(57)【要約】【課題】設置に際して省スペース化が可能であり、車室内空間や周辺の装備配置に影響を与えない駆動力伝達装置用アクチュエータを提供する。【解決手段】駆動力伝達装置用アクチュエータ１は、車両の動力伝達軸が通る中空孔１１Ａを有し中空孔１１Ａの中心を回転中心として回転自在に軸支された中空ロータ１１を備える中空モータ部１０と、中空ロータ１１の回転を減速して動力伝達軸周りに回転する出力ギヤに出力する減速ギヤ部２０と、減速ギヤ部２０の出力回転によって作動し、動力伝達軸に設けられる駆動力伝達装置Ａを作動させる作動部３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の動力伝達軸が通る中空孔を有し該中空孔の中心を回転中心として回転自在に軸支された中空ロータを備える中空モータ部と、
前記中空ロータの回転を減速して前記動力伝達軸周りに回転する出力ギヤに出力する減速ギヤ部とを備えることを特徴とする車両用アクチュエータ。
【請求項２】
前記中空モータ部は、前記中空ロータが前記動力伝達軸周りに設置されたケースに軸支され、当該ケースに前記中空ロータ部の外周に沿って配置されたステータが固定されていることを特徴とする請求項１記載の車両用アクチュエータ。
【請求項３】
前記中空モータ部は、前記中空ロータが前記ステータに向けて突出する複数の磁性体突起を備え、前記ステータが回転中心向きに突出してコイルが巻かれた複数の磁性体突起を備えることを特徴とする請求項２記載の車両用アクチュエータ。
【請求項４】
前記減速ギヤ部は、前記中空ロータに設けた偏心外周部に回転自在に軸支された公転外歯ギヤと、該公転外歯ギヤの外歯に噛み合い当該外歯の歯数より多い歯数の内歯を前記中空ロータの回転軸周りに備える固定外周内歯ギヤを備え、前記公転外歯ギヤの自転回転を出力回転とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載された車両用アクチュエータを備え、前記出力ギヤの出力回転によって作動する作動部によって前記動力伝達軸に駆動力を伝達する駆動力伝達装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載された車両用アクチュエータを前記動力伝達軸周りに備える車両。
【請求項７】
車両の動力伝達軸が通る中空孔を有し該中空孔の中心を回転中心として回転自在に軸支された中空ロータを備える中空モータ部に制御信号を送って前記中空ロータを回転させ、
前記動力伝達軸周りに回転する出力ギヤを備える減速ギヤ部によって前記中空ロータの回転を減速し、
前記出力ギヤの回転によって作動する駆動力伝達装置によって駆動軸の駆動力を被駆動軸に伝達することを特徴とする駆動力伝達方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用アクチュエータ、車両用アクチュエータを備える駆動力伝達装置或いは車両、駆動力伝達方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には各種センサからの信号やマニュアル操作部からの信号によって作動する各種のアクチュエータが備えられている。特に、車両の動力伝達系には、エンジンの駆動力を前輪又は後輪或いは全輪に伝達するために駆動力伝達装置が用いられており、このような駆動力伝達装置には、電子制御回路から出力される制御信号などで作動するアクチュエータ（モータなど）が装備されている。ここで言う駆動力伝達装置とは、前輪又は後輪駆動（２ＷＤ）と全輪駆動（ＡＷＤ）の切り換えを行う装置、左右輪間又は前後輪間に設けられるディファレンシャル装置の差動制限を行って駆動力を左右輪或いは前後輪に分配する装置などが含まれる。
【０００３】
このような駆動力伝達装置用のアクチュエータは、その作動によって、駆動軸と被駆動軸の間に設けられるクラッチなどの接続状態を変化させる。ここで言う駆動軸はエンジンの駆動力が既に伝達されている軸であり、被駆動軸は駆動力伝達装置を介してエンジンの駆動力が伝達される軸である。また、駆動軸と被駆動軸を総称して動力伝達軸という。従来の駆動力伝達装置としては、駆動軸であるプロペラシャフトに連結するハウジング内にクラッチ室を設け、このハウジング内に軸支されたインナーシャフトに被駆動軸であるリアディファレンシャル機構のピニオンシャフトをスプライン係合し、クラッチ室内に設けたクラッチ機構を介してハウジングからの駆動力をインナーシャフトに伝達するものなどが知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
