(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを抑えることができ、且つコンパクトな構成のアクチュエータを提供する。【解決手段】ハウジング１０１と、ハウジングに取り付けられ、回転軸１０２ａを有する電動モータ１０２と、回転軸から回転力を伝達されることにより、被駆動部材１１を揺動させる揺動アーム１１０とを有し、回転軸の回転運動を、軸線方向移動要素１０８の軸線方向運動に変換するようになっている。揺動アーム１１０は、一枚の板材を折り曲げて形成され、軸線方向移動要素１０８を両側から挟んでいることを特徴とする。【選択図】図５
2008232388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、一枚の板材を折り曲げて形成され、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、複数枚の平板と、前記平板の間に配置されたスペーサとからなり、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、複数枚の板材をリベットで結合してなり、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】
前記揺動アームの揺動中心線上に、前記揺動アームの揺動角を測定するポテンシオメータを設けたことを特徴とする背急行１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記軸線方向移動要素の回り止め部材に、前記軸線方向移動要素の移動量を測定するリニアエンコーダを設けたことを特徴とする背急行１〜３のいずれか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、一般産業用電動機、自動車、及び船舶などに使用される電動式のアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関でスクリューを駆動する比較的小型の船舶においては、前進方向へのスクリューの回転と、後進方向へのスクリューの回転との切換は、操作者により操作されたレバーに接続されたワイヤを介してドグクラッチを切り換えて、前進用ギヤ或いは後進用ギヤに係合させることで行っている。しかるに、近年においては、省力化のため電動にてドグクラッチの切換を行えないかという要請がある。ここで、例えば車両用のアクチュエータとしては種々のものが開発されており（特許文献１参照）、これを流用することも考えられる。
【特許文献１】特開２００５−２０７５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に開示されたアクチュエータにおいては、一端をナットに連結したアーム部材がナットの移動と共に揺動することで、アーム部材の他端に結合された軸を回転させることができるようになっている。しかるに、アーム部材の一端は、ナットの外周面を挟持するために二股になっており、このような形状のアーム部材をどのようにして製作するかという問題がある。特許文献１では詳細な説明がないが、板材を溶接したり、削り出しの手法でアーム部材を製作することが考えられる。
【０００４】
しかしながら、アーム部材を溶接構造にする場合には、アーム部材を精度良く溶接する事が困難であり、またアーム部材を削り出しによって製作する場合は無駄な材料費の発生、加工時間が長いなどのコスト面で不利が生じる。また、アクチュエータを様々な使用条件に応じて設計する時には、アーム部材の形状も多様な形とする必要があり、それに合わせて製作する必要がある。更には、アクチュエータは、通常は被駆動軸の揺動角を位置センサーで検出する場合が多いが、ボールねじと電動モータをハウジング内にコンパクトに収めるためには、アーム部材の形状だけでなく、位置センサの配置についても工夫が必要である。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、コストを抑えることができ、且つコンパクトな構成のアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の本発明のアクチュエータは、被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、一枚の板材を折り曲げて形成され、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とする。
【０００７】
第２の本発明のアクチュエータは、被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、複数枚の平板と、前記平板の間に配置されたスペーサとからなり、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とする。
【０００８】
第３の本発明のアクチュエータは、被駆動部材を揺動させるアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、回転軸を有する電動モータと、
