JP5206094B2 - 移動体駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体駆動装置に係わり、さらに詳しくは、例えば車両のドア等を自動開閉するために装置全体を車両等に艤装した状態で容易にモータ単体を取り外すことが可能な構造をもつ移動体駆動装置に関する。

従来、移動体駆動装置を、例えば車両のドアを開閉する駆動装置に適用した技術としては、リニアモータを用いたものが公知である。このような車両用リニアモータが可動コイル型の駆動装置である場合、その構成上、ドアストロークの長さ（６００ｍｍから９００ｍｍの間が一般的である。）に可動子の長さを加算したものが固定子の長さとなる。

したがって、回転型の駆動装置に比較すると質量が大きくなり、占有面積も大きくなるので、車両に艤装する場合には、何かと手数が掛かって面倒であるという問題がある。
また永久磁石可動コイル式のリニアモータの場合は、永久磁石として使用する希土類永久磁石の使用量が多いため、価格が高価となるという問題がある。

そこで、コンパクトな設計を可能とするためには回転型のモータが良いということで、リニア式ドア駆動装置のラックにピニオンを組み合わせた方向変換装置のピニオンに、ラット型モータとして、永久磁石同期電動機を取り付けた移動体駆動装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
図７は、そのような従来のコンパクト設計の移動体駆動装置に用いられるフラット型モータと近似した構成の永久磁石同期式にモータを示す図である。

図７に示すモータ１も、フラット型モータであるが、従来例よりもモータの寸法が変更されている。また、エンコーダ２が外付けになって、エンコーダ取付板バネ３に取り付けられている。

なお、図７に示すモータ軸４に固定されたピニオン５と、このピニオン５に噛み合あっている上下のラック６ａ及び６ｂと、このピニオン５と上下のラック６ａ及び６ｂを内部に支持するピニオン・ラック用フレーム７と、ピニオン・ラック用フレーム７内の他の部分の構成は、従来例と同一である。

従来例にも説明されているが、図７において、モータ１が正逆いずれかの方向に回転すると、モータ軸４に固定されたピニオン５が正逆いずれかの方向に回転することにより、上ラック６ａと下ラック６ｂは相互に左右逆方向（図７では紙面奥行き方向で逆方向）に移動する。

上記の上ラック６ａ及び下ラック６ｂには、特には図示しないが、それぞれ上ラック用連結金具および下ラック用連結金具を介して左右のドアが取り付けられている。上ラック６ａと下ラック６ｂが相互に左右逆方向に移動することにより、左右のドアが開閉する。

図８は、モータ１をピニオン・ラック用フレーム７から分解した図である。モータ１を補修する際は、このようにモータ１をピニオン・ラック用フレーム７から分解するが、上下のラック６ａ及び６ｂに噛み合っているピニオン５はモータ軸４に固設されているからモータ単体ではなくピニオン５もモータ軸４と共に取り外される。
特開２００７−２９７７９６号公報（段落[００１９]〜[００２２]、図３）

上記のようにモータ１を補修するたびに、ピニオン・ラック用フレーム７からピニオン５がモータ軸４と共に取り外されると、その都度、ピニオン５との噛合から外れた上下のラック６ａ及び６ｂの相対位置にずれが生じてしまう。

このように、上下のラック６ａ及び６ｂの相対位置にずれが生じると、補修の終わったモータ１又は交換用の新品のモータ１をピニオン・ラック用フレーム７に組み込む際に、位置ずれしている上下のラック６ａ及び６ｂの位置合わせをし、その位置合わせ情報を、ドアの開閉を制御しているコントローラに入力しなければならない。

モータ１は、定期点検のために分解保守は比較的頻繁に行われる場合が想定される。モータ１の点検のたびに、位置ずれした上下のラック６ａ及び６ｂの位置合わせをして、その位置合わせ情報をコントローラに入力しなければならないのは、手数が掛かって面倒であるという問題がある。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、装置全体を車両等に艤装した状態で容易にモータ単体を取り外すことが可能な構造をもつ移動体駆動装置を提供することである。

