JP3564474B2

JP3564474B2 - Linear actuator

Info

Publication number: JP3564474B2
Application number: JP8147494A
Authority: JP
Inventors: 石隆道中; 村修仁藤; 野勝文中
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JPH07286803A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リニアアクチュエータに関し、特にその出力軸の位置検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の後輪操舵用アクチュエータとして、リニアアクチュエータが用いられる。この種のリニアアクチュエータにおいては、一般に、駆動源である電気モ−タの回転力を出力軸の軸方向の移動力に変換する必要がある。そこで、回動自在に支持されたナットを電気モ−タの駆動軸に連結するとともに、アクチュエ−タの出力軸に形成したねじを、前記ナットに噛み合わせ、該ナットが回転すると、出力軸がその軸方向に移動するように構成される。また、この種のリニアアクチュエータにおいては、出力軸の軸方向の位置を検出するための検出手段が必要である。
【０００３】
従来の位置検出手段は、例えば実開平４−８４０７８号公報に開示されている。実開平４−８４０７８号公報においては、出力軸（支持ロッド）に設置したピンと係合する位置に位置センサ（舵角センサ）を設置して、出力軸の軸方向の位置を直接検出できるように構成してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
後輪操舵用アクチュエータの場合には、出力軸の移動ストロ−クが非常に小さく、しかも位置検出に高い分解能が要求される。しかしながら、出力軸の位置を直接検出する従来の装置においては、出力軸の移動ストロ−クが小さいため、位置検出の分解能が低い。また、出力軸の位置を検出するために、出力軸上にピンなどを設置するための特別な領域を格別に用意しなければならないので、アクチュエ−タの軸方向の長さが長くなるのは避けられない。
【０００５】
従って本発明は、出力軸の移動ストロ−クが比較的小さい場合であっても、高い分解能で出力軸の位置を検出しうる、リニアアクチュエータを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明のリニアアクチュエータは、軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじ（６ａ）が形成された出力軸（６）；該出力軸のねじ（６ａ）に噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット（４１，４４）；該ナットを回転駆動する回転駆動手段（ 2 〜５）；前記ナット（４１，４４）の外周部に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）；及び、該ナットの外周部に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）に係合して該ねじの回転によって軸方向に移動する可動部（５１ａ）を有し該可動部の位置に応じた信号を出力する手段（５１）を含む位置検出手段（５１ａ，５１）；を備えるリニアアクチュエータ。
【０００７】
本願の請求項２に係る発明のリニアアクチュエータは、軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじ（６ａ）が形成された出力軸（６）；該出力軸のねじ（６ａ）に噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット（４１，４４）；該ナットを回転駆動する回転駆動手段（ 2 〜５）；前記ナット（４１，４４）の外周部に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）；及び、該ナットの外周面上に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）と噛み合う歯車（５３）および該歯車によって回転駆動される回転可動部を有し該回転可動部の回転位置に応じた信号を出力する手段（５ 2 ）を含む位置検出手段（５３，５2）；を備える。
【０００８】
本願の請求項３に係る発明のリニアアクチュエータは、軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじ（６ａ）が形成された出力軸（６）；該出力軸のねじ（６ａ）に噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット（４１，４４）；該ナットを回転駆動する回転駆動手段（ 2 〜５）；前記ナットの外周面上を周回する方向に分布する第１の歯車（４４ｅ）；及び、該第１の歯車（４４ｅ）と噛み合う第２の歯車（５５）および第２の歯車に（５５）よって回転駆動される回転可動部を有し該回転可動部の回転位置に応じた信号を出力する手段（５４）を含む位置検出手段（５５，５４）；
を備えるリニアアクチュエータ。
【０００９】
後述の実施例では、前記ナット（４１，４４）は、外周面に形成されたグリス溜りである溝（４１ｃ）および該溝（４１ｃ）と前記出力軸のねじ（６ａ）に噛み合うねじ穴に連なる連通孔（４１ｄ）を有し前記出力軸（６）にねじ結合し、前記回転駆動手段（ 2 〜５）で回転駆動されるナット（４１）と、該ナット（４１）に一体に固定され該ナット（４１）の外周面を覆い前記溝（４１ｃ）を閉塞するロックナット（４４）と、でなる。
【００１０】
また、後述の実施例では、前記信号を出力する手段（５１／５ 2 ／５４）は、ポテンショメータ（５１／５ 2 ／５４）である。
【００１１】
なお上記括弧内に示した記号は、後述する実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したものであるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要素のみに限定されるものではない。
【００１２】
【作用】
請求項１，２および３に係る各発明においては、回転駆動手段（ 2 〜５）によってナット（４１，４４）が回転駆動され、このナットとねじ結合した出力軸（６）が、その軸方向に移動する。この出力軸の軸方向移動量と比べると、ナットの回転によるその周面の移動量は、はるかに大きい。従って、出力軸（６）の移動ストロ−クが非常に小さい場合であっても、ナットの周面の移動量は充分に大きい。
【００１３】
出力軸（６）を直線駆動するためにナット（４１，４４）が回転駆動されると、その外周面上に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）又は外周面上を周回する方向に分布する第１の歯車（４４ｅ）が回転し、それと係合する可動部（５１ａ），歯車（５３）又は第２の歯車（５５）が回転し、位置検出手段（５１／４４ｅ／５４）が直線移動位置又は回転位置に応じた信号を出力する。出力軸（６）の位置と位置検出手段が出力する信号との関係を予め調整しておけば、位置検出手段の検出値から出力軸の軸方向の位置を検出することができる。上述のように、出力軸の移動ストロ−クが非常に小さい場合であっても、ナットの周面の移動量は充分に大きいので、本発明の位置検出手段は、出力軸の僅かな位置変化となるナットの回転駆動に対しても反応し検出値が変わるので、高い検出分解能が得られる。
【００１４】
【実施例】
一実施例の後輪操舵アクチュエータの縦断面図をＡ１−Ａ２線で分割して図１と図２に示す。また、図１のＩＸ−ＩＸ線断面を図９に示す。図１及び図２に示す後輪操舵アクチュエータについて説明する。この後輪操舵アクチュエータのケ−シング１は、円筒状に形成されており、材質は鉄である。ケ−シング１は、コストを低減するために、鉄パイプを加工して成形してある。勿論、放熱性がよく加工のしやすいパイプ材であれば、鉄以外の他の材料を使用しても構わない。ケ−シング１の両端部には、それぞれ軸受け部材１５及び１６が装着されている。軸受け部材１５及び１６は、アルミニウムで構成されている。アクチュエータ軸６は、ケ−シング１の中心を貫通する形で配置されており、軸受け部材１５及び１６によって、軸方向に移動自在に支持されている。
【００１５】
図６に示すように、アクチュエータ軸６の左端近傍には軸方向に延びる、インボリュ−ト形状の凹凸が全周に渡って形成されており、それがスプライン６ｄを形成している。スプライン６ｄを支持する軸受け部材１５の軸受部６２にもスプラインが形成されており、これらのスプラインが互いに噛み合っているので、アクチュエ−タ軸６の回転方向の動きは阻止される。
