JP6786957B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、スイッチの切換により２輪駆動‐４輪駆動の切換または、４輪駆動ディファレンシャルフリー‐４輪駆動ディファレンシャルロックの切換が可能な車両のアクチュエータの構造に関する。

従来から、４輪駆動車のトランスファに適用され、２輪駆動‐４輪駆動の切換、４輪駆動ディファレンシャルフリー‐４輪駆動ディファレンシャルロックの切換等の駆動モードの切換を行うアクチュエータが知られている。

トランスファの駆動モード切換部分は、外周の軸方向にスプラインが形成された駆動軸及び従動軸と、内周の軸方向にスプラインが形成され、軸方向に進退移動可能なスリーブとを備え、スリーブのスプラインが駆動軸及び従動軸のスプラインと噛合うことでドグクラッチ機構を構成している。さらに、ドグクラッチ機構はスプラインの位相合わせ（回転同期）を円滑にするため、コーンシンクロ機構を用いた同期装置を有している。このドグクラッチ機構は、アクチュエータからトランスファ内部へ延在する出力ロッドがシフトフォークを介してスリーブを軸方向へ進退移動することで断接させられる。

アクチュエータは、動力源のモータと、ウォームギヤを有しモータの回転速度を減速する減速機構と、減速機構の出力軸に取り付けられるピニオンギヤと、ピニオンギヤとともにラックアンドピニオン機構を構成するラックギヤが形成されると共にトランスファ内部へ延在する出力ロッドとを備えている。

そして、このアクチュエータは、車室内のスイッチが操作されることで、出力ロッドが進退移動すると共にスリーブを進退移動させて、ドグクラッチ機構が断接される。その結果、２輪駆動‐４輪駆動の切換が行われたり、４輪駆動ディファレンシャルフリー‐４輪駆動ディファレンシャルロックの切換が行われたりする。

また、こうしたアクチュエータには、減速機構とラックアンドピニオン機構との間に待ち機構を備えている。

例えば、スリーブが駆動軸と従動軸とを連結する際には、スプラインの先端同士が衝突してスリーブの進行が不能となる場合がある。あるいは、駆動軸と従動軸との連結を解除する際には、スプライン側面に作用する伝達トルクに起因する摩擦抵抗よりスリーブの退行が不能となる場合もある。このような場合は、スリーブの進行及び退行が停止すると共に出力ロッドも往復運動を停止する。すなわち、ラックアンドピニオン機構のピニオンギヤも回転を停止する。

待ち機構とは、前述の場合において、モータにより駆動されるウォームギヤとピニオンギヤとの相対回転を許容する機構である。詳しくは、ウォームギヤとピニオンギヤとの相対回転を許容するため、待ち機構は、ウォームギヤとピニオンギヤとの相対回転量に応じた弾性力を蓄えるためのスプリングを備えている。

そして、前述の場合において、スリーブの進行あるいは退行が可能となった瞬間に、スプリングに蓄えられた弾性力が解放され、モータによる駆動時よりも相対的に高速でスリーブがストロークする。

例えば、特許文献１には、モータにより減速機構を介して駆動される入力プレートと、入力プレートに対して同軸で相対回転あるいは一体回転可能なブッシュと、ブッシュに係合されたスパイラルスプリングと、入力プレート及びブッシュと回転軸を同じくし、ピニオンギヤへ駆動力を伝達する出力プレートを備えた待ち機構の具体的な構成が開示されている。

特許文献１に記載のアクチュエータにおいて、入力プレートは入力当接部を有し、出力プレートは出力当接部を有する。また、ブッシュは、スパイラルスプリングが係止される係止部と、入力プレートの入力当接部、あるいは出力プレートの出力当接部と当接する、第１当接部及び第２当接部とを有する。さらに、スパイラルスプリングは、ブッシュの係止部に係止される内周フック部と、入力プレートの入力当接部、あるいは出力プレートの出力当接部と当接する外周フック部とを有する。

このアクチュエータがモータにより正転方向に駆動されると、入力プレートの入力当接部の一端が、外周フック部を介してスパイラルスプリングを正転方向に回転させる。これと同時に、スパイラルスプリングの内周フック部が、係止部を介してブッシュを正転方向へ回転させる。さらに、ブッシュの第１当接部が出力当接部の他端に当接して、出力プレートを正転方向に回転させる。そして、出力プレートの正転方向の回転は、出力ギヤと出力ロッドを介して、スリーブを進行させる。ここで、上記の理由によりスリーブの進行が不能となると、出力プレートも回転不能となる。この時、待ち機構は作動開始直前の状態であり、入力当接部の一端と第２当接部は所定正転回転角度を形成する。ここから継続して、入力プレートが正転方向に駆動されると、入力当接部の一端は、外周フック部を押動してスパイラルスプリングを撓ませながら回転する。つまり、入力プレートは、ブッシュ及び出力プレートに対して正転方向に相対回転する。これと同時に、出力プレートは、スパイラルスプリングの撓み量に応じた弾性エネルギをピニオンギヤへ伝達する。そして、入力プレートが、所定正転角度分だけ、出力プレートに対して正転方向に相対回転すると、入力当接部の一端がブッシュの第２当接部に当接する。それ以降、入力プレートは、ブッシュを介して出力プレートを正転方向に押すことになる。これにより、ピニオンギヤには、モータ出力と減速機構によって決定されるアクチュエータの最大出力荷重が伝達される。

また、このアクチュエータがモータにより逆転方向に駆動されると、入力プレートの入力当接部の他端がブッシュの第１当接部に当接する。そして、入力プレート及びブッシュは逆転方向に一体回転する。これと同時に、ブッシュは、その係止部に係止されたスパイ内周フック部を介してスパイラルスプリングを逆転方向に回転させる。さらに、スパイラルスプリングの外周フック部が、出力当接部の他端に当接して、出力プレートを逆転方向へ回転させる。そして、出力プレートの逆転方向の回転は、出力ギヤと出力ロッドを介して、スリーブを退行させる。ここで、上記の理由によりスリーブの退行が不能となると、正転時と同様に、出力プレートも回転不能となる。この時、待ち機構は作動開始直前の状態であり、出力当接部の一端と第２当接部は所定逆転回転角度を形成する。ここから継続して、入力プレートが逆転方向に駆動されると、入力当接部及びブッシュは、内周フック部を介してスパイラルスプリングを撓ませながら回転する。つまり、入力当接部及びブッシュは、出力プレートに対して逆転方向に相対回転する。これと同時に、出力プレートは、スパイラルスプリングの撓み量に応じた弾性エネルギをピニオンギヤへ伝達する。そして、入力プレート及びブッシュが、所定逆転角度分だけ、出力プレートに対して逆転方向に相対回転すると、ブッシュの第２当接部が入力当接部の一端に当接する。それ以降、入力プレートは、ブッシュを介して出力プレートを逆転方向に押すことになる。これにより、ピニオンギヤには、モータ出力と減速機構によって決定されるアクチュエータの最大出力荷重が伝達される。

特許第４５１３４５０号公報

しかし、従来知られるアクチュエータの待ち機構は、所定正転回転角度と所定逆転回転角度が等しいため、所定正転回転角度（＝所定逆転回転角度）が大きい場合には、アクチュエータが出力する荷重特性に次のような課題がある。すなわち、アクチュエータを正転方向に駆動し、ドグクラッチ機構の駆動軸と従動軸とが連結する方向にスリーブが進行すると、前述と同様に同期装置作動時の摩擦トルクによる抵抗、及びスリーブのスプライン先端と被連結側のスプライン先端とが衝突することでスリーブが停止する。スリーブが停止するとアクチュエータの待ち機構が作動する。しかし、所定正転角度が大きく設定されている場合には、アクチュエータが最大出力荷重を発生するまでに時間を要する。つまり、スリーブ連結動作完了までの時間が長くなる恐れがある。また、スリーブのスプライン先端と連結側のスプライン先端とが衝突する位置は、ウォームギヤの正転方向の回転限度付近である。すなわち、そこから待ち機構が作動してもアクチュエータはスパイラルスプリングを撓ませた分の荷重しか伝達できないので、スプラインを押し分けきれず、ドグクラッチが締結できない恐れもある。

