JP2005256944A - アクチュエータ - Google Patents
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- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
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Abstract
【課題】
省エネを図れ且つコンパクト化を図れるアクチュエータを提供する。
【解決手段】
例えばシフト切替え装置に適用した場合、2方向の駆動を単一のアクチュエータ10により達成できるため、従来の技術と比較して大幅に小型化、低コスト化になる。
【選択図】 図2
省エネを図れ且つコンパクト化を図れるアクチュエータを提供する。
【解決手段】
例えばシフト切替え装置に適用した場合、2方向の駆動を単一のアクチュエータ10により達成できるため、従来の技術と比較して大幅に小型化、低コスト化になる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、アクチュエータに関し、例えば、車両の自動変速機のシフトレンジを切り替えるために用いられると好適なアクチュエータに関する。
モータを動力源として車両用ギヤ式変速機のシフト・セレクタ切り替え駆動装置に用いられ、電動モータからの出力をウォーム機構により減速し、駆動軸を駆動することでシフト切り替えを行う駆動ユニットが、特許文献1に開示されている。
特開平10−81158号公報
ところで、ギヤ式変速機において所望のシフト切り替えを達成するには、シフトレバーを少なくとも2方向へ駆動することが必要となる。そこで、特許文献1に記載の駆動ユニットにおいては、2方向への駆動を実現するために、同じアクチュエータを2基設けている。しかるに、同じアクチュエータを2つ設けると、駆動ユニットとしてのコンパクト化が図れない。又、特許文献1のアクチュエータにおいては、電動モータの動力をウォーム機構により減速しているために、伝達効率が悪く、比較的大容量の電動モータを搭載しなくてはならず、省エネが図れないと共に、駆動ユニットの構成も大型化するという問題がある。
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、省エネを図れ且つコンパクト化を図れるアクチュエータを提供することを目的とする。
本発明のアクチュエータは、
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた第1の電動モータと、
第2の電動モータと、
前記第1の電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結され且つ前記第2の電動モータに連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、を有することを特徴とする。
ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた第1の電動モータと、
第2の電動モータと、
前記第1の電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結され且つ前記第2の電動モータに連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、を有することを特徴とする。
本発明のアクチュエータによれば、ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられた第1の電動モータと、第2の電動モータと、前記第1の電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結され且つ前記第2の電動モータに連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、を有するので、例えば回転要素をナットとし、前記軸線方向移動要素をねじ軸とした場合、前記第1の電動モータの動力により、前記ボールスクリュー機構を介して前記ねじ軸を軸線方向に任意に移動させることができ、且つ前記第2の電動モータの動力により、前記ねじ軸を任意に回転させることができるため、前記ねじ軸の軸線方向位置と回転位置とを調整することで、例えば被駆動部材としての変速機のシフトレバーを所望のシフト位置へと移動させることができる。又、動力伝達のために効率の悪いウォーム機構を設けていないので、省エネ効果も期待できる。
前記第2の電動モータは前記ハウジングに取り付けられており、前記軸線方向移動要素と前記第2の電動モータとは、キーもしくはスプラインにより軸線方向に相対移動可能に取り付けられていると好ましい。
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態であるアクチュエータ10の断面図である。図2は、図1のアクチュエータ10を含むギヤ式変速機用シフト切り替え機構の斜視図である。
