JPH0633902A - ステップモータアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステップモータに送られるステップ数に応じ
て制御対象をストロークさせるステップモータアクチュ
エータにおいて、小型，軽量，低コスト化を図りなが
ら、制御負荷の変化に対して十分な駆動力により安定し
た制御駆動を確保すること。 【構成】 ステップモータ２へのモータ負荷を第１スプ
リング５に対するばね荷重のみとし、制御負荷に対する
駆動力を第３シャフト７の受圧部７ａに作用するピスト
ン油室９の内圧で得られる油圧アシスト力とする構成と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のＶベルト式無段
変速機の油圧制御装置等に用いられるステップモータア
クチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のＶベルト式無段変速機の油
圧制御装置に用いられるステップモータアクチュエータ
としては、例えば、特開平２−２８３９５８号公報に記
載のものが知られている。

【０００３】この従来公報には、ステップモータと該モ
ータのモータ軸に設けられたピニオンと該ピニオンに噛
み合うラックギアにより構成されたステップモータアク
チュエータが示され、シフト指令時には、ステップモー
タを回転させることでラックギアが形成されたロッドを
移動させ、ロッドに連結されているリンクにより変速制
御弁のスプールを移動させて、変速制御を行なうように
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のステップモータアクチュエータにあっては、ステッ
プモータの駆動力を直接利用してロッドをモータに印加
されたステップ数に対応した量だけストロークさせるよ
うにしているため、ＡＴＦ油温（粘度）等により制御負
荷が大きくなった場合、そのままモータ負荷の増大とな
り、ステップモータの駆動力が不足し、ステップを送っ
てもモータが回転しない脱調が生じてしまう恐れがあ
る。

【０００５】すなわち、通常、ステップモータはデジタ
ル制御が開ループで行え、累積誤差が小さいので、各種
制御機構に用いられているが、制御負荷がＡＴＦ油温
（粘度）や流量等の多数のパラメータによって変化し、
又、使用温度が広いため、制御負荷に対しステップモー
タの駆動力が不足してしまうことがある。

【０００６】そして、上記従来の技術において、ステッ
プモータの駆動力に不足が生じ、脱調した場合、リセッ
トにより位置補正ができるようにリミットスイッチが用
いられているが、走行条件によっては、リミットスイッ
チが作動しない状態で長時間走行することが起こり得る
ため、このような場合、制御位置のずれを生じたままと
なり、変速制御に影響を与えてしまう。

【０００７】そこで、脱調しにくいようにするために
は、ステップモータの駆動力を十分に確保する必要があ
るが、先に説明したように、ステップモータへの負荷は
多岐に渡るため、予想される最大負荷にマージンをとっ
てモータを設計するとステップモータが大型化し、重量
増となり、コスト高になるという問題が生じる。

【０００８】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、ステップモータに送られるステップ数に
応じて制御対象をストロークさせるステップモータアク
チュエータにおいて、小型，軽量，低コスト化を図りな
がら、制御負荷の変化に対して十分な駆動力により安定
した制御駆動を確保することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明のステップモータアクチュエータでは、ステップ
モータへのモータ負荷を第１のばね部材に対するばね荷
重のみとし、制御負荷に対する駆動力を受圧部に作用す
るピストン油室の内圧で得られる油圧アシスト力とする
手段とした。

【００１０】すなわち、ステップモータにより軸方向に
変位させられる第１の部材と、前記第１の部材の端部に
配置され、ばね荷重をステップモータの駆動力以下に設
定した第１のばね部材と、前記第１のばね部材を介して
接続され、前記第１の部材との間隔が、少なくともステ
ップモータの１ステップ当たりの第１の部材の変位量以
上に設定された第２の部材と、前記第２の部材の接触・
離反により変位させられ、第２の部材からの接触方向に
受圧部を持つ第３の部材と、第３の部材に対し受圧方向
と反対方向に付勢する第２のばね部材と、前記受圧部に
面する部分に形成されたピストン油室と、前記第２の部
材と第３の部材との接触時にピストン油室の内圧を上
げ、第２の部材と第３の部材との離反時にピストン油室
の内圧を下げるバルブ部とを備えている。

【００１１】

【作用】ステップモータに対し駆動指令を印加し、第１
の部材を軸方向に変位させると、第１のばね部材が圧縮
させられ、この第１のばね部材の復元力により第２の部
材が軸方向に変位する。

