アクチュエータ
【課題】待ち機構にかかる負荷を分散し、アクチュエータ全体を小型化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、電動モータ３の回転を減速して出力軸７２に伝達する減速機構４と、減速機構４内に設けられた第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０とを備え、第一待ち機構６０は、回転軸１２からの回転が入力される入力プレートの回転がスプリングを介して出力プレートに伝達され、第二待ち機構７０は、出力プレートからの回転が入力されるヘリカルギヤの回転がトーションスプリング１０４を介してスプリングリテーナに伝達される。
【解決手段】電動モータ３と、電動モータ３の回転を減速して出力軸７２に伝達する減速機構４と、減速機構４内に設けられた第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０とを備え、第一待ち機構６０は、回転軸１２からの回転が入力される入力プレートの回転がスプリングを介して出力プレートに伝達され、第二待ち機構７０は、出力プレートからの回転が入力されるヘリカルギヤの回転がトーションスプリング１０４を介してスプリングリテーナに伝達される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車の２輪駆動と４輪駆動との切り換え、またはニュートラルポジションとドライブポジションとの切り換え等を行う駆動切り換え装置に用いるアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、４輪駆動車のトランスファに電動モータの駆動によりシフトフォークをストロークさせるアクチュエータを設け、室内からのスイッチ操作により２輪／４輪駆動状態を切り換える駆動切り換え装置が知られている。
アクチュエータは減速機構であるウォーム減速機を備えており、このウォーム減速機が電動モータの回転軸と連係している。ウォーム減速機のウォームホイールには、ラック・ピニオンのピニオンが連結されている。
【０００３】
ピニオンに噛合されているラックには、シフトフォークをストロークさせるためのフォークシャフトが連結されている。すなわち、電動モータの回転運動をウォーム減速機、ラック・ピニオンで構成される減速機構を介して往復運動に変換し、フォークシャフトによってシフトフォークをストロークさせるようになっている。
シフトフォークがストロークするとドライブトレイン上に設けられたスプライン歯を有するスリーブやドグクラッチが変位する。すると、駆動軸と従動軸の連結／解除が行われ、これによって、２輪／４輪駆動状態を切り換えが行われる。
【０００４】
また、アクチュエータには、減速機構内に待ち機構が設けられている。すなわち、ウォーム減速機とピニオンとの間に待ち機構が配設されている。この待ち機構は、駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相の不一致が理由でスリーブやドグクラッチが変位不能となり、シフトフォークがロックした場合に反力（弾力）を蓄えるものであって、スパイラルスプリングを備えている。
【０００５】
そして、シフトフォークがロックした際、スパイラルスプリングが撓んで弾性変形することで電動モータの回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積するようになっている。このため、再びスリーブやドグクラッチが変位可能になったとき、シフトフォークに過大推力が作用することなく、スパイラルスプリングの復元力によってシフトフォークをストロークさせることができ、駆動軸と従動軸の連結／解除をスムーズに行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、待ち機構を構成するスパイラルスプリングにかかる負荷が大きくなる。すなわち、スパイラルスプリングのバネ定数をシフトフォークをストローク可能な大きさに設定する必要がある。このため、スパイラルスプリングが大型化し、これに伴い電動モータも必要以上のトルクが必要となる。この結果、アクチュエータ全体が大型化してしまうという課題がある。
【０００７】
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、待ち機構にかかる負荷を分散し、アクチュエータ全体を小型化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】
【０００８】
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、前記電動モータの回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記減速機構内に設けられ、前記出力軸が拘束された際にその拘束が解除されるまで回転力を蓄積して待つ第一待ち機構、および第二待ち機構とを備え、前記第一待ち機構は、前記回転軸からの回転が入力される第一入力プレートと、前記第一入力プレートからの回転を前記第二待ち機構へと出力する第一出力プレートと、前記第一入力プレートと前記第一出力プレートとの間に配置される第一スプリングとを有し、前記第一入力プレートの回転が前記第一スプリングを介して前記第一出力プレートに伝達され、前記第二待ち機構は、前記第一出力プレートからの回転が入力される第二入力プレートと、前記第二入力プレートからの回転を前記出力軸へと出力する第二出力プレートと、前記第二入力プレートと前記第二出力プレートとの間に配置される第二スプリングとを有し、前記第二入力プレートの回転が前記第二スプリングを介して前記第二出力プレートに伝達されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記第一待ち機構の前記第一入力プレートに前記回転軸に連係される歯車を一体成形すると共に、前記第一出力プレートにウォーム軸を固定し、前記第二待ち機構の前記第二入力プレートに前記ウォーム軸に噛合うホイールギヤを一体成形したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、待ち機構を第一待ち機構と第二待ち機構の２つで構成することで、各待ち機構にかかる負荷を分散させることができる。このため、第一待ち機構における第一スプリングのバネ定数と、第二待ち機構における第二スプリングのバネ定数を共に小さく設定することができ、各スプリングサイズを小さくすることができる。これに伴い、電動モータの必要トルクも小さく設定することができ、結果的にアクチュエータ全体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、４輪車の駆動を２輪駆動と４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とを備え、これら電動モータ３と減速機構４とをクラッチ機構５を介して連結している。
ケーシング２は一方が開口された箱状に形成されたものであって、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、ケーシング２の開口部を閉塞する蓋体２ａ（図３参照）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。
【００１２】
電動モータ３は、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は、筒部９１と、この筒部９１の一方の開口部を閉塞するエンド部（底部）９２とで構成されている。
筒部９１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、か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。
【００１３】
回転軸１２の一端は、ヨーク９のエンド部９２に突出形成されたボス１７に圧入固定された軸受け７４によって回転自在に支持されている。
