(57)【要約】【課題】小型のアクチュエータを提供することを課題とする。【解決手段】トルクリミッタ装置は、モータ１１の出力軸１１ａと共に回転し、凹凸が形成されたモータ側プレート５３と、スピンドル１３と共に回転し、モータ側プレート５３の回転軸と同軸上に設けられ、回転軸方向にモータ側プレート５３と相対移動することによりモータ側プレート５３の凹凸と係脱可能な凹凸が形成されたスピンドル側プレート５９と、モータ側プレート５３の凹凸とスピンドル側プレート５９の凹凸とが係合する方向に付勢する付勢部材６１とからなり、モータ側プレート５３の凹凸、スピンドル側プレート５９の凹凸は、係合時、モータ側プレート５３、スピンドル側プレート５９が回転しようとすると、モータ側プレート５３と、スピンドル側プレート５９とを回転軸に沿って離反させる分力が発生する斜面を有する。【選択図】図１
2013090402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
周面に雄ねじが形成され、前記モータにより回転するスピンドルと、
前記スピンドルの雄ねじに螺合し、前記スピンドルの回転軸を中心とした回転が禁止されたナット部材と、
前記モータの出力軸と前記スピンドルとの間に設けられたトルクリミッタ装置と、
を有し、
前記トルクリミッタ装置は、
前記モータの出力軸と共に回転し、回転軸と直交する面に、凹凸が形成されたモータ側回転伝達部材と、
前記スピンドルと共に回転し、前記モータ側回転伝達部材の回転軸と同軸上に設けられ、回転軸と直交する面に、前記回転軸方向に前記モータ側回転伝達部材と相対移動することにより前記モータ側回転伝達部材の凹凸と係脱可能な凹凸が形成されたスピンドル側回転伝達部材と、
前記モータ側回転伝達部材の凹凸と前記スピンドル側回転伝達部材の凹凸とが係合する方向に付勢する付勢部材と、
を有し、
前記モータ側回転伝達部材、前記スピンドル側回転伝達部材のうち少なくとも一方の回転伝達部材を前記回転軸に沿って移動可能に設けると共に、
前記モータ側回転伝達部材の凹凸、前記スピンドル側回転伝達部材の凹凸は、係合時、前記モータ側回転伝達部材、前記スピンドル側回転伝達部材が相対回転しようとすると、前記モータ側回転伝達部材と、前記スピンドル側回転伝達部材とを前記回転軸に沿って離反させる分力が発生する斜面を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記回転軸に沿って移動可能に設けられた前記モータ側回転伝達部材、前記スピンドル側回転伝達部材のうち少なくとも一方の回転伝達部材が、前記回転軸に沿って他方の回転伝達部材と離反する方向に移動し、前記モータ側回転伝達部材の凹凸と前記スピンドル側回転伝達部材の凹凸との係合が解除されたことを検出するスイッチを設けたことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記モータ側回転伝達部材の凹凸、前記スピンドル側回転伝達部材の凹凸は、クラウン歯車形状であることを特徴とする請求項１または２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、周面におねじが形成されたスピンドルと、該スピンドルのおねじに螺合するナット部材とを有するアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータを用いた車両のドアの開閉装置において、アクチュエータ停止時（非通電時）に、人手でドアを開閉すると、アクチュエータの駆動部を破損する恐れがある。よって、アクチュエータの駆動部とドアとの間にクラッチを設けることがある。このクラッチは、電磁コイルを用い、アクチュエータへの通電時にはアクチュエータの駆動部からドアへのトルクの伝達を行い、アクチュエータへの非通電時にはアクチュエータの駆動部とドアとの間のトルク伝達の遮断を行う電磁クラッチ部を有している。更に、この電磁クラッチ部とドアとの間には、アクチュエータへの非通電時にドアの閉方向への移動を許容する一方向クラッチ部も設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載されたアクチュエータでは、電磁コイルが必要であるので、コストが高くなる問題点がある。
【０００４】
よって、アクチュエータの駆動部とドアとの間に多板式のトルクリミッタを設け、アクチュエータ非通電時に、ドアからアクチュエータ駆動部へある一定以上のトルクが入力された時には、ドアからアクチュエータ駆動部へのトルクの伝達を遮断するようにしたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願2004-100309号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多板式のトルクリミッタは、スリップデバイス間に発生する摩擦でトルクの伝達を行うので、大きなトルクを伝達する場合には、スリップデバイス間の接触面積を広くする必要がある。具体的には、スリップデバイスの面積を広くしたり、スリップデバイスの枚数を増やしたりする。
【０００７】
