JP2016102515A - Rotary actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転式アクチュエータに関する。 The present invention relates to a rotary actuator.
従来、例えば車両のシフトバイワイヤシステムの駆動部などに用いられる回転式アクチュエータが知られている。特許文献1に開示された回転式アクチュエータは、モータと、モータの回転を減速する減速機構と、減速された回転を外部へ出力する出力部材と、モータおよび減速機構を収容しているケースとを備えている。
ケースは、モータの一端部を支持する有底筒状の第1ケースと、モータの他端部を支持する有底筒状の第2ケースとから構成されている。第1ケースと第2ケースとは、収容物に対して軸方向の両側から組み合わされて固定されている。
Conventionally, for example, a rotary actuator used in a drive unit of a shift-by-wire system of a vehicle is known. The rotary actuator disclosed in Patent Document 1 includes a motor, a speed reduction mechanism that decelerates the rotation of the motor, an output member that outputs the decelerated rotation to the outside, and a case that houses the motor and the speed reduction mechanism. I have.
The case includes a bottomed cylindrical first case that supports one end of the motor and a bottomed cylindrical second case that supports the other end of the motor. The first case and the second case are combined and fixed with respect to the stored article from both sides in the axial direction.
ところで、特許文献1では、モータのロータおよびモータ軸は、モータ軸に取り付けられた軸受、減速機構を構成するプラネタリギヤ、および、出力部材とともに一体に軸方向へ移動可能である。そして、それらロータ等の軸方向移動体と第1ケースおよび第2ケースとの間には、公差等の影響で必ずスラストガタが存在する。そのため、モータが非通電状態であるときに外部から加えられる振動等によって上記軸方向移動体が軸方向へ振られることに起因して、収容部品にストレスが作用し、当該収容部品が摩耗または破損するおそれがある。 By the way, in patent document 1, the rotor and motor shaft of a motor are movable to an axial direction integrally with the bearing attached to the motor shaft, the planetary gear which comprises a reduction mechanism, and an output member. A thrust backlash always exists between the axially movable body such as the rotor and the first case and the second case due to the influence of tolerances and the like. For this reason, stress is applied to the housing part due to the axial moving body being shaken in the axial direction by vibration applied from the outside when the motor is in a non-energized state, and the housing part is worn or damaged. There is a risk.
これに対して、軸方向移動体とケースとの間にシムプレートを入れてスラストガタを少なくする対策が考えられる。しかしながら、この対策によってもスラストガタを完全に無くすことはできず、依然として収容部品の摩耗および破損が生じる可能性がある。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケース内の収容部品の摩耗および破損を抑制することができる回転式アクチュエータを提供することである。
On the other hand, a measure to reduce thrust backlash by inserting a shim plate between the axially movable body and the case can be considered. However, even with this measure, the thrust backlash cannot be completely eliminated, and the housing parts may still be worn and damaged.
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a rotary actuator that can suppress wear and breakage of a housing component in a case.
本発明による回転式アクチュエータは付勢手段を備えている。付勢手段は、モータ軸または当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材を、第1ケース若しくは当該第1ケースに固定された部材、または、第2ケース若しくは当該第2ケースに固定された部材に当接させる付勢力を発生している。 The rotary actuator according to the present invention includes biasing means. The urging means includes a motor shaft or a member that is movable in the axial direction integrally with the motor shaft, a member fixed to the first case or the first case, or a second case or the second case. An urging force that abuts against the member is generated.
