JP3124812B2 - アクセルアクチュエータ - Google Patents

アクセルアクチュエータ

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JP3124812B2
JP3124812B2 JP04006741A JP674192A JP3124812B2 JP 3124812 B2 JP3124812 B2 JP 3124812B2 JP 04006741 A JP04006741 A JP 04006741A JP 674192 A JP674192 A JP 674192A JP 3124812 B2 JP3124812 B2 JP 3124812B2
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和博 鈴木
正俊 三木
敏夫 桑原
守彦 松原
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日本ケーブル・システム株式会社
新キャタピラー三菱株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアクセルアクチュエータ
（以下、単にアクチュエータという）に関する。さらに
詳しくは、建設機械のディーゼルエンジンなどのガバナ
開度を自動的に、かつ遠隔的に行なうためのアクチュエ
ータに関する。また前記アクチュエータはエンジンコン
トロールのみならずバルブコントロール用など各種用途
に適用可能な汎用性の高いものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、パワーショベルなどの建設機械に
おいては、燃費向上のため、オートデセル運転あるいは
作業モードに合わせたプログラム運転を行なっている。
【０００３】図８に示されるように、従来用いられてい
るアクチュエータ61は、出力プーリ62を有する駆動部63
とフィードバックプーリ64を有する制御部65とが別体に
なっている。そのため、エンジンのガバナ66にはエンジ
ンプーリ67とは別に小プーリ68が設けられている。69は
モータ、70は操作ダイヤル、71は操作ダイヤル70と連結
された端子台である。前記出力プーリ62とエンジンプー
リ67とは制御用ケーブル72によって連結され、フィード
バックプーリ64と小プーリ68とはフィードバックケーブ
ル73によって連結されている。
【０００４】前記フィードバックプーリ64には電極板74
が備えられ、端子台71には電極板74に摺接する加速側端
子75と減速側端子76とが備えられている。
【０００５】叙上のごとく構成される従来のアクチュエ
ータ61においては、まず操作ダイヤル70をある角度に設
定したとき、操作ダイヤルの指示量とフィードバックプ
ーリ64との間に偏差があればその偏差に応じた出力信号
により偏差をなくす方向にモータ69が回転する。このと
きモータ69により出力プーリ62および制御用ケーブル72
を介してエンジンプーリ67が回転させられる。
【０００６】エンジンプーリ67が回転すると、その回転
角がフィードバックケーブル73を介してフィードバック
プーリ64に伝えられる。そのような動作はフィードバッ
クプーリ64と操作ダイヤル70との偏差が解消するまで行
なわれ、最終的にエンジンの回転数を所望の大きさにし
てガバナー開度を制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のアクセル制御装
置に用いられているアクチュエータ61は、駆動部63と制
御部65とが別個に設けられているため、サイズが大きく
なるとともに車体へ組付ける手間がかかり製造コストを
上昇させる要因となっていた。
【０００８】本発明ではかかる問題を解消するためにな
されたものであり、小型化、簡素化を可能にするアクチ
ュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のアクセルアクチ
ュエータは、 (a) ケーシングと、 (b) 該ケーシング内に配設される正逆回転を行なうモー
タと該モータの回転を減速する減速機と該減速機に連結