よって、アクチュエータの径が大きくなったり、アクチュエータの全長が長くなったりして、アクチュエータが大型化する問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、小型のアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する発明は、モータと、周面に雄ねじが形成され、前記モータにより回転するスピンドルと、前記スピンドルの雄ねじに螺合し、前記スピンドルの回転軸を中心とした回転が禁止されたナット部材と、前記モータの出力軸と前記スピンドルとの間に設けられたトルクリミッタ装置と、を有し、前記トルクリミッタ装置は、前記モータの出力軸と共に回転し、回転軸と直交する面に、凹凸が形成されたモータ側回転伝達部材と、前記スピンドルと共に回転し、前記モータ側回転伝達部材の回転軸と同軸上に設けられ、回転軸と直交する面に、前記回転軸方向に前記モータ側回転伝達部材と相対移動することにより前記モータ側回転伝達部材の凹凸と係脱可能な凹凸が形成されたスピンドル側回転伝達部材と、前記モータ側回転伝達部材の凹凸と前記スピンドル側回転伝達部材の凹凸とが係合する方向に付勢する付勢部材と、を有し、前記モータ側回転伝達部材、前記スピンドル側回転伝達部材のうち少なくとも一方の回転伝達部材を前記回転軸に沿って移動可能に設けると共に、前記モータ側回転伝達部材の凹凸、前記スピンドル側回転伝達部材の凹凸は、係合時、前記モータ側回転伝達部材、前記スピンドル側回転伝達部材が相対回転しようとすると、前記モータ側回転伝達部材と、前記スピンドル側回転伝達部材とを前記回転軸に沿って離反させる分力が発生する斜面を有することを特徴とするアクチュエータである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トルクリミッタ装置は、モータ側回転伝達部材と、スピンドル側回転伝達部材と、付勢部材との３つの部品でなることにより、多板式のトルクリミッタ装置に比べ小型である。よって、アクチュエータを小型化することができる。
【００１１】
また、付勢部材の付勢力、斜面の傾斜角度を変えることで、伝達可能なトルク値を自由に変えることができる。よって、アクチュエータの汎用性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施例のアクチュエータの減速装置、トルクリミッタ装置を説明する部分断面図である。
【図２】第１実施形態のアクチュエータの全体構成を説明する図である。
【図３】第１実施例のアクチュエータの減速装置、トルクリミッタ装置の作動を説明する部分断面図である。
【図４】図１のモータ側プレート、スピンドル側プレートの斜視図である。
【図５】減速装置、トルクリミッタ装置の分解斜視図である。
【図６】第１実施形態のアクチュエータが設けられた車両を説明する図である。
【図７】第２実施例のアクチュエータの減速装置、トルクリミッタ装置を説明する部分断面図である。
【図８】第２実施例のアクチュエータの減速装置、トルクリミッタ装置の作動を説明する部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
［構成］
（全体構成）
図面を用いて本発明の第１実施形態を説明する。
【００１４】
最初に、図６を用いて本実施形態のアクチュエータが設けられた車両の説明を行う。図において、本実施形態のアクチュエータ１は、一端部がボデー３に取り付けられ、他端部がボデー３に対して開閉可能に設けられたバックドア５に取り付けられている。そして、アクチュエータ１が進退することにより、バックドア５の開閉が行われるようになっている。
【００１５】
次に、図２を用いて、本実施形態のアクチュエータの全体構成を説明する。図において、アクチュエータ１は内筒７と、内筒７が嵌合し、内筒７に対して軸方向に移動可能に設けられた外筒９とを有している。
【００１６】
内筒７内には、駆動部としてのモータ１１と、モータ１１によって回転駆動されるスピンドル１３と、モータ１１の出力軸の回転を減速する減速装置１５と、モータ１１の出力軸とスピンドル１３との間に設けられたトルクリミッタ装置１７とが設けられている。本実施形態のトルクリミッタ装置１７は、スピンドル１３からモータ１１の出力軸へ過大なトルクが伝達された際に伝達を遮断すると共に、過電圧によりモータ１１の出力軸からスピンドル１３へ過大なトルクが伝達された際にも伝達を遮断するものである。また、スピンドル１３の周面には、おねじ２１が形成されている。
【００１７】
外筒９の端面（アクチュエータ１の他端部側の端面）の内壁面には、内周面にスピンドル１３のおねじ２１が螺合するめねじ２３が形成された円筒状のナット部材２５が設けられている。また、外筒９の先端面の外面側には、バックドア５への取り付け用の球状の連結部２７が形成されている。尚、図示しないが、内筒７の端面（アクチュエータ１の一端部側の端面）にも、ボデー３への取り付け用の球状の連結部が形成されている。
【００１８】
更に、スピンドル１３の周面を巻回するスプリング２９が設けられている。このスプリング２９の一方の端部は、内筒７の内周面に形成されたつば部７ａを押接し、他方の端部は外筒９の端面を押接している。本実施形態では、このスプリング２９は、バックドア５を開く際の、アシストスプリングとして機能する。
【００１９】
次に、図１、図４、図５を用いて減速装置１５とトルクリミッタ装置１７との説明を行う。図１は第１実施例のアクチュエータの減速装置、トルクリミッタ装置を説明する部分断面図、図４は図１のモータ側プレート、スピンドル側プレートの斜視図、図５は減速装置、トルクリミッタ装置の分解斜視図である。
【００２０】
（減速装置１５）
