JPS63225706A - ダイヤフラムアクチユエ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ダイヤフラムの両面に加わる圧力差に応じて
アクチュエータロッドを軸方向に駆動するダイヤフラム
アクチュエータに関する。

（従来技術） 従来、パートタイム４輪駆動車の２輪駆動と４輪駆動を
切換えるシフト機構にあってはζシフトレバ−に連動し
たコントロールロッドによる機械的なカップリングスリ
ーブの移動により２輪駆動と４輪駆動を切換るようにし
ていたが、コントロール機構が複雑になることから、近
年にあってはダイヤフラムアクチュエータを使用して２
輪駆動と４輪駆動との切換えを行なう装置が考えられて
いる。

このダイヤフラムアクチュエータは周知のように、ハウ
ジング内に可撓性の材料で作られたダイヤフラムを設け
てハウジング内を２つの室に仕切ると共にダイヤフラム
の中心部を軸方向に移動自在なアクチュエータロッドに
固着し、いずれか一方の室を例えば負圧源に接続すると
同時に他方の室を大気に開放することによりダイヤフラ
ムに加わる圧力差に応じた力でアクチュエータロッドを
軸方向に移動し、アクチュエータロッドによるカップリ
ングスリーブの移動で２輪駆動と４輪駆動との切換がで
きるようにしている。

ところでダイヤフラムアクチュエータによる２輪駆動と
４輪駆動のシフト切換にあっては、両者の駆動軸を同軸
上で相対回転自在に付き合わせると共に付き合わせ部分
の軸外周のそれぞれに外周スプラインを形成し、この外
周スプラインに内周スプラインを切ったカップリングス
リーブを嵌め合わせ、ダイヤフラムアクチュエータによ
るカップリングスリーブの移動で軸の連結又は切離しを
行なうことから、一方の外周スプラインから他方の外周
スプラインに対しカップリングスリーブを噛み込ませる
際及び噛み外す際には、大きな駆動力を必要とするが、
噛み込み前又は噛み外し後の移動についてはそれ程大ぎ
な駆動力は必要としない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来のダイヤフラムアクチュエータにあっ
ては、アクチュエータロッドによる駆動力がダイヤフラ
ムの受圧面積により一義的に決っており、スプラインに
対するカップリングスリーブの噛込み及び噛外しに必要
な大きな駆動力を発生するようにしていたため、小さな
駆動力で済む噛み込み前及び噛み外し後の移動が急激に
行なわれ、切換衝撃を発生して滑らかな切換ができない
という問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、移動ストロークに対し２段階に駆動力が変えられ
るようにして２輪駆動と４輪駆動との切換えが滑らかに
できるようにしたダイヤフラムアクチュエータを提供す
ることを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、ハウジング
内を２つの室に仕切って設けたダイヤフラムに内周側よ
り第１のベロー部と第２のベロー部を順次形成すると共
に、このベロー部の間にストッパ部材を装着し、一方、
ハウジング側には第１及び第２のベロー部の変形移動に
よる所定ストローク位置で前記ストッパリングの当接を
受けて内側に位置する第１のベロー部のみによる変形移
動を許容するストッパ部を設りるようにしたものである
。

（作用） このような本発明の構成によれば、所定ストロークに達
するまでは、第１及び第２のベロー部の合計受圧面積で
定まる大きな駆動力でアクチュエータロッドを移動し、
所定ストロークに達づると外側に位置する第２のベロー
部の動きが規ｉ１１されて第１のベロー部の受圧面積に
よる小さな駆動力でアクチュエータロッドを移動するよ
うになり、移動ストロークに対し駆動力を２段階に変化
させるようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した断面図である。

まず構成を説明すると、’Ｉａ、”Ｉｂは２分割構造を
もったハウジングであり、ハウジング１ａと１ｂの結合
部分にダイヤフラム２を挟み込んでハウジング内に２つ
の室３Ａと３Ｂを仕切形成している。このダイヤフラム
２としては、ゴム等の可撓性材料で作られる。

ハウジング’＋ａ、”＋ｂの中心部分にはハウジンク１
ｂ側の軸穴をもってアクチュエータロッド４が１習動自
在に組込まれ、アクチュエータロッド４の先端にダイヤ
フラム２の中心側を嵌め込み固定している。即ち、アク
チュエータロッド４の先端側には鍔部４ａが一体に形成
され、鍔部４ａの外側の軸部に一対の押え金に挟み込ん
だ状態でダイヤフラム２の中心部分を嵌め入れ、ワラシ
ト６を介してロンド先端のネジ部４ｂにナツト７をねじ
込んでダイヤフラム２の中心部分をアクチュエータロッ
ド４に締め付は固定している。

