JP2018156827A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態のアクチュエータ10は、図1に示すように、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両1の充電口2aに装備されるロック機構5を構成するものである。ロック機構5は、車両1に搭載された蓄電池(図示せず)を充電するときに、受電コネクタ3(「インレット」と呼ばれる場合がある)から充電コネクタ4(「充電ガン」と呼ばれる場合がある)が外れるのを防ぐものである。
本体部3fは、受電コネクタ3の左側、右側及び下側に形成される板状の部材である。本体部3fには、図示しない取付手段が形成されており、受電コネクタ3は、本体部3fを介して充電口2aに固定されている。その為、フランジ3eよりも先端側が充電口2a内に露出し、フランジ3eよりも後端側は車体2内に収容される。
前壁部3gは、本体部3fよりも前方の位置に、保護カバー3bから上方向に延在して形成される矩形状の板材である。前壁部3gは、本体部3fと平行に形成されている。
側壁部3hは、本体部3fの端部から右斜め前方方向に延在して形成される矩形状の板材であり、側壁部3iは、本体部3fの端部から左斜め前方方向に延在して形成される矩形状の板材である。
アクチュエータ10は、受電コネクタ3に充電コネクタ4が装着した状態で、充電コネクタ4が外れるのを防ぐ装置である。アクチュエータ10は、樹脂製の箱体であるハウジング11と、ハウジング11内に収容された駆動機構12(図3参照)と、を主に有している。
透湿防水材16は、空気の出入りを許容しつつ水の出入りを阻止する素材で作られており、外部空間から空気孔21cに水や埃が浸入するのを防ぐことができる。透湿防水材16は、空気孔21cよりも大径に形成されている。透湿防水材16は、底部21の内面において、両面テープ等の接着手段によって貼り付けられる。
また、ハウジングアッパー30の前面には、天井部31の外周縁部32から垂下された一対の前側爪部33,33が形成されている。また、ハウジングアッパー30の左右後側には、天井部31の外周縁部32から垂下された一対の後側爪部34,34が形成されている。後側爪部34が係合突起部21gに係合すると共に、前側爪部33が係合突起部21hに係合することで、ハウジングロア20とハウジングアッパー30とが一体的に結合される。また、これらの係合状態を解除することにより、ハウジングロア20とハウジングアッパー30とを分離することができる。
また、駆動機構12は、センサ90と、基板100と、電力供給部110と、ダイヤル120と、をさらに備えている。センサ90は、離脱規制部材50の位置を検出する装置である。基板100には、電動モータ40およびセンサ90が電気的に接続されている。電力供給部110は、車両1(図1参照)に搭載された制御装置(図示せず)に電気的に接続されており、基板100に電力を供給する。ダイヤル120は、離脱規制部材50を手動で駆動させるための部材である。
図5及び図6に示すように、駆動機構12は、ハウジングロア20内の収容空間11aに収容される。
第一カム63は、離脱規制部材50(図3参照)に当接する部位であり、カムギヤ62の左側面に突設されている。第一カム63は、側面視で略三角形の外周形状に形成されており、第一カム63の三つの角部のうち、一つの角部近傍がカムギヤ62の回転中心上に配置されている。このように、第一カム63の中心位置63aは、カムギヤ62の回転中心62aに対して偏心している。第一カム63は、図5に示す離脱規制部材50のカム収容枠51内に配置される。カム部材60では、第一カム63がカムギヤ62の回転中心回りに一回転未満の範囲で往復動するように、カムギヤ62の回転角度が設定されている。
第二カム64は、回転軸61から径方向に突出して偏心して形成されている。第二カム64は、図5に示すセンサ90のスイッチ91に検知される部位である。
カム収容枠51の上辺部51bの内側に第一カム63のカム面が当接することにより、離脱規制部材50が持ち上げられる。以下では、離脱規制部材50が持ち上げられた状態を「初期状態」と呼び、初期状態における離脱規制部材50の位置を「初期位置」と呼ぶ。
また、カム収容枠51の底辺部51dの内側に第一カム63のカム面が当接することにより、離脱規制部材50が押し下げられる。以下では、離脱規制部材50が押し下げられた状態を「規制状態」と呼び、規制状態における離脱規制部材50の位置を「規制位置」と呼ぶ。
