(57)【要約】      （修正有）【課題】電動アクチュエータを手動で駆動させるときに必要な操作荷重を低減させる。【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６１を有し、モータ４２とボールネジ６１をクラッチ５６を介して連結させている。電動でパーキングロック装置を駆動させるときは、クラッチ５６を繋いだ状態でモータ４２を駆動させる。手動でパーキングロック装置を駆動させるときは、クラッチ５６を切って、モータ４２からロッド９２が機械的に切り離された状態にしてから、ロッド９２を進退させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の変速機に設けられたパーキングギヤにパーキングポールを噛み合わせることで駆動輪のロックさせるパーキングロック装置に用いられ、前記パーキングポールを駆動させる電動アクチュエータであって、
外部の指令を受けて回転するモータと、
前記モータの回転を直線運動に変換するために用いられる変換機構と、
前記変換機構の出力に連結され、前記パーキングポールを駆動させるために進退する推力軸と、
前記モータから前記推力軸に至るまでの推力伝達経路中に設けられ、回転運動の伝達と切り離しが可能なクラッチと、
を備えるパーキングロック装置の電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記変換機構は、ボールネジであり、前記ボールネジの回転軸と、前記モータの間に前記クラッチが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパーキングロック装置の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記変換機構は、前記モータの回転を直交する方向の回転に変換するウォームギヤと、前記ウォームギヤに連結されるカム機構から構成され、前記ウォームギヤと前記カム機構の間に前記クラッチを設けたことを特徴とする請求項１に記載のパーキングロック装置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、車両の変速機に用いられるパーキングロック装置の電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速機には、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ることで停車時に駆動輪をロックできるように構成したものがある。ここで、パーキングポールを駆動させる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噛み合わされる。
さらに、この種の電動アクチュエータでは、モータを電動できないときに手動でロックを解除できるように手動ロック解除手段が設けられているものがある。手動ロック解除手段は、レバー操作でロッドを進退させるように構成されている。
【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、手動でロッドを進退させるときには、連結部材等を介してロッドに連結されているモータが抵抗として働くので、大きな操作荷重が必要であった。また、特許文献１に開示されているように連結部材がスプリングでスライダに付勢されている場合も、連結部材とスライダの係合を解除するためにスプリングを圧縮する力が余分に必要であった。
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を手動で駆動させるときに必要な操作荷重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、車両の変速機に設けられたパーキングギヤにパーキングポールを噛み合わせることで駆動輪のロックさせるパーキングロック装置に用いられ、前記パーキングポールを駆動させる電動アクチュエータであって、外部の指令を受けて回転するモータと、前記モータの回転を直線運動に変換するために用いられる変換機構と、前記変換機構の出力に連結され、前記パーキングポールを駆動させるために進退する推力軸と、前記モータから前記推力軸に至るまでの推力伝達経路中に設けられ、回転運動の伝達と切り離しが可能なクラッチと、を備えるパーキングロック装置の電動アクチュエータとした。
パーキングロック装置の電動アクチュエータは、推力軸を手動で進退させるときはクラッチを切って、推力軸とモータを切り離す。電動で推力軸を進退させるときはクラッチを繋いでモータで駆動させる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパーキングロック装置の電動アクチュエータにおいて、前記変換機構は、ボールネジであり、前記ボールネジの回転軸と、前記モータの間に前記クラッチが設けられていることを特徴とするパーキングロック装置の電動アクチュエータ。
パーキングロック装置の電動アクチュエータは、手動で推力軸を進退させるときは、ボールネジとモータを切り離す。モータ駆動するときは、クラッチを繋いでボールネジをモータに連動させる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のパーキングロック装置の電動アクチュエータにおいて、前記変換機構は、前記モータの回転を直交する方向の回転に変換するウォームギヤと、前記ウォームギヤに連結されるカム機構から構成され、前記ウォームギヤと前記カム機構の間に前記クラッチを設けたことを特徴とする。
パーキングロック装置の電動アクチュエータは、手動で推力軸を進退させるときは、ウォームギヤとカム機構を切り離す。モータ駆動するときは、クラッチを繋いでカム機構をウォームギヤに連動させる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、クラッチを設けて推力軸からモータを切り離し可能にしたので、手動操作時にモータのフリクションによる抵抗増加を防ぎ、パーキングポールを駆動させるのに必要な荷重を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
（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。
【００１０】
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。
【００１１】
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、弾性付勢された係止部材であるディテントスプリング２５が常に係合されている。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。
【００１２】
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、クラッチ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。クラッチ５６は、電磁力でクラッチ板を吸着させることにより、クラッチ作用を発現させる電磁クラッチなど、制御装置からの入力によって接続と切り離しを制御可能なクラッチが使用される。
【００１３】
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。
【００１４】
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の壁面８５Ａ，８５Ｂ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。
【００１５】