更に、ダイヤフラム２は内側より外側に向けて第１のベ
ロー部８と第２のベロー部９を同心円状に順次形成して
おり、第１のベロー部８と第２のベロー部９との間の部
分に一対のストッパ部材１０ａ、１０ｂを締め付は固定
している。

一方、アクチュエータロッド４が設けられたハウジング
１ａ、１ｂの中心側の端面１１ａ、１１ｂに対し外側の
端面１２ａ、１２ｂはダイヤフラム２側に窪ませた段付
き形状としており、この外側の端面１２，１２ｂのそれ
ぞれがダイヤフラム２に設けたストッパ部材１０ａ、１
０ｂの当接を受けて外側に位置する第２のベロー部９の
変形移動を規制するストッパ部を構成することになる。

更に、ダイヤフラム２で仕切られたハウジング１ａ、ｌ
ｂ内の室３Ａ、３Ｂは、配管１３ａ、１３ｂによって図
示しない、例えば負圧源と大気との切換えを行なう切換
弁に接続されており、配管１３ａ、１３ｂを介して例え
ば図示のダイヤフラム２の中立位置にあっては、両側の
室３Ａ、３Ｂの両者が大気圧に開放されており、アクチ
ュエータロッド４を右方向に駆動する場合には、室３Ｂ
側を負圧源に接続すると共に、ＷａＡ側を大気圧に開放
し、一方、７クチユエータロツド４を左方向に駆動する
場合には、室３Ａを負圧源に接続し、室３Ｂを大気圧に
開放するようになる。

勿論、負圧源と大気圧との切換のみならず例えば圧縮空
気を供給する圧力源と大気圧との間の接続切換としても
よい。

次に第１の実施例の動作を説明する。まず配管１３ａ、
１３ｂによりダイヤフラム２で仕切られた両側の室３Ａ
、３Ｂが大気圧に開放された状態にあっては、ダイヤフ
ラム２自体が持つ剛性によりアクチュエータロッド４が
図示の中立位置に置かれている。

尚、ダイヤフラム２自体の剛性が小さいときには、ダイ
ヤフラム２の両側にダイヤフラム２を図示の中立位置に
保持するリターンスプリングを設けるようにしてもよい
。

このダイヤフラム２の中立状態で、例えば配管１３ａを
介して一方の室３Ａを負圧源に接続し、配管１３ｂを介
して他方の室３Ｂを大気に開放させたとすると、室３Ａ
が負圧源により引かれることから室３Ｂ側に対し負圧源
に応じた圧力低下を起こし、ダイヤフラム２は第１のベ
ロー部８及び第２のベロー部９で定まる受圧面積に応じ
た室３Ａと３Ｂとの圧力差に応じた左方向の駆動力を発
生し、アクチュエータロッド４を左方向に移動するよう
なる。

このアクチュエータロッド４を移動するための第１及び
第２のベロー部８，９０室３Ａ側への変形移動により、
第１のベロー部８と第２のベロー部９との間に挿着した
ストッパ部材１０ａも室３Ａ側に移動し、ストッパ部材
１０ａに相対して設Ｃノでいるハウジング１ａの端面１
２ａ等のストロークｒＪ、１に達すると、端面１２ａへ
のストッパ部材１０ａの当接でストッパ部材１０ａの外
側に形成している第２のベロー部９の変形移動による動
きが止められる。

このようにストッパ部材１０ａが端面１２ａに当接する
と、内側に位置する第１のベロー部８の変形移動のみが
許容された状態となり、ダイヤフラムの第１のベロー部
８はその受圧面積に応じた駆動力で更に左方向にアクチ
ュエータロッド４を移動するようになる。このためアク
チュエータ口ラド４のストロークに対する駆動力は第２
図に示すように、ストッパ部材１０ａがハウジング１ａ
の端面１２ａに当接するまでは第１のベロー部８と第２
のベロー部９の合計受圧面積に基づく大きな駆動力Ｆ２
を発生しているが、ストッパ部材１Ｑａがハウジング１
ａの端面１２ａに当接して外側に位＠する第２のベロー
部９の変形移動が規制されると、内側の第１のベロー部
８のみが変形移動となることからアクチュエータロッド
４に加わる駆動力はストッパ部材１０ａの内側に位置す
る第１のベロー部８の受圧面積に応じた小さな駆動力Ｆ
１に低下し、アクチュエータロッド４の移動ストローク
に対し駆動力がＦ２からＦｌに立下がる２段階の変化と
なる。

