JPH05504817A - 作動器の変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 作動器の変換装置 （技術分野） 本発明は軸方向の振動動作を行う力発生部材と、ある一方向の動作により力を、 力の加わる方向に加える力伝達装置と、振動動作をある一方向へ力を加わえる運 動に変換する変換装置とを備える作動器構成に関する。

（背景技術） 振動移動あるいは振動力を受容するに各種の方法が可能であるが、ある一方向に おいて振動移動あるいは振動力を得ることが望ましい。比較的最近開発された方 法は磁気歪み性を有した材料を利用する。磁気歪み性とは材料の寸法が磁界を受 けることにより変化することを意味する。

この特性を有する材料としては通常賞土類金属を有するアロイ、ターフエノルの 名称で入手できるテルビウムと鉄を有するアロイが挙げられる。ターフエノル材 料は強度約３０００エルステツドの磁界で最大０．２％の極めて高い磁気歪およ び極めて早い応答性を示す。

磁気歪性のためパルス磁界を受け、予荷重が与えられ元の形状に戻るターフエノ ル材料のロッドは所定の振動長さを持ち、延いては振動力を与える。

実際の作動器内の振動移動あるいは振動力を利用するため、この移動を作動器内 において押しロッド等のある一方向の移動に変換する必要がある。

（発明の開示） この変換装置により所定の機能が行われ、振動動作からある一方向の動作を発生 するため、本発明の構成は力発生部材の振動周波数が力伝達装置の固有周波数よ り高くされ、力の加わる方向への各振動ストローク中にのみ変換装置が動作を伝 達可能に設けられてなることを特徴とする。

このように、ディスクブレーキ構成の場合変換装置により印加方向と反対の方向 の各振動ストローク中力発生部材（ターフエノルのロッド）からカリパスを含む 力伝達装置が分断され、極めて小さな力の段印加動作が行われる。ディスクブレ ーキ構成の実際の実施例ではターフエノルのロッドは１０００Ｈｚの振動周波数 を有し、ディスクブレーキのカリパスの固有周波数は１３０Ｈｚである。

（図面の簡単な説明） 第１図は本発明による作動器を備えた実施例のディスクブレーキの簡単図、第２ 図は本発明による構成の作動器の他の実施例のはり全体を切開いて示す側面図、 第３図および第４図は夫々第２図の作動器に使用される他の実施例の変換装置の 部分断面および側面図、第５図は本発明による作動器の更に別の実施例のはＶ全 体を断面図で示す側面図である。

（発明を実施するための最良の形態） 第１図には実際の具体例ではなく原理を説明するためディスクブレーキの構成が 簡略に示される。

図示の構成によれば枢支部５において相互に枢着された２個のカリパスレバー３ ．４の端部に配設されるブレーキパッド２により回転ディスク１が制動される。

この制動作用はブレーキパット２と対向するカリパスレバー３．４の端部を相互 に押進することにより得られる。第１図の簡潔な構成の場合、これはターフエノ ルと呼ばれ、所定の磁界（電気コイル６からの）を受けたとき、長さが最大０． ２％伸びる特性の材料で形成されたロッド７を囲繞する電気コイル６により遂行 される。ロッド７は第１図の左側のカリパスレバー３に連結され、またくさび部 材８を介し右側のカリパスレバー４と連係動作する。くさび部材８は圧縮バネ９ により上方に変位され、カリパスレバー４のくさび面と連係する。

電気コイル６はパルス電流により電気的に付勢される。カリパスレバー３．４の 質量に伴う慣性はくさび部材８と圧縮バネ９とにより構成される自己ロック機構 及びロッド７の質量に伴う慣性より相当に大きい。電気コイル６が付勢される都 度、ロッド７が僅かに延び、この結果カリパスレバー３．４は相当に離間するよ う押進される。電気コイル６が消勢されてロッド７が元の長さに復元するとき、 くさび部材８は短時間の間自在になり圧縮バネ９によって第１図の上方へ押進さ れ保持される。電気コイル６に供給されるパルス電流の周波数および本構成によ り、ブレーキパッド２は回転ディスク１に対し所定の力および速度をもって押圧 される。

