JP2014190436A - 車両用電動アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円筒状のハウジング1を有する車両用の電動アクチュエータには、中空のスリーブ状回転子3を備えた電気モータ2が設置される。スリーブ状回転子3内には、ボールを介してナット部材5に嵌まり合うねじ軸4が置かれており、スリーブ状回転子3に連結されたナット部材5の回転により、ねじ軸4が往復動して対象物を駆動する。電気モータ2とナット部材5との間には、ブレーキ機構6と減速機構7とが設けてあり、スリーブ状回転子3が所定の回転位置となると、ブレーキ機構6が自動的に作動してねじ軸4を正確な位置で停止させる。ブレーキ機構6は手動による解除が可能であり、故障によりブレーキが作動したままになったときは、手動で解除してねじ軸4を動かすことができる。
【選択図】図1
Description
ウイング104の開閉速度は、その位置に応じて制御されており、開放開始時には、雨水が荷台内部に発生する負圧に巻き込まれて侵入するのを防止するよう、また、ウイング104の閉鎖終了時には、側面パネル142の下端部が衝撃的に煽り板105の上部に当接することのないよう、開閉速度が微速又は緩速となる。こうしたウイングの開閉操作方法及びそのための制御回路は、本出願人の先行出願に係る特許第4416805号公報に開示されている。
この公報に記載された電動アクチュエータは、図5に示すとおり、円筒状のハウジング201内にスリーブ状の摺動筒202を嵌め込んだ構造を備え、ハウジング201の端部203がウイングボディの後部フレームに、摺動筒202の端部204が可動部(駆動対象物)であるウイングにそれぞれ連結される。ハウジング201の中心には、ねじを形成したねじ軸205が設置されるとともに、このねじ軸205に嵌まり合うナット部材206が摺動筒202に固着されており、ねじ軸205の正転・逆転により摺動筒202が往復動するよう構成されている。ハウジング201の外側には、ねじ軸205と平行な回転軸を有する電気モータ207取り付けてあり、電気モータ207の回転軸は、減速歯車列208を介してねじ軸205と連結される。
しかし、電動アクチュエータでは、動力源である電気モータがアクチュエータに一体化されているので、アクチュエータが大型となりコンパクトに構成することが困難である。ことに、車両に装備されるアクチュエータ、例えば、ウイングボディのフレームの上部に装着されるウイング開閉用アクチュエータは、搭載スペースが非常に限定される関係上、小型でコンパクトなものが望ましい。特許文献2に記載の電動アクチュエータでは、電気モータがアクチュエータの横に張り出すように取り付けてあり、ウイングボディに装着すると、その分、荷台の貨物を搭載する部分が削減されることとなる。
本発明の課題は、車両に装備される電動アクチュエータを、直線状の形態を有する小型でコンパクトな構造とし、しかも、駆動対象物の速度や位置の正確な制御と同時に故障への対処も可能であるように構成して、上述の問題点を解決することにある。
「ねじを形成したねじ軸と前記ねじに嵌め合わされるナット部材とが設置され、ハウジングに固定された正転・逆転可能な電気モータにより前記ナット部材を回転して前記ねじ軸を往復動させる電動アクチュエータであって、
前記電動アクチュエータは、車両に装備され、
前記電気モータは、前記ねじ軸が貫通する中空のスリーブ状回転子を備えるとともに、前記スリーブ状回転子が、入出力軸の回転中心軸が同軸である減速機構を介して前記ナット部材に接続されており、
前記スリーブ状回転子と前記減速機構との間には、前記電気モータへの通電が遮断されたときに自動的に制動力を作用させるブレーキ機構が設置され、前記ブレーキ機構は、手動で解除可能である」
ことを特徴とする電動アクチュエータとなっている。
