JP2012120400A

JP2012120400A - エンジンルーム用直動アクチュエータ

Info

Publication number: JP2012120400A
Application number: JP2010270352A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Asada; 稔晃浅田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-12-03
Also published as: JP5724337B2

Abstract

【課題】エンジンルーム内（直付けを含む）に取付けられる直動アクチュエータ用として好適なブリーザ構造を提供する。
【解決手段】この直動アクチュエータ１０の位置検出センサ１は、直動アクチュエータ１０の直動ピストン部３に当接してその直動作動に伴って回動作動されるセンサアーム４を有する。そして、この位置検出センサ１に一体形成された呼吸穴６を設け、この呼吸穴６を介して直動ピストン部３内を大気に連通形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンルーム内（直付けを含む）に取付けられる直動アクチュエータであって、その直動ピストン部の外部に位置検出センサを有するものに係り、特に、この種のアクチュエータに好適なブリーザ構造に関する。

自動車用の電動アクチュエータのブリーザ構造としては、例えば特許文献１に記載の技術が開示されている。同文献に記載の技術では、電動アクチュエータが回転運動を行なう方式であり、このアクチュエータのカバーにブリーザキャップを配置し、このカバーを利用して通気孔を迷路状に形成してケーシングの内圧調整を可能としている。

実開平５−３２７４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動アクチュエータはピストン運動を行なう直動式ではなく回転運動を行なう方式であるため、温度変化による内圧の変化はあるものの、直動アクチュエータのようなピストン運動に比べ、ケーシング内の空間の大きな体積変化はおこらない。
すなわち、直動アクチュエータにおいては、ボールねじアクチュエータのような温度変化による内圧変化は勿論、直動ピストン部のピストン運動により、さらに大きなケーシング内空間の内圧変化が生じる。ここで、ケーシングに外気に連通するように呼吸穴を設ければ、この呼吸穴を介して内圧調整を行なうことができるため、ピストン運動による体積変化の影響を軽減し得る。しかし、単に呼吸穴をケーシングに設けただけでは、空気の抜け構造によっては内圧を完全に抜けずに直動部の押出し側と引き込み側とで作動力に差が生じてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、エンジンルーム内（直付けを含む）に取付けられる直動アクチュエータ用として好適なブリーザ構造を有するエンジンルーム用直動アクチュエータを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、エンジンルーム内にハウジングが取り付けられ、該ハウジングに対して直動ピストン部の外部に位置検出センサを設けた直動アクチュエータであって、前記位置検出センサは、前記直動ピストン部に当接して当該直動ピストン部の直動作動に伴って回動作動されるセンサアームを有し、当該位置検出センサのセンサ本体部に一体形成された呼吸穴を設け、該呼吸穴を介して直動ピストン部内を大気に連通形成したブリーザ構造を有することを特徴とする。

本発明に係るエンジンルーム用直動アクチュエータによれば、位置検出センサは、直動ピストン部のハウジング外部に設けられ、直動ピストン部に当接するセンサアームを有するものなので、温度変化、ピストン運動による内圧変化が一番起こりやすい箇所に配置されている。そして、この位置検出センサは、そのセンサ本体部に一体形成された呼吸穴が設けられており、この呼吸穴を介して直動ピストン部内が大気に連通形成されたブリーザ構造を有するので、これにより、直動ピストン部のハウジング内部の内圧調整機構が構成され、内圧を効率良く抜くことができる。さらに、呼吸穴が位置検出センサに一体形成されたものなので、別途に内圧調整機構を設けることが不要である。したがって、部品点数の削減、および組み立て工数の低減に寄与する。

上述のように、本発明に係るエンジンルーム用直動アクチュエータによれば、エンジンルーム内（直付けを含む）に取付けられる直動アクチュエータ用として好適なブリーザ構造を提供することができる。

本発明に係るエンジンルーム用直動アクチュエータの一実施形態を説明する図であり、同図では、直動ピストン部の軸線を含む断面を図示している。図１のＡ矢視図である。図２のＢ矢視図である。図１のＣ矢視図であって、同図では、直動アクチュエータと位置検出センサ以外の構成を省略して図示している。図１のＡ矢視図であって、同図では、直動アクチュエータと位置検出センサ以外の構成を省略して図示している。図３のＤ矢視図であって、同図では、直動アクチュエータと位置検出センサ以外の構成を省略して図示している。図５のＥ矢視図である。位置検出センサをセンサアーム側から見た図である。位置検出センサをセンサ本体部側から見た図であり、同図（ａ）は呼吸穴（内圧調整機構）をマイクロフィルタ仕様とした例であり、（ｂ）は呼吸穴にブリーザパイプを取り付けた例である。