アーマチュアコア１３は、平面視略Ｔ字型のティース（不図示）が周方向に沿って等間隔に放射状に形成されており、ここにエナメル被覆の巻線２１が巻装されて複数のアーマチュアコイル１４が形成されている。
【００１４】
コンミテータ１５は、回転軸１２の他端側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。
【００１５】
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が一体形成されている。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２３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。
【００１６】
ヨーク９の筒部９１には、この筒部９１の他方の開口部を閉塞する有底筒状のカバー２４が設けられている。カバー２４は、このエンド部（底部）２４ａが電動モータ３とは反対側を向くように配置されている。そして、カバー２４の開口部と筒部９１の他方の開口部との間に、これらを仕切る隔壁部９３が設けられている。
【００１７】
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。
また、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の他端とクラッチ機構５の一端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のクラッチ機構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。
【００１８】
クラッチ機構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、所謂ツーウェイクラッチである。
ここで、ツーウェイクラッチとは、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、クラッチ機構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。
【００１９】
このようなクラッチ機構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連結されクラッチ機構５の一端側に配置された駆動側回転体３１と、この駆動側回転体３１と相対回転不能、か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回転体３０を介装してある。
【００２０】
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の他端が挿通可能な連結孔３３が形成されている。ここで、回転軸１２の他端には、平面取りが１箇所施されている一方、連結孔３３は回転軸１２の他端の断面形状に対応するように形成されている。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、かつ軸方向に移動可能になっている。
【００２１】
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。
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、平面取りが１箇所施されている一方、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、かつ軸方向に移動可能になっている。
【００２２】
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回転体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との間にハブ回転体３０が介装された状態になっている。
ハブ回転体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。ハブ回転体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。
【００２３】
すなわち、クラッチ機構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、これがハブ回転体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。
これに対し、ハブ回転体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、従動側回転体３２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、ハブ回転体３０から駆動側回転体３１への回転力の伝達が防止される。
【００２４】
ハブ回転体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を構成する第一ピニオン３８が圧入固定されている。
減速機構４は、第一ピニオン３８、ウォーム軸４５、第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０で構成されており、それぞれケーシング２の減速機構収納部７に収納されている。
第一ピニオン３８は筒状に形成されたものであって、基端側に形成された連結部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。
【００２５】
連結部４０は、ハブ回転体３０と第一ピニオン３８とを一体化するためのものであって、連結部４０の孔にハブ回転体３０に形成されたボス部３７が圧入される。
また、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回転体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。
【００２６】
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。
【００２７】
図１、図２に示すように、第一ピニオン３８の歯部４１には、第一待ち機構６０が噛合されている。
第一待ち機構６０は、第一ピニオン３８の歯部４１に噛合う外歯歯車６１と、外歯歯車６１と一体成形されている入力プレート６２と、入力プレート６２に対して対向配置された出力プレート６３と、入力プレート６２と出力プレート６３との間に配設されたスプリング６４とで構成されている。
【００２８】
外歯歯車６１は略円筒状に形成されており、この一方の面を閉塞するようにして略円盤状の入力プレート６２が一体成形されている。入力プレート６２の径方向中央には、軸方向内側に向かって突出するボス部６５が形成されている。このボス部６５には、ウォーム軸４５の一端側を挿通するための挿通孔６６が形成されている。
ウォーム軸４５は、軸方向中央に歯部４５ａを有していると共に、両端に軸受け部４５ｂ，４５ｂを有しており、軸受け部４５ｂ，４５ｂがケーシング２に回転自在に支持された状態になっている。
【００２９】
出力プレート６３は略円盤状に形成されたものであって、外歯歯車６１の他方の面を閉塞するように設けられている。出力プレート６３の外径は外歯歯車６１の内径Ｅ２に略一致すると共に、外歯歯車６１の内周面と摺動可能な大きさに設定されている。出力プレート６３の径方向中央には、軸方向外側に向かって突出するボス部６７が形成されている。このボス部６７には、ウォーム軸４５の一端側を圧入固定するための孔６８が形成されている。したがって、ウォーム軸４５と出力プレート６３とは一体化されており、互いに共回りするようになっている。
【００３０】
スプリング６４は、バネ用線材を螺旋状に巻回して形成された所謂コイルスプリングである。スプリング６４の外径Ｅ１は外歯歯車６１の内径Ｅ２よりもやや小さく設定されており、これによって、スプリング６４は外歯歯車６１の径方向内側に内装された状態になっている。
【００３１】