先ず、第１の発明の移動体駆動装置は、回転アクチュエータと、該回転アクチュエータの出力軸の一端に一体的に形成された回転伝達部と、該回転伝達部に係合する回転伝達体と、該回転伝達体を挟んで対向して噛合し略平行かつ逆方向に移動自在な１対の直線伝達体と、を備えることを特徴とする。

次に、第２の発明の移動体駆動装置は、回転アクチュエータと、該回転アクチュエータの出力軸の一端に一体的に形成された回転伝達部と、該回転伝達部に係合する回転伝達体と、該回転伝達体に噛合し略平行かつ順逆両方向に移動自在な１本の直線伝達体と、を備えることを特徴とする。

上記第１又は第２の発明の移動体駆動装置において、例えば、上記回転アクチュエータは上記出力軸の両端を軸承する第１及び第２の軸承部材を備える、ことを特徴とする。また、例えば、上記直線伝達体をガイドするガイド部材を備えている、ことを特徴とする。また、例えば、上記直線伝達体及び上記ガイド部材を保持する保持ケースを有し、該保持ケースは上記回転アクチュエータの筐体フレームに接離可能に固定される、ことを特徴とする。また、例えば、上記回転アクチュエータは、上記出力軸の少なくとも回転数及び回転方向を検出可能なセンサを備えている、ことを特徴とする。

本発明によれば、車両等に艤装した状態で容易にモータ単体を取り外すことが可能な構造をもつ移動体駆動装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の移動体駆動装置をドア駆動装置に適用した場合の全体正面図である。図１において、移動体駆動装置としてのドア駆動装置１０は、移動体としての左右１対の左ドア１１及び右ドア１２に連結部材を介して連結される直線伝達体としての二本のラックと回転伝達体としてのピニオンとをピニオン・ラックケース４０内に備え、ピニオン・ラックケース４０の外部には、ピニオンに連結される回転アクチュエータとしてのモータ１３を備えている。

上記の連結部材としては、左ドア１１を吊下げる吊り金具１４ａ及び１４ｂ、この吊り金具１４ａ及び１４ｂに固定された左スライドレール１５、この左スライドレール１５に固定された連結金具１６があり、この連結金具１６に左ラック１７が固定されて取り付けられている。また、上記の左スライドレール１５は、左ドアレール１８に沿ってスライド自在に構成されている。

同様に、連結部材としては、右ドア１２を吊下げる吊り金具２１ａ及び２１ｂ、この吊り金具２１ａ及び２１ｂに固定された右スライドレール２２、この右スライドレール２２に固定された連結金具２３があり、この連結金具２３に右ラック２４が固定されて取り付けられている。また、上記の右スライドレール２２は、右ドアレール２５に沿ってスライド自在に構成されている。

図２は、図１におけるＡ−Ａ´断面矢視図であり、モータ１３とピニオン・ラックケース４０とを共に示す図である。
図３は、図２に示すモータ１３をピニオン・ラックケース４０との係合から取り外した状態を示す図である。

図２及び図３に示すように、モータ１３は、本実施形態では扁平型電動機、例えば永久磁石同期電動機を用いており、その外周側を、駆動端側となる前部シールド板２５と、この前部シールド板２５と一体なモータフレーム２６と、このモータフレーム２６のエンコーダ取付部側となる後部開口を覆う後部シールド板２７とから成る筐体フレーム２８により覆われている。

上記のモータフレーム２６の内側壁には、固定子コイル２９が巻回された固定子鉄心３１が絶縁性の樹脂３２によりモールドされている。そして、固定子コイル２９には外部から給電線３３が接続されている。

また、固定子鉄心３１に、所定間隔を隔てて有底円筒状の回転子３４が対向するように配置されている。この回転子３４には、駆動端側となる前部シールド板２５から前方（図の左方）にやや突出するように、回転伝達部としてのスリーブ３５（図３参照）が出力軸３４と一体に形成されている。スリーブ３５の内周面には、特には図示しないが所定の等間隔で凸条が形成されている。