以下、本発明に係るブリーザ構造（内圧調整機構）を備えるエンジンルーム用直動アクチュエータの一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。ここで、本実施形態の直動アクチュエータは、そのハウジングが、無段変速機を有する自動車のエンジンケースに固定されるとともに無段変速機の駆動側プーリ部の上部に配置された例である。また、直動ピストン部を構成するボールねじ機構のねじ軸を、無段変速機のプーリ軸と並列に配置した例である。

図１に示すように、この直動アクチュエータ１０のハウジング１１は、中空のハウジング本体１２と、その端面に対して不図示のボルトにより組み付けられたカバー部材１３とを有する。ハウジング本体１２の内部には、モータ室１４（図２参照）とねじ軸室４９とが並設されている。モータ室１４内には、図２に示すように、外部の制御装置（不図示）によって制御される電動のモータ（ブレーキを有するサーボモータが好ましい）２０が固定されている。そして、このモータ２０の回転軸１９の端部には、駆動ギヤ２１、減速ギヤ２９、および駆動ギヤ２２によって減速機構が構成されている。

駆動ギヤ２１は金属製であり、圧入により回転軸１９（図３参照）に取り付けられている。そして、図３に示すように、この駆動ギヤ２１に隣接して、歯数の大きな大ギヤと歯数の小さな小ギヤとが樹脂により一体的に形成された減速ギヤ２９が配置され、この減速ギヤ２９がハウジング本体１２に植設された中間軸２８により回転自在に支持されている。そして、この減速ギヤ２９の大ギヤが駆動ギヤ２１に噛合しており、小ギヤは樹脂製の駆動ギヤ２２に噛合している。

図１において、駆動ギヤ２２は、中空円筒状のナット部材７の端部外周に対して一体的に回転するように結合されている。ナット部材７の外周には、玉軸受２３の内輪が嵌合している。この内輪は、ナット部材７の周溝に係合した止め輪４４により軸線方向の相対変位が制限されている。一方、玉軸受２３の外輪は、ハウジング本体１２の端部の段部５２に嵌合しており、固定ねじ２５によりハウジング本体１２に固定される軸受ホルダ２４により抑えられている。ナット部材７の先端（図１で右端）外周は、ハウジング本体１２の内周に対してブッシュ２６により回転方向に摺動自在に支持されている。

そして、図１において、ねじ軸９、ナット部材７、および多数のボール５０によってボールねじ機構８が構成され、このボールねじ機構８とねじ軸室４９とによって直動ピストン部３が構成されている。そして、この直動ピストン部３に対し、ボールねじ８のねじ軸９の直動を検出する位置検出センサ１が設けられている。
詳しくは、ねじ軸９は、ナット部材７に挿通され、雄ねじ溝４２を有するねじ部４８と、それに連結された軸部４７とから一体的に形成されている。ナット部材７の内周面には、雄ねじ溝４２に対向して雌ねじ溝４３が形成され、両ねじ溝４２、４３によって形成される螺旋状の空間（転走路）に、多数のボール５０が転動自在に介装されている。ナット部材７は、玉軸受２３を介して、ハウジング本体１２に対して軸線方向変位が制限され、回転のみ可能となっている。一方、ねじ軸９は、回り止め（不図示）により、ねじ軸室４９内において、軸線方向に相対移動可能だが、相対回転が不能となっている。

雄ねじ部４８の近傍における軸部４７の外周には、環状のセンサカラー５が圧入により嵌合され、軸部４７の周溝に係合した止め輪４５により軸線方向の相対変位が制限されている。また、軸部４７は、ハウジング本体１２の内周に対してブッシュ４１により軸線方向に移動可能に支持されており、また、ブッシュ４１の外方に配置されたシール２７により、ハウジング本体１２と軸部４７との間が密封されている。

ハウジング本体１２から突出したねじ軸９の端部には、円環板状の押圧部材４０（図１では下半分のみ断面で示す）が圧入により嵌合している。この押圧部材４０には、図１に示すように、揺動部材３０の揺動アーム３１が当接されている。揺動部材３０は、不図示のエンジンケースに植設されたシャフトに対してその軸線回りに揺動可能となっており、ねじ軸９の直動に応じた量だけ揺動され、ねじ軸９の軸線方向変位を無段変速機の可動シーブの軸線方向変位に変換するものである。なお、揺動部材３０によって作動される無段変速機本体側については図示および詳しい説明は省略する。

