(57)【要約】【課題】大きな減速比を実現しつつ、且つセルフロック機能を効率的に発揮することができる遊星歯車機構部を備える、アクチュエータを提供すること。【解決手段】アクチュエータ(1)は、電動機(100)、遊星歯車機構部(200)、及びクランク機構部(300)を具備するアクチュエータ(1)であって、遊星歯車機構部(200)は、ケース(270)と、サンギヤ(210)と、リングギヤ(230)と、少なくとも１つのピニオンギヤ(220)と、少なくとも１つのピニオンギヤ(220)を支持するキャリア(240)と、少なくとも１つのピニオンギヤ(220)に噛合し回転不能な固定ギヤ(250)を含む。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、前記電動機の出力軸に連結する遊星歯車機構部と、一端が前記遊星歯車機構部に係合するクランク機構部と、を具備するアクチュエータであって、
前記遊星歯車機構部は、ケースと、サンギヤと、リングギヤと、少なくとも１つのピニオンギヤと、前記少なくとも１つのピニオンギヤを支持するキャリアと、前記少なくとも１つのピニオンギヤに噛合し回転不能な固定ギヤを含む、アクチュエータ。
【請求項２】
ピストンをさらに具備し、前記クランク機構部の他端は前記ピストンと当接する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記遊星歯車機構部は、段付遊星歯車機構又は不思議遊星歯車機構である、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記固定ギヤは、前記ケースに固定される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記固定ギヤは、前記サンギヤ及び前記リングギヤと同心円状に設けられ、且つ前記サンギヤの噛合いピッチ円径及び前記リングギヤの噛合いピッチ円径と異なる噛合いピッチ円径を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記固定ギヤは、前記サンギヤの歯数及び前記リングギヤの歯数と異なる歯数を有し、前記固定ギヤの歯数は、前記サンギヤの歯数又は前記リングギヤの歯数の０．７倍〜１．３倍である、請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記クランク機構部は、前記サンギヤ又は前記リングギヤの側面、且つ回転軸の偏心位置に設けられる突出部と、一端が前記突出部に係合されるロッド部材とを含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記ロッド部材の他端は、前記ピストンの端部に当接する、請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記電動機と前記クランク機構部との間には、減速ギヤ対がさらに設けられる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機にて生成される駆動力を、遊星歯車機構を用いて増力させてピストンを駆動させるアクチュエータに関する。特に、クラッチ装置の断接、及びブレーキ装置等を電気的に制御する場合に用いられるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用など大きな出力が求められる場面において使用される液圧式アクチュエータは、電動機等の動力源にて生成される駆動力を、減速機にて増力させ、増力された駆動力を液圧式ピストンへと伝達する方法が知られている。これにより、動力源の能力を向上させることなく、大きな駆動力を発生させることができるので、車両全体の燃費向上にも寄与している。
【０００３】
他方、昨今では、車両用のクラッチ装置の断接やブレーキ装置の操作を、クラッチペダルやブレーキペダルによる機械的操作から、主に燃費向上を目的として電気的に制御する、いわゆるバイワイヤ技術が提案されており、かかるバイワイヤ技術の実現においては、液圧式アクチュエータの存在が必須であり、そのさらなる性能向上が望まれている。
【０００４】
特許文献１には、モーター、減速機、及びピストンを含み、当該減速機としてウォーム（１６５）とウォームホイール（１７０）から構成されるウォームギヤを用いた、特に車両に搭載されるクラッチ装置やブレーキ装置等の液圧システムを操作するための液圧式アクチュエータが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、主に弁開閉装置に用いられる、ハイポサイクロイド（Ｋ−Ｈ−Ｖ）式の遊星歯車機構から構成される減速装置であって、入力軸側からの回転力は出力軸側に確実に伝達しつつ、出力軸側からの回転力が入力軸側に伝達されるのを阻止するようにした、いわゆるセルフロック機能を有する減速装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１６−５２５６６１号公報
