JP5635801B2 - フューエルリッドアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は車などに用いられるフューエルリッドのロックを施錠・開錠するフューエルリッドアクチュエータに関する。

特許文献１にはウォームとラックの噛合機構を利用してドアをロック・ロック解除（施錠・開錠）するドアロックアクチュエータが記載されている。このものは、ハウジングと、そのハウジング内に設けられる断面Ｄ形状の出力軸を有するモータと、その出力軸に係合する断面Ｄ形状の孔を有するウォームと、そのウォームに噛合し、かつハウジングに固定されているラックと、前記ウォームに固定される操作ロッドとを備えている。それら出力軸およびウォームの孔の断面形状はそれぞれ断面Ｄ形状である。そのため、ウォームは出力軸の軸方向に移動自在であり、かつ出力軸と共に回転駆動する。このものの前記モータを駆動させウォームを回転させると、ウォームはハウジングに固定（静止側）されたラックに噛合し、出力軸に沿って軸方向に移動する。その移動により操作ロッドが突出・引き込み方向に操作され、ドアを施錠・開錠する。また、このものは、ソレノイド（電磁石による機構）によりラックをウォームへ接近・離間させる機構を備えているので、ラックとウォームとの噛合・噛合解除を行うことができる。

特許文献２にはフューエルリッドを施錠・開錠するアクチュエータが記載されている。このものはラックとウォームとを噛合させる機構を備えている点で特許文献１と同じである。その上で、このものはウォームとラックとの間にウォームホイールを介在させている。そして、そのウォームホイールに、それと同心になるように前記ラックと噛み合うピニオンを一体に設けている。なお、このものは特許文献１のソレノイドを用いたラックとウォームとを噛合・噛合解除させる機構を備えていない。

特公平３−３０６７３号公報 特開２００９−２２８２７５号公報

一般的に、フューエルリッドを施錠・開錠するアクチュエータは、車体の側面の狭いスペースに配置される。その設置される周辺にはフューエルリッドを開閉する機構あるいはスライドドアのストッパと連動する機構などが集中している。そのため、フューエルリッドアクチュエータは省スペースであることが好ましい。また、このようなアクチュエータは、安全のために緊急時に手動で施開錠できることが好ましい。さらに、常時施錠され、使用者の操作により開錠できると、一層安全である。

特許文献１のドアロックアクチュエータはウォームを直接、ラックに噛み合わせている。そのため、それらの噛み合いを実現させるには高い加工精度を必要とする。一般的に多条ウォームは、条ごとに加工誤差が生じるためピッチずれが起こりやすい。そのため、相手ギヤとの噛み合いが悪く、噛み込みやすい。特にラックギヤの場合は、平行軸でストロークするため、ウォームとウォームホイールに比べて、噛み合っている面積が大きく摺動抵抗も大きい。摺動抵抗が大きいと、ギヤの伝達効力が低くなり、操作レバーを操作するのに大きな力が必要となる。そのため、このものは操作レバーを操作するのに大きな駆動力を必要とする。そのような駆動力を得るには通常は大きなモータが必要となる。また、
操作レバーを、緊急時に手動で操作するのにも大きな力を必要とする。なお、このものはソレノイドを用いた機構により、ウォームとラックの噛合を解除して、操作ロッドを手動で操作できる。しかし、そのような機構を備えると、全体として大きなスペースを占めるし、機構も複雑になる。

特許文献２のアクチュエータは、ウォームホイールを備えているので大きなスペースを必要とする。そして、その分だけギヤの摺動抵抗が大きくなるので、大きな駆動力のモータが必要である。また、操作レバーを手動で操作するのに大きな力を必要とする。

そこで、本発明は省スペースで、かつギヤの摺動抵抗の小さなフューエルリッドアクチュエータを提供することを技術課題としている。

本発明のフューエルリッドアクチュエータは、ハウジングと、前記ハウジング内に収容されたモータと、前記モータの出力軸に連結されたウォームと、前記ウォームと噛合し、フューエルリッドを施開錠するロックピンを有するラック部材とを備えたフューエルリッドアクチュエータであって、前記ウォームは、多条ウォーム（条数：ｎ）の（ｎ−１）個分のピッチ幅を条幅とする1条ウォームであり、前記ラック部材は、前記ウォームの溝部
と噛合する歯部を有することを特徴としている。