前記回転軸から回転力を伝達されることにより、前記被駆動部材を揺動させる駆動機構と、を有し、
前記駆動機構は、前記ハウジングに対して回転する回転要素と、前記被駆動部材に連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体と、揺動可能に支持されており前記軸線方向移動要素と前記被駆動部材とを連結する揺動アームとを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するようになっており、
前記揺動アームは、複数枚の板材をリベットで結合してなり、前記軸線方向移動要素を両側から挟んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の本発明によれば、前記揺動アームは一枚の板材を折り曲げて形成されているので、前記軸線方向移動要素を両側から挟む形状を低コストで精度良く形成できる。
【００１０】
第２の本発明によれば、前記揺動アームは、複数枚の平板と、前記平板の間に配置されたスペーサとからなるので、前記軸線方向移動要素を両側から挟む形状を低コストで精度良く形成できる。
【００１１】
第３の本発明によれば、前記揺動アームは、複数枚の板材をリベットで結合してなるので、前記軸線方向移動要素を両側から挟む形状を低コストで精度良く形成できる。
【００１２】
前記揺動アームの揺動中心線上に、前記揺動アームの揺動角を測定するポテンシオメータを設けると、コンパクトな構成となるため好ましい。
【００１３】
前記軸線方向移動要素の回り止め部材に、前記軸線方向移動要素の移動量を測定するリニアエンコーダを設けると、コンパクトな構成となるため好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかるアクチュエータを用いる船外機の概略図である。
【００１５】
図１において、船外機２は、船体１に固定されるケーシング２ａと、その上部に取り付けられたカウリング２ｂとを有している。カウリング２ｂの内部には、出力軸３をケーシング２ａに延在させてなるエンジン（不図示）が搭載されている。出力軸３の下端には、傘歯車３ａが取り付けられている。
【００１６】
ケーシング２ａの下部には、プロペラ軸４が水平に配置され、回転可能に支持されている。プロペラ軸４の図で右端側は、ケーシング２ａから外部へ突出しており、その端部にプロペラ５が取り付けられている。
【００１７】
プロペラ軸４は、傘歯車３ａに噛合する前進用傘歯車６と後進用傘歯車７とを貫通しており、また傘歯車６，７の間にドグクラッチ８を配置している。プロペラ軸４に対して、ドグクラッチ８は軸線方向に相対移動可能であるが一体的に回転するようになっており、また傘歯車６，７は相対回転可能となっている。図示していないが、ドグクラッチ８は、軸線方向両方向に向いた突起を有しており、図で左方に移動することで突起が傘歯車６の凹部と係合し、ドグクラッチ８と傘歯車６とが一体で回転する。一方、図で右方に移動することで突起が傘歯車７の凹部と係合し、ドグクラッチ８と傘歯車７とが一体で回転する。
【００１８】
ドグクラッチ８は、カム軸９により軸線方向に駆動されるようになっている。カム軸９は、操作軸１０の回転に応じて軸線方向に変位するように連結されている。操作軸１０は、被駆動部材１１を介して、後述するアクチュエータ１００の駆動軸に連結されている。
【００１９】
図２は、本実施の形態のアクチュエータの斜視図である。図３は、図２のアクチュエータのハウジングを分解した状態で示す斜視図である。図４（ａ）は、図３のアクチュエータをカバー１０１ｂ側から見た図であり、図４（ｂ）は揺動アームの斜視図である。図５は、ハウジングを取り去った状態で示すアクチュエータの斜視図である。
【００２０】
図２，３に示すように、フレーム状のハウジング１０１内に、モータとボールねじ機構が収容されている。ハウジング１０１は、カバー１０１ａ，１０１ｂにより密閉される。
【００２１】
図５において、ハウジング１０１に、モータ１０２が取り付けられている。電動のモータ１０２の回転軸１０２ａの端部には、第１ギヤ１０３が圧入により相対回転不能に取り付けられている。図３に示すように、第１ギヤ１０３は、ハウジング１０１に対して回転自在に支持された第２ギヤ１０４に噛合している。第２ギヤ１０４は、ハウジング１０１に対して回転自在に支持され且つねじ軸１０６の端部に接合された第３ギヤ１０５に噛合している。
【００２２】
図４において、ねじ軸１０６は、ハウジング１０１（図２）に対して軸受１０７により、軸線方向に移動不能且つ回転自在に支持されており、外周に雄ねじ溝１０６ａを形成している。
【００２３】
ねじ軸１０６は、円筒状のナット１０８を貫通している。ナット１０８の内周面には、雄ねじ溝１０６ａに対向して、雌ねじ溝（不図示）が形成され、両ねじ溝によって形成される螺旋状の空間（転走路）には、多数のボール（不図示）が転動自在に配置されている。ナット１０８は、その外周に軸線方向に延在する溝１０８ａを有し、溝１０８ａは、ハウジング１０１に固定された板状のガイド１０９に係合している。回り止め部材としてのガイド１０９の回り止め機能によって、ナット１０８は軸線方向にのみ移動する。尚、軸線方向移動要素であるナット１０８と、回転要素であるねじ軸１０６と、転動体であるボールとでボールねじ機構を構成し、このボールねじ機構と、以下の揺動アーム１１０とで駆動機構を構成する。
