特許 7669845 アクチュエータ、車体傾斜用アクチュエータおよび車体傾斜システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-21

(45)【発行日】2025-04-30

(54)【発明の名称】アクチュエータ、車体傾斜用アクチュエータおよび車体傾斜システム

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/22 20060101AFI20250422BHJP

   F16D 41/10 20060101ALI20250422BHJP

   B61F 5/22 20060101ALI20250422BHJP

   B61F 5/24 20060101ALI20250422BHJP

【ＦＩ】

F16H25/22 Z

F16D41/10

B61F5/22 B

B61F5/24 A

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021119157

(22)【出願日】2021-07-19

(65)【公開番号】P2022124987

(43)【公開日】2022-08-26

【審査請求日】2024-03-05

(31)【優先権主張番号】P 2021022242

(32)【優先日】2021-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】小林 英樹

【審査官】小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－０２９０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９０５６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

Ｆ１６Ｄ ４１／１０

Ｂ６１Ｆ ５／２２

Ｂ６１Ｆ ５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体の傾斜を変えるアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御することで前記車体の傾斜を制御する制御部と、
を備えた車体傾斜システムであって、
前記アクチュエータが、
モータと、
前記モータからの回転力が入力される回転部と、
ボールねじを介して前記回転部と繋がり、当該回転部の回転に伴って当該ボールねじに沿って直線移動することで車体の傾斜を変える直動部と、
前記回転部に組み込まれ、前記モータ側からの回転力は前記ボールねじ側へと伝達し、当該ボールねじ側からの回転力は遮断して回転を止める遮断部と、
を備え、
前記制御部が、前記車体の傾斜を維持する場合に前記モータの駆動を止めることを特徴とする車体傾斜システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アクチュエータ、車体傾斜用アクチュエータおよび車体傾斜システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、曲線部を高速走行する鉄道車両の乗り心地向上を目的として車体傾斜用電動アクチュエータおよび車体傾斜システムが提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照。）。車体傾斜システムは、振子式車体傾斜装置や空気ばね式車体傾斜装置のように台車と車体の間に設けたアクチュエータを制御することで車体を傾けたり戻したりしている。従来の車体傾斜システムにおけるアクチュエータは、液圧式アクチュエータが主流である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－２９０３９号公報

【文献】特開２０１１－０２５７５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、液圧式アクチュエータによる車体傾斜システムでは応答性や精度が低く、乗り心地に影響を与える虞がある。また、液圧式アクチュエータの場合、アクチュエータを駆動させるシステム(油圧・液圧システム)が大きく、設置のために広いスペースが必要となる。

【0005】

このため、車体傾斜システムに滑りねじ式の電動アクチュエータを採用することが考えられる。電動アクチュエータは設置スペースが小さい点で好ましいが、滑りねじ式アクチュエータによる車体傾斜システムでは動力伝達効率の低下によって乗り心地に影響を与える虞がある。また、電動アクチュエータによる車体傾斜システムでは、車体の傾斜を維持する際に電力を常時消費してエネルギーの浪費となることも懸念される。
そこで、本発明は、動力伝達効率・応答性・精度の向上を図ると共に、車体の傾斜維持に際しての省エネルギー化も図ることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係るアクチュエータの一態様は、モータと、上記モータからの回転力が入力される回転部と、ボールねじを介して上記回転部と繋がり、当該回転部の回転に伴って当該ボールねじに沿って直線移動する直動部と、上記回転部に組み込まれ、上記モータ側からの回転力は前記ボールねじ側へと伝達し、当該ボールねじ側からの回転力は遮断して回転を止める遮断部と、を備える。

【0007】

このようなアクチュエータによれば、ボールねじが採用されることで動力伝達効率・応答性・精度の向上が図られ、車体傾斜用として用いられることで車体の傾斜維持に際しての省エネルギー化が図られる。また、このようなアクチュエータは、外力の影響を遮断しながら応答性・精度の高い駆動が出来るアクチュエータとして車体傾斜用以外にも広範な分野に適用される。

