特許 5821870 パーキングロック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5821870

(24)【登録日】2015年10月16日

(45)【発行日】2015年11月24日

(54)【発明の名称】パーキングロック装置

(51)【国際特許分類】

   B60T 1/06 20060101AFI20151104BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20151104BHJP

   F16F 15/08 20060101ALI20151104BHJP

   F16H 63/34 20060101ALI20151104BHJP

【ＦＩ】

   B60T1/06 G

   F16F15/02 C

   F16F15/08 E

   F16H63/34

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-29238(P2013-29238)

(22)【出願日】2013年2月18日

(65)【公開番号】特開2014-156230(P2014-156230A)

(43)【公開日】2014年8月28日

【審査請求日】2014年4月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】磯村 治郎

(72)【発明者】

【氏名】武川 浩士

【審査官】 中尾 麗

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０３−１２４０６８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−２０８５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０８０１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｔ １／０６

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０８

Ｆ１６Ｈ ６３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の変速機に備えられたパーキングロック装置であって、
周方向に複数の歯が配列された歯車要素と、
歯車要素の歯の間である歯溝に係合可能な爪を有し、爪が歯溝に係合して歯車要素の動きをロックする係合位置と、爪が歯溝に係合しない退避位置との間で移動可能なロック要素と、
変速機のケースに対して固定された位置に配置された受け要素と、
受け要素とロック要素の間隙に対し進退可能なカム要素であって、前記間隙に進入したときにロック要素をその係合位置に保持する、カム要素と、
受け要素に設けられ、受け要素に作用して受け要素の振動を抑制する重りと、
を有する、パーキングロック装置。

【請求項2】

車両の変速機に備えられたパーキングロック装置であって、
周方向に複数の歯が配列された歯車要素と、
歯車要素の歯の間である歯溝に係合可能な爪を有し、爪が歯溝に係合して歯車要素の動きをロックする係合位置と、爪が歯溝に係合しない退避位置との間で移動可能なロック要素と、
変速機のケースに対して固定された位置に配置された受け要素と、
受け要素とロック要素の間隙に対し進退可能なカム要素であって、前記間隙に進入したときにロック要素をその係合位置に保持する、カム要素と、
受け要素に設けられ、受け要素に作用して受け要素の振動を抑制するダイナミックダンパと、
を有する、パーキングロック装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のパーキングロック装置であって、歯車要素は、前記車両に搭載された内燃機関の出力軸に常時接続された軸に設けられる、パーキングロック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の駐車時において、車輪に繋がる軸をロックして車両が動かないようにするパーキングロック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両のパーキングロック装置は、車輪に繋がる軸に固定された歯車要素と、歯車要素の歯溝に係合して歯車要素をロックするロック要素を有する。ここで、車輪に繋がる軸とは、車輪と常時固定された関係を有して回転する軸を言う。歯車要素をロックすることにより車輪がロックされ、駐車時に車両が動くことが防止される。

【0003】

パーキングロック装置は、車両の変速機内に設けられる。変速機は、車両に搭載された内燃機関や電動機などの原動機の出力を、その回転速度およびトルクを変換して車輪へと送出する機能を有する装置である。速度およびトルク変換を行う変速機構と共に、左右の駆動輪の回転速度差を許容するための差動装置を備えた装置も知られている。変速機は、例えば手動多段変速機、自動多段変速機および無段変速機を含む。また、変速機構に加え、車両を駆動する電動機も内蔵する、ハイブリッド車両用の変速機も知られている。

【0004】

下記特許文献には、車両のパーキングロック装置の構成の一例が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１３１１０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

歯車要素とロック要素の間にはバックラッシュが存在する。歯車要素が回転変動すると、歯車要素とロック要素がバックラッシュの範囲で相対移動し衝突する。この衝突時の衝撃が変速機のケースに伝わり、外部に音となって放射される。

【0007】

本発明は、歯車要素とロック要素の衝突により生じる音の発生を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るパーキングロック装置は、歯車要素と、歯車要素をロック可能なロック要素と、ロック要素の動作を制御するカム要素とを含む。歯車要素は、周方向に複数の歯が配列されている。ロック要素は、歯車要素の歯の間である歯溝に係合可能な爪を有し、爪が歯溝に係合する係合位置と、爪が歯溝に係合しない退避位置との間で移動可能である。カム要素は、ロック要素の動きを制御し、ロック要素を係合位置に保持する。具体的には、カム要素は、変速機のケースに対して固定された位置に配置された受け要素とロック要素の間隙に対し進退可能であり、この間隙に進入することによりロック要素を係合位置へと移動させてこの位置に保持する。カム要素が、受け要素とロック要素の間隙から後退するとロック要素の退避位置への動きが許容される。または、カム要素が受け要素とロック要素の間隙から後退するとき、カム要素がロック要素を退避位置へ退避させてもよい。歯車要素とロック要素の衝突により生じた振動は、ロック要素、カム要素、受け要素を介して変速機のケースに伝達される。ケースに伝わった振動はケースを伝わり、例えば変速機の内外を隔てる外壁に達し、ここから音が放射される。この振動伝達経路上に、当該経路を伝わる振動を抑制する制振要素が設けられる。

