JPH04254244A - 非線形動作アクチュエータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非線形動作アクチュエー
タに関する。

【０００２】

【従来技術】アクチュエータのー形式として、駆動モー
タと、同モータにより回転する回転軸と、同回転軸に連
結されて同回転軸の回転により作動する操作手段を備え
た動作アクチュエータがあり、そのー例である無人車用
の自動ブレーキ装置が実開昭６１−１９０７６１号公報
に示されている。当該ブレーキ装置においては操作手段
である操作ワイヤが回転軸と***作手段であるブレーキ
ペダルとに連結されていて、駆動モータの駆動を制御す
ることによりブレーキペダルを操作して、同ペダルに連
結した車両ブレーキを作動して無人車両を自動的に制動
する構成のものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した自
動ブレーキ装置においては駆動モータの選定を、同駆動
モータの減速比を一定とした条件で通常のブレーキ装置
におけるブレーキペダルに対する最大踏力Ｆ０と、最大
操作速度Ｖ０とを考慮して行っている。すなわち、上記
した最大踏力Ｆ０と、最大操作速度Ｖ０の要求仕様を満
すために、駆動モータとしてＦ０×Ｖ０（ｗ）のモータ
を選定している。図７のグラフには通常のブレーキにお
けるブレーキ操作速度Ｆとブレーキ踏力Ｖとの関係が示
されていて、同グラフから明かなように上記のごとく選
定した駆動モータを使用した場合には相当のオーバスペ
ック状態となり、駆動モータとして不必要に大型のもの
を使用していることになる。

【０００４】従って、当該自動ブレーキ装置においては
、図７のグラフに同一または近似する非線形の動作を行
うように構成すれば、駆動モータの小型化を図ることが
できて極めて有利である。従って、本発明の目的は当該
自動ブレーキ装置を含むアクチュエータにおいて、同ア
クチュエータの動作を非線形の動作が可能なように構成
することにより、駆動モータの小型化を図るとともにア
クチュエータ自体の小型化を図ることにある。

【課題を解決するための手段】

【０００５】本発明は非線形動作アクチュエータに関し
、駆動モータと、同モータにより回転する回転軸と、同
回転軸に連結されて同回転軸の回転により作動する操作
手段を備え、前記回転軸が前記駆動モータ側に連結した
第１の回転軸と前記操作手段側に連結した第２の回転軸
とを有して、これら両回転軸間にー対の非線形ギヤから
なる伝達機構が介在して同伝達機構にてこれら両回転軸
が互いに回転可能に連結していることを特徴とするもの
である。本発明において非線形ギヤとは楕円形ギヤ、変
速円錐形ギヤ、不規則形ギヤ等不等速の回転を行うギヤ
を意味する。

【発明の作用】

【０００６】かかる構成のアクチュエータにおいては、
上記伝達機構がー対の非線形ギヤにて構成されているた
め、同伝達機構に連結されている操作手段に対する駆動
モータの回転速度およびトルクは非線形ギヤの回転角に
応じて変化して伝達され、この結果同操作手段にて操作
される被作動装置が非線形動作を行う。かかる非線形動
作は各非線形ギヤの速度変化およびトルク変化の関係を
考慮すれば、図７のグラフに示す非線形等所望の非線形
動作を選定することが可能である。

【０００７】

【発明の効果】従って、当該アクチュエータを構成する
駆動モータの選定に当っては、伝達機構を構成する各非
線形ギヤによる速度変化、トルク変化等との関係を考慮
することにより、要求仕様の最大操作速度Ｆ０および最
大操作力Ｖ０におけるＦ０×Ｖ０の値よりも小さい値の
モータを選定することができるため、小型の駆動モータ
を選定することができるとともにアクチュエータ自体を
小型化することができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明のー実施例を図面に基づいて説明
するに、図１および図２には本発明に係る非線形動作ア
クチュエータのー例である無人の実験車用自動ブレーキ
装置を構成するブレーキ操作装置が示されている。当該
ブレーキ装置は本実施例に係るブレーキ操作装置１０と
、ブレーキペダル２１と、車輪に設けたブレーキ２２と
により構成されている。

【０００９】当該ブレーキ装置において、ブレーキペダ
ル２１は操作ロッド２３にてブレーキ操作装置１０に連
結されているとともに、マスタシリンダ２４およびブレ
ーキホース２５にてブレーキ２２に連結されていて、ブ
レーキ操作装置１０の作動により操作ロッド２３が押動
されてブレーキペダル２１を回動させるものである。同
ブレーキペダル２１は回動時マスタシリンダ２４を圧縮
し、同シリンダ２４の油圧にてブレーキ２２を作動して
車両を制動するものである。

