JP5663020B2 - 電気機械式アクチュエータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段においてより詳細に記載する、車両用変速機における少なくとも１個のシフト要素のための電気機械式アクチュエータ装置に関する。

例えば、特許文献１（米国特許出願公開第２００６／０２７８４８９号）及び特許文献２（独国特許出願公開第１０２５８８３６号）に、車両用クラッチのための電気機械式クラッチ・アクチュエータが開示されており、これらクラッチ・アクチュエータの作動は付加的に設ける空圧、又は油圧システムで制御される。上述の特許文献２に開示されているクラッチ・アクチュエータは、例えば電磁弁を備え、この電磁弁が２つのピストンチャンバ間における均圧チャネルの開閉を行うことにより、作動変位が制御される。このため、上述の装置においては構造が複雑化し、大きな構造的占有空間が必要になる。

さらに、特許文献３（独国特許第１０１５６３４８号）には、電気機械式ブレーキが開示されている。しかし、この既知のブレーキは、操作するために多大な操作力を要するという欠点を有する。これに加え、複雑な設計構造上の理由により多数の構成部材が必要であるため、大きな構造的占有空間が不可欠である。

米国特許出願公開第２００６／０２７８４８９号明細書 独国特許出願公開１０２５８８３６号明細書 独国特許第１０１５６３４８号明細書

本発明の課題は、上述したタイプの電気機械式アクチュエータ装置を改良することにより、できるだけコンパクトな構造を得ることにある。

この課題は、請求項１記載の特徴により解決することができる。他の有利な実施形態は、従属請求項及び図面に記載したとおりである。

従って、本発明は、少なくとも１個のシフト要素、例えば車両用自動変速機における負荷シフト要素のための電機機械式アクチュエータ装置を提供し、この電気機械式アクチュエータは少なくとも１個の駆動手段を備え、この駆動手段は、操作手段を構成するスピンドルドライブを駆動することによりシフト要素を操作して動作させる。上記操作手段は、スピンドルドライブで操作されるトグル機構を有し、また操作手段は、車両用変速機における変速機軸に対してほぼ同軸状に、かつシフト要素に対して半径方向内側又は半径方向外側に設ける。

これにより、アクチュエータ装置の構造的占有空間をコンパクトにした実施形態を実現することができる。なぜなら、例えば利用可能でありながら未使用の空間を操作手段の配置に使用することができるからである。操作手段を変速機軸に対して同軸状に配置することで特にコンパクトな構造とすることができるため、本発明によるアクチュエータ装置を搭載する上で必要な構造的占有空間を最小限とすることができる。ただし上述以外の配置手法も想定可能であり、これらの配置手法でも必要な構造的占有空間の縮小を図ることができる。

さらに、本発明のアクチュエータ装置においては、トグル機構を利用することにより大きな力が伝達される。電気機械式アクチュエータ装置は、油圧駆動手段に対して省力化を可能にするものであり、このことは必要とされる油圧力が減少することにより達成される。また、電気系統からのエネルギー供給を所要量に応じて適合させることが、本発明によるアクチュエータ装置の電気的駆動手段により実現可能とされている。さらに、コストのかかるチャネルや油圧駆動手段に不可欠な構成部材を使用する必要がない。これに加え、本発明によるアクチュエータ装置のさらなる利点として、内燃機関及びハイブリッド駆動ユニットにおける始動・停止機能が実現可能な点を挙げることができる。

本発明における一実施形態において、トグル機構はトグルレバーを有し、このトグルレバーは、スピンドルドライブにより軸線方向に変位可能な傾斜輪郭部又はそれに類似のものを介して操作されて、半径方向に反り返る。これにより、トグルレバーに連結したレバーが、シフト要素又は多板クラッチを操作することができる。トグルレバー及びレバーで構成するレバーユニットにより、大きな力を伝達することができるのみならず、レバーがその死点に位置する場合には操作力が不要である。

本発明の実施可能な一実施形態においては、操作手段を、シフト要素として構成した多板クラッチにおける摩擦板支持体の半径方向内側に配置して、トグルレバーを傾斜輪郭部により半径方向外向きに反り返ることができる。これにより、レバーが発生した操作力で多板クラッチの各摩擦板を互いに押し付け合わせるか、又は多板クラッチを繋げる。操作手段を、多板クラッチにおける摩擦板支持体の半径方向外側に配置する場合、斜面を利用してトグルレバーを半径方向内方に反り返り、レバーが多板クラッチを繋げる。これ以外の実施形態であっても、僅かな構造的占有空間で多板クラッチを操作することができる。

