JP2007168575A - 駆動切換アクチュエータ及び２輪・４輪駆動切換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造の簡略化、装置全体の小型軽量化及びコンパクト化を実現することができる駆動切換アクチュエータ及び２輪・４輪駆動切換装置を提供する。
【解決手段】駆動力切換アクチュエータ１は、モータ３の作動を制御する電気信号を生成する駆動スイッチ９とシフト機構の移動位置を検出する電気信号を生成するポジション検出スイッチ１０とを備えている。駆動スイッチ９用の電極Ｔ２〜Ｔ４とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５，Ｔ６とが、所定の位相差をもって出力軸３を中心とする同一円周上に配されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、バギー車及び自動車などの各種の車両に使用することができる２輪・４輪駆動の切換え、あるいはニュートラルポジション・ドライブポジションの切換えなどの切換駆動装置に使用することができる駆動切換アクチュエータ及び２輪・４輪駆動切換装置に係わり、特に、構造を簡略化して軽量化及びコンパクト化を図ることができる駆動切換アクチュエータ及び２輪・４輪駆動切換装置に関する。

従来から、例えば自動車等の車両において、２輪駆動状態と４輪駆動状態とに切換えることができる各種の２輪・４輪駆動切換装置が提案されている。図７は、この種の従来の２輪・４輪駆動切換装置の一構造例を概略的に示している。

この従来の車両用の２輪・４輪駆動切換装置１００は、図７に示すように、ハウジング１０１内に支承され、図示せぬトランスファの２輪・４輪駆動切換部材であるシフトフォーク軸と常時連動する出力軸１０２と、この出力軸１０２にコイルスプリング１１０を介して相対回転自在に支承された樹脂製ウオームホイール１０３と、ウオームホイール１０３と噛合ったウオーム１０４を回転駆動する図示せぬ電気モータとを備えている。コイルスプリング１１０は、樹脂製ウオームホイール１０３の内部に同一円周上に形成された凹状のスプリング収納部内に収納されている。この２輪・４輪駆動切換装置１００には、出力軸１０２の位置検出を行う実ポジション検出スイッチ１０５と、電気モータの作動を制御するための切換電気スイッチ１０６とが、出力軸１０２に固設されたスイッチ基盤１０７の両側面にそれぞれ設けられている。

実ポジション検出スイッチ１０５は、スイッチ基盤１０７の一側面に同心円上に形成された図示せぬ複数の円環状の電極と、これらの電極に対応して、出力軸１０２に固設された樹脂製ホルダ１０８に設けられた複数の導電部材１０５ａ，…，１０５ａとにより構成されている。一方の切換電気スイッチ１０６は、スイッチ基盤１０７の一側面と反対側の他側面に同心円上に形成された図示せぬ複数の円環状の電極と、これらの電極に対応して、樹脂製ウオームホイール１０３に設けられた複数の導電部材１０６ａ，…，１０６ａとにより構成されている。

一方、２輪駆動状態と４輪駆動状態とに切換えることができる２輪・４輪駆動切換装置の他の一例として、例えば２輪駆動状態と４輪駆動状態の何れの状態になっているかを表示するインジケータの作動を制御する電気信号を生成する電気スイッチ用の複数の電極と、電気モータの作動を制御する電気信号を生成する切換電気スイッチ用の複数の電極とをハウジング内に同一平面上に配した２輪・４輪駆動切換装置がある（例えば特許文献１参照。）。

図８及び図９は、上記特許文献１に記載された車両の２輪・４輪駆動切換装置１００の一構造例を示している。なお、これらの図において、図７に示した従来の２輪・４輪駆動切換装置と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。

この特許文献１に記載された車両の２輪・４輪駆動切換装置１００は、図８及び図９に示すように、金属製ハウジング部分１０１ａと電気絶縁材である樹脂製ハウジング部分１０１ｂとからなるハウジング１０１と、このハウジング１０１内に支承され、トランスファの２輪・４輪駆動切換部材であるシフトフォーク軸１０９と常時連動する出力軸（回転軸）１０２と、この出力軸１０２をスプリング１１０を介して回転駆動する駆動手段とを備えている。この駆動手段は、出力軸１０２により相対回転自在に支承された樹脂製ウオームホイール１０３と、ウオームホイール１０３と噛合ったウオーム１０４を回転駆動する電気モータ１１１とにより構成されている。

この従来の２輪・４輪駆動切換装置は、図８及び図９に示すように、トランスファが２輪駆動状態と４輪駆動状態の何れの状態になっているかを表示する図示せぬインジケータの作動を制御するための電気信号を生成する電気スイッチ１１２と、電気モータ１１１の作動を制御するための電気信号を生成する切換電気スイッチ１０６とを備えている。出力軸１０２の一端を支承する樹脂製ハウジング部分１０１ｂの内壁面には、４つの電極Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４が互いに電気的に絶縁して設けられている。これらの電極Ｔ１〜Ｔ４は、出力軸１０２を中心として同心円上に形成された複数の円弧状の導電帯から構成されている。

