(57)【要約】【課題】簡素な構成ながらも、電動モータから被駆動部材への伝達効率を高く維持すると共に、被駆動部材から電動モータへの動力の伝達を遮断可能なアクチュエータを提供する。【解決手段】コイルバネ１０の端部を相対回転変位させることによる巻き径の変化と、ワンウェイクラッチとを併用することで、電動モータ２から被駆動軸８への動力伝達を許容するが、被駆動軸８から電動モータ２への動力伝達は阻止することができる。【選択図】　図１
2004019904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材を駆動するアクチュエータであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの動力を前記被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、
前記被駆動部材に連結される被駆動軸と、
前記電動モータの出力軸と前記被駆動軸とを連結するコイルばねと、
前記コイルバネを包囲する内輪と、
前記ハウジングと前記内輪との間に位置し、前記ハウジングに対して前記内輪の許可方向の回転を許容するが、前記許可方向とは異なる阻止方向への回転を阻止するワンウェイクラッチ手段と、によって構成され、
前記電動モータの出力軸が第１の方向に回転したときに、前記コイルバネの巻き径が拡大して前記内輪の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で前記内輪を前記許可方向に回転させるので、前記ワンウェイクラッチ手段が前記内輪の回転を許容することにより、前記コイルバネは前記被駆動軸に前記第１の方向の回転力を伝達し、
前記電動モータの出力軸が前記第１の方向とは異なる第２の方向に回転したときに、前記コイルバネの巻き径が縮小して前記内輪の内周面から離隔するので、前記ワンウェイクラッチ手段に関わらず、前記コイルバネは前記被駆動軸に前記第２の方向の回転力を伝達するようになっていることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータに関し、たとえば、自動車のパワーウィンドウ、電動パーキングブレーキ装置のワイヤ巻き取り機構、電動ディスクブレーキ装置のキャリパ押し出し機構、エンジンのバルブタイミング可変装置におけるカム位相変換機構、ベルトＣＶＴプーリ駆動機構等、その他産業用ウィンチ、ホイスト、クレーン、各種位置決め装置などに用いることができる、電動モータを動力源としたアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両のパーキングブレーキの動作を電動モータの動力を用いて行い、運転者の負担を軽減する電動パーキングブレーキ駆動装置等のリニアアクチュエータが知られている。かかるリニアアクチュエータとしては、電動モータでプーリを回転させてケーブルを巻き上げてパーキングブレーキを動作させ、ケーブルを巻き戻してパーキングブレーキを解除するものが提案されている（特開２００１−１０６０６０参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公報に開示されたリニアアクチュエータは、ウォームギヤとウォームホールとを用いて、電動モータからの動力を減速して、パーキングブレーキに伝達している。ウォームギヤとウォームホイールとを用いて動力伝達を行うと、減速比が大きくとれること、及びウォームのネジレ角を適宜設計することで、パーキングブレーキからの動力を電動モータ側に伝達させないようにできるという利点がある。それにより電動モータに常時通電することなく、パーキングブレーキの動作状態を維持でき、不用意な解除を阻止できることとなるので、省エネ上も好ましい。
【０００４】
しかしながら、上記利点を裏返せば、ウォームギヤとウォームホールは伝達効率が低いという欠点を有し、それ故、パーキングブレーキを動作させるために、電動モータの出力を大きくしなければならず、それにより電動モータが大型化し、又省電力が図れないという問題がある。これに対し、電磁的に動力の伝達・遮断を行える電磁ブレーキ装置等を用いれば、伝達効率を高く維持しつつ、必要に応じて動力伝達を遮断することはできるが、その構成は複雑であり製造コストが増大するという問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成ながらも、電動モータから被駆動部材への伝達効率を高く維持すると共に、被駆動部材から電動モータへの動力の伝達を遮断可能なアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクチュエータは、被駆動部材を駆動するアクチュエータであって、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、
前記電動モータの動力を前記被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを備え、
前記動力伝達機構は、
前記被駆動部材に連結される被駆動軸と、
前記電動モータの出力軸と前記被駆動軸とを連結するコイルばねと、
