(57)【要約】【課題】不具合が生じても被駆動部材を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】例えばアクチュエータ１００に何らかの不具合が生じ、駆動軸１１７がロックしたものとする。かかる場合、図２において、２つの小ねじＳＢをゆるめれば、中間軸部１１７Ｂを、図２の紙面垂直方向（駆動軸１１７の移動方向に対して直交する方向）に抜き出すことが出来、これにより第１軸部１１７Ａに対して第２軸部１１７Ｃを独立して移動させることができるようになるので、それに連結されたリンク部材１１を手動にて移動させて、ドグクラッチ８の切換を行うことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材を駆動する船舶用のアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジング内に取り付けられ、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、前記被駆動部材を駆動する駆動軸を備えた駆動機構と、を有し、
前記駆動軸の一部は、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離可能と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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に船舶などに使用されると好適な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】特開平９−２２４３４８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、被駆動部材を駆動する船舶用のアクチュエータにおいて、
ハウジングと、
前記ハウジング内に取り付けられ、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、前記被駆動部材を駆動する駆動軸を備えた駆動機構と、を有し、
前記駆動軸の一部は、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離可能となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、前記駆動軸の一部が、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離可能となっているので、前記アクチュエータに不具合が生じた場合、前記駆動軸の一部を分離することで、被駆動部材を手動でうごかすことができるようになるため、被駆動部材がドグクラッチにつながっている場合、これを切り替えることができる。特に、駆動軸の一部を、前記駆動軸の軸線に交差する方向に分離することができるため、前記駆動軸の残りを移動させることなく、前記駆動軸の一部を分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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の実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。図３は、図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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１１７に連結されている。
【００１２】
図３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。
【００１３】
図３において、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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
角度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（不図示）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。
【００１８】
図３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。
【００１９】
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。
【００２０】
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第１軸部１１７Ａと、リンク部材１１（図１）にボルトＢで連結される第２軸部１１７Ｃと、第１軸部１１７Ａと第２軸部１１７Ｃとの間に配置された中間軸部１１７Ｂとからなり、各軸部の軸線は組み付けた状態で一致している。
【００２１】
中間軸部１１７Ｂは、同様な形状の二つの半円筒部を軸線方向にずらして接合したような形状を有しており、その両端にはねじ孔１１７ｂ、１１７ｄが形成されている。第１軸部１１７Ａは、中間軸部１１７Ｂの端部に対応して半円筒部を形成しており、更にねじ孔１１７ｂに連通する孔１１７ｅを有している。又、第２軸部１１７Ｃも、中間軸部１１７Ｂの端部に対応して半円筒部を形成しており、更にねじ孔１１７ｄに連通する孔１１７ｆを有している。図３を参照して、孔１１７ｂに挿通した小ねじＳＢをねじ孔１１７ｂに螺合させ、且つそれと対向する方向から、孔１１７ｄに挿通した小ねじＳＢをねじ孔１１７ｄに螺合させることによって、第１軸部１１７Ａと、中間軸部１１７Ｂと、第２軸部１１７Ｃとは直列的に連結される。尚、中間軸部１１７Ｂの一つの半円筒部の軸線方向長さＬは、駆動軸１１７のストロークより大きくなっている。
【００２２】
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、ブリーザパイプ１２を通ってカウリング２ｂ側に延在し、更にＥＣＵ（図３参照）に接続されている。
【００２３】
