JP5444826B2

JP5444826B2 - 車両用油圧式アクチュエータ

Info

Publication number: JP5444826B2
Application number: JP2009114007A
Authority: JP
Inventors: 盟之加納; 靖久岩崎; 太郎塩崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-05-08
Also published as: EP2249064A2; JP2010261541A; EP2249064B1; EP2249064A3

Description

本発明は、車両用油圧式アクチュエータに関し、特に軸方向の小型化を実現するための技術に関する。

運転者の操作に替えてシフト操作或いはセレクト操作を行うため、ステアリング操作力を補助するためなどに用いられる車両用油圧式アクチュエータが知られている。このような油圧式アクチュエータ６８は、たとえば図５に示されるように、シリンダボア７０を有するシリンダ本体７２と、そのシリンダボア７０内に摺動可能に嵌合されたピストン７４を有する出力ロッド７６と、シリンダ本体７２のシリンダボア７０の開口を油密に封止するために出力ロッド７６を摺動可能に貫通させ且つパッキン７８により出力ロッド７６をシールした状態でその開口に嵌め付けられたロッドカバー８０とを備え、ピストン７４により分割された一対の油室８２に供給する油圧を制御してその一対の油室８２間に差圧を発生させることで上記出力ロッド７６を駆動するようになっている。たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載された油圧式アクチュエータがそれである。このような車両用油圧式アクチュエータは、軸方向寸法が比較的大きく、車両の搭載性を高めるために一層小型に構成されることが望まれている。

ところで、上記車両用油圧式アクチュエータ６８では、たとえば図５に示されるように、シリンダ本体７２の油室８２内に作動油を供給するためにそのシリンダ本体７２に形成された油路８４と、シリンダ本体７２内を往復動するピストン７４とが干渉しないように、油室８２のロッドカバー側のピストン７４のストロークを越えた位置に、油路８４の径Ｄよりも大きい軸方向寸法を有するスペースＳが設けられていた。このため、そのスペースＳが車両用油圧式アクチュエータの軸方向寸法を小型化するための障害となっていた。

これに対して、図６に示されるように、上記スペースＳに替えて、花弁型のスペーサ８６を設け、ピストン７４をそのスペーサ８６に当てることでストロークを決める構造とした車両用油圧式アクチュエータ８８が提案されている。このスペーサ８６は、油路８４の径Ｄと同等の厚みを有し、且つ、図６のVII −VII 視断面である図７および図６のVIII−VIII視断面である図８に示すように、軸方向に平行な複数個の突起９０を周方向に等間隔に備えている。突起９０は、その周方向寸法が油路８４の径Ｄよりも小さく、突起９０間の谷径Ｔがピストン７４の外径Ｐすなわちシリンダボア７０の内径Ｄｐ２よりも小さく且つパッキン７８の外径よりも大きくなるように形成されている。この図５のシリンダボア７０の内径Ｄｐ２およびロッドカバー８０の外径Ｄｈ２は，図５の油圧式アクチュエータ６８のシリンダボア７０の内径Ｄｐ１およびロッドカバー８０の外径Ｄｈ１よりも大きくそれぞれ設定されている。

特開平０８−２３０７０３号公報特開平０８−１８３４６９号公報特開２００２−０１９６２８号公報

上記図６に示される車両用油圧式アクチュエータ８８は、図５のスペースＳよりも軸方向寸法が小さいスペーサ８６が用いられ、ピストン７４をそのスペーサ８６に当てることでストロークを決める構造とされている分だけ、軸方向寸法が小さくされる。

