JP4188617B2 - Gear plate actuator - Google Patents

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JP4188617B2
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正夫 寺岡
政士 相川
修 高山
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クラッチのような被操作装置を操作するギアプレート式アクチュエータと、このクラッチによって駆動力を断続する動力断続装置と、このクラッチによって駆動力を断続する、あるいは、差動を制限するデファレンシャル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭６１−９２９２７号公報に図２２のようなデファレンシャル装置１００１が記載されている。
【０００３】
デファレンシャル装置１００１はデフキャリヤ１００３に収容されており、デフケース１００５、一対のプレッシャーリング１００７、ベベルギア式の差動機構１００９、カム１０１１、一対の多板クラッチ１０１２、押圧系１０１３、油圧アクチュエータ１０１５、コントローラなどから構成されている。
【０００４】
各プレッシャーリング１００７はデフケース１００５の内周に軸方向移動自在に連結されており、カム１０１１は差動機構１００９のピニオンシャフト１０１７と各プレッシャーリング１００７との間に形成されている。
【０００５】
各多板クラッチ１０１２は、差動機構１００９の出力側サイドギア１０１９，１０２１とデフケース１００５との間に設けられている。
【０００６】
押圧系１０１３は、一対のリアクションプレート１０２３、一対のスラストベアリング１０２５、一対のスペーサ１０２７、プッシュロッド１０２９などから構成されている。
【０００７】
各リアクションプレート１０２３は左右からデフケース１００５に軸方向移動自在に連結されて各多板クラッチ１０１２と対向しており、各スラストベアリング１０２５とスペーサ１０２７はこの順でリアクションプレート１０２３の軸方向両外側に配置されている。
【０００８】
プッシュロッド１０２９はデフキャリヤ１００３に形成された挿通孔１０３１を移動自在に挿通しており、左のスペーサ１０２７と対向している。
【０００９】
油圧アクチュエータ１０１５は、ピストン１０３３と、デフキャリヤ１００３に形成されたシリンダ１０３５からなり、オイルポンプの油圧をシリンダ１０３５に受けて作動する。
【００１０】
デフケース１００５は、ドライブピニオンギア１０３７とリングギア１０３９とを介して入力するエンジンの駆動力により回転駆動され、デフケース１００５の回転は各プレッシャーリング１００７からカム１０１１とピニオンシャフト１０１７を介して差動機構１００９に伝達され、各サイドギア１０１９，１０２１から車軸１０４１，１０４３を介して左右の車輪に配分される。
【００１１】
このとき、カム１０１１が作動して生じるカムスラスト力により、各プレッシャーリング１００７を介して各多板クラッチ１０１２が押圧されて差動制限力が得られる。
【００１２】
また、コントローラは油圧アクチュエータ１０１５に油圧を与えて作動させ、ピストン１０３３、プッシュロッド１０２９、スペーサ１０２７、スラストベアリング１０２５、リアクションプレート１０２３を介して多板クラッチ１０１２，１０１２を押圧すると共に、その押圧力を制御して車輪のロックを防止し、特に、制動時に車両のスピンを防止し、安定性を向上させる。
【００１３】
また、アクチュエータに油圧アクチュエータを用いたデファレンシャル装置１００１のような装置の他に、電動モータを用い、その回転トルクをカム機構によってクラッチなどの操作力に変換するアクチュエータがある。
【００１４】
このように電動モータを用いたアクチュエータには、流体圧式アクチュエータを用いた構成と異なって、下記のように、ポンプとその駆動源及び圧力ラインの引き回しなどが不要であり、構造簡単、低コストで、配置スペースが狭くてすみ、軽量で車載性に優れる上に、レスポンスが速く、高い信頼性が得られるなどの利点がある。
【００１５】
その上、電動モータを用いたアクチュエータは、摩擦クラッチを操作する構成では、フィールド電流値調整によって摩擦クラッチのトルク伝達特性を精密に制御することができると共に、トルク伝達特性の経時変化も電流値調整によって容易に補正できるから、長期にわたって安定したトルク伝達特性が得られる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、押圧系１０１３を介して油圧アクチュエータ１０１５の操作力を多板クラッチ１０１２に伝達するように構成されたデファレンシャル装置１００１では、押圧系１０１３が、プッシュロッド１０２９、スペーサ１０２７、スラストベアリング１０２５、リアクションプレート１０２３などの多数の部材で構成されているから、全体の摩擦抵抗（各構成部材に掛かる摩擦抵抗の和）による操作力のロスが無視できないほど大きくなる。
【００１７】
また、電動モータを用いたアクチュエータは、上記のような多くの利点が得られる反面、操作力が流体圧式アクチュエータ程大きくはないから、操作力のロスを極力低減する必要がある。
【００１８】
また、デファレンシャル装置１００１のように流体圧式のアクチュエータを用いた装置では、押圧系１０１３のようなシフトメカニズムが必要であり、この押圧系１０１３は、上記のように、部品点数が多く、構造が複雑であって、高価であり、特に、オイルポンプはこれらのコストの大きい部分を占める。
【００１９】
また、油圧アクチュエータ１０１５のような流体圧式のアクチュエータでは、圧力ラインでの圧力漏れを避けることが難しく、この圧力漏れによって多板クラッチ１０１２の連結及び連結解除のレスポンスが低下し、走行条件の変化に応じて差動制限機能を迅速に調整することが困難になる。
【００２０】
また、この圧力漏れによって信頼性が低下する上に、圧力漏れを防止するためには、圧力ライン各部のシ−ルを強化するなどの配慮が必要であり、これに伴うコストの上昇は避け難い。
【００２１】
また、油圧アクチュエータ１０１５は、内圧や外圧の影響を受け易く、それだけ性能が低下し、不安定になり易い。
【００２２】
また、流体圧式のアクチュエータを用いると、圧力ラインの配管及びその引き回しスペ−スなどを含めた広い配置スペ−スが必要であるから、デファレンシャル装置１００１が大型になって車載性が低下する上に、デファレンシャル装置１００１を収容するデフキャリヤ１００３の変更が必要になり、大きな変更コストが生じると共に、車載性がさらに低下する。
【００２３】
そこで、この発明は、操作力のロスを大幅に低減させると共に、構造簡単、低コストで、信頼性が高いギアプレート式アクチュエータと、このギアプレート式アクチュエータを用いて構成した動力断続装置とデファレンシャル装置の提供を目的としている。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
請求項１のギアプレート式アクチュエータは、静止側に固定された環状の支持プレートと、前記支持プレートの軸方向一側に正逆回動可能に配置されたカムプレートと、前記支持プレートの軸方向他側に軸方向移動可能に配置され、被操作装置を移動操作する可動プレートと、前記カムプレート側のギアプレート上に設けられたギアを含めて構成されるギア組と、前記ギア組を介して前記カムプレートを、正逆方向に回転させる電動モータと、前記カムプレートと前記可動プレートとの間に設けられ、前記カムプレートの回転力を前記可動プレートの移動操作力に変換するカム機構とを備え、前記支持プレートと前記カムプレートとの間に形成される第１の摺動部位と、前記支持プレートと前記可動プレートとの間に形成される第２の摺動部位と、前記カムプレートと前記可動プレートとの間に形成される第３の摺動部位の少なくともいずれかに、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設け、前記摩擦抵抗低減手段が、前記第１と第２と第３の各摺動部位において、前記支持プレートと前記カムプレートとの接触面積と、前記支持プレートと前記可動プレートとの接触面積と、前記カムプレートと前記可動プレートとの接触面積をそれぞれ低減させる接触面積低減部であり、前記接触面積低減部が、前記第１と第２と第３の各摺動部位において、これらの摺動部位を形成する前記支持プレートとカムプレートと前記可動プレートの少なくとも一方に設けられた溝であることを特徴としている。
請求項１のギアプレート式アクチュエータは、カムプレートの回転操作に伴って摺動抵抗が生じる第１と第２と第３の各摺動部位の少なくともいずれか（一部または全部）に摩擦抵抗低減手段を設けたことによって、摺動摩擦抵抗による操作力のロスが低減されるから、操作力のロスを補うために電動モータを大型にし、あるいは、フィールド電流を増す必要がなくなる。
従って、電動モータの大型化に伴うギアプレート式アクチュエータ及びその被操作装置の大型化と重量化が防止されると共に、被操作装置が車載装置の場合は、バッテリー及びバッテリー充電用オルタネータの負担増加と、オルタネータを駆動するエンジンの燃費低下が防止される。
さらに、電動モータの回転トルクをカム機構によって被操作装置の操作力に変換するように構成された本発明のギアプレート式アクチュエータは、流体圧式のアクチュエータを用いた従来例と異なって、高価なポンプ、流体圧式アクチュエータ（ピストンとシリンダ）、シフトメカニズムなどが不要であり、さらに部品点数が少なく、構造が簡単になり、低コストに実施できる。
また、流体圧式アクチュエータを用いたシステムでは避けがたい圧力漏れによる機能低下から解放され、信頼性が大きく向上する上に、圧力ライン各部のシ−ル強化とこれに伴うコストの上昇を避けることができる。
また、空気圧式アクチュエータを用いたシステムと異なって、圧力変動の影響を受けないから、性能が向上し、安定する。
また、流体圧式アクチュエータと異なって、圧力ライン及びその引き回しスペ−スなどの広い配置スペ−スが不要になるから、ギアプレート式アクチュエータ及び被操作装置が軽量でコンパクトになり、車載性が大きく向上する。
また、本発明のギアプレート式アクチュエータによって摩擦クラッチを操作する構成では、電動モータのフィールド電流値調整によって摩擦クラッチのトルク伝達特性を精密に制御することができると共に、トルク伝達特性の経時変化も電流値調整によって容易に補正できるから、長期にわたって安定したトルク伝達特性が得られる。
なお、カムプレートと可動プレートとの摺動部位である第３の摺動部位がカム機構である場合、カム機構では大きな摺動摩擦抵抗が発生するから、摩擦抵抗低減手段を設たことによる摩擦抵抗の低減効果は特に大きい。
また、接触面積低減部によって各摺動部位で接触面積が低減するから、オイルの粘性抵抗による操作力のロスも低減され、特に、この操作力ロスの低減効果は、オイルの粘性抵抗が大きくなる低温時に著しい。
従って、例えば、本発明のギアプレート式アクチュエータによって駆動力を断続する動力断続装置やデファレンシャル装置のような被操作装置を用いた４輪駆動車は、寒冷期や寒冷地でも駆動力の正常な断続操作が可能であり、車両を所望の４輪駆動状態、あるいは、２輪駆動状態にすることができる。
【００４１】
請求項２のギアプレート式アクチュエータは、静止側に固定された環状の支持プレートと、前記支持プレートの軸方向一側に正逆回動可能に配置されたカムプレートと、前記支持プレートの軸方向他側に軸方向移動可能に配置され、被操作装置を移動操作する可動プレートと、前記カムプレート側のギアプレート上に設けられたギアを含めて構成されるギア組と、前記ギア組を介して前記カムプレートを、正逆方向に回転させる電動モータと、前記カムプレートと前記可動プレートとの間に設けられ、前記カムプレートの回転力を前記可動プレートの移動操作力に変換するカム機構とを備え、前記支持プレートと前記カムプレートとの間に形成される第１の摺動部位と、前記支持プレートと前記可動プレートとの間に形成される第２の摺動部位と、前記カムプレートと前記可動プレートとの間に形成される第３の摺動部位の少なくともいずれかに、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設け、前記第２の摺動部位が、前記可動プレートの外周に設けられた外周ガイド片と、前記支持プレートの外周に設けられ前記外周ガイド片と係合し前記可動プレートを軸方向移動可能に支持する外周ガイド溝との間に形成されており、前記摩擦抵抗低減手段が、前記外周ガイド片と前記外周ガイド溝の少なくとも一方に配置された低摩擦抵抗材料であることを特徴としている。
請求項２のギアプレート式アクチュエータは、カムプレートの回転操作に伴って摺動抵抗が生じる第１と第２と第３の各摺動部位の少なくともいずれか（一部または全部）に摩擦抵抗低減手段を設けたことによって、摺動摩擦抵抗による操作力のロスが低減されるから、操作力のロスを補うために電動モータを大型にし、あるいは、フィールド電流を増す必要がなくなる。
従って、電動モータの大型化に伴うギアプレート式アクチュエータ及びその被操作装置の大型化と重量化が防止されると共に、被操作装置が車載装置の場合は、バッテリー及びバッテリー充電用オルタネータの負担増加と、オルタネータを駆動するエンジンの燃費低下が防止される。
さらに、電動モータの回転トルクをカム機構によって被操作装置の操作力に変換するように構成された本発明のギアプレート式アクチュエータは、流体圧式のアクチュエータを用いた従来例と異なって、高価なポンプ、流体圧式アクチュエータ（ピストンとシリンダ）、シフトメカニズムなどが不要であり、さらに部品点数が少なく、構造が簡単になり、低コストに実施できる。
また、流体圧式アクチュエータを用いたシステムでは避けがたい圧力漏れによる機能低下から解放され、信頼性が大きく向上する上に、圧力ライン各部のシ−ル強化とこれに伴うコストの上昇を避けることができる。
また、空気圧式アクチュエータを用いたシステムと異なって、圧力変動の影響を受けないから、性能が向上し、安定する。
また、流体圧式アクチュエータと異なって、圧力ライン及びその引き回しスペ−スなどの広い配置スペ−スが不要になるから、ギアプレート式アクチュエータ及び被操作装置が軽量でコンパクトになり、車載性が大きく向上する。
また、本発明のギアプレート式アクチュエータによって摩擦クラッチを操作する構成では、電動モータのフィールド電流値調整によって摩擦クラッチのトルク伝達特性を精密に制御することができると共に、トルク伝達特性の経時変化も電流値調整によって容易に補正できるから、長期にわたって安定したトルク伝達特性が得られる。
なお、カムプレートと可動プレートとの摺動部位である第３の摺動部位がカム機構である場合、カム機構では大きな摺動摩擦抵抗が発生するから、摩擦抵抗低減手段を設たことによる摩擦抵抗の低減効果は特に大きい。
【００４２】
なお、この低摩擦抵抗材料は、例えば、テフロンのようなプラスチック材料であり、プラスチック材料を支持プレートと可動プレート間の摺動部位に配置することによって摩擦抵抗が低減されると共に、双方の摩擦が防止され、さらに、プラスチック材料の振動吸収機能によって両プレート間の振動、共振が防止され、動作が安定し、静粛になる。
【００４３】
請求項３のギアプレート式アクチュエータは、静止側に固定された環状の支持プレートと、前記支持プレートの軸方向一側に正逆回動可能に配置されたカムプレートと、前記支持プレートの軸方向他側に軸方向移動可能に配置され、被操作装置を移動操作する可動プレートと、前記カムプレート側のギアプレート上に設けられたギアを含めて構成されるギア組と、前記ギア組を介して前記カムプレートを、正逆方向に回転させる電動モータと、前記カムプレートと前記可動プレートとの間に設けられ、前記カムプレートの回転力を前記可動プレートの移動操作力に変換するカム機構とを備え、前記支持プレートと前記カムプレートとの間に形成される第１の摺動部位と、前記支持プレートと前記可動プレートとの間に形成される第２の摺動部位と、前記カムプレートと前記可動プレートとの間に形成される第３の摺動部位の少なくともいずれかに、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設け、前記摩擦抵抗低減手段が、前記第１と第２と第３の各摺動部位の少なくともいずれかに配置されたベアリングであることを特徴としている。