【００１２】そして、第２の部材が変位して、第２の部
材が第３の部材に接触すると、バルブ部の作用によりピ
ストン油室の内圧が上昇し、この油圧と第３の部材に形
成された受圧部の受圧面積を掛け合わせた油圧アシスト
力により第３の部材は第２のばね部材に抗して変位す
る。

【００１３】そして、第３の部材が変位して第２の部材
と離反すると、バルブ部の作用によりピストン油室の内
圧は下降し、第３の部材は停止する。

【００１４】以上の繰り返しにより、ステップモータに
対するステップ数に応じた位置に第３の部材を変位させ
ることができる。

【００１５】ここで、ステップモータへのモータ負荷を
考えると、第１のばね部材を介して接続される第１の部
材と第２の部材との間隔が、少なくともステップモータ
の１ステップ当たりの第１の部材の変位量以上に設定さ
れていることで、ステップモータへのモータ負荷は第１
のばね部材によるばね荷重のみとなり、しかも、第１の
ばね部材のばね荷重はステップモータの駆動力以下に設
定されていることで、ステップを送ってもモータが回転
しない脱調が防止される。

【００１６】また、制御負荷に対する駆動力は第３の部
材に形成された受圧部に作用するピストン油室の内圧で
得られる油圧アシスト力となるため、受圧部の受圧面積
やピストン油室の内圧の設定を、最大制御負荷にマージ
ンをとった油圧アシスト力が得られる設定とすること
で、確実な第３の部材の変位が保証されることになる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】まず、構成を説明する。

【００１９】図１は本発明実施例のステップモータアク
チュエータを示す断面図である。

【００２０】ステップモータアクチュエータＡは、ハウ
ジング１に固定されたステップモータ２と、該ステップ
モータ２のモータ軸２ａに取り付けられたピニオン３
と、該ピニオン３に噛み合うラックギア４ａを有し、モ
ータ回転により軸方向に変位させられる第１シャフト４
（第１の部材に相当）と、前記第１シャフト４の端部に
配置され、ばね荷重をステップモータ２の駆動力以下に
設定した第１スプリング５（第１のばね部材に相当）
と、該第１スプリング５を介して接続され、前記第１シ
ャフト４との間隔が、ステップモータ２の１ステップ当
たりの第１シャフト４の変位量以上に設定された第２シ
ャフト６（第２の部材に相当）と、該第２シャフト６の
接触・離反により変位させられ、第２シャフト６からの
接触方向に受圧部７ａを持つ第３シャフト７（第３の部
材に相当）と、該第３シャフト７に対し受圧方向と反対
方向に付勢する第２スプリング８（第２のばね部材に相
当）と、前記受圧部７ａに面する部分に形成されたピス
トン油室９と、前記第２シャフト６と第３シャフト７と
の接触時にバルブ閉としてピストン油室９の内圧を上
げ、第２シャフト６と第３シャフト７との離反時にバル
ブ開としてピストン油室９の内圧を下げるバルブ部１０
とを備えている。

【００２１】前記第１シャフト４，第２シャフト６及び
第３シャフト７は、ハウジング１を貫通するシャフト穴
１ａに対し、同一軸上に直列配置されている。

【００２２】前記第３シャフト７には、一端がバルブ部
１０に開口し、他端がドレーン室１１に開口する油穴７
ｂが設けられている。

【００２３】前記バルブ部１０は、第２シャフト６の先
端を凸球面に形成し、第３シャフト７の凸球面に対応す
る位置に曲率半径の大きな凹球面を形成し、凹球面の底
部に開口された油穴７ｂと第２シャフト６の先端の凸球
面とを離すことでバルブ開を実現し、油穴７ｂを第２シ
ャフト６の先端の凸球面により塞ぐことでバルブ閉を実
現している。

【００２４】前記ピストン油室９には、オリフィス１２
を有するパイロット油路１３が連通していて、バルブ部
１０のバルブ閉時には、ピストン油室９がパイロット圧
（一定圧）に高められる。

【００２５】前記ドレーン油室１１には、ドレーン油路
１４が連通していて、バルブ部１０のバルブ開時には、
ピストン油室９の作動油を、油穴７ｂ→ドレーン油室１
１→ドレーン油路１４を経過してドレーンさせる。

