JP2009047191A - ストローク調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】押圧部材のストローク位置が変化してもアクチュエータにおける可動部のストローク量もしくはその範囲を一定に維持することのできる装置を提供する。
【解決手段】往復動作するアクチュエータ１の可動部３とこの可動部３に押されてその可動部３と同方向に移動する押圧部材１８とが設けられ、前記可動部３と前記押圧部材１８との間に充填室１４が形成され、その充填室１４に、流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記可動部３による押圧力を前記押圧部材１８に伝達する充填材１７が給排可能に充填され、前記押圧部材１８のストロークを調整するストローク調整装置において、前記可動部３と前記押圧部材１８とをストローク方向に相対移動可能に配置した複数の伝達装置が各々独立に移動可能に設けられ、前記伝達装置が前記ストローク方向に対して円環状に設けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、所定のアクチュエータで発生する推力を受けて移動する押圧部材のストロークを調整する装置に関し、多板式のクラッチやブレーキの摩擦板を押圧する機構のストロークを調整する装置に適用できるストローク調整装置に関するものである。

従来、油圧あるいは電磁力を利用したアクチュエータやボールネジなどの回転力を推力に変換する機構を利用したアクチュエータなどの各種のアクチュエータが知られている。例えば引用文献１には、電磁石をアクチュエータとして利用した電磁摩擦クラッチが記載されている。この電磁摩擦クラッチは、電磁石で発生させた磁気力によってアーマチュアを吸引し、その推力を摩擦板に作用させて各摩擦板を接触させるように構成されている。したがって、その推力に応じた係合力すなわちトルク容量が設定される。しかしながら、その推力あるいはクラッチの締結力は、磁束密度によって変化し、その磁束密度がエアギャップの大きさによって変化する。そのため、引用文献１に記載された発明では、エアギャップの大きさを測定して、この測定値にもとづいてエアギャップを調整することができるように構成されている。

特開２００４−５２９０２号公報

上述した特許文献１に記載された装置は、エアギャップの大きさを測定して、この測定に基づいてエアギャップの大きさを調節することが可能である。しかしながら、特許文献１に記載された装置では、エンドプレートの厚さの調節によりエアギャップの大きさを調節するが、ブレーキ機構の車軸の軸線方向に対する取り付け位置については特に記載されていない。そのために、使用などによりブレーキ機構に傾斜が生じた場合に、このブレーキ機構に対してアーマチュアからの押圧を均一に伝達されない場合がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、押圧部材のストローク位置が変化する際に、ブレーキ機構の傾斜に対してもアーマチュアからの押圧を均一に伝達させることが可能となるストローク調整装置を目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、往復動作するアクチュエータの可動部とこの可動部に押されてその可動部と同方向に移動する押圧部材とが設けられ、前記可動部と前記押圧部材との間に充填室が形成され、その充填室に、流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記可動部による押圧力を前記押圧部材に伝達する充填材が給排可能に充填され、前記押圧部材のストロークを調整するストローク調整装置において、前記可動部と前記押圧部材とをストローク方向に相対移動可能に配置した複数の伝達装置が各々独立に移動可能に設けられ、前記伝達装置が前記ストローク方向に対して円環状に設けられていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記充填材は、磁気が印加されることにより流動性が低下する物質からなり、かつその充填材に選択的に磁気を印加する電磁石が設けられていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記押圧部材は、その押圧部材によって押すことにより摩擦接触してトルクを伝達する摩擦板に向けて移動するように配置され、前記充填材は、前記押圧部材が前記摩擦板に当接して反力を受けることにより前記可動部と前記押圧部材との間隔が短くなった状態で流動性が低下させられるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項２または３の発明において、前記ストローク方向に対して垂直に移動可能な棒状部材が前記伝達装置の外部から前記充填室の内部に貫通して取り付けられていることを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記伝達装置の外部で前記棒状部材に取り付けられていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、可動部と押圧部材とが相対的に移動可能であるから、それらの間に介在させる充填材の量に応じて両者の相対位置、言い換えれば、可動部に対する押圧部材の伸長量を変化させることができる。したがって、押圧部材をストロークさせる位置がそのストローク方向で前後に変化しても、その変化分を充填室内の充填材の量で調整でき、それに伴って可動部もしくはアクチュエータのストローク量もしくはその範囲を一定に維持することができる。また、伝達装置が円環状に複数設けられているため、摩擦板と押圧部材との隙間が摩擦板の中心から径方向に変化している場合において、摩擦板と押圧部材との距離を一定とすることができる。そのため、充填室に充填されている充填材を固化させる制御が容易となる。