【0009】

上記の振動伝達経路上に制振要素を設けたことにより、歯車要素とロック要素の衝突に起因する変速機のケース表面からの放射音を低減することができる。

【0010】

制振要素は、受け要素に設けることができる。受け要素は、変速機のケースと別体の部品とすることができる。

【0011】

制振要素は、重りとすることができる。重りは、その質量によって、その重りが設けられた部分の振動を抑えるマスダンパとして機能する。また、重りは、上記の振動伝達経路を構成する部材に直接設けることができ、また伝達経路を構成する部材から離れる方向に延びる腕を介して設けることもできる。重りは、受け要素に設けることができ、受け要素と一体に形成することも、受け要素とは別体にして後からこれに固定することもできる。

【0012】

制振要素は、ダイナミックダンパとすることができる。ダイナミックダンパは、質量要素と、質量要素と受け要素の間に介在する弾性要素とを含む。ダイナミックダンパは、質量要素と弾性要素により定まる固有振動数付近の振動伝達を抑制する。ダイナミックダンパは受け要素に設けることができ、受け要素と一体に形成することも、受け要素とは別体にして後からこれに固定することもできる。

【0013】

制振要素は、変速機のケースと受け要素の間に介在する弾性部材とすることができる。この場合、受け要素は、変速機のケースと別体の部品として構成される。弾性部材はゴムを用いることができる。

【0014】

歯車要素は、車両に搭載された内燃機関の出力軸に常時接続された軸に設けることができる。内燃機関の出力軸の回転変動を受けて歯車要素が振動する際に生じる音を抑制することができる。

【発明の効果】

【0015】

パーキングロック機構の歯車要素とロック要素の衝突に起因する放射音を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る動力装置の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の実施形態のパーキングロック装置の概略構成を示す斜視図である。

【図3】図２に示すパーキングロック装置の側方断面図である。

【図4】図２に示すパーキングロック装置の正面図である。

【図5】パーキングロック装置で発生した振動の伝達経路を示す図である。

【図6】他の実施形態のパーキングロック装置の要部を示す斜視図である。

【図7】図６に示すパーキングロック装置の側方断面図である。

【図8】更に他のパーキングロック装置の側方断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態に係る車両の動力装置１０の概略構成を示す骨格図である。動力装置１０は、車両を駆動する原動機として１機の内燃機関１２と２機の電動機１４，１６を有する。内燃機関１２は、オットー機関、ディーゼル機関等の往復ピストン機関とすることができる。２機の電動機を第１電動機１４、第２電動機１６と記す。２機の電動機は、発電機としても機能する。例えば、第１電動機１４は内燃機関１２に駆動されることにより発電することができる。第２電動機１６は車両の慣性により駆動されることにより発電することができる。

【0018】

動力装置１０は、原動機１２，１４，１６の出力を速度変換して駆動輪１８に送り出す変速機２０を有する。変速機２０は、左右の駆動輪１８の速度差を許容するための差動装置２２を含む。このような変速機２０は、トランスアクスルと称されることがある。さらに、変速機２０は、第１および第２電動機１４，１６を内蔵している。変速機２０は、歯車、軸などの可動構造物を変速機ケース２４に収めて構成される。変速機ケース２４は、変速機２０の内外を隔てる外壁と、収められた各可動構造物を支持する部分を含む。以下では、前記の外壁、可動構造物を支持する部分およびこれらに固定的に設けられた部分全体を変速機ケース２４として説明する。

【0019】

変速機２０は、遊星歯車機構２６を含み、遊星歯車機構２６のサンギア２８に第１電動機１４の出力軸が、またプラネタリキャリア３０にねじりダンパを介して内燃機関１２の出力軸が接続されている。リングギア３４は、出力スリーブ３６上に設けられている。プラネタリキャリア３０は、サンギア２８とリングギア３４に噛み合うプラネタリピニオン３８を回転可能に支持している。遊星歯車機構２６の３要素であるサンギア２８、プラネタリキャリア３０およびリングギア３４は、いずれか２要素の回転速度が決まると残り１要素の回転速度が自ずと決定される関係を有する。出力スリーブ３６上には第１出力ギア４０が設けられ、第１出力ギア４０はカウンタシャフト４２上のカウンタドリブンギア４４と噛み合っている。カウンタドリブンギア４４は、また第２電動機１６の出力軸に結合された第２出力ギア４６と噛み合っている。カウンタシャフト４２上にはファイナルドライブギア４８が設けられ、このファイナルドライブギア４８は差動装置２２のデフケースに固定されたファイナルドリブンギア５０と噛み合っている。差動装置２２は、周知の差動装置を採用することができ、ここではその説明を省略する。