インジケータ作動用の電気スイッチ１１２は、図８及び図９に示すように、電極Ｔ１及びＴ２と、電気絶縁材からなる樹脂製ホルダ１０８を介して出力軸１０２に固設され、出力軸１０２の回転位置に応じて電極Ｔ１及びＴ２を電気的に導通・非導通させる導電部材１１２ａとで構成されている。この導電部材１１２ａは、電極Ｔ１及びＴ２に対応して設けられている。

一方、電気モータ１１１の作動を制御するための電気信号を生成する切換電気スイッチ１０６は、電極Ｔ２〜Ｔ４と、電気絶縁材である樹脂製ウオームホイール１０３に固設された導電部材１０６ａとにより構成されている。この導電部材１０６ａは、電極Ｔ２〜Ｔ４に対応して設けられている。電極Ｔ２は、バッテリのマイナス側と電気的に接続されている。

電気モータ１１１の作動は、運転者によって操作される図示せぬ２輪・４輪駆動切換電気スイッチと、ウオームホイール１０３の回転に連動する切換電気スイッチ１０６とによって制御される。４輪駆動状態を運転者に報知するランプ等のインジケータの作動・非作動は、出力軸１０２の回転に連動する電気スイッチ１１２によって制御される。

この従来の２輪・４輪駆動切換装置は、電気モータ１１１の作動を制御するための切換電気スイッチ１０６をハウジング部分１０１ｂの内壁面に固設した電極Ｔ２〜Ｔ４と、ウオームホイール１０３と一体に回転する導電部材１０６ａとにより構成されているので、電極Ｔ１〜Ｔ４がハウジング部分１０１ｂの内壁面に集中的に位置することからそれらの形成が容易であり、電極Ｔ２を２つの電気スイッチ１０６，１１２に共有させることができるので、製造コストの引き下げができるとしている。
特開２０００−７１８０６号公報（図１、図２、その説明部分）

ところで、上述の図７に示した従来の２輪・４輪駆動切換装置は、出力軸１０２に固設された大径のスイッチ基盤１０７の両側面に実ポジション検出スイッチ１０５と切換電気スイッチ１０６とをそれぞれ設けた構成となっている。

このため、ハウジング１０１内にスイッチ基盤１０７の設置空間を確保しなければならなくなる。それに加えて、各電気スイッチ１０５，１０６の設置空間や電気スイッチ１０５用の電極に対応して設けられた複数の導電部材１０５ａ，…，１０５ａを有する樹脂製ホルダ１０８及び切換電気スイッチ１０６用の電極に対応して設けられた複数の導電部材１０６ａ，…，１０６ａを有する樹脂製ウオームホイール１０３などの各種の構成部品の設置空間をスイッチ基盤１０７の配置位置や大きさなどに合わせて設けなければならなくなる。その結果、樹脂製ウオームホイール１０３及び樹脂製ホルダ１０８等の各種構成部品の配置位置や大きさなどに設計上の制約を受けやすくなり、装置の小型化や軽量化を図ることができないという諸々の問題点があった。

一方、上述の図８及び図９に示した従来の２輪・４輪駆動切換装置にあっては、ハウジング１０１ｂの内壁面が共通のスイッチ基盤として使用されている。しかしながら、ハウジング１０１ｂの内壁面上における各電気スイッチ１０６，１１２の電極パターンは、ハウジング１０１ｂの同一面上において出力軸１０２を中心とする複数の同心円上に形成された構成となっている。このため、各電気スイッチ１０６，１１２の電極Ｔ１〜Ｔ４が、出力軸１０２の半径方向外側に拡大して配されることとなる。その結果、ハウジング１０１内に樹脂製ウオームホイール１０３及び樹脂製ホルダ１０８等の各種構成部品の設置空間を出力軸１０２の半径方向に向けて設けなければならなくなる。

この従来の２輪・４輪駆動切換装置にあっては、上述したように、樹脂製ウオームホイール１０３及び樹脂製ホルダ１０８等の各種の構成部品が出力軸１０２の半径方向に拡大して配される構成となっているため、各種の構成部品の配置位置、形状や大きさなどに設計の自由度が少なくなるという問題点、装置の小型化や軽量化を図ることができないという諸々の問題点を有している。これらの点に関しては、図７に示した従来の２輪・４輪駆動切換装置と何ら変わるところはない。

本発明は、上記従来の課題を解消すべくなされたものであり、構造の簡略化、装置全体の小型化、コンパクト化及び軽量化などを実現することができる駆動切換アクチュエータ及び２輪・４輪駆動切換装置を提供することを目的としている。

