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JP2008274971A - Actuator - Google Patents

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JP2008274971A
JP2008274971A JP2007115674A JP2007115674A JP2008274971A JP 2008274971 A JP2008274971 A JP 2008274971A JP 2007115674 A JP2007115674 A JP 2007115674A JP 2007115674 A JP2007115674 A JP 2007115674A JP 2008274971 A JP2008274971 A JP 2008274971A
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JP
Japan
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sensor
shaft
actuator
motor
gear
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007115674A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Suzuki
和也 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator capable of sensing the stroke accurately while versatility and an inexpensive construction are ensured. <P>SOLUTION: Complying with the rotation of an annular magnet MG, sensors SA and SB emit a periodic signal which rises when the N-pole confronts and falls when the S-pole confronts. One cycle of such signals is generated with a turn of a rotary shaft 102a. Accordingly the revolution of the rotary shaft is determined by counting pulses of the signal. The sensors mounted 90 degs, dislocated emit wavy signals with their phases shifted from each other, so that the waveform of a sensor is advanced or retarded with respect to the other sensor according to the rotational direction. When the phase of the waveform of the sensor SB is advanced from that of the sensor SA, it is known that the annular magnet is rotating clockwise. Otherwise, the magnet is rotating counterclockwise. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to an electric actuator that is particularly suitable for use in ships and the like.

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前後進切り換え機構の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。
米国特許公開第6101889号明細書
In a relatively small vessel that drives a screw with an internal combustion engine, the screw rotation in the forward direction and the screw rotation in the reverse direction are switched via a wire connected to a lever operated by the operator. Then, the dog clutch of the forward / reverse switching mechanism is switched and engaged with the forward gear or the reverse gear. However, in recent years, there has been a demand for switching the dog clutch by electric drive for labor saving. Here, for example, various actuators for vehicles have been developed (see Patent Document 1), and it is conceivable to divert them.
US Pat. No. 6,101,889

ところで、このようなアクチュエータにおいては、船舶の前後進切り換え機構におけるドグクラッチの位置を精度良く検出して動作を行う必要がある。特許文献1のアクチュエータにおいては、移動軸のストロークに応じて、センサ用ギヤを介してポテンショメータに回転角度を伝達し、それにより移動軸の絶対位置を検出してストロークを求めている。   By the way, in such an actuator, it is necessary to accurately detect the position of the dog clutch in the forward / reverse switching mechanism of the ship and perform the operation. In the actuator of Patent Document 1, the rotation angle is transmitted to the potentiometer via the sensor gear in accordance with the stroke of the movement axis, thereby detecting the absolute position of the movement axis to obtain the stroke.

ところが、かかる従来の構成では、移動軸のストロークが長くなればなるほど、センサ用ギヤのギヤ比を大きくしなければならず、結果的にギヤサイズが大きくなったり、センサ用ギヤを多段にする必要が生じ、アクチュエータの大型化を招くこととなっている。又、センサ用ギヤのガタやピッチ誤差により、ポテンショメータで検出される回転角度の精度が低下する恐れがある。更に、ギヤの寸法精度や組み付け精度を向上させたとしても、アクチュエータ内などモータの発熱により環境温度が高くなる場所でポテンショメータを使用すると、ゼロ点シフト等が生じて高い検出精度を得られない恐れもある。これに対し、ポテンショメータをハウジング外に取り付ければ、常温の環境でポテンシオメータを使用できるが、その結果、海水や燃料等を被りやすくなるため防水・耐油構造にしたりする必要が生じ、さらには電磁波遮蔽構造を別に設ける必要があり、コスト高を招く恐れがある。   However, in such a conventional configuration, as the stroke of the moving shaft becomes longer, the gear ratio of the sensor gear has to be increased. As a result, the gear size becomes larger or the sensor gear needs to be multistaged. This causes an increase in size of the actuator. In addition, the accuracy of the rotation angle detected by the potentiometer may be reduced due to backlash or pitch error of the sensor gear. Furthermore, even if the dimensional accuracy and assembly accuracy of the gear are improved, if a potentiometer is used in a place where the environmental temperature is high due to heat generated by the motor, such as in an actuator, a zero point shift may occur and high detection accuracy may not be obtained. There is also. On the other hand, if the potentiometer is attached outside the housing, the potentiometer can be used in a room temperature environment. However, as a result, it becomes easy to be exposed to seawater, fuel, etc., and it is necessary to make it waterproof and oil-proof, and further shield against electromagnetic waves. It is necessary to provide a separate structure, which may increase the cost.