また、所定逆転回転角度（＝所定正転回転角度）が小さい場合には、アクチュエータが出力する荷重特性に次のような課題がある。すなわち、アクチュエータを逆転方向に駆動し、ドグクラッチ機構の駆動軸と従動軸との連結を解除する方向へスリーブを摺動させる場合、スプラインに作用する伝達トルクによりスリーブは退行を阻害される。スリーブが退行しないので待ち機構が作動し、スパイラルスプリングに弾性エネルギが蓄えられる。そして、伝達トルクが減少すると同時に弾性エネルギが解放され、スリーブは弾き飛ばされるように連結解除方向へ退行する。しかし、所定逆転回転角度が小さい場合には、蓄えられた弾性エネルギは比較的小さく、その弾性エネルギではスリーブをその連結解除完了位置まで弾き飛ばせない恐れがある。つまり、スリーブの連結解除までの時間が長くなる恐れがある。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものである。その目的は、モータの回転方向によって、異なる荷重特性を出力可能なアクチュエータを提供することにある。

本発明のアクチュエータは、モータと、該モータに駆動され、入力当接部を有する入力回転部材と、該入力回転部材と相対回転、あるいは一体回転可能であり、出力当接部を有する出力回転部材と、該出力回転部材に連結されると共にドグクラッチ機構に接続され、前記出力回転部材に伝達された動力により前記ドグクラッチ機構を断接する出力ロッドと、前記入力回転部材及び前記出力回転部材と相対回転、あるいは一体回転可能に設けられ、前記入力当接部の一端、及び前記出力当接部の一端と当接可能な第１当接部と、前記入力当接部の他端と当接する第２当接部と、前記出力当接部の他端と当接する第３当接部と、を有する回転伝達部材と、前記入力回転部材の前記入力当接部の他端、及び前記出力回転部材の前記出力当接部の他端が当接可能な第１端部と、前記回転伝達部材に係止される第２端部とを有すると共に、前記入力回転部材と前記出力回転部材との相対回転量に応じた弾性エネルギとして蓄える弾性部材と、を備え、前記出力回転部材は、前記入力回転部材と一体回転することで前記出力ロッドを進退移動させる一方、前記入力回転部材と相対回転することで前記出力当接部を介して前記弾性部材に蓄えられた弾性エネルギを前記出力ロッドに伝達し、前記入力回転部材が正転方向に回転中に前記出力回転部材の回転が停止した時に、前記出力当接部の他端と前記第３当接部とが正転方向制限角度を形成し、前記入力回転部材が逆転方向に回転中に前記出力回転部材の回転が停止した時に、前記入力当接部の他端と前記第２当接部とが前記正転方向制限角度と絶対値の異なる逆転方向制限角度を形成する構成とした。

上記の構成によれば、モータにより入力回転部材が正転方向に駆動されると、入力当接部の一端が回転伝達部材の第１当接部を押動し、その押動力は係止部、弾性部材の第２端部の順に経由し、第１端部が出力当接部の他端を押動して出力ロッドへ伝達される。伝達された動力により出力ロッドはドグクラッチ機構を断接しようとするが、ドグ歯先端同士の衝突及びドグクラッチ内部の伝達トルクに起因するドグ歯の摩擦抵抗により、出力ロッド動作が停止する場合がある。

この時、出力ロッドが連結される出力回転部材の回転も停止するので、入力回転部材の一端は弾性部材を付勢力に抗して撓ませながら、回転伝達部材と共に正転方向制限角度だけ出力回転部材に対して相対回転するまで第１当接部を押動する。この間、出力ロッドは出力回転部材を介して弾性部材の特性に従った荷重でドグクラッチ機構を進行方向に押し、あるいは退行方向に引く。

正転方向制限角度以降は、第３当接部が出力当接部の他端に当接するので、出力回転部材は弾性部材を介さずにモータの最大出力を伝達し、出力ロッドはアクチュエータの最大出力荷重でドグクラッチ機構を進行方向に押し、あるいは退行方向に引く。

また、モータにより入力回転部材が逆転方向に駆動されると、入力当接部の他端が、弾性部材の第１端部を押動し、その押動力は第２端部、回転伝達部材の係止部の順に経由し、第１当接部が出力当接部の一端を押動して出力ロッドへ伝達される。

上述の正転時と同様に、出力ロッドの動作が停止すると出力回転部材の回転も停止するので、入力回転部材の他端は逆転方向制限角度に達するまで弾性部材を付勢力に抗して撓ませながら第１端部を押動する。この間、出力部材は弾性部材の特性に従った荷重を伝達する。

逆転方向制限角度以降は、入力当接部の他端が回転伝達部材の第２当接部に当接するので、出力回転部材は弾性部材を介さずにモータの最大出力を伝達し、出力ロッドはアクチュエータの最大出力荷重でドグクラッチ機構を進行方向に押し、あるいは退行方向に引く。

ここで、正転方向制限角度と逆転方向制限角度とは絶対値が異なるので、出力ロッドが停止した時のアクチュエータの出力荷重特性を駆動方向によって変化させることが可能となる。

また、上記の構成において、前記回転伝達部材は、周方向において、前記第３当接部を前記第１当接部と前記第２当接部との間に有し、前記第３当接部の径方向長さは、前記第１当接部及び前記第２当接部の径方向長さよりも短く、前記入力当接部が逆転方向に回転する場合において、前記第３当接部の周方向外側を通過する構成とすると良い。

上記した構成によれば、出力回転部材の出力当接部の数を減らすことができ、軽量化が可能となる。

また、上記の構成において、前記弾性部材はスパイラルスプリングである構成とすると良い。

上記した構成によれば、スパイラルスプリングを回転軸の径方向の空きスペースに組み込むことができ、アクチュエータを大型化することなく弾性部材の耐久性向上が可能となる。また、板ばねを用いる場合と比較して、入力プレートと出力プレートとの相対回転量が多い場合にも対応可能である。

第１実施形態のアクチュエータを車両に適用した場合の構成図である。 第１実施形態のアクチュエータの側面断面図である。 第１実施形態のアクチュエータの正面断面図（図２においてＡ−Ａに沿う断面図）である。 第１実施形態のアクチュエータの待ち機構の構成及び作動を示す図である。 第１実施形態のアクチュエータの待ち機構作動中の出力特性図である。 第２実施形態のアクチュエータの待ち機構の構成及び作動を示す図である。 第３実施形態のアクチュエータの待ち機構部分の側面断面図である。 第３実施形態のアクチュエータの待ち機構の構成及び作動を示す図である。 第３実施形態のアクチュエータの待ち機構作動中の出力特性図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態として、車両Ａへアクチュエータ４を適用した場合の構成を図１に示す。図１に示す車両Ａは、動力源であるエンジン（ＥＮＧ）１と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）２と、トランスファ（Ｔ／Ｆ）３と、アクチュエータ（ＡＣＴ）４と、制御装置５と、Ｆｒプロペラシャフト６と、Ｆｒディファレンシャル機構（Ｆｒデフ）７と、右Ｆｒドライブシャフト８と、左Ｆｒドライブシャフト９と、前輪１０と、Ｒｒプロペラシャフト１１と、Ｒｒディファレンシャル機構（Ｒｒデフ）１２と、Ｒｒドライブシャフト１３と、後輪１４とを備えている。

なお、トランスファ３にはアクチュエータ４がボルト締結にて取り付けられる。また、トランスファ３の内部には、トランスミッション２に接続される駆動軸（不図示）と、Ｆｒプロペラシャフト６に接続される従動軸（不図示）と、駆動軸と従動軸とを回転同期させるコーンシンクロ機構を備えた回転同期装置（不図示）と、アクチュエータ４により軸方向に進行あるいは退行し、さらに駆動軸と従動軸とをスプライン締結にて断接するスリーブ（不図示）とを備えたドグクラッチ機構とが設けられている。

