JP2003336717A - Actuator - Google Patents

Actuator

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JP2003336717A
JP2003336717A JP2002145040A JP2002145040A JP2003336717A JP 2003336717 A JP2003336717 A JP 2003336717A JP 2002145040 A JP2002145040 A JP 2002145040A JP 2002145040 A JP2002145040 A JP 2002145040A JP 2003336717 A JP2003336717 A JP 2003336717A
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rotation
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side rotating
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receiving member
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Takane Oda
高根 小田
Toru Chigira
徹 千木良
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Jidosha Denki Kogyo KK
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Jidosha Denki Kogyo KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To securely operate an actuator in shifting between 4L and 4H even when the gear ejection load is large. <P>SOLUTION: In the actuator, a spring 30 is mounted in the middle of a power transmitting passage between an input side rotary member 10 rotated/driven by a motor and an output side rotary member 20 connected to a driven object. When the rotation of the output side rotary member is impossible because of the increase of the load applied from the driven object, the rotation torque from the motor is accumulated as the flexure energy of the spring. When the output side rotary member is rotatable, the output side rotary member is rotated with the rotation torque accumulated in the spring and the driving force is given to the driven object by a waiting mechanism. The actuator has a first spring receiving member 40 and a second spring receiving member 50 for receiving both ends of the spring respectively, and the first spring receiving member 40 and the second spring receiving member 50 have an input rotation direct transmitting part DI respectively for directly transmitting the rotation force on the driving side to the driven side without through the spring 3 by striking each other when both spring receiving members relatively rotate at least at a prescribed angle α. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、4輪駆動のハイ
(4H)とロー(4L)の切り換え、2輪駆動と4輪駆
動の切り換えなどの切り換え操作に利用されるアクチュ
エータに関する。 【0002】 【従来の技術】この種の切り換え操作を行うアクチュエ
ータには、いわゆる「待ち機構(待ち機能)」が備わっ
ている。待ち機構(待ち機能)とは、駆動源であるモー
タと、駆動対象物に駆動力を与える出力軸との間の動力
伝達経路途中にスプリングを介在させ、駆動対象物から
加わる負荷の増大により出力軸の回転が不能なときに、
モータからの回転トルクをスプリングの撓みエネルギと
して蓄積しておき、出力軸の回転が可能となったとき
に、スプリングに蓄積しておいた回転トルクで出力軸を
回転させて、駆動対象物に駆動力を与えるという機構
(機能)である。 【0003】この種の待ち機構付きのアクチュエータの
従来例として、特開2001−225662号公報に記
載のものが知られており、この従来技術について、図
8、図9を参照しながら説明する。図8は同アクチュエ
ータの待ち機構部分の分解斜視図、図9(a)〜(d)
は待ち機構の動作説明図である。 【0004】図8に示すように、この待ち機構100
は、駆動源であるモータ(図示略)により回転駆動され
る入力側回転部材(ホイールギヤ)110と、出力軸1
22に連結された出力側回転部材120と、入力側回転
部材110から出力側回転部材120への動力伝達経路
上に介在され、出力側回転部材120が回転不能なとき
に入力側回転部材110から与えられる回転トルクを自
身の撓みとして蓄えるスパイラル状のスプリング130
と、このスプリング130の外周端131及び内周端1
32をそれぞれ受け止めると共に両者の相対回転に応じ
た撓みをスプリング130に与える第1スプリング受部
材140及び第2スプリング受部材150とを備えてい
る。 【0005】これら入力側回転部材110、出力側回転
部材120、第1スプリング受部材140、第2スプリ
ング受部材150は、同一回転中心S上に各々回転自在
に備えられている。スプリング130の中心には、第2
スプリング受部材150の筒部152が通されており、
スプリング130の外周端131は、第1スプリング受
部材140の突片141に形成したスプリング係合部1
43に係合され、スプリング130の内周端132は、
第2スプリング受部材150の筒部152に形成したス
プリング係合部153に係合されている。 【0006】入力側回転部材110と第1スプリング受
部材140には、入力側回転部材110が正転(A方向
に回転)したとき、入力側回転部材110の正転を第1
スプリング受部材140に伝える正転時入力回転伝達部
AI(後述)が設けられ、第2スプリング受部材150
と出力側回転部材120には、第2スプリング受部材1
50が正転したとき、第2スプリング受部材150の正
転を出力側回転部材120に伝える正転時出力回転伝達
部AO(後述)が設けられている。 【0007】また、入力側回転部材110と第2スプリ
ング受部材150には、入力側回転部材110が逆転
(B方向に回転)したとき、入力側回転部材110の逆
転を第2スプリング受部材150に伝える逆転時入力回
転伝達部BI(後述)が設けられ、第1スプリング受部
材140と出力側回転部材120には、第1スプリング
受部材140が逆転したとき、第1スプリング受部材1
40の逆転を出力側回転部材120に伝える逆転時出力
回転伝達部BO(後述)が設けられている。 【0008】前記各回転伝達部AI、AO、BI、BO
について詳述すると、図9(c)に示すように、正転時
入力回転伝達部AIは、入力側回転部材110の突片1
11と第1スプリング受部材140の突片141の互い
に衝合する衝合部111a、141aの組からなり、正
転時出力回転伝達部AOは、第2スプリング受部材15
0の突片151と出力側回転部材120の突片121の
互いに衝合する衝合部151a、121aの組からな
る。 【0009】また、図9(d)に示すように、逆転時入
力回転伝達部BIは、入力側回転部材110の突片11
1と第2スプリング受部材150の突片151の互いに
衝合する衝合部111b、151bの組からなり、逆転
時出力回転伝達部BOは、第1スプリング受部材140
の突片141と出力側回転部材120の突片121の互
いに衝合する衝合部141b、121bの組からなる。 【0010】次に上記待ち機構100の作用を図9を用
いて説明する。この待ち機構100を含んだアクチュエ
ータは、例えば、2輪駆動・4輪駆動の切り換え操作に
使用され、一方への切り換えが行われたとき、待ち機構
100は最終的に(a)の状態になり、他方への切り換
えが行われたとき、待ち機構100は最終的に(b)の
状態になる。これらの安定状態においては、入力側回転
部材110の突片111と出力側回転部材120の突片
121とが、第1のスプリング受部材140の突片14
1と第2のスプリング受部材150の突片151との間
に、スプリング130の付勢力によって挟まれる。 【0011】いま、(a)の状態から(b)の状態に切
り換える場合、入力側回転部材110をA方向に正転さ
せる。そうすると、A方向への入力側回転部材110の
回転トルクは、まず、入力側回転部材110の突片11
1が第1スプリング受部材140の突片141を押すこ
とにより、正転時入力回転伝達部AI(衝合部111
a、141a)を介してスプリング130に伝達され、
スプリング130から、第2スプリング受部材150の
突片151が出力側回転部材120の突片121を押す
ことにより、正転時出力回転伝達部AO(衝合部151
a、121a)を介して出力側回転部材120に伝達さ
れる。 【0012】ここで、切り換え対象物から出力側回転部
材120が受ける負荷が小さいときには、スプリング1
30はほとんど撓むことなく、入力側回転部材110の
回転トルクは出力側回転部材120にそのまま伝達され
て、出力軸122が入力側回転部材110に追従して回
転する。その結果、(a)の状態から(b)の状態に直
接移行する。 【0013】一方、(a)の状態から(b)の状態に切
り換えるに当たり、切り換え負荷が大きいとき、つま
り、切り換え対象物から出力側回転部材120が受ける
負荷が大きいときには、(a)の状態から一旦(c)の
待ち状態に移行し、その後、切り換え負荷の減少に応じ
て(b)の状態に移行する。 【0014】即ち、モータの回転により入力側回転部材
110は回転するが、その回転に出力側回転部材120
は追従することができない。そのため、スプリング13
0を挟んで入力側と出力側にそれぞれ位置する第1スプ
リング受部材140と第2スプリング受部材150の相
対回転角度に応じた分だけスプリング130が撓み(巻
き締まり)、スプリング130に入力回転トルクが撓み
エネルギとして蓄積される。この状態が(c)に示す待
ち状態である。そして、出力側に作用していた負荷が小
さくなって、その負荷がスプリング130に蓄積してい
た回転トルクよりも軽減したとき、蓄えていた撓みエネ
ルギが解放されることによって、第2スプリング受部材
150の突片151が出力側回転部材120の突片12
1を押して出力側回転部材120を回転させ、(c)の
状態から(b)の状態に移行し、切り換えが達成され
る。 【0015】次に、(b)の状態から(a)の状態に切
り換える場合には、入力側回転部材110をB方向に逆
転させる。そうすると、B方向への入力側回転部材11
0の回転トルクは、まず、入力側回転部材110の突片
111が第2スプリング受部材150の突片151を押
すことにより、逆転時入力回転伝達部BI(衝合部11
1b、151b)を介してスプリング130に伝達さ
れ、スプリング130から、第1スプリング受部材14
0の突片141が出力側回転部材120の突片121を
押すことにより、逆転時出力回転伝達部BO(衝合部1
41b、121b)を介して出力側回転部材120に伝
達される。 【0016】ここで、切り換え対象物から出力側回転部
材120の受ける負荷が小さいときには、スプリング1