このように構成することで、モータ軸および当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材からなる軸方向移動体と、第1ケースおよび第2ケースとの間のスラストガタを無くし、モータが非通電状態であるときに外部から加えられる振動等によって軸方向移動体が軸方向へ振られることを避けることができる。そのため、軸方向移動体が軸方向へ振られることに起因して収容部品にストレスが作用することを抑制可能である。したがって、本発明によれば、収容部品の摩耗および破損を抑制することができる。 This configuration eliminates the thrust backlash between the first moving case and the second moving case, which is an axial moving body made up of a motor shaft and a member that can move in the axial direction integrally with the motor shaft. It is possible to avoid the axially movable body from being shaken in the axial direction due to vibrations or the like applied from the outside in the energized state. Therefore, it is possible to suppress the stress from acting on the housing component due to the axial direction moving body being shaken in the axial direction. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress wear and breakage of the housing component.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
[一実施形態]
本発明の一実施形態による回転式アクチュエータを図1に示す。回転式アクチュエータ10は、例えば車両のシフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[One Embodiment]
A rotary actuator according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The
(全体構成)
先ず、回転式アクチュエータ10の全体構成について図1、図2を参照して説明する。
回転式アクチュエータ10は、ケース20と、モータ30と、減速機構50と、出力部材60とを備えている。
(overall structure)
First, the overall configuration of the
The
ケース20は、カップ状の第1ケース21および第2ケース22から構成されている。第1ケース21と第2ケース22とは、収容物に対して軸方向の両側から組み合わされてボルト24により固定されている。第1ケース21にはカップ状の金属プレート23が埋め込まれている。
The
モータ30は、スイッチトリラクタンスモータであり、ステータ31、ロータ41およびモータ軸44を備えている。
ステータ31は、ステータコア32および複数のコイル37を有している。ステータコア32は、筒状のバックヨーク33と、バックヨーク33から径方向内側に突き出し、コイル37が巻回されている複数のティース34とを形成している。バックヨーク33は、一端部35が金属プレート23の内側に圧入されており、他端部36が第2ケース22に嵌合している。本実施形態では、ステータコア32は、複数の金属板が軸方向へ積層されることによって作られている。
The
The
ロータ41は、ステータ31の内側で回転可能に設けられており、筒状のボス42と、ボス42から放射状に突き出す複数の突極43とを有している。本実施形態では、ロータ41は、複数の金属板が軸方向へ積層されることによって作られている。
The
モータ軸44は、ロータ41の内側に圧入されており、ロータ41と一体に回転可能である。モータ軸44の一端部45は、軸受48を介して第1ケース21により回転可能に支持されており、また、モータ軸44の他端部46は、軸受49を介して出力部材60により回転可能に支持されている。モータ軸44は、一端部45と他端部46との間に、それら一端部45および他端部46に対して偏心する偏心部47を形成している。
The
減速機構50は、遊星歯車装置の一種であり、リングギヤ51およびプラネタリギヤ52を有している。リングギヤ51は、一端部45および他端部46の軸心AX1と同軸上に設けられ、第2ケース22に固定されている。プラネタリギヤ52は、偏心部47の軸心である偏心軸心AX2と同軸上に設けられ、リングギヤ51に内接するように噛み合っており、軸受54を介して偏心部47により遊星運動可能に支持されている。遊星運動とは、偏心軸心AX2まわりに自転しつつ軸心AX1まわりに公転する運動のことである。遊星運動時のプラネタリギヤ52の自転速度は、モータ軸44の回転速度に対して変速させられる。プラネタリギヤ52は、軸方向へ突き出す回転伝達用の突起53を形成している。
The
出力部材60は、軸心AX1と同軸上に設けられ、軸受61を介して第2ケース22により回転可能に支持されており、突起53が挿入されている通孔62を有する。プラネタリギヤ52の自転は、突起53と通孔62の内壁との係合部を介して出力部材60に伝達される。
The