車両Ａでは、二輪駆動モードで走行中において、エンジン１で発生した駆動力は、トランスミッション２で増幅あるいは減衰され、トランスファ３を介してＲｒプロペラシャフト１１を通じてＲｒディファレンシャル機構１２へ伝達される。その伝達された駆動力は、Ｒｒディファレンシャル機構１２から左右のＲｒドライブシャフト１３へ分配され、左右の後輪１４へ伝達される。

車両Ａが二輪駆動モードで走行中において、運転手のスイッチ操作等により制御装置５にて四輪駆動モードが選択されると、アクチュエータ４が通電されてトランスファ３内部のスリーブを進行させる。スリーブはコーンシンクロ機構を押圧して回転同期装置を作動させ、駆動軸と従動軸とを回転同期させた後に連結する。これにより、トランスファ３はＲｒプロペラシャフト１１に加えてＦｒプロペラシャフト６にも駆動力を分配可能となる。そして、Ｆｒプロペラシャフト６へ分配された駆動力は、Ｆｒディファレンシャル機構７を介し、右Ｆｒドライブシャフト８と、左Ｆｒドライブシャフト９とへ分配され、左右の前輪１１へ伝達される。

さらに、運転手のスイッチ操作等により制御装置５にて前述の四輪駆動モードを終了し、二輪駆動モードが選択されると、アクチュエータ４が通電されて、トランスファ３内部のスリーブを退行させる。そして駆動軸と従動軸との連結が解除され、トランスファ３はＲｒプロペラシャフト１１にのみ駆動力を伝達する。

次に、本発明のアクチュエータ４の構成について図２を参照して説明する。図２に示すように、アクチュエータ４のハウジング４０ａは有底形状を呈しており、モータ４１を支持し、減速軸４２及び減速軸４２と直角を成す方向に、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａを軸支している中間軸４４を回転可能に軸支する。さらに、開口部４０ｃからトランスファ３（不図示）へ延在する出力ロッド４９をその軸方向に進行あるいは退行可能に収容する。

モータ４１のモータ軸４１ａに固定されたモータギヤ４１ｂは、減速軸４２に固定された減速ギヤ４２ａと噛合い、減速軸４２の外周に形成されたウォームギヤ４２ｂは、ウォームホイール４３の外周に形成されたウォームホイールギヤ４３ａに噛合う。ウォームホイール４３は、後述する待ち機構Ｗ１を介して出力ギヤ４４ａに連結されており、出力ギヤ４４ａは出力ロッド４９のラックギヤ部４９ａと噛合ってラックアンドピニオン機構を構成する。

よって、モータ軸４１ａの回転は、モータギヤ４１ｂ、及び減速ギヤ４２ａを介して減速され、減速軸４２に伝達される。減速軸４２の回転は、減速軸４２の外周に形成されたウォームギヤ４２ａとウォームホイール４３の外周に形成されたウォームホイールギヤ４３ａを介してさらに減速され、ウォームホイール４３の回転（紙面に垂直な軸を中心とした回転）に変換される。ウォームホイール４３の回転は、待ち機構Ｗ１を介して出力ギヤ４４ａに伝達され、ラックアンドピニオン機構で直動運動に変換され、出力ロッド４９を進行、あるいは退行させる。

次に、アクチュエータ４の待ち機構Ｗ１の構成について図３及び図４を参照しながら説明する。

図３は、アクチュエータ４の図２のＡ−Ａに沿う断面を矢印方向に見た、Ａ−Ａ線視断面図を示している。

待ち機構Ｗ１は、共に中間軸４４が貫通して軸支するウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に設けられ、入力プレート（入力回転部材）４５と、ブッシュ（回転伝達部材）４６と、スパイラルスプリング（弾性部材）４７と、出力プレート（出力回転部材）４８とを備えている。ウォームホイール４３及び出力ギヤ４４ａは、ハウジング４０ａとカバー４０ｂに回転可能に軸支された中間軸４４により、同軸かつ互いに相対回転可能に軸支される。ウォームホイール４３には金属板から成形された入力プレート４５が、出力ギヤ４４ａには金属板から成形された出力プレート４８がカシメ固定される。

入力プレート４５は、略９０度屈曲させられ円弧形状を呈し、その周方向に延びる入力当接部４５ａが形成され、また、出力プレート４８は、略９０度屈曲させられ円弧形状を呈し、その周方向に延びる出力当接部４８ａが形成される。さらに、入力当接部４５ａ及び出力当接部４８ａは、中間軸４４の径方向に向かって入力当接部４５ａが外側になるように近接対向して、中間軸４４の周方向においてブッシュ４６とスパイラルスプリング（弾性部材）４７とに当接可能である。

ブッシュ４６は、板状部４６１と、その回転軸方向に突出したボス部４６２とを有する。また、ブッシュ４６は、入力プレート４５及び出力プレート４８と同軸で相対回転可能に両者の間でボス部４６２を中間軸４４が貫通して軸支される。図４（ａ）に示すように、板状部４６１には、その外径方向に延在する羽根形状の第１当接部４６１ａと、第２当接部４６１ｂと、第３当接部４６１ｃとが設けられる。第３当接部４６１ｃはブッシュ４６の周方向において、第１当接部４６１ａと第２当接部４６１ｂとの間に位置する。さらに、第３当接部４６１ｃの径方向長さは、第１当接部４６１ａ及び第２当接部４６１ｂの径方向長さよりも短くなっている。その結果、入力プレート４５が軸中心に回転する時、入力当接部４５ａが第３当接部４６１ｃの径方向外側を通過可能となる。また、ボス部４６２には、スパイラルスプリング４７が係止される溝形状の係止部４６２ａが設けられる。

スパイラルスプリング４７は、断面が矩形のばね鋼を渦巻き状に巻いて形成される。図４に示すように、スパイラルスプリング４７は、その外端部において巻き方向と逆側に屈曲させられフック形状となった第１端部４７ａが設けられ、その内端部において巻き中心方向に屈曲させられフック形状となった第２端部４７ｂが設けられる。また、スパイラルスプリング４７は、第２端部４７ｂがブッシュ４６の係止部４６２ａに係止されると共に、第１端部４７ａが入力当接部４５ａ及び出力当接部４８ａとその周方向軌跡上で当接可能に配置される。ここで、第１実施形態のアクチュエータ４において、出力プレート４８は出力当接部４８ａをただ一つ有する。一方、後述する第２実施形態のアクチュエータ４Ｂにおいて、出力プレート４８は第１出力当接部４８ｃ及び第２出力当接部４８ｄを有する（図６示）。これは第１実施形態の構成が第２実施形態の構成と比較して、軽量化の観点で有利であることを示している。

また、スパイラルスプリング４７は、待ち機構Ｗ１の回転軸の径方向の空きスペースに組み込むことができる。これにより、アクチュエータ４を大型化することなく、弾性部材としての耐久性向上が可能である
次に、図４（ａ）を参照しながら待ち機構Ｗ１の作動開始直前の状態を説明する。

図４（ａ）は、アクチュエータ４の駆動によりドグクラッチ機構を断接中の出力ロッド４９が停止、つまり出力当接部４８ａが停止した瞬間であり、待ち機構Ｗ１の作動開始直前の状態における各部材の当接関係を示している。

図４（ａ）において、入力当接部４５ａが正転方向（紙面上で反時計回り）に回転しようとする時、入力当接部４５ａの正転方向端部（一端）４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６１ａに当接して押圧する。その押圧力は、ブッシュ４６と共に、係止部４６２ａに第２端部４７ｂを係止されたスパイラルスプリング４７を正転方向へ回転させようとする。そして、スパイラルスプリング４７の第１端部４７ａが、停止している出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−（他端）と当接する。この時、出力当接部４８ａの逆転方向端部とブッシュ４６の第３当接部４６１ｃとが正転方向制限角度αを形成する。ここで、正転方向制限角度αは、待ち機構Ｗ１が正転方向へ作動中に発生する、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの正転方向への相対回転角度（＝相対回転量）、すなわち、入力当接部４５ａと出力当接部４８ａとの正転方向への相対回転角度を制限する角度である。