【００１６】
軸受け部材１５の縦断面を図１７に示し、図１７のＸVIII−ＸVIII線から見た状態を図１８に示す。図１７及び図１８に示すように、この実施例では、軸受部６２に全周に渡ってスプラインが形成されているのではなく、軸受部６２にはスプラインの形成された接触領域６２ａ，６２ｂ，６２ｃと、スプラインの形成されない非接触領域６２ｄ，６２ｅ，６２ｆとが形成されている。接触領域６２ａ，６２ｂ，６２ｃ及び非接触領域６２ｄ，６２ｅ，６２ｆは、周方向の角度で各々、６０度の領域を占めており、周方向に均等に配置されている。従って、アクチュエ−タ軸６は、そのスプライン６ｄの部分が、軸受部６２の３箇所の接触領域６２ａ，６２ｂ及び６２ｃと接触した状態で支持されている。
【００１７】
回り止めをするために軸をスプラインで支持する場合には、その部分に隙間ができにくくなるが、全周に渡って形成したスプラインで支持する場合には、その部分の接触面積が非常に大きくなるため、摺動抵抗が大きくなるという問題がある。しかしこの例では、スプラインを形成する領域が一部分だけであり、接触しない領域６２ｄ，６２ｅ及び６２ｆがあるので、軸受部６２とアクチュエータ軸６との接触面積は比較的小さく、摺動抵抗も小さい。
【００１８】
ところで、アクチュエータ軸６のスプライン６ｄと軸受部６２の接触領域６２ａ，６２ｂ，６２ｃとの間に隙間があると、アクチュエータ軸６が動き始める時にそれが軸受部６２に当たり、打音が発生する。この打音を抑制するために、この実施例では、軸受部６２を樹脂で構成してある。
【００１９】
再び図１及び図２を参照して説明を続ける。この後輪操舵アクチュエータの一般的な使用形態においては、アクチュエータ軸６の両端に、自動車の後左車輪及び後右車輪の操舵部材が連結され、アクチュエータ軸６が軸方向に移動することによって、後輪の操舵が実施される。
【００２０】
アクチュエータ軸６の駆動源は、電気モ−タであり、この後輪操舵アクチュエ−タに内蔵され、一体に構成されている。この実施例の電気モ−タは、一般的な電気モ−タとは異なり、固定子に電気コイル２を設け、固定子の内側の回転子に永久磁石５を設けてある。また電気コイル２は、３相構成になっている。永久磁石５の磁極の位置に応じて、電気コイル２から所定の移動磁界を発生することにより、永久磁石５と一体になった回転子が回転駆動される。
【００２１】
電気コイル２のサブアセンブリＡＳ１の構成を図３に示す、図３のＩＶ−ＩＶ線から見た状態を図４に示す。図３及び図４を参照すると、サブアセンブリＡＳ１は、円筒状に構成されており、外径がケ−シング１の内径よりも僅かに小さく形成され、ケ−シング１の内側に配置できるようになっている。電気コイル２は、多数の鉄板を厚み方向に積層して構成した鉄心６１に巻回され、端子６４と電気的に接続されている。
【００２２】
また、熱硬化性樹脂により予め成形したホルダ３Ａが、サブアセンブリＡＳ１に装着されている。このホルダ３Ａの外周は、サブアセンブリＡＳ１の最外周（端子６４を除く）に位置しており、その外径はケ−シング１の内径とほぼ同一になっている。従って、サブアセンブリＡＳ１をケ−シング１内に挿入した時に、ケ−シング１の内壁とホルダ３Ａの外周との隙間はほとんどなくなる。ホルダ３Ａの外周面に沿って、環状の凹部３Ａａが形成されており、該凹部３Ａａに、ゴム製のＯリング４６が装着されている。ケ−シング１が金属製であり、ホルダ３Ａが樹脂製であるため、温度が変化すると、両者の熱膨張率の違いによって、それらの境界に隙間が生じる可能性があるが、隙間が生じた場合でも、Ｏリング４６がその隙間を塞ぐので、外部から電気コイル２等の部分への水分等の侵入を確実に防止することができる。
【００２３】
このサブアセンブリＡＳ１は、ケ−シング１の内側に挿入された後、樹脂材料（熱可塑性樹脂）３Ｂによって図１及び図２に示すようにケ−シング１に一体成形される。実際には、サブアセンブリＡＳ１は、ケ−シング１の外側からの凸状のうち込みにより形成された内壁面の凸部１ａによって図示左右方向に対して位置決めされ、凸部１ｂによって回り止めされた後、それに所定の型がはめ込まれ、該型の内部に流動状態の樹脂材料３Ｂが注入される。この樹脂材料３Ｂは、硬化して型と一致する形に成形される。このようにして一体成形された樹脂材料３Ｂによって、それとケ−シング１及びサブアセンブリＡＳ１が一体に固定された状態を図５に示す。また、樹脂材料３Ｂの一体成形によって、図５に示すように、後述する遊星歯車機構７のリングギア１２が同時に形成される。
【００２４】
ところで、樹脂材料３Ｂを成形する際に、それが収縮するので、樹脂材料３Ｂの外周面とケ−シング１の内壁との境界部分６３には、成形後に隙間が生じ易い。このような隙間ができると、外部からの水分等がアクチュエータ内に侵入し、それによって電気部品等が劣化するので、その隙間をなくするためにシ−ルをする必要が生じる。しかしこの実施例では、予め成形されたホルダ３Ａの外周面がケ−シング１の内壁と密着しているので、樹脂材料３Ｂの外周面とケ−シング１の内壁との境界部分６３に隙間ができた場合であっても、ホルダ３Ａの部分で確実にシ−ルされるので、水分等は電気コイル２の方へ侵入しない。従って、境界部分６３を格別にシ−ルする必要はない。ホルダ３Ａの外周面とケ−シング１の内壁との境界は、弾性体で構成されるＯリング４６を使用してシ−ルできるので、シ−ルが簡単である。
【００２５】
この実施例のように構成すると、電気コイル２及び鉄心６１とケ−シング１とが近接して配置されているので、電気コイル２の発生する熱がケ−シング１に伝わりやすく、アクチュエータ内部の温度上昇を抑制することができる。
【００２６】
一方、図１，図２に示すアクチュエータの電気モ−タの回転子は、図７に示すように、円筒状に形成した鉄製の回転子部材４，該回転子部材４の外周に装着した円筒状の永久磁石５，環状の永久磁石１３及び動力伝達部材１１で構成されており、その両端が、動力伝達部材１１に固定されたベアリング１０と、軸受け部材１６に固定されるベアリング１７によって、回動自在に支持される。
【００２７】
永久磁石５は、希土類のネオジウムで構成してあり、図１２に示すように、円周方向に４つの磁極を形成している。また、永久磁石５の外径は、電気コイル２のサブアセンブリＡＳ１の内径より僅かに小さく、回転子部材４の内径は、アクチュエ−タ軸６の外径よりも僅かに大きく形成してある。従ってこの回転子は、図９に示すように、サブアセンブリＡＳ１とアクチュエータ軸６との間のリング状の空間中で回転することができる。
【００２８】
動力伝達部材１１は、樹脂の一体成形により構成されており、略円筒状に形成されている。また動力伝達部材１１は、回転子部材４と同軸に配置されており、一体成形により形成された突起１１ｃによって、回転子部材４の一端にそれと一体に固定されている。また、動力伝達部材１１の大径部１１ｃの外径は、ベアリング１０の内径よりも大きく形成されており、大径部１１ｃがベアリング１０を固定している。即ち、動力伝達部材１１を成形する際に、ベアリング１０の一部分もそれと一体に固定されている。更に、動力伝達部材１１の一端の回転子部材４から突出した小径部の外周には、歯車１１ａが形成されている。この歯車１１ａは、図８に示すように、遊星歯車機構７の１つのサンギアを構成している。従って、電気モ−タを駆動すると、動力伝達部材１１の歯車１１ａが回転し、駆動力が遊星歯車機構７に伝達される。
【００２９】
遊星歯車機構７の構成を図８に示し、図８のＸ−Ｘ線断面を図１０に示し、図８のＸＩ−ＸＩ線断面を図１１に示す。図８，図１０及び図１１を参照して説明する。遊星歯車機構７は、２組の遊星歯車を直列に連結して構成してある。第１組の遊星歯車は、図１０に示すように、歯車（サンギア）１１ａ，プラネタリギア２１，２２，２３及び２４，ならびにリングギア１２で構成されており、第２組の遊星歯車は、図１１に示すように、サンギア２９ａ，プラネタリギア３１，３２，３３及び３４，ならびにリングギア１２で構成されている。２組の遊星歯車で共通に使用されるリングギア１２は、樹脂部材３Ｂをケ−シング１に一体成形する際に、同時に成形されている。
【００３０】
第１組のプラネタリギア２１，２２，２３及び２４は、それぞれ軸２５，２６，２７及び２８によって回動自在に支持されており、軸２５，２６，２７及び２８は、ド−ナツ形状の連結板２９に固定されている。連結板２９の中央部に設けた円筒状の突出部分の外周に、第２組のサンギア２９ａが形成されている。第２組のプラネタリギア３１，３２，３３及び３４は、それぞれ軸３５，３６，３７及び３８によって回動自在に支持されており、軸３５，３６，３７及び３８は、図２に示すようにナット４１に固定されている。
【００３１】