請求項３のギアプレート式アクチュエータは、カムプレートの回転操作に伴って摺動抵抗が生じる第１と第２と第３の各摺動部位の少なくともいずれか（一部または全部）に摩擦抵抗低減手段を設けたことによって、摺動摩擦抵抗による操作力のロスが低減されるから、操作力のロスを補うために電動モータを大型にし、あるいは、フィールド電流を増す必要がなくなる。
従って、電動モータの大型化に伴うギアプレート式アクチュエータ及びその被操作装置の大型化と重量化が防止されると共に、被操作装置が車載装置の場合は、バッテリー及びバッテリー充電用オルタネータの負担増加と、オルタネータを駆動するエンジンの燃費低下が防止される。
さらに、電動モータの回転トルクをカム機構によって被操作装置の操作力に変換するように構成された本発明のギアプレート式アクチュエータは、流体圧式のアクチュエータを用いた従来例と異なって、高価なポンプ、流体圧式アクチュエータ（ピストンとシリンダ）、シフトメカニズムなどが不要であり、さらに部品点数が少なく、構造が簡単になり、低コストに実施できる。
また、流体圧式アクチュエータを用いたシステムでは避けがたい圧力漏れによる機能低下から解放され、信頼性が大きく向上する上に、圧力ライン各部のシ−ル強化とこれに伴うコストの上昇を避けることができる。
また、空気圧式アクチュエータを用いたシステムと異なって、圧力変動の影響を受けないから、性能が向上し、安定する。
また、流体圧式アクチュエータと異なって、圧力ライン及びその引き回しスペ−スなどの広い配置スペ−スが不要になるから、ギアプレート式アクチュエータ及び被操作装置が軽量でコンパクトになり、車載性が大きく向上する。
また、本発明のギアプレート式アクチュエータによって摩擦クラッチを操作する構成では、電動モータのフィールド電流値調整によって摩擦クラッチのトルク伝達特性を精密に制御することができると共に、トルク伝達特性の経時変化も電流値調整によって容易に補正できるから、長期にわたって安定したトルク伝達特性が得られる。
なお、カムプレートと可動プレートとの摺動部位である第３の摺動部位がカム機構である場合、カム機構では大きな摺動摩擦抵抗が発生するから、摩擦抵抗低減手段を設たことによる摩擦抵抗の低減効果は特に大きい。
【００４４】
また、摺動摩擦抵抗による電動モータの操作力のロスが、ベアリングによって大幅に低減される。
【００５７】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図１〜図１６によってギアプレート式アクチュエータ１とこれを用いたリヤデフ３（デファレンシャル装置）の説明をする。
【００５８】
図１はリヤデフ３を示しており、左右の方向はリヤデフ３が用いられた４輪駆動車での左右の方向である。また、以下の説明の中で符号を与えていない部材等は図示されていない。
【００５９】
リヤデフ３（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）は、差動機構の入力側に駆動力の断続機能を備えたデファレンシャル装置であり、４輪駆動車に用いられ、２輪駆動時は後輪への駆動力を切断する。
【００６０】
リヤデフ３が用いられた４輪駆動車の動力伝達系は、エンジン（原動機）、トランスミッション、トランスファ、２−４切替え機構、フロントデフ（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）、前車軸、左右の前輪、後輪側のプロペラシャフト、リヤデフ３、後車軸、左右の後輪などから構成されている。
【００６１】
２−４切替え機構は、トランスファの後輪側出力インターフェイスを構成しており、下記のように、リヤデフ３と同時に連結解除操作及び連結操作され、後輪側への駆動力を断続する。
【００６２】
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に伝達され、トランスファから前輪側と後輪側に配分される。
【００６３】
前輪側に配分された駆動力は、フロントデフから前車軸を介して左右の前輪に配分される。
【００６４】
また、後輪側に配分された駆動力は、２−４切替え機構とリヤデフ３が連結されている間は、２−４切替え機構と後輪側プロペラシャフトからリヤデフ３に伝達され、リヤデフ３から後車軸を介して左右の後輪に配分され、車両は４輪駆動状態になる。
【００６５】
また、２−４切替え機構とリヤデフ３の連結をそれぞれ解除すると、後輪側がエンジンから切り離されて、車両は２輪駆動状態になる。
【００６６】
リヤデフ３はデフキャリヤ５の内部に配置されており、デフキャリヤ５の内部にはオイル溜りが形成されている。
【００６７】
リヤデフ３は、ギアプレート式アクチュエータ１、アウターデフケース７、インナーデフケース９、ベベルギア式の差動機構１１、ドッグクラッチ１３（被操作装置：クラッチ）などから構成されている。
【００６８】
また、ギアプレート式アクチュエータ１は、支持プレート１５、支持プレート１５に設けられた凸部１７１（摩擦抵抗低減手段：接触面積低減部）、カムプレート１７、可動プレート１９、カム２１（カム機構）、リターンスプリング２３、シフトスプリング２５、電動モータ２７、ギア組２９、コントローラなどから構成されている。
【００６９】
リヤデフ３はアウターデフケース７とインナーデフケース９からなる２重ケーシング構造になっており、インナーデフケース９はアウターデフケース７の内周で摺動回転自在に支承されている。また、アウターデフケース７に形成された左右のボス部３１，３３はそれぞれスラストベアリング３５を介してデフキャリヤ５に支承されている。
【００７０】
デフキャリヤ５には、ベアリングキャップ３７，３７がネジ部３９によって螺着されており、これらのベアリングキャップ３７をネジ部３９で回転させることによって、アウターレース４１が軸方向に移動し各スラストベアリング３５のプリロード調整が行われる。
【００７１】
アウターデフケース７にはリングギア４３がボルト４５で固定されている。リングギア４３はドライブピニオンギア４７と噛み合っており、ドライブピニオンギア４７はドライブピニオンシャフト４９と一体に形成されている。ドライブピニオンシャフト４９は継ぎ手と後輪側のプロペラシャフトなどを介してトランスファの２−４切替え機構に連結されており、エンジンの駆動力はトランスファと２−４切替え機構からこの後輪側動力伝達系を介してアウターデフケース７を回転させる。
【００７２】
アウターデフケース７の内部にはクラッチリング５１が配置されており、アウターデフケース７の内周で軸方向移動自在に支承されている。
【００７３】
ドッグクラッチ１３は、噛み合い歯５３と噛み合い歯５５によって構成されており、噛み合い歯５３はクラッチリング５１の左端部に形成され、噛み合い歯５５はインナーデフケース９の右端部に形成されている。
【００７４】
また、アウターデフケース７の左右にはそれぞれオイルが流出入する開口５７，５９が周方向等間隔に設けられている。クラッチリング５１の右端には周方向等間隔に４本の脚部６１が設けられており、これらの脚部６１は右の開口５９に係合し、外部に突き出している。
【００７５】
クラッチリング５１は、下記のように、ギアプレート式アクチュエータ１によって左右に移動操作される。クラッチリング５１が左方に移動操作されると、図１の下半部のように、ドッグクラッチ１３が噛み合ってアウターデフケース７とインナーデフケース９とが連結され、クラッチリング５１が右方に戻ると、図１の上半部のように、ドッグクラッチ１３の噛み合いが解除され、アウターデフケース７とインナーデフケース９とが切り離される。
【００７６】
インナーデフケース９の左端部とアウターデフケース７との間には、ギアプレート式アクチュエータ１からの操作力を受けるスラストワッシャ６３が配置されており、インナーデフケース９はこのスラストワッシャ６３を介して軸方向の左方に位置決めされている。
【００７７】
ベベルギア式の差動機構１１は、複数本のピニオンシャフト６５、ピニオンギア６７、左右の出力側サイドギア６９，７１などから構成されている。
【００７８】
各ピニオンシャフト６５の先端は、インナーデフケース９に周方向等間隔に形成された貫通孔７３に係合し、スプリングピン７５によって抜け止めが施されている。
【００７９】
ピニオンギア６７は、各ピニオンシャフト６５上に回転自在に支承されており、サイドギア６９，７１は左右から各ピニオンギア６７と噛み合っている。
【００８０】
サイドギア６９，７１の各ボス部７７，７９はアウターデフケース７に形成された支承部８１，８３によって支承されており、各ボス部７７，７９には左右の後車軸がそれぞれスプライン連結されている。
【００８１】
また、各サイドギア６９，７１とアウターデフケース７との間にはスラストワッシャ８５がそれぞれ配置され、サイドギア６９，７１の噛み合いスラスト力を受けている。
【００８２】
インナーデフケース９の内周には、各ピニオンギア６７の背面に対向して球面ワッシャ部８７が形成されており、ピニオンギア６７の遠心力と、各サイドギア６９，７１との噛み合いによってピニオンギア６７が受ける噛み合い反力とを負担している。
【００８３】
ギアプレート式アクチュエータ１の支持プレート１５はプレス加工されており、図２，３，８のように、環状板部８９、環状板部８９と一体に形成された２個の固定板部９１、環状板部８９の内周に周方向等間隔に設けられた３個の組み付け凹部９３（支持プレート側挿通孔）、環状板部８９の外周に周方向等間隔に設けられた２個のガイド溝９５などから構成されている。
【００８４】
また、図２，３，８，１６のように、支持プレート１５（環状板部８９）の内周（小径側端部）には、プレス加工時に、凸部１７１がカムプレート１７側に折り曲げ加工されている。
【００８５】
カムプレート１７はプレス加工されており、図４，５，８のように、環状板部９７、ギアプレート９９、環状板部９７の内周に周方向等間隔に設けられた３個の組み付け凹部１０１（カムプレート側挿通孔）、各凹部１０１の周方向に隣接して設けられた３個の支持突起１０３（カムプレート側突起）、環状板部９７の内周に沿って周方向等間隔に設けられた３個のカム片１０５などから構成されている。
【００８６】
ギアプレート９９は環状板部９７と一体に形成されており、その外周にはギア１０７が設けられている。また、支持突起１０３は、環状板部９７に形成された軸方向部分１０９と、軸方向部分１０９の端部に形成された径方向部分１１１から構成されている。
【００８７】
各カム片１０５は、図５，１１，１３，１５のように、傾斜面１１３、径方向に形成されたカム角を持たない保持面１１５、傾斜面１１３と保持面１１５との間に形成された保持突起１１７から構成されている。
【００８８】
可動プレート１９はプレス加工されており、図６，７，８のように、環状板部１１９、環状板部１１９の内周に周方向等間隔に設けられた３個のカムガイド片１２１（可動プレート側突起）、各カムガイド片１２１の間に設けられた３個の内周ガイド片１２３、環状板部１１９の外周に周方向等間隔に設けられた２個の外周ガイド片１２５などから構成されている。
【００８９】
また、各カムガイド片１２１は、環状板部１１９に形成された軸方向部分１２７と、軸方向部分１２７の端部に形成された径方向部分１２９から構成されている。
【００９０】
支持プレート１５とカムプレート１７と可動プレート１９は、図９のように組付けられ、この組付けは次のような順序で行われる。
【００９１】
先ず、カムプレート１７の各支持突起１０３を、右側から支持プレート１５の各組み付け凹部９３にそれぞれ挿通させた後、カムプレート１７を、図８の矢印１３１の方向に、カムプレート１７の各組み付け凹部１０１が支持プレート１５の各組み付け凹部９３と重なるまで回転させると、これに伴ってカムプレート１７が各支持突起１０３の径方向部分１１１により支持プレート１５の環状板部８９と係合する。
【００９２】
このとき、図１６のように、支持プレート１５（環状板部８９）に形成されている凸部１７１は、カムプレート１７の環状板部９７と接触し、支持プレート１５とカムプレート１７との摺動部（第１の摺動部位）で互いの接触面積を低減させることにより摺動摩擦抵抗を低減させている。
【００９３】
次いで、可動プレート１９を、その各外周ガイド片１２５を支持プレート１５の各ガイド溝９５に係合させながら、各カムガイド片１２１を左側から支持プレート１５とカムプレート１７の各組み付け凹部９３，１０１に挿通させた後、カムプレート１７を、図８の矢印１３３の方向に回転させると、可動プレート１９が各カムガイド片１２１の径方向部分１２９によってカムプレート１７の環状板部９７と係合する。
【００９４】
このように、各プレート１５，１７，１９の組付けは工程が少なく、極めて容易である。
【００９５】
組付けが終了した状態で、支持プレート１５とカムプレート１７の各環状板部８９，９７は可動プレート１９の内周ガイド片１２３によって内周をガイドされており、こうして支持プレート１５とカムプレート１７と可動プレート１９は互いにセンターリングされている。また、カムプレート１７は支持プレート１５と可動プレート１９に対して回動可能である。
【００９６】
支持プレート１５の各固定板部９１は、図１のように、電動モータ２７の取り付け金具１３５と共に、ボルト１３７によってデフキャリヤ５に固定されている。
【００９７】
カム２１は、図１１，１３，１５のように、カムプレート１７の各カム片１０５と可動プレート１９の各カムガイド片１２１（径方向部分１２９）とで構成されている。
【００９８】
リターンスプリング２３は、図１のように、クラッチリング５１のリテーナ１３９に一体形成されている。図１，８，９のように、このリテーナ１３９に形成された腕部１４１はクラッチリング５１の各脚部６１に固定されており、リテーナ１３９（リターンスプリング２３）とアウターデフケース７の右端部との間にはリング１４３が配置されている。
【００９９】
クラッチリング５１とリテーナ１３９は一体で軸方向に往復移動可能であり、リターンスプリング２３はクラッチリング５１をドッグクラッチ１３の噛み合い解除方向（右方）に付勢している。
【０１００】
シフトスプリング２５は、図１のように、可動プレート１９と一体に形成されている。シフトスプリング２５の付勢力はリターンスプリング２３の付勢力より大きくされており、可動プレート１９とクラッチリング５１をドッグクラッチ１３の噛み合い方向（左方）に付勢している。
【０１０１】
なお、リターンスプリング２３とシフトスプリング２５は、図８に示すように、それぞれコイルスプリング１４５とコイルスプリング１４７を用いてもよい。
【０１０２】
また、カムプレート１７には、コイルスプリング１４７用のばね座１４９が周方向等間隔に３箇所設けられている。
【０１０３】
電動モータ２７は、取り付け金具１３５を介してデフキャリヤ５に固定されている。電動モータ２７は両方向に回転可能であり、コントローラを介して車載のバッテリに接続されている。
【０１０４】
ギア組２９は、電動モータ２７の出力軸１５１に固定されたピニオンギア１５３と、カムプレート１７（ギアプレート９９）のギア１０７とで構成されており、電動モータ２７の回転トルクを増幅し、カムプレート１７を回転させる。
【０１０５】
コントローラは、下記のようにしてドッグクラッチ１３の断続操作を行うと共に、２輪駆動状態から４輪駆動状態に切り換える際はドッグクラッチ１３と２−４切替え機構をそれぞれ同時に連結操作し、４輪駆動状態から２輪駆動状態に切り換える際はそれぞれを同時に連結解除操作する。
【０１０６】
また、ドッグクラッチ１３の断続操作に当たって、コントローラは電動モータ２７を両方向（一方向と反対方向）にそれぞれ所定の時間（角度）だけ回転させる時間制御を行う。電動モータ２７が所定の時間だけ回転すると、ギア組２９を介してカムプレート１７が所定の方向に所定の角度だけ回転操作される。