制動力を解放するためパルス電流により再びコイルが付勢されるが、この場合く さび部材８は例えばソレノイド（図示せず）により（圧縮バネ９のバネ力に抗し て）押し戻されるように設けられ得る。

本発明の構成に使用される第２図に示す作動器のハウジング１０にはりット１１ が付設されている。リット１１には固定耳部１２が設けられ、一方ハウシングｌ Ｏの固定耳部１２と反対側から外部へ可動耳部１３が延設されている。これらの 固定、可動耳部は第１図に沿って説明したものと同一の一般的な種類のディスク ブレーキ構成に連結される。

円筒状永久磁石１４が仕切壁１５により支承されてハウジング１０内に配設され 、円筒状コイルＩ６が永久磁石１４内に配設される。ターフエノルのロッド１７ は円筒状コイル１６内に配設される。

ロッド１７と直線上で同軸に駆動スリーブ１８としての駆動部材が設けられる。

両端部に端部フランジを形成した引張りバ一部材１９が駆動スリーブ１８、ロッ ド１７およびリッド１１の夫々の穴を貫通して延びる。引張りバ一部材１９に押 進力を与え、これに伴いターフエノル製のσラド１フに予荷重を与えるため（こ れは所望の機能を得るために重要であるが）、（多数のヘレビレバネで構成され た）圧縮バネ２０がリッド１１と引張りバ一部材１９の端部フランジとの間に配 設される。

この作動器のモーメント変換装置は上述の如く構成される。

ハウジング１０から外側へ延びる押しロッド２１が駆動スリーブ１８と直線上で 同軸に設けられ、押しロッド２１の端部には可動耳部１３が具備されている。可 動耳部１３がブレーキリギング（図示せず）と連結されることにより、押しロッ ド２１が非回転にされる。駆動スリーブ１８および押しａラド２１には雄ネジが 形成され、これらのネジは相互に螺合方向が逆方向になるよう設けられ、連結リ ング２２としての連結部材の、対応する雌ネジに螺合される。ネジの夫々は自己 ロックするが、そのピッチは必要な電力を最小にするためできる限り大にされる 。

連結リング２２を移動自在にするため、その質量に伴う慣性を最小にする。

連結リング２２は通常時にはクロックバネあるいはスパイラルバネ２３により（ 駆動スリーブ１８および押しロッド２１を押圧する方向に）トルクを受ける。こ のときスパイラルバネ２３の内端部は連結リング２２に、スパイラルバネ２３の 外端部は外部リング２４に夫々付設される。外部リング２４は外部リング２４の 外周部のギアリング２７にピニオン２６を介し電気モータ２５を連係することに よりいずれか一方向に回転可能である。電気モータ２５の主目的は常時スパイラ ルバネ２３にテンションを与えることにあり、またその征目的はバネにテンショ ンを与えるため反対方向に回転することにより連結リング２２を巻き戻すことに ある。作動されていないとき電気モータ２５は非駆動時にロックされる。

第２図に開示した作動器の基本動作はターフエノルで予荷重を与えるロッド１７ がパルス状の磁界によって振動されることにある。更に動作が小さな外部力のみ で済む連結リング２２としての自己ロック装置が採用される。このときロッド１ ７の振動周波数は作動器と連結されるブレーキリギングの固有振動数より大にす る必要がある。

更に説明するに力発生装置としてターフエノルのロッド１７を備えたこの種の作 動器は印加ストロークが約３〜４膳■になり、印加時間が０．１秒で、且つ印加 力が１００ＯＯＮであることを前提にしている。

上述の如くターフェノル材料の特性は磁界を受けたときその長さが増加するいわ ゆる磁歪性を有することにある。高い磁歪性、即ち最大０．２％で極めて応答性 の高い材料が選択される。この材料は磁界を受けないとき元の寸法に回復するた め予荷重を加える必要がある。