以上のように構成された回転式アクチュエータ10では、コイル37が各相ごとに順番に通電されると回転磁界が発生し、この回転磁界により生じる磁気的吸引力または反発力を受けてロータ41が回転する。ロータ41と共にモータ軸44が軸心AX1まわりに回転するとプラネタリギヤ52が遊星運動し、モータ軸44の回転に対して減速させられたプラネタリギヤ52の自転が出力部材60から外部へ出力される。
In the
(特徴構成)
次に、回転式アクチュエータ10の特徴構成について図1〜図4を参照して説明する。
図1に示すように、回転式アクチュエータ10は、第1ケース21の外側であってモータ30に対して減速機構50とは反対側にソレノイド70を備えている。以下では、ソレノイド70に対するモータ30側を「軸方向の一方」と記載し、モータ30に対するソレノイド70側を「軸方向の他方」と記載する。
(Feature configuration)
Next, a characteristic configuration of the
As shown in FIG. 1, the
図3に示すように、ソレノイド70は、ソレノイドコイル71、ボビン72、固定子コア73、ヨーク74、ハウジング79、可動子86およびウェーブワッシャ89を備えている。
ソレノイドコイル71は、筒状のボビン72に巻かれた導線からなる環状のコイルである。
固定子コア73は、磁性材料からなる円板状部材であり、ソレノイドコイル71に対して軸方向の他方側に設けられている。
As shown in FIG. 3, the
The
The
ヨーク74は、磁性材料からなる筒状部材であり、ソレノイドコイル71の外側に設けられている外側筒部75と、ソレノイドコイル71に対して軸方向の一方側で外側筒部75に接続している底部76と、ソレノイドコイル71の内側で底部76から固定子コア73側に突き出している内側筒部77とを有する。外側筒部75は固定子コア73に接触している。内側筒部77は、固定子コア73との間に所定のギャップ78を隔てて設けられている。
The
ハウジング79は、ヨーク74と固定子コア73とをモールドしている本体部81と、ソレノイドコイル71を通電するための端子82を固定しているコネクタ部83と、ボルト84により第1ケース21に締結されている締結部85とを有する。
The
可動子86は、ヨーク74の内側で軸方向へ往復移動可能であり、プランジャ87および可動子コア88を有する。プランジャ87は、モータ軸44に対して軸方向の他方側でモータ軸44と同軸上に設けられており、軸方向の一方へ移動するときモータ軸44を軸方向へ押圧可能である。可動子コア88は、磁性材料からなる筒状部材であり、プランジャ87の外側に固定されている。可動子コア88は、ソレノイドコイル71が通電されると、図4に示すようにヨーク74の内側筒部77と固定子コア73との間を磁気的にバイパスするように軸方向の他方側に移動する。つまり、ソレノイドコイル71は、通電されると可動子86を軸方向の他方へ移動させる磁力を発生させる。
The
ウェーブワッシャ89は、固定子コア73と可動子コア88との間に設けられている弾性部材であり、可動子86を軸方向の一方へ付勢している。ウェーブワッシャ89は、図3に示すようにソレノイドコイル71の非通電時には可動子86を介してモータ軸44を軸方向の一方へ付勢する。このときの付勢力は、図5に示すように、ロータ41、軸受48、49、54、およびプラネタリギヤ52と共にモータ軸44と一体に軸方向へ移動可能な部材である出力部材60を、第2ケース22に固定された部材である軸受61のフランジ部63に当接可能なよう設定されている。
The
一方、図4、図6に示すようにソレノイドコイル71の通電により可動子86が軸方向の他方へ移動させられると、ウェーブワッシャ89によるモータ軸44の付勢は解除される。ソレノイド70の通電により発生する磁力は、ウェーブワッシャ89の付勢力に抗して可動子86を軸方向の他方へ移動可能なよう設定されている。ウェーブワッシャ89は、特許請求の範囲に記載の「付勢手段」に相当する。
On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 6, when the
(効果)
以上説明したように、本実施形態では、回転式アクチュエータ10はウェーブワッシャ89を備えている。ウェーブワッシャ89は、モータ軸44と一体に軸方向へ移動可能な出力部材60を、第2ケース22に固定された軸受61のフランジ部63に当接させる付勢力を発生している。
(effect)
As described above, in the present embodiment, the
このように構成することで、モータ軸44および当該モータ軸44と一体に軸方向へ移動可能な部材(ロータ41、軸受48、49、54、プラネタリギヤ52および出力部材60)からなる軸方向移動体と、第1ケース21および第2ケース22との間のスラストガタを無くし、モータ30が非通電状態であるときに外部から加えられる振動等によって軸方向移動体が軸方向へ振られることを避けることができる。そのため、軸方向移動体が軸方向へ振られることに起因してケース21、22内の収容部品にストレスが作用することを抑制可能である。したがって、本実施形態によれば、ケース21、22内の収容部品の摩耗および破損を抑制することができる。
With such a configuration, the axially movable body including the
また、本実施形態では、弾性部材であるウェーブワッシャ89により軸方向移動体を付勢している。
そのため、電力を消費せずに軸方向移動体を軸方向の一方へ付勢することができる。
In the present embodiment, the axially movable body is urged by the
Therefore, the axially movable body can be urged in one axial direction without consuming electric power.
