(57)【要約】【課題】電動アクチュエータにおいて偏荷重の発生を防ぎ、動力の伝達ロスを低減させる。【解決手段】電動アクチュエータ４は、モータ４２の回転を直線運動に回転させるボールネジ軸６２とスライダ６３とを有し、スライダ７３には、リンクアーム９１が係合されている。スライダ６３は、軸線方向に突出する略球状の凸部８６を有し、この凸部８６に挟み込まれるようにリンクアーム９１が挿入されている。リンクアーム９１は、ロッド９２に連結されており、リンクアーム９１がスライダ６３によって移動させられると、これに従ってロッド９２が進退する。【選択図】図２
2008175357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力軸に連結される回転軸にスライダが進退自在に取り付けられ、モータの回転を直線運動に変換する変換機構と、
前記回転軸に略平行に配置され、進退動作可能なロッドと、
前記スライダと前記ロッドに連結され、前記回転軸と前記ロッドのそれぞれに略直交する方向に延びるリンクアームとを有し、前記スライダと前記リンクアームは、前記スライダの進退方向に突出する複数の推力伝達部によって進退方向のそれぞれで点接触していることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記推力伝達部は、前記リンクアームの長さ方向に直交し、前記回転軸の軸線を通る平面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記リンクアームは、一対のアームの間に前記回転軸が挿通されるように前記スライダに挿入されており、前記アームのそれぞれと前記スライダとが前記推力伝達部によって点接触していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記アームは、軸線方向に２ヶ所ずつ前記スライダに点接触していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動アクチュエータとしては、例えば、車両の停車時に変速機の出力軸に設けたパーキングギヤにパーキングポールを係合させて駆動輪をロックさせるものがある。この種の電動アクチュエータとしては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。この電動アクチュエータは、モータに結合された回転軸と、パーキングポールを押し引きするロッドが平行に配置されている。回転軸には、スライダがねじ結合されており、スライダとロッドが連結部材を介して係合されている。連結部材は、コイルバネによってスライダに面接触しており、回転軸の軸線方向に直交する方向に延びた後でロッドに固定されている。駆動輪をロックするときは、モータを回転させる。モータの回転は、スライダの直進運動に変換される。スライダに連結部材を介して連結されているロッドが同じ方向に直線運動し、パーキングポールがパーキングギヤに係合させられる。
【特許文献１】特開２０００−８５５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示されているような電動アクチュエータは、モータの回転軸と平行に配置されたロッドを、ロッドと直交する方向に延びる連結部材で進退させる構造であるため、各構成要素の剛性や、回転軸とロッドの間の距離、ロッドを進退させる推力の大きさ等によっては、連結部材に撓みが生じて、連結部材に偏荷重が発生することがあった。このような偏荷重は、ロッドを推進させるときの負荷として作用する。このため、モータで発生させた動力の伝達ロスが生じてロッドを所望する推力で進退できなくなることがあった。また、モータがロックしているときに、手動でロッドを進退させる場合にも、連結部材の撓みによる偏荷重が発生してロッドを進退させ難くなることがあった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、電動アクチュエータにおいて偏荷重の発生を防ぎ、動力の伝達ロスを低減させることを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、モータの出力軸に連結される回転軸にスライダが進退自在に取り付けられ、モータの回転を直線運動に変換する変換機構と、前記回転軸に略平行に配置され、進退動作可能なロッドと、前記スライダと前記ロッドに連結され、前記回転軸と前記ロッドのそれぞれに略直交する方向に延びるリンクアームとを有し、前記スライダと前記リンクアームは、前記スライダの進退方向に突出する複数の推力伝達部によって進退方向のそれぞれで点接触していることを特徴とする電動アクチュエータとした。
