(57)【要約】【課題】不具合が生じても被駆動部材を適切に駆動できる機能を有するアクチュエータを提供する。【解決手段】駆動軸１１７に、ストローク量を示す情報としての目盛りＭｋ１〜Ｍｋ３を目視可能に付与しているので、ドグクラッチ８等を切り換えるために必要な駆動軸１１７の移動方向及び移動量を一目で把握でき、手動による切換作業を短時間で容易に行うことができる。【選択図】図５
2008267550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ロッドを駆動す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、前記駆動ロッドを駆動する駆動機構と、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、前記駆動ロッド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、
前記駆動ロッドには、ストローク量を示す情報が目視可能に付与されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記情報は、前記軸線方向移動要素のストローク範囲以内に付されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記駆動ロッドには、工具を係合させる孔を形成していることを特徴とする請求項１又は２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、２参照）、これを流用することも考えられる。
【特許文献１】特開平９−２２４３４８号公報
【特許文献２】特開２００１−２８０４３８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、アクチュエータに何らかの不具合が生じた場合、ドグクラッチの切換を行うことができなくなり、船舶の自力移動ができなくなるという問題がある。そこで、アクチュエータに何らかの不具合が生じた場合でも、ドグクラッチの切換を行いたいといういう要請がある。ところが、船外機の内部はアクチュエータを設けるスペースが狭いので、洋上で不具合が生じた場合にはアクチュエータを容易に取り外すことができないという問題がある。
【０００４】
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、不具合が生じても被駆動部材を適切に駆動できる機能を有する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】
【０００５】
本発明のアクチュエータは、駆動ロッドを駆動す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、前記駆動ロッドを駆動する駆動機構と、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、前記駆動ロッド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、
前記駆動ロッドには、ストローク量を示す情報が目視可能に付与されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
例えば電気系のトラブル等によって、アクチュエータが不動となった場合に、駆動ロッドを手動で動かすことによって、ドグクラッチ等を切り替えることが考えられる。しかるに、作業者はいかなる方向にいかなる量だけ駆動ロッドを移動させれば、所望のようにドグクラッチを切り替えることができるか判断できない。特に、作業者が試行錯誤で無闇に駆動ロッドを動かすと、切り換えに時間がかかったり、場合によってはアクチュエータのストローク端に勢いよく当ててしまい、特にボールねじ機構等を用いるアクチュエータにおいては、ボールの噛み込みなどの不具合を招く恐れがある。これに対し、本発明によれば、前記駆動ロッドには、ストローク量を示す情報が目視可能に付与されているので、ドグクラッチ等を切り換えるために必要な駆動ロッドの移動方向及び移動量を一目で把握でき、手動による切換作業を短時間で容易に行うことができる。
【０００７】
前記情報は、前記軸線方向移動要素のストローク範囲以内に付されていると好ましい。
【０００８】
