JP3841583B2 - アクチュエータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構や2WD・4WD切り換え機構に利用されるアクチュエータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、上記したような四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構に採用されるアクチュエータとしては、例えば、正逆回転可能なモータと、モータの出力軸に形成したウォームと、ウォームと噛み合うウォームホイールと、ウォームホイールの軸心上に位置してウォームホイールを介して伝達されたモータの回転力によって所定の範囲で回動する回動軸を備えたものがあり、回動軸の回動端において、ウォームとウォームホイールとの噛み合いにより逆転を阻止して、回動軸を一定の力で保持するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のアクチュエータにおいて、回動軸を停止させる場合には、モータの出力軸がロックしてしまうことから、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部分に大きな衝撃音が生じてしまううえ、この際の衝撃荷重によってウォームあるいはウォームホイールの歯部が破損してしまう可能性があるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題であった。
【0004】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、回動軸を一定の力で保持することができるのは勿論のこと、衝撃音をほとんど発生させることなく、しかもウォームやウォームホイールなどの構造部品に不具合を生じさせることなく回動軸を停止させることができるアクチュエータを提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係わる発明は、正逆回転可能なモータと、モータの出力軸に形成したウォームと、ウォームと噛み合うウォームホイールと、ウォームホイールの軸心上に位置してウォームホイールを介して伝達されたモータの回転力を外部に出力する回動軸を備えたアクチュエータにおいて、回動軸の回動範囲を規制しかつその回動端で回動軸のみを拘束してウォームホイールの回動を許容するクラッチ機構を設けると共に、クラッチ機構により回動軸が拘束された段階で回動を継続するウォームホイールと当接してモータへの電源の供給を遮断する制御スイッチを設けた構成としたことを特徴としており、このアクチュエータの構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【0006】
本発明の請求項2に係わるアクチュエータにおいて、クラッチ機構は、ウォームホイールとともに回動する伝達体と、伝達体を囲む環状壁を有しかつ回動軸とともに回動する回動体と、回動体の環状壁に回動軸の回動範囲に合わせた間隔をおいてそれぞれ径方向に移動自在に保持された2個の移動体と、回動体の環状壁の周囲に位置して移動体を中心に向けて押圧して環状壁から突出させるガイド体を具備し、伝達体には、ガイド体に押圧されて中心に向けて突出する移動体のうちの伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体と係合してモータの回転力を回動体に伝達する切欠部を設けると共に、ガイド体には、回動体の回動端において伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体の遠心方向への移動を許容しかつ切欠部から離脱した移動体と係合して回動体を停止させる凹部を設け、回動体が停止した段階において、伝達体がガイド体の凹部と係合している移動体の径方向の移動を規制する構成としている。
【0007】
本発明の請求項3に係わるアクチュエータは、回動体の環状壁に2個の移動体を180゜の間隔をおいて2組設けると共に、伝達体の切欠部およびガイド体の凹部をそれぞれ180゜の間隔をおいて2箇所に設けた構成としている。
【0008】
本発明の請求項4に係わるアクチュエータにおいて、移動体はころ状をなしている構成とし、本発明の請求項5に係わるアクチュエータにおいて、移動体はピンと、ピンに嵌装したローラ部材を具備している構成としている。
【0009】
本発明の請求項6に係わるアクチュエータは、回動体の環状壁に係止部を設けると共に、ガイド体に回動体の係止部と係止して回動体の回動範囲を規制するストッパを設けた構成としている。
【0010】
【発明の作用】
本発明の請求項1に係わるアクチュエータにおいて、回動軸が回動端に達してその動作がクラッチ機構により止められても、ウォームホイールはそれ自体が制御スイッチと当接してモータへの電源の供給が遮断されるまで回動を継続するので、モータの出力軸がロックされることが阻止されることとなり、その結果、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部分に大きな衝撃音が生じたり、衝撃荷重によってウォームあるいはウォームホイールの歯部が破損してしまったりすることが回避されることとなる。
【0011】
そして、回動軸の回動端において、回動軸はクラッチ機構により拘束され続けるので、回動軸は一定の力で保持されることとなる。
【0012】