電気モータによりスリーブ状回転子が回転すると、減速機構によって減速された回転速度でナット部材が回転して、スリーブ状回転子を貫通するねじ軸を変位させる。このように、本発明の電動アクチュエータでは、電気モータ、スリーブ状回転子、減速機構及びナット部材は、全て同心状にハウジングの内部に収容され、その中心に配置されたねじ軸を往復動させるので、アクチュエータを直線状のコンパクトな形態とすることができる。
このブレーキ機構は、スリーブ状回転子と減速機構との間に設置され、減速機構により伝達トルクが増大される以前に制動力を作用させるから、スリーブ状回転子を停止するのに要する制動トルクは小さいものでよい。また、ブレーキ機構は手動で解除可能となっているので、万一、電気モータや通電系統に故障が生じたときには、制動力を解除することにより、ねじ軸に連結された駆動対象物を故障の修理に適した位置に手動で動かすことができる。あるいは、ウイング等の駆動対象物を車両の走行に支障のない状態として、修理のために整備工場に持ち込むことも可能となる。
ここで、ボールねじ機構を用いて摩擦の低減を図ると、駆動対象物に作用する重力等により、電気モータのスリーブ状回転子が逆に回転駆動される恐れがあるが、本発明の電動アクチュエータにはブレーキ機構が設置されているため、こうした事態は生じない。
図1の全体図に示すように、本発明の電動アクチュエータでは、円筒状のハウジング1の内部に正転・逆転可能な電気モータ2が設置される。電気モータ2は、詳細な図示は省略するが、一般的なDCモータ又はACモータと同じく、ハウジング1に固定されたステータの内側に回転するロータ(電機子)が配置されたもので、ロータの内側には、中空のスリーブ状回転子3が固着されている。そして、円筒状のハウジング1の中心には、中空のスリーブ状回転子3を貫通して延びるねじ軸4が配置され、ねじ軸4に形成されたねじには、ハウジング1の軸方向の一端に置かれたナット部材5が嵌め合わされる。
ねじ軸4は、電動アクチュエータの出力部材となるものであり、駆動対象物がウイングボディのウイングである場合には、ねじ軸4の先端のクレビス(接続金具)41がウイングに連結されるとともに、ハウジング1に固定された反対側のクレビス11がウイングボディの後部フレーム等の上部に枢着される。ねじ軸4のクレビス41とハウジング1との間には、塵埃等の侵入を防止するため、伸縮する蛇腹状のゴム管を設けてもよい。また、ねじ軸4のクレビス41の反対の端部には、抜け止め用ガイド42が固定されている。
さらに、ブレーキ機構6は、ハウジング1に固定される固定部材を有し、この固定部材には、ブレーキ作動体62の摩擦ライニング63をブレーキ用ディスク61に押し付ける押圧ばね64と、ブレーキ作動体62を磁気力で吸引し摩擦ライニング63を離間させる励磁コイル65とが取り付けられる。
ブレーキ機構6のブレーキ作動体62は、通常は押圧ばね64に押されていて、その摩擦ライニング63がブレーキ用ディスク61に圧着され、電気モータ2のスリーブ状回転子3には制動力が作用している。このブレーキ機構6では、ウイング等の駆動対象物を変位させるよう電気モータ2に通電したときは、それに連動して励磁コイル65にも電流が流れて励磁されるように制御回路が構成されている。したがって、電気モータ2に通電されると、ブレーキ作動体62が吸引されて摩擦ライニング63とブレーキ用ディスク61とが離間し、ねじ軸4の移動に対する制動力が解除される。これに対し、電気モータ2の通電が遮断されると、電気モータ2のスリーブ状回転子3には直ちに制動力が作用してねじ軸4が停止するため、スリーブ状回転子3の慣性モーメントが大きくとも、電気モータ2の通電とその遮断により駆動対象物の位置を正確に制御することができる。
手動解除装置としては、図2下部の変形例に示すように、押圧ボールに代えて斜面を形成したピン66Aを孔内に挿入し、ピン66Aの斜面と接触するカム体を取り付けた解除ねじ67Aを押し込むようにしてもよい。
図3の遊星歯車式減速装置においては、太陽歯車SGを形成した中空の太陽歯車軸71がスリーブ状回転子3にフランジ結合される。ハウジング1には、内歯歯車であるリング歯車RGが固定され、太陽歯車SGとリング歯車RGとの間には、両方の歯車と噛み合う遊星歯車PGが配置される。そして、遊星歯車PGを支持する支持軸52がナット部材5に固着されている。