このような従来の駆動力伝達装置は、被駆動軸の周りを囲むディファレンシャルケースにモータを横付けしたアクチュエータを備えている。このアクチュエータは、ハウジングとディファレンシャルケースの間に形成されるギヤ収納室内に設けた遊星歯車機構によって減速したモータの回転力でカム機構を作動し、このカム機構の動作でクラッチ機構の接続状態を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７３８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
車両用のアクチュエータは動力伝達軸に近接して設けられることがあり、一般には、動力伝達軸からオフセットした位置に設けられている。前述した従来の駆動力伝達装置に用いられるアクチュエータは、被駆動軸の周りを囲むディファレンシャルケースにモータが横付けされた状態で設置されているので、被駆動軸の周囲にモータを配置するための大きなスペースが必要になる。しかしながら、車両の動力伝達系の配置には車室内空間の下側という極限られたスペースしか与えられていないのが一般的であるから、モータの配置によって車室内空間が狭められたり、駆動力伝達装置周辺の他の装備の配置に影響を与えてしまうといった問題があった。また、モータの取り付け位置を駆動力伝達装置の下側にした場合には、モータから地面までの距離が近くなり、モータが地面から巻き上げられる粉塵や水の影響を受けやすくなり、また地面の凹凸や路面上の障害物がモータに接触しやすくなるという問題があった。
【０００７】
また、前述した従来の駆動力伝達装置用のアクチュエータは、モータの回転軸に装着されたギヤを被駆動軸の回転軸周りに配備された遊星歯車機構におけるリングギヤの外歯に噛み合わせているので、モータは被駆動軸の回転軸からかなり離れた位置に設置せざるを得ない。このため、被駆動軸の回転軸に対してモータが突出した状態になり、アクチュエータの設置に際してモータの周囲に大きなデッドスペースができてしまう問題があった。
【０００８】
また従来、車両用のアクチュエータは、環境温度の影響を受け易いところに設置されるので、高温状態や低温状態に曝される過酷な使用条件下では、モータ内のマグネットの減磁（高温減磁や低温減磁）によってモータの性能が低下する懸念があり、駆動力伝達装置などを安定的に動作させるためには使用環境条件をある程度制限せざるを得ない問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、設置に際して省スペース化が可能であり、車室内空間や周辺の装備配置に影響を与えない車両用アクチュエータを提供すること、駆動力伝達装置用などの車両用アクチュエータのモータと地面との距離を十分に確保することができること、車両用アクチュエータの周囲にデッドスペースを作らないこと、使用環境条件に影響することなく駆動力伝達装置などの安定的な動作が得られること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、本発明による車両用アクチュエータは、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
【００１１】
車両の動力伝達軸が通る中空孔を有し該中空孔の中心を回転中心として回転自在に軸支された中空ロータを備える中空モータ部と、前記中空ロータの回転を減速して前記動力伝達軸周りに回転する出力ギヤに出力する減速ギヤ部とを備えることを特徴とする車両用アクチュエータ。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用アクチュエータ、車両用アクチュエータを備えた駆動力伝達装置の断面構造を示した説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る車両用アクチュエータの中空モータ部の構成例を示した説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る車両用アクチュエータの減速ギヤ部の構成例を示した説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る車両用アクチュエータを備えた車両を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る車両用アクチュエータは、車両の動力伝達軸に同軸状に装着されるものであり、中空モータ部と減速ギヤ部を備えている。
【００１４】