【００２４】
ナット１０８の外周面の上下は、平行にそぎ取られた平面部１０８ｂとなっており、両平面部１０８ｂに一端の円形部１１０ｅを当接係合させるようにして、揺動アーム１１０が配置されている。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、揺動アーム１１０は、クランク状に折り曲げられた２枚の板材１１０ａ、１１０ｂをリベットＲで接合してなり、一方は二股形状であって、他方に矩形孔１１０ｃを形成してなる。
【００２６】
矩形孔１１０ｃは、図５に示すように、ハウジング１０１に対して、軸受１１１，１１２により揺動自在に支持された揺動軸１１３の角筒部１１３ａに係合している。揺動軸１１３の下端部は、被駆動部材１１に接合されて一体的に揺動するようになっている。揺動軸１１３の上端（揺動中心線上）には、ポテンシオメータ１１４が配置されており、揺動軸１１３の揺動角度を検出するようになっている。
【００２７】
次に、揺動アーム１１０の製作方法について説明する。まず、図６（ａ）に示すように、板材をプレスして、一端に円形部１１０ｅ、他端に矩形孔１１０ｃを有するクランク状の板材１１０ａ、１１０ｂを形成する。それぞれの板材１１０ａ、１１０ｂにはリベット孔１１０ｄが穿孔されている。次に、図６（ｂ）に示すように、板材１１０ａ、１１０ｂを突き合わせて、リベット孔１１０ｄにリベットＲを挿入する。その後、図６（ｃ）に示すように、リベットＲをカシメて板材１１０ａ、１１０ｂを一体化することで、円形部１１０ｅ同士が離隔した二股状の揺動アーム１１０が完成する。
【００２８】
次に、本実施の形態の動作について説明する。図１において、傘歯車３ａが前進用傘歯車６と後進用傘歯車７のいずれにも常時噛合しているから、内燃機関が動作している限り、傘歯車３ａから動力を伝達された傘歯車６，７は互いに逆方向に回転している。しかしながら、ニュートラルの状態においては、図１に示すように、ドグクラッチ８がいずれの傘歯車６，７と係合していないので、出力軸３の動力は、プロペラ軸４に伝達されずプロペラ５は回転しないこととなる。
【００２９】
ここで、ニュートラルの状態から、操作者が不図示のレバーを前進方向に操作したものとする。すると、図５を参照して、ＥＣＵ（図１）からモータ１０２に所定の極性の電力が供給され、回転軸１０２ａが所定の方向に回転する。回転軸１０２ａの回転力は、第１ギヤ１０３，第２ギヤ１０４，第３ギヤ１０５を介してねじ軸１０６に伝達されるので、ねじ軸１０６の回転に応じてナット１０８が図５で手前側へと変位する。ナット１０８が手前側に変位すると、揺動アーム１１０が揺動軸１１３と共に揺動し、それに伴って被駆動部材１１も揺動する。従って図１において、操作軸１０が所定の方向に回転し、不図示のカム機構を介してカム軸９が左方に移動し、ドグクラッチ８を前進用傘歯車６と係合させる。これにより出力軸３の動力を、傘歯車３ａ、６及びドグクラッチ８を介してプロペラ軸４に伝達し、プロペラ５を正回転させることができる。
【００３０】
一方、揺動軸１１３の揺動角度はポテンシオメータ１１４で測定され、その信号はＥＣＵに送信される。かかる信号に基づいて揺動軸１１３が所定の角度だけ揺動したと判断すれば、ＥＣＵはモータ１０２への電力供給を停止させる。
【００３１】
これに対し、操作者が不図示のレバーを後進方向に操作したときは、図５において、ＥＣＵ（図２）からモータ１０２に逆極性の電力が供給され、回転軸１０２ａが逆方向に回転するので、上述とは逆の動作で、揺動軸１１３は逆方向に揺動する。従って、図１において被駆動部材１１を介して操作軸１０が逆方向に回転し、不図示のカム機構を介してカム軸９が右方に移動し、ドグクラッチ８を後進用傘歯車７と係合させる。これにより出力軸３の動力を、傘歯車３ａ、７及びドグクラッチ８を介してプロペラ軸４に伝達し、プロペラ５を逆回転させることができる。
【００３２】
図７は、本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ａの製作工程を示す図である。本変形例の揺動アーム１１０Ａは、図６に示す実施の形態とほぼ同様にな工程で製作するが、板材１１０ｂに形成された突起１１０ｐを、板材１１０ａに形成された孔１１０ｑに係合させて位置決めしている点が異なる。
【００３３】
図８は、別な変形例にかかる揺動アーム１１０Ｂの製作工程を示す図である。本変形例の揺動アーム１１０Ｂは、図８（ａ）に示すように、両端に円形部１１０ｅ、中央近傍に一対の矩形孔１１０ｄを有する板材１１０ａを形成する。一方の矩形孔１１０ｄに隣接して板材１１０ｅの側面から突出するように爪部１１０ｆを形成する。図８（ｂ）に示すように、かかる板材１１０ａの両側をクランク状に曲げ、その後図８（ｃ）に示すように、中央で折り曲げると、矩形孔１１０ｄが重合するようになる。ここで、爪部１１０ｆを折り曲げた相手側にカシメることで、円形部１１０ｅ同士が離隔した二股状の揺動アーム１１０Ｂが完成する。
【００３４】
