JP2013174277A - クラッチのアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】レリーズ機構を作動させるためのクラッチアクチュエータにおいて、作動時の効率を向上させ、しかも小型化を容易にする。
【解決手段】このアクチュエータは、クラッチのレリーズ機構を駆動するためのものであって、電動モータ３と、出力部材６と、ボールねじ機構４と、ボールロック機構５と、を備えている。出力部材６は、レリーズ機構２に連結され、レリーズ機構２の作動方向に移動自在である。ボールねじ機構４は電動モータ３の回転を直線運動に変換して出力部材６を移動させる。ボールロック機構５は、ボールねじ機構４と同軸に配置され、ボールねじ機構４からの駆動力を出力部材６に伝達するとともに、レリーズ機構２からの逆駆動力に対してセルフロック機能を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ、特に、クラッチのレリーズ機構を駆動するためのアクチュエータに関する。

車両のクラッチ装置を動力伝達状態（クラッチオン）又は動力遮断状態（クラッチオフ）するための装置として、電動モータを用いた装置が開発されている。例えば、特許文献１に示された装置は、モータと、モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、運動変換機構によって変換された直線運動によってクラッチのレリーズ機構を駆動するための機構と、を備えている。

クラッチ装置は、一般的に、ダイヤフラムスプリングによってクラッチディスクを押圧してクラッチオンとし、レリーズ機構によりダイヤフラムスプリングの押圧力を解除してクラッチオフとする構成である。したがって、以上のような装置においては、レリーズ機構を作動させてクラッチオフ状態にした場合、ダイヤフラムスプリングの押圧力に起因して、レリーズ機構側から逆に駆動力が作用する場合がある。このようなレリーズ機構側からの逆駆動に対してモータが回転可能であると、レリーズ機構側の部材を固定することができない。

そこで、レリーズ機構側の部材を固定するためには、モータに常時電力を供給しておく方法と、モータからレリーズ機構に動力を伝達する経路においてセルフロックがかかるようにする方法とがある。例えば、特許文献１においては、運動変換機構をウォームギアとウォームホイールとで構成し、レリーズ機構側からの逆駆動に対してセルフロックがかかるようにしている。

特開２００３−１９４１０１号公報

特許文献１に示されたアクチュエータでは、モータからの駆動力はウォームギア及びウォームホイールを介してレリーズ機構側に伝達される。しかし、周知のように、ウォームギアとウォームホイールとの間の伝達効率は４０〜５０％程度であり、非常に低い。このため、所望のレリーズ力を得るためには、大きな出力のモータが必要となる。また、特許文献１に示された構成では、モータの出力軸とレリーズ機構を駆動する機構とが異なる軸に配置されており、装置の小型化することが困難である。

本発明の課題は、レリーズ機構を作動させるためのクラッチアクチュエータにおいて、作動時の効率を向上させ、しかも小型化を容易にすることにある。

第１発明に係るクラッチのアクチュエータは、クラッチのレリーズ機構を駆動するためのものであって、電動モータと、出力部材と、変換機構と、伝達機構と、を備えている。出力部材は、レリーズ機構に連結され、レリーズ機構の作動方向に移動自在である。変換機構は電動モータの回転を直線運動に変換して出力部材を移動させる。伝達機構は、変換機構と同軸に配置され、変換機構からの駆動力を出力部材に伝達するとともに、レリーズ機構からの逆駆動力に対してセルフロック機能を有する。

このアクチュエータでは、電動モータの回転は、変換機構によって直線運動に変換され、これにより出力部材が移動される。この出力部材の移動によって、レリーズ機構が駆動される。一方、レリーズ機構から逆駆動力が出力部材に作用した場合は、伝達機構のセルフロック機能によって出力部材の移動がロックされる。

ここでは、伝達機構がセルフロック機能を有しているので、変換機構をボールねじ機構等の伝達効率の良い機構で構成することができる。また、変換機構と伝達機構とが同軸に配置されているので、装置の小型化を実現することができる。

第２発明に係るクラッチのアクチュエータは、第１発明のアクチュエータにおいて、変換機構は、電動モータの回転を直線運動に変換するボールねじ機構である。

ボールねじ機構は高い効率で動力を伝達することができるので、レリーズ機構を駆動するための電動モータの小型化を図ることができる。

第３発明に係るクラッチのアクチュエータは、第２発明のアクチュエータにおいて、伝達機構は、ボールねじ機構からの第１方向及び第１方向とは逆の第２方向の駆動力を出力部材に伝達し、出力部材からの逆駆動力はセルフロック機能によってボールねじ機構に伝達しない。

