JP2009197887A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に船舶などに使用されると好適な電動式のアクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric actuator that is particularly suitable for use in ships and the like.
内燃機関でスクリューを駆動する比較的小型の船舶においては、前進方向へのスクリューの回転と、後進方向へのスクリューの回転との切換は、操作者により操作されたレバーに接続されたワイヤを介してドグクラッチを切り換えて、前進用ギヤ或いは後進用ギヤに係合させることで行っている。しかるに、近年においては、省力化のため電動にてドグクラッチの切換を行えないかという要請がある。ここで、例えば車両用のアクチュエータとしては種々のものが開発されており(特許文献1参照)、これを流用することも考えられる。
ところで、アクチュエータに何らかの不具合が生じた場合、ドグクラッチの切換を行うことができなくなり、船舶の自力移動ができなくなるという問題がある。そこで、アクチュエータに何らかの不具合が生じた場合でも、ドグクラッチの切換を行いたいといういう要請がある。ところが、船外機の内部はアクチュエータを設けるスペースが狭いので、洋上で不具合が生じた場合にはアクチュエータを容易に取り外すことができないという問題がある。 By the way, when some trouble occurs in the actuator, there is a problem that the dog clutch cannot be switched and the ship cannot move by itself. Therefore, there is a demand for switching the dog clutch even when an actuator malfunctions. However, since the space for installing the actuator is small in the outboard motor, there is a problem that the actuator cannot be easily removed when a problem occurs on the ocean.
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、不具合が生じても被駆動部材を駆動できる機能を有するアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an actuator having a function capable of driving a driven member even if a problem occurs.
本発明のアクチュエータは、被駆動部材を駆動する船舶用のアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジング内に取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を駆動する駆動軸を備えた駆動機構と、を有し、
前記駆動軸の一部は、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離可能となっていることを特徴とする。
The actuator of the present invention is a marine actuator that drives a driven member.
A housing;
An electric motor mounted in the housing and having a rotating shaft;
A drive mechanism having a drive shaft for driving the driven member by transmitting a rotational force from the rotary shaft;
A part of the drive shaft is separable in a direction intersecting the axis of the drive shaft.
本発明によれば、前記駆動軸の一部が、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離可能となっているので、前記アクチュエータに不具合が生じた場合、前記駆動軸の一部を分離することで、被駆動部材を手動でうごかすことができるようになるため、被駆動部材がドグクラッチにつながっている場合、これを切り替えることができる。特に、駆動軸の一部を、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離することができるため、前記駆動軸の残りを移動させることなく、前記駆動軸の一部を分離できる。 According to the present invention, a part of the drive shaft is separable in a direction intersecting the axis of the drive shaft. Therefore, when a failure occurs in the actuator, a part of the drive shaft is separated. Thus, since the driven member can be moved manually, when the driven member is connected to the dog clutch, this can be switched. In particular, since a part of the drive shaft can be separated in a direction intersecting the axis of the drive shaft, a part of the drive shaft can be separated without moving the rest of the drive shaft.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態にかかるアクチュエータを用いる船外機の概略図である。図2は、第1の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。図3は、図2の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an outboard motor using the actuator according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the actuator according to the first embodiment. FIG. 3 is a view of the configuration of FIG. 2 taken along line III-III and viewed in the direction of the arrow.