また、回転子３４のスリーブ３５とは反対側の端部には、エンコーダ３６が係合している。このエンコーダ３６はエンコーダ取付板バネ３７によりモータ１３に取り付けられている。このエンコーダ３６は、本実施形態では、光電式のロータリエンコーダであり、特には図示しないが、スリットが形成された回転円板が回転子３４の軸端に固定されている。

そして、この回転円板を挟んで発光素子と受光素子が対向配置されていて、発光素子から出射された光を、回転円板にて遮断することで、回転子３４の回転数や回転方向、並びに必要に応じて回転速度等を検出している。

このモータ１３の回転子３４のエンコーダ３６が係合する側の端部と、スリーブ３５形成側の端部は、それぞれ軸受３８及び３９により軸承されている。したがって、図３に示すようにモータ１３がピニオン・ラックケース４０から取り外されて単体であるときでも、回転子３４の回転面に貼り付けた永久磁石の吸引力により回転子３４が固定子鉄心３１に吸着するおそれは無い。

このモータ１３が取り付けられる他方のピニオン・ラックケース４０は（以下図１と図３参照）、軸受４１に軸承される回転軸４２に連結して固定されて回転軸４２と共に回転可能なピニオン４３と、このピニオン４３に上下でそれぞれ噛合する右ラック２４及び左ラック１７を収容している。

右ラック２４には、右ラックスライドレール４４が固定されている。この右ラックスライドレール４４は、ピニオン・ラックケース４０内上部に固設されている右ガイドレール４５に案内され、右ラック２４と共に左右に摺動可能である。

また、左ラック１７には、左ラックスライドレール４６が固定されている。この左ラックスライドレール４６は、ピニオン・ラックケース４０内下部に固設されている左ガイドレール４７に案内され、左ラック１７と共に左右に摺動可能である。

本実施形態では、上記のように、左右のラック１７及び２４と左右のガイドレール４７及び４５は、ラック・ピニオンケース４０に保持されている。したがって、ラック・ピニオンケース４０は、左右のラック１７及び２４の移動範囲をカバーするために、図１に示すように、左右のラック１７及び２４の移動方向に沿って細長く伸長されている。

このピニオン・ラックケース４０の図２及び図３に示す回転軸４２の、モータ１３との係合側の端部には、スプライン軸４８が一体的に形成されている。スプライン軸４８の外周面には、スリーブ３５の内周面の凸条に対応するスプライン溝が形成されている。

尚、スリーブ３５をピニオン・ラックケース４０の回転軸４２側に形成し、スプライン軸４８をモータ１３の回転子３４側に形成するようにしてもよい。
図２はスリーブ３５がスプライン軸４８に外嵌して、スリーブ３５の凸条とスプライン軸４８のスプライン溝とが係合し、モータ１３の前部シールド板２５がピニオン・ラックケース４０に固定された状態を示している。

このようにスリーブ３５とスプライン溝とが係合により、モータ１３の回転子３４が回転すると、そのスリーブ３５に係合するスプライン軸４８が、つまりピニオン・ラックケース４０内のピニオン４３が、回転子３４と同方向に回転する。

これにより、ピニオン４３を挟んで対向してピニオン４３に噛合する右ラック２４と左ラック１７の、右ラック２４は右ガイドレール４５により右ラックスライドレール４４を案内され、左ラック１７は左ガイドレール４７により左ラックスライドレール４６を案内されて、右ラック２４と左ラック１７は、略平行かつそれぞれ逆方向（図１の左右方向のそれぞれ逆方向、図３では紙面奥行き方向のそれぞれ逆方向）に移動する。

これにより、右ラック２４と左ラック１７にそれぞれ前述した連結部材を介して吊り状態で連結されている図１に示した左右１対の左ドア１１及び右ドア１２が、それぞれ左右方向の逆方向に移動して、左右１対のドアが開閉される。

この動作を更に説明すると、図１に示すように、左ドア１１と右ドア１２を閉じた状態から、不図示のスイッチをオン操作することによりモータ１３が駆動されて、その回転子３４が図１の矢印ａ方向に回転したとする。

