JP2005312146A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 コストの上昇を伴わずに、操作部材を摺動抵抗から解放し、操作機能を高く保つ。
【解決手段】 隔壁２１，６１によって区画されそれぞれにオイルが満たされた第１空間６９及び第２空間４９と、第１空間６９に配置され隔壁２１，６１を貫通する操作部材６３を駆動力源５９によって軸方向に移動操作し、第２空間４９に配置された被操作装置１５を操作するアクチュエータであって、操作部材６３と隔壁６１とを密閉状に連結する可撓性のシール部材６５を設けた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、車両の動力伝達装置において被操作装置を操作するアクチュエータに関する。

特許文献１に図５のような推力アクチュエータ５０１が記載されている。

この推力アクチュエータ５０１は４輪駆動車の動力伝達系に用いられており、電動モータ５０３の回転を減速ギア組５０５で減速し、ピニオンとラックからなる方向変換ギア組５０７で方向を変換し、ロッド５０９を軸方向に移動させて２−４切替え機構（被操作装置）を断続操作する。

ロッド５０９はケーシング５１１を２−４切替え機構側に貫通し、この貫通部にはシール５１３が配置されている。
特開平９ー３０３４２６号公報

推力アクチュエータ５０１のように、軸方向移動するロッド５０９とケーシング５１１との間に摺動抵抗を伴うシール５１３を配置する構成では、例えば、車両を寒冷地などで使用する場合、低温によるシール５１３の収縮によってロッド５０９対する摺動抵抗（移動抵抗）が増加し、被操作装置に対する操作機能が低下する恐れがあり、さらに、摺動抵抗の増加に伴ってシール５１３やロッド５０９の摩耗が促進され、シール性、耐久性、信頼性が低下する恐れがある。

しかし、摺動抵抗を軽減するためにロッド５０９の表面やケーシング５１１の加工精度を上げたり、あるいは、これらに表面処理を施すと、それだけコストが上昇する。

また、ロッド５０９の軸方向移動やオイルの温度変化に伴ってケーシング５１１の内部に圧力変動が生じるから、内圧に起因するロッド５０９の移動抵抗増加により被操作装置の操作機能が低下する恐れがあり、シール５１３のシール機能が低下する恐れがある。

しかし、このようなことを防止するために、ブリーザを取り付けてケーシング５１１の圧力調整を行うと、コストが上昇する上に、ブリーザから水や異物などが侵入する恐れもある。

そこで、この発明は、コストの上昇を伴わずに、操作部材を摺動抵抗から解放し、被操作装置に対する操作機能を高く保つアクチュエータの提供を目的とする。

請求項１のアクチュエータは、互いの間に設けられた隔壁によって区画され、それぞれにオイルが満たされた第１空間及び第２空間と、第１空間に配置され、前記隔壁を貫通する操作部材と、軸方向に移動操作し、第２空間に配置された被操作装置を操作する駆動力源とを備えたアクチュエータであって、前記操作部材と前記隔壁とを密閉状に連結する可撓性のシール部材を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載されたアクチュエータであって、第１空間と第２空間を区画する前記隔壁が、第１空間を形成し駆動力源を収容する第１ケーシングであり、可撓性のシール部材を、操作部材とこの第１ケーシングとの間に設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載されたアクチュエータであって、第１空間と第２空間を区画する前記隔壁が、第２空間を形成し被操作装置を収容する第２ケーシングであり、可撓性のシール部材を、操作部材とこの第２ケーシングとの間に設けたことを特徴とする。

請求項１のアクチュエータは、操作部材と隔壁とを可撓性シール部材で密閉状に連結したことにより、操作部材の移動に伴う摺動部がなくなって摺動抵抗から解放されるから、寒冷地に限らず、通常の使用条件でも、摩耗が防止され、シール性、耐久性、信頼性、被操作装置に対する操作機能が高く保たれる。

従って、摺動抵抗を軽減するために操作部材やケーシング部材の表面加工精度を上げたり、あるいは、表面処理を施す必要がなくなり、その分のコスト上昇が避けられる。

また、操作部材が軸方向移動しても、あるいは、環境温度が変化しても、第２空間及び第１空間内部の圧力変動が可撓性シール部材の撓みによって吸収されるから、内圧に起因する操作部材の移動抵抗増加が防止され被操作装置の操作機能が高く保たれると共に、シール機能も高く保たれる。