【０１０７】
図１０は、ギアプレート９９を一方向に最大角度だけ回転させた状態を示しており、ギア組２９のピニオンギア１５３はギア１０７の一側端部で噛み合っている。このとき、支持プレート１５の一方の固定板部９１はギアプレート９９と突き当たってストッパになり、カムプレート１７の過回転を防止し、ギア１０７がピニオンギア１５３から外れることを防止している。
【０１０８】
図１１は、図１０に対応するカム２１の状態を示しており、各カムガイド片１２１（可動プレート１９）の径方向部分１２９は各カム片１０５（カムプレート１７）の傾斜面１１３を上る前である、このとき径方向部分１２９はシフトスプリング２５の付勢力によって環状板部９７に押し付けられており、カム２１は作動していない。また、図１０，１１の各矢印は、それぞれの状態から電動モータ２７を反対方向に回転させたときのカムプレート１７とカムガイド片１２１（可動プレート１９）の移動方向を示している。
【０１０９】
カム２１が作動していない状態では、図１の下半部のように、可動プレート１９（クラッチリング５１）がシフトスプリング２５によって左方に移動し、ドッグクラッチ１３が噛み合っている。
【０１１０】
このとき、シフトスプリング２５は待ち機構になり、噛み合い歯５３，５５の位相が合ったところでドッグクラッチ１３を噛み合わせる。
【０１１１】
ドッグクラッチ１３が噛み合うと、上記のように、車両は４輪駆動状態になる。
【０１１２】
図１２は、図１０の状態から電動モータ２７を反対方向に最大角度回転させた状態を示しており、ギア組２９のピニオンギア１５３はギア１０７の他側端部で噛み合っている。このとき、支持プレート１５の他方の固定板部９１はギアプレート９９と突き当たってストッパになり、カムプレート１７の過回転を防止し、ギア１０７がピニオンギア１５３から外れることを防止している。
【０１１３】
図１３は、図１２に対応するカム２１の状態を示しており、各カムガイド片１２１の径方向部分１２９が各カム片１０５の傾斜面１１３を上り、保持突起１１７を乗り越えて保持面１１５に保持され、カム２１を作動させている。また、図１２，１３の各矢印は、それぞれの状態から電動モータ２７を反対方向に回転させたときのカムプレート１７とカムガイド片１２１（可動プレート１９）の移動方向を示している。
【０１１４】
カム２１が作動すると、そのカムスラスト力によって各カムガイド片１２１（可動プレート１９）が図１３の上方に移動し、シフトスプリング２５を押し縮める。
【０１１５】
また、カムプレート１７と可動プレート１９が支持プレート１５に組み付けられた状態で、カムプレート１７はシフトスプリング２５の付勢力によって支持プレート１５に押圧されており、上記のように、カム２１によってシフトスプリング２５が縮むと、カムプレート１７と支持プレート１５との押圧力がさらに大きくなるが、支持プレート１５に凸部１７１を形成したことによって、支持プレート１５とカムプレート１７間の摺動摩擦抵抗が大幅に低減されている。
【０１１６】
さらに、凸部１７１を支持プレート１５（環状板部８９）の内周に形成し、支持プレート１５とカムプレート１７間の摩擦径（摩擦トルク）を最小にしたことによって、摺動摩擦抵抗の低減効果が最大になっている。
【０１１７】
シフトスプリング２５が縮められると、図１の上半部のように、リターンスプリング２３の付勢力によって可動プレート１９（クラッチリング５１）が右方に移動し、ドッグクラッチ１３の噛み合いが解除される。
【０１１８】
ドッグクラッチ１３の噛み合いが解除されると、上記のように、車両は２輪駆動状態になる。
【０１１９】
また、保持突起１１７がそのチェック機能により、各カムガイド片１２１を保持面１１５に保持するから、電動モータ２７を停止させた状態で、走行中に振動や衝撃などの外乱因子を受けても、ドライバーの意に反して車両が２輪駆動状態から４輪駆動状態に変動することが防止される。
【０１２０】
図１４は、図１０と図１２の状態からカムプレート１７を両方向に回転操作する途中で、ピニオンギア１５３がギア１０７の中央部で噛み合った状態を示しており、図１５は、このときカムプレート１７の回転方向（矢印１５５）に応じた各カムガイド片１２１（可動プレート１９）の移動方向（矢印１５７）を示している。
【０１２１】
カムプレート１７を図１４の矢印１５９の方向に回転させると、図１０の４輪駆動状態になり、矢印１６１の方向に回転させると、図１２の２輪駆動状態になる。
【０１２２】
また、カム片１０５の傾斜面１１３の両側にカム角を持たない保持面（保持面１１５と環状板部９７）が設けられているから、カムガイド片１２１（径方向部分１２９）がこれらの保持面に乗っているときは、シフトスプリング２５の付勢力を受けてもカムプレート１７に回転トルクが掛かることはない。従って、作動前と作動後の両方でカム２１の状態が保持され、車両が４輪駆動状態及び２輪駆動状態に安定して保持されるから、カム２１を操作するとき以外は電動モータ２７を停止させることができる。
【０１２３】
上記のように、ドッグクラッチ１３と２−４切替え機構がそれぞれ連結される４輪駆動状態では、エンジンの駆動力が２−４切替え機構から後輪側動力伝達系を介してアウターデフケース７に伝達され、ドッグクラッチ１３を介してインナーデフケース９が回転駆動される。この回転はピニオンシャフト６５からピニオンギア６７を介してサイドギア６９，７１に配分され、各車軸を介して左右の後輪に伝達される。
【０１２４】
車両が４輪駆動状態になると、悪路などでの走破性、脱出性、安定性が向上する。
【０１２５】
また、例えば、悪路走行中に後輪間に駆動抵抗差が生じると、各ピニオンギア６７の自転によってエンジンの駆動力は左右の後輪に差動配分される。
【０１２６】
ドッグクラッチ１３と２−４切替え機構の連結がそれぞれ解除される２輪駆動状態では、インナーデフケース９から後輪までがドッグクラッチ１３によって切り離され、フリー回転状態になると共に、２−４切替え機構からアウターデフケース７までの動力伝達系が、エンジンの駆動力と後輪による連れ回りの両方から切り離され、回転が停止する。
【０１２７】
このように２−４切替え機構からアウターデフケース７までの後輪側動力伝達系の回転が停止する２輪駆動状態では、振動が軽減して乗り心地が向上すると共に、後輪側動力伝達系の各部で磨耗が軽減されて耐久性が向上し、さらに、回転抵抗の低減分だけエンジンの負担が軽減し、燃費が向上する。
【０１２８】
アウターデフケース７には、開口５７，５９の他に、ボス部３１，３３の内周にそれぞれ螺旋状のオイル溝１６３，１６５が形成されており、さらに、スラストワッシャ８５，８５と対向する部分には、オイル溝１６３，１６５にそれぞれ連通した径方向のオイル溝１６７，１６９が形成されている。
【０１２９】
開口５７，５９はアウターデフケース７の径方向外側部分に形成されているから、デフキャリヤ５に形成されたオイル溜りのオイルに常時浸されており、アウターデフケース７の回転に伴って開口５７，５９からオイルが流出入する。
【０１３０】
また、オイル溜りのオイルはアウターデフケース７（リングギア４３）の回転によって掻き上げられ、掻き上げられたオイルはオイル溝１６３，１６５のネジポンプ作用によって移動を促進され、オイル溝１６７，１６９と、スラストワッシャ８５，８５などの隙間を通ってアウターデフケース７の内部に流入する。
【０１３１】
アウターデフケース７に流入したオイルは、差動機構１１を構成する各ギア６７，６９，７１の噛み合い部、ピニオンシャフト６５とピニオンギア６７の摺動部、アウターデフケース７とインナーデフケース９の摺動部、アウターデフケース７とクラッチリング５１の摺動部、ドッグクラッチ１３（噛み合い歯５３，５５）などに供給されてこれらを潤滑・冷却する。
【０１３２】
また、ギアプレート式アクチュエータ１の下部もオイル溜りに浸されており、回転操作されるカムプレート１７と支持プレート１５及び可動プレート１９との摺動部、カム２１なども潤滑・冷却される。
【０１３３】
また、ギア組２９も上記の掻き上げオイルによって潤滑・冷却される。
【０１３４】
上記の各潤滑・冷却部では、供給されたオイルによって、磨耗が軽減され、耐久性が向上すると共に、各摺動部での摩擦抵抗が軽減され、エンジンの燃費が向上する。
【０１３５】
こうして、ギアプレート式アクチュエータ１とリヤデフ３が構成されている。
【０１３６】
ギアプレート式アクチュエータ１は、上記のように、支持プレート１５に設けた凸部１７１によって、電動モータ２７によってカムプレート１７を回転操作する際の摺動摩擦による操作力のロスが低減されている。
【０１３７】
また、凸部１７１を支持プレート１５（環状板部８９）の内周に形成し、摩擦トルクを最小にしたことによって、操作力ロスの低減効果がさらに大きくなっている。
【０１３８】
従って、このロスを補うために電動モータ２７を大型にし、あるいは、フィールド電流を増す必要がなくなるから、電動モータ２７の大型化に伴うギアプレート式アクチュエータ１及びリヤデフ３の大型化と重量化、車載性の低下が防止されると共に、バッテリー及びバッテリー充電用オルタネータの負担増加と、オルタネータを駆動するエンジンの燃費低下が防止される。
【０１３９】
また、凸部１７１によって支持プレート１５とカムプレート１７間の接触面積を低減させたことにより、オイルの粘性抵抗による操作力のロスも低減されるから、低温時に著しいこの粘性抵抗低減効果によって、寒冷期や寒冷地でもドッグクラッチ１３の正常な切り替え操作が可能であり、車両を所望の４輪駆動状態、あるいは、２輪駆動状態にすることができる。
【０１４０】
また、支持プレート１５の端部を折り曲げて形成される凸部１７１は加工が容易であるから、極めて低コストに実施できる。
【０１４１】
また、電動モータ２７の回転トルクをカム２１によってドッグクラッチ１３の操作力に変換するギアプレート式アクチュエータ１は、流体圧式のアクチュエータを用いた従来例と異なって、高価なポンプ、ピストンとシリンダ、シフトメカニズムなどが不要であり、それだけ部品点数が少なく、構造が簡単で、低コストである。
【０１４２】
さらに、ギアプレート式アクチュエータ１を用いたリヤデフ３は、圧力ラインなどの広い配置スペ−スが不要であり、軽量でコンパクトに構成されて車載性が向上すると共に、デフキャリヤ５を変更する必要もなくなり、変更に伴う大きなコスト上昇が防止される。
【０１４３】
また、ギアプレート式アクチュエータ１とリヤデフ３は、圧力漏れによる機能低下と圧力変動の影響から解放され、性能と安定性と信頼性が大きく向上する上に、圧力ライン各部のシ−ル強化とこれに伴うコストの上昇も避けられる。
【０１４４】
［第２実施形態］
図１７によって第２実施形態の説明をする。第２実施形態は、支持プレート１５とカムプレート１７間の摺動部位（第１の摺動部位）において、支持プレート１５側に摩擦抵抗低減手段（凸部１７１）を設けたギアプレート式アクチュエータ１と異なって、摩擦抵抗低減手段をカムプレート１７側に設けた例である。
【０１４５】
第２実施形態のギアプレート式アクチュエータは、上記のリヤデフ３に、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と置き換えて用いられており、以下、同一の部材等には同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【０１４６】
図１７のように、カムプレート１７（環状板部９７）の内周側には、支持プレート１５側に、２本の溝２０１，２０３（摩擦抵抗低減手段：接触面積低減部）が同心状に形成されている。これらの溝２０１，２０３は、第２実施形態のギアプレート式アクチュエータが組み付けられた状態で、支持プレート１５の環状板部８９と接触し、これらの間の摺動部（第１の摺動部位）で互いの接触面積を低減させることにより、摺動摩擦抵抗を低減させている。
【０１４７】
このように構成された第２実施形態のギアプレート式アクチュエータでは、カムプレート１７に設けた溝２０１，２０３によって、電動モータ２７でカムプレート１７を回転操作する際の摺動摩擦による操作力ロスが低減され、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と同等の効果が得られる。
【０１４８】
［第３実施形態］
図１８によって第３実施形態の説明をする。第３実施形態は、カムプレート１７と可動プレート１９間の摺動部位（第３の摺動部位：カム機構）において、カムプレート１７側に摩擦抵抗低減手段を設けた例である。
【０１４９】
第３実施形態のギアプレート式アクチュエータは、上記のリヤデフ３に、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と置き換えて用いられており、以下、同一の部材等には同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【０１５０】
図１８のように、カムプレート１７（環状板部９７）に形成された３個のカム片１０５には、傾斜面１１３と保持突起１１７と保持面１１５とを通して、溝３０１（摩擦抵抗低減手段：接触面積低減部）が形成されている。この溝３０１は、第３実施形態のギアプレート式アクチュエータが組み付けられた状態で、可動プレート１９の各カムガイド片１２１の径方向部分１２９と接触しており、カム片１０５とカムガイド片１２１とで構成されるカム２１において、接触面積を低減させることにより、摺動摩擦抵抗を低減させている。
【０１５１】
このように構成された第３実施形態のギアプレート式アクチュエータでは、カムプレート１７のカム片１０５に設けた溝３０１によって、電動モータ２７でカムプレート１７を回転操作する際にカム２１で発生する操作力のロスが低減され、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と同等の効果が得られる。
【０１５２】
また、大きな摺動抵抗が発生するカム２１に溝３０１を設けたこの構成では、摺動摩擦抵抗（操作力ロス）の低減効果が特に大きい。
【０１５３】
［第４実施形態］
図１９によって第４実施形態の説明をする。第４実施形態は、支持プレート１５と可動プレート１９間の摺動部位（第２の摺動部位）において、可動プレート１９側に摩擦抵抗低減手段を設けた例である。
【０１５４】
第４実施形態のギアプレート式アクチュエータは、上記のリヤデフ３に、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と置き換えて用いられており、以下、同一の部材等には同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【０１５５】
図１９のように、可動プレート１９の各外周ガイド片１２５には、支持プレート１５の各ガイド溝９５側に、テフロン４０１（摩擦抵抗低減手段：低摩擦抵抗材料）が配置されている。
【０１５６】
このテフロン４０１は、第４実施形態のギアプレート式アクチュエータが組み付けられた状態で、支持プレート１５と可動プレート１９とを外周ガイド片１２５とガイド溝９５との間で径方向に位置決めしながら、可動プレート１９が移動する際に生じる摺動摩擦抵抗を低減させている。
【０１５７】
このように構成された第４実施形態のギアプレート式アクチュエータでは、電動モータ２７によってカムプレート１７が回転操作されカム２１によって可動プレート１９が移動操作される際に、支持プレート１５と可動プレート１９との間で発生するフリクションロスがテフロン４０１によって低減され、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と同等の効果が得られる。
【０１５８】
また、プラスチック材料であるテフロン４０１の振動吸収機能によって可動プレート１９と支持プレート１５の振動や共振が防止され、ギアプレート式アクチュエータの動作が安定し、静粛になる。
【０１５９】
［第５実施形態］
図２０によって第５実施形態の説明をする。第５実施形態は、支持プレート１５と可動プレート１９間の摺動部位（第２の摺動部位）において、支持プレート１５側に摩擦抵抗低減手段を設けた例である。
【０１６０】
