(57)【要約】【課題】ウォーム減速機の伝達効率を向上させて小型化を図ることができるアクチュエータを提供する。【解決手段】電動モータ３とウォーム減速機４７とを備え、ウォーム減速機４７は、電動モータ３の回転軸１２と連係されるウォーム４５と、ウォーム４５に噛合されるヘリカルギア４６とで構成され、電動モータ３の回転軸１２にツーウェイクラッチ５を設け、ツーウェイクラッチ５を介して回転軸１２とウォーム４５とが連係されている。【選択図】図１
2009165332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータとウォーム減速機とを備え、
前記ウォーム減速機は、
前記電動モータの回転軸と連係されるウォームと、
前記ウォームに噛合されるヘリカルギアまたはウォームホイールとで構成され、
前記電動モータの回転軸にツーウェイクラッチを設け、
該ツーウェイクラッチを介して前記回転軸と前記ウォームとが連係されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
電動モータとウォーム減速機とを備え、
前記ウォーム減速機は、
前記電動モータの回転軸と連係されるウォームと、
前記ウォームに噛合されるヘリカルギアまたはウォームホイールとで構成され、
前記電動モータと前記ウォーム減速機との間に複数の歯車から成る減速機構を設け、
前記電動モータの回転軸と前記ウォームとを並列配設し、且つこれら回転軸の軸線とウォームの軸線とが同一方向に沿うように両者を配設したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
電動モータとウォーム減速機とを備え、
前記ウォーム減速機は、
前記電動モータの回転軸と連係されるウォームと、
前記ウォームに噛合されるヘリカルギアまたはウォームホイールとで構成され、
前記電動モータの回転軸にツーウェイクラッチを設け、
該ツーウェイクラッチと前記ウォーム減速機との間に複数の歯車から成る減速機構を設け、
前記電動モータの回転軸と前記ウォームとを並列配設し、且つこれら回転軸の軸線とウォームの軸線とが同一方向に沿うように両者を配設したことを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータとウォーム減速機とを備えたアクチュエータに関し、特に自動車に搭載されるアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるアクチュエータとしては、例えば、トランスファを２輪駆動状態と４輪駆動状態に切り換える駆動切替え装置に用いられるものがある。駆動切替え装置用のアクチュエータは、ウォーム減速機と電動モータとが連結されている。ウォーム減速機は、電動モータの回転軸に連結されるウォームと、このウォームに噛合されるウォームホイールとを備えている。ウォームホイールには、出力軸が取り付けられており、この出力軸にラック・ピニオンのピニオンが取り付けられている。ピニオンに噛合されるラックは、アクチュエータのケーシングに往復運動可能に支持されている。
【０００３】
ラックには、シフトフォークが設けられている。このシフトフォークは、トランスファの２輪／４輪駆動切り換え装置を駆動させるためのものである。すなわち、電動モータの回転軸を回転させるとウォームを介してウォームホイールが回転し、ウォームホイールに取り付けられている出力軸が回転する。出力軸が回転するとピニオンもこれと共回りする。すると、ピニオンに噛合されたラックが直線運動し、これによってラックに設けられたシフトフォークがトランスファの２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切り換える（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−７１８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の従来技術にあっては、ウォーム減速機のセルフロックによって電動モータの回転軸の逆転防止を図っている。すなわち、ウォーム減速機の場合、ウォームの歯部がねじのように形成されていることからウォームとウォームホイールとの噛合面積が大きくなり、これによって生じる摩擦力が、ウォームを駆動させてからウォームホイールを容易に駆動させる一方、ウォームホイールを駆動させてからウォームを駆動させることを困難にさせている。
