JP2010007823A - ギヤロック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 組み付け性が良く、従来と比較して小型化が可能なギヤロック装置を提供する。
【解決手段】 第１ハウジング内１の第１回転部材３をロック状態にするための作動部材１４を第２ハウジング１１に設け、第２ハウジング１１は第１ハウジング１の外側から、作動部材１４を第１ハウジング１の開口部２に対して挿入して組み付けられる構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ギヤロック装置に関するものでる。

従来、ギヤロック装置は、ギヤの回転をロックすることにより、ギヤに連結された回転軸の回転をロック状態にするものであり、例えば、自動車の自動変速機等に用いられている。その構成においては、ギヤと、ギヤに対して係脱自在のロックポールと、駆動源となるモータと、そして、モータの駆動力をロックポールに伝達する部材があり、その動力伝達部材には、モータの回転軸に連結したロッドと、ロッドと一体に回転するギヤと、そのギヤの側面に設けられた穴に係合するＬ字型ロッドと、そのＬ字型ロッドに嵌合したテーパ状のカムとを備える。また、このカムはスプリングにより一方向に押圧された状態でＬ字型ポールに嵌合されている。このギヤロック装置は、ハウジングの外側にモータが組み付けられ、その他の構成部材は一つのハウジングの中に組み込まれている構成が、特許文献１にて知られている。
特開２００８−３９０９４号公報（２７〜２９段落、図１）

しかしながら、従来のギヤロック装置では、一つのハウジングの中に多数の部品を多方方向から組み付ける必要がある。このため、組み付け性が良くなくコスト高につながる。特に、ハウジングが大型で重量物である場合には問題となってしまう。

また、ハウジングの外側に組み付けたモータの駆動力をハウジングの中にあるロックポールへ伝達するために、ハウジングの中に、モータの回転軸に連結したロッドと、ロッドと一体に回転するギヤと、そのギヤの側面に設けられた穴に係合するＬ字型ロッドと、そのＬ字型ロッドに嵌合したテーパ状のカムと、このカムを一方向に押圧するスプリング等が使用され、駆動力を伝達する経路が複雑となり、ギヤロック装置が大きくなるという問題がある。また、それに伴い、ギヤロック装置を備えるハウジングも大きくなってしまう。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、従来と比べて組み付け性が良く、小型化が図れるギヤロック装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、開口部を有する第１ハウジングと、該第１ハウジング内に配設された第１回転部材と、回転機構が設けられる第２ハウジングと、該第２ハウジングに配設され、前記回転機構の中の第２回転部材と、前記第２ハウジングに配設され、前記第２回転部材の動きに同期して作動する作動部材と、前記第１または第２ハウジング対して軸支され、前記第１回転部材に対して係脱自在なロックポールと、該ロックポールを一方向に付勢するスプリングとを備えるギヤロック装置において、前記作動部材により、前記スプリングの付勢力に抗して前記ロックポールを押圧して、該ロックポールが前記第１回転部材に係合するよう前記開口部に対して前記第２ハウジングが前記第１ハウジングに組み付けられている構成とした。

また、前記ロックポールと前記スプリングは、前記第１ハウジングに設けられ、前記第２回転部材と前記作動部材とによりラックアンドピニオン機構を有している構成とした。

さらに、前記作動部材は、先端にテーパ面を有するとともに、前記テーパ面で前記ロックポールを押圧することにより、該ロックポールを前記第１回転部材に係合させる構成とした。

さらに、前記ロックポールと前記スプリングは、前記第２ハウジングに設けられ、前記作動部材は、前記第２回転部材と一体で回転するカムである構成とした。

本発明では、第１ハウジング内の第１回転部材をロック状態にするための作動部材を第２ハウジングに設け、第２ハウジングは第１ハウジングの外側から組み付けられる構成としたので、第１回転部材とロックポールとによりロック機構を有する第１ハウジングに対して、第２ハウジングと作動部材を備える第２ハウジングとをサブアッセンブリー化して一方向からの組み付けが行え、直接組み付ける部品点数を減らすことができる。また、第２ハウジングを第１ハウジングのスプリングの付勢力に抗してロックポールを押圧することにより、ロックポールが第１回転部材に係合するように第１ハウジングの開口部に対して第２ハウジングを外側から組み付ければ良いので、組み付け性が向上する。