ハウジング本体１２には、側面（図１で上部）にねじ軸室４９に連通する長孔４６が形成されている。そして、この長孔４６の外部を覆うように、位置検出センサ１のセンサ本体部２がハウジング本体１２に取り付けられている。そして、この長孔４６を介して、位置検出センサ１側より略「く字」状のセンサアーム４が延在しており（図４、図８参照）、その先端がねじ軸室４９内のセンサカラー５に当接されている。センサアーム４は、位置検出センサ１のセンサ本体部２内部のポテンシャルメータ（不図示）等に連結され一体的に回転する回転板１８に対して中心部が固定されている（図４、図８参照）。

図４において、ねじ軸９が軸線方向右方に変位すると、センサカラー５によってセンサアーム４が押され、回転板１８が回転する。この回転量に応じて、ポテンシャルメータが対応する信号を発生するので、外部の制御装置（不図示）は、位置検出センサ１が出力するこの信号に基づいて、ねじ軸９の軸線方向変位量を測定することができる。一方、位置検出センサ１内部に設けられた不図示のねじりコイルバネにより、回転板１８は図４で時計回りに付勢されているため、ねじ軸９が逆方向（図４で軸線方向左方）に変位した場合には、センサアーム４もそれに追従することとなり、その回転量に応じて、ポテンシャルメータが対応する信号を発生することとなる。

このように、この直動アクチュエータ１０は、モータ２０の回転軸１９から減速機構を介して回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構８を有し、このボールねじ機構８とねじ軸室４９とによって構成される直動ピストン部３には、ボールねじ８のねじ軸９の直動を検出する位置検出センサ１が設けられている。
これにより、ねじ軸９の直動とともにセンサカラー５が移動してこれに当接するセンサアーム４が回動することで直動ピストン部３の移動量を知ることができるようになっている。

ここで、図２に示すように、この直動アクチュエータ１０の位置検出センサ１は、直動ピストン部３に配置した位置検出センサ１のセンサ本体部２に一体成型により、内圧調整機構として呼吸穴６を設け、この呼吸穴６を介して直動ピストン部３内を大気に連通形成している。なお、呼吸穴６を配置する場所は、直動アクチュエータ１０とハウジング１１と位置検出センサ１との合わせ面のシール部材がシール機能を発揮する場所に呼吸穴６が配置されることが望ましい。つまり、内圧調整機構用のシールを兼ねるように構成する。

次に、この直動アクチュエータ１０とこれに連動される無段変速機の動作概要およびその作用・効果について説明する。
無段変速機の制御装置は、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。そして、その選択した選択比に基づいて、上述した直動アクチュエータ１０を駆動する。ここで、制御装置が減速を指示したときは、モータ２０に所定の極性の電力が供給され、図２において、回転軸１９が所定の方向に回転する。回転軸１９の回転力は、上記減速機構を介して直動アクチュエータ１０のナット部材７に伝達され、ナット部材７の回転に応じてねじ軸９が図１で右方へと変位する。

ねじ軸９が右方に変位すると、押圧部材４０も同方向に変位するので、これに当接している揺動アーム３１の上端が右方に押される。これにより、無段変速機のベルトの付勢力に抗して、揺動部材３０が図１で時計回りに揺動するので、その揺動量に応じて無段変速機の可動シーブの軸線方向変位により減速動作が無段変速機側で行なわれる。
次いで、制御装置は、位置検出センサ１からの信号に基づいて、所定位置までねじ軸９が変位したことを検知すると、モータ２０への駆動制御を停止する。これにより、揺動アーム３１の位置が固定されるので、無段変速機の可動シーブの軸線方向変位も固定されて定速状態になる。

一方、制御装置が増速を指示したときは、モータ２０に上述とは逆の極性の電力が供給され、図２において、回転軸１９が逆方向に回転し、ねじ軸９が図１で左方へと変位する。ねじ軸９が左方に変位すると、押圧部材４０も同方向に変位する。これにより、揺動部材３０は、押圧部材４０に当接している揺動アーム３１の上端が追従して図１で反時計回りに揺動するので、その揺動量に応じた可動シーブの軸線方向変位により無段変速機側で増速動作が行なわれる。