本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに回転自在に支承された出力軸と、前記出力軸を弾性体を介して回転駆動させるモータと、前記モータにより伝達された回転力を軸方向の動力に変換するシフト機構と、前記モータの作動を制御する駆動スイッチと、前記シフト機構の移動位置を検出する電気信号を生成するポジション検出スイッチとを備えてなる駆動力切換アクチュエータであって、前記駆動スイッチ及び前記ポジション検出スイッチのそれぞれが、１つまたは複数の電極と、前記１つまたは複数の電極に対応して配され、前記出力軸の回転位置に応じて前記１つまたは複数の電極を電気的に導通・非導通させる導電部材とにより構成されてなり、前記駆動スイッチ用の前記１つまたは複数の電極と前記ポジション検出スイッチ用の前記１つまたは複数の電極とが、所定の位相差をもって前記出力軸を中心とする同一円周上に配されてなることを特徴とする駆動切換アクチュエータにある。

本発明は、所定の位相差をもって出力軸を中心とする同一円周上に配列することができる複数の電極を駆動スイッチ用及びポジション検出スイッチ用の電極とした構成を主要な特徴としている。

本発明においては、例えば円環状の電極を複数に分割して形成された複数の円弧状の電極を駆動スイッチ用及びポジション検出スイッチ用として、出力軸を中心とする同一円周上に配することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば出力軸を中心とするポジション検出スイッチ用の１つまたは複数の電極と、駆動スイッチ用の１つまたは複数の電極とを同一円周上に配した電極を一組として、この一組の電極を複数の同一円周上に配することができる。

上記構成を備えることにより、ハウジング内に密集して配された各種の構成部品の設置空間が出力軸の軸方向や半径方向に拡大することはなくなる。各種の構成部品の配置位置や大きさなどに設計の自由度が大きくなり、限られた設置空間を有効に使用することが可能となる。設置空間の省スペース化を達成することができるとともに、装置全体の簡略化、小型化及び軽量化などを達成することができるようになり、経済効果も極めて大きくなる。

本発明にあっては、駆動スイッチ用の１つまたは複数の電極とポジション検出スイッチ用の１つまたは複数の電極とを、出力軸を中心とする４つの第１〜第４象限のうちのいずれかの象限にそれぞれ配することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の好適な一例としては、例えば駆動スイッチ用及びポジション検出スイッチ用の電極を所定の位相差をもって出力軸を中心とする同一円周上に配する構成に加えて、駆動スイッチ用の電極とポジション検出スイッチ用の電極とを出力軸を中心とする直径によって２つに分けられる半円領域内にそれぞれ配することができる。

本発明によれば、駆動スイッチ用の１つまたは複数の電極とポジション検出スイッチ用の１つまたは複数の電極とを互いに反対方向を向くように配することができるようになり、モータの駆動回転時において各導電部材間との接触を未然に防止することができる。回転角度を１８０°よりも小さい角度をもって出力軸を回転駆動することができるようになり、ハウジング内における駆動スイッチ及びポジション検出スイッチの設置空間をコンパクトにすることができるようになる。

本発明にあっては、特に限定されるものではないが、例えば駆動スイッチ用の電極とポジション検出スイッチ用の電極とを駆動切換アクチュエータにおけるハウジングの内壁面に設けることが好適である。駆動スイッチ及びポジション検出スイッチを同一平面上に配するとともに、それらのスイッチの電極を所定の位相差をもって出力軸を中心とする同一円周上に配することができる。

本発明の駆動切換アクチュエータは、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、バギー車及び自動車などの各種の車両における切換駆動装置に効果的に使用することができる。この切換駆動装置としては、例えば２輪・４輪駆動の切換え、あるいはニュートラルポジション・ドライブポジションの切換えなどの切換駆動装置を含んでいる。

本発明は、駆動切換アクチュエータの構造の簡略化を図ることに加えて、装置全体の小型化、コンパクト化及び軽量化を実現することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本実施形態では、自動車の２輪・４輪駆動の切換駆動装置に使用することができる駆動切換アクチュエータの一例を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばニュートラルポジション・ドライブポジションの切換えなどの切換駆動装置に使用することができることは勿論である。本発明の駆動切換アクチュエータとしては、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、バギー車等の各種の切換駆動装置に使用することができる。

図１は、本発明の代表的な実施形態である自動車の２輪・４輪駆動切換装置における駆動切換アクチュエータの内部構造を概略的に示す断面図であり、図２は、図１のハウジング部分をウオームホイール側からみた説明図、図３は、図２のハウジング部分をウオームホイール側からみた部分拡大図である。