（１）本発明のフューエルリッドアクチュエータは、ウォームとラックとを噛合させる機構を用いている。その噛合に用いるウォームは１条ウォームであるが、そのピッチ幅をｎ（条数）−１個分の条幅としている。そのため、多数の条を加工することにより生じる加工誤差をなくすことができる。すなわち、２条ウォームを例にすると、２条目を加工しないので、１条目と２条目のピッチ誤差がなくなり、歯車の精度が上昇する。そのため、噛み込みなどの不具合を減少させることができ、モータ駆動による開錠動作が安定する。また、多条ウォームと比べて噛合する面積が小さくなるため摺動抵抗が減少し、ギヤの伝達効力が高くなる。そのため、駆動力の小さい、小さなモータを用いて開錠することができる。また、一回転で進む距離が長く（リードが長い）、かつ通常の多条ウォームほど摺動抵抗が大きくない。そのため、小さな力で大きな距離を作動できるので、開錠動作の応答が速い。さらに、手動でラック部材を開錠方向に移動させることができるので、アクチュエータが故障したときも安全である。なお、ｎ（条数）−１個分の条幅をピッチ幅としているので、特殊な加工治具を必要としない。

（２）このようなフューエルリッドアクチュエータにおいて、少なくとも前記ハウジングには、前記ラック部材の前記モータの出力軸方向への移動をガイドするガイド部を備えている場合は、ラック部材の回転を防止し、安定して作動させることができる。

（３）また、前記ラック部材を施錠位置に付勢する付勢部材を備え、前記付勢部材は、前記モータと前記ラック部材との間の位置に介在する場合は、運転者がモータをＯＮにすると開錠され、モータＯＦＦ時には、付勢部材の付勢力により施錠される（常時施錠）ため、施錠操作が必要ない。また、摺動抵抗が小さく、ギヤの伝達効力が大きいので、付勢力の小さな付勢部材を用いることができ、フューエルリッドアクチュエータを小型化することができる。

図１は本発明のフューエルリッドアクチュエータの一実施形態を示す平面図である。 図２は図１のフューエルリッドアクチュエータが車体に用いられる様子を示す概略図である。 図３ａはハウジングの正面図、図３ｂは図３ａのＩ−Ｉ線断面図である。 図４ａは図１のラック部材およびウォームの周辺を示す一部断面拡大図、図４ｂは図４ａのラック部材のＡ矢視、図４ｃはラック部材およびウォームの周辺を示す斜視図である。 図５は図１のフューエルリッドアクチュエータが作動する様子を示す工程図である。

はじめに図２を参照して本発明のフューエルリッドアクチュエータ１（以下、アクチュエータ）が用いられる様子を説明する。図２に記載されているのはワンボックスタイプの車体２０である。その車体２０は、その側面にスライドドア２１を備えている。そのスライドドア２１は、車体２０の中央のレール２０ａと上下端に設けられたレール２０ｂ、２０ｂに沿って車体の前後方向にスライドする。また、前記車体２０の後部側面には、フューエルリッド２２が設けられている。そのフューエルリッド２２は、手動または、開閉機構（図示せず）により開閉される。その開閉機構はフューエルリッド２２の周辺で、車体２０の内部に設けられている。また、フューエルリッド２２には施錠のための係合部２２ａ（孔）が形成されている。また、前記スライドドア２１の中央のレール２０ａにはストッパ２４が設けられている。そのストッパ２４は、フューエルリッド２２が開いているときに、スライドドア２１が後方にスライドするのを止めるものである。なお、車体２０としては、ワンボックスタイプ以外の乗用車や自動二輪車、モータボート、船舶あるいは産業機械などにも用いることができる。

アクチュエータ１はフューエルリッド２２付近の車体の内部に配置される。そのアクチュエータ１はフューエルリッド２２に向けて突出するロックピン（図１の符号５ｃ参照）を備えている。そのロックピンは、フューエルリッド２２が閉じているときに、前記孔２２ａに貫通し、フューエルリッド２２が不用意に開くのを防止している。なお、前記孔２２ａの代わりに、ロックピンの突出によりフューエルリッド２２の開作動を規制する構造、例えばU字溝など、を有するものを用いることができる。

図１にアクチュエータ１を示す。そのアクチュエータ１はハウジング２と、そのハウジング２の内部に収納されるモータ３と、そのモータ３の出力軸３ａにトルクを伝達できるように取り付けられるウォーム４と、そのウォーム４と噛み合って前後に移動して突出・引き込み運動するラック部材５と、そのラック部材５を突出側に付勢する付勢機構６とを備えている。また、前記ラック部材５の先端にはロックピン５ｃ（以下、ピン）が設けられている。なお、図１の矢印に、突出（前方）・引き込み（後方）方向を示している。

