JPH0443827A - アクセル制御用のアクチュエータおよびそれを用いたアクセル制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアクセル制御用のアクチュエータおよびそれを
用いたアクセル制御システムに関する。さらに詳しくは
、自動車、建設機械などのエンジンのアクセルを遠隔操
作するためのアクチュエータおよびそれを用いたアクセ
ル制御システムに関する。

［従来の技術］ 従来、自動車や建設機械などにおいて、エンジン（とく
にディーゼルエンジン）のアクセルを遠隔制御したり定
速自動運転したりするのにアクセル制御用のアクチュエ
ータが用いられている。このものはエンジン側のガバナ
に取りつけたエンジンプーリなどの回転角をポテンショ
メータで検出し、その回転角の信号をコントローラ内で
操作装置（または回転速度設定装置）からの指示信号と
比較したうえで、偏差をなくすべくアクチュエータのモ
ータにフィードバックしている。

［発明が解決しようとする課題］ エンジンの近辺にポテンショメータを配置すると振動な
どでポテンショメータの寿命が短くなる。

またアクチュエータの近辺に、別個に開度検出機構を設
けると、構造が複雑で装置が大きくなるという問題があ
る。

本発明は叙上の事情に鑑み、アクチュエータの出力回転
角を直接検出でき、構造が簡単で、設置スペースが少な
く、高い制御性を達成しうるアクセル制御用のアクチュ
エータを提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明のアクセル制御用のアクチュエータは、（ａ）ハ
ウジングと、（ｂ）該ハウジングに取りつけられるモー
タと、（ｃ）前記ハウジングに対して回転自在に設けら
れるプーリと、（ｄ）前記モータとプーリとの間に介在
される減速機と、（ｅ）前記プーリのまわりにその一端
が巻かれると共に、プーリの回転に応じて往復駆動され
るコントロールケーブルの内索と、（ｆ）前記プーリと
ハウジングとの間の相対角度を検出するための回転角検
出器とから出力されている。

そのように出力されるアクチュエータは、さらに前記減
速機がたがいに同心状に配列される第１減速部および第
２減速部を有し、前記プーリがリング状を呈しており、
前記第２減速部が第１減速部の出力軸のまわりに設けら
れる太陽歯車と、前記プーリの内面に形成される内歯と
、太陽歯車とプーリの内歯との間に介在されるアイドル
ギヤとからなり、前記回転角検出器の検出軸に連結アー
ムの一端が固着され、連結アームの自由端が前記プーリ
に連結されているのが好ましい。

前記回転角検出器としては非接触式ポテンショメータか
好適に用いられる。

さらに本発明のアクセル制御システムは前述のアクセル
制御用のアクチュエータと、目標信号を出力する操作装
置と、前記アクチュエータの回転角検出器から出力され
る装置信号と前記操作装置から出力される操作信号との
差を読みとり、その差に応じた回転方向および回転数で
アクチュエータのモータを駆動するコントロラと、前記
プーリによって駆動される内索の他端が連結されている
エンジンプーリとからなることを特徴とする。

［作　用］ モータは外部からの信号で所要の回転数だけ回転し、そ
の回転は減速機を介してプーリに伝達される。他方、プ
ーリの回転角は回転角検出器で検出され、外部へ出力さ
れる。

本発明のアクチュエータは回転角検出器を内蔵している
ので、アクチュエータ自体で回転角を直接に検出でき、
構造が簡単で、設置スペースが少ない。さらにプーリと
回転角検出器とを連結しているので、検出角度に減速機
のギアのバックラッシュなどを含まず、高い制御性を達
成しうる。

［実施例］ つぎに図面を参照しながら本発明のアクチュエータおよ
びシステムの実施例を説明する。

第１図は本発明のアクチュエータの一実施例を示す斜視
図、第２図は第１図のアクチュエータの縦断面図、第３
図は第２図の圓−ｌ線断面図、第４〜６図はそれぞれｊ
＠１図のモータ、第１減速機および第２減速機において
矢印（Ｂ）方向からみてモータを反時計方向へ回すばあ
いの歯車の回転方向を示す説明図、第７図は本発明にか
かわるリミットスイッチの結線状態の一例を示す回路図
、第８図は本発明のアクセル制御システムの一実施例を
示すブロック線図である。

まず第１図に基づき、アクチュエータの全体の出力を説
明する。

第１図において（１）はハウジングであり、（２）はハ
ウジング（１）のカバー（３）に固定されるモータであ
り、さらにハウジング（１）内には第１減速機（４）、
第２減速機（５）およびプーリ（６）がそれぞれ収容さ
れている。

