JP2013024300A - アクチュエータ及び車両用ヘッドランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力軸が外力により回転されたときの、中間ギヤ及び出力軸の歯部に掛かる荷重を低減することができるアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータ５の出力軸２４は、歯部２４ａを有する内部側部材３１と、内部側部材３１に連結部（圧入部４２）を介して連結されるとともに外部と連結される外部側部材４１とを有し、連結部は、モータ１２の回転に基づく内部側部材３１の回動を外部側部材４１に伝達するとともに、外部側部材４１が所定以上の荷重で回動された場合に、その外部側部材４１の回動を内部側部材３１に少なくとも一時的に伝達しないように構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータの回転を中間ギヤを介して出力軸に伝えるアクチュエータに関するものである。

従来、例えば車両用ヘッドランプ装置に用いられるアクチュエータは、駆動源としてのモータと、モータの回転により回転する平歯車よりなる中間ギヤと、中間ギヤと噛合された出力軸とをハウジングに備え、モータの回転が中間ギヤによって減速されて出力軸に伝達され、その出力軸が回動駆動されるようになっている（例えば特許文献１参照）。そして、ハウジングから一部突出する出力軸には、車両用のヘッドランプが装着され、例えばステアリングの操作と連動してヘッドランプが左右に回動駆動されるようになっている。

ところで、このようなアクチュエータでは、回転基準位置を設定する（イニシャライズする）ためのストッパ部が、例えば中間ギヤに設けられており、そのストッパ部とハウジング側の係合部とが係合されて中間ギヤの回転が規制される位置に基づいて回転基準位置を検出するようになっている。

特開２００７−１６６８０１号公報

しかしながら、上記のようなアクチュエータでは、出力軸が何らかの外力によって出力側から回動され、その荷重が中間ギヤに伝達されたときに、中間ギヤのストッパ部がハウジング側の係合部と係合されて中間ギヤの回転が規制された状態であると、中間ギヤの歯部とそれと噛合する出力軸側の歯部とに過度な荷重が掛かり、その歯部が破損してしまう虞があった。特に、上記アクチュエータのように、中間ギヤが平歯車よりなる構成では、出力軸が外力によって比較的回転しやすいため、上記の問題が顕著となってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、出力軸が外力により回動されたときの、中間ギヤ及び出力軸の歯部に掛かる荷重を低減することができるアクチュエータ及び車両用ヘッドランプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジングに収容されたモータと、前記ハウジングに収容され、前記モータの回転により回転されるとともに該モータの回転を減速する平歯車よりなる中間ギヤと、前記ハウジングに回転可能に支持され、前記中間ギヤと噛合された出力軸側歯部を有する出力軸とを備え、前記ハウジング側の係合部と係合可能なイニシャライズ用のストッパ部が前記中間ギヤに設けられているアクチュエータであって、前記出力軸は、前記出力軸側歯部を有する内部側部材と、前記内部側部材に連結部を介して連結されるとともに外部と連結される外部側部材とを有し、前記連結部は、前記モータの回転に基づく前記内部側部材の回動を前記外部側部材に伝達するとともに、前記外部側部材が所定以上の荷重で回動された場合に、その前記外部側部材の回動を前記内部側部材に少なくとも一時的に伝達しないように構成されていることを特徴とする。

この発明では、出力軸の外部側部材が外力により所定以上の荷重で回動されたときに、その外部側部材の回動が内部側部材に少なくとも一時的に伝達されないため、出力軸の内部側部材に設けられた歯部とその歯部と噛合する中間ギヤの歯部とに掛かる荷重を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記中間ギヤは複数設けられ、前記ストッパ部は、複数の前記中間ギヤのうち、前記出力軸側歯部と噛合された最後段の中間ギヤに設けられていることを特徴とする。

この発明では、複数の中間ギヤのうち、出力軸側歯部と噛合された最後段の中間ギヤにストッパ部が設けられるため、イニシャライズ用のストッパ部として好適な構成とすることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記連結部は、前記外部側部材に一体に設けられるとともに、前記内部側部材に形成された連結孔に圧入固定された圧入部であり、前記圧入部は、前記外部側部材が所定以上の荷重で回動された場合に前記連結孔に対して空転するように構成されていることを特徴とする。