【００２６】図４は本発明実施例のステップモータアク
チュエータＡを車両のＶベルト式無段変速機の油圧制御
装置に用いた例を示す図である。

【００２７】この油圧制御装置は、前進用クラッチ４
０、後進用ブレーキ５０、フルードカップリング１２、
ロックアップ油室１２ａ、駆動プーリシリンダ２０及び
従動プーリシリンダ室３２が図示のような油圧回路によ
り接続されている。

【００２８】ロッド１８２は、リンク１７８を介して変
速制御弁１０６のスプール１７４に連結されており、こ
のロッド１８２は、一端に取付けられたステップモータ
アクチュエータＡにより移動可能に構成されている。な
お、本発明におけるステップモータアクチュエータＡ以
外の構成については、前述の特開平２−２８３９５８号
公報に記載されているので、ここでは省略する。

【００２９】次に、作用を説明する。

【００３０】（イ）アクチュエータ駆動作用 図１に示すニュートラル位置の状態からステップモータ
２に対し右回転する駆動指令を印加すると、モータ軸２
ａに設けられたピニオン３とラックギア４ａとの噛み合
いにより第１シャフト４が図の左方向に変位させられ
る。この第１シャフト４の変位により第１スプリング５
が圧縮させられ、この第１スプリング５の復元力により
第２シャフト６が軸方向に変位する。

【００３１】そして、第２シャフト６が変位して、第２
シャフト６が第３シャフト７に接触すると、図２に示す
ように、バルブ部１０のバルブ閉作用によりピストン油
室９の内圧が上昇する。そして、パイロット圧Ｐ_P と第
３シャフト７に形成された受圧部７ａの受圧面積を掛け
合わせた油圧アシスト力により第３シャフト７は第２ス
プリング８に抗して変位する。

【００３２】そして、第３シャフト７が第１シャフト４
の変位量に応じた変位量だけ変位して第２シャフト６と
離反すると、バルブ部１０のバルブ開作用によりピスト
ン油室９の内圧は下降し、第３シャフト７は停止し、図
３に示す状態となる。

【００３３】以上の繰り返しにより、ステップモータ２
に対するステップ数に応じた位置に第３シャフト７を変
位させることができる。

【００３４】また、逆方向に第３シャフト７を変位させ
る場合には、上記作動とは逆の動作、すなわちステップ
モータ２を上記とは逆方向に駆動させることで、第３シ
ャフト７は第２スプリング８の付勢力で復帰する。

【００３５】（ロ）負荷に対する作用 ステップモータ２へのモータ負荷を考えると、第１スプ
リング５を介して接続される第１シャフト４と第２シャ
フト６との間隔が、ステップモータ２の１ステップ当た
りの第１シャフト４の変位量以上に設定されていること
で、ステップモータ２へのモータ負荷は第１スプリング
５によるばね荷重のみとなり、しかも、第１スプリング
５のばね荷重はステップモータ２の駆動力以下に設定さ
れていことで、ステップを送ってもモータが回転しない
脱調が防止される。

【００３６】また、制御負荷に対する駆動力は第３シャ
フト７に形成された受圧部７ａに作用するピストン油室
９の内圧で得られる油圧アシスト力となるため、受圧部
７ａの受圧面積やピストン油室９の内圧の設定を、最大
制御負荷にマージンをとった油圧アシスト力が得られる
設定とすることで、確実な第３シャフト７の変位が保証
されることになる。

【００３７】（ハ）Ｖベルト式無段変速機の油圧制御作
用 シフト指令時には、ステップモータアクチュエータＡを
駆動制御し、第３シャフト７に連結されるロッド１８２
を移動させ、ロッド１８２に連結されているリンク１７
８により変速制御弁１０６のスプール１７４を移動させ
て、変速制御が行なわれることになる。

【００３８】この変速制御において、上記のように、Ａ
ＴＦ油温（粘度）等により制御負荷が大きくなった場合
でも、モータ負荷は第１スプリング５によるばね荷重の
みであり、ステップを送ってもモータが回転しない脱調
が防止されることで、精度の高い変速制御を維持するこ
とができる。

【００３９】また、従来脱調対策としてリセットにより
位置補正ができるようにリミットスイッチが用いられて
いたが、このリミットスイッチもリセット動作も廃止す
ることができる。