30はほとんど撓むことなく、入力側回転部材110の
回転トルクは出力側回転部材120にそのまま伝達され
て、出力軸122が入力側回転部材110に追従して回
転する。その結果、(b)の状態から(a)の状態に直
接移行する。 【0017】一方、(b)の状態から(a)の状態に切
り換えるに当たり、切り換え負荷が大きいとき、つま
り、切り換え対象物から出力側回転部材120が受ける
負荷が大きいときには、(b)の状態から一旦(d)の
待ち状態に移行し、その後、切り換え負荷の減少に応じ
て(a)の状態に移行する。 【0018】即ち、モータの回転により入力側回転部材
110は回転するが、その回転に出力側回転部材120
が追従することができない。そのため、スプリング13
0を挟んで入力側と出力側にそれぞれ位置する第2スプ
リング受部材150と第1スプリング受部材140の相
対回転角度に応じた分だけスプリング130が撓み(巻
き締まり)、スプリング130に入力回転トルクが撓み
エネルギとして蓄積される。この状態が(d)に示す待
ち状態である。そして、出力側に作用していた負荷が小
さくなって、その負荷がスプリング130に蓄積してい
た回転トルクよりも軽減したとき、蓄えていた撓みエネ
ルギが解放されることによって、第1スプリング受部材
140の突片141が出力側回転部材120の突片12
1を押して出力側回転部材120を回転させ、(d)の
状態から(a)の状態になり、切り換えが達成される。 【0019】 【発明が解決しようとする課題】ところで、4輪駆動の
ハイ・ロー(4H・4L)の切り換え操作を、この種の
待ち機構付きのアクチュエータで行う場合、前のギヤを
抜いて次のギヤに入れるという切り換え操作が必要とな
るが、前記の待ち機構付きのアクチュエータのスプリン
グのトルク設定条件によっては、特にギヤを抜く過程に
おいて、うまく動作しない場合があり、切り換え不良を
引き起こす可能性があった。以下、それについて説明す
る。 【0020】図10は4L・4Hの切り換え機構部分の
概略図である。図において、Lはローギヤ、Hはハイギ
ヤ、Gはスライドギヤであり、(a)はスライドギヤG
が中立にある状態を示している。スライドギヤGは、図
示略のアクチュエータによって矢印方向に往復スライド
させられ、(b)のようにローギヤLと噛み合うことで
「4L」の低速段を達成し、(c)のようにハイギヤH
と噛み合うことで「4H」の高速段を達成する。
(b)、(c)において、太線矢印は駆動力伝達経路を
示している。 【0021】いま、4Lから4Hへの切り換えを行う場
合には、スライドギヤGをローギヤLから抜いて、ハイ
ギヤHに入れる動作が必要になる。また、4Hから4L
への切り換えを行う場合には、スライドギヤGをハイギ
ヤHから抜いて、ローギヤLに入れる動作が必要にな
る。いずれの場合も、ギヤを「抜いて」「入れる」とい
う一連の切り換え操作が必要になる。 【0022】このときのアクチュエータにかかる負荷ト
ルクについて調べてみると、出力軸の作動角に応じて、
図11に示すような負荷トルク特性が得られる。図10
のギヤの切り換え動作に対応させてみると、切り換え初
期の区間では、抜くべきギヤを抜くときの負荷がかか
る。ギヤが抜けた次の空走区間では、負荷が大幅に軽
減し、最後の区間では、次のギヤに入れるべき負荷が
かかる。次に入れるべきギヤがスムーズに入るときに
は、ほとんど負荷が増えずにギヤが入ることになり、次
に入れるべきギヤがスムーズに入らないときには、負荷
が極大になる。 【0023】この「入れるべきギヤが入らないとき」
は、アクチュエータがロック状態となり、衝撃がかかる
だけでなく、ロック電流通電状態で保持されることにな
る。ギヤの同期によっては、この状態が長時間にわたる
ことになるため、前述の待ち機構が必要となる。待ち機
構は、入れるべきギヤが入らないで、アクチュエータの
出力軸が動かないとき、スプリングを撓ませることによ
って、モータの回転トルクを蓄えておき、モータを停止
した後で、ギヤがスムーズに入る状況になってから、ス
プリングの力で出力軸を回してギヤを入れる、という機
能を果たす。 【0024】図12は、抜くべきギヤを抜くときの負荷
(以下「抜き負荷」という)が、スプリングの最大回転
トルク(=待ち機構において予定最大角度までスプリン
グを撓ませたときに発生する回転トルク)よりも小さ
く、スムーズにギヤを抜くことができる場合の特性を示
している。(a)は負荷トルクと出力軸作動角の関係を
示す図である。なお、出力軸作動角は、スムーズにギヤ
の切り換えができるときのアクチュエータギヤ(ACT
Rギヤ=入力側回転部材)の作動角と一致する。(b)
は、入れるべきギヤがスムーズに入るとき(入り負荷が
小のとき)の出力軸及びアクチュエータギヤの作動角の
変化を示す図(上図)と、スプリング撓み角の変化を示
す図(下図)である。(c)は、入れるべきギヤが入ら
ないとき(入り負荷が大のとき)の(b)と同じ図であ
る。なお、「入れるべきギヤ」を入れるときの負荷を、
ここでは「入り負荷」といっている。 【0025】(b)の上図、下図から分かるように、
「抜き負荷」が小さく且つ「入り負荷」が小さいときに
は、出力軸の作動角は、アクチュエータギヤ(ACTR
ギヤ=入力側回転部材)の作動角に追従して変化する。
また、負荷変動が少ないから、スプリングはほとんど撓
まない。 【0026】一方、(c)の上図、下図から分かるよう
に、「抜き負荷」が小さく且つ「入り負荷」が大きいと
き、出力軸の作動角は、スライドギヤが入れるべきギヤ
の手前でロックするまでは、アクチュエータギヤの作動
角に追従して変化するが、入れるべきギヤに当たってロ
ックした段階で、負荷の増大により変化しなくなる。つ
まり、出力軸が回転しないまま、アクチュエータギヤだ
けが回転する。アクチュエータギヤは、予定位置まで回
りきって停止した後、その位置に保持され、出力軸は停
止したままとなる。このとき、アクチュエータギヤの回
転に拘わらず、出力軸が停止していることにより、第
1、第2スプリング受部材の相対回転角度が増大し、そ
れに応じてスプリングが撓んで行き、アクチュエータギ
ヤが停止した段階で、スプリングがアクチュエータギヤ
の回転トルクを撓みエネルギとして蓄える。この状態が
待ち状態である。この状態で、例えばスライドギヤが、
入れるべきギヤと同期して出力軸の負荷が急減すること
により、スプリングに蓄えられた回転トルクによって、
出力軸が回転させられ、スライドギヤが入るべきギヤに
入ることになる。 【0027】図13は、抜くべきギヤを抜くときの負荷
(抜き負荷)が、スプリングの最大回転トルクよりも大
きく、スムーズにギヤを抜くことができない場合の特性
を示している。(a)は負荷トルクと出力軸作動角の関
係を示す図である。(b)は、入れるべきギヤがスムー
ズに入るとき(入り負荷が小のとき)の出力軸及びアク
チュエータギヤの作動角の変化を示す図(上図)と、ス
プリング撓み角の変化を示す図(下図)である。(c)
は、入れるべきギヤが入らないとき(入り負荷が大のと
き)の(b)と同じ図である。 【0028】(b)の上図、下図から分かるように、
「抜き負荷」が大きいときには、出力軸の作動角は、ア
クチュエータギヤの作動角に拘わらず変化しない。即
ち、出力軸は停止したままである。従って、第1、第2
スプリング受部材の相対回転角度の増大によりスプリン
グが撓んで行く。ところが、撓み角が増大し、予定した
最大回転トルクを発揮できるようになったとしても、抜
くべきギヤの抜き負荷がそれ以上であると、結局はギヤ
が抜けないままとなる。そして、前のギヤが抜けないこ
とで、当然のことながら、次のギヤへの切り換えも不可
能となり、スプリングが撓むだけで、出力軸が最後まで
回転できず、切り換え不能の事態となってしまう。つま
り、「入り負荷」の大きいか小さいかに拘わらず、前の
ギヤが抜けないことで、切り換え不能の事態を招くこと
になる。 【0029】本発明は、上記事情を考慮し、前のギヤの
抜き負荷が大きいときでも、確実にギヤを抜くことがで
きて、ギヤの「抜き」から「入り」までの一連の切り換
え動作を円滑に行うことができるようにしたアクチュエ
ータを提供することを目的とする。 【0030】 【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、駆動
源としてのモータと、モータにより回転駆動される入力
側回転部材と、出力軸が連結された出力側回転部材と、
入力側回転部材から出力側回転部材への動力伝達経路上
に介在され、出力側回転部材が回転不能なときに入力側
回転部材から与えられる回転トルクを自身の撓みとして
蓄えるスプリングと、このスプリングの両端をそれぞれ
受け止めると共に両者の相対回転に応じた撓みを前記ス
プリングに与える第1スプリング受部材及び第2スプリ
ング受部材と、を備え、前記入力側回転部材、出力側回
転部材、第1スプリング受部材、第2スプリング受部材
が同一回転中心上に各々回転自在に備えられ、入力側回
転部材と第1スプリング受部材には、入力側回転部材が
正転したとき、入力側回転部材の正転を第1スプリング
受部材に伝える正転時入力回転伝達部が設けられ、第2
スプリング受部材と出力側回転部材には、第2スプリン
グ受部材が正転したとき、第2スプリング受部材の正転
を出力側回転部材に伝える正転時出力回転伝達部が設け
られ、また、入力側回転部材と第2スプリング受部材に
は、入力側回転部材が逆転したとき、入力側回転部材の
逆転を第2スプリング受部材に伝える逆転時入力回転伝
達部が設けられ、第1スプリング受部材と出力側回転部
材には、第1スプリング受部材が逆転したとき、第1ス
プリング受部材の逆転を出力側回転部材に伝える逆転時
出力回転伝達部が設けられたアクチュエータにおいて、
前記第1スプリング受部材と第2スプリング受部材に
は、これら両者が所定角度以上相対回転したときに互い
に衝合して駆動側の回転力を従動側に前記スプリングを
介さずに直接伝える入力回転ダイレクト伝達部が設けら
れていることを特徴とする。 【0031】このアクチュエータでは、スプリングに加
えた力でギヤが抜けない場合に、入力回転ダイレクト伝
達部を介して、モータの回転力を直接、スプリングを介
さずに出力側回転部材に伝えることができる。従って、
スプリングの最大回転トルクの大小に拘わらず、確実に
モータからの力でギヤを抜くことができ、ギヤの「抜
き」から「入り」までの一連の切り換え動作を円滑に行
うことができる。 【0032】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は実施形態のアクチュエータの
分解斜視図、図2はその要部を拡大して示す分解斜視図
である。このアクチュエータ1は、駆動源であるモータ
2と、待ち機構ユニット3とを組み合わせて一体化した
ものである。 【0033】モータ2のケーシング4は、待ち機構ユニ
ット3のハウジング5に結合され、待ち機構ユニット3
のハウジング5の内部に、待ち機構6の主要構成部品が
収納されている。そして、これら主要構成部品をハウジ
ング5に収納してカバー7を被せることにより、待ち機
構ユニット3が構成されている。モータ2からの駆動力
は、アーマチュア8の先端に設けたウォーム9により、
待ち機構6の入力要素である入力側回転部材(ホイール
ギヤ)10に伝達される。ウォーム9とホイールギヤの
噛み合わせの場合、ウォーム9の回転を停止することに
より、ホイールギヤを定位置に固定的に保持することが
できる。つまり、ホイールギヤからの力でモータが逆転
しないようにすることができる。 【0034】待ち機構6は、モータ2によって回転駆動
される前記入力側回転部材(ホイールギヤ)10と、出
力軸22に連結されたレバー形状の出力側回転部材20
と、入力側回転部材10から出力側回転部材20への動
力伝達経路上に介在され、出力側回転部材20が回転不
能なときに入力側回転部材10から与えられる回転トル
クを自身の撓みとして蓄えるスパイラル状のスプリング
30と、このスプリング30の外周端31及び内周端3
2をそれぞれ受け止めると共に両者の相対回転に応じた
撓みをスプリング30に与えるレバー形状の第1スプリ
ング受部材40及び円板状の第2スプリング受部材50
とを備えている。 【0035】これらの入力側回転部材10、出力側回転
部材20、第1スプリング受部材40、第2スプリング
受部材50は、同一回転中心S上に各々回転自在に備え
られている。即ち、出力側回転部材20に一体化された
出力軸22が、ハウジング5及びカバー7に回転自在に
支持されており、その出力軸22の外周に、入力側回転
部材10、第1スプリング受部材40、第2スプリング
受部材50が、それぞれ独立して回転できるように支持
されている。配置の順番は上から、入力側回転部材1
0、第1スプリング受部材40、出力側回転部材20、
第2スプリング受部材50であり、第2スプリング受部
材50の下面中央に突出した筒部(図示略)の外周にス