前記駆動ロッドには、工具を係合させる孔を形成していると、かかる孔に工具を差し込むことで、駆動ロッドの移動が容易になるため好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。図２は、第１の実施の形態のアクチュエータの正面図である。図３は、図２のアクチュエータを矢印III方向に見た図である。図４は、図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、リンク部材１１を介して、後述するアクチュエータ１００の駆動軸（駆動ロッド）１１７に連結されている。
【００１４】
図４において、円筒状のハウジング１０１は、アルミ製のハウジング本体１０１Ａと、その端面に対してボルトＢ（図３）により組み付けられたアルミ又は樹脂製のカバー部材１０１Ｂと、モータブラケット１０１Ｃとからなる。ハウジング本体１０１Ａの内部には、モータ室１０１ａとねじ軸室１０１ｂとを有する。モータ室１０１ａ内には、モータ１０２が配置されている。モータ１０２は、板状のモータブラケット１０１Ｃに固定されており、モータブラケット１０１Ｃは、後述する玉軸受１１４の外輪をハウジング本体１０１Ａとの間に挟み込み、且つハウジング本体１０１Ａのモータ室１０１ａとねじ軸室１０１ｂをふさぐようにして取り付けられている。
【００１５】
電動のモータ１０２の回転軸１０２ａは、モータブラケット１０１Ｃから突出しており、その端部には金属製の第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。モータブラケット１０１Ｃに植設された長軸１０４の周囲には、樹脂製の第２ギヤ１０５が回転自在に配置され、これは第１ギヤ１０３及び第３ギヤ１０６の大ギヤ部１０６ａに噛合している。
【００１６】
樹脂製の第３ギヤ１０６は、大ギヤ部１０６ａと小ギヤ部１０６ｂとを同軸に形成しており、更にねじ軸１０７の端部に、セレーション結合で相対回転不能に取り付けられている。第３ギヤ１０６の一部を覆うようにして、支持部材１０８がモータブラケット１０１Ｃに取り付けられている。ここで、第１ギヤ１０３，第２ギヤ１０５，第３ギヤ１０６が第１動力伝達機構を構成する。
【００１７】
第２ギヤ１０５に隣接して配置された第４ギヤ１０９が、長軸１０４の周囲に回転自在に支持されている。樹脂製の第４ギヤ１０９は、第３ギヤ１０６の小ギヤ部１０６ｂに噛合した大ギヤ部１０９ａと、小ギヤ部１０９ｂとを同軸に形成している。
【００１８】
第４ギヤ１０９の小ギヤ部１０９ｂは、長軸１０４に平行して支持部材１０８に植設された短軸１１０に対して回転自在に支持された第５ギヤ１１１の大ギヤ部１１１ａに噛合している。樹脂製の第５ギヤ１１１は、大ギヤ部１１１ａと小ギヤ部１１１ｂとを同軸に形成している。小ギヤ部１１１ｂは、第５ギヤ１１１に隣接して配置され長軸１０４の周囲に回転自在に支持された第６ギヤ１１２に噛合している。尚、長軸１０４及び短軸１１０と各ギヤとの間には、回転を円滑に行うためのブッシュが配置されていても良い。
【００１９】
センサとしてのポテンシオメータ１１３は、カバー部材１０１Ｂの孔１０１ｄに嵌合配置され小ねじＳＢ（図３）で固定されており、その測定軸１１３ａは第６ギヤ１１２に連結され、一体的に回転するようになっている。片持ち状に延在している長軸１０４の先端は、第６ギヤ１１２と測定軸１１３ａとを介して、ポテンシオメータ１１３によって支持され、又は孔１０１ｄに支持される。ポテンシオメータ１１３は、測定軸１１３ａの所定範囲（例えば９０度）の角度を精度良く検出できるものである。ここで、第１ギヤ１０３，第２ギヤ１０５，第３ギヤ１０６、第４ギヤ１０９，第５ギヤ１１１，第６ギヤ１１２が第２動力伝達機構を構成する。カバー部材１０１Ｂは、各ギヤに異物が侵入しないように密閉するギヤカバーとしての機能を有する。尚、噛合するギヤの樹脂素材を互いに異なるものにすると、摩滅を抑制できるので好ましい。
【００２０】
図４において、ねじ軸１０７は、ハウジング本体１０１Ａに対して、図で右端側を玉軸受１１４により回転自在に支持されている。ねじ軸１０７は、左端側に雄ねじ溝１０７ａを形成している。
【００２１】
ねじ軸１０７は、円筒状のナット１１５を貫通している。ナット１１５の内周面には、雄ねじ溝１０７ａに対向して、雌ねじ溝１１５ａが形成され、両ねじ溝１０７ａ、１１５ａ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１１６が転動自在に配置されている。ナット１１５は、ハウジング本体１０１Ａに対して回り止め（不図示）が設けられ、ねじ軸室１０１ｂ内において、軸線方向に相対移動可能だが、相対回転不能となっている。尚、軸線方向移動要素であるナット１１５と、回転要素であるねじ軸１０７と、転動体であるボール１１６とでボールねじ機構を構成し、このボールねじ機構と、以下の駆動軸１１７とで駆動機構を構成する。