【０００５】
しかしながら、セルフロックを十分機能させるためには、ウォームのリード角を小さくする等、ウォームとウォームホイールの噛合面積を大きくする必要がある。このため、ウォーム減速機の伝達効率が低下してしまうので、所望の伝達効率を得るためにウォーム減速機が大型化してしまい、結果的にアクチュエータが大型化してしまうという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ウォーム減速機の伝達効率を向上させて小型化を図ることができるアクチュエータを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、電動モータとウォーム減速機とを備え、前記ウォーム減速機は、前記電動モータの回転軸と連係されるウォームと、前記ウォームに噛合されるヘリカルギアまたはウォームホイールとで構成され、前記電動モータの回転軸にツーウェイクラッチを設け、該ツーウェイクラッチを介して前記回転軸と前記ウォームとが連係されていることを特徴とする。
このように構成することで、ツーウェイクラッチで電動モータの回転軸の逆転防止を図ることができるので、ウォーム減速機のセルフロックを廃止して伝達効率を向上させることが可能になる。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、電動モータとウォーム減速機とを備え、前記ウォーム減速機は、前記電動モータの回転軸と連係されるウォームと、前記ウォームに噛合されるヘリカルギアまたはウォームホイールとで構成され、前記電動モータと前記ウォーム減速機との間に複数の歯車から成る減速機構を設け、前記電動モータの回転軸と前記ウォームとを並列配設し、且つこれら回転軸の軸線とウォームの軸線とが同一方向に沿うように両者を配設したことを特徴とする。
このように構成することで、ウォーム減速機からの反力が直接電動モータの回転軸に伝達されることがないので、ウォーム減速機のウォームと電動モータの回転軸とを直結する場合と比較して、回転軸に作用するスラスト力を低減させることが可能になる。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、電動モータとウォーム減速機とを備え、前記ウォーム減速機は、前記電動モータの回転軸と連係されるウォームと、前記ウォームに噛合されるヘリカルギアまたはウォームホイールとで構成され、前記電動モータの回転軸にツーウェイクラッチを設け、該ツーウェイクラッチと前記ウォーム減速機との間に複数の歯車から成る減速機構を設け、前記電動モータの回転軸と前記ウォームとを並列配設し、且つこれら回転軸の軸線とウォームの軸線とが同一方向に沿うように両者を配設したことを特徴とする。
このように構成することで、ウォーム減速機からの反力が直接ツーウェイクラッチに伝達されることがないので、ウォーム減速機のウォームとツーウェイクラッチとを直結する場合と比較して、ツーウェイクラッチに作用するスラスト力を低減させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、ツーウェイクラッチで電動モータの回転軸の逆転防止を図ることができるので、ウォーム減速機のセルフロックを廃止して伝達効率を向上させることが可能になる。このため、ウォーム減速機を小型化することができ、アクチュエータを小型化することができる。
【００１１】
請求項２に記載した発明によれば、ウォーム減速機からの反力が直接電動モータの回転軸に伝達されることがないので、ウォーム減速機のウォームと電動モータの回転軸とを直結する場合と比較して、回転軸に作用するスラスト力を低減させることが可能になる。このため、電動モータの回転軸を回転自在に支持する軸受けを小型化することが可能になり、結果的に電動モータの小型化を図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載した発明によれば、ウォーム減速機からの反力が直接ツーウェイクラッチに伝達されることがないので、ウォーム減速機のウォームとツーウェイクラッチとを直結する場合と比較して、ツーウェイクラッチに作用するスラスト力を低減させることが可能になる。このため、ツーウェイクラッチへの負荷を低減することができ、ツーウェイクラッチの使用寿命を延命させることが可能になる。よって、アクチュエータの耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、アクチュエータ１は、例えば、四輪車の駆動を二輪駆動と四輪駆動とに切替える駆動切替え装置用として用いられるものであって、ケーシング２内に電動モータ３と、減速機構４と、減速機構４に連結するウォーム減速機４７とを備え、電動モータ３と減速機構４とをツーウェイクラッチ５を介して連結している。