初期位置において、ロックピン52の先端は、ハウジング11の内側方向に後退しており、充電コネクタ4の離脱を妨げない。一方、規制位置において、ロックピン52の先端は、ハウジングロア20に形成された挿通孔21aから外側に突出する(ハウジングロア20の下側に突出する)。
規制位置では、図1に示すように、ロックピン52が受電コネクタ3に形成される挿通孔3kを介して充電コネクタ4に形成される嵌合孔4cに嵌合する。これにより、充電コネクタ4は、受電コネクタ3からの離脱を規制される。
図10に示すように、ハウジングロア20の周壁部22は、右側壁部26と、左側壁部27と、前側壁部28と、後側壁部29と、ハウジングロア20内を前後方向に縦断して形成される中央壁部25と、を主に有している。中央壁部25には、受け部25b、軸受け25c,25d,25e、及びガイド溝25aが主に形成されている。
また、図11に示すように、ハウジングアッパー30の内面には、ハウジングロア20の中央壁部25に対応して形成された垂下壁部35が形成されている。垂下壁部35は、ハウジングアッパー30の内面に立設して形成されている。垂下壁部35には、凸部35b,35c,35d,35eが主に形成されている。
また、図11に示すように、ハウジングアッパー30の垂下壁部35には、受け部25bに対応する位置に設けられ、電動モータ40の端部を押さえる凸部35bが形成されている。
また、図11に示すように、ハウジングアッパー30の垂下壁部35には、軸受け25cに駆動伝達部材70の回転軸71aを軸受け25cに収容させるための凸部35cが形成されている。また、ハウジングアッパー30の天井部31には、回転軸71bを軸受け26cに収容させるための凸部36cが形成されている。また、天井部31には、駆動伝達部材70の第一ギヤ72に対応して凹ませた凹部31tが形成されている。
また、図11に示すように、ハウジングアッパー30の垂下壁部35には、駆動伝達部材80の回転軸81を軸受け25dに収容させるための凸部35dが形成されている。また、ハウジングアッパー30の天井部31には、回転軸81を軸受け26dに収容させるための凸部36dが形成されている。また、天井部31には、駆動伝達部材80の第三ギヤ82に対応して凹ませた凹部31uが形成されている。
また、図11に示すように、ハウジングアッパー30の天井部31には、カム部材60の回転軸61を軸受け25e,26eに収容させるための凸部35e,36eが形成されている。また、天井部31には、カム部材60のカムギヤ62に対応して凹ませた凹部31vが形成されている。
内壁部(第2押え面)314,315は、駆動伝達部材70の第一ギヤ72の両側面の形状に対応しており、平行になっている。第一傾斜部311、中間平部312及び第二傾斜部313は、第一ギヤ72の歯先部分に対応しており、図13に示すように、第一傾斜部311及び第二傾斜部313は、なだらかな曲面になっている。なお、ここでは、第2押え面は、ギヤの両側面を押さえるギヤ押え面としたが、第2押え面は、ギヤの回転軸を押さえる軸押え面であってもよい。
内壁部(第2押え面)334,335は、駆動伝達部材80の第三ギヤ82の両側面の形状に対応しており、平行になっている。第一傾斜部331、中間平部332及び第二傾斜部(第1押え面)333は、第三ギヤ82の歯先部分に対応しており、図13に示すように、第一傾斜部331及び第二傾斜部333は、なだらかな曲面になっている。
内壁部(第2押え面)354,355は、カム部材60のカムギヤ62の両側面の形状に対応している。第一傾斜部351、中間平部352及び第二傾斜部353は、第一ギヤ72の歯先部分に対応しており、図13に示すように、第一傾斜部351及び第二傾斜部353は、なだらかな曲面になっている。
図14に示す一組のギヤ401,402がギヤボックス403に収容された場合を想定する。ギヤ401は駆動側のギヤであり、ギヤ402は従動側のギヤである。
一組のギヤ401,402は、本実施形態の歯車41aと第一ギヤ72との関係、第二ギヤ73と第三ギヤ82との関係、第四ギヤ83とカムギヤ62との関係に相当し、また、ギヤボックス403は、ハウジング11に相当する。
距離B1は、ギヤ401に発生する力F11の方向におけるギヤ401の歯先(外周縁)とギヤボックス403の内壁との隙間量である。
距離B2は、ギヤ401に発生する力F21の方向におけるギヤ401の歯先(外周縁)とギヤボックス403の内壁との隙間量である。
距離C1は、ギヤ402に発生する力F12の方向におけるギヤ402の歯先(外周縁)とギヤボックス403の内壁との隙間量である。
距離C2は、ギヤ402に発生する力F22の方向におけるギヤ402の歯先(外周縁)とギヤボックス403の内壁との隙間量である。