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、汎用で低コストを図りつつ、精度良くストロークを検出できるアクチュエータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an actuator capable of detecting a stroke with high accuracy while being general-purpose and low-cost.

本発明のアクチュエータは、船舶の前後進切り換え機構を動作させるために被駆動部材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、前記被駆動部材を駆動する駆動機構と、
前記ハウジング内に配置され、前記電動モータの回転軸の回転に応じたパルス状の信号を出力するセンサと、
前記センサからの出力に基づいて、前記被駆動部材のストロークと方向とを求める制御装置とを有することを特徴とする。
The actuator of the present invention is an actuator that drives a driven member to operate a forward / reverse switching mechanism of a ship.
A housing;
An electric motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A driving mechanism for driving the driven member by transmitting a rotational force from the rotating shaft;
A sensor that is disposed in the housing and outputs a pulsed signal corresponding to the rotation of the rotating shaft of the electric motor;
And a control device that determines a stroke and a direction of the driven member based on an output from the sensor.

本発明によれば、前記センサから出力される前記電動モータの回転軸の回転に応じた信号のパルスをカウントすることにより、前記被駆動部材のストロークを検出できるので、従来のようにポテンショメータを使用する場合に必要であったセンサ用ギヤを省略できるため、コンパクト化が可能となる。又、ストローク検出を信号のパルスのカウントのみで行えるため、安価でありながら温度の影響が受け難く高精度な検出を行える。加えて、前記センサを前記ハウジング内に収容できるので、海水や燃料を被る恐れもないことから簡素な構造と出来、電磁波の影響も受けにくくなるため、システムとしての信頼性を向上させることも可能である。   According to the present invention, since the stroke of the driven member can be detected by counting pulses of a signal corresponding to the rotation of the rotating shaft of the electric motor output from the sensor, a potentiometer is used as in the prior art. Since it is possible to omit the sensor gear that was necessary in this case, it is possible to reduce the size. In addition, since the stroke can be detected only by counting the number of pulses of the signal, high-precision detection can be performed while being inexpensive and hardly affected by temperature. In addition, since the sensor can be housed in the housing, there is no risk of being exposed to seawater or fuel, so a simple structure can be achieved, and it is less susceptible to electromagnetic waves, thus improving the reliability of the system. It is.

前記センサは、前記電動モータに内蔵されていると、電動モータがハウジング外に取り付けられていても、前記センサを保護することができるので好ましい。   It is preferable that the sensor be built in the electric motor because the sensor can be protected even if the electric motor is mounted outside the housing.

前記制御装置は、前記被駆動部材が前後進切り換え機構のニュートラル位置にあることを検出して学習制御を行うと、より高精度な切り換え動作が可能となる。   When the control device detects that the driven member is in the neutral position of the forward / reverse switching mechanism and performs learning control, a switching operation with higher accuracy is possible.

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、本実施の形態のアクチュエータの断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of an outboard motor using the actuator according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the actuator according to the present embodiment.

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。   In FIG. 1, the outboard motor 2 has a casing 2a fixed to the hull 1 and a cowling 2b attached to the upper portion thereof. An engine (not shown) in which the output shaft 3 is extended to the casing 2a is mounted inside the cowling 2b. A bevel gear 3 a is attached to the lower end of the output shaft 3.

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。   A propeller shaft 4 is horizontally disposed below the casing 2a and is rotatably supported. In the figure of the propeller shaft 4, the right end side protrudes outward from the casing 2 a, and the propeller 5 is attached to the end portion.