ケーシング２は、電動モータ３を収納する電動モータ収納部６と、減速機構４を収納する減速機構収納部７とを有している。ケーシング２の外周縁には、アクチュエータ１を固定するときに使用されるボルト孔８が７箇所突設されている。
【００１４】
電動モータ３は、有底円筒形状のヨーク９内にアーマチュア１０を回転自在に配置した所謂ＤＣブラシ付モータである。ヨーク９の内周面には周方向に分割された瓦状の永久磁石１１が等間隔に、且つ隣り合う磁極が互いに逆になるように固定されている。
アーマチュア１０は、回転軸１２に固定されたアーマチュアコア１３と、アーマチュアコア１３に巻装されたアーマチュアコイル１４と、アーマチュアコア１３に隣接して設けられたコンミテータ１５とで構成されている。
【００１５】
回転軸１２は、ツーウェイクラッチ５側先端に向かうに従って段差により軸径が細くなるように形成されている。すなわち、回転軸１２は、アーマチュアコア１３が外嵌固定される軸本体１２ａと、この軸本体１２ａよりも段差によって縮径された第一縮径部１６ａと、この第一縮径部１６ａよりも段差により縮径された第二縮径部１６ｂとがこの順で一体成形され、且つ軸本体１２ａの基端側（図１における右側）にも段差により縮径された軸受け部１６ｃが一体成形されている。
第二縮径部１６ｂには、１箇所に平面取りが施されている。回転軸１２の軸受け部１６ｃは、ヨーク９のエンド部９ａ（底部）に突出形成されたボス１７に圧入固定された軸受け１８によって回転自在に支持されている。
【００１６】
アーマチュアコア１３は、リング状の金属板を軸方向に複数枚積層したものである。金属板の外周部には平面視略Ｔ字型のティース１９が周方向に沿って等間隔に放射状に形成されている。複数枚の金属板を回転軸１２の軸本体１２ａに外嵌固定することにより、アーマチュアコア１３の外周には隣接するティース１９間に蟻溝状のスロット２０が形成されている。スロット２０は軸方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に形成されている。
ティース１９には、このスロット２０を通ってエナメル被覆の巻線２１が巻装されるようになっている。これにより、アーマチュアコア１３の外周に複数のアーマチュアコイル１４が形成される。
【００１７】
コンミテータ１５は、回転軸１２の第一縮径部１６ａに外嵌固定されている。このコンミテータ１５は、アーマチュアコイル１４に流れる電流の向きを切替える、所謂整流を行うためのものであって、コンミテータ１５の外周面には、導電材で形成されたセグメント２２が取り付けられている。
【００１８】
セグメント２２は軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。各セグメント２２のアーマチュアコア１３側の端部には、外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ２３が一体形成され、このライザ２３に、アーマチュアコイル１４の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線２１が掛け回わされている。巻線２１はヒュージングによりライザに固定されており、これによりセグメント２２とこれに対応するアーマチュアコイル１４とが電気的に接続される。
【００１９】
ヨーク９の開口端には有底筒状のカバー２４がボルト２５ａとナット２５ｂとによって締結固定されている。このカバー２４の内側には不図示のホルダステーが取り付けられており、ここにコンミテータ１５に摺接するブラシ（不図示）が設けられている。
カバー２４のエンド部２４ａ（底部）には、径方向中央に共有軸受け２６が設けられている。この共有軸受け２６は、回転軸１２の第一縮径部１６ａとツーウェイクラッチ５とを共に回転自在に支持するための滑り軸受けであって、筒状の軸受け本体２７とこの軸受け本体２７のツーウェイクラッチ５側端に一体形成されたフランジ部２８とで構成されている。
【００２０】