前記コイルバネを包囲する内輪と、
前記ハウジングと前記内輪との間に位置し、前記ハウジングに対して前記内輪の許可方向の回転を許容するが、前記許可方向とは異なる阻止方向への回転を阻止するワンウェイクラッチ手段と、によって構成され、
前記電動モータの出力軸が第１の方向に回転したときに、前記コイルバネの巻き径が拡大して前記内輪の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で前記内輪を前記許可方向に回転させるので、前記ワンウェイクラッチ手段が前記内輪の回転を許容することにより、前記コイルバネは前記被駆動軸に前記第１の方向の回転力を伝達し、
前記電動モータの出力軸が前記第１の方向とは異なる第２の方向に回転したときに、前記コイルバネの巻き径が縮小して前記内輪の内周面から離隔するので、前記ワンウェイクラッチ手段に関わらず、前記コイルバネは前記被駆動軸に前記第２の方向の回転力を伝達するようになっていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明のアクチュエータによれば、前記電動モータの出力軸が、第１の方向に回転したときに、前記コイルバネの巻き径が拡大して前記内輪の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で前記内輪を前記許可方向に回転させようとするが、かかる場合、前記ワンウェイクラッチ手段により前記内輪の回転が許容され、それにより前記コイルバネを介して前記被駆動軸に前記第１の方向の回転力が高効率で伝達されるようになっている。一方、前記電動モータの出力軸が、前記第１の方向とは異なる第２の方向に回転したときに、前記コイルバネは巻き径が縮小して前記内輪の内周面から離隔するので、前記ワンウェイクラッチ手段は、前記出力軸と前記被駆動軸との間で動力伝達を行う前記コイルバネの回転を阻止することがなく、それ故前記被駆動軸に前記第２の方向の回転力が高効率で伝達されることとなる。
【０００８】
更に、前記被駆動部材から前記被駆動軸に対して前記第２の方向への回転力を伝達した場合、前記電動モータの出力軸が静止していれば、前記コイルバネの巻き径が拡大して前記内輪の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で前記内輪を前記阻止方向に回転させようとするが、かかる場合、前記ワンウェイクラッチ手段により前記内輪の回転が阻止されるため、結果として前記駆動軸は回転せず、すなわち前記被駆動部材から前記電動モータへの動力の伝達は遮断されることとなる。従って、例えば前記被駆動部材としてのパーキングブレーキ装置の駆動部材を、前記電動モータの動力で駆動して、所望のブレーキ状態にした場合に、前記電動モータへの電力の供給を停止した後も、前記パーキングブレーキ装置が解除されることはない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態であるアクチュエータを示す断面図である。図１において、円管状のハウジング１の内周面１ａには、円筒状のステータ２ｂが固定されており、ステータ２ｂは、ロータ２ｃを内包している。ハウジング１の図１で左方端は、蓋４により閉止されている。蓋４の中央開口４ａ内に配置された軸受５（スプリングワッシャ７により外輪に予圧が付与されてなる）と、ハウジング１の内部に配置された軸受６とで回転自在に支持された出力軸３の外周面に、ロータ２ｃが取り付けられ、両者は一体的に回転するようになっている。電動モータ２は、ステータ２ｂ、ロータ２ｃ、出力軸３を有する。
【００１０】
出力軸３の図１で右方端の縮径部３ａの端面外周近傍には、軸線に平行な孔３ｂが形成されている。ハウジング１の図１で右方内部には、不図示の被駆動部材に連結された被駆動軸８が軸受９により回転自在に支持されており、その図１で左方端面の外周近傍には、軸線に平行な孔８ａが形成されている。孔３ｂ、８ａには、コイルバネ１０の端部がそれぞれ挿入されている。
【００１１】
出力軸３の縮径部３ａ、コイルバネ１０、及び被駆動軸８の一部を内包するようにして、内輪１１が、ハウジング１に対して軸受１２により回転自在に支持されている。内輪１１の外周面と、ハウジング１の内周面に取り付けられた外輪１３との間には、くさび部材１４が配置されている。くさび部材１４は、立直したときの高さが、傾動したときの高さより高くなっており、ワンウェイクラッチ手段を構成する。尚、本実施の形態では、外輪１３をハウジング１と別体としたが、一体としても良い。いずれの場合も、外輪はハウジングの一部を構成する。
【００１２】
次に、本実施の形態の動作について説明する。電動モータ２に対し電力が供給され、出力軸３が、第１の方向（図１で出力軸３がフリーなら奥側に転動する方向）に回転したとする。このとき、出力軸３の孔３ｂに係合したコイルバネ１０の端部が、出力軸３の回転と共に回動し、それによりコイルバネ１０の巻き径が拡大する。かかる場合、コイルバネ１０の周面が内輪１１の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で内輪１１を同方向に回転させようとする。