プリング30が配設され、スプリング30の下面とハウ
ジング5の内底面との間にプレート60が配設されてい
る。そして、スプリング30の外周端31が、第1スプ
リング受部材40のアーム41に突設した突片43に係
合され、スプリング30の内周端32が、第2スプリン
グ受部材50の筒部(図示略)に形成したスプリング係
合部(図示略)に係合されている。 【0036】図3(a)、(b)は、入力側回転部材1
0、出力側回転部材20、第1スプリング受部材40、
第2スプリング受部材50の相互の係合関係を説明する
ために示す平面図であり、次にその係合関係について述
べる。 【0037】図3(a)に示すように、入力側回転部材
10と第1スプリング受部材40には、入力側回転部材
10が正転(A方向に回転)したとき、入力側回転部材
10の正転を第1スプリング受部材40に伝えるための
正転時入力回転伝達部AI(後述)が設けられ、第2ス
プリング受部材50と出力側回転部材20には、第2ス
プリング受部材50が正転したとき、第2スプリング受
部材50の正転を出力側回転部材20に伝えるための正
転時出力回転伝達部AO(後述)が設けられている。 【0038】また、図3(b)に示すように、入力側回
転部材10と第2スプリング受部材50には、入力側回
転部材10が逆転(B方向に回転)したとき、入力側回
転部材10の逆転を第2スプリング受部材50に伝える
ための逆転時入力回転伝達部BI(後述)が設けられ、
第1スプリング受部材40と出力側回転部材20には、
第1スプリング受部材40が逆転したとき、第1スプリ
ング受部材40の逆転を出力側回転部材20に伝えるた
めの逆転時出力回転伝達部BO(後述)が設けられてい
る。 【0039】また、第1スプリング受部材40と第2ス
プリング受部材50には、これら両者が所定角度以上相
対回転したときに互いに衝合して駆動側(入力側)の回
転力を従動側(出力側)にスプリング30を介さずに直
接伝える入力回転ダイレクト伝達部DIが設けられてい
る。 【0040】これらの各回転伝達部AI、AO、BI、
BOや入力回転ダイレクト伝達部DIは、入力側回転部
材10、出力側回転部材20、第1スプリング受部材4
0、第2スプリング受部材50にそれぞれ形成されたア
ーム、突片、突起等によって構成されている。それらア
ーム、突片、突起等について、図2を合わせて参照しな
がら説明すると、まず、入力側回転部材10の下面に
は、図2では図示されないが図3に図示してある駆動突
起11が形成されている。駆動突起11は、回転中心S
を挟んで180度対向する位置に一対配されている。 【0041】次に、出力側回転部材20には、回転中心
Sを挟んで180度対向する位置に一対の平面視略扇形
のアーム21が設けられ、一対のアーム21のうちの片
方には、下向きに折れ曲がった突片23が形成されてい
る。また、第1スプリング受部材40には、回転中心S
を挟んで180度対向する位置に一対の平面視略扇形の
アーム41が設けられ、一対のアーム41のうちの片方
には下向きに折れ曲がった突片43が形成されている。
前述したように、この突片43にスプリング30の外周
端31が係合されている。また、円板状に形成された第
2スプリング受部材50の上面には、回転中心Sを挟ん
で180度対向する位置に一対の平面視略扇形の第1突
起51が設けられ、それら第1突起51と所定角度だけ
離間した位置に、相互に180度対向した位置関係で、
1対の平面視略扇形の第2突起52が設けられている。 【0042】図3(a)に示すように、入力側回転部材
10がA方向に回転したときその回転を第1スプリング
受部材40に伝える正転時入力回転伝達部AIは、入力
側回転部材10の駆動突起11と第1スプリング受部材
40のアーム41の互いに衝合する衝合部11a、41
aの組からなり、第2スプリング受部材50がA方向に
回転したときその回転を出力側回転部材20に伝える正
転時出力回転伝達部AOは、第2スプリング受部材50
の第1突起51と出力側回転部材20のアーム21の互
いに衝合する衝合部51a、21aの組からなる。 【0043】また、図3(b)に示すように、入力側回
転部材10がB方向に回転したときその回転を第2スプ
リング受部材50に伝える逆転時入力回転伝達部BI
は、入力側回転部材10の駆動突起11と第2スプリン
グ受部材50の第1突起51の互いに衝合する衝合部1
1b、51bの組からなり、第1スプリング受部材40
がB方向に回転したときその回転を出力側回転部材20
に伝える逆転時出力回転伝達部BOは、第1スプリング
受部材40の突片43と出力側回転部材20のアーム2
1の互いに衝合する衝合部41b、21bの組からな
る。 【0044】また、図3(a)、(b)では衝合してい
ない状態を示してあるが、第1スプリング受部材40と
第2スプリング受部材50が所定角度以上相対回転した
ときに駆動側の回転力を従動側に直接伝える入力回転ダ
イレクト伝達部DIは、第1スプリング受部材40のア
ーム41と第2スプリング受部材50の第2突起52の
互いに衝合する衝合部41d、52dの組からなる。 【0045】また、図4、図5に待ち機構6の要部平面
を示すように、出力側回転部材20は、ハウジング5の
内周に設けたストッパ65、66にアーム21の先端に
設けた突片23が当たることで、回動できる範囲が規定
されている。また、入力側回転部材10は、図示しない
位置検出スイッチの信号でモータ2が停止させられるこ
とにより、所定の角度範囲でのみ回動するようになって
いる。 【0046】次に、このアクチュエータ1を4輪駆動の
ハイ・ロー(4H・4L)の切り換え操作、即ち、図1
0に示すようなスライドギヤの移動操作に使用した場合
の作用を説明する。図4(a)〜(d)は、4Lから4
Hに切り換える場合の待ち機構6の状態変化を示す平面
図、図5(a)〜(d)は、4Hから4Lに切り換える
場合の待ち機構6の状態変化を示す平面図である。 【0047】まず、図4を用いて4Lから4Hへの切り
換えを行う場合の作用を説明する。(a)は4Lの状
態、(d)は4Hの状態を示している。これら切り換え
後の安定状態では、出力側回転部材20のアーム21の
先端に設けた突片23が、ハウジング5の内周に設けた
ストッパ65、66にそれぞれ当たることで、出力軸2
2の位置が規定されている。 【0048】いま、(a)に示す4Lの状態から、
(d)に示す4Hの状態に切り換える場合、モータ2を
駆動することにより入力側回転部材10をA方向に正転
させる。そうすると、A方向への入力側回転部材10の
回転トルクは、まず、入力側回転部材10の駆動突起1
1が第1スプリング受部材40のアーム41を押すこと
により、正転時入力回転伝達部AI(衝合部11a、4
1a)を介してスプリング30に伝達され、スプリング
30から、第2スプリング受部材50の第1突起51が
出力側回転部材20のアーム21を押すことにより、正
転時出力回転伝達部AO(衝合部51a、21a)を介
して、出力側回転部材120に伝達されることになる。 【0049】ここで、切り換え対象物(例えば、図10
に示したスライドギヤ)から出力側回転部材20が受け
る負荷が小さいとき(「抜き負荷小」+「入り負荷小」
のとき)には、スプリング30はほとんど撓むことな
く、入力側回転部材10の回転トルクは出力側回転部材
20にそのまま伝達されて、出力軸22が入力側回転部
材10に追従して回転する。その結果、(a)の状態か
ら(d)の状態に直接移行する。即ち、「抜き負荷」が
小さいときには、スプリング30の小さな撓みによって
生じるトルクでギヤが抜け、「入り負荷」が小さいとき
には、スプリング30の小さな撓みによって生じるトル
クでギヤが入る。なお、(d)の状態に至るとき、出力
側回転部材20の突片23が、ハウジング5の内周のス
トッパ66に当たることで、「4H」の位置出しが確実
に行われる。 【0050】一方、(a)に示す4Lの状態から(d)
に示す4Hの状態に切り換えるに当たり、切り換え負荷
が大きいとき、つまり、切り換え対象物(スライドギヤ
等)から出力側回転部材20が受ける「抜き負荷」が大
きいときや「入り負荷」が大きいときには、(a)の状
態から一旦(b)や(c)の中間状態に移行して、その
後で(d)の状態に移行する。 【0051】まず、「抜き負荷」が大きいときについて
説明すると、「抜き負荷」が大きいときには、通常は、
ギヤが抜けるタイミング(ギヤが同期するタイミング)
までスプリング30が撓みながら待っていて、抜き負荷
が減少することにより、スプリング30の撓み反力によ
ってギヤが抜けることになるが、抜き負荷が減少せず
に、スプリング30が最大回転トルクを発揮する角度ま
で撓んでもギヤが抜けないときには、その対処として、
本アクチュエータでは、(c)に示すように、第1スプ
リング受部材40のアーム41が、第2スプリング受部
材50の第2突起52に衝合して、正転時の駆動側であ
る第1スプリング受部材40が直接、従動側である第2
スプリング受部材50を押して、出力側回転部材20を
回転させ、出力軸22をスプリング30を介さずに、強
制的にモータ2の力で回してギヤを抜く。即ち、第1ス
プリング受部材40が第2スプリング受部材50に対し
て所定角度(規制角度)α〔(a)参照〕以上相対回転
することで、入力回転ダイレクト伝達部DI(第1スプ
リング受部材40のアーム41と第2スプリング受部材
50の第2突起52の衝合部41d、52d)を介し
て、第1スプリング受部材40のアーム41から第2ス
プリング受部材50の第2突起52にモータ2の回転ト
ルクが直接伝達され、入力側回転部材10に加わる回転
力が、スプリング30を介さずに出力側回転部材20に
直接伝達される。そして、モータ2の力でダイレクトに
ギヤを抜く。このように、ギヤが抜けると、スプリング
30の撓みが解放される。 【0052】その後、「入り負荷」が小さいときには
(d)の状態に直接移行し、「入り負荷」が大きいとき
には(c)の状態に移行する。 【0053】次に、「入り負荷」が大きいときについて
説明すると、「入り負荷」が大きいときには、「入れる
べきギヤ」に入る手前で、出力軸22がロックすること
により、モータ2の回転により入力側回転部材10は回
転するが、その回転に出力側回転部材20が追従しなく
なる。そのため、スプリング30を挟んで入力側と出力
側にそれぞれ位置する第1スプリング受部材40と第2
スプリング受部材50の相対回転角度に応じた分だけス
プリング30が撓み(巻き締まり)、スプリング30に
入力回転トルクが撓みエネルギとして蓄積されることに
なる。入力側回転部材10は、第1スプリング受部材4
0のアーム41が、第2スプリング受部材50の第2突
起52に衝突する直前まで回転し、位置検出センサの信
号でモータが停止することによりその位置で確実に止ま
る。そのため、この段階でモータ2の回転がダイレクト
に出力側回転部材20に伝わることはない。この状態が
(c)に示す待ち状態である。そして、出力側に作用し
ていた負荷が小さくなってスプリング30に蓄積してい
た回転トルクよりも軽減したとき、蓄えていた撓みエネ
ルギが解放されることによって、第2スプリング受部材
50の第1突起51が出力側回転部材20のアーム21
を押して回転させ、(c)の状態から(d)の状態に移
行し、ギヤの切り換えが達成される。 【0054】次に、図5を用いて4Hから4Lへの切り
換えを行う場合の作用を説明する。(a)は4Hの状
態、(d)は4Lの状態を示している。いま、(a)に
示す4Hの状態から、(d)に示す4Lの状態に切り換
える場合、モータ2を駆動することにより入力側回転部
材10をB方向に逆転させる。そうすると、B方向への
入力側回転部材10の回転トルクは、まず、入力側回転
部材10の駆動突起11が第2スプリング受部材50の
第1突起51を押すことにより、逆転時入力回転伝達部
BI(衝合部11b、51b)を介してスプリング30
に伝達され、スプリング30から、第1スプリング受部
材40のアーム41が出力側回転部材20のアーム21
を押すことにより、逆転時出力回転伝達部BO(衝合部
41b、21b)を介して出力側回転部材20に伝達さ
れることになる。 【0055】ここで、切り換え対象物(例えば、図10
に示したスライドギヤ)から出力側回転部材20が受け
る負荷が小さいとき(「抜き負荷小」+「入り負荷小」
のとき)には、スプリング30はほとんど撓むことな
く、入力側回転部材10の回転トルクは出力側回転部材
20にそのまま伝達されて、出力軸22が入力側回転部
材10に追従して回転する。その結果、(a)の状態か
ら(d)の状態に直接移行する。即ち、「抜き負荷」が
小さいときには、スプリング30の小さな撓みによって
生じるトルクでギヤが抜け、「入り負荷」が小さいとき
には、スプリング30の小さな撓みによって生じるトル
クでギヤが入る。なお、(d)の状態に至るとき、出力
側回転部材20の突片23が、ハウジング5の内周のス
トッパ65に当たることで、「4L」の位置出しが確実