図９は、別な変形例にかかる揺動アーム１１０Ｃの製作工程を示す図である。本変形例の揺動アーム１１０Ｃは、図９（ａ）に示すように、一端に円形部１１０ｅ、他端に矩形孔１１０ｄを有する平板１１０ａ、１１０ｂの間に、ブロック状のスペーサ１１０ｇを配置している。スペーサ１１０ｇは、矩形孔１１０ｄに対応した矩形開口１１０ｈを有しているので、図９（ｂ）に示すように、平板１１０ａ、１１０ｂ、スペーサ１１０ｇを組み合わせた状態で、矩形孔１１０ｅ、矩形開口１１０ｈに揺動軸１１３の角筒部１１３ａを係合させることができる。特に、本変形例は、仕様の異なるナット１０８において、平面部１０８ｂの間隔が変わった場合にも、それに対応して厚さの異なるスペーサ１１０ｇに交換するだけで対応できるので好ましい。尚、平板１１０ａ、１１０ｂ、スペーサ１１０ｇの分解を抑制すべく、不図示のねじを用いて平板１１０ａ、１１０ｂを、スペーサ１１０ｇにねじ止め等することは任意である。
【００３５】
図１０は、別な変形例にかかる揺動アーム１１０Ｄの製作工程を示す図である。本変形例の揺動アーム１１０Ｄは、図１０（ａ）に示すように、一端に矩形孔１１０ｄを有し、他端及び中央に円形部１１０ｅを有する平板１１０ａを、図１０（ｂ）に示すごとく、円形部１１０ｅ同士を対向させるようにして、コ字状に折り曲げている。
【００３６】
図１１は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータ２００の図５と同様な斜視図である。本実施の形態においては、図５に示す実施の形態に対して、揺動軸１１３の端部にポテンシオメータを設ける代わりに、ガイド１０９にリニアエンコーダ２１４を配置している。より具体的には、リニアエンコーダ２１４は、ガイド１０９とナット１０８との相対位置を磁気的又は光学的な手法で検出し、ＥＣＵに送信する機能を有する。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００３７】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態にかかるアクチュエータを用いる船外機の概略図である。
【図２】本実施の形態のアクチュエータの斜視図である。
【図３】図２のアクチュエータのハウジングを分解した状態で示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、図３のアクチュエータを矢印IV方向に見た図であり、図４（ｂ）は揺動アームの斜視図である。図５は、ハウジングを取り去った状態で示すアクチュエータの斜視図である。
【図５】ハウジングを取り去った状態で示すアクチュエータの斜視図である。
【図６】本実施の形態にかかる揺動アーム１１０の製作工程を示す図である。
【図７】本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ａの製作工程を示す図である。
【図８】本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ｂの製作工程を示す図である。
【図９】本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ｃの製作工程を示す図である。
【図１０】本実施の形態の変形例にかかる揺動アーム１１０Ｄの製作工程を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態にかかるアクチュエータ２００の図５と同様な斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 船体
２ 船外機
２ａ ケーシング
２ｂ カウリング
３ 出力軸
３ａ 傘歯車
４ プロペラ軸
５ プロペラ
６ 前進用傘歯車
７ 後進用傘歯車
８ ドグクラッチ
９ カム軸
１０ 操作軸
１１ 被駆動部材
１０１ ハウジング
１０１ａ，１０１ｂ カバー
１０２ モータ
１０２ａ 回転軸
１０３ 第１ギヤ
１０４ 第２ギヤ
１０５ 第３ギヤ
１０６ ねじ軸
１０６ａ 雄ねじ溝
１０７ 軸受
１０８ ナット
１０８ａ 溝
１０８ｂ 平面部
１０９ ガイド
１１０ 揺動アーム
１１０Ａ 揺動アーム
１１０Ｂ 揺動アーム
１１０Ｃ 揺動アーム
１１０Ｄ 揺動アーム
１１０ａ 板材
１１０ｃ 矩形孔
１１０ｄ リベット孔
１１０ｄ 矩形孔
１１０ｅ 円形部
１１０ｆ 爪部
１１０ｇ スペーサ
１１０ｈ 矩形開口
１１１，１１２ 軸受
１１３ 揺動軸
１１３ａ 角筒部
１１４ ポテンシオメータ
２００ アクチュエータ
２１４ リニアエンコーダ
Ｒ リベット
【図１】
2008232388.tif 000003
【図２】
2008232388.tif 000004
【図３】
2008232388.tif 000005
【図４】
2008232388.tif 000006
【図５】
2008232388.tif 000007
【図６】
2008232388.tif 000008
【図７】
2008232388.tif 000009
【図８】
2008232388.tif 000010
【図９】
2008232388.tif 000011
【図１０】
2008232388.tif 000012
【図１１】
2008232388.tif 000013