JP3585597B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータによって出力軸部を適宜の角度で回動させるものであり、角度回動による被駆動部材に利用可能であり、例えば、車両における変速機，クラッチ等を作動させるための操作制御部として、特に小型，軽量であらゆる車両に容易に装着することができる電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レバー又はアーム等を適宜の角度において往復動させる駆動機構として、電動シリンダーを駆動源とし、これにリンク機構を合わせた駆動機構が存在する。例えば、ベルト式変速機のカム等を操作する装置等である。これは、図８に示すように、往復直線動する電動シリンダａと、リンクが回動するようにピンにて支持されたリンク機構ｂとからなる駆動装置であって、この装置とベルト式等の変速機に巻き掛けられたベルトの回転半径を変化させるカムとの間にロッドｃとを連結する。
【０００３】
そして、その変速機のカムをロッドｃを介して前記駆動装置によって作動させるものである。また、リンク機構ｂの主要なリンクの回動動作に追従するポテンショメータｄを備えることがある。そのレバー位置（レバー回動位置）を検知するポテンショメータｄからの検知信号が制御手段に送りこまれ、電動シリンダａのストローク等の動作が制御されて行われ、リンク機構ｂを介してベルト変速機を作動させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記のような従来のタイプで構成とすると、電動シリンダを使用してリンク機構を往復回動させる駆動装置であるため、電動シリンダとリンク機構をそれぞれ別々に設けなければならない。そのために、電動シリンダとリンク機構とを個別に設けるため必然的に部品点数も多くなり、構造が複雑となりがちである。
【０００５】
さらに、その駆動装置において、電動シリンダとリンク機構との連結部やリンク機構の連結部が個別に多く存在し、このような部材を単独に配置したものとなり、それゆえに装置全体が大型化し、これを車両に搭載するための特別なスペースを必要とするため、汎用性に欠ける点があった。また、電動シリンダとリンク機構とをそれぞれ個別に設ける駆動装置としているために装置を容易に取り付けることが難しい。そして、このような理由から製造コストが上昇する等の種々の不都合な事態が生ずる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで発明者は、前記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、ケーシング内にウォームホィールと，モータによって回転するウォームシャフトとを適宜に歯合させて設け、前記ウォームホィールと共に回動する駆動用歯車を設け、該駆動用歯車の１つの歯溝部にストッパーを設け、前記駆動用歯車に扇形歯車を歯合させると共に、前記駆動用歯車が略一回転する範囲において、常に扇形歯車の歯が存在する構成とし、該扇形歯車をケーシングに軸支する出力軸の軸端をケーシング外部に突出し、前記出力軸の軸端に操作回動腕杆を設けてなることを特徴とした電動アクチュエータとしたことにより、変速機，クラッチ等を作動させるための操作制御部として、特に小型，軽量であらゆる車両に容易に装着することができ、上記課題を解決したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、ケーシング１は左右二分割タイプであり（図３参照）、具体的には入力側ケーシング１ａと出力側ケーシング１ｂとから構成され、両入力側ケーシング１ａと出力側ケーシング１ｂとを組み合わせてケーシング１とする。その出力側ケーシング１ｂには、ウォームシャフト２及びウォームホィール３が配置されている。そのウォームシャフト２は、軸部２ａにウォームギア２ｂが形成されたものである。また軸部２ａの他端側には被伝達歯車２ｃが設けられている。該被伝達歯車２ｃは、ウォームシャフト２がモータＭから回転力を受けるために設けられたものである（図１参照）。
【０００８】
その軸部２ａは、入力側ケーシング１ａ内に設けられたウォームシャフト用軸受によって軸支されている。その入力側ケーシング１ａには、モータハウジング接続用開口部１ａ_１ が形成されており、前記ウォームシャフト２の軸部２ａの端部に設けたウォームギア２ｂがモータハウジング接続用開口部１ａ_１ より突出する構造となっている（図１参照）。
【０００９】