第５実施形態のギアプレート式アクチュエータは、上記のリヤデフ３に、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と置き換えて用いられており、以下、同一の部材等には同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【０１６１】
図２０のように、支持プレート１５の各ガイド溝９５には、可動プレート１９の外周ガイド片１２５側に、テフロン４０３（摩擦抵抗低減手段：低摩擦抵抗材料）が配置されている。
【０１６２】
このテフロン４０３は、第５実施形態のギアプレート式アクチュエータが組み付けられた状態で、可動プレート１９と支持プレート１５とをガイド溝９５と外周ガイド片１２５との間で径方向に位置決めしながら、可動プレート１９が移動する際に生じる摺動摩擦抵抗を低減させている。
【０１６３】
このように構成された第５実施形態のギアプレート式アクチュエータでは、電動モータ２７によってカムプレート１７が回転操作されカム２１によって可動プレート１９が移動操作される際に、支持プレート１５と可動プレート１９との間で発生するフリクションロスがテフロン４０３によって低減され、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と同等の効果が得られる。
【０１６４】
また、プラスチック材料であるテフロン４０３の振動吸収機能によって支持プレート１５と可動プレート１９の振動や共振が防止され、ギアプレート式アクチュエータの動作が安定し、静粛になる。
【０１６５】
［第６実施形態］
図２１によって第６実施形態の説明をする。第６実施形態は、支持プレート１５とカムプレート１７間の摺動部位（第１の摺動部位）に摩擦抵抗低減手段を設けた例である。
【０１６６】
第６実施形態のギアプレート式アクチュエータは、上記のリヤデフ３に、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と置き換えて用いられており、以下、同一の部材等には同一の符号を与えて引用しながら、相違点を説明する。
【０１６７】
図２１のように、支持プレート１５（環状板部８９）とカムプレート１７（環状板部９７）の間には、スラストベアリング５０１（摩擦抵抗低減手段）が配置されている。
【０１６８】
このスラストベアリング５０１は、支持プレート１５とカムプレート１７の間で摺動摩擦抵抗を大幅に低減させている。
【０１６９】
このように構成された第６実施形態のギアプレート式アクチュエータでは、電動モータ２７によってカムプレート１７が回転操作される際に、支持プレート１５とカムプレート１７の間で発生するフリクションロスが、スラストベアリング５０１によって低減され、第１実施形態のギアプレート式アクチュエータ１と同等の効果が得られる。
【０１７０】
なお、 請求項１の発明において、接触面積低減部は、支持プレートとカムプレート（第１の摺動部位）の一方または両方に設けてもよく、同様に、支持プレートと可動プレート（第２の摺動部位）の一方または両方に設けてもよく カムプレートと可動プレート（第３の摺動部位）の一方または両方に設けてもよい。
【０１７１】
また、請求項２の発明において、低摩擦抵抗材料は、支持プレートの外周ガイド溝と可動プレートの外周ガイド片との一方または両方に配置してもよい。
【０１７２】
また、低摩擦抵抗材料は、テフロン以外のプラスチック材料でもよく、さらに、プラスチック以外の材料でもよい。
【０１７３】
また、請求項３の発明において、ベアリングは、どのような形式のベアリングでもよい。
【０１７４】
また、本発明のギアプレート式アクチュエータにおいて、被操作装置はクラッチに限らない。
【０１７５】
また、そのクラッチも、各実施形態のような噛み合いクラッチ（ドッグクラッチ）だけでなく、多板クラッチやコーンクラッチのような摩擦クラッチでもよい。
【０１７６】
また、本発明のデファレンシャル装置において、差動機構は、ベベルギア式の差動機構に限らず、プラネタリーギア式の差動機構、デフケースの収容孔に回転自在に収容されたピニオンギアで出力側のサイドギアを連結した差動機構、ウォームギアを用いた差動機構などでもよい。
【０１７７】
【発明の効果】
請求項１のギアプレート式アクチュエータは、カムプレートが電動モータによって回転操作されるとき抵抗が生じる摺動部位に摩擦抵抗低減手段を設けて操作力のロスを低減させたことにより、操作力のロスを補うために電動モータを大型にし、フィールド電流を増す必要がなくなる。
【０１７８】
従って、電動モータの大型化に伴うギアプレート式アクチュエータ及びその被操作装置の大型化と重量化が防止されると共に、被操作装置が車載装置の場合は、バッテリー及びバッテリー充電用オルタネータの負担増加と、オルタネータを駆動するエンジンの燃費低下が防止される。
【０１７９】
また、流体圧式のアクチュエータを用いた構成と異なって、高価なポンプ、ピストンとシリンダ、シフトメカニズムなどが不要であり、それだけ部品点数が少なく、構造簡単で、低コストである。
【０１８０】
さらに、ギアプレート式アクチュエータを用いた被操作装置は、圧力ラインなどの広い配置スペ−スが不要であり、軽量でコンパクトに構成されて車載性が向上すると共に、ケーシングを変更する必要もなくなり、変更に伴う大きなコスト上昇が防止される。
【０１８１】
また、ギアプレート式アクチュエータと被操作装置は、圧力漏れによる機能低下と圧力変動の影響から解放され、性能と安定性と信頼性が大きく向上する上に、圧力ライン各部のシ−ル強化とこれに伴うコストの上昇も避けられる。
【０１８３】
また、接触面積低減部によって、オイルの粘性抵抗による操作力のロスも低減され、低温時に著しいこの粘性抵抗低減効果によって、本発明のギアプレート式アクチュエータで駆動力を断続する動力断続装置やデファレンシャル装置を用いた４輪駆動車は、寒冷期や寒冷地でも駆動力の正常な断続操作が可能であり、車両を所望の４輪駆動状態、あるいは、２輪駆動状態にすることができる。
【０１８８】
請求項２のギアプレート式アクチュエータは、カムプレートが電動モータによって回転操作されるとき抵抗が生じる摺動部位に摩擦抵抗低減手段を設けて操作力のロスを低減させたことにより、操作力のロスを補うために電動モータを大型にし、フィールド電流を増す必要がなくなる。
従って、電動モータの大型化に伴うギアプレート式アクチュエータ及びその被操作装置の大型化と重量化が防止されると共に、被操作装置が車載装置の場合は、バッテリー及びバッテリー充電用オルタネータの負担増加と、オルタネータを駆動するエンジンの燃費低下が防止される。
また、流体圧式のアクチュエータを用いた構成と異なって、高価なポンプ、ピストンとシリンダ、シフトメカニズムなどが不要であり、それだけ部品点数が少なく、構造簡単で、低コストである。
さらに、ギアプレート式アクチュエータを用いた被操作装置は、圧力ラインなどの広い配置スペ−スが不要であり、軽量でコンパクトに構成されて車載性が向上すると共に、ケーシングを変更する必要もなくなり、変更に伴う大きなコスト上昇が防止される。
また、ギアプレート式アクチュエータと被操作装置は、圧力漏れによる機能低下と圧力変動の影響から解放され、性能と安定性と信頼性が大きく向上する上に、圧力ライン各部のシ−ル強化とこれに伴うコストの上昇も避けられる。
【０１８９】
請求項３のギアプレート式アクチュエータは、カムプレートが電動モータによって回転操作されるとき抵抗が生じる摺動部位に摩擦抵抗低減手段を設けて操作力のロスを低減させたことにより、操作力のロスを補うために電動モータを大型にし、フィールド電流を増す必要がなくなる。
従って、電動モータの大型化に伴うギアプレート式アクチュエータ及びその被操作装置の大型化と重量化が防止されると共に、被操作装置が車載装置の場合は、バッテリー及びバッテリー充電用オルタネータの負担増加と、オルタネータを駆動するエンジンの燃費低下が防止される。
また、流体圧式のアクチュエータを用いた構成と異なって、高価なポンプ、ピストンとシリンダ、シフトメカニズムなどが不要であり、それだけ部品点数が少なく、構造簡単で、低コストである。
さらに、ギアプレート式アクチュエータを用いた被操作装置は、圧力ラインなどの広い配置スペ−スが不要であり、軽量でコンパクトに構成されて車載性が向上すると共に、ケーシングを変更する必要もなくなり、変更に伴う大きなコスト上昇が防止される。
また、ギアプレート式アクチュエータと被操作装置は、圧力漏れによる機能低下と圧力変動の影響から解放され、性能と安定性と信頼性が大きく向上する上に、圧力ライン各部のシ−ル強化とこれに伴うコストの上昇も避けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のギアプレート式アクチュエータとこれを用いたリヤデフを示す断面図である。
【図２】各実施形態に用いられた支持プレートの正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】各実施形態に用いられたカムプレートの正面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】各実施形態に用いられた可動プレートの正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】各実施形態に用いられた支持プレート、カムプレート、可動プレートなどを示す分解斜視図である。
【図９】図８の各部材をサブアセンブリした状態を示す斜視図である。
【図１０】車両が４輪駆動状態にあるときのカムプレートの角度を示す正面図である。
【図１１】カムプレートが図１０の角度にあるときのカムの状態を示す図面である。
【図１２】車両が２輪駆動状態にあるときのカムプレートの角度を示す正面図である。
【図１３】カムプレートが図１２の角度にあるときのカムの状態を示す図面である。
【図１４】車両を４輪駆動状態と２輪駆動状態に切り換えるときのカムプレートの角度を示す正面図である。
【図１５】カムプレートが図１４の角度にあるときのカムの状態を示す図面である。
【図１６】第１実施形態に用いられた支持プレートとカムプレートの要部断面図である。
【図１７】第２実施形態に用いられたカムプレートを示す図面である。
【図１８】第３実施形態に用いられたカムプレートを示す図面である。
【図１９】第４実施形態に用いられた支持プレートと可動プレートの要部を示す図面である。
【図２０】第５実施形態に用いられた支持プレートと可動プレートの要部を示す図面である。
【図２１】第６実施形態に用いられた支持プレートとカムプレートの要部断面図である。
【図２２】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１ ギアプレート式アクチュエータ
３ リヤデフ（デファレンシャル装置）
７ アウターデフケース
９ インナーデフケース
１１ ベベルギア式の差動機構
１３ ドッグクラッチ（被操作装置：クラッチ）
１５ 支持プレート
１７ カムプレート
１９ 可動プレート
２１ カム（カム機構）
２３ リターンスプリング
２５ シフトスプリング
２７ 電動モータ
２９ ギア組
９９ ギアプレート
１７１ 支持プレートに設けられた凸部（摩擦抵抗低減手段：接触面積低減 部）
２０１，２０３ カムプレートに設けられた溝（摩擦抵抗低減手段：接触面 積低減部）
３０１ カムプレートのカム片に設けられた溝（摩擦抵抗低減手段：接触面 積低減部）
４０１ テフロン（摩擦抵抗低減手段：低摩擦抵抗材料）
４０３ テフロン（摩擦抵抗低減手段：低摩擦抵抗材料）
５０１ スラストベアリング（摩擦抵抗低減手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear plate type actuator for operating an operated device such as a clutch, a power interrupting device for interrupting driving force by this clutch, and a differential for interrupting driving force by this clutch or limiting differential. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-92927 discloses a differential apparatus 1001 as shown in FIG.
[0003]
A differential device 1001 is housed in a differential carrier 1003, and includes a differential case 1005, a pair of pressure rings 1007, a bevel gear type differential mechanism 1009, a cam 1011, a pair of multi-plate clutches 1012, a pressing system 1013, a hydraulic actuator 1015, a controller, and the like. It is configured.
[0004]
Each pressure ring 1007 is connected to the inner periphery of the differential case 1005 so as to be axially movable, and the cam 1011 is formed between the pinion shaft 1017 of the differential mechanism 1009 and each pressure ring 1007.
[0005]
Each multi-plate clutch 1012 is provided between the output side gears 1019 and 1021 of the differential mechanism 1009 and the differential case 1005.
[0006]
The pressing system 1013 includes a pair of reaction plates 1023, a pair of thrust bearings 1025, a pair of spacers 1027, a push rod 1029, and the like.
[0007]
Each reaction plate 1023 is connected to the differential case 1005 so as to be axially movable from the left and right, and is opposed to each multi-plate clutch 1012, and each thrust bearing 1025 and spacer 1027 are arranged on both outer sides in the axial direction of the reaction plate 1023 in this order. Has been.
[0008]
The push rod 1029 is movably inserted through an insertion hole 1031 formed in the differential carrier 1003 and is opposed to the left spacer 1027.
[0009]
The hydraulic actuator 1015 includes a piston 1033 and a cylinder 1035 formed in the differential carrier 1003, and operates by receiving the oil pressure of the oil pump in the cylinder 1035.