図1において、直列に連結された円筒状のハウジング本体11A、11Bに対して、カバー11Cが取り付けられている。ハウジング本体11A,11B、及びカバー11Cとで、ハウジング11を構成する。
ハウジング本体11Aの内周面にはステータ12Aが固定されている。又、ハウジング本体11A、11Bに対して、その中央を軸線方向に延在するチューブ状のロータ12Bが、軸受13,14を介して回転自在に配置されている。ハウジング本体11Aに対して軸線方向移動が阻止され回転のみ可能となっているロータ12Bには、その周囲に配置されたコイル12Cから励磁されることで回転力が発生するようになっている。ステータ12A,回転軸であるロータ12B、及びコイル12Cとで、第1の電動モータ12を構成する。
ロータ12B内に挿通されたねじ軸17は、図1で右端側の外周面には雄スプライン歯17aを形成し、その図で左側の外周面には雄ねじ部17b(簡略図示)を形成している。ハウジング本体11Aに対して軸受15A,15Bにより回転自在に支持されたナット16が、ねじ軸17の周囲に配置され且つロータ12Bの端部に連結固定されている。ナット16の内周には雌ねじ溝(不図示)が形成され、ねじ軸17の雄ねじ部17bの雄ねじ溝(不図示)と、ナット16の雌ねじ溝との間に形成された螺旋状の転走路内には、多数の転動体であるボール(不図示)が転動自在に配置されている。よって、ナット16の回転運動は、ねじ軸17の軸線方向運動に変換されることとなる。このとき、雄ねじ部17bのランド部が、カバー11Cの中心孔11aに配置されたブッシュ19を介して支持されることで、ねじ軸17は、軸線方向に移動可能となっている。軸線方向移動要素としてのねじ軸17、回転要素としてのナット16,及びボールによりボールスクリュー機構が構成される。
ハウジング本体11Bの図1で右端には、ねじ軸17と同軸の回転軸20aを有する第2の電動モータ20が取り付けられている。回転軸20aの外周面には、雄スプライン歯20bが形成されている。ねじ軸17の端部と、回転軸20aの端部とを包囲するようにして、カップリング21が配置されている。カップリング21の内周面には、ねじ軸17の雄スプライン歯17aと、回転軸20aの雄スプライン歯20bにそれぞれ噛合する雌スプライン歯21aが形成されており、従ってねじ軸17の端部と回転軸20aの端部とは、相対的に軸線方向に移動可能だが、回転方向には一体となっている。
図2において、アクチュエータ10のねじ軸17の突出端には、クランク部材22が取り付けられている。クランク部材22は、ねじ軸17の端部に固定された厚い小判状の支持部22aと、支持部22a上に植設された駆動軸22bとを有する。駆動軸22bは、不図示のギヤ式変速機に連結された被駆動部材であるシフトレバーLの上部に形成された長孔Laを貫通しており、その先端には抜け止め用の大径部22cが形成されている。尚、シフトレバーLは、図2に示すように、H形溝に沿って移動することでシフト切り替えができるようになっており、H形溝の中央にシフトレバーLがあるときは、ニュートラル状態であり、H形溝の各移動端にあるときは、それぞれ1速(LOW)、2速(SECOND)、3速(TOP)もしくはリバース(R)状態にシフトされるものとする。尚、図2において、H形溝は説明を容易にするために図示されており、必ずしも必要なものではない。
次に、本実施の形態のアクチュエータの動作について説明する。まず、アクチュエータ10の動作を説明すると、図1において、第1の電動モータ12に電力供給が行われたときは、ロータ12Bが回転するので、ロータ12Bとともにナット16が回転し、ナット16内部の転走路内を転動するボールによって、その回転運動がねじ軸17の軸線方向運動に円滑に変換される。従って、ねじ軸17は、所定量だけ軸線方向へと移動できる。一方、第2の電動モータ20に電力供給が行われたときは、回転軸20aが、カップリング21を介してねじ軸17にスプライン結合しているので、ロータ12Bとは独立して、回転軸20aと共にねじ軸17が回転することとなる。
次に、本実施の形態のアクチュエータ10を用いたシフト切り替え制御について説明する。ここでは外部の制御装置の制御に従い、第1の電動モータ12と、第2の電動モータ20が駆動される。図2において、例えば、ギヤをニュートラル状態にする場合、制御装置は、第2の電動モータ20を駆動し、図2に示す点線の位置にクランク部材22がくるようにねじ軸17を回転させる。
更に、ギヤを1速にシフトする場合、制御装置は、第1の電動モータ12を駆動して、ねじ軸17を最大に伸長させた後、第2の電動モータ20を駆動し、図2に示す実線の位置にクランク部材22がくるようにねじ軸17を右回転させる。続いて、ギヤを2速にシフトする場合、制御装置は、第2の電動モータ20を駆動し、ねじ軸17を左回転させる。
又、ギヤを3速にシフトする場合、制御装置は、第2の電動モータ20を駆動し、図2に示す点線の位置にクランク部材22がくるようにねじ軸17を右回転させてニュートラル状態とした後に、第1の電動モータ12を駆動して、ねじ軸17を最大に縮め、更に第2の電動モータ20を駆動し、ねじ軸17を右回転させる。