このアクチュエータでは、ボールねじ機構によって、電動モータの一方向の回転が第１方向の直線運動に変換され、また電動モータの他方向の回転が第２方向の直線運動に変換される。したがって、電動モータの回転によって、出力部材をレリーズ方向及びレリーズ解除方向に移動させることができる。

一方、レリーズ機構から出力部材に逆駆動力が作用した場合は、出力部材からの逆機動力は伝達機構のセルフロック機能によってボールねじ機構に伝達されない。

第４発明に係るクラッチのアクチュエータは、第３発明のアクチュエータにおいて、ボールねじ機構及び伝達機構を内部に収容するシリンダをさらに備えている。また、ボールねじ機構は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールと、を有している。ねじ軸は、外周面にねじ溝を有し、電動モータの出力軸に連結されている。ナットは、内周面にねじ溝を有し、ねじ軸の外周に配置されている。複数のボールはねじ軸及びナットのねじ溝に配置されている。さらに、伝達機構はナットと出力部材との間に配置された複数のボールを含むボールロック機構を有している。そして、ボールロック機構は、ナットに第１方向の駆動力が伝達されたときにはナットによって出力部材が第１方向に移動することを許容し、ナットに第２方向の駆動力が伝達されたときにはボールを介して出力部材を第２方向に移動させ、レリーズ機構から出力部材に第２方向の逆駆動力が作用したときにはボールをシリンダ内周面に押し付けて逆駆動力が出力部材からナットに伝達されるのを禁止する。

以上のような本発明では、レリーズ機構を作動させるためのクラッチアクチュエータにおいて、レリーズ機構駆動時における効率を向上させることができる。また、アクチュエータの小型化を図ることができる。

本発明の第１実施形態によるクラッチアクチュエータの断面構成図。 図１の拡大部分図。 図１の拡大部分図。 ボールロック機構の作用を説明するための図。

図１に本発明の一実施形態によるクラッチのアクチュエータ１及びレリーズ機構２の断面構成を示している。

クラッチ側の機構については、図に示していないが、一般的なクラッチ装置の構成である。すなわち、クラッチ装置は、クラッチカバー組立体及びクラッチディスク組立体を備えている。そして、レリーズ動作がなされていないときは、クラッチディスクがダイヤフラムスプリングによってフライホイールの摩擦面に押し付けられ、クラッチオンの状態になっている。そして、図１に示すアクチュエータ１によってレリーズ機構２が作動させられると、ダイヤフラムスプリングの押付力に抗してクラッチカバー組立体のプレッシャプレートがフライホイールから離れる側に移動させられ、クラッチオフの状態になる。

［全体構成］
このアクチュエータ１は、電動モータ（以下、単に「モータ」と記す）３と、変換機構としてのボールねじ機構４と、伝達機構としてのボールロック機構５と、出力部材６と、シリンダ７と、を備えている。

モータ３は支持機構１０に固定されている。図２に拡大して示すように、モータ３の回転軸３ａは軸受１１によって支持機構１０に回転自在に支持されている。

［ボールねじ機構４］
ボールねじ機構４は、ボールねじ軸１５と、ボールねじナット１６と、複数のボール１７と、を有している。

ボールねじ軸１５は外周面に螺旋状のねじ溝を有している。また、ボールねじ軸１５の一端は、カップリング１９を介してモータ３の回転軸３ａに連結されている。カップリング１９は軸受２０を介してシリンダ７に回転自在に支持されている。

ボールねじナット１６は、ボールねじ軸１５が内部を挿通しており、内周面には螺旋状のねじ溝が形成されている。

複数のボール１７は、ボールねじ軸１５のねじ溝とボールねじナット１６のねじ溝に転動自在に配置されている。

［ボールロック機構５］
ボールロック機構５は、レリーズカラー２４と、出力部材６の端部に形成されたロックガイド部２５と、複数のロック用ボール２６と、から構成されている。

レリーズカラー２４は、筒状部２８と、筒状部２８の内周面から径方向内側に突出して形成された当接部２９と、を有している。このレリーズカラー２４は、圧入等によって、ボールねじナット１６と同期して軸方向に移動するように連結されている。また、ピン２４ａによってレリーズカラー２４とボールねじナット１６とが回り止めされている。