【００１３】
このとき、静止している外輪１３に対して内輪１１が第１の方向（許可方向）に回転することで、くさび部材１４が傾動するように力を受けるので、くさび部材１４より殆ど抵抗を受けることなく内輪１１は回転可能となる。又、巻き径が拡大してコイルバネ１０の外周が内輪１１の内周面に当接した状態では、それ以上コイルバネ１０の両端が相対回動することが抑制される。従って、剛体となったコイルバネ１０を介して、出力軸３から被駆動軸８への動力伝達が遅れなく行えるようになる。
【００１４】
一方、電動モータ２に対し極性を変えた電力が供給され、出力軸３が、第２の方向（図１で出力軸３がフリーなら手前側に転動する方向）に回転したとする。このとき、出力軸３の孔３ｂに係合したコイルバネ１０の端部が、出力軸３の回転と共に回動し、それによりコイルバネ１０の巻き径が縮小する。かかる場合、コイルバネ１０の周面が内輪１１の内周面から離隔するので、くさび部材１４の影響を受けることなく、コイルバネ１０は回転移動可能となり、すなわちコイルバネ１０を介して出力軸３から被駆動軸８への動力伝達が遅れなく行えるようになる。尚、コイルバネ１０の内方に、巻き径の縮小を抑制する円筒部を被駆動軸８から延在させるとより好ましい。
【００１５】
これに対し、不図示の被駆動部材から被駆動軸８に対して第２の方向（図１で被駆動軸８がフリーなら手前側に転動する方向）への回転力が伝達された場合、電動モータ２の出力軸３が静止していれば、コイルバネ１０の巻き径が拡大して内輪１１の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で内輪１１を第２の方向（阻止方向）に回転させようとする。しかるに、かかる場合には、静止している外輪１３に対して内輪１１が回転することで、くさび部材１４が立直する方向に力を受け、姿勢が変化したくさび部材１４により内輪１１がロックされるようになる。従って、被駆動部材から電動モータ２への動力伝達を阻止することができる。
【００１６】
図２は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。図２に示すアクチュエータは、図１に示すアクチュエータを電動パーキングブレーキ駆動装置に適用したものであり。基本的構成は、図１に示すアクチュエータと同一であるので、共通する主要な構成に関しては、同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００１７】
図２において、ハウジング１に連結されてその一部となる円筒状の副ハウジング１Ａは、車台Ｆに対してボルト１Ｂにより結合されている。ハウジング１と副ハウジング１Ａとの接合は、軸受９の外周面をガイドとしているため、高い同軸度を確保できる。
【００１８】
本実施の形態では、被駆動軸８’は、図で右方に拡径部８ｂ’を有し、その内周面にナット１６を圧入により嵌合させている。被駆動軸８’は軸受９により、ナット１６は、副ハウジング１Ａ内部の軸受１５により回転自在に支持されていて、両者は一体的に回転するようになっている。
【００１９】
ナット１６内をネジ軸１７が貫通している。ネジ軸１７は、図で左方側の丸軸部１７ａと、図で右方側の丸軸部１７ｃと、中央のネジ部１７ｂとを有する。左方の丸軸部１７ａは、被駆動軸８’の袋孔８ｃ’内に挿通され、ブッシュ１８により回転自在に支持されている。一方、右方の丸軸部１７ｃは、副ハウジング１Ａの中央開口１ｂから右方側に突出しており、その外周面は、副ハウジング１Ａに配置されたシール１９により密封されている。又、丸軸部１７ｃの外周に形成された直線溝１７ｄには、副ハウジング１Ａに螺合固定したガイドボルト２０の先端が係合し、ネジ軸１７の回り止めを図っている。丸軸１７ｃの突出した端部には、不図示のパーキングブレーキに一端を連結されたワイヤＷの他端が取り付けられている。ワイヤＷが被駆動部材を構成する。
【００２０】
中空のナット１６の内周面には、不図示のネジ溝が形成され、ナット１６とネジ軸１７のネジ部１７ｂのネジ溝によって形成される螺旋状の空間には、多数のボール（不図示）が転動自在に配置されている。動作時に、ボールをナット１６の一端から他端へと戻す通路１６ａがナット１６の外部に設けられている。ナット１６と、ネジ軸１７と、不図示のボールとでボールスクリュー機構を構成する。
【００２１】
本実施の形態の動作について、図２を参照して説明する。運転者がパーキングブレーキを動作させるため所定の操作を行うと、不図示の電源から電動モータ２に電力が供給され、出力軸３が、第１の方向に回転する。このとき、出力軸３の孔３ｂに係合したコイルバネ１０の端部が、出力軸３の回転と共に回動し、それによりコイルバネ１０の巻き径が拡大する。かかる場合、コイルバネ１０の周面が内輪１１の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で内輪を同方向に回転させようとする。
【００２２】