プーリ（６）の外周にはコントロールケーブル（刀、（
８）の内索（９）、ω）の一端が係止されている。また
回転角検出器としてポテンショメータａｖが設けられて
おり、前記プーリ（６）とは連結アーム（＋２）によっ
て連結されている。

まず第１減速機（４）を説明する。

モータ（２）の回転軸の外周上には第１減速機（４）の
太陽歯車０が固着されている。モータ（′２Ｊが固定さ
れているカバー（３）には太陽歯車色が挿通されるよう
に中空部が軸方向に貫通してしており、さらにカバー（
３）の内側には円筒状部材■が突出している。円筒状部
材０Φの内周には固定側となる内歯歯車旧が形成されて
いる。

前記ハウジング（１）の隔壁（第２図の■）には円筒状
部材■と同心状に孔口が形成され、その孔面に有底筒状
部材のの出力軸Ｕが回転自在に支持されている。また有
底筒状部材Ｏａの内側には回転側の内歯歯車のが形成さ
れている。両方の内歯歯車６、■に内接するように、２
個の遊星歯車（２１１が歯合しており、遊星歯車Ｃ２１
）は前記太陽歯車０とも歯合している。

固定側の内歯歯車６と回転側の内歯歯車■の歯数にはわ
ずか（たとえば２〜３枚）の差が設けられており、それ
により内歯歯車の、■、太陽歯車に、遊星歯車のからな
る第１減速機（４）はいわゆるファーガソンズパラドッ
クスギャの減速機を出力している。なお前記２個の遊星
歯車のは第２図のキャリアののビンのによって自転する
ように支持され、キャリアは内歯歯車■の段部Ｑ４上に
公転するように支持されている。

ファーガソンズパラドックスギャの減速機は、たとえば
内歯歯車６、■および太陽歯車りの歯数をそれぞれ！、
　１００および２０としたばあい、減速比は２９５とき
わめて大きいものとなる。しかも入力軸と出力軸が同心
状になり、自己拘束機能（出力側からは回転させられな
い）を有するなどの特徴を有する。

つぎに第２減速機（５）を説明する。

前記出力軸□□□は有底筒状部材叱の底面中央からその
軸方向に突出し、出力軸（至）の外周上に第２減速機（
５）の太陽歯車のが刻設されている。なお出力軸回の自
由端はハウジング（１）に取りつけられたプレート四の
中心孔ので回転自在に支持されている。

さらに前記有底筒状部材ＯＦ３の底部側に隣接して内歯
歯車のを有するリング状のプーリ（６）が同心状に配置
され、プーリ（６）の内周縁は隔壁的およびプレートの
に形成された円形の段部刃、■上に回転自在に支持され
ている。

太陽歯車のと内歯歯車のとの間には３個の遊星歯車（３
１）が設けられており、それぞれの遊星歯車（３１）は
前記プレート元の側面に突出する３本のピン（３２）上
に回転自在に嵌着されている。

遊星歯車（３Ｉ）はアイドルギヤとして機能する。

それにより太陽歯車囚、内歯歯車のおよび遊星歯車（３
１）はプーリ（６）を出力部材とする遊星歯車機構から
なる第２減速機（５）を出力している。

つぎに第４〜６図を参照しながら、第１減速機（４）と
第２減速機（５）において第１図の矢印（Ｂ）方向から
みてモータを反時計方向（矢印（Ａ）方向）へ回転させ
るばあいの各歯車の作用を説明する。

第４図においてモータを左方向（矢印（Ａ）方向）に回
転すると、太陽歯車［相］も左方向へ回転する。つぎに
第５図に示すように、太陽歯車におよび固定内歯歯車６
と歯合する２個の遊星歯車のはともに右方向へ自転しな
がら右方向に公転する。それにより前記遊星歯車（２１
）と歯合する回転側の内歯歯車囚は固定内歯歯車すとの
歯数の差などに基づく大きい減速比で右方向（矢印（ｃ
）方向。ただし前記例示の歯数のばあい）へゆっくりと
回転する。

さらに第６図において前記内歯歯車■と同方向に回転す
る太陽歯車のは右方向へ回転し、３個の遊星歯車（３１
）を介して内歯歯車Σすなわちプーリ（６）はさらに減
速されて矢印（Ａ）方向に回転する。