また、本実施形態では、回転式アクチュエータ10は、可動子86およびソレノイドコイル71を含むソレノイド70を備えている。可動子86は、軸方向へ往復移動可能であり、軸方向の一方へ移動するときモータ軸44を軸方向へ押圧可能である。ソレノイドコイル71は、可動子86の外側に設けられ、通電されると可動子86を軸方向の他方へ移動させる磁力を発生させる。そして、ウェーブワッシャ89は、ソレノイドコイル71の非通電時には可動子86を介してモータ軸44を軸方向の一方へ付勢する一方で、ソレノイドコイル71の通電時にはモータ軸44の付勢を解除させられる。
In this embodiment, the
これにより、モータ30を駆動するときはウェーブワッシャ89によるモータ軸44の付勢を解除することによって、出力部材60のフランジ部63への押し付けがモータ30駆動時の回転抵抗となることを避けることができる。
Thus, when driving the
また、本実施形態では、回転式アクチュエータ10は車両のシフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられる。
シフトバイワイヤシステムが作動するのは車両用変速機のシフトレンジを切り換えるときだけであり、モータ30の駆動時間帯は非駆動時間帯と比べて圧倒的に少ない。そのため、ソレノイド70の通電を必要とする時間帯をモータ30の駆動時間帯と同じに設定することによって、ソレノイド70の電力消費量を極力抑えることができる。
Further, in the present embodiment, the
The shift-by-wire system operates only when the shift range of the vehicle transmission is switched, and the drive time zone of the
[他の実施形態]
本発明の他の実施形態では、付勢手段は、例えば皿ばね、コイルばね等の他のばねであってもよいし、ゴム等の他の弾性部材であってもよい。また、付勢手段は、弾性部材に限らず、電気的駆動部から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータ作動時に付勢手段によるモータ軸の付勢を解除する手段は、ソレノイドに限らず、例えばモータ等の電気的駆動部、または、油圧シリンダ等の油圧式駆動部などの他の形式の駆動部であってもよい。
[Other Embodiments]
In another embodiment of the present invention, the biasing means may be another spring such as a disc spring or a coil spring, or may be another elastic member such as rubber. Further, the urging means is not limited to an elastic member, and may be constituted by an electric drive unit.
In another embodiment of the present invention, the means for releasing the urging of the motor shaft by the urging means when the motor is operated is not limited to a solenoid, but an electric drive unit such as a motor or a hydraulic drive such as a hydraulic cylinder Other types of driving units such as a unit may be used.
本発明の他の実施形態では、付勢手段の付勢力は、ソレノイドの可動子を介さず直接的にモータ軸に伝達されてもよい。また、付勢手段の付勢力は、軸方向へ直線的に移動する部材(可動子)を介してモータ軸に伝達されるのみならず、例えば梃子や回転体等を介してモータ軸に伝達されてもよい。
本発明の他の実施形態では、付勢手段は、モータ軸または当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材を、第1ケース、第1ケースに固定された部材、または、第2ケースに当接させてもよい。
In another embodiment of the present invention, the urging force of the urging means may be transmitted directly to the motor shaft without going through the solenoid mover. Further, the urging force of the urging means is not only transmitted to the motor shaft via a member (movable element) that linearly moves in the axial direction, but is also transmitted to the motor shaft via, for example, an insulator or a rotating body. May be.
