JP2005132270A

JP2005132270A - Drive force switching actuator

Info

Publication number: JP2005132270A
Application number: JP2003372254A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kobayashi; 康宏小林; Kensaku Honda; 健作本田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive force switching actuator capable of shortening the overall length of the actuator and easily setting stroke and thrust on a motor. <P>SOLUTION: The drive force switching actuator is constituted such that a second reduction mechanism is arranged between an output shaft of the motor and a worm gear and a body part of the motor is arranged on a worm wheel side in a space surrounded by the worm wheel and a housing or a cover. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、２輪駆動−４輪駆動切換が可能な車両のトランスファ装置、ディファレンシャル装置、または、トランスアクスル上に配置され、駆動力の接続・遮断を行うフリーアクスル装置、フロント及びリヤデフロック装置の等の切換アクチュエータに関する。 The present invention relates to a vehicle transfer device, a differential device, or a free axle device that is arranged on a transaxle and connects / cuts off a driving force, a front and a rear differential lock device. It relates to a switching actuator such as.

４輪駆動車において、燃費向上のため路面状態、走行状態にあわせて２輪駆動状態を選択可能にしたものや、泥濘走行時に４輪駆動のディファレンシャルロックを選択可能にするシステムがある。これらのシステムでは、ドライブトレイン上に設けられたスプライン嵌合やクラッチを、モータ駆動のアクチュエータによりストロークさせ駆動力の遮断・接続を行う構成が公知である。 In a four-wheel drive vehicle, there are a system that allows a two-wheel drive state to be selected in accordance with a road surface state and a traveling state in order to improve fuel consumption, and a system that allows a four-wheel drive differential lock to be selected during mud traveling. In these systems, a configuration is known in which a spline fitting or clutch provided on a drive train is stroked by a motor-driven actuator to cut off / connect a driving force.

従来技術として例えば、特開平７−１７９１３３号に示される２輪駆動−４輪駆動を切換えるセンタデフ装置のアクチュエータは、モータの出力軸上に設けられたウォームギヤとウォームホイールにて減速を行っている。ウォームホイールの回転は、アクチュエータの出力軸に伝達され、ラックアンドピニオン機構を経由してシフトフォークをストロークさせる。この構成においては、ウォームギヤとウォームホイールの減速機構を用いて、モータ出力低減によりモータを小型化し、アクチュエータ全体として小型化し車両への搭載性を向上する試みが成されている。
特開平７−１７９１３３号（図３） As a conventional technique, for example, an actuator of a center differential device that switches between two-wheel drive and four-wheel drive disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-179133 performs deceleration with a worm gear and a worm wheel provided on the output shaft of the motor. The rotation of the worm wheel is transmitted to the output shaft of the actuator, and strokes the shift fork via the rack and pinion mechanism. In this configuration, an attempt is made to reduce the motor output by reducing the motor output by using a reduction mechanism of the worm gear and the worm wheel, to reduce the size of the actuator as a whole, and to improve the mountability to the vehicle.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-179133 (FIG. 3)

しかしながら、特許文献１に開示される構成では、アクチュエータの減速機構の配置が、モータの出力軸上に設けられたウォームギヤとモータの出力軸に直交する軸方向に設けられたウォームホイールであるため、ウォームホイールとモータ本体部を近接させて配置するには限界があり、図６に示すように、モータ本体部が突出したような形状になり、全長Ｌが長くなってしまっていた。 However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, the arrangement of the speed reduction mechanism of the actuator is a worm gear provided on the output shaft of the motor and a worm wheel provided in the axial direction perpendicular to the output shaft of the motor. There is a limit to disposing the worm wheel and the motor main body close to each other, and as shown in FIG. 6, the motor main body protrudes and the total length L becomes long.

また、モータを小型化するために、モータ容量を小さくすると減速比を大きくとらなければならず、ウォームホイールを大きくする必要が生じる。逆にウォームホイールを小さくすると減速比が小さい為、モータが大型化する。 Further, in order to reduce the motor size, if the motor capacity is reduced, the reduction ratio must be increased, and the worm wheel needs to be increased. Conversely, if the worm wheel is made smaller, the reduction ratio is small, and the motor becomes larger.

以上の問題を解決するために、本発明は、アクチュエータの全長を可及的に短縮し、アクチュエータのストローク、推力設定が容易である駆動力切換アクチュエータを提供することを技術的課題とする。 In order to solve the above problems, it is a technical object of the present invention to provide a driving force switching actuator that can shorten the overall length of the actuator as much as possible and that can easily set the stroke and thrust of the actuator.

