JP2017520227A - 電気機械式のアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】電気機械式のアクチュエータを更に改善すること。【解決手段】ロータシャフト５及びモータケーシング２を有する電気モータと、モータケーシング２内で支持された、ロータシャフト５の枢支のための軸受ブラケット６と、モータケーシング２及び軸受ブラケット６に対して端面側に配置され、スタビライザ半部４に結合されたカバー３とを含む電気機械式のアクチュエータにおいて、電気的な構成要素及び／又は電子的な構成要素のための構成要素支持部８が軸受ブラケット６上に配置及び固定されている。

Description

本発明は、ロータシャフト及びモータケーシングを有する電気モータと、モータケーシング内で支持された、ロータシャフトの枢支のための軸受ブラケット（軸受シールド）と、モータケーシング及び軸受ブラケットに対して端面側に配置され、スタビライザ半部に結合されたカバーとを含む電気機械式のアクチュエータに関するものである。

本出願人の特許文献１により、スタビライザ構造のための、旋回モータとも呼ばれる電気機械式のアクチュエータが知られている。旋回モータは、電気モータと、大きく下方に配置された遊星ギヤ装置とを含んでおり、これら電気モータ及び遊星ギヤ装置は、共通のケーシングであるモータケーシング内に収容されている。第１のスタビライザ半部が、チューリップ部を介して、溶接によって端面側でモータケーシングに結合されている一方、第２のスタビライザ半部は、遊星ギヤ装置の被駆動部に結合されている。電気モータの起動により、すなわちロータシャフトの回転により、両スタビライザ半部は、互いに対して回転し、これにより原動機付き車両のためのロール安定化が達成される。

出願番号１０２０１３２１５８５９．９の本出願人の先願には、原動機付き車両用のアクティブなロールスタビライザの電気機械式のアクチュエータが開示されており、特に電気モータ及びセンサユニットのための電力伝達及び信号伝達のためのケーブルハーネスの接続が図示及び記載されている。このとき、ケーブルハーネスは、端面側でカバーに固定された第１のコネクタを介して電気モータに接続されるとともに、固定された第２のコネクタを介して車両側のオンボード電源に接続される。

欧州特許出願公開第１８２０６７５号明細書

本発明の課題は、冒頭に挙げた種類の電気機械式のアクチュエータを更に改善することであり、特に原動機付き車両の動作のために有効な要求、例えば耐塵埃性及び耐水性が満たされるべきである。

本発明の課題は、請求項１の特徴によって解決される。有利な形態は、従属請求項から得られる。

本発明によれば、電気的な構成要素及び／又は電子的な構成要素のための構成要素支持部が軸受ブラケット上に配置及び固定されている。閉鎖され、外方に対して密閉された、軸受ブラケットとカバーの間の空間に位置する構成要素支持部は、電気モータの動作及び制御に必要な、特にロール安定化に必要な様々な構成要素の収容、固定、設置及び心合わせに役立つものである。構成要素支持部を用いることで、特に個々の構成要素の取付及び接続における利点、すなわちブラインドアセンブリへ至る単純化され、迅速かつ確実な取付が得られる。さらに、一方で個々の構成要素の正確な位置決めの利点と、他方で電気機械式のアクチュエータに関する利点とが得られる。

好ましい１つの実施形態によれば、第１の構成要素が、構成要素支持部上に電気モータのための電力コネクタとして形成されており、この電力コネクタを介して電気モータに電力が供給される。構成要素支持部によって、コネクタが単純に取付可能であるとともに、コネクタ接点を介して確実かつ問題のない電気モータへの電流供給がなされる。

別の好ましい実施形態によれば、第２の構成要素が構成要素支持部上に信号コネクタとして形成されており、この信号コネクタを介して、信号、特に角度位置が電気モータの制御部へ伝達される。

別の好ましい実施形態によれば、第３の構成要素がセンサユニットとして形成されており、このセンサユニットは、発信要素及び受信要素を含んでいる。センサユニットを介して、ロータシャフトの角度位置が制御され、すなわち、両スタビライザ半部間の相対的な回転角が制御される。

別の好ましい実施形態によれば、第４の構成要素が回路基板として形成されており、この回路基板は、電子部品及び導電トラックのための支持部として、すなわち部品の電気的な接続部としての役割を果たす。回路基板は、本質的に電子制御ユニットの機能を有している。

別の好ましい実施形態によれば、構成要素支持部は、ロータシャフトの軸線に対して同心に配置された第１の心合わせ面を備えており、該心合わせ面が、軸受ブラケットに配置された別の芯合わせ面と係合している。この第１の心合わせによって、構成要素支持部は、ロータシャフトの回転軸線に関して心合わせされている。