筒状部２８はモータ側（図１において右側）の第１部分２８ａと出力部材６側の第２部分２８ｂとを有している。第１部分２８ａの内周部には、ボールねじナット１６の端部が挿入されている。また、第２部分２８ｂの内周部には、複数のロック用ボール２６及びロックガイド部２５が配置されている。この第２部分２８ｂには、図４に拡大して示すように、複数のロック用ボール２６のそれぞれに対応して複数の開口部２８ｃが形成されている。開口部２８ｃの縁部２８ｄは、径方向外方に向かって開口が狭くなるテーパ状に形成されている。

当接部２９の内径は、ロックガイド部２５の内径、すなわち出力部材６の内径と同じ寸法に形成されている。そして、図４に示すように、当接部２９の出力部材６側の端面２９ａは、ロックガイド部２５の端面２５ａに当接可能である。

ロックガイド部２５は、出力部材６のボールねじナット側１６の端部に、出力部材６と一体で形成されている。ロックガイド部２５は出力部材６の外径よりも小径であり、外周面には環状の溝３０（図４参照）が形成されている。溝３０のレリーズ機構２側の側面３０ａは、レリーズ機構２側に行くにしたがって径が大きくなるテーパ面となっている。

複数のロック用ボール２６は、レリーズカラー２４の開口部２８ｃに配置されており、ロックガイド部２５の環状の溝３０とシリンダ７の内周面７ａとの間に位置している。図４（ｃ）に示すように、ロック用ボール２６がロックガイド部２５の溝３０の底部に収納された状態では、ロック用ボール２６はレリーズカラー２４の開口部２８ｃのテーパ面縁部２８ｄに当接する。また、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ロック用ボール２６がロックガイド部２５のテーパ面３０ａに乗り上げた状態では、乗り上げた位置に応じて、ロック用ボール２６はシリンダ７の内周面７ａとの間に隙間がある状態（ａ）と、シリンダ７の内周面７ａに当接する状態（ｂ）とを取り得る。

［出力部材６］
図１及び図３に示すように、出力部材６は、レリーズ機構２側の端部が閉塞された筒状の部材であり、モータ３側の開口部から内部にボールねじ軸１５の先端部が挿入されている。また、レリーズ機構２側の端面には、レリーズ機構２を構成するプッシュロッド３２の一端が嵌り込む凹部６ａが形成されている。

［動作］
＜クラッチオン→クラッチオフ（レリーズ）時＞
クラッチオンの状態からクラッチオフ（動力切断）にする場合は、モータ３を第１方向に回転する。モータ３の回転はカップリング１９を介してボールねじ機構４のボールねじ軸１５に伝達される。このボールねじ軸１５の回転は、ボール１７を介してボールねじナット１６に伝達される。ボールねじナット１６はレリーズカラー２４を介してピン２４ａによって回り止めされており、したがって、ボールねじ軸１５の回転は、図１においてボールねじナット１６及びレリーズカラー２４のＡ方向の軸方向移動に変換される。これにより、図４（ａ）に示すように、レリーズカラー２４の当接部２９の端面２９ａがロックガイド部２５の端面２５ａに当接する。これにより、駆動力は図の破線矢印で示すように作用し、出力部材６はＡ方向に移動させられる。したがって、レリーズ機構２を構成するプッシュロッド３２は、同様にＡ方向に移動し、クラッチ装置はオフとなる。

なお、この状態では、ロック用ボール２６が収容されている部分においては、ロック用ボール２６とシリンダ７の内周面７ａとの間には隙間が存在する。

＜モータ停止時＞
クラッチオフの状態では、モータ３の駆動は停止される。すなわち、モータ３への電力の供給は停止される。

ここで、クラッチオフの状態では、クラッチ装置を構成するダイヤフラムスプリングの弾性力Ｆ（図１参照）が、プッシュロッド３２を介して出力部材６に対して図１のＢ方向に作用している。すなわち、出力部材６に対して、前述とは逆の駆動力が作用している。

この逆駆動力によって、出力部材６はB方向に押されて移動する。すると、図４（ｂ）に示すように、ロック用ボール２６がロックガイド部２５のテーパ面３０ａに乗り上げ、ロック用ボール２６はテーパ面３０ａとシリンダ７の内周面７ａとの間に食い込む。この場合、逆駆動力は図４（ｂ）の破線矢印で示すように作用する。このため、出力部材６はこの状態からモータ3側に移動することができない。したがって、ロックガイド部２５の端面２５ａとレリーズカラー２４の当接部２９の端面２９ａとの間に隙間が形成され、逆駆動力はレリーズカラー２４及びボールねじナット１６に伝達されない。