つぎに第１図に戻って第２減速機（５）のプーリ（６）
の出力部材としての出力を説明する。

プーリ（６）の外周には２本の内索溝（３３）、（３４
）が形成されており、プーリの一方の側面には２本の引
きコントロールケーブル（７）、（８）の内索（９）、
（ト））のワイヤエンド（３５）、（３Ｂ）を係止する
ための四部（３７）、（３８）が形成されている。

前記内索（９）、（転）の端部はワイヤエンド（３５）
、（３６）を係止凹部（３７）、（３８）に係止するこ
とによリブーリ（６）に連結され、前記内索溝（３３）
、（３４）にそれぞれ逆向きに巻きつけられ、プーリ（
６）の接線方向に延びている。それによりプーリ（６）
の往復回転運動を２本の内索（９）、００１の往復直進
運動に変換する出力機構かえられる。

たとえば内歯歯車の、すなわちプーリ（６）が矢印〈ω
方向へ回転すると、一方の内索（９）が矢印中〉方向へ
、他方の内索００）が矢印（ｃ）方向へ駆動される。

なお第１図の装置では２本の引きコントロールケーブル
が用いられているが、１本の押し引きコントロールケー
ブルを用いてもよい。

前記コントロールケーブル（７）、（８１の他端側には
ガバナに連結されたエンジンプーリがあり、そのエンジ
ンプーリに前記内索（９）、（１０）の他端が連結され
ている（第１図では図示省略）。そのためコントロール
ケーブルの内索の往復直進駆動をエンジンプーリの回転
駆動へ変換することができ、アクセルを制御することが
できる。

つぎに前記プーリ（６）とポテンショメータ旧）との連
結部について説明する。

前記プーリ（６）の他方の側面には突起部（３９）が形
成されているが、その突起部（３９）はプレート元に形
成された円弧状長孔（４０）を貫通している。

さらにハウジング（１）の開口部（第２図の右側）を閉
しるカバー（４１）にはポテンショメータ旧）の本体が
固定され、カバー（４１）とプレート囲との間にプラッ
トフォーム（４２）が保持されている。

プラットフォーム（４２〉の中心部には、連結アーム０
２）のボス部（４３）を回転自在に支持するためのボス
（４４）が設けられている。連結アーム０ｚのボス部（
４３）の中心孔はポテンショメータ０１）の検出軸（４
５）に固着されている。

また連結アーム０２）の自由端にもボス（４６）が形成
され、そのボス（４６）が前記プーリ（６）の突起部（
３９）と嵌合している。なおボス（４６）と突起部（３
９）の間では回転が生しないので、両者は固着されてい
てもよい。

プレート元の裏面にはリミットスイッチ（第３図の　（
ＬＳｌ）、（ＬＳ２）　）が固着されており、リミット
スイッチは連結アーム面の振れ角のエンドを検出する。

リミットスイッチ　（ＬＳｌ）、　（ＬＳ２）はたとえ
ば第７図に示すようにダイオード（ＤＩ）、（Ｄ２）な
どを介してモータ（２）と連結されており、モータ（２
）に対して回生ブレーキ作用を行なわせるために用いら
れる。

斜上の出力により第２減速機（５）の出力部材であるプ
ーリ（６）とハウジング（１）との間の相対角度および
往復操作の終端を検出することかできる。

前記ポテンショメータ０１）としては非接触式ポテンシ
ョメータが好ましい。非接触式ポテンショメータとして
は検出軸（４５）に取り付けた回転子に巻かれた半導体
磁気抵抗素子に電源電圧が加えられており、回転子の回
転角に応じた磁気抵抗の変化に相応する電圧を検出する
ものなど、種々の形式のものをいずれも採用しうる。こ
のものは摺動に起因するノイズがまったくないため検出
精度がよく、また摺動による摩耗部分（接触式ポテンシ
ョメータのブラシなど）を有していないため寿命が長い
という利点がある。

なお本発明における回転角検出器としては非接触式ポテ
ンショメータのほか、接触式ポテンショメータ、ロータ
リーエンコーダ、レゾルバなどを用いることができる。

ポテンショメータなどの回転角検出器は、たとえば前記
第１減速機の軸と連結したり、プーリ（６）の外周上を
転勤するアイドルプーリなどに連結することもできるが
、本発明のアクチュエータではプーリ（６）と連結させ
ている。したがって減速機の途中、たとえば第１減速部
の出力軸の回転角を検出するばあいなどに比して、減速
機のギアのバックラッシュ分を検出角にまったく含まな
いので精度よく検出できる。また非接触式ポテンショメ
ータは一般に有効検出角が±４５″程度と小さいのであ
るが、プーリ（６）自体の回転角は第１減速機出力端の
回転角よりもかなり小さいので、個別に減速手段を設け
なくても非接触式ポテンショメータを使用できる。