図１及び図２において、符号１は、図示せぬ車両の２輪・４輪駆動切換装置における駆動切換アクチュエータを示している。
この２輪・４輪駆動切換装置は、例えば左右一対の後輪のみに走行トルクを伝達する２輪駆動状態、左右一対の前輪及び後輪に走行トルクを伝達する４輪低速駆動状態・４輪高速駆動状態、各車輪に走行トルクを伝達しない４輪中立駆動状態、２つの前輪を一体として駆動させるデフロック状態などの各種の駆動状態に切換えを行うようになっている。２輪・４輪駆動切換装置は、図示せぬエンジンから発生した走行トルクが変速機を介して伝達されるトランスファと、トランスファを所望の切換位置にシフトするための駆動切換アクチュエータ１を備えている。トランスファは、後輪出力軸及び後輪用差動機構を介して後輪と接続され、前輪出力軸及び前輪用差動機構を介して前輪と接続される。このトランスファには、駆動切換アクチュエータ１により伝達された回転力を軸方向の動力に変換するシフト機構が備えられている。
２輪・４輪駆動切換装置は、例えば車両の運転席近傍の操作可能な部位に設けられた操作スイッチ１６（図５）から出力する各種の駆動状態への切換信号が検出されると、その信号が同じく図示を省略した制御装置に読み込まれ、その制御装置からの指令に基づき駆動切換アクチュエータ１を介してシフト機構を軸方向に所定のストロークだけ移動させることで、各種の駆動モードへの切換操作を行うようになっている。

この駆動切換アクチュエータ１の基本構成としては、図１及び図２に示すように、トランスファのハウジング２と、ハウジング２内に設けられた歯車装置とを備えている。このハウジング２は、金属製ハウジング部分２ａと電気絶縁材である樹脂製ハウジング部分２ｂとからなる。歯車装置は、ハウジング２内に回転自在に支承された大径部を有する出力軸３と、回転軸に固定されたウオームホイール４及びウオームホイール４と一体に回転する樹脂製の小径ギア５と、出力軸３にスリーブを介して相対回転自在に固定され、小径ギア５と噛合している樹脂製の大径ギア６と、ウオームホイール４と噛合しているウオームギア７とを備えている。

この駆動切換アクチュエータ１には、図２に示すように、ウオームギア７を正逆方向に回転可能な電気モータ８が備えられている。駆動切換アクチュエータ１の出力軸３に相対回転自在に固定された大径ギア６には、図１及び図２に示すように、電気モータ８の作動を制御する駆動スイッチ９が設けられている。出力軸３には、図１に示すように、トランスファの２輪・４輪駆動切換用のシフト機構の一構成部品であるシフトカム１１の回転角度を検出することで、間接的にシフト機構の移動位置を検出する電気信号を生成するポジション検出スイッチ１０が設けられている。

駆動切換アクチュエータ１の出力軸３には、図１に示すように、レバー部材１２が固設されている。このレバー部材１２の円筒状基部には、スパイラルスプリング１３の一端部が固定されており、スパイラルスプリング１３がレバー部材１２の基部に巻回されている。出力軸３の大径部に固定された逆Ｌ字状をなす第１の作動アーム１４、及び出力軸３に相対回転自在に固定された大径ギア６と一体に回転する逆Ｌ字状をなす第２の作動アーム１５が、スパイラルスプリング１３の他端部とレバー部材１２の回動端部との間に配されている。

電気モータ８の駆動は、図示しない制御装置により制御される。電気モータ８の回転力は、ウオームギア７、ウオームホイール４、小径ギア５、大径ギア６及び出力軸３を介して伝達される。出力軸３の回転は、シフト機構の一構成部品であるシフトカム１１に伝達され、そのシフトカム１１を介してシフト機構の一部を構成する図示せぬシフトフォークを軸方向に所定のストロークだけ移動させる。
シフト機構の軸方向への移動が規制された場合には、出力軸３の回転力は、レバー部材１２及び第１の作動アーム１４を介してスパイラルスプリング１３に弾縮を与え、スパイラルスプリング１３が弾縮することで吸収して蓄えられる構成となっている。シフト機構の軸方向への移動における規制が解除された場合は、スパイラルスプリング１３に蓄えられた弾力によって、シフト機構が２輪駆動状態、あるいは２輪駆動状態から４輪駆動状態などに切り換わるようになっている。

上記のように構成された２輪・４輪駆動切換装置における駆動切換アクチュエータ１の構成部分は、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、駆動切換アクチュエータ１の基本構成については上記実施形態に限定されるものではないことは勿論である。

本発明の主要な特徴部は、駆動スイッチ９とポジション検出スイッチ１０との配列及び構造にある。本実施形態にあっては、電極Ｔ１〜Ｔ６のうち、出力軸３を中心Ｏとして円環状に形成された電極Ｔ１は、図１〜図３に示すように、バッテリのマイナス側に接続されており、駆動スイッチ９とポジション検出スイッチ１０における共通のグランド電極Ｔ１として使用されている。駆動スイッチ９用の電極Ｔ２〜Ｔ４は、出力軸３を中心Ｏとしてグランド電極Ｔ１の半径方向外側に円弧状にそれぞれ形成されている。電極Ｔ２，Ｔ３は、図２及び図３に示すように、１８０°よりも小さい位相差をもって同一円周上に配されている。電極Ｔ４は、電極Ｔ２，Ｔ３と異なる１８０°よりも小さい位相差をもって円弧状に形成されており、出力軸３と同心円上にあって電極Ｔ２，Ｔ３の半径方向外側に配列されている。一方のポジション検出スイッチ用の電極Ｔ５，Ｔ６は、図２及び図３に示すように、１８０°よりも小さい位相差をもって出力軸３を中心としてグランド電極Ｔ１の半径方向外側に円弧状にそれぞれ形成されている。