ツーウェイクラッチ５は、電動モータ３の駆動に基づいた回転軸１２の回転力を減速機構４へ伝達する一方、外力による回転力が減速機構４を介して回転軸１２に作用し、これによって回転軸１２が逆転してしまうのを防止するためのものである。
ここで、ツーウェイクラッチ５とは、ワンウェイクラッチが一方向（正回転、または逆回転の何れか一方）だけの駆動力を伝達するものであるのに対し、１つのクラッチで両方向（正／逆回転）に駆動力を伝達することができるものである。つまり、ツーウェイクラッチ５は、回転軸１２の正／逆回転の両方の回転力を減速機構４へ伝達する一方、減速機構４からの回転力は正／逆回転の何れも回転軸１２へは伝達されないようになっている。
【００２１】
このようなツーウェイクラッチ５は、有底筒状のケーシング５１に内嵌された筒状のハウジング２９と、このハウジング２９の内側に回転軸１２連結される駆動側回転体３１と、この駆動側回転体３１と相対回転不能、且つ軸方向に移動可能に連結された従動側回転体３２とを備え、これら駆動側回転体３１、および従動側回転体３２と、ハウジング２９との間に有底筒状のハブ３０を介装してある。
【００２２】
ハウジング２９の電動モータ３側端には、内周面に段差により拡径された拡径部２９ａが形成され、ここに共有軸受け２６のフランジ部２８を受け入れることができるようになっている。
駆動側回転体３１は、略円柱状に形成されたものであって、電動モータ３側に回転軸１２の第二縮径部１６ｂに対応する連結孔３３が形成されている。これによって、駆動側回転体３１と回転軸１２とが相対回転不能、且つ軸方向に移動可能になっている。
【００２３】
また、駆動側回転体３１の電動モータ３側端には、外周面に段差により縮径された縮径部３４が形成されており、ここを共有軸受け２６が回転自在に支持するようになっている。すなわち、駆動側回転体３１の縮径部３４の外径Ｅ１は、回転軸１２の第一縮径部１６ａの外径Ｅ２と略一致するように設定されている。
【００２４】
さらに、駆動側回転体３１の電動モータ３とは反対側端に段差により形成された縮径部３５には、従動側回転体３２が外嵌されている。駆動側回転体３１の縮径部３５には、１箇所に平面取りが施されている一方、縮径部３５を受け入れる従動側回転体３２の連結孔３６は、縮径部３５に対応するように形成されている。これによって、両者３１，３２は相対回転不能、且つ軸方向に移動可能になっている。
【００２５】
駆動側回転体３１、および従動側回転体３２は、互いに重ね合わさった状態で有底筒状のハブ３０内に収納されている。つまり、駆動側回転体３１、および従動側回転体３２と、ハウジング２９との間にハブ３０が介装された状態になっている。
ハブ３０は、この開口部が電動モータ３側となるように設けられている。ハブ３０とハウジング２９との間には、コイルスプリング５２が設けられている。このコイルスプリング５２は、それぞれ駆動側回転体３１、および従動側回転体３２の回転駆動に応じて径方向内側に向かって縮径変形したり、径方向外側に向かって拡径変形したりするようになっている。
【００２６】
すなわち、ツーウェイクラッチ５は、まず駆動側回転体３１が駆動した場合、駆動側回転体３１が駆動することでコイルスプリング５２が縮径変形し、これがハブ３０を介して駆動側回転体３１と従動側回転体３２を一体化させて両者が共回りする。このため、駆動側回転体３１から従動側回転体３２に回転力が伝達される。
【００２７】
これに対し、ハブ３０が駆動側回転体３１よりも先に駆動するような場合には、ハブ３０が駆動することでコイルスプリング５２が拡径変形し、コイルスプリング５２とハウジング２９との間に摩擦抵抗力が生じる。これによって、従動側回転体３２の回転が規制されるので、従動側回転体３２から駆動側回転体３１への回転力の伝達が防止される。
【００２８】
ハブ３０のエンド部３０ａ（底部）には、軸方向外側に向かって突出するボス部３７が形成され、ここに減速機構４の第一ピニオン３８が圧入固定されている。第一ピニオン３８は、筒状に形成されたものであって、基端側に形成されツーウェイクラッチ５と連結される連結部４０と、先端側に形成された歯部４１とが一体成形されている。第一ピニオン３８の連結部４０は、ハウジング２９の電動モータ３とは反対側端に設けられた軸受け３９に回転自在に支持されている。すなわち、第一ピニオン３８の連結部４０に圧入されているハブ３０は、軸受け３９に第一ピニオン３８を介して回転自在に支持された状態になっている。
【００２９】