に行われる。 【0056】一方、(a)に示す4Hの状態から(d)
に示す4Lの状態に切り換えるに当たり、切り換え負荷
が大きいとき、つまり、切り換え対象物(スライドギヤ
等)から出力側回転部材20が受ける「抜き負荷」が大
きいときや「入り負荷」が大きいときには、(a)の状
態から一旦(b)や(c)の中間状態に移行して、その
後で(d)の状態に移行する。 【0057】まず、「抜き負荷」が大きいときについて
説明すると、「抜き負荷」が大きいときには、通常は、
ギヤが抜けるタイミング(ギヤが同期するタイミング)
までスプリング30が撓みながら待っていて、抜き負荷
が減少することにより、スプリング30の撓み反力によ
ってギヤが抜けることになるが、抜き負荷が減少せず
に、スプリング30が最大回転トルクを発揮する角度ま
で撓んでもギヤが抜けないときには、その対処として、
本アクチュエータでは、(c)に示すように、第2スプ
リング受部材50の第2突起52が第1スプリング受部
材40のアーム41に衝合して、逆転時の駆動側である
第2スプリング受部材50の第2突起52が直接、従動
側である第1スプリング受部材40のアーム41を押し
て、出力側回転部材20を回転させ、出力軸22をスプ
リング30を介さずに、強制的にモータ2の力で回して
ギヤを抜く。即ち、第2スプリング受部材50が第1ス
プリング受部材40に対して所定角度(規制角度)α
〔(a)参照〕以上回転することで、入力回転ダイレク
ト伝達部DI(第1スプリング受部材40のアーム41
と第2スプリング受部材50の第2突起52の衝合部4
1d、52d)を介して、第2スプリング受部材50か
ら第1スプリング受部材40にモータ2の回転トルクが
直接伝達される。そして、モータ2の力でダイレクトに
ギヤを抜く。このように、ギヤが抜けると、スプリング
30の撓みが解放される。 【0058】その後、「入り負荷」が小さいときには、
(d)の状態に直接移行し、「入り負荷」が大きいとき
には、(c)の状態に移行する。 【0059】次に、「入り負荷」が大きいときについて
説明すると、「入り負荷」が大きいときには、「入れる
べきギヤ」に入る手前で、出力軸22がロックすること
により、モータ2の回転により入力側回転部材10は回
転するが、その回転に出力側回転部材20が追従しなく
なる。そのため、スプリング30を挟んで入力側と出力
側にそれぞれ位置する第1スプリング受部材40と第2
スプリング受部材50の相対回転角度に応じた分だけス
プリング30が撓み(巻き締まり)、スプリング30に
入力回転トルクが撓みエネルギとして蓄積されることに
なる。入力側回転部材10は、第2スプリング受部材5
0の第2突起52が、第1スプリング受部材40のアー
ム41に衝突する直前まで回転し、位置検出センサの信
号でモータが停止することによりその位置で確実に止ま
る。そのため、この段階でモータ2の回転がダイレクト
に出力側回転部材20に伝わることはない。この状態が
(c)に示す待ち状態である。そして、出力側に作用し
ていた負荷が小さくなってスプリング30に蓄積してい
た回転トルクよりも軽減したとき、蓄えていた撓みエネ
ルギが解放されることによって、第1スプリング受部材
40のアーム41が出力側回転部材20のアーム21を
押して出力側回転部材20を回転させ、(c)の状態か
ら(d)の状態に移行し、ギヤの切り換えが達成され
る。 【0060】以上の動作をまとめると、4L・4Hの切
り換えを行うに当たり、次の各場合〜において、図
4、図5に矢印で示すような順で状態が移行する。 「抜き負荷小」+「入り負荷小」のときは(a)→
(d) 「抜き負荷大」+「入り負荷小」のときは(a)→
(b)→(d) 「抜き負荷大」+「入り負荷大」のときは(a)→
(b)→(c)→(d) 「抜き負荷小」+「入り負荷大」のときは(a)→
(c)→(d) 【0061】次に、以上の動作を、作動角とスプリング
撓み角の変化として見てみる。図6はそれらの特性を調
べた結果を示す。ただし、この場合は、抜くべきギヤを
抜くときの負荷(抜き負荷)が、スプリングの最大回転
トルクよりも大きく、スムーズにギヤを抜くことができ
ない場合の特性を示している。図の(a)は、入れるべ
きギヤがスムーズに入るとき(入り負荷が小のとき)の
出力軸及びアクチュエータギヤ(入力側回転部材10)
の作動角の変化を示す図(上図)と、スプリング30の
撓み角の変化を示す図(下図)である。(b)は、入れ
るべきギヤが入らないとき(入り負荷が大のとき)の
(a)と同じ図である。 【0062】(a)、(b)の上下図から分かるよう
に、「抜き負荷」が大きいとき、ギヤを抜くための区間
の前半部分では、出力軸の作動角は、アクチュエータ
ギヤ(入力側回転部材)の作動角に拘わらず変化しな
い。即ち、出力軸は停止したままである。従って、第
1、第2スプリング受部材40、50の相対回転角度の
増大により、スプリング30が撓んで行く。ところが、
撓み角が増大し、予定した最大回転トルクを発揮できる
ようになっても、抜くべきギヤの抜き負荷がそれ以上で
あると、結局はギヤが抜けないままの状態となる。 【0063】そこで、本アクチュエータでは、その段階
になると、即ち、所定角度αだけスプリング30を撓ま
せているにも拘わらずギヤが抜けない段階になると、第
1スプリング受部材40と第2スプリング受部材50と
が、入力回転ダイレクト伝達部DIにより直接衝合す
る。そして、両スプリング受部材40、50が直接衝合
することにより、入力側回転部材10の力で直接、出力
側回転部材20を回転させてギヤを抜く。その強制的に
ギヤを抜いている区間がで示す直押し区間である。こ
のの区間では、アクチュエータギヤ(入力側回転部材
10)の作動角に出力軸の作動角が追従する。一方、ス
プリング30はそれ以上は撓まず、一定の撓みを維持
(角度規制)したままとなる。 【0064】こうしてギヤが抜けると、スプリング30
の撓みが解放されることで、出力軸が急回転する(の
区間)。次の区間において、(a)に示すように「入
れるべきギヤ」にギヤがスムーズに入るときには、出力
軸に特に大きな負荷がかからないので、出力軸はアクチ
ュエータギヤの回転に追従し、スプリング30を特に撓
ませることなく、ギヤが入って切り換えが完了する。 【0065】一方、区間において、(b)に示すよう
に「入れるべきギヤ」にギヤがスムーズに入らないとき
には、空走期間を経た後に出力軸に大きな負荷がかか
るので、出力軸はアクチュエータギヤの回転に追従しな
くなり、スプリング30が撓んで、回転トルクが蓄えら
れて待ち状態になる。そして、ギヤの同期が合うことに
より、スプリング30に蓄えた力で出力軸が回されてギ
ヤが入り、切り換えが達成される。 【0066】なお、スプリング撓み角は、抜き負荷との
関係で様々な形態をとることができる。図7のP1は負
荷トルクが非常に大きく、スプリングが撓み切るときの
特性を示し、P2は負荷トルクがスプリングの最大回転
トルクと釣り合うレベルのときの特性を示している。 【0067】以上のように、実施形態のアクチュエータ
を使用することにより、4L・4Hの確実な切り換え操
作を行うことができる。また、ギヤの抜けが悪いときに
は、スプリングを介さずにモータの力で直接ギヤを抜く
ことになるので、スプリングの最大回転トルクを低く設
定しておいても、確実にギヤを抜くことができる。逆に
言えば、強度の大きいスプリングを使用する必要がなく
なり、コスト面で有利になる。 【0068】なお、入力回転ダイレクト伝達部DIを構
成するために設けた第2スプリング受部材50上の第2
突起52は、同部材50上に設けている第1突起51と
分離しないで、連続した一つの突起として構成してもよ
い。 【0069】また、上記実施形態では、本発明のアクチ
ュエータを4輪駆動の4L・4Hの切り換え操作を行う
ために使用した場合を示したが、本発明のアクチュエー
タは2輪駆動・4輪駆動の切り換え操作にも勿論使用で
きる。 【0070】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ギヤの抜き負荷が大きい場合にも確実な切り換え操作が
できるので、信頼性の向上が図れる。また、ギヤの抜き
負荷が大きい場合に、スプリングを介さずにダイレクト
にモータの回転力を出力側に伝えて抜き動作を実行する
ので、スプリングの設定トルクをあまり大きくしないで
もよくなる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-wheel drive
(4H) and low (4L) switching, two-wheel drive and four-wheel drive
Actuators used for switching operations such as switching
About eta. 2. Description of the Related Art Actuators for performing this type of switching operation
Data has a so-called "waiting mechanism" (waiting function)
ing. The waiting mechanism (waiting function) is a drive source
Power between the motor and the output shaft that applies driving force to the driven object
A spring is interposed in the middle of the transmission path,
When rotation of the output shaft is not possible due to increase of applied load,
Rotational torque from the motor is combined with spring deflection energy.
When the output shaft can be rotated.
The output shaft with the rotational torque stored in the spring.
A mechanism that applies a driving force to a driven object by rotating it
(Function). [0003] This type of actuator with a waiting mechanism
As a conventional example, it is described in JP-A-2001-225662.
Are known, and this prior art
This will be described with reference to FIGS. Figure 8 shows the actuator
9 (a) to 9 (d) are exploded perspective views of a data waiting mechanism.
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the waiting mechanism. [0004] As shown in FIG.
Is rotationally driven by a motor (not shown) as a driving source.
Input-side rotating member (wheel gear) 110 and output shaft 1
22, an output-side rotating member 120 connected to the input-side rotating member.
Power transmission path from member 110 to output side rotation member 120
When the output side rotating member 120 cannot rotate,
The rotation torque given from the input side rotation member 110 to the
Spiral spring 130 to store as body flex
And outer peripheral end 131 and inner peripheral end 1 of this spring 130.
32 respectively and according to the relative rotation of both
A first spring receiving portion for giving a flexure to the spring 130
And a second spring receiving member 150.