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。   The propeller shaft 4 passes through a forward bevel gear 6 and a reverse bevel gear 7 that mesh with the bevel gear 3 a, and a dog clutch 8 is disposed between the bevel gears 6 and 7. The dog clutch 8 can move relative to the propeller shaft 4 in the axial direction but can rotate integrally, and the bevel gears 6 and 7 can rotate relative to each other. Although not shown, the dog clutch 8 has protrusions facing in both axial directions. When the dog clutch 8 moves to the left in the figure, the protrusion engages with the concave portion of the bevel gear 6, and the dog clutch 8 and the bevel gear 6. And rotate together. On the other hand, by moving to the right in the figure, the protrusion engages with the concave portion of the bevel gear 7, and the dog clutch 8 and the bevel gear 7 rotate integrally.

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、カウリング2bの下部に配置されたアクチュエータ100の移動軸117に連結されている。ドグクラッチ8、カム軸9、操作軸10が前後進切り換え機構を構成する。   The dog clutch 8 is driven in the axial direction by a cam shaft 9. The cam shaft 9 is coupled so as to be displaced in the axial direction in accordance with the rotation of the operation shaft 10. The operation shaft 10 is connected via a link member 11 to a moving shaft 117 of the actuator 100 disposed at the lower portion of the cowling 2b. The dog clutch 8, the cam shaft 9, and the operation shaft 10 constitute a forward / reverse switching mechanism.

図2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の突き当て面に設けられた周溝には、シール部材120(O−リング等)が収容されており、カバー部材101Bの突き当て面を対向させてボルト固定したとき、両突き当て面間をシールするようになっている。ハウジング本体101Aの内部には、モータ室101aとねじ軸室101bとが形成されている。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。   In FIG. 2, a cylindrical housing 101 includes an aluminum housing main body 101A, an aluminum or resin cover member 101B assembled to the end surface of the housing 101 by bolts B, and a motor bracket 101C. A seal member 120 (O-ring or the like) is accommodated in a circumferential groove provided on the abutting surface of the housing main body 101A. When the abutting surface of the cover member 101B is opposed and bolted, both abutments It is designed to seal between the faces. A motor chamber 101a and a screw shaft chamber 101b are formed in the housing main body 101A. A motor 102 is disposed in the motor chamber 101a. The motor 102 is fixed to a plate-shaped motor bracket 101C. The motor bracket 101C sandwiches an outer ring of a ball bearing 114 described later between the housing main body 101A and the motor chamber 101a of the housing main body 101A and the screw shaft chamber. It is attached so as to block 101b.

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に噛合している。樹脂製の第3ギヤ106は、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。   A rotating shaft 102a of the electric motor 102 protrudes from the motor bracket 101C, and a metal first gear 103 is attached to the end of the rotating shaft 102a so as not to be relatively rotatable by press fitting. A resin-made second gear 105 is rotatably disposed around a long shaft 104 implanted in the motor bracket 101C, and meshes with the first gear 103 and the third gear 106. The third gear 106 made of resin is attached to the end portion of the screw shaft 107 so as not to be relatively rotatable by serration coupling.

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。   The screw shaft 107 is rotatably supported by a ball bearing 114 on the right end side in the drawing with respect to the housing main body 101A. The screw shaft 107 has a male screw groove 107a on the left end side.

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、以下の移動軸117とで駆動機構を構成する。   The screw shaft 107 passes through a cylindrical nut 115. A female screw groove 115a is formed on the inner peripheral surface of the nut 115 so as to face the male screw groove 107a, and a large number of balls 116 are formed in a spiral space (rolling path) formed by both the screw grooves 107a and 115a. It is arranged to roll freely. The nut 115 is provided with a detent (not shown) with respect to the housing main body 101A, and is relatively movable in the axial direction in the screw shaft chamber 101b, but is not relatively rotatable. A nut 115 as an axial movement element, a screw shaft 107 as a rotation element, and a ball 116 as a rolling element constitute a ball screw mechanism, which is driven by this ball screw mechanism and the following movement shaft 117. Configure the mechanism.