従って、ブリーザを取り付けて圧力調整を行う必要がなくなり、これに伴うコスト上昇が避けられる上に、ブリーザを取り付けたことに伴う水や異物などの侵入も避けられる。

請求項２のアクチュエータは、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。

また、可撓性シール部材を、駆動力源を収容し第１空間を形成する第１ケーシングと操作部材と間に設けたこの構成では、操作部材と可撓性シール部材を第１ケーシング側にサブアセンブリすることが可能になる。

従って、このサブアセンブリ化により、アクチュエータは被操作装置側との依存関係から解放され、ユニット性と自由度と商品性が大幅に向上する。

請求項３のアクチュエータは、請求項１の構成と同等の効果を得ることができる。

また、可撓性シール部材を、駆動力源を収容し第２空間を形成する第２ケーシングと操作部材と間に設けたこの構成では、操作部材と可撓性シール部材が第２ケーシング側にサブアセンブリされるから、可撓性シール部材により、このサブアセンブリ状態のまま第２ケーシングがシールされ、オイル漏れや異物の侵入が防止される。

次に本発明が適用された実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１と図２によってアクチュエータ１（本発明の第１実施形態）の説明をする。図１はアクチュエータ１を用いたフロントデフ３（被操作装置）を示すスケルトン機構図であり、図２はアクチュエータ１の要部を示す実体図である。以下、左右の方向はフロントデフ３を用いた４輪駆動車及び各図での左右の方向であり、図１の下方はこの４輪駆動車の前方である。

［アクチュエータ１の特徴］
アクチュエータ１は、互いの間に設けられた隔壁（デフキャリヤ２１及びケーシング６１）によって区画され、それぞれにオイルが所定量封入された第１空間６９及び第２空間４９と、第１空間６９に配置され、前記隔壁を貫通するシフトロッド６３（操作部材）を電動モータ５９（駆動力源）とギア組６７を介して軸方向に移動操作し、第２空間４９に配置されたドッグクラッチ１５（被操作装置）を操作するアクチュエータであって、シフトロッド６３と前記隔壁とを密閉状に連結するベローズ６５（可撓性のシール部材）を設け、第１空間６９と第２空間４９を区画する前記隔壁が、第１空間６９を形成し電動モータ５９を収容するケーシング６１（第１ケーシング）であり、ベローズ６５をシフトロッド６３とケーシング６１との間に設けている。

［フロントデフ３の構成］
図１のように、フロントデフ３（エンジンの駆動力を左右の前輪に配分するデファレンシャル装置）は、アクチュエータ１と、ドライブピニオンシャフト５と、方向変換歯車組７と、アウターデフケース９と、インナーデフケース１１と、ベベルギア式の差動機構１３と、ドッグクラッチ１５と、円筒部材１７と、シフトフォーク１９などから構成されている。

フロントデフ３はデフキャリヤ２１（第２ケーシング）に収容されており、デフキャリヤ２１はデフキャリヤ本体２３と後部カバー２５をボルト２７で固定して構成されている。

ドライブピニオンシャフト５は前輪側のピニオンシャフトなどを介してトランスファに連結されており、デフキャリヤ２１に前方から貫入し、ベアリング２９で支持されている。方向変換歯車組７は互いに噛み合ったベベルギア３１，３３からなり、ベベルギア３１はドライブピニオンシャフト５の後端に形成され、ベベルギア３３はフロントデフ３のアウターデフケース９に固定されている。アウターデフケース９はボールベアリング３５，３５により両端をデフキャリヤ２１に支持されており、インナーデフケース１１はアウターデフケース９の内周で回転自在に支持されている。

差動機構１３は、インナーデフケース１１に固定されたピニオンシャフト３７と、ピニオンシャフト３７に回転自在に支持されたピニオンギア３９と、各ピニオンギア３９と噛み合った出力側サイドギア４１，４３からなり、各サイドギア４１，４３はそれぞれの車軸４５，４７を介して前輪に連結されている。

デフキャリヤ２１の内部には第２空間４９が形成され、ギアオイルが封入されており、デフキャリヤ２１に対してドライブピニオンシャフト５及び各車軸４５，４７の間にシール５１，５３，５３がそれぞれ配置され、オイル漏れと外部からの異物の侵入を防止している。