請求項１において、上記の問題を解決するために講じた技術的手段は、駆動力切換アクチュエータに、モータと、前記モータの出力を減速する第一の減速機構であるウォームギヤおよびウォームホイールと、前記ウォームホイールに対して略同軸に一体回転可能または相対回転可能に配置される出力ピニオンギヤと、これらの構成要素を収容し、前記ウォームホイールと前記出力ピニオンギヤを回転可能に支持するハウジングおよびカバーと、前記モータの出力軸と前記ウォームギヤの間に配設される第二の減速機構と、を設けたことである。 The technical means taken in order to solve the above-mentioned problem in claim 1 includes: a driving force switching actuator; a motor; a worm gear and a worm wheel which are first reduction mechanisms that reduce the output of the motor; An output pinion gear disposed so as to be integrally rotatable or relatively rotatable substantially coaxially with respect to the worm wheel; a housing and a cover that house these components and rotatably support the worm wheel and the output pinion gear; and And a second speed reduction mechanism disposed between the motor output shaft and the worm gear.

請求項２において、上記の問題を解決するために講じた技術的手段は、請求項１の駆動力切換アクチュエータにおいて、前記第二の減速機構は、前記モータの出力軸に設けられた出力ギヤと、前記ハウジングおよび又は前記カバーに支承される減速軸に設けられた減速ギヤから構成され、前記減速軸の中位に前記ウォームギヤが形成されることである。 The technical means taken in order to solve the above-mentioned problem in claim 2 is the driving force switching actuator according to claim 1, wherein the second reduction mechanism is an output gear provided on the output shaft of the motor. And a reduction gear provided on a reduction shaft supported by the housing and / or the cover, and the worm gear is formed in the middle of the reduction shaft.

請求項１の発明によれば、第二の減速機構を設けたことによりモータの出力軸をウォームホイールの回転面から平行にオフセットさせて、出力ピニオンまたはウォームホイールの軸に近づけて配置できるので、アクチュエータの全長が可及的に短縮でき、コンパクト化できる。 According to the first aspect of the present invention, since the second reduction mechanism is provided, the output shaft of the motor can be offset parallel to the rotation surface of the worm wheel, and can be disposed close to the output pinion or the shaft of the worm wheel. The overall length of the actuator can be shortened as much as possible, making it compact.

請求項２の発明によれば、ギヤ比の変更でアクチュエータのストローク−荷重関係の変更が容易に可能であり、減速比を大きく設定しモータを小型化することも可能である。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to easily change the stroke-load relationship of the actuator by changing the gear ratio, and it is also possible to reduce the motor by setting a large reduction ratio.

図１は、本発明による駆動力切換アクチュエータ１を模式的に表している。モータ２０で発生した回転は、出力軸３０から出力ギヤ３１、減速ギヤ５１を介して減速され、減速軸５０に伝達される。減速軸５０の回転は、後述する減速軸５０上のウォームギヤ５０ａとウォームホイール４０のウォームホイールギヤ４０ａを介して減速され、ウォームホイール４０の回転に変換される。ここで、モータ２０の本体部はウォームホイール４０側（図１においてウォームホイール４０の下方）に配置されるため、モータ２０の軸に沿う方向の寸法Ｌは、モータ２０が出力ギヤ３１に対称に配置される従来技術に示された配置構成に対して短縮されている。また、モータ２０は、モータ２０の軸がウォームホイール４０の回転面に対してオフセットして（図１において紙面の奥方）配置され、寸法Ｗが可及的に短縮して構成される。 FIG. 1 schematically shows a driving force switching actuator 1 according to the present invention. The rotation generated by the motor 20 is decelerated from the output shaft 30 via the output gear 31 and the reduction gear 51 and transmitted to the reduction shaft 50. The rotation of the reduction shaft 50 is decelerated via a worm gear 50a on the reduction shaft 50, which will be described later, and a worm wheel gear 40a of the worm wheel 40, and converted into rotation of the worm wheel 40. Here, since the main body of the motor 20 is disposed on the worm wheel 40 side (below the worm wheel 40 in FIG. 1), the dimension L in the direction along the axis of the motor 20 is symmetrical to the output gear 31. The arrangement is shortened with respect to the arrangement shown in the prior art. Further, the motor 20 is configured such that the axis of the motor 20 is offset with respect to the rotation surface of the worm wheel 40 (in the back of the paper surface in FIG. 1), and the dimension W is shortened as much as possible.