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。
【００２４】
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２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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２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。
【００２７】
例えばアクチュエータ１００に何らかの不具合が生じ、駆動軸１１７がロックしたものとする。かかる場合でも、本実施の形態によれば、図２に示す２つの小ねじＳＢをゆるめれば、中間軸部１１７Ｂを、図２の紙面垂直方向（駆動軸１１７の移動方向に対して直交する方向）に抜き出すことが出来、これにより第１軸部１１７Ａに対して第２軸部１１７Ｃを独立して移動させることができるようになるので、それに連結されたリンク部材１１を手動にて移動させて、ドグクラッチ８の切換を行うことができる。なお、分離可能な中間軸部１１７Ｂの半円筒部の長さＬをアクチュエータのストロークより大きくしているため、中間軸部１１７Ｂを分離したときに、駆動軸１１７のロック位置に関わらず、第１軸部１１７Ａと第２軸部１１７Ｃとの干渉が回避されるから、リンク部材１１を任意の位置へと移動させることができる。
【００２８】
図４は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータ２００の断面図である。図５は、図４の構成を矢印V方向に見た図である。本実施の形態においては、電動モータと駆動軸とが直列位置になっている。より具体的には、図４に示すようにカバー部材１０１Ｂ側にモータ２０２を取り付けている。モータ２０２の回転軸２０２ａは、ハウジング本体２０１Ａとカバー部材２０１Ｂとの間に挟み込まれた支持板２０１Ｃにより支持されたカップリング２０３を介して、ねじ軸２０７に連結されている。ねじ軸２０７は、ハウジング本体２０１Ａに対して軸線方向にのみ移動可能なナット２１５内を通って、駆動軸２１７の内部まで延在している。駆動軸２１７は、ハウジング本体２０１Ａに対してブッシュ２１８により軸線方向に相対移動可能に支持され、且つシール２１９により密封されている。      
【００２９】
本実施の形態において、駆動軸２１７は、ナット２１５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第１軸部２１７Ａと、リンク部材１１（図１）にボルトＢで連結される第２軸部２１７Ｂとからなり、各軸部の軸線は組み付けた状態で一致している。
【００３０】
第２軸部２１７Ｂは、長さの異なる二つの半円筒部を接合したような形状を有しており、その長い方の半円筒部には孔２１７ｂが形成されている。第１軸部２１７Ａは、第２軸部２１７Ｂの端部に対応して半円筒部を形成しており、更に孔２１７ｂに連通するねじ孔２１７ｃを有している。又、第２軸部２１７Ｂの端部２１７ｄは、図４の方向で見て、その枢動中心Ｘ（ここではボルトＢの中心）から半径Ｒの円弧状面となっている。それに対応する第１軸部２１７Ａの部位は、駆動軸２１７の軸線に直交する平面状であって良い。孔２１７ｂに挿通した小ねじＳＢをねじ孔２１７ｃに螺合させることによって、第１軸部２１７Ａと、第２軸部２１７Ｂとは直列的に連結される。尚、第２軸部２１７Ｂの軸線方向長さＬは、駆動軸２１７のストロークより大きくなっている。
【００３１】
本実施の形態によれば、例えばアクチュエータ１００に何らかの不具合が生じ、駆動軸２１７がロックしたものとする。かかる場合でも、小ねじＳＢをゆるめれば、図４の面内で、第２軸部２１７Ｂを枢動中心Ｘ回りに（すなわち駆動軸２１７の移動方向に対して交差する方向）に回動させることが出来、これにより第１軸部２１７Ａに対して第２軸部２１７Ｂを独立して移動させることができるようになるので、例えば操作者が第２軸部２１７Ｂを直接把持してリンク部材１１を手動で移動させて、ドグクラッチ８の切換を行うことができる。なお、分離可能な第２軸部２１７Ｂの枢動軸線から端部２１７ｄまでの長さ（Ｒ）をアクチュエータのストロークより大きくしているため、第２軸部２１７Ｂを分離したときに、駆動軸２１７のロック位置に関わらず、第１軸部２１７Ａと第２軸部２１７Ｂとの干渉が回避されるから、リンク部材１１を任意の位置へと移動させることができる。
【００３２】
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】
【００３３】
【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断面図である。
【図３】図２の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるアクチュエータ２００の断面図である。
【図５】図４の構成を矢印V方向に見た図である。
【符号の説明】
【００３４】
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
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  第１軸部
１１７Ｂ  中間軸部
１１７Ｃ  第２軸部
１１７ａ 袋孔
１１８ ブッシュ
１１９ シール
２００ アクチュエータ
２０１Ａ ハウジング本体
２０１Ｂ カバー部材
２０１Ｃ 支持板
２０２ モータ
２０２ａ 回転軸
２０３ カップリング
２０７ ねじ軸
２１５ ナット
２１７ 駆動軸
２１７Ａ 第１軸部
２１７Ｂ 第２軸部
２１７ｂ 孔
２１７ｃ 孔
２１７ｄ 端部
２１８ ブッシュ
２１９ シール
Ｒ 半径
Ｘ 枢動中心
Ｂ ボルト
ＬＢ ボルト
ＳＢ  小ねじ
【図１】
2009197887.tif 000003
【図２】
2009197887.tif 000004
【図３】
2009197887.tif 000005
【図４】
2009197887.tif 000006
【図５】
2009197887.tif 000007