本実施形態にあっては、特に限定されるものではないが、駆動スイッチ９及びポジション検出スイッチ１０は、図１〜図３に示すように、駆動スイッチ９用の３つの電極Ｔ２〜Ｔ４のうちの電極Ｔ２，Ｔ３と、ポジション検出スイッチ１０用の２つの電極Ｔ５，Ｔ６のうちの電極Ｔ５を所定の位相差をもって出力軸３を中心Ｏとする同一円周上に配している。一方、駆動スイッチ９用の電極Ｔ４とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ６とは、所定の位相差をもって出力軸３を中心Ｏとする同一円周上に配されている。これらの電極Ｔ１〜Ｔ６は、細長い金属板材からなり、ハウジング２の電気絶縁材からなる樹脂製ハウジング部分２ａの内壁面における同一面上に固設されている。

グランド電極Ｔ１を除く他の５つの電極Ｔ２〜Ｔ６は、図２及び図３に示すように、出力軸３を中心Ｏとする直径によって２分される２つの象限のうち、一方の半円領域Ｉ内に駆動スイッチ９用の電極Ｔ２〜Ｔ４として集約化して配されるとともに、半円形領域Ｉと反対側の他方の半円形領域ＩＩにポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５，Ｔ６として集約化して配されている。駆動スイッチ９用の電極Ｔ２，Ｔ３は、駆動スイッチ９用の電極Ｔ４の中間位置を基準として所定の位相差をもって均等に配されるとともに、ポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５は、駆動スイッチ９用の電極Ｔ４の中間位置に配されている。ポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ６は、駆動スイッチ９用の電極Ｔ２と出力軸３を中心Ｏとして１８０°の位相差をもって配されている。

ポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５を駆動スイッチ９用の電極Ｔ４の中間位置に配した構成を備えることにより、ポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５の位置において電気モータ３の駆動回転を一旦停止させる構成とすることが可能となる。シフト機構の軸方向への移動が規制された場合にシフト機構に対してシフト力を蓄積する待ち機構の待ち角度を９０°よりも小さくすることが可能となり、２輪駆動状態及び４輪駆動状態などの各種の駆動状態を制御する駆動スイッチ９の作動角を出力軸３を中心とする９０°よりも小さく設定することができるようになる。
なお、図示例によれば、電極Ｔ１〜Ｔ６を樹脂製ハウジング部分２ｂの内壁面に固設した構成となっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば樹脂製ハウジング部分２ｂの内壁面に電極Ｔ１〜Ｔ６を印刷等により形成することができることは勿論である。

本実施形態では、駆動スイッチ９とポジション検出スイッチ１０とは、それぞれ図示せぬリード線を介して同じく図示を省略した制御装置に電気的に接続されている。駆動スイッチ９とポジション検出スイッチ１０とは、それぞれ独立して作動するようになっている。
駆動スイッチ９は、図１〜図３に示すように、グランド電極Ｔ１、電極Ｔ２〜Ｔ４と、それらの電極Ｔ１〜Ｔ４を電気的に導通・非導通させる導電部材９ａ〜９ｃとにより構成されている。導電部材９ａ〜９ｃは、図１及び図３に示すように、出力軸３に相対回転自在に固定された大径ギア６における第２の作動アーム１５と反対側の面にビスにより締付固定されている。この導電部材９ａ〜９ｃは、絶縁体からなる導電スプリング材を櫛歯状に形成した３つのブラシにより構成されている。これらのブラシは、電極Ｔ１〜Ｔ４に対応して半径方向位置にそれぞれ配されている。一方、ポジション検出スイッチ１０は、図１〜図３に示すように、グランド電極Ｔ１、電極Ｔ５，Ｔ６と、電極Ｔ１，Ｔ５，Ｔ６を電気的に導通・非導通させる導電部材１０ａ〜１０ｃにより構成されている。

図４は、ポジション検出スイッチ１０用の導電部材１０ａ〜１０ｃの一構成例を概略的に示している。同図において、導電部材１０ａ〜１０ｃは、樹脂製ハウジング部分２ｂの内壁面に対向して出力軸３に固設された絶縁体からなる樹脂製ホルダ１６と、導電スプリング材を櫛歯状に形成した３つのブラシとにより構成されている。この３つのブラシは、樹脂製ホルダ１６の樹脂製ハウジング部分２ｂと対向する面にビスにより締付固定されており、電極Ｔ１，Ｔ５，Ｔ６に対応して半径方向位置にそれぞれ配されている。