従って、回転子部材４が回転すると、それと一体になったサンギア１１ａが回転するので、第１組のプラネタリギア２１，２２，２３及び２４がサンギア１１ａの周りを公転し、プラネタリギア２１，２２，２３及び２４の軸２５〜２８と結合された連結板２９が回転するので、それに形成された第２組のサンギア２９ａが回転し、第２組のプラネタリギア３１，３２，３３及び３４がサンギア２９ａの周りを公転し、プラネタリギア３１，３２，３３及び３４を支持する軸３５〜３８と結合されたナット４１が回転する。
【００３２】
ナット４１の正面図を図１５に示し、その縦断面を図１６に示す。図１６に示すように、ナット４１の一端面にねじ穴４１ｇが形成してあり、その部分で前記軸３５〜３８と結合されている。ナット４１は、その外周に配置されたベアリング４２によってケ−シング１の内部に回動自在に支持されているが、それの軸方向の動きは阻止される。ベアリング４２の外周側の部材は、図２に示すようにケ−シング１の内周面の段差と軸受け部材１５とで挟まれるので、軸方向の動きが阻止される。また図１３に示すように、ナット４１の周面と当接するベアリング４２の内周側の部材は、図２に示すように軸方向の一端が突起４１ｂに当接し、他端側がロックナット４４の端面４４ｄで押さえられているので、ナット４１に固定されている。
【００３３】
図１６に示すように、ナット４１の内周面には台形ネジ（ねじ山が台形状のもの）４１ａが形成してあり、この台形ネジ４１ａが、図２に示すように、アクチュエ−タ軸６に形成した台形ネジ６ａと噛み合っている。従って、ナット４１が回転すると、台形ネジ４１ａのねじ山が軸方向に移動し、それと噛み合っている台形ネジ６ａが軸方向に移動するので、アクチュエータ軸６がその軸方向に移動する。即ち、ナット４１と台形ネジ６ａとで構成される変換機構８によって、遊星歯車機構７の回転運動がアクチュエータ軸６の直線運動に変換される。なおこの変換機構８は、ボ−ルねじで構成してもよい。
【００３４】
ところで、アクチュエータ軸６には、車輪からの比較的大きな外力が加わる。従って、アクチュエータ軸６を動かす時には、その駆動部分である台形ネジ６ａとナット４１の台形ネじ４１ａとの接触部分には、大きな摩擦力が生じる。このため、台形ネジ６ａ，４１ａの接触部分にグリスなどの潤滑剤を塗付してその部分の摩擦係数を小さくしておかないと、短期間で著しい摩耗を生じたり、動作不良が生じる場合がある。しかしながら、このような接触部分に塗付されたグリスは、その部分が動く度にその周囲に飛散したり時間の経過とともに拡散したりするので、比較的短期間で消費されなくなってしまう。このため通常は、短い周期で点検を実施し、その度にグリスを塗付し直す必要がある。
【００３５】
この実施例では、台形ネジ６ａ，４１ａの接触部分のグリスが短期間で絶えることがないように、特別な機構が設けてある。図１３，図１５，図１６及び図１９を参照して説明する。図１９は図１３のＸIX−ＸIX線断面図である。図１６に示すように、ナット４１の軸方向の中央部には、その内周面に沿う位置に形成した環状の溝部４１ｅと、外周面に沿う位置に形成した環状の溝部４１ｃと、連通孔４１ｄが形成されている。連通孔４１ｄは、溝部４１ｅと４１ｃとを連通する。また図１３に示すように、ねじ４４ａ，４１ｆで固定される円筒形状のロックナット４４が、ナット４１の外周を覆うので、溝部４１ｃは閉塞された環状の空間、即ちグリス溜りを形成する。また図１９に示すように、溝部４１ｅも閉塞された環状の空間、即ちグリス溜りを形成する。
【００３６】
このアクチュエータを組み立てる時には、グリス溜りであるナット４１の溝部４１ｅ，４１ｃ及び連通孔４１ｄにグリスを充填してからロックナット４４を取り付けて溝部４１ｃを閉塞する。従って、このアクチュエータを使用する時には、溝部４１ｅ，４１ｃ及び連通孔４１ｄにグリスが溜っている。そして、ナット４１が回転し、台形ネジ４１ａ及び６ａが動くと、それに伴なって溝部４１ｅ内のグリスが、自然に少しずつ台形ネジ４１ａ及び６ａの接触部分に塗付される。
【００３７】
グリス溜りは閉塞された空間であるため、アクチュエータの動作に伴なって、その空間内のグリスが飛散することはない。溝部４１ｅ内のグリス量が減少すると、連通孔４１ｄを介して、溝部４１ｃ内のグリスが溝部４１ｅ内に移動し、補給される。また、連通孔４１ｄの空間は溝部４１ｅ及び４１ｃの大きさに比べて小さいので、溝部４１ｃ内のグリスが短時間で溝部４１ｅ内に一気に移動することはなく、時間の経過に伴なってグリスは徐々に移動する。従って、長期間に渡ってグリスがグリス溜り内に保持され、グリスは少しずつ消費されるので、長期間に渡って、台形ネジ４１ａ及び６ａの接触部分にグリスを塗付し続けることができる。即ち、長期間に渡って点検やグリスの補給を実施しなくても、接触部分に異常摩耗等が生じにくい。
【００３８】
図１を参照すると、回転子部材４上には、永久磁石５から離れた位置に、もう１つの小さい永久磁石１３が設置してある。この永久磁石１３上に形成される磁極は、永久磁石５の磁極と同一の配置（図１２参照）になっている。また、永久磁石１３の近傍には、ホ−ル素子９が配置してある。ホ−ル素子９は、ケ−シング１と一体になった軸受け部材１６上に固定されている。従って、回転子部材４が回転し、永久磁石１３の磁極が回転すると、ホ−ル素子９からパルス信号が発生する。ホ−ル素子９が出力するパルス信号を参照することにより、電気モ−タの回転子の磁極位置を知ることができる。
【００３９】
ロックナット４４の外観を図１４に示す。図１４を参照すると、ロックナット４４の外周面には、螺旋状に、ねじ４４ｂが形成してある。また、図１３に示すように、ロックナット４４は、ナット４１の外周にねじ４４ａ，４１ｆで固定される。更に、ロックナット４４の上方にはポテンショメ−タ５１が設置されており、ポテンショメ−タ５１の可動部５１ａの先端が、ロックナット４４の外周面のねじ４４ｂと係合している。図２に示すように、ポテンショメ−タ５１は軸受け部材１５に固定されている。またポテンショメ−タ５１の可動部は、直線的に軸方向に摺動自在になっている。
【００４０】
従って、電気モ−タの駆動力によってナット４１が回転すると、アクチュエ−タ軸６がその軸方向に移動すると同時に、ねじ４４ｂと係合するポテンショメ−タ５１の可動部５１ａが軸方向に移動する。即ち、ポテンショメ−タ５１はアクチュエ−タ軸６の位置を示す信号を出力する。
【００４１】
後輪操舵アクチュエータの場合、アクチュエータ軸６の移動ストロ−クが非常に小さいので、もしもポテンショメ−タの可動部を直接、アクチュエータ軸６に結合すると、位置検出の分解能が低くなるのは避けられない。しかしこの実施例では、高い分解能でアクチュエータ軸６の位置を検出することができる。即ち、アクチュエータ軸６を駆動するナット４１の回転に伴なうねじ４４ｂの軸方向の移動ストロ−クは、アクチュエータ軸６の移動ストロ−クよりも大きいので、ポテンショメ−タ５１の可動部５１ａの移動ストロ−クが比較的大きく、従って検出分解能が高くなる。
【００４２】
なお、アクチュエータ軸６の位置検出については、図２０及び図２１のように構成を変更してもよい。図２０の実施例では、回転する可動部を有するポテンショメ−タ５２を用いている。また、ロックナット４４は図１４と同一のものであり、ポテンショメ−タ５２の可動部の軸に固定した歯車５３が、ロックナット４４の外周面のねじ４４ｂと係合している。図２１の実施例においては、外周面に歯車４４ｅを形成したロックナット４４Ｂを用いている。また、回転する可動部を有するポテンショメ−タ５４を用いている。ポテンショメ−タ５４の可動部の軸に固定した歯車５５が、ロックナット４４Ｂ外周の歯車４４ｅと噛み合っている。
【００４３】
ところで、アクチュエータ軸６は、図６に示すように、互いに径が異なる大径部６ｂと小径部６ｃを有している。小径部６ｃは、径が一定の単なる軸であり、大径部６ｂには、前述の台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅが形成されている。また小径部６ｃは、図１に示すように回転子部材４の内側を貫通する位置に存在している。
【００４４】
この実施例のアクチュエータを小型化するには、電気モ−タの部分の径をできる限り小さくするのが効果的である。また、電気モ−タの内側にアクチュエータ軸６が存在するので、アクチュエータ軸６の径を小さくすれば、その外側に配置される電気モ−タ全体の大きさを小さくできる。しかしながら、アクチュエータ軸６には充分に大きな機械的強度が要求されるので、アクチュエータ軸６を細くするには限界がある。しかも、アクチュエータ軸６には台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅを設けるので、それらの凹部は径が細く、機械的強度が小さい。従って、径が均一な１本の軸材料を加工してアクチュエータ軸６を構成すると、台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅの部分の機械的強度の制約により、加工しない部分のアクチュエータ軸６の径を、必要な機械的強度に比べてかなり大きめにせざるを得ない。