ねじ軸107の左端は、丸軸状の移動軸117に形成された袋孔117a内に侵入している。移動軸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、移動軸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と移動軸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。尚、ハウジング本体101Aから突出した移動軸117の端部には、リンク部材11に連結するための孔117bが形成されている。   The left end of the screw shaft 107 penetrates into a bag hole 117 a formed in a round shaft-shaped moving shaft 117. The right end of the moving shaft 117 in the drawing is coaxially fitted to the nut 115 and connected with a pin so as to move integrally. The moving shaft 117 is supported by the bush 118 so as to be movable in the axial direction with respect to the housing main body 101A, and a seal 119 is disposed on the left side (external side) of the bush 118, and the housing main body 101A and the moving shaft 117 are arranged. Prevents foreign matter such as seawater and dust from entering between. A hole 117b for connecting to the link member 11 is formed at the end of the moving shaft 117 protruding from the housing main body 101A.

図1において、モータ102の配線102bと、後述するセンサSA、SBの配線113bは、モータ102からハウジング本体101Aのシールされた開口101cを通してアクチュエータ100の外部へと延在し、更に制御装置ECUに接続されている。尚、アクチュエータ100の内部に連通するブリーザホース12が別に設けられている。   In FIG. 1, the wiring 102b of the motor 102 and the wirings 113b of sensors SA and SB, which will be described later, extend from the motor 102 to the outside of the actuator 100 through the sealed opening 101c of the housing body 101A, and further to the control unit ECU. It is connected. A breather hose 12 communicating with the inside of the actuator 100 is provided separately.

図3は、モータ102の内部構造の概略図である。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。図3、4において、ロータ102dを取り付けた回転軸102aには、環状マグネットMGが一体的に回転するように取り付けられている。環状マグネットMGは、回転軸102aを挟んで半環状部MGsと半環状部MGnとに着磁されている。半環状部MGsは外周側にS極を有し、半環状部MGnは外周側にN極を有する。環状マグネットMGに近接して、第1のセンサSAと第2のセンサSBとが、回転軸102aの軸線回りに90度位相をずらせて、モータハウジング102cの内壁に取り付けられている。センサSA、SBは、磁気を検出するホールICであると好ましい。   FIG. 3 is a schematic diagram of the internal structure of the motor 102. FIG. 4 is a view of the configuration of FIG. 3 taken along line IV-IV and viewed in the direction of the arrow. 3 and 4, an annular magnet MG is attached to a rotating shaft 102a to which a rotor 102d is attached so as to rotate integrally. The annular magnet MG is magnetized in the semi-annular part MGs and the semi-annular part MGn with the rotating shaft 102a interposed therebetween. The semi-annular part MGs has an S pole on the outer peripheral side, and the semi-annular part MGn has an N pole on the outer peripheral side. In proximity to the annular magnet MG, the first sensor SA and the second sensor SB are attached to the inner wall of the motor housing 102c with a phase shift of 90 degrees around the axis of the rotating shaft 102a. The sensors SA and SB are preferably Hall ICs that detect magnetism.

移動軸117のストロークは、モータ102の回転軸102aの回転量と、減速ギヤ103,105,106のギヤ比と、ボールねじ機構のリードにより決定されるが、このうちギヤ比とリードは既知であるので、回転軸102aの回転量が正確に測定出来れば、ドグクラッチ8の位置検出が可能となる。   The stroke of the moving shaft 117 is determined by the amount of rotation of the rotating shaft 102a of the motor 102, the gear ratio of the reduction gears 103, 105, 106, and the lead of the ball screw mechanism. Of these, the gear ratio and the lead are known. Therefore, if the amount of rotation of the rotating shaft 102a can be accurately measured, the position of the dog clutch 8 can be detected.

より具体的に、移動軸117のストロークと移動方向とを検出する態様を説明する。図5は、センサSA、SBの出力信号の波形を示す図である。図5に示すように、センサSA、SBは、環状マグネットMGが回転することに応じて、N極が対面したときは立ち上がり、S極が対面したときは立ち下がるような周期的なパルス状の信号を出力する。回転軸102aの1回転で1周期の信号が出力される。従って、信号のパルス(立ち上がり等)をカウントすることで、回転軸102aの回転数が求められる。   More specifically, a mode of detecting the stroke and the moving direction of the moving shaft 117 will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating waveforms of output signals of the sensors SA and SB. As shown in FIG. 5, the sensors SA and SB are periodically pulsed so as to rise when the N pole faces and fall when the S pole faces according to the rotation of the annular magnet MG. Output a signal. A signal of one cycle is output by one rotation of the rotating shaft 102a. Therefore, the number of rotations of the rotating shaft 102a can be obtained by counting the number of pulses (rise, etc.) of the signal.