一方、図４（ａ）において、入力当接部４５ａが逆転方向（紙面上で時計回り）に回転しようとする時、入力当接部４５ａの逆転方向端部（他端）４５ａ−がスパイラルスプリング４７の第１端部４７ａに当接して押圧する。その押圧力は、スパイラルスプリング４７と共に、係止部４６２ａを介してブッシュ４６を逆転方向へ回転させようとする。そして、ブッシュ４６の第１当接部４６１ａが、停止している出力当接部４８ａの正転方向端部（一端）４８ａ＋と当接する。この時、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−とブッシュ４６の第２当接部４６１ｂとが逆転方向制限角度βを形成する。ここで、逆転方向制限角度βは、待ち機構Ｗ１が逆転方向へ作動中に発生する、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの逆転方向の相対回転角度（＝相対回転量）を制限する角度、すなわち、入力当接部４５ａと出力当接部４８ａとの逆転方向の相対回転角度を制限する角度である。

なお、正転方向制限角度α及び逆転方向制限角度βは絶対値が異なるように設定される。詳しくは、正転方向制限角度αの絶対値が逆転方向制限角度βの絶対値よりも小さくなるように設定される。

次に、図４及び図５を参照しながら、待ち機構Ｗ１の作動と出力荷重の関係を説明する。図４は、アクチュエータ４の待ち機構Ｗ１が正転あるいは逆転方向へ作動した時の動作を示している。なお、図４においては、反時計回り方向を正転方向、時計回り方向を逆転方向と定義する。図５は、アクチュエータ４の待ち機構Ｗ１が作動した時の出力荷重特性であり、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの相対回転角度に対する、出力ロッド４９上に発生する荷重特性を示している。

図４（ａ）は、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間、換言すると入力当接部４５ａと出力当接部４８ａとの間に相対回転が生じていない、待ち機構Ｗ１の作動開始直前の状態を示しており、図５の点Ｐ０に相当する。具体的には、ウォームホイール４３と出力ギヤとが一体回転し、ドグクラッチ機構の断接中に出力ロッド４９が停止した瞬間の状態である。

また、出力ロッド４９が停止することなくドグクラッチ機構を断接する場合は、ウォームホイール４３の回転に対し、入力当接部４５ａ（入力プレート４５）、ブッシュ４６、スパイラルスプリング４７、出力当接部４８ａ（出力プレート４８）及び出力ギヤ４４ａが一体回転する。このため、出力ロッド４９に作用する荷重は図５の点Ｐ０付近の荷重である。

続いて、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、ウォームホイール４３が正転方向に回転し、ドグクラッチの締結動作中に待ち機構Ｗ１が作動した様子を示している。

例えば、ウォームホイール４３が正転方向に回転し、ドグクラッチ機構を締結するべく、出力ロッド４９がスリーブを進行させている最中に、スリーブがコーンシンクロ機構を押圧し回転同期装置が作動、あるいは、スリーブのスプライン先端と締結側（駆動軸または従動軸）のスプライン先端とが衝突した場合は、スリーブの進行が停止させられる。このとき、待ち機構Ｗ１は図４（ａ）に示す状態となる。ここから、さらにウォームホイール４３が正転方向に回転すると、図４（ｂ）に示すように、入力当接部４５ａの正転方向端部４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６１ａを押圧しながら正転方向に回転する。このとき、スパイラルスプリング４７は、その第１端部４７ａが、停止している出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−に当接しているので、ブッシュ４６の回転と共に撓んで弾性エネルギを蓄える。つまり、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に相対回転が発生し、その相対回転角度分だけスパイラルスプリング４７は撓み、撓み量に応じた弾性エネルギで出力ロッド４９を進行させようとする。これは図５の点Ｐ０から点Ａ１００の区間で示される荷重特性である。

そして、出力ロッド４９が停止したまま、さらにウォームホイール４３が正転方向へ回転し、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度が正転方向制限角度αに達すると、図４（ｃ）に示すように、ブッシュ４６の第３当接部４６１ｃが出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−に当接する。つまり、入力当接部４５ａがブッシュ４６を介して出力当接部４８ａを押圧する状態となる。出力ロッド４９に発生する荷重は、スパイラルスプリング４７の撓み量、すなわちウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度に応じた弾性エネルギから、減速機構を介したモータ４１の最大出力へと急上昇する。これは図５の点Ａ１００から点Ａ２００で示される出力特性である。

一方、図４（ｄ）及び図４（ｅ）は、ウォームホイール４３が逆転方向に回転し、ドグクラッチの締結解除中に待ち機構Ｗ１が作動した様子を示している。

例えば、ウォームホイール４３が逆転方向に回転し、ドグクラッチ機構の締結を解除するべく、出力ロッド４９がスリーブを退行させようとするが、ドグクラッチの伝達トルクに起因するドグ歯面の摩擦抵抗により、スリーブが退行しない場合がある。このとき、待ち機構Ｗ１は図４（ａ）に示す状態となる。ここから、さらにウォームホイール４３が逆転方向に回転すると、図４（ｄ）に示すように、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がスパイラルスプリング４７の第１端部４７ａを押圧しながら逆転方向に回転し、ブッシュ４６の第３当接部４６１ｃの径方向外側を通過する。このとき、ブッシュ４６の第１当接部４６１ａが、停止している出力当接部４８ａの正転方向端部４８ａ＋に当接しているので、スパイラルスプリング４７は入力当接部４５ａの逆転方向への回転と共に撓んで弾性エネルギを蓄える。つまり、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に相対回転が発生し、その相対回転角度分だけスパイラルスプリング４７は撓み、撓み量に応じた弾性エネルギで出力ロッド４９を退行させようとする。これは図５の点Ｐ０から点Ｂ１００の区間で示される荷重特性である。

そして、出力ロッド４９が停止したまま、さらにウォームホイール４３が逆転方向へ回転し、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度が逆転方向制限角度βに達すると、図４（ｅ）に示すように、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がブッシュ４６の第２当接部４６１ｂに当接する。つまり、入力当接部４５ａがブッシュ４６を介して出力当接部４８ａを逆転方向に押圧する状態となる。出力ロッド４９に発生する荷重は、スパイラルスプリング４７の撓み量、すなわちウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度に応じた弾性エネルギから、減速機構を介したモータ４１の最大出力へと急上昇する。これは図５の点Ｂ１００から点Ｂ２００で示される出力特性である。

なお、本実施形態では、正転方向制限角度αの絶対値が逆転方向制限角度βの絶対値よりも小さく設定されるため、待ち機構Ｗ１の作動開始から早期にアクチュエータの最大出力荷重でスリーブを押すことが可能となり、次のような作用効果が得られる。

ドグクラッチ機構の締結動作中において、同期装置が作動して駆動軸と従動軸とを回転同期させる場合は、スリーブが同期装置のコーンシンクロ機構を押す荷重が高いほど、同期完了までの時間が短縮できる。

また、スリーブのスプライン先端と締結側（駆動軸または従動軸）のスプライン先端とが衝突してスリーブが停止した場合は、両者のスプラインが互いに押し分ける荷重が高いほど、スプライン同士の噛合い完了までの時間が短縮できる。

さらに、正転方向制限角度αの絶対値を０度よりも大きくすることで、スリーブが進行限界点（進行側スリーブストッパ）に衝突する際の衝撃を緩和することができる。

なお、正転方向制限角度αは、スリーブ及び締結側のスプラインの噛合い開始点から進行限界点まで、待ち機構Ｗ１が作動せずにスリーブを前進させるのに必要なウォームホイールの回転角度よりも小さく設定されると良い。これにより、スリーブのスプライン先端と締結側のスプライン先端とが衝突して停止した場合において、スプラインを押し分けるために、アクチュエータ４の最大荷重を確実に出力することができる。