図１、図５を用いて説明する。内筒７の内部には、内歯歯車３１が設けられている。この内歯歯車３１は、一方の端面が開放面となり、内周面に内歯３１ａが形成された有底円筒状で、内筒７の内周面に固定されている。
【００２１】
モータ１１の出力軸１１ａは、スピンドル１３と同軸上に配置され、内歯歯車３１の底面に設けられた穴３１ｂを挿通し、内歯歯車３１内に延出している。この出力軸１１ａの先端には、内歯歯車３１内に位置する第１太陽歯車３３が設けられている。
【００２２】
内歯歯車３１内には、第１太陽歯車３３と隣接して円板状の第１キャリア３５が配置されている。この第１キャリア３５の第１太陽歯車３３側の面には、同一円周上に設けられ、第１太陽歯車３３と内歯歯車３１の内歯３１ａとに噛合する複数（本実施形態では３つ）の第１遊星歯車３７が回転可能に設けられている。そして、内歯歯車３１、第１太陽歯車３３、第１キャリア３５は、それらの軸心はすべて同一軸（図５においてＯで示す軸）上にあるように配置され、第１の遊星歯車機構が構成されている。
【００２３】
よって、モータ１１が回転駆動され、出力軸１１ａ、第１太陽歯車３３が回転すると、内歯歯車３１の内歯３１ａ、第１太陽歯車３３に噛合する第１遊星歯車３７は、自転しながら、第１太陽歯車３３の周りを公転し、第１遊星歯車３７が設けられた第１キャリア３５は、入力側である第１太陽歯車３３の回転より減速されて回転する。
【００２４】
第１キャリア３５の第１太陽歯車３３側の面と反対側の面の回転中心上には、第１キャリア３５と共に回転する第２太陽歯車４３が設けられている。第２太陽歯車４３と隣接して円板状の第２キャリア４５が配置されている。この第２キャリア４５の第２太陽歯車４３側の面には、同一円周上に設けられ、第２太陽歯車４３と内歯歯車３１の内歯３１ａとに噛合する複数（本実施形態では３つ）の第２遊星歯車４７が回転可能に設けられている。そして、内歯歯車３１、第２太陽歯車４３、第２キャリア４５は、それらの軸心はすべて同一軸（図５においてＯで示す軸）上にあるように配置され、第２の遊星歯車機構が構成されている。
【００２５】
よって、第２太陽歯車４３が回転すると、内歯歯車３１の内歯３１ａ、第２太陽歯車４３に噛合する第２遊星歯車４７は、自転しながら、第２太陽歯車４３の周りを公転し、第２遊星歯車４７が設けられた第２キャリア４５は、入力側である第２太陽歯車４３の回転より減速されて回転する。
【００２６】
第１遊星歯車機構と、第２遊星歯車機構とにより、減速装置１５は構成されている。
【００２７】
また、内歯歯車３１の開放面には、第２キャリア４５の軸方向の移動を禁止する円環状のキャップ４９が設けられる。第２キャリア４５の第２太陽歯車４３側の面と反対側の面の回転中心上には、出力軸５１が設けられている。この出力軸５１の周面には、セレーションまたはスプライン５１ａが形成されている。
【００２８】
（トルクリミッタ装置１７）
図１、図４、図５を用いて説明する。
【００２９】
減速装置１５の出力軸５１側には、モータ側プレート（回転伝達部材）５３が配置される。このモータ側プレート５３の出力軸５１側の中央部には、出力軸５１が嵌合する穴５３ａが形成されている。穴５３ａの内面には、出力軸５１のセレーションまたはスプラインが嵌合するセレーションまたはスプラインが形成され、出力軸５１とモータ側プレート５３とは一体となって回転する。
【００３０】
スピンドル１３は、周面におねじ２１が形成された本体部１３ａと、本体部１３ａに連設された第１中径部１３ｂと第１中径部１３ｂに連設された小径部１３ｃと、小径部１３ｃに連設された第２中径部１３ｄとからなっている。
【００３１】
第１中径部１３ｂは、軸受け５５の内輪に嵌合している。この軸受け５５の外輪５５ａは内筒７の内周に設けられている。そして、この軸受け５５により、スピンドル１３の基端部側は回転可能に支持されている。
【００３２】
小径部１３ｃには、Ｅリング５７が嵌合している。
【００３３】
第２中径部１３ｄの周面には、セレーション（またはスプライン）が形成されている。
【００３４】
減速装置１５のスピンドル１３側には、スピンドル側プレート（回転伝達部材）５９が配置される。このスピンドル側プレート５９のスピンドル１３側には、円筒部５９ｂが形成されている。この円筒部５９ｂの内面には、スピンドル１３の第２中径部１３ｄのセレーション（またはスプライン）が嵌合するセレーション（またはスプライン）５９ａが形成され、スピンドル１３とスピンドル側プレート５９とは一体となって回転する共に、スピンドル側プレート５９はスピンドル１３に沿って移動可能となっている。
【００３５】
モータ側プレート５３のスピンドル側プレート５９と対向する面（回転軸と直交する面）には、クラウン歯車形状（三角歯形状）の歯５３ｃ（凹凸）が円周方向に等間隔で形成されている。
【００３６】
スピンドル側プレート５９のモータ側プレート５３と対向する面（回転軸と直交する面）には、モータ側プレート５３の歯５３ｃと噛み合うクラウン歯車形状（三角歯形状）の歯５９ｃ（凹凸）が円周方向に等間隔で形成されている。
【００３７】
歯５３ｃ、歯５９ｃの形状を更に説明すると、歯５３ｃ、歯５９ｃの山の頂上の角部が形成するラインＬ１、谷の底の角部が形成するラインＬ２は、各プレートの回転中心から周方向に放射状に延び、山の頂上と谷の底との間には斜面５３ｄ、５３ｅ、５９ｄ、５９ｅが形成されている。
【００３８】