この電動アクチュエータは、モータの回転に従って回転軸が回転し、スライダが軸線方向に直線運動すると、スライダと点接触しているリンクアームが同じ方向に移動する。リンクアームにはロッドが連結されているので、ロッドもスライダと同じ方向に移動する。スライダとリンクアームの接触点を作用点として推進力が伝達されてスライダの移動時にリンクアームに偏荷重が抑制される。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電動アクチュエータにおいて、前記推力伝達部は、前記リンクアームの長さ方向に直交し、前記回転軸の軸線を通る平面上に配置されていることを特徴とする。
この電動アクチュエータは、軸線上でスライダとリンクアームが点接触しているので、偏荷重が生じなくなる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の電動アクチュエータにおいて、前記リンクアームは、一対のアームを有し、これらアームは前記変換機構の前記回転軸を挟むように前記スライダに挿入されており、前記アームのそれぞれと前記スライダとが前記推力伝達部によって点接触することを特徴とする。
この電動アクチュエータは、スライダとリンクアームが軸線を挟んで２ヶ所ずつで点接触するので、偏荷重が生じなくなる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動アクチュエータにおいて、前記アームは、軸線方向に２ヶ所ずつ前記スライダに点接触していることを特徴とする。
この電動アクチュエータは、スライダとリンクアームとの間に遊びがないので、スライダを進退動作させたときにロッドの進退を時間遅れなく実施できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スライダとリンクアームを点接触させたので、スライダを移動させたときにリンクアームにおける偏荷重の発生を抑制できる。ロッドを推進させるときの負荷を抑制し、動力の伝達ロスが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施の形態で、同じ構成要素には同じ符号を付してある。また、各実施の形態で重複する説明は省略する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１に電動アクチュエータを含むパーキングロック装置の全体構成を示す。パーキングロック装置１は、変速機２のケースに配設されたパーキング機構３と、パーキング機構３を駆動させるための電動アクチュエータ４とを主に含んで構成されている。
【００１１】
パーキング機構３は、変速機２のいずれかの出力軸に固定されたパーキングギヤ１１に噛み合うパーキングポール１２を有する。パーキングポール１２は、基端部が支持軸１３によって変速機２のケースに回動自在に取り付けられている。支持軸１３には、パーキングポール１２をパーキングギヤ１１から離れる方向に付勢するスプリング１４が装着されている。パーキングポール１２は、支持軸１３に支持されている基端部から延びる先端に爪１２Ａが突設されている。この爪１２Ａは、パーキングギヤ１１の外周に等間隔に形成された凹部に係合可能である。さらに、爪１２Ａから支持軸１３に至るまでの間で、爪１２Ａの突設位置と反対側の側部には、カム１５に係合する突部１２Ｂが形成されている。カム１５は、支持軸１６で変速機２に回動自在に取り付けられており、ロッド１７を進退させると、支持軸１６回りに回動する。ロッド１７が引かれたときには、カム１５が突部１２Ｂを押圧してパーキングポール１２をパーキングギヤ１１に噛み合せることができる。ロッド１７が押されたときには、カム１５が突部１２Ｂから離れる。これによって、パーキングポール１２がスプリング１４に付勢されて回動し、爪１２Ａがパーキングギヤ１１から離れる。カム１５の付いたロッド１７の一端部は、ディテントプレート２１に取り付けられている。
【００１２】
ディテントプレート２１は、支持軸２２で変速機２のケースに回動自在に支持されており、ロッド１７が取り付けられた部分を越えて延びており、先端部には２つのディテント溝２３，２４が支持軸２２を中心とする円周方向に並んで凹設されている。いずれか一方のディテント溝２３，２４には、常にディテントスプリング２５が係合されている。カム１５側のディテント溝２３は、パーキング時にディテントスプリング２５が係合される。残りのディテント溝２４は、ドライブ時にディテントスプリング２５が係合される。ディテントプレート２１の支持軸２２は、ステー２６で回転駆動が可能である。ステー２６にはケーブル２７の一端部が取り付けられており、ケーブル２７を進退させることで、ディテントプレート２１を回動させることができる。このケーブル２７の他端部は、電動アクチュエータ４に連結されている。