【0008】

上記課題を解決するために、本発明に係る車体傾斜用アクチュエータの一態様は、モータと、上記モータからの回転力が入力される回転部と、ボールねじを介して上記回転部と繋がり、当該回転部の回転に伴って当該ボールねじに沿って直線移動することで車体の傾斜を変える直動部と、上記回転部に組み込まれ、上記モータ側からの回転力は上記ボールねじ側へと伝達し、当該ボールねじ側からの回転力は遮断して回転を止める遮断部と、を備える。

【0009】

このような車体傾斜用アクチュエータによれば、ボールねじが採用されることで動力伝達効率・応答性・精度の向上が図られ、構成もコンパクトで設置スペースが小さい。また、傾斜維持の際にはモータの駆動力が無くても遮断部で回転部の回転を止めることができるので省エネルギー化も図られる。ボールねじの採用による動力伝達効率の向上にともなって直動部から回転部への外力伝達も増大するが、遮断部によって外力伝達が止められるためボールねじ採用の利点が顕著となる。

【0010】

また、上記の車体傾斜用アクチュエータにおいて上記遮断部が、機械機構のみで機能するものであることが好ましい。上記遮断部としては、例えば電磁式クラッチなども採用可能であるが、機械式であれば車体の傾斜維持に電力消費が不要となり、特に省エネルギーとなる。また、機械式の遮断部が用いられることで車体傾斜用アクチュエータの構成がより簡素となり一層の省スペース化も図られる。

【0011】

また、上記回転部に組み込まれ、回転速度を低下させる減速部を上記車体傾斜用アクチュエータが更に備える場合には、上記遮断部は、上記減速部と上記ボールねじとの間に設けられても良いし、上記モータと上記減速部との間に設けられても良い。例えば、車体傾斜用アクチュエータにおける負荷トルクが大きい場合や車体傾斜用アクチュエータの出力トルク（推力）が大きい場合には、上記遮断部が上記モータと上記減速部との間に設けられることが好ましい。また、例えば、上記遮断部による回転停止の応答性向上を図る場合や、騒音の軽減を図る場合には、上記遮断部が上記減速部と上記ボールねじとの間に設けられることが好ましい。

【0012】

上記課題を解決するために、本発明に係る車体傾斜用システムは、車体の傾斜を変えるアクチュエータと、上記アクチュエータを制御することで上記車体の傾斜を制御する制御部と、を備えた車体傾斜システムであって、上記アクチュエータが、上記モータと、上記回転部と、上記直動部と、上記遮断部とを備えたものである。
このような車体傾斜用システムによれば、動力伝達効率・応答性・精度の向上が図られると共に、車体の傾斜維持に際しての省エネルギー化も図られる。

【0013】

上記車体傾斜用システムにおいて、上記制御部が、上記車体の傾斜を維持する場合に上記モータの駆動を止めることが好ましい。モータの駆動を止めることで遮断部の機能が顕著に活用されて優れた省エネルギー化が実現される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、動力伝達効率・応答性・精度の向上を図ると共に、車体の傾斜維持に際しての省エネルギー化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の車体傾斜システムの一実施形態が組み込まれた鉄道車両を模式的に示す機能ブロック図である

【図2】本発明の車体傾斜システムの一実施形態が組み込まれた鉄道車両を模式的に示す構造概念図である。

【図3】電動アクチュエータの構造を示す断面図である。

【図4】逆入力遮断クラッチの分解斜視図である。

【図5】入力部材側から回転力（回転トルク）が入力された場合における逆入力遮断クラッチの動作を示す図である。

【図6】出力部材側から回転力（回転トルク）が入力された場合における逆入力遮断クラッチの動作を示す図である。

【図7】他の実施形態の電動アクチュエータを示す図である。

【図8】変形例の車体傾斜システムが組み込まれた鉄道車両を模式的に示す図である。

【図9】車体傾斜制御の第２の具体例を示す図である。

【図10】車体傾斜制御の第３の具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、先に説明した図に記載の要素については、後の図の説明において適宜に参照する場合がある。