ここで、歯部４１のピッチ円径ＰＣは連結部４０の直径よりも小さく設定されている。このようにすることで、歯部４１のピッチ円径ＰＣが連結部４０の直径よりも大きく設定されている場合と比較して第一ピニオン３８に作用する駆動モーメントを小さくすることができる。このため、第一ピニオン３８の連結部４０のみに軸受け３９を設ける、つまり、第一ピニオン３８を片持ちで支持することが可能になる。
【００３０】
第一ピニオン３８の歯部４１には、第一平歯車４２が噛合されている。第一平歯車４２には、電動モータ３側に延出する第二ピニオン４３が一体成形されており、これら第一平歯車４２、および第二ピニオン４３は、ケーシング２と電動モータ３のカバー２４とで回転自在に支持されている。
【００３１】
第二ピニオン４３には、第二平歯車４４が噛合されている。第二平歯車４４は、ウォーム減速機４７の一方を構成するウォーム４５と一体成形されている。ウォーム４５は、ケーシング２に設けられたウォーム収容部４８に収容され、このウォーム収容部４８に設けられた軸受け４９，４９によって回転自在に支持されている。
これら平歯車３８，４２〜４４が設けられることによって、ウォーム４５は、この軸線Ｐ１が電動モータ３の回転軸１２の軸線Ｐ２に沿うように設けられ、両者１２，４５は互いに並列配設された状態になっている。
【００３２】
ウォーム４５には、ウォーム減速機４７の他方を構成するヘリカルギア４６が噛合されている。ヘリカルギア４６の径方向略中央には、ヘリカルギア４６と共に回転可能に連結された出力軸５０が電動モータ３の回転軸１２と直交する方向に沿うように設けられている。なお、この出力軸５０が回転することによって図示しない駆動切替え装置が駆動し、四輪車の駆動を二輪駆動と四輪駆動とに切替わるようになっている。
【００３３】
したがって、上述の実施形態によれば、ツーウェイクラッチ５で電動モータ３の回転軸１２の逆転防止を図ることができるので、ウォーム減速機４７のセルフロックを廃止して伝達効率を向上させることが可能になる。このため、ウォーム減速機４７を小型化することができ、アクチュエータ１を小型化することができる。
【００３４】
また、ツーウェイクラッチ５とウォーム減速機４７のウォーム４５との間にそれぞれ平歯車３８，４２〜４４を設け、直接ウォーム４５とツーウェイクラッチ５とを連結していない。しかも、平歯車３８〜４４を設けられることによって、ウォーム４５の軸線Ｐ１と電動モータ３の回転軸１２の軸線Ｐ２とが互いに並列になるように両者１２，４５が配設されている。
このため、ウォーム減速機４７からの反力が直接ツーウェイクラッチ５に伝達されることがないので、ウォーム減速機４７のウォーム４５とツーウェイクラッチ５とを直結する場合と比較して、ツーウェイクラッチ５に作用するスラスト力を低減させることが可能になる。よって、ツーウェイクラッチ５への負荷が低減して使用寿命が延び、結果的にアクチュエータ１の耐久性を向上させることができる。
【００３５】
さらに、回転軸１２に作用するスラスト力もウォーム減速機４７のウォーム４５と電動モータ３の回転軸１２とを直結する場合と比較して低減させることが可能になる。このため、電動モータ３の回転軸を回転自在に支持する軸受け１８や共有軸受け２６を小型化することが可能になり、結果的に電動モータ３の小型化を図ることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、ツーウェイクラッチ５とウォーム減速機４７との間に設けられた減速機構４が４つの平歯車３８，４２〜４４で構成されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、減速機構４７は、２つ以上の複数の平歯車で構成されていればよい。
【００３７】
さらに、上述の実施形態では、ウォーム減速機４７がウォーム４５とヘリカルギア４６とで構成されている場合について説明したが、これに限られるものではなく、ヘリカルギア４６に代わってウォームホイールを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態におけるアクチュエータの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  アクチュエータ
３  電動モータ
４  減速機構
５  ツーウェイクラッチ
１２  回転軸
４５  ウォーム
４６  ヘリカルギア
４７  ウォーム減速機
Ｐ１，Ｐ２  軸線
【図１】
2009165332.tif 000003