一方、逆転方向制限角度βの絶対値が正転方向制限角度αの絶対値よりも大きく設定されるため、待ち機構Ｗ１の作動時にスパイラルスプリング４７に蓄えられる弾性エネルギを大きくすることができ、次のような作用効果が得られる。

ドグクラッチ締結解除動作の開始直後において、ドグクラッチの伝達トルクに起因し、スプライン歯面に作用する摩擦抵抗により、スリーブが退行しない場合がある。このとき、アクチュエータ４内部では、逆転方向制限角度βに達するまでウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとが逆転方向に相対回転し、スパイラルスプリング４７に弾性エネルギが蓄えられる。そして、ドグクラッチの伝達トルクが減少すると同時に、待ち機構Ｗ１の動作が終了し、それと共に弾性エネルギが解放されてスリーブを弾き飛ばすように退行させる。これにより、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとが一体回転して出力ロッドがスリーブを後退させるよりも、相対的に高速でスリーブを退行させることができ、ドグクラッチ締結解除完了までの時間が短縮できる。

なお、逆転方向制限角度βは、スリーブの進行限界点からスリーブ及び締結側のスプラインの噛合い開始点まで、待ち機構Ｗ１が作動せずにスリーブを後退させるのに必要なウォームホイール４３の回転角度よりも大きく設定されると良い。これにより、ドグクラッチ締結解除動作時に、逆転方向制限角度β付近で待ち機構Ｗ１の弾性エネルギが解放されると、スリーブがスプラインの噛合い不能の位置まで弾き飛ばされるように後退し、確実にドグクラッチ締結解除ができる。

また、正転方向制限角度α及び逆転方向制限角度βの絶対値を大きく設定する場合は、入力プレートと出力プレートとの相対回転量も大きくなる。この場合は、実施形態１で示したように、スパイラルスプリングを弾性部材として用いることが好ましい。逆に、正転方向制限角度α及び逆転方向制限角度βの絶対値が小さくても良い場合は、板ばねを弾性部材として用いた方が軽量化の観点から有利である。

ところで、アクチュエータ４のドグクラッチの断接動作は、ウォームホイール４３の回転角度に基づいて制御装置５により制御される。ここで、アクチュエータ４における、ウォームホイール４３の回転可能範囲は、ドグクラッチにおけるスリーブの進行限界点から退行限界点（退行側スリーブストッパ）への移動に必要なウォームホイール４３の回転範囲よりも大きく設定されている。よってドグクラッチの断接完了時において、スリーブは、進行限界点、あるいは退行限界点に押しつけられることになる。すなわち、待ち機構Ｗ１が作動した状態でアクチュエータ４は動作を停止することになる。これは、図４（ｂ）、あるいは図４（ｄ）の状態を示しており、実際には両者のいずれかの状態からアクチュエータ４は動作を開始する。

例えば、ドグクラッチを締結の状態から解除する場合には、図４（ｂ）の状態がアクチュエータ４の動作開始位置となる。図４（ｂ）の状態では、スパイラルスプリング４７の弾性力が正転方向に付勢されている。つまり、スリーブが進行側スリーブストッパに押しつけられている状態である。ここから、ウォームホイール４３が逆転方向に回転を開始すると、入力当接部４５ａの正転方向端部４５ａ＋とブッシュ４６の第１当接部４６１ａとが当接したまま、逆転方向に一体回転を開始する。この時、出力当接部４８ａ及びそれの逆転方向端部４８ａ−に第１端部４７ａが当接しているスパイラルスプリング４７は、スパイラルスプリング４７の正転方向への付勢力が消滅するまで共に回転しない。そして、スパイラルスプリング４７の正転方向への付勢力が消滅すると、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がスパイラルスプリング４７の第１端部４７ａに当接すると共に、ブッシュ４６の第１当接部４６１が出力当接部４８ａの正転方向端部４８ａ＋に当接する。すなわち、入力プレート４５、スパイラルスプリング４７、ブッシュ４６、及び出力プレート４８が逆転方向に一体回転を開始し、スリーブも退行を開始する。その後、上述したようにスリーブの退行が停止させられると、図４（ａ）の状態へと遷移する。

一方、ドグクラッチを解除の状態から締結する場合には、図４（ｄ）の状態がアクチュエータ４の動作開始位置となる。図４（ｄ）の状態では、スパイラルスプリング４７の弾性力が逆転方向に付勢されている。つまり、スリーブが退行側スリーブストッパに押しつけられている状態である。ここから、ウォームホイール４３が正転方向に回転を開始すると、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−とスパイラルスプリング４７の第１端部４７ａとが当接したまま正転方向に一体回転を開始する。この時、出力当接部４８ａ及びそれの正転方向端部４８＋に第１当接部４６１ａが当接しているブッシュ４６は、スパイラルスプリング４７の逆転方向への付勢力が消滅するまで回転しない。そして、スパイラルスプリング４７の逆転方向への付勢力が消滅すると、入力当接部４５ａの正転方向端部４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６１に当接すると共に、スパイラルスプリング４７の第１端部４７ａが出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−に当接する。すなわち、入力プレート４５、ブッシュ４６、スパイラルスプリング４７、及び出力プレート４８が正転方向に一体回転を開始し、スリーブも進行を開始する。さらに正転方向への回転が進み、上述したようにスリーブの進行が停止させられると、図４（ａ）の状態へと遷移する。

（第２実施形態）
以下、図６を参照して、第２実施形態のアクチュエータ４Ｂの構成及び作用について説明する。アクチュエータ４Ｂは、第１実施形態のアクチュエータ４において、待ち機構Ｗ１を、以下に説明する待ち機構Ｗ２に置き換えた形態である。なお、第２実施形態では、第１実施形態と共通する構成部材については、同一の符号を付して説明を省略するものとする。

図６（ａ）に示すように、待ち機構Ｗ２の出力プレート４８には第１出力当接部４８ｃと同一円周上に第２出力当接部４８ｄが設けられる。また、ブッシュ４６はその径方向に延在する第３当接部４６１ｆを有し、第２出力当接部４８ｄの逆転方向端部（他端）４８ｄ−と円周方向に対向する。なお、図６においては、反時計回り方向を正転方向、時計回り方向を逆転方向と定義する。

図６（ａ）は、アクチュエータ４Ｂの駆動によりドグクラッチ機構を断接中の出力ロッド４９が停止、つまり第１出力当接部４８ｃ及び第２出力当接部４８ｄが停止した瞬間であり、待ち機構Ｗ２の作動開始直前の状態における各部材の当接関係を示している。
図６（ａ）において、入力当接部４５ａが正転方向（紙面上で反時計回り）に回転しようとする時、入力当接部４５ａの正転方向端部（一端）４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６１ａに当接して押圧する。その押圧力は、ブッシュ４６と共に、係止部４６２ａに第２端部４７ｂを係止されたスパイラルスプリング４７を正転方向へ回転させようとする。そして、スパイラルスプリング４７の第１端部４７ａが、停止している第１出力当接部４８ｃの逆転方向端部（他端）４８ｃ−と当接する。この時、第２出力当接部４８ｄの逆転方向端部４８ｄ−とブッシュ４６の第３当接部４６１ｄとが正転方向制限角度αを形成する。ここで、正転方向制限角度αは第１実施形態と同様に、待ち機構Ｗ２の作動中に発生する、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの正転方向の相対回転角度（＝相対回転量）を制限する角度である。