この場合、ロックポールとスプリングは、第１ハウジングに設けられ、第２回転部材と作動部材とによりラックアンドピニオン機構を構成したので、ロックポールをスプリングの付勢力に抗して作動部材をロックポールに押圧させながら第１ハウジングと第２ハウジングを組み付ける際、第２ハウジング側では第２回転部材と作動部材とによりラックアンドピニオン機構を利用して、組み付け時にモータへの負荷を低減しつつ簡単に組み付けが行える。

作動部材を作動させるモータからロックポールを係脱させる作動部材までの動力伝達経路を歯車等の回転部材で構成すると、従来のロックギヤ装置と比較して簡素化が可能であり、従来よりもギヤロック装置の小型化が図れる。

また、作動部材は、先端にテーパ面を有するとともに、作動部材の先端に設けられたテーパ面でロックポールを押圧することにより、ロックポールを第１回転部材に係合させる構成としたことにより、組み付け時に急激な操作力は必要なく、作動部材のテーパ面を利用してロックポールを押圧する力を徐々に増加させてゆき滑らかな組み付けが行え、押圧時にかかるモータへの負荷を低減することができる。

更に、ロックポールとスプリングは、第２ハウジングに設けられ、作動部材は、第１回転部材と一体で回転するカムである構成すれば、第２ハウジングに設けられたカムを利用してカムにより作動部材を押圧して第１ハウジングに組み付けることが可能となり、上記したラックアンドピニオン機構は必要なくなり、第１ハウジングに組み付ける部品点数をさらに減らすことができる。したがって、第１ハウジングを小型化する際に有利となる。

以下に本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の全体構成を示す正面図である。図１（ａ）は、ギヤロック装置１００のギヤロック状態を示しており、図１（ｂ）は、ギヤロック解除状態を示している。

ギヤロック装置１００は、一部の側面に開口部２を有する第１ハウジング１を備えており、この第１ハウジング１の中に、回転軸３ａに回転可能に軸支された第１回転部材（第１ギヤ）３を備えている。また、第１ハウジング１の中には、第１ハウジング１に軸２１ａに軸支され、軸２１ａを中心として回動して第１回転部材３に対し係脱自在なロックポール２１と、一端が第１ハウジング１に挿入支持され、他端がロックポール２１に設けられた係止部に係止され、ロックポール２１を図１に示す反時計方向に一方向に付勢するスプリング２２を備えている。

第１ハウジング１内の第１回転部材３は、外周部に歯先３ｂと歯溝３ｃを有している。また、ロックポール２１は、第１ハウジング１に軸支される軸２１ａを有しており、図１に示す形状を呈し、第１回転部材３の歯溝３ｃに対して係脱自在な爪部２１ｂが略中間位置に設けられていると共に、第２突起部２１ｃを軸２１ａと反対側の端部に有する。スプリング２２は、ロックポール２１が第１回転部材３から離脱する方向、つまり、図１において、２１ａを中心にロックポール２１が時計回りに回動する方向に付勢力が働くようになっている。