この発明では、出力軸の外部側部材が外力により所定以上の荷重で回動されたときに、その外部側部材の圧入部が内部側部材の連結孔に対して空転する。このため、その外部側部材の回動が内部側部材に伝達されないように構成でき、その結果、出力軸の内部側部材に設けられた歯部とその歯部と噛合する中間ギヤの歯部とに掛かる荷重を好適に低減することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記連結部は、前記内部側部材と前記外部側部材との間に介在され、前記出力軸の周方向に撓む緩衝部材を備えていることを特徴とする。

この発明では、出力軸の外部側部材が外力により所定以上の荷重で回動されたとき、その外力を受けて緩衝部材が周方向に撓むことによって外部側部材の回動が内部側部材に一時的に伝達されない。その結果、出力軸の内部側部材に設けられた歯部とその歯部と噛合する中間ギヤの歯部とに掛かる荷重を好適に低減することができる。

請求項５に記載の発明は、アクチュエータの駆動に基づいてヘッドランプが回動する車両用ヘッドランプ装置において、前記アクチュエータには、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータが用いられていることを特徴とする。

この発明では、アクチュエータの出力軸の外部側部材が外力により所定以上の荷重で回動されたときの、出力軸の内部側部材に設けられた歯部とその歯部と噛合する中間ギヤの歯部とに掛かる荷重を低減することができる。

従って、上記記載の発明によれば、出力軸が外力により回転されたときの、中間ギヤ及び出力軸の歯部に掛かる荷重を低減することができる。

車両用ヘッドランプ装置を搭載した車両の斜視図。 車両用ヘッドランプ装置の断面図。 本実施形態のアクチュエータの断面図。 （ａ）別例のアクチュエータの一部を示す断面図、（ｂ）同アクチュエータの出力軸の構成を示す分解斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、車両１の進行方向前端部には、一対の車両用ヘッドランプ装置２が備えられている。図２に示すように、各車両用ヘッドランプ装置２の筐体３内には、左右方向に回動可能に支持されるヘッドランプ４と、該ヘッドランプ４を回動させるためのアクチュエータ５とが収容されている。また、各車両用ヘッドランプ装置２は車載ＬＡＮ（図示略）に接続されており、アクチュエータ５はＡＦＳ（Adaptive Front Lighting System）−ＥＣＵ６からシリアル通信にて所定制御周期で送信されるヘッドランプ４の目標位置信号に基づいて制御されている。車両用ヘッドランプ装置２は、その目標位置信号に基づいた所定の指令パルス信号を決定するアクチュエータ５内に収容した制御回路２６の制御に基づいて、ヘッドランプ４の光軸をステアリング操作に連動させて左右方向に動作させるようになっている。

図３に示すように、アクチュエータ５は、扁平四角箱形状をなす下部ケース１０ａ及び上部ケース１０ｂとからなるハウジング１０内に減速機構１１が収容されるとともに、上部ケース１０ｂの長手方向一側の外側面にステッピングモータ１２が取り付けられ、該モータ１２と減速機構１１とが駆動連結されてなる。

ステッピングモータ１２は、有底筒状のモータケース１３内に２段構造をなす円環状のステータ１４が固定され、該モータケース１３の開口部を上部ケース１０ｂの外側面に当接させて取り付けられている。ステータ１４は、各段それぞれに一対のステータコア１５を有し、各段それぞれのステータコア１５に対してコイル１６が装着されてなる。各ステータコア１５には、径方向内側に複数のクローポール１５ａが備えられている。尚、ステータ１４の１段目と２段目とは、各段のクローポール１５ａが周方向に半ピッチ分ずらして配置されている。ステータ１４の内側にはクローポール１５ａに対向するように外周面にマグネット１７を有するロータ１８が収容され、該ロータ１８の回転軸１９がモータケース１３及び上部ケース１０ｂに対して回転可能に支持されている。回転軸１９の先端側は上部ケース１０ｂを貫通してハウジング１０内に突出し、その突出した先端部に駆動ギヤ２０が取り付けられている。

