JP6598775B2 - 遊星転動型ねじ山付スピンドル（ｐｗｇ）を備えるアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の遊星転動型ねじ山付スピンドル（ＰＷＧ）を備えるアクチュエータに関する。

遊星転動型ねじ山付スピンドル（ＰＷＧ）（遊星転動ねじ山付スピンドル駆動装置とも称される）は、長年来、先行技術となっていて、たとえば旧東ドイツ国経済特許第０２７７３０８号明細書に記載されている。文献としての独国特許出願公開第１０２０１００４７８００号明細書において、たとえば遊星転動型ねじ駆動装置が知られている。この遊星転動型ねじ駆動装置は、ハイドロスタティッククラッチアクチュエータの態様のハイドロスタティックアクチュエータに含まれており、これにより、電動モータＥによって生成される回動運動が軸方向移動に変換される。ねじ山付スピンドルと、ねじ山付スピンドル上に配置されたナットと、周にわたって分配された、ねじ山付スピンドルとナットとの間に配置された複数の遊星ギヤであって、ナットの内周およびねじ山付スピンドルの外周に転動可能に配置されている遊星ギヤとを備える遊星転動型ねじ駆動装置が、独国特許出願公開第１０２０１００１１８２０号明細書から知られている。この構成手段では、遊星ギヤに対する予圧装置が設けられており、ナットは、相互に軸方向に可動の２つのナット部分を有し、予圧装置は、１つのナット部分に対してばね力が掛けられたばね要素を有している。ナットは、２つの機能を担う：一方では、ナットは伝動装置部分であり、他方では、ナットは予圧装置の一部である。

さらに、ねじ山付スピンドル上に配置されたスピンドルナットと、ねじ山付スピンドルおよびスピンドルナットと転動係合する、周にわたって分配して配置された複数の遊星ギヤとを備えるＰＷＧのスリップ検出のための絶対位置測定を行うことが知られている（独国特許出願公開第１０２０１１０８８９９５号明細書参照）。スピンドルナットに対して軸方向摺動不能に配置されたセンサ素子が、ねじ山付スピンドルとスピンドルナットとの相互の軸方向の変位を検出する。スピンドルナットは、センサ要素を有するハウジングに、スピンドル軸回りに回動可能に支持されている。

まだ公開されていない出願にも、自動車のクラッチ用のレリーズシステムが記載されている。このレリーズシステムでは、駆動装置を使用して、ＰＷＧを介して、ハウジング内に軸方向摺動可能に支持されたプランジャが作動させられ、センサ装置によって、プランジャの位置を検出可能である。

しかし、公知のシステムは、割合煩雑である。というのも、予圧を実現しなければならず、また、ＰＷＧシステムの、スリップに起因するピッチ変化のため、正確な位置決めのために距離センサが必要となるからである。

内歯車ナットおよび遊星ロールにおけるピッチがゼロである枠条件について、以下の極端なケースが生じる。
ケース１：スピンドルと遊星ロールとの間の拘束状態では、スピンドルの回動時に、スピンドルに対して相対的な送り／軸方向移動が行われない。このため、遊星ロールと内歯車ナットとの間の１００％スリップが記録され、作用効率はゼロである。
ケース２：遊星ロールと内歯車ナットとの間の拘束状態では、遊星ロールとスピンドルとの間の１００％のスリップで１：１のスピンドルピッチが実施される。このため、作用効率は極めて小さい。

本発明の課題は、遊星転動型ねじ駆動装置を備えるアクチュエータを改良して、スリップに起因するピッチ変化を回避し、良好な効率を保証し、かつ簡単な構造を有するアクチュエータを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成によって解決される。

好適な態様は、従属請求項において明らかである。

アクチュエータは、遊星転動型ねじ山付スピンドルを備え、特に車両のクラッチを作動させるために使用される。所定のピッチを有する中央のスピンドルが、駆動装置のロータと回動不能に結合されていて、駆動装置によって回動軸線を中心に駆動可能である。複数の遊星ロールが、スピンドルと係合していて、遊星ロールを包囲しかつ周方向で溝を有する内歯車と噛み合う。遊星ロールは、両方の端部で、遊星ロール支持体内に位置決めされている。本発明によれば、遊星ロール支持体は、両方の端部で回動不能に支持されており、軸方向に作動可能なプランジャと作用結合された、ＰＷＧを用いて軸方向可動にされた構成要素の、軸方向ストロークに対するスピンドルのピッチの対応付けが固定される。