このように、本実施形態の直動アクチュエータ１０によれば、直動ピストン部３を構成するボールねじ機構８のねじ軸９を無段変速機のプーリ軸と並列に配置し、揺動する揺動部材３０を介して、ねじ軸９の軸線方向変位を無段変速機の可動シーブの軸線方向変位に変換する。そのため、ナット部材７の慣性を抑えることができ、無段変速機の高速制御を容易に行える。また、無段変速機側との間に揺動部材３０を介在させることで、ベルトの付勢力で可動シーブが傾いても、ねじ軸９の傾きを招来しないので、疲労寿命等の低下を抑制できる。

ここで、一般に直動アクチュエータにおいては、ボールねじアクチュエータのような温度変化による内圧変化は勿論、直動ピストン部のピストン運動により、さらに大きなケーシング内空間の内圧変化が生じる。このような内圧変化に対し、通常、内圧調整機構を設けるに際しては、既存の構成部材とは別途に設けたり、樹脂カバーに設けることが考えられるものの、このような構成では、特許文献１を例に説明したように、アクチュエータの動作速度などによっては完全に内圧を抜くことができないことがある。

これに対し、本実施形態の直動アクチュエータ１０によれば、位置検出センサ１のセンサアーム４の先端をねじ軸９に設けたセンサカラー５に当接させる構成に着目し、内圧変化のもっとも生じやすい直動ピストン部３に連通する呼吸穴６を、この位置検出センサ１のセンサ本体部２と一体形成したので、直動アクチュエータ用として好適なブリーザ構造となる。

つまり、上述したように、この位置検出センサ１は、センサ軸１６から伸びたセンサアーム４が、センサ本体部２側に内蔵されたねじりコイルバネによって付勢されており、図５ないし図７に示すように、センサアーム４先端を、直動ピストン部３のねじ軸９に設けたセンサカラー５に当接させ押し付ける構成なので、呼吸穴６を配置する場所は、ボールねじ機構８の直動ピストン部３によるピストン運動が起きる箇所の直近にあたる。

そして、このような直動ピストン部３直近のハウジング１１外部に配置する位置検出センサ１と一体形成した呼吸穴６により、この呼吸穴６を介して直動ピストン部３内が大気に連通形成されるブリーザ構造（内圧調整機構）を構成したので、内圧を効率良く抜くことができるのである。よって、作動速度が速い場合でも内圧による作動力の差がでにくくなる。そして、位置検出センサ１と呼吸穴６とが一体成型されたものなので、別途に内圧調整機構を設けることが不要である。したがって、部品点数を削減するとともに、組み立て工数の低減に寄与することができる。

以上説明したように、この直動アクチュエータによれば、エンジンルーム内（直付けを含む）に取付けられる直動アクチュエータ用として好適なブリーザ構造を提供することができる。なお、本発明に係る直動アクチュエータは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば、この内圧調整機構は、図９に示すように、呼吸穴６をマイクロフィルタで覆う構成としたり（同図（ａ）参照）、あるいは、呼吸穴６にブリーザパイプ６ａを内圧調整フィルタとして付設する構成としたりすることが可能である（同図（ｂ）参照）。このような構成であっても位置検出センサ１と一体構造の呼吸穴６となる。

１位置検出センサ
２センサ本体部
３直動ピストン部
４センサアーム
５センサカラー
６呼吸穴（内圧調整機構）
７ナット部材
８ボールねじ機構
９ねじ軸
１０直動アクチュエータ
１１ハウジング
１２ハウジング本体
１３カバー部材
１４モータ室
１６センサ軸
１８回転板
１９回転軸
２０モータ
２１駆動ギヤ
２２従動ギヤ
２３玉軸受
２４軸受ホルダ
２５固定ねじ
２６ブッシュ
２７シール
２８中間軸
２９減速ギヤ
３０揺動部材
３１揺動アーム
４０押圧部材
４１ブッシュ
４２雄ねじ溝
４３雌ねじ溝
４４止め輪
４５止め輪
４６長孔
４７軸部
４８雄ねじ部
４９ねじ軸室
５０ボール
５２段部

Claims

エンジンルーム内に取り付けられ、直動部の外部に位置検出センサを設けた直動アクチュエータであって、
前記位置検出センサは、直動アクチュエータの直動ピストン部に当接して当該直動ピストン部の直動作動に伴って回動作動されるセンサアームを有するものであり、当該位置検出センサに一体形成された呼吸穴を設け、該呼吸穴を介して直動ピストン部内を大気に連通形成したことを特徴とするエンジンルーム用直動アクチュエータ。