【００２２】
ねじ軸１０７の左端は、丸軸状の駆動軸１１７に形成された袋孔１１７ａ内に侵入している。駆動軸１１７の図で右端は、ナット１１５に対して同軸に嵌合しピンで連結されて一体的に移動するようになっている。ハウジング本体１０１Ａに対して、駆動軸１１７はブッシュ１１８により軸線方向に移動可能に支持されており、且つブッシュ１１８の左方（外部側）にはシール１１９が配置され、ハウジング本体１０１Ａと駆動軸１１７との間から海水や塵埃等の異物が侵入することを防止している。
【００２３】
図２に示すように、駆動軸１１７はハウジング本体１０１Ａから一部が突出しており、突出した駆動軸１１７の端部には、リンク部材１１に連結するための孔１１７ｂと、工具Ｔを挿通可能な工具孔１１７ｃとが形成されている。
【００２４】
図５は、ハウジング本体１０１Ａからの駆動軸１１７の突出量を変えて示す図である。最も突出した状態を示す図５（ａ）において、駆動軸１１７の外周面には、目盛りＭｋ１〜Ｍｋ３が形成されている。目盛りＭｋ１〜Ｍｋ３は、鋼製の駆動軸１１７の外周に電気ペンでケガキした後、表面を磨いて凹凸をなくすことで形成できる。又は、線状の金属片を圧入して、母材である駆動軸１１７と一緒に必要とする外径寸法まで切削加工することで、目盛りＭｋ１〜Ｍｋ３を形成しても良い。目盛りＭｋ１〜Ｍｋ３は、それぞれドグクラッチ８の位置に相当する。即ち、目盛りＭＫ１〜Ｍｋ３全てが視認される位置（図５（ａ））まで駆動軸１１７が突出すれば、ドグクラッチ８は前進位置に移動し、目盛りＭＫ１、Ｍｋ２が視認される位置（図５（ｂ））まで駆動軸１１７が突出すれば、ドグクラッチ８は中立位置に移動し、目盛りＭＫ３のみが視認される位置（図５（ｃ））まで駆動軸１１７が突出すれば、ドグクラッチ８は後進位置に移動する。図に示すように、目盛りＭＫ１〜Ｍｋ３の間に予備目盛りＭｋ４を付すことは任意である。尚、目盛りＭｋ１〜Ｍｋ３は、シール１１９のリップ部を通過するので、駆動軸１１７の外周面と面一になるように形成されることが望ましい。
【００２５】
図１において、モータ１０２の配線１０２ｂと、ポテンシオメータ１１３の配線１１３ｂは、カウリング２ｂ側に延在し、更に不図示の駆動回路に接続されている。
【００２６】
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。
【００２７】
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４において、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１０５，第３ギヤ１０６を介してねじ軸１０７に伝達されるので、ねじ軸１０７の回転に応じてナット１１５が図４で左方へと変位する。ナット１１５が左方に変位すると、駆動軸１１７が突出する方向に移動するので、図１においてリンク部材１１が枢動する。従って操作軸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。
【００２８】
一方、回転軸１０２ａの回転力は、第１ギヤ１０３，第２ギヤ１０５，第３ギヤ１０６、第４ギヤ１０９，第５ギヤ１１１，第６ギヤ１１２を介してポテンシオメータ１１３の測定軸１１３ａに伝達される。測定軸１１３ａの回転に応じた信号は、ポテンシオメータ１１３から配線１１３ｂを介して不図示の駆動回路に入力される。かかる信号に基づいてねじ軸１０７が所定の回転量だけ回転したと判断すれば、駆動回路はモータ１０２への電力供給を停止させる。
【００２９】
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４において、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、アクチュエータ１００の駆動軸１１７が引き込む方向に移動する。従って、図１においてリンク部材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。
【００３０】