図３ａおよび図３ｂに示すように前記ハウジング２は横長の側壁２ａと、その側壁２ａの周縁から立設する周壁２ｂとを備えており、全体として前後に長く、側壁２ａの対向面が開口した略長方形の箱状の部材である。そのハウジング２の後部（図の左方）には、前記モータ３が収納され、その出力軸３ａ（図１参照）が前方に延びている。そして、前側の側壁２ａはその縦方向の長さが次第に狭められた先細り形状にされている。そして、先細りされた前端の側壁２aには前記ピン５ｃが貫通し、ガイドされる筒部２ｃが設けられ
ている。一方、後端の側壁２ａにはコネクタ２ｄが設けられている。そのコネクタ２ｄにはモータ３と電気的に接続された電極が延びており、電源ケーブルが接続される。前記側壁２ａの前側下部には、前後方向に延びるガイド突起２ｅ（ガイド部）が形成されている。

前記ハウジング２は側壁２ａの対向面の開口部には、カバー７（図1参照）が取り付け
られている。そのカバー７の内面に、ガイド突起（図示しない）を設けてもよい。そのガ
イド突起はカバー７をハウジング２に取り付けた際に、ハウジング２の前記突起２ｄと対向する位置に設けられる。

図１に戻って前記モータ３は、その前側の面３ｂが平滑な面とされている。なお、モータ３は従来公知のものである。

図４ａに示すように、前記ウォーム４はモータの出力軸３ａに固定されている。そのウォーム４の先端には、小径の突起４ｃが設けられ、ハウジング２の前方の側壁２ａに形成された孔２ｆ（図３参照）に枢支されている。そのウォーム４は多条ウォームの条数（ｎ：条数）のｎ−１個分のピッチ幅を条部４ｂの条幅とする１条ウォームである。また、ｎ（条数）は２〜８で、好ましくは２〜３である。

前記ラック部材５は前記ウォーム４の溝部４ａと噛み合う歯部５ａが形成された本体部５ｂと、その本体部５ｂから前方に延びるピン５ｃとを備えている。そのピン５ｃの後方の部位は前記ハウジング２の筒部２ｃにガイドされる断面円状の部位５ｇ（円柱状部）である。一方、先端部は円柱状部５ｇより小径であり、その部分がハウジング２の筒部２ｃから突出したり、引き込まれたりする。前記本体部５ｂの左右側面には前記ハウジングのガイド突起２ｅおよびカバー７の突起（図示しない）と嵌合摺動するガイド溝５ｄ、５ｄ（図４ｂ、４ｃ参照）が形成されている。なお、前記ハウジングの突起２ｅまたはカバー７の突起は、ガイド溝であってもよい。その場合は、ラックのガイド溝５ｄは突起となる。また、ラック部材５の本体部５ｂの後端からピン５ｃの途中までの内部には、軸方向に開口部５ｅが形成されている。また、本体部５ｂの歯部５ａと反対側の面には解除片５ｆが外向き延びている。

前記歯部５ａ（図４ｃ参照）の圧力角は１０〜４５°であり、好ましくは１４．５〜２０°である。

前記付勢機構６は、スプリングポスト６ａと、そのスプリングポスト６ａに通されるコイル状のスプリング６ｂ（付勢部材）とを備えている。前記スプリングポスト６ａは円柱状であり、その基端側は薄い大径の円盤状（円盤部６ｃ）に形成されている（図１参照）。そのスプリングポスト６ａは、円盤部６ｃの裏面をモータの前側の面３ｂに当接させ、そこを足場として、前側に延びている。一方、スプリングポスト６ａの先端側は本体部５ａの開口部５ｅに通されている。前記スプリング６ｂは、円盤部６ｃに一端を配置し、他端はラック部材５の開口部５ｅの前側端部５ｈに配置されている。そして、スプリング６ｂはラック部材５を前側に付勢している。

図５を用いて、アクチュエータ１の作動する様子を示す。フューエルリッド２２が閉状態のとき、ラック部材５はコイルスプリング６ｂの付勢力により前側に突出している。そしてピン５ａはフューエルリッド２２の孔２２ａを貫通し、施錠されている（工程Ｓ１）。

次いで、運転者が運転席からボタン操作あるいは車外からのリモコン操作などを行い、それによりモータ３が通電（ＯＮ）される。モータ３が回転駆動すると、ウォーム４はコイルスプリング６ｂの付勢力に逆らってラック部材５を後方へ移動させ、ピン５ｃをハウジング２内へ引き込む。その際、ハウジングのガイド突起５ｅ及びカバーの突起（図示しない）とラック部材のガイド溝５ｄ、５ｄがそれぞれ嵌合し摺動しながら後方へ移動する。前記ピン５ｃがハウジングの筒部２ｃから後方に移動すると、ピンの筒部２ｃに支持される部位（接触面積）が小さくなり、筒部２ｃによるピン５ｃの支持が低下する。しかし、ラック部材のガイド溝５ｄがハウジングのガイド突起２ｅにより支持されているので、ラック部材５は安定して（ブレることなく）後方に移動できる。さらに、ラック部材５は
ガイド突起２ｅに支持されているので、ガイド部材５がウォーム４に追従して回転するのを防止することができる。そして、前記ピン５ｃはフューエルリッド２２の孔２２ａから抜け、フューエルリッド２２の施錠が解除される。