【特許文献２】特開２００１−４１２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のウォームギヤを用いた減速機においては、ウォーム（１６５）とウォームホイール（１７０）とが、ねじ歯車として噛合しており、両歯車間の接触摩擦によってセルフロック機能を発揮する一方、ねじ歯車（特に歯先）の摩耗が進行しやすいという課題がある。さらに、ウォームギヤにおいては、一般にウォームとウォームギヤ間の摩擦等によるエネルギー損失が大きく、モーターからの駆動力の伝達効率が悪いという課題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の減速機においては、セルフロック機能を発揮することができる一方で、ハイポサイクロイド式の遊星歯車機構であるため、特に車両用のクラッチ装置やブレーキ装置等を制御する場合等のように大きな減速比が求められる場面においては、所望の減速比を実現できないといった課題がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、車両用のクラッチ装置やブレーキ装置等において求められる大きな減速比を実現しつつ、セルフロック機能を効率的に発揮することができる遊星歯車機構部を備える、アクチュエータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係るアクチュエータは、電動機と、前記電動機の出力軸に連結する遊星歯車機構部と、一端が前記遊星歯車機構部に係合するクランク機構部と、を具備するアクチュエータであって、前記遊星歯車機構部は、ケースと、サンギヤと、リングギヤと、少なくとも１つのピニオンギヤと、前記少なくとも１つのピニオンギヤを支持するキャリアと、前記少なくとも１つのピニオンギヤに噛合し回転不能な固定ギヤを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、前記電動機からの駆動力を３Ｋ型の前記遊星歯車機構部（減速機）によって増力して前記クランク機構部へと伝達することができる。また、前記遊星歯車機構部には回転不能な前記固定ギヤが設けられるため、前記クランク機構部側からの回転力が前記電動機側へ伝達されることを防止する、いわゆるセルフロック機能も効率的に発揮することができる。
【００１２】
また、本発明のアクチュエータにおいて、ピストンをさらに具備し、前記クランク機構部の他端は前記ピストンと当接するようにしてもよい。
【００１３】
この構成とすることによって、前記電動機により生成される駆動力を前記遊星歯車機構部によって増力させた上で、前記クランク機構部によって回転運動を直線運動に変換して、当該駆動力を前記ピストンへと伝達することができる。これにより、増力された駆動力を、前記ピストン（例えば液圧式ピストン）を介して出力することにより、本発明のアクチュエータを車両用のクラッチ装置やブレーキ装置に適用することが可能となる。
【００１４】
また、本発明のアクチュエータにおいて、前記遊星歯車機構部は、段付遊星歯車機構又は不思議遊星歯車機構であることが好ましい。
【００１５】
この構成とすることによって、車両用のクラッチ装置やブレーキ装置等において求められる大きな減速比を実現しつつ、セルフロック機能を効率的に発揮させることができる。
【００１６】
また、本発明のアクチュエータにおいて、前記固定ギヤは、前記ケースに固定されることが好ましい。
【００１７】
前記遊星歯車機構部がセルフロック機能を発揮するためには、前記固定ギヤが回転不能であることを保証する必要があるが、上記構成のとおり、前記固定ギヤをケースに固定することが最も設計上簡便であり、また固定ギヤを確実に回転不能なものとすることができる。
【００１８】
また、本発明のアクチュエータにおいて、前記固定ギヤは、前記サンギヤ及び前記リングギヤと同心円状に設けられ、且つ前記サンギヤの噛合いピッチ円径及び前記リングギヤの噛合いピッチ円径と異なる噛合いピッチ円径を有することが好ましい。
【００１９】
この構成とすることによって、前記遊星歯車機構部において、効率的にセルフロック機能を発揮することができる。
【００２０】
また、本発明のアクチュエータにおいて、前記固定ギヤは、前記サンギヤの歯数及び前記リングギヤの歯数と異なる歯数を有し、前記固定ギヤの歯数は、前記サンギヤの歯数又は前記リングギヤの歯数の０．７倍〜１．３倍であることが好ましい。
【００２１】
この構成とすることによって、前記遊星歯車機構部において、効率的にセルフロック機能を発揮することができる。
【００２２】