一方、90度ずれて取り付けられたセンサSA、SBは、互いに位相がずれた波形の信号を出力するので、回転方向により、一方のセンサの波形に対して、他方のセンサの波形が進んだり遅れたりすることとなる。これを利用して、たとえば、図5(a)に示すように、センサSAの波形に対して、センサSBの波形の位相が進んだときは、図4において、環状マグネットMGが時計回り(CW)方向に回転していることがわかる。一方、図5(b)に示すように、センサSAの波形に対して、センサSBの波形の位相が遅れたときは、図4において、環状マグネットMGが反時計回り(CCW)方向に回転していることがわかる。従って、センサSA、SBの出力信号に基づいて、制御装置ECUは、移動軸117のストロークと移動方向とを精度良く求めることができる。   On the other hand, the sensors SA and SB mounted with a 90 degree offset output signals with waveforms that are out of phase with each other, so that the waveform of one sensor advances or delays relative to the waveform of one sensor depending on the direction of rotation. Will be. By utilizing this, for example, as shown in FIG. 5A, when the phase of the waveform of the sensor SB advances with respect to the waveform of the sensor SA, the annular magnet MG rotates clockwise (CW in FIG. 4). You can see that it is rotating in the) direction. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the phase of the waveform of the sensor SB is delayed with respect to the waveform of the sensor SA, the annular magnet MG rotates counterclockwise (CCW) in FIG. You can see that Therefore, based on the output signals of the sensors SA and SB, the control device ECU can accurately determine the stroke and the moving direction of the moving shaft 117.

従来のセンサにおいては、バッテリーを取り外すことでメモリに記憶していた位置が消去されたり、アクチェータ内部のガタにより必要な位置がずれたりすることで、ホームポジションを見失う恐れがある。そこで、例えば船外機に付いているドグクラッチ8のニュートラル位置を検出するニュートラルスイッチNS(図1)を利用して、それからのニュートラル位置における信号を制御装置ECUに入力すれば、その時点を基準としてセンサSA、SBからの出力信号をイニシャライズすることにより、移動させるべき移動軸117のストロークと移動方向とを決定し、高精度な位置決めを行うことができる。   In the conventional sensor, the position stored in the memory may be erased by removing the battery, or the necessary position may be shifted due to backlash inside the actuator, thereby losing sight of the home position. Therefore, for example, if the neutral switch NS (FIG. 1) for detecting the neutral position of the dog clutch 8 attached to the outboard motor is used and a signal at the neutral position is input to the control unit ECU, the time point is used as a reference. By initializing the output signals from the sensors SA and SB, it is possible to determine the stroke and moving direction of the moving shaft 117 to be moved, and perform highly accurate positioning.

例えば、図6に示すように、アクチュエータ100に対して移動軸117が伸びたときは後進位置Rであり、縮んだ位置が前進位置Fであり、その中間の位置がニュートラル位置Nであるとする。ここで、図7に示すように、ニュートラルスイッチNSの信号立ち下がりエッジから、Tパルス目でドグクラッチ8が前進位置Fになるということを制御装置ECUが記憶する(学習制御する)ことで、そこを基点にしてより高精度な位置制御が可能となる。   For example, as shown in FIG. 6, when the moving shaft 117 extends with respect to the actuator 100, it is the reverse position R, the contracted position is the forward position F, and the intermediate position is the neutral position N. . Here, as shown in FIG. 7, the control unit ECU stores (learns control) that the dog clutch 8 reaches the forward position F at the T-th pulse from the signal falling edge of the neutral switch NS. The position control can be performed with higher accuracy from the base point.

尚、変形例として移動軸117の突き当て端においては、モータ102が静止することで、モータ102に供給される電流値が変化するため、図8に示すように、突き当て端を基点に位置制御を行なうことにより、その手前で移動軸117を静止させるなど、より高精度な位置制御を行っても良い。   As a modification, since the current value supplied to the motor 102 changes when the motor 102 is stationary at the abutting end of the moving shaft 117, as shown in FIG. By performing the control, more accurate position control may be performed, for example, the moving shaft 117 may be stopped before that.