【0020】

この変速機２０のパーキングロック装置５２は、出力スリーブ３６および変速機ケース２４の出力スリーブ３６に対向する部分に設けられる。出力スリーブ３６の外周面にパーキングギア５４が設けられ、パーキングギア５４に噛み合うように、変速機ケース２４側にパーキングポール５６が設けられる。パーキングロック装置５２の詳細は後述する。

【0021】

第１出力ギア４０から駆動輪１８までの動力伝達経路は、常時噛み合った歯車対およびシャフトから構成され、この結果、駆動輪１８と第１出力ギア４０は、動力伝達経路の歯車のギア比に対応した一定の関係をもって回転する。つまり、第１出力ギア４０の回転を止めれば、駆動輪１８の回転も止まる。パーキングギア５４は第１出力ギア４０と共に出力スリーブ３６上に設けられているから、パーキングギア５４の回転を止めることにより、駆動輪１８をロックすることができる。

【0022】

また、出力スリーブ３６にはリングギア３４も設けられており、パーキングギア５４は、リングギア３４、プラネタリピニオン３８、プラネタリキャリア３０、ねじりダンパ３２を介して内燃機関１２の出力軸に常時接続されている。このため、内燃機関１４の出力軸が回転変動を起こすと、この回転変動がパーキングギア５４に伝わる。特に、この変速機２０においては、内燃機関１４の出力軸にねじりダンパ３２を設けているために、このねじりダンパ３２を含む振動系の共振周波数付近で、パーキングギア５４の回転振動の振幅が大きくなる場合がある。例えば、内燃機関１４が往復ピストン機関である場合、ピストンの往復運動、間欠的な燃焼などにより内燃機関１４の出力軸には回転変動が生じている。この回転変動の周波数が上記共振周波数近傍となると、振動系に共振が生じる。例えば、内燃機関１２の始動には、内燃機関１２の回転速度が上昇する過程で、上記振動系の共振周波数を通過することが起こりえる。このとき、パーキングロック装置５２がロック状態となっていると、パーキングギア５４と、これに噛み合うパーキングポール５６が衝突して、これが音となって車両の搭乗者に聞こえることがある。本実施形態のパーキングロック装置５２は、内燃機関１４の回転変動を受けて、またはこれ以外の原因によりパーキングギア５４が回転振動するとき、これが音とならないようにする構造を備えている。以下、パーキングロック装置５２について説明する。

【0023】

図２から図４は、パーキングロック装置５２の詳細を示す図である。パーキングギア（歯車要素）５４は、出力スリーブ３６の外周に周方向に配列された複数の歯５８で構成される。パーキングポール（ロック要素）５６は、パーキングギアの歯５８の間の部分である歯溝６０に係合可能な爪６２を有し、変速機ケース２４に固定された支持軸６４に回動可能に支持される。パーキングポール５６は、回動することにより、爪６２が歯溝６０に係合する係合位置と、爪６２が歯溝６０から出た退避位置との間で移動可能となっている。また、パーキングポール５６は、不図示の付勢手段、例えばばねにより、退避位置となる向きに付勢されている。

【0024】

変速機ケース２４には、カム受け（受け要素）６６が固定されている。このカム受け６６とパーキングポール５６の間隙に進退可能なカム（カム要素）６８が配置されている。以下、カム６８が、カム受け６６とパーキングポール５６の間隙に向かう方向を進出方向、間隙から離れる方向を後退方向と記す。カム６８は、これを貫通するパーキングロッド７０上にスライド可能に配置されている。カム６８は、概略円筒形状であり、円筒の内側空洞を貫くパーキングロッド７０と同軸配置されている。カム６８の、進出方向前面にはテーパ面が形成され、また、このカム６８のテーパ面に対向するようにカム受け６６とパーキングポール５６の一方または両方にテーパ面が形成される。パーキングポール５６には、カム６８を、進出方向に付勢する付勢手段が設けられている。付勢手段は、例えばばね７２、好適にはコイルばねである。このばね７２は、パーキングロッド７０に固定的に設けられたばね受け７４とカム６８の間に位置し、カム６８を進出方向に付勢している。パーキングロッド７０上には、カム６８の進出方向の移動の限界位置を決めるストッパ７５が設けられている。カム６８は、自由状態において、ストッパ７５に突き当たる位置までばね７２によって移動される。