次の条件下において計算したところ望ましい結果が得られた。

長さ１００ｍｍテ直系２０■のロッド１７ニ圧縮バネ２ｏニより３７０ＯＮの機 械的に予荷重を与える。このロッドは円筒状永久磁石１４から１３０に八／■の 磁界と円筒状コイル１６から±１３０ＫＡ／ｍのパルス磁界との組合の磁界を受 け（この結果圧の磁界が零〜２６０ＫＡ／鎖の間でパルス状に変化する）　ＩＤ ０ＯＨｚの振動数で振動する。

この磁界を得るため円筒状コイル１６は内径が２２＋ｎｍ、外径が４０ｍｍ、長 さが１１０ｍｍである。クライミング時間が０．２５　ミリ秒で電力８０６１の 所望の磁界を得るため電流は５Ａで電圧が６２５ｖにされる。

ブレーキリギンブレバーの質量が１５Ｋｇで力１０００ＯＮ、そしてこの力に達 する時間が０．２５　Ｅす秒のとき、最終速度は８３＋ｎｏ＋／ｓであり移動は ０．００７ｍｍになる。

ターフエノルのロッド１７は磁界を受けて振動し所望の力を供給することが判明 している。駆動スリーブ１８の振動は自己ロックする連結リング２２により押し ロッド２１の一方向への印加移動に変換される。この簡単な原理はターフェノル のロット１７の印加方向への各々の小さな振動移動中は非回転であり、後退方向 への各々の小さな振動移動中小さな回転分だけ、駆動スリーブ１８と押しロッド ２１との間の距離が増大されることにある。連結リング２２のこの小さな回転は スパイラルバネ２３により達成される。

ここで重要なことは連結リング２２が質量に伴う慣性が極めて低（、ネジピッチ （反対方向での）が高いことにある。外径が３０団鰯、内径が２０ｒｒｍおよび ピッチが１回転当たり７１謄の場合、スパイラルバネ２３から４Ｎｍ以下のトル クが必要になる。

既に説明したように、スパイラルバネ２３は電気モータ２５または同様の他の手 段によりテンションがかけられる。（連結リング２２を反対方向に回転すること による）戻りストロークも電気モータ２５によって得られる。スパイラルバネ２ ３によるよりも直接的にこの回転移動を伝達することは連結リング２２と外部リ ング２４との間に１方向クラツチを設けることによって実現できる。

移動変換装置の２つの実施例が夫々第３図および第４図に示される。

第３図の実施例の場合駆動部材としての駆動スリーブ３０と、押しロッド３１と 、連結リング３２と、クロックバネとしてのスパイラルバネ３３等と、外部リン グ３４とが設けられる。振動する駆動スリーブ３０は同様に第２図の場合と同様 に連結リング３２と螺合され、一方連結リングは回転自在になるが、軸方向に押 進されロッド３１に連結され、これにより押しロッド３１に連結リング３２の対 応する溝と係合するヘッド部３１“が具備される。

第４図の実施例の場合駆動部材４０および押しロット４１に連結ロット４２とし ての連結部材の雄ネジと自己ロックして連係動作可能な雌ネジが具備される。ク ロックバネとしてのスパイラルバネ４３により連結ロット４２が外部リング４４ に接合されることになる。

第５図は第２図の作動器と同様に第１図の同一の一般的な種類のディスクブレー キ構成に適用され得る僅かに異なる作動器が示されている。一方作動器は他の力 作動構成にも全く良好に使用可能である。

この作動器の力発生部は第２図の作動器と同一の構造であるのでここでは簡単に 説明する。

第５図の作動器のハウシング５０には第１のリット５１が具備され、第１のリッ ト５１には固定耳部５２が形成される。可動耳部５３がハウジング５０の固定耳 部５２と反対側から外部へ延設される。