駆動切換アクチュエータ１は、駆動スイッチ９とポジション検出スイッチ１０とを互いに反対側に配することで、電気モータ３の駆動回転時において、駆動スイッチ９用導電部材９ａ〜９ｃ及びポジション検出スイッチ１０用導電部材１０ａ〜１０ｃ間との接触を防止することができるようにしている。駆動切換アクチュエータ１は、出力軸３を１８０°の回転角度よりも小さい角度で回転駆動させることで、ハウジング２内における駆動スイッチ９とポジション検出スイッチ１０の設置空間をコンパクト化することができるように構成されている。

図５は、駆動切換アクチュエータのシフト切換方式の一例を説明するための説明図であり、図６は、駆動切換アクチュエータの駆動制御処理の一例を説明するためのタイミング図である。

本実施形態においては、駆動スイッチ９（ＬＳ１〜ＬＳ３）は、図５に示すように、３種類のＯＮ・ＯＦＦスイッチ信号を出力することで、後輪のみに走行トルクを伝達する２輪駆動状態（２ＷＤ状態）、前輪及び後輪に走行トルクを伝達する４輪駆動状態（４ＷＤ状態）、４輪駆動状態で２つの前輪を一体として駆動させるデフロック状態（ＬＯＣＫ状態）の３種類の駆動モードへの切換えを検出することができるようになっている。一方のポジション検出スイッチ１０（ＬＳ４及びＬＳ５）は、各駆動モードにおけるＯＮ・ＯＦＦの組み合わせにより、前輪及び後輪に走行トルクを伝達する４ＷＤポジション、４ＷＤ状態で２つの前輪を一体として駆動させるＬＯＣＫポジションの２種類の実際のポジションを検出することができるようになっている。

駆動スイッチ９用の導電部材９ａ〜９ｃは、図３に示すように、大径ギア６の回転に応じて電極Ｔ１〜Ｔ４と電気的に接続可能となっている。グランド電極Ｔ１は、導電部材９ａに常に電気的に接続されている。駆動スイッチ９は、３種類の駆動モードへの切換えに応じて導電部材９ａ〜９ｃからの開閉信号を図示せぬ制御装置へ送り出すことができるようになっている。

ポジション検出スイッチ１０用の導電部材１０ａ〜１０ｃは、図３に示すように、小径ギア５の回転に応じてそれぞれ電極Ｔ１，Ｔ５，Ｔ６と電気的に接続可能となっている。グランド電極Ｔ１は、導電部材１０ａに常に電気的に接続されている。ポジション検出スイッチ１０は、２種類の実際のポジションに応じて導電部材１０ａ〜１０ｃからの開閉信号を図示せぬ制御装置へ送出することができるようになっている。その開閉信号は、図示せぬシフト機構の移動位置に対応しているので、ポジション検出スイッチ１０は、２種類の駆動モードへの切換え時における図示せぬシフト機構の移動位置を検出することができるようになっている。

駆動スイッチ９による切換え状態と、ポジション検出スイッチ１０による実際のポジション検出との制御は、常法に従いアクチュエータ駆動制御処理を行うプログラムデータが図示せぬＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置に記憶されており、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムデータを同じく図示を省略した制御装置により読み込んで実行できることは勿論である。

上記のごとく構成された駆動切換アクチュエータ１によれば、駆動スイッチ９用の電極Ｔ２，Ｔ３とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５、及び駆動スイッチ９用の電極Ｔ４とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ６が、それぞれ所定の位相差をもって同一円周上に配された構成を備えることにより、ハウジング２内に密に配されたウオームホイール４等の各種構成部品の設置空間が出力軸３の軸方向や半径方向に拡大することを防止することができる。これらの構成部品の配置位置、形状や大きさなどに設計の自由度が得られる。ハウジング２内の限られた設置空間を有効に使用することができる。設置空間の省スペース化を達成することができるとともに、駆動切換アクチュエータ１の構造の簡略化、小型化及び軽量化などを達成することができる。これにより、経済効果も極めて大きくなる。

また、駆動スイッチ９用の電極Ｔ２，Ｔ３とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５、及び駆動スイッチ９用の電極Ｔ４とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ６が、それぞれ所定の位相差をもって同一平面上にかつ同一円周上に配されることと相まって、駆動スイッチ９用の電極Ｔ２〜Ｔ４とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５，Ｔ６とが、出力軸３を中心Ｏとする直径によって２分される半円領域Ｉ，ＩＩ内にそれぞれ配される構成となっている。回転角度を１８０°よりも小さい角度をもって出力軸３を回転駆動することができるようになり、駆動スイッチ９及びポジション検出スイッチ１０の設置空間をコンパクト化することが可能となる。