また、スピンドル側プレート５９の脚部５９ｂを巻回するようにスプリング６１が配置される。このスプリング６１の一方の端部は、Ｅリング５７に押接し、他方の端部はスピンドル側プレート５９に押接している。よって、このスプリング６１は、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとが係合する方向に付勢する付勢部材として機能する。
【００３９】
よって、歯５３ｃと歯５９ｃとが係合したモータ側プレート５３とスピンドル側プレート５９とが、回転軸を中心に回転しようとすると、押接状態にある斜面５３ｄ、５９ｅ、または斜面５３ｅ、５９ｄには、スピンドル側プレート５９をモータ側プレート５３に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反させる分力が発生するようになっている。
【００４０】
内筒７内には、スピンドル側プレート５９の移動を検出するスイッチ６３が設けられている。このスイッチ６３は、モータ側プレート５３に係合しているスピンドル側プレート５９が、スプリング６１の付勢力に抗してスピンドル１３に沿って移動し、係合が解除された時点で応動するように設けられている。
【００４１】
尚、本実施形態において、「係合が解除された時点」とは、スピンドル側プレート５９がモータ側プレート５３に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反する方向に移動し、スピンドル側プレート５９の歯５９ｃの山の頂上が、モータ側プレート５３の歯５３ｃの山の頂上に乗り上げ、前記分力が発生しなくなる時点をいう。
【００４２】
［作動］
図１、図２、図３を用いて説明する。
【００４３】
（バックドアから規定値未満のトルクが伝達された場合）
図１、図２を用いて説明する。
【００４４】
スプリング６１の付勢力により、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとが係合している。
【００４５】
モータ１１の停止状態で、バックドア５から開方向あるいは閉方向のトルクが伝達されると、スピンドル１３及びトルクリミッタ装置１７のスピンドル側プレート５９には、正方向あるいは逆方向のトルクが伝達される。一方、モータ側プレート５３は、大きな減速比を有する減速装置１５が接続されているので、大きなブレーキ力が作用し、回転しにくくなっている。この時、押接状態にある斜面５３ｄ、５９ｅ、または斜面５３ｅ、５９ｄには、スピンドル側プレート５９がモータ側プレート５３に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反させる分力が発生する。しかし、この分力よりスプリング６１の付勢力が大きくなるように設定されており、スピンドル側プレート５９はモータ側プレート５３に対してスピンドル１３に沿って離反せず、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとの係合は解除されない。よって、バックドア５から伝達されたトルクは、モータ１１の出力軸１１ａへ伝達され、手動でバックドアの開閉が行われる。
【００４６】
そして、モータ１１を駆動すると、出力軸１１ａの回転は、減速装置１５で減速され、トルクリミッタ装置１７のモータ側プレート５３に伝達される。スプリング６１の付勢力により、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとは係合している。よって、モータ側プレート５３が回転すると、スピンドル側プレート５９も共に回転し、スピンドル１３も回転する。
【００４７】
アクチュエータ１の外筒９はバックドア５に取り付けられているので、自転（スピンドル１３の回転軸を中心とする回転）が禁止されている。また、外筒９に設けられたナット部材２５もスピンドル１３の回転軸を中心とする回転が禁止されている。よって、スピンドル１３が回転すると、ナット部材２５、ナット部材２５が設けられた外筒９はスピンドル１３に沿って移動し、バックドア５の開閉が行われる。
【００４８】
（バックドアから規定値以上のトルクが伝達された場合）
図２、図３を用いて説明する。
【００４９】
スプリング６１の付勢力により、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとが係合している。
【００５０】
モータ１１の停止状態で、バックドア５から開方向あるいは閉方向のトルクが伝達されると、スピンドル１３及びトルクリミッタ装置１７のスピンドル側プレート５９には、正方向あるいは逆方向のトルクが伝達される。一方、モータ側プレート５３は、大きな減速比を有する減速装置１５が接続されているので、大きなブレーキ力が作用し、回転しにくくなっている。この時、押接状態にある斜面５３ｄ、５９ｅ、または斜面５３ｅ、５９ｄには、スピンドル側プレート５９がモータ側プレート５３に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反させる分力が発生する。そして、この分力がスプリング６１の付勢力より大きい場合、スピンドル側プレート５９は、回転しながら、モータ側プレート５３より離反する方向に移動する。そして、スピンドル側プレート５９の歯５９ｃの山の頂上が、モータ側プレート５３の歯５３ｃの山の頂上に乗り上げ、係合が解除される。係合が解除されると、スイッチ６３が応動し、前記分力は発生しなくなる。
【００５１】