別の好ましい実施形態によれば、構成要素支持部が偏心して配置された、すなわち軸をずらして配置された第２の心合わせ面を備えており、この第２の心合わせ面は、軸をずらして配置されたモータ接点（モータ接続接点）に係合しているとともに、これにより周方向で、すなわち回転に対して保護されている。第１及び第２の心合わせによって、構成要素支持部は、十分に軸受ブラケットに対して位置決めされている。

別の好ましい実施形態によれば、構成要素支持部が電力コネクタの収容のための第１のコネクタカラーを備えており、この第１のコネクタカラーは、電力コネクタあるいは電力コネクタのコネクタ接点の収容に役立つものである。したがって、コネクタカラーは、コネクタ（雄型接点）に対するソケット（雌型接点）である。

別の好ましい実施形態によれば、構成要素支持部は、信号コネクタを収容するのに役立つ第２のコネクタカラーを備えている。第１及び第２のコネクタカラーは、好ましくは周方向に約９０°ずらして構成要素支持部上に配置されている。

別の好ましい実施形態によれば、電力コネクタと、電力接点とも呼ばれるモータ接点との間の電気的な接続のための複数の積層接点が第１のコネクタカラー内に配置されている。積層接点は、上述のように、導電的に、好ましくは溶接又はろう付けによってモータ接点と接続された雌型接点を形成している。

別の好ましい実施形態によれば、積層接点が、合成樹脂要素を介して軸受ブラケットに対して支持されている。これにより、電力コネクタのはめ込み時に生じるはめ込み力が直接軸受ブラケットへ導かれ、したがって、積層接点に対して軸をずらして配置されているモータ接点ははめ込み力によって負荷を受けない。

別の好ましい実施形態によれば、カバーが、第１のコネクタカラー及び電力コネクタを収容するための第１の貫通部（貫孔部）を備えている。貫通部は、それぞれ第１のコネクタカラー及び電力コネクタに適合された、すなわち段付けされた異なる断面を備えている。

別の好ましい実施形態によれば、カバーが、端面側で、第１の貫通部に対して周方向にずらされた、第２のコネクタカラー及び信号コネクタを収容するための第２の貫通部を備えている。外側から貫通部へ導入される両コネクタである電力コネクタ及び信号コネクタはカバーに対してシールされているため、外部から構成要素支持部の範囲へ汚れ、湿気又は水分が侵入せず、電子部品が損傷されることがない。したがって、アクチュエータは、水につかるものであり、すなわち原動機付き車両についての水限界に達する際に水の侵入が阻止される。

別の好ましい実施形態によれば、発信要素が、ロータシャフト、特にその端面側に結合され、かつ、構成要素支持部の心合わせ面の径方向内部に配置されている。したがって、発信要素は、構成要素支持部によって十分に耐腐食性を有し、特にモータ空間に対して塵埃及びオイルに対してシールされており、選択的に追加のシールを設けることも可能である。

別の好ましい実施形態によれば、受信要素が、発信要素すなわち回転軸に対して同軸に、かつ、回路基板上に配置及び固定されている。このとき、所定の空隙が発信要素と受信要素の間で軸方向に設定されることができる。

別の好ましい実施形態によれば、構成要素支持部が軸受ブラケットに螺着されている。これにより、構成要素支持部は、これに固定された電気構成要素及び電子構成要素に確実な保持及び正確な位置決めを提供する。

別の好ましい実施形態によれば、電力接点と回路基板の間で、軸方向に突出した溶接保護シールドが構成要素支持部に配置されている。これにより、電力接点と積層接点の間の溶着式の接続の形成時、特に溶接時の火の粉が防止される。したがって、回路基板及びその上に配置された電子部品及び導電トラックは、取付時に保護される。

別の好ましい実施形態によれば、回路基板が熱間かしめによって構成要素支持部に結合されている。後者は、合成樹脂若しくは金属から成る射出成形部品として、又は複合部材として製造されることができる。それ自体公知の熱間かしめの方法では、合成樹脂材料が熱の印加によって溶融し、変形し、係合式にカウンタ部材、ここでは回路基板に結合される。有利には、このとき、追加の固定要素、例えばネジは不要である。

本発明の実施例が図面に図示されているとともに以下に詳細に説明され、明細書及び／又は図面から別の特徴及び／又は利点を得ることができる。

構成要素支持部及び電力コネクタを有するアクチュエータの軸方向断面図である。 心合わせ面を有する、図１による軸方向断面図である。 コネクタカラーを有する構成要素支持部の平面図である。 構成要素支持部及びカバーを有するアクチュエータの分解図である。 信号コネクタを有する別の軸方向断面図である。