されてコントロールケーブルを巻き取りかつ送り出すた
めの出力プーリとからなる駆動部と、 (c) 操作ダイヤルと、 (d) 該操作ダイヤルの位置と前記出力プーリの位置との
偏差に基づいて前記モータの回転を制御するための制御
部とからなるアクセルアクチュエータにおいて、 (e) 前記駆動部と前記制御部とが同心状、かつ一体に連
結されており、 (f) 前記減速機は該モータの出力軸と連結される第１減
速機と該第１減速機の出力部と連結される第２減速機と
該第２減速機の出力部に前記出力プーリが形成され、 (g) 前記第２減速機が第１減速機の出力部と連結される
太陽ギアと、該太陽ギアの周囲に歯合する複数の遊星ギ
アと、各遊星ギアに外接する内歯ギアとから構成される
遊星歯車減速装置であり、前記内歯ギアは出力プーリの
下部に一体に形成され、 (h) さらに前記各遊星ギアの軸の下端がケーシングに支
持されかつ上端が一個の軸受部材にそれぞれ支持されて
いるように構成され、 (i) 前記制御部は、略半円板状の台座の下面に設けられ
た前記モータの正転側端子および逆転側端子と、該台座
に突設され、かつ該台座を回転操作するための操作軸
と、該台座の下面と対応するように前記第２減速機の出
力部に固定される電極板とからなり、 (j) 前記両端子が前記電極板と摺接するようにされてお
り、 (k) 前記台座の下端面中央部に穿設された孔に第２減速
機の出力軸が遊嵌されており、前記制御部が、さらに前
記電極板の上部に回転自在に設けられた可動端子台を備
えており、 該可動端子台が、前記台座と、該台座の上端
面に突設された操作軸とからなり、該台座の、操作軸を
挟んで対応する側に、僅かに離間してオートデセル用端
子台が、前記ケーシング内に固定されてなることを特徴
としている。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】また、(l) 前記制御部は、前記第２減速機
の出力部に設けられた突起にコモン端子が固設されてお
り、導電線から前記コモン端子を介して電極板に通電し
うるように構成され、 (m) 前記台座の上部に絶縁板が配設されて、前記絶縁板
の上側空間と下側空間とを隔離し、かつ前記絶縁板の表
面に前記正転側端子および逆転側端子に接続される電線
が載置されてなる ことが好ましい。
【００１４】
【００１５】
【作用】本発明のアクチュエータでは、操作部を回転さ
せて、エンジンの所望のガバナー開度と対応する角度に
設定したばあい、出力プーリとの間に偏差があると、制
御機構がこの偏差を解消する方向および回転量だけ駆動
部のモータを回転させる。モータの回転力は減速機を経
て前記出力プーリを回転させ、それによりコントロール
ケーブルがエンジンのガバナーに連結されているエンジ
ンプーリを回転させ、ガバナー開度を調節するのであ
る。
【００１６】
【実施例】つぎに添付図面を参照しながら本発明のアク
チュエータを説明する。
【００１７】図１は本願発明のアクチュエータの一実施
例を備えたエンジン制御装置を模式的に示す斜視図、図
２は図１におけるアクチュエータを示す組立前斜視図、
図３は図１におけるアクチュエータの縦断面図、図４は
図３のIV−IV線断面図、図５〜６は図１におけるアクチ
ュエータの作動の説明図、図７は本発明のアクチュエー
タの制御回路の一実施例を示す回路図である。
【００１８】図１において、１がアクチュエータであ
り、同心状に一体に組み立てられる駆動部２と制御部３
とから構成されている。
【００１９】駆動部２はモータ４と減速部５と減速部５
の出力側に一体形成された出力プーリ６とから構成され
ている。出力プーリ６はコントロールケーブル（以下、
単にケーブルという）７によってエンジンプーリ８と連
絡されている。そして出力プーリ６が回転することによ
りケーブル７がエンジンプーリ８を回転させ、エンジン
プーリ８に連結されたガバナー９を開閉する。
【００２０】図２〜３にはアクチュエータ１が詳細に示
されている。図中、10はケーシング、11はモータハウジ
ング、12は蓋部材であり、これら３者10、11、12で駆動
部２と制御部３とを収容している。ケーシング10は、そ