これにより初めて、スピンドルのピッチを介して軸方向のストロークを特定することが可能であり、そのために煩雑なセンサ装置が用いられることはない。

回動不能に支持された遊星ロール支持体と、これに結合された、スリップに依存しないシステムピッチと、を有するＰＷＧを初めて使用することにより、アクチュエータにおいて、距離センサ（背景技術によれば距離センサはスリップに基づいて必要である）と、これに属する、電子装置における構成要素とを省略することができる。というのも、スリップが、ＰＷＧの軸方向可動の構成要素の軸方向移動に作用しないからである。

好適には、本発明による構成は、基準設定の手段と組み合わされ、これにより、アクチュエータの軸方向可動の要素の軸方向の基準位置／ゼロ位置が特定可能である。

遊星ロール支持体は、好適には、内歯車を包囲しかつ両方の端部が半径方向内向きの第１のスリーブ内に回動不能に支持されており、第１のスリーブは、直接にまたは第２のスリーブもしくは別の中間要素を介して、回動不能にかつ軸方向摺動可能にフレーム固定のハウジングに収容されている。内歯車は、遊星ロールの軸方向力を、第１のスリーブに伝達し、第１のスリーブは、第１のスリーブに対して回動不能な、プランジャと結合された第２のスリーブに衝突し、プランジャは、たとえばクラッチを作動させる。

ハウジングは、駆動装置（好適には電動モータ）を収容するモータブロックに回動不能に取り付けられていて、少なくとも１つのばねまたはばねユニットに対して予圧を掛けられており、ばねユニットが密着状態に圧縮されるまで、第１のスリーブは、プランジャの押出し移動とは逆向きに、ばねユニットへ向けて移動可能である。これにより、ばねユニットの特性曲線を介して、ＰＷＧひいてはプランジャのゼロ位置または軸方向の基準点が特定可能である。

遊星ロール支持体と回動不能にかつ軸方向不動に結合された第１のスリーブは、軸方向力と軸方向ストロークの態様の移動とを、直接にまたは第２のスリーブ（もしくは同等の中間要素）を介してプランジャへ伝達し、これにより、プランジャは、押出し移動を行う。基準方向で、第１のスリーブは、軸方向の基準点／ゼロ位置を特定するためにばね／ばねユニットを押圧する。

基準点／ゼロ位置が明らかになった後で、スピンドルのピッチを介して、第１のスリーブひいては第１のスリーブと結合された別の軸方向可動の構成要素（第２のスリーブ／プランジャ）の軸方向位置が特定可能である。というのも、これらは遊星ロール支持体とともにハウジングに対して回動不能に固定されているからである。

軸方向に所定の基準点を実現するばねユニットと組み合わせて、遊星ロール支持体の相対回動不能性により、位置特定が、電動モータまたはスピンドルの回動角度発信器を用いて実現可能である。さらに、軸方向の位置特定は、モータ特性曲線またはモータ電流の特性曲線を可介して可能である。というのも、これらの特性曲線は、ばね／ばねユニットの特性曲線（力／距離／推移）に対応するからである。

さらに、クラッチの位置は、クラッチの特性曲線を介して、妥当性チェックにより特定可能である。

スピンドルは、≠０のピッチを有し、好適には、駆動電動モータのロータと相対回動不能に結合された、角度センサ／位置センサに対する角度発信器とのみ組み合わせされている。

第１のスリーブは、好適には、２つの部分から構成されていて、たとえば、両方の部分を包囲するクランプを介して相互に軸方向不動にかつ回動不能に結合されている。

第２のスリーブは、外径で、ハウジングの内側輪郭における縦歯列と係合する縦歯列を有し、第２のスリーブは、回動不能にかつ軸方向摺動可能にハウジングに収容されている。さらに、第２のスリーブは、プランジャと結合されているので、軸方向移動がプランジャに伝達され、これによりクラッチが作動させられる。

本発明による構成手段により、スリップに起因するピッチ変化が回避される（スリップの回避ではない）、良好な効率が維持される。したがって、距離センサを省略することができ、高まる機能確実性要求に基づいて適切な位置に移動しなければならないアクチュエータにおける電子装置を簡略化することができる。位置決めのために、統合された回転発信器が１つのみ使用され、その信号は、妥当な基準設定のみを介して、特性曲線に対して調整される。

以下、１つの実施の形態および付属の図面に基づいて本発明を説明する。

アクチュエータの縦断面図である。 プランジャの押出し方向に力伝達経路Ｆが記入された、アクチュエータの縦断面斜視図である。 第１のスリーブおよび第２のスリーブとともにＰＷＧを示す縦断面図である。 図２および図３に示されたＰＷＧの斜視図であるが、第２のスリーブを省いて示す図である。 単品で示されたハウジングの斜視図である。