請求項２の発明によれば、充填材に対して電磁石によって磁気を印加することにより、充填材が流動しなくなり、もしくは流動しにくくなるので、電磁石のいわゆるオン・オフによって充填室に対する充填材の封止状態を容易に制御でき、ひいてはストローク調整が容易になる。

請求項３の発明によれば、可動部を移動させることに伴って押圧部材が摩擦板に当接すると、その反力によって押圧部材が可動部側に押される。その場合に充填材が流動状態に設定されていると、これが充填室から押し出されて押圧部材が可動部に対して接近する。すなわち、押圧部材のストローク位置がいわゆる後退側に調整される。その状態で、充填材の流動性が低下させられて充填室に封止した状態に維持されるので、アクチュエータによる推力が摩擦板に作用してこれがいわゆる係合状態になる。したがって、摩擦板が摩耗していないなどのことによって押圧部材のストローク位置を後退側に設定するストローク調整を自動的に、かつ容易に行うことができる。

請求項４の発明によれば、ピストン方向に対して垂直に移動可能な棒状部材が前記伝達装置の外部から前記充填室の内部に貫通して取り付けられているため、伝達装置の外部からエアギャップを調整することが可能となる。そのため、各々の伝達装置の寸法の誤差により生じる封止状態の差異を、棒状部材の取り付け位置を調節することにより、制御することが可能となる。

請求項５の発明によれば、電磁石が伝達装置の外部に設けられているため、電磁石に通電させることにより生じる熱の伝達装置への伝達が抑制される。そのため、伝達装置の内部に設けられている充填材の温度上昇を抑えることができ、充填室からの充填材の漏れを抑制することが可能となる。また、充填材が磁性流体の場合には、磁性流体は温度の変化に伴い、固化特性が変化するため、電磁石の発熱に伴う磁性流体の状体変化を抑制することができる。そして、電磁石が伝達装置の外部に設けられているため、電磁石に通電させることにより生じる熱が電磁石の周囲に籠もることについて抑制され、電磁石の温度上昇を抑えることが可能となる。そのため、電磁石のコイル巻き線の抵抗上昇を抑えることが可能となり、電磁石の消費電力を抑えることが可能となる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。この発明のストローク調整装置は、アクチュエータが発生する推力を押圧部材に伝達し、この押圧部材によって摩擦板などの所定の対象物を押圧するように構成され、そのアクチュエータのストローク量もしくは範囲を一定に維持し、また押圧部材のストローク位置を対象物に応じて調整するように構成されている。その調整のために、アクチュエータと押圧部材との間に、間隔調整のため、および推力の伝達のための介在物が配置されている。

そのアクチュエータは、推力を発生できる構成のものであればよく、電磁力を利用した電磁アクチュエータ、油圧などの流体圧を利用した液圧アクチュエータ、リンク機構やボールネジなどを使用して前後動作する推進機構などであってよい。電磁アクチュエータは、コイルに流す電流と発生する推力との関係が、コイルもしくはこれと一体のヨークとアーマチュアとの間のエアギャップによって変化するので、そのエアギャップを所定値もしくは所定範囲に維持するためには、この発明のストローク調整装置が有効である。

また、押圧部材は、対象物に直接当接して対象物に押圧力を加える部材であり、アーマチュアなどの可動部とは相対移動可能に配置されている。その可動部の推力を押圧部材に伝達するための介在物は、要は、加圧されても変形したり、流出したりしない物質であればよく、流体あるいは固体のいずれでもよい。しかし、推力を伝達する必要のない状態ではその体積を減じ、あるいは反対に増大させることにより、可動部と押圧部材との間の間隔、言い換えれば、押圧部材のストローク位置を変化させ得るものであることが好ましく、圧油や磁性流体もしくは磁気粘性流体などが採用される。したがってその介在物もしくは充填材を可動部と押圧部材との間に封止した状態に設定する手段は、介在物もしくは充填材として使用する物質によって異なることになる。例えば圧油の場合には、封止弁によって圧油の流動を阻止することになり、また磁性流体もしくは磁気粘性流体（以下、仮にこれらを磁性流体と記す）の場合には、電磁石によってその流動性を低下させ、もしくは実質的に固化させてその流動を阻止することになる。