の上部が直方体状を呈し、下部は円筒状を呈している。
【００２１】まず駆動部２について説明する。
【００２２】前記減速部５は第１減速機13と第２減速機
14とから構成されており、第１減速機13はファーガソン
ズパラドックスギアタイプの減速機である。
【００２３】第１減速機13は、モータ４の軸に固着され
た太陽ギア15と、太陽ギア15の周囲に歯合する２個の遊
星ギア16と、たがいに対向する静止側内歯ギア17および
回転側内歯ギア18とから構成され、遊星ギア16は前記両
内歯ギア17、18に歯合している。静止側内歯ギア17はモ
ータ４とケーシング10とで挾持されており、回転側内歯
ギア18は第１減速機13の出力部であってケーシング10の
内周面に回転自在にガイドされている。遊星ギア16はそ
れぞれ、実質的に円環状を呈した上下一対のキャリア19
間に渡されたピン20に回転自在に枢支されている。そし
て太陽ギア15が回転させられると、遊星ギア16は自転す
るとともに前記キャリア19と一体に太陽ギア15のまわり
を回転する。一対の内歯ギア17、18の歯数はわずかに異
なっており、そのためモータ４の回転は回転側内歯ギア
18に大きく減速されて取り出される。
【００２４】第２減速機14は、前記回転側内歯ギア18の
中央に突設された第１出力軸21に刻設された太陽ギア22
と、太陽ギア22のまわりに歯合する３個の遊星ギア23
と、これらの遊星ギア23が内接して歯合する内歯ギア24
とから構成されている。前記遊星ギア23は、前記ケーシ
ング10の内周に沿って突設された円環状の仕切板25の上
に載置されている。そして上方から各遊星ギア23に対応
する３本のピン26が突設された円環状の軸受27が、その
ピン26が各遊星ギア23の中心孔を貫通し、かつ前記仕切
板25に穿設された支持孔28に挿入されるように取り付け
られている。このように３個の遊星ギア23を脱着自在な
単一の軸受27、いわばフローティングした軸受で支持し
ているので、前記内歯ギア24が一体に形成されている第
２減速機の出力部を容易に装着することができる。
【００２５】前記内歯ギア24の上部には出力プーリ６が
一体に形成されている。すなわち、内歯ギア24の上端面
にケーブル７の端部を係止するための係止孔29が穿設さ
れており、外周側面には前記係止孔29と連通する、ケー
ブル７を巻き付けるための溝30が形成されている。そし
て出力プーリ６の上端面中央には段付軸31が突設されて
いる。段付軸31は、ケーシング10内に固定されたガイド
板32の軸受孔33に挿入・支持されている。さらに、出力
プーリ６の上端面には突起34が形成されている。そし
て、ガイド板32には前記出力プーリ６の回転角を制限す
るためのガイド溝35が形成されており、このガイド溝35
に前記出力プーリ６の上端面に形成された突起34が嵌入
されている。
【００２６】以上がアクチュエータ１の駆動部２の構成
である。
【００２７】つぎに制御部３を説明する。
【００２８】前記段付軸31の、前記ガイド板32より上部
に突出した部分に円板状の電極板36が嵌合されている。
電極板36の上面には開き角度が180 °よりわずかに小さ
い扇状部分と、この扇状部分から連続する部分円周部に
導電部37が形成されている。電極板36は、その中心から
離間した部位が前記出力プーリ６の突起34とピン結合さ
れている。したがって出力プーリ６と電極板36とは一体
に回転するように構成されている。そして突起34に嵌挿
・固着されたコモン端子38が、電極板36の導電部37の一
部にブラシを用いず直接接続されている。このように導
電部37へ導線により電気をダイレクト入力しているので
構造が簡素化される。
【００２９】電極板36の上部には、可動端子台39が回転
自在に配設されている。可動端子台39は略半円板状の台
座40と、台座40の上端面に突設された操作軸41とから構
成されている。台座40の下端面には前記操作軸41と同心
状に嵌合孔42が穿設され、前記段付軸31の先端が回転自
在に嵌入されている。一方、前記操作軸41は蓋部材12に
穿設された孔43から外部へ突しており、操作ダイヤル44
などが取り付けられるようにされている。台座40の下端