ここで、スプリング６４には、両端末部に径方向内側に屈曲するフック部（不図示）が形成されている。一方、入力プレート６２には、スプリング６４のフック部と係合可能な係合部５８が軸方向内側に向かって突設されていると共に、出力プレート６３にもスプリング６４のフック部と係合可能な係合部５９が軸方向内側に向かって突設されている。また、出力プレート６３の係合部５９は、入力プレート６２の係合部５８よりも径方向内側、つまり、入力プレート６２の回動軌跡よりも内側に配設されている。これにより、各プレート６２，６３がウォーム軸４５を中心に回動しても各係合部５８，５９が干渉することがない。
【００３２】
すなわち、電動モータ３の回転軸１２の回転力がクラッチ機構５、および第一ピニオン３８を介して第一待ち機構６０の入力プレート６２に伝達され、さらに、入力プレート６２からスプリング６４を介して出力プレート６３に伝達されることになる。
また、スプリング６４は、出力プレート６３がロックして回転不能になったとき、弾性変形することで入力プレート６２の回転力を出力プレート６３を回転させるための付勢力として蓄積する役割も有している。
【００３３】
図１、図３に示すように、出力プレート６３と一体化されたウォーム軸４５には、第二待ち機構７０を構成するヘリカルギヤ７１が噛合されている。
第二待ち機構７０は、出力軸７２を有している。出力軸７２の一端側は、減速機構収納部７のボス部７３に圧入固定されている軸受け７４で回転自在に支持されている。
また、出力軸７２の一端は、ボス部７３に形成された挿通孔７５から外方に向かって突出している。
【００３４】
この出力軸７２のボス部７３から突出した部位には、段差により縮径された縮径部７６が形成されている。この他に、ボス部７３には、平面視略円環状のオイルシール７７が設けられている。オイルシール７７は、ボス部７３の挿通孔７５からの内部への塵埃の侵入を防止するためのものであって、出力軸７２と摺動可能になっている。
【００３５】
出力軸７２の縮径部７６は、ラック・ピニオンのピニオン７８が外嵌されている。また、縮径部７６には、止め輪７９が設けられており、この止め輪７９と縮径部７６の段差部とによって、ピニオン７８の軸線方向への移動が規制されるようになっている。さらに、縮径部７６は平面取りが施された平面取り部８０を有しており、断面略Ｄ字状になっている（Ｄカット）。ピニオン７８の挿通孔８１も縮径部７６の断面形状に対応するように平面視Ｄ字状になっており、これによって、ピニオン７８の出力軸７２に対する周方向への回転移動が規制されるようになっている。
【００３６】
なお、ピニオン７８には不図示のラックが噛合されるようになっている。ラックには、シフトフォークをストロークさせるためのフォークシャフト（不図示）が連結されている。このフォークシャフトは、不図示のドライブトレイン上に設けられスプライン歯を有するスリーブやドグクラッチを変位させるためのものであって、このスリーブやドグクラッチを変位させることで４輪車の駆動を２輪駆動と４輪駆動とに切り換えることができるようになっている。
【００３７】
一方、出力軸７２の他端側には段差により縮径された縮径部８２が形成されている。縮径部８２は、ケーシング２の開口部を閉塞する蓋体２ａの内面に設けられた軸受け５７に回転自在に支持されている。縮径部８２の軸受け５７よりも軸方向内側には、ヘリカルギヤ７１が出力軸７２に対して回転自在に軸支されている。
ヘリカルギヤ７１は、有底筒状に形成されたギヤ本体８３を有している。ギヤ本体８３のエンド部８３ａには、径方向中央に外方に向かって突出する筒部８４が形成されている。この筒部８４は、出力軸７２の縮径部８２に外嵌される部分である。
ヘリカルギヤ７１のギヤ本体８３の周壁８７には、外周面側にウォーム軸４５に噛合される歯部８７ａが軸線方向に対して斜めに刻設されている。また、ギヤ本体８３の周壁８７には、先端側の平面８７ｂから減速機構収納部７のエンド部７ａに向かって突出する、断面略弧状の第一バネ係止部８８が形成されている。
【００３８】
また、ギヤ本体８３のエンド部８３ａには、ヘリカルギヤ７１の回転位置を検出するための接点８５が設けられている。この接点８５は、後述する位置検出用基板８６に対して摺動可能になっている。
位置検出用基板８６は蓋体２ａのヘリカルギヤ７１に対応する部位に設けられている。この位置検出用基板８６は、ヘリカルギヤ７１の回転位置を認識するためのものであって、所定のパターン（不図示）が形成されている。このパターンとヘリカルギヤ７１に設けられた接点８５とが互いに接触することによって、外部の制御機器（不図示）に信号が出力されたり電流が供給されたりされ、ヘリカルギヤ７１の回転位置を認識できるようになっている。
【００３９】
出力軸７２の第一バネ係止部８８の先端側、つまり、減速機構収納部７のエンド部７ａ寄りには、スプリングリテーナ８９が外嵌固定されている。スプリングリテーナ８９は、略円盤状のリテーナ本体１００を有している。リテーナ本体１００の径方向中央には、筒部１０１が軸方向に貫通するように形成され、ここに出力軸７２が圧入されるようになっている。
【００４０】
リテーナ本体１００のヘリカルギヤ７１と対向する平面１００ａには、径方向外側寄りに周方向に沿って平面視略弧状の凹部１０２が形成されている。この凹部１０２には、軸方向に沿って突出する第二バネ係止部１０３がリテーナ本体１００と一体形成されている。すなわち、スプリングリテーナ８９のヘリカルギヤ７１と対向する平面１００ａと、ヘリカルギヤ７１の周壁８７における先端側の平面８７ｂ、つまり、スプリングリテーナ８９と対向する面には、それぞれ第二バネ係止部１０３、第一バネ係止部８８が一体成形されている。
【００４１】
第二バネ係止部１０３は断面略弧状に形成されたものであり、この第二バネ係止部１０３と凹部１０２は、ヘリカルギヤ７１に形成されている第一バネ係止部８８の回動軌跡よりも外側に配置された状態になっている。すなわち、第一バネ係止部８８は、第二バネ係止部１０３よりも径方向内側を回動することになる。なお、ヘリカルギヤ７１のギヤ本体８３の外径は、スプリングリテーナ８９のリテーナ本体１００の外径よりも小さく設定されている。
【００４２】
ヘリカルギヤ７１とスプリングリテーナ８９との間には、トーションスプリング１０４が設けられている。このトーションスプリング１０４は、ヘリカルギヤ７１からの回転力をスプリングリテーナ８９を介して出力軸７２に伝達する役割を有すると共に、シフトフォーク（不図示）がロックして出力軸７２が回転不能になったとき、弾性変形することでヘリカルギヤ７１の回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積する役割を有している。
【００４３】
トーションスプリング１０４の内径は、スプリングリテーナ８９の第二バネ係止部１０３の回動軌跡よりも大きく設定されている。すなわち、第二待ち機構７０は、出力軸７２を中心として、径方向外側に向かって第一バネ係止部８８、第二バネ係止部１０３、トーションスプリング１０４の順で配置された状態になっている。
トーションスプリング１０４の両端末部には、径方向内側に向かって屈曲するフック部（不図示）が形成されている。フック部は、出力軸７２を中心にして互いに点対称位置に配置された状態になっている。したがって、第一バネ係止部８８、および第二バネ係止部１０３は、周方向で各フック部の間に配置された状態となり、それぞれフック部と係合可能になっている。
【００４４】
次に、この実施形態の第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０の作用について説明する。ここで、第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０は、それぞれ同じ動作によって同じ役割を有する。すなわち、第一待ち機構６０の入力プレート６２は、第二待ち機構７０のヘリカルギヤ７１に対応している。第一待ち機構６０の出力プレート６３は、第二待ち機構７０のスプリングリテーナ８９に対応している。第一待ち機構６０のスプリング６４は、第二待ち機構７０のトーションスプリング１０４に対応している。第一待ち機構６０の出力プレート６３に圧入固定されているウォーム軸４５は、第二待ち機構７０の出力軸７２に対応している。