図１には、電磁クラッチ機構もしくは電磁ブレーキ機構にこの発明を適用した例を示してある。また、図２には、サブコイルとシリンダ部との周辺部についての拡大断面図が記されている。さらに、図３には、シリンダ部と鉄心との軸線方向の断面図が記されている。ここに示す例におけるアクチュエータ１は、電磁石２とこれに吸引されるアーマチュア３とによって推力を発生するように構成されている。その電磁石２は、全体として環状を成しかつ周辺部分の断面が、軸線方向に開いたコ字状を成すヨーク４と、通電することにより磁界を発生する電磁コイル（以下、仮にメインコイルと記す）５とを備えている。そのメインコイル５はヨーク４の内部に嵌め込まれた状態になっている。

アーマチュア３は、ヨーク４に対向するリング状の平板部６と、その平板部６の外周端に一体化させられている伝達装置、すなわちシリンダ部７とを備えている。このアーマチュア３がこの発明の可動部に相当している。そのシリンダ部７は、内筒部７ａとそれより大径の外筒部７ｂとを備え、全体として環状を成し、かつ周辺部分が中空形状を成している。

このシリンダ部７は、ヨーク４の外周側の少なくとも一部を被うように配置されており、その先端部に薄板状のリテーナ８が取り付けられている。このリテーナ８に対向する他のリテーナ９が、電磁石２を保持している所定の固定部１０に固定されている。そして、これらのリテーナ８，９の間にリターンスプリング１１が配置されている。このリターンスプリング１１は、アーマチュア３が電磁石２によって吸引されて前進された場合に圧縮され、電磁石２による吸引力（アーマチュア３の推力）がなくなった場合にアーマチュア３を元の初期位置に押し戻す弾性力を発生するように構成されている。

前記シリンダ部７の外周側から内部へ貫通する鉄心１２がこのストローク調整装置に設けられている。この鉄心１２はシリンダ方向に開いたコ字状に形成されており、その開かれたコ字状の鉄心１２の先端部が前記シリンダ部７の内部に配置されている。この鉄心１２には棒状に形成された可動部材１３が設けられている。この可動部材１３は鉄心１２を底面から開口面に沿って貫通して、筒状に形成されている充填室の一つである第１ピストン室１４に配置されている。この第１ピストン室１４は液密状態を維持している。また、この可動部材１３の開かれたコ字状側の底面側には、第１ピストン室１４の内部に配置されている可動部材１３をピストン部７の軸線方向に対して垂直に移動可能とする調整部１５が設けられている。このため、可動部材１３を移動させることにより、可動部材１３の設けられている第１ピストン室１４の断面積が小さくなる。

鉄心１２の底面側には、電磁コイル（以下、サブコイルと記す）１６が設けられている。このサブコイル１６はシリンダ部７の外部に取り付けられており、具体的には鉄心１２のコ字状の底面部にコイルが巻き付けられている。このコイルに電流を印加させることにより前記サブコイル１６から磁界が生じる。したがって、第１ピストン室１４の内部に磁性流体１７が流入されてる場合は、磁界の上昇により磁性流体１７の粘性が上昇する。

上記のシリンダ部７の内部で前記鉄心１２を挟んだ一方（図１の右側）には、この発明における押圧部材に相当する第１ピストン１８が液密状態を維持して前後動するように嵌め込まれている。それに伴って鉄心１２と第１ピストン１８との間に充填室の一つである第２ピストン室１９が形成されている。また、上記のシリンダ部７の内部で前記鉄心１２を挟んだ他方（図１の左側）には、第２ピストン２０が液密状態を維持して前後動するように嵌め込まれている。それに伴って鉄心１２と第２ピストン２０との間に充填室の一つである第３ピストン室２１が形成されている。

上記シリンダ部７のメインコイル５側には板状もしくは棒状からなる鉄心２２が設けられている。この鉄心２２は第１ピストン室１４と隣接するように設けられているため、前記鉄心２２と前記可動部材１３との間隙を調節することができる。

第１ピストン１８は、シリンダ部７の内部に嵌合する部分から軸線方向に延び出ている部分を備え、そのいわゆる延出部分が、ブレーキ機構２３を構成している摩擦板２４に接近して対向している。この摩擦板２４は、ケーシング２５の内周面にスプライン嵌合されたブレーキプレートと、ブレーキドラム２６の外周面にスプライン嵌合されかつブレーキプレートに対して交互に配置されたブレーキディスクとを含み、第１ピストン１８によって厚さ方向（軸線方向）に押圧されることにより互いに摩擦接触してトルクを伝達するように構成されている。図１に示す例では、遊星歯車機構２７のサンギヤ２８にブレーキドラム２６が一体化され、そのサンギヤ２８を選択的に制動するように構成されている。

