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技術 電動アクチュエータ

出願人 日本精工株式会社
発明者 中島正人浅田稔晃
出願日 2013年11月4日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2013-228869
公開日 2015年5月11日 (5年7ヶ月経過) 公開番号 2015-090153
状態 特許登録済
技術分野 伝動装置
主要キーワード 鏡像形状 プーリ半径 ロータリポテンショメータ 中央筒 軸線方向変位 アクチュエータカバー アクチュエータハウジング アシストスプリング
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年5月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

電動アクチュエータハウジング内に設置したセンサが、ハウジング内のグリース等の潤滑剤の流動による悪影響を受けない電動アクチュエータ装置を提供する。

解決手段

電動アクチュエータ100は、アクチュエータハウジング101Aとアクチュエータカバー101Bと、電動モータ102と減速機構及び駆動機構からなり、車両に搭載した状態で、電動アクチュエータのセンサ118が、駆動機構の軸線方向変位要素よりも、鉛直方向上方に配置される。

概要

背景

従来より、ボールねじ機構を用いた電動アクチュエータが知られている(例えば、特許文献1)。また、電動アクチュエータの動作を制御するためにセンサを用いて電動アクチュエータの動作量を検出することが知られている(例えば、特許文献2)。

概要

電動アクチュエータのハウジング内に設置したセンサが、ハウジング内のグリース等の潤滑剤の流動による悪影響を受けない電動アクチュエータ装置を提供する。電動アクチュエータ100は、アクチュエータハウジング101Aとアクチュエータカバー101Bと、電動モータ102と減速機構及び駆動機構からなり、車両に搭載した状態で、電動アクチュエータのセンサ118が、駆動機構の軸線方向変位要素よりも、鉛直方向上方に配置される。

目的

本発明は、ボールねじ機構に近接したセンサにグリース等の潤滑剤及び潤滑剤の油分が飛散するのを防止する構成とした電動アクチュエータを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

アクチュエータハウジングと、前記アクチュエータハウジングを覆うアクチュエータカバーと、前記アクチュエータハウジングに取り付けられた電動モータと、前記電動モータが発生した回転力を伝達する減速機構及び、前記減速機構を介して前記電動モータの回転力を入力する回転要素及び前記回転要素の回転量に応じて前記電動モータの回転力を入力する回転要素及び前記回転要素の回転量に応じて軸線方向に変位する軸線方向変位要素を含む駆動機構と、前記軸線方向変位要素の軸線方向への変位量を検出するセンサを備える電動アクチュエータであって、前記センサは、前記軸線方向変位要素の軸端部に直接当接して当該軸線方向変位要素の軸線方向への変位量を検出し、且つ当該軸線方向変位要素の軸端部を覆う前記アクチュエータカバーに固定され、且つ、前記軸線方向変位要素よりも天側に配置されていることを特徴とする電動アクチュエータ。

請求項2

前記センサは、前記軸線方向変位要素を軸方向に押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項1に記載の電動アクチュエータ。

請求項3

前記駆動機構はボールねじ機構であり、前記回転要素はナットであり、前記軸線方向変位要素はねじ軸であることを特徴する請求項1又は請求項2に記載の電動アクチュエータ。

技術分野

0001

本発明は、産業機械や、車両に用いられる電動アクチュエータに関し、特に、車両の無段変速装置駆動装置に用いられ、電動モータ回転運動ボールねじ機構等の動力伝達機構を介して直線運動に変換させることにより、出力軸に所定の直線動作を行わせる電動アクチュエータに関する。

背景技術

0002

従来より、ボールねじ機構を用いた電動アクチュエータが知られている(例えば、特許文献1)。また、電動アクチュエータの動作を制御するためにセンサを用いて電動アクチュエータの動作量を検出することが知られている(例えば、特許文献2)。

先行技術

0003

特開2009−79759
特表2005−506500

発明が解決しようとする課題

0004

車両に搭載される電動アクチュエータは、組付け性や、車両への搭載性を向上させるため、ユニット化コンパクト化が求められている。電動アクチュエータの動作量を検出するセンサについても車両への組付け時の調整を不要とするため、電動アクチュエータのハウジング内に電動モータやボールねじ機構と共に内蔵される。ボールねじ機構にはグリースが塗布されており、センサはボールねじ機構のねじ軸の軸方向位置を検出する為に、ボールねじ機構の近傍に配置される。また、車両の搭載して使用する場合、車両の走行時の加減速により生じる加速度や路面からの振動により、電動アクチュエータ内部のボールねじ機構に塗布されたグリースが車両の鉛直方向下方側に流動する。そのため、ボールねじ機構よりも鉛直方向下方にセンサが存在する場合、センサにグリースが付着、内部に侵入して動作不良を生じる虞がある。