【００４５】
この実施例では、大径部６ｂと小径部６ｃを有する１本の軸材料を加工してアクチュエ−タ軸６を構成してあり、大径部６ｂを加工して台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅの部分を形成してあり、小径部６ｃは加工せずにそのままの形で電気モ−タの中心を通る位置に配置してある。そして、小径部６ｃは、アクチュエ−タ軸６に要求される機械的強度が得られる、必要最小限の径にしてある。大径部６ｂは最初の材料の径が大きいので、それを加工して台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅを凹部として形成した後でも、充分に大きな機械的強度を有している。このため、電気モ−タの中心を通るアクチュエータ軸６の小径部６ｃの径が、従来のアクチュエータと比べてはるかに小さくなっており、その結果として電気モ−タ全体の大きさも充分に小型化されている。
【００４６】
次にこの実施例の後輪操舵アクチュエータを製造する工程について説明する。まず、鉄心６１を有する所定の巻き枠に電気コイル２を巻き、更に予め成形したホルダ３Ａを装着し端子６４等の配線を施したものを、サブアセンブリＡＳ１として組立てる。なおこの実施例では、電気コイル２は図１の断面において、長円形に周回するように巻回されている。
【００４７】
このサブアセンブリＡＳ１をケ−シング１内に図１の右側から挿入して所定位置に固定した後、図示しない金型Ａ及び図示しない金型Ｂをケ−シング１内に挿入して、これらの金型Ａ及び金型Ｂを位置決めする。
【００４８】
ケ−シング１，サブアセンブリＡＳ１，金型Ａ及び金型Ｂで形成される空間（隙間）に、外側からモ−ルド成形用の流動状態の樹脂材料３Ｂを流し込み、樹脂を隙間に充填する。樹脂が硬化したら、金型Ａ及び金型Ｂをケ−シング１から取り外す。
【００４９】
この結果、硬化した樹脂によって、樹脂部材３Ｂがモ−ルド成形されると同時に、樹脂部材３Ｂによって、ホルダ３Ａを含むサブアセンブリＡＳ１が、ケ−シング１内に固定される。また、金型Ｂの外径はケ−シング１の内径よりも少し小さく、その外周の一部分に歯形が形成されているので、樹脂部材３Ｂの一部分（内壁）には、前記リングギア１２が、モ−ルド成形によって形成される。
【００５０】
回転子のサブアセンブリを作る時には、まず、図示しない金型Ｃ及び金型Ｄを回転子部材４に装着し、またベアリング１０を所定位置に配置してそれを金型Ｃ及び金型Ｄで挟み込む。金型Ｃ及び金型Ｄの隙間（動力伝達部材１１の部分）にモ−ルド成形用の樹脂を注入する。この樹脂が硬化すると、動力伝達部材１１が形成される。このモ−ルド成形の際に、動力伝達部材１１の突出部分の外周に、歯車（サンギア）１１ａが形成され、ベアリング１０が一体に固定される。また、回転子部材４の先端部分には穴４ａが形成してあるため、モ−ルド成形によって、動力伝達部材１１には突起１１ｂが形成される。このため、回転子部材４の穴４ａと動力伝達部材１１の突起１１ｂとの係合によって、動力伝達部材１１と回転子部材４とが確実に連結される。この後で、回転子部材４上に、円筒形状の永久磁石５及びリング形状の永久磁石１３を固着する。
【００５１】
アクチュエータ軸６にナット４１を装着し、ナット４１に軸３５，３６，３７及び３８を装着し、軸３５，３６，３７及び３８にプラネタリギア３１，３２，３３及び３４を装着する。更に、アクチュエータ軸６に連結板２９を装着し、連結板２９に軸２５，２６，２７及び２８を装着し、軸２５，２６，２７及び２８にプラネタリギア２１，２２，２３及び２４を装着する。次に、回転子のサブアセンブリをアクチュエータ軸６に装着した後、アクチュエータ軸６をそれと一体になった部品とともに、モ−ルド成形が終了したケ−シング１の内部に、左端から右に向かって挿入する。更にケ−シング１の内部に左端側からベアリング４２を挿入し、ロックナット４４をナットに固定し、予めポテンショメ−タ５１を装着した軸受け部材１５をケ−シング１に装着する。更にホ−ル素子９，ベアリング１７，及び軸受け部材１６を一体化したサブアセンブリを、ケ−シング１の右端側から差し込み、ケ−シング１に固定する。
【００５２】
勿論、以上に説明した各種部品の組付けの手順は一例であり、可能であれば、必要に応じて組付けの手順を変更してもよい。
【００５３】
このアクチュエータは、電気コイル２がケ−シング１側にあるため、また、ケ−シング１が鉄パイプであり、サブアセンブリＡＳ１とケ−シング１とが直接接触するか、又は薄い樹脂を介して隣接するため、その部分の熱抵抗が小さく、アクチュエ−タ自体が小型であっても、非常に放熱性が良い。また、電気コイル２が回転しない構成であるため、イナ−シャが小さく、小型でも大きな出力が得られる。
【００５４】
なお上記実施例においては、変換機構に台形ねじを使用するので、車輪が路面から力を受けても回転子が回転せず、逆効率ゼロとなる。よって、後輪の操舵に適する。また、変換機構にボ−ルねじを使用すると、完全には逆効率がゼロにならないが、この場合には、例えば遊星歯車機構のギア比等を予め考慮することにより、動作上の不具合をなくすることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のとおり本発明においては、出力軸を駆動するナットの外周面に連結した位置検出手段によって出力軸の位置を検出するので、出力軸の移動ストロ−クが非常に小さい場合であっても、位置検出手段の可動部の移動ストロ−クを大きくとることができ、高い検出分解能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の後輪操舵アクチュエータの右側半分を示す縦断面図である。
【図２】図１の装置の左側半分を示す縦断面図である。
【図３】電気コイルのサブアセンブリを示す縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線から見た側面図である。
【図５】内周面に樹脂材料３Ｂで一体成形が施されたケ−シングの縦断面図である。
【図６】アクチュエータ軸６の一部分を示す正面図である。
【図７】電気モ−タの回転子部分を示す縦断面図である。
【図８】回転子と連結された遊星歯車機構７を示す縦断面図である。
【図９】図１のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】図８のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】図８のＸII−ＸII線断面図である。
【図１３】ナット４１とロックナット４４を示す縦断面図である。
【図１４】ロックナット４４の外観を示す正面図である。
【図１５】ナット４１の外観を示す正面図である。
【図１６】ナット４１の縦断面図である。
【図１７】軸受け部材１５を示す縦断面図である。
【図１８】図１７のＸVIII−ＸVIII線から見た側面図である。
【図１９】図１３のＸIX−ＸIX線から見た縦断面図である。
【図２０】変形実施例のロックナット４４の外観を示す正面図である。
【図２１】変形実施例のロックナット４４の外観を示す正面図である。
【符号の説明】
１：ケ−シング１ａ，１ｂ：凸部
２：電気コイル３Ａ：ホルダ
３Ａａ：凹部３Ｂ：樹脂材料
４：回転子部材４ａ：穴
５，１３：永久磁石
６：アクチュエータ軸
６ａ：台形ネジ６ｂ：大径部
６ｃ：小径部６ｄ：スプライン
６ｅ：溝７：遊星歯車機構
８：変換機構９：ホ−ル素子
１０，１７：ベアリング
１１：動力伝達部材
１１ａ：歯車１１ｂ：突起
１１ｃ：大径部１２：リングギア
１５，１６：軸受け部材
２１，２２，２３，２４：プラネタリギア
２５，２６，２７，２８：軸
２９：連結板２９ａ：サンギア
３１，３２，３３，３４：プラネタリギア
３５，３６，３７，３８：軸
４１：ナット４１ａ：台形ネジ
４１ｂ：突起４１ｃ：溝部
４１ｄ：連通孔４１ｅ：溝部
４１ｆ，４４ａ：ねじ
４２：ベアリング
４３ａ：レバ− ４４：ロックナット
４４ａ：ねじ４４ｃ：内周面
４４ｄ：端面４４ｅ：歯車
４６：Ｏリング５１，５２，５４：ポテンショメ−タ
５１ａ：可動部５３，５５：歯車
６１：鉄心６２：軸受部
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ：接触領域
６２ｄ，６２ｅ，６２ｆ：非接触領域
６３：境界部分６４：端子
ＡＳ１：サブアセンブリ[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a linear actuator, Especially its output shaftLocation checkOutRelated.