本発明の請求項2に係わるアクチュエータでは、回動体が回動端に到達すると、伝達体の切欠部と係合することでモータの回転力を回動体に伝達していた2個の移動体のうちの伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体が切欠部から離脱し、遠心方向へ移動してガイド体の凹部と係合するので、回動体のみが停止し移動体との係合が解除された伝達体は回動を継続することとなる。
【0013】
そして、回動体が停止した段階では、伝達体がガイド体の凹部と係合している移動体の径方向の移動を規制するので、回動体の拘束が保持される、すなわち、回動軸は一定の力で保持されることとなる。
【0014】
本発明の請求項3に係わるアクチュエータでは、上記した構成としていることから、回動体に対するモータの回転力の伝達遮断が確実になされることとなり、本発明の請求項4および5に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体に対するモータの回転力の伝達遮断がスムーズになされることとなる。
【0015】
本発明の請求項6に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体の回動範囲の規制が確実になされることとなる。
【0016】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【0017】
図1ないし図5は、本発明に係わるアクチュエータの一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係わるアクチュエータが四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構に採用されるアクチュエータである場合を示す。
【0018】
図1および図2に示すように、このアクチュエータ1は、モータ2と、このモータ2に連結されるギヤケース3内に突出する出力軸4の先端部側に形成したウォーム5と、ギヤケース3内に収容されてウォーム5と噛み合うウォームホイール6と、このウォームホイール6の軸心上に位置してギヤケース3から外部に突出させた端部(図1(a)右端部)に高速段・低速段切り換えクラッチを駆動するアーム7を固定した回動軸8を備えている。
【0019】
この場合、ギヤケース3には、アーム7の回動範囲を規制しかつその回動端でアーム7のみを拘束してウォームホイール6の回動を許容するクラッチ機構20が設けてあると共に、このクラッチ機構20によりアーム7が拘束された段階で回動を継続するウォームホイール6と当接してモータ2への電源の供給を遮断する制御スイッチ9が設けてある。
【0020】
クラッチ機構20は、回動軸8に嵌装されてウォームホイール6とともに回動する駆動レバー(伝達体)21と、駆動レバー21を囲む環状壁22cおよび軸心上に位置する角孔22dを有しかつこの角孔22dを回動軸8の角軸部8aに嵌合させて回動軸8とともに回動するロータ(回動体)22と、このロータ22の環状壁22cにアーム7の回動範囲に合わせた間隔をおいて設けた径方向の摺動溝22a,22aにそれぞれ移動自在に保持された2個の移動体23,23と、ロータ22の環状壁22cの周囲に位置して移動体23を中心に向けて押圧して環状壁22cから突出させるガイド体24を具備しており、移動体23は,ピン23aと、このピン23aの両端部にそれぞれ嵌装したボールベアリング(ローラ部材)23b,23bからなっている。
【0021】
駆動レバー21は、そのウォームホイール6との対向面に設けた突部21aをウォームホイール6に設けた凹部6aに嵌合することによってウォームホイール6と一体で回動するようにしてあり、ロータ22の環状壁22cに囲まれる部分には、図3にも示すように、ガイド体24に押圧されて中心に向けて突出する移動体23,23のうちの駆動レバー21の回転方向の遅れ側に位置する移動体23(図3(a)左側の移動体23,23では駆動レバー21が反時計方向に回転するので上側に位置している移動体23)と係合してモータ2の回転力をロータ22に伝達する切欠部21bが設けてある。
【0022】
ガイド体24は、ギヤケース3内にねじ25を介して固定されており、ロータ22の環状壁22cを囲む部分には、図3(d)に示すように、ロータ22の回動端において駆動レバー21の回転方向の遅れ側に位置する移動体23の遠心方向への移動を許容しかつ駆動レバー21の切欠部21bから離脱した移動体23と係合してロータ22を停止させる凹部24aが設けてあって、ロータ22が停止した段階において、図3(e),(f)に示すように、駆動レバー21の外周面21cがガイド体24の凹部24aと係合している移動体23の径方向の移動を規制してアーム7を一定の力で保持するようにしている。
【0023】
この実施例において、2個の移動体23,23はロータ22の環状壁22cに180゜の間隔をおいて2組設けてあり、これに対応して駆動レバー21の切欠部21bおよびガイド体24の凹部24aもそれぞれ180゜の間隔をおいて2箇所に設けてある。
【0024】
また、ガイド体24のロータ22の環状壁22cを囲む部分には、ストッパ24bが180゜の間隔をおいて2箇所に設けてあり、これらのストッパ24b,24bは、ロータ22の環状壁22cに180゜の間隔をおいて設けた円周方向に沿う凹部(係止部)22b,22b内に位置している。
【0025】
つまり、ロータ22の回動端では、ガイド体24の凹部24aに移動体23を係合させてロータ22の回動を規制するようにしているうえ、ロータ22自身の凹部22b,22bの各端部をガイド体24のストッパ24b,24bにそれぞれ係止させてロータ22の回動を規制するようになっている。
【0026】