したがって、ここでは第二待ち機構７０の作用についてのみ説明し、第一待ち機構６０の作用についての説明を省略する。
【００４５】
図１、図３に示すように、例えば、駆動切り換え装置により２輪駆動が選択され、スリーブやドグクラッチの変位、およびシフトフォークのストロークが完了しているとき、電動モータ３には通電が行われず、ヘリカルギヤ７１の第一バネ係止部８８は、トーションスプリング１０４の両端末部に形成されたフック部（不図示）のうちの一方に当接した状態になっている。また、スプリングリテーナ８９の第二バネ係止部１０３は、トーションスプリング１０４の他方のフック部に当接した状態になっている。
【００４６】
次に、駆動切り換え装置により２輪駆動から４輪駆動に切り換える場合、電動モータ３が通電されて回転軸１２が回転し始める。すると、回転軸１２の回転運動が減速機構４を介してヘリカルギヤ７１に伝達され、ヘリカルギヤ７１の第一バネ係止部８８が回動し始める。
そして、ヘリカルギヤ７１の第一バネ係止部８８が回動し続けると、第一バネ係止部８８がトーションスプリング１０４の他方のフック部に当接し、トーションスプリング１０４がヘリカルギヤ７１と共回りし始める。
【００４７】
続いて、トーションスプリング１０４を介してヘリカルギヤ７１とスプリングリテーナ８９とが一体となって回動し始める。すると、スプリングリテーナ８９が外嵌固定されている出力軸７２も共回りするので、ピニオン７８、ラック（不図示）、およびシフトフォーク（不図示）を介してスリーブやドグクラッチが変位し始める。
【００４８】
ここで、駆動切り換え装置の駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相が一致している場合にあっては、シフトフォークがスムーズにストロークし続け、スリーブやドグクラッチの変位を完了させる。そして、４輪車の駆動軸と従動軸とがスリーブやドグクラッチを介して連結され、４輪駆動への切り換えが終了する。
しかしながら、駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相が不一致の場合にあっては、スリーブやドグクラッチが変位不能となり、シフトフォークがロックしてしまう。
【００４９】
このとき、スプリングリテーナ８９、つまり、第二バネ係止部１０３が停止した状態となる一方、ヘリカルギヤ７１、つまり、第一バネ係止部８８は回動を続ける。このため、第一バネ係止部８８がトーションスプリング１０４のフック部を回動方向に沿って押圧し続ける。そして、トーションスプリング１０４が弾性変形し、電動モータ３の回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積する。
ここで、第一待ち機構６０においても同様の作用が生じる。すなわち、シフトフォークがロックすることによって、出力プレート６３が停止した状態となる一方、入力プレート６２は回動を続ける。そして、スプリング６４が弾性変形し、電動モータ３の回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積する。
【００５０】
続いて、駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相が一致し、スリーブやドグクラッチが変位可能になったとき、トーションスプリング１０４（スプリング６４）に復元力が作用する。このため、トーションスプリング１０４（スプリング６４）が無負荷状態に復元される。すると、この復元力によって、スリーブやドグクラッチが変位して駆動軸と従動軸とが連結され、４輪駆動への切り換えが終了する。なお、各待ち機構６０，７０は、４輪駆動から２輪駆動に切換える場合においても２輪駆動から４輪駆動に切換える場合と同様に機能してスリーブやドグクラッチを変位させるので、４輪駆動から２輪駆動に切換える場合の説明を省略する。
【００５１】
したがって、上述の実施形態によれば、アクチュエータ１に第一待ち機構６０と第二待ち機構７０の２つの待ち機構を設けることで、各待ち機構６０，７０にかかる負担を分散させることができる。このため、第一待ち機構６０におけるスプリング６４のバネ定数と、第二待ち機構７０におけるトーションスプリング１０４のバネ定数を共に小さく設定することができ、各スプリング６４，１０４のサイズを小さくすることができる。これに伴い、電動モータ３の必要トルクも小さく設定することができ、結果的にアクチュエータ１全体を小型化することができる。
【００５２】
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、アクチュエータ１は、例えば、４輪車の駆動を２輪駆動と４輪駆動とに切り換える駆動切り換え装置用として用いられ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、アクチュエータ１をニュートラルポジションとドライブポジションとの切り換え等を行う駆動切り換え装置に用いてもよい。
【００５３】
さらに、上述の実施形態では、第二待ち機構７０において、ウォーム軸４５に、ヘリカルギヤ７１が噛合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、ヘリカルギヤ７１に代わってウォームホイールを用いてもよい。
そして、上述の実施形態では、第二待ち機構７０において、第二バネ係止部１０３を第一バネ係止部８８の回動軌跡よりも外側に配置し、出力軸７２を中心として、径方向外側に向かって第一バネ係止部８８、第二バネ係止部１０３、トーションスプリング１０４の順で配置された状態になっ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、第一バネ係止部８８を第二バネ係止部１０３の回動軌跡よりも外側に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【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。
【図２】本発明の実施形態における第一待ち機構の断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ アクチュエータ
３ 電動モータ
４ 減速機構
１２ 回転軸
４５ ウォーム軸
６０ 第一待ち機構
６１ 外歯歯車（歯車）
６２ 入力プレート（第一入力プレート）
６３ 出力プレート（第一出力プレート）
６４ スプリング（第一スプリング）
７０ 第二待ち機構
７１ ヘリカルギヤ（ホイールギヤ）
７２ 出力軸
８３ ギヤ本体
８３ａ エンド部（第二入力プレート）
８９ スプリングリテーナ（第二出力プレート）
１０４ トーションスプリング（第二スプリング）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車の２輪駆動と４輪駆動との切り換え、またはニュートラルポジションとドライブポジションとの切り換え等を行う駆動切り換え装置に用いるアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、４輪駆動車のトランスファに電動モータの駆動によりシフトフォークをストロークさせるアクチュエータを設け、室内からのスイッチ操作により２輪／４輪駆動状態を切り換える駆動切り換え装置が知られている。
アクチュエータは減速機構であるウォーム減速機を備えており、このウォーム減速機が電動モータの回転軸と連係している。ウォーム減速機のウォームホイールには、ラック・ピニオンのピニオンが連結されている。
【０００３】
ピニオンに噛合されているラックには、シフトフォークをストロークさせるためのフォークシャフトが連結されている。すなわち、電動モータの回転運動をウォーム減速機、ラック・ピニオンで構成される減速機構を介して往復運動に変換し、フォークシャフトによってシフトフォークをストロークさせるようになっている。