[0010]
The differential case 1005 is rotationally driven by the driving force of the engine that is input via the drive pinion gear 1037 and the ring gear 1039, and the rotation of the differential case 1005 is transmitted from each pressure ring 1007 via the cam 1011 and the pinion shaft 1017 to the differential mechanism 1009. To the left and right wheels from the side gears 1019 and 1021 via the axles 1041 and 1043.
[0011]
At this time, the cam thrust force generated by the operation of the cam 1011 presses each multi-plate clutch 1012 via each pressure ring 1007 to obtain a differential limiting force.
[0012]
In addition, the controller applies hydraulic pressure to the hydraulic actuator 1015 to operate it, and presses the multi-plate clutches 1012 and 1012 via the piston 1033, the push rod 1029, the spacer 1027, the thrust bearing 1025, and the reaction plate 1023, and the pressing force is applied. Control to prevent wheel lock, especially prevent vehicle spin during braking and improve stability.
[0013]
In addition to a device such as a differential device 1001 that uses a hydraulic actuator as an actuator, there is an actuator that uses an electric motor and converts its rotational torque into an operating force such as a clutch by a cam mechanism.
[0014]
In this way, the actuator using an electric motor is different from the configuration using a fluid pressure actuator, and does not require a pump, its drive source, and pressure line as shown below. In addition to being small in arrangement space, it has advantages such as light weight and excellent in-vehicle performance, quick response, and high reliability.
[0015]
In addition, an actuator using an electric motor can control the torque transmission characteristics of the friction clutch precisely by adjusting the field current value in the configuration in which the friction clutch is operated, and the current value adjustment of the change in torque transmission characteristics over time is also possible. Therefore, stable torque transmission characteristics can be obtained over a long period of time.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the differential device 1001 configured to transmit the operating force of the hydraulic actuator 1015 to the multi-plate clutch 1012 via the pressing system 1013, the pressing system 1013 includes the push rod 1029, the spacer 1027, and the thrust bearing 1025. Since it is composed of a large number of members such as the reaction plate 1023, the loss of operating force due to the overall frictional resistance (the sum of the frictional resistance applied to each structural member) becomes so large that it cannot be ignored.
[0017]
In addition, an actuator using an electric motor has many advantages as described above, but the operating force is not as great as that of a fluid pressure type actuator. Therefore, it is necessary to reduce the operating force loss as much as possible.
[0018]
In addition, a device using a fluid pressure type actuator such as the differential device 1001 requires a shift mechanism such as the pressing system 1013. The pressing system 1013 has a large number of parts and a complicated structure as described above. And it is expensive, especially oil pumps occupy a large part of these costs.
[0019]
In addition, in a hydraulic actuator such as the hydraulic actuator 1015, it is difficult to avoid a pressure leak in the pressure line, and this pressure leak reduces the connection and disconnection response of the multi-plate clutch 1012, which changes the running condition. Accordingly, it becomes difficult to quickly adjust the differential limiting function.
[0020]
In addition, reliability is reduced by this pressure leak, and in addition, in order to prevent pressure leak, it is necessary to consider measures such as strengthening the seal of each part of the pressure line. .
[0021]
Further, the hydraulic actuator 1015 is easily affected by the internal pressure and the external pressure, and the performance is lowered accordingly and is likely to be unstable.
[0022]
In addition, when a fluid pressure type actuator is used, a wide arrangement space including piping of the pressure line and its routing space is required, so that the differential device 1001 becomes large and the in-vehicle performance is deteriorated. Therefore, it is necessary to change the differential carrier 1003 that accommodates the differential device 1001, resulting in a large change cost and further reduction in the on-vehicle performance.
[0023]
Accordingly, the present invention greatly reduces the loss of operating force, and has a simple structure, low cost, and high reliability, and a power interrupting device and a differential device configured using the gear plate actuator. The purpose is to provide.
[0040]
[Means for Solving the Problems]
  The gear plate type actuator according to claim 1 is an annular support plate fixed to the stationary side, a cam plate disposed on one side in the axial direction of the support plate so as to be able to rotate forward and backward, and an axial direction of the support plate A movable plate that is arranged on the other side so as to be movable in the axial direction and moves the operated device, a gear set including a gear provided on the gear plate on the cam plate side, and a gear set via the gear set An electric motor that rotates the cam plate in forward and reverse directions, and a cam mechanism that is provided between the cam plate and the movable plate and that converts the rotational force of the cam plate into a moving operation force of the movable plate. A first sliding portion formed between the support plate and the cam plate, and a second sliding portion formed between the support plate and the movable plate And at least one of the third sliding portions formed between the cam plate and the movable plate is provided with frictional resistance reducing means for reducing frictional resistance, and the frictional resistance reducing means is provided with the first frictional resistance reducing means. In each of the second and third sliding portions, the contact area between the support plate and the cam plate, the contact area between the support plate and the movable plate, and the contact area between the cam plate and the movable plate Is a contact area reduction section that reducesThe contact area reducing portion is a groove provided in at least one of the support plate, the cam plate, and the movable plate that forms the sliding portions in the first, second, and third sliding portions. It is characterized by beingis doing.
  The gear plate type actuator according to claim 1 reduces the frictional resistance to at least one (a part or all) of the first, second and third sliding portions where sliding resistance is generated in accordance with the rotation operation of the cam plate. By providing the means, the loss of operating force due to sliding frictional resistance is reduced, so there is no need to increase the size of the electric motor or increase the field current to compensate for the loss of operating force.
  Therefore, an increase in the size and weight of the gear plate actuator and its operated device accompanying the increase in size of the electric motor is prevented, and when the operated device is an in-vehicle device, the burden on the battery and the battery charging alternator is increased. The fuel consumption of the engine that drives the alternator is prevented from being lowered.
  Further, the gear plate type actuator of the present invention configured to convert the rotational torque of the electric motor into the operating force of the operated device by the cam mechanism is an expensive pump unlike the conventional example using the fluid pressure type actuator. Fluid pressure actuators (pistons and cylinders), shift mechanisms, etc. are not required, and the number of parts is small, the structure is simple, and the cost can be reduced.
  In addition, the system that uses a hydraulic actuator is freed from the functional deterioration caused by pressure leakage, which is unavoidable, and the reliability is greatly improved. In addition, the seal of each part of the pressure line and the associated increase in cost can be avoided. it can.
  Also, unlike a system using a pneumatic actuator, it is not affected by pressure fluctuations, so the performance is improved and stabilized.
  In addition, unlike fluid pressure actuators, a wide arrangement space such as a pressure line and its routing space is not required, so gear plate actuators and operated devices are lighter and more compact, greatly improving on-board performance. To do.
  In the configuration in which the friction clutch is operated by the gear plate actuator of the present invention, the torque transmission characteristic of the friction clutch can be precisely controlled by adjusting the field current value of the electric motor, and the change in the torque transmission characteristic with time Since it can be easily corrected by adjusting the value, a stable torque transmission characteristic can be obtained over a long period of time.
  When the third sliding part, which is the sliding part between the cam plate and the movable plate, is a cam mechanism, a large sliding frictional resistance is generated in the cam mechanism. The reduction effect is particularly great.
  In addition, since the contact area is reduced at each sliding part by the contact area reduction unit, the loss of operating force due to the viscous resistance of oil is also reduced. In particular, the effect of reducing this operating force loss increases the viscous resistance of oil. Remarkable at low temperatures.
  Therefore, for example, a four-wheel drive vehicle using an operated device such as a power interrupting device or a differential device that interrupts the driving force by the gear plate actuator of the present invention has a normal driving force intermittently even in a cold season or a cold district. Operation is possible, and the vehicle can be brought into a desired four-wheel drive state or a two-wheel drive state.
[0041]
  The gear plate type actuator according to claim 2 includes an annular support plate fixed to the stationary side, a cam plate disposed on one side in the axial direction of the support plate so as to be able to rotate forward and backward, and an axial direction of the support plate A movable plate that is arranged on the other side so as to be movable in the axial direction and moves the operated device, a gear set including a gear provided on the gear plate on the cam plate side, and a gear set via the gear set An electric motor that rotates the cam plate in forward and reverse directions, and a cam mechanism that is provided between the cam plate and the movable plate and that converts the rotational force of the cam plate into a moving operation force of the movable plate. A first sliding portion formed between the support plate and the cam plate, and a second sliding portion formed between the support plate and the movable plate When, on at least one of the third sliding portion of which is formed between the cam plate and the movable plate, the frictional resistance reducing means for reducing the frictional resistance provided,The second sliding part is provided on an outer periphery guide piece provided on an outer periphery of the movable plate, and on an outer periphery of the support plate.Peripheral guide pieceThe frictional resistance reducing means is disposed in at least one of the outer circumferential guide piece and the outer circumferential guide groove. Features low friction resistance materialIt is said.
  The gear plate type actuator according to claim 2 reduces the frictional resistance to at least one (a part or all) of the first, second and third sliding parts where sliding resistance is generated by the rotation operation of the cam plate. By providing the means, the loss of operating force due to sliding frictional resistance is reduced, so there is no need to increase the size of the electric motor or increase the field current to compensate for the loss of operating force.
  Therefore, an increase in the size and weight of the gear plate actuator and its operated device accompanying the increase in size of the electric motor is prevented, and when the operated device is an in-vehicle device, the burden on the battery and the battery charging alternator is increased. The fuel consumption of the engine that drives the alternator is prevented from being lowered.
  Further, the gear plate type actuator of the present invention configured to convert the rotational torque of the electric motor into the operating force of the operated device by the cam mechanism is an expensive pump unlike the conventional example using the fluid pressure type actuator. Fluid pressure actuators (pistons and cylinders), shift mechanisms, etc. are not required, and the number of parts is small, the structure is simple, and the cost can be reduced.
  In addition, the system that uses a hydraulic actuator is freed from the functional deterioration caused by pressure leakage, which is unavoidable, and the reliability is greatly improved. In addition, the seal of each part of the pressure line and the associated increase in cost can be avoided. it can.
  Also, unlike a system using a pneumatic actuator, it is not affected by pressure fluctuations, so the performance is improved and stabilized.
  In addition, unlike fluid pressure actuators, a wide arrangement space such as a pressure line and its routing space is not required, so gear plate actuators and operated devices are lighter and more compact, greatly improving on-board performance. To do.
  In the configuration in which the friction clutch is operated by the gear plate actuator of the present invention, the torque transmission characteristic of the friction clutch can be precisely controlled by adjusting the field current value of the electric motor, and the change in the torque transmission characteristic with time Since it can be easily corrected by adjusting the value, a stable torque transmission characteristic can be obtained over a long period of time.
  When the third sliding part, which is the sliding part between the cam plate and the movable plate, is a cam mechanism, a large sliding frictional resistance is generated in the cam mechanism. The reduction effect is particularly great.
[0042]
The low friction resistance material is, for example, a plastic material such as Teflon, and the friction resistance is reduced by arranging the plastic material at the sliding portion between the support plate and the movable plate, and the friction of both is reduced. Furthermore, the vibration absorbing function of the plastic material prevents vibration and resonance between the two plates, and the operation becomes stable and quiet.
[0043]
  The gear plate type actuator according to claim 3 is an annular support plate fixed to the stationary side, a cam plate disposed on one side in the axial direction of the support plate so as to be able to rotate forward and backward, and an axial direction of the support plate A movable plate that is arranged on the other side so as to be movable in the axial direction and moves the operated device, a gear set including a gear provided on the gear plate on the cam plate side, and a gear set via the gear set An electric motor that rotates the cam plate in forward and reverse directions, and a cam mechanism that is provided between the cam plate and the movable plate and that converts the rotational force of the cam plate into a moving operation force of the movable plate. A first sliding portion formed between the support plate and the cam plate, and a second sliding portion formed between the support plate and the movable plate When, on at least one of the third sliding portion of which is formed between the cam plate and the movable plate, the frictional resistance reducing means for reducing the frictional resistance provided,The frictional resistance reducing means is a bearing disposed in at least one of the first, second and third sliding portions.It is said.
  The gear plate actuator according to claim 3 reduces the frictional resistance to at least one (part or all) of the first, second, and third sliding portions where sliding resistance is generated in accordance with the rotation operation of the cam plate. By providing the means, the loss of operating force due to sliding frictional resistance is reduced, so there is no need to increase the size of the electric motor or increase the field current to compensate for the loss of operating force.
  Therefore, an increase in the size and weight of the gear plate actuator and its operated device accompanying the increase in size of the electric motor is prevented, and when the operated device is an in-vehicle device, the burden on the battery and the battery charging alternator is increased. The fuel consumption of the engine that drives the alternator is prevented from being lowered.
  Further, the gear plate type actuator of the present invention configured to convert the rotational torque of the electric motor into the operating force of the operated device by the cam mechanism is an expensive pump unlike the conventional example using the fluid pressure type actuator. Fluid pressure actuators (pistons and cylinders), shift mechanisms, etc. are not required, and the number of parts is small, the structure is simple, and the cost can be reduced.
  In addition, the system that uses a hydraulic actuator is freed from the functional deterioration caused by pressure leakage, which is unavoidable, and the reliability is greatly improved. In addition, the seal of each part of the pressure line and the associated increase in cost can be avoided. it can.
  Also, unlike a system using a pneumatic actuator, it is not affected by pressure fluctuations, so the performance is improved and stabilized.
  In addition, unlike fluid pressure actuators, a wide arrangement space such as a pressure line and its routing space is not required, so gear plate actuators and operated devices are lighter and more compact, greatly improving on-board performance. To do.
  In the configuration in which the friction clutch is operated by the gear plate actuator of the present invention, the torque transmission characteristic of the friction clutch can be precisely controlled by adjusting the field current value of the electric motor, and the change in the torque transmission characteristic with time Since it can be easily corrected by adjusting the value, a stable torque transmission characteristic can be obtained over a long period of time.
  When the third sliding part, which is the sliding part between the cam plate and the movable plate, is a cam mechanism, a large sliding frictional resistance is generated in the cam mechanism. The reduction effect is particularly great.
[0044]
Further, the loss of the operating force of the electric motor due to the sliding frictional resistance is greatly reduced by the bearing.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
The gear plate actuator 1 and the rear differential 3 (differential device) using the gear plate actuator 1 will be described with reference to FIGS.
[0058]
FIG. 1 shows the rear differential 3, and the left and right directions are the left and right directions in a four-wheel drive vehicle in which the rear differential 3 is used. In addition, members and the like that are not given reference numerals in the following description are not shown.