図1において、船外機2は、船体1に固定されるケーシング2aと、その上部に取り付けられたカウリング2bとを有している。カウリング2bの内部には、出力軸3をケーシング2aに延在させてなるエンジン(不図示)が搭載されている。出力軸3の下端には、傘歯車3aが取り付けられている。
In FIG. 1, the
ケーシング2aの下部には、プロペラ軸4が水平に配置され、回転可能に支持されている。プロペラ軸4の図で右端側は、ケーシング2aから外部へ突出しており、その端部にプロペラ5が取り付けられている。
A propeller shaft 4 is horizontally disposed below the
プロペラ軸4は、傘歯車3aに噛合する前進用傘歯車6と後進用傘歯車7とを貫通しており、また傘歯車6,7の間にドグクラッチ8を配置している。プロペラ軸4に対して、ドグクラッチ8は軸線方向に相対移動可能であるが一体的に回転するようになっており、また傘歯車6,7は相対回転可能となっている。図示していないが、ドグクラッチ8は、軸線方向両方向に向いた突起を有しており、図で左方に移動することで突起が傘歯車6の凹部と係合し、ドグクラッチ8と傘歯車6とが一体で回転する。一方、図で右方に移動することで突起が傘歯車7の凹部と係合し、ドグクラッチ8と傘歯車7とが一体で回転する。 The propeller shaft 4 passes through a forward bevel gear 6 and a reverse bevel gear 7 that mesh with the bevel gear 3 a, and a dog clutch 8 is disposed between the bevel gears 6 and 7. The dog clutch 8 can move relative to the propeller shaft 4 in the axial direction but can rotate integrally, and the bevel gears 6 and 7 can rotate relative to each other. Although not shown, the dog clutch 8 has protrusions facing in both axial directions. When the dog clutch 8 moves to the left in the figure, the protrusion engages with the concave portion of the bevel gear 6, and the dog clutch 8 and the bevel gear 6. And rotate together. On the other hand, by moving to the right in the figure, the protrusion engages with the concave portion of the bevel gear 7, and the dog clutch 8 and the bevel gear 7 rotate integrally.
ドグクラッチ8は、カム軸9により軸線方向に駆動されるようになっている。カム軸9は、操作軸10の回転に応じて軸線方向に変位するように連結されている。操作軸10は、リンク部材11を介して、後述するアクチュエータ100の駆動軸117に連結されている。
The dog clutch 8 is driven in the axial direction by a cam shaft 9. The cam shaft 9 is coupled so as to be displaced in the axial direction in accordance with the rotation of the
図3において、円筒状のハウジング101は、アルミ製のハウジング本体101Aと、その端面に対してボルトB(図3)により組み付けられたアルミ又は樹脂製のカバー部材101Bと、モータブラケット101Cとからなる。ハウジング本体101Aの内部には、モータ室101aとねじ軸室101bとを有する。モータ室101a内には、モータ102が配置されている。モータ102は、板状のモータブラケット101Cに固定されており、モータブラケット101Cは、後述する玉軸受114の外輪をハウジング本体101Aとの間に挟み込み、且つハウジング本体101Aのモータ室101aとねじ軸室101bをふさぐようにして取り付けられている。
In FIG. 3, a
図3において、電動のモータ102の回転軸102aは、モータブラケット101Cから突出しており、その端部には金属製の第1ギヤ103が圧入により相対回転不能に取り付けられている。モータブラケット101Cに植設された長軸104の周囲には、樹脂製の第2ギヤ105が回転自在に配置され、これは第1ギヤ103及び第3ギヤ106の大ギヤ部106aに噛合している。
In FIG. 3, the
樹脂製の第3ギヤ106は、大ギヤ部106aと小ギヤ部106bとを同軸に形成しており、更にねじ軸107の端部に、セレーション結合で相対回転不能に取り付けられている。第3ギヤ106の一部を覆うようにして、支持部材108がモータブラケット101Cに取り付けられている。ここで、第1ギヤ103,第2ギヤ105,第3ギヤ106が第1動力伝達機構を構成する。
The resin-made