図１には、原動機付き車両用のアクティブなロール安定化の旋回モータとして形成された電気機械式のアクチュエータ１の端面側が示されている。アクチュエータ１はモータケーシング２を備えており、このモータケーシングは、前側において、好ましくは第１のスタビライザ半部４と溶着式に結合されたカバー３によって閉鎖されている。アクティブなロール安定化の動作においてトルクがモータケーシング２からスタビライザ半部４へ伝達されるため、モータケーシング２は、好ましくは溶着式に端面側でカバー３に結合されている。冒頭に挙げた従来技術から知られているように、アクチュエータ１は、電気モータに加えて第２のスタビライザ半部（不図示）が固定された駆動部を有する遊星ギヤ装置を含んでいる。ここでは、電気モータのうちロータシャフト又はモータシャフト５のみが図示されており、このロータシャフト又はモータシャフトのシャフトジャーナルが軸受ブラケット６において支持されている。モータケーシング２及びスタビライザ半部４は、ロータシャフト５の回転軸線ａに関して同軸に配置されている。カバー３及び軸受ブラケット６は、電子機器空間７とも呼ばれる中空空間７を画成するであり、この中空空間内には、多様な電気構成要素及び電子構成要素のための構成要素支持部８が配置されている。中空空間７は、一方では外部に対して（大気に向けて）シールされており、パイプとして形成されたスタビライザ４は、外部に対して閉鎖されており、このことがシール壁４ａによって破線で示唆されている。他方で、中空空間７はモータ空間（符号なし）に対して十分にシールされている。電気モータは、モータ接点又は電力接点９を備えており、このモータ接点又は電力接点は、軸平行に軸受ブラケット６を貫通して延びているとともに、軸受ブラケット６における絶縁体１０によって保持及びシールされている。構成要素支持部８は第１のコネクタカラー１１を備えており、この第１のコネクタカラー内には、積層接点１２（雌型接点）が収容されている。積層接点１２は、導電体１３を介して導電的に、好ましくは溶接、ろう付けのような溶着式の結合によってモータ接点又は電力接点９に結合されている。カバー３は第１の貫通部１４を備えており、この貫通部には電力コネクタ１５がはめ込まれている。電力コネクタ１５は電力接点１５ａ（雄型接点）を備えており、この電力接点は、積層接点１２にはめ込まれているとともに、したがってモータ接点９への導電的な差込コネクタを形成している。電力コネクタ１５は、シール要素、好ましくはプレスリブ１６によってカバー３に対してシール及び固定されている。構成要素支持部８には回路基板１７が配置されており、この回路基板の基板平面は、回転軸線ａに対して垂直に配向されている。回路基板１７は、電子部品及び導電トラックを収容するためのものであり、好ましくは熱間かしめ、すなわち追加の固定要素なしに構成要素支持部８に結合されている。構成要素支持部８は、軸平行に突出しつつモータ接点８と回路基板１７の間に配置された溶接保護シールド１８を備えており、この溶接保護シールドは、モータ接点の溶接時に導電体１３と共に起こり得る火の粉及びあり得る回路基板１７の損傷を防止するものである。電気モータのロータシャフト５は、ロータシャフト５と相対回転不能に結合され、したがって構成要素支持部８の円筒状の凹部の内部で回転する発信マグネット１９として形成された発信要素１９を端面側に備えている。回路基板１７には、受信要素２０が固定されているとともに発信要素１９あるいは回転軸線ａに対して同軸に配向されている。発信要素１９は受信要素２０と関連して両スタビライザ半部間の回転角の制御及び検出のためのセンサユニットを形成している。積層接点１２と軸受ブラケット６の間には合成樹脂要素２１が配置されており、この合成樹脂要素２１は、積層接点１２に作用する（電力コネクタ１５の差し込み時の）差込み力を軸受ブラケット６に直接伝達するものである。これにより、軸平行にずらして配置されたモータ接点９が解放される。