[0002]
[Prior art]
For example, a linear actuator is used as a rear wheel steering actuator of an automobile. In this type of linear actuator, generally, it is necessary to convert the rotational force of an electric motor as a driving source into a moving force in the axial direction of an output shaft. Therefore, a rotatably supported nut is connected to the drive shaft of the electric motor, and a screw formed on the output shaft of the actuator is engaged with the nut, and when the nut rotates, the output shaft is rotated. It is configured to move in the axial direction. In addition, this type of linear actuator requires a detecting unit for detecting the position of the output shaft in the axial direction.
[0003]
A conventional position detecting means is disclosed, for example, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-84078. In Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 4-84078, a position sensor (steering angle sensor) is provided at a position where it is engaged with a pin provided on an output shaft (support rod) so that the axial position of the output shaft can be directly detected. It is composed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a rear-wheel steering actuator, the travel stroke of the output shaft is extremely small, and high resolution is required for position detection. However, in the conventional apparatus for directly detecting the position of the output shaft, the resolution of position detection is low because the movement stroke of the output shaft is small. Also, in order to detect the position of the output shaft, a special area for installing a pin or the like on the output shaft must be specially prepared, so that the axial length of the actuator becomes longer. Inevitable.
[0005]
Therefore, the present invention provides a linear actuator capable of detecting the position of the output shaft with high resolution even when the movement stroke of the output shaft is relatively small.EtaThe task is to provide
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problems,According to claim 1 of the present applicationinventionLinear actuatorIsNo rotation around the axisAxiallyIsMovably supported, Screws (6a) on the outer peripheral surfaceOutput shaft formed (6);Screw of the output shaft(6a)Mesh withIt is supported so that it can not move in the axial direction and can rotateNuts (41, 44);The nutToTo rotaterotationDrivemeans( Two ~ 5);Outer circumference of the nuts (41, 44)Screw (44b) spirally formed in the partAnd saidA movable portion (51a) that engages with a screw (44b) formed in a spiral shape on the outer peripheral portion of the nut and moves in the axial direction by rotation of the screw;Outputs a signal according to the position of the movable partIncluding means (51)Position detecting means (51a, 51);PrepareLinear ActuatorEta.
[0007]
According to claim 2 of the present applicationinventionLinear actuatorIsNo rotation around the axisAxiallyIsMovably supported, Screws (6a) on the outer peripheral surfaceOutput shaft formed (6);Screw of the output shaft(6a)Mesh withIt is supported so that it can not move in the axial direction and can rotateNuts (41, 44);The nutToTo rotaterotationDrivemeans( Two ~ 5);Outer circumference of the nuts (41, 44)Screw (44b) spirally formed in the partAnd saidA gear (53) meshing with a screw (44b) formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the nut, and a rotatable movable portion driven by the gear;TherotationOf moving partsrotationOutput a signal according to the positionMeans (5 Two )includingPosition detecting means (53, 52);Prepare.
[0008]
According to claim 3 of the present applicationinventionLinear actuatorIsNo rotation around the axisAxiallyIsMovably supported, Screws (6a) on the outer peripheral surfaceOutput shaft formed (6);Screw of the output shaft(6a)Mesh withIt is supported so that it can not move in the axial direction and can rotateNuts (41, 44);The nutToTo rotaterotationDrivemeans( Two ~ 5);Outer peripheral surface of the nutA first gear (44e) distributed in a direction of orbiting above;And saidA second gear (55) meshing with the first gear (44e); and a rotatable movable portion driven to rotate by the second gear (55).TherotationOf moving partsrotationOutput a signal according to the positionIncluding means (54)Position detecting means (55, 54);
ToPrepareLinear ActuatorEta.
[0009]
In an embodiment described later, the nut (41, 44) is connected to a groove (41c) which is a grease reservoir formed on the outer peripheral surface and a screw hole which meshes with the groove (41c) and the screw (6a) of the output shaft. Having a communication hole (41d), and screw-connected to the output shaft (6), Two And a lock nut (44) that is integrally fixed to the nut (41) and that covers the outer peripheral surface of the nut (41) and closes the groove (41c). Become.
[0010]
In an embodiment to be described later, the means for outputting the signal (5/5) Two / 54) is a potentiometer (51/5) Two / 54).
[0011]
The symbols shown in the parentheses indicate the reference numerals of the corresponding elements in the embodiments described below for reference, but each component of the present invention is limited to only specific elements in the embodiments. It is not done.
[0012]
[Action]
Claims 1, 2, and 3In the invention,Rotation drive means ( Two ~ 5)The nuts (41, 44) are driven to rotate by this,Screw coupledThe output shaft (6) moves in the axial direction. Compared with the axial movement amount of the output shaft, the movement amount of the peripheral surface due to the rotation of the nut is much larger. Therefore, even when the movement stroke of the output shaft (6) is very small, the movement amount of the peripheral surface of the nut is sufficiently large.
[0013]
To linearly drive the output shaft (6)nut(41,44)TurnsDrivenThen, the outer peripheral surfaceA screw (44b) spirally formed thereon or a first gear (44e) distributed in a direction of orbiting on the outer peripheral surface.ButrotationAndItMovable part (51a), gear engaged with(53) or the second gear (55)ButRotate,Position detecting means (51 /44e / 54) is linear movement position or rotationOutputs a signal corresponding to the position. Output shaft (6) position and position detecting meansOutput signalIs adjusted in advance, the position of the output shaft in the axial direction can be detected from the detection value of the position detection means. As described above, even when the movement stroke of the output shaft is very small, the amount of movement of the peripheral surface of the nut is sufficiently large.Rotation drive of nutAnd the detection value changes, so that a high detection resolution can be obtained.
[0014]
【Example】
A longitudinal sectional view of a rear wheel steering actuator according to an embodiment is shown in FIGS. 1 and 2 along a line A1-A2. FIG. 9 shows a cross section taken along line IX-IX of FIG. The rear wheel steering actuator shown in FIGS. 1 and 2 will be described. The casing 1 of the rear wheel steering actuator is formed in a cylindrical shape, and is made of iron. The casing 1 is formed by processing an iron pipe in order to reduce costs. Of course, other pipe materials than iron may be used as long as the pipe material has good heat dissipation and is easy to process. Bearing members 15 and 16 are mounted on both ends of the casing 1, respectively. The bearing members 15 and 16 are made of aluminum. The actuator shaft 6 is disposed so as to pass through the center of the casing 1 and is supported by bearing members 15 and 16 so as to be movable in the axial direction.
[0015]
As shown in FIG. 6, in the vicinity of the left end of the actuator shaft 6, an involute-shaped unevenness extending in the axial direction is formed over the entire circumference, and forms the spline 6d. A spline is also formed in the bearing portion 62 of the bearing member 15 that supports the spline 6d, and these splines are meshed with each other, so that the movement of the actuator shaft 6 in the rotational direction is prevented.
[0016]
FIG. 17 shows a longitudinal section of the bearing member 15, and FIG. 18 shows a state viewed from line XVIII-XVIII in FIG. As shown in FIGS. 17 and 18, in this embodiment, splines are not formed over the entire circumference of the bearing 62, but the contact areas 62a, 62b, 62c and non-contact areas 62d, 62e, and 62f where no spline is formed are formed. The contact areas 62a, 62b, and 62c and the non-contact areas 62d, 62e, and 62f each occupy a 60-degree area at a circumferential angle, and are uniformly arranged in the circumferential direction. Therefore, the actuator shaft 6 is supported with the spline 6d in contact with the three contact areas 62a, 62b and 62c of the bearing 62.
[0017]
When the shaft is supported by splines to prevent rotation, it is difficult to create a gap in that part, but when supported by a spline formed over the entire circumference, the contact area of that part is very large Therefore, there is a problem that the sliding resistance increases. However, in this example, the area where the spline is formed is only a part, and there are areas 62d, 62e and 62f that do not contact. Therefore, the contact area between the bearing 62 and the actuator shaft 6 is relatively small, and the sliding resistance is small.
[0018]
By the way, if there is a gap between the spline 6d of the actuator shaft 6 and the contact areas 62a, 62b, 62c of the bearing portion 62, when the actuator shaft 6 starts to move, it hits the bearing portion 62 and generates a tapping sound. In this embodiment, the bearing 62 is made of a resin in order to suppress the hitting sound.
[0019]
The description will be continued with reference to FIGS. 1 and 2 again. In a general usage mode of the rear wheel steering actuator, steering members of a rear left wheel and a rear right wheel of an automobile are connected to both ends of the actuator shaft 6, and the actuator shaft 6 moves in the axial direction, thereby Wheel steering is performed.