第２ハウジング１１は、側面に設けられた開口部２に対して挿入される第１突起部１１ａを有し、第２ハウジング１１の外部に図２に示すモータ３１が設けられる。第２ハウジング１１の内部には、モータ３１の回転軸１２から駆動力を伝えるための第２回転部材（ギヤ）１３と、第２回転部材１３と噛合して同期して軸方向に作動する直線状の作動部材１４を備えている。第１の実施形態では、第２回転部材１３として、図１に図示されるように、ギヤ１３ａ、ギヤ１３ｂ、ギヤ１３ｃ、ギヤ１３ｄ、ギヤ１３ｅを用いて、減速機構を構成する。作動部材１４は、減速機構の最終のギヤ１３ｅをピニオンギヤとしたラックギヤ１４ａを有し、第２回転部材１３の動きに同期して動作する。また、作動部材１４は棒形状であり、第２ハウジング１１の第１突起部１１ａから作動部材１４は図１の（ａ）、（ｂ）の如く、突出しており、突出した先端のロックポール２１と係合する側はテーパ面１４ｂとなっている。このテーパ面１４ｂにより、ロックポール２１を徐々に押圧し変位させることが可能である。

第２ハウジング１１は、図１に示されるように、第１ハウジング１の開口部２に対して第１突起部１１ａを挿入して組み付けられ、その後、複数のボルト４１ａ、４１ｂによって、第１ハウジング１に対して一方向から組み付けられる。この場合、第１ハウジング１と第２ハウジング１１は共にサブアッセンブリー化され、その後、両者の組み付けが行える構成となっている。

図１の（ａ）は、ギヤロック状態を示している。すなわち、作動部材１４が第２ハウジング１１に対して突出した状態で、ロックポール２１をスプリング２２の付勢力の抗して押圧させることにより、ロックポール２１が第１回転部材３に係合している。この状態ではギヤロックが成された状態となる。一方、図１の（ｂ）は、ギヤロック解除状態を図示している。すなわち、作動部材１４が第２ハウジング１１に対して、第２ハウジング内の作動部材１４が移動を行う移動空間に退避して引っ込んでいる状態を示している。この状態では、作動部材１４はロックポール２１を押圧せず、ロックポール２１はスプリング２２の付勢力により軸２１ａを中心として時計回り方向に回動して、（ｂ）に示す最上点となり、第１回転部材３から離脱した状態とすることができる。

上記したロックポール２１が第１回転部材３に係合・離脱する動作は、モータ３１の駆動力により、モータ３１の回転軸１２からの回転を複数のギヤにより減速する第２回転部材１３を介して、作動部材１４を作動させることで、作動部材１４をラックアンドピニオン機構により一方向に往復運動させることにより切り替えが可能である。作動部材１４が第２ハウジングから突出する場合には、作動部材１４の先端のテーパ面１４ｂがロックポール２１の第２突起部２１ｃに当接し、ロックポール２１の第２突起部２１ｃはテーパ面１４ｂ、さらにはテーパ面１４ｂを超えた位置からは側面１４ｃに摺接させ、作動部１４を突出させる。

さらに、第２回転部材１３のギヤ１３ｄと最終段のギヤ１３ｅの間には、待ち機構１５が設けられている。待ち機構１５は、第１回転部材３の外周に設けられた歯溝３ｃとロックポール２１の爪部２１ｂが係合するタイミングを調整するためのものであり、バネの弾性力を利用したものである。ロックポール２１の爪部２１ｂが第１回転部材３の歯先３ｂにぶつかって歯溝３Ｃに嵌らないときは、作動部材１４が第２ハウジングに対して突出する動作が止まり、歯溝３ｃに入る状態になるまで待機する。その後、第１回転部材３が回転し、第１回転部材３の歯溝３ｃがロックポール２１の爪２１ｂに噛み合う位置まで回転すると、ロックポール２１の爪部２１ｂが第１回転部材３の歯溝３ｃとしっかりと係合する。これにより、ロックポール２１と第１回転部材３との係合を滑らかに行うことができる。