図２には図１のような軸方向部分が示されており、図２には個々の差込み組合せが大文字Ａ〜Ｄで示されている。構成要素支持部８は、軸受ブラケット６に対して、Ａで示された面を介して心合わせされている。このために、構成要素支持部８が中空円筒状の外面を有する中空円筒状の突出部８ａ（心合わせ突出部８ａ）を備え、軸受ブラケットが、心合わせ突出部８ａがはめ込まれた円筒状の凹部６ａを備えている。必要に応じて、ここで更に適切なシールを配置することができ、その結果、電子機器空間７がモータ空間に対して完全にシールされている。また、構成要素支持部８は、Ｂで示された箇所において、周方向において軸受ブラケット６に対して固定されており、これにより、回転心合わせが達成される。構成要素支持部８はこの箇所において貫通部８ｂを備えており、絶縁体１０がこの貫通部内へ突出している。それゆえ、構成要素支持部８は、モータ接点９へ整向されている。この整向は、回路基板１７に固定されたレシーバ要素又は受信要素２０について、そのゼロ位置に関して同様である。Ｃで示された箇所では、カバー３が、周方向において、構成要素支持部８の第１のコネクタカラー１１によって周方向で心合わせされており、第１のコネクタカラー１１の外周部にはシール要素が、好ましくはプレスリブとして形成されているとともに、貫通部１４に対するシールのために設けられている。軸受ブラケット６に対するカバー３の心合わせは、軸受ブラケット６の外径とカバー３の穴直径の間の嵌合によって行われる。

図３には、カバー３を取り外した場合の、軸受ブラケット６、回路基板１７及び構成要素支持部８の平面図が示されている。第１のコネクタカラー１１は、図示のように、だ円形の断面を備えており、この断面は、電力コネクタ１５（図１）の断面に対応している。図面では、コネクタカラー１１の下方に互いに隣接して配置された３つのモータ接点９を認識することができる。図面において、左方のモータ接点の近傍にはいわゆるアースネジ２２が配置されており、このアースネジは、軸受ブラケット６と、したがってモータケーシング２とに導電的に結合されている。アースネジ２２は、電力ケーブル（不図示）のシールドをアースにおいて設定するという役割を有している。すなわち、アースネジ２２によってアースへのシールド接続がなされる。構成要素支持部８は、３つの固定ネジ２３を介して軸受ブラケット６に螺着されており、したがって固結されている。構成要素支持部８には紙面及び軸受ブラケット６の面に対して平行に回路基板１７が配置されており、この回路基板は、上述のように、好ましくは熱間かしめによって構成要素支持部８に結合されている。第２のコネクタカラー２４が構成要素支持部８の統合された構成部材として周方向に約９０°ずらして配置されており、断面においてほぼ長方形に形成されたコネクタカラー２４は、図５に図示されているように、ここでは不図示の第２のコネクタ、すなわちいわゆる信号コネクタ又はセンサコネクタを収容するためのものである。

図４には、軸受ブラケット６を有するモータケーシング２、構成要素支持部８及びカバー３の分解図が示されており、カバーは、第１の貫通部１４に加えて信号コネクタ及び第２のコネクタカラー２４のための第２の貫通部２５を備えている。Ｏリングとして形成されたシール要素２６は、第２の貫通部２５、すなわちカバー３に対する第２のコネクタカラー２４のシールに役立つものである。固定ネジ２３は、構成要素支持部８、すなわち対応するネジドーム（符号なし）を貫通して差し込まれ、軸受ブラケット６によって螺着される。

図５には、図１における紙面に対して９０°回転され、第２のコネクタ、つまり構成要素支持部８の第２のコネクタカラー２４に差し込まれた信号コネクタ２７を示す軸方向断面が示されている。信号コネクタ２７の接点（符号なし）は、導電体２８，２９（リードフレーム）を介して回路基板１７に結合されている。信号コネクタ２７は、第２のコネクタカラー２４に配置された端面側の範囲を備えており、この範囲は、シール手段、好ましくはプレスリブ３０を介して第２のコネクタカラー２４の内周部に対してシールされている。第２のコネクタカラー２４は、カバー３の第２の貫通部２５（図４も参照）を貫通し、Ｏリング２６（図４も参照）を介して貫通部２５に対してシールされている。したがって、湿気又は水分が電子機器空間７内に侵入することがない。スタビライザ半部４（図１参照）は、ここでは省略されている。カバー３の外面及び端面では、ほぼ周方向に延びるケーブル導入部、つまり電力コネクタ１５への電力ケーブル３１及び信号コネクタ２７への信号ケーブル３２を認識することができる。ケーブルガイドは、冒頭に挙げた本出願人の先願の対象である。