面にはそれぞれがブラシ状の、モータ４の正回転側端子
（以下、正端子という）45と逆回転側端子（以下、逆端
子という）46とが取り付けられている。これらの端子4
5、46は前記電極板36に摺接している。半円状の台座40
の、操作軸41を挟んで対応する側に、わずかに離間して
オートデセル用端子台47が配設されている。オートデセ
ル用端子台（以下、デセル端子台という）47は、ケーシ
ング10内に固定され、その下端面にブラシ状のオートデ
セル端子（以下、デセル端子という）48が設けられてい
る。デセル端子48も前記端子45、46と同様、電極板36に
摺接している。台座40の上端面には、前記デセル端子台
47にまで延びる円板状の絶縁板49が取り付けられてい
る。この絶縁板49は、上部空間50に配線された導線が下
部空間51に侵入し、出力プーリ６にからみついたり、回
転を阻害したり、あるいは電極板へ漏電することを防止
する作用を奏する。
【００３０】つぎに、叙上のごとく構成されたアクチュ
エータ１の作動を図４〜６を参照しながら説明する。
【００３１】図４には電極板36と、可動端子台39の台座
40と、デセル端子台47との相対的な位置関係が示されて
いる。
【００３２】定常時においては正端子45の接点45ａと逆
端子46の接点46ａはたがいに台座40の中心（電極板36の
中心）で挟むようにそれらの一直径上に位置している。
一方、電極板36の導電部37は前述のごとく開き角度180
°より狭い扇形部を有しているので、両端子45、46の接
点45ａ、46ａは共に導電部37からきわめてわずかに外れ
ている。そして操作ダイヤル44によって操作軸41を回転
させれば操作軸41と一体に形成されている台座40が回転
する。すなわち正端子45と逆端子46とが一体で回転す
る。たとえば、操作軸41を矢印Ａ方向に回転させれば両
端子45、46は図５に示す位置に移動するので、正端子45
の接点45ａが導電部37と接する。そうすると、駆動部２
のモータ４が正方向に回転し、減速部５を介して出力プ
ーリ６をケーブル７を引く方向に回転させる。その結果
ガバナ９の開度が大きくされてエンジンの回転数が増加
する。このとき、出力プーリ６に固定されている電極板
36も一体に矢印Ａ方向に回転する。したがって、ある角
度回転すると正端子45の接点45ａが導電部37から外れて
モータ４が停止する（図６参照）。すなわち、導電部37
と両端子45、46の相対位置関係は図４で示す当初の状態
（定常状態）と同一になる。
【００３３】すなわち、図４〜６からも明らかなよう
に、操作ダイヤル44の回転角と実質的に同一角度だけ出
力プーリ６が回転させられるのである。
【００３４】なお、操作軸41を図４中の矢印Ｂ方向に回
転させれば、前述と同様の手順で両端子45、46は矢印Ｂ
方向に回転し、それに伴って出力プーリ６および導電部
37も矢印Ｂ方向に回転する。すなわち、操作軸41の回転
角度に対応してガバナ９の開度が小さくされ、その結果
エンジンの回転数が減少する。
【００３５】叙上のごとくして操作ダイヤル44によりガ
バナ９開度の調節を行なうのである。
【００３６】つぎにオートデセルについて説明する。
【００３７】通常の運転の途中で、運転者が運転席を一
時的に離れるばあいは、後述のデセルボタンＤ（図７参
照）を押し込むことによりデセル運転（待機運転：約15
00rpm ）を行なう。
【００３８】図６に示される状態では導電部37がデセル
端子48の接点48ａと接触しているが、通常はデセル端子
48の回路は用いており、前記デセルスイッチＤの操作に
よって閉じる。さらに、図６に示す状態、すなわち、導
電部37の部分円周状部がデセル端子48の接点48ａと接触
して電気が導通している状態においてのみデセル作用が
奏される。したがって、あらかじめ設置されたデセル端
子48の接点48ａの位置よりも出力プーリ６の角度位置が
進んでいるばあい、すなわち、所定のガバナ９開度より
実際のガバナ９開度が大きいばあい（図６参照）のみ導
電部37とデセル端子48とが導通しモータ４が回転する。
そして図６中の矢印Ｃ方向に電極板36が回転し、接点48
ａが導電部37から外れたときにモータが止まる。その位