[0020]
The drive source for the actuator shaft 6 is an electric motor, which is built into the rear wheel steering actuator and is integrally formed. The electric motor of this embodiment is different from a general electric motor in that an electric coil 2 is provided on a stator, and a permanent magnet 5 is provided on a rotor inside the stator. The electric coil 2 has a three-phase configuration. By generating a predetermined moving magnetic field from the electric coil 2 according to the position of the magnetic pole of the permanent magnet 5, the rotor integrated with the permanent magnet 5 is rotationally driven.
[0021]
FIG. 3 shows a configuration of the subassembly AS1 of the electric coil 2, and FIG. 4 shows a state viewed from the line IV-IV in FIG. Referring to FIGS. 3 and 4, the subassembly AS1 is formed in a cylindrical shape and has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the casing 1 so that it can be disposed inside the casing 1. Has become. The electric coil 2 is wound around an iron core 61 formed by stacking a large number of iron plates in a thickness direction, and is electrically connected to a terminal 64.
[0022]
Further, a holder 3A molded in advance with a thermosetting resin is mounted on the subassembly AS1. The outer periphery of the holder 3A is located at the outermost periphery (excluding the terminal 64) of the subassembly AS1, and its outer diameter is substantially the same as the inner diameter of the casing 1. Therefore, when the subassembly AS1 is inserted into the casing 1, there is almost no gap between the inner wall of the casing 1 and the outer periphery of the holder 3A. An annular concave portion 3Aa is formed along the outer peripheral surface of the holder 3A, and a rubber O-ring 46 is mounted in the concave portion 3Aa. Since the casing 1 is made of metal and the holder 3A is made of resin, if the temperature changes, a gap may be formed at the boundary between the two due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the two. Even in this case, since the O-ring 46 closes the gap, it is possible to reliably prevent moisture and the like from entering the portion such as the electric coil 2 from the outside.
[0023]
After being inserted inside the casing 1, the subassembly AS1 is formed integrally with the casing 1 by a resin material (thermoplastic resin) 3B as shown in FIGS. Actually, the subassembly AS1 is positioned in the left-right direction in the drawing by the convex portion 1a of the inner wall surface formed by the inset of the convex shape from the outside of the casing 1, and is prevented from rotating by the convex portion 1b. Thereafter, a predetermined mold is fitted into the mold, and the resin material 3B in a fluid state is injected into the mold. This resin material 3B is cured and molded into a shape that matches the mold. FIG. 5 shows a state in which the casing 1 and the subassembly AS1 are integrally fixed by the resin material 3B thus integrally molded. Further, by integrally molding the resin material 3B, a ring gear 12 of the planetary gear mechanism 7 described later is simultaneously formed as shown in FIG.
[0024]
By the way, when the resin material 3B is molded, it shrinks, so that a gap is easily formed in the boundary portion 63 between the outer peripheral surface of the resin material 3B and the inner wall of the casing 1 after the molding. If such a gap is formed, moisture or the like from the outside enters the actuator, thereby deteriorating the electric components and the like. Therefore, it is necessary to seal the gap to eliminate the gap. However, in this embodiment, since the outer peripheral surface of the holder 3A formed in advance is in close contact with the inner wall of the casing 1, a gap is formed at the boundary 63 between the outer peripheral surface of the resin material 3B and the inner wall of the casing 1. Even if it is possible, since the seal is reliably sealed at the holder 3A, moisture and the like do not enter the electric coil 2. Therefore, it is not necessary to seal the boundary portion 63 particularly. The boundary between the outer peripheral surface of the holder 3A and the inner wall of the casing 1 can be sealed using an O-ring 46 made of an elastic material, so that the seal is simple.
[0025]
In this embodiment, since the electric coil 2 and the iron core 61 and the casing 1 are arranged close to each other, the heat generated by the electric coil 2 is easily transmitted to the casing 1 and the inside of the actuator is not affected. Temperature rise can be suppressed.
[0026]
On the other hand, as shown in FIG. 7, the rotor of the electric motor of the actuator shown in FIGS. 1 and 2 is an iron rotor member 4 formed in a cylindrical shape, and a cylinder mounted on the outer periphery of the rotor member 4. A permanent magnet 5, a ring-shaped permanent magnet 13, and a power transmission member 11 are formed, and both ends thereof are rotated by a bearing 10 fixed to the power transmission member 11 and a bearing 17 fixed to a bearing member 16. It is movably supported.
[0027]
The permanent magnet 5 is made of rare earth neodymium, and forms four magnetic poles in the circumferential direction as shown in FIG. The outer diameter of the permanent magnet 5 is slightly smaller than the inner diameter of the subassembly AS1 of the electric coil 2, and the inner diameter of the rotor member 4 is slightly larger than the outer diameter of the actuator shaft 6. Therefore, this rotor can rotate in a ring-shaped space between the subassembly AS1 and the actuator shaft 6, as shown in FIG.
[0028]
The power transmission member 11 is formed by integral molding of a resin, and has a substantially cylindrical shape. The power transmission member 11 is arranged coaxially with the rotor member 4 and is integrally fixed to one end of the rotor member 4 by a projection 11c formed by integral molding. The outer diameter of the large diameter portion 11c of the power transmission member 11 is formed larger than the inner diameter of the bearing 10, and the large diameter portion 11c fixes the bearing 10. That is, when the power transmission member 11 is formed, a part of the bearing 10 is also fixed integrally therewith. Further, a gear 11 a is formed on the outer periphery of the small diameter portion protruding from the rotor member 4 at one end of the power transmission member 11. This gear 11a constitutes one sun gear of the planetary gear mechanism 7, as shown in FIG. Therefore, when the electric motor is driven, the gear 11a of the power transmission member 11 rotates, and the driving force is transmitted to the planetary gear mechanism 7.
[0029]
8 shows a configuration of the planetary gear mechanism 7, FIG. 10 shows a cross section taken along line XX of FIG. 8, and FIG. 11 shows a cross section taken along line XI-XI of FIG. This will be described with reference to FIGS. The planetary gear mechanism 7 is configured by connecting two sets of planetary gears in series. As shown in FIG. 10, the first set of planetary gears includes gears (sun gears) 11a, planetary gears 21, 22, 23, and 24, and a ring gear 12. As shown in FIG. 11, a sun gear 29a, planetary gears 31, 32, 33 and 34, and a ring gear 12 are provided. The ring gear 12 commonly used by the two sets of planetary gears is formed at the same time when the resin member 3B is integrally formed with the casing 1.
[0030]
The first set of planetary gears 21, 22, 23 and 24 is rotatably supported by shafts 25, 26, 27 and 28, respectively, and the shafts 25, 26, 27 and 28 are connected in a donut shape. It is fixed to a plate 29. A second set of sun gears 29a is formed on the outer periphery of a cylindrical projecting portion provided at the center of the connecting plate 29. The second set of planetary gears 31, 32, 33 and 34 are rotatably supported by shafts 35, 36, 37 and 38, respectively, and the shafts 35, 36, 37 and 38 are arranged as shown in FIG. It is fixed to a nut 41.
[0031]
Therefore, when the rotor member 4 rotates, the sun gear 11a integrated therewith rotates, so that the first set of planetary gears 21, 22, 23 and 24 revolves around the sun gear 11a, and the planetary gears 21, 22, 22 As the connecting plate 29 connected to the shafts 25 to 28 of the 23 and 24 rotates, the second set of sun gears 29a formed thereon rotates, and the second set of planetary gears 31, 32, 33, and 34 becomes the sun gear 29a. And the nut 41 coupled to the shafts 35 to 38 supporting the planetary gears 31, 32, 33 and 34 rotates.
[0032]
FIG. 15 shows a front view of the nut 41, and FIG. 16 shows a longitudinal section thereof. As shown in FIG. 16, a screw hole 41g is formed in one end surface of the nut 41, and is connected to the shafts 35 to 38 at that portion. The nut 41 is rotatably supported inside the casing 1 by a bearing 42 arranged on its outer periphery, but its axial movement is prevented. Since the member on the outer peripheral side of the bearing 42 is sandwiched between the step on the inner peripheral surface of the casing 1 and the bearing member 15 as shown in FIG. 2, the axial movement is prevented. As shown in FIG. 13, a member on the inner peripheral side of the bearing 42 that contacts the peripheral surface of the nut 41 has one end in the axial direction abutting on the projection 41 b and the other end side of the lock nut 44 as shown in FIG. 2. Since it is pressed by the end face 44d, it is fixed to the nut 41.