【0025】

変速機ケース２４の端面には押さえ板７６が固定されている。押さえ板７６は、カム受け６６の変速機ケース２４からの脱落を防止すると共に、パーキングポール５６を側方より支持している。この側方からの支持により、カム６８の進出によってパーキングポール５６が力を受けたとき、この力によりパーキングポール５６が大きく変位することを防止している。

【0026】

カム受け６６は、カム６８の進退による摩耗を考慮して、鋼、鋳鉄などの耐摩耗性の高い材料により形成されることが好ましい。特に、変速機ケース２４がアルミ合金製などの比較的摩耗しやすい材料である場合には、カム受け６６を変速機ケース２４を別体の部品として鋼製等とすることが好ましい。変速機ケース２４の材質が耐摩耗性に優れた材料であるか、または摩耗が問題とならない場合には、カム受け６６は変速機ケース２４と別部品とせず、変速機ケース２４の一部とすることもできる。

【0027】

次に、パーキングロック装置５２の動作について説明する。ロック動作時、まずパーキングロッド７０が進出方向に移動される。この移動により、ばね７２が圧縮されカム６８に作用するばね力が増加する。パーキングポールの爪６２とパーキングギアの歯溝６０が対向する位置関係にあるときには、ばね７２により付勢されたカム６８がパーキングポール５６を押し、これをパーキングギア５４に向けて回動させる。この結果、パーキングポール５６が係合位置に移動してパーキングギア５４と噛み合い、車両がロックされた状態となる。一方、パーキングポールの爪６２がパーキングギアの歯５８と対向する位置にある場合、カム６８がばね７２によって付勢されても、パーキングポール５６の回動は阻止される。この状態から車両がわずかに動くなどしてパーキングギア５４が回転し、パーキングポールの爪６２が歯溝６０に対向するようになると、パーキングポール５６はカム６８に押されて回動する。これにより、パーキングポール５６が係合位置に移動してパーキングギア５４と噛み合い、車両がロックされた状態になる。

【0028】

ロックを解除するには、パーキングロッド７０を後退方向に移動させる。この移動により、ストッパ７５がカム６８に掛かり、カム６８はパーキングロッド７０と共に後退方向に移動して、パーキングポール５６とカム受け６６の間隙から抜ける。支えを失ったパーキングポール５６は、不図示の付勢手段の付勢力によりパーキングギア５４から離れる方向に回動して退避位置に移動し、ロックが解除される。

【0029】

パーキングロック装置５２がロック状態のとき、パーキングギア５４が、図４の矢印で示すように回転方向に振動すると、パーキングギア６２はバックラッシュの分だけ回動し、パーキングギアの歯５８とパーキングポールの爪６２が繰り返し衝突する。この衝突の衝撃が、パーキングポール５６、カム６８、カム受け６６を介して変速機ケース２４に伝わり、変速機ケース２４を振動させる。

【0030】

図５は、パーキングギア５４とパーキングポール５６の衝突に起因する振動の伝達経路の概略を示す図である。パーキングポール５６が衝突により、例えば図５の矢印のように振動すると、この振動がカム６８、カム受け６６を介して変速機ケース２４に伝わる。さらに変速機ケース２４内を伝わって変速機ケース２４の外壁等を振動させる。この振動が音となって放射される。パーキングロック装置５２は、この振動伝達を抑制するために、振動伝達経路にマスダンパを有している。より具体的は、パーキングロック装置５２は、カム受け６６から延びる腕部７８と、腕部７８の端に設けられた重り（制振要素）８０を有する。腕部７８はパーキングロッド７０の延びる方向に並行して延び、重り８０はパーキングロッド７０の先端の先の位置に配置される。重り８０および腕部７８とカム受け６６は一体の部品として構成することができる。また、重り８０（または重り８０と腕部７８）は、カム受け６６と別体の部品とし、後から固定するようにしてもよい。カム受け６６以外の部分に重りを設けるようにしてもよい。重り８０の質量で振動が押さえられ振動伝達が抑制される。つまり、重り８０がマスダンパとして機能する。

【0031】

重り、つまりマスダンパを設ける位置は、振動伝達経路上のどの位置に設けてもよい。しかし、変速機ケース２４への振動の入力点であるカム受け６６、またはこの近傍に設けることがより効果的である。