また、第２ピストン２０は、シリンダ部７の内部に嵌合する部分から軸線方向（図１における左方向）に延び出ている部分を備え、そのいわゆる延出部分が、ケーシング２５に取り付けられているストッパー２９に当接するように構成されている。このストッパー２９は、第２ピストン２０をシリンダ部７の内部に押し戻すためのものであり、したがって第２ピストン２０に前記延出部分を形成する替わりに、第２ピストン２０に向けて突出した部分をストッパー２９に設けてもよい。

そして、上記の各ピストン室１４，１９，２１の内部に、この発明における充填材に相当する磁性流体１７が封入されている。この磁性流体１７は、従来知られているものであり、磁気を印加することによりその流動性が低下し、もしくは固化する流体である。

図４には、図１に記載されているストローク調整装置のＡ−Ａ断面図が記されている。このストローク調整装置においては、断面方向の中心部付近にピストン部７を軸線方向に移動させるように磁界を生じる電磁石２が設けられている。また、この電磁石２の外周側の半径方向に複数のピストン部７が設けられている。このピストン部７は、各々がストローク調整装置の中心部から同じ距離になるように円環状に設けられている。

つぎに上述した装置の作用について説明する。図１に示す状態は、メインコイル５がオフ状態であって押圧作用を行っていない状態であり、アーマチュア３はリターンスプリング１１によって、各ピストン１８，２０と共に後退側の初期位置に押し戻されている。また、第２ピストン２０がストッパー２９に当接して第３ピストン室２１内に相対的に押し込まれている。そのため、第３ピストン室２１の容積が小さくなっているので、磁性流体１７の多くは第１ピストン室１４の内部に移動している。したがって、第１ピストン室１４の容積が大きく、あるいはその内部の磁性流体１７の量が多いことにより、第１ピストン１８がアーマチュア３から相対的に大きく突出した状態となっており、そのストローク調整が押圧方向での前方側になっている。

メインコイル５の電流が増大させられると、メインコイル５による磁力によってアーマチュア３が吸引され、軸線方向の推力が発生する。したがってアーマチュア３における少なくとも前記平板部６は磁性体によって形成されている。その場合の吸引力すなわち推力は、メインコイル５に流す電流と、ヨーク４とアーマチュア３との間のエアギャップとに応じたものとなる。

アーマチュア３に作用する吸引力が、前記リターンスプリング１１による弾性力より大きくなると、アーマチュア３が移動し始める。このアーマチュア３と共に各ピストン１８，２０が移動すると、第１ピストン１８が摩擦板２４に当接し、また第２ピストン２０がストッパー２９から離れてストッパー２９側に移動できる状態になる。したがって、第１ピストン１８の前進が阻止された状態でアーマチュア３が前進するので、第１ピストン１８がシリンダ部７の内部に向けて相対的に押し戻される。そのため、この状態では摩擦板２４を積極的に摩擦接触させる押圧力は生じない。また、第２ピストン室１９の磁性流体１７は、第１ピストン室１４を通って第３ピストン室２１に移動し、それに伴って第２ピストン２０がストッパー２９側に押し出される。したがって、押圧部材である第１ピストン１８のアーマチュア３からの突出量もしくは両者の相対位置が変更され、第１ピストン１８のストローク位置が相対的に後退方向に調整される。この状態が図５に示されている。

次に、第１ピストン室１４に磁性流体１７が流入されている場合について、サブコイル１６に電流を印加させることにより生じる磁界との関係について記す。サブコイル１６に電流が印加されていないときは、磁界が磁性流体１７に印加されていないため、磁性流体１７は流動性を有する。そのために、第２ピストン室１９と第３ピストン室２１とに流入されている磁性流体１７が互いに流通可能となる。

サブコイル１６に電流を印加させることにより生じた磁界が磁性流体１７に印加されることにより磁性流体１７が固化し、あるいはその流動性が殆どなくなる。そのために、第１ピストン室１４の内部に充填されている磁性流体１７がその第１ピストン室１４の内部に封止された状態になり、アーマチュア３の推力が第１ピストン１８に伝達される。