ドッグクラッチ１５はインナーデフケース１１と円筒部材１７の各対向部に形成された噛み合い歯５５，５７からなり、円筒部材１７はアウターデフケース９に軸方向移動可能に連結されている。円筒部材１７は、下記のように、アクチュエータ１によって左右に移動操作され、円筒部材１７が左方向に移動するとドッグクラッチ１５（噛み合い歯５５，５７）が噛み合ってアウターデフケース９とインナーデフケース１１とが連結され、円筒部材１７が左方向に移動するとこれらの連結が解除される。

［アクチュエータ１の構成］
アクチュエータ１は、電動モータ５９と、ケーシング６１と、シフトロッド６３と、ベローズ６５と、減速ギヤ組及び方向変換歯車組６７などから構成されており、ケーシング６１の内部にはグリースが封入された第１の空間６９が形成され、第１の空間６９には電動モータ５９とシフトロッド６３と減速ギヤ組及び方向変換歯車組６７が収容されている。ベローズ６５の外周面は第２空間４９に封入されたオイル又はオイルミストに接して表面の早期劣化（化学吸着による硬化など）が抑制されている。

ケーシング６１はボルト２７によってデフキャリヤ２１（カバー２５）に取り付けられており、図２のように、ケーシング６１に形成された円筒部７１は後部カバー２５（デフキャリヤ２１）に形成されたセンターリング部７３でセンターリングされており、センターリング部７３にはＯリング７５が配置され、デフキャリヤ２１からのオイル漏れと外部からの異物の侵入を防止している。

シフトロッド６３は円筒部７１からデフキャリヤ２１（第２空間４９）側に貫入し、円筒部７１に圧入された摺動ブッシュ７７によって軸方向移動自在に支持されている。シフトロッド６３の先端にはシフトフォーク１９がナット７９によって固定されており、シフトフォーク１９の先端は円筒部材１７の周溝８１（図１）に摺動自在に係合している。

ベローズ６５はシフトロッド６３とケーシング６１（円筒部７１）とを連結してデフキャリヤ２１（第２空間４９）とケーシング６１（第１空間６９）とを区画し、デフキャリヤ２１のギアオイルとケーシング６１のグリースとの混ざり合いを防止している。また、ベローズ６５はデフキャリヤ２１内に臨んで配置されており、外気と直接的に触れることなく、ギヤオイルによるベローズ６５表面の保護作用も付加されて耐候性に優れ第１空間６９と第２空間４９との区画作用を確実に行える。従って耐久性が向上する。

電動モータ５９は可逆回転モータであり、その回転は減速ギヤ組で減速され、さらに方向変換歯車組で軸方向に方向変換され、シフトロッド６３を介してシフトフォーク１９と円筒部材１７（噛み合い歯５７）を軸方向左右に移動操作する。円筒部材１７が左方向に移動操作されると円筒部材１７の噛み合い歯５７とインナーデフケース１１の噛み合い歯５５とが噛み合ってドッグクラッチ１５が連結され、アウターデフケース１９を回転させるエンジンの駆動力がインナーデフケース１１から差動機構１３に伝達される。また、円筒部材１７が右方向に移動操作されるとドッグクラッチ１５の連結が解除される。

上記４輪駆動車のトランスファには前輪側への駆動力を断続する２−４切替え機構が用いられており、エンジンの駆動力はトランスミッションからトランスファを介し後輪側プロペラシャフトからリヤデフ（エンジンの駆動力を左右の後輪に配分するデファレンシャル装置）に伝達され、リヤデフから後車軸を介して左右の後輪に配分される。

また、２−４切替え機構とフロントデフ３のドッグクラッチ１５がそれぞれ連結されていると、エンジンの駆動力はトランスファの２−４切替え機構と前輪側プロペラシャフトとドライブピニオンシャフト５と方向変換歯車組７からフロントデフ３に伝達され、アウターデフケース９とドッグクラッチ１５とインナーデフケース１１から差動機構１３のサイドギア４１，４３と前車軸４５，４７とを介して前輪に配分され、車両は４輪駆動状態になる。また、２−４切替え機構とドッグクラッチ１５の連結がそれぞれ解除されると、前輪側が切り離されて車両は２輪駆動状態になり、２−４切替え機構からアウターデフケース９までの各動力伝達部材が回転を停止し、騒音と振動が低減され、燃費が向上する。