次に、アクチュエータ100の動作について説明する。ここで、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。   Next, the operation of the actuator 100 will be described. Here, since the bevel gear 3a is always meshed with both the forward bevel gear 6 and the reverse bevel gear 7, the bevel gear 6 to which power is transmitted from the bevel gear 3a as long as the internal combustion engine is operating. , 7 are rotating in opposite directions. However, in the neutral state, as shown in FIG. 1, since the dog clutch 8 is not engaged with any of the bevel gears 6 and 7, the power of the output shaft 3 is not transmitted to the propeller shaft 4 and the propeller 5 It will not rotate.

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2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、移動軸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。   Here, it is assumed that the operator operates a lever (not shown) in the forward direction from the neutral state. Then, in FIG. 2, electric power having a predetermined polarity is supplied to the motor 102, and the rotating shaft 102a rotates in a predetermined direction. Since the rotational force of the rotating shaft 102a is transmitted to the screw shaft 107 via the first gear 103, the second gear 105, and the third gear 106, the nut 115 is moved to the left in FIG. 4 according to the rotation of the screw shaft 107. It is displaced to. When the nut 115 is displaced to the left, the moving shaft 117 moves in the protruding direction, so that the link member 11 pivots in FIG. Accordingly, the operation shaft 10 rotates in a predetermined direction, the cam shaft 9 moves to the left via a cam mechanism (not shown), and the dog clutch 8 is engaged with the forward bevel gear 6. As a result, the power of the output shaft 3 can be transmitted to the propeller shaft 4 via the bevel gears 3a and 6 and the dog clutch 8, and the propeller 5 can be rotated forward.

一方、制御装置ECUは、センサSA,SBの信号を入力することにより、上述したようにして、ストロークと方向がわかるので、ねじ軸107が必要な回転量だけ回転したと判断すれば、モータ102への電力供給を停止させる。   On the other hand, the control device ECU can input the signals of the sensors SA and SB so that the stroke and the direction can be determined as described above. Stop power supply to.

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の移動軸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。   On the other hand, when the operator operates a lever (not shown) in the reverse direction, in FIG. 2, electric power having a reverse polarity is supplied to the motor 102, and the rotating shaft 102 a rotates in the reverse direction. With this operation, the moving shaft 117 of the actuator 100 moves in the retracting direction. Accordingly, the operating shaft 10 rotates in the reverse direction via the link member 11 in FIG. 1, the cam shaft 9 moves to the right via the cam mechanism (not shown), and the dog clutch 8 is engaged with the reverse bevel gear 7. Let As a result, the power of the output shaft 3 can be transmitted to the propeller shaft 4 via the bevel gears 3a and 7 and the dog clutch 8, and the propeller 5 can be rotated in the reverse direction.

本実施の形態によれば、ホールICであるセンサSA,SBから出力される、モータ102の回転軸102aの回転に応じた信号のパルスをカウントすることにより、移動部材117のストロークを検出できるので、従来のようにポテンショメータを使用する場合に必要であったセンサ用ギヤを省略できるため、コンパクト化が可能となる。又、ストローク検出を信号のパルスのカウントのみで行えるため、安価でありながら温度の影響が受け難く高精度な検出を行える。加えて、センサSA,SBをモータハウジング102c内に収容できるので、海水や燃料を被る恐れもないことから簡素な構造と出来、電磁波の影響も受けにくくなるため、システムとしての信頼性を向上させることも可能である。   According to the present embodiment, the stroke of the moving member 117 can be detected by counting the pulse of the signal corresponding to the rotation of the rotating shaft 102a of the motor 102, which is output from the sensors SA and SB that are Hall ICs. Since the sensor gear, which is necessary when using a potentiometer as in the prior art, can be omitted, it is possible to reduce the size. Further, since the stroke can be detected only by counting the number of pulses of the signal, high-precision detection can be performed while being inexpensive and hardly affected by temperature. In addition, since the sensors SA and SB can be accommodated in the motor housing 102c, since there is no fear of being covered with seawater or fuel, a simple structure can be achieved and the influence of electromagnetic waves is less likely to be obtained, thereby improving the reliability of the system. It is also possible.

