JPH07215226A - 後輪操舵アクチュエ−タ - Google Patents
後輪操舵アクチュエ−タInfo
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- JPH07215226A JPH07215226A JP6009554A JP955494A JPH07215226A JP H07215226 A JPH07215226 A JP H07215226A JP 6009554 A JP6009554 A JP 6009554A JP 955494 A JP955494 A JP 955494A JP H07215226 A JPH07215226 A JP H07215226A
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Abstract
造を簡素化するとともに、信頼性が低下するのを防止す
る。 【構成】 電気コイル2を外側に、回転子を内側に配置
し、放熱し易くする。回転子を支える1つのベアリング
10と電気コイル2を樹脂3のモ−ルド成形時に、ケ−
シング1に一体に固定する。同時に、リングギア12を
樹脂3のモ−ルド成形で形成する。更に、樹脂のモ−ル
ド成形によって、1つのサンギア11aを回転子4と一
体に構成する。ケ−シング1に凹凸部1a,1bを設け
て、樹脂部材3が滑るのを防止する。回転子上に、駆動
用5とは別の永久磁石13を設ける。
Description
舵のために、車軸に連結してそれを軸方向に駆動する用
途に利用しうる、後輪操舵アクチュエ−タに関する。
するためには、後輪の車軸をその軸方向に駆動する後輪
操舵アクチュエ−タが必要である。また、高精度の舵角
制御を実現するためには、電気的に駆動できる後輪操舵
アクチュエ−タを用いるのが望ましい。
は、従来より、電気モ−タ,該電気モ−タの出力に連結
された減速機構,及び該減速機構の出力の回転運動を車
軸に直線運動として伝達する変換機構によって構成され
ている。
ュエ−タは、非常に大型であるし、構造が複雑で製造時
の組付けも手間がかかるので、製造コストも高い。しか
しながら、後輪操舵アクチュエ−タの小型化は非常に難
しい。例えば、後輪操舵アクチュエ−タを小型化するた
めには、電気モ−タの小型化が不可欠であるが、電気モ
−タは駆動時に発熱するので、それを小型化して密閉さ
れた狭い空間内に配置すると、温度上昇によって故障が
生じ易い。
を小型化し、その構造を簡素化するとともに、信頼性が
低下するのを防止することを課題とする。
め、請求項1の発明においては、円筒状に形成されたハ
ウジング部材(1);該ハウジング部材の内空間にそれ
と同軸に配置された円筒状の巻線部材(2);前記ハウ
ジング部材の内壁に沿ってモ−ルド成形でハウジング部
材及び巻線部材と一体に形成され、前記巻線部材を前記
ハウジング部材に一体に支持する樹脂製の支持部材
(3);前記巻線部材の内側の空間に、前記ハウジング
部材と同軸に配置され、軸受けを介して前記支持部材に
回動自在に支持された、円筒状の回転子部材(4);該
回転子部材に装着された永久磁石部材(5);前記回転
子部材の中央の空間を貫通する形で配置された駆動軸部
材(6);前記ハウジング部材の内空間にそれと同軸に
配置され、1つのサンギアが前記回転子部材に連結され
た遊星歯車機構(7);前記ハウジング部材の内空間に
それと同軸に配置され、前記遊星歯車機構と前記駆動軸
部材との間に介在され、前者の回転運動を後者の軸方向
の直線運動に変換する、運動変換機構(8);及び前記
ハウジング部材の内空間に配置され、前記永久磁石部材
の磁極の位置を検出する、磁極検出手段(9);を設け
る。
アクチュエ−タにおいて:前記支持部材をモ−ルド成形
する際に、前記回転子部材を支持する1つの軸受け(1
0)を、型の内側に配置して該軸受けを支持部材と一体
に固定する。
アクチュエ−タにおいて:前記支持部材(3)をモ−ル
ド成形する際に、型の形状によって該支持部材の内周壁
の一部分に、前記遊星歯車機構(7)のリングギア(1
2)を形成する。
クチュエ−タにおいて:前記ハウジング部材(1)上に
前記支持部材(3)をモ−ルド成形する前に、前記ハウ
ジング部材の前記支持部材と接する部分に、凹部(1
a,1b)もしくは凸部を形成する。
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。
いて説明する。円筒状の巻線部材(2)は、円筒状のハ
ウジング部材(1)の内空間に、樹脂製の支持部材
(3)によって一体に固定されており、電気モ−タの固
定子として機能する。円筒状の回転子部材(4)は、巻
線部材の内側の空間に配置され、受けを介して前記支持
部材に回動自在に支持されている。また回転子部材に
は、前記巻線部材と対向する位置に永久磁石部材(5)
が装着されているので、巻線部材を付勢すれば、回転子
部材に回転方向の力が働き、回転子部材は電気モ−タの
回転子として機能する。回転子部材の回転力は、それと
連結されたサンギアを含む遊星歯車機構(7)を介し
て、運動変換機構(8)に伝達され、運動変換機構は回
転運動を軸方向の直線運動に変換し、駆動軸部材(6)
に伝達する。磁極検出手段(9)が、前記永久磁石部材
の磁極の位置を検出するので、その位置情報に基づいて
前記巻線部材の付勢状態を切換えれば、前記回転子部材
を連続的に回転駆動することができる。