すると、図２及び図３に示すピニオン４３に噛み合っている左ラック１７が図１の矢印ｂ方向に移動する。左ラック１７が移動すると、これに固定された連結金具１６と吊り金具１４ａ及び１４ｂを介して左ドア１１が同方向（矢印ｂ方向）に移動する。

この場合、連結金具１６に固定された左スライドレール１５が、左ドアレール１８に案内されながら同方向（矢印ｂ方向）に移動するので、左ドア１１はスムーズに移動することができる。

これと同時に、上記のようにモータ１３の回転子３４が図の矢印ａ方向に回転したことにより、ピニオン４３に噛み合っている右ラック２４が矢印ｃ方向に移動する。右ラック２４が移動すると、これに固定された連結金具２３と吊り金具２１ａ及び２１ｂを介して右ドア１２が同方向（矢印ｃ方向）に移動する。

この場合も、連結金具２３に固定された右スライドレール２２が右ドアレール２４に案内されながら同方向（矢印ｃ方向）に移動するので、右ドア１２はスムーズに移動することができる。

更に、このときのモータ１３の出力軸である回転子３４の回転数と回転方向（必要に応じて回転速度も）は、エンコーダ３６によって検出され、左右のドア１１及び１２の位置と移動方向が検出される。よって、このエンコーダ３６からの出力信号により、モータ１３を制御することができる。

上記のように動作する本実施形態の図１に示すドア駆動装置１０の構成において、モータ１３を補修する又は新品と交換する必要が生じたときには、図２に示すモータ１３の前部シールド板２５とピニオン・ラックケース４０との固定を解除して、図１に示すドア駆動装置１０から、図３に示すようにモータ１３単体を取り外す。

モータ１３の駆動軸である回転子３４の軸とピニオン４３の回転軸４２との連結は、スリーブ３５とスプライン軸４８との係合による連結であるので、モータ１３とピニオン４３の連結は、図３の矢印ｄで示すように接離自在である。

このようにモータ１３とピニオン４３との連結は、スリーブ３５とスプライン軸４８との係合によって連結されていただけであるので、モータ１３をピニオン・ラックケース４０から外すときは、モータ１３だけが単体で取り外され、ピニオン４３はピニオン・ラックケース４０内に残される。

このようにモータ１３を駆動装置１０から取り外してもピニオン４３がピニオン・ラックケース４０内に残るので、ピニオン４３を挟んで対向してピニオン４３に噛合する右ラック２４と左ラック１７は、相対位置にずれを生じるということが無い。

したがって、補修の終わったモータ１３又は交換用の新品のモータ１３をピニオン・ラックケース４０に連結する際に、右ラック２４と左ラック１７の相対位置を位置合わせする必要がない。したがって、位置合わせ情報をドア駆動装置１０のコントローラに入力する面倒もない。

なお、本実施形態のドア駆動装置１０は、電車や自動車等の各種車両の自動開閉ドア等に適用することができる他、工場やマンション等の各種建物のドアの自動開閉にも適用することができる。
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態のドア駆動装置の全体正面図である。

図５は、図４の矢印Ｂ方向に見た図である。
図６は、図５のＣ−Ｃ´断面矢視図である。尚、図４〜図６には、図１〜図３の構成と同一又は相当する部材には、図１〜図３と同一の番号を付与して示している。

図４に示すように、本実施形態のドア駆動装置５０は、２つのモータ１３（１３ａ、１３ｂ）を用いて左右のドア１１及び１２を開閉する構成としたものである。尚、図６には左モータ１３ａを示しているが、右モータ１３ｂも左モータ１３ａと同一の構造である。

図４〜図６において、左モータ１３ａ及び右モータ１３ｂの出力軸である回転子３４には、それぞれ左右のラック・ピニオンケース４０ａ及び４０ｂ内において、スリーブ３５、スプライン軸４８、及び回転軸４２を介してピニオン４３が連結されている。

これらのピニオン４３には、左ラック・ピニオンケース４０ａでは左ラック１７が噛合し、右ラック・ピニオンケース４０ｂでは右ラック２４が噛合している。左ラック１７は左ラック・ピニオンケース４０ａに取り付けられた左ガイドレール４７aに沿って移動する。右ラック２４は右ラック・ピニオンケース４０ｂに取り付けられた右ガイドレール４７ｂ 沿って移動する。