第2ギヤ105に隣接して配置された第4ギヤ109が、長軸104の周囲に回転自在に支持されている。樹脂製の第4ギヤ109は、第3ギヤ106の小ギヤ部106bに噛合した大ギヤ部109aと、小ギヤ部109bとを同軸に形成している。
A
第4ギヤ109の小ギヤ部109bは、長軸104に平行して支持部材108に植設された短軸110に対して回転自在に支持された第5ギヤ111の大ギヤ部111aに噛合している。樹脂製の第5ギヤ111は、大ギヤ部111aと小ギヤ部111bとを同軸に形成している。小ギヤ部111bは、第5ギヤ111に隣接して配置され長軸104の周囲に回転自在に支持された第6ギヤ112に噛合している。尚、長軸104及び短軸110と各ギヤとの間には、回転を円滑に行うためのブッシュが配置されていても良い。
The
角度センサとしてのポテンシオメータ113は、カバー部材101Bの孔101dに嵌合配置され小ねじ(不図示)で固定されており、その測定軸113aは第6ギヤ112に連結され、一体的に回転するようになっている。片持ち状に延在している長軸104の先端は、第6ギヤ112と測定軸113aとを介して、ポテンシオメータ113によって支持され、又は孔101dに支持される。ポテンシオメータ113は、測定軸113aの所定範囲(例えば90度)の角度を精度良く検出できるものである。ここで、第1ギヤ103,第2ギヤ105,第3ギヤ106、第4ギヤ109,第5ギヤ111,第6ギヤ112が第2動力伝達機構を構成する。カバー部材101Bは、各ギヤに異物が侵入しないように密閉するギヤカバーとしての機能を有する。尚、噛合するギヤの樹脂素材を互いに異なるものにすると、摩滅を抑制できるので好ましい。
The
図3において、ねじ軸107は、ハウジング本体101Aに対して、図で右端側を玉軸受114により回転自在に支持されている。ねじ軸107は、左端側に雄ねじ溝107aを形成している。
3, the
ねじ軸107は、円筒状のナット115を貫通している。ナット115の内周面には、雄ねじ溝107aに対向して、雌ねじ溝115aが形成され、両ねじ溝107a、115aによって形成される螺旋状の空間(転走路)には、多数のボール116が転動自在に配置されている。ナット115は、ハウジング本体101Aに対して回り止め(不図示)が設けられ、ねじ軸室101b内において、軸線方向に相対移動可能だが、相対回転不能となっている。尚、軸線方向移動要素であるナット115と、回転要素であるねじ軸107と、転動体であるボール116とでボールねじ機構を構成し、このボールねじ機構と、以下の駆動軸117とで駆動機構を構成する。
The
ねじ軸107の左端は、丸軸状の駆動軸117に形成された袋孔117a内に侵入している。駆動軸117は、ナット115に対して同軸に嵌合しピンで連結されて一体的に移動するようになっている第1軸部117Aと、リンク部材11(図1)にボルトBで連結される第2軸部117Cと、第1軸部117Aと第2軸部117Cとの間に配置された中間軸部117Bとからなり、各軸部の軸線は組み付けた状態で一致している。
The left end of the
中間軸部117Bは、同様な形状の二つの半円筒部を軸線方向にずらして接合したような形状を有しており、その両端にはねじ孔117b、117dが形成されている。第1軸部117Aは、中間軸部117Bの端部に対応して半円筒部を形成しており、更にねじ孔117bに連通する孔117eを有している。又、第2軸部117Cも、中間軸部117Bの端部に対応して半円筒部を形成しており、更にねじ孔117dに連通する孔117fを有している。図3を参照して、孔117bに挿通した小ねじSBをねじ孔117bに螺合させ、且つそれと対向する方向から、孔117dに挿通した小ねじSBをねじ孔117dに螺合させることによって、第1軸部117Aと、中間軸部117Bと、第2軸部117Cとは直列的に連結される。尚、中間軸部117Bの一つの半円筒部の軸線方向長さLは、駆動軸117のストロークより大きくなっている。
The
図1において、モータ102の配線102bと、ポテンシオメータ113の配線113bは、ブリーザパイプ12を通ってカウリング2b側に延在し、更にECU(図3参照)に接続されている。
In FIG. 1, the
次に、本実施の形態の動作について説明する。図1において、傘歯車3aが前進用傘歯車6と後進用傘歯車7のいずれにも常時噛合しているから、内燃機関が動作している限り、傘歯車3aから動力を伝達された傘歯車6,7は互いに逆方向に回転している。しかしながら、ニュートラルの状態においては、図1に示すように、ドグクラッチ8がいずれの傘歯車6,7と係合していないので、出力軸3の動力は、プロペラ軸4に伝達されずプロペラ5は回転しないこととなる。
Next, the operation of the present embodiment will be described. In FIG. 1, since the bevel gear 3a is always meshed with both the forward bevel gear 6 and the reverse bevel gear 7, the bevel gear to which power is transmitted from the bevel gear 3a as long as the internal combustion engine is operating. 6 and 7 rotate in opposite directions. However, in the neutral state, as shown in FIG. 1, since the dog clutch 8 is not engaged with any of the bevel gears 6 and 7, the power of the