実施可能な一実施形態において、好適にはトグル機構のトグルレバー要素要素は、回転対称形状であり、かつ屈曲可能な少なくとも１個の金属薄板として構成することができる。トグルレバーは、例えば複数個の部材で構成することもでき、この場合、個々の部材は例えば継手部を介して互いに連結する。トグルレバーは、その死点において大きな保持機能を発揮するよう形成すると特に好適である。

多板クラッチにおける摩擦板セットを操作するトグル機構のレバーは、多板クラッチに対して同軸状に配置し、好適には環状かつ屈曲可能な金属薄板として形成する。これによりレバーは、やはり同軸状に配置するトグルレバーを介して極めて簡単に操作することができる。この目的のため、例えばレバーの第１端部をトグルレバーに連結し、レバーの第２端部を多板クラッチに当てがう。この場合、レバーにおける両端部間の中間部分をハウジングによりしっかりと保持し、トグルレバー機能を可能にする

トグルレバーを半径方向に反り返らせるため、トグル機構は傾斜輪郭部を介してスピンドルドライブに連係動作するよう連結する。好適には、傾斜輪郭部は球面状傾斜面又はこれに類似の傾斜面として形成することができ、第１環状ハーフは駆動スピンドルに連係動作するよう連結し、また第２環状ハーフはくさび状要素を介してトグルレバーにそれぞれ連係動作するよう連結する。両環状ハーフは、例えば少なくとも１個の転動体を介して互いに回転可能に保持することができるため、スピンドルドライブの軸線方向変位に伴いくさび状要素も変位する。これにより、トグルレバーを反り返らせる半径方向に指向する力がこのトグルレバーに伝達される。

好適には、本発明による電気機械式アクチュエータ装置は、自動変速機における負荷切替えシフト要素の操作に使用することができる。ただし、他の用途にも適用可能である。

以下、本発明を添付図面につき、さらに詳細説明する。

本発明によるアクチュエータ装置における全体の作動原理を示す略図である。 本発明によるあり得る第１実施形態のアクチュエータ装置を車両用変速機ハウジング内で示す部分断面図である。 本発明によるあり得る第２実施形態のアクチュエータ装置を車両用変速機ハウジング内で示す部分断面図である。

図１は、本発明による電気機械式アクチュエータ装置の全体的な作動原理を示す。図面から明らかなように、アクチュエータ装置は、駆動手段として構成した電動モータ１で操作手段を構成するスピンドルドライブ２を駆動させることによりシフト要素を操作し、これらシフト要素は図示の実施形態において、例えば多板クラッチ３として構成する。さらに、操作手段は、スピンドルドライブ２により操作するトグル機構４を有する。トグル機構４は傾斜輪郭部を介してスピンドルドライブ２により半径方向に反り返る。これにより、所定の操作力（Ｆ_Lamelle）で多板クラッチ３に当接する。

特に図２及び図３に明示するように、本発明によるアクチュエータ装置においては、操作手段を車両用変速機の変速機軸５に対して同軸状に配置することができる。この場合、操作手段は、多板クラッチ３に対して半径方向内側又は半径方向外側に設ける。これにより、構造的占有空間を縮小した構成を実現すると共に、トグル機構の利用により多板クラッチ３を操作するのに大きな力を伝達することができる。

図２は、本発明によるアクチュエータ装置のあり得る第１実施形態を示し、この場合、操作手段は多板クラッチ３における摩擦板支持体１３の半径方向内側に配置する。これに対して、図３に示すあり得る第２実施形態においては、操作手段全体を多板クラッチ３における摩擦板支持体１３の半径方向外側に配置する。

第１及び第２の実施形態に関わらず、トグル機構４はトグルレバー６を含み、トグルレバー６は、スピンドルドライブ２により軸線方向に変位可能な傾斜輪郭部により半径方向外方に反り返ることで、トグルレバー６に連結したレバー７が多板クラッチ３を動かして操作する。トグルレバー６は回転対称形状であり、屈曲可能な金属薄板として形成し、レバー７は環状であり屈曲可能な金属薄板として設ける。レバー７並びにトグルレバー６は、それぞれ多板クラッチ３に対して同軸状に配置する。