置に対応するガバナ開度によってデセル時に設定されて
いるエンジン回転数（約1500rpm）が決められている。
【００３９】そして、運転者が再びデセルボタンＤを押
して復帰させれば、デセル操作中に操作ダイヤル44の位
置は変わっていないので、もとのガバナ開度を再現する
までモータ４が正回転し、出力プーリ６がガバナ９を開
くように回転する。
【００４０】叙上のごときモータ４のON-OFF制御は、た
とえば図７に示す電気回路により実現しうる。図７にお
いて、加速スイッチＳａは図４〜６における導電部37と
正端子接点45ａとから構成され、前述のごとく操作ダイ
ヤル44の角度が出力プーリ６の角度より大きくなったと
きに閉じられるスイッチであり、減速スイッチＳｂは逆
のばあいに閉じられるスイッチであり、図４〜６におけ
る導電部37と逆端子接点46ａとから構成される。
【００４１】デセルスイッチＳｄは操作ダイヤル44の位
置とは関係なく、あらかじめ設定した角度位置よりも出
力プーリ６のほうが進んでいるときに閉じ、同じか遅れ
ているときに開いているスイッチである。
【００４２】デセルボタンＤは一度押せば接点が切り換
わり、もう一度押したときにさらに切り換わる切り換え
スイッチである。
【００４３】さらに図７のＰは直流電源である。モータ
４と電源Ｐとの間には、２個のリレーＲ1 、Ｒ2 の出力
接点Ｋ1 、Ｋ2 が介在されており、一方のリレーＲ1 の
コイルＣ1 が励磁されたときにモータ４が正転し、他方
のリレーＲ2 に通電されたときにモータ４が逆転する。
両方の接点Ｋ1 、Ｋ2 が開いたときは回生ブレーキ作用
が奏され、誤って両方のリレーＲ1 、Ｒ2 が励磁されて
もモータ４は回転しない。
【００４４】前記加速スイッチＳａおよびデセルボタン
Ｄの第１接点Ｄ1 は直列で第１リレーＲ1 のコイルＣ1
と電源Ｐの間に介在され、減速スイッチＳｂは第２リレ
ーＲ2 のコイルＣ2 と電源Ｐの間に介在されている。ま
たデセルスイッチＳｄとデセルボタンＤの第２接点Ｄ2
は直列に連結され、さらに前記減速スイッチＳｂと並列
に連結されている。
【００４５】以上の構成により、デセルボタンＤを押し
込んでいない状態では、加速スイッチＳａが入ると第１
リレーＲ1 が作用し、モータ４が正転してエンジンの回
転数が上昇し、加速スイッチＳａが切れるとその回転数
が維持される。ついで減速スイッチＳｂが入ると第２リ
レーＲ2 が作用し、モータ４が逆転してエンジン回転数
が減少すると共に、減速スイッチＳｂが切れるとその状
態が維持される。
【００４６】つぎにデセルボタンＤを押すと加速スイッ
チＳａと直列の第１接点Ｄ1 が切れ、加速スイッチＳａ
および減速スイッチＳｂの状態にかかわらず、デセルス
イッチＳｄが切れるまでモータ４を逆転させ、デセルス
イッチＳｄが切れるとその状態が維持される。ついで再
度デセルボタンＤを押すと第２接点Ｄ2 が開き、第１接
点Ｄ1 が閉じるので、通常の制御状態に戻る。
【００４７】以上詳述せるごとく、本アクチュエータは
電子回路をほとんど採用することなく、機械的に制御操
作を行ないうる。
【００４８】
【発明の効果】本発明のアクチュエータは、その駆動部
と制御部とが同心状かつ一体に構成されており、また、
複雑な電子回路を用いることなく機械的に制御操作が可
能であるので、きわめてコンパクトな構成となり、製造
コストの低減のみならず車体への取り付けおよびメイン
テナンスがたいへん容易なものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータの一実施例を備えたエ
ンジン制御装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１におけるアクチュエータを示す組立前斜視
図である。
【図３】図１におけるアクチュエータの縦断面図であ
る。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図１におけるアクチュエータの作動の説明図で
ある。
【図６】図１におけるアクチュエータの作動の説明図で
ある。
【図７】本発明のアクチュエータの制御回路の一実施例
