JP5090992B2 - Telescopic actuator - Google Patents
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Description
本発明は、相互に螺合する第1ねじ部材および第2ねじ部材よりなる送りねじ機構を備え、前記第1ねじ部材をモータの回転軸に接続して前記第2ねじ部材を出力ロッドに接続し、前記モータの回転軸の回転による前記出力ロッドのストローク位置をストロークセンサで検出する伸縮アクチュエータに関する。 The present invention includes a feed screw mechanism including a first screw member and a second screw member that are screwed together, the first screw member is connected to a rotation shaft of a motor, and the second screw member is connected to an output rod. The present invention also relates to a telescopic actuator that detects a stroke position of the output rod by a rotation of a rotation shaft of the motor by a stroke sensor.
電動モータの回転をボールねじ機構で出力ロッドの伸縮動に変換する伸縮アクチュエータにおいて、出力ロッドの回転角をレゾルバで検出することで、出力ロッドのストローク位置を検出するものが、下記特許文献1により公知である。
ところで上記従来のものは、出力ロッドが収縮側の限界位置から伸長側の限界位置まで移動する間にボールねじ機構の雌ねじ部材が360°を超えて回転するため、雌ねじ部材の回転角から該雌ねじ部材の回転数を演算する必要があり、出力ロッドのストローク位置を検出するための演算処理が複雑になる問題がある。 By the way, in the above-mentioned conventional one, the female screw member of the ball screw mechanism rotates over 360 ° while the output rod moves from the contracted side limit position to the extended side limit position. There is a problem that it is necessary to calculate the rotation speed of the member, and the calculation processing for detecting the stroke position of the output rod is complicated.
これを回避するために、出力ロッドに設けた被検出部をハウジングに設けた検出部で直接検出することが考えられるが、このようにすると、検出部の軸方向寸法を少なくとも被検出部の移動距離に等しくする必要があり、検出部の大型化によって伸縮アクチュエータの軸方向寸法が大型化する問題がある。 In order to avoid this, it is conceivable that the detected part provided on the output rod is directly detected by the detecting part provided on the housing. However, in this case, at least the axial dimension of the detected part is moved. There is a problem that it is necessary to make the distances equal to each other, and the size of the extension actuator is increased in the axial direction due to the increase in the size of the detection unit.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、伸縮アクチュエータの出力ロッドのストローク位置をストロークセンサで検出するものにおいて、複雑な演算処理の必要を無くながら伸縮アクチュエータの軸方向寸法を短縮することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the case where the stroke position of the output rod of the telescopic actuator is detected by a stroke sensor, the axial dimension of the telescopic actuator is shortened without the need for complicated calculation processing. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明によれば、相互に螺合する第1ねじ部材および第2ねじ部材よりなる送りねじ機構を備え、前記第1ねじ部材をモータの回転軸に接続して前記第2ねじ部材を出力ロッドに接続し、前記モータの回転軸の回転による前記出力ロッドのストローク位置をストロークセンサで検出する伸縮アクチュエータにおいて、前記第1ねじ部材は、軸方向のスラスト力をハウジングに伝達するスラスト受けフランジを備えると共に、該第1ねじ部材の回転角が360°未満に設定され、前記ストロークセンサは、前記スラスト受けフランジの外周に設けられた被検出部と、前記ハウジングに設けられて前記被検出部に対向する検出部とを備えていて、前記第1ねじ部材の回転角に基づいて前記出力ロッドのストローク位置を検出することを特徴とする伸縮アクチュエータが提案される。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a feed screw mechanism comprising a first screw member and a second screw member that are screwed together is provided, and the first screw member is connected to a rotating shaft of a motor. In the telescopic actuator, wherein the second screw member is connected to an output rod, and the stroke position of the output rod due to rotation of the rotation shaft of the motor is detected by a stroke sensor, the first screw member has an axial thrust force housing. provided with a thrust-receiving flange for transmitting the rotation angle of the first screw member is set to less than 360 °, the stroke sensor includes a detected portion provided on the outer periphery of said thrust receiving flange, provided in the housing the comprise a detection portion opposed to the detected part is, the stroke position of the output rod based on the rotation angle of the first screw member Telescopic actuator and detecting the Ru been proposed.