また、左右のラック１７及び２４と左右のガイドレール４７ａ及び４７ｂは、それぞれ左右のラック・ピニオンケース４０ａ及び４０ｂに保持されている。そして、これら左右のラック・ピニオンケース４０ａ及び４０ｂは、それぞれモータ１３の前部シールド板２５に、不図示のボルト等で接離自在に固定されている。

これにより、例えば左モータ１３ａが駆動されると、ピニオン４３に噛合している左ラック１７が移動し、この左ラック１７に連結された吊り金具１４ａ及び１４ｂを介して左ドア１１が開閉駆動される。この場合、左ラック１７は左ガイドレール４７ａに沿ってスムーズに移動するので、左ドア１１もスムーズに移動する。

同様に、右モータ１３ｂが駆動されると、ピニオン４３に噛合している右ラック２４が移動し、この右ラック２４に連結された吊り金具２１ａ及び２１ｂを介して右ドア１２が開閉駆動される。この場合も、右ラック２４は右ガイドレール４７ｂに沿ってスムーズに移動するので、右ドア１２もスムーズに移動する。

本実施形態によれば、２つのモータ１３ａ及び１３ｂを有しているので、ドア連結構造が簡略化されると共に、左右ドア１１及び１２を個別に開閉制御することができる。したがって、例えば必要に応じて左右ドア１１又は１２の一方のドアを閉じたまま、他方のドアのみを開閉制御することもできる。

図６に示すように、左右のラック・ピニオンケース４０ａ及び４０ｂにおいて、ピニオン４３には、その下部においてのみ、左右のラック１７及び２４が噛合し、ピニオン４３の上方にはラックやラックスライドレールやラックスライドレールは存在しない構成になっている。

また、本例の場合も、モータ１３ａ又はモータ１３ｂを補修する又は新品と交換する必要が生じたときには、図６に示すモータ１３ａ（又は１３ｂ、以下同様）の前部シールド板２５とピニオン・ラックケース４０ａ（又は４０ｂ、以下同様）との固定を解除して、図４に示すドア駆動装置５０から、モータ１３ａを単体で取り外す。

本例の場合も、図６に示すモータ１３ａの駆動軸である回転子３４の軸とピニオン４３の回転軸４２との連結は、スリーブ３５とスプライン軸４８との係合による連結であるので、モータ１３ａとピニオン４３の連結は、それぞれの軸方向に接離自在である。

このようにモータ１３ａとピニオン４３との連結は、スリーブ３５とスプライン軸４８との係合によって連結されていただけであるので、モータ１３ａをピニオン・ラックケース４０ａから外すときは、モータ１３ａだけが単体で取り外され、ピニオン４３はピニオン・ラックケース４０ａ内に残される。

このようにモータ１３ａを駆動装置５０から取り外してもピニオン４３がピニオン・ラックケース４０ａ内に残るので、ピニオン４３に噛合する左ラック１７又は右ラック２４は、容易に位置ずれすることはない。

また、補修の終わったモータ１３ａ又は交換用の新品のモータ１３ａをピニオン・ラックケース４０ａに連結する際には、軸端を軸受等に嵌入させる必要はなく、単にスリーブ３５をスプライン軸４８に外嵌させるだけで、あとは前部シールド板２５をピニオン・ラックケース４０ａに固定すればよいので取り扱いが容易である。

なお、本実施形態のドア駆動装置５０も、電車や自動車等の各種車両の自動開閉ドア等に適用することができる他、工場やマンション等の各種建物のドアの自動開閉にも適用することができる。

第１の実施の形態として本発明の移動体駆動装置をドア駆動装置に適用した場合の全体正面図である。 図１におけるＡ−Ａ´断面矢視図でありモータとピニオン・ラックケースとを共に示す図である。 図２に示すモータをピニオン・ラックケースとの係合から取り外した状態を示す図である。 第２の実施の形態のドア駆動装置の全体正面図である。 図４の矢印Ｂ方向に見た図である。 図５のＣ−Ｃ´断面矢視図である。 従来のコンパクト設計の移動体駆動装置に用いられるフラット型モータと近似した構成の永久磁石同期式モータを示す図である。 従来のコンパクト設計の移動体駆動装置に用いられるモータをピニオン・ラック用フレームから分解した図である。