【0017】

図１および図２は、本発明の車体傾斜システムの一実施形態が組み込まれた鉄道車両を模式的に示す図である。図１には機能ブロック図が示され、図２には構造概念図が示されている。

【0018】

鉄道車両１は、車体１００と台車２００を有し、車体１００と台車２００の間に本実施形態の車体傾斜システム３００が備えられている。車体傾斜システム３００の方式としては、制御付き自然振子式や、強制車体傾斜式や、アクチュエータ付きの空気バネ式や、振子式と空気バネ式とが組み合わされたハイブリッド車体傾斜システムなど、いずれの方式が採用されても良い。この車体傾斜システム３００が、本発明の車体傾斜システムの一実施形態に相当する。

【0019】

車体傾斜システム３００は、車体傾斜機構３１０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２０と、車体傾斜制御装置３３０と、センサ３４０とを備えている。

【0020】

車体傾斜機構３１０は、台車２００に対する車体１００の傾斜を電動アクチュエータ３５０によって変更し維持する機構である。センサ３４０としては、例えば加速度センサとジャイロセンサと速度センサが主に用いられる。

【0021】

車体傾斜制御装置３３０は、センサ３４０によって得られる鉄道車両１の走行情報に基づいて車体１００の望ましい傾斜を算出し、そのような車体傾斜となるようにＥＣＵ（Electronic Control Unit）３２０に指令を出す。ＥＣＵ３２０が電動アクチュエータ３５０のモータ（図示省略）を制御して車体傾斜機構３１０を駆動させることで所望の車体傾斜が実現される。車体傾斜制御装置３３０は、電動アクチュエータ３５０を制御することで車体の傾斜を制御する本発明にいう制御部の一例に相当する。

【0022】

電動アクチュエータ３５０には逆入力遮断クラッチ３６０が組み込まれており、後で詳述するように、車体１００の傾斜の維持について省エネルギー化が図られている。電動アクチュエータ３５０が本発明の車体傾斜用アクチュエータの一実施形態に相当する。以下、電動アクチュエータ３５０の詳細構造について説明する。

【0023】

図３は、電動アクチュエータ３５０の構造を示す断面図である。図３には、電動アクチュエータ３５０の出力軸中心に沿う面で切断された断面の図が示されている。また、一部の要素については、理解の便宜上、断面ではなく外観が示されている。

【0024】

本実施形態の電動アクチュエータ３５０は、回転運動を直線運動に変換するボールねじを利用することにより、モータから入力された回転力を軸力（軸に沿う方向の力）に変換して出力するボールねじ式直動型アクチュエータである。

【0025】

本実施形態の電動アクチュエータ３５０は、ボールねじ１０と、伝達ギア２０と、入力側回転軸２２と、出力軸３０と、ハウジング部材４０と、玉軸受け５１と、軸受ハウジング５０と、逆入力遮断クラッチ３６０と、図示が省略されたモータおよび減速器を備えている。

【0026】

伝達ギア２０は入力側回転軸２２に、ギア固定ナット２１で固定されている。伝達ギア２０は減速器を介してモータから回転力を受けて入力側回転軸２２に伝達する。

【0027】

逆入力遮断クラッチ３６０は、入力側回転軸２２の回転力をボールねじ１０のねじ軸１１に伝達する。ボールねじ１０は、逆入力遮断クラッチ３６０を介して伝達された回転力による回転運動を直線運動に変換する。

【0028】

出力軸３０は、ボールねじ１０のナット１３に連結され、ボールねじ１０により上記回転力から変換された軸力を出力する。出力軸３０によって出力される軸力が、図２に示す車体１００に伝達されて車体１００の傾きが変更される。
ハウジング部材４０は、ボールねじ１０及び出力軸３０を内包する略筒状の部材であり、電動アクチュエータ３５０全体を保持している。

【0029】

玉軸受け５１は、ボールねじ１０のねじ軸１１および入力側回転軸２２を回転自在に保持している。軸受ハウジング５０は、玉軸受け５１をハウジング部材４０に対して固定している。また、軸受ハウジング５０内に逆入力遮断クラッチ３６０が組み込まれている。