In another embodiment of the present invention, the biasing means includes a first case, a member fixed to the first case, or a second case, the motor shaft or a member that is movable in the axial direction integrally with the motor shaft. You may make it contact | abut.
本発明の他の実施形態では、モータは、スイッチトリラクタンスモータに限らず、他の種類のシンクロナスモータ等であってもよい。
本発明の他の実施形態では、減速機構は、他の種類の遊星歯車装置であってもよいし、例えば平歯車減速機構などの他の形式のものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、回転式アクチュエータは、車両のシフトバイワイヤシステム以外の装置に用いられてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
In another embodiment of the present invention, the motor is not limited to a switched reluctance motor, and may be another type of synchronous motor or the like.
In other embodiments of the present invention, the speed reduction mechanism may be another type of planetary gear unit, or may be of another type, such as a spur gear speed reduction mechanism.
In other embodiments of the present invention, the rotary actuator may be used in devices other than a vehicle shift-by-wire system.
The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the spirit of the invention.
10・・・回転式アクチュエータ
21・・・第1ケース
22・・・第2ケース
31・・・ステータ
41・・・ロータ
44・・・モータ軸
50・・・減速機構
60・・・出力部材
89・・・ウェーブワッシャ(付勢手段)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステータの内側で回転可能なロータ(41)と、
前記ロータと一体に回転可能なモータ軸(44)と、
前記モータ軸の回転を減速する減速機構(50)と、
前記減速機構により減速された回転を外部へ出力可能な出力部材(60)と、
前記モータ軸の一端部を回転可能に支持している第1ケース(21)と、
前記モータ軸の他端部を回転可能に支持し、前記ステータ、前記ロータおよび前記減速機構を収容する収容空間を前記第1ケースとの間に区画形成している第2ケース(22)と、
前記モータ軸または当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材を、前記第1ケース若しくは当該第1ケースに固定された部材、または、前記第2ケース若しくは当該第2ケースに固定された部材(63)に当接させる付勢力を発生している付勢手段(89)と、
を備えることを特徴とする回転式アクチュエータ(10)。 A stator (31);
A rotor (41) rotatable inside the stator;
A motor shaft (44) rotatable integrally with the rotor;
A speed reduction mechanism (50) for reducing the rotation of the motor shaft;
An output member (60) capable of outputting the rotation decelerated by the deceleration mechanism to the outside;
A first case (21) rotatably supporting one end of the motor shaft;
A second case (22) that rotatably supports the other end of the motor shaft, and that defines an accommodation space for accommodating the stator, the rotor, and the speed reduction mechanism between the first case and the second case (22).
The motor shaft or a member movable in the axial direction integrally with the motor shaft, the member fixed to the first case or the first case, or the member fixed to the second case or the second case Urging means (89) generating a urging force to abut against (63);
A rotary actuator (10) comprising:
通電されると前記可動子を軸方向の他方へ移動させる磁力を発生させるソレノイドコイル(71)と、
をさらに備え、
前記付勢手段は、前記ソレノイドコイルの非通電時には前記可動子を介して前記モータ軸を軸方向の一方へ付勢する一方で、前記ソレノイドコイルの通電時には前記モータ軸の付勢が解除させられることを特徴とする請求項1または2に記載の回転式アクチュエータ。 A mover (86) capable of reciprocating in the axial direction and capable of pressing the motor shaft in the axial direction when moving in one axial direction;
A solenoid coil (71) that generates a magnetic force to move the mover to the other in the axial direction when energized;
Further comprising
The urging means urges the motor shaft to one axial direction via the mover when the solenoid coil is not energized, while the urging force of the motor shaft is released when the solenoid coil is energized. The rotary actuator according to claim 1 or 2, characterized in that
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