フューエルリッド２２が開錠されると、開閉機構（図示せず）により、フューエルリッド２２が開く。なお、開閉機構が、フューエルリッド２２を開方向に付勢する弾性部材（図示しない）を備えている場合は、前記アクチュエータ１が開錠にすると、弾性部材の付勢力でフューエルリッドを開かせることができる。

前記フューエルリッド２２が開錠され、一定の時間または、モータにかかるトルクがある一定量となったことが検出されると、アクチュエータ１のモータへの通電が遮断される。それにより、コイルスプリング６ｂはその付勢力によりラック部材５を前側に移動させて、ピン５ｃを突出させる。

前記フューエルリッド２２を閉じると、前記孔２２ａが形成された部材（図示せず）がピン５ｃをコイルスプリング６ｂの付勢力に反して開錠方向に付勢しながら車体２０内部方向に移動する。次いで、前記部材が孔２２ａがピン５ｃを貫通する位置までくると、ピン５ｃは、コイルスプリング６ｂの付勢力によって施錠位置に付勢され、フューエルリッド２２がピン５ｃによって施錠される。そして、ピン５ｃはフューエルリッド２２の孔２２ａを貫通し、それが開くのを規制している。

本実施形態では、コイルスプリング６ｂによってピン５ｃを施錠方向へ付勢しているが、コイルスプリング６ｂを用いなくても良い。その場合は、モータ３を解除方向とは逆方向に回転駆動させて、ピンを施錠方向に突出させフューエルリッド２２を施錠する。その際、フューエルリッド２２は、開閉機構を用いないで手動で開閉させても良い。

前記モータ３へ通電ができない時（例えばバッテリー切れ）、故障あるいはその他の緊急時には、コイルスプリング６ｂの付勢力に抗してウォーム４を回転（空回り）させながら、解除片５ｆを後方に引くと、ラック部材５を後方へ移動させることができる。そうすることで、ピン５ｃをハウジング２内に引き戻し、開錠することができる。

１ フューエルリッドアクチュエータ（アクチュエータ）
２ ハウジング
２ａ 側壁
２ｂ 周壁
２ｃ 筒部
２ｄ コネクタ
２ｅ ガイド突起
２ｆ 孔
３ モータ
３ａ 出力軸
３ｂ 前側の面
４ ウォーム
４ａ 溝部
４ｂ 条部
４ｃ 突起
５ ラック部材
５ａ 歯部
５ｂ 本体部
５ｃ ロックピン（ピン）
５ｄ ガイド溝
５ｅ 開口部
５ｆ 解除片
５ｇ 円柱状部
５ｈ 前側端部
６ 付勢機構
６ａ スプリングポスト
６ｂ コイルスプリング
７ カバー
６ｃ 円盤部
２０ 車体
２０ａ 中央のレール
２０ｂ レール
２１ スライドドア
２２ フューエルリッド
２２ａ 孔
２４ ストッパ

Claims (4)

1. ハウジングと、前記ハウジング内に収容されたモータと、前記モータの出力軸に連結されたウォームと、前記ウォームと噛合し、フューエルリッドを施開錠するロックピンを有するラック部材とを備えたフューエルリッドアクチュエータであって、
   前記ラック部材は、歯ピッチが所定のピッチである歯部を有し、
   前記ウォームは、前記歯ピッチと対応した条ピッチの条を有し、
   前記ウォームは、前記条の条幅を、多条ウォームとした場合の条数より１少ない数の個数分のピッチ幅とする１条ウォームであり、
   前記ラック部材と前記１条ウォームとが噛合するようにしたフューエルリッドアクチュエータ。
2. 前記ウォームが、２条ウォームまたは３条ウォームとした場合における、それぞれ１または２つ分のピッチ幅を条幅とする１条ウォームである請求項１に記載のフューエルリッドアクチュエータ。
3. 少なくとも前記ハウジングには、前記ラック部材の前記モータの出力軸方向への移動をガイドするガイド部を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のフューエルリッドアクチュエータ。
4. 前記ラック部材を施錠位置に付勢する付勢部材を備え、
   前記付勢部材は、前記モータと前記ラック部材との間の位置に介在することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフューエルリッドアクチュエータ。

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