中空モータ部は、車両の電子制御回路などから送られてくる制御信号によって回転するものであって、車両の動力伝達軸が通る中空孔を有し、この中空孔の中心軸を回転中心として回転自在に軸支される中空ロータを備え、中空孔に車両の動力伝達軸を通している。
【００１５】
減速ギヤ部は中空モータ部の回転を減速して必要な作動トルクを得るためのものであって、入力される中空ロータの回転を減速して動力伝達軸周りに回転する出力ギヤに出力する。
【００１６】
このような車両用アクチュエータは各種の用途に用いることができるが、その一例として駆動力伝達装置に用いることができる。本発明の実施形態に係る車両用アクチュエータを備えた駆動力伝達装置は、前述した減速ギヤ部における出力ギヤの出力回転によって作動する作動部を備えている。
【００１７】
ここでの駆動力伝達装置には、前輪又は後輪駆動（２ＷＤ）と全輪駆動（ＡＷＤ）の切り換えを行う２ＷＤ−ＡＷＤ切換装置、左右輪間に設けられるディファレンシャル装置の差動制限を行って左右輪に分配する駆動力を制御する駆動力分配装置、前後輪間に設けられるディファレンシャル装置（センターデフ）の差動制限を行って前後輪に分配する駆動力を制御する駆動力分配装置などが含まれる。
【００１８】
このような特徴を有する車両用アクチュエータは、車両の動力伝達軸と同軸状に中空モータ部を設けることによって、設置に際して省スペース化が可能であり、車室内空間や周辺の装備配置に影響を与えない車両用アクチュエータを提供することができる。また、動力伝達軸と同軸状に設けられる中空モータ部は、これと地面との距離を十分に確保することができるので、モータが地面から巻き上げられる粉塵や水の影響を受け難く、また地面の凹凸や路面上の障害物が中空モータ部に接触するような不具合も生じ難い。
【００１９】
更に、中空モータ部が動力伝達軸と同軸状に設けられ、減速ギヤ部の出力ギヤも動力伝達軸周りに回転するので、動力伝達軸周りにデッドスペースを作ることになる車両用アクチュエータを配備することができる。また、中空ロータを備える中空モータ部としてマグネットを持たないＳＲモータを採用することができるので、マグネットの減磁が生じるような使用環境条件であってもこれに影響を受けることなく駆動力伝達装置などを安定的に動作させることができる。
【００２０】
以下、図面を参照して本発明のより具体的な実施形態を説明する。ここでは駆動力伝達装置とこれに用いられるアクチュエータを例にして説明するが、本発明の実施形態は特にこれに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用アクチュエータとこれを備えた駆動力伝達装置の断面構造を示している。図において、ハウジングＡ１，ハウジングＡ１内のクラッチ室に設けられるクラッチ機構Ａ２，インナーシャフトＡ３が、車両における駆動力伝達装置Ａの構成要素である。駆動力伝達装置Ａは、例えば、駆動軸であるハウジングＡ１の駆動力をクラッチ機構Ａ２を介して被駆動軸であるインナーシャフトＡ３に伝達するものであり、車両の動力伝達軸に対して装備される。この駆動力伝達装置ＡがＦＦの２ＷＤとＡＷＤを切り換える切換装置として機能する場合には、ハウジングＡ１は、エンジンの駆動力で回転するプロペラシャフトに連結され、インナーシャフトＡ３は、リアディファレンシャル機能のピニオンシャフトなどに連結されることになる。
【００２２】
図示の例では、駆動力伝達装置Ａを作動させるためのアクチュエータ１は、車両の動力伝達軸であるインナーシャフトＡ３と同軸状に配備されており、中空モータ部１０、減速ギヤ部２０を備えている。また、駆動力伝達装置Ａは、前述したアクチュエータ１において作動部３０を備えている。
【００２３】
中空モータ部１０は、車両の動力伝達軸であるインナーシャフトＡ３が通る中空孔１１Ａを有し、中空孔１１Ａの中心を回転中心Ｏｍとして回転自在に軸支された中空ロータ１１を備えている。中空ロータ１１は、動力伝達軸であるインナーシャフトＡ３の周りに配置されたケース１２に軸支されている。ケース１２は、軸受１２Ａを介してインナーシャフトＡ３に支持されており、インナーシャフトＡ３の周囲を囲むように配備されている。中空ロータ１１は、ケース１２の回転中心Ｏｍ側に軸受１３Ａ，１３Ｂを介して軸支されている。これによって、中空ロータ１１は、車両の動力伝達軸であるインナーシャフトＡ３と同軸状に配置され、インナーシャフトＡ３には直接接触すること無く回転中心Ｏｍ周りに回転できるようになっている。
【００２４】