１ アクチュエータ
２ モータケーシング
３ カバー
４ スタビライザ半部
４ａ シール壁
５ ロータシャフト
６ 軸受ブラケット
６ａ 凹部
７ 中空空間
８ 構成要素支持部
８ａ 心合わせ突出部
８ｂ 貫通部
９ モータ接点（電力接点）
１０ 絶縁体
１１ 第１のコネクタカラー
１２ 積層接点
１３ 導電体
１４ 第１の貫通部（カバー）
１５ 電力コネクタ
１５ａ 電力接点
１６ シール要素
１７ 回路基板
１８ 溶接保護シールド
１９ 発信要素
２０ 受信要素
２１ 合成樹脂要素
２２ アースネジ
２３ 固定ネジ
２４ 第２のコネクタカラー
２５ 第２の貫通部（カバー）
２６ Ｏリング
２７ 信号コネクタ
２８ 導電体
２９ 導電体
３０ プレスリブ
３１ 電力ケーブル
３２ 信号ケーブル
ａ 回転軸線
Ａ 心合わせ構成要素支持部／軸受ブラケット
Ｂ 回転心合わせ構成要素支持部／軸受ブラケット
Ｃ 心合わせコネクタカラー／カバー
Ｄ 心合わせカバー／軸受ブラケット

Claims (18)

1. ロータシャフト（５）及びモータケーシング（２）を有する電気モータと、前記モータケーシング（２）内で支持された、前記ロータシャフト（５）の枢支のための軸受ブラケット（６）と、前記モータケーシング（２）及び前記軸受ブラケット（６）に対して端面側に配置され、スタビライザ半部（４）に結合されたカバー（３）とを含む電気機械式のアクチュエータにおいて、
   電気的な構成要素及び／又は電子的な構成要素のための構成要素支持部（８）が前記軸受ブラケット（６）上に配置及び固定されていることを特徴とする電気機械式のアクチュエータ。
2. 第１の構成要素が、前記構成要素支持部上に前記電気モータのための電力コネクタ（１５）として形成されていることを特徴とする請求項１記載の電気機械式のアクチュエータ。
3. 第２の構成要素が、前記構成要素支持部上に信号コネクタ（２７）として形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電気機械式のアクチュエータ。
4. 第３の構成要素が、前記構成要素支持部上に、発信要素及び受信要素（１９，２０）を含むセンサユニットとして形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
5. 第４の構成要素が、前記構成要素支持部上に回路基板（１７）として形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
6. 前記構成要素支持部（８）が、前記ロータシャフト（５）の軸線（ａ）に対して同心に配置された第１の心合わせ面（Ａ）を備えており、該心合わせ面が、前記軸受ブラケット（６）の別の芯合わせ面と接合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
7. 前記構成要素支持部（８）が偏心して配置された第２の心合わせ面（Ｂ）を備えていること、前記軸受ブラケット（６）に複数のモータ接点又は電力接点（９）が配置されていること、並びに前記構成要素支持部（８）が、前記第２の心合わせ面（Ｂ）と、前記モータ接点及び／又は前記電力接点（９）とを介して周方向に固定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
8. 前記構成要素支持部（８）が、前記電力コネクタ（１５）の収容のための第１のコネクタカラー（１１）を備えていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
9. 前記構成要素支持部（８）が、前記信号コネクタ（２７）を収容するための第２のコネクタカラー（２４）を備えていることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
10. 前記電力コネクタ（１５）と前記モータ接点及び／又は電力接点（９）の間の電気的な接続のための複数の積層接点（１２）が前記第１のコネクタカラー（１１）内に配置されていることを特徴とする請求項８又は９記載の電気機械式のアクチュエータ。
11. 前記積層接点（１２）が、合成樹脂要素（２１）を介して前記軸受ブラケット（６）に対して支持されていることを特徴とする請求項１０記載の電気機械式のアクチュエータ。
12. 前記カバー（３）が、前記第１のコネクタカラー（１１）及び前記電力コネクタ（１５）を収容するための第１の貫通部（１４）を備えていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
13. 前記カバー（３）が、前記第２のコネクタカラー（２４）及び前記信号コネクタ（２７）を収容するための第２の貫通部（２５）を備えていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
14. 前記発信要素（１９）が、前記ロータシャフト（５）に結合され、かつ、前記心合わせ面（Ａ）の径方向内部に配置されていることを特徴とする請求項４〜１３のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
15. 前記受信要素（２０）が、前記発信要素（１９）に対して同軸に、かつ、前記回路基板（１７）上に配置及び固定されていることを特徴とする請求項１４記載の電気機械式のアクチュエータ。
16. 前記構成要素支持部（８）が前記軸受ブラケット（６）に螺着されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
17. 前記構成要素支持部（８）が、前記モータ接点及び／又は前記電力接点（９）と前記回路基板（１７）の間に配置された溶接保護シールド（１８）を備えていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。
18. 前記回路基板（１７）が熱間かしめによって前記構成要素支持部（８）に結合されていることを特徴とする請求項５〜１７のいずれか１項に記載の電気機械式のアクチュエータ。

Images