そして、スピンドル側プレート５９が更に回転し、スピンドル側プレート５９の歯５９ｃの山の頂上が、モータ側プレート５３の歯５３ｃの山の頂上を越えると、スプリング６１の付勢力より、スピンドル側プレート５９はモータ側プレート５３に接近し、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとが再び係合する。そして、斜面５３ｄと、斜面５９ｅとが押接、または斜面５３ｅと、斜面５９ｄとが押接する。すると、斜面５３ｄ、５９ｅあるいは斜面５３ｅ、５９ｄには、スピンドル側プレート５９がモータ側プレート５３に対してスピンドル１３に沿って離反させる分力が発生し、スピンドル側プレート５９の歯５９ｃの山の頂上が、モータ側プレート５３の歯５３ｃの山の頂上に乗り上げる。乗り上げると、スイッチ６３が応動し、前記分力は発生しなくなる。
【００５２】
このように、スピンドル側プレート５９のみが回転し、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとの係合→係合解除、スイッチ６３の応動→モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとの係合という作動を繰り返し、バックドア５に作用したトルクは、モータ１１の出力軸１１ａへ伝達されない。
【００５３】
本実施形態では、アクチュエータ１のモータ１１としてホール素子を有したＤＣモータやステッピングモータを用い、バックドア５の開閉の位置決め制御を行っている。そして、スイッチが応動した場合、位置決め制御ができなくなったと判断し、次回アクチュエータ１を作動させる際に、まずバックドア５を位置決め制御の原点位置、即ち、バックドア５を全閉あるいは全開状態まで駆動し、位置決め制御を再開するようにしている。
【００５４】
尚、本実施形態では、モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとは、円周方向に等間隔で形成されているので、スピンドル１３が所定角度回転すると、スイッチ６３は規則的に応動する。よって、スピンドル１３の回転方向あるいはバックドア５の回転方向を検出するセンサを設けることにより、バックドア５がどの方向にどれだけ回転したかが分かるので、位置決め制御の補正を行うことも可能である。
【００５５】
［効果］
このような構成によれば、以下のような効果が得られる。
【００５６】
(1) トルクリミッタ装置１７は、モータ側プレート５３と、スピンドル側プレート５９と、スプリング６１との３つの部品でなることにより、アクチュエータを小型化できる。
【００５７】
また、スプリング６１の付勢力、モータ側プレート５３の歯５３ｃの斜面５３ｄ、斜面５３ｅの傾斜角度、スピンドル側プレート５９の歯５９ｃの斜面５９ｄ、斜面５９ｅの傾斜角度を変えることで、伝達を遮断するトルク値を自由に変えることができる。よって、アクチュエータの汎用性が向上する。
【００５８】
(2) モータ側プレート５３の歯５３ｃとスピンドル側プレート５９の歯５９ｃとの係合解除を検出するスイッチ６３を設けたことにより、モータ１１停止時にバックドア５が開閉されても、バックドア５の位置決め制御が確実に行える。
【００５９】
＜第２実施形態＞
［構成］
（全体構成）
図７−図８を用いて本発明の第２実施形態を説明する。図７は第２実施例のアクチュエータの減速装置、トルクリミッタ装置を説明する部分断面図、図８は第２実施例のアクチュエータの減速装置、トルクリミッタ装置の作動を説明する部分断面図である。
【００６０】
本実施形態と第１実施形態との相違点は、減速装置とトルクリミッタ装置とであり、他の部分は同一である。よって、同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。      
【００６１】
（減速装置、トルクリミッタ装置）
図７を用いて説明する。内筒７の内部には、ケース１０１が設けられている。このケース１０１は、スピンドル側１３側の端面が開放面となった有底円筒状で、内筒７の内周面に固定されている。
【００６２】
ケース１０１内には、モータ側プレート（回転伝達部材）１０５とスピンドル側プレート（回転伝達部材）１０７とが設けられている。モータ側プレート１０５は、モータ１１側の端面が開放面となった有底円筒状で、内面には内歯１０５ａが形成され、ケース１０１内で回転可能に設けられている。スピンドル側プレート１０７は、スピンドル１３側の端面が開放面となった有底円筒状で、内面には内歯１０７ａが形成され、ケース１０１内で回転可能に設けられている。
【００６３】
モータ側プレート１０５の底部１０５ｂの外面（回転軸と直交する面）には、クラウン歯車形状（三角歯形状）の歯１０５ｃ（凹凸）が円周方向に等間隔で形成されている。
【００６４】
スピンドル側プレート１０７の底部１０７ｂの外面（回転軸と直交する面）には、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃと噛み合うクラウン歯車形状（三角歯形状）の歯１０７ｃ（凹凸）が円周方向に等間隔で形成されている
歯１０５ｃ、歯１０７ｃの形状は、第１実施形態の歯５３ｃ、歯５９ｃと同じで、歯１０５ｃ、歯１０７ｃの山の頂上の角部が形成するライン、谷の底の角部が形成するラインは、各プレートの回転中心から周方向に放射状に延び、山の頂上と谷の底との間には斜面が形成されている。
【００６５】
モータ側プレート１０５の底部１０５ｂの中央部には穴１０５ｄが形成されている。また、スピンドル側プレート１０７の底部１０７ｂの中央部には穴１０７ｄが形成されている。