図２は、ギヤロック装置１００の上面図である。第２ハウジング１１には、モータ３１とともに、モータ３１の作動を制御する制御装置３２が備えられている。この制御装置３２は、モータ３１を駆動させる電力入力端子３３と、内部に図示していない制御回路を有している。この制御装置３２は、制御回路内に所定の入力信号が入ったときにモータ３１に対して通電が行われるように構成されている。この場合、モータ３１にブラシ付モータを用いた場合には、電力入力端子３３から、単純に通電しただけではモータ３１を回転駆動させることができない。したがって、悪意をもつ操作者が、バッテリを準備して、ギヤロック装置のロック状態を解除する際に、ブラシ付モータのコイルに単純に通電しただけではモータを回転駆動させることができないようになっている。例えば、上記したようなギヤロック装置１００を自動車の自動変速機に用いた場合には、自動車盗難防止の効果が得られる。

次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態の構成について説明する。図３の（ａ）は、ギヤロック状態を示しており、図３の（ｂ）は、ギヤロック解除状態を示している。

ギヤロック装置１００は、側面に開口部２を有する第１ハウジング１を備えており、この第１ハウジング１の中に第１回転部材３を備えている。

第１回転部材は、回転軸３ａに回転自在に軸支され、外周に歯先３ｂと歯溝３ｃを有している。

第２ハウジング１１には、モータ３１が外部に装着されており、モータ３１の回転軸１２からの回転を複数のギヤ１３a〜１３ｄにより減速機構を構成し、モータ回転を減速する第２回転部材１３と、第２回転部材１３と同期して作動する作動部材１４とを備えている。作動部材１４はモータ３１の回転軸１２と一体に回転するカムを使用しており、カムは１箇所径の大きさが大きくなっておりギヤ１３ｄと同軸で回転するようになっている。

一方、第２ハウジング１１の中には、第２ハウジング１１に対して軸支された状態で回動し、先端が開口部２から突出して第１回転部材３に対して係脱自在な作動部材（ロックポール）２１と、ロックポール２１を一方向（図３の（ａ）において、反時計回りの方向）に付勢するスプリング２２を備えている。スプリング２２はコイルスプリングを使用しており、一端はロックポール２１の側面に係止され、他端は第２ハウジング１１の内側に一体で形成されている突起に係止されている。第２実施形態においては、ロックポール２１は、第２ハウジング１１の内側に形成された第１ハウジング１の開口部２の大きさに対応した大きさで設けられた開口内において軸２１ａに軸支されて回動自在になっている。ロックポール２１は第１回転部材３の歯溝３ｃに対して係脱自在な爪部２１ｂがカムと係合する面の反対側に第１回転部材３に対して対向して設けられている。ロックポール２１にかけられたスプリング２２は、ロックポール２１が第１回転部材３に対して離脱方向（図３において、反時計廻りの方向）に付勢力が働く構成となっている。

上記した構成の第１ハウジング１と第２ハウハウジング１１は、図３に（ａ）に示されるように、ロックポール２１が第１ハウジング１の開口部２を介してカムの回転によりロックポール２１を図３の（ｂ）に示す状態から（ａ）に示す状態とすることでロックポール２１を第１回転部材３に対して噛合させ一方向から組み付けられる。この状態で、第２ハウジング１１は、複数のボルト４１ａ、４１ｂによって第１ハウジング１に固定される。

図３の（ａ）では、ギヤロック装置１００のギヤロック状態を示している。すなわち、作動部材１４であるカムが外周のカム面によりレバー状のロックポール２１の爪部２１ｂとは反対側に設けられた側面の被押圧部を押圧する。これによって、カムにより押圧されたロックポール２１により第１回転部材を押圧し、ロックポール２１が第１回転部材３の歯溝３ｃにしっかりと係合する状態をつくることができる。一方、図３の（ｂ）は、ギヤロック解除状態を示している。すなわち、モータ３１によりカム１４を回転させ、カム１４がロックポール２１を押圧しない（ｂ）のような状態にすると、スプリング２２の付勢力により、ロックポール２１が第１回転部材３から離脱させることができる。