You. The input-side rotating member 110 and the output-side rotating member
Member 120, first spring receiving member 140, second spring
Receiving members 150 are freely rotatable on the same rotation center S.
It is provided in. In the center of the spring 130, the second
The cylindrical portion 152 of the spring receiving member 150 is passed therethrough,
The outer peripheral end 131 of the spring 130 is
Spring engaging part 1 formed on projecting piece 141 of member 140
43, the inner peripheral end 132 of the spring 130
The thread formed in the cylindrical portion 152 of the second spring receiving member 150
It is engaged with the pulling engagement portion 153. [0006] The input side rotating member 110 and the first spring receiver
The input side rotating member 110 is rotated forward (A direction) on the member 140.
), The forward rotation of the input side rotating member 110
Forward rotation input rotation transmitting section to be transmitted to spring receiving member 140
AI (described later) is provided, and the second spring receiving member 150 is provided.
And the output side rotating member 120 includes the second spring receiving member 1.
When 50 rotates forward, the second spring receiving member 150
Output rotation transmission during forward rotation that transmits rotation to output side rotation member 120
A section AO (described later) is provided. The input-side rotating member 110 and the second split
The input-side rotating member 110 is reversely rotated on the ring receiving member 150.
(Rotation in the direction B), the reverse of the input-side rotating member 110
Reverse rotation input rotation for transmitting rotation to the second spring receiving member 150
A first spring receiving portion provided with a rotation transmitting portion BI (described later);
The first spring is attached to the member 140 and the output side rotating member 120.
When the receiving member 140 is reversed, the first spring receiving member 1
Output at the time of reverse rotation transmitting reverse rotation of 40 to output side rotating member 120
A rotation transmission unit BO (described later) is provided. [0008] Each of the rotation transmitting parts AI, AO, BI, BO
In detail, as shown in FIG.
The input rotation transmitting unit AI is a protruding piece 1 of the input side rotation member 110.
11 and the projection 141 of the first spring receiving member 140
A pair of abutting portions 111a and 141a
The rotation output rotation transmitting portion AO is provided with the second spring receiving member 15.
0 of the protrusion 151 and the protrusion 121 of the output side rotating member 120.
It consists of a set of abutment parts 151a and 121a which abut each other.
You. Further, as shown in FIG.
The force rotation transmitting unit BI is provided with the protrusion 11 of the input side rotation member 110.
Of the projections 151 of the first and second spring receiving members 150
It is composed of a set of abutting portions 111b and 151b,
The time output rotation transmitting portion BO is provided with a first spring receiving member 140.
Of the projection 141 of the output side rotating member 120 and the projection 141 of the output side rotating member 120.
It comprises a set of abutting portions 141b and 121b. Next, the operation of the waiting mechanism 100 will be described with reference to FIG.
Will be described. Actuate including this waiting mechanism 100
Data, for example, for switching between two-wheel drive and four-wheel drive
Used and wait mechanism when switching to one
100 finally becomes the state of (a), and switches to the other
When the waiting is performed, the waiting mechanism 100 finally reaches the state shown in FIG.
State. In these stable states, the input side rotation
Projecting piece 111 of member 110 and projecting piece of output side rotating member 120
121 and the projection 14 of the first spring receiving member 140
Between the first and second protrusions 151 of the second spring receiving member 150
, By the urging force of the spring 130. Now, the state of (a) is switched to the state of (b).
When switching, the input side rotating member 110 is
Let Then, the input-side rotating member 110 in the A direction is
First, the rotation torque is applied to the protrusion 11 of the input side rotation member 110.
1 presses the projection 141 of the first spring receiving member 140.
As a result, the input rotation transmission unit AI during normal rotation (the abutment unit 111)
a, 141a) to the spring 130,
From the spring 130, the second spring receiving member 150
The protrusion 151 pushes the protrusion 121 of the output side rotating member 120.
Thus, the forward rotation output rotation transmission unit AO (the abutment unit 151)
a, 121a) to the output side rotating member 120.
It is. [0012] Here, from the object to be switched to the output side rotating unit
When the load on the member 120 is small, the spring 1
30 hardly bends, the input side rotating member 110
The rotation torque is transmitted to the output side rotation member 120 as it is.
Thus, the output shaft 122 rotates following the input side rotating member 110.
Turn over. As a result, the state shown in FIG.
Transfer. On the other hand, the state shown in FIG.
When switching, if the switching load is heavy,
And the output side rotation member 120 receives from the switching target.
When the load is large, the state shown in FIG.
Transition to the waiting state, and then, as the switching load decreases
To the state (b). That is, the rotation of the motor causes the rotation member on the input side to rotate.
110 rotates, the rotation of the output side rotation member 120
Can not follow. Therefore, the spring 13
The first sp is located on the input side and the output side
Phase of ring receiving member 140 and second spring receiving member 150
The spring 130 is bent by the amount corresponding to the rotation angle (winding).
Tightening), the input rotational torque is bent by the spring 130
Stored as energy. This state is the waiting state shown in FIG.
State. And the load acting on the output side is small.
The load accumulates on the spring 130
When the rotational torque is reduced to less than the
When the lugi is released, the second spring receiving member
The 150 projections 151 are the projections 12 of the output side rotating member 120.
1 to rotate the output side rotating member 120, and
From the state to the state of (b), and the switching is achieved.
You. Next, the state of (b) is switched to the state of (a).
When switching, the input side rotating member 110 is reversed in the direction B.
Invert. Then, the input-side rotating member 11 in the B direction
First, the rotation torque of 0
111 presses the projection 151 of the second spring receiving member 150.
As a result, the input rotation transmitting unit BI at the time of reverse rotation (the abutment unit 11)
1b, 151b) to the spring 130.
From the spring 130, the first spring receiving member 14
0 of the projection 141 is the projection 121 of the output side rotating member 120.
By pushing, the output rotation transmission unit BO at the time of reverse rotation (abutment unit 1)
41b, 121b) to the output side rotating member 120.
Is reached. [0016] Here, from the switching object to the output side rotating unit
When the load on the member 120 is small, the spring 1
30 hardly bends, the input side rotating member 110
The rotation torque is transmitted to the output side rotation member 120 as it is.
Thus, the output shaft 122 rotates following the input side rotating member 110.
Turn over. As a result, the state shown in FIG.
Transfer. On the other hand, the state shown in FIG.
When switching, if the switching load is heavy,
And the output side rotation member 120 receives from the switching target.
When the load is large, the state shown in FIG.
Transition to the waiting state, and then, as the switching load decreases
To the state (a). That is, the rotation of the motor causes the rotation member on the input side to rotate.
110 rotates, the rotation of the output side rotation member 120
Can not follow. Therefore, the spring 13
The second sp is located on the input side and the output side
Phase of ring receiving member 150 and first spring receiving member 140
The spring 130 is bent by the amount corresponding to the rotation angle (winding).
Tightening), the input rotational torque is bent by the spring 130
Stored as energy. This state is the wait state shown in (d).
State. And the load acting on the output side is small.
The load accumulates on the spring 130
When the rotational torque is reduced to less than the
When the lugi is released, the first spring receiving member
The protrusion 141 of the 140 is the protrusion 12 of the output side rotating member 120.
1 to rotate the output side rotation member 120, and
The state is changed from the state to the state (a), and the switching is achieved. [0019] By the way, four-wheel drive
High-low (4H / 4L) switching operation
When using an actuator with a waiting mechanism, change the previous gear
It is necessary to change the gear by pulling out and shifting to the next gear
However, the spring of the actuator with the waiting mechanism described above is used.
Depending on the torque setting conditions, especially during the gear removal process
May not work well,
Could cause. The following describes it.
You. FIG. 10 shows a 4L / 4H switching mechanism.
It is a schematic diagram. In the figure, L is a low gear, H is a higi
G is a slide gear, and (a) is a slide gear G
Indicates a neutral state. Slide gear G
Reciprocating slide in the direction of the arrow by an unillustrated actuator
By engaging with the low gear L as shown in FIG.
A low gear of “4L” is achieved, and the high gear H
A high speed stage of "4H" is achieved by meshing with.
In (b) and (c), the thick arrow indicates the driving force transmission path.
Is shown. Now, when switching from 4L to 4H,
In this case, remove the slide gear G from the low gear L
An operation of shifting to the gear H is required. Also, 4H to 4L
When switching to, slide gear G
It is necessary to remove the gear from the gear H and insert it into the low gear L.
You. In either case, "gear" and "gear" the gear
A series of switching operations is required. At this time, the load torque applied to the actuator is
Investigating luk, according to the operating angle of the output shaft,
A load torque characteristic as shown in FIG. 11 is obtained. FIG.
In response to the gear change operation of
In the section of the period, the load when pulling out the gear that should be pulled
You. The load is significantly reduced in the idle section following the gear
In the last section, the load to be put into the next gear is
Take it. When the next gear should go smoothly
Means that the gear is engaged with almost no increase in load.
If the gears to be
Becomes maximal. This "when the gear to be engaged does not engage"
Means that the actuator is locked and impact is applied
Not only that, the lock current
You. Depending on the gear synchronization, this condition may last for a long time
Therefore, the above-mentioned waiting mechanism is required. Waiting machine
The mechanism is that the gear to be engaged does not enter and the actuator
By bending the spring when the output shaft does not move,
The motor's rotational torque and stop the motor.
After the gear has entered the situation where the gears enter smoothly,
A machine that turns the output shaft with the force of the pulling gear to engage
Perform the function. FIG. 12 shows the load when the gear to be disengaged is disengaged.
(Hereinafter referred to as “pulling load”) is the maximum rotation of the spring
Torque (= Spring up to scheduled maximum angle in waiting mechanism
Rotation torque generated when the shaft is bent)
Characteristics when gears can be disengaged smoothly.
are doing. (A) shows the relationship between load torque and output shaft operating angle.
FIG. Note that the output shaft operating angle is
Actuator gear (ACT
(R gear = input side rotating member). (B)
When the gear to be engaged smoothly enters (the incoming load is
Of the output shaft and actuator gear
The figure showing the change (upper figure) and the change in the spring deflection angle
FIG. (C) shows the gear to be engaged
The same figure as (b) when there is no (when the incoming load is large)
You. In addition, the load when the "gear to be engaged" is
Here, it is referred to as “incoming load”. (B) As can be seen from the upper and lower figures,
When the "pull load" is small and the "load" is small
Is the operating angle of the output shaft, the actuator gear (ACTR
(The gear = input-side rotating member).
Also, since the load fluctuation is small, the spring is almost bent
No. On the other hand, as can be seen from FIG.
In addition, if the "pull load" is small and the "load" is large,
Operating angle of the output shaft
Actuator gear actuation until locked before
It changes according to the angle, but hits the gear to be engaged.
At the stage of the lock, it does not change due to an increase in the load. One
In other words, the output shaft is not rotating and the actuator gear
Injuries rotate. Actuator gear rotates to the expected position.
After stopping completely, it is held at that position and the output shaft stops.
It remains stopped. At this time, the rotation of the actuator gear
Regardless of the rotation, the output shaft is stopped.
1. The relative rotation angle of the second spring receiving member increases,
The spring flexes accordingly, and the actuator gear
When the gear stops, the spring
Is stored as deflection energy. This state
Waiting. In this state, for example, the slide gear
The load on the output shaft decreases rapidly in synchronization with the gear to be engaged
With the rotation torque stored in the spring,
The output shaft is rotated, and the slide gear
Will enter. FIG. 13 shows the load when the gear to be disengaged is disengaged.