を示す回路図である。
【図８】従来のアクチュエータの一例を模式的に示す斜
視図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ ２ 駆動部 ３ 制御部 ４ モータ ５ 減速部 ６ 出力プーリ ７ ケーブル 10 ケーシング 13 第１減速機 14 第２減速機 22 太陽ギア 23 遊星ギア 24 内歯ギア 26 ピン 27 軸受 36 電極板 38 コモン端子 39 可動端子台 40 台座 41 操作軸 45 正端子 46 逆端子 49 絶縁板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松原 守彦 兵庫県加古郡播磨町大中561−10 (56)参考文献 特開 平２−204137（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9043（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−117348（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 11/10 H02K 29/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a) ケーシングと、 (b) 該ケーシング内に配設される正逆回転を行なうモー
    タと該モータの回転を減速する減速機と該減速機に連結
    されてコントロールケーブルを巻き取りかつ送り出すた
    めの出力プーリとからなる駆動部と、 (c) 操作ダイヤルと、 (d) 該操作ダイヤルの位置と前記出力プーリの位置との
    偏差に基づいて前記モータの回転を制御するための制御
    部とからなるアクセルアクチュエータにおいて、 (e) 前記駆動部と前記制御部とが同心状、かつ一体に連
    結されており、 (f) 前記減速機は該モータの出力軸と連結される第１減
    速機と該第１減速機の出力部と連結される第２減速機と
    該第２減速機の出力部に前記出力プーリが形成され、 (g) 前記第２減速機が第１減速機の出力部と連結される
    太陽ギアと、該太陽ギアの周囲に歯合する複数の遊星ギ
    アと、各遊星ギアに外接する内歯ギアとから構成される
    遊星歯車減速装置であり、前記内歯ギアは出力プーリの
    下部に一体に形成され、 (h) さらに前記各遊星ギアの軸の下端がケーシングに支
    持されかつ上端が一個の軸受部材にそれぞれ支持されて
    いるように構成され、 (i) 前記制御部は、略半円板状の台座の下面に設けられ
    た前記モータの正転側端子および逆転側端子と、該台座
    に突設され、かつ該台座を回転操作するための操作軸
    と、該台座の下面と対応するように前記第２減速機の出
    力部に固定される電極板とからなり、 (j) 前記両端子が前記電極板と摺接するようにされてお
    り、 (k) 前記台座の下端面中央部に穿設された孔に第２減速
    機の出力軸が遊嵌されており、 前記制御部が、さらに前記電極板の上部に回転自在に設
    けられた可動端子台を備えており、 該可動端子台が、前記台座と、該台座の上端面に突設さ
    れた操作軸とからなり、該台座の、操作軸を挟んで対応
    する側に、僅かに離間してオートデセル用端子台 が、前
    記ケーシング内に固定されてなることを特徴とする アク
    セルアクチュエータ。
  2. 【請求項２】 (l) 前記制御部は、前記第２減速機の出
    力部に設けられた突起にコモン端子が固設されており、
    導電線から前記コモン端子を介して電極板に通電しうる
    ように構成され、 (m) 前記台座の上部に絶縁板が配設されて、前記絶縁板
    の上側空間と下側空間とを隔離し、かつ前記絶縁板の表
    面に前記正転側端子および逆転側端子に接続される電線
    が載置されてなる請求項１記載のアクセルアクチュエー
    タ。
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