【0032】

図６および図７は、パーキングロック装置８２の概略構成を示す図である。パーキングロック装置８２が前述のパーキングロック装置５２と異なる部分は、振動抑制のための構成である。振動抑制のための構成が、パーキングロック装置５２はマスダンパであったのに対し、パーキングロック装置８２はダイナミックダンパである。他の部分についてはパーキングロック装置５２と同一の構成を有する。パーキングロック装置５２と同一の構成については図示を省略するか、または同一の符号を付し、説明を省略する。

【0033】

パーキングロック装置８２は、カム受け６６から延びる腕部７８と、腕部７８の端に設けられたダンパ受け部８４を有する。腕部７８はパーキングロッド７０の延びる方向に並行して延び、ダンパ受け部８４はパーキングロッド７０の先端の先に配置される。ダンパ受け部８４および腕部７８とカム受け６６は一体の部品として構成することができる。また、ダンパ受け部８４（またはダンパ受け部８４と腕部７８）は、カム受け６６と別体の部品とし、後から固定するようにしてもよい。

【0034】

ダンパ受け部８４にダンパ部（制振要素）８６が結合される。例えば、ダンパ受け部８４に設けられたねじ穴に、ダンパ部８６の貫通孔を通したボルトをねじ結合して結合することができる。ダンパ部８６は、円筒の一端にフランジが設けられた基部８８と、基部８８の円筒部分の周囲を取り囲む環状の重り部９０を有する。基部８８と重り部９０の間には、ゴムなどの弾性材料で構成された弾性層９２が設けられている。弾性層９２は、基部８８の円筒外周面とフランジ部の側面の一方または両方に設けることができる。弾性層９２をばね要素、重り部９０を質量要素としたダイナミックダンパが形成される。このダイナミックダンパによって弾性層９２のばね定数と重り部９０の質量で定まる固有振動数付近の振動伝達を抑制することができる。固有振動数は、振動伝達が顕著な周波数、または車室内に放射され搭乗者が聞き取る音の周波数に調整することが好ましい。また、ダンパ受け部８４およびダンパ部８６の質量が重りとして作用するのでマスダンパとしての効果、つまり限定された振動数範囲でなく、広い範囲での減衰効果も期待できる。

【0035】

ダイナミックダンパを設ける位置は、振動伝達経路上のどの位置に設けてもよい。しかし、変速機ケース２４への振動の入力点であるカム受け６６、またはこの近傍に設けることがより効果的である。また、腕部７８およびダンパ受け部７８を設けず、カム受け６６に直接結合してもよい。具体的には、例えばカム受け６６にねじ穴を設け、これにダンパ部８６の貫通項を通したボルトをねじ結合するようにできる。

【0036】

図８は、パーキングロック装置９４の概略構成を示す図である。パーキングロック装置９４が、前述のパーキングロック装置５２，８２と異なる部分は、振動抑制のための構成である。振動抑制のための構成が、パーキングロック装置５２，８２はマスダンパまたはダイナミックダンパであったのに対し、パーキングロック装置９４は振動伝達経路に介在する振動遮断層である。他の部分についてはパーキングロック装置５２と同一の構成を有する。パーキングロック装置５２と同一の構成については図示を省略するか、または同一の符号を付し、説明を省略する。

【0037】

パーキングロック装置９４において、カム受け６６は、ゴムなどの弾性部材からなる振動遮断層（制振要素）９６を介して変速機ケース２４に固定される。振動遮断層９６をゴムで構成する場合には、例えば焼き付けによりゴムとカム受け６６および変速機ケース２４を結合することができる。また、接着剤を用いて結合することもできる。カム受け６６が振動しても、この振動は、弾性部材からなる振動遮断層９６により減衰されて変速機ケース２４に伝わる。振動遮断層９６を設ける位置は、変速機ケース２４への振動の入力位置となるカム受け６６の近傍であることが好ましい。また、振動遮断層９６は、前述のマスダンパまたはダイナミックダンパと組み合わせて用いることもできる。

【符号の説明】

【0038】

１０ 動力装置、１２ 内燃機関、２０ 変速機、２４ 変速機ケース、５２ パーキングロック装置、５４ パーキングギア（歯車要素）、５６ パーキングポール（ロック要素）、５８ パーキングギアの歯、６０ 歯溝、６２ パーキングポールの爪、６６ カム受け（受け要素）、６８ カム、７０ パーキングロッド、７２ ばね、７４ ばね受け、７５ ストッパ、７８ 腕部、８０ 重り（制振要素）、８２ パーキングロック装置、８４ ダンパ受け部、８６ ダンパ部（制振要素）、９４ パーキングロック装置、９６ 振動遮断層（制振要素）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】