(Extraction load) is larger than the maximum rotation torque of the spring.
Characteristic when gear cannot be pulled out smoothly and smoothly
Is shown. (A) shows the relationship between load torque and output shaft operating angle.
FIG. (B) indicates that the gear to be engaged is smooth.
Output shaft and actuator when entering
A diagram showing the change in the operating angle of the tutor gear (upper figure),
It is a figure (lower figure) which shows the change of a spring deflection angle. (C)
When the gear to be engaged does not engage (when the incoming load is large)
(B) is the same figure as (b). (B) As can be seen from the upper and lower figures,
When the “pull load” is large, the operating angle of the output shaft
It does not change regardless of the operating angle of the actuator gear. Immediately
That is, the output shaft remains stopped. Therefore, the first and second
Spring is increased by increasing the relative rotation angle of the spring receiving member.
Is bent. However, the bending angle increased,
Even if the maximum rotational torque can be achieved,
If the removal load of the gear to be engaged is higher,
Remains undisturbed. And make sure that the previous gear does not come off
Of course, it is impossible to switch to the next gear
Function, the spring is flexed, and the output shaft reaches the end.
Rotation cannot be performed, and switching cannot be performed. Toes
Irrespective of whether the “incoming load” is large or small,
Inability to change gears due to gears not being disengaged
become. In consideration of the above circumstances, the present invention considers the
The gear can be reliably removed even when the removal load is large.
A series of gear change from "pull" to "pull"
Actuator that enables smooth operation
The purpose is to provide data. According to the first aspect of the present invention, there is provided a driving apparatus.
Motor as a source and input driven by the motor
A side rotation member, an output side rotation member to which the output shaft is connected,
On the power transmission path from the input side rotating member to the output side rotating member
Input side when the output side rotating member cannot rotate
The rotational torque given by the rotating member as its own deflection
The spring to store and both ends of this spring
While receiving the deflection according to the relative rotation between the two.
A first spring receiving member and a second spring applied to the spring
The input-side rotating member and the output-side rotating member.
Rolling member, first spring receiving member, second spring receiving member
Are rotatably provided on the same rotation center,
The input side rotation member is provided on the rotation member and the first spring receiving member.
When the forward rotation of the input side rotating member is performed, the first spring
A forward rotation input rotation transmitting portion for transmitting to the receiving member;
The second spring is attached to the spring receiving member and the output side rotating member.
When the bearing member rotates forward, the second spring receiving member rotates forward.
Output rotation transmission section for transmitting rotation to the output side rotating member is provided.
And the input side rotating member and the second spring receiving member
When the input side rotating member is reversed, the input side rotating member
Reverse rotation input rotation transmission for transmitting reverse rotation to the second spring receiving member
And a first spring receiving member and an output side rotating portion.
When the first spring receiving member is reversed, the first
At the time of reverse rotation transmitting the reverse rotation of the pulling receiving member to the output side rotating member
In an actuator provided with an output rotation transmission unit,
The first spring receiving member and the second spring receiving member
When the two rotate relative to each other by more than a predetermined angle,
The spring on the driven side
An input rotation direct transmission unit that transmits directly without intervention is provided.
It is characterized by being. In this actuator, the spring is
If the gear does not come off with the force
The torque of the motor directly through the spring
This can be transmitted to the output side rotating member without being performed. Therefore,
Regardless of the maximum rotation torque of the spring,
The gear can be disengaged by the force from the motor,
A series of switching operations from
I can. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
It will be described based on the following. FIG. 1 shows an actuator according to an embodiment.
Exploded perspective view, FIG. 2 is an exploded perspective view showing an enlarged main part thereof.
It is. The actuator 1 includes a motor as a drive source.
2 and the waiting mechanism unit 3 are combined and integrated.
Things. The casing 4 of the motor 2 is provided with a waiting mechanism unit.
The waiting mechanism unit 3 is connected to the housing 5 of the
The main components of the waiting mechanism 6 are inside the housing 5
It is stored. And these main components are housed
By storing the cover in the ring 5 and covering the cover 7,
The structural unit 3 is configured. Driving force from motor 2
The worm 9 provided at the tip of the armature 8
An input-side rotating member (wheel) which is an input element of the waiting mechanism 6
Gear) 10. Worm 9 and wheel gear
In the case of meshing, the rotation of the worm 9 is stopped.
The wheel gear can be fixedly held in place
it can. In other words, the motor rotates in reverse due to the force from the wheel gear.
Can not be. The waiting mechanism 6 is rotationally driven by the motor 2.
The input-side rotating member (wheel gear) 10
Lever-shaped output-side rotating member 20 connected to force shaft 22
And the movement from the input side rotating member 10 to the output side rotating member 20.
The output side rotation member 20 is interposed on the force transmission path,
Rotary torque provided by the input-side rotating member 10 when operable
Spiral-shaped spring that stores the stress as its own deflection
30, an outer peripheral end 31 and an inner peripheral end 3 of the spring 30.
2 respectively, and according to the relative rotation of both
Lever-shaped first split that gives deflection to spring 30
Receiving member 40 and disk-shaped second spring receiving member 50
And The input side rotation member 10 and the output side rotation
Member 20, first spring receiving member 40, second spring
The receiving members 50 are rotatably provided on the same rotation center S.
Have been. That is, it is integrated with the output side rotating member 20.
Output shaft 22 is rotatable about housing 5 and cover 7
Supported on the outer periphery of the output shaft 22 on the input side.
Member 10, first spring receiving member 40, second spring
Support so that the receiving members 50 can rotate independently
Have been. The arrangement order is from the top, the input side rotating member 1
0, the first spring receiving member 40, the output side rotating member 20,
A second spring receiving member, and a second spring receiving portion.
The outer periphery of a cylindrical portion (not shown) projecting from the center of the lower surface of the material 50
A spring 30 is provided, and the lower surface of the spring 30 is
The plate 60 is disposed between the inner bottom surface of the jing 5 and the plate 60.
You. Then, the outer peripheral end 31 of the spring 30 is
Engage with a projecting piece 43 projecting from the arm 41 of the ring receiving member 40.
And the inner peripheral end 32 of the spring 30 is
Spring member formed on a cylindrical portion (not shown) of the bearing member 50
It is engaged with a joint (not shown). FIGS. 3A and 3B show the input-side rotating member 1.
0, output side rotation member 20, first spring receiving member 40,
The mutual engagement relationship between the second spring receiving members 50 will be described.
FIG.
Bell. As shown in FIG. 3A, the input-side rotating member
10 and the first spring receiving member 40 include an input side rotating member.
When 10 rotates forward (rotates in the A direction), the input-side rotating member
10 for transmitting the forward rotation of 10 to the first spring receiving member 40.
A forward rotation input rotation transmission unit AI (described later) is provided,
The spring receiving member 50 and the output side rotating member 20 are provided with a second switch.
When the spring receiving member 50 rotates forward, the second spring
A forward rotation for transmitting the forward rotation of the member 50 to the output side rotating member 20.
A rotation output rotation transmission unit AO (described later) is provided. Further, as shown in FIG.
The rotation member 10 and the second spring receiving member 50 have an input side rotation.
When the rolling member 10 rotates in the reverse direction (rotates in the direction B), the input-side rotation is performed.
The reverse rotation of the rolling member 10 is transmitted to the second spring receiving member 50.
Reverse rotation input rotation transmission section BI (described later) for
The first spring receiving member 40 and the output side rotating member 20 include:
When the first spring receiving member 40 reverses, the first spring
The reverse rotation of the ring receiving member 40 is transmitted to the output side rotation member 20.
A reverse rotation output rotation transmission unit BO (described later) is provided.
You. Further, the first spring receiving member 40 and the second spring
The spring receiving member 50 has both of them at a predetermined angle or more.
When they rotate against each other, they rotate against the drive side (input side).
Apply the rolling force directly to the driven side (output side) without passing through the spring 30.
An input rotation direct transmission section DI is provided.
You. Each of these rotation transmitting parts AI, AO, BI,
BO and input rotation direct transmission section DI are input side rotation section
Material 10, output side rotating member 20, first spring receiving member 4
0, the second spring receiving member 50, respectively.
It is composed of a arm, a projection, a projection, and the like. Those
Refer to Fig. 2 for the arm, projection, projection, etc.
To explain, first, on the lower surface of the input side rotating member 10,
Are driving projections not shown in FIG. 2 but shown in FIG.
Key 11 is formed. The driving projection 11 is provided with a rotation center S
Are arranged in a pair at positions 180 degrees opposite to each other. Next, the output side rotating member 20 has a rotation center.
A pair of substantially sector-shaped planar views at positions 180 degrees opposite each other across S
Arm 21 is provided, and one of the pair of arms 21
On the other hand, a protruding piece 23 bent downward is formed.
You. The first spring receiving member 40 has a rotation center S
A pair of substantially fan-shaped planar views
An arm 41 is provided, and one of the pair of arms 41 is provided.
Is formed with a protruding piece 43 bent downward.
As described above, the outer circumference of the spring 30 is
End 31 is engaged. In addition, a third disk-shaped
2 Center the rotation center S on the upper surface of the spring receiving member 50
A pair of substantially sector-shaped first protrusions at positions opposed by 180 degrees with each other.
A protrusion 51 is provided, and the first protrusion 51 and the first protrusion 51 are formed at a predetermined angle.
In a position that is 180 degrees apart from each other,
A pair of substantially fan-shaped second protrusions 52 are provided in plan view. As shown in FIG. 3A, the input-side rotating member
When 10 rotates in the A direction, the rotation is
The forward rotation input rotation transmitting section AI transmitted to the receiving member 40
Drive projection 11 of side rotation member 10 and first spring receiving member
Abutment portions 11a, 41 of the 40 arms 41 which abut each other
a, and the second spring receiving member 50 moves in the direction A.
When rotated, the rotation is transmitted to the output side rotation member 20.
The rotation output rotation transmitting portion AO is provided with a second spring receiving member 50.
Of the first projection 51 and the arm 21 of the output-side rotating member 20.
It is composed of a set of abutting portions 51a and 21a. Further, as shown in FIG.
When the rolling member 10 rotates in the B direction, the rotation is
Reverse input rotation transmission section BI transmitted to ring receiving member 50
Are the drive projection 11 of the input side rotating member 10 and the second spring
Butting portion 1 of first projection 51 of receiving member 50 that abuts each other
1b, 51b, and the first spring receiving member 40
Is rotated in the B direction, the rotation is output side rotation member 20
The reverse rotation output rotation transmission part BO transmitted to the first spring
The projecting piece 43 of the receiving member 40 and the arm 2 of the output side rotating member 20
1 is composed of a set of abutting portions 41b and 21b which abut each other.
You. FIGS. 3 (a) and 3 (b) show a collision.
Although no state is shown, the first spring receiving member 40 and
The second spring receiving member 50 has relatively rotated by a predetermined angle or more.
Input rotary damper that directly transmits the torque on the drive side to the driven side
The eject transmission section DI is provided with an arm of the first spring receiving member 40.
Arm 41 and the second projection 52 of the second spring receiving member 50
It comprises a set of abutting portions 41d and 52d which abut each other. FIGS. 4 and 5 are plan views of main parts of the waiting mechanism 6. FIG.