つぎにアクチュエータ（４７）と操作装置（４８）を組
合わせたアクセル制御システムを説明する。

第８図において（４８）は操作装置、（４７）は前述の
アクチュエータであり、それぞれ図示のアクセル制御シ
ステムにおいて目標値を設定する位置設定器、制御対象
を直接駆動する駆動装置として用いられている。コント
ローラ（４９）は操作装置（４８）からの目標信号とア
クチュエータ（４７）のポテンショメータ（Ｉｌｌから
の位置信号との差を読みとり、その差に応じた回転方向
および回転数でモータ（′２Ｊに向けて出力する。すな
わち操作装置（４８）で検出された回転角度とアクチュ
エータ（４７）の出力たるプーリの突起部（３９）の回
転角度とを比較し、両者の差が０になるようにモータ（
２１の回転方向および回転数を出力する。

［発明の効果］ 本発明のアクセル制御用のアクチュエータは回転角検出
器を内蔵しているので、回転角検出器を別個に設けるば
あいのような大きいスペースを必要とせず、しかもエン
ジンプーリ側に回転角検出器を設けるばあいの問題（振
動で検出器の寿命が短くなる）が解消される。

さらにプーリに回転角検出器を連結しているので、高い
制御性を達成することができる。

またそのようなアクチュエータを用いることにより、構
造が簡単で装置がコンパクトであるアクセル制御システ
ムをうろことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアクチュエータの一実施例を示す斜視
図、第２図は第１図のアクチュエータの縦断面図、第３
図は第２図の［［］−（ＩＮ）線断面図、第４〜６図は
それぞれ第１図のモータ、第１減速機および第２減速機
において矢印（Ｂ）方向からみてモータを反時計方向へ
回したばあいの歯車の回転方向を示す説明図、第７図は
本発明にかかわるリミットスイッチの結線汰態の一例を
示す回路図、第８図は本発明のアクセル制御システムの
一実施例を示すブロック線図である。 （図面の主要符号） （２）、モータ （４）、第１減速機 （５）第２減速機 （６）：プーリ （７）、（８）：コントロールケーブル０１）：ポテン
ショメータ （４７）アクチュエータ （４８）　　操作装置 （４９）　　コントローラ 才２０ ■ 牙３図 シントロ ブノＬ８ Ｓ２ ７つ フットロ ブルア ／ Ｓ１ 第４Ｍ オ８回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（ａ）ハウジングと、 （ｂ）該ハウジングに取りつけられるモータと、（ｃ）
   前記ハウジングに対して回転自在に設けられるプーリと
   、 （ｄ）前記モータとプーリとの間に介在される減速機と
   、 （ｅ）前記プーリのまわりにその一端が巻かれると共に
   プーリの回転に応じて往復駆動されるコントロールケー
   ブルの内索と、 （ｆ）前記プーリとハウジングとの間の相対角度を検出
   するための回転角検出器とからなるアクセル制御用のア
   クチュエータ。 ２　前記減速機がたがいに同心状に配列される第１減速
   部および第２減速部を有し、前記プーリがリング状を呈
   しており、前記第２減速部が第１減速部の出力軸のまわ
   りに設けられる太陽歯車と、前記プーリの内面に形成さ
   れる内歯と、太陽歯車とプーリの内歯との間に介在され
   るアイドルギヤとからなり、前記回転角検出器の検出軸
   に連結アームの一端が固着され、連結アームの自由端が
   前記プーリに連結されてなる請求項１記載のアクチュエ
   ータ。 ３　前記回転角検出器が非接触式ポテンショメータであ
   る請求項１または２記載のアクチュエータ。 ４　請求項１記載のアクチュエータと、目標信号を出力
   する操作装置と、前記アクチュエータの回転角検出器か
   ら出力される位置信号と前記操作装置から出力される操
   作信号との差を読みとり、その差に応じた回転方向およ
   び回転数でアクチュエータのモータを駆動するコントロ
   ーラと、前記プーリによって駆動される内索の他端が連
   結されているエンジンプーリとからなるアクセル制御シ
   ステム。