シフトフォークがストロークするとドライブトレイン上に設けられたスプライン歯を有するスリーブやドグクラッチが変位する。すると、駆動軸と従動軸の連結／解除が行われ、これによって、２輪／４輪駆動状態を切り換えが行われる。
【０００４】
また、アクチュエータには、減速機構内に待ち機構が設けられている。すなわち、ウォーム減速機とピニオンとの間に待ち機構が配設されている。この待ち機構は、駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相の不一致が理由でスリーブやドグクラッチが変位不能となり、シフトフォークがロックした場合に反力（弾力）を蓄えるものであって、スパイラルスプリングを備えている。
【０００５】
そして、シフトフォークがロックした際、スパイラルスプリングが撓んで弾性変形することで電動モータの回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積するようになっている。このため、再びスリーブやドグクラッチが変位可能になったとき、シフトフォークに過大推力が作用することなく、スパイラルスプリングの復元力によってシフトフォークをストロークさせることができ、駆動軸と従動軸の連結／解除をスムーズに行うことができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、待ち機構を構成するスパイラルスプリングにかかる負荷が大きくなる。すなわち、スパイラルスプリングのバネ定数をシフトフォークをストローク可能な大きさに設定する必要がある。このため、スパイラルスプリングが大型化し、これに伴い電動モータも必要以上のトルクが必要となる。この結果、アクチュエータ全体が大型化してしまうという課題がある。
【０００７】
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、待ち機構にかかる負荷を分散し、アクチュエータ全体を小型化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】
【０００８】
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、前記電動モータの回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、前記減速機構内に設けられ、前記出力軸が拘束された際にその拘束が解除されるまで回転力を蓄積して待つ第一待ち機構、および第二待ち機構とを備え、前記第一待ち機構は、前記回転軸からの回転が入力される第一入力プレートと、前記第一入力プレートからの回転を前記第二待ち機構へと出力する第一出力プレートと、前記第一入力プレートと前記第一出力プレートとの間に配置される第一スプリングとを有し、前記第一入力プレートの回転が前記第一スプリングを介して前記第一出力プレートに伝達され、前記第二待ち機構は、前記第一出力プレートからの回転が入力される第二入力プレートと、前記第二入力プレートからの回転を前記出力軸へと出力する第二出力プレートと、前記第二入力プレートと前記第二出力プレートとの間に配置される第二スプリングとを有し、前記第二入力プレートの回転が前記第二スプリングを介して前記第二出力プレートに伝達されることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記第一待ち機構の前記第一入力プレートに前記回転軸に連係される歯車を一体成形すると共に、前記第一出力プレートにウォーム軸を固定し、前記第二待ち機構の前記第二入力プレートに前記ウォーム軸に噛合うホイールギヤを一体成形したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、待ち機構を第一待ち機構と第二待ち機構の２つで構成することで、各待ち機構にかかる負荷を分散させることができる。このため、第一待ち機構における第一スプリングのバネ定数と、第二待ち機構における第二スプリングのバネ定数を共に小さく設定することができ、各スプリングサイズを小さくすることができる。これに伴い、電動モータの必要トルクも小さく設定することができ、結果的にアクチュエータ全体を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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、４輪車の駆動を２輪駆動と４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とを備え、これら電動モータ３と減速機構４とをクラッチ機構５を介して連結している。
ケーシング２は一方が開口された箱状に形成されたものであって、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、ケーシング２の開口部を閉塞する蓋体２ａ（図３参照）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。
【００１２】
電動モータ３は、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は、筒部９１と、この筒部９１の一方の開口部を閉塞するエンド部（底部）９２とで構成されている。
筒部９１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、か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。
【００１３】
回転軸１２の一端は、ヨーク９のエンド部９２に突出形成されたボス１７に圧入固定された軸受け７４によって回転自在に支持されている。
アーマチュアコア１３は、平面視略Ｔ字型のティース（不図示）が周方向に沿って等間隔に放射状に形成されており、ここにエナメル被覆の巻線２１が巻装されて複数のアーマチュアコイル１４が形成されている。
【００１４】
コンミテータ１５は、回転軸１２の他端側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。
【００１５】
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が一体形成されている。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２３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。
【００１６】
ヨーク９の筒部９１には、この筒部９１の他方の開口部を閉塞する有底筒状のカバー２４が設けられている。カバー２４は、このエンド部（底部）２４ａが電動モータ３とは反対側を向くように配置されている。そして、カバー２４の開口部と筒部９１の他方の開口部との間に、これらを仕切る隔壁部９３が設けられている。
【００１７】
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。
また、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の他端とクラッチ機構５の一端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のクラッチ機構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。
【００１８】
クラッチ機構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、所謂ツーウェイクラッチである。
ここで、ツーウェイクラッチとは、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、クラッチ機構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。
【００１９】