駆動源(2,4,5),減速機構(7),変換機構
(8),及び出力軸(6)を全て配置することができ、
互いの機構を連結するための部材を格別に付加する必要
がなく、互いの構成要素の一部分を共有することも可能
になるので、構造が簡素化され、小型化も可能になる。
また特に、発熱する巻線部材が回転子の外側に配置され
ているため、巻線部材から発生する熱は、それに近いハ
ウジング部材を介して外部に放熱され易く、温度が上昇
しにくいので、放熱のための余分な空間を形成する必要
がない。従って、アクチュエ−タ全体を小型化しうる。
更に、回転子を小径にできるため、その慣性が小さく、
アクチュエ−タの応答性が改善される。
−ルド成形する際に、回転子部材(4)を支持する1つ
の軸受け(10)を、型の内側に配置して支持部材と一
体に固定するので、前記軸受けを固定するために、特別
な部材を付加したり、穴あけなどの形状加工をする必要
がなくなり、構造が簡素化され、組付け作業も簡単にな
る。
−ルド成形する際に、型の形状によって該支持部材の内
周壁の一部分に、前記遊星歯車機構(7)のリングギア
(12)を形成するので、リングギアを単体の部品とし
て用意する必要がなくなり、部品数が減り、組付け作業
も簡素化される。
(1)上に支持部材(3)をモ−ルド成形する前に、ハ
ウジング部材の支持部材と接する部分に、凹部(1a,
1b)又は凸部を形成するので、モ−ルド成形によっ
て、支持部材に凸部又は凹部が形成されることになり、
ハウジング部材の凹部(又は凸部)と支持部材の凸部
(又は凹部)とが確実に係合する。この発明では、ハウ
ジング部材が円筒状であり、それと接する支持部材の外
周面も円筒状であるため、巻線部材と回転子部材との間
に加わる回転方向の駆動力などによって、支持部材とハ
ウジング部材との間に回転方向に滑りが生じ易いが、支
持部材とハウジング部材とは凹凸によって常時確実に係
合しているので、両者の間に滑りは生じない。
図を図1に示し、図1のII−II線断面,III−III線断面
及びIV−IV線断面を、それぞれ図2,図3及び図4に示
す。まず図1を参照して説明する。この後輪操舵アクチ
ュエ−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−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1
6によって、軸方向に移動自在に支持されている。ま
た、アクチュエ−タ軸6の回転方向の動きは、アクチュ
エ−タ軸6の溝6xに係合する軸受け部材15から突出
する図示しない突起により阻止される。
用形態においては、アクチュエ−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−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。
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。
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の内側に配置されて
いる。そして電気コイル2をケ−シング1の内側に配置
された後、ケ−シング1及び電気コイル2と一体に樹脂
材料3がモ−ルド成形される。なお、樹脂材料3はケ−
シング1の外側から凸状にうち込まれた凸部1c,1d
及びケ−シングの内側から凸状にうち込まれた凹部1
a,1bにより回り止めされている。また、電気コイル
2は凸状部1c,1dにより図示左右方向に対して位置
決めされた後、モ−ルド成形される。電気コイル2とケ
−シング1とはそれらの間に薄い樹脂(3)を介して近
接することになる。よって、電気コイル2の発生する熱
がケ−シング1に伝わりやすい。
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,及び動力伝達部材11で構
成されており、その両端がベアリング10及び17によ
って回動自在に支持されている。永久磁石5は、希土類
のネオジウムで構成してあり、図5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。ベアリング1
0の外周側は樹脂部材3によってケ−シング1と一体に
固定されており、ベアリング17の外周側は軸受け部材
16で支持されている。従ってこの回転子は、図2に示
すように、電気コイル2のサブアセンブリとアクチュエ
−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。
円筒状に形成されており、回転子部材4と同軸に配置さ
れ、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の一端の回転子部材4から
突出した部分の外周には、歯車11aが形成されてい
る。この歯車11aは、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。
に連結して構成してある。第1組の遊星歯車は、図3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4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3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。
