JP4517702B2 - クラッチ用アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ用アクチュエータに関し、特にモータ小型化のためにアシストスプリングを備えたアクチュエータの、アシストスプリングの支持構造に関連する。

従来、既存のマニュアルトランスミッションにアクチュエータを取り付け、運転者の意志若しくは車両状態により一連の変速操作（クラッチの断接、ギヤシフト、セレクト）を自動的に行うシステムが知られている。

こうしたシステムにおいて、クラッチの断接、半接を行うアクチュエータは、クラッチのダイヤフラムスプリング等の姿勢を変化させるため、電動モータなどの駆動力源と出力ロッドを備えている。このようなアクチュエータは、特開２００３−２８７０８７号公報に開示されるように、電動モータ及びアクチュエータ全体の小型化のため、ウォーム歯車を用いて減速を行うとともにアシストスプリングと呼ばれるウォーム歯車の回転をアシストし、出力ロッドのストロークを助勢する機構を備えている。

近年、このような自動クラッチシステムは、より大きなダイヤフラムスプリングの容量を必要とする高容量エンジンを搭載する車両への適用が拡大しており、これに伴いアシストスプリングも大荷重化が要求されつつある。
特開２００３−２８７０８７号公報

一般的に、特許文献１に開示されるようにアシストスプリングは、一端を金属のハウジングに一体に凸設された突起によって支持されている。突起は、ウォームホイールギヤの回転に伴って回動するアシストスプリングを滑らかに支持しなければならないため、突起の先端は所定の曲面であると共に高精度の寸法管理が要求される。また、金属で形成されるハウジングに一体に突起を形成することは、切削加工による仕上げ加工も困難であることから、高度な一体鋳造技術が必要であり、高コストであった。この問題を解決するために、出願人らはアシストスプリングの支持部をピンで成形し、低コスト化および滑らかな曲面の精度管理を実現している（特願２００３−０９５１５０号）。しかしながら、支持部はハウジングに設けられた穴にピンを嵌入することによって構成されるため、製造時にピンにグリスや潤滑油を塗布して穴に挿入すると、穴の中に空気が密封され、ピンが浮上してしまい精度良くピンの位置が決まらないためピン挿入時の作業性の低下の問題があった。また、アクチュエータの使用環境によっては、温度上昇により密封された空気が膨張しピンが浮上して、他の部品との干渉により不安定になりアシストスプリングが滑らかに作動しない懸念があった。

よって、本発明は上記の問題点を解決するために成されたものであり、クラッチ用アクチュエータにおいて、ピンの挿入を容易にするとともにアシストスプリングの滑らかな動きを保証するアシストスプリングの支持構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために請求項１において講じた技術的手段は、動力源と、動力源により回転駆動される回転体と、回転体に駆動連結され、回転体の回転に伴う移動により、クラッチの断接、半接合操作を行う出力ロッドと、一端がハウジングに設けられた穴に嵌入されたピンによって前記ハウジングに支持され、他端が前記回転体に支持され、前記回転体の回転を助勢するアシストスプリングと、を備えるクラッチ用アクチュエータにおいて、前記回転体の回転に伴う前記アシストスプリングの復元力が作用する方向の範囲外の前記ハウジングに設けられ、前記ピンに略平行に形成されるとともに前記ハウジングの内側に連通する溝状のエア抜き部が、前記穴と連通するように設けられたクラッチ用アクチュエータとしたことである。

上記の課題を解決するために請求項２において講じた技術的手段は、前記穴は、前記穴の一部が前記ハウジングの側面部に達しており、前記ピンは前記穴および前記ハウジングの側面部に嵌入されることである。

請求項１に記載の技術的手段によれば、アシストスプリングの支持部を形成するピンを、ハウジングに設けられた穴に挿入する際に、穴内に密封される空気がエア抜き部（溝）から開放されるため、ピンが安定して穴内に挿入されて滑らかな動きを保証する確実なアシストスプリングの支持構造が提供できる。

また、エア抜き部（溝）は回転体の回転に伴うアシストスプリングの復元力が作用するハウジングの範囲外に設定されるので、ハウジングの強度が低下せず、荷重の大きいアシストスプリングを適用できる。