尚、いずれのシフト位置からギヤをリバースにシフトする場合、制御装置は、第2の電動モータ20を駆動し、図2に示す点線の位置にクランク部材22がくるようにねじ軸17を回転させてニュートラル状態とした後に、第1の電動モータ12を駆動して、ねじ軸17を最大に縮め、更に第2の電動モータ20を駆動し、ねじ軸17を左回転させる。
本実施の形態によれば、回転運動から回転運動(スプライン結合による)、回転運動から直線運動ヘ変換(ボールスクリュー機構による)するときの機械効率は、それぞれ90%以上と一般的なウォーム機構の効率50%と比較し非常に高い効率が得られるため、駆動力として必要なエネルギーがその分小さくなり、結果としてモータ12,20を小さく出来、小型で省エネを実現できるアクチュエータを提供できる。
更に、本実施の形態のアクチュエータを、例えばシフト切替え装置に適用した場合、2方向の駆動を単一のアクチュエータにより達成できるため、従来の技術と比較して大幅に小型化、低コスト化になる。尚、シフト切替え時のそれぞれのポジション検出は、各々の電動モータ12,20およびその入出力経路の何れかにロータリエンコーダやそれに準ずる回転検出器を取り付けることにより、または、ねじ軸17以降にポテンションメータやそれに準ずる位置検出器を設けて検出することで、それらの信号に基づきシフト位置を精度良く制御することができる。
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。例えば、本実施の形態では、モータ回転軸とねじ軸の連結はスプライン歯同士の結合により行っているが、キー結合でも良い。更に、回転要素をナットとし、軸線方向移動要素をねじ軸としているが、回転要素をねじ軸とし、軸線方向移動要素をナットとしてもよい。又、ロータにモータを取り付けて、ねじ軸に対して相対回転させるようにしても良い。
10 アクチュエータ
11 ハウジング
12 第1の電動モータ
16 ナット
17 ねじ軸
20 第2の電動モータ
21 カップリング
22 クランク部材
L シフトレバー
11 ハウジング
12 第1の電動モータ
16 ナット
17 ねじ軸
20 第2の電動モータ
21 カップリング
22 クランク部材
L シフトレバー
Claims (2)
- ハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられた第1の電動モータと、
第2の電動モータと、
前記第1の電動モータの回転軸に連結された回転要素と、被駆動部材に連結され且つ前記第2の電動モータに連結された軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールスクリュー機構と、を有することを特徴とするアクチュエータ。 - 前記第2の電動モータは前記ハウジングに取り付けられており、前記軸線方向移動要素と前記第2の電動モータとは、キーもしくはスプラインにより軸線方向に相対移動可能に取り付けら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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004068964A JP2005256944A (ja) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004068964A JP2005256944A (ja) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | アクチュエータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005256944A true JP2005256944A (ja) | 2005-09-22 |
Family
ID=35082871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004068964A Pending JP2005256944A (ja) | 2004-03-11 | 2004-03-11 | アクチュエータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005256944A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1870617A3 (de) * | 2006-06-20 | 2011-08-24 | AMK Arnold Müller GmbH & Co.KG | Betätigungseinrichtung für ein Getriebe eines Fahrzeugs |
CN104295731A (zh) * | 2014-08-15 | 2015-01-21 | 重庆科鑫三佳车辆技术有限公司 | 一种电动自动变速箱执行电机机构 |
-
2004
- 2004-03-11 JP JP2004068964A patent/JP2005256944A/ja active Pending
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