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、ナット
41に固定されている。
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21,22,2
3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。
−シング1の内部に回動自在に支持されているが、軸方
向には動かない。ナット41には台形ネジ41aが形成
してあり、この台形ネジ41aがアクチュエ−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が移動す
るので、アクチュエ−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
−タ軸6の直線運動に変換される。なお、変換機構は図
10の変形実施例に示すように、ボ−ルねじとしてもよ
い。
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5参照)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。
−タ43が設置してある。このポテンショメ−タ43の
摺動子は、アクチュエ−タ軸6に設けた軸6bと係合し
ている。アクチュエ−タ軸6の軸方向の位置、即ちアク
チュエ−タの駆動位置が、ポテンショメ−タ43によっ
て検出される。
タを製造する工程について説明する。まず、所定の巻き
枠に電気コイル2を巻いたものを、電気コイル2のサブ
アセンブリとして組立てる。この例では、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。
装着し、また図示しない金型Bにベアリング10を装着
し、円筒状のケ−シング1内に図1の右側から前記金型
Aを挿入し、ケ−シング1内にその左側から前記金型B
を挿入し、電気コイル2のサブアセンブリとベアリング
10を、図1に示す位置に位置決めする。
れる空間(隙間)に、外側からモ−ルド成形用の樹脂を
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。
材3がモ−ルド成形されると同時に、樹脂部材3によっ
て電気コイル2のサブアセンブリとベアリング10は、
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3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。
ング1の内壁には予め凹部1a及び1bが形成されてい
るので、凹部1a及び1bに樹脂が入り込み、樹脂部材
3の外周には、凹部1a及び1bと対応する凸部3a及
び3bが形成される。このため、凹部1a,1bと凸部
3a,3bとが確実に係合する。ケ−シング1が円筒形
状であるため、樹脂部材3を単純にモ−ルド成形する
と、滑りが生じて樹脂部材3がケ−シング1に対して動
き易いが、凹部1a,1bと凸部3a,3bの係合によ
って、両者の相対移動や回転は確実に阻止される。
凸部1c及び1dが形成されているので、凸部1c及び
1dに樹脂が入り込み、樹脂部材3の外周には、凸部1
c及び1dと対応する凹部3c及び3dが形成される。
このため、凸部1c,1dと凹部3c,3dとが確実に
係合し、両者の相対移動や回転は確実に阻止される。な
おここで、凹部1a,1bの代わりに開口(穴)を設け
てもよいし、予めケ−シング1に凸部を形成するように
構成を変更してもよい。
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、それらの隙間(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。
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3
1,32,33及び34を装着する。更に、アクチュエ
−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−タ
軸6に装着した後、アクチュエ−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、軸受け部材15を装着する。続いて、ホ−ル素子
9,ベアリング17,ポテンショメ−タ43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。
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。
利用し、鉄パイプの両側部分を加工し、凸部及び凹部を
設けるだけでよいので、非常に安価に形成できる。ま
た、電気コイル2をケ−シング1にモ−ルド成形する際
に同時にリングギアも形成するため、リングギアを別途
用意する必要がなく安価になる。
−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、電気コイル2とケ−シング1間が薄い樹脂の
みとなるため、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。