そのウォームシャフト２と噛み合うウォームホィール３が軸部材４を介してケーシング１内に回転自在に設けられている。そのウォームホィール３の軸部材４の軸方向両端が軸受によって回転自在に支持されている。その軸受は、コロガリ軸受とすべり軸受である。そのウォームホィール３の軸部材４には、歯車部が一体に設けられている。そのウォームホィール３は軸部材４にスプライン構造にて固定されたり、或いはセレーション構造にて固定されている。その軸部材４にはウォームホィール３に隣接して駆動用歯車５が設けられている（図１，図３参照）。
【００１０】
また、出力側ケーシング１ｂには前記駆動用歯車５と噛み合う扇形状の扇形歯車６がケーシング１内に回転自在に設けられている。その扇形状の扇形歯車６は出力軸７に設けられており、該出力軸７がケーシング１に軸支されている。具体的には、その扇形歯車６の両側にサークリップ等の固着具が配置され、扇形歯車６が出力軸７に固定される構造となっている。
【００１１】
その前記駆動用歯車５にはストッパー５ａが設けられている。具体的には、駆動用歯車５の歯溝部（歯と歯の間のところ）にローラーピン等の部材が圧入して設けられている。前記駆動用歯車５のストッパーは扇形状の扇形歯車６の両端側の歯部の歯面と係合し、噛み合い移動を止める（図１参照）。これは、駆動用歯車５の歯車部が扇形状の扇形歯車６から離脱しないようにするためである。即ち、駆動用歯車５が略一回転する範囲において、常に扇形状の扇形歯車６の歯が存在する構造となっている。
【００１２】
前記駆動用歯車５と扇形歯車６とは、駆動用歯車５が略一回転する範囲において扇形状の扇形歯車６の扇状一端部から他端部まで噛み合うように設定されている（図１，図２参照）。その出力軸７には、操作回動腕杆８がケーシング１の外部に装着されたものである（図５参照）。その操作回動腕杆８は出力軸７の軸端部にボルトにて固着され、出力軸７とともに操作回動腕杆８が回動する構造となる。該操作回動腕杆８の回動角度は、扇形状の扇形歯車６の角度に略等しくなっている。その出力軸７の軸芯と同一位置となるように、出力軸の回転角度を検知するための検知器としてポテンショメータ１１が配置されている。
【００１３】
そのポテンショメータ１１は、出力軸端面に対向してブラケット１２を介してケーシング１に取り付け固定される。前記ポテンショメータ１１の検出子１１ａには、操作回動腕杆８と連結される回動プレート１３が取り付けられている。その他方は操作回動腕杆８に連結されている（図５参照）。その回動プレート１３と操作回動腕杆８との連結は、回動プレート１３の貫通孔１３ａと操作回動腕杆８とが回動自在とした連結状態としている。そして、操作回動腕杆８の回動とともに、回動プレート１３が同様に回動し、該回動プレート１３の回動動作がポテンショメータ１１の検出子１１ａに回動を伝達する〔図４（Ａ）及び（Ｂ）参照〕。
【００１４】
具体的には、その操作回動腕杆８にカラー部材１４がボルトにて固定され、前記カラー部材１４が回動プレート１３の貫通孔１３ａに貫通し、回動プレート１３が操作回動腕杆８の回動に追従することができるようになっている〔図４（Ａ）参照〕。そして、その回動プレート１３の回動中心にポテンショメータ１１の検出子１１ａが位置するようになっている。これによって、ポテンショメータ１１の検出子１１ａに取り付け固定される回動プレート１３に対して操作回動腕杆８の回動プレート１３と貫通孔１３ａとがズレた場合であっても、ポテンショメータ１１の検出子１１ａには余計な負荷がかからないようにしている。
【００１５】
このポテンショメータ１１による検知信号によってモータＭを制御する制御手段を設ける。このポテンショメータ１１の検知信号によってモータの作動を制御し、操作回動腕杆８を所定角度になるようにモータを作動し、その操作回動腕杆８の角度位置を確認する。このポテンショメータ１１は、他の操作装置に設けられたポテンショメータ１１により、その操作装置と同一角度に電動アクチュエータの操作回動腕杆８を作動させるような場合に、双方のポテンショメータ１１の検知信号を確認しつつ、操作装置に対応して電動アクチュエータの操作回動腕杆８の作動角度を確認して、所定角度になるように操作回動腕杆８の位置を正確に検知するものである。また、図７に示したものは、本発明においてポテンショメータ１１を設けないタイプの実施の形態である。
【００１６】
【作用】
本発明の電動アクチュエータは、ベルト式等の変速機１６のカムを作動させるのに好適である（図６参照）。その操作回動腕杆８の作動位置を検知するポテンショメータ１１の検知信号を制御回路に送って、操作回動腕杆８に連動するように電動アクチュエータのモータＭを駆動させる信号を制御回路から送って、モータＭを駆動し、電動アクチュエータの操作回動腕杆８を作動させる。その操作回動腕杆８の回動角度を検知するポテンショメータ１１により電動アクチュエータの操作回動腕杆８の回動角度が操作回動腕杆８の位置に対して合致した角度かどうかを検知確認しながら電動アクチュエータが作動する。