しかし、出力ロッド７６の径で決まるパッキン７８の外径よりも突起９０間の谷径Ｔを大きくする必要があるし、その突起９０間の谷径Ｔよりもピストン７４の外径Ｐを大きくする必要があるため、車両用油圧式アクチュエータ６８の径方向の寸法が小さくならない。また、ピストン７４をスペーサ８６から離す方向に油圧を付加した場合にピストン７４に一部の面積にしか油圧が作用しないので、応答性が得られず、また、ピストン７４にはモーメントが発生してこじりや、ブッシュ、パッキンの偏磨耗が発生する。また、スペーサ８６の突起９０が油路８４の開口の一部を塞ぐ場合がある為に流量が得られず、流量と変速時間のばらつきが発生する。また、それを防止するために、車両用油圧式アクチュエータ８８の組み付け時においてスペーサ８６の突起９０が油路８４の開口からずれるようにその回転位相を固定することが必要となる。さらに、スペーサ８６はピストン本体７２とロッドカバー８０との間に挟まれた構造とされているが、製造上許容しなければならないクリアランスがあるため、スペーサ８６とロッドカバー８０との間に隙間が発生しやすく、パッキン７８がロッドカバー８０から抜け出たり、スペーサ８６がピストン７４に押されたときにパッキン７８の外周部をかじってシール機能を低下させる。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、径方向において小型であって応答性が高く、組み付け容易であり、ブッシュ、パッキンの耐久性が得られる車両用油圧式アクチュエータを提供することにある。

請求項１に係る発明の要旨とするところは、(a) 中間部およびその中間部よりも大径の開口部を有するシリンダボアが形成されたシリンダ本体と、そのシリンダボア内に摺動可能に嵌合されたピストンを有する出力ロッドと、前記シリンダ本体内のシリンダボアを油密に封止するために、前記出力ロッドを摺動可能に貫通させ且つパッキンによりその出力ロッドをシールした状態でそのシリンダ本体の開口部内に嵌め付けられたロッドカバーと、前記シリンダボアの前記ピストンにより分割された一対の油室に作動油を供給する油路とを備える車両用油圧式アクチュエータであって、(b) 前記油路の径よりも大きい軸方向寸法を有する環状溝が外周面に且つ前記ピストン側に開口して形成され、且つ径方向に貫通してその環状溝と前記油室との間を連通させる複数の径方向溝が前記ピストン側に開口して形成された環状のスペーサが、前記ロッドカバーとシリンダボアの中間部との間に嵌め入れられ、(c) 前記ピストンは、その環状のスペーサに当接することでストロークが決められ、(d) 前記環状溝は、前記油路の断面積よりも大きい断面積を有するものであり、(e) 前記径方向溝は、前記環状溝の断面積よりも大きい断面積を有するものであることにある。

また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、前記スペーサは、その外周面の前記ロッドカバー側に径方向に突き出すフランジ部と、そのロッドカバー側に対向する平坦な端面とを有するものである。

請求項１に係る発明の車両用油圧式アクチュエータによれば、(b) 前記油路の径よりも大きい軸方向寸法を有する環状溝が外周面に且つ前記ピストン側に開口して形成され、且つ径方向に貫通してその環状溝と前記油室との間を連通させる複数の径方向溝が前記ピストン側に開口して形成された環状のスペーサが、前記ロッドカバーと前記シリンダボアの中間部との間に嵌め入れられ、(c) 前記ピストンは、その環状のスペーサに当接することでストロークが決められることから、油路から作動油が供給されると、複数の径方向溝を介してピストン油圧が作用させられるので、ピストンにモーメントが発生せず、応答性が得られ、パッキンやブッシュの偏磨耗が防止される。また、スペーサに周方向に配列された複数の突起がないので径方向において小型に構成されるとともに、組み付け方向性がなく組み付け容易となる。また、(d) 前記環状溝は、前記油路の断面積よりも大きい断面積を有するものであり、(e) 前記径方向溝は、前記環状溝の断面積よりも大きい断面積を有するものであることから、スペーサの軸心まわりの位相に拘わらず安定した作動油の流量が確保できるので、変速応答性のばらつきが解消される。