図２および図３は、本発明による駆動力切換アクチュエータ１の要部を具体的に表している。この駆動力切換アクチュエータ１は、４輪駆動車両の下側に、アンダーカバー、マフラー、プロペラシャフト等の干渉を回避してトランスファ装置（図示なし）にボルトにより固定される。駆動力切換アクチュエータ１の出力ロッド６０はトランスファ装置に連結されスプライン嵌合部（図示なし）の嵌合・非嵌合を行う。モータ２０は、ＥＣＵ（図示なし）からの信号に応じて駆動され、ウォームホイール４０、出力ピニオンギヤ４１に伝達された回転が、ラックギヤ６１を介してシフトロッド（出力ロッド）６０をストロークさせて車両の４輪駆動、２輪駆動を変化させる。 2 and 3 specifically show the main part of the driving force switching actuator 1 according to the present invention. The driving force switching actuator 1 is fixed to a transfer device (not shown) with a bolt on the lower side of the four-wheel drive vehicle while avoiding interference from an undercover, a muffler, a propeller shaft, and the like. The output rod 60 of the driving force switching actuator 1 is connected to the transfer device and engages / disengages a spline fitting portion (not shown). The motor 20 is driven in accordance with a signal from an ECU (not shown), and the rotation transmitted to the worm wheel 40 and the output pinion gear 41 causes the shift rod (output rod) 60 to stroke through the rack gear 61. 4-wheel drive and 2-wheel drive are changed.

次に、駆動力切換アクチュエータ１の待ち機構について説明する。この待ち機構は、トランスファ装置において、スプライン嵌合部では、位相が不一致の時、嵌合していないにもかかわらず出力ロッドがストロークしようとし、アクチュエータに過大な負荷が発生しモータが損傷にいたる虞があるため、スプライン嵌合部の位相が一致するまでストロークを待機状態にする機能を有する。 Next, the waiting mechanism of the driving force switching actuator 1 will be described. In this transfer mechanism, in the transfer device, when the spline fitting part is out of phase, the output rod tries to make a stroke even if it is not fitted, and an excessive load is generated on the actuator, resulting in damage to the motor. Since there is a possibility, it has a function which makes a stroke a standby state until the phase of a spline fitting part corresponds.

図４は、駆動力切換アクチュエータ１の図２のＡ−Ａに沿う断面図を示している。ウォームホイール４０と、出力ピニオンギア４１は、同軸に相対回転可能に軸４０ｂにより軸通され、軸４０ｂがハウジング１ａとケース１ｂに回転可能に支持される。ウォームホイール４０にはドライブプレート７０ａが、出力ピニオンギア４１には、ドリブンプレート７０ｂが固定され、ドライブプレート７０ａとドリブンプレート７０ｂは、それぞれスパイラルスプリング７０の一端を係止する。スパイラルスプリング７０は、軸４０ｂを中心として、ドライブプレート７０ａとドリブンプレート７０ｂの間に配置される。 FIG. 4 shows a cross-sectional view of the driving force switching actuator 1 along AA in FIG. The worm wheel 40 and the output pinion gear 41 are coaxially rotated by a shaft 40b so as to be relatively rotatable, and the shaft 40b is rotatably supported by the housing 1a and the case 1b. A drive plate 70a is fixed to the worm wheel 40, and a driven plate 70b is fixed to the output pinion gear 41. The drive plate 70a and the driven plate 70b respectively engage one end of the spiral spring 70. The spiral spring 70 is disposed between the drive plate 70a and the driven plate 70b around the shaft 40b.

トランスファ装置のスプライン嵌合部の位相が一致している場合、モータ２０で発生した駆動力は、出力ギヤ３１、減速ギヤ５１、ウォームギヤ５０ａを介してウォームホイール４０を回転させる。この回転はドライブプレート７０ａによりスパイラルスプリング７０に伝達され、スパイラルスプリング７０はドリブンプレート７０ｂを介して出力ピニオンギヤ４１を回転させる。出力ピニオンギヤ４１は、出力ロッド６１をストロークさせ、スプライン嵌合が行われて、４輪駆動状態が確立する。 When the phases of the spline fitting portions of the transfer device match, the driving force generated by the motor 20 rotates the worm wheel 40 via the output gear 31, the reduction gear 51, and the worm gear 50a. This rotation is transmitted to the spiral spring 70 by the drive plate 70a, and the spiral spring 70 rotates the output pinion gear 41 via the driven plate 70b. The output pinion gear 41 strokes the output rod 61, and spline fitting is performed to establish a four-wheel drive state.