請求項２に記載の技術的手段によれば、アシストスプリングを支持するピンが挿入される穴は、穴の一部がハウジングの側面部に達しているため、ピンは穴に挿入されるとともに、ハウジングの側面部に支持されるため、より荷重の大きいアシストスプリングを適用できる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５に従って説明する。図１は、本実施形態が適用されるクラッチ装置を示す概略断面図である。このクラッチ装置は、エンジンと変速機との間に配設される摩擦クラッチ２０と、同摩擦クラッチ２０を操作するアクチュエータ３０とを含んで構成されている。そして、図示しない制御装置によりこのアクチュエータ３０が駆動制御されることで摩擦クラッチ２０の係合状態が制御されるるようになっている。

摩擦クラッチ２０は、フライホイール２１、クラッチカバー２２、クラッチディスク２３、プレッシャプレート２４、ダイヤフラムスプリング２５、レリーズベアリング２６、レリーズフォーク２７、変速機ケース１１ａに固定されたピボット支持部材２８を主たる構成要素として備えている。尚、プレッシャプレート２４及びダイヤフラムスプリング２５等はクラッチカバー２２に一体的に組み付けられるため、これらをクラッチカバーアッセンブリと称することがある。

フライホイール２１は、鋳鉄製の円板であり、エンジンのクランクシャフト１０ａにボルト固定されていて、同クランクシャフト１０ａと一体的に回転するようになっている。

クラッチカバー２２は、略円筒形状であって、円筒部２２ａと、円筒部２２ａの内周側に形成されたフランジ部２２ｂと、円筒部２２ａの内周縁に周方向に等間隔で形成された複数の支点形成部２２ｃとを含んでいる。そして、クラッチカバー２２は円筒部２２ａの外周部にてフライホイール２１にボルト固定されて同フライホイール２１と一体的に回転するようになっている。

クラッチディスク２３は、エンジンの動力を変速機に伝達する摩擦板であって、フライホイール２１とプレッシャプレート２４との間に配設され、中央部にて変速機の入力軸とスプライン連結されることにより軸方向に移動できるようになっている。また、クラッチディスク２３の外周部の両面には、摩擦材からなるクラッチフェーシング２３ａ、２３ｂがリベットにより張り付け固定されている。

プレッシャプレート２４は、クラッチディスク２３をフライホイール２１側に押圧してフライホイール２１との間に挟み込み、クラッチディスク２３をフライホイール２１と摩擦係合させて一体的に回転させるものである。このプレッシャプレート２４は、クラッチカバー２２の回転に伴って回転するように、ストラップ２４ａにより同クラッチカバー２２と連結されている。

ストラップ２４ａは、積層された複数枚の薄い板ばね材から構成されていて、図２にも示したように、その一端がリベットＲ１によりクラッチカバー２２の外周部に固定されるとともに、その他端がリベットＲ２によりプレッシャプレート２４の外周部に設けられた突起部に固定されている。これにより、ストラップ２４ａは、プレッシャプレート２４がフライホイール２１から離間し得るように、同プレッシャプレート２４に対して軸方向の付勢力を付与している。

図２にも示したように、ダイヤフラムスプリング２５は、クラッチカバー２２の円筒部２２ａの内周に沿って放射状に配置された複数（１２本）の弾発性の板材（以下、レバー部材２５ａと称する。）から構成されている。図１に示したように、各レバー部材２５ａは、クラッチカバー２２の支点形成部２２ｃに、各レバー部材２５ａの軸方向両側に配置された一対のリング状の支点部材２５ｂ、２５ｃを介して挟持されている。これにより、レバー部材２５ａは、クラッチカバー２２に対し支点部材２５ｂ、２５ｃを支点としたピボット運動をすることができるようになっている。

レリーズベアリング２６は、変速機の入力軸の外周を包囲するように変速機ケース１１ａに支持された支持スリーブ１１ｂに対し摺動可能に支持されている。そして、レリーズベアリング２６は、レバー部材２５ａの内端部（ダイヤフラムスプリング２５の中央部）をフライホイール２１側に押動するための力点部２６ａを構成している。