0005

そこで、本発明は、ボールねじ機構に近接したセンサにグリース等の潤滑剤及び潤滑剤の油分が飛散するのを防止する構成とした電動アクチュエータを提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決する為に、本発明は下記に示す電動アクチュエータを提供する。
(1)アクチュエータハウジングと、前記アクチュエータハウジングを覆うアクチュエータカバーと、前記アクチュエータハウジングに取り付けられた電動モータと、前記電動モータが発生した回転力を伝達する減速機構及び、前記減速機構を介して前記電動モータの回転力を入力する回転要素及び前記回転要素の回転量に応じて前記電動モータの回転力を入力する回転要素及び前記回転要素の回転量に応じて軸線方向に変位する軸線方向変位要素を含む駆動機構と、前記軸線方向変位要素の軸線方向への変位量を検出するセンサを備える電動アクチュエータであって、
前記センサは、前記軸線方向変位要素の軸端部に直接当接して当該軸線方向変位要素の軸線方向への変位量を検出し、且つ当該軸線方向変位要素の軸端部を覆う前記アクチュエータカバーに固定され、且つ、前記軸線方向変位要素よりも天側に配置されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
(2)前記センサは、前記軸線方向変位要素を軸方向に押圧する押圧手段を有することを特徴とする上記(1)に記載の電動アクチュエータ。
(3)前記駆動機構はボールねじ機構であり、前記回転要素はナットであり、前記軸線方向変位要素はねじ軸であることを特徴する上記(1)、(2)に記載の電動アクチュエータ。

0007

本発明によれば、電動アクチュエータは、ハウジング内に駆動機構の軸線方向変位要素の軸線方向変位量を検出するセンサを有し、そのセンサが前記軸線方向変位要素よりも天側に配置されていることにより、電動アクチュエータに用いるグリース等の潤滑剤がセンサに浸入することを防止することができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の実施形態に係るベルト式無段変則装置の構成を模式的に示す側面断面図である。
本発明の実施形態における電動アクチュエータの軸方向断面図である。(a),(b)は軸線方向変位要素の軸方向位置が各ストローク端にある状態を示す。
本発明の実施形態における電動アクチュエータの縦断面図である。

実施例

0009

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、本発明の実施形態に係るベルト式無段変速装置の構成を模式的に示す図である。
まず、図1における無段変速装置10の構成について説明する。
図1において、エンジン13のクランク軸14からの回転力が入力される駆動側プーリ軸 201は、エンジンケース12に対して、玉軸受202により回転自在に支持されている。

0010

固定シーブ203は、図1で右側の端面が円錐面203aとなっており、駆動側プーリ軸201に対して固定され、一体的に回転するようになっている。
可動シーブ207は、図1で左側の面が、固定シーブ203の円錐面203aと鏡像形状の円錐面207bとなっており、両者は半径方向外側にゆくに従って軸線方向に沿って離間している。また、図1で右側に中央筒部207aが形成されている。可動シーブ207は、駆動側プーリ軸201に対して、軸線方向に移動可能であるが、一体的に回転するようスプライン係合キー連結等により支持されている。

0011

中央頭部207aの外周には、玉軸受208の内輪圧入されている。玉軸受208の外輪は、軸受ホルダ209に嵌合している。軸受ホルダ209には、電動アクチュエータ10の出力軸111が、アーム部材300を介して接続されている。固定シーブ203と可動シーブ207との間には、断面が台形状のVベルト211が配設されている。
駆動側プーリ200では、固定シーブ203の延水面203aと可動シーブ207の円錐面207bとの間がプーリ溝16とされており、このプーリ溝16には、駆動側プーリ200及び後述する従動側プーリ251により長円状に張設されたVベルト211が外周側から巻き掛けられている。