【００１７】
その操作回動腕杆８に連動して電動アクチュエータの操作回動腕杆８が作動し、その操作回動腕杆８とベルト式等の変速機１６のカムとロッド１５とを連結して設ける（図５参照）。その操作回動腕杆８が回動して変速機１６のカムを作動させることで、その変速機に巻き掛けられたベルトの回転半径を変化させる。本発明の電動アクチュエータは、前記ベルト式変速機の他に適宜角度を往復回動させる装置として幅広く使用できることは、勿論のことである。例えば、船外を水上に持ち上げる装置として使用することや太陽電池のパネル（ソーラパネル）を季節によって変わる太陽の高度角度に合わせてパネルの傾斜角度を変更する装置などの使用としてと考えられる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、ケーシング１内にウォームホィール３と，モータＭによって回転するウォームシャフト２とを適宜に歯合させて設け、前記ウォームホィール３と共に回動する駆動用歯車５を設け、該駆動用歯車５の１つの歯溝部にストッパー５ａを設け、前記駆動用歯車５に扇形歯車６を歯合させると共に、前記駆動用歯車５が略一回転する範囲において、常に扇形歯車６の歯が存在する構成とし、該扇形歯車６をケーシング１に軸支する出力軸７の軸端をケーシング１外部に突出し、前記出力軸７の軸端に操作回動腕杆８を設けてなることを特徴とした電動アクチュエータとしたことにより、先ず第１に装置全体を小型にすることができるし、第２に構造を簡単にすることができるし、第３に車両への装着が極めて容易にできる等の効果を奏する。
【００１９】
上記効果を詳述すると、まず、ケーシング１内にウォームシャフト２とウォームホィール３とを適宜にかみ合わせて設け、該ウォームホィール３と共に回動する駆動用歯車５を設け、該駆動用歯車５に扇形歯車６を噛み合わせ、前記扇形歯車６をケーシング１に軸支する出力軸７の軸端をケーシング１外部に突出し、前記出力軸７の軸端に操作回動腕杆８を設けているので、ケーシング１内に主要な歯車機構部材を収納しており、装置全体をコンパクトにすることができる。
【００２０】
しかも、ケーシング１外部の操作回動腕杆８に回転力を伝達する扇形歯車６は、適宜の角度の範囲を往復動するものであり、従ってケーシング１０内の扇形歯車６の収納部分の占める部分も極めて少なくすることができ、省スペースとすることができるとともに、たとえ駆動用歯車５と扇形歯車６とのギア比を大きくして、出力軸７への回転伝達力を大きくしたとしても、装置全体がそれほどは大きくならず、小型を維持することができるものである。
【００２１】
次に、ケーシング１内にはウォームシャフト２，ウォームホィール３及び駆動用歯車５，扇形歯車６等の歯車機構により構成されており、従来のような電動シリンダとリンク機構によって往復回動する装置構成に比べて、装置のスペースを大幅に低減することができるのみならず、その構造を極めて簡単なものとすることができ、作動が確実なものとすることができる。さらに、本発明の電動アクチュエータは小型化にしたことにより、車両に僅かのスペースがあれば取り付けが極めて容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケーシングの内部構造を示す縦断側面図
【図２】本発明の歯車機構を示す斜視図
【図３】本発明の歯車機構を示す縦断平面図
【図４】（Ａ）は操作回動腕杆及びポテンショメータの構成を示す側面図
（Ｂ）は操作回動腕杆及びポテンショメータの構成を示す正面図
【図５】本発明のケーシング外部を示す斜視図
【図６】本発明を車両に装着した状態を示す略示図
【図７】本発明の別の実施形態を示す斜視図
【図８】従来技術を示す略示斜視図
【符号の説明】
１…ケーシング
２…ウォームシャフト
３…ウォームホィール
５…駆動用歯車
６…扇形歯車
７…出力軸
８…操作回動腕杆
１１…ポテンショメータ
１１ａ…検出子

Claims (1)

1. ケーシング内にウォームホィールと，モータによって回転するウォームシャフトとを適宜に歯合させて設け、前記ウォームホィールと共に回動する駆動用歯車を設け、該駆動用歯車の１つの歯溝部にストッパーを設け、前記駆動用歯車に扇形歯車を歯合させると共に、前記駆動用歯車が略一回転する範囲において、常に扇形歯車の歯が存在する構成とし、該扇形歯車をケーシングに軸支する出力軸の軸端をケーシング外部に突出し、前記出力軸の軸端に操作回動腕杆を設けてなることを特徴とした電動アクチュエータ。

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