レリーズフォーク２７は、アクチュエータ３０の作動に応じてレリーズベアリング２６を軸方向に摺動させるためのものである。このレリーズフォーク２７は、一端がレリーズベアリング２６と当接し、他端がアクチュエータ３０の出力ロッド３１の先端の押当部と当接部２７ａにて当接している。また、レリーズフォーク２７は、変速機ケース１１ａに固定されたスプリング２７ｃによりピボット支持部材２８に組みつけられていて、同レリーズフォーク２７の略中央部２７ｂにて同ピボット支持部材２８を支点として揺動するようになっている。

次に、上記出力ロッド３１を進退移動させてクラッチディスク２３の係合状態を変化させるための力をダイヤフラムスプリング２５に付与するアクチュエータ３０について図３〜図７に基づき説明する。なお、図３は、アクチュエータ３０を示す正面図であり、図４及び図５は、それぞれ図３の４−４線及び図４の５−５線に沿った断面図である。図６は、図３の点線６で示した本発明の要部の拡大図を示す図である。図７は、図６に示した７−７線に沿った断面図である。図８は、図７に示した８−８線に沿った断面図である。

図３、図４に詳細を示すように、このアクチュエータ３０は、直流駆動の動力源としての電動モータ３２を備えている。また、支持部３８ｄを形成するハウジング３３およびピン６０と、電動モータ３２により回転駆動される回転軸３４と、回転軸３４に噛合連結された回転体としてのウォームホイール３５と、従動回転体としてのサブホイール５０と、コイルばね状のアシストスプリング３６と、ハウジングカバー３７とを備えている。

電動モータ３２は、図示しない制御装置からの給電により回転軸３４を正逆両方向に回転駆動する。ハウジング３３は車両の適宜箇所に固定されており、上記電動モータ３２を支持する。このハウジング３３は有底の収容部３８を有しており、この収容部３８を形成する側壁３８ａの一側からは、上記回転軸３４が図３において左方向から嵌入されている。そして、この回転軸３４の基端側（図５の左側）及び先端側（図５の右側）はそれぞれハウジング３３に軸支されている。回転軸３４の軸線方向略中間部には、ウォーム部３４ａが形成されている。

また、図４に併せ示すように、この収容部３８の底壁３８ｂには、略有底円筒状の軸受部３８ｃが形成されており、ウォームホイール３５が軸支されている。詳述すると、ウォームホイール３５は略扇状のホイール部３５ａと、ホイール部３５ａの中心部を貫通する連結部材として軸部３５ｂとを有している。ウォームホイール３５は、軸部３５ｂの一側（図４の左側）がブッシュを介して軸受部３８ｃに挿通されることで収容部３８（底壁３８ｂ）に軸支されている。尚、ホイール部３５ａの外周面には、前記回転軸３４のウォーム部３４ａと噛合するギヤ部が形成されている。従って、回転軸３４が回転駆動すると、ウォームホイール３５はこれに連動して回転する。

一方、ハウジングカバー３７も、ハウジング３３と同様に有底の収容部５１を有しており、この収容部５１を形成する側壁５１ａの一側からは、上記出力ロッド３１が図３において左方向に突出している。さらに、この収容部５１の底壁５１ｂには、軸受部５１ｃが形成されており、ウォームホイール３５の軸部３５ｂの他側（図４の右側）がブッシュを介して軸受部５１ｃに挿通されることで収容部５１（底壁５１ｂ）に軸支されている。尚、ウォームホイール３５の軸部３５ｂはサブホイール５０の中心部を貫通しており、ウォームホイール３５とサブホイール５０は軸部３５ｂと共に一体に構成されている。

図３においてサブホイール５０の回動中心に対し上側となる外周部には、その軸方向と略平行に一側（図４の右側）に伸びる略円柱状のロッド支持ピン５０ｄが固着されている。一方、上記収容部５１の側壁５１ａの一側からは、ロッド支持ピン５０ｄに対応して前記出力ロッド３１が図３において左方向に突出している。ロッド支持ピン５０ｄは、出力ロッド３１の基端部（レリーズフォーク）２７と当接している先端部と反対側の端部）が挿通されることでこれを回動可能に支持する。従って、出力ロッド３１は、サブホイール５０と収容部５１の底壁５１ｂとの間に形成される空間を利用してサブホイール５０を介し、ウォームホイール３５に連結されている。そして、ウォームホイール３５が回転すると、ロッド３１はハウジング３３に対して進退移動をする。例えば、ウォームホイール３５が図３において時計回転方向に回転すると、ロッド３１はそのストロークを低減させる（クラッチストロークは増加）ように右方向に移動する。一方、ウォームホイール３５が図３において反時計回転方向に回転すると、ロッド３１はそのストロークを増大させるように左方向に移動する。尚、ウォームホイール３５の回動範囲は、その回転方向に対応してクラッチストロークの増減が一義的に決まるように設定されている。