また、請求項２に係る発明によれば、前記スペーサは、その外周面の前記ロッドカバー側に径方向に突き出すフランジ部と、そのロッドカバー側に対向する平坦な端面とを有するものであることから、油路からの圧力はフランジに作用することでスペーサをロッドカバーに押し当てるので、そのスペーサとロッドカバーとの間に隙間が発生し難くなり、パッキンがロッドカバーから抜け出たり、パッキンが損傷を受けてシール機能が低下させられることが解消される。

本発明の一実施例の車両用油圧式アクチュエータの要部構成を説明する図である。図１の油圧式アクチュエータ内に設けられたスペーサを示す図１のII−II視断面図である。図１の油圧式アクチュエータ内に設けられたスペーサを示す図２のIII −III 視断面図である。図３のスペーサの一部を拡大して説明する拡大図である。従来の油圧式アクチュエータの要部を説明する図である。従来の油圧式アクチュエータの要部を説明する図である。図６の従来の油圧式アクチュエータ内に設けられたスペーサを示す図６のVII−VII 視断面図である。図６の従来の油圧式アクチュエータ内に設けられたスペーサを示す図６のVIII−VIII視断面図である。

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、車両の動力伝達経路に配設された平行軸式常時噛合型変速機のシフト操作用或いはセレクト操作用として用いられる車両用の油圧式アクチュエータ１０の要部を示している。この油圧式アクチュエータ１０は、円柱状のシリンダボア１２が貫通して形成されたシリンダ本体１４を備えている。このシリンダ本体１４は、上記平行軸式常時噛合型変速機のハウジングの一部から一体的に構成される。上記シリンダボア１２は、その中央部１２a よりも大径の一対の開口部１２bLおよび１２bRを両端に有し、段付穴状に形成されている。

上記油圧式アクチュエータ１０は、上記シリンダボア１２の中央部１２a 内に摺動可能に嵌合されたピストン１６を一体的に有する出力ロッド１８と、その出力ロッド１８を摺動可能に貫通させる貫通穴２０L および２０R をそれぞれ有し、シリンダ本体１４のシリンダボア１２の開口部１２bLおよび１２bR内に油密に嵌め付けられた厚肉短円筒状の一対のロッドカバー２２L および２２R と、そのロッドカバー２２L および２２R と出力ロッド１８との間を油密に封止するためにそのロッドカバー２２L および２２R の貫通穴２０L および２０R 内のピストン１６側に設けられた大径部２０aLおよび２０aRに嵌め着けられたパッキン２４L および２４R とを備えている。

上記パッキン２４L および２４R は、たとえば合成ゴムから構成された所謂オイルシールであり、出力ロッド１８との間を摺動可能に油密に封止する。また、ロッドカバー２２L および２２R の外周面に形成された外周溝には合成ゴム製Ｏリングのようなシール部材２６L および２６R が嵌め入れられており、ロッドカバー２２L および２２R とシリンダボア１２の開口部１２bLおよび１２bRとの間が油密にシールされている。

ロッドカバー２２L および２２R の貫通穴２０L および２０R のピストン１６側とは反対輪に設けられた収容穴２０bLおよび２０bRには、出力ロッド１８の荷重およびそれに加えられる荷重を支持するために、ブッシュ２８L および２８R がそれぞれ嵌め入れられている。このブッシュ２８L および２８R は、鉄系の材料を用いており、その摺動部はＰＴＦＥ材（樹脂バイメタル材料）がコーティングされている。また、ロッドカバー２２L および２２R は、シリンダボア１２の開口部１２bLおよび１２bRの開口縁に形成された内周溝に嵌め着けられた止輪３０L および３０R により抜け止めが施され、開口部１２bLおよび１２bR内にそれぞれ固定されている。

上記シリンダボア１２の中央部１２a は、その内側に嵌合されたピストン１６により一対の油室３２L および３２R に分割されており、シリンダ本体１４には、それら一対の油室３２L および３２R にそれぞれ連通する一対の油路３４L および３４R がそれぞれ形成されている。これら一対の油路３４L および３４R は、シリンダボア１２の開口部１２bLおよび１２bRの内周面であって、ロッドカバー２２L および２２R よりもシリンダボア１２の中央部１２a 側にそれぞれ開口させられている。

