(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正逆回転可能なモータと、
モータの出力軸に形成したウォームと、
ウォームと噛み合うウォームホイールと、
ウォームホイールの軸心上に位置してウォームホイールを介して伝達されたモータの回転力を外部に出力する回動軸を備えたアクチュエータにおいて、
回動軸の回動範囲を規制しかつその回動端で回動軸のみを拘束してウォームホイールの回動を許容するクラッチ機構を設けると共に、クラッチ機構により回動軸が拘束された段階で回動を継続するウォームホイールと当接してモータへの電源の供給を遮断する制御スイッチを設けたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
クラッチ機構は、
ウォームホイールとともに回動する伝達体と、
伝達体を囲む環状壁を有しかつ回動軸とともに回動する回動体と、
回動体の環状壁に回動軸の回動範囲に合わせた間隔をおいてそれぞれ径方向に移動自在に保持された２個の移動体と、
回動体の環状壁の周囲に位置して移動体を中心に向けて押圧して環状壁から突出させるガイド体を具備し、
伝達体には、ガイド体に押圧されて中心に向けて突出する移動体のうちの伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体と係合してモータの回転力を回動体に伝達する切欠部を設けると共に、
ガイド体には、回動体の回動端において伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体の遠心方向への移動を許容しかつ切欠部から離脱した移動体と係合して回動体を停止させる凹部を設け、
回動体が停止した段階において、伝達体がガイド体の凹部と係合している移動体の径方向の移動を規制する請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
回動体の環状壁に２個の移動体を１８０゜の間隔をおいて２組設けると共に、伝達体の切欠部およびガイド体の凹部をそれぞれ１８０゜の間隔をおいて２箇所に設けた請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
移動体はころ状をなしている請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
移動体はピンと、ピンに嵌装したローラ部材を具備している請求項２または３に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
回動体の環状壁に係止部を設けると共に、ガイド体に回動体の係止部と係止して回動体の回動範囲を規制するストッパを設けた請求項２ないし５のいずれかに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構や２ＷＤ・４ＷＤ切り換え機構に利用されるアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記したような四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構に採用されるアクチュエータとしては、例えば、正逆回転可能なモータと、モータの出力軸に形成したウォームと、ウォームと噛み合うウォームホイールと、ウォームホイールの軸心上に位置してウォームホイールを介して伝達されたモータの回転力によって所定の範囲で回動する回動軸を備えたものがあり、回動軸の回動端において、ウォームとウォームホイールとの噛み合いにより逆転を阻止して、回動軸を一定の力で保持するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のアクチュエータにおいて、回動軸を停止させる場合には、モータの出力軸がロックしてしまうことから、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部分に大きな衝撃音が生じてしまううえ、この際の衝撃荷重によってウォームあるいはウォームホイールの歯部が破損してしまう可能性があるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題であった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、回動軸を一定の力で保持することができるのは勿論のこと、衝撃音をほとんど発生させることなく、しかもウォームやウォームホイールなどの構造部品に不具合を生じさせることなく回動軸を停止させることができるアクチュエータを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わる発明は、正逆回転可能なモータと、モータの出力軸に形成したウォームと、ウォームと噛み合うウォームホイールと、ウォームホイールの軸心上に位置してウォームホイールを介して伝達されたモータの回転力を外部に出力する回動軸を備えたアクチュエータにおいて、回動軸の回動範囲を規制しかつその回動端で回動軸のみを拘束してウォームホイールの回動を許容するクラッチ機構を設けると共に、クラッチ機構により回動軸が拘束された段階で回動を継続するウォームホイールと当接してモータへの電源の供給を遮断する制御スイッチを設けた構成としたことを特徴としており、このアクチュエータの構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
本発明の請求項２に係わるアクチュエータにおいて、クラッチ機構は、ウォームホイールとともに回動する伝達体と、伝達体を囲む環状壁を有しかつ回動軸とともに回動する回動体と、回動体の環状壁に回動軸の回動範囲に合わせた間隔をおいてそれぞれ径方向に移動自在に保持された２個の移動体と、回動体の環状壁の周囲に位置して移動体を中心に向けて押圧して環状壁から突出させるガイド体を具備し、伝達体には、ガイド体に押圧されて中心に向けて突出する移動体のうちの伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体と係合してモータの回転力を回動体に伝達する切欠部を設けると共に、ガイド体には、回動体の回動端において伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体の遠心方向への移動を許容しかつ切欠部から離脱した移動体と係合して回動体を停止させる凹部を設け、回動体が停止した段階において、伝達体がガイド体の凹部と係合している移動体の径方向の移動を規制する構成としている。
【０００７】
本発明の請求項３に係わるアクチュエータは、回動体の環状壁に２個の移動体を１８０゜の間隔をおいて２組設けると共に、伝達体の切欠部およびガイド体の凹部をそれぞれ１８０゜の間隔をおいて２箇所に設けた構成としている。
【０００８】
本発明の請求項４に係わるアクチュエータにおいて、移動体はころ状をなしている構成とし、本発明の請求項５に係わるアクチュエータにおいて、移動体はピンと、ピンに嵌装したローラ部材を具備している構成としている。
【０００９】
本発明の請求項６に係わるアクチュエータは、回動体の環状壁に係止部を設けると共に、ガイド体に回動体の係止部と係止して回動体の回動範囲を規制するストッパを設けた構成としている。
【００１０】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるアクチュエータにおいて、回動軸が回動端に達してその動作がクラッチ機構により止められても、ウォームホイールはそれ自体が制御スイッチと当接してモータへの電源の供給が遮断されるまで回動を継続するので、モータの出力軸がロックされることが阻止されることとなり、その結果、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部分に大きな衝撃音が生じたり、衝撃荷重によってウォームあるいはウォームホイールの歯部が破損してしまったりすることが回避されることとなる。
【００１１】
そして、回動軸の回動端において、回動軸はクラッチ機構により拘束され続けるので、回動軸は一定の力で保持されることとなる。
【００１２】
本発明の請求項２に係わるアクチュエータでは、回動体が回動端に到達すると、伝達体の切欠部と係合することでモータの回転力を回動体に伝達していた２個の移動体のうちの伝達体の回転方向の遅れ側に位置する移動体が切欠部から離脱し、遠心方向へ移動してガイド体の凹部と係合するので、回動体のみが停止し移動体との係合が解除された伝達体は回動を継続することとなる。
【００１３】
そして、回動体が停止した段階では、伝達体がガイド体の凹部と係合している移動体の径方向の移動を規制するので、回動体の拘束が保持される、すなわち、回動軸は一定の力で保持されることとなる。
【００１４】
本発明の請求項３に係わるアクチュエータでは、上記した構成としていることから、回動体に対するモータの回転力の伝達遮断が確実になされることとなり、本発明の請求項４および５に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体に対するモータの回転力の伝達遮断がスムーズになされることとなる。