符号の説明

１ モータ
２ エンコーダ
３ エンコーダ取付板バネ
４ モータ軸
５ ピニオン
６ａ、６ｂ ラック
７ ピニオン・ラック用フレーム
１０ ドア駆動装置
１１ 左ドア
１２ 右ドア
１３ モータ
１３ａ 左モータ
１３ｂ 右モータ
１４ａ、１４ｂ 吊り金具
１５ 左スライドレール
１６ 連結金具
１７ 左ラック
１８ 左ドアレール
２１ａ、２１ｂ 吊り金具
２２ 右スライドレール
２３ 連結金具
２４ 右ラック
２５ 前部シールド板
２６ モータフレーム
２７ 後部シールド板
２８ 筐体フレーム
２９ 固定子コイル
３１ 固定子鉄心
３２ 樹脂
３３ 給電線
３４ 回転子
３５ スリーブ
３６ エンコーダ
３７ エンコーダ取付板バネ
３８、３９ 軸受
４０ ピニオン・ラックケース
４０ａ 左ピニオン・ラックケース
４０ｂ 右ピニオン・ラックケース
４１ 軸受
４２ 回転軸
４３ ピニオン
４４ 右ラックスライドレール
４５ 右ガイドレール
４６ 左ラックスライドレール
４７ 左ガイドレール
４７ａ 左ガイドレール
４７ｂ 右ガイドレール
４８ スプライン軸

Claims (5)

1. 回転子の出力軸の両端を軸受けに軸承された状態で筐体フレーム内に収容された回転アクチュエータと、
   該回転アクチュエータの出力軸の一端に一体的にスリーブとして形成され、前記筐体フレームから外部に突出する回転伝達部と、
   該回転伝達部にスプライン軸を介して接離自在に係合し、前記回転伝達部と共に回転する回転軸と、
   該回転軸に外嵌し該回転軸に固定され該回転軸と共に回転する回転伝達体と、
   該回転伝達体を挟んで対向して噛合し略平行かつ逆方向に移動自在な１対の直線伝達体と、
   を備え、
   前記回転軸は、前記回転伝達体の外側面から外部に出る端部を軸受けに軸承され、前記回転伝達体の内側面から外部に出る端部を前記スプライン軸を介して前記回転伝達部に軸支されている、
   ことを特徴とする移動体駆動装置。
2. 回転子の出力軸の両端を軸受けに軸承された状態で筐体フレーム内に収容された回転アクチュエータと、
   該回転アクチュエータの出力軸の一端に一体的にスリーブとして形成され、前記筐体フレームから外部に突出する回転伝達部と、
   該回転伝達部にスプライン軸を介して接離自在に係合し、前記回転伝達部と共に回転する回転軸と、
   該回転軸に外嵌し該回転軸に固定され該回転軸と共に回転する回転伝達体と、
   該回転伝達体に噛合し略平行かつ順逆両方向に移動自在な一対の直線伝達体と、
   を備え、
   前記回転軸は、前記回転伝達体の外側面から外部に出る端部を軸受けに軸承され、前記回転伝達体の内側面から外部に出る端部を前記スプライン軸を介して前記回転伝達部に軸支されている、
   ことを特徴とする移動体駆動装置。
3. 前記直線伝達体をガイドするガイド部材を備えている、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の移動体駆動装置。
4. 前記直線伝達体及び前記ガイド部材を保持する保持ケースを有し、
   該保持ケースは前記回転アクチュエータの筐体フレームに接離可能に固定される、
   ことを特徴とする請求項３記載の移動体駆動装置。
5. 前記回転アクチュエータは、
   前記出力軸の少なくとも回転数及び回転方向を検出可能なセンサを備えている、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、又は４のいずれか１項に記載の移動体駆動装置。