また、本発明のアクチュエータにおいて、前記クランク機構部は、前記サンギヤ又は前記リングギヤの側面、且つ回転軸の偏心位置に設けられる突出部と、一端が前記突出部に係合されるロッド部材とを含むものとすることが好ましい。
【００２３】
この構成により、前記突出部と前記ロッド部材をクランクとして用いることで、前記電動機により生成される駆動力を前記遊星歯車機構部によって増力させた上で、回転運動を直線運動に変換することができる。
【００２４】
また、本発明のアクチュエータにおいて、前記ロッド部材の他端は、前記ピストンの端部に当接することが好ましい。
【００２５】
この構成により、前記電動機により生成される駆動力を前記遊星歯車機構部によって増力させた上で、回転運動を直線運動に変換し、当該駆動力を前記ピストンへと伝達することができる。これにより、増力された駆動力を、前記ピストン（例えば液圧式ピストン）を介して出力することにより、本発明のアクチュエータを車両用のクラッチ装置やブレーキ装置に適用することが可能となる。
【００２６】
また、本発明のアクチュエータにおいて、前記電動機と前記クランク機構部との間に、減速ギヤ対がさらに設けられることが好ましい。
【００２７】
この構成により、前記電動機からの駆動力を、前記遊星歯車機構部だけでなく、前記減速ギヤ対によっても増力することが可能となるため、アクチュエータ全体としてのトータル減速比を更に高めることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、大きな減速比を実現しつつ、且つセルフロック機能をも確実に発揮することができる遊星歯車機構部を備える、アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係るアクチュエータの基本的な構成を示す概略ブロック図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係るアクチュエータの基本的な構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るアクチュエータの一部を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るアクチュエータの一部を模式的に示すものであって、図２のＸ−Ｘ‘間の側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るアクチュエータに含まれる遊星歯車機構部を示すスケルトン図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るアクチュエータに含まれる遊星歯車機構部を示すスケルトン図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るアクチュエータに含まれる遊星歯車機構部の変形例を示すスケルトン図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るアクチュエータに含まれる遊星歯車機構部の変形例を示すスケルトン図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るアクチュエータに含まれる電動機、遊星歯車機構部、及び減速ギヤ対を示すスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して本発明の様々な実施形態を説明する。なお、図面において共通した構成要件には同一の参照符号が付されている。また、或る図面に表現された構成要素が、説明の便宜上、別の図面においては省略されていることがある点に留意されたい。さらにまた、添付した図面が必ずしも正確な縮尺で記載されている訳ではないということに注意されたい。
【００３１】
１．アクチュエータの構成
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１の基本的な構成を示す概略ブロック図である。図１Ａは、ピストンが具備されないアクチュエータ１であり、図１Ｂは、ピストンが具備されるアクチュエータ１を示している。図１Ａに示すアクチュエータ１は、動力源である電動機１００と、電動機１００に連結し、電動機１００から伝達される駆動力を増力する遊星歯車機構部２００と、増力された駆動力を回転運動から直線運動へと変換するクランク機構部３００と、を具備する。図１Ａに示すアクチュエータ１においては、クランク機構部３００が直接負荷体を押すことで、かかる負荷体を作動させることができる。他方、図１Ｂに示すアクチュエータ１は、動力源である電動機１００と、電動機１００に連結し、電動機１００から伝達される駆動力を増力する遊星歯車機構部２００と、増力された駆動力を回転運動から直線運動へと変換するクランク機構部３００と、クランク機構部３００の他端と当接し、圧力を発生させるピストン４００と、を具備する。図１Ｂに示すピストンを具備するアクチュエータ１においては、車両用のクラッチ装置やブレーキ装置等、油圧等の圧力を発生させる場合において、より好適である。