[0059]
The rear differential 3 (a differential device that distributes the driving force of the engine to the left and right rear wheels) is a differential device that has an intermittent function of the driving force on the input side of the differential mechanism, and is used in a four-wheel drive vehicle. During driving, the driving force to the rear wheels is cut off.
[0060]
The power transmission system of a four-wheel drive vehicle using the rear differential 3 is composed of an engine (prime mover), transmission, transfer, 2-4 switching mechanism, front differential (differential device that distributes engine driving force to the left and right front wheels), front The vehicle includes an axle, left and right front wheels, a rear wheel side propeller shaft, a rear differential 3, a rear axle, and left and right rear wheels.
[0061]
The 2-4 switching mechanism constitutes the rear wheel side output interface of the transfer, and as described below, the coupling release operation and the coupling operation are performed simultaneously with the rear differential 3, and the driving force to the rear wheel side is interrupted.
[0062]
The driving force of the engine is transmitted from the transmission to the transfer, and is distributed from the transfer to the front wheel side and the rear wheel side.
[0063]
The driving force distributed to the front wheels is distributed from the front differential to the left and right front wheels via the front axle.
[0064]
The driving force distributed to the rear wheel side is transmitted to the rear differential 3 from the 2-4 switching mechanism and the rear wheel side propeller shaft while the 2-4 switching mechanism and the rear differential 3 are connected. The vehicle is distributed to the left and right rear wheels via the rear axle, and the vehicle enters a four-wheel drive state.
[0065]
Further, when the connection between the 2-4 switching mechanism and the rear differential 3 is released, the rear wheel side is disconnected from the engine, and the vehicle enters a two-wheel drive state.
[0066]
The rear differential 3 is disposed inside the differential carrier 5, and an oil sump is formed inside the differential carrier 5.
[0067]
The rear differential 3 includes a gear plate actuator 1, an outer differential case 7, an inner differential case 9, a bevel gear differential mechanism 11, a dog clutch 13 (operated device: clutch), and the like.
[0068]
The gear plate actuator 1 includes a support plate 15, a convex portion 171 (friction resistance reduction means: contact area reduction portion) provided on the support plate 15, a cam plate 17, a movable plate 19, a cam 21 (cam mechanism), A return spring 23, a shift spring 25, an electric motor 27, a gear set 29, a controller, and the like are included.
[0069]
The rear differential 3 has a double casing structure including an outer differential case 7 and an inner differential case 9, and the inner differential case 9 is supported on the inner periphery of the outer differential case 7 so as to be slidable and rotatable. The left and right boss portions 31 and 33 formed on the outer differential case 7 are supported by the differential carrier 5 through thrust bearings 35, respectively.
[0070]
Bearing caps 37 and 37 are screwed to the differential carrier 5 by screw portions 39, and by rotating these bearing caps 37 by the screw portions 39, the outer race 41 moves in the axial direction, and each thrust bearing 35 Preload adjustment is performed.
[0071]
A ring gear 43 is fixed to the outer differential case 7 with bolts 45. The ring gear 43 meshes with the drive pinion gear 47, and the drive pinion gear 47 is formed integrally with the drive pinion shaft 49. The drive pinion shaft 49 is connected to a transfer 2-4 switching mechanism through a joint, a propeller shaft on the rear wheel side, etc., and the driving force of the engine is transmitted from the transfer and 2-4 switching mechanism to the rear wheel side power transmission system. The outer differential case 7 is rotated via
[0072]
A clutch ring 51 is disposed inside the outer differential case 7 and is supported on the inner periphery of the outer differential case 7 so as to be axially movable.
[0073]
The dog clutch 13 is configured by meshing teeth 53 and meshing teeth 55. The meshing teeth 53 are formed at the left end portion of the clutch ring 51, and the meshing teeth 55 are formed at the right end portion of the inner differential case 9.
[0074]
Further, openings 57 and 59 through which oil flows in and out are provided at equal intervals in the circumferential direction on the left and right sides of the outer differential case 7, respectively. Four leg portions 61 are provided at the right end of the clutch ring 51 at equal intervals in the circumferential direction, and these leg portions 61 engage with the right opening 59 and project outside.
[0075]
The clutch ring 51 is moved left and right by the gear plate actuator 1 as described below. When the clutch ring 51 is moved to the left, as shown in the lower half of FIG. 1, the dog clutch 13 is engaged, the outer differential case 7 and the inner differential case 9 are connected, and the clutch ring 51 returns to the right. As shown in the upper half of FIG. 1, the dog clutch 13 is disengaged and the outer differential case 7 and the inner differential case 9 are separated.
[0076]
A thrust washer 63 for receiving an operating force from the gear plate actuator 1 is disposed between the left end portion of the inner differential case 9 and the outer differential case 7. The inner differential case 9 is axially connected to the inner differential case 9 via the thrust washer 63. Positioned to the left.
[0077]
The bevel gear type differential mechanism 11 includes a plurality of pinion shafts 65, a pinion gear 67, left and right output side gears 69 and 71, and the like.
[0078]
The tip of each pinion shaft 65 engages with a through hole 73 formed in the inner differential case 9 at equal intervals in the circumferential direction, and is prevented from being detached by a spring pin 75.
[0079]
The pinion gear 67 is rotatably supported on each pinion shaft 65, and the side gears 69 and 71 mesh with the pinion gears 67 from the left and right.
[0080]
The boss portions 77 and 79 of the side gears 69 and 71 are supported by support portions 81 and 83 formed on the outer differential case 7, and the left and right rear axles are spline-connected to the boss portions 77 and 79, respectively.
[0081]
A thrust washer 85 is disposed between each side gear 69, 71 and the outer differential case 7, and receives the meshing thrust force of the side gears 69, 71.
[0082]
A spherical washer portion 87 is formed on the inner periphery of the inner differential case 9 so as to face the back surface of each pinion gear 67, and the pinion gear 67 is engaged with the centrifugal force of the pinion gear 67 and the side gears 69 and 71. It bears the meshing reaction force it receives.
[0083]
The support plate 15 of the gear plate actuator 1 is press-worked. As shown in FIGS. 2, 3, and 8, the annular plate portion 89, the two fixed plate portions 91 formed integrally with the annular plate portion 89, and the annular shape Three assembly recesses 93 (support plate side insertion holes) provided on the inner periphery of the plate part 89 at equal intervals in the circumferential direction, and two guide grooves 95 provided on the outer periphery of the annular plate part 89 at equal intervals in the circumferential direction. Etc.
[0084]
2, 8, and 16, the convex portion 171 is bent to the cam plate 17 side at the time of pressing on the inner periphery (small diameter side end portion) of the support plate 15 (annular plate portion 89). Has been.
[0085]
As shown in FIGS. 4, 5, and 8, the cam plate 17 is pressed, and three assembly recesses provided at equal intervals in the circumferential direction on the inner periphery of the annular plate portion 97, the gear plate 99, and the annular plate portion 97. 101 (cam plate side insertion holes), three support projections 103 (cam plate side projections) provided adjacent to each recess 101 in the circumferential direction, and at equal intervals in the circumferential direction along the inner circumference of the annular plate portion 97 The three cam pieces 105 are provided.
[0086]
The gear plate 99 is formed integrally with the annular plate portion 97, and a gear 107 is provided on the outer periphery thereof. The support protrusion 103 includes an axial portion 109 formed on the annular plate portion 97 and a radial portion 111 formed on an end portion of the axial portion 109.
[0087]
As shown in FIGS. 5, 11, 13, and 15, each cam piece 105 is formed between an inclined surface 113, a holding surface 115 having no cam angle formed in the radial direction, and between the inclined surface 113 and the holding surface 115. The holding projection 117 is constituted.
[0088]
The movable plate 19 is press-worked, and as shown in FIGS. 6, 7, and 8, the annular plate portion 119 and three cam guide pieces 121 (movable) provided on the inner periphery of the annular plate portion 119 at equal intervals in the circumferential direction. Plate-side projection), three inner peripheral guide pieces 123 provided between the cam guide pieces 121, two outer peripheral guide pieces 125 provided on the outer periphery of the annular plate portion 119 at equal intervals in the circumferential direction, and the like. Has been.
[0089]
Each cam guide piece 121 includes an axial portion 127 formed on the annular plate portion 119 and a radial portion 129 formed at the end of the axial portion 127.
[0090]
The support plate 15, the cam plate 17, and the movable plate 19 are assembled as shown in FIG. 9, and the assembly is performed in the following order.
[0091]
First, the support protrusions 103 of the cam plate 17 are inserted through the assembly recesses 93 of the support plate 15 from the right side, and then the cam plate 17 is inserted into the assembly recesses of the cam plate 17 in the direction of the arrow 131 in FIG. When 101 is rotated until it overlaps with each assembly recess 93 of the support plate 15, the cam plate 17 is engaged with the annular plate portion 89 of the support plate 15 by the radial portion 111 of each support projection 103.
[0092]
At this time, as shown in FIG. 16, the convex portion 171 formed on the support plate 15 (annular plate portion 89) comes into contact with the annular plate portion 97 of the cam plate 17, and the sliding between the support plate 15 and the cam plate 17 occurs. The sliding frictional resistance is reduced by reducing the contact area between the moving parts (first sliding parts).
[0093]
Subsequently, the movable guide 19 is engaged with the guide grooves 95 of the support plate 15 while the outer peripheral guide pieces 125 of the movable plate 19 are engaged with the cam guide pieces 121 from the left side. Then, when the cam plate 17 is rotated in the direction of the arrow 133 in FIG. 8, the movable plate 19 is engaged with the annular plate portion 97 of the cam plate 17 by the radial portion 129 of each cam guide piece 121. .
[0094]
As described above, the assembly of the plates 15, 17, 19 is very easy with few steps.
[0095]
In the state where the assembly is completed, the annular plate portions 89 and 97 of the support plate 15 and the cam plate 17 are guided on the inner periphery by the inner peripheral guide piece 123 of the movable plate 19, and thus the support plate 15 and the cam plate 17. And the movable plate 19 are centered with respect to each other. The cam plate 17 is rotatable with respect to the support plate 15 and the movable plate 19.
[0096]
As shown in FIG. 1, each fixing plate portion 91 of the support plate 15 is fixed to the differential carrier 5 by a bolt 137 together with the mounting bracket 135 of the electric motor 27.
[0097]
As shown in FIGS. 11, 13, and 15, the cam 21 is composed of each cam piece 105 of the cam plate 17 and each cam guide piece 121 (radial portion 129) of the movable plate 19.
[0098]
The return spring 23 is integrally formed with the retainer 139 of the clutch ring 51 as shown in FIG. As shown in FIGS. 1, 8, and 9, the arm portion 141 formed on the retainer 139 is fixed to each leg portion 61 of the clutch ring 51, and the retainer 139 (return spring 23) and the right end portion of the outer differential case 7 A ring 143 is disposed between them.
[0099]
The clutch ring 51 and the retainer 139 are integrated and can reciprocate in the axial direction, and the return spring 23 urges the clutch ring 51 in the meshing release direction (rightward) of the dog clutch 13.
[0100]
As shown in FIG. 1, the shift spring 25 is formed integrally with the movable plate 19. The urging force of the shift spring 25 is larger than the urging force of the return spring 23 and urges the movable plate 19 and the clutch ring 51 in the meshing direction (leftward) of the dog clutch 13.
[0101]
The return spring 23 and the shift spring 25 may be a coil spring 145 and a coil spring 147, respectively, as shown in FIG.
[0102]
The cam plate 17 is provided with three spring seats 149 for the coil spring 147 at equal intervals in the circumferential direction.
[0103]
The electric motor 27 is fixed to the differential carrier 5 via a mounting bracket 135. The electric motor 27 can rotate in both directions, and is connected to an in-vehicle battery via a controller.
[0104]
The gear set 29 includes a pinion gear 153 fixed to the output shaft 151 of the electric motor 27 and a gear 107 of the cam plate 17 (gear plate 99). The gear set 29 amplifies the rotational torque of the electric motor 27 and The plate 17 is rotated.
[0105]
The controller performs intermittent operation of the dog clutch 13 as described below, and when switching from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state, the dog clutch 13 and the 2-4 switching mechanism are simultaneously connected to each other to drive the four-wheel drive. When switching from the state to the two-wheel drive state, the connection is released simultaneously.
[0106]
Further, when the dog clutch 13 is intermittently operated, the controller performs time control for rotating the electric motor 27 in both directions (one direction and the opposite direction) for a predetermined time (angle). When the electric motor 27 rotates for a predetermined time, the cam plate 17 is rotated by a predetermined angle in a predetermined direction via the gear set 29.
[0107]
FIG. 10 shows a state in which the gear plate 99 is rotated by a maximum angle in one direction, and the pinion gear 153 of the gear set 29 is engaged with one end portion of the gear 107. At this time, one fixed plate portion 91 of the support plate 15 abuts against the gear plate 99 to serve as a stopper, preventing the cam plate 17 from over-rotating and preventing the gear 107 from coming off the pinion gear 153.
[0108]
FIG. 11 shows the state of the cam 21 corresponding to FIG. 10, and the radial direction portion 129 of each cam guide piece 121 (movable plate 19) is before rising on the inclined surface 113 of each cam piece 105 (cam plate 17). At this time, the radial portion 129 is pressed against the annular plate portion 97 by the urging force of the shift spring 25, and the cam 21 is not operated. Moreover, each arrow of FIG. 10, 11 has shown the moving direction of the cam plate 17 and the cam guide piece 121 (movable plate 19) when the electric motor 27 is rotated in the opposite direction from each state.
[0109]
When the cam 21 is not operating, the movable plate 19 (clutch ring 51) is moved to the left by the shift spring 25 and the dog clutch 13 is engaged, as in the lower half of FIG.
[0110]
At this time, the shift spring 25 becomes a waiting mechanism and engages the dog clutch 13 when the meshing teeth 53 and 55 are in phase.
[0111]
When the dog clutch 13 is engaged, the vehicle is in a four-wheel drive state as described above.
[0112]
FIG. 12 shows a state where the electric motor 27 is rotated by the maximum angle in the opposite direction from the state of FIG. 10, and the pinion gear 153 of the gear set 29 is engaged with the other end of the gear 107. At this time, the other fixed plate portion 91 of the support plate 15 abuts against the gear plate 99 and becomes a stopper, preventing the cam plate 17 from over-rotating and preventing the gear 107 from coming off from the pinion gear 153.
[0113]
FIG. 13 shows the state of the cam 21 corresponding to FIG. 12, and the radial portion 129 of each cam guide piece 121 rises on the inclined surface 113 of each cam piece 105 and climbs over the holding projection 117 to the holding surface 115. The cam 21 is operated. Moreover, each arrow of FIG. 12, 13 has shown the moving direction of the cam plate 17 and the cam guide piece 121 (movable plate 19) when the electric motor 27 is rotated in the opposite direction from each state.