【００１３】
電動アクチュエータ４は、ケース４１の側方にモータ４２が取り付けられている。モータ４２は、ブラケット４３とヨーク４４の底部４４Ａのそれぞれに圧入されたベアリング４５，４６でアーマチュア４７を回転自在に支持した構成を有し、ヨーク４４の内周には永久磁石４８が複数固定されている。アーマチュア４７の回転軸４９（出力軸）には、コア５０とコンミテータ５１が固定されている。コア５０には、コイル５２が巻装されており、コイル５２の巻線は、コンミテータ５１のセグメント５１Ａに接続されている。セグメント５１Ａは、周方向に複数配設されており、その外周面にブラケット４３側に保持されたブラシ５３が摺接している。ブラシ５３は、ブラケット４３に固定されたブラシホルダ５４に収容されており、スプリング５５でセグメント５１Ａに向けて付勢されている。モータ４２の回転軸４９は、ブラケット４３を通ってケース４１内に突出しており、ジョイント５６を介してボールネジ６１のボールネジ軸６２の一端部に連結されている。
【００１４】
ボールネジ６１は、回転軸となるボールネジ軸６２にスライダ６３をねじ係合させた構成を有し、モータ４２の回転運動をスライダ６３の直線運動に変換する変換機構である。ボールネジ軸６２は、モータ４２の回転軸４９と平行に配置されており、その他端部はベアリング６４を介してケース４１に回転自在に支持されている。ベアリング６４は、ケース４１に圧入されており、外側からプレート６５で閉塞されている。
スライダ６３は、ベアリング６４側から軸線Ｌ１の方向に沿って順番にナット部７１と、ダンパー７２と、リンクユニット７３と、ダンパー７４と、エンドプレート７５を有する。ナット部７１は、ボールネジ軸６２にネジ込まれており、他の構成要素はナット部７１に固定されている。具体的には、ボールネジ軸６２を通した状態でナット部７１側から挿入されたボルト７６でナット部７１に締め付けられている。なお、ダンパー７２，７４は、衝撃を吸収するもので、例えば、ウレタンなどの弾性部材から製造されている。
【００１５】
図３及び図４に示すように、リンクユニット７３は、中央にボールネジ軸６２を通す孔８１が形成されており、この孔８１を囲むようにボルト７６を通す孔８２が複数形成されている。これら孔８１、８２は、リンクユニット７３の軸線Ｌ１の方向の一方の端部７３Ａから他方の端部７３Ｂまで貫通しており、各端部Ａ７３Ａ、７３Ｂの端面には、スライダ６３内での位置決め用の突部７３Ｃが複数突設されている。
リンクユニット７３の外周には、軸線Ｌ１の方向の両端部を残して幅を減少させるように凹部８３が形成されている。凹部８３は、幅方向に略直交する平面８４（摺動面）を有している。また、凹部８３によって幅方向に突出する両端部７３Ａ，７３Ｂの壁部には、互いに対向するように推力伝達部である凸部８６を膨出させてある。凸部８６は、半円形の滑らかなカーブを有し、その頂点が図２に示すように側面視でスライダ６３及びボールネジ軸６２の軸線Ｌ１と略一致させてある。つまり、凸部８６は、ボールネジ軸６２を挟むように一対ずつ設けられており、端部７３Ａ側の２つの凸部８６の頂点と、端部７３Ｂ側の２つの凸部８６の頂点と、ボールネジ６１の軸線Ｌ１とが、平面８４に直交する同一平面状に配置されている。
【００１６】
このようなリンクユニット７３の凹部８３には、リンクアーム９１が挿入される。リンクアーム９１は、ボールネジ軸６２と平行に通されたロッド９２に固定されたボス部９３を有し、ボス部９３からロッド９２と略直交する方向に延びるアーム部９４を有する。図５に示すように、リンクアーム９１は、ボス部９３にロッド９２を通す孔９３Ａが形成されている。アーム部９４は、幅方向に離間して延びる一対のアーム９５を備える略Ｕ字形を有している。アーム９５の配置間隔は、リンクユニット７３の平面８４間の距離に略等しく、アーム９５の軸線方向の厚さは、リンクユニット７３の凸部８６の頂点間の距離に略等しい。このため、アーム９５は、凸部８６に挟まれ、進退方向のそれぞれで１箇所ずつ点接触している。なお、アーム部９４には凹部９４Ａが一箇所形成されている。この凹部９４Ａには、図２に示すスイッチプレート９８がネジで取り付けられる。スイッチプレート９８は、リンクアーム９１と共に軸線方向に移動可能であり、その移動経路上には、リンクアーム９１の位置でパーキングギヤ１１のロックとリリースを検出する接触式のスイッチ（不図示）が配設されている。
【００１７】