一方、第１図において、逆に室３Ｂ側を負圧源に接続し
、室３Ａ側を大気圧に開放した場合には、ダイヤフラム
２は室３Ｂ側に変形移動し、第２図の中立位置の右側に
示すように、ストッパ部材１ｏｂがハウジング１ｂの端
面１２ｂに当接するまでは第１のベロー部８と第２のベ
ロー部９の合計受圧面積で定まる大ぎな駆動力Ｆ２を生
じ、ストッパ部材１０ｂが端面１２ｂに当接した後は内
側の第１のベロー部８の受圧面積で定まる小さな駆動力
Ｆ１に切換ねるようになる。

次に、第２図に示す駆動特性をもった第１図のダイヤフ
ラムアクチュエータによる２輪駆動と４輪駆動の切換操
作を説明する。この４輪駆動と２輪駆動の切換えは、例
えば第２図の中立位置に対し右側の駆動特性を使用する
。

第３図は２輪駆動と４輪駆動をカップリングスリーブの
移動により切換えるための２つの軸の外周スプライン付
き合わせ部分を取出して示したもので、１５が一方の駆
動軸に形成された外周スプライン、１６が他方の軸に形
成された外周スプラインであり、斜線で示す１８がカッ
プリングスリーブの内周スプラインとなる。

第３図は外周スプライン１６側から外周スプライン１５
側にカップリングスリーブの内周スプライン１８が噛み
込んだ４輪駆動への切換状態を示しており、この内周ス
プライン１８の噛み込み状態で第１図に示すようにダイ
ヤフラム２は図示の中立位置にあるものとする。

この第３図の内周スプライン１８の噛み込みによる４輪
駆動状態から２輪駆動状態に戻すためには、第１図にお
いて室３Ｂを負圧源に接続し室３Ａを大気に開放するこ
とで、ダイヤフラム２を室３Ｂ側に変形移動させ、アク
チュエータロッド４を右方向に移動する。このアクチュ
エータロッド４の動きはシフトフォークを介して内周ス
プライン１８を備えたカップリングスリーブに伝達され
ており、ダイヤフラム２が図示の中立位置から右方向に
移動する際には第２図に示すように第１のベロー部８と
第２のベロー部９の合計受圧面積で定まる大きな駆動力
Ｆ２を発生し、第３図に示すように外周スプライン１５
側に噛み込んでいるカップリングスリーブの内周スプラ
イン１８を内周スプライン１８の噛み込み抵抗に打ち勝
つ大きな駆動力Ｆ２で右方向に引き外す。

このようなダイヤフラム２による駆動力Ｆ２による右方
向の移動でアクチュエータロッド４がストローク１１に
達すると、第４図に示すように、カップリングスリーブ
の内周スプライン１８が外周スプライン１５の噛み込み
終端位置に至り、カップリングスリーブ１８の内周スプ
ライン１８も引き外し抵抗が低下する。このときダイヤ
フラム２のストッパ部材１０ｂがハウジング１ｂの端面
１２ｂに当接し、外側に位置する第２のベロー部９の変
形移動を規制して内側に位置する第１のベロー部８への
変形移動に切換ねることから駆動力がＦｌに低下し、小
さな駆動力Ｆ１によって第５図に示すようにカップリン
グスリーブの内周スプライン１８を外周スプライン１６
側に引き戻し、ダイヤフラム２の中心部に設けている押
え金５がハウジング１ｂの端面１１ｂに当接するスト１
−りｌ）、２に達してアクチュエータロッド４の移動を
停止し、２輪駆動への切換状態となる。