[0114]
When the cam 21 is actuated, each cam guide piece 121 (movable plate 19) is moved upward in FIG. 13 by the cam thrust force, and the shift spring 25 is compressed.
[0115]
Further, in a state where the cam plate 17 and the movable plate 19 are assembled to the support plate 15, the cam plate 17 is pressed against the support plate 15 by the biasing force of the shift spring 25, and as described above, the cam 21 shifts the shift spring. When 25 is contracted, the pressing force between the cam plate 17 and the support plate 15 is further increased. However, since the convex portion 171 is formed on the support plate 15, the sliding friction resistance between the support plate 15 and the cam plate 17 is greatly increased. Has been reduced.
[0116]
Further, the convex portion 171 is formed on the inner periphery of the support plate 15 (annular plate portion 89), and the friction diameter (friction torque) between the support plate 15 and the cam plate 17 is minimized, thereby reducing the sliding friction resistance. Is the maximum.
[0117]
When the shift spring 25 is contracted, the movable plate 19 (clutch ring 51) is moved to the right by the urging force of the return spring 23 as shown in the upper half of FIG. 1, and the dog clutch 13 is disengaged.
[0118]
When the dog clutch 13 is disengaged, the vehicle is in a two-wheel drive state as described above.
[0119]
In addition, since the holding projection 117 holds each cam guide piece 121 on the holding surface 115 by its check function, even when the electric motor 27 is stopped, a disturbance factor such as vibration or impact is received during traveling. The vehicle is prevented from changing from the two-wheel drive state to the four-wheel drive state against the intention of the driver.
[0120]
FIG. 14 shows a state where the pinion gear 153 is engaged with the central portion of the gear 107 while the cam plate 17 is rotated in both directions from the state of FIGS. 10 and 12. FIG. 15 shows the cam plate at this time. The movement direction (arrow 157) of each cam guide piece 121 (movable plate 19) according to 17 rotation directions (arrow 155) is shown.
[0121]
When the cam plate 17 is rotated in the direction of the arrow 159 in FIG. 14, the four-wheel drive state in FIG. 10 is obtained, and when the cam plate 17 is rotated in the direction of the arrow 161, the two-wheel drive state in FIG.
[0122]
Further, since holding surfaces (holding surface 115 and annular plate portion 97) having no cam angle are provided on both sides of the inclined surface 113 of the cam piece 105, the cam guide piece 121 (the radial portion 129) holds these. When on the surface, even if the biasing force of the shift spring 25 is received, the rotational torque is not applied to the cam plate 17. Therefore, the state of the cam 21 is maintained both before and after the operation, and the vehicle is stably maintained in the four-wheel drive state and the two-wheel drive state. Therefore, the electric motor 27 is not used except when the cam 21 is operated. Can be stopped.
[0123]
As described above, in the four-wheel drive state where the dog clutch 13 and the 2-4 switching mechanism are respectively connected, the driving force of the engine is transmitted from the 2-4 switching mechanism to the outer differential case 7 via the rear wheel side power transmission system. Then, the inner differential case 9 is rotationally driven via the dog clutch 13. This rotation is distributed from the pinion shaft 65 to the side gears 69 and 71 via the pinion gear 67 and transmitted to the left and right rear wheels via the respective axles.
[0124]
When the vehicle is in a four-wheel drive state, running performance, escape performance, and stability on rough roads are improved.
[0125]
Further, for example, if a driving resistance difference occurs between the rear wheels during traveling on a rough road, the driving force of the engine is differentially distributed to the left and right rear wheels by the rotation of each pinion gear 67.
[0126]
In the two-wheel drive state in which the connection between the dog clutch 13 and the 2-4 switching mechanism is released, the inner differential case 9 to the rear wheel are disconnected by the dog clutch 13 to be in a free rotation state, and from the 2-4 switching mechanism. The power transmission system up to the outer differential case 7 is disconnected from both the driving force of the engine and the accompanying rotation by the rear wheels, and the rotation stops.
[0127]
Thus, in the two-wheel drive state in which the rotation of the rear wheel side power transmission system from the 2-4 switching mechanism to the outer differential case 7 stops, the vibration is reduced and the riding comfort is improved, and the rear wheel side power transmission system is improved. The wear is reduced at each part and durability is improved. Further, the burden on the engine is reduced by the reduction in rotational resistance, and the fuel efficiency is improved.
[0128]
In the outer differential case 7, in addition to the openings 57 and 59, spiral oil grooves 163 and 165 are formed on the inner circumferences of the boss portions 31 and 33, respectively. Further, in the portions facing the thrust washers 85 and 85, respectively. Are formed with radial oil grooves 167 and 169 communicating with the oil grooves 163 and 165, respectively.
[0129]
Since the openings 57 and 59 are formed in the radially outer portion of the outer differential case 7, the openings 57 and 59 are always immersed in the oil in the oil reservoir formed in the differential carrier 5. Oil flows in and out.
[0130]
Also, the oil in the oil reservoir is scraped up by the rotation of the outer differential case 7 (ring gear 43), and the scraped oil is promoted to move by the screw pump action of the oil grooves 163, 165, and the oil grooves 167, 169 and the thrust It flows into the outer differential case 7 through gaps such as washers 85 and 85.
[0131]
The oil that has flowed into the outer differential case 7 is engaged with the gears 67, 69, 71 constituting the differential mechanism 11, the sliding portion between the pinion shaft 65 and the pinion gear 67, and the sliding portion between the outer differential case 7 and the inner differential case 9. These are supplied to the sliding portion of the outer differential case 7 and the clutch ring 51, the dog clutch 13 (meshing teeth 53, 55), etc., and are lubricated and cooled.
[0132]
Further, the lower part of the gear plate actuator 1 is also immersed in the oil reservoir, and the sliding portion between the cam plate 17 and the support plate 15 and the movable plate 19 that are rotated, the cam 21 and the like are lubricated and cooled.
[0133]
The gear set 29 is also lubricated and cooled by the above-described scooping oil.
[0134]
In each of the lubrication / cooling units described above, the supplied oil reduces wear, improves durability, reduces frictional resistance at each sliding portion, and improves engine fuel efficiency.
[0135]
Thus, the gear plate actuator 1 and the rear differential 3 are configured.
[0136]
As described above, in the gear plate type actuator 1, the operating force loss due to the sliding friction when the cam plate 17 is rotated by the electric motor 27 is reduced by the convex portion 171 provided on the support plate 15.
[0137]
Further, since the convex portion 171 is formed on the inner periphery of the support plate 15 (annular plate portion 89) and the friction torque is minimized, the effect of reducing the operating force loss is further increased.
[0138]
Therefore, since it is not necessary to enlarge the electric motor 27 or increase the field current to compensate for this loss, the gear plate actuator 1 and the rear differential 3 are increased in size and weight as the electric motor 27 is increased. In addition, the load of the battery and the battery charging alternator and the fuel consumption of the engine that drives the alternator are prevented from being reduced.
[0139]
Further, since the contact area between the support plate 15 and the cam plate 17 is reduced by the convex portion 171, the loss of operating force due to the viscous resistance of oil is also reduced. A normal switching operation of the dog clutch 13 is possible even in the season or in a cold region, and the vehicle can be brought into a desired four-wheel drive state or a two-wheel drive state.
[0140]
Moreover, since the convex part 171 formed by bending the edge part of the support plate 15 is easy to process, it can implement at very low cost.
[0141]
Further, the gear plate type actuator 1 for converting the rotational torque of the electric motor 27 into the operating force of the dog clutch 13 by the cam 21 is different from the conventional example using the fluid pressure type actuator, and is expensive pump, piston and cylinder, shift No mechanism is required, the number of parts is small, the structure is simple, and the cost is low.
[0142]
Further, the rear differential 3 using the gear plate type actuator 1 does not require a wide arrangement space such as a pressure line, is light and compact, improves on-vehicle performance, and eliminates the need to change the differential carrier 5. A large increase in cost associated with the change is prevented.
[0143]
In addition, the gear plate actuator 1 and the rear differential 3 are free from the effect of pressure leakage and the effect of pressure fluctuations, and the performance, stability, and reliability are greatly improved. The increase in cost associated with the can be avoided.
[0144]
[Second Embodiment]
The second embodiment will be described with reference to FIG. The second embodiment is a gear plate actuator 1 in which frictional resistance reducing means (convex portion 171) is provided on the support plate 15 side at a sliding portion (first sliding portion) between the support plate 15 and the cam plate 17. Unlike this, the friction resistance reducing means is provided on the cam plate 17 side.
[0145]
The gear plate type actuator of the second embodiment is used in place of the gear plate type actuator 1 of the first embodiment in the rear differential 3, and hereinafter, the same reference numerals are given to the same members and the like. However, the differences will be described.
[0146]
As shown in FIG. 17, two grooves 201 and 203 (friction resistance reducing means: contact area reducing portion) are concentrically formed on the inner peripheral side of the cam plate 17 (annular plate portion 97) on the support plate 15 side. Is formed. These grooves 201 and 203 are in contact with the annular plate portion 89 of the support plate 15 in the state in which the gear plate actuator of the second embodiment is assembled, and the sliding portion (the first sliding portion) between them. ), The sliding frictional resistance is reduced by reducing the mutual contact area.
[0147]
In the gear plate type actuator of the second embodiment configured as described above, the operating force loss due to the sliding friction when the electric motor 27 rotates the cam plate 17 is reduced by the grooves 201 and 203 provided in the cam plate 17. Thus, the same effects as those of the gear plate actuator 1 of the first embodiment can be obtained.
[0148]
[Third Embodiment]
The third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment is an example in which friction resistance reducing means is provided on the cam plate 17 side in a sliding portion (third sliding portion: cam mechanism) between the cam plate 17 and the movable plate 19.
[0149]
The gear plate actuator of the third embodiment is used in place of the gear plate actuator 1 of the first embodiment instead of the rear differential 3, and hereinafter, the same reference numerals are given to the same members and the like. However, the differences will be described.
[0150]
As shown in FIG. 18, the three cam pieces 105 formed on the cam plate 17 (annular plate portion 97) pass through the inclined surface 113, the holding projection 117, and the holding surface 115, and the groove 301 (friction resistance reducing means: A contact area reduction portion) is formed. The groove 301 is in contact with the radial direction portion 129 of each cam guide piece 121 of the movable plate 19 in a state where the gear plate actuator of the third embodiment is assembled, and the cam piece 105 and the cam guide piece 121 In the cam 21 constituted by, the sliding frictional resistance is reduced by reducing the contact area.
[0151]
In the gear plate type actuator of the third embodiment configured as described above, an operation generated in the cam 21 when the electric motor 27 rotates the cam plate 17 by the groove 301 provided in the cam piece 105 of the cam plate 17. The loss of force is reduced, and an effect equivalent to that of the gear plate actuator 1 of the first embodiment is obtained.
[0152]
Further, in this configuration in which the groove 301 is provided in the cam 21 that generates a large sliding resistance, the effect of reducing the sliding frictional resistance (operation force loss) is particularly great.
[0153]
[Fourth Embodiment]
The fourth embodiment will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is an example in which frictional resistance reducing means is provided on the movable plate 19 side at the sliding portion (second sliding portion) between the support plate 15 and the movable plate 19.
[0154]
The gear plate type actuator of the fourth embodiment is used by replacing the rear differential 3 with the gear plate type actuator 1 of the first embodiment, and hereinafter, the same reference numerals are given to the same members and the like. However, the differences will be described.
[0155]
As shown in FIG. 19, Teflon 401 (friction resistance reducing means: a low friction resistance material) is arranged on each guide groove 95 side of the support plate 15 on each outer peripheral guide piece 125 of the movable plate 19.
[0156]
The Teflon 401 is movable while positioning the support plate 15 and the movable plate 19 in the radial direction between the outer peripheral guide piece 125 and the guide groove 95 with the gear plate actuator of the fourth embodiment assembled. The sliding frictional resistance generated when the plate 19 moves is reduced.
[0157]
In the gear plate type actuator of the fourth embodiment configured as described above, when the cam plate 17 is rotated by the electric motor 27 and the movable plate 19 is moved by the cam 21, the support plate 15, the movable plate 19, Is reduced by the Teflon 401, and an effect equivalent to that of the gear plate actuator 1 of the first embodiment can be obtained.
[0158]
Further, the vibration absorbing function of the plastic material Teflon 401 prevents vibration and resonance of the movable plate 19 and the support plate 15, and the operation of the gear plate actuator is stabilized and quiet.
[0159]
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is an example in which frictional resistance reducing means is provided on the support plate 15 side at the sliding portion (second sliding portion) between the support plate 15 and the movable plate 19.
[0160]
The gear plate actuator of the fifth embodiment is used by replacing the rear differential 3 with the gear plate actuator 1 of the first embodiment. Hereinafter, the same members and the like are given the same reference numerals. However, the differences will be described.
[0161]
As shown in FIG. 20, Teflon 403 (friction resistance reducing means: low friction resistance material) is disposed in each guide groove 95 of the support plate 15 on the outer peripheral guide piece 125 side of the movable plate 19.
[0162]
The Teflon 403 is movable while positioning the movable plate 19 and the support plate 15 in the radial direction between the guide groove 95 and the outer peripheral guide piece 125 in a state where the gear plate actuator of the fifth embodiment is assembled. The sliding frictional resistance generated when the plate 19 moves is reduced.
[0163]
In the gear plate actuator of the fifth embodiment configured as described above, when the cam plate 17 is rotated by the electric motor 27 and the movable plate 19 is moved by the cam 21, the support plate 15, the movable plate 19, Is reduced by the Teflon 403, and an effect equivalent to that of the gear plate actuator 1 of the first embodiment can be obtained.
[0164]
Further, the vibration absorbing function of the plastic material Teflon 403 prevents the support plate 15 and the movable plate 19 from vibrating and resonating, and the operation of the gear plate actuator is stabilized and quiet.
[0165]
[Sixth Embodiment]
The sixth embodiment will be described with reference to FIG. The sixth embodiment is an example in which frictional resistance reducing means is provided at a sliding portion (first sliding portion) between the support plate 15 and the cam plate 17.
[0166]
The gear plate type actuator of the sixth embodiment is used in place of the gear plate type actuator 1 of the first embodiment in place of the rear differential 3, and hereinafter, the same reference numerals are given to the same members and the like. However, the differences will be described.
[0167]
As shown in FIG. 21, a thrust bearing 501 (friction resistance reducing means) is disposed between the support plate 15 (annular plate portion 89) and the cam plate 17 (annular plate portion 97).
[0168]
The thrust bearing 501 significantly reduces the sliding friction resistance between the support plate 15 and the cam plate 17.