一方、入力当接部４５ａが逆転方向（紙面上で時計回り）に回転しようとする時、入力当接部４５ａの逆転方向端部（他端）４５ａ−がスパイラルスプリング４７の第１端部４７ａに当接して押圧する。その押圧力は、スパイラルスプリング４７と共に、係止部４６２ａを介してブッシュ４６を逆転方向へ回転させようとする。そして、ブッシュ４６の第１当接部４６１ａが、停止している第１出力当接部４８ｃの正転方向端部（一端）４８ｃ＋と当接する。この時、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−とブッシュ４６の第２当接部４６１ｂとが逆転方向制限角度βを形成する。ここで、逆転方向制限角度βは第１実施形態と同様に、待ち機構Ｗ２の作動中に発生する、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの逆転方向の相対回転角度（＝相対回転量）を制限する角度である。

なお、正転方向制限角度α及び逆転方向制限角度βは絶対値が異なるように設定される。詳しくは、正転方向制限角度αの絶対値が逆転方向制限角度βの絶対値よりも小さくなるように設定される。

次に、図５及び図６を参照しながら、待ち機構Ｗ２の作動と出力荷重の関係を説明する。図６は、アクチュエータ４Ｂの待ち機構Ｗ２が正転あるいは逆転方向へ作動した時の動作を示している。

図６（ａ）は、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間、換言すると入力当接部４５ａと第１出力当接部４８ａ及び第２出力当接部４８ｂとの間に相対回転が生じていない、待ち機構Ｗ２の作動開始直前の状態を示しており、図５の点Ｐ０に相当する。具体的には、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとが一体回転し、ドグクラッチ機構の断接中に出力ロッド４９が停止した瞬間の状態である。

また、出力ロッド４９が停止することなくドグクラッチ機構を断接する場合は、ウォームホイール４３の回転に対し、入力当接部４５ａ（入力プレート４５）、ブッシュ４６、スパイラルスプリング４７、第１出力当接部４８ａ及び第２出力当接部４８ｂ（出力プレート４８）及び出力ギヤ４４ａが一体回転する。このため、出力ロッド４９に作用する荷重は図５の点Ｐ０付近の荷重である。

図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、ウォームホイール４３が正転方向に回転し、ドグクラッチの締結動作中に待ち機構Ｗ２が作動した様子を示している。

例えば、ウォームホイール４３が正転方向に回転し、出力ロッド４９がスリーブを進行させている最中に、スリーブがコーンシンクロ機構を押圧し回転同期装置が作動、あるいは、スリーブのスプライン先端と締結側（駆動軸または従動軸）のスプライン先端とが衝突した場合は、スリーブの進行が停止させられる。このとき、待ち機構Ｗ２は図６（ａ）に示す状態となる。ここから、さらにウォームホイール４３が正転方向に回転すると、図６（ｂ）に示すように、入力当接部４５ａの正転方向端部４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６１ａを押圧しながら正転方向に回転する。このとき、スパイラルスプリング４７は、その第１端部４７ａが、停止している第１出力当接部４８ｃの逆転方向端部４８ｃ−に当接しているので、ブッシュ４６の回転と共に撓んで弾性エネルギを蓄える。つまり、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に相対回転が発生し、その相対回転角度分だけスパイラルスプリング４７は撓み、撓み量に応じた弾性エネルギで出力ロッド４９を進行させようとする。これは図５の点Ｐ０から点Ａ１００の区間で示される荷重特性である。

そして、出力ロッド４９が停止したまま、さらにウォームホイール４３が正転方向へ回転し、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度が正転方向制限角度αに達すると、図６（ｃ）に示すように、ブッシュ４６の第３当接部４６１ｄが第２出力当接部４８ｄの逆転方向端部４８ｄ−に当接する。つまり、入力当接部４５ａがブッシュ４６を介して第２出力当接部４８ｄを正転方向に押圧する状態となる。このとき、出力ロッド４９に発生する荷重は、スパイラルスプリング４７の撓み量、すなわちウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度に応じた弾性エネルギから、減速機構を介したモータ４１の最大出力へと急上昇する。これは図５の点Ａ１００から点Ａ２００で示される出力特性である。

一方、図６（ｄ）及び図６（ｅ）は、ウォームホイール４３が逆転方向に回転し、ドグクラッチの締結解除中に待ち機構Ｗ２が作動した様子を示している。

ウォームホイール４３が逆転方向に回転し、出力ロッド４９がスリーブを退行させようとするが、ドグクラッチの伝達トルクに起因するドグ歯面の摩擦抵抗により、スリーブが退行しない場合がある。このとき、待ち機構Ｗ２は図６（ａ）に示す状態となる。ここから、さらにウォームホイール４３が逆転方向に回転すると、図６（ｄ）に示すように、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がスパイラルスプリング４７の第１端部４７ａを押圧しながら逆転方向に回転する。このとき、ブッシュ４６の第１当接部４６１ａが、停止している第１出力当接部４８ｃの正転方向端部４８ｃ＋に当接しているので、スパイラルスプリング４７は入力当接部４５ａの回転と共に撓んで弾性エネルギを蓄える。つまり、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に相対回転が発生し、その相対回転角度分だけスパイラルスプリング４７は撓み、撓み量に応じた弾性エネルギで出力ロッド４９を退行させようとする。これは図５の点Ｐ０から点Ｂ１００の区間で示される荷重特性である。

そして、出力ロッド４９が停止したまま、さらにウォームホイール４３が逆転方向へ回転し、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度が逆転方向制限角度βに達すると、図６（ｅ）に示すように、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がブッシュ４６の第２当接部４６１ｂに当接する。つまり、入力当接部４５ａがブッシュ４６を介して第１出力当接部４８ｃを逆転方向に押圧する状態となる。このとき、出力ロッド４９に発生する荷重は、スパイラルスプリング４７の撓み量、すなわちウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度に応じた弾性エネルギから、減速機構を介したモータ４１の最大出力へと急上昇する。これは図５の点Ｂ１００から点Ｂ２００で示される出力特性である。

なお、第２実施形態も第１実施形態と同様に、ウォームホイール４３の回転可能範囲は、ドグクラッチにおけるスリーブの進行限界点から退行限界点への移動に必要なウォームホイール４３の回転範囲よりも大きく設定されている。

また、アクチュエータ４Ｂの動作は、図６（ｂ）、あるいは図６（ｄ）に示す状態から開始する。具体的には、ドグクラッチを締結の状態から解除する場合には、図６（ｂ）の状態からアクチュエータ４Ｂは動作を開始し、ドグクラッチを解除の状態から締結する場合には、図６（ｄ）の状態からアクチュエータ４Ｂは動作を開始する。なお、それぞれの動作は第１実施形態と同じであるので説明は省略する。

（第３実施形態）
以下、図７及び図８を参照して、第３実施形態のアクチュエータ４Ｃの構成及び作用について説明する。アクチュエータ４Ｃは、第２実施形態と同様に、第１実施形態のアクチュエータ４において、待ち機構Ｗ１を、以下に説明する待ち機構Ｗ３に置き換えた形態である。なお、第３実施形態においても、第１実施形態と共通する構成部材については、同一の符号を付して説明を省略するものとする。

図７はアクチュエータ４Ｃの待ち機構Ｗ３の断面を示している。図７に示すように待ち機構Ｗ３は、共に中間軸４４が貫通して軸支するウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に設けられ、入力プレート（入力回転部材）４５と、ブッシュ（回転伝達部材）４６と、トーションスプリング（弾性部材）４７１と、出力プレート（出力回転部材）４８とを備えている。

第１実施形態と同様に、入力プレート４５は入力当接部４５ａが形成され、出力プレート４８は出力当接部４８ａが形成される。さらに、入力当接部４５ａ及び出力当接部４８ａは、中間軸４４の径方向に向かって入力当接部４５ａが外側になるように近接対向している。また、入力当接部４５ａ及び出力当接部４８ａは、中間軸４４の周方向においてブッシュ４６とトーションスプリング４７１とに当接可能である。