【００４０】さらに、無段変速機の油圧制御回路には、
一定圧に調圧されるパイロット圧油路２０９を有するこ
とで、これをピストン油室９に導く油圧源とすることが
でき、新たに油圧源を設置することを要しない。

【００４１】次に、効果を説明する。

【００４２】（１）ステップモータ２に送られるステッ
プ数に応じて制御対象をストロークさせるステップモー
タアクチュエータにおいて、ステップモータ２へのモー
タ負荷を第１スプリング５に対するばね荷重のみとし、
制御負荷に対する駆動力を受圧部７ａに作用するピスト
ン油室９の内圧で得られる油圧アシスト力とするアクチ
ュエータとしたため、小型，軽量，低コスト化を図りな
がら、制御負荷の変化に対して十分な駆動力により安定
した制御駆動を確保することができる。

【００４３】（２）ハウジング１に構成要素を集約させ
てステップモータアクチュエータＡをユニット化したた
め、様々な制御装置に容易に適用することができる。

【００４４】（３）ステップモータアクチュエータＡを
Ｖベルト式無段変速機の油圧制御装置に適用した場合、
制御負荷が変化しても精度の高い変速制御が達成される
し、従来脱調対策としてのリミットスイッチもリセット
動作も廃止することができるし、さらに、既存のパイロ
ットバルブ２０４により作り出されるパイロット圧をピ
ストン油室９に導く油圧源とすることができ、新たに油
圧源を設置することを要しない。

【００４５】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００４６】例えば、実施例では、ステップモータアク
チュエータを車両のＶベルト式無段変速機の油圧制御装
置に適用した例を示したが、車両に搭載される各種制御
装置のアクチュエータとして適用しても良いし、また、
各種産業機械のアクチュエータとして適用しても良い。
特に、油圧源が存在する制御システムへの適用に有用で
ある。

【００４７】また、ステップモータとして回転タイプの
モータの例を示したが、リニアタイプのモータとしても
良く、この場合には、モータのストローク出力部材を第
１の部材として兼用させることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明にあって
は、ステップモータに送られるステップ数に応じて制御
対象をストロークさせるステップモータアクチュエータ
において、ステップモータへのモータ負荷を第１のばね
部材に対するばね荷重のみとし、制御負荷に対する駆動
力を受圧部に作用するピストン油室の内圧で得られる油
圧アシスト力とする手段としたため、小型，軽量，低コ
スト化を図りながら、制御負荷の変化に対して十分な駆
動力により安定した制御駆動を確保することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のステップモータアクチュエータを示す
断面図である。

【図２】実施例のステップモータアクチュエータのピス
トン油室の内圧が上昇した状態を示す作用説明図であ
る。

【図３】実施例のステップモータアクチュエータのピス
トン油室の内圧が下降した状態を示す作用説明図であ
る。

【図４】実施例のステップモータアクチュエータを適用
した車両のＶベルト式無段変速機の油圧制御装置を示す
油圧回路図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ ステップモータ ４ 第１シャフト（第１の部材） ５ 第１スプリング（第１のばね部材） ６ 第２シャフト（第２の部材） ７ 第３シャフト（第３の部材） ７ａ 受圧部 ８ 第２スプリング（第２のばね部材） ９ ピストン油室 １０ バルブ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステップモータにより軸方向に変位させ
   られる第１の部材と、 前記第１の部材の端部に配置され、ばね荷重をステップ
   モータの駆動力以下に設定した第１のばね部材と、 前記第１のばね部材を介して接続され、前記第１の部材
   との間隔が、少なくともステップモータの１ステップ当
   たりの第１の部材の変位量以上に設定された第２の部材
   と、 前記第２の部材の接触・離反により変位させられ、第２
   の部材からの接触方向に受圧部を持つ第３の部材と、 第３の部材に対し受圧方向と反対方向に付勢する第２の
   ばね部材と、 前記受圧部に面する部分に形成されたピストン油室と、 前記第２の部材と第３の部材との接触時にピストン油室
   の内圧を上げ、第２の部材と第３の部材との離反時にピ
   ストン油室の内圧を下げるバルブ部と、 を備えていることを特徴とするステップモータアクチュ
   エータ。