[0033]
As shown in FIG. 16, a trapezoidal screw (having a trapezoidal thread) 41a is formed on the inner peripheral surface of the nut 41. The trapezoidal screw 41a is, as shown in FIG. 6 engages with the trapezoidal screw 6a. Therefore, when the nut 41 rotates, the thread of the trapezoidal screw 41a moves in the axial direction, and the trapezoidal screw 6a meshing with it moves in the axial direction, so that the actuator shaft 6 moves in the axial direction. That is, the rotational motion of the planetary gear mechanism 7 is converted into the linear motion of the actuator shaft 6 by the conversion mechanism 8 including the nut 41 and the trapezoidal screw 6a. The conversion mechanism 8 may be constituted by a ball screw.
[0034]
Incidentally, a relatively large external force from the wheels is applied to the actuator shaft 6. Therefore, when the actuator shaft 6 is moved, a large frictional force is generated at a contact portion between the trapezoidal screw 6a, which is a driving portion thereof, and the trapezoidal screw 41a of the nut 41. For this reason, unless a lubricant such as grease is applied to the contact portion of the trapezoidal screws 6a and 41a to reduce the friction coefficient of the portion, significant wear may occur in a short period of time or malfunction may occur. is there. However, the grease applied to such a contact portion is not consumed in a relatively short period of time because the grease scatters around the contact portion and spreads over time each time the contact portion moves. For this reason, it is usually necessary to carry out inspections at short intervals, and to apply grease each time.
[0035]
In this embodiment, a special mechanism is provided so that the grease at the contact portion between the trapezoidal screws 6a and 41a does not disappear in a short period of time. This will be described with reference to FIGS. 13, 15, 16, and 19. FIG. 19 is a sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. As shown in FIG. 16, an annular groove 41 e formed at a position along the inner peripheral surface of the nut 41, an annular groove 41 c formed at a position along the outer peripheral surface of the nut 41, 41d are formed. The communication hole 41d communicates the groove portions 41e and 41c. Further, as shown in FIG. 13, since the cylindrical lock nut 44 fixed by the screws 44a and 41f covers the outer periphery of the nut 41, the groove 41c forms a closed annular space, that is, a grease pool. Further, as shown in FIG. 19, the groove 41e also forms a closed annular space, that is, a grease pool.
[0036]
When assembling this actuator, grease is filled into the grooves 41e, 41c and the communication hole 41d of the nut 41, which is a grease reservoir, and then the lock nut 44 is attached to close the groove 41c. Therefore, when this actuator is used, grease is accumulated in the grooves 41e and 41c and the communication hole 41d. When the nut 41 rotates and the trapezoidal screws 41a and 6a move, the grease in the groove 41e is naturally applied little by little to the contact portions of the trapezoidal screws 41a and 6a.
[0037]
Since the grease pool is a closed space, grease in the space does not scatter due to the operation of the actuator. When the amount of grease in the groove 41e decreases, the grease in the groove 41c moves into the groove 41e via the communication hole 41d and is supplied. Further, since the space of the communication hole 41d is smaller than the size of the grooves 41e and 41c, the grease in the groove 41c does not move into the groove 41e at a stretch in a short time. Move slowly. Therefore, the grease is held in the grease reservoir for a long period of time, and the grease is consumed little by little, so that the grease can be continuously applied to the contact portions of the trapezoidal screws 41a and 6a for a long period of time. That is, even if the inspection and the replenishment of grease are not performed for a long period of time, abnormal wear and the like hardly occur at the contact portion.
[0038]
Referring to FIG. 1, another small permanent magnet 13 is provided on the rotor member 4 at a position away from the permanent magnet 5. The magnetic poles formed on the permanent magnet 13 have the same arrangement as the magnetic poles of the permanent magnet 5 (see FIG. 12). In the vicinity of the permanent magnet 13, a ball element 9 is arranged. The ball element 9 is fixed on a bearing member 16 integrated with the casing 1. Accordingly, when the rotor member 4 rotates and the magnetic pole of the permanent magnet 13 rotates, a pulse signal is generated from the hall element 9. The position of the magnetic pole of the rotor of the electric motor can be known by referring to the pulse signal output from the hall element 9.
[0039]
The appearance of the lock nut 44 is shown in FIG. Referring to FIG. 14, a screw 44b is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the lock nut 44. As shown in FIG. 13, the lock nut 44 is fixed to the outer periphery of the nut 41 with screws 44a and 41f. Further, a potentiometer 51 is provided above the lock nut 44, and the tip of the movable portion 51 a of the potentiometer 51 is engaged with a screw 44 b on the outer peripheral surface of the lock nut 44. As shown in FIG. 2, the potentiometer 51 is fixed to the bearing member 15. The movable portion of the potentiometer 51 is slidable linearly and axially.
[0040]
Therefore, when the nut 41 is rotated by the driving force of the electric motor, the actuator shaft 6 moves in the axial direction, and at the same time, the movable portion 51a of the potentiometer 51 engaged with the screw 44b moves in the axial direction. I do. That is, the potentiometer 51 outputs a signal indicating the position of the actuator shaft 6.
[0041]
In the case of a rear-wheel steering actuator, since the moving stroke of the actuator shaft 6 is very small, if the movable portion of the potentiometer is directly connected to the actuator shaft 6, it is inevitable that the resolution of position detection is reduced. Absent. However, in this embodiment, the position of the actuator shaft 6 can be detected with high resolution. That is, since the axial movement stroke of the screw 44b accompanying the rotation of the nut 41 for driving the actuator shaft 6 is larger than the movement stroke of the actuator shaft 6, the movable portion 51a of the potentiometer 51 is moved. Is relatively large, and the detection resolution is high.
[0042]
The configuration for detecting the position of the actuator shaft 6 may be changed as shown in FIGS. In the embodiment shown in FIG. 20, a potentiometer 52 having a rotating movable part is used. The lock nut 44 is the same as that shown in FIG. 14, and a gear 53 fixed to the shaft of the movable part of the potentiometer 52 is engaged with a screw 44b on the outer peripheral surface of the lock nut 44. In the embodiment of FIG. 21, a lock nut 44B having a gear 44e formed on the outer peripheral surface is used. Further, a potentiometer 54 having a rotating movable part is used. A gear 55 fixed to the shaft of the movable part of the potentiometer 54 meshes with a gear 44e on the outer periphery of the lock nut 44B.
[0043]
As shown in FIG. 6, the actuator shaft 6 has a large diameter portion 6b and a small diameter portion 6c having different diameters. The small diameter portion 6c is a simple shaft having a constant diameter, and the large diameter portion 6b is provided with the trapezoidal screw 6a, the spline 6d, and the groove 6e. The small diameter portion 6c is located at a position penetrating the inside of the rotor member 4 as shown in FIG.
[0044]
In order to reduce the size of the actuator of this embodiment, it is effective to make the diameter of the electric motor as small as possible. Further, since the actuator shaft 6 exists inside the electric motor, if the diameter of the actuator shaft 6 is reduced, the size of the entire electric motor disposed outside the actuator shaft 6 can be reduced. However, since a sufficiently large mechanical strength is required for the actuator shaft 6, there is a limit in making the actuator shaft 6 thinner. Moreover, since the actuator shaft 6 is provided with the trapezoidal screw 6a, the spline 6d, and the groove 6e, the concave portion has a small diameter and low mechanical strength. Accordingly, if the actuator shaft 6 is formed by processing a single shaft material having a uniform diameter, the diameter of the actuator shaft 6 in the non-processed portion is restricted due to the mechanical strength of the trapezoidal screw 6a, the spline 6d, and the groove 6e. Must be considerably larger than the required mechanical strength.
[0045]
In this embodiment, one shaft material having a large diameter portion 6b and a small diameter portion 6c is machined to form an actuator shaft 6. The large diameter portion 6b is machined to form a trapezoidal screw 6a, a spline 6d and A groove 6e is formed, and the small diameter portion 6c is disposed at a position passing through the center of the electric motor without any processing. The small-diameter portion 6c has a minimum necessary diameter for obtaining the mechanical strength required for the actuator shaft 6. Since the large diameter portion 6b has a large diameter of the first material, it has a sufficiently large mechanical strength even after the large diameter portion 6b is processed and the trapezoidal screw 6a, the spline 6d and the groove 6e are formed as concave portions. For this reason, the diameter of the small diameter portion 6c of the actuator shaft 6 passing through the center of the electric motor is much smaller than that of the conventional actuator. As a result, the size of the entire electric motor is sufficiently reduced. Have been.
[0046]
Next, a process of manufacturing the rear wheel steering actuator of this embodiment will be described. First, the electric coil 2 is wound around a predetermined winding frame having an iron core 61, a holder 3A formed in advance is mounted thereon, and wiring such as terminals 64 is provided, and the sub-assembly AS1 is assembled. In this embodiment, the electric coil 2 is wound so as to wrap around an oval in the cross section of FIG.