減速比:1/(1+(ZRG/ZSG))
ZSG;太陽歯車の歯数、ZRG;リング歯車の歯数
このように、この実施例の電動アクチュエータでは、電気モータ2の回転速度が上記の減速比に従って減速され、ナット部材5を回転させる。スリーブ状回転子3、減速機構7及びナット部材5は、全て同心状にハウジング1の内部に収容され、その中心に配置されたねじ軸4を往復動させるので、本発明では、電動アクチュエータを直線状のコンパクトな形態として、車両への搭載性を向上させることができる。
電動アクチュエータのハウジング1の内部には、電気モータ2を挟んでブレーキ機構6等とは反対側に、スリーブ状回転子3の回転位置を検出するロータリーエンコーダ8が設置されるとともに、電動モータ2を制御するモータ制御装置9も設置されている。回転位置検出器であるロータリーエンコーダ8を設け、電動モータ2の通電電流のチョッパ制御や周波数のインバータ制御を実施すると、一般的なDCモータ又はACモータを用いたとしても、駆動対象物の位置や速度を容易に制御することができる。駆動対象物がウイングである場合には、スロースタート、スローストップの制御を容易に実行して、開放開始時の雨水の巻き込み防止、閉鎖時の衝撃防止を図ることができる。
なお、電気モータとしてパルスモータを用い、発生したパルス数に応じた回転角度となる構成としたときは、ロータリーエンコーダ等の回転数検出器は不要となる。サーボモータを用いたときは、1個の電気モータの回転位置を、他のアクチュエータにおける電気モータの回転位置に追随させることが可能となる。
2 電気モータ
3 スリーブ状回転子
4 ねじ軸
5 ナット部材
6 ブレーキ機構
61 ブレーキ用ディスク
63 摩擦ライニング
65 励磁コイル
67 解除ねじ(手動解除用)
7 減速機構
8 ロータリーエンコーダ
Claims (5)
- ねじを形成したねじ軸と前記ねじに嵌め合わされるナット部材とが設置され、ハウジングに固定された正転・逆転可能な電気モータにより前記ナット部材を回転して前記ねじ軸を往復動させる電動アクチュエータであって、
前記電動アクチュエータは、車両に装備され、
前記電気モータは、前記ねじ軸が貫通する中空のスリーブ状回転子を備えるとともに、前記スリーブ状回転子が、入出力軸の回転中心軸が同軸である減速機構を介して前記ナット部材に接続されており、
前記スリーブ状回転子と前記減速機構との間には、前記電気モータへの通電が遮断されたときに自動的に制動力を作用させるブレーキ機構が設置され、前記ブレーキ機構は、手動で解除可能であることを特徴とする電動アクチュエータ。 - 前記ブレーキ機構は、無励磁作動形の乾式単板ブレーキであって、前記スリーブ状回転子に固定されたブレーキ用ディスクと、前記ブレーキ用ディスクに摩擦板を押し付けて制動力を作用させる押圧ばねと、前記電気モータへの通電中に前記ブレーキ用ディスクと前記摩擦板とを離間させる励磁コイルとを有する請求項1に記載の電動アクチュエータ。
- 前記ナット部材と前記ねじ軸に形成したねじとの間にボールが介在される請求項1又は請求項2に記載の電動アクチュエータ。
- 前記ハウジングには、前記電動モータの回転位置を検出する回転位置検出器が設置されるとともに、前記電動モータを制御するモータ制御装置が設置される請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電動アクチュエータ。
- 前記電動アクチュエータが、車両に積載されるウイングボディのウイング開閉用アクチュエータであって、前記電動モータを制御するモータ制御装置には、複数のアクチュエータを同期して駆動する同期制御部が設けられる請求項4に記載の電動アクチュエータ。
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