【００１０】しかして、ブレーキ操作装置１０は駆動モ
ータ１１、第１伝達機構１２、第２伝達機構１３および
操作アーム１４を備えている。当該ブレーキ操作装置１
０においては、第２伝達機構１３が本発明におけるー対
の非線形ギヤからなる伝達機構に該当し、また操作アー
ム１４が操作手段に該当する。当該ブレーキ操作装置１
０においては、両伝達機構１２，１３がケーシング１５
内に収容されており、また駆動モータ１１がケーシング
１５のー側にかつ操作アーム１４がケーシング１５の他
側にそれぞれ組付けられている。なお、符号１６はケー
シング１５の他側に組付けられているエンコーダである
。

【００１１】第１伝達機構１２は減速歯車機構であって
小径ギヤ１２ａと大径ギヤ１２ｂとにより構成されてい
て、小径ギヤ１２ａは第１収容部ｒ１にて駆動モータ１
１の出力軸１１ａ上にー体回転可能に組付けられており
、かつ大径ギヤ１２ｂは同収容部ｒ１にて第１回転軸１
７ａ上にー体回転可能に組付けられている。出力軸１１
ａおよび第１回転軸１７ａはケーシング１５内にて回転
可能に軸支されている。第１回転軸１７ａは本発明の第
１の回転軸に該当する。

【００１２】第２伝達機構１３は非線形歯車機構であっ
てー対の楕円形ギヤ１３ａ，１３ｂにより構成されてい
て、第１楕円形ギヤ１３ａは第２収容部ｒ２にて第１回
転軸１７ａ上にー体回転可能に組付けられており、かつ
第２楕円形ギヤ１３ｂは同収容部ｒ２にて第２回転軸１
７ｂ上にー体回転可能に組付けられている。第２回転軸
１７ｂはケーシング１５に回転可能に軸支されていて、
そのー端が同ケーシング１５から突出している。第２回
転軸１７ｂの突出端部上には操作アーム１４がー体回転
可能に組付けられており、かつ同突出端にはエンコーダ
１６の回転軸１６ａが同軸的に連結している。第２回転
軸１７ｂは本発明の第２の回転軸に該当するもので、同
回転軸１７ｂ上に組付けた操作アーム１４にはブレーキ
ペダル２１に連結した操作ロッド２３が連結されている
。

【００１３】図３には第１伝達機構１２を構成する小径
ギヤ１２ａと大径ギヤ１２ｂとの噛合関係が模型的に示
されており、かつ図４には第２伝達機構１３を構成する
各楕円形ギヤ１３ａ，１３ｂの噛合関係が模型的に示さ
れている。第２伝達機構１３を構成する各楕円形ギヤ１
３ａ，１３ｂは互いに同一形状のもので、短径／長径の
比（ｂ／ａ）が１／２の比に形成されているものであり
、互いに９０゜変位して噛合している。図１および図４
に示す両楕円形ギヤ１３ａ，１３ｂの噛合関係はブレー
キ操作装置１０が非作動の状態における関係を示してい
る。

【００１４】かかる構成のブレーキ操作装置１０を備え
たブレーキ装置においては、車両に搭載した図示しない
制御装置により予め記憶させたプログラムに基づいて作
動を制御されて当該車両を制動するものであり、同制御
装置はさらに当該車両の始動、走行をも制御する。ブレ
ーキ操作装置１０においては、制御装置からの制御信号
に基づき同制御信号に対応する予め設定された量だけ駆
動モータ１１が回転し、ブレーキ２２を作動させて車両
を所望の状態に的確に制動する。

【００１５】ブレーキ操作装置１０における駆動モータ
１１の回転時、同モータ１１の回転は第１伝達機構１２
により一定の減速比に基づいて減速されて第１回転軸１
７ａ側に伝達される。また、第１回転軸１７ａの回転は
第２伝達機構１３により可変する変速比に基づいて変速
されて第２回転軸１７ｂに伝達される。操作アーム１４
は第２回転軸１７ｂの回転により同回転軸１７ｂとー体
的に所定角度回動し、操作ロッド２３を押動してブレー
キペダル２１を回動してブレーキ２２を作動させる。な
お、当該ブレーキ操作装置１０においては、車両に対し
て予め設定された制動操作を行った後には駆動モータ１
１が上記とは逆方向へ同一量だけ回転して、ブレーキペ
ダル２１およびブレーキ２２の作動を解除させる。