【００３２】
１−１．電動機１００
図２に示すように、電動機１００においては、ロータ（図示せず）が、ステータ（図示せず）に対向する位置に配置されており、かかるロータがステータの回りを回転することで駆動力を発生させる。また、かかるロータには軸受け２６０に支持される出力軸１１０が連結されており、かかる出力軸１１０は遊星歯車機構部２００の入力軸を兼ねているため、かかる駆動力は出力軸１１０を経由して遊星歯車機構部２００へと伝達される。なお、電動機１００における回転（ロータの回転）のＯＮ／ＯＦＦや回転数等は、別途設けられる制御装置（図示せず）によって制御されている。
【００３３】
１−２．遊星歯車機構部２００
次に、図２、図４及び図５を参照しつつ、遊星歯車機構部２００について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１の一部である遊星歯車機構部２００（段付遊星歯車機構部）を模式的に示す断面図である。図４及び図５は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１に含まれる遊星歯車機構部２００を示すスケルトン図である。なお、図２及び図４における遊星歯車機構部２００は、いわゆる段付遊星歯車機構で構成され、図５における遊星歯車機構部２００は、いわゆる不思議遊星歯車機構で構成されている。
【００３４】
遊星歯車機構部２００は、サンギヤ２１０、ピニオンギヤ２２０、リングギヤ２３０、及びキャリア２４０を有する。これらに加えて、遊星歯車機構部２００には、回転不能な固定ギヤ２５０が設けられている。また、サンギヤ２１０、ピニオンギヤ２２０、リングギヤ２３０、及びキャリア２４０には、それぞれ軸受け２６０が設けられており、各要素の回転運動を支持している。また、これらの各要素は、ケース２７０内に収容されている。
【００３５】
１−２−１．サンギヤ２１０
図２、図４及び図５に示すように、サンギヤ２１０は、電動機１００の出力軸１１０と同軸上に設けられ、且つ出力軸１１０と一体的に回転可能となっており、遊星歯車機構部２００において、電動機１００にて生成される駆動力の入力部として作用している。さらに、サンギヤ２１０は、外歯車とされるため、同じく外歯車であるピニオンギヤ２２０と噛合部２２２において噛合しており、出力軸１１０を経由して伝達された駆動力を、ピニオンギヤ２２０へと伝達する。
【００３６】
１−２−２．ピニオンギヤ２２０
遊星歯車機構部２００においては、少なくとも２つ以上の外歯車であるピニオンギヤ２２０（図２においては、便宜上１つのピニオンギヤ２２０を示し、図４及び図５においては、２つのピニオンギヤ２２０を示す。なお、図２及び図４にかかる段付型の遊星歯車機構部２００において、ピニオン軸２２０ａを共通にする限り、１つのピニオンギヤ２２０とする。）が設けられ、各ピニオンギヤ２２０は、噛合部２２２においてサンギヤ２１０と噛合することで、サンギヤ２１０から駆動力が伝達され、且つサンギヤ２１０とは逆方向に自転する。また、各ピニオンギヤ２２０は、噛合部２２４において内歯車のリングギヤ２３０とも噛合して、サンギヤ２１０から伝達された駆動力をリングギヤ２３０へと伝達する。さらに、ピニオンギヤ２２０は、図２に示すように、後述する内歯車の固定ギヤ２５０とも噛合部２２６において噛合している。これにより、各ピニオンギヤ２２０は、固定ギヤ２５０の内周（及びリングギヤ２３０の内周）に案内されつつ、サンギヤ２１０の周囲を公転しつつ自転する。なお、前述のとおり、ピニオンギヤ２２０は、内歯車のリングギヤ２３０と噛合しつつ、内歯車の固定ギヤ２５０とも噛合するため、リングギヤ２３０及び固定ギヤ２５０との関係において、図４に示す段付遊星歯車機構（図２においても同じ）又は、図５に示す不思議遊星歯車機構を形成している。
【００３７】
また、各ピニオンギヤ２２０の両端は、後述するキャリア２４０によって支持されており、各ピニオンギヤ２２０間の間隔が維持されている。ピニオンギヤ２２０の個数は、期待される減速比と、コスト要求、各ピニオンギヤ２２０の歯形や歯数に応じて発生する応力集中（遊星歯車機構部２００全体の偏心性）等を考慮して適宜選択すればよい。但し、車両用のアクチュエータとして、大きな減速比を実現させること及び遊星歯車機構部２００の偏心性を考慮すれば、少なくとも２つ以上のピニオンギヤ２２０を設けることが好ましい。
【００３８】
１−２−３．リングギヤ２３０