上記シリンダボア１２の開口部１２bLおよび１２bRの内の、ロッドカバー２２L および２２R よりもシリンダボア１２の中央部１２a 側には、ピストン１６に当接してそのストロークエンドを決定するための一対のスペーサ３６L および３６R がそれぞれ嵌め入れられている。これら一対のスペーサ３６L および３６R は、開口部１２bLおよび１２bRの中央部１２a 側端部とロッドカバー２２L および２２R との間に挟まれることで固定されている。

上記スペーサ３６L および３６R は相互に同様に構成されているので、以下においてスペーサ３６R を代表させてその構成を説明する。スペーサ３６R は、図２乃至図４に詳しく示すように、出力ロッド１８の径よりも僅かに大径とされた貫通穴３８R が形成されることにより環状の厚肉円板である。スペーサ３６R の外周面には、油路３４R の開口径ｄよりも大きい軸方向寸法（幅寸法）ｗを有する環状溝４０R が形成されている。この環状溝４０R は、ピストン１６側の端面に開いている。この結果、スペーサ３６R は、その外周面のロッドカバー２２R 側に径方向に突き出すフランジ部４２R と、そのロッドカバー２２R 側に対向して密接可能な平坦な端面４４R とを有することになる。

上記のスペーサ３６R は、上記環状溝４０R と油室３２R との間を連通させるためにピストン１６側の端面に開くように径方向に貫通して形成された複数本（本実施例では４本）の径方向溝４６R を備えている。これにより、油路３４R と油室３２R との間が連通させられると同時に、スペーサ３６R のピストン１６側の端面にピストン１６が密接したとき、ピストン１６はそれら上記複数本の径方向溝４６R のピストン１６側に開く開口面積と同等以上の受圧面積で油圧を受けることができる。

上記環状溝４０R の流通断面積Ａは、油路３４R の流通断面積Ｂよりも大きくなるように、環状溝４０R が形成されている。また、径方向溝４６R の流通断面積は環状溝４０R の流通断面積Ａよりも大きくなるように設定されている。

以上のように構成された油圧式アクチュエータ１０の出力ロッド１８には、平行軸式常時噛合型変速機のシフトレバー或いはセレクトレバーなどのレバー４８に端部に回動可能に係合する係合部材５０が設けられており、油路３４L 或いは３４R に作動油圧が作用させられると、出力ロッド１８が突き出され或いは引き込まれることでレバー４８が自動的に操作される。

上述のように、本実施例の油圧式アクチュエータ１０によれば、油路３４L および３４R の径ｄよりも大きい軸方向寸法ｗを有する環状溝４０L および４０R が外周面に形成され、その環状溝４０L および４０R と油室３２L および３２R との間を連通させる複数の径方向溝４６L および４６R がピストン１６側に形成された環状のスペーサ３６L および３６R が、ロッドカバー２２L および２２R とシリンダボア１２の中央部１２a との間に嵌め入れられ、ピストン１６は、その環状のスペーサ３６L および３６R に当接することでストロークが決められることから、油路３４L および３４R から作動油が供給されると、複数の径方向溝４６L および４６R を介して作動油圧が作用させられるので、ピストン１６にモーメントが発生せず、応答性が得られ、パッキン２４L および２４R やブッシュ２８L および２８R の偏磨耗が防止される。また、スペーサ３６L および３６R に周方向に配列された複数個の突起がないので径方向において小型に構成されるとともに、組み付け方向性がなく組み付け容易となる。

また、本実施例の油圧式アクチュエータ１０によれば、環状溝４０L および４０R は、油路３４L 或いは３４R の断面積Ｂよりも大きい断面積Ａを有するものであることから、スペーサ３６L および３６R の軸心まわりの位相に拘わらず安定した作動油の流量が確保できるので、変速応答性のばらつきが解消される。