尚、実施の形態の第2ハウジング32は本発明のハウジングに対応し、実施の形態の雄ねじ部材95および雌ねじ部材96はそれぞれ本発明の第1ねじ部材および第2ねじ部材に対応する。
The
本発明によれば、相互に螺合する第1ねじ部材および第2ねじ部材よりなる送りねじ機構の第1ねじ部材の回転角を360°未満に設定し、出力ロッドのストローク位置を検出するストロークセンサが第1ねじ部材の回転角に基づいて出力ロッドのストローク位置を検出するので、第1ねじ部材の回転数を演算する必要が無くなって演算処理が簡単になるだけでなく、出力ロッドに設けた被検出部の位置をハウジングに設けた検出部で検出するものに比べて、検出部の軸方向寸法を短縮して伸縮アクチュエータの軸方向寸法を小型化することができる。 According to the present invention , the stroke for detecting the stroke position of the output rod by setting the rotation angle of the first screw member of the feed screw mechanism comprising the first screw member and the second screw member that are screwed together to be less than 360 °. Since the sensor detects the stroke position of the output rod based on the rotation angle of the first screw member, it is not necessary to calculate the number of rotations of the first screw member, simplifying the calculation process, and providing the output rod The axial dimension of the telescopic actuator can be reduced by shortening the axial dimension of the detecting part as compared with the case where the position of the detected part is detected by the detecting part provided in the housing.
また特にストロークセンサを、第1ねじ部材の軸方向のスラスト力をハウジングに伝達するスラスト受けフランジの外周に設けられた被検出部と、ハウジングに設けられて被検出部に対向する検出部とで構成したので、被検出部および検出部を径方向内外に配置して伸縮アクチュエータの軸方向寸法を更に短縮することができる。 In particular, the stroke sensor includes a detected portion provided on the outer periphery of the thrust receiving flange that transmits the axial thrust force of the first screw member to the housing, and a detecting portion provided on the housing and facing the detected portion. Since it comprised, to-be-detected part and a detection part can be arrange | positioned in radial direction inside and outside, and the axial direction dimension of an expansion-contraction actuator can further be shortened.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1〜図6は本発明の実施の形態を示すもので、図1は左後輪のサスペンション装置の斜視図、図2は図1の2方向矢視図、図3は図1の3−3線拡大断面図、図4は図3の4部拡大図、図5は図3の5部拡大図、図6は減速機およびカップリングの分解斜視図である。
1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a left rear wheel suspension device, FIG. 2 is a view in the direction of the
図1および図2に示すように、四輪操舵車両のダブルウイッシュボーン式のリヤサスペンションSは、後輪Wを回転自在に支持するナックル11と、ナックル11を上下動可能に車体に連結するアッパーアーム12およびロアアーム13と、後輪Wのトー角を制御すべくナックル11および車体を連結するトーコントロールアクチュエータ14と、後輪Wの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパー15等で構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a double wishbone type rear suspension S for a four-wheel steering vehicle includes a
基端をそれぞれゴムブッシュジョイント16,17で車体に連結されたアッパーアーム12およびロアアーム13の先端は、それぞれボールジョイント18,19を介してナックル11の上部および下部に連結される。トーコントロールアクチュエータ14は、基端がゴムブッシュジョイント20を介して車体に連結され、先端がゴムブッシュジョイント21を介してナックル11の後部に連結される。上端を車体(サスペンションタワーの上壁22)に固定された懸架ばね付きダンパー15の下端が、ゴムブッシュジョイント23を介してナックル11の上部に連結される。