中空モータ部１０は、ケース１２に固定され、中空ロータ１１の外周に沿って配置されるステータ１４を備えている。図２は、中空モータ部１０における回転中心Ｏｍの軸に垂直な断面構造を示している。中空ロータ１１は、その外周にステータ１４に向けて突出する複数の磁性体突起１１Ｂを備えている。また、ステータ１４は、回転中心Ｏｍ向きに突出した複数の磁性体突起１４Ａを備えており、その磁性体突起１４Ａには中空モータ部１０を作動させるためのコイル１４Ｂが巻かれている。図示の例では、中空モータ部１０は、中空ロータ１１と同軸状のステータ１４を備えるＳＲモータ（switched reluctance motor）である。ＳＲモータは、マグネットを持たないモータであって、コイル１４Ｂに供給される電流によって生み出される磁界による吸引力を各磁性体突起１４Ａにて順次変化させることで、中空ロータ１１を回転中心Ｏｍ周りに回転させる。
【００２５】
図示の例では、中空モータ部１０はケース１２内に駆動回路基板１５を備えている。この例では駆動回路基板１５は中空の円板状に形成され、回転中心Ｏｍと交差する面内に配置されている。このように駆動回路基板１５をケース１２内に収納することによって、駆動回路基板１５とコイル１４Ｂとの接続配線距離を短くすることができる。
【００２６】
減速ギヤ部２０は、中空ロータ１１の回転を減速して動力伝達軸（インナーシャフトＡ３）周りに回転する出力ギヤに出力するものである。図３は、減速ギヤ２０の構成例を示している。図示の例では、減速ギヤ部２０は、中空ロータ１１によって偏心回転する公転外歯ギヤ２１と公転外歯ギヤ２１の外歯に噛み合う内歯を備えた固定外周内歯ギヤ２２を備えている。ここで、公転外歯ギヤ２１は中空ロータ１１の偏心外周部１１Ｃに軸受２３を介して回転自在に軸支されている。これによって、中空ロータ１１の回転中心Ｏｍ周りの回転によって公転外歯ギヤ２１の中心が一点破線で示すような軌跡Ｌを描き回転中心Ｏｍの周りを公転することになる。
【００２７】
これに対して、公転外歯ギヤ２１の外歯に噛み合う固定外周内歯ギヤ２２は、ケース１２にネジ１２Ｂで固定されており、公転外歯ギヤ２１の外歯の歯数より多い歯数の内歯を備えている。このため、中空ロータ１１の回転中心Ｏｍと公転外歯ギヤ２１の中心とを結ぶ延長線上で公転外歯ギヤ２１は固定外周内歯ギヤ２２と部分的に噛み合うことになり、そのかみ合い箇所が、中空ロータ１１の回転に伴って固定外周内歯ギヤ２２の周りを回ることになる。そして、公転外歯ギヤ２１の公転１回（中空ロータ１１の１回転）で公転外歯ギヤ２１は、自身の外歯と固定外周内歯ギヤ２２の内歯の歯数の差分だけ自転することになり、中空ロータ１１の回転を公転外歯ギヤ２１の自転回転として大きく減速させて出力することができる。
【００２８】
図示の例では、減速ギヤ部２０は、中空ロータ１１の回転に対して偏心回転する公転外歯ギヤ２１の自転回転を出力ギヤの出力回転としているが、これに限らず、中空ロータ１１の外周にサンギヤ（外歯）を固定し、ケース１２に固定される内歯ギヤとサンギヤの間に噛み合う遊星キャリアの公転を出力ギヤの出力回転として取り出す遊星歯車機構によって構成することもできる。
【００２９】
作動部３０は、減速ギヤ部２０における出力ギヤの出力回転によって作動し、車両の動力伝達軸に設けられる駆動力伝達装置Ａを作動させるものである。ここでは、出力ギヤである公転外歯ギヤ２１の側面に設けた孔２１Ａに出力ピン３１を遊嵌させ、公転外歯ギヤ２１の自転回転を複数の出力ピン３１の回転中心Ｏｍ周りの摺動として取り出している。複数の出力ピン３１には、回転中心Ｏｍの周りに環状に配備された第１カム体３２が固定されている。第１カム体３２は、出力ピン３１の摺動角度を回転中心Ｏｍの軸方向に沿った変位に変換するカム面３２Ａを備えており、このカム面３２Ａの変位によってカム面３２Ａ上の第２カム体３３の位置を回転中心Ｏｍの軸方向に変位させている。
【００３０】
この作動部３０によると、公転外歯ギヤ２１の自転回転に伴って、第１カム体３２が回転中心Ｏｍ周りに所定角度摺動し、第１カム体３２のカム面３２Ａの変位によって第２カム体３３を回転中心Ｏｍの軸に沿って摺動させる。これによって、クラッチ機構Ａ２を軸方向に沿って移動させ、クラッチ機構Ａ２の状態を非結合状態から結合状態に変化させる。
【００３１】
このようなアクチュエータ１は、中空モータ部１０と減速ギヤ部２０を車両の動力伝達軸と同軸状に配置することができる。これによって、動力伝達軸に対してオフセットした位置にモータを配置していた従来のアクチュエータと比較して、設置スペースを省スペース化することが可能になる。これによって、車両の車室空間を狭めたり、周辺の他の装備の配置に影響を与えたりすること無く、車両にアクチュエータ１を配備することが可能になる。