また、ドッグクラッチ１５の断続操作に伴ってシフトロッド６３が軸方向移動しても、あるいは、温度（ギアオイルの温度）が変化しても、デフキャリヤ２１（第２空間４９）の内部に生じるギアオイルの圧力変動はベローズ６５の撓みによって吸収される。

［アクチュエータ１の効果］
アクチュエータ１は、ケーシング６１と軸方向に移動するシフトロッド６３とをベローズ６５で密閉状に連結したことにより、シフトロッド６３の移動に伴う摺動部がなくなり摺動抵抗が発生しなくなるから、寒冷地に限らず、通常の使用条件でも、摩耗が防止され、シール性、耐久性、信頼性、ドッグクラッチ１５に対する操作機能が高く保たれる。

従って、摺動抵抗を軽減するためにシフトロッド６３やケーシング６１（摺動ブッシュ７７）の表面加工精度を上げたり、表面処理を施す必要がなくなり、その分のコスト上昇が避けられる。

また、シフトロッド６３が軸方向移動しても、オイル温度が変化しても、デフキャリヤ２１の内部に生じる圧力変動がベローズ６５の撓みによって吸収されるから、内圧に起因するシフトロッド６３の移動抵抗増加が防止されてドッグクラッチ１５の操作機能が高く保たれると共に、ベローズ６５のシール機能も高く保たれる。

従って、デフキャリヤ２１にブリーザを取り付けて圧力調整を行う必要がなくなり、これに伴うコスト上昇が避けられると共に、ブリーザを取り付けたことによる水や異物などの侵入も避けられる。

また、ベローズ６５をケーシング６１とシフトロッド６３との間に設けたアクチュエータ１の構成では、シフトロッド６３とベローズ６５がケーシング６１側にサブアセンブリされ、デフキャリヤ２１のセンタリング部７５の開口の面積はベローズ６５ごと挿入が可能であり、このサブアセンブリ化により、アクチュエータ１はデフキャリヤ２１側（ドッグクラッチ１５側）との依存関係から解放され、ユニット性と自由度と商品性が大幅に向上すると共に、組付性が向上する。

（第２実施形態）
図３と図４によってアクチュエータ１０１（本発明の第２実施形態）の説明をする。図３はアクチュエータ１０１とこれを用いたフロントデフ３（被操作装置）の一部を示すスケルトン機構図であり、図４はアクチュエータ１０１の要部を示す実体図である。以下、第１実施形態との共用部材に同一の符号を与えて引用しながら主要部を説明する。

［アクチュエータ１０１の特徴］
アクチュエータ１０１は、互いの間に設けられた隔壁（デフキャリヤ２１及びケーシング６１）によって区画され、それぞれにオイルが満たされた第１空間６９及び第２空間４９と、第１空間６９に配置され、前記隔壁を貫通するシフトロッド６３（操作部材）を電動モータ５９（駆動力源）とギア組６７を介して軸方向に移動操作し、第２空間４９に配置されたドッグクラッチ１５（被操作装置）を操作するアクチュエータであって、シフトロッド６３と前記隔壁とを密閉状に連結するベローズ６５（可撓性のシール部材）を設け、
第１空間６９と第２空間４９を区画する前記隔壁が、第２空間４９を形成しドッグクラッチ１５を収容するデフキャリヤ２１（第２ケーシング）であり、ベローズ６５をシフトロッド６３とデフキャリヤ２１との間に設けている。

［アクチュエータ１０１の構成］
ケーシング６１は、図４のように、デフキャリヤ２１の後部カバー２５に形成されたセンターリング部１０３でセンターリングされている。

シフトロッド６３はデフキャリヤ２１に形成された円筒部１０５に圧入された摺動ブッシュ７７によって軸方向移動自在に支持されており、その先端にはシフトフォーク１９がナット７９で固定され、シフトフォーク１９の先端は円筒部材１７の周溝８１に摺動自在に係合している。