トランスファ装置のスプライン嵌合部の位相にズレがあるときに、モータ２０が駆動した場合、出力ロッド６１がストロークしないため、ドライブプレート７０ａとドリブンプレート７０ｂは相対回転する。この相対回転は、スパイラルスプリング７０を回転方向に撓ませ弾性エネルギが蓄積される。この弾性エネルギは、出力ピニオンギヤ４１を回転方向に付勢し、出力ロッド６１を付勢する。このとき、車輪（図示なし）からのバックトルクやドライブシャフト（図示なし）の回転によりスプライン嵌合部の位相が一致すると、付勢力によりスプライン嵌合が成立する。 When the motor 20 is driven when the phase of the spline fitting portion of the transfer device is shifted, the output rod 61 does not make a stroke, so that the drive plate 70a and the driven plate 70b rotate relative to each other. This relative rotation causes the spiral spring 70 to bend in the rotational direction, and elastic energy is accumulated. This elastic energy urges the output pinion gear 41 in the rotation direction and urges the output rod 61. At this time, when the phases of the spline fitting portions coincide with each other due to the back torque from the wheels (not shown) or the rotation of the drive shaft (not shown), the spline fitting is established by the urging force.

以上のような待ち機構を有する本発明の駆動力切換アクチュエータ１の動力伝達要素の配置を図２、図３、図４を用いて説明する。ウォームホイール４０に動力を伝達する減速軸５０は、ウォームホイール４０と略同一面内に配置され、両端をハウジング１ａに回転可能に支持される。減速軸５１に入力された回転は、減速軸５１にもうけられたウォームギヤ５０ａとウォームホイールギヤ４０ａにより、１／８０に減速される。この減速は、ウォームギヤ列で行われるため、減速軸５０のウォームギヤ５０ａの回転は、ウォームホイール４０に伝達されるが、ウォームホイール４０の回転は、減速軸５０に伝達されない。つまり、モータ２０が非通電でトルクを発生していなくても、出力ロッド６０の位置は保持される。減速軸５０の端部には、減速ギヤ５１が固定される。図４からわかるように、待ち機構を有する構成においては、待ち機構が軸４０ｂに対する軸方向の空間を占めるため、ウォームホイールとカバーの間に何も配置されない空間Ｓ（図４減速ギヤ５１の右方）が生じる。モータ２０は、この空間を利用するためにウォームホイール４０の面からオフセット（右方）して、配置される。この配置により、駆動力切換アクチュエータ１の全長を短縮し、車両への搭載性を向上している。 The arrangement of the power transmission elements of the driving force switching actuator 1 of the present invention having the above-described waiting mechanism will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4. FIG. The speed reducing shaft 50 for transmitting power to the worm wheel 40 is disposed in substantially the same plane as the worm wheel 40, and both ends thereof are rotatably supported by the housing 1a. The rotation input to the reduction shaft 51 is reduced to 1/80 by the worm gear 50a and the worm wheel gear 40a provided on the reduction shaft 51. Since this deceleration is performed by the worm gear train, the rotation of the worm gear 50 a of the reduction shaft 50 is transmitted to the worm wheel 40, but the rotation of the worm wheel 40 is not transmitted to the reduction shaft 50. That is, even if the motor 20 is not energized and does not generate torque, the position of the output rod 60 is maintained. A reduction gear 51 is fixed to the end of the reduction shaft 50. As can be seen from FIG. 4, in the configuration having the waiting mechanism, since the waiting mechanism occupies the space in the axial direction with respect to the shaft 40b, the space S in which nothing is arranged between the worm wheel and the cover (the right side of the reduction gear 51 in FIG. 4). Direction). The motor 20 is disposed offset (rightward) from the surface of the worm wheel 40 in order to use this space. With this arrangement, the overall length of the driving force switching actuator 1 is shortened, and the mountability to the vehicle is improved.