第１ピストン室１４の内部に可動部材１３の先端面が設けられているため、第１ピストン室１４におけるピストン室の幅を調節することが可能である。換言すれば、第１ピストン室１４に流入されている磁性流体１７に印加される磁界の強さに応じて、可動部材１３の先端部の位置を変更することが可能となる。これにより、可動部材１３の取り付けに際して生じる取り付け精度の誤差に伴う、磁性流体１７への磁界の影響を容易に調節することができる。そして、調整部１５がケーシング２５の外部に設けられているため、可動部材１３の先端面の位置を容易に調節することが可能となる。

サブコイル１６は、鉄心１２の底面部に取り付けられ、ケーシング２５の外部に設けられている。そのため、サブコイル１６に電流を印加させることにより生じるサブコイル１６の発熱がストローク調整装置の内部に籠もらずに、このストローク調整装置の外部に放熱される。したがって、サブコイル１６の放熱特性が向上する。また、このサブコイル１６の放熱特性が向上するため、サブコイル１６の巻線の抵抗上昇を抑えることが可能となり、サブコイル１６の消費電力が低減する。さらに、サブコイル１６がケーシング２５の外部に設けられているため、サブコイル１６から生じる熱がシリンダ部７に伝達されず、第１ピストン室１４に流入されている磁性流体１７の温度上昇を抑えることができる。そのために、磁性流体１７の温度上昇に伴う第１ピストン室１４からの磁性流体１７の漏れを抑えることができる。そして、サブコイル１６がケーシング２５の外部に設けられているため、第１ピストン室１４に流入されている磁性流体の温度を一定に保つことができ、これにより磁界に対する固化特性を一定とすることができる。そのため、摩擦板２４と第１ピストン１８との係合状態を一定に保つことができる。

なお、サブコイル１６により生じた磁界を第１ピストン室１４に流入されている磁性流体１７に付与させるために、ピストンケース３０は被磁性体から構成されている。また、第１ピストン１８と第２ピストン２０との移動には、電磁石２が用いられているが、この電磁石２の代わりに電動モータを使用したものでも良い。

この発明の一例を模式的に示す部分的な断面図である。 この発明のサブコイルとシリンダ部との周辺部を拡大して示す部分的な断面図である。 この発明のサブコイルとシリンダ部との周辺部を模式的に示すＡ−Ａ矢視断面図である。 この発明のシリンダ部その各電流の制御例を説明するためのフローチャートである。 ストローク調整が完了してブレーキ機構を係合させている状態を示す部分的な断面図である。

符号の説明

１…アクチュエータ、 ２…電磁石、 ３…アーマチュア、 ５…メインコイル、 １１…リターンスプリング、 １４…第１ピストン室、 １６…サブコイル、 １７…磁性流体、 １８…第１ピストン、 １９…第２ピストン室、 ２０…第２ピストン、 ２１…第３ピストン室、 ２３…ブレーキ機構、 ２４…摩擦板。

Claims (5)

1. 往復動作するアクチュエータの可動部とこの可動部に押されてその可動部と同方向に移動する押圧部材とが設けられ、前記可動部と前記押圧部材との間に充填室が形成され、その充填室に、流動性を備えかつ選択的に封止状態とされて前記可動部による押圧力を前記押圧部材に伝達する充填材が給排可能に充填され、前記押圧部材のストロークを調整するストローク調整装置において、
   前記可動部と前記押圧部材とをストローク方向に相対移動可能に配置した複数の伝達装置が各々独立に移動可能に設けられ、前記伝達装置が前記ストローク方向に対して円環状に設けられていることを特徴とするストローク調整装置。
2. 前記充填材は、磁気が印加されることにより流動性が低下する物質からなり、かつその充填材に選択的に磁気を印加する電磁石が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のストローク調整装置。
3. 前記押圧部材は、その押圧部材によって押すことにより摩擦接触してトルクを伝達する摩擦板に向けて移動するように配置され、
   前記充填材は、前記押圧部材が前記摩擦板に当接して反力を受けることにより前記可動部と前記押圧部材との間隔が短くなった状態で流動性が低下させられるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のストローク調整装置。
4. 前記ストローク方向に対して垂直に移動可能な棒状部材が前記伝達装置の外部から前記充填室の内部に貫通して取り付けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のストローク調整装置。
5. 前記電磁石は、前記伝達装置の外部で前記棒状部材に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のストローク調整装置。

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