以上のように、クラッチオフの状態では、セルフロック機能が作用するので、出力部材６の移動はロックされ、逆駆動力がボールねじ機構４に作用することはない。したがって、モータ3に電力を供給する必要はない。

＜クラッチオフ→クラッチオン時＞
クラッチをオンにする場合は、モータ３を第２方向に回転する。このモータ３の回転は、ボールねじ軸機構４によってボールねじナット１６及びレリーズカラーのＢ方向への移動に変換される。レリーズカラー２４がＢ方向に移動させられると、図３（ｃ）に示すように、ロック用ボール２６はレリーズカラー２４のレリーズ機構２側の開口縁部２８ｄによってＢ方向に移動させられる。これにより、ロック用ボール２６はレリーズカラー２４の開口縁部２８ｄとロックガイド部２５の溝３０との間に挟み込まれる。この状態では、ボールねじナット１６がＢ方向に移動することによって、レリーズカラー２４及びロック用ボール２６を介して出力部材６も同方向に移動する。この結果、クラッチ装置において、プレッシャプレートがダイヤフラムスプリングによってフライホイール側に押され、クラッチが接続されたクラッチオン状態になる。

［特徴］
（１）クラッチオフにするための駆動機構としてボールねじ機構４を用いているので、駆動力を効率良く伝達できる。したがって、モータ３を小型化することが可能になる。

（２）セルフロック機能をボールロック機構５によって実現しているので、セルフロックのための機構が簡単になる。

（３）ボールねじ機構４とボールロック機構５とが同軸に配置されているので、装置を小型化することができる。

［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

前記実施形態では、変換機構としてボールねじ機構を採用したが、本発明はこれに限定されない。例えば、遊星ローラねじ機構でもよい。

１ アクチュエータ
２ レリーズ機構
３ モータ
４ ボールねじ機構
５ ボールロック機構
６ 出力部材
７ シリンダ
１５ ボールねじ軸
１６ ボールねじナット
１７ ボール

Claims (4)

1. クラッチのレリーズ機構を駆動するためのアクチュエータであって、
   電動モータと、
   前記レリーズ機構に連結され、前記レリーズ機構の作動方向に移動自在な出力部材と、
   前記電動モータの回転を直線運動に変換して前記出力部材を移動させるための変換機構と、
   前記変換機構と同軸に配置され、前記変換機構からの駆動力を前記出力部材に伝達するとともに、前記レリーズ機構からの逆駆動力に対してセルフロック機能を有する伝達機構と、
   を備えたクラッチのアクチュエータ。
2. 前記変換機構は、前記電動モータの回転を直線運動に変換するボールねじ機構である、請求項１に記載のクラッチのアクチュエータ。
3. 前記伝達機構は、前記ボールねじ機構からの第１方向及び前記第１方向とは逆の第２方向の駆動力を前記出力部材に伝達し、前記出力部材からの逆駆動力はセルフロック機能によって前記ボールねじ機構に伝達しない、請求項２に記載のクラッチのアクチュエータ。
4. 前記ボールねじ機構及び前記伝達機構を内部に収容するシリンダをさらに備え、
   前記ボールねじ機構は、
   外周面にねじ溝を有し、前記電動モータの出力軸に連結されたねじ軸と、
   内周面にねじ溝を有し、前記ねじ軸の外周に配置されたナットと、
   前記ねじ軸及び前記ナットのねじ溝に配置された複数のボールと、
   を有し、
   前記伝達機構は、前記ナットと前記出力部材との間に配置された複数のボールを含むボールロック機構を有し、
   前記ボールロック機構は、
   前記ナットに前記第１方向の駆動力が伝達されたときには前記ナットによって前記出力部材が前記第１方向に移動することを許容し、
   前記ナットに前記第２方向の駆動力が伝達されたときには前記ボールを介して前記出力部材を前記第２方向に移動させ、
   前記レリーズ機構から前記出力部材に前記第２方向の逆駆動力が作用したときには前記ボールを前記シリンダ内周面に押し付けて前記逆駆動力が前記出力部材から前記ナットに伝達されるのを禁止する、
   請求項３に記載のクラッチのアクチュエータ。

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