また、図３中、ウォームホイール３５の回動中心に対し上側となる外周部において、ウォームホイール３５とサブホイール５０の間に、その軸方向と略平行に伸びる略円柱状の支持部材としての支持ピン３５ｅが固着され両端支持されている。一方、上記収容部３８の側壁３８ａの一側（図３の上側）には、支持ピン３５ｅに対応して内側に突出する支持部３８ｄがハウジング３３に設けられた穴６１に嵌るピン６０により形成されている。そして、基本的にこれら支持ピン３５ｅ及び支持部３８ｄに係止される態様で前記アシストスプリング３６が支持されている。

上記支持ピン３５ｅ側には支持台４１が設けられている。この支持台４１は、上記支持ピン３５ｅに対応して中央部が凹設された台座部４１ａを有しており、同台座部４１ａにおいて支持ピン３５ｅに対し揺動可能に係止されている。また、支持台４１は、台座部４１ａから支持ピン３５ｅと反対側に突設された位置決め部としての位置決めピン４１ｂを有している。この位置決めピン４１ｂは、アシストスプリング３６の内径と略同等の外径を有しており、アシストスプリング３６の一端の位置決めを行う。

一方、支持部３８ｄ側にも同様の支持台４２が設けられている。この支持台４２は、円筒形をしているとともに、上記支持部３８ｄに対応して中央部が凹設された台座部４２ａを有しており同台座部４２ａにおいて支持部３８ｄに対し揺動可能に係止されている。また、支持台４２は、台座部４２ａから支持部３８ｄと反対側に突設された位置決め部としての位置決めピン４２ｂを有している。この位置決めピン４２ｂも、アシストスプリング３６の内径と略同等の外径を有しており、アシストスプリング３６の他端の位置決めを行う。

そして、アシストスプリング３６は、これら位置決めピン４１ｂ、４２ｂが挿通された状態で支持台４１、４２間に支持されている。このようにして、アシストスプリング３６は、ウォームホイール３５のホイール部３５ａとサブホイール５０の間に形成される空間を利用して収容・支持されている。そして、ウォームホイール３５が回転すると、支持台４１を介して支持ピン３５ｅに一端が支持されたアシストスプリング３６はこれに連動して移動する。

ここで、図６、図７により支持部３８ｄの構成を詳述する。ハウジング３３には、ピン６０が挿入されるための穴６１が設けられており、穴６１の一部はハウジング３３の内部の側面部６２に及ぶ。ピン６０は、直径１０ミクロン以下のスキマを介して、この穴６１および側面部６２に嵌合し、回転可能に軸支される。エア抜き部である溝６３は、ピン６０の軸方向に略平行に形成され、穴６１とハウジング３３の内部を連通させる。ピン６０をハウジング３３に組付ける際、ピン６０とそれに塗布されるグリスにより穴６１は密閉されるが、エア抜き溝６３から密閉されたエアが逃がされ、エアの圧縮の反作用によるピン６０の浮き上がりが防止される。次に、エア抜き溝６３が設けられる位置について説明する。図３に示される範囲Ｒは、ウォームホイール３５の回転に伴ってアシストスプリング３６が回動した際にアシストスプリング３６の復元力Ｆ（矢印Ｆ）が作用する方向の変化範囲である。つまり、範囲Ｒで示された箇所に復元力Ｆが作用しうるためエア抜き溝６３はこの範囲Ｒ外に設けられる。これにより、支持部３８ｄの実用的な強度を低減させることなくエア抜き溝６３は形成され、たとえば、アシストスプリング３６のより大きなバネ荷重のものも適用可能とできる。また、エア抜き溝６３は、範囲Ｒ外で支持台４２側（図６で穴６１の下側の範囲）に設けることが可能であるが、支持台４２の端面部４２ｃを軸方から見た形状が図９に示すように矩形である場合には、アシストスプリング３６の回転に応じて支持台４２が回転した際に、端面部４２ｃがエア抜き穴６３の入り口部に干渉し、アシストスプリング３６の滑らかな動きを疎外することが考えられるため、支持台４２側の範囲の設置はしない。