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。本発明にかかるアクチュエータは、船舶用に限らず、車両用、一般産業機械用にも用いることができる。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. The actuator according to the present invention can be used not only for ships but also for vehicles and general industrial machines.

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。It is the schematic of the outboard motor using the actuator concerning this Embodiment. 本実施の形態にかかるアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the actuator concerning this Embodiment. モータ102の内部構造の概略図である。2 is a schematic view of an internal structure of a motor 102. FIG. 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。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 3 by the IV-IV line and looked at the arrow direction. センサSA、SBの出力信号の波形を示す図であり、横軸は時間軸である。It is a figure which shows the waveform of the output signal of sensor SA, SB, and a horizontal axis is a time axis. 移動軸の位置とドグクラッチの位置との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the position of a moving shaft, and the position of a dog clutch. ニュートラルスッチの立ち下がりとセンサの出力波形とを比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the fall of a neutral switch, and the output waveform of a sensor. モータに供給される電流とセンサの出力波形とを比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the electric current supplied to a motor, and the output waveform of a sensor.

符号の説明Explanation of symbols

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 ブリーザホース
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
102 モータ
102a 回転軸
102b モータの配線
102c モータハウジング
102d ロータ
103 第1のギヤ
104 長軸
105 第2のギヤ
106 第3のギヤ
107 ねじ軸
107a 雄ねじ溝
113b センサの配線
114 玉軸受
115 ナット
115a 雌ねじ溝
116 ボール
117 移動軸
117a 袋孔
117b 孔
118 ブッシュ
119 シール
120 シール部材
B ボルト
ECU 制御装置
MG 環状マグネット
MGn 半環状部
MGs 半環状部
NS ニュートラルスイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hull 2 Outboard motor 2a Casing 2b Cowling 3 Output shaft 3a Bevel gear 4 Propeller shaft 5 Propeller 6 Forward bevel gear 7 Reverse bevel gear 8 Dog clutch 9 Cam shaft 10 Operation shaft 11 Link member 12 Breather hose 100 Actuator 101 Housing 101A Housing body 101B Cover member 101C Motor bracket 101a Motor chamber 101b Screw shaft chamber 102 Motor 102a Rotating shaft 102b Motor wiring 102c Motor housing 102d Rotor 103 First gear 104 Long shaft 105 Second gear 106 Third gear 107 Screw shaft 107a Male thread groove 113b Sensor wiring 114 Ball bearing 115 Nut 115a Female thread groove 116 Ball 117 Moving shaft 117a Bag hole 117b Hole 118 Bush 119 Seal 120 Seal member B Belt ECU controller MG ring magnet MGn half annulus MGs half annulus NS neutral switch

Claims (3)

船舶の前後進切り換え機構を動作させるために被駆動部材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、前記被駆動部材を駆動する駆動機構と、
前記ハウジング内に配置され、前記電動モータの回転軸の回転に応じたパルス状の信号を出力するセンサと、
前記センサからの出力に基づいて、前記被駆動部材のストロークと方向とを求める制御装置とを有することを特徴とするアクチュエータ。
In an actuator that drives a driven member to operate a forward / reverse switching mechanism of a ship,
A housing;
An electric motor attached to the housing and having a rotating shaft;
A driving mechanism for driving the driven member by transmitting a rotational force from the rotating shaft;
A sensor that is disposed in the housing and outputs a pulsed signal corresponding to the rotation of the rotating shaft of the electric motor;
An actuator comprising: a control device that obtains a stroke and a direction of the driven member based on an output from the sensor.
前記センサは、前記電動モータに内蔵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。   The actuator according to claim 1, wherein the sensor is built in the electric motor. 前記制御装置は、前記被駆動部材が前後進切り換え機構のニュートラル位置にあることを検出して学習制御を行う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。   The actuator according to claim 1, wherein the control device performs learning control by detecting that the driven member is in a neutral position of a forward / reverse switching mechanism.
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