The distal ends of the
トーコントロールアクチュエータ14を伸長駆動すると、ナックル11の後部が車幅方向外側に押されて後輪Wのトー角がトーイン方向に変化し、トーコントロールアクチュエータ14を収縮駆動すると、ナックル11の後部が車幅方向内側に引かれて後輪Wのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、ステアリングホイールの操作による通常の前輪の操舵に加えて、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて後輪Wのトー角を制御することで、車両の直進安定性能や旋回性能を高めることができる。
When the
次に、図3〜図6に基づいてトーコントロールアクチュエータ14の構造を詳細に説明する。
Next, the structure of the
図3および図4に示すように、トーコントロールアクチュエータ14は、車体側に連結されるゴムブッシュジョイント20が一体に設けられた第1ハウジング31と、ナックル11側に連結されるゴムブッシュジョイント21が一体に設けられた出力ロッド33を伸縮自在に支持する第2ハウジング32とを備えており、第1、第2ハウジング31,32の対向部は、シール部材34を介してインロー嵌合した状態で、各々の結合フランジ31a,32aを複数本のボルト35…で締結して一体化される。第1ハウジング31の内部には駆動源となるブラシ付きのモータ36が収納され、第2ハウジング32の内部には遊星歯車式の減速機37と、弾性を有するカップリング38と、台形ねじを用いた送りねじ機構39とが収納される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
モータ36の外郭は、フランジ40aを有するをカップ状に形成されたヨーク40と、ヨーク40のフランジ40aに複数のボルト41…で締結されたベアリングホルダ42とで構成される。ヨーク40およびベアリングホルダ42を締結するボルト41…は第1ハウジング31の端面に螺合しており、このボルト41…を利用してモータ36が第1ハウジング31に固定される。
The outer shell of the
ヨーク40の内周面に支持した環状のステータ43内に配置されるロータ44は、その回転軸45の一端がヨーク40の底部に設けたボールベアリング46に回転自在に支持され、他端がベアリングホルダ42に設けたボールベアリング47に回転自在に支持される。ベアリングホルダ42の内面には、回転軸45の外周に設けたコミュテータ48に摺接するブラシ49が支持される。ブラシ49から延びる導線50は、第1ハウジング31に設けたグロメット51を介して外部に引き出される。
The
図4および図6から明らかなように、減速機37は第1遊星歯車機構61および第2遊星歯車機構62を2段に結合して構成される。第1遊星歯車機構61は、第2ハウジング32の開口部に嵌合して固定されたリングギヤ63と、モータ36の回転軸45の先端に直接形成された第1サンギヤ64と、円板状の第1キャリヤ65と、第1キャリヤ65に圧入により片持ち支持された第1ピニオンピン66…にボールベアリング67…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ63および前記第1サンギヤ64に同時に噛合する4個の第1ピニオン68…とで構成される。第1遊星歯車機構61は、入力部材である第1サンギヤ64の回転を、出力部材である第1キャリヤ65に減速して伝達する。
As apparent from FIGS. 4 and 6, the
減速機37の第2遊星歯車機構62は、第1遊星歯車機構61と共通のリングギヤ63と、第1キャリヤ65の中心に固定された第2サンギヤ69と、円板状の第2キャリヤ70と、第2キャリヤ70に圧入により片持ち支持された第2ピニオンピン71…にスライドブッシュ72…を介して回転自在に支持され、前記リングギヤ63および前記第2サンギヤ69に同時に噛合する4個の第2ピニオン73…とで構成される。第2遊星歯車機構62は、入力部材である第2サンギヤ69の回転を、出力部材である第2キャリヤ70に減速して伝達する。
The second
このように第1、第2遊星歯車機構61,62を直列に接続することで、大きな減速比を得ることができ、しかも減速機37の小型化を図ることができる。また第1遊星歯車機構61のサンギヤ64を、モータ36の回転軸45に固定することなく回転軸45に直接形成したので、回転軸45と別体の第1サンギヤ64を用いる場合に比べて部品点数を削減することができるだけでなく、第1サンギヤ64の直径を最小限に抑えて第1遊星歯車機構61の減速比を大きく設定することができる。
Thus, by connecting the first and second
減速機37の出力部材である第2キャリヤ70は、送りねじ機構39の入力部材であるスラスト受けフランジ74にカップリンング38を介して接続される。概ね円板状のスラスト受けフランジ74は、その外周部を一対のスラストベアリング75,76に挟まれて回転自在に支持される。即ち、第2ハウジング32の内周面にスペーサカラー77を挟むように環状のロックナット78が締結されており、一方のスラストベアリング75は第2ハウジング32とスラスト受けフランジ74との間のスラスト荷重を支持し、他方のスラストベアリング76はロックナット78とスラスト受けフランジ74との間のスラスト荷重を支持するように配置される。
The
カップリング38は、例えばポリアセタールで構成された2枚の外側弾性ブッシュ79,79と、例えばシリコンゴムで構成された1枚の内側弾性ブッシュ80とを備えており、それらの外周には各8個の突起79a…,80a…および各8個の溝79b…,80b…が等間隔で放射状に突出する。一方、第2キャリヤ70およびスラスト受けフランジ74の対向面には、各4個の爪70a…,74a…が等間隔で軸方向に対峙するように突出する。