【0030】

減速器からボールねじ１０のねじ軸１１に至る、モータによって回転駆動される部分が本発明にいう回転部の一例に相当し、出力軸３０が本発明にいう直動部の一例に相当する。

【0031】

ボールねじ１０は、螺旋状のねじ溝１１ａを外周面に有するねじ軸１１と、ねじ軸１１のねじ溝１１ａに対向する螺旋状のねじ溝１３ａを内周面に有するナット１３と、両ねじ溝１１ａ，１３ａにより形成される螺旋状のボール転動路内に転動自在に装填された複数のボール（図示せず）と、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路（図示せず）と、を備えている。

【0032】

前記ボールは、前記ボール転動路内を移動しつつねじ軸１１の回りを回って前記ボール転動路の終点に至り、そこで前記ボール転動路から掬い上げられて前記ボール循環路の一方の端部に入る。前記ボール循環路に入った前記ボールは前記ボール循環路内を通って前記ボール循環路の他方の端部に達し、そこから前記ボール転動路の始点に戻されるようになっている。

【0033】

なお、ねじ軸１１、ナット１３、及び前記ボールの素材は特に限定されるものではなく、一般的な材料が使用可能であり、例えば鋼等の金属やセラミックがあげられる。また、ねじ溝１１ａ、１３ａの断面形状は、円弧状でもよいしゴシックアーク状でもよい。

【0034】

ボールねじ１０は、前記ボールを介して間接的に係合されたナット１３とねじ軸１とが相対的に回転運動させられると、前記ボールの転動を介してねじ軸１１とナット１３とが軸方向に相対的に直線移動する。そして、前記ボール転動路と前記ボール循環路により無端状のボール通路が形成されており、前記ボール転動路内を転動する前記ボールが無端状の前記ボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸１１とナット１３とは継続的に直線移動することができる。ねじ軸１１の回転方向によって、ナット１３の直線移動方向が決定する。

【0035】

ナット１３は、連結要素５３により、出力軸３０に連結されている。本実施形態では一例として２つの連結要素５３が備えられている。ナット１３が直線移動すると、その軸力が連結要素５３によって出力軸３０に伝達され、出力軸３０がナット３とともに直線移動するので、出力軸３０から軸力が出力される。

【0036】

ボールねじ１０は、動力伝達効率・応答性・精度に優れており、ねじ軸１１に入力された回転力の９０％以上が出力軸３０の直線移動として出力される。逆に、出力軸３０に外力が加えられた場合には、高い比率でねじ軸１１に回転として伝達されることになる。車体の傾斜を維持するためには、このように外力から伝達されたねじ軸１１の回転を止める必要があり、モータの駆動力で回転を止めるとエネルギーの浪費となる。

【0037】

そこで、電動アクチュエータ３５０には、減速器からねじ軸１１に至る回転部内に、ねじ軸１１側からモータ側へと伝達される回転力を遮断して回転を止める逆入力遮断クラッチ３６０が組み込まれている。図３に示す例では、逆入力遮断クラッチ３６０がボールねじ１０のねじ軸１１と入力側回転軸２２との間に組み込まれている。

【0038】

逆入力遮断クラッチ３６０は、入力側回転軸２２側からの回転力については、左右どちらの回転についてもねじ軸１１側に伝達し、ねじ軸１１側からの回転力については、左右どちらの回転についても遮断して回転を止める。逆入力遮断クラッチ３６０により、車体傾斜の維持に際してモータの駆動が不要となり、省エネルギー化が図られている。また、逆入力遮断クラッチ３６０を備えた電動アクチュエータ３５０は構成がコンパクトであり、油圧式のアクチュエータなどに較べて設置スペースが少なくて済むので省スペース化が図られる。逆入力遮断クラッチ３６０が本発明にいう遮断部の一例に相当する。
図４は、逆入力遮断クラッチ３６０の分解斜視図である。