【００１５】
本発明の請求項６に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体の回動範囲の規制が確実になされることとなる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１ないし図５は、本発明に係わるアクチュエータの一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係わるアクチュエータが四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構に採用されるアクチュエータである場合を示す。
【００１８】
図１および図２に示すように、このアクチュエータ１は、モータ２と、このモータ２に連結されるギヤケース３内に突出する出力軸４の先端部側に形成したウォーム５と、ギヤケース３内に収容されてウォーム５と噛み合うウォームホイール６と、このウォームホイール６の軸心上に位置してギヤケース３から外部に突出させた端部（図１（ａ）右端部）に高速段・低速段切り換えクラッチを駆動するアーム７を固定した回動軸８を備えている。
【００１９】
この場合、ギヤケース３には、アーム７の回動範囲を規制しかつその回動端でアーム７のみを拘束してウォームホイール６の回動を許容するクラッチ機構２０が設けてあると共に、このクラッチ機構２０によりアーム７が拘束された段階で回動を継続するウォームホイール６と当接してモータ２への電源の供給を遮断する制御スイッチ９が設けてある。
【００２０】
クラッチ機構２０は、回動軸８に嵌装されてウォームホイール６とともに回動する駆動レバー（伝達体）２１と、駆動レバー２１を囲む環状壁２２ｃおよび軸心上に位置する角孔２２ｄを有しかつこの角孔２２ｄを回動軸８の角軸部８ａに嵌合させて回動軸８とともに回動するロータ（回動体）２２と、このロータ２２の環状壁２２ｃにアーム７の回動範囲に合わせた間隔をおいて設けた径方向の摺動溝２２ａ，２２ａにそれぞれ移動自在に保持された２個の移動体２３，２３と、ロータ２２の環状壁２２ｃの周囲に位置して移動体２３を中心に向けて押圧して環状壁２２ｃから突出させるガイド体２４を具備しており、移動体２３は，ピン２３ａと、このピン２３ａの両端部にそれぞれ嵌装したボールベアリング（ローラ部材）２３ｂ，２３ｂからなっている。
【００２１】
駆動レバー２１は、そのウォームホイール６との対向面に設けた突部２１ａをウォームホイール６に設けた凹部６ａに嵌合することによってウォームホイール６と一体で回動するようにしてあり、ロータ２２の環状壁２２ｃに囲まれる部分には、図３にも示すように、ガイド体２４に押圧されて中心に向けて突出する移動体２３，２３のうちの駆動レバー２１の回転方向の遅れ側に位置する移動体２３（図３（ａ）左側の移動体２３，２３では駆動レバー２１が反時計方向に回転するので上側に位置している移動体２３）と係合してモータ２の回転力をロータ２２に伝達する切欠部２１ｂが設けてある。
【００２２】
ガイド体２４は、ギヤケース３内にねじ２５を介して固定されており、ロータ２２の環状壁２２ｃを囲む部分には、図３（ｄ）に示すように、ロータ２２の回動端において駆動レバー２１の回転方向の遅れ側に位置する移動体２３の遠心方向への移動を許容しかつ駆動レバー２１の切欠部２１ｂから離脱した移動体２３と係合してロータ２２を停止させる凹部２４ａが設けてあって、ロータ２２が停止した段階において、図３（ｅ），（ｆ）に示すように、駆動レバー２１の外周面２１ｃがガイド体２４の凹部２４ａと係合している移動体２３の径方向の移動を規制してアーム７を一定の力で保持するようにしている。
【００２３】
この実施例において、２個の移動体２３，２３はロータ２２の環状壁２２ｃに１８０゜の間隔をおいて２組設けてあり、これに対応して駆動レバー２１の切欠部２１ｂおよびガイド体２４の凹部２４ａもそれぞれ１８０゜の間隔をおいて２箇所に設けてある。
【００２４】
また、ガイド体２４のロータ２２の環状壁２２ｃを囲む部分には、ストッパ２４ｂが１８０゜の間隔をおいて２箇所に設けてあり、これらのストッパ２４ｂ，２４ｂは、ロータ２２の環状壁２２ｃに１８０゜の間隔をおいて設けた円周方向に沿う凹部（係止部）２２ｂ，２２ｂ内に位置している。
【００２５】
つまり、ロータ２２の回動端では、ガイド体２４の凹部２４ａに移動体２３を係合させてロータ２２の回動を規制するようにしているうえ、ロータ２２自身の凹部２２ｂ，２２ｂの各端部をガイド体２４のストッパ２４ｂ，２４ｂにそれぞれ係止させてロータ２２の回動を規制するようになっている。