As shown in FIG.
The stoppers 65 and 66 provided on the inner periphery
The range that can be turned is specified by the contact of the protruding piece 23 provided.
Have been. Further, the input side rotating member 10 is not shown.
The motor 2 is stopped by the signal of the position detection switch.
As a result, it can rotate only within a predetermined angle range
I have. Next, this actuator 1 is driven by a four-wheel drive.
High / low (4H / 4L) switching operation, that is, FIG.
When used for moving the slide gear as shown in Fig. 0
The operation of will be described. 4 (a) to 4 (d) show 4L to 4L.
A plane showing the state change of the waiting mechanism 6 when switching to H
FIG. 5A to FIG. 5D show switching from 4H to 4L.
FIG. 10 is a plan view showing a state change of the waiting mechanism 6 in a case. First, cutting from 4L to 4H using FIG.
The operation when the replacement is performed will be described. (A) is a 4L shape
(D) shows the state of 4H. Switching between these
In a later stable state, the arm 21 of the output side rotation member 20
A projecting piece 23 provided at the tip is provided on the inner periphery of the housing 5.
By hitting the stoppers 65 and 66, respectively, the output shaft 2
Two positions are defined. Now, from the 4L state shown in FIG.
When switching to the state of 4H shown in FIG.
By driving, the input-side rotating member 10 rotates forward in the A direction.
Let it. Then, the input-side rotating member 10 in the A direction is
First, the rotation torque is applied to the drive projection 1 of the input side rotation member 10.
1 pushes the arm 41 of the first spring receiving member 40
As a result, the input rotation transmitting portion AI (forward contact portions 11a,
1a) to the spring 30 and the spring
30, the first projection 51 of the second spring receiving member 50
By pressing the arm 21 of the output side rotating member 20, the correct
Via the rotation output rotation transmission unit AO (abutment units 51a, 21a)
As a result, it is transmitted to the output side rotation member 120. Here, the switching object (for example, FIG.
Output side rotating member 20 receives from the slide gear shown in FIG.
Load is small ("low load" + "low load")
), The spring 30 hardly bends.
The rotation torque of the input side rotating member 10 is
20 as it is, and the output shaft 22 is
It rotates following the material 10. As a result, the state of (a)
Directly go to the state of (d). That is, the "pulling load"
When small, the small deflection of the spring 30
When the gear is disengaged by the generated torque and the "load on" is small
The torque generated by the small deflection of the spring 30
The gears come in When the state of (d) is reached, the output
The projecting piece 23 of the side rotation member 20 is
By hitting the topper 66, the "4H" position is assured
Done in On the other hand, from the 4L state shown in FIG.
Switching load when switching to the 4H state shown in
Is large, that is, the object to be switched (slide gear
Etc.), the "pulling load" received by the output side rotating member 20 is large.
(A)
From the state to the intermediate state of (b) or (c),
The state shifts to the state (d) later. First, a case where the "pulling load" is large
To explain, when the "pulling load" is large,
Timing of gear removal (timing of gear synchronization)
Wait until the spring 30 bends until the load
Is reduced, the deflection reaction force of the spring 30 causes
Gear will come off, but the unloading load will not decrease
To the angle at which the spring 30 exhibits the maximum rotational torque.
If the gear does not come out even if it is deflected by
In this actuator, as shown in FIG.
The arm 41 of the ring receiving member 40 is
Abutting against the second projection 52 of the material 50, and
The first spring receiving member 40 is directly driven by the second
By pushing the spring receiving member 50, the output side rotating member 20 is
Rotate the output shaft 22 without the spring 30
The gear is pulled out by turning the motor 2 by force. That is, the first
The pulling receiving member 40 is moved relative to the second spring receiving member 50.
Relative rotation more than a predetermined angle (regulation angle) α (see (a))
By doing so, the input rotation direct transmission unit DI (first spur)
Arm 41 of ring receiving member 40 and second spring receiving member
50 through the abutting portions 41d, 52d) of the second projections 52.
The second spring from the arm 41 of the first spring receiving member 40.
The rotation protrusion of the motor 2 is attached to the second protrusion 52 of the coupling receiving member 50.
Torque is transmitted directly and the rotation applied to the input side rotating member 10
The force is applied to the output side rotating member 20 without passing through the spring 30.
Directly communicated. And directly with the power of motor 2
Pull out the gear. Thus, when the gear comes off, the spring
30 flexures are released. Thereafter, when the "load" is small
When the state directly shifts to the state of (d) and the "load" is large
The state shifts to the state (c). Next, the case where the "load" is large
To explain, when the "entry load" is large,
The output shaft 22 locks before entering the "gear gear"
As a result, the input side rotating member 10 is rotated by the rotation of the motor 2.
But the output side rotation member 20 does not follow the rotation.
Become. Therefore, the input side and the output
The first spring receiving member 40 and the second
The spring is moved by an amount corresponding to the relative rotation angle of the spring receiving member 50.
The spring 30 is bent (tightened), and the spring 30
The input rotational torque is stored as bending energy
Become. The input-side rotating member 10 includes the first spring receiving member 4.
0 of the second spring receiving member 50
It rotates until just before the collision with the starting point 52, and the signal of the position detection sensor
The motor stops at the position
You. Therefore, at this stage, the rotation of the motor 2 is
Is not transmitted to the output side rotating member 20. This state
This is the waiting state shown in FIG. And act on the output side
The load was reduced and accumulated in the spring 30
When the rotational torque is reduced to less than the
When the lugi is released, the second spring receiving member
The first protrusion 51 of the arm 21 of the output side rotating member 20
Press and rotate to move from the state of (c) to the state of (d).
And a gear change is achieved. Next, cutting from 4H to 4L using FIG.
The operation when the replacement is performed will be described. (A) is the shape of 4H
(D) shows the state of 4L. Now in (a)
Switching from the 4H state shown to the 4L state shown in (d)
In this case, by driving the motor 2,
The material 10 is reversed in the B direction. Then, in the B direction
First, the rotation torque of the input side rotating member 10
The drive projection 11 of the member 10 is
By pressing the first projection 51, the input rotation transmitting portion at the time of reverse rotation
The spring 30 is connected via the BI (abutment portions 11b and 51b).
To the first spring receiving portion from the spring 30
The arm 41 of the material 40 is the arm 21 of the output side rotating member 20.
By pressing, the output rotation transmission unit BO at reverse rotation (abutment unit)
41b, 21b) to the output side rotating member 20.
Will be. Here, the switching object (for example, FIG. 10)
Output side rotating member 20 receives from the slide gear shown in FIG.
Load is small ("low load" + "low load")
), The spring 30 hardly bends.
The rotation torque of the input side rotating member 10 is
20 as it is, and the output shaft 22 is
It rotates following the material 10. As a result, the state of (a)
Directly go to the state of (d). That is, the "pulling load"
When small, the small deflection of the spring 30
When the gear is disengaged by the generated torque and the "load on" is small
The torque generated by the small deflection of the spring 30
The gears come in When the state of (d) is reached, the output
The projecting piece 23 of the side rotation member 20 is
By hitting the topper 65, "4L" position is assured
Done in On the other hand, from the state of 4H shown in FIG.
Switching load when switching to the 4L state shown in
Is large, that is, the object to be switched (slide gear
Etc.), the "pulling load" received by the output side rotating member 20 is large.
(A)
From the state to the intermediate state of (b) or (c),
The state shifts to the state (d) later. First, when the “pulling load” is large
To explain, when the "pulling load" is large,
Timing of gear removal (timing of gear synchronization)
Wait until the spring 30 bends until the load
Is reduced, the deflection reaction force of the spring 30 causes
Gear will come off, but the unloading load will not decrease
To the angle at which the spring 30 exhibits the maximum rotational torque.
If the gear does not come out even if it is deflected by
In this actuator, as shown in FIG.
The second projection 52 of the ring receiving member 50 is the first spring receiving portion.
It is the drive side at the time of reverse rotation by abutting against the arm 41 of the material 40.
The second protrusion 52 of the second spring receiving member 50 is directly driven.
Push the arm 41 of the first spring receiving member 40
Then, the output side rotating member 20 is rotated, and the output shaft 22 is spun.
Forcibly turn with the power of the motor 2 without going through the ring 30
Pull out the gear. That is, the second spring receiving member 50 is
A predetermined angle (restriction angle) α with respect to the spring receiving member 40
[See (a)] By rotating above, the input rotation
Transmission part DI (the arm 41 of the first spring receiving member 40).
Of the second projection 52 of the second spring receiving member 50
1d, 52d) through the second spring receiving member 50
The rotation torque of the motor 2 is applied to the first spring receiving member 40 from
Directly communicated. And directly with the power of motor 2
Pull out the gear. Thus, when the gear comes off, the spring
30 flexures are released. Thereafter, when the "load" is small,
When the state directly shifts to the state of (d) and the "load" is large
, The state shifts to the state of (c). Next, a case where the "load" is large
To explain, when the "entry load" is large,
The output shaft 22 locks before entering the "gear gear"
As a result, the input side rotating member 10 is rotated by the rotation of the motor 2.
But the output side rotation member 20 does not follow the rotation.
Become. Therefore, the input side and the output
The first spring receiving member 40 and the second
The spring is moved by an amount corresponding to the relative rotation angle of the spring receiving member 50.
The spring 30 is bent (tightened), and the spring 30
The input rotational torque is stored as bending energy
Become. The input-side rotating member 10 includes the second spring receiving member 5.
The second projection 52 of the first spring receiving member 40
It rotates until just before it collides with the
The motor stops at the position
You. Therefore, at this stage, the rotation of the motor 2 is
Is not transmitted to the output side rotating member 20. This state
This is the waiting state shown in FIG. And act on the output side
The load was reduced and accumulated in the spring 30
When the rotational torque is reduced to less than the
When the lugi is released, the first spring receiving member
40 arm 41 is connected to the arm 21 of the output side rotating member 20.
Press to rotate the output side rotating member 20 and check whether it is in the state of (c).
Shifts to the state of (d), gear change is achieved
You. The above operation can be summarized as follows.
In performing the replacement, in each of the following cases ~
4. The states shift in the order shown by the arrows in FIG. (A) when "low load" + "low load"
(D) When "large load" + "low load", (a) →
(B) → (d) When “large load” + “large load”, (a) →
(B) → (c) → (d) When “low load” + “high load”, (a) →
(C) → (d) Next, the above operation is performed by using the operating angle and the spring.
Let's take a look at the change in deflection angle. Figure 6 illustrates these characteristics.
The results are shown below. However, in this case,
The load when pulling out (pulling load) is the maximum rotation of the spring
Larger than the torque, the gear can be pulled out smoothly
It shows the characteristics when there is not. (A) of the figure
Gear when entering smoothly (when the incoming load is small)
Output shaft and actuator gear (input side rotating member 10)
(Upper figure) showing the change in the operating angle of
It is a figure (lower figure) which shows the change of a bending angle. (B)
When the gear to be engaged does not engage (when the incoming load is large)
It is the same figure as (a). As can be seen from the upper and lower views of (a) and (b).
When the "pulling load" is large, the section for pulling out the gear
In the first half, the operating angle of the output shaft is
It does not change regardless of the operating angle of the gear (input side rotating member).