このようなクラッチ機構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連結されクラッチ機構５の一端側に配置された駆動側回転体３１と、この駆動側回転体３１と相対回転不能、か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回転体３０を介装してある。
【００２０】
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の他端が挿通可能な連結孔３３が形成されている。ここで、回転軸１２の他端には、平面取りが１箇所施されている一方、連結孔３３は回転軸１２の他端の断面形状に対応するように形成されている。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、かつ軸方向に移動可能になっている。
【００２１】
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。
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、平面取りが１箇所施されている一方、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、かつ軸方向に移動可能になっている。
【００２２】
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回転体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との間にハブ回転体３０が介装された状態になっている。
ハブ回転体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。ハブ回転体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。
【００２３】
すなわち、クラッチ機構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、これがハブ回転体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。
これに対し、ハブ回転体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、従動側回転体３２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、ハブ回転体３０から駆動側回転体３１への回転力の伝達が防止される。
【００２４】
ハブ回転体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を構成する第一ピニオン３８が圧入固定されている。
減速機構４は、第一ピニオン３８、ウォーム軸４５、第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０で構成されており、それぞれケーシング２の減速機構収納部７に収納されている。
第一ピニオン３８は筒状に形成されたものであって、基端側に形成された連結部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。
【００２５】
連結部４０は、ハブ回転体３０と第一ピニオン３８とを一体化するためのものであって、連結部４０の孔にハブ回転体３０に形成されたボス部３７が圧入される。
また、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回転体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。
【００２６】
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。
【００２７】
図１、図２に示すように、第一ピニオン３８の歯部４１には、第一待ち機構６０が噛合されている。
第一待ち機構６０は、第一ピニオン３８の歯部４１に噛合う外歯歯車６１と、外歯歯車６１と一体成形されている入力プレート６２と、入力プレート６２に対して対向配置された出力プレート６３と、入力プレート６２と出力プレート６３との間に配設されたスプリング６４とで構成されている。
【００２８】
外歯歯車６１は略円筒状に形成されており、この一方の面を閉塞するようにして略円盤状の入力プレート６２が一体成形されている。入力プレート６２の径方向中央には、軸方向内側に向かって突出するボス部６５が形成されている。このボス部６５には、ウォーム軸４５の一端側を挿通するための挿通孔６６が形成されている。
ウォーム軸４５は、軸方向中央に歯部４５ａを有していると共に、両端に軸受け部４５ｂ，４５ｂを有しており、軸受け部４５ｂ，４５ｂがケーシング２に回転自在に支持された状態になっている。
【００２９】
出力プレート６３は略円盤状に形成されたものであって、外歯歯車６１の他方の面を閉塞するように設けられている。出力プレート６３の外径は外歯歯車６１の内径Ｅ２に略一致すると共に、外歯歯車６１の内周面と摺動可能な大きさに設定されている。出力プレート６３の径方向中央には、軸方向外側に向かって突出するボス部６７が形成されている。このボス部６７には、ウォーム軸４５の一端側を圧入固定するための孔６８が形成されている。したがって、ウォーム軸４５と出力プレート６３とは一体化されており、互いに共回りするようになっている。
【００３０】
スプリング６４は、バネ用線材を螺旋状に巻回して形成された所謂コイルスプリングである。スプリング６４の外径Ｅ１は外歯歯車６１の内径Ｅ２よりもやや小さく設定されており、これによって、スプリング６４は外歯歯車６１の径方向内側に内装された状態になっている。
【００３１】
ここで、スプリング６４には、両端末部に径方向内側に屈曲するフック部（不図示）が形成されている。一方、入力プレート６２には、スプリング６４のフック部と係合可能な係合部５８が軸方向内側に向かって突設されていると共に、出力プレート６３にもスプリング６４のフック部と係合可能な係合部５９が軸方向内側に向かって突設されている。また、出力プレート６３の係合部５９は、入力プレート６２の係合部５８よりも径方向内側、つまり、入力プレート６２の回動軌跡よりも内側に配設されている。これにより、各プレート６２，６３がウォーム軸４５を中心に回動しても各係合部５８，５９が干渉することがない。
【００３２】
すなわち、電動モータ３の回転軸１２の回転力がクラッチ機構５、および第一ピニオン３８を介して第一待ち機構６０の入力プレート６２に伝達され、さらに、入力プレート６２からスプリング６４を介して出力プレート６３に伝達されることになる。
また、スプリング６４は、出力プレート６３がロックして回転不能になったとき、弾性変形することで入力プレート６２の回転力を出力プレート６３を回転させるための付勢力として蓄積する役割も有している。
【００３３】
図１、図３に示すように、出力プレート６３と一体化されたウォーム軸４５には、第二待ち機構７０を構成するヘリカルギヤ７１が噛合されている。
第二待ち機構７０は、出力軸７２を有している。出力軸７２の一端側は、減速機構収納部７のボス部７３に圧入固定されている軸受け７４で回転自在に支持されている。
また、出力軸７２の一端は、ボス部７３に形成された挿通孔７５から外方に向かって突出している。
【００３４】
この出力軸７２のボス部７３から突出した部位には、段差により縮径された縮径部７６が形成されている。この他に、ボス部７３には、平面視略円環状のオイルシール７７が設けられている。オイルシール７７は、ボス部７３の挿通孔７５からの内部への塵埃の侵入を防止するためのものであって、出力軸７２と摺動可能になっている。
【００３５】
出力軸７２の縮径部７６は、ラック・ピニオンのピニオン７８が外嵌されている。また、縮径部７６には、止め輪７９が設けられており、この止め輪７９と縮径部７６の段差部とによって、ピニオン７８の軸線方向への移動が規制されるようになっている。さらに、縮径部７６は平面取りが施された平面取り部８０を有しており、断面略Ｄ字状になっている（Ｄカット）。ピニオン７８の挿通孔８１も縮径部７６の断面形状に対応するように平面視Ｄ字状になっており、これによって、ピニオン７８の出力軸７２に対する周方向への回転移動が規制されるようになっている。