上記したロックポール２１が第１回転部材３に係合・離脱する動作は、モータ３１の駆動力により成される。即ち、モータ３１の回転軸１２からの回転を複数のギヤ１３a〜１３ｄにより減速する減速機構を介して、カム１４を作動させることにより切り替えられる。カム１４の径の大きくなったカム面の先端部１４ｄが、ロックポール２１の爪部２１ａを有する面の背面２１ｄを押圧し、更にカム１４の先端部１４ａが背面２１ｄに沿って摺接しながらロックポール２１を開口部２の方へと押し出し、カム１４の先端部１４ｄがロックポール２１の軸２１ａに対して反対側に形成され、カムの回転を抑制するストッパとして機能する第３突起部２１ｅに当接するまで回転する。さらに、第２回転部材１３のギヤ１３ｄとカム１４の間には、第１実施形態と同様な待ち機構１５が設けられている。この待ち機構１５は、第１回転部材３の外周部の歯溝３ｃとロックポール２１の爪部２１ｂが係合するタイミングを調整するものであり、バネの弾性力を利用したものである。ロックポール２１の爪部２１ｂが第１回転部材３の歯先３ｂにぶつかって歯溝３ｃに嵌らないときはカム１４の回転動作が止まり、歯溝３ｃに入る状態になるまで待機する。その後、第１回転部材３が回転し、第１回転部材３の歯溝３ｃがロックポール２１の爪２１ｂに噛み合う位置まで回転すると、ロックポール２１の爪２１ｂが第１回転部材３の歯溝３ｃと係合する。これにより、ロックポール２１と第１回転部材３との係合が滑らかに行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記した構成は本発明の一例を示した過ぎず、本発明を上記実施形態に限定するものではない。例えば、上記実施形態では、第２ハウジングの組み付け方向は、ギヤの回転面の対して垂直方向に取り付けられているが、水平方向に取り付ける構成とすることもできる。

本発明の第１実施形態の全体構成を示す正面図であり、 （ａ）はギヤロック状態であり、（ｂ）はギヤロック解除状態である。 本発明の第１実施形態の上面図である。 本発明の第２実施形態の全体構成を示す正面図であり、 （ａ）はギヤロック状態であり、（ｂ）はギヤロック解除状態である。

符号の説明

１ 第１ハウジング
２ 開口部
３ 第１回転部材
１１ 第２ハウジング
１３ 第２回転部材
１４ 作動部材
２１ ロックポール
２２ スプリング
３１ モータ
１００ ギヤロック装置

Claims (4)

1. 開口部を有する第１ハウジングと、
   該第１ハウジング内に配設された第１回転部材と、
   回転機構が設けられる第２ハウジングと、
   該第２ハウジングに配設され、前記回転機構の中の第２回転部材と、
   前記第２ハウジングに配設され、前記第２回転部材の動きに同期して作動する作動部材と、
   前記第１または第２ハウジング対して軸支され、前記第１回転部材に対して係脱自在なロックポールと、
   該ロックポールを一方向に付勢するスプリングと、
   を備えるギヤロック装置において、
   前記作動部材により、前記スプリングの付勢力に抗して前記ロックポールを押圧して、該ロックポールが前記第１回転部材に係合するよう前記開口部に対して前記第２ハウジングが前記第１ハウジングに組み付けられていることを特徴とするギヤロック装置。
2. 前記ロックポールと前記スプリングは、前記第１ハウジングに設けられ、前記第２回転部材と前記作動部材とによりラックアンドピニオン機構を有していることを特徴とする請求項１に記載のギヤロック装置。
3. 前記作動部材は、先端にテーパ面を有するとともに、前記テーパ面で前記ロックポールを押圧することにより、該ロックポールを前記第１回転部材に係合させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のギヤロック装置。
4. 前記ロックポールと前記スプリングは、前記第２ハウジングに設けられ、前記作動部材は、前記第２回転部材と一体で回転するカムであることを特徴とした請求項１に記載のギヤロック装置。

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