図５は、別の実施例の模式図を示しており、基本的な構成は同じなので説明を省略し、図５中では、図１に対応する部分にＡを付した番号をつけた。図５において、出力ギヤ３１Ａと減速ギヤ５１Ａのギヤ比は、図１に比べて大きく設定（１／３〜１／５）されており、モータ２０Ａに必要となるトルクが軽減されてモータ２０Ａの小型化が可能となる。なお、本実施例において図５からも明らかなように、ハウジング１ａとカバー１ｂは、減速ギヤ比が１／２〜１／１０に設定できる程度、空間的に余裕をもって構成されており、減速ギヤ比が自由に設定できて、モータの容量設定、トルク、ストローク特性が容易に変更可能である。 FIG. 5 shows a schematic diagram of another embodiment, and the basic configuration is the same, so that the description thereof is omitted. In FIG. 5, the number corresponding to FIG. In FIG. 5, the gear ratio between the output gear 31A and the reduction gear 51A is set larger (1/3 to 1/5) than that in FIG. 1, and the torque required for the motor 20A is reduced to reduce the motor 20A. Miniaturization is possible. As is apparent from FIG. 5 in this embodiment, the housing 1a and the cover 1b are configured with sufficient space so that the reduction gear ratio can be set to 1/2 to 1/10. The ratio can be set freely, and the motor capacity setting, torque, and stroke characteristics can be easily changed.

本発明の駆動力切換アクチュエータを模式的に表す図。The figure which represents typically the driving force switching actuator of this invention. 本発明に係る実施例の要部の正面図。The front view of the principal part of the Example which concerns on this invention. 本発明に係る実施例のギヤ構成の要部の正面図。The front view of the principal part of the gear structure of the Example which concerns on this invention. 本発明に係る実施例の要部の断面図。Sectional drawing of the principal part of the Example which concerns on this invention. 本発明の駆動力切換アクチュエータの別の実施例を模式的に表す図。The figure which represents typically another Example of the driving force switching actuator of this invention. 従来の駆動力切換アクチュエータを模式的に表す図A diagram schematically showing a conventional driving force switching actuator

符号の説明Explanation of symbols

１駆動力切換アクチュエータ
１ａハウジング
１ｂカバー
２０モータ
３０出力軸
３１出力ギヤ
４０ウォームホイール
４１出力ピニオンギヤ
５０減速軸
５１減速ギヤ
５０ａウォームギヤ
６０出力ロッド
６１ラックギヤ
７０スパイラルスプリング（弾性部材）
７０ａドライブプレート（ドライブ部材）
７０ｂドリブンプレート（ドリブン部材） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drive force switching actuator 1a Housing 1b Cover 20 Motor 30 Output shaft 31 Output gear 40 Worm wheel 41 Output pinion gear 50 Reduction shaft 51 Reduction gear 50a Worm gear 60 Output rod 61 Rack gear 70 Spiral spring (elastic member)
70a Drive plate (drive member)
70b Driven plate (driven member)

Claims

モータと、
前記モータの出力を減速する第一の減速機構であるウォームギヤおよびウォームホイールと、
前記ウォームホイールに対して略同軸に一体回転可能または相対回転可能に配置される出力ピニオンギヤと、
これらの構成要素を収容し、前記ウォームホイールと前記出力ピニオンギヤを回転可能に支持するハウジングおよびカバーと、
前記モータの出力軸と前記ウォームギヤの間に配設される第二の減速機構と、
を有する駆動力切換アクチュエータ。 A motor,
A worm gear and a worm wheel, which are first reduction mechanisms for reducing the output of the motor;
An output pinion gear disposed so as to be integrally rotatable or relatively rotatable substantially coaxially with the worm wheel;
A housing and a cover for housing these components and rotatably supporting the worm wheel and the output pinion gear;
A second speed reduction mechanism disposed between the output shaft of the motor and the worm gear;
A driving force switching actuator.

前記第二の減速機構は、前記モータの出力軸に設けられた出力ギヤと、
前記ハウジングおよび又は前記カバーに支承される減速軸に設けられた減速ギヤから構成され、
前記減速軸の中位に前記ウォームギヤが形成されること、
を特徴とする請求項１に記載の駆動力切換アクチュエータ。 The second reduction mechanism includes an output gear provided on the output shaft of the motor;
It is composed of a reduction gear provided on a reduction shaft supported by the housing and / or the cover,
The worm gear is formed in the middle of the reduction shaft;
The driving force switching actuator according to claim 1.