ブッシュ４６は、板状部４６３と、その回転軸方向に突出し、中間軸４４に軸支されるボス部４６４と、ボス部４６４を中心とし、板状部４６３の外縁に沿って形成された円筒部４６５とを備える。また、ブッシュ４６は第１形態と同様に入力プレート４５及び出力プレート４８と同軸で相対回転可能に両者の間でボス部４６４を中間軸４４が貫通して軸支される。図８（ａ）に示すように、板状部４６３には、第１当接部４６３ａと、第２当接部４６３ｂと、第３当接部４６３ｃとが設けられる。第３当接部４６３ｃは、径方向において、第２当接部４６３ｂと軸中心の間かつ、出力当接部４８ａの周方向軌跡上に設けられる。その結果、入力当接部４５が当接してブッシュ４６を軸中心に回転させるとき、ブッシュ４６の第２当接部４６３ｂは出力当接部４８ａの径方向外側を通過可能となる。また、板上部４６３の周縁にはトーションスプリング４７１が係止される係止部４６３ｄが設けられる。

トーションスプリング４７１は、断面が円形のばね鋼をらせん状に巻いて形成される。図７及び図８（ａ）に示すように、トーションスプリング４７１は、その一端が巻き中心に向かって屈曲させられた第１端部４７１ａが設けられ、その他端が巻き中心の軸方向と平行な方向（図８において紙面に対し垂直な方向）に屈曲させられた第２端部４７１ｂが設けられる。また、トーションスプリング４７１は、第２端部４７１ｂがブッシュ４６の係止部４６３ｄに係止されると共に、第１端部４７ａが入力当接部４５ａ及び出力当接部４８ａとその周方向軌跡上で当接可能に、ブッシュ４６の円筒部４６５の内周に沿って配置される。ここで、ブッシュ４６の円筒部４６５は、トーションスプリング４７１の外径方向への変形を規制し、ばね特性のへたりを防止する。

図８（ａ）は、アクチュエータ４Ｃの駆動によりドグクラッチ機構を断接中の出力ロッド４９が停止、つまり出力当接部４８ａが停止した瞬間であり、待ち機構Ｗ３の作動開始直前の状態における各部材の当接関係を示している。なお、図８においては、反時計回り方向を正転方向、時計回り方向を逆転方向と定義する。

図８（ａ）において、入力当接部４５ａが正転方向（紙面上で反時計回り）に回転しようとする時、入力当接部４５ａの正転方向端部（一端）４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６３ａに当接して押圧する。その押圧力は、ブッシュ４６と共に、第２端部４７１ｂが係止部４６３ｄに係止されたトーションスプリング４７１を正転方向へ回転させようとする。そして、トーションスプリング４７１の第１端部４７１ａが、停止している出力当接部４８ａの逆転方向端部（他端）４８ａ−と当接する。この時、出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−とブッシュ４６の第３当接部４６３ｃとが正転方向制限角度αを形成する。ここで、正転方向制限角度αは第１実施形態及び第２実施形態と同様に、待ち機構Ｗ３の作動中に発生する、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの正転方向の相対回転角度（＝相対回転量）を制限する角度である。

一方、入力当接部４５ａが逆転方向（紙面上で時計回り）に回転しようとする時、入力当接部４５ａの逆転方向端部（他端）４５ａ−がトーションスプリング４７１の第１端部４７１ａに当接して押圧する。その押圧力は、トーションスプリング４７１と共に、係止部４６３ｄを介してブッシュ４６を逆転方向へ回転させようとする。そして、ブッシュ４６の第１当接部４６３ａが、停止している出力当接部４８ａの正転方向端部（一端）４８ａ＋と当接する。この時、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−とブッシュ４６の第２当接部４６３ｃとが逆転方向制限角度βを形成する。ここで、逆転方向制限角度βは第１実施形態及び第２実施形態と同様に、待ち機構Ｗ３の作動中に発生する、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの逆転方向の相対回転角度（＝相対回転量）を制限する角度である。

なお、正転方向制限角度α及び逆転方向制限角度βは絶対値が異なるように設定される。詳しくは、正転方向制限角度αの絶対値が逆転方向制限角度βの絶対値よりも大きくなるように設定される。

次に、図８及び図９を参照しながら、待ち機構Ｗ３の作動と出力荷重の関係を説明する。図８は、アクチュエータ４Ｃの待ち機構Ｗ３が正転あるいは逆転方向へ作動した時の動作を示している。

図８（ａ）は、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間、換言すると入力当接部４５ａと出力当接部４８ａとの間に相対回転が生じていない、待ち機構Ｗ３の作動開始直前の状態を示しており、図９の点Ｐ０に相当する。具体的には、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとが一体回転し、ドグクラッチ機構の断接中に出力ロッド４９が停止した瞬間の状態である。

また、出力ロッド４９が停止することなくドグクラッチ機構を断接する場合は、ウォームホイール４３の回転に対し、入力当接部４５ａ（入力プレート４５）、ブッシュ４６、トーションスプリング４７１、出力当接部４８ａ（出力プレート４８）及び出力ギヤ４４ａが一体回転する。このため、出力ロッド４９に作用する荷重は図９の点Ｐ０付近の荷重である。

図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、ウォームホイール４３が逆転方向に回転し、ドグクラッチの締結動作中に待ち機構Ｗ３が作動した様子を示している。

例えば、ウォームホイール４３が逆転方向に回転し、出力ロッド４９がスリーブを進行させている最中に、スリーブがコーンシンクロ機構を押圧し回転同期装置が作動、あるいは、スリーブのスプライン先端と締結側（駆動軸または従動軸）のスプライン先端とが衝突した場合は、スリーブの進行が停止させられる。このとき、待ち機構Ｗ３は図８（ａ）に示す状態となる。ここから、さらにウォームホイール４３が逆転方向に回転すると、図８（ｂ）に示すように、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がトーションスプリング４７１の第１端部４７１ａを押圧しながら逆転方向に回転する。このとき、ブッシュ４６の第１当接部４６３ａが、停止している出力当接部４８ａの正転方向端部４８ａ＋に当接しているので、トーションスプリング４７１は、その径方向をブッシュ４６の円筒部４６５の内周に規制されながら、入力当接部４５ａの回転と共に撓んで弾性エネルギを蓄える。つまり、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に相対回転が発生し、その相対回転角度分だけトーションスプリング４７１は撓み、撓み量に応じた弾性エネルギで出力ロッド４９を退行させようとする。これは図９の点Ｐ０から点Ｂ１００の区間で示される荷重特性である。

そして、出力ロッド４９が停止したまま、さらにウォームホイール４３が逆転方向へ回転し、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度が逆転方向制限角度βに達すると、図８（ｃ）に示すように、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がブッシュ４６の第２当接部４６３ｂに当接する。つまり、入力当接部４５ａがブッシュ４６を介して出力当接部４８ａを逆転方向に押圧する状態となる。このとき、出力ロッド４９に発生する荷重は、トーションスプリング４７１の撓み量、すなわちウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度に応じた弾性エネルギから、減速機構を介したモータ４１の最大出力へと急上昇する。これは図９の点Ｂ１００から点Ｂ２００で示される出力特性である。

一方、図８（ｄ）及び図８（ｅ）は、ウォームホイール４３が正転方向に回転し、ドグクラッチの締結解除中に待ち機構Ｗ３が作動した様子を示している。

例えば、ウォームホイール４３が正転方向に回転し、出力ロッド４９がスリーブを退行させようとするが、ドグクラッチの伝達トルクに起因するドグ歯面の摩擦抵抗により、スリーブが退行しない場合がある。このとき、待ち機構Ｗ３は図８（ａ）に示す状態となる。ここから、さらにウォームホイール４３が正転方向に回転すると、図８（ｄ）に示すように、入力当接部４５ａの正転方向端部４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６３ａを押圧しながら正転方向に回転する。この正転方向の回転動作中において、ブッシュ４６の第２当接部４６３ｂは、出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−に当接することなく、出力当接部４８ａの径方向外側を通過する。このとき、トーションスプリング４７１は、その第１端部４７１ａが、停止している出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−に当接しているので、ブッシュ４６の回転と共に、円筒部４６５によりその径方向を規制されながら撓んで弾性エネルギを蓄える。つまり、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間に相対回転が発生し、その相対回転角度分だけトーションスプリング４７１は撓み、撓み量に応じた弾性エネルギで出力ロッド４９を進行させようとする。これは図９の点Ｐ０から点Ａ１００の区間で示される荷重特性である。