次に、図３、図５及び図６を参照しながら、駆動切換アクチュエータ１の２ＷＤ状態、４ＷＤ状態またはＬＯＣＫ状態の３種類の駆動モードへの切換えについて説明する。なお、図５及び図６において、符号ＬＳ１〜ＬＳ３は、電極Ｔ１，Ｔ２及び導電部材９ａ，９ｂで構成された駆動スイッチ９を、電極Ｔ１，Ｔ３及び導電部材９ａ，９ｂで構成された図３の駆動スイッチ９を、電極Ｔ１，Ｔ４及び導電部材９ａ，９ｃで構成された図３の駆動スイッチ９をそれぞれ示している。また、符号ＬＳ４及びＬＳ５は、電極Ｔ１，Ｔ５及び導電部材１０ａ，１０ｂで構成された図３のポジション検出スイッチ１０を、電極Ｔ１，Ｔ６及び導電部材１０ａ，１０ｃで構成された図３のポジション検出スイッチ１０をそれぞれ示している。

図３に実線で示す駆動スイッチ９の位置では、駆動切換アクチュエータ１が２ＷＤ状態にある。この２ＷＤ状態においては、電極Ｔ１及びＴ３が、図３に示すように導通状態にある。電極Ｔ１，Ｔ３及び導電部材９ａ，９ｂで構成された駆動スイッチＬＳ２は、図５及び図６に示すようにオン状態にある。
いま、車両の運転席近傍の操作可能な部位に配された操作スイッチ１６を２ＷＤから４ＷＤへ切換操作すると、電極Ｔ１，Ｔ３及びＴ４が導通状態となり、電極Ｔ１，Ｔ４及び導電部材９ａ，９ｃで構成された駆動スイッチＬＳ３が、図５及び図６に示すようにオン状態となる。配線１７を介して第１リレー１８の励磁コイル１８ａに電流が流れることで、リレー接片１８ｂが励磁される。電気モータ８へ電流が流れると、駆動スイッチ９が４ＷＤ位置（図３の矢印Ａ方向）へ移動する。

駆動スイッチ９が、図３に示す一点鎖線に示す位置（４ＷＤポジション）まで移動すると、駆動スイッチＬＳ２，ＬＳ３がオフ状態となり、電極Ｔ１，Ｔ３及びＴ４の導通状態が遮断される。第１リレー１８の励磁コイル１８ａへの通電状態が解除されることで、電気モータ８の駆動が４ＷＤ位置で停止され、４ＷＤ状態が維持されることとなる。このとき、図３に実線で示すポジション検出スイッチ１０が矢印Ａ方向に向けて移動することで、電極Ｔ１及びＴ５が導通状態となり、電極Ｔ１，Ｔ５及び導電部材１０ａ，１０ｂで構成されたポジション検出スイッチＬＳ４は、図５及び図６に示すようにオン状態となる。このスイッチ信号を回転位置センサ信号として図示せぬ制御装置へ送出することで、その制御装置に認識させるようになっている。

操作スイッチ１６を４ＷＤからＬＯＣＫに切り換える場合は、４ＷＤ状態では、電極Ｔ１，Ｔ２及びＴ４が導通状態にある。駆動スイッチＬＳ３と電極Ｔ１，Ｔ２及び導電部材９ａ，９ｂで構成されたＬＳ１とは、図５及び図６に示すようにオン状態となる。電流が配線１７を介して第１リレー１８の励磁コイル１８ａへ流れることで、リレー接片１８ｂが励磁される。電気モータ８に電流が流れると、駆動スイッチ９が、図３に二点鎖線で示す位置（ＬＯＣＫポジション）へ移動する。

駆動スイッチ９が、図３に二点鎖線で示す位置（ＬＯＣＫポジション）まで移動すると、駆動スイッチＬＳ３及びＬＳ１がオフ状態となり、電極Ｔ１，Ｔ２及びＴ４の導通状態が遮断され、第１リレー１８の励磁コイル１８ａへの通電状態が解除される。電気モータ８の駆動がＬＯＣＫ位置で停止され、ＬＯＣＫ状態が維持されることとなる。このとき、図３に二点鎖線で示すポジション検出スイッチ１０が矢印Ａ方向に向けて移動することで、電極Ｔ１及びＴ６が、図３に示すように導通状態となる。電極Ｔ１，Ｔ６及び導電部材１０ａ，１０ｃで構成されたポジション検出スイッチＬＳ５は、図５及び図６に示すようにオン状態となる。このスイッチ信号を回転位置センサ信号として図示せぬ制御装置へ送出することで、その制御装置に認識させるようにしている。ＬＯＣＫ状態を運転者に報知するランプ等のインジケータの作動・非作動は、ポジション検出スイッチＬＳ５によって制御されるようになっている。

なお、ＬＯＣＫから４ＷＤへ切り換える場合、または４ＷＤから２ＷＤへ切り換える場合は、上記操作と逆の操作を行うことにより電流が配線１９を介して第２リレー２０の励磁コイル２０ａへ流れることで、リレー接片２０ｂが励磁される。電気モータ８に逆方向に電流が流れて、駆動スイッチ９が、図３に二点鎖線で示す位置（ＬＯＣＫポジション）から図３の矢印Ｂ方向へ移動する。駆動スイッチ９が、４ＷＤポジションまたは２ＷＤポジションまで移動すると、第２リレー２０の励磁コイル２０ａへの通電状態が解除され、４ＷＤポジションまたは２ＷＤポジションが維持されることとなる。