【００１６】しかして、当該ブレーキ操作装置１０にお
いては、通常のブレーキ装置におけるブレーキペダルの
ブレーキ操作速度Ｖとブレーキペダル踏力Ｆとの関係か
ら、図５の２点鎖線のグラフで示す回転速度−回転角、
トルク−回転角の関係が第２伝達機構１３の出力側の要
求性能であるとして、当該ブレーキ操作装置１０の作動
および作用効果について以下に詳述する。

【００１７】当該ブレーキ操作装置１０の第２伝達機構
１３を構成する各楕円形ギヤ１３ａ，１３ｂにおいては
、各ギヤ１３ａ，１３ｂの半径Ｒ１、Ｒ２は下記の通り
となる。

【数１】Ｒ２＝２ａｂ／｛（ａ＋ｂ）−（ａ−ｂ）ｃｏ
ｓ２θ｝

【数２】Ｒ１＝（ａ＋ｂ）−Ｒ２ 上記式中ａはギヤの長径、ｂはギヤの短径を示す。これ
ら両ギヤ１３ａ，１３ｂの変速比Ｒ１／Ｒ２は下記の通
りとなる。

【数３】 但し、上記式中ｒ＝ａ／ｂ＝２、θは第２楕円形ギヤ１
３ｂの回転角であり、変速比Ｒ１／Ｒ２と回転角θとの
関係は図６に示すグラフの通りとなる。

【００１８】かかる関係から回転角θ＝０における要求
最大速度　Ｗ０を達成するためには、第１楕円形ギヤ１
３ａの最大速度としてはＷ０／２が必要であり、かつ回
転角θ＝９０゜における最大トルク　Ｔ０を達成するた
めには、第１楕円形ギヤ１３ａの最大トルクとしてはＴ
０／２が必要である。従って、駆動モータ１１に要求さ
れる出力Ｐは

【数４】（Ｗ０／２）×（Ｔ０／２）＝Ｗ０×Ｔ０／４
となる。このため、駆動モータ１１の出力は従来の１／
４のものでよく、これにより同モータ１１として小型の
モータを採用することができるとともに、これにともな
いブレーキ操作装置１０を小型化することができる。こ
の場合の第２伝達機構１３の出力としては図５に示す速
度特性およびトルク特性が得られる。

【００１９】なお、本実施例においては、本発明に係る
非線形動作アクチュエータをブレーキ操作装置１０に構
成した例について示したが、本発明に係るアクチュエー
タは図７に示す非線形動作を要求されるアクチュエータ
に限らず、各種の非線形動作を行う各種分野のアクチュ
エータにも適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る非線形動作アクチュエータのー例
であるブレーキ操作装置のー部横断平面図である。

【図２】同ブレーキ操作装置のー側面図である。

【図３】同ブレーキ操作装置における第１伝達機構を構
成する各ギヤの噛合関係を示す図１矢印３−３線方向に
見た模型的説明図である。

【図４】同ブレーキ操作装置における第２伝達機構を構
成する各ギヤの噛合関係を示す図１矢印４−４線方向に
見た模型的説明図である。

【図５】ブレーキ操作装置の出力側の速度特性およびト
ルク特性を示すグラフである。

【図６】同ブレーキ操作装置を構成する第２伝達機構の
回転角と変速比との関係を示すグラフである。

【図７】通常のブレーキ操作装置を構成するブレーキペ
ダルにおけるブレーキ操作速度とブレーキ踏力の関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０…ブレーキ操作装置、１１…駆動モータ、１２…第
１伝達機構、１２ａ…小径ギヤ、１２ｂ…大径ギヤ、１
３…第２伝達機構、１３ａ…第１楕円形ギヤ、１３ｂ…
第２楕円形ギヤ、１４…操作アーム、１７ａ，１７ｂ…
回転軸、２１…ブレーキペダル、２２…ブレーキ、２３
…操作ロッド、２４…マスタシリンダ、２５…ブレーキ
ホース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動モータと、同モータにより回転する回
   転軸と、同回転軸に連結されて同回転軸の回転により作
   動する操作手段を備え、前記回転軸が前記駆動モータ側
   に連結した第１の回転軸と前記操作手段側に連結した第
   ２の回転軸とを有して、これら両回転軸間にー対の非線
   形ギヤからなる伝達機構が介在して同伝達機構を介して
   これら両回転軸が互いに回転可能に連結している非線形
   動作アクチュエータ。