No. That is, the output shaft remains stopped. Therefore,
1. The relative rotation angle of the second spring receiving members 40 and 50
Due to the increase, the spring 30 bends. However,
Deflection angle is increased, and the expected maximum rotational torque can be exhibited
If the gear comes out of the gear
If so, the gear will not be pulled out. Therefore, in this actuator,
That is, the spring 30 is bent by the predetermined angle α.
The gear cannot be disengaged despite the
The first spring receiving member 40 and the second spring receiving member 50
Directly abut by the input rotation direct transmission unit DI
You. Then, both spring receiving members 40 and 50 are in direct abutment.
As a result, the output can be directly output by the force of the input side
The gear is pulled out by rotating the side rotation member 20. Its forcibly
The section where the gear is removed is the direct push section indicated by. This
In the section of, the actuator gear (input side rotating member)
The operating angle of the output shaft follows the operating angle of 10). On the other hand,
Pulling 30 does not bend any more and maintains constant bending
(Angle restriction). When the gear comes off in this way, the spring 30
When the deflection of the output shaft is released, the output shaft rotates suddenly.
section). In the next section, as shown in FIG.
When the gear smoothly enters the gear to be
Since the shaft is not particularly heavily loaded,
Following the rotation of the heater gear, the spring 30 is particularly bent.
The gear is engaged and the switching is completed without any delay. On the other hand, in the section, as shown in FIG.
When the gear does not enter the "gear to be put" smoothly
Has a large load on the output shaft after the idle running period.
Therefore, the output shaft does not follow the rotation of the actuator gear.
And the spring 30 bends, accumulating rotational torque.
Waiting. And that the gears are in sync
The output shaft is turned by the force stored in the spring 30 and
The switching is achieved. The spring deflection angle is different from the pulling load.
The relationship can take various forms. P1 in FIG. 7 is negative
When the load torque is very large and the spring
Shows the characteristics, P2 is the load torque is the maximum rotation of the spring
The graph shows characteristics at a level that balances with the torque. As described above, the actuator of the embodiment
By using, reliable switching operation of 4L · 4H
Can do the work. Also, when the gear slippage is bad
Pulls the gear directly with the power of the motor without going through the spring
Therefore, lower the maximum rotation torque of the spring.
Even if it is fixed, the gear can be reliably removed. vice versa
In other words, there is no need to use strong springs
This is advantageous in terms of cost. It should be noted that the input rotation direct transmission section DI is structured.
The second spring receiving member 50 provided for
The protrusion 52 is formed by a first protrusion 51 provided on the member 50.
It may be configured as one continuous projection without separation
No. In the above embodiment, the activator of the present invention is used.
Performs switching operation between 4L and 4H for four-wheel drive
The case where the actuator of the present invention is used is shown.
Of course can be used for switching between two-wheel drive and four-wheel drive.
Wear. As described above, according to the present invention,
Reliable switching operation even when the gear removal load is large
As a result, reliability can be improved. Also, gear removal
Directly without a spring when the load is large
To the output side to execute the pulling operation
So don't increase the spring set torque too much
Also gets better.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施形態のアクチュエータの全体構成
を示す分解斜視図である。 【図2】同アクチュエータの主要部を拡大して示す分解
斜視図である。 【図3】同アクチュエータに備わる待ち機構の構成要素
の係合関係の説明に使用する平面図で、(a)は入力側
回転部材がA方向に回転(正転)する場合の係合関係を
示す平面図、(b)は入力側回転部材がB方向に回転
(逆転)する場合の係合関係を示す平面図である。 【図4】同アクチュエータによって、4Lから4Hへの
切り換えを行う場合の待ち機構の各状態(a)〜(d)
を示す平面図である。 【図5】同アクチュエータによって、4Hから4Lへの
切り換えを行う場合の待ち機構の各状態(a)〜(d)
を示す平面図である。 【図6】同アクチュエータの特性図で、(a)は「入れ
るべきギヤ」がスムーズに入るときの特性図、(b)は
「入れるべきギヤ」がスムーズに入らないときの特性図
である。 【図7】同アクチュエータの特性の説明図である。 【図8】従来のアクチュエータに備わる待ち機構の構成
を示す分解斜視図である。 【図9】(a)〜(d)は同待ち機構の作用説明図であ
る。 【図10】4輪駆動の4H・4Lの切り換え構造の説明
図である。 【図11】4H・4Lの切り換えを行う場合のアクチュ
エータに作用する負荷トルク特性を示す図である。 【図12】従来のアクチュエータの特性図で、(a)は
抜き負荷トルクがスプリングのセットトルクより小さい
場合の負荷トルク特性を示す図、(b)は「入れるべき
ギヤ」がスムーズに入るときの特性図、(c)は「入れ
るべきギヤ」がスムーズに入らないときの特性図であ
る。 【図13】従来のアクチュエータの特性図で、(a)は
抜き負荷トルクがスプリングのセットトルクより大きい
場合の負荷トルク特性を示す図、(b)は「入れるべき
ギヤ」がスムーズに入るときの特性図、(c)は「入れ
るべきギヤ」がスムーズに入らないときの特性図であ
る。 【符号の説明】 1 アクチュエータ 2 モータ 3 待ち機構ユニット 6 待ち機構 10 入力側回転部材(ホイールギヤ) 20 出力側回転部材 30 スプリング 40 第1スプリング受部材 50 第2スプリング受部材 AI 正転時入力回転伝達部 AO 正転時出力回転伝達部 BI 逆転時入力回転伝達部 BO 逆転時出力回転伝達部 DI 入力回転ダイレクト伝達部
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exploded perspective view showing an overall configuration of an actuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing an enlarged main part of the actuator. 3A and 3B are plan views used to describe the engagement relationship of components of a waiting mechanism provided in the actuator. FIG. 3A illustrates the engagement relationship when the input-side rotating member rotates in the A direction (forward rotation). FIG. 6B is a plan view showing an engagement relationship when the input-side rotating member rotates (reversely rotates) in the B direction. FIG. 4 shows states (a) to (d) of a waiting mechanism when switching from 4L to 4H is performed by the same actuator.
FIG. FIG. 5 shows states (a) to (d) of a waiting mechanism when switching from 4H to 4L is performed by the same actuator.
FIG. 6A and 6B are characteristic diagrams of the same actuator, in which FIG. 6A is a characteristic diagram when a “gear to be engaged” smoothly enters, and FIG. 6B is a characteristic diagram when a “gear to be engaged” does not smoothly enter. FIG. 7 is an explanatory diagram of characteristics of the actuator. FIG. 8 is an exploded perspective view showing a configuration of a waiting mechanism provided in a conventional actuator. FIGS. 9A to 9D are explanatory diagrams of the operation of the waiting mechanism. FIG. 10 is an explanatory diagram of a four-wheel drive 4H / 4L switching structure. FIG. 11 is a diagram showing load torque characteristics acting on an actuator when switching between 4H and 4L is performed. 12A and 12B are characteristic diagrams of a conventional actuator, in which FIG. 12A is a diagram showing load torque characteristics when the withdrawal load torque is smaller than the set torque of the spring, and FIG. 12B is a diagram when the "gear to be engaged" smoothly enters. The characteristic diagram (c) is a characteristic diagram when the "gear to be engaged" does not enter smoothly. 13A and 13B are characteristic diagrams of a conventional actuator, in which FIG. 13A shows a load torque characteristic when the withdrawal load torque is greater than the set torque of the spring, and FIG. 13B shows a case where the "gear to be engaged" smoothly enters. The characteristic diagram (c) is a characteristic diagram when the "gear to be engaged" does not enter smoothly. [Description of Signs] 1 Actuator 2 Motor 3 Waiting mechanism unit 6 Waiting mechanism 10 Input rotating member (wheel gear) 20 Output rotating member 30 Spring 40 First spring receiving member 50 Second spring receiving member AI Normal rotation input rotation Transmission unit AO Forward rotation output rotation transmission unit BI Reverse rotation input rotation transmission unit BO Reverse rotation output rotation transmission unit DI Input rotation direct transmission unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 駆動源としてのモータと、該モータによ
り回転駆動される入力側回転部材と、出力軸が連結され
た出力側回転部材と、前記入力側回転部材から出力側回
転部材への動力伝達経路上に介在され、出力側回転部材
が回転不能なときに入力側回転部材から与えられる回転
トルクを自身の撓みとして蓄えるスプリングと、このス
プリングの両端をそれぞれ受け止めると共に両者の相対
回転に応じた撓みを前記スプリングに与える第1スプリ
ング受部材及び第2スプリング受部材と、を備え、 前記入力側回転部材、出力側回転部材、第1スプリング
受部材、第2スプリング受部材が、同一回転中心上に各
々回転自在に備えられ、 前記入力側回転部材と第1スプリング受部材には、入力
側回転部材が正転したとき、入力側回転部材の正転を第
1スプリング受部材に伝える正転時入力回転伝達部が設
けられ、前記第2スプリング受部材と出力側回転部材に
は、第2スプリング受部材が正転したとき、第2スプリ
ング受部材の正転を出力側回転部材に伝える正転時出力
回転伝達部が設けられ、 また、前記入力側回転部材と第2スプリング受部材に
は、入力側回転部材が逆転したとき、入力側回転部材の
逆転を第2スプリング受部材に伝える逆転時入力回転伝
達部が設けられ、前記第1スプリング受部材と出力側回
転部材には、第1スプリング受部材が逆転したとき、第
1スプリング受部材の逆転を出力側回転部材に伝える逆
転時出力回転伝達部が設けられたアクチュエータにおい
て、 前記第1スプリング受部材と第2スプリング受部材に
は、これら両者が所定角度以上相対回転したときに互い
に衝合して駆動側の回転力を従動側に前記スプリングを
介さずに直接伝える入力回転ダイレクト伝達部が設けら
れていることを特徴とするアクチュエータ。
1. A motor as a drive source, an input-side rotating member rotationally driven by the motor, an output-side rotating member connected to an output shaft, and an output from the input-side rotating member. A spring interposed on the power transmission path to the side rotating member, storing the rotational torque given from the input side rotating member as its own flexure when the output side rotating member is unable to rotate, and receiving both ends of the spring and A first spring receiving member and a second spring receiving member for giving a deflection to the spring according to the relative rotation of the input side rotating member, the output side rotating member, the first spring receiving member, and the second spring receiving member. Are rotatably provided on the same center of rotation, and the input side rotating member and the first spring receiving member receive an input when the input side rotating member rotates forward. A forward rotation input rotation transmitting portion that transmits forward rotation of the side rotation member to the first spring receiving member is provided, and when the second spring receiving member rotates forward, A forward rotation output rotation transmitting portion for transmitting the forward rotation of the second spring receiving member to the output side rotating member is provided, and the input side rotating member and the second spring receiving member are provided when the input side rotating member reversely rotates. A reverse rotation input rotation transmitting portion for transmitting the reverse rotation of the input-side rotating member to the second spring receiving member, wherein the first spring receiving member and the output-side rotating member have a second rotation when the first spring receiving member reversely rotates; An actuator provided with a reverse rotation output rotation transmitting portion for transmitting reverse rotation of one spring receiving member to an output side rotating member, wherein the first spring receiving member and the second spring receiving member have a predetermined angle. Actuator, characterized in that input rotation direct transmission unit for transmitting directly without passing through the spring to the driven side is provided abutting to a rotational force of the drive-side to each other when the relative rotation or more.
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