一方、図３と図１０に併せ示すように前記底壁３８ｂには、上記ウォームホイール３５の回転に連動したアシストスプリング３６の移動を規制する停止部材を構成する規制部としての規制壁３８ｅが形成されている。この規制壁３８ｅは、ウォームホイール３５が時計方向に所定位置まで回転すると、支持台４１（台座部４１ａ）両側の対向する端面４１ｃが当接されることで支持台４１に支持されたアシストスプリング３６のそれ以上の移動を規制する。また、この規制壁３８ｅの支持ピン３５ｅに対向する位置には、同支持ピン３５ｅの回転軌跡に沿って凹設された停止部材を構成する許容部としてのガイド溝３８ｆが形成されている。従って、規制壁３８ｅによりアシストスプリング３６の移動が規制された状態においても、支持ピン３５ｅはガイド溝３８ｆに沿って所定の範囲で移動可能である。そして、アシストスプリング３６を支持する支持台４１を規制壁３８ｅの位置に残置した状態でウォームホイール３５のみが更に回転する。尚、アシストスプリング３６は、規制壁３８ｅにより規制されるまでの移動範囲において、支持ピン３５ｅに対応してウォームホイール３５の回動中心に対し図３の右上側に配置される。そして、アシストスプリング３６は、支持台４１、４２間に圧縮されて支持されており、ウォームホイール３５を図３において時計回転方向に回転させる方向の付勢力を有している。従って、アシストスプリング３６は、ウォームホイール３５を図３において時計回転方向に回転させるように、すなわちロッド３１を右方向に移動させるように（クラッチストロークを増大するように）助勢する。

以上の説明のように、ピン６０の挿入される穴６１にエア抜き穴６３を設けたことで、アシストスプリング３６を支持する支持部３８ｄが可及的に安定することで、アシストスプリング３６の滑らかな回動を保証するアシストスプリング機構を実現でき、電動モータ３２に要求される能力が低減されることで、当該電動モータ３２やアクチュエータ３０自体の小型化を図はかることができる。

本発明が適用されるクラッチ装置の概要を示す断面図。 図１に示したクラッチの一部切欠いた正面図。 図１に示したアクチュエータを示す正面図。 図３の４−４線に沿った断面図。 図４の５−５線に沿った断面図。 図３中の点線６で示した本発明の要部の拡大図を示す図。 図６の７−７線に沿った断面図。 図７の８−８線に沿った断面図。 本発明に係わる別の実施形態における要部の断面図。 本発明に係わるアシストスプリング機構の回転規制機構の説明図。

符号の説明

２０ クラッチとしての摩擦クラッチ
３０ アクチュエータ
３２ 電動モータ
３３ ハウジング
３５ ウォームホイール（回転体）
３５ｅ 支持ピン
３６ アシストスプリング
３７ ハウジングカバー
３８ｅ 規制壁
３８ｆ ガイド溝
４１、４２ 支持台
４１ｂ、４２ｂ 位置決めピン
５０ サブホイール（回転体）
６０ ピン
６１ 穴
６３ エア抜き部（溝）

Claims (2)

1. 動力源と、
   前記動力源により回転駆動される回転体と、
   前記回転体に駆動連結され、前記回転体の回転に伴う移動により、クラッチの断接、半接合操作を行う出力ロッドと、
   一端がハウジングに設けられた穴に嵌入されたピンによって前記ハウジングに支持され、他端が前記回転体に支持され、前記回転体の回転を助勢するアシストスプリングと、を備えるクラッチ用アクチュエータにおいて、
   前記回転体の回転に伴う前記アシストスプリングの復元力が作用する方向の範囲外の前記ハウジングに設けられ、前記ピンに略平行に形成されるとともに前記ハウジングの内側に連通する溝状のエア抜き部が、前記穴と連通するように設けられることを特徴とするクラッチ用アクチュエータ。
2. 前記穴は、前記穴の一部が前記ハウジングの側面部に達しており、前記ピンは、前記穴および前記ハウジングの側面部に嵌入されることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ用アクチュエータ。

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