そして、出力ロッド４９が停止したまま、さらにウォームホイール４３が正転方向へ回転し、ウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度が正転方向制限角度αに達すると、図８（ｅ）に示すように、ブッシュ４６の第３当接部４６３ｃが出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−に当接する。つまり、入力当接部４５ａがブッシュ４６を介して出力当接部４８ａを正転方向に押圧する状態となる。このとき、出力ロッド４９に発生する荷重は、トーションスプリング４７１の撓み量、すなわちウォームホイール４３と出力ギヤ４４ａとの間の相対回転角度に応じた弾性エネルギから、減速機構を介したモータ４１の最大出力へと急上昇する。これは図９の点Ａ１００から点Ａ２００で示される出力特性である。

なお、第３実施形態も第１実施形態及び第２実施形態と同様に、ウォームホイール４３の回転可能範囲は、ドグクラッチにおけるスリーブの進行限界点から退行限界点への移動に必要なウォームホイール４３の回転範囲よりも大きく設定されている。

また、第３実施形態においては、アクチュエータ４Ｃの動作は、図８（ｂ）、あるいは図８（ｄ）に示す状態から開始する。

例えば、ドグクラッチを締結の状態から解除する場合には、図８（ｂ）の状態がアクチュエータ４Ｃの動作開始位置となる。図８（ｂ）の状態では、トーションスプリング４７１の弾性力が逆転方向に付勢されている。つまり、スリーブが進行側スリーブストッパに押しつけられている状態である。ここから、ウォームホイール４３が正転方向に回転を開始すると、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−とトーションスプリング４７１の第１端部４７１ａとが当接したまま、正転方向に一体回転を開始する。この時、出力当接部４８ａ及びそれの正転方向端部４８＋に第１当接部４６３ａが当接しているブッシュ４６は、トーションスプリング４７１の逆転方向への付勢力が消滅するまで共に回転しない。そして、トーションスプリング４７１の逆転方向への付勢力が消滅すると、入力当接部４５ａの正転方向端部４５ａ＋がブッシュ４６の第１当接部４６３ａに当接すると共に、トーションスプリング４７１の第１端部４７１ａが出力当接部４８ａの逆転方向端部４８ａ−に当接する。すなわち、入力プレート４５、ブッシュ４６、トーションスプリング４７１、及び出力プレート４８が正転方向に一体回転を開始し、スリーブも退行を開始する。その後、上述したようにスリーブの退行が停止させられると、図８（ａ）の状態へと遷移する。

一方、ドグクラッチを解除の状態から締結する場合には、図８（ｄ）の状態がアクチュエータ４Ｃの動作開始位置となる。図８（ｄ）の状態では、トーションスプリング４７１の弾性力が正転方向に付勢されている。つまり、スリーブが退行側スリーブストッパに押しつけられている状態である。ここから、ウォームホイール４３が逆転方向に回転を開始すると、入力当接部４５ａの正転方向端部４５ａ＋とブッシュ４６の第１当接部４６３ａとが当接したまま正転方向に一体回転を開始する。この時、出力当接部４８ａ及びそれの逆転方向端部４８ａ−に第１端部４７１ａが当接しているトーションスプリング４７１は、トーションスプリング４７１の正転方向への付勢力が消滅するまで共に回転しない。そして、トーションスプリング４７１の正転方向への付勢力が消滅すると、入力当接部４５ａの逆転方向端部４５ａ−がトーションスプリング４７１の第１端部４７１ａに当接すると共に、ブッシュ４６の第１当接部４６３ａが出力当接部４８ａの正転方向端部４８ａ＋に当接する。すなわち、入力プレート４５、トーションスプリング４７１、ブッシュ４６、及び出力プレート４８が逆転方向に一体回転を開始し、スリーブも進行を開始する。さらに逆転方向への回転が進み、上述したようにスリーブの進行が停止させられると、図８（ａ）の状態へと遷移する。

なお、第１実施形態のアクチュエータ４、あるいは、第２実施形態のアクチュエータ４Ｂにおいて、正転方向をドグクラッチの解除方向に設定し、逆転方向をドグクラッチの締結方向に設定しても良い。この場合、正転方向制限角度αの絶対値が逆転方向制限角度βの絶対値よりも大きくなるように設定すれば、目的の作用効果を得ることができる。

また、第１実施形態及び第２実施形態で用いたスパイラルスプリング４７は弾性部材であれば良い。例えば、板ばねであっても良いし、コイルスプリングでも良い。

以上に説明した本発明のアクチュエータは、上述した車両のトランスファ装置に限らず、車両のフリーハブ装置や各種のドグクラッチ機構に適用しても良い。

３ トランスファ
４ アクチュエータ
Ｗ１ 待ち機構
４１ モータ
４３ ウォームホイール
４４ 中間軸
４４ａ 出力ギヤ
４５ 入力プレート（入力回転部材）
４５ａ 入力当接部
４５ａ＋ 正転方向端部（一端）
４５ａ− 逆転方向端部（他端）
４６ ブッシュ（回転伝達部材）
４６１ａ 第１当接部
４６２ｂ 第２当接部
４６１ｃ 第３当接部
４７ スパイラルスプリング（弾性部材）
４７ａ 第１端部
４７ｂ 第２端部
４８ 出力プレート（出力回転部材）
４８ａ 出力当接部
４８ａ＋正転方向端部（一端）
４８ａ−逆転方向端部（他端）
４９ 出力ロッド

Claims (3)

1. モータと、
   該モータに駆動され、入力当接部を有する入力回転部材と、
   該入力回転部材と相対回転、あるいは一体回転可能であり、出力当接部を有する出力回転部材と、
   該出力回転部材に連結されると共にドグクラッチ機構に接続され、前記出力回転部材に伝達された動力により前記ドグクラッチ機構を断接する出力ロッドと、
   前記入力回転部材及び前記出力回転部材と相対回転、あるいは一体回転可能に設けられ、前記入力当接部の一端、及び前記出力当接部の一端と当接可能な第１当接部と、前記入力当接部の他端と当接する第２当接部と、前記出力当接部の他端と当接する第３当接部と、を有する回転伝達部材と、
   前記入力回転部材の前記入力当接部の他端、及び前記出力回転部材の前記出力当接部の他端が当接可能な第１端部と、前記回転伝達部材に係止される第２端部とを有すると共に、前記入力回転部材と前記出力回転部材との相対回転量に応じた弾性エネルギとして蓄える弾性部材と、を備え、
   前記出力回転部材は、前記入力回転部材と一体回転することで前記出力ロッドを進退移動させる一方、前記入力回転部材と相対回転することで前記出力当接部を介して前記弾性部材に蓄えられた弾性エネルギを前記出力ロッドに伝達し、
   前記入力回転部材が正転方向に回転中に前記出力回転部材の回転が停止した時に、前記出力当接部の他端と前記第３当接部とが正転方向制限角度を形成し、
   前記入力回転部材が逆転方向に回転中に前記出力回転部材の回転が停止した時に、前記入力当接部の他端と前記第２当接部とが前記正転方向制限角度と絶対値の異なる逆転方向制限角度を形成するアクチュエータ。
2. 前記回転伝達部材は、周方向において、前記第３当接部を前記第１当接部と前記第２当接部との間に有し、
   前記第３当接部の径方向長さは、前記第１当接部及び前記第２当接部の径方向長さよりも短く、
   前記入力当接部が逆転方向に回転する場合において、前記第３当接部の周方向外側を通過する請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記弾性部材はスパイラルスプリングである請求項１または２に記載のアクチュエータ。
   
   
   

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