図２に示すように、リングギヤ２３０は、電動機１００の出力軸１１０と同軸上に設けられ、且つサンギヤ２１０（出力軸１１０）と相対回転可能に設けられる。また、リングギヤ２３０は前述のとおり内歯車となっており、各ピニオンギヤ２２０と噛合部２２４において噛合している。これによって、サンギヤ２１０からピニオンギヤ２２０へと伝達された駆動力は、リングギヤ２３０へと伝達され、リングギヤ２３０を遊星歯車機構部２００における駆動力伝達の出力部とすることができる。なお、各ピニオンギヤ２２０に比べて、リングギヤ２３０の歯数及びピッチ円径は大きな数値が設定されているため、ピニオンギヤ２２０からリングギヤ２３０へと駆動力が伝達される際に、かかる駆動力は大幅に減速されつつ、増力されるため、遊星歯車機構部２００において、大きな減速比を実現することができる。
【００３９】
１−２−４．キャリア２４０
図２に示すように、キャリア２４０は、各ピニオンギヤ２２０の回転軸（ピニオン軸２２０ａ）を形成しつつ、各ピニオンギヤ２２０の両端を支持している。これにより、キャリア２４０は、複数の各ピニオンギヤ２２０間の間隔を一定に維持しつつ、ピニオンギヤ２２０の公転と一体的に回転可能とされており、キャリア２４０の回転力（駆動力）を出力可能なものとしている。なお、図２に示すように、キャリア２４０は、軸受け２６０を介して安定した軸回転を担保し高精度な遊星歯車機構部２００を実現すべく、ケース２７０によって支持されてもよいし、コスト面の観点からサンギヤ２１０又はリングギヤ２３０に支持されてもよい。なお、後述するセルフロック機能の効率性をさらに高めるために、各ピニオンギヤ２２０の回転軸（ピニオン軸２２０ａ）に滑り軸受け等を用いて、キャリア２４０と各ピニオンギヤ２２０との摩擦係数を高くすることが好ましい。
【００４０】
１−２−５．固定ギヤ２５０
図２、図４及び図５に示すように、内歯車の固定ギヤ２５０は、サンギヤ２１０及びリングギヤ２３０と同心円状に設けられ、且つ各ピニオンギヤ２２０と噛合しており、各ピニオンギヤ２２０の公転を案内している。固定ギヤ２５０は、回転することができないよう、例えば図２に示すようにケース２７０に固定される。なお、固定ギヤ２５０を遊星歯車機構部２００に設けることで、後述するセルフロック機能を発揮させることができる。なお、固定ギヤ２５０を、図２に示すように、見かけ上リングギヤ２３０と対を成すように設けるべく、かかる固定ギヤ２５０は、リングギヤ２３０の噛合いピッチ円径とは異なる噛合いピッチ円径を有し（固定ギヤ２５０の噛合いピッチ円径とリングギヤ２３０の噛合いピッチ円径とは同一でない）、且つ両者の噛合いピッチ円径は極めて近い値が選択される。その上で、固定ギヤ２５０の歯数は、リングギヤ２３０の歯数と異なるように設定されており、且つリングギヤ２３０の歯数の０．７倍〜１．３倍とされることが、セルフロック機能を効率的に発揮させる観点から好ましい。
【００４１】
なお、後述するとおり、固定ギヤ２５０は、サンギヤ２１０の噛合いピッチ円径とは異なる噛合いピッチ円径を有し（固定ギヤ２５０の噛合いピッチ円径とサンギヤ２１０の噛合いピッチ円径とは同一でない）、且つ両者の噛合いピッチ円径は極めて近い値が選択されてもよい。その上で、固定ギヤ２５０の歯数は、サンギヤ２１０の歯数と異なるように設定し、且つサンギヤ２１０の歯数の０．７倍〜１．３倍としてもよい。
【００４２】
１−３．クランク機構部３００
次に、図３を参照しつつ、クランク機構部３００について説明する。図３は、図１Ｂに示す、例えば液圧式ピストンのようなピストン４００を備える、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１におけるクランク機構部３００及びピストン４００を模式的に示すものであって、図２のＸ−Ｘ‘間の側面図である。
【００４３】
リングギヤ２３０は、出力軸１１０と同軸上に設けられ、円盤状の側面２３０ａを有し、側面２３０ａにおいて、軸心から円周方向にずれた偏心位置に突出部３１０が設けられている。突出部３１０は、例えば、図３に示すように、突出部３１０に対応するリングギヤ２３０の側面２３０ａ上に貫通孔２３２を設け、この貫通孔２３２に、リングギヤ２３０の側面２３０ａの端面から突出し、リングギヤ２３０と同期して回転するクランクピンを嵌挿することにより形成することができる。突出部３１０（クランクピン）には、突出部３１０に係合する係合部３２２を一端に有し、他端がピストン４００のピストン部４２０に当接する、ロッド部材３２０が接続されている。この構成により、突出部３１０及びロッド部材３２０はクランクとして作用する。つまり、リングギヤ２３０の回転運動（遊星歯車機構部２００によって増力された駆動力）は、突出部３１０を経由してロッド部材３２０に伝達され、ロッド部材３２０が揺動することとなる。このロッド部材３２０の揺動運動は、回転運動を反復的な直線運動へと変換し、リングギヤ２３０に伝達された駆動力は、所定の周期でピストン部４２０へと伝達されることとなる（ロッド部材３２０がピストン部４２０を所定の周期で押圧する）。