ベローズ６５はシフトロッド６３とデフキャリヤ２１の円筒部１０５とを連結してデフキャリヤ２１（第２空間４９）とケーシング６１（第１空間６９）とを区画し、デフキャリヤ２１のギアオイルとケーシング６１のグリースとの混ざり合いを防止している。また、ベローズ６５はデフキャリヤ２１内に臨んで配置されており、外気と直接的に触れることなく、ギヤオイルによるベローズ６５表面の保護作用も付加されて耐候性に優れる。また第１空間６９と第２空間４９との区画もベローズ６５によって行われ、デフキャリヤ２１とケーシング６１との接合面のオイルシールを省くことができる。

［アクチュエータ１０１の効果］
アクチュエータ１０１は、シフトロッド６３とデフキャリヤ２１とをベローズ６５で連結したことにより、シフトロッド６３の移動に伴う摺動抵抗と摩耗が防止され、シール性、耐久性、信頼性、ドッグクラッチ１５に対する操作機能が高く保たれる。

従って、摺動抵抗軽減のためにシフトロッド６３やデフキャリヤ２１（摺動ブッシュ７７）の加工精度を上げたり、表面処理をする必要がなくなり、コスト上昇が避けられる。

また、シフトロッド６３の軸方向移動やオイル温度変化に伴うデフキャリヤ２１内部の圧力変動がベローズ６５によって吸収されるから、内圧に起因するシフトロッド６３の移動抵抗増加が防止されてドッグクラッチ１５の操作機能が高く保たれ、ベローズ６５のシール機能も高く保たれる。

従って、デフキャリヤ２１にブリーザを取り付ける必要がなくなり、これに伴うコスト上昇が避けられると共に、ブリーザを取り付けたことによる水や異物などの侵入も避けられる。

また、ベローズ６５をデフキャリヤ２１とシフトロッド６３との間に設けたアクチュエータ１０１の構成では、シフトロッド６３とベローズ６５がデフキャリヤ２１側にサブアセンブリされるから、このサブアセンブリ状態でベローズ６５によりデフキャリヤ２１がシールされ、オイル漏れや異物の侵入が防止される。

［本発明の範囲に含まれる他の態様］
なお、本発明において可撓性のシール部材は、ベローズに限らない。

また、操作部材を軸方向に移動操作する駆動力源は、電動モータとギア組との構成に限らず、例えば、ピストン（プランジャ）とシリンダと圧力源などで構成してもよい。

また、被操作装置は、ドッグクラッチに限らず、例えば、クラッチ装置でもよい。

本発明のアクチュエータは、各実施形態のようなデファレンシャル装置に用いられた駆動力断続装置の他に、例えば、デファレンシャル装置の差動制限装置や差動ロック機構などの操作装置、動力伝達系に用いられた断続機構の操作装置に用いることができる。

第１実施形態のアクチュエータ１とこれを用いたフロントデフ３を示すスケルトン機構図である。 アクチュエータ１の要部を示す実体図である。 第２実施形態のアクチュエータ１０１とこれを用いたフロントデフ３の一部を示すスケルトン機構図である。 アクチュエータ１０１の要部を示す実体図である。 従来例の断面図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
１５ ドッグクラッチ（被操作装置）
２１ デフキャリヤ（第２ケーシング）
４９ 第２空間
５９ 電動モータ（駆動力源）
６１ ケーシング（第１ケーシング）
６３ シフトロッド（操作部材）
６５ ベローズ（可撓性のシール部材）
６９ 第１空間
１０１ アクチュエータ

Claims (3)

1. 互いの間に設けられた隔壁によって区画され、それぞれにオイルが満たされた第１空間及び第２空間と、
   第１空間に配置され、前記隔壁を貫通する操作部材と、軸方向に移動操作し、第２空間に配置された被操作装置を操作する駆動力源とを備えたアクチュエータであって、
   前記操作部材と前記隔壁とを密閉状に連結する可撓性のシール部材を設けたことを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１に記載されたアクチュエータであって、
   第１空間と第２空間を区画する前記隔壁が、第１空間を形成し駆動力源を収容する第１ケーシングであり、
   可撓性のシール部材を、操作部材とこの第１ケーシングとの間に設けたことを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１に記載されたアクチュエータであって、
   第１空間と第２空間を区画する前記隔壁が、第２空間を形成し被操作装置を収容する第２ケーシングであり、
   可撓性のシール部材を、操作部材とこの第２ケーシングとの間に設けたことを特徴とするアクチュエータ。

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