ロッド９２は、ケース４１を貫通しており、ケース４１からモータ４２側に突出する端部には、図１に示すケーブル９９を介して手動ロック解除レバー１００が連結されている。ケース４１の反対側に突出するロッド９２の端部は、図１に示すケーブル２７が連結される。このロッド９２は、ケース４１内でリンクアーム９１を挟むように２箇所でベアリング１０１によって軸線方向に移動自在に支持されている。各ベアリング１０１の外側には、オイルシール１０２が設けられており、ケース４１の内部にオイルや異物などが進入しないようにしてある。なお、ケース４１内には、ボールネジ６１、リンクアーム９１、スイッチプレート９８、ロッド９２が駆動するのに十分なスペースが形成されている。
【００１８】
次に、この実施の形態の作用について図１から図５を参照して説明する。
車両を駐車させる場合など、運転者がシフトレバーや、シフトチェンジ用のスイッチなどを操作してパーキングに切り替えると、パーキングロック装置１が駆動輪をロックする。この際、電動アクチュエータ４には、シフト装置１１０に設けられたセンサ１１１からモータ４２のドライバ回路１１２に対して駆動指令が入力される。ドライバ回路１１２は、モータ４２を予め定められた方向に所定量だけ回転させる。モータ４２の回転軸４９に連結されたボールネジ軸６２が回転させられ、ボールネジ軸６２に装着されているスライダ６３が軸線方向に移動する。スライダ６３のリンクユニット７３には、凸部８６の頂点を介してリンクアーム９１の一対のアーム９５が点接触しており、この点を介して動力がリンクアーム９１に伝達される。凸部８６は、ボールネジ６１の軸線Ｌ１を通り、リンクアーム９１の長さ方向に直交する平面上で、かつ軸線Ｌ１を跨ぐように対になって配置されているので、リンクアーム９１に均等に荷重がかかる。
【００１９】
その結果、リンクアーム９１が固定されているロッド９２がスライダ６３と同じ方向に、同じ距離だけ移動する。例えば、ロッド９２がモータ４２の取り付け位置と反対側のロック方向に押し込まれたときには、ケーブル２７を介して連結されているディテントプレート２１が回転し、ディテントスプリング２５がパーキングの位置に設けられたディテント溝２３に係合する。この際に、ロッド１７が引っ張られてカム１５がパーキングポール１２を押圧して爪１２Ａをパーキングギヤ１１の凹部に噛み合させる。これによって、変速機２の出力軸がロックされるので、駆動輪が確実に停止する。
【００２０】
これに対して、運転者がシフトレバーや、シフトチェンジ用のスイッチなどを操作してドライブに切り替えて駆動輪のロックを解除するときは、シフト装置１１０の駆動指令を受けたドライバ回路１１２がロック時と反対方向にモータ４２を回転させる。スライダ６３の軸線Ｌ１と同じ位置で凸部８６と点接触するリンクアーム９１が移動してロッド９２が引き戻される。ディテントプレート２１が回動してドライブの位置に設けられたディテント溝２４にディテントスプリング２５が係合する。カム１５がパーキングポール１２から離れ、爪１２Ａとパーキングギヤ１１の噛み合いが解消される。これによって、変速機２の出力軸がフリーになるので、駆動輪を駆動できるようになる。
【００２１】
ここで、手動でロック状態を解除するときは、手動ロック解除レバー１００を手動で引いてロッド９２をケース４１に対して引き戻す。電動でロックを解除する場合と同様にしてパーキングポール１２の爪１２Ａとパーキングギヤ１１の噛み合いが解消されて、駆動輪を動かすことができるようになる。
なお、手動操作時にロッド９２を進退させるために必要な荷重Ｆは、Ｆ＝２π×Ｔ／（Ｌ×η）から算出できる。Ｔは駆動トルクで、モータ４２の駆動トルクとボールネジ６１の駆動トルクと、その他ロストルクの和である。Ｌはボールネジ６１のリードで、ηはボールネジ６１の逆効率である。この実施の形態では、リードＬが２．５ｍｍで与圧のないボールネジ６１を使用することで必要な荷重Ｆを低減させている。なお、リードＬは、１〜１０ｍｍの範囲であれば、手動操作時の荷重低減が図れた。ボールネジ６１の与圧は、軸方向の隙間が０〜０．０２ｍｍの間であれば、手動操作時の荷重低減が図れた。
【００２２】