0012

従動側プーリ250は、減速機32を介して車軸34に連結された従動側プーリ軸251、この従動側プーリ軸251の外周側にそれぞれ配置された固定シーブ253及び可動シーブ257並びに、可動シーブ257の軸線方向外側に取り付けられた遠心クラッチ機構252を備えている。可動シーブ257は、固定シーブ253に対して軸線方向に沿って基端側(図1では左側)に配置されており、従動側プーリ軸251と一体となって回転する。固定シーブ253は、その軸線方向内側の端面が駆動側プーリ200の固定シーブ203の円錐面203aと同一形状を有する円錐面253aとされている。

0013

可動シーブ257は、シーブ本体部255と、このシーブ本体255の内周面同軸的に取り付けられた玉軸受254を備えている。玉軸受254は、その外輪がシーブ本体部255の内周面に固定されると共に、内輪が従動側プーリ軸251の一部に設けられたスプライン部(非図示)にスプライン結合されている。シーブ本体部255は、従動側プーリ軸251の外周側に軸線方向へスライド可能となる様に嵌挿されている。これにより、
可動シーブ257は、従動側プーリ軸251に対して相対的に回動可能とされると共に、軸線方向に沿って移動可能とされている。

0014

駆動側プーリ200及び従動側プーリ250には、それぞれ可動シーブ207,257を軸線方向内側に押圧する力を発するカウンタスプリング18及びアシストスプリング20を有する。従動側プーリ250におけるシーブ本体部255には、軸線方向外側に略円筒状に形成された円筒部255aが一体的に形成されており、この円筒部255aの外周側には、玉軸受254を介して環状の座受リング264が配置されている。座受リング264は、玉軸受254により円筒部255a(シーブ本体部255)に対して相対的に回動可能とされており、シーブ本体部255が回転している時でも、回転停止が可能になっている。また遠心クラッチ機構252における外輪ディスク259は、その軸線方向内側の端面が座受面259aとされている。

0015

従動側プーリ250では、座受リング264と外輪ディスク259の座受面259aと間に推力スプリング20が圧縮状態とされて配置されている。このとき、推力スプリング20は、軸線方向一端側(図6では、左端側)の端面(座面)を座受面259aに圧接させると共に、他端側の座面を座受リング264の端面に圧接させている。

0016

駆動側プーリ200では、座受リング266と内フランジ209cの座受面209dとのと間にカウンタスプリング18が圧縮状態とされて配置されている。このとき、カウンタスプリング18は、軸線方向一端側(図1では、左端側)の端面(座面)を座受面209dに圧接させると共に、他端側の座面を座受リング266の端面に圧接させている。

0017

次に、無段変速装置10の動作について説明する。尚、ここでは説明を簡略化するために前進についてのみ説明し、後進については省略する。車両におけるECU(Engine ControlUnit)等の制御装置は、車速エンジン回転数アクセル開度等に基づいて、最適な変速比を選択する。選択した変速比に基づいて、アクチュエータ100を駆動する。

0018

アクチュエータ100により駆動プーリ200の可動シーブ207を軸線方向内側に移動させると、可動シーブ207と固定シーブ203とが接近するため、プーリ溝16の幅が狭くなるので、Vベルト211は、回転する円錐面203aと円錐面207aとの間に狭持されながら、その半径方向外側へと移動する。すなわち、プーリ溝16におけるVベルト211圧接する領域である巻掛領域が外周側へ変位し、この巻掛領域の外径が拡大する。

0019

一方、従動側プーリ250では可動シーブ257が推力スプリング20の推力に抗して軸線方向外側へ移動し、プーリ溝262の幅が拡大するので、Vベルト211は、回転する円錐面253aと円錐面257bの間に挟持されながら、その半径方向内側へと移動する。プーリ溝262における巻掛領域の外径が縮小することにより、入力軸である駆動側プーリ軸201の回転速度に対して、出力軸である従動側プーリ軸251の回転速度が低下し、減速を実現できる。制御装置は、電動アクチュエータ100のセンサ(後述)からの信号に基づいて、所定位置まで出力軸111が変位したことを検知して、モータへの駆動制御を停止する。これにより、可動シーブ207の位置が固定されるので、Vベルト211のプーリ半径が固定され、定速状態になる。