【００４４】
１−４．ピストン４００
次に、図３を参照しつつ、ピストン４００について説明する。ピストン４００は一般的なピストン構造、例えば液圧式のピストンを用いることができ、シリンダ４１０と、シリンダ４１０内を摺動可能なピストン部４２０を有する。シリンダ４１０内には流体（例えば作動油）が充填されており、ピストン部４２０が、前述のとおり、ロッド部材３２０により押圧されてシリンダ４１０内を摺動することにより流体圧を発生させる。この流体圧を用いて、例えば、クラッチバイワイヤシステムにおいてクラッチ装置の断接作動や、ブレーキバイワイヤシステムにおいてブレーキ装置に応用することが可能となる。
【００４５】
１−５．遊星歯車機構部２００におけるセルフロック機能
次に、図２、図４及び図５を参照しつつ、遊星歯車機構部２００が有するセルフロック機能について説明する。
【００４６】
前述のとおり、電動機１００にて生成される駆動力は、サンギヤ２１０、ピニオンギヤ２２０、リングギヤ２３０を経由して増力された上で、クランク機構部３００（突出部３１０及びロッド部材３２０）を介して、最終的にピストン４００へと伝達される。他方、サンギヤ２１０の回転を停止し、且つピストン４００側からリングギヤ２３０に駆動力を加えると（実際には、ピストン４００からの駆動力を、突出部３１０及びロッド部材３２０を経由して、直線運動から回転運動に変換した上で、リングギヤ２３０に駆動力（逆方向の回転力）を加えると）、かかる駆動力は、サンギヤ２１０へは伝達されず、遊星歯車機構部２００はロック状態（セルフロック状態）となる。これは、ピストン４００からリングギヤ２３０に伝達された駆動力が、さらにピニオンギヤ２２０へと伝達される際に、リングギヤ２３０とピニオンギヤ２２０との間の歯数差及び噛合いピッチ円径差により減力（増速）されること、及びピニオンギヤ２２０からサンギヤ２１０へと伝達される際に、かかる減力された駆動力がピニオンギヤ２２０から固定ギヤ２５０へと伝達されてしまうことに起因する。
【００４７】
２．変形例
次に、本発明の一実施形態のアクチュエータ１の変形例について、以下のとおり説明する。なお、電動機１００及びピストン４００の構成自体は、前述の構成と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
２−１．遊星歯車機構部２００の変形例
次に、図６及び図７を参照しつつ、遊星歯車機構部２００の変形例について説明する。図６及び図７は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１に含まれる遊星歯車機構部２００の変形例を示すスケルトン図である。図６における遊星歯車機構部２００は、いわゆる不思議遊星歯車機構で構成され、図７における遊星歯車機構部２００は、いわゆる段付遊星歯車機構で構成されている。
【００４９】
遊星歯車機構部２００は、前述の図２、図４及び図５と同様に、サンギヤ２１０、ピニオンギヤ２２０、リングギヤ２３０、及びキャリア２４０を有する。これらに加えて、遊星歯車機構部２００には、回転不能な固定ギヤ２５０が設けられている。また、サンギヤ２１０、ピニオンギヤ２２０、リングギヤ２３０、及びキャリア２４０には、図２で示したような軸受け２６０（図６及び図７においては図示せず）がそれぞれ設けられており、各要素の回転運動を支持している。また、これらの各要素は、ケース２７０（図６及び図７においては図示せず）内に収容されている。
【００５０】
２−１−１．サンギヤ２１０
次に、遊星歯車機構図６及び図７に示すように、サンギヤ２１０は、電動機１００の出力軸１１０と同軸上に設けられ、且つ出力軸１１０と相対回転可能に設けられる。さらに、サンギヤ２１０は外歯車とされており、同じく外歯車である後述の各ピニオンギヤ２２０と、噛合部２２３において噛合している。後述のとおり、出力軸１１０を経由してリングギヤ２３０へと伝達された駆動力は、噛合部２２５を介してピニオンギヤ２２０へと伝達され、ピニオンギヤ２２０へと伝達された駆動力は、噛合部２２３を介してサンギヤ２１０へと伝達される。これにより、サンギヤ２１０を遊星歯車機構部２００における駆動力伝達の出力部とすることができる。
【００５１】
２−１−２．ピニオンギヤ２２０