を使用すると、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、操作上問
題ないように遊星歯車機構等のギア比を設定しておけば
よい。
6に示し、図6の符号VIIで示すコネクタ部分を拡大し
て図7に示し、図7のVIII−VIII線断面を図8に示
す。この実施例では、コネクタ部VIIの構成を図1の実
施例に比べて簡略化してあり、また位置を検出するポテ
ンショメ−タの代わりに、リミットスイッチを設けてあ
る。
チュエ−タの駆動位置が中立位置を横切るときにリミッ
トスイッチLSWが切換わる。よって、中立位置がわか
る。コネクタCNの部分では、L字状の端子Tがケ−シ
ング1に切られた開口OPの内側に露出しており、外側
から図示しない差し込みプラグを差し込んで接続するこ
とができる。
示している。この実施例では、変換機構にボ−ルねじが
採用されている。
に、駆動源(2,4,5),減速機構(7),変換機構
(8),及び出力軸(6)を全て配置することができ、
互いの機構を連結するための部材を格別に付加する必要
がなく、互いの構成要素の一部分を共有することも可能
になるので、構造が簡素化され、小型化も可能になる。
また特に、発熱する巻線部材が回転子の外側に配置され
ているため、巻線部材から発生する熱は、それに近いハ
ウジング部材を介して外部に放熱され易く、温度が上昇
しにくいので、放熱のための余分な空間を形成する必要
がない。従って、アクチュエ−タ全体を小型化しうる。
更に、回転子を小径にできるため、その慣性が小さく、
アクチュエ−タの応答性が改善される。
−ルド成形する際に、回転子部材(4)を支持する1つ
の軸受け(10)を、型の内側に配置して支持部材と一
体に固定するので、前記軸受けを固定するために、特別
な部材を付加したり、穴あけなどの形状加工をする必要
がなくなり、構造が簡素化され、組付け作業も簡単にな
る。
−ルド成形する際に、型の形状によって該支持部材の内
周壁の一部分に、前記遊星歯車機構(7)のリングギア
(12)を形成するので、リングギアを単体の部品とし
て用意する必要がなくなり、部品数が減り、組付け作業
も簡素化される。
(1)上に支持部材(3)をモ−ルド成形する前に、ハ
ウジング部材の支持部材と接する部分に、凹部(1a,
1b)又は凸部を形成するので、モ−ルド成形によっ
て、支持部材に凸部又は凹部が形成されることになり、
ハウジング部材の凹部(又は凸部)と支持部材の凸部
(又は凹部)とが確実に係合する。この発明では、ハウ
ジング部材が円筒状であり、それと接する支持部材の外
周面も円筒状であるため、巻線部材と回転子部材との間
に加わる回転方向の駆動力などによって、支持部材とハ
ウジング部材との間に回転方向に滑りが生じ易いが、支
持部材とハウジング部材とは凹凸によって常時確実に係
合しているので、両者の間に滑りは生じない。
断面図である。
ある。
軸 6a:台形ネジ 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(サンギア) 12:リングギア 13:永久磁石 16,16:軸受け
部材 21,22,23,24:プラネタリギア 25,26,27及び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 42:ベアリング 43:ポテンショメ
−タ
Claims (4)
- 【請求項1】 円筒状に形成されたハウジング部材;該
ハウジング部材の内空間にそれと同軸に配置された円筒
状の巻線部材;前記ハウジング部材の内壁に沿ってモ−
ルド成形でハウジング部材及び巻線部材と一体に形成さ
れ、前記巻線部材を前記ハウジング部材に一体に支持す
る樹脂製の支持部材;前記巻線部材の内側の空間に、前
記ハウジング部材と同軸に配置され、軸受けを介して前
記支持部材に回動自在に支持された、円筒状の回転子部
材;該回転子部材に装着された永久磁石部材;前記回転
子部材の中央の空間を貫通する形で配置された駆動軸部
材;前記ハウジング部材の内空間にそれと同軸に配置さ
れ、1つのサンギアが前記回転子部材に連結された遊星
歯車機構;前記ハウジング部材の内空間にそれと同軸に
配置され、前記遊星歯車機構と前記駆動軸部材との間に
介在され、前者の回転運動を後者の軸方向の直線運動に
変換する、運動変換機構;及び前記ハウジング部材の内
空間に配置され、前記永久磁石部材の磁極の位置を検出
する、磁極検出手段;を備える、後輪操舵アクチュエ−
タ。 - 【請求項2】 前記請求項1の後輪操舵アクチュエ−タ
において:前記支持部材をモ−ルド成形する際に、前記
回転子部材を支持する1つの軸受けを、型の内側に配置
して該軸受けを支持部材と一体に固定した、ことを特徴
とする後輪操舵アクチュエ−タ。 - 【請求項3】 前記請求項1の後輪操舵アクチュエ−タ
において:前記支持部材をモ−ルド成形する際に、型の
形状によって該支持部材の内周壁の一部分に、前記遊星
歯車機構のリングギアを形成する、ことを特徴とする後
輪操舵アクチュエ−タ。 - 【請求項4】 前記請求項1の後輪操舵アクチュエ−タ
において:前記ハウジング部材上に前記支持部材をモ−
ルド成形する前に、前記ハウジング部材の前記支持部材
と接する部分に、凹部もしくは凸部を形成した、ことを
特徴とする、後輪操舵アクチュエ−タ。
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