0020

次に、図2,図3を基に電動アクチュエータ100について説明する。
図2,図3は、本発明の実施形態による電動アクチュエータを示す図である。
電動アクチュエータ100は、金属製のアクチュエータハウジング101Aと、アクチュエータハウジング101A内に収納された駆動機構と、アクチュエータハウジング101Aに取り付けられた電動モータ102とを備えている。この電動アクチュエータ10は、アクチュエータハウジング101Aが無段変速機10のハウジング(図1の30)の外側にボルト等により着脱可能に取り付けられている。アクチュエータハウジング101Aの開口端は、アクチュエータカバー101Bで覆われている。また、アクチュエータハウジング101Aとアクチュエータカバー101Bとの当接面には外周部に沿って形成された環状溝内シール部材117が挿入されている。なお、本実施形態では、駆動機構をボールねじ機構として説明する。

0021

ボールねじ機構は、外周面転動体転動路螺旋状に有するねじ軸111と、内周面の点道路を螺旋状に且つねじ軸転動路に対応して有するナット107と、ねじ軸の転動路とナットの転動路との間に転動自在に介装される複数のボール(非図示)と、を有している。
ねじ軸111の軸方向端部には、転動路が形成されていない丸軸部111bが形成されている。丸軸部111bは、シール部材116を介してアクチュエータハウジング101Aの図2右方向の端部からその先端部分が突出している。また、シール部材116は、丸軸部111bの外周面部分摺動可能にシールしている。

0022

また、ねじ軸111のねじ溝部111a(図2の左側)にはねじ軸111の軸線方向の変位量を検出するセンサ118がアクチュエータカバー101Bに設けられている。センサ118は本実施例ではロータリポテンショメータであり、センサ118の回転軸にはアーム118aが固定される。図2の(a),(b)に示すように、アーム118aの先端部は、ねじ軸111のねじ溝部111a側端面に摺接しながら、ねじ軸111の軸方向移動に対してストローク全域追従する。その結果、センサ118の回転軸が回転される事によりセンサ118の出力信号に変化が生じ、その変化を制御装置(非図示)で検出することによりねじ軸111の軸方向位置をフィードバック制御する。

0023

図2及び図3に示すように、センサ118は、電動アクチュエータ10が車両に組み付けられた状態で、センサアーム118aの回転中心がねじ溝部111a外径よりも鉛直方向上方(図2の上側)に位置するよう構成される。その為ねじ溝部111aに塗布されているグリースがセンサ118の本体に流動するのを防止することが出来、これにより、電動アクチュエータ10が車両に組みつけられた状態において、ねじ軸111に塗布されたグリースがセンサ118に達する可能性を減少させることが出来る。

0024

なお、上記の実施形態において、前記回転要素及び軸線方向変位要素をボールねじ機構のナット及びねじ軸として説明したが、必ずしもボールねじ機構でなくとも良く、例えば、前記回転要素及び前記軸線方向変位要素は通常のナット及びボルトの組み合わせでも良い。また、センサ118は必ずしもロータリポテンショメータでなくても良く、軸線方向変位要素であるねじ軸111の軸線方向への変位を直接的に当接して検出するものであれば良い。

0025

10無段変速装置
12エンジンケース
13エンジン
14クランク軸
16プーリ溝
18カウンタスプリング
20推力スプリング
30 無段変速装置のハウジング
100アクチュエータ
100変速アクチュエータ
101Aアクチュエータハウジング
101Bアクチュエータカバー
102電動モータ
102a回転軸
103駆動ギヤ
106従動ギヤ
107ナット部材
111 ねじ軸
111aねじ溝部
111b丸軸部
118センサ
118aセンサアーム
200駆動側プーリ
201 駆動側プーリ軸
202玉軸受
203固定シーブ(第1の固定シーブ)
203a円錐面
207可動シーブ(第1の可動シーブ)
207a中央筒部
207b 円錐面
208 玉軸受
209軸受ホルダ
209a円筒部
209b外フランジ
209c内フランジ
209d座受面
211ベルト
250従動側プーリ軸
251 従動側プーリ軸
252遠心クラッチ機構
253 固定シーブ
253a 円錐面
254 玉軸受
255シーブ本体部
255a 円筒部
257 可動シーブ(第2の可動シーブ)
257a 円錐面
257b 円錐面
259a 座受面
264座受リング
264a係合
266 座受リング
266a 係合部
300 アーム部材

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