【００３６】
なお、ピニオン７８には不図示のラックが噛合されるようになっている。ラックには、シフトフォークをストロークさせるためのフォークシャフト（不図示）が連結されている。このフォークシャフトは、不図示のドライブトレイン上に設けられスプライン歯を有するスリーブやドグクラッチを変位させるためのものであって、このスリーブやドグクラッチを変位させることで４輪車の駆動を２輪駆動と４輪駆動とに切り換えることができるようになっている。
【００３７】
一方、出力軸７２の他端側には段差により縮径された縮径部８２が形成されている。縮径部８２は、ケーシング２の開口部を閉塞する蓋体２ａの内面に設けられた軸受け５７に回転自在に支持されている。縮径部８２の軸受け５７よりも軸方向内側には、ヘリカルギヤ７１が出力軸７２に対して回転自在に軸支されている。
ヘリカルギヤ７１は、有底筒状に形成されたギヤ本体８３を有している。ギヤ本体８３のエンド部８３ａには、径方向中央に外方に向かって突出する筒部８４が形成されている。この筒部８４は、出力軸７２の縮径部８２に外嵌される部分である。
ヘリカルギヤ７１のギヤ本体８３の周壁８７には、外周面側にウォーム軸４５に噛合される歯部８７ａが軸線方向に対して斜めに刻設されている。また、ギヤ本体８３の周壁８７には、先端側の平面８７ｂから減速機構収納部７のエンド部７ａに向かって突出する、断面略弧状の第一バネ係止部８８が形成されている。
【００３８】
また、ギヤ本体８３のエンド部８３ａには、ヘリカルギヤ７１の回転位置を検出するための接点８５が設けられている。この接点８５は、後述する位置検出用基板８６に対して摺動可能になっている。
位置検出用基板８６は蓋体２ａのヘリカルギヤ７１に対応する部位に設けられている。この位置検出用基板８６は、ヘリカルギヤ７１の回転位置を認識するためのものであって、所定のパターン（不図示）が形成されている。このパターンとヘリカルギヤ７１に設けられた接点８５とが互いに接触することによって、外部の制御機器（不図示）に信号が出力されたり電流が供給されたりされ、ヘリカルギヤ７１の回転位置を認識できるようになっている。
【００３９】
出力軸７２の第一バネ係止部８８の先端側、つまり、減速機構収納部７のエンド部７ａ寄りには、スプリングリテーナ８９が外嵌固定されている。スプリングリテーナ８９は、略円盤状のリテーナ本体１００を有している。リテーナ本体１００の径方向中央には、筒部１０１が軸方向に貫通するように形成され、ここに出力軸７２が圧入されるようになっている。
【００４０】
リテーナ本体１００のヘリカルギヤ７１と対向する平面１００ａには、径方向外側寄りに周方向に沿って平面視略弧状の凹部１０２が形成されている。この凹部１０２には、軸方向に沿って突出する第二バネ係止部１０３がリテーナ本体１００と一体形成されている。すなわち、スプリングリテーナ８９のヘリカルギヤ７１と対向する平面１００ａと、ヘリカルギヤ７１の周壁８７における先端側の平面８７ｂ、つまり、スプリングリテーナ８９と対向する面には、それぞれ第二バネ係止部１０３、第一バネ係止部８８が一体成形されている。
【００４１】
第二バネ係止部１０３は断面略弧状に形成されたものであり、この第二バネ係止部１０３と凹部１０２は、ヘリカルギヤ７１に形成されている第一バネ係止部８８の回動軌跡よりも外側に配置された状態になっている。すなわち、第一バネ係止部８８は、第二バネ係止部１０３よりも径方向内側を回動することになる。なお、ヘリカルギヤ７１のギヤ本体８３の外径は、スプリングリテーナ８９のリテーナ本体１００の外径よりも小さく設定されている。
【００４２】
ヘリカルギヤ７１とスプリングリテーナ８９との間には、トーションスプリング１０４が設けられている。このトーションスプリング１０４は、ヘリカルギヤ７１からの回転力をスプリングリテーナ８９を介して出力軸７２に伝達する役割を有すると共に、シフトフォーク（不図示）がロックして出力軸７２が回転不能になったとき、弾性変形することでヘリカルギヤ７１の回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積する役割を有している。
【００４３】
トーションスプリング１０４の内径は、スプリングリテーナ８９の第二バネ係止部１０３の回動軌跡よりも大きく設定されている。すなわち、第二待ち機構７０は、出力軸７２を中心として、径方向外側に向かって第一バネ係止部８８、第二バネ係止部１０３、トーションスプリング１０４の順で配置された状態になっている。
トーションスプリング１０４の両端末部には、径方向内側に向かって屈曲するフック部（不図示）が形成されている。フック部は、出力軸７２を中心にして互いに点対称位置に配置された状態になっている。したがって、第一バネ係止部８８、および第二バネ係止部１０３は、周方向で各フック部の間に配置された状態となり、それぞれフック部と係合可能になっている。
【００４４】
次に、この実施形態の第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０の作用について説明する。ここで、第一待ち機構６０、および第二待ち機構７０は、それぞれ同じ動作によって同じ役割を有する。すなわち、第一待ち機構６０の入力プレート６２は、第二待ち機構７０のヘリカルギヤ７１に対応している。第一待ち機構６０の出力プレート６３は、第二待ち機構７０のスプリングリテーナ８９に対応している。第一待ち機構６０のスプリング６４は、第二待ち機構７０のトーションスプリング１０４に対応している。第一待ち機構６０の出力プレート６３に圧入固定されているウォーム軸４５は、第二待ち機構７０の出力軸７２に対応している。
したがって、ここでは第二待ち機構７０の作用についてのみ説明し、第一待ち機構６０の作用についての説明を省略する。
【００４５】
図１、図３に示すように、例えば、駆動切り換え装置により２輪駆動が選択され、スリーブやドグクラッチの変位、およびシフトフォークのストロークが完了しているとき、電動モータ３には通電が行われず、ヘリカルギヤ７１の第一バネ係止部８８は、トーションスプリング１０４の両端末部に形成されたフック部（不図示）のうちの一方に当接した状態になっている。また、スプリングリテーナ８９の第二バネ係止部１０３は、トーションスプリング１０４の他方のフック部に当接した状態になっている。
【００４６】
次に、駆動切り換え装置により２輪駆動から４輪駆動に切り換える場合、電動モータ３が通電されて回転軸１２が回転し始める。すると、回転軸１２の回転運動が減速機構４を介してヘリカルギヤ７１に伝達され、ヘリカルギヤ７１の第一バネ係止部８８が回動し始める。
そして、ヘリカルギヤ７１の第一バネ係止部８８が回動し続けると、第一バネ係止部８８がトーションスプリング１０４の他方のフック部に当接し、トーションスプリング１０４がヘリカルギヤ７１と共回りし始める。
【００４７】
続いて、トーションスプリング１０４を介してヘリカルギヤ７１とスプリングリテーナ８９とが一体となって回動し始める。すると、スプリングリテーナ８９が外嵌固定されている出力軸７２も共回りするので、ピニオン７８、ラック（不図示）、およびシフトフォーク（不図示）を介してスリーブやドグクラッチが変位し始める。
【００４８】
ここで、駆動切り換え装置の駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相が一致している場合にあっては、シフトフォークがスムーズにストロークし続け、スリーブやドグクラッチの変位を完了させる。そして、４輪車の駆動軸と従動軸とがスリーブやドグクラッチを介して連結され、４輪駆動への切り換えが終了する。
しかしながら、駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相が不一致の場合にあっては、スリーブやドグクラッチが変位不能となり、シフトフォークがロックしてしまう。