ここで、ニュートラルの状態から、操作者が不図示のレバーを前進方向に操作したものとする。すると、図4において、モータ102に所定の極性の電力が供給され、回転軸102aが所定の方向に回転する。回転軸102aの回転力は、第1ギヤ103,第2ギヤ105,第3ギヤ106を介してねじ軸107に伝達されるので、ねじ軸107の回転に応じてナット115が図2で左方へと変位する。ナット115が左方に変位すると、駆動軸117が突出する方向に移動するので、図1においてリンク部材11が枢動する。従って操作軸10が所定の方向に回転し、不図示のカム機構を介してカム軸9が左方に移動し、ドグクラッチ8を前進用傘歯車6と係合させる。これにより出力軸3の動力を、傘歯車3a、6及びドグクラッチ8を介してプロペラ軸4に伝達し、プロペラ5を正回転させることができる。
Here, it is assumed that the operator operates a lever (not shown) in the forward direction from the neutral state. Then, in FIG. 4, electric power having a predetermined polarity is supplied to the
一方、回転軸102aの回転力は、第1ギヤ103,第2ギヤ105,第3ギヤ106、第4ギヤ109,第5ギヤ111,第6ギヤ112を介してポテンシオメータ113の測定軸113aに伝達される。測定軸113aの回転に応じた信号は、ポテンシオメータ113から配線113bを介して不図示の駆動回路に入力される。かかる信号に基づいてねじ軸107が所定の回転量だけ回転したと判断すれば、駆動回路はモータ102への電力供給を停止させる。
On the other hand, the rotational force of the
これに対し、操作者が不図示のレバーを後進方向に操作したときは、図2において、モータ102に逆極性の電力が供給され、回転軸102aが逆方向に回転するので、上述とは逆の動作で、アクチュエータ100の駆動軸117が引き込む方向に移動する。従って、図1においてリンク部材11を介して操作軸10が逆方向に回転し、不図示のカム機構を介してカム軸9が右方に移動し、ドグクラッチ8を後進用傘歯車7と係合させる。これにより出力軸3の動力を、傘歯車3a、7及びドグクラッチ8を介してプロペラ軸4に伝達し、プロペラ5を逆回転させることができる。
On the other hand, when the operator operates a lever (not shown) in the reverse direction, in FIG. 2, electric power having a reverse polarity is supplied to the
例えばアクチュエータ100に何らかの不具合が生じ、駆動軸117がロックしたものとする。かかる場合でも、本実施の形態によれば、図2に示す2つの小ねじSBをゆるめれば、中間軸部117Bを、図2の紙面垂直方向(駆動軸117の移動方向に対して直交する方向)に抜き出すことが出来、これにより第1軸部117Aに対して第2軸部117Cを独立して移動させることができるようになるので、それに連結されたリンク部材11を手動にて移動させて、ドグクラッチ8の切換を行うことができる。なお、分離可能な中間軸部117Bの半円筒部の長さLをアクチュエータのストロークより大きくしているため、中間軸部117Bを分離したときに、駆動軸117のロック位置に関わらず、第1軸部117Aと第2軸部117Cとの干渉が回避されるから、リンク部材11を任意の位置へと移動させることができる。
For example, it is assumed that some trouble occurs in the
図4は、第2の実施の形態にかかるアクチュエータ200の断面図である。図5は、図4の構成を矢印V方向に見た図である。本実施の形態においては、電動モータと駆動軸とが直列位置になっている。より具体的には、図4に示すようにカバー部材101B側にモータ202を取り付けている。モータ202の回転軸202aは、ハウジング本体201Aとカバー部材201Bとの間に挟み込まれた支持板201Cにより支持されたカップリング203を介して、ねじ軸207に連結されている。ねじ軸207は、ハウジング本体201Aに対して軸線方向にのみ移動可能なナット215内を通って、駆動軸217の内部まで延在している。駆動軸217は、ハウジング本体201Aに対してブッシュ218により軸線方向に相対移動可能に支持され、且つシール219により密封されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the actuator 200 according to the second embodiment. FIG. 5 is a view of the configuration of FIG. In the present embodiment, the electric motor and the drive shaft are in a series position. More specifically, the