ハウジング１０内に収容される減速機構１１は、平歯車よりなる３つの減速ギヤ２１〜２３（中間ギヤ）を備え、該ハウジング１０の長手方向他方側に向けて並設されそれぞれ回転可能に支持されている。モータ１２の回転軸１９に取着された駆動ギヤ２０は、３つの減速ギヤ２１〜２３のうち最前段（ギヤ列入力側）の減速ギヤ２１と噛合し、減速ギヤ２１はその後段の減速ギヤ２２と噛合している。そして、減速ギヤ２２は、最後段（ギヤ列出力側）の減速ギヤ２３と噛合し、その最後段の減速ギヤ２３は出力軸２４の歯部２４ａと噛合している。これにより、モータ１２の回転軸１９の回転が減速され出力軸２４の所定角度の回動に変換されている。

また、減速ギヤ２３には、回転基準位置を設定する（イニシャライズする）ためのストッパ部２３ａが一体形成されており、このストッパ部２３ａは、上部ケース１０ｂの内面から突出形成された係合部１０ｃと減速ギヤ２３の回転方向に当接可能に構成されている。制御回路２６は、ストッパ部２３ａと係合部１０ｃとが回転方向に当接されて減速ギヤ２３の回転が規制される位置に基づいて回転基準位置を検出し、その回転基準位置に基づきヘッドランプ４がステアリング操作に連動するように動作制御を行う。

出力軸２４は、歯部２４ａを有する内部側部材３１と、内部側部材３１に連結された外部側部材４１とを有する。
内部側部材３１は、略円筒状の筒部３２を有し、その筒部３２から径方向に延出された延出部３３の外縁に歯部２４ａが形成されている。筒部３２の軸方向基端部（図３において下端部）には、下部ケース１０ａの内面から延出形成された支軸部１０ｄが挿入され、筒部３２の軸方向中央よりも先端側の部位は、上部ケース１０ｂに形成された円形の挿通孔１０ｅに挿通されている。これにより、筒部３２が下部ケース１０ａに対して回転可能に支持されている。尚、筒部３２と下部ケース１０ａとの間には、ねじりコイルばね３４が介在されている。このねじりコイルばね３４は、筒部３２に対し周方向一方に付勢力を付与しており、駆動ギヤ２０、減速ギヤ２１〜２３、及び出力軸２４間に設けられているバックラッシによる出力軸２４のがたつきを防止している。

外部側部材４１は、軸方向に延出され内部側部材３１に連結された断面円形の圧入部４２と、一体に形成された外部連結部４３とを有している。圧入部４２は、筒部３２の軸方向先端部から該筒部３２内側の連結孔３２ａに圧入固定されており、内部側部材３１、連結孔３２ａ、圧入部４２及び外部側部材４１の各軸線は同軸上に設定されている。外部連結部４３は、上部ケース１０ｂの挿通孔１０ｅからハウジング１０の外部に突出するように構成され、この外部連結部４３はヘッドランプ４と駆動連結される。

次に、上記実施形態の作用について説明する。
モータ１２の回転軸１９の回転は、減速ギヤ２１〜２３にて順に減速伝達され、減速ギヤ２３から出力軸２４の内部側部材３１に伝達される。すると、内部側部材３１は所定角度内で回動し、その回動力は、連結孔３２ａから外部側部材４１の圧入部４２へと伝達され、内部側部材３１と外部側部材４１とが一体回転する。これにより、外部側部材４１の外部連結部４３と連結されたヘッドランプ４が車両１の左右方向に回動する。

一方、出力軸２４の外部側部材４１が所定以上の荷重で回動されると、外部側部材４１の圧入部４２が連結孔３２ａに対して空転し、外部側部材４１の回動が内部側部材３１に伝達されない。これにより、出力軸２４が外力によって回動されたときの、出力軸２４の歯部２４ａとその歯部２４ａと噛合する減速ギヤ２３の歯部とに掛かる荷重が低減されるようになっている。尚、圧入部４２の圧入による外部側部材４１と内部側部材３１との周方向の固定力は、上記作用が実現可能な大きさに設定されている。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）アクチュエータ５の出力軸２４は、歯部２４ａを有する内部側部材３１と、内部側部材３１に連結部（圧入部４２）を介して連結されるとともに外部と連結される外部側部材４１とを有する。そして、連結部は、モータ１２の回転に基づく内部側部材３１の回動を外部側部材４１に伝達するとともに、外部側部材４１が所定以上の荷重で回動された場合に、その外部側部材４１の回動を内部側部材３１に伝達しないように構成される。これにより、出力軸２４の外部側部材４１が外力により所定以上の荷重で回動されたときに、その外部側部材４１の回動が内部側部材３１に伝達されないため、出力軸２４の内部側部材３１に設けられた歯部２４ａとその歯部２４ａと噛合する中間ギヤの歯部とに掛かる荷重を低減することができる。