距離B1,B2,C1,C2は同じであってもよいし、各々が異なる距離であってもよい。
回転軸402aが破損した状態で、ギヤ401を何らかの手段(例えば、電動モータ40やダイヤル120(図13参照))によってα方向に回転させる。この場合、ギヤ401には、ギヤ401の歯面に対して垂直な力F21が働き、また、ギヤ402には、ギヤ402の歯面に対して垂直な力F12が働く。
その為、図15に示すように、ギヤ402は、紙面下側かつギヤ401から離間する方向に移動し、領域E1の範囲内においてギヤボックス403に当接する。領域E1は、回転軸402aが破損した状態のギヤ402おいて力F12が発生する可能性がある方向を示している。
なお、図示は省略するが、両方のギヤ401,402の回転軸401a,402aが破損した場合には、駆動側のギヤ401は、力F21が発生する方向(紙面上側かつギヤ402から離間する方向)に移動し、ギヤボックス403に当接する。
言い換えると、噛合い量A1が所定値以上になるように、従動側のギヤ402とギヤボックス403との隙間の距離(隙間量)C1を設定する。噛合い量A1が限りなく「0」に近くてもよいとすると、軸支されていた状態の噛合い量Aと、隙間の距離C1とは以下の式が成り立つ。
噛合い量A>C1 ・・・(式1)
その為、図16に示すように、ギヤ402は、紙面上側かつギヤ401から離間する方向に移動し、領域E2の範囲内においてギヤボックス403に当接する。領域E2は、回転軸402aが破損した状態のギヤ402おいて力F22が発生する可能性がある方向を示しており、特許請求の範囲の「第1押え面」に相当する。
なお、図示は省略するが、両方のギヤ401,402の回転軸401a,402aが破損した場合には、駆動側のギヤ401は、力F11が発生する方向(紙面下側かつギヤ402から離間する方向)に移動し、ギヤボックス403に当接する。
言い換えると、噛合い量A2が所定値以上になるように、従動側のギヤ402とギヤボックス403との隙間の距離(隙間量)C2を設定する。噛合い量A2が限りなく「0」に近くてもよいとすると、軸支されていた状態の噛合い量Aと、隙間の距離C2とは以下の式が成り立つ。
噛合い量A>C2 ・・・(式2)
本実施形態では、図13に示すように、駆動側の歯車41aに対する従動側の第一ギヤ72、駆動側の第二ギヤ73に対する従動側の第三ギヤ82、及び駆動側の第四ギヤ83に対する従動側のカムギヤ62の周囲をハウジング11(ギヤボックス)で囲んでいる。その為、例えば、回転軸71,81,61が破損した場合でも、第一ギヤ72、第三ギヤ82及びカムギヤ62は両方向に回転する。
次に、図5及び図6を参照して(適宜、他の図面参照)本実施形態のアクチュエータ10の動作について説明する。図5は、アクチュエータ10の初期状態を示している。
図5に示す初期状態において、受電コネクタ3に充電コネクタ4を挿入すると、図示しない車両1(図1参照)の制御部に通電され、当該制御部から基板100に電動モータ40の駆動信号(正回転:右回転)が出力される。電動モータ40の歯車41aが、アクチュエータ10の左側から見て(以下同様)右回転(時計回り)すると、その駆動力が駆動伝達部材70,80を介してカムギヤ62に伝達され、カムギヤ62が左回り(反時計回り)に回転する。カムギヤ62が左回り(反時計回り)に回転すると、第一カム63が回転移動し、所定角度だけ回転した所で、第一カム63がカム収容枠51(図3参照)の内周面に当接し、第一カム63によってカム収容枠51が下方向に押し下げられる。これにより、ロックピン52(図3参照)が下方に進出して、ハウジング11に対するロックピン52の突出量が増加する。
電動モータ40の出力軸41の回転が停止した時点において、図1に示すように、ロックピン52は、受電コネクタ3に形成される挿通孔3kを介して充電コネクタ4に形成される嵌合孔4cに嵌合する。これにより、ロックピン52によって、受電コネクタ3から充電コネクタ4の離脱が規制される(規制状態)。そして、車両1の制御部がロックピン52の進出を検知した後、充電装置(図示せず)から蓄電池(図示せず)への充電が開始される。
充電が停止又は完了すると、車両1(図1参照)の制御部から基板100に電動モータ40の駆動信号(逆回転:左回転)が出力される。図1に示す規制状態において、電動モータ40の歯車41aを左回転(反時計回り)させると、その駆動力が駆動伝達部材70,80を介してカムギヤ62に伝達され、カムギヤ62を右回り(時計回り)に回転する。カムギヤ62が右回り(時計回り)に回転すると、第一カム63が回転移動し、所定角度だけ回転した所で、第一カム63がカム収容枠51(図3参照)の内周面に当接し、第一カム63によってカム収容枠51が上方向に押し上げられる。これにより、ロックピン52(図3参照)が上方に後退して、ハウジング11に対するロックピン52の突出量が減少する。