逆に第５図に示す２輪駆動の状態から第３図の４輪駆動
へ切換える際には、室３Ａを負圧源に接続すると同時に
室３Ｂを大気圧に開放することで、ダイヤフラム２は室
３Ａ側への変形移動を起こし、ストロークＬ２から１１
に戻る初期状態にあってはストッパ部材１０ｂの端面１
２ｂへの当接で内側に位置する第１のベロー部８のみの
変形移動となることから、小さな駆動力Ｆ１によって第
５図の状態から第４図に示す内周スプライン１８の外周
スプライン１５に対する噛み込み開始位置まで移動し、
ストローク１１に戻ると、ストッパ部材１０ｂによる規
制が解除されて第１のベロー部８及び第２のベロー部９
の合計受圧面積による大きな駆動力Ｆ２をもってカップ
リングスリーブの内周スプライン１８を第３図に示すよ
うに外周スプライン１５に噛み込ませるようになる。

尚、第１図の実施例は、第２図の駆動特性に示すように
、図示の中立位置に対し双方向に移動して駆動力を大ぎ
な駆動力Ｆ２から小さな駆動力Ｆ１に段階的に変化させ
る特性を持つダイヤフラムアクチュエータを例にとるも
のであったが、第３〜５図に示したように４輪駆動と２
輪駆動を切換えるためのカップリングスリーブの移動に
ついては、例えば第２図の駆動特性における中立位置か
ら右側の駆動特性のみでよいことから、例えば第１図に
おける左側のハウジング１ａの端面１１ｂの中心より７
クチユエータロツド４の中立位置にお（プるロッド先端
にストッパ部２０を延在させ、アクチュエータロッド４
の中立位置から左側への移動を規制するようにしてもよ
い。また、ストッパ部２０をハウジング１ａから延在す
る代わりに、ストッパ位置調整用のボルトを段け、ボル
トのねじ込み位置によってアクチュエータロッド４の移
動位置を規制するようにしてもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、ハウジング内
を２つの室に仕切って設けたダイヤフラムに内周側より
第１のベロー部と第２のベロー部を順次形成すると共に
、このベロー部の間にストッパ部材を装着し、一方、ハ
ウジング側には第１及び第２のベロー部の変形移動によ
る所定ストローク位置でストッパ部材の当接を受けて内
側に位°　置する第１のベロー部のみによる変形移動を
許容するストッパ部を設けるようにしたため、中立位置
からの移動ストロークに対しアクチュエータロッドの駆
動力を大きな駆動力から小さな駆動力へ２段階に変化さ
せることができ、例えば４輪駆動と２輪駆動を切換える
ためのカップリングスリーブのシフト移動において、カ
ップリングスリーブの外周スプラインへの噛み込み及び
噛み外しの際には大きな駆動力を発生し、噛み込み前及
び噛み外し後の移動については小さな駆動力に切換ねっ
てカップリングスリーブを移動させることができ、カッ
プリングスリーブによる４輪駆動と２輪駆動の滑らかな
切換動作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した断面図、第２図は第
１図の実施例の移動ストロークに対する駆動力の関係を
示したグラフ、第３．４．５図は本発明による２輪駆動
と４輪駆動の切換動作を模式的に示した説明図である。 Ｉａ、１ｂ：ハウジング ２：ダイヤフラム ３Ａ、３Ｂ：室 ４：アクチュエータロッド ４ａ：鍔部　。 ４ｂ＝ネジ部 ５：押え金 ６：ワツシセ ７：ナツト ８：第１のベロー部 ９：第２のベロー部 １０ａ、１０ｂ：ストッパ部材 １１　ａ　＊　１　ｌ　ｂ　：　端面 １２ａ、１２ｂ：端面（ストッパ部） １３ａ、１３ｂ：配管 ｉ５，１６：外周スプライン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ハウジング内をダイヤフラムにより２つの室に分離し、
   いずれか一方の室を負圧源又は圧力源に接続すると共に
   他方の室を大気圧に開放することによるダイヤフラムの
   変形によりアクチュエータロッドを軸方向に移動するダ
   イヤフラムアクチュエータに於いて、 前記ダイヤフラムの異なる半径位置の２か所に内側より
   第１のベロー部と第２のベロー部を形成すると共に該第
   １のベロー部と第２のベロー部の間にストッパ部材を装
   着し、前記第１及び第２のベロー部の変形移動により所
   定のストローク位置で前記ストッパ部材の当接を受けて
   外側に位置する第２のベロー部の変形移動を規制して第
   １のベロー部のみによる変形移動を許容するストッパ部
   をハウジング側に設けたことを特徴とするダイヤフラム
   アクチュエータ。