The
外側弾性ブッシュ79,79および内側弾性ブッシュ80は突起79a…,80a…の位相が揃うように重ね合わされ、8個の溝79b…,80b…のうちの一つおきの4個に第2キャリヤ70の4個の爪70a…が係合し、8個の溝79b…,80b…のうちの残りの4個にスラスト受けフランジ74の4個の爪74a…が係合する。
The outer
図5から明らかなように、第2ハウジング32の軸方向中間部の内周面に第1スライドベアリング91が固定され、また第1ハウジング32の軸方向端部に螺合するエンド部材93の内周面に第2スライドベアリング92が固定されており、これら第1、第2スライドベアリング91,92に前記出力ロッド33が摺動自在に支持される。スラスト受けフランジ74の回転運動を出力ロッド33のスラスト運動に変換する送りねじ機構39は、スラスト受けフランジ74の中心を貫通してナット94(図4参照)で締結された雄ねじ部材95と、この雄ねじ部材95の外周に螺合するとともに、中空の出力ロッド33の内周面に嵌合してロックナット97で固定された雌ねじ部材96とを備える。
As is clear from FIG. 5, the first slide bearing 91 is fixed to the inner peripheral surface of the axially intermediate portion of the
このように、出力ロッド33を第1、第2スライドベアリング91,92を介して第2ハウジング32に支持したので、出力ロッド33に加わる径方向の荷重を第2ハウジング32で確実に支持して送りねじ機構39のコジリを防止することができる。
As described above, since the
送りねじ機構39の雄ねじ部材95および雌ねじ部材96は複数条(実施の形態では4条)のねじ山を有する多条ねじ(早ねじ)で構成されており、従って雄ねじ部材95および雌ねじ部材96が360°相対回転したときのストロークSはねじ山の1ピッチ長に条数を掛けた分(実施の形態ではねじ山の4ピッチ分)になる。
The
トーコントロールアクチュエータ14を伸縮制御する際に、その出力ロッド33のストローク位置を検出して制御装置にフィードバックすべく設けられたストロークセンサ102は、送りねじ機構39の雄ねじ部材95と一体のスラスト受けフランジ74の回転位置を検出するレゾルバで構成される。即ち、ストロークセンサ102は、スラスト受けフランジ74の外周面に所定間隔で固定された複数の永久磁石よりなる被検出部104…と、この被検出部104…の位置を磁気的に検出するコイルよりなる検出部105を収納するセンサ本体106とを備える。そして検出部105がスペーサカラー77に形成した開口77aと、第2ハウジング32に形成した開口32dとを介して被検出部104…に対向するように、センサ本体106が第2ハウジング32に固定される。
A
図4から明らかなように、スラスト受けフランジ74に近い第2ハウジング32の内周面のサークリップよりなる収縮側ストッパ98が装着されており、この収縮側ストッパ98に出力ロッド33の突き当て部33cが当接可能に対向する。また図5から明らかなように、出力ロッド33の外周面にサークリップよりなる伸長側ストッパ99が装着されており、この伸長側ストッパ99にエンド部材93の突き当て部93aが当接可能に対向する。
As is apparent from FIG. 4, a
収縮側ストッパ98が出力ロッド33の突き当て部33cに当接する収縮端から、伸長側ストッパ99がエンド部材93の突き当て部93aに当接する伸長端までの出力ロッド33のストロークは、前記ストロークS(ねじ山の4ピッチ分)よりも僅かに小さく設定される。従って、出力ロッド33が前記ストロークSだけ移動する間の雄ねじ部材95の回転角は、360°未満となる。
The stroke of the
第2ハウジング32と出力ロッド33との隙間に水や塵が侵入するのを防止すべく、第2ハウジング32に形成した環状段部32cと、出力ロッド33に形成した環状溝33aとにブーツ108の両端が嵌合し、それぞれバンド109,110で固定される。
In order to prevent water and dust from entering the gap between the
出力ロッド33が伸長すると第1、第2ハウジング31,32の内部空間の容積が増加し、逆に出力ロッド33が収縮すると第1、第2ハウジング31,32の内部空間の容積が減少するため、前記内部空間の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ14のスムーズな作動を妨げる虞がある。しかしながら、中空の出力ロッド33の内部空間とブーツ108の内部空間とが、出力ロッド33に形成した通気孔33bを介して連通しているため、前記圧力の変動がブーツ108の変形により緩和されてトーコントロールアクチュエータ14のスムーズな作動が可能になる。
When the
さて、トーコントロールアクチュエータ14を伸縮制御する際に、ストロークセンサ102が出力ロッド33のストローク位置を検出して制御装置にフィードバックする。即ち、ストロークセンサ102は、送りねじ機構29の雄ねじ部材95と一体のスラスト受けフランジ74が回転すると、スラスト受けフランジ74の外周面に固定した永久磁石よりなる被検出部104…を第2ハウジング32に固定したセンサ本体106の検出部105で検出することで、雄ねじ部材95の回転角を検出する。雄ねじ部材95の回転角は、出力ロッド33のストロークと1対1の対応関係にあるため、雄ねじ部材95の回転角から出力ロッド33のストローク位置を知ることができる。
When the