この実施の形態によれば、モータ４２の回転運動を直線運動に変換するボールネジ６１のスライダ６３に、凸部８６を軸線Ｌ１の位置に一致させて設け、この凸部８６にロッド９２に連結されたリンクアーム９１を当接させたので、一対のアーム９５が荷重を均等に受けるようになって偏荷重の発生を防止できる。従来のように、スライダとリンクアームを剛体嵌合させた場合には、リンクアームが多少でも撓むと推力の伝達ロスが発生するが、この実施の形態ではスライダ６３とリンクアーム９１の位置が多少ずれても、常に凸部８６の頂点から荷重をリンクアーム９１に伝達することが可能になるので、推力の伝達ロスを低減できる。このため、パーキングギヤ１１とパーキングポール１２の係脱を確実に行うことができる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図６に示すように、ボールネジ６１のスライダ６３は、リンクユニット１２１を有する。リンクユニット１２１は、両端部１２１Ａ、１２１Ｂを残して幅方向の長さを減少させるような凹部１２２を有し、凹部１２２によって形成される両端部１２１Ａ、１２１Ｂの壁部は、平面になっている。リンクアーム９１は、リンクユニット１２１に挿入されるアーム部１３１を有する。アーム部１３１の一対のアーム１３２は、その先端部１３３が円形になっている。先端部１３３の径は、端部１２１Ａ、１２１Ｂの壁部間の距離に略等しく、先端部１３３と端部１２１Ａ，１２２Ｂの壁部が点接触する凸部１３３Ａがそれぞれ推力伝達部になっている。凸部１３３Ａの位置は、リンクアーム９１の長さ方向、つまりボールネジ軸６２からロッド９２に延ばした垂線に直交する平面で、かつボールネジ軸６２及びスライダ６３の軸線Ｌ１に一致する位置である。
【００２４】
モータ４２を駆動させると、ボールネジ軸６２の回転運動がスライダ６３の直線運動に変換される。スライダ６３には、リンクアーム９１の凸部１３３Ａがそれぞれの端部１２１Ａ、１２１Ｂに点接触しており、かつ接触位置を軸線Ｌ１と一致させてあるので、均等に荷重が発生する。その結果、伝達ロスを低減させつつ、ロッド９２を進退させることができる。
この実施の形態では、リンクアーム９１側に凸部１３３Ａを軸線Ｌ１と一致するように設け、この凸部１３３Ａにスライダ６３を当接させたので、一対のアーム１３２が荷重を均等に受けるようになって偏荷重の発生を防止できる。これによって、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００２５】
なお、本発明は、前記した各実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、スライダとリンクアームの両方に推力伝達部を設け、推力伝達部同士を点接触させても良い。推力伝達部を別部材で構成し、スライダ又はリンクアームの少なくとも一方に固定しても良い。推力伝達部は、半球形状に限定されない。
推力伝達部の形成位置は、進退方向で両端部７３Ａ，７３Ｂ，１２１Ａ，１２１Ｂとリンクアーム９１とが軸線Ｌ１と平行な線上で２ヶ所点接触していれば良く、ボールネジ軸６２及びスライダ６３の軸線からボールネジ軸６２からロッド９２に延ばした垂線方向にオフセットしても良い。また、推力伝達部は、ボールネジ軸６２を跨いで対称な位置に一対ずつ配置されているが、片側のみに配置しても良い。これらの場合であっても、従来の構成よりはリンクアームの撓みを抑制できる。
電動アクチュエータ４は、パーキングロック装置１に限定されず、電動及び手動でワイヤを押し引きする他の用途に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係るパーキングロック装置の電動アクチュエータを含むシステムの概略を示す図である。
【図２】電動アクチュエータの構成を示す図であって、側部を断面にした図である。
【図３】リンクユニットの側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】リンクアームの構成と、リンクアームにリンクユニットを挿入させた状態を示す図である。
【図６】リンクアーム側に突部を設けた場合を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      パーキングロック装置
４      電動アクチュエータ
１１      パーキングギヤ
１２      パーキングポール
４２      モータ
４９      回転軸（出力軸）
６１      ボールネジ（変換機構）
６２      ボールネジ軸（回転軸）
６３      スライダ
７３Ａ，７３Ｂ，１２１Ａ，１２１Ｂ      端部
８６，１１３Ａ      凸部（推力伝達部）
９１      リンクアーム
９２      ロッド
【図１】
2008175357.tif 000003
【図２】
2008175357.tif 000004
【図３】
2008175357.tif 000005
【図４】
2008175357.tif 000006
【図５】
2008175357.tif 000007
【図６】
2008175357.tif 000008