[0169]
In the gear plate type actuator of the sixth embodiment configured as described above, when the cam plate 17 is rotated by the electric motor 27, friction loss generated between the support plate 15 and the cam plate 17 is caused by the thrust bearing. 501 and the same effect as the gear plate actuator 1 of the first embodiment can be obtained.
[0170]
  In addition,Claim 1In this invention, the contact area reducing portion may be provided in one or both of the support plate and the cam plate (first sliding portion), and similarly, the support plate and the movable plate (second sliding portion). You may provide in one or both, You may provide in one or both of a cam plate and a movable plate (3rd sliding site | part).
[0171]
  Also,Claim 2In the present invention, the low friction resistance material may be disposed in one or both of the outer peripheral guide groove of the support plate and the outer peripheral guide piece of the movable plate.
[0172]
The low friction resistance material may be a plastic material other than Teflon, and may be a material other than plastic.
[0173]
  Also,Claim 3In the present invention, the bearing may be any type of bearing.
[0174]
In the gear plate actuator of the present invention, the operated device is not limited to the clutch.
[0175]
Further, the clutch may be a friction clutch such as a multi-plate clutch or a cone clutch as well as a meshing clutch (dog clutch) as in each embodiment.
[0176]
Further, in the differential device of the present invention, the differential mechanism is not limited to the bevel gear type differential mechanism, the planetary gear type differential mechanism, and the pinion gear rotatably accommodated in the accommodation hole of the differential case are provided on the output side. A differential mechanism using side gears or a differential mechanism using worm gears may be used.
[0177]
【The invention's effect】
The gear plate type actuator according to claim 1 is provided with a frictional force reducing means provided at a sliding portion where resistance is generated when the cam plate is rotated by an electric motor to reduce the operating force loss. In order to compensate for this, it is not necessary to enlarge the electric motor and increase the field current.
[0178]
Therefore, an increase in the size and weight of the gear plate actuator and its operated device accompanying the increase in size of the electric motor is prevented, and when the operated device is an in-vehicle device, the burden on the battery and the battery charging alternator is increased. The fuel consumption of the engine that drives the alternator is prevented from being lowered.
[0179]
Further, unlike the configuration using a fluid pressure type actuator, an expensive pump, piston and cylinder, shift mechanism and the like are unnecessary, and the number of parts is small, the structure is simple, and the cost is low.
[0180]
Furthermore, the operated device using the gear plate actuator does not require a wide arrangement space such as a pressure line, is light and compact, improves on-vehicle performance, and eliminates the need to change the casing. A large increase in cost associated with the change is prevented.
[0181]
In addition, the gear plate actuator and the device to be operated are freed from the effects of pressure degradation and pressure fluctuations, and the performance, stability and reliability are greatly improved. The increase in cost associated with the can be avoided.
[0183]
In addition, the loss of operating force due to the viscous resistance of the oil is reduced by the contact area reducing section, and the power interrupting device or differential device that interrupts the driving force with the gear plate actuator of the present invention due to the remarkable viscous resistance reducing effect at low temperatures. The four-wheel drive vehicle using can be operated with a normal driving force even in a cold season or in a cold region, and the vehicle can be brought into a desired four-wheel drive state or a two-wheel drive state.
[0188]
  Claim 2The gear plate actuatorBy providing frictional resistance reduction means at the sliding part where resistance is generated when the cam plate is rotated by the electric motor to reduce the operating force loss, the electric motor is enlarged to compensate for the operating force loss, There is no need to increase the field current.
  Therefore, an increase in the size and weight of the gear plate actuator and its operated device accompanying the increase in size of the electric motor is prevented, and when the operated device is an in-vehicle device, the burden on the battery and the battery charging alternator is increased. The fuel consumption of the engine that drives the alternator is prevented from being lowered.
  Further, unlike the configuration using a fluid pressure type actuator, an expensive pump, piston and cylinder, shift mechanism and the like are unnecessary, and the number of parts is small, the structure is simple, and the cost is low.
  Furthermore, the operated device using the gear plate actuator does not require a wide arrangement space such as a pressure line, is light and compact, improves on-vehicle performance, and eliminates the need to change the casing. A large increase in cost associated with the change is prevented.
  In addition, the gear plate actuator and the device to be operated are freed from the effects of pressure degradation and pressure fluctuations, and the performance, stability and reliability are greatly improved. The increase in cost associated with the can be avoided.
[0189]
  Claim 3The gear plate actuatorBy providing frictional resistance reduction means at the sliding part where resistance is generated when the cam plate is rotated by the electric motor to reduce the operating force loss, the electric motor is enlarged to compensate for the operating force loss, There is no need to increase the field current.
  Therefore, an increase in the size and weight of the gear plate actuator and its operated device accompanying the increase in size of the electric motor is prevented, and when the operated device is an in-vehicle device, the burden on the battery and the battery charging alternator is increased. The fuel consumption of the engine that drives the alternator is prevented from being lowered.
  Further, unlike the configuration using a fluid pressure type actuator, an expensive pump, piston and cylinder, shift mechanism and the like are unnecessary, and the number of parts is small, the structure is simple, and the cost is low.
  Furthermore, the operated device using the gear plate actuator does not require a wide arrangement space such as a pressure line, is light and compact, improves on-vehicle performance, and eliminates the need to change the casing. A large increase in cost associated with the change is prevented.
  In addition, the gear plate actuator and the device to be operated are freed from the effects of pressure degradation and pressure fluctuations, and the performance, stability and reliability are greatly improved. The increase in cost associated with the can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a gear plate actuator according to a first embodiment and a rear differential using the gear plate actuator.
FIG. 2 is a front view of a support plate used in each embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is a front view of a cam plate used in each embodiment.
5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
FIG. 6 is a front view of a movable plate used in each embodiment.
7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a support plate, a cam plate, a movable plate, etc. used in each embodiment.
9 is a perspective view showing a state where the members of FIG. 8 are sub-assembled. FIG.
FIG. 10 is a front view showing the angle of the cam plate when the vehicle is in a four-wheel drive state.
11 is a view showing a state of the cam when the cam plate is at the angle of FIG.
FIG. 12 is a front view showing the angle of the cam plate when the vehicle is in a two-wheel drive state.
13 is a view showing a state of the cam when the cam plate is at the angle of FIG. 12. FIG.
FIG. 14 is a front view showing the angle of the cam plate when the vehicle is switched between a four-wheel drive state and a two-wheel drive state.
15 is a view showing a state of the cam when the cam plate is at the angle shown in FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view of main parts of a support plate and a cam plate used in the first embodiment.
FIG. 17 is a view showing a cam plate used in the second embodiment.
FIG. 18 is a view showing a cam plate used in the third embodiment.
FIG. 19 is a view showing main parts of a support plate and a movable plate used in the fourth embodiment.
FIG. 20 is a view showing main parts of a support plate and a movable plate used in the fifth embodiment.
FIG. 21 is a cross-sectional view of main parts of a support plate and a cam plate used in the sixth embodiment.
FIG. 22 is a cross-sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Gear plate actuator
3 Rear differential (differential device)
7 Outer differential case
9 Inner differential case
11 Bevel gear type differential mechanism
13 Dog clutch (operated device: clutch)
15 Support plate
17 Cam plate
19 Movable plate
21 Cam (Cam mechanism)
23 Return spring
25 Shift spring
27 Electric motor
29 Gear set
99 Gear plate
171 Convex part provided on support plate (friction resistance reducing means: contact area reducing part)
201, 203 Grooves provided in the cam plate (friction resistance reduction means: contact area reduction part)
301 Groove provided in cam piece of cam plate (friction resistance reducing means: contact area reducing portion)
401 Teflon (friction resistance reducing means: low friction resistance material)
403 Teflon (friction resistance reducing means: low friction resistance material)
501 Thrust bearing (Friction resistance reduction means)

Claims (3)

静止側に固定された環状の支持プレートと、
前記支持プレートの軸方向一側に正逆回動可能に配置されたカムプレートと、
前記支持プレートの軸方向他側に軸方向移動可能に配置され、被操作装置を移動操作する可動プレートと、
前記カムプレート側のギアプレート上に設けられたギアを含めて構成されるギア組と、
前記ギア組を介して前記カムプレートを、正逆方向に回転させる電動モータと、
前記カムプレートと前記可動プレートとの間に設けられ、前記カムプレートの回転力を前記可動プレートの移動操作力に変換するカム機構とを備え、
前記支持プレートと前記カムプレートとの間に形成される第１の摺動部位と、
前記支持プレートと前記可動プレートとの間に形成される第２の摺動部位と、
前記カムプレートと前記可動プレートとの間に形成される第３の摺動部位の少なくともいずれかに、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設け、
前記摩擦抵抗低減手段が、前記第１と第２と第３の各摺動部位において、前記支持プレートと前記カムプレートとの接触面積と、前記支持プレートと前記可動プレートとの接触面積と、前記カムプレートと前記可動プレートとの接触面積をそれぞれ低減させる接触面積低減部であり、
前記接触面積低減部が、前記第１と第２と第３の各摺動部位において、これらの摺動部位を形成する前記支持プレートとカムプレートと前記可動プレートの少なくとも一方に設けられた溝であることを特徴とするギアプレート式アクチュエータ。 An annular support plate fixed to the stationary side;
A cam plate disposed on one side in the axial direction of the support plate so as to be rotatable forward and backward;
A movable plate that is arranged on the other side in the axial direction of the support plate so as to be movable in the axial direction and moves the operated device;
A gear set including a gear provided on the gear plate on the cam plate side;
An electric motor for rotating the cam plate in the forward and reverse directions via the gear set;
A cam mechanism that is provided between the cam plate and the movable plate and converts a rotational force of the cam plate into a moving operation force of the movable plate;
A first sliding portion formed between the support plate and the cam plate;
A second sliding portion formed between the support plate and the movable plate;
At least one of the third sliding portions formed between the cam plate and the movable plate is provided with frictional resistance reducing means for reducing the frictional resistance,
The frictional resistance reducing means includes a contact area between the support plate and the cam plate, a contact area between the support plate and the movable plate at each of the first, second and third sliding portions, A contact area reduction unit that reduces a contact area between the cam plate and the movable plate,
The contact area reducing portion is a groove provided in at least one of the support plate, the cam plate, and the movable plate that forms the sliding portions in the first, second, and third sliding portions. A gear plate actuator characterized by being. 静止側に固定された環状の支持プレートと、
前記支持プレートの軸方向一側に正逆回動可能に配置されたカムプレートと、
前記支持プレートの軸方向他側に軸方向移動可能に配置され、被操作装置を移動操作する可動プレートと、
前記カムプレート側のギアプレート上に設けられたギアを含めて構成されるギア組と、
前記ギア組を介して前記カムプレートを、正逆方向に回転させる電動モータと、
前記カムプレートと前記可動プレートとの間に設けられ、前記カムプレートの回転力を前記可動プレートの移動操作力に変換するカム機構とを備え、
前記支持プレートと前記カムプレートとの間に形成される第１の摺動部位と、
前記支持プレートと前記可動プレートとの間に形成される第２の摺動部位と、
前記カムプレートと前記可動プレートとの間に形成される第３の摺動部位の少なくともいずれかに、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設け、
前記第２の摺動部位が、前記可動プレートの外周に設けられた外周ガイド片と、前記支持プレートの外周に設けられ前記外周ガイド片と係合し前記可動プレートを軸方向移動可能に支持する外周ガイド溝との間に形成されており、
前記摩擦抵抗低減手段が、前記外周ガイド片と前記外周ガイド溝の少なくとも一方に配置された低摩擦抵抗材料であることを特徴とするギアプレート式アクチュエータ。 An annular support plate fixed to the stationary side;
A cam plate disposed on one side in the axial direction of the support plate so as to be rotatable forward and backward;
A movable plate that is arranged on the other side in the axial direction of the support plate so as to be movable in the axial direction and moves the operated device;
A gear set including a gear provided on the gear plate on the cam plate side;
An electric motor for rotating the cam plate in the forward and reverse directions via the gear set;
A cam mechanism that is provided between the cam plate and the movable plate and converts a rotational force of the cam plate into a moving operation force of the movable plate;
A first sliding portion formed between the support plate and the cam plate;
A second sliding portion formed between the support plate and the movable plate;
At least one of the third sliding portions formed between the cam plate and the movable plate is provided with frictional resistance reducing means for reducing the frictional resistance,
The second sliding portion engages with the outer peripheral guide piece provided on the outer periphery of the support plate and the outer peripheral guide piece provided on the outer periphery of the support plate, and supports the movable plate so as to be movable in the axial direction. It is formed between the outer periphery guide groove,
The gear plate actuator, wherein the frictional resistance reducing means is a low frictional resistance material disposed in at least one of the outer peripheral guide piece and the outer peripheral guide groove. 静止側に固定された環状の支持プレートと、
前記支持プレートの軸方向一側に正逆回動可能に配置されたカムプレートと、
前記支持プレートの軸方向他側に軸方向移動可能に配置され、被操作装置を移動操作する可動プレートと、
前記カムプレート側のギアプレート上に設けられたギアを含めて構成されるギア組と、
前記ギア組を介して前記カムプレートを、正逆方向に回転させる電動モータと、
前記カムプレートと前記可動プレートとの間に設けられ、前記カムプレートの回転力を前記可動プレートの移動操作力に変換するカム機構とを備え、
前記支持プレートと前記カムプレートとの間に形成される第１の摺動部位と、
前記支持プレートと前記可動プレートとの間に形成される第２の摺動部位と、
前記カムプレートと前記可動プレートとの間に形成される第３の摺動部位の少なくともいずれかに、摩擦抵抗を低減させる摩擦抵抗低減手段を設け、
前記摩擦抵抗低減手段が、前記第１と第２と第３の各摺動部位の少なくともいずれかに配置されたベアリングであることを特徴とするギアプレート式アクチュエータ。 An annular support plate fixed to the stationary side;
A cam plate disposed on one side in the axial direction of the support plate so as to be rotatable forward and backward;
A movable plate that is arranged on the other side in the axial direction of the support plate so as to be movable in the axial direction and moves the operated device;
A gear set including a gear provided on the gear plate on the cam plate side;
An electric motor for rotating the cam plate in the forward and reverse directions via the gear set;
A cam mechanism that is provided between the cam plate and the movable plate and converts a rotational force of the cam plate into a moving operation force of the movable plate;
A first sliding portion formed between the support plate and the cam plate;
A second sliding portion formed between the support plate and the movable plate;
At least one of the third sliding portions formed between the cam plate and the movable plate is provided with frictional resistance reducing means for reducing the frictional resistance,
The gear plate actuator, wherein the frictional resistance reducing means is a bearing disposed in at least one of the first, second and third sliding portions.
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