【0039】

逆入力遮断クラッチ３６０は、ロック式の逆入力遮断クラッチであり、入力部材３６２と、出力部材３６３と、被押圧部材３６４と、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂと、付勢ばね３６６とを備えている。逆入力遮断クラッチ３６０は、入力部材３６２に入力される回転トルクはその全てを出力部材３６３に伝達するのに対し、出力部材３６３に逆入力される回転トルクは入力部材３６２に伝達しない逆入力遮断機能を有している。

【0040】

入力部材３６２は、入力側回転軸２２と一体になっていて回転トルクが入力される。入力部材３６２は、１対の入力係合凸部３６２ａを有している。１対の入力係合凸部３６２ａは、各々が略楕円柱状で、入力部材３６２から軸方向に伸長している。１対の入力係合凸部３６２ａは、入力部材３６２の直径方向に互いに離隔している。
なお、本明細書及び特許請求の範囲で、特に断らない限り、軸方向とは、入力部材２の軸方向をいい、径方向とは、入力部材２の径方向をいう。

【0041】

出力部材３６３は、ボールねじ１０のねじ軸１１と一体になっていて回転トルクを出力する。出力部材３６３は、入力部材３６２と同軸に配置されており、出力係合カム３６３ａを有している。

【0042】

出力係合カム３６３ａは、略長円柱状で、出力部材３６３の中央部から軸方向に伸長している。出力係合カム３６３ａの回転中心から外周側面までの距離は、円周方向にわたり一定でなく、出力係合カム３６３ａは、１対の入力係合凸部３６２ａの間部分に配置される。また、出力係合カム３６３ａには、出力係合カム３６３ａの中心を通り短軸方向（直径方向）に貫通するように、断面円形状の案内孔３６３ｂが形成されている。

【0043】

付勢ばね３６６は、案内孔３６３ｂの内側に、がたつきなく配置されている。付勢ばね３６６は、コイルばねであり、その全長は、自由状態で、出力係合カム３６６の短軸方向の幅よりも大きくなっている。

【0044】

被押圧部材３６４は、軸受ハウジング５０と一体に固定されて、その回転が拘束（阻止）されている。被押圧部材３６４は、入力部材３６２及び出力部材３６３と同軸に、かつ、入力部材３６２及び出力部材３６３よりも径方向外側に配置されている。具体的には、逆入力遮断クラッチ３６０の組立状態で、被押圧部材３６４の径方向内側に、１対の入力係合凸部３６２ａ及び出力係合カム３６３ａが配置される。被押圧部材３６４の内周面には、円筒面状の凹面である被押圧面３６４ａが全周にわたり設けられている。

【0045】

１対の係合子３６５ａ、３６５ｂは、略半円形板状（弓形板状）に構成されており、被押圧部材３６４の径方向内側に配置されている。具体的には、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂは、出力係合カム３６３ａを短軸方向両側から挟むように配設されている。
１対の係合子３６５ａ、３６５ｂは、外周側面が被押圧面３６４ａに対向しており、径方向内側の底面が出力係合カム３６３ａと係合可能となっている。

【0046】

１対の係合子３６５ａ、３６５ｂの径方向中間部には、係合子３６５ａ、３６５ｂを軸方向に貫通する貫通孔が設けられ、貫通孔には入力係合凸部３６２ａが挿入される。

【0047】

係合子３６５ａ、３６５ｂの貫通孔に入力係合凸部３６２ａが挿入された状態で、入力係合凸部３６２ａと貫通孔との間には隙間が存在する。このため、入力係合凸部３６２ａは係合子３６５ａ、３６５ｂに対し、入力部材３６２の回転方向への相対移動が可能である。１対の係合子３６５ａ、３６５ｂには付勢ばね３６６により、互いに離れるように付勢力が付与される。
次に、逆入力遮断クラッチ３６０の動作について説明する。
先ず、入力部材３６２側から回転トルクが入力された場合を説明する。
図５は、入力部材３６２側から回転力（回転トルク）が入力された場合における逆入力遮断クラッチ３６０の動作を示す図である。