【００３２】
アクチュエータ１を備える駆動力伝達装置Ａは、作動部３０が車両の動力伝達軸と同軸状に配置されているので、これによっても設置の省スペース化が可能である。また、図１に示されるように、アクチュエータ１を駆動力伝達装置ＡのハウジングＡ１内に収容することが可能になり、駆動力伝達装置Ａの周囲から余計な出っ張り形状を排除することができる。これによって、駆動力伝達装置Ａの周囲に無用なデッドスペースが生じるのを避けることができる。
【００３３】
そして、アクチュエータ１の中空モータ部１０は、図２に示したようなＳＲモータによって構成することができるので、高温状態や低温状態で減磁が起きるマグネットを用いないモータ構造にすることができる。これにより、使用環境条件を制限することなく、駆動力伝達装置などを安定的に動作させることができる。
【００３４】
また、図示の例のように、減速ギヤ部２０を、中空ロータ１１によって偏心回転する公転外歯ギヤ２１と公転外歯ギヤ２１の外歯に噛み合う内歯を有する固定外周内歯ギヤ２２とからなる構成にして、公転外歯ギヤ２１の自転回転を出力することで、大きな減速比を得ながら減速ギヤ部２０の軸方向の厚みは歯車一枚分の厚みで済む。このような減速ギヤ部２０を備えるアクチュエータ１は、軸方向のスペースも省スペース化することができる。
【００３５】
図４は、本発明の一実施形態に係る車両用アクチュエータを備えた車両を示している。図示の例では、車両１００はアクチュエータ１を備えており、アクチュエータ１によって作動する動力伝達装置Ａを備えている。このような車両１００においては、動力伝達軸が通る中空孔１１Ａを有し中空孔１１Ａの中心を回転中心Ｏｍとして回転自在に軸支された中空ロータ１１を備える中空モータ部１０に制御信号を送って中空ロータ１１を回転させ、動力伝達軸周りに回転する出力ギヤを備える減速ギヤ部２０によって中空ロータ１１の回転を減速し、出力ギヤの回転によって作動部３０を作動して、作動される駆動力伝達装置Ａによって駆動軸の駆動力を被駆動軸に伝達している。
【００３６】
図示の例では、駆動力伝達装置Ａがリアディファレンシャル装置２に近接して配備されている。この例では、エンジン１０１の駆動力は、変速機１０２を経由してフロントディファレンシャル装置１０３に伝達される。フロントディファレンシャル装置１０３は、駆動力を左右のフロントアクスルシャフト１０４に出力して、前輪１０５Ｌ，１０５Ｒを駆動する共に、プロペラシャフト１０６に出力する。プロペラシャフト１０６は、駆動力伝達装置Ａを介してリアディファレンシャル装置２に連結されており、駆動力伝達装置Ａが被駆動軸であるリアディファレンシャル装置２のピニオンシャフトに駆動力を伝達しない場合には、車両１００は前輪１０５Ｌ，１０５Ｒによる２ＷＤ走行を行う。そして、駆動力伝達装置Ａが被駆動軸であるリアディファレンシャル装置２のピニオンシャフトに駆動力を伝達する場合には、駆動力はリアディファレンシャル装置２を介して左右のリアアクスルシャフト１０７に出力され、前輪１０５Ｌ，１０５Ｒに加えて後輪１０８Ｌ，１０８Ｒが駆動され、車両１００は四輪によるＡＷＤ走行を行う。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１：アクチュエータ，
１０：中空モータ部，１１：中空ロータ，
１１Ａ：中空孔，１１Ｂ：磁性体突起，
１２：ケース，１２Ａ：軸受，１２Ｂ：ネジ，１３Ａ，１３Ｂ：軸受，
１４：ステータ，１４Ａ：磁性体突起，１４Ｂ：コイル，１５：駆動回路基板，
２０：減速ギヤ部，２１：公転外歯ギヤ，２１Ａ：孔，
２２：固定外周内歯ギヤ，
３０：作動部，３１：出力ピン，３２：第１カム体，３２Ａ：カム面，
３３：第２カム体，
２：リアディファレンシャル装置，
１００：車両，１０１：エンジン，１０２：変速機，
１０３：フロントディファレンシャル装置，
１０４：フロントアクスルシャフト，１０５Ｌ，１０５Ｒ：前輪，
１０６：プロペラシャフト，１０７：リアアクスルシャフト，
１０８Ｌ，１０８Ｒ：後輪，
Ｏｍ：回転中心，Ａ：駆動力伝達装置，Ａ１：ハウジング（動力伝達軸），
Ａ２：クラッチ機構，Ａ３：インナーシャフト（動力伝達機軸）
【図１】
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【図２】
2015186355.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015186355.tif 000006