図６及び図７に示すように、遊星歯車機構部２００においては、少なくとも２つ以上の外歯車であるピニオンギヤ２２０（図６及び図７においては、２つのピニオンギヤ２２０を示す。なお、図７にかかる段付型の遊星歯車機構部２００において、ピニオン軸２２０ａを共通にする限り、１つのピニオンギヤ２２０とする。）が設けられ、各ピニオンギヤ２２０は、噛合部２２５において内歯車のリングギヤ２３０と噛合して、出力軸１１０からリングギヤ２３０へと入力された駆動力が伝達される。また、各ピニオンギヤ２２０は、噛合部２２３において外歯車のサンギヤ２１０とも噛合することで、サンギヤ２１０に駆動力を伝達し、且つサンギヤ２１０とは逆方向に自転する。また、さらに、ピニオンギヤ２２０は、図６及び図７に示すように、後述する外歯車の固定ギヤ２５０とも噛合部２２７において噛合している。これにより、各ピニオンギヤ２２０は、固定ギヤ２５０の外周（及びサンギヤ２１０の外周）に案内されつつ、固定ギヤ２５０（及びサンギヤ２１０）の周囲を公転しつつ自転する。なお、前述のとおり、ピニオンギヤ２２０は、外歯車のサンギヤ２１０と噛合しつつ、外歯車の固定ギヤ２５０とも噛合するため、サンギヤ２１０及び固定ギヤ２５０との関係において、図６に示す不思議遊星歯車機構、又は図７に示す段付遊星歯車機構を形成している。
【００５２】
また、各ピニオンギヤ２２０の両端は、後述するキャリア２４０によって支持されており、各ピニオンギヤ２２０間の間隔が維持されている。ピニオンギヤ２２０の個数は、前述のとおり、期待される減速比と、コスト要求、各ピニオンギヤ２２０の歯形や歯数に応じて発生する応力集中（遊星歯車機構部２００全体の偏心性）等を考慮して適宜選択すればよい。但し、車両用のアクチュエータとして、大きな減速比を実現させること及び遊星歯車機構部２００の偏心性を考慮すれば、少なくとも２つ以上のピニオンギヤ２２０を設けることが好ましい。
【００５３】
２−１−３．リングギヤ２３０
図６及び図７に示すように、リングギヤ２３０は、電動機１００の出力軸１１０と同軸上に設けられ、且つ出力軸１１０と一体的に回転可能となっており、遊星歯車機構部２００において、電動機１００にて生成される駆動力の入力部として作用している。また、リングギヤ２３０は内歯車とされ、外歯車であるピニオンギヤ２２０と噛合部２２５において噛合しており、出力軸１１０を経由して伝達された駆動力を、ピニオンギヤ２２０へと伝達する。
【００５４】
２−１−４．キャリア２４０
図６及び図７に示すように、キャリア２４０は、各ピニオンギヤ２２０の回転軸（ピニオン軸２２０ａ）を形成しつつ、各ピニオンギヤ２２０の両端を支持している。これにより、キャリア２４０は、複数の各ピニオンギヤ２２０間の間隔を一定に維持しつつ、ピニオンギヤ２２０の公転と一体的に回転可能とされており、キャリア２４０の回転力（駆動力）を出力可能なものとしている。なお、キャリア２４０は、前述の構成と同様に、軸受け２６０を介して安定した軸回転を担保し高精度な遊星歯車機構部２００を実現すべく、ケース２７０によって支持されてもよいし、コスト面の観点からサンギヤ２１０又はリングギヤ２３０に支持されてもよい。
【００５５】
２−１−５．固定ギヤ２５０
図６及び図７に示すように、外歯車の固定ギヤ２５０は、サンギヤ２１０及びリングギヤ２３０と同心円状に設けられ、且つ各ピニオンギヤ２２０と噛合しており、各ピニオンギヤ２２０の公転を案内している。固定ギヤ２５０は、回転することができないよう、例えばケース２７０（図６及び図７においては図示せず）に固定される。なお、かかる遊星歯車機構部２００の変形例においては、図６及び図７に示すように、固定ギヤ２５０を、見かけ上サンギヤ２１０と対を成すように設けるべく、かかる固定ギヤ２５０は、サンギヤ２１０の噛合いピッチ円径とは異なる噛合いピッチ円径を有し（固定ギヤ２５０の噛合いピッチ円径とサンギヤ２１０の噛合いピッチ円径とは同一でない）、且つ両者の噛合いピッチ円径は極めて近い値が選択される。その上で、固定ギヤ２５０の歯数は、サンギヤ２１０の歯数と異なるように設定されており、且つサンギヤ２１０の歯数の０．７倍〜１．３倍とされることが、セルフロック機能を効率的に発揮させる観点から好ましい。
【００５６】
なお、固定ギヤ２５０は、前述のとおり、見かけ上リングギヤ２３０と対を成すように設けてもよいし、かかる変形例のごとく、見かけ上サンギヤ２１０と対を成すように設けてもよいが、セルフロック機能の効率性をさらに高める観点からは、固定ギヤ２５０は、見かけ上リングギヤ２３０と対を成すように設けることが好ましい。これは、固定ギヤ２５０の噛合いピッチ円径の値をリングギヤ２３０の噛合いピッチ円径に近い値とすると、固定ギヤ２５０とピニオンギヤ２２０との噛合い速度を遅くすることができるため、固定ギヤ２５０とピニオンギヤ２２０との間で生じうる滑りの出現可能性を極めて小さくすることができることに起因する。
【００５７】
２−１−６．遊星歯車機構部２００の変形例を用いた場合におけるセルフロック機能
次に、図６及び図７を参照しつつ、遊星歯車機構部２００の変形例が有するセルフロック機能について説明する。
【００５８】