【0048】

入力部材３６２に回転トルクが入力されると、図５に示すように、係合子３６５ａ、３６５ｂの貫通孔内で、入力係合凸部３６２ａが入力部材３６２の回転方向（図５の例では時計方向）に回転する。すると、入力係合凸部３６２ａの径方向内側面が、係合子３６５ａ、３６５ｂの内面を径方向内方に向けて押圧し、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂを、付勢ばね３６６の力に抗して、被押圧面３６４ａから離れる方向にそれぞれ移動させる。

【0049】

これにより、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂが互いに近づく方向に移動して出力係合カム３６３ａを径方向両側から挟持する。したがって、入力部材３６２に入力された回転トルクは、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂを介して、出力部材３６３に伝達され、出力部材３６３から出力される。

【0050】

逆入力遮断クラッチ３６０は、入力部材３６２に回転トルクが入力されると、入力部材３６２の回転方向に関係なく、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂを、被押圧面３６４ａから離れる方向にそれぞれ移動させる。そして、入力部材３６２に入力された回転トルクを、１対の係合子３６４ａを介して、出力部材３６３に伝達する。
次に、出力部材３６３側から回転トルクが逆入力された場合を説明する。
図６は、出力部材３６３側から回転力（回転トルク）が入力された場合における逆入力遮断クラッチ３６０の動作を示す図である。

【0051】

出力部材３６３に回転トルクが逆入力されると、図６に示すように、出力係合カム３６３ａが、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂ同士の間で、出力部材３６３の回転方向（図６の例では時計方向）に回転する。すると、出力係合カム３６３ａの両端部分が１対の係合子３６５ａ、３６５ｂを押圧して互いに離れるようにそれぞれ移動させる。これにより、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂそれぞれの外側面が被押圧面３６４ａに対して押し付けられる。そして、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂが出力係合カム３６３ａと被押圧部材３６４との間で突っ張ることで、被押圧部材３６４に対する回転が止められるので、回転トルクは入力部材３６２側に伝達されない。

【0052】

逆入力遮断クラッチ３６０は、出力部材３６３に回転トルクが逆入力されると、出力部材３６３の回転方向に関係なく、１対の係合子３６５ａ、３６５ｂを、被押圧面３６４ａに近づく方向にそれぞれ移動させて回転を止める。

【0053】

以上説明したように動作する逆入力遮断クラッチ３６０が図３に示すように組み込まれていることにより、電動アクチュエータ３５０は、モータから減速器および伝達ギア２０を介して入力側回転軸２２に伝達される回転力はボールねじ１０のねじ軸１１へと伝達する。一方で、電動アクチュエータ３５０は、出力軸３０側から外力によってねじ軸１１に逆入力された回転力については、逆入力遮断クラッチ３６０によって遮断して回転を止める。従って、逆入力された回転力は伝達ギア２０や減速器やモータには伝達されないので、回転を止めるためにモータを駆動する必要も無い。つまり、電動アクチュエータ３５０は、車体１００の傾斜を維持するためにモータの駆動を必要とせず、省エネルギー化が図られている。

【0054】

図１に示す車体傾斜システム３００では、車体傾斜制御装置３３０が、車体１００の傾斜維持に際してＥＣＵ３２０を介してモータの駆動を止める。これにより、車体傾斜システム３００の省エネルギー化が実現される。

【0055】

本発明にいう遮断部としては、例えば電磁クラッチが用いられても良いが、本実施形態では、上記説明したように機械式の逆入力遮断クラッチ３６０が用いられている。このため、回転を止めるための電力は全く不要で、より省エネルギー化が図られている。また、機械式の逆入力遮断クラッチ３６０が用いられることにより、電動アクチュエータ３５０の構成は、電磁クラッチが用いられる場合より簡素となり、一層の省スペース化が図られる。