ここで、アクチュエータの電気系にトラブルが生じた場合などにより、モータ１０２が回転しなくなったときは、図２に示すように、作業者が駆動軸１１７の工具孔１１７ｃに工具Ｔを差し込んで、かかる工具Ｔを把持して駆動ロッド１１７を移動させることができる。本実施の形態によれば、効率の高いボールねじ機構を用いているので、フリクションが少なく、駆動軸１１７を移動させることでモータ１０２の回転軸１０２ａを回転させることができる。
【００３１】
かかる場合、図５を参照して、船舶を前進させたい場合には、目盛りＭＫ１〜Ｍｋ３全てが視認される位置（図５（ａ））まで駆動軸１１７を突出させれば良く、逆に船舶を後進させたい場合には、目盛りＭｋ３のみが視認される位置（図５（ｃ））まで駆動軸１１７を突出させれば良い。尚、船舶を停止させたいときは、く、目盛りＭＫ１、Ｍｋ２が視認される位置（図５（ｂ））へと駆動軸１１７を移動させれば良い。又、目盛りＭＫ１〜Ｍｋ３は、ねじ軸１０７の最大ストロークの範囲を示す指標ともなるため、かかる目盛りを視認している限り、作業者が勢い良く駆動軸１１７を移動させてストローク端に当てるような恐れは低い。
【００３２】
本実施の形態によれば、駆動軸１１７に、ストローク量を示す情報としての目盛りＭｋ１〜Ｍｋ３を目視可能に付与しているので、ドグクラッチ８等を切り換えるために必要な駆動軸１１７の移動方向及び移動量を一目で把握でき、手動による切換作業を短時間で容易に行うことができる。
【００３３】
図６は、本実施の形態の変形例を示す図である。図６（ａ）に示すように、目盛りＭｋ１’〜Ｍｋ３’を点としても良い。例えば、リベット状（円筒状）の金属もしくは樹脂を圧入した後、母材である駆動軸１１７と一緒に必要とする外径寸法まで切削加工することで、目盛りＭｋ１’〜Ｍｋ３’を形成できる。或いは、図６（ｂ）に示すように、目盛りＭｋ１”〜Ｍｋ３”を、駆動軸１１７の外周面に対して色を変えるようにしても良い。例えば、母材である駆動軸１１７の素材をアルミとし、アルマイト処理よる染色で目盛りＭｋ１”〜Ｍｋ３”を形成できる。より具体的には、黒色アルマイト処理と白色アルマイト処理とで、帯状のマークを施すことができる。
【００３４】
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】
【００３５】
【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】第１の実施の形態のアクチュエータの正面図である。
【図３】図２のアクチュエータを矢印III方向に見た図である。
【図４】図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。
【図５】駆動軸１１７の突出量を変えて示す図である。
【図６】本実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
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 リンク部材
１２ ブリーザパイプ
１７ 駆動軸
１００ アクチュエータ
１０１ ハウジング
１０１Ａ ハウジング本体
１０１Ｂ カバー部材
１０１Ｃ モータブラケット
１０１ａ モータ室
１０１ｂ ねじ軸室
１０１ｄ 孔
１０２ モータ
１０２ａ 回転軸
１０２ｂ 配線
１０３ 第１ギヤ
１０４ 長軸
１０５ 第２ギヤ
１０６ 第３ギヤ
１０６ａ 大ギヤ部
１０６ｂ 小ギヤ部
１０７ ねじ軸
１０７ａ 雄ねじ溝
１０８ 支持部材
１０９ 第４ギヤ
１０９ａ 大ギヤ部
１０９ｂ 小ギヤ部
１１０ 短軸
１１１ 第５ギヤ
１１１ａ 大ギヤ部
１１１ｂ 小ギヤ部
１１２ 第６ギヤ
１１３ ポテンシオメータ
１１３ａ 測定軸
１１３ｂ 配線
１１４ 玉軸受
１１５ ナット
１１５ａ 雌ねじ溝
１１６ ボール
１１７ 駆動軸
１１７ａ 袋孔
１１７ｂ  孔
１１７ｃ  工具孔
１１８ 支持部材
Ｂ ボルト
ＬＢ ボルト
Ｍｋ１〜Ｍｋ３  目盛り
Ｍｋ１’〜Ｍｋ３’  目盛り
Ｍｋ１”〜Ｍｋ３”  目盛り
Ｔ  工具
【図１】
2008267550.tif 000003
【図２】
2008267550.tif 000004
【図３】
2008267550.tif 000005
【図４】
2008267550.tif 000006
【図５】
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【図６】
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