前述のとおり、電動機１００にて生成される駆動力は、リングギヤ２３０、ピニオンギヤ２２０、サンギヤ２１０を経由して、クランク機構部３００（突出部３１０及びロッド部材３２０）を介して、最終的にピストン４００へと伝達される。他方、リングギヤ２３０の回転を停止し、且つピストン４００側からサンギヤ２１０に駆動力を加えると（実際には、ピストン４００からの駆動力を、突出部３１０及びロッド部材３２０を経由して、直線運動から回転運動に変換した上で、サンギヤ２１０に駆動力（逆方向の回転力）を加えると）、かかる駆動力は、リングギヤ２３０へは伝達されず、遊星歯車機構部２００はロック状態（セルフロック状態）となる。これは、ピストン４００からサンギヤ２１０に伝達された駆動力が、さらにピニオンギヤ２２０へと伝達される際に、サンギヤ２１０とピニオンギヤ２２０との間の歯数差及び噛合いピッチ円径差により減力（増速）されること、及びピニオンギヤ２２０からリングギヤ２３０へと伝達される際に、かかる減力された駆動力が、ピニオンギヤ２２０から固定ギヤ２５０へと伝達されてしまうことに起因する。
【００５９】
２−２．クランク機構部３００の変形例
図６及び図７に示すように、前述の遊星歯車機構部２００の変形例を用いる場合においては、クランク機構部３００も付随して変形することとなる。具体的には、図６及び図７に示す遊星歯車機構部２００においては、前述のとおり、遊星歯車機構部２００における駆動力伝達の出力部がリングギヤ２３０ではなく、サンギヤ２１０となる。したがって、図２、図４及び図５においては、リングギヤ２３０の円盤状の側面２３０ａ上であって、軸心から円周方向にずれた偏心位置に突出部３１０が設ける旨説明したが、かかるクランク機構部３００の変形例においては、サンギヤ２１０の円盤状の側面上であって、軸心から円周方向にずれた偏心位置に突出部３１０が設けられることとなる。また、図６及び図７に示すように、サンギヤ２１０から延在し、且つサンギヤ２１０と一体的に回転可能な側壁２１０ａを、サンギヤ２１０から軸方向に所定距離ずれた位置（軸方向に所定距離離隔した位置）に設けた上で、かかる側壁２１０ａ上に突出部３１０を設けてもよい。突出部３１０（クランクピン）には、図３を参照して説明したとおり、突出部３１０に係合する係合部３２２を一端に有し、他端がピストン４００のピストン部４２０に当接する、ロッド部材３２０が接続されている。この構成により、突出部３１０及びロッド部材３２０はクランクとして作用する。つまり、サンギヤ２１０の回転運動は、突出部３１０を経由してロッド部材３２０に伝達され、ロッド部材３２０が揺動することとなる。
【００６０】
２−３．アクチュエータ１全体構成の変形例
本発明の一実施形態のアクチュエータ１の変形例として、図８に示すように、電動機１００とクランク機構部３００の間（電動機１００と遊星歯車機構部２００の間、又は遊星歯車機構部２００とクランク機構部３００との間のいずれであってもよく、図８においては、電動機１００と遊星歯車機構部２００の間）に、さらに減速ギヤ対５００を設けることが好ましい。減速ギヤ対５００は、電動機１００の出力軸１１０と一体的に回転可能なドライブギヤ５１０と、遊星歯車機構部２００の入力軸１２０と一体的に回転可能であって、ドライブギヤ５１０に噛合するドリブンギヤ５２０と、を有する。これにより、電動機１００からの駆動力を、遊星歯車機構部２００だけでなく、減速ギヤ対５００によっても増力することが可能となるため、アクチュエータ１全体としてのトータル減速比を更に高めることができる。また、図２と異なり、電動機１００と遊星歯車機構部２００とを直線的に配置する必要がないため、車両内におけるアクチュエータ１の搭載上のバリエーションを増やすことも可能となる。
【００６１】
２−４．その他の変形例
サンギヤ２１０、ピニオンギヤ２２０、リングギヤ２３０、固定ギヤ２５０における各ギヤは、それぞれ平歯状、又ははす歯状のいずれを選択してもよい。
【００６２】
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数等は適宜変更して実施することができる。アクチュエータ１の各部の配置や構成等は、上記実施形態には限定されない。
【符号の説明】
【００６３】
１  アクチュエータ
１００  電動機
１１０  電動機の出力軸（遊星歯車機構部の入力軸）
１２０  遊星歯車機構部の入力軸
２００  遊星歯車機構部
２１０  サンギヤ
２２０  ピニオンギヤ
２３０  リングギヤ
２４０  キャリア
２５０  固定ギヤ
２６０  軸受け
２７０  ケース
３００  クランク機構部
３１０  突出部（クランクピン）
３２０  ロッド部材
３２２  係合部
４００  ピストン
５００  減速ギヤ対
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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