【0056】

電動アクチュエータ３５０における逆入力遮断クラッチ３６０の位置としては、図３に示す例では、減速器とボールねじ１０との間に設けられている。逆入力遮断クラッチ３６０がこのように配置されていると、逆入力が生じた場合に回転力が減速器を経ずに逆入力遮断クラッチ３６０に伝達されるため、回転停止の応答性向上が図られる。また、逆入力遮断クラッチ３６０がこのように配置されていると、減速器によるバックラッシュなどの影響が抑制されて騒音が低減される。
次に、逆入力遮断クラッチ３６０の配置が異なる他の実施形態について説明する。
図７は、他の実施形態の電動アクチュエータを示す図である。
図７に示す電動アクチュエータ４００は、図１および図２に示す車体傾斜システム３００において、図３に示す電動アクチュエータ３５０に替えて用いられる。

【0057】

図７には、図３で図示が省略されていたモータ４１０および減速器４２０も図示されているが、図３で図示されていたハウジング部材４０については図示が省略されている。
モータ４１０は例えばサーボモータであり、本発明にいうモータの一例に相当する。

【0058】

減速器４２０は、複数のギア４２１、４２２、４２３を有し、歯数が異なるギアがかみ合って回転することにより、モータ４１０側の回転速度に対して伝達ギア２０側の回転速度を低下させる。このように回転速度が低減されることにより、伝達ギア２０側ではモータ４１０側での回転力（回転トルク）よりも大きな回転力（回転トルク）が生じる。減速器４２０は、本発明にいう減速部の一例に相当する。本発明にいう減速部としては、歯車式以外にベルト式のものが用いられも良い。

【0059】

電動アクチュエータ４００における負荷トルクが大きい場合や出力トルク（推力）が大きい場合には、減速器４２０として減速比の大きいものが採用され、モータ４１０側での回転力（回転トルク）に対して伝達ギア２０側での回転力（回転トルク）が特に大きくなる。このため、図３に示す逆入力遮断クラッチ３６０の配置では、逆入力遮断クラッチ３６０にも大きな力がかかることになり、大型の逆入力遮断クラッチ３６０が必要となる。

【0060】

逆入力遮断クラッチ３６０の大型化は、電動アクチュエータ４００の大型化に繋がるため、避けることが望ましい。そこで、図７に示す電動アクチュエータ４００では、モータ４１０と減速器４２０との間に逆入力遮断クラッチ３６０が配置されている。逆入力遮断クラッチ３６０のこのような配置により、外力による回転力が逆入力された場合には、減速器４２０を経ることで回転力が低減されることになる。従って、逆入力遮断クラッチ３６０に係る力が小さくなり、逆入力遮断クラッチ３６０の小型化が可能となり、延いては電動アクチュエータ４００の小型化が図られる。
次に、車体傾斜システム３００の変形例について説明する。

【0061】

図８は、変形例の車体傾斜システム３００が組み込まれた鉄道車両２を模式的に示す図である。図８には、非傾斜状態（Ａ）と傾斜状態（Ｂ）の鉄道車両２が示されている。

【0062】

図８に示す鉄道車両２は、車体１００と台車２００との間に変形例の車体傾斜システム３００および車体傾斜機構３１０が備えられている。図８に示す変形例の車体傾斜システム３００および車体傾斜機構３１０では、複数の電動アクチュエータ３５０が備えられ、各電動アクチュエータ３５０は重力方向に沿った方向を向いて配備されている。

【0063】

複数の電動アクチュエータ３５０は、それぞれ図３に示す構造を有する。複数の電動アクチュエータ３５０において車体１００の押し上げ量が互いに同じであると鉄道車両２は非傾斜状態（Ａ）となり、複数の電動アクチュエータ３５０において車体１００の押し上げ量が互いに異なると鉄道車両２は傾斜状態（Ｂ）となる。

【0064】

次に、変形例の車体傾斜システム３００が組み込まれた鉄道車両２を例として、車体傾斜制御の具体例を説明する。但し、以下説明する車体傾斜制御の具体例は、図１および図２に示す鉄道車両１にも採用され得る。