規制状態において、充電コネクタ4が強制的に受電コネクタ3から引き抜かれると、ロックピン52が根元から折れるおそれがある。ロックピン52が根元から折れると、ロックピン52の折れた破片が受電コネクタ3の挿通孔3k及び充電コネクタ4の嵌合孔4cに引っ掛かり、充電コネクタ4が抜けなくなるおそれがある。
本実施形態のアクチュエータ10は、何らかの理由(例えば、電動モータ40の故障)により、充電完了後においても規制状態(図1参照)が続いた場合に、ロックピン52を手動で初期位置に移動させることができる。
このような場合、ユーザは、手動で図3に示すダイヤル120をハウジングアッパー30に示される矢印方向(時計回り)に回転させる。ダイヤル120を回した駆動力は、駆動伝達部材70,80を介してカムギヤ62に伝達され、カムギヤ62は右回り(時計回り)に回転する。カムギヤ62が右回り(時計回り)に回転すると、第一カム63が回転移動し、所定角度だけ回転した所で、第一カム63がカム収容枠51(図3参照)の内周面に当接し、第一カム63によってカム収容枠51が上方向に押し上げられる。これにより、電動モータ40の駆動力なしに、ロックピン52をハウジングロア20内に収容することができる。
これにより、グリスの飛散が防がれるので、ギヤにグリスが留まり易くなる。また、本実施形態では、各第一傾斜部及び第二傾斜部の形状に合わせてハウジング11に凹凸が形成されるので、ハウジング11の剛性が大きくなり、補強リブをなくすか又は減少させることができる。
これにより、第一ギヤ72、第三ギヤ82及びカムギヤ62の回転軸71,81,61が、例えば破損した場合でも、第一ギヤ72、第三ギヤ82及びカムギヤ62の傾きを抑えることができるので、より確実にギヤ同士を噛み合わせることができる。
噛合い量A>C1 ・・・(式1)
噛合い量A>C2 ・・・(式2)
これにより、第一ギヤ72、第三ギヤ82及びカムギヤ62の回転軸71,81,61が破損した場合でも、より確実にギヤ同士を噛み合わせることができる。
2 車体
2a 充電口
3 受電コネクタ
3a 凹型端子
3b 保護カバー
3c 隙間部
3k 挿通孔
4 充電コネクタ
4a 凸型端子
4b 保護カバー
4c 嵌合孔
5 ロック機構
10 アクチュエータ
11 ハウジング
12 駆動機構
20 ハウジングロア
30 ハウジングアッパー
40 電動モータ
50 離脱規制部材
51 カム収容枠
52 ロックピン
60 カム部材
62 カムギヤ
63 第一カム
64 第二カム
70,80 駆動伝達部材
90 センサ
100 基板
K 基準面
Claims (4)
- 受電コネクタから充電コネクタが離脱するのを防ぐアクチュエータであって、
中空なハウジングと、
前記ハウジング内に収容される駆動機構と、を備え、
前記駆動機構は、
駆動源となる電動モータと、
初期位置から前記充電コネクタの離脱を防ぐ規制位置まで前記電動モータによって移動するロックピンと、
前記電動モータと前記ロックピンとの間に介設されるギヤと、を有し、
前記ハウジングは、
前記ギヤの軸が破損した場合において、破損したギヤの移動量を所定値以下に抑えることで、当該ギヤの空転を防ぐ空転防止手段を有することを特徴とするアクチュエータ。 - 前記空転防止手段は、前記ハウジングの内壁の少なくとも一部であり、前記ギヤの径方向外側において当該ギヤから離間して形成され、前記ロックピンを前記規制位置から前記初期位置へ戻す方向にギヤが回転する際にギヤの移動を規制する第1押え面を含んで構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記第1押え面から前記ギヤの外周縁までの隙間量は、
前記ギヤと、当該ギヤと歯合する駆動側のギヤとの噛合い量よりも小さくなっていることを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。 - 前記空転防止手段は、前記ハウジングの内壁の少なくとも一部であり、前記ギヤの軸方向の外側において、当該ギヤから離間して形成された第2押え面で構成されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
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