[0047]
After inserting the sub-assembly AS1 into the casing 1 from the right side of FIG. 1 and fixing it at a predetermined position, a mold A (not shown) and a mold B (not shown) are inserted into the casing 1, and The mold A and the mold B are positioned.
[0048]
A resin material 3B in a flowing state for mold molding is poured into a space (gap) formed by the casing 1, the subassembly AS1, the mold A and the mold B from the outside, and the resin is filled in the gap. When the resin has hardened, the mold A and the mold B are removed from the casing 1.
[0049]
As a result, the resin member 3B is molded by the cured resin, and at the same time, the subassembly AS1 including the holder 3A is fixed in the casing 1 by the resin member 3B. Further, the outer diameter of the mold B is slightly smaller than the inner diameter of the casing 1 and a tooth profile is formed on a part of the outer periphery thereof, so that the ring gear 12 is provided on a part (inner wall) of the resin member 3B. It is formed by molding.
[0050]
When making the rotor sub-assembly, first, a mold C and a mold D (not shown) are mounted on the rotor member 4, and the bearing 10 is arranged at a predetermined position, and is sandwiched between the mold C and the mold D. . Mold molding resin is injected into the gap between the molds C and D (the portion of the power transmission member 11). When this resin cures, the power transmission member 11 is formed. During this molding, a gear (sun gear) 11a is formed on the outer periphery of the protruding portion of the power transmission member 11, and the bearing 10 is fixed integrally. Since the hole 4a is formed at the tip of the rotor member 4, the projection 11b is formed on the power transmission member 11 by molding. Thus, the engagement between the hole 4a of the rotor member 4 and the projection 11b of the power transmission member 11 ensures that the power transmission member 11 and the rotor member 4 are connected. Thereafter, the cylindrical permanent magnet 5 and the ring-shaped permanent magnet 13 are fixed on the rotor member 4.
[0051]
A nut 41 is mounted on the actuator shaft 6, the shafts 35, 36, 37 and 38 are mounted on the nut 41, and the planetary gears 31, 32, 33 and 34 are mounted on the shafts 35, 36, 37 and 38. Further, the connecting plate 29 is mounted on the actuator shaft 6, the shafts 25, 26, 27 and 28 are mounted on the connecting plate 29, and the planetary gears 21, 22, 23 and 24 are mounted on the shafts 25, 26, 27 and 28. . Next, after the rotor sub-assembly is mounted on the actuator shaft 6, the actuator shaft 6 and the parts integrated therewith are placed inside the casing 1 after the molding, from the left end to the right. insert. Further, the bearing 42 is inserted into the casing 1 from the left end side, the lock nut 44 is fixed to the nut, and the bearing member 15 to which the potentiometer 51 has been previously attached is attached to the casing 1. Further, a sub-assembly in which the ball element 9, the bearing 17, and the bearing member 16 are integrated is inserted from the right end side of the casing 1 and fixed to the casing 1.
[0052]
Of course, the procedure for assembling the various components described above is merely an example, and if possible, the procedure for assembling may be changed as necessary.
[0053]
In this actuator, since the electric coil 2 is on the casing 1 side, the casing 1 is an iron pipe, and the subassembly AS1 and the casing 1 are in direct contact with each other or through a thin resin. Since they are adjacent to each other, the heat resistance of the portion is small, and the heat dissipation is very good even if the actuator itself is small. In addition, since the electric coil 2 does not rotate, the inertia is small, and a large output can be obtained even with a small size.
[0054]
In the above embodiment, since the trapezoidal screw is used for the conversion mechanism, the rotor does not rotate even if the wheel receives a force from the road surface, and the reverse efficiency becomes zero. Therefore, it is suitable for steering the rear wheels. When a ball screw is used for the conversion mechanism, the reverse efficiency does not become completely zero. In this case, for example, by considering the gear ratio of the planetary gear mechanism in advance, there is no problem in operation. can do.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since the position of the output shaft is detected by the position detecting means connected to the outer peripheral surface of the nut for driving the output shaft, even if the travel stroke of the output shaft is extremely small, The moving stroke of the movable portion of the position detecting means can be increased, and a high detection resolution can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a right half of a rear wheel steering actuator according to an embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a left half of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a subassembly of the electric coil.
FIG. 4 is a side view as seen from the line IV-IV in FIG. 3;
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a casing in which an inner peripheral surface is integrally formed with a resin material 3B.
6 is a front view showing a part of the actuator shaft 6. FIG.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a rotor portion of the electric motor.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a planetary gear mechanism 7 connected to a rotor.
FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX of FIG. 1;
FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. 8;
FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG. 8;
FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII of FIG.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a nut 41 and a lock nut 44.
FIG. 14 is a front view showing the appearance of the lock nut 44.
FIG. 15 is a front view showing an appearance of a nut 41.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a nut 41.
FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a bearing member 15;
18 is a side view as viewed from the line XVIII-XVIII in FIG.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
FIG. 20 is a front view showing an appearance of a lock nut 44 according to a modified example.
FIG. 21 is a front view showing the appearance of a lock nut 44 according to a modified example.
[Explanation of symbols]
1: casing 1a, 1b: convex
2: Electric coil 3A: Holder
3Aa: concave portion 3B: resin material
4: Rotor member 4a: Hole
5, 13: permanent magnet
6: Actuator shaft
6a: trapezoidal screw 6b: large diameter part
6c: small diameter section 6d: spline
6e: Groove 7: Planetary gear mechanism
8: Conversion mechanism 9: Hall element
10, 17: Bearing
11: Power transmission member
11a: Gear 11b: Projection
11c: Large diameter part 12: Ring gear
15, 16: bearing member
21, 22, 23, 24: Planetary gear
25, 26, 27, 28: axis
29: Connecting plate 29a: Sun gear
31, 32, 33, 34: Planetary gear
35, 36, 37, 38: axis
41: Nut 41a: Trapezoidal screw
41b: protrusion 41c: groove
41d: communication hole 41e: groove
41f, 44a: Screw
42: Bearing
43a: lever 44: lock nut
44a: Screw 44c: Inner peripheral surface
44d: End face 44e: Gear
46: O-ring 51, 52, 54: Potentiometer
51a: movable part 53, 55: gear
61: Iron core 62: Bearing
62a, 62b, 62c: contact area
62d, 62e, 62f: non-contact area
63: Boundary part 64: Terminal
AS1: Subassembly

Claims

An output shaft that is rotatably supported in the axial direction and cannot be rotated about the shaft, and has a thread formed on the outer peripheral surface ;
Nut which is supported for rotation immovably to intermesh have axial to the screw of the output shaft;
Rotary driving means for rotationally driving the nut;
A helically formed screw on the outer periphery of the nut ; and a movable portion that engages with the helically formed screw on the outer periphery of the nut and moves in the axial direction by rotation of the screw. Position detecting means including means for outputting a signal corresponding to the position of the part;
Riniaakuchu mediator with a.

An output shaft that is rotatably supported in the axial direction and cannot be rotated about the shaft, and has a thread formed on the outer peripheral surface ;
Nut which is supported for rotation immovably to intermesh have axial to the screw of the output shaft;
Rotary driving means for rotationally driving the nut;
The rotatable portion includes a rotatable portion which is driven to rotate by the gear and the gear that meshes with threads formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of and the nut; threads formed in a spiral shape on the outer periphery of the nut Position detecting means including means for outputting a signal corresponding to the rotational position of the camera;
Riniaakuchu mediator with a.

An output shaft that is rotatably supported in the axial direction and cannot be rotated about the shaft, and has a thread formed on the outer peripheral surface ;
Nut which is supported for rotation immovably to intermesh have axial to the screw of the output shaft;
Rotary driving means for rotationally driving the nut;
First gear distributed in a direction around the upper outer peripheral surface of the nut; and the rotatable portion includes a rotatable portion that is rotated by the second gear and the second gear meshing with said first gear Position detecting means including means for outputting a signal corresponding to the rotational position of the camera;
Riniaakuchu mediator with a.

The nut has a groove that is a grease reservoir formed on the outer peripheral surface and a communication hole that communicates with the groove and a screw hole that meshes with a screw of the output shaft. The nut is screw-coupled to the output shaft, and is rotationally driven by the rotation driving unit. 4. The linear actuator according to claim 1, further comprising: a nut to be fixed; and a lock nut integrally fixed to the nut, covering an outer peripheral surface of the nut and closing the groove.

The linear actuator according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the means for outputting the signal is a potentiometer.