【００４９】
このとき、スプリングリテーナ８９、つまり、第二バネ係止部１０３が停止した状態となる一方、ヘリカルギヤ７１、つまり、第一バネ係止部８８は回動を続ける。このため、第一バネ係止部８８がトーションスプリング１０４のフック部を回動方向に沿って押圧し続ける。そして、トーションスプリング１０４が弾性変形し、電動モータ３の回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積する。
ここで、第一待ち機構６０においても同様の作用が生じる。すなわち、シフトフォークがロックすることによって、出力プレート６３が停止した状態となる一方、入力プレート６２は回動を続ける。そして、スプリング６４が弾性変形し、電動モータ３の回転力をシフトフォークをストロークさせるための付勢力として蓄積する。
【００５０】
続いて、駆動軸と従動軸のスプライン歯の位相が一致し、スリーブやドグクラッチが変位可能になったとき、トーションスプリング１０４（スプリング６４）に復元力が作用する。このため、トーションスプリング１０４（スプリング６４）が無負荷状態に復元される。すると、この復元力によって、スリーブやドグクラッチが変位して駆動軸と従動軸とが連結され、４輪駆動への切り換えが終了する。なお、各待ち機構６０，７０は、４輪駆動から２輪駆動に切換える場合においても２輪駆動から４輪駆動に切換える場合と同様に機能してスリーブやドグクラッチを変位させるので、４輪駆動から２輪駆動に切換える場合の説明を省略する。
【００５１】
したがって、上述の実施形態によれば、アクチュエータ１に第一待ち機構６０と第二待ち機構７０の２つの待ち機構を設けることで、各待ち機構６０，７０にかかる負担を分散させることができる。このため、第一待ち機構６０におけるスプリング６４のバネ定数と、第二待ち機構７０におけるトーションスプリング１０４のバネ定数を共に小さく設定することができ、各スプリング６４，１０４のサイズを小さくすることができる。これに伴い、電動モータ３の必要トルクも小さく設定することができ、結果的にアクチュエータ１全体を小型化することができる。
【００５２】
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、アクチュエータ１は、例えば、４輪車の駆動を２輪駆動と４輪駆動とに切り換える駆動切り換え装置用として用いられ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、アクチュエータ１をニュートラルポジションとドライブポジションとの切り換え等を行う駆動切り換え装置に用いてもよい。
【００５３】
さらに、上述の実施形態では、第二待ち機構７０において、ウォーム軸４５に、ヘリカルギヤ７１が噛合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、ヘリカルギヤ７１に代わってウォームホイールを用いてもよい。
そして、上述の実施形態では、第二待ち機構７０において、第二バネ係止部１０３を第一バネ係止部８８の回動軌跡よりも外側に配置し、出力軸７２を中心として、径方向外側に向かって第一バネ係止部８８、第二バネ係止部１０３、トーションスプリング１０４の順で配置された状態になっ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、第一バネ係止部８８を第二バネ係止部１０３の回動軌跡よりも外側に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【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。
【図２】本発明の実施形態における第一待ち機構の断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ アクチュエータ
３ 電動モータ
４ 減速機構
１２ 回転軸
４５ ウォーム軸
６０ 第一待ち機構
６１ 外歯歯車（歯車）
６２ 入力プレート（第一入力プレート）
６３ 出力プレート（第一出力プレート）
６４ スプリング（第一スプリング）
７０ 第二待ち機構
７１ ヘリカルギヤ（ホイールギヤ）
７２ 出力軸
８３ ギヤ本体
８３ａ エンド部（第二入力プレート）
８９ スプリングリテーナ（第二出力プレート）
１０４ トーションスプリング（第二スプリング）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
前記電動モータの回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、
前記減速機構内に設けられ、前記出力軸が拘束された際にその拘束が解除されるまで回転力を蓄積して待つ第一待ち機構、および第二待ち機構とを備え、
前記第一待ち機構は、
前記回転軸からの回転が入力される第一入力プレートと、
前記第一入力プレートからの回転を前記第二待ち機構へと出力する第一出力プレートと、
前記第一入力プレートと前記第一出力プレートとの間に配置される第一スプリングとを有し、
前記第一入力プレートの回転が前記第一スプリングを介して前記第一出力プレートに伝達され、
前記第二待ち機構は、
前記第一出力プレートからの回転が入力される第二入力プレートと、
前記第二入力プレートからの回転を前記出力軸へと出力する第二出力プレートと、
前記第二入力プレートと前記第二出力プレートとの間に配置される第二スプリングとを有し、
前記第二入力プレートの回転が前記第二スプリングを介して前記第二出力プレートに伝達されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記第一待ち機構の前記第一入力プレートに前記回転軸に連係される歯車を一体成形すると共に、前記第一出力プレートにウォーム軸を固定し、
前記第二待ち機構の前記第二入力プレートに前記ウォーム軸に噛合うホイールギヤを一体成形したことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１】
電動モータと、
前記電動モータの回転を減速して出力軸に伝達する減速機構と、
前記減速機構内に設けられ、前記出力軸が拘束された際にその拘束が解除されるまで回転力を蓄積して待つ第一待ち機構、および第二待ち機構とを備え、
前記第一待ち機構は、
前記回転軸からの回転が入力される第一入力プレートと、
前記第一入力プレートからの回転を前記第二待ち機構へと出力する第一出力プレートと、
前記第一入力プレートと前記第一出力プレートとの間に配置される第一スプリングとを有し、
前記第一入力プレートの回転が前記第一スプリングを介して前記第一出力プレートに伝達され、
前記第二待ち機構は、
前記第一出力プレートからの回転が入力される第二入力プレートと、
前記第二入力プレートからの回転を前記出力軸へと出力する第二出力プレートと、
前記第二入力プレートと前記第二出力プレートとの間に配置される第二スプリングとを有し、
前記第二入力プレートの回転が前記第二スプリングを介して前記第二出力プレートに伝達されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記第一待ち機構の前記第一入力プレートに前記回転軸に連係される歯車を一体成形すると共に、前記第一出力プレートにウォーム軸を固定し、
前記第二待ち機構の前記第二入力プレートに前記ウォーム軸に噛合うホイールギヤを一体成形したことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２２８８０５（Ｐ２００９−２２８８０５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７５４１７（Ｐ２００８−７５４１７）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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