このとき、静止している外輪１３に対して内輪１１が第１の方向（許可方向）に回転することで、くさび部材１４が傾動するように力を受けるので、くさび部材１４より殆ど抵抗を受けることなく内輪１１は回転可能となる。又、巻き径が拡大してコイルバネ１０の外周が内輪１１の内周面に当接した状態では、それ以上コイルバネ１０の両端が相対回動することが抑制される。従って、剛体となったコイルバネ１０を介して、出力軸３から被駆動軸８’への動力伝達が遅れなく行えるようになる。
【００２３】
被駆動軸８’が回転すると、ナット１６も一体的に回転する。このときボールスクリュー機構の原理により、ナット１６の回転変位は、ネジ軸１７の軸線方向変位に円滑に変換される。従って、ネジ軸１７は副ハウジング１Ａに対して引き込む動作を行い、ワイヤＷを引っ張ることで、不図示のパーキングブレーキ装置を動作状態に維持し、不図示の車輪を制動状態におくことができる。この状態で、電動モータ２への電力供給が遮断される。
【００２４】
かかる状態では、パーキングブレーキ装置にはブレーキ反力が生じ、ワイヤＷを図２で右方に向かう引っ張り力が生じる。このとき、ネジ軸１７が右方に移動しようとするから、ナット１６及び被駆動軸８’には、第２の方向への回転力が伝達されることとなる。ここで、電動モータ２の出力軸３が静止していれば、コイルバネ１０の巻き径が拡大して内輪１１の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で内輪１１を第２の方向（阻止方向）に回転させようとする。しかるに、かかる場合には、静止している外輪１３に対して内輪１１が回転することで、くさび部材１４が立直する方向に力を受け、姿勢が変化したくさび部材１４により内輪がロックされるようになる。従って、被駆動部材から電動モータ２への動力伝達を阻止することができる。それ故、電動モータ２への電力の供給を停止した後も、パーキングブレーキ装置が解除されることはなく、電動モータ２への通電を続けたり、ロック装置を別個に設ける必要はない。
【００２５】
更に、運転者が車両を発進させるため、パーキングブレーキを解除すべく所定の操作を行うと、電動モータ２に対し極性を変えた電力が供給され、出力軸３が、第２の方向に回転する。このとき、出力軸３の孔３ｂに係合したコイルバネ１０の端部が、出力軸３の回転と共に回動し、それによりコイルバネ１０の巻き径が縮小する。かかる場合、コイルバネ１０の周面が内輪１１の内周面から離隔するので、くさび部材１４の影響を受けることなく、コイルバネ１０は回転移動可能となる。すなわちコイルバネ１０を介して出力軸３から被駆動軸８’への動力伝達が遅れなく実行されるので、ナット１６を回転させネジ軸１７を図２で右方へと移動させてワイヤＷを緩めることができ、それによりパーキングブレーキ装置を解除できる。
【００２６】
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。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のアクチュエータによれば、前記電動モータの出力軸が、第１の方向に回転したときに、前記コイルバネの巻き径が拡大して前記内輪の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で前記内輪を前記許可方向に回転させようとするが、かかる場合、前記ワンウェイクラッチ手段により前記内輪の回転が許容され、それにより前記コイルバネを介して前記被駆動軸に前記第１の方向の回転力が高効率で伝達されるようになっている。一方、前記電動モータの出力軸が、前記第１の方向とは異なる第２の方向に回転したときに、前記コイルバネは巻き径が縮小して前記内輪の内周面から離隔するので、前記ワンウェイクラッチ手段は、前記出力軸と前記被駆動軸との間で動力伝達を行う前記コイルバネの回転を阻止することがなく、それ故前記被駆動軸に前記第２の方向の回転力が高効率で伝達されることとなる。
【００２８】
更に、前記被駆動部材から前記被駆動軸に対して前記第２の方向への回転力を伝達した場合、前記電動モータの出力軸が静止していれば、前記コイルバネの巻き径が拡大して前記内輪の内周面に当接し、互いの間に生じる摩擦力で前記内輪を前記阻止方向に回転させようとするが、かかる場合、前記ワンウェイクラッチ手段により前記内輪の回転が阻止されるため、結果として前記駆動軸は回転せず、すなわち前記被駆動部材から前記電動モータへの動力の伝達は遮断されることとなる。従って、例えば前記被駆動部材としてのパーキングブレーキ装置の駆動部材を、前記電動モータの動力で駆動して、所望のブレーキ状態にした場合に、前記電動モータへの電力の供給を停止した後も、前記パーキングブレーキ装置が解除されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態であるアクチュエータの断面図である。
【図２】第２の実施の形態であるアクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
１　ハウジング
１Ａ　副ハウジング
２　電動モータ
３　出力軸
８，８’　被駆動軸
１０　コイルバネ
１４　くさび部材
１６　ナット
１７　ネジ軸
Ｗ　ワイヤ
【図１】
2004019904.tif 000003
【図２】
2004019904.tif 000004