円筒状の永久磁石５４がハウジング５０内の仕切壁５５を介して支承され、円筒 状のコイル５６は永久磁石内に配設される。且つロット５７がコイル５６内に配 設される。

駆動部材５８はロッド５７と直線上において同軸に配設される。

両端部に端部フランツを形成した引張りバ一部材５９は駆動部材５８、ロッド５ ７およびリット５１の夫々の穴を貫通して延びる。

圧縮バネ６０により引張りバ一部材５９に引き力が与えられ、これによりターフ エノルのロッド５７に所望の予荷重が付与される。

第５図の運動変換装置は以下の構成を有している。

駆動部材５８と可動耳部５３との間の力伝達は連結部において鈍角をなす２個の 脚部６１．６２でなるいわゆるトグルジヨイントにより行われる。第１の脚部６ １は駆動部材５８に対し枢着され、第２の脚部６２は可動耳部５３に対し枢着さ れる。連結部では制御ロッド６３が枢着される。

制御ロッド６３はブロック部材６４を貫通し、ブロック部材６４は第２のリット ６５の内側でハウジング５０に枢着される。制御ロッド６３とブロック部材６４ との間に一方向クラッチが配設され、一方向クラッチはバネ変位のポール６６が ブロック部材の内側のロッドおよび傾斜部と連係動作しブロック部材６４とロッ トフランジ６３°　との間に配設されたバネ６７の作用により制御ロッド６３の 第５図の右側へのみ移動できるよう構成される。

ターフエノルのロッド５７、延いては駆動部材５８の第５図の下方への振動スト ローク中、運動が制御ロッド６３を介して固定された脚部６１．６２により直接 変換される。力は可動耳部５３へ、更に次段へ伝達される。

第５図の上方の振動ストローク中、すなわちターフエノルのロッド５７、延いて は駆動部材５８の戻りストローク中、可動耳部５３が戻りストロークに追従しな いよう設けることにより生じる隙間は、脚部６１．６２がバネ６７により第５図 の右側へ自在に移動する制御ロット６３によって直線状にされ、除去され得る。

上述の機能はターフエノルのコツどの振動周波数が可動耳部５３の力伝達装置の 固有周波数より高いことに依存して定まる。

戻りストロークを実行するためには、図示しないが制御口ット６３を例えば磁石 （図示せず）の作用により第５図の左側へ自在に移動させる装置を設ける必要が ある。

要　約　書 作動器の変換装置は、好ましくは磁気歪み性材料で形成されたロッドの如き振動 動作を行う力発生部材と、（カリバス（４，５）が配設されたディスクブレーキ 内の）力伝達装置と、振動動作を一方向への力を加える運動に変換する変換装置 ！（８，９）とを備える力発生部材の振動周波数は力伝達装置の固有周波数より 高く、力を加える方向への各振動ストローク中にのみ変換装置が動作を伝達可能 に構成される。

国際調査報告 、ｍ５ｍ５＋１．ｓｌＡ、ｉｅＪ＋ｉｏ＋＋Ｎａ　ＰＣＴ／ＳＥ　９０１００８ ４６国際調査報告 ＰＣＴ／ＳＥ　９０１００Ｂ４６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．軸方向の振動動作を行う力発生部材（７；１７；５７）と、一方向の動作に より力をその印加方向に加える力伝達装置（３，４；１３；５３）と、振動動作 を一方向への力を加える運動に変換する変換装置（８，９；２１〜２４；６１〜 ６４，６６）とを備え、力発生部材（７；１７；５７）の振動周波数は力伝達装 置（３，４；１３；５３）の固有周波数より高く、力を加える方向への各振動ス トローク中にのみ変換装置（８，９；２１〜２４；６１〜６４，６６）が動作を 伝達可能でなることを特徴とする力作動器構成。
2. ２．力発生部材がパルス磁界を受ける例えばターフエノルの磁気歪み性材料のロ ツド（７；１７；５７）でなることを特徴とする請求の範囲１記載の力作動器構 成。