【００２６】
一方、制御スイッチ９は、ギヤケース３をパッキン１０を介して閉塞するカバー１１とウォームホイール６との間に設けたホルダ１２に９０゜の間隔をおいて２個設けてあって、図４に示すように、アーム７が拘束された段階で駆動レバー２１とともに回動を継続するウォームホイール６に設けた回動規制部６ｂの両端部とそれぞれ当接するようになっており、これらの制御スイッチ９，９は、図５に示すように、切り換えコントローラー１３に接続してある。
【００２７】
この切り換えコントローラー１３は、２個のトランジスター１４，１５を具備しており、イグニッションスイッチ１６を入れた状態おいて、第１トランジスター１４を通して第１リレースイッチ１７をオン作動させることにより、モータ２を正回転させ、一方、第２トランジスター１５を通して第２リレースイッチ１８をオン作動させることによってモータ２を逆回転させるようになっており、いずれの場合もウォームホイール６の回動規制部６ｂの端部が制御スイッチ９に当接してこの制御スイッチ９がオン作動した時点でモータ２に対する電源の供給をストップするようになっている。
【００２８】
図１および図２における符号３１は連結ピン、符号３２はナット、符号３３はスプリングワッシャ、符号３４はオイルシール、符号３５，３６はボールベアリング、符号３７はブリーザであり、図２における符号３８および３９はリード線およびグロメットである。
【００２９】
このアクチュエータ１において、高速段から低速段に切り換える場合、まず、イグニッションスイッチ１６を入れた状態おいて、切り換えコントローラー１３の第１トランジスター１４を通して第１リレースイッチ１７をオン作動させてモータ２に電源を供給すると、モータ２が正方向に回転を開始し、ウォームホイール６を介して伝達されるモータ２の回転力により、クラッチ機構２０の駆動レバー２１が図３（ａ）に示す状態から反時計方向に回動を開始する。
【００３０】
次いで、図３（ｂ）に示すように、駆動レバー２１の切欠部２１ｂ，２１ｂが、ガイド体２４に押圧されて中心に向けて突出する移動体２３，２３のうちの駆動レバー２１の回転方向の遅れ側に位置する移動体２３（図３（ｂ）では左上側および右下側に位置している移動体２３）と係合すると、モータ２の回転力がロータ２２に伝達され、図３（ｃ）に示すように、ロータ２２が駆動レバー２１とともに回動して、すなわち、アーム７が回動して低速段側に切り換えクラッチを駆動する。
【００３１】
続いて、ロータ２２（アーム７）が回動端に到達して低速段に切り換わると、図３（ｄ）に示すように、駆動レバー２１の切欠部２１ｂと係合することでモータ２の回転力をロータ２２に伝達していた駆動レバー２１の回転方向の遅れ側に位置する移動体２３，２３が切欠部２１ｂ，２１ｂから離脱し、遠心方向へ移動してガイド体２４の凹部２４ａとそれぞれ係合するので、アーム７とともにロータ２２が停止し、一方、移動体２３，２３との係合が解除された駆動レバー２１は、図３（ｅ）に示すように、ウォームホイール６とともに回動を継続する。
【００３２】
そして、図４に示すように、回動を継続するウォームホイール６の回動規制部６ｂの端部が制御スイッチ９に当接することでこの制御スイッチ９がオン作動すると、切り換えコントローラー１３からの指令により第１リレースイッチ１７がオフとなり、この時点でモータ２に対する電源の供給がストップされ、モータ２が停止するまでの間、図３（ｆ）に示すように、駆動レバー２１はウォームホイール６とともに惰力で回動して停止する。
【００３３】
また、低速段から高速段に切り換える場合には、切り換えコントローラー１３の第２トランジスター１５を通して第２リレースイッチ１８をオン作動させてモータ２に電源を供給すると、モータ２が逆方向に回転を開始し、ウォームホイール６を介して伝達されるモータ２の回転力により、クラッチ機構２０の駆動レバー２１が図３（ｆ）に示す状態から時計方向に回動を開始し、以降、上記とは逆に図３（ｅ）〜（ａ）の行程を経て、高速段への切り換えが行われる。
【００３４】
したがって、高速段あるいは低速段にシフトされた状態において、図３（ｆ）あるいは図３（ａ）に示すように、駆動レバー２１の外周面２１ｃがガイド体２４の凹部２４ａと係合している移動体２３の径方向の移動を規制するので、ロータ２２の拘束が保持される、すなわち、アーム７は一定の力で保持されることとなる。
【００３５】