傾斜輪郭部は球面状斜面８として形成し、第１環状ハーフ９をスピンドルドライブ２に、また第２環状ハーフ１０はくさび状要素１１を介してトグルレバー６にそれぞれ連係動作するよう連結する。これら両環状ハーフ９，１０は、互いに転動体１２を介して回転可能に保持される。スピンドルドライブ２の軸線方向変位によりくさび状要素１１も軸線方向に変位するため、トグルレバーがくさび要素における変化する勾配に基づいて半径方向に反り返る。これにより、トグルレバー要素６が回転対称要素として、スピンドルドライブ２及び傾斜輪郭で構成される勾配原理の構造によりガイドされる。すなわち、アクチュエータ装置の制御は、勾配原理の構造に基づく軸線方向変位により生ずる。

第１実施形態においては、少なくともトグル機構４を摩擦板支持体１３と変速機軸５との間における構造的空間内に配置するため、必要な構造的占有空間を僅かとすることができる。第２実施形態においては、アクチュエータ装置全体を半径方向外側に配置するため、変速機内における構造的占有空間を縮小することができるという利点がある。それぞれの実施形態に関わらず、トグルレバー６は、伝達すべき操作力をてこ伝達により多板クラッチ３の摩擦板セットに伝達することにより、大きな力伝達を生ずる。この目的のため、レバー７は、レバー７の両端部間の中間部分を変速機ハウジング１４に支持する。

１ 電動モータ
２ スピンドルドライブ
３ 多板クラッチ
４ トグル機構
５ 変速機軸
６ トグルレバー
７ レバー
８ 傾斜輪郭部（球面状斜面）
９ 第１環状ハーフ
１０ 第２環状ハーフ
１１ くさび状要素
１２ 転動体
１３ 摩擦板支持体
１４ 変速機ハウジング

Claims (7)

1. 車両用変速機における少なくとも１個のシフト要素のための電気機械式アクチュエータ装置であって、少なくとも１個の駆動手段を備え、該駆動手段が操作手段を構成するスピンドルドライブ（２）を駆動することにより前記シフト要素を操作して動作させる電気機械式アクチュエータ装置において、
   前記操作手段は、前記スピンドルドライバ（２）により操作されるトグル機構（４）を有し、また前記操作手段は、前記車両用変速機における変速機軸（５）に対してほぼ同軸状に、かつ前記シフト要素に対して半径方向内側、又は半径方向外側に配置し、
   前記トグル機構（４）のトグルレバー（６）は、前記スピンドルドライブ（２）により軸線方向に変位可能な傾斜輪郭部により半径方向に反り返るよう操作可能にし、これにより前記トグルレバー（６）に連結したレバー（７）が前記シフト要素を操作する構成としたことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
2. 請求項１記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記操作手段を前記シフト要素として構成した多板クラッチ（３）の半径方向内側に配置して、前記トグルレバー（６）が前記傾斜輪郭部により半径方向外方に反り返る構成とし、これにより前記レバー（７）が発生した操作力で前記多板クラッチ（３）を繋げる構成としたことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
3. 請求項１記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記操作手段を前記シフト要素として構成した前記多板クラッチ（３）に対して半径方向外側に配置し、前記トグルレバー（６）が前記傾斜輪郭部により半径方向内方に反り返る構成とし、これにより前記レバー（７）が発生した操作力で前記多板クラッチ（３）を繋げる構成としたことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記トグルレバー（６）を、少なくとも回転対称形状であり、かつ屈曲可能な金属薄板として構成したことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記レバー（７）を環状かつ屈曲可能な金属薄板として構成したことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
6. 請求項２〜５のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記レバー（７）の第１端部を前記トグルレバー（６）に連結し、前記レバー（７）の第２端部を前記シフト要素に当てがい、前記レバー（７）における両端部間の中間部分をハウジングによりしっかりと支持したことを特徴とする電気機械式アクチュエータ装置。
7. 請求項２〜６のいずれか一項記載の電気機械式アクチュエータ装置において、前記傾斜輪郭部を球面状斜面（８）として形成し、第１環状ハーフ（９）は前記スピンドルドライブ（２）に連係動作するよう連結し、第２環状ハーフ（１０）はくさび状要素（１１）を介して前記トグルレバー（６）に連係動作するよう連結し、両環状ハーフ（９，１０）を少なくとも１個の転動体（１２）を介して互いに回転可能に保持したことを特徴とする電気機械式アクチュエータ。
   
   

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