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と平行に通された推力軸であるロッド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の一方の側部には凹部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が取り付けられている。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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、シフト装置１１０に設けられたセンサ１１１からモータ４２のドライバ回路を含む制御装置１１２に対して駆動指令が出力される。制御装置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。このとき、クラッチ５６は繋いだままにする。
モータ４２の回転軸４９にクラッチ５６を介して連結されたボールネジ６１のボールネジ軸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が点接触しているので、スライダ６３の移動に伴ってリンクアーム９１が軸線方向に移動する。リンクアーム９１は、アーム９５の長さ方向において、ボールネジ６１の軸線及びスライダ６３の軸線に一致する位置で、スライダ６３に接しているので、均等に荷重を受けて移動する。
【００１８】
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。
【００１９】
駐車中の車両を発進させるときなど、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ドライブに切り替えると、シフト装置１１０の駆動指令を受けた制御装置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の軸線の高さで凸部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。
【００２０】
ここで、電気的な不具合が生じてモータ４２が動作しなくなったときや、モータ４２そのものが機械的にロックした場合などには、手動でロック状態を解除することがある。この場合は、制御装置１１２がクラッチ５６を切り離す。例えば、電磁クラッチを使用している場合には、クラッチ板を吸着する電磁石に供給していた電流をストップさせる。これによって、ロッド９２がモータ４２から機械的に切り離される。
この状態で、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に対して引き戻すと、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。
【００２１】
なお、手動操作時にロッド９２を進退させるために必要な操作荷重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操作荷重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る。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る。
【００２２】
この実施の形態によれば、モータ４２とボールネジ６１の間にクラッチ５６を設け、ロッド９２を電動させるときはクラッチ５６を繋げておき、ロッド９２を手動操作するときはクラッチ５６を切り離すようにしたので、手動操作時の荷重がモータ４２の抵抗分だけ低減できる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図６及び図７に示すように、パーキングロック装置の電動アクチュエータ１２０は、モータ４２の回転軸４９にウォーム１２１が取り付けられている。ウォーム１２１は、ウォームホイール１２２に噛み合わされており、ウォームギヤ１２３を形成している。ウォームギヤ１２３は、モータ４２の回転方向を略直交する方向に変換すると共に、回転数を下げる減速機であり、かつモータ４２の回転を直交する方向に変換する変換機構を構成する。
ウォームホイール１２２の回転軸１２４は、モータ４２が固定される不図示のケースにベアリングを介して回転自在に支持されている。回転軸１２４は、クラッチ１２５を介し、ウォームギヤ１２３と共に変換機構を構成するカム機構１２６の回転軸１２７に接続されている。クラッチ１２５は、電磁力でクラッチ板を吸着させることにより、クラッチ作用を発現させる電磁クラッチなど、制御装置からの入力によって接続と切り離しを制御可能なクラッチが使用される。
【００２４】
カム機構１２６は、回転軸１２７がウォームギヤ１２３側の回転軸１２４と同軸に配置されており、ケースにベアリングを介して回転自在に支持されている。回転軸１２７には、カムプレート１２８が固定されている。カムプレート１２８には、パーキングロック装置に連結される推力軸であるケーブル２７と、手動ロック解除レバー１００に接続されるケーブル９９が固定されている。
【００２５】
電動で駆動輪をロックするときは、クラッチ１２５を接続した状態でモータ４２を駆動させる。回転軸４９の回転がウォームギヤ１２３で減速させられ、カムプレート１２８が所定角度だけ回転する。回転角に応じてケーブル２７が押し込まれ、パーキングポール１２がパーキングギヤ１１に噛み合ってロックする。ロックを解除するときは、クラッチ１２５を接続した状態でモータ４２を逆方向に駆動させる。カムプレート１２８が逆方向に所定角度だけ回転し、ケーブル２７が引き込まれる。パーキングポール１２が離脱してパーキングギヤ１１がフリーになり、ロックが解除される。
【００２６】
手動でロック状態を解除するときは、制御装置１１２がクラッチ１２５を切り離す。例えば、電磁クラッチを使用している場合には、クラッチ板を吸着する電磁石に供給していた電流をストップさせる。これによって、カム機構１２６がモータ４２から機械的に切り離される。手動ロック解除レバー１００を引くと、ケーブル９９がカムプレート１２６を所定角度だけ回転させ、ケーブル２７が引っ張れる。その結果、パーキングポール１２がパーキングギヤ１１に噛み合ってロックする。手動でロックするときは、クラッチ１２５を切り離した状態で手動ロック解除レバー１００を押し込む。ケーブル９９がカムプレート１２６を反対側に所定角度だけ回転させ、ケーブル２７が押し込まれる。その結果、パーキングポール１２が離脱してパーキングギヤ１１がフリーになり、ロックが解除される。
【００２７】
この実施の形態では、減速機とカム機構の間にクラッチ１２５を設け、電動で制御するときはクラッチ１２５を繋げておき、手動操作するときはクラッチ１２５を切り離すようにしたので、手動操作時の荷重がモータ４２の抵抗分だけ低減できる。
【００２８】
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、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。
リンクユニット７３の凸部８６間の距離をリンクアーム９１の厚さより大きくしてクリアランスを形成しても良い。クリアランスをディテント溝２３，２４間でディテントスプリング２５を移動させるときの荷重のピークを越える距離に設定すると、手動時の操作荷重を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】変換機構としてウォームギヤとカム機構を備える電動アクチュエータの概略構成図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１      パーキングロック装置
４，１２０      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
２７      ケーブル（推力軸）
４２      モータ
４９      回転軸（出力軸）
５６      クラッチ
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      端部
８６      凸部（推力伝達部）
９１      リンクアーム
９２      ロッド（推力軸）
１２３      ウォームギヤ（変換機構）
１２５      クラッチ
１２６      カム機構（変換機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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