また、本実施例の油圧式アクチュエータ１０によれば、スペーサ３６L および３６R は、その外周面のロッドカバー２２L および２２R 側に径方向に突き出すフランジ部４２L および４２R と、そのロッドカバー２２L および２２R 側に対向する平坦な端面４４L および４４R とを有するものであることから、油路３４L および３４R からの圧力はフランジ部４２L および４２R に作用することでスペーサ３６L および３６R をロッドカバー２２L および２２R に押し当てるので、そのスペーサ３６L および３６R とロッドカバー２２L および２２R との間に隙間が発生し難くなり、パッキン２４L および２４R がロッドカバー２２L および２２R から抜け出たり、パッキン２４L および２４R が損傷を受けてシール機能が低下させられることが解消される。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例において、シリンダボア１２は、その両端部に一対の開口部１２bL、１２bRを備えたものであったが、一端部が開口し且つ他端部が閉じられて、その一端部に中央部１２a よりも大径の開口部１２bRが設けられたものであってもよい。この場合には、出力ロッド１８は、一方のロッドカバー２２R を貫通するように設けられる。

また、前述の実施例のスペーサ３６R において、環状溝４０R はピストン１６側に開いたものであったが、スペーサ３６R の外周面において、軸方向の両端部が閉じられたものであってもよい。

また、前述の実施例では、シリンダ本体１４は平行軸式常時噛合型変速機のハウジングの一部から一体的に構成されたものであったが、別部材から構成されてもよい。

また、前述の実施例では、ロッドカバー２２L 、２２R は、必要に応じて他の形状とされてもよいし、止輪３０L および３０R により開口部１２bLおよび１２bR内にそれぞれ固定されていたが、たとえば螺子止めなどの他の固定手段であってもよい。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。

１０：油圧式アクチュエータ（車両用油圧式アクチュエータ）
１２：シリンダボア
１２a ：中央部
１２bL、１２bR：開口部
１４：シリンダ本体
１６：ピストン
１８：出力ロッド
２２L 、２２R ：ロッドカバー
３２L 、３２R ：油室
３４L 、３４R ：油路
３６L 、３６R ：スペーサ
４０L 、４０R ：環状溝
４２L 、４２R ：フランジ部
４４L 、４４R ：平坦な端面
４６L 、４６R ：径方向溝

Claims

中間部と該中間部よりも大径の開口部を有するシリンダボアが形成されたシリンダ本体と、該シリンダボア内に摺動可能に嵌合されたピストンを有する出力ロッドと、前記シリンダ本体内のシリンダボアを油密に封止するために、前記出力ロッドを摺動可能に貫通させ且つパッキンにより該出力ロッドをシールした状態で該シリンダ本体の開口部内に嵌め付けられたロッドカバーと、前記シリンダボアの前記ピストンにより分割された一対の油室に作動油を供給する油路とを備える車両用油圧式アクチュエータであって、
前記油路の径よりも大きい軸方向寸法を有する環状溝が外周面に且つ前記ピストン側に開口して形成され、且つ径方向に貫通して該環状溝と前記油室との間を連通させる複数の径方向溝が前記ピストン側に開口して形成された環状のスペーサが、前記ロッドカバーと前記シリンダボアの中間部との間に嵌め入れられ、
前記ピストンは、該環状のスペーサに当接することでストロークが決められ、
前記環状溝は、前記油路の断面積よりも大きい断面積を有するものであり、
前記径方向溝は、前記環状溝の断面積よりも大きい断面積を有するものである
ことを特徴とする車両用油圧式アクチュエータ。
前記スペーサは、その外周面の前記ロッドカバー側に径方向に突き出すフランジ部と、該ロッドカバー側に対向する平坦な端面とを有するものである請求項１の車両用油圧式アクチュエータ。