【００６６】
ケース１０１内には、スピンドル側プレート１０７の開放面を覆う円柱状のリングプレート１０９が配置される。このリングプレート１０９は、ケース１０１内を軸方向に移動可能に設けられ、スピンドル側プレート１０７側の面の中央部には、スピンドル側プレート１０７の開放面に嵌合する凸部１０９ａが形成されている。また、リングプレート１０９のスピンドル側プレート１０７側の面の周縁は、スピンドル側プレート１０７の開放面側の端面に当接している。リングプレート１０９の軸受け５５側の面には、リングプレートの１０９の中心軸を中心とする穴１０９ｃが形成されている。この穴１０９ｃの周りには、円環状の溝１０９ｂが形成されている。
【００６７】
そして、一端部がＥリング５７に押接し、他方の端部はリングプレート１０９の溝１０９ｂの底部に押接するスプリング１１１が設けられている。このスプリング１１１は、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとが係合する方向に付勢する付勢部材として機能する。
【００６８】
モータ１１の出力軸１１ａは、スピンドル１３と同軸上に配置され、ケース１０１の底面に設けられた穴１０１ａを挿通し、モータ側プレート１０５内に延出している。この出力軸１１ａの先端には、モータ側プレート１０５内に位置する第１太陽歯車１２１が設けられている。
【００６９】
モータ側プレート１０５内には、第１太陽歯車１２１と隣接して円板状の第１キャリア１２３が配置されている。この第１キャリア１２３の第１太陽歯車１２１側の面には、同一円周上に設けられ、第１太陽歯車１２１とモータ側プレート１０５の内歯１０５ａとに噛合する複数（本実施形態では２つ）の第１遊星歯車１２５が回転可能に設けられている。そして、モータ側プレート１０５の内歯１０５ａ、第１太陽歯車１２１、第１キャリア１２３は、それらの軸心はすべて同一軸上にあるように配置され、第１の遊星歯車機構が構成されている。
【００７０】
ここで、モータ１１が回転駆動されると、出力軸１１ａに設けられた第１太陽歯車１２１が回転する。スプリング１１１の付勢力により、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃ、スピンドル側プレート１０７の歯１０７の歯１０７ｃとは噛み合っているので、モータ側プレート１０５がケース１０１内で自転するには、大きな力が必要である。
【００７１】
よって、第１太陽歯車１２１が回転すると、モータ側プレート１０５の内歯１０５ａ、第１太陽歯車１２１に噛合する第１遊星歯車１２５は、自転しながら、第１太陽歯車１２１の周りを公転し、第１遊星歯車１２５が設けられた第１キャリア１２３は、入力側である第１太陽歯車１２１の回転より減速されて回転する。
【００７２】
第１キャリア１２３の第１太陽歯車１２１側の面と反対側の面の回転中心上には、モータ側プレート１０５の穴１０５ｄ、スピンドル側プレート１０７の穴１０７ｄを挿通し、スピンドル側プレート１０７内に位置する軸部１２３ａが形成されている。この軸部１２３ａの先端部側には、周面に歯が形成された第２太陽歯車１２３ｂが形成されている。この第２太陽歯車１２３ｂの歯先円の径は、軸部１２３ａの径より若干小さく設定されている。第２太陽歯車１２３ｂと隣接して円板状の第２キャリア１２７が配置されている。この第２キャリア１２７の第２太陽歯車１２３ｂ側の面には、同一円周上に設けられ、第２太陽歯車１２３ｂとスピンドル側プレート１０７の内歯１０７ａとに噛合する複数（本実施形態では２つ）の第２遊星歯車１２９が回転可能に設けられている。そして、スピンドル側プレート１０７の内歯１０７ａ、第２太陽歯車１２３ｂ、第２キャリア１２７は、それらの軸心はすべて同一軸にあるように配置され、第２の遊星歯車機構が構成されている。尚、第２太陽歯車１２３ｂの基部側（軸部１２３ａ側）には、第２遊星歯車１２９に当接する円環状のリング１２４が嵌合している。
【００７３】
スプリング１１１の付勢力により、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃ、スピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとは噛み合っているので、スピンドル側プレート１０７がケース１０１内で自転するには、大きな力が必要である。
【００７４】
よって、第２太陽歯車１２３ｂが回転すると、スピンドル側プレート１０７の内歯１０７ａ、第２太陽歯車１２３ｂに噛合する第２遊星歯車１２９は、自転しながら、第２太陽歯車１２３ｂの周りを公転し、第２遊星歯車１２９が設けられた第２キャリア１２７は、入力側である第２太陽歯車１２３ｂの回転より減速されて回転する。
【００７５】
第１遊星歯車機構と、第２遊星歯車機構とにより、本実施形態の減速装置は構成されている。
【００７６】
第２キャリア１２７の第２太陽歯車１２３ｂ側の面と反対側の面には、リングプレート１０９の穴１０９ｃに嵌合する突部１２７ａが形成されている。この突部１２７ａには、スピンドル１３の第２中径部１３ｄが嵌合する穴１２７ｂが形成されている。穴１２７ｂの内面には、スピンドル１３の第２中径部１３ｄのセレーション（またはスプライン）が嵌合するセレーション（またはスプライン）が形成され、スピンドル１３とスピンドル側プレート１０７とは一体となって回転する。
【００７７】