本実施の形態において、駆動軸217は、ナット215に対して同軸に嵌合しピンで連結されて一体的に移動するようになっている第1軸部217Aと、リンク部材11(図1)にボルトBで連結される第2軸部217Bとからなり、各軸部の軸線は組み付けた状態で一致している。
In the present embodiment, the
第2軸部217Bは、長さの異なる二つの半円筒部を接合したような形状を有しており、その長い方の半円筒部には孔217bが形成されている。第1軸部217Aは、第2軸部217Bの端部に対応して半円筒部を形成しており、更に孔217bに連通するねじ孔217cを有している。又、第2軸部217Bの端部217dは、図4の方向で見て、その枢動中心X(ここではボルトBの中心)から半径Rの円弧状面となっている。それに対応する第1軸部217Aの部位は、駆動軸217の軸線に直交する平面状であって良い。孔217bに挿通した小ねじSBをねじ孔217cに螺合させることによって、第1軸部217Aと、第2軸部217Bとは直列的に連結される。尚、第2軸部217Bの軸線方向長さLは、駆動軸217のストロークより大きくなっている。
The
本実施の形態によれば、例えばアクチュエータ100に何らかの不具合が生じ、駆動軸217がロックしたものとする。かかる場合でも、小ねじSBをゆるめれば、図4の面内で、第2軸部217Bを枢動中心X回りに(すなわち駆動軸217の移動方向に対して交差する方向)に回動させることが出来、これにより第1軸部217Aに対して第2軸部217Bを独立して移動させることができるようになるので、例えば操作者が第2軸部217Bを直接把持してリンク部材11を手動で移動させて、ドグクラッチ8の切換を行うことができる。なお、分離可能な第2軸部217Bの枢動軸線から端部217dまでの長さ(R)をアクチュエータのストロークより大きくしているため、第2軸部217Bを分離したときに、駆動軸217のロック位置に関わらず、第1軸部217Aと第2軸部217Bとの干渉が回避されるから、リンク部材11を任意の位置へと移動させることができる。
According to the present embodiment, for example, it is assumed that some trouble occurs in the
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.
1 船体
2 船外機
2a ケーシング
2b カウリング
3 出力軸
3a 傘歯車
4 プロペラ軸
5 プロペラ
6 前進用傘歯車
7 後進用傘歯車
8 ドグクラッチ
9 カム軸
10 操作軸
11 リンク部材
12 ブリーザパイプ
100 アクチュエータ
101 ハウジング
101A ハウジング本体
101B カバー部材
101C モータブラケット
101a モータ室
101b ねじ軸室
101d 孔
102 モータ
102a 回転軸
102b 配線
103 第1ギヤ
104 長軸
105 第2ギヤ
106 第3ギヤ
106a 大ギヤ部
106b 小ギヤ部
107 ねじ軸
107a 雄ねじ溝
108 支持部材
109 第4ギヤ
109a 大ギヤ部
109b 小ギヤ部
110 短軸
111 第5ギヤ
111a 大ギヤ部
111b 小ギヤ部
112 第6ギヤ
113 ポテンシオメータ
113a 測定軸
113b 配線
114 玉軸受
115 ナット
115a 雌ねじ溝
116 ボール
117 駆動軸
117A 第1軸部
117B 中間軸部
117C 第2軸部
117a 袋孔
118 ブッシュ
119 シール
200 アクチュエータ
201A ハウジング本体
201B カバー部材
201C 支持板
202 モータ
202a 回転軸
203 カップリング
207 ねじ軸
215 ナット
217 駆動軸
217A 第1軸部
217B 第2軸部
217b 孔
217c 孔
217d 端部
218 ブッシュ
219 シール
R 半径
X 枢動中心
B ボルト
LB ボルト
SB 小ねじ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
ハウジングと、
前記ハウジング内に取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を駆動する駆動軸を備えた駆動機構と、を有し、
前記駆動軸の一部は、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離可能となっていることを特徴とするアクチュエータ。 In a marine actuator that drives a driven member,
A housing;
An electric motor mounted in the housing and having a rotating shaft;
A drive mechanism having a drive shaft for driving the driven member by transmitting a rotational force from the rotary shaft;
Part of the drive shaft is separable in a direction intersecting the axis of the drive shaft.
Priority Applications (1)
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