そして、ロータ２２が回動端に到達した段階では、ロータ２２のみが停止してウォームホイール６はその回動規制部６ｂの端部が制御スイッチ９と当接してモータ２への電源の供給が遮断されるまで回動を継続するので、モータ２の出力軸４がロックされることが阻止されることとなり、その結果、ウォーム５とウォームホイール６との噛み合い部分に大きな衝撃音が生じたり、衝撃荷重によってウォーム５あるいはウォームホイール６の歯部が破損してしまったりすることが回避されることとなる。
【００３６】
上記したアクチュエータ１において、２個の移動体２３，２３をロータ２２の環状壁２２ｃに１８０゜の間隔をおいて２組設けていると共に、これに対応して駆動レバー２１の切欠部２１ｂおよびガイド体２４の凹部２４ａもそれぞれ１８０゜の間隔をおいて２箇所に設けているので、ロータ２２に対するモータ２の回転力の伝達遮断が確実になされることとなり、また、このアクチュエータ１では、ピン２３ａと、このピン２３ａの両端部にそれぞれ嵌装したボールベアリング２３ｂ，２３ｂとから移動体２３を構成しているので、ロータ２２に対するモータ２の回転力の伝達遮断がスムーズになされることとなり、加えて、このアクチュエータ１では、ガイド体２４のロータ２２の環状壁２２ｃを囲む部分にストッパ２４ｂを設けていると共に、ロータ２２の環状壁２２ｃにストッパ２４ｂと係止可能な凹部２２ｂを設けていることから、ロータ２２の回動範囲の規制が確実になされることとなる。
【００３７】
上記した実施例では、本発明に係わるアクチュエータが四輪駆動車の高速段・低速段切り換え機構に採用されるアクチュエータである場合を示したがこれに限定されるものではなく、例えば、四輪駆動車の２ＷＤ・４ＷＤ切り換え機構のアクチュエータとして用いることも当然可能である。
【００３８】
また、上記した実施例では、移動体２３をピン２３ａと、このピン２３ａの両端部にそれぞれ嵌装したボールベアリング２３ｂ，２３ｂとからなるものとしているがこれに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、移動体をころ状としたり、球状としたりすることも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１および２に係わるアクチュエータによれば、上記した構成としたから、回動軸を一定の力で保持することができるうえ、回動軸を停止させる時点において、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部分に大きな衝撃音が生じるのを防ぐことが可能であると共に、衝撃荷重によってウォームあるいはウォームホイールの歯部が破損するのを阻止することができるという極めて優れた効果が得られる。
【００４０】
本発明の請求項３に係わるアクチュエータによれば、上記した構成としたから、回動体に対してモータの回転力を確実に伝達しかつ遮断することができ、本発明の請求項４および５に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体に対するモータの回転力の伝達遮断を円滑に行うことが可能であるという極めて優れた効果が得られる。
【００４１】
本発明の請求項６に係わるアクチュエータでは、上記した構成としているので、回動体の回動範囲をより一層確実に規制することができるという極めて優れた効果が得られる。
【００４２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるアクチュエータの一実施例を示す断面説明図（ａ）および平面説明図（ｂ）である。
【図２】図１に示したアクチュエータにおけるギヤケースの分解斜視説明図である。
【図３】図１に示したアクチュエータにおけるクラッチ機構の作動説明図（ａ）〜（ｆ）である。
【図４】図１におけるアクチュエータの制御スイッチとウォームホイールとの関係を示すギヤケースからカバーを外した状態での平面説明図である。
【図５】図１におけるアクチュエータの電気回路説明図である。
【符号の説明】
１  アクチュエータ
２  モータ
４  出力軸
５  ウォーム
６  ウォームホイール
８  回動軸
９  制御スイッチ
２０  クラッチ機構
２１  駆動レバー（伝達体）
２１ｂ  切欠部
２２  ロータ（回動体）
２２ｂ  凹部（係止部）
２２ｃ  環状壁
２３  移動体
２３ａ  ピン
２３ｂ  ボールベアリング（ローラ部材）
２４  ガイド体
２４ａ  凹部
２４ｂ  ストッパ
【図１】
0003841583.tif 000002
【図２】
0003841583.tif 000003
【図３】
0003841583.tif 000004
【図４】
0003841583.tif 000005
【図５】
0003841583.tif 000006