また、歯１０５ｃと歯１０７ｃとが係合したモータ側プレート１０５とスピンドル側プレート１０７とが、回転軸を中心に回転しようとすると、押接状態にある歯の斜面には、スピンドル側プレート１０７をモータ側プレート１０５に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反させる分力が発生するようになっている。
【００７８】
内筒７内には、スピンドル側プレート１０７の移動を検出するスイッチ１５１が設けられている。このスイッチ１５１は、モータ側プレート１０５に係合しているスピンドル側プレート１０７が、スプリング１１１の付勢力に抗してスピンドル１３に沿って移動し、係合が解除された時点で応動するように設けられている。
【００７９】
尚、本実施形態において、「係合が解除された時点」とは、スピンドル側プレート１０７がモータ側プレート１０５に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反する方向に移動し、スピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃの山の頂上が、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃの山の頂上に乗り上げ、前記分力が発生しなくなる時点をいう。
【００８０】
［作動］
図７、図８を用いて説明する。
【００８１】
（バックドアから規定値未満のトルクが伝達された場合）
図７を用いて説明する。
【００８２】
スプリング１１１の付勢力により、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとが係合している。
【００８３】
モータ１１の停止状態で、バックドア５から開方向あるいは閉方向のトルクが伝達されると、スピンドル１３及び第２キャリア１２７には、正方向あるいは逆方向のトルクが伝達される。一方、第２太陽歯車１２３ｂは、第１遊星歯車機構を介し停止しているモータ１１の出力軸１１ａに接続されているので、大きなブレーキ力が作用し、回転しにくくなっている。よって、第２遊星歯車１２９は自転しながら第２太陽歯車１２３ｂの周りを公転しようとし、スピンドル側プレート１０７は回転しようとする。
【００８４】
この時、噛合状態にあるモータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとの斜面には、スピンドル側プレート１０７がモータ側プレート１０５に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反させる分力が発生する。しかし、この分力よりスプリング１１１の付勢力が大きくなるように設定されており、スピンドル側プレート１０７はモータ側プレート１０５に対してスピンドル１３に沿って離反せず、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとの係合は解除されない。
【００８５】
バックドア５から伝達されたトルクは、モータ１１の出力軸１１ａへ伝達され、手動でバックドアの開閉が行われる。
【００８６】
一方、モータ１１を駆動すると、出力軸１１ａの回転は、第１遊星歯車機構、第２遊星歯車機構でなる減速装置で減速され、スピンドル１３へ伝達される。
【００８７】
アクチュエータ１の外筒９はバックドア５に取り付けられているので、自転（スピンドル１３の回転軸を中心とする回転）が禁止されている。また、外筒９に設けられたナット部材２５もスピンドル１３の回転軸を中心とする回転が禁止されている。よって、スピンドル１３が回転すると、ナット部材２５、ナット部材２５が設けられた外筒９はスピンドル１３に沿って移動し、バックドア５の開閉が行われる。
【００８８】
（バックドアから規定値以上のトルクが伝達された場合）
図８を用いて説明する。
【００８９】
スプリング１１１の付勢力により、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとが係合している。
【００９０】
モータ１１の停止状態で、バックドア５から開方向あるいは閉方向のトルクが伝達されると、スピンドル１３及び第２キャリア１２７には、正方向あるいは逆方向のトルクが伝達される。一方、第２太陽歯車１２３ｂは、第１遊星歯車機構を介し停止しているモータ１１の出力軸１１ａに接続されているので、大きなブレーキ力が作用し、回転しにくくなっている。また、モータ側プレート１０５の内歯１０５ａは、第１遊星歯車機構の第１遊星歯車１２５に噛合しているので、モータ側プレート１０５は回転しにくくなっている。よって、第２遊星歯車１２９は自転しながら第２太陽歯車１２３ｂの周りを公転しようとし、スピンドル側プレート１０７は回転しようとする。
【００９１】
この時、噛合状態にあるモータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとの斜面には、スピンドル側プレート１０７がモータ側プレート１０５に対してスピンドル（回転軸）１３に沿って離反させる分力が発生する。そして、この分力がスプリング１１１の付勢力より大きい場合、スピンドル側プレート１０７はモータ側プレート１０５に対してスピンドル１３に沿って離反する方向に移動する。そして、スピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃの山の頂上が、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃの山の頂上に乗り上げ、係合が解除される。係合が解除されると、スイッチ１５１が応動し、前記分力は発生しなくなる。