図１には、アクチュエータが縦断面図で示されている。アクチュエータは、遊星転動型ねじ山付スピンドル（ＰＷＧ）を備える。遊星転動型ねじ山付スピンドルによって、電動モータＥにより生成される回動運動が軸方向のストローク移動に変換され、ストローク移動により、プランジャ１が押出し可能であり、これにより、図示されていないクラッチが作動可能である。遊星転動型ねじ山付スピンドルＰＷＧ（図２及び図３も参照）の１つの態様としてのこの伝動装置は、所定のピッチを持つ雄ねじ山２．１を有するスピンドル２を備える。スピンドル２は、駆動装置（ここでは電動モータＥ）の図示されていないロータと回動不能に結合されていて、駆動装置によって回動軸線Ｌを中心に駆動可能である。スピンドル２と複数の遊星ロール３とが係合しており、遊星ロール３は、遊星ロール３を包囲する、周方向に溝を有する内歯車４と噛み合う。好適には、３つまたは３の倍数の遊星ロール３が、スピンドル２を中心とする周方向に位置決めされている。遊星ロール３は、両方の端部で、それぞれ１つの遊星ロール支持体５に回動可能に保持され、両方の遊星ロール支持体５は、回動不能に支持されている。

そのために、各遊星ロール支持体５は、第１のスリーブＡの、端部側で半径方向内向きの領域Ａ１に保持されている。第１のスリーブＡは、２つの半部に分割されている。これらの半部は、半径方向外向きの鍔部６を備え、鍔部６で、クランプ７（好適には金属薄板から成る）を介して相互に回動不能にかつ軸方向不動に相互に結合されている。第１のスリーブＡは、第２のスリーブＢ内に回動不能にかつ軸方向不動に嵌め込まれており、第２のスリーブＢは、同様に回動不能に、ただし軸方向摺動可能にハウジング８内に収容されていて、ハウジング８に対してシールされている。第２のスリーブＢは、外径部に、外側歯列Ｂ１を有し（図２参照）、外側歯列Ｂ１は、ハウジング８の内側歯列８．１（図５も参照）に対応する。ハウジング８は、半径方向外向きのフランジ領域８．２を介して、電動モータＥのモータハウジング９にフレーム固定に取り付けられている。

したがって、ハウジング８を介して、第２のスリーブＢ、第１のスリーブＡおよび遊星ロール支持体５は、相対回動不能に配置されている。

内歯車４は、内部のＰＷＧ−力後続伝達を保証する、ＰＷＧの２つのスラスト軸受１０を介して、軸方向力を、遊星ロール３から、形状結合（図示されていない周方向に延在する溝）を用いて、スリーブＡへ伝達する。

第１のスリーブＡは、軸方向力および軸方向ストロークを、第２のスリーブＢを介して、作動すべき要素（ここではプランジャ１）に後続伝達する。プランジャ１は、図１によれば、保持部１１を介して、ハウジング８の中央開口８．３を通して第２のスリーブＢの外向きの端部に取り付けられている。

図１から判るように、ハウジング８は、半径方向外向きのフランジ領域８．２でもって、ここでは皿ばねユニット１２の形態のばねユニット１２を、モータハウジング９に緊締する。第１のスリーブＡは、クランプ７によって包囲された半径方向外向きの鍔部６でもって、プランジャ１の押出し移動とは逆向きに方向付けされた基準設定方向に、ばねユニット１２を押圧する。ばねユニット１２は、ハウジング８によって緊締されており、これにより、妥当な基準設定が保証される。

スピンドル２は、≠０のピッチを有し、図示されていない所定の角度に対する角度発信器および／または位置センサを有する。角度発信器および／または位置センサは、駆動電動モータＥのロータと相対回動不能に結合されている。

軸受ユニット１３は、好適には４点接触軸受として、ここではスラスト軸受とラジアル軸受との組み合わせとして構成されており、これにより、ハウジング８に対するスピンドル２の軸方向力および回転が吸収される。

モータハウジング９は、ステータ９．１と、図示されていない所要な電子装置と、外部へのインタフェース（コネクタ１４、コンデンサ１５など）とを有する。さらに、モータハウジング９とハウジング８がフレーム固定に連結されており、ハウジング８内で、縦溝の態様の内側歯列８．１を介して、遊星ロール支持体５の回動支持が、間接的に第１のスリーブＡと第２のスリーブＢとを介して実現される。