レゾルバよりなるストロークセンサ102により、検出した雄ねじ部材95の回転角α°と360°+α°とを識別ようとすると、特別なロジックが必要となる。しかしながら、収縮側ストッパ98および伸長側ストッパ99によって雄ねじ部材95(つまりスラスト受けフランジ74)の回転角が360°未満に制限されているので、特別なロジックを必要とせずに出力ロッド33のストローク位置を知することができる。しかも送りねじ機構39に多条ねじを用いているので、その雄ねじ部材95の回転角を360°未満に制限しても、出力ロッド33に充分なストローク量を与えることができる。
If the detected rotation angle α ° and 360 ° + α ° of the
以上のように、ストロークセンサ102の被検出部104…および検出部105を径方向内外に配置したので、それらを軸方向に配置したものに比べて、ストロークセンサ102の軸方向寸法を短縮することができ、また雄ねじ部材95と一体のスラスト受けフランジ74に設けた被検出部104…は、周方向に移動するだけで軸方向には移動しないので、検出部105の軸方向寸法を短縮してストロークセンサ102の軸方向寸法を短縮することができ、これによりトーコントロールアクチュエータ14の小型化に寄与することができる。
As described above, since the detected
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. Is possible.
例えば、実施の形態ではモータ36側に雄ねじ部材95を接続し、出力ロッド33側に雌ねじ部材96を接続しているが、その関係を逆転し、モータ36側に雌ねじ部材96を接続し、出力ロッド33側に雄ねじ部材95を接続しても良い。
For example, in the embodiment, the
また本発明の伸縮アクチュエータは実施の形態のトーコントロールアクチュエータ14に限定されず、任意の用途に適用することができる。 The telescopic actuator of the present invention is not limited to the toe control actuator 14 of the embodiment, and can be applied to any application.
32 第2ハウジング(ハウジング)
33 出力ロッド
36 モータ
39 送りねじ機構
45 回転軸
74 スラスト受けフランジ
95 雄ねじ部材(第1ねじ部材)
96 雌ねじ部材(第2ねじ部材)
102 ストロークセンサ
104 被検出部
105 検出部
32 Second housing (housing)
33
96 Female thread member (second thread member)
102
Claims (1)
前記第1ねじ部材(95)は、軸方向のスラスト力をハウジング(32)に伝達するスラスト受けフランジ(74)を備えると共に、該第1ねじ部材(95)の回転角が360°未満に設定され、
前記ストロークセンサ(102)は、前記スラスト受けフランジ(74)の外周に設けられた被検出部(104)と、前記ハウジング(32)に設けられて前記被検出部(104)に対向する検出部(105)とを備えていて、前記第1ねじ部材(95)の回転角に基づいて前記出力ロッド(33)のストローク位置を検出することを特徴とする、伸縮アクチュエータ。 A feed screw mechanism (39) composed of a first screw member (95) and a second screw member (96) screwed together is provided, and the first screw member (95) is connected to a rotating shaft (45) of a motor (36). And the second screw member (56) is connected to the output rod (33), and the stroke position of the output rod (33) by the rotation of the rotating shaft (45) of the motor (36) is determined by a stroke sensor (102). ) In the telescopic actuator detected by
Wherein the first threaded member (95) is set the thrust force in the axial direction provided with a flange (74) receives the thrust transmitted to the housing (32), the rotation angle is less than 360 ° of the first screw member (95) And
The stroke sensor (102) includes a detected part (104) provided on the outer periphery of the thrust receiving flange (74) and a detecting part provided on the housing (32) and facing the detected part (104). (105) have a, and detecting a stroke position of said output rod (33) on the basis of the rotation angle of the first threaded member (95), telescopic actuators.
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