（２）ストッパ部２３ａは、モータ１２の回転を順に伝達する複数の減速ギヤ２１〜２３（中間ギヤ）のうち、出力軸２４の歯部２４ａと噛合された最後段の減速ギヤ２３に設けられる。このため、イニシャライズ用のストッパ部２３ａとして好適な構成とすることが可能となる。

（３）連結部は、外部側部材４１に一体に設けられるとともに、内部側部材３１に形成された連結孔３２ａに圧入固定された圧入部４２であり、圧入部４２は、外部側部材４１が所定以上の荷重で回動された場合に連結孔３２ａに対して空転するように構成される。このため、その外部側部材４１の回動が内部側部材３１に伝達されないように構成でき、その結果、出力軸２４の内部側部材３１に設けられた歯部２４ａとその歯部２４ａと噛合する減速ギヤ２３の歯部とに掛かる荷重を好適に低減することができる。

尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、出力軸２４の内部側部材３１と外部側部材４１との連結部を圧入部４２及び連結孔３２ａにて構成したが、これに特に限定されるものではなく、外部側部材４１が所定以上の荷重で回動された場合に、その外部側部材４１の回動を内部側部材３１に少なくとも一時的に伝達しないような構成であればよく、例えば、図４（ａ）（ｂ）に示すような構成としてもよい。

図４に示す構成では、外部側部材４１には、その下端面（内部側部材３１側端面）中心から軸方向に延びる円柱状の軸部５１が形成されており、その軸部５１は内部側部材３１の先端部に形成された挿通孔５２に軸方向に挿通されている。また、外部側部材４１の下端面には、軸方向に内部側部材３１側に軸方向に突出する外部側係止部５３が形成され、内部側部材３１の先端面には、外部側部材４１側に軸方向に突出する円弧状の内部側係止部５４が形成されている。また、外部側部材４１の下端面と内部側部材３１の先端面との間には、軸部５１に外挿されたばね部材５５（緩衝部材）が配置されている。そして、ばね部材５５は、その一端部が外部側部材４１の周方向一端面５３ａに係止されるとともに、他端部が内部側係止部５４の周方向一端面５４ａに係止されている。

このような構成では、外部側部材４１が外力にてストッパ方向（ストッパ部２３ａが係合部１０ｃと当接する回動方向）に回動された場合、減速ギヤ２３のストッパ部２３ａと係合部１０ｃが当接し、更に外部側部材４１に所定以上の荷重（トルク）が加わったときに、外部側係止部５３の周方向一端面５３ａが内部側係止部５４の周方向一端面５４ａに近づく方向に回動し、ばね部材５５が回動方向に撓む。このばね部材５５が撓んでいる期間では、外部側部材４１の所定以上の回動力が内部側部材３１に一時的に伝達されないため、内部側部材３１の歯部２４ａとその歯部２４ａと噛合する減速ギヤ２３の歯部とに掛かる荷重を好適に低減することができるようになっている。

また、モータ１２が回転駆動されると、減速ギヤ２３及び内部側部材３１は反ストッパ方向に回動し、内部側部材３１の回動力は、内部側係止部５４からばね部材５５を介して外部側係止部５３に伝達され、内部側係止部５４と外部側係止部５３とが一体回転するようになっている。尚、ばね部材５５が内部側部材３１及び外部側部材４１に付与する周方向の付勢力は、上記作用が実現可能な大きさに設定されている。