回動不能に支持された遊星ロール支持体５と、これに伴う、基準設定の手段と組み合わされた、スリップに依存しないシステムピッチとを有するＰＷＧの使用によって、本発明に係るアクチュエータでは、距離センサ（背景技術によれば、この距離センサはスリップに基づいて必要である）と、これに属する、電子装置における構成要素とを省略することができる。

図２および図３には、再度明確にするために、既に図１で主に記載された、遊星転動型ねじ山付スピンドルＰＷＧの態様のアクチュエータの伝動装置が示されている。

図２には、スピンドル２を介して第２のスリーブＢ（第２のスリーブＢによって、図示されていないプランジャ１が作動させられる）へ向かう力伝達経路Ｆが、矢印で示されている。図２および図３から、第２のスリーブＢに設けられた、縦溝の態様の外側歯列Ｂ１が看取される。第２のスリーブＢは、外側歯列Ｂ１を有する領域でもって、第１のスリーブＡの半分のみにわたって延在しており、外側歯列Ｂ１に続いて、半径方向内向き段部Ｂ２を有し、段部Ｂ２に、第１のスリーブＡが内側で軸方向に衝突する。半径方向内側で、段部Ｂ２に、管状の領域Ｂ３が続いており、管状の領域Ｂ３は、スピンドル２を包囲し、管状の領域Ｂ３にプランジャ１（図１参照）が取り付けられている。

図４には、図２および図３に示されたＰＷＧの斜視図であるが、第１のスリーブＡのみがともに示されており、第２のスリーブＢは省略されている。半径方向内向きの領域Ａ１で、第１のスリーブＡは、切欠きＡ２を有し、切欠きＡ２に、遊星ロール支持体５が形状結合式に係合するので、遊星ロール支持体５は、第１のスリーブＡに対して回動不能である。第１のスリーブＡの両方の半部とクランプ７とは、内外に係合する形状要素１６を介して相互に回動不能にかつ軸方向不動に固定されている。

図５において、単品で示されたハウジング８が看取される。ハウジング８は、縦歯列または縦溝の態様の内側歯列８．１を有し、これにより、第２のスリーブＢを、外側歯列Ｂ１でもって、回動不能にかつ軸方向摺動可能に収容する。ハウジング８は、フランジ領域８．２でもって、モータハウジング９（ここでは図示されていない）に取り付けられ、そのためにねじ穴８．４を有している。

本発明において、初めて、遊星ロール支持体が回動不能に支持される。スピンドル２は、ロータと相対回動不能に結合され、内歯車４は、遊星ロール３の軸方向力を、第１のスリーブＡに伝達する。第１のスリーブＡは、２つの部分から、好適には金属薄板から構成されている。第１のスリーブＡは、第２のスリーブＢに衝突し、第２のスリーブＢは、プランジャ１のストローク移動を可能にする。スリーブＡは、スリーブＢに対して回動不能であり、遊星ロール支持体５は、相対回動不能にスリーブＡに支持されている。軸方向で基準点を実現するばねユニット１２と組み合わせて、この相対回動不能性により、位置測定を、簡単に、電動モータＥまたはスピンドル２の回動角度発信器によって行うことができる。好適な実施の態様では、クラッチの特性曲線を介して妥当性チェックが行われ、これにより、位置が正しく特定される。

良好な効率を維持しつつ、スリップに起因するピッチ変化の回避（スリップの回避ではない）を実現することができる。さらに、基準設定の簡単な手段が提供される。これにより、距離センサを省略することができ、高まる機能確実性要求に基づいて適切な位置に移動しなければならないアクチュエータにおける電子装置を省略することができる。位置決めのために、統合された回転発信器が１つのみ使用され、その信号は、妥当な基準設定のみを介して、特性曲線に対して調整される。

１ プランジャ
２ スピンドル
２．１ 雄ねじ山
３ 遊星ロール
４ 内歯車
５ 遊星ロール支持体
６ 鍔部
７ クランプ
８ ハウジング
８．１ 内側歯列
８．２ フランジ領域
８．３ 開口
８．４ ねじ穴
９ モータハウジング
９．１ ステータ
１０ スラスト軸受
１１ 保持部
１２ ばねユニット
１３ 軸受ユニット
１４ コネクタ
１５ 電子装置（コンデンサ）
１６ 形状要素
Ａ 第１のスリーブ
Ａ１ 半径方向内向きの領域
Ｂ 第２のスリーブ
Ｂ１ 外側歯列
Ｂ２ 段部
Ｂ３ 管状の領域
Ｅ 電動モータ
Ｆ 力伝達経路
Ｌ 回動軸線
ＰＷＧ 遊星転動型ねじ山付スピンドル