【００９２】
そして、スピンドル側プレート１０７が更に回転し、スピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃの山の頂上が、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃの山の頂上を越えると、スプリング１１１の付勢力より、スピンドル側プレート１０７はモータ側プレート１０５に接近し、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとが再び係合する。そして、これらの歯の斜面同士が押接する。すると、斜面には、スピンドル側プレート１０７がモータ側プレート１０５に対してスピンドル１３に沿って離反させる分力が発生し、スピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃの山の頂上が、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃの山の頂上に乗り上げる。乗り上げると、スイッチ１５１が応動し、前記分力は発生しなくなる。
【００９３】
このように、スピンドル側プレート１０７のみが回転し、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとの係合→係合解除、スイッチ１５１の応動→モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとの係合という作動を繰り返し、バックドア５から伝達されたトルクは、モータ１１の出力軸１１ａへ伝達されない。
【００９４】
よって、モータ側プレート１０５、スピンドル側プレート１０７、スプリング１１１とで、スピンドル１３からモータ１１の出力軸１１ａへ過大なトルクが伝達された際に、伝達を遮断するトルクリミッタ装置が構成されている。
【００９５】
本実施形態では、アクチュエータ１のモータ１１としてホール素子を有したＤＣモータやステッピングモータを用い、バックドア５の開閉の位置決め制御を行っている。そして、スイッチが応動した場合、位置決め制御ができなくなったと判断し、次回アクチュエータ１を作動させる際に、まずバックドア５を位置決め制御の原点位置、即ち、バックドア５を全閉あるいは全開状態まで駆動し、位置決め制御を再開するようにしている。
【００９６】
尚、本実施形態では、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとは、円周方向に等間隔で形成されているので、スピンドル１３が所定角度回転すると、スイッチ１５１は規則的に応動する。よって、スピンドル１３の回転方向あるいはバックドア５の回転方向を検出するセンサを設けることにより、バックドア５がどの方向にどれだけ回転したかが分かるので、位置決め制御の補正を行うことも可能である。
【００９７】
［効果］
このような構成によれば、以下のような効果が得られる。
【００９８】
(1) トルクリミッタ装置は、モータ側プレート１０５、スピンドル側プレート１０７、スプリング１１１との３つの部品でなることにより、アクチュエータを小型化できる。
【００９９】
また、スプリング１１１付勢力、モータ側プレート１０５の歯１０５ｃの斜面の傾斜角度、スピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃの斜面の傾斜角度を変えることで、伝達を遮断するトルク値を自由に変えることができる。よって、アクチュエータの汎用性が向上する。
【０１００】
(2) モータ側プレート１０５の歯１０５ｃとスピンドル側プレート１０７の歯１０７ｃとの係合解除を検出するスイッチ１５１を設けたことにより、モータ１１停止時にバックドア５が開閉されても、バックドア５の位置決め制御が確実に行える。
本発明は、上記実施形態に限定するものではない。第１実施形態、第２実施形態において、バックドア５から過大なトルクが伝達された場合、スピンドル側プレートが移動するようにしたが、モータ側プレートが移動するようにしてもよいし、モータ側プレート、スピンドル側プレートの両方が移動するようにしてもよい。
【０１０１】
更に、第１実施形態、第２実施形態では、回転が禁止されたナット部材と、ナット部材に螺合し、回転駆動されるスピンドルで、バックドアを開閉するようにしたが、回転が禁止されたスピンドルと、スピンドルに螺合し、回転駆動されるナット部材で、バックドアを開閉するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１１  モータ
１１ａ  出力軸
１３  スピンドル
５３  モータ側プレート
５９  スピンドル側プレート
６１  スプリング（付勢部材）
【図１】
2013090402.tif 000003
【図２】
2013090402.tif 000004
【図３】
2013090402.tif 000005
【図４】
2013090402.tif 000006
【図５】
2013090402.tif 000007
【図６】
2013090402.tif 000008
【図７】
2013090402.tif 000009
【図８】
2013090402.tif 000010