このように、図４に示すような構成では、連結部は、内部側部材３１と外部側部材４１との間に介在され、出力軸２４の周方向に撓む緩衝部材としてのばね部材５５を備える。このため、外部側部材４１が外力により所定以上の荷重で回動されたとき、その外力を受けてばね部材５５が周方向に撓むことによって外部側部材４１の回動が内部側部材３１に一時的に伝達されず、その結果、内部側部材３１の歯部２４ａとその歯部２４ａと噛合する減速ギヤ２３の歯部とに掛かる荷重を好適に低減することができる。

尚、図４に示す構成では、緩衝部材にばね部材５５を用いているが、これに特に限定されるものではない。例えば、緩衝部材としての磁石を内部側部材３１及び外部側部材４１にそれぞれ設け、その各磁石を周方向に同極で対向させて構成してもよい。このような構成によれば、モータ１２の回転に基づき内部側部材３１が反ストッパ方向に回動する際には、内部側係止部５４と外部側係止部５３とは各磁石間が離間する状態で一体回転する。そして、外部側部材４１が磁石間の斥力以上の荷重でストッパ方向に回動されると、外部側部材４１は磁石同士が周方向に突き当たるまで一時的に空転し、この空転期間では外部側部材４１の回動が内部側部材３１に伝達されない。このため、内部側部材３１の歯部２４ａとその歯部２４ａと噛合する減速ギヤ２３の歯部とに掛かる荷重を好適に低減することができる。

・上記実施形態では、ストッパ部２３ａが減速ギヤ２３に設けられたが、これ以外に例えば、減速ギヤ２２、又は減速ギヤ２１に設けてもよい。
・上記実施形態では、３つの減速ギヤ２１〜２３（中間ギヤ）を設ける構成としたが、これに特に限定されるものではなく、例えば減速ギヤを１つ、２つ、又は４つ以上で構成してもよい。

・上記実施形態では、アクチュエータ５の駆動源にステッピングモータ１２を用いたが、これに特に限定されるものではなく、ステッピングモータ以外の例えばブラシ付モータを用いてもよい。

・上記実施形態では、車両用ヘッドランプ装置に用いられるアクチュエータに本発明を適用したが、これに特に限定されるものではなく、例えば車両用空調装置に用いられるアクチュエータに適用してもよい。

２…車両用ヘッドランプ装置、４…ヘッドランプ、５…アクチュエータ、１０…ハウジング、１０ｃ…係合部、１２…モータ、２１〜２３…減速ギヤ（中間ギヤ）、２３ａ…ストッパ部、２４…出力軸、２４ａ…歯部（出力軸側歯部）、３１…内部側部材、３２ａ…連結孔、４１…外部側部材、４２…圧入部（連結部）、５５…ばね部材（緩衝部材）。

Claims (5)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに収容されたモータと、
   前記ハウジングに収容され、前記モータの回転により回転されるとともに該モータの回転を減速する平歯車よりなる中間ギヤと、
   前記ハウジングに回転可能に支持され、前記中間ギヤと噛合された出力軸側歯部を有する出力軸と
   を備え、前記ハウジング側の係合部と係合可能なイニシャライズ用のストッパ部が前記中間ギヤに設けられているアクチュエータであって、
   前記出力軸は、前記出力軸側歯部を有する内部側部材と、前記内部側部材に連結部を介して連結されるとともに外部と連結される外部側部材とを有し、
   前記連結部は、前記モータの回転に基づく前記内部側部材の回動を前記外部側部材に伝達するとともに、前記外部側部材が所定以上の荷重で回動された場合に、その前記外部側部材の回動を前記内部側部材に少なくとも一時的に伝達しないように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記中間ギヤは複数設けられ、
   前記ストッパ部は、複数の前記中間ギヤのうち、前記出力軸側歯部と噛合された最後段の中間ギヤに設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記連結部は、前記外部側部材に一体に設けられるとともに、前記内部側部材に形成された連結孔に圧入固定された圧入部であり、
   前記圧入部は、前記外部側部材が所定以上の荷重で回動された場合に前記連結孔に対して空転するように構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記連結部は、前記内部側部材と前記外部側部材との間に介在され、前記出力軸の周方向に撓む緩衝部材を備えていることを特徴とするアクチュエータ。
5. アクチュエータの駆動に基づいてヘッドランプが回動する車両用ヘッドランプ装置において、
   前記アクチュエータには、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータが用いられていることを特徴とする車両用ヘッドランプ装置。

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