Claims (9)

1. 特に車両のクラッチを作動させるための遊星転動型ねじ山付スピンドル（ＰＷＧ）を備えるアクチュエータであって、
   所定のピッチを有する中央のスピンドル（２）が、駆動装置のロータと回動不能に結合されていて、該駆動装置によって回動軸線（Ｌ）を中心に駆動可能であり、
   複数の遊星ロール（３）が、前記スピンドル（２）と係合していて、前記遊星ロール（３）を包囲しかつ周方向で溝を有する内歯車（４）と噛み合い、前記遊星ロール（３）は、両方の端部で、遊星ロール支持体（５）内に位置決めされている、アクチュエータにおいて、
   前記遊星ロール支持体（５）は、両方の端部で回動不能に支持されており、軸方向に作動可能なプランジャ（１）と作用結合された、前記ＰＷＧを用いて軸方向可動にされた構成要素の、軸方向ストロークに対する前記スピンドル（２）のピッチの変化が回避されており、
   前記遊星ロール支持体（５）は、前記内歯車（４）を包囲するとともに両方の端部が半径方向内向きの第１のスリーブ（Ａ）内に、回動不能に支持されており、
   前記第１のスリーブ（Ａ）は、直接にまたは第２のスリーブ（Ｂ）を介して、回動不能にかつ軸方向摺動可能にフレーム固定のハウジング（８）に収容されており、
   前記ハウジング（８）は、少なくとも１つのばねまたはばねユニット（１２）に向けて予圧が掛けられていることを特徴とする、アクチュエータ。
2. 前記内歯車（４）は、前記遊星ロール（３）の軸方向力を、前記第１のスリーブ（Ａ）に伝達し、該第１のスリーブ（Ａ）は、該第１のスリーブ（Ａ）に対して回動不能な、前記プランジャ（１）と結合された前記第２のスリーブ（Ｂ）に衝突する、請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記ハウジング（８）は、前記駆動装置を収容するモータブロックに回動不能に取り付けられており、
   前記ばねユニット（１２）が密着状態に圧縮されて、前記ばねユニット（１２）の特性曲線を介して、前記ＰＷＧひいては前記プランジャ（１）のゼロ位置／軸方向の基準点が特定可能であるまで、前記第１のスリーブ（Ａ）は、前記プランジャ（１）の押出し移動とは逆向きに、前記ばねユニット（１２）へ向けて移動可能である、請求項１または２記載のアクチュエータ。
4. 前記遊星ロール支持体（５）と回動不能にかつ軸方向不動に結合された前記第１のスリーブ（Ａ）は、軸方向力と軸方向ストロークの態様の移動とを、前記第２のスリーブ（Ｂ）を介して前記プランジャ（１）へ伝達し、基準方向では、ばね／ばねユニットを押圧する、請求項１から３までのいずれか１項記載のアクチュエータ。
5. 軸方向に所定の基準点を実現する前記ばねユニット（１２）と組み合わせて、前記遊星ロール支持体の相対回動不能性により、位置特定が、駆動電動モータ（Ｅ）または前記スピンドル（２）の回動角度発信器を用いて実現可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載のアクチュエータ。
6. 前記クラッチの位置は、該クラッチの特性曲線を介して、妥当性チェックにより特定可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載のアクチュエータ。
7. 前記スピンドル（２）は、≠０のピッチを有し、駆動電動モータ（Ｅ）のロータと相対回動不能に結合された、角度センサ／位置センサに対する角度発信器と組み合わせられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のアクチュエータ。
8. 前記第１のスリーブ（Ａ）は、２つの部分から構成されており、
   前記第１のスリーブ（Ａ）の両方の部分は、該両方の部分を包囲するクランプ（７）を介して相互に結合されており、
   前記第２のスリーブ（Ｂ）は、前記第１のスリーブ（Ａ）と軸方向不動にかつ回動不能に結合されており、
   前記第２のスリーブ（Ｂ）は、外径で、前記ハウジング（８）の内側輪郭における縦歯列と係合する縦歯列を有し、前記第２のスリーブ（Ｂ）は、回動不能にかつ軸方向摺動可能に前記ハウジング（８）に収容されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のアクチュエータ。
9. 前記第２のスリーブ（Ｂ）は、前記プランジャ（１）と回動不能に結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のアクチュエータ。

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