【0065】

車体傾斜制御の第１の具体例では、図８に示すように地面５００の傾きに対して車体１００を水平に保つ制御が行われる。車体傾斜システム３００に備えられた図１のセンサ３４０が車体１００の傾きを検知し、検知された傾きを打ち消す向きに複数の電動アクチュエータ３５０が台車２００に対して車体１００を傾ける。この結果、電動アクチュエータ３５０が地面５００の傾斜角だけ、地面５００の傾斜とは逆向きに車体１００を傾斜させることになり、結果として車体１００が水平に保たれる。

【0066】

車体傾斜制御の第１の具体例により、車体１００内の積載物や乗客などは、地面５００の傾きにかかわらず水平に保たれるので乗り心地が向上し、荷崩れなどが抑制される。車体傾斜制御の第１の具体例は、鉄道以外にも、例えば自動車の車両などに適用することが出来る。
図９は、車体傾斜制御の第２の具体例を示す図である。図９にも、非傾斜状態（Ａ）と傾斜状態（Ｂ）の鉄道車両２が示されている。
図９に示す第２の具体例では、鉄道車両２がカーブなどの曲線を旋回して走行する際に生じる遠心力に対応した制御が行われる。

【0067】

車体傾斜システム３００のセンサ３４０は、重力Ｆｇと遠心力Ｆｃとの合力Ｆｒの方向を検知し、合力Ｆｒ方向が重力Ｆｇ方向から傾いた向きと同じ向きに車体１００を複数の電動アクチュエータ３５０が傾ける。この結果、電動アクチュエータ３５０が重力Ｆｇ方向と合力Ｆｒ方向との間の角度分だけ車体１００を旋回の内側に向けて傾け、車体１００内の乗客６００は、車体１００の床方向を真下と感じることになるので乗り心地が向上する。
図１０は、車体傾斜制御の第３の具体例を示す図である。

【0068】

車体傾斜制御の第１および第２の具体例では走行中の車両における車体傾斜制御について説明したが、図１０に示す第３の具体例では、停止した貨物用の鉄道車両３における車体傾斜制御が行われる。貨物用の鉄道車両３は、車体１００の側面１１０が上部の支点１２０で回転自在に支えられている。車体１００内には土砂などの積載物７００が積載され、運搬車両８００などへの積み替えの際に、電動アクチュエータ３５０が車体１００を運搬車両８００側に傾ける。これにより、積載物７００が車体１００の床を滑って側面１１０を押し開け、積載物７００が運搬車両８００へと投入される。
上記説明した各具体例においても、電動アクチュエータ３５０は、車体１００の傾斜を電力の供給無しで維持することができ、省エネルギー化が図られている。

【0069】

なお、上記説明では、車体傾斜用アクチュエータおよび車体傾斜システムの鉄道車両への応用例が示されているが、本発明の車体傾斜用アクチュエータや車体傾斜システムは、例えば自動車など他の車両に応用されても良い。

【0070】

また、上記説明では、アクチュエータの車体傾斜システムへの応用例が示されているが、本発明のアクチュエータは、例えば、歩行支援装置やロボットアームなど、外力に抗して姿勢などを維持する装置のアクチュエータとして広範な分野に応用可能である。

【符号の説明】

【0071】

１，２，３…鉄道車両、１００…車体、２００…台車、３００…車体傾斜システム、
３１０…車体傾斜機構、３２０…ＥＣＵ（Electronic Control Unit）、
３３０…車体傾斜制御装置、３４０…センサ、３５０…電動アクチュエータ、
１０…ボールねじ、２０…伝達ギア、２２…入力側回転軸、３０…出力軸、
４０…ハウジング部材、５１…玉軸受け、５０…軸受ハウジング、１１…ねじ軸、
１３…ナット、３６０…逆入力遮断クラッチ、３６２…入力部材、３６３…出力部材、
３６４…被押圧部材、３６５ａ、３６５ｂ…係合子、３６６…付勢ばね、
３６２ａ…入力係合凸部、３６３ａ…出力係合カム、４１０…モータ、４２０…減速器
５００…地面、６００…乗客、７００…積載物、８００…運搬車両

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】