以上の説明からも明らかなように、上記実施形態では、駆動スイッチ９用の３つの電極Ｔ２〜Ｔ４とポジション検出スイッチ１０用の２つの電極Ｔ５，Ｔ６との一部が、所定の位相差をもって同一円周上に配されるとともに、所定の位相差をもって出力軸３の半径方向外側に配されている場合について説明している。
しかしながら、本発明にあってはこれに限定されるものではなく、例えば円形の電極を複数に分割して形成された複数の電極を、出力軸３を中心とする同一円周上に配することができるとともに、駆動スイッチ９用の電極Ｔ２〜Ｔ４とポジション検出スイッチ１０用の電極Ｔ５，Ｔ６とを、出力軸３を中心Ｏとする４つの象限のうちのいずれかの象限にそれぞれ配することができることは勿論であり、本発明の初期の目的を十分に達成することができる。従って、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。

本発明の代表的な実施形態である車両の２輪・４輪駆動切換装置における駆動切換アクチュエータの内部構造を概略的に示す断面図である。 図１のハウジング部分をウオームホイール側からみた説明図である。 図２のハウジング部分をウオームホイール側からみた部分拡大図である。 図１におけるポジション検出スイッチ用の導電部材の一構成例を概略的に示す説明図である。 本発明における駆動切換アクチュエータの切換方式を説明するための説明図である。 本発明における駆動切換アクチュエータの駆動制御処理を説明するためのタイミング図である。 従来の駆動切換アクチュエータの内部構造を概略的に示す断面図である。 従来の他の駆動切換アクチュエータの内部構造を概略的に示す断面図である。 図８のハウジング部分をウオームホイール側からみた説明図である。

符号の説明

１ 駆動切換アクチュエータ
２，１０１ ハウジング
２ａ，１０１ａ 金属製ハウジング部分
２ｂ，１０１ｂ 樹脂製ハウジング部分
３，１０２ 出力軸
４，１０３ ウオームホイール
５ 小径ギア
６ 大径ギア
７，１０４ ウオームギア
８，１１１ 電気モータ
９（ＬＳ１〜ＬＳ３） 駆動スイッチ
９ａ〜９ｃ，１０ａ〜１０ｃ，１０５ａ，１０６ａ 導電部材
１６，１０８ ホルダ
１０（ＬＳ４，５），１０５ ポジション検出スイッチ
１１ シフトカム
１２ レバー部材
１３ スパイラルスプリング
１４，１５ 作動アーム
１６ 操作スイッチ
１７，１９ 配線
１８，２０ 第１，第２リレー
１８ａ，２０ａ 励磁コイル
１８ｂ，２０ｂ リレー接片
１００ ２輪・４輪駆動切換装置
１０６，１１２ 電気スイッチ
１０７ スイッチ基盤
１０９ シフトフォーク軸
１１０ スプリング
Ｔ１〜Ｔ６ 電極

Claims (4)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに回転自在に支承された出力軸と、
   前記出力軸を弾性体を介して回転駆動させるモータと、
   前記モータにより伝達された回転力を軸方向の動力に変換するシフト機構と、
   前記モータの作動を制御する駆動スイッチと、
   前記シフト機構の移動位置を検出する電気信号を生成するポジション検出スイッチとを備えてなる駆動力切換アクチュエータであって、
   前記駆動スイッチ及び前記ポジション検出スイッチのそれぞれが、１つまたは複数の電極と、前記１つまたは複数の電極に対応して配され、前記出力軸の回転位置に応じて前記１つまたは複数の電極を電気的に導通・非導通させる導電部材とにより構成されてなり、
   前記駆動スイッチ用の前記１つまたは複数の電極と前記ポジション検出スイッチ用の前記１つまたは複数の電極とが、所定の位相差をもって前記出力軸を中心とする同一円周上に配されてなることを特徴とする駆動切換アクチュエータ。
2. 前記駆動スイッチ用の前記１つまたは複数の電極と前記ポジション検出スイッチ用の前記１つまたは複数の電極とが、前記出力軸を中心とする直径によって２分される半円領域内にそれぞれ配されてなることを特徴とする請求項１記載の駆動切換アクチュエータ。
3. 前記駆動スイッチ用の前記１つまたは複数の電極と前記ポジション検出スイッチ用の前記１つまたは複数の電極とが、前記ハウジングの内壁面に設けられてなることを特徴とする請求項１または２記載の駆動切換アクチュエータ。
4. 上記請求項１〜３のいずれかに記載の駆動切換アクチュエータを備えた２輪・４輪駆動切換装置。

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