一方、制御スイッチ9は、ギヤケース3をパッキン10を介して閉塞するカバー11とウォームホイール6との間に設けたホルダ12に90゜の間隔をおいて2個設けてあって、図4に示すように、アーム7が拘束された段階で駆動レバー21とともに回動を継続するウォームホイール6に設けた回動規制部6bの両端部とそれぞれ当接するようになっており、これらの制御スイッチ9,9は、図5に示すように、切り換えコントローラー13に接続してある。
【0027】
この切り換えコントローラー13は、2個のトランジスター14,15を具備しており、イグニッションスイッチ16を入れた状態おいて、第1トランジスター14を通して第1リレースイッチ17をオン作動させることにより、モータ2を正回転させ、一方、第2トランジスター15を通して第2リレースイッチ18をオン作動させることによってモータ2を逆回転させるようになっており、いずれの場合もウォームホイール6の回動規制部6bの端部が制御スイッチ9に当接してこの制御スイッチ9がオン作動した時点でモータ2に対する電源の供給をストップするようになっている。
【0028】
図1および図2における符号31は連結ピン、符号32はナット、符号33はスプリングワッシャ、符号34はオイルシール、符号35,36はボールベアリング、符号37はブリーザであり、図2における符号38および39はリード線およびグロメットである。
【0029】
このアクチュエータ1において、高速段から低速段に切り換える場合、まず、イグニッションスイッチ16を入れた状態おいて、切り換えコントローラー13の第1トランジスター14を通して第1リレースイッチ17をオン作動させてモータ2に電源を供給すると、モータ2が正方向に回転を開始し、ウォームホイール6を介して伝達されるモータ2の回転力により、クラッチ機構20の駆動レバー21が図3(a)に示す状態から反時計方向に回動を開始する。
【0030】
次いで、図3(b)に示すように、駆動レバー21の切欠部21b,21bが、ガイド体24に押圧されて中心に向けて突出する移動体23,23のうちの駆動レバー21の回転方向の遅れ側に位置する移動体23(図3(b)では左上側および右下側に位置している移動体23)と係合すると、モータ2の回転力がロータ22に伝達され、図3(c)に示すように、ロータ22が駆動レバー21とともに回動して、すなわち、アーム7が回動して低速段側に切り換えクラッチを駆動する。
【0031】
続いて、ロータ22(アーム7)が回動端に到達して低速段に切り換わると、図3(d)に示すように、駆動レバー21の切欠部21bと係合することでモータ2の回転力をロータ22に伝達していた駆動レバー21の回転方向の遅れ側に位置する移動体23,23が切欠部21b,21bから離脱し、遠心方向へ移動してガイド体24の凹部24aとそれぞれ係合するので、アーム7とともにロータ22が停止し、一方、移動体23,23との係合が解除された駆動レバー21は、図3(e)に示すように、ウォームホイール6とともに回動を継続する。
【0032】
そして、図4に示すように、回動を継続するウォームホイール6の回動規制部6bの端部が制御スイッチ9に当接することでこの制御スイッチ9がオン作動すると、切り換えコントローラー13からの指令により第1リレースイッチ17がオフとなり、この時点でモータ2に対する電源の供給がストップされ、モータ2が停止するまでの間、図3(f)に示すように、駆動レバー21はウォームホイール6とともに惰力で回動して停止する。
【0033】
また、低速段から高速段に切り換える場合には、切り換えコントローラー13の第2トランジスター15を通して第2リレースイッチ18をオン作動させてモータ2に電源を供給すると、モータ2が逆方向に回転を開始し、ウォームホイール6を介して伝達されるモータ2の回転力により、クラッチ機構20の駆動レバー21が図3(f)に示す状態から時計方向に回動を開始し、以降、上記とは逆に図3(e)〜(a)の行程を経て、高速段への切り換えが行われる。
【0034】
したがって、高速段あるいは低速段にシフトされた状態において、図3(f)あるいは図3(a)に示すように、駆動レバー21の外周面21cがガイド体24の凹部24aと係合している移動体23の径方向の移動を規制するので、ロータ22の拘束が保持される、すなわち、アーム7は一定の力で保持されることとなる。
【0035】
そして、ロータ22が回動端に到達した段階では、ロータ22のみが停止してウォームホイール6はその回動規制部6bの端部が制御スイッチ9と当接してモータ2への電源の供給が遮断されるまで回動を継続するので、モータ2の出力軸4がロックされることが阻止されることとなり、その結果、ウォーム5とウォームホイール6との噛み合い部分に大きな衝撃音が生じたり、衝撃荷重によってウォーム5あるいはウォームホイール6の歯部が破損してしまったりすることが回避されることとなる。
【0036】
上記したアクチュエータ1において、2個の移動体23,23をロータ22の環状壁22cに180゜の間隔をおいて2組設けていると共に、これに対応して駆動レバー21の切欠部21bおよびガイド体24の凹部24aもそれぞれ180゜の間隔をおいて2箇所に設けているので、ロータ22に対するモータ2の回転力の伝達遮断が確実になされることとなり、また、このアクチュエータ1では、ピン23aと、このピン23aの両端部にそれぞれ嵌装したボールベアリング23b,23bとから移動体23を構成しているので、ロータ22に対するモータ2の回転力の伝達遮断がスムーズになされることとなり、加えて、このアクチュエータ1では、ガイド体24のロータ22の環状壁22cを囲む部分にストッパ24bを設けていると共に、ロータ22の環状壁22cにストッパ24bと係止可能な凹部22bを設けていることから、ロータ22の回動範囲の規制が確実になされることとなる。
【0037】
上記した実施例では、本発明に係わるアクチュエータが四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構に採用されるアクチュエータである場合を示したがこれに限定されるものではなく、例えば、四輪駆動車の2WD・4WD切り換え機構のアクチュエータとして用いることも当然可能である。
【0038】
また、上記した実施例では、移動体23をピン23aと、このピン23aの両端部にそれぞれ嵌装したボールベアリング23b,23bとからなるものとしているがこれに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、移動体をころ状としたり、球状としたりすることも可能である。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1および2に係わるアクチュエータによれば、上記した構成としたから、回動軸を一定の力で保持することができるうえ、回動軸を停止させる時点において、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部分に大きな衝撃音が生じるのを防ぐことが可能であると共に、衝撃荷重によってウォームあるいはウォームホイールの歯部が破損するのを阻止することができるという極めて優れた効果が得られる。
【0040】
本発明の請求項3に係わるアクチュエータによれば、上記した構成としたから、回動体に対してモータの回転力を確実に伝達しかつ遮断することができ、本発明の請求項4および5に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体に対するモータの回転力の伝達遮断を円滑に行うことが可能であるという極めて優れた効果が得られる。
【0041】
本発明の請求項6に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体の回動範囲をより一層確実に規制することができるという極めて優れた効果が得られる。
【0042】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるアクチュエータの一実施例を示す断面説明図(a)および平面説明図(b)である。
【図2】図1に示したアクチュエータにおけるギヤケースの分解斜視説明図である。
【図3】図1に示したアクチュエータにおけるクラッチ機構の作動説明図(a)〜(f)である。
【図4】図1におけるアクチュエータの制御スイッチとウォームホイールとの関係を示すギヤケースからカバーを外した状態での平面説明図である。
【図5】図1におけるアクチュエータの電気回路説明図である。
【符号の説明】
1 アクチュエータ
2 モータ
4 出力軸
5 ウォーム
6 ウォームホイール
8 回動軸
9 制御スイッチ
20 クラッチ機構
21 駆動レバー(伝達体)
21b 切欠部
22 ロータ(回動体)
22b 凹部(係止部)
22c 環状壁
23 移動体
23a ピン
23b ボールベアリング(ローラ部材)
24 ガイド体
24a 凹部
24b ストッパ
Claims (6)
- 正逆回転可能なモータと、
モータの出力軸に形成したウォームと、
ウォームと噛み合うウォームホイールと、
ウォームホイールの軸心上に位置してウォームホイールを介して伝達されたモータの回転力を外部に出力する回動軸を備えたアクチュエータにおいて、
回動軸の回動範囲を規制しかつその回動端で回動軸のみを拘束してウォームホイールの回動を許容するクラッチ機構を設けると共に、クラッチ機構により回動軸が拘束された段階で回動を継続するウォームホイールと当接してモータへの電源の供給を遮断する制御スイッチを設けたことを特徴とするアクチュエータ。 - クラッチ機構は、
ウォームホイールとともに回動する伝達体と、
伝達体を囲む環状壁を有しかつ回動軸とともに回動する回動体と、
回動体の環状壁に回動軸の回動範囲に合わせた間隔をおいてそれぞれ径方向に移動自在に保持された2個の移動体と、
回動体の環状壁の周囲に位置して移動体を中心に向けて押圧して環状壁から突出させるガイド体を具備し、
伝達体には、ガイド体に押圧されて中心に向けて突出する移動体のうちの伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体と係合してモータの回転力を回動体に伝達する切欠部を設けると共に、
ガイド体には、回動体の回動端において伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体の遠心方向への移動を許容しかつ切欠部から離脱した移動体と係合して回動体を停止させる凹部を設け、
回動体が停止した段階において、伝達体がガイド体の凹部と係合している移動体の径方向の移動を規制する請求項1に記載のアクチュエータ。 - 回動体の環状壁に2個の移動体を180゜の間隔をおいて2組設けると共に、伝達体の切欠部およびガイド体の凹部をそれぞれ180゜の間隔をおいて2箇所に設けた請求項2に記載のアクチュエータ。
- 移動体はころ状をなしている請求項2または3に記載のアクチュエータ。
- 移動体はピンと、ピンに嵌装したローラ部材を具備している請求項2または3に記載のアクチュエータ。
- 回動体の環状壁に係止部を設けると共に、ガイド体に回動体の係止部と係止して回動体の回動範囲を規制するストッパを設けた請求項2ないし5のいずれかに記載のアクチュエータ。
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