KR101831393B1 - 전자 액추에이터 - Google Patents

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KR101831393B1
KR101831393B1 KR1020157034414A KR20157034414A KR101831393B1 KR 101831393 B1 KR101831393 B1 KR 101831393B1 KR 1020157034414 A KR1020157034414 A KR 1020157034414A KR 20157034414 A KR20157034414 A KR 20157034414A KR 101831393 B1 KR101831393 B1 KR 101831393B1
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히데카즈 나가이
히로토 하시모토
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

전자 액추에이터(20)는, 전자 코일(21)과, 전자 코일(21)의 주위에 배치되는 고정부(인너 요크(22) 및 아우터 요크(23))와, 고정부와 함께 전자 코일(21)의 자기 회로(M)를 형성하고, 자기 회로(M)에 발생하는 전자력에 의해 축선(C)의 축 방향으로 이동함으로써 슬리브(12)를 조작하는 아마추어(24)를 구비한다. 아마추어(24)는, 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)의 2개의 부재로 이루어진다. 아마추어(24)의 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)는, 고정부에 개별적으로 지지되고, 슬리브(12)를 이동 방향(축 방향)의 양측으로부터 끼워 넣어 조합된다. 이에 따라, 슬리브(12)에 대하여 적절하게 추력을 전달할 수 있다.

Description

전자 액추에이터{ELECTROMAGNETIC ACTUATOR}
본 발명은, 전자 액추에이터에 관한 것이다.
차량용의 변속 장치에 있어서, 전자 액추에이터에 의해 구동하는 맞물림식 도그 클러치를 구비하고, 이 도그 클러치의 구동에 의해 변속 장치 내의 회전 요소의 회전을 규제하는 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
일본 공개특허 특개2009-058107호 공보
예를 들면 특허문헌 1에 기재되는 바와 같이, 종래의 전자 액추에이터는, 외팔보 지지한 슬리브(피(被)조작 부재)에 대하여 축선 방향으로 상대 이동하는 가동부와, 고정부를 구비한다. 이 전자 액추에이터에서는, 가동부 및 고정부를 코일의 주위에 배치하여 자기(磁氣) 회로를 형성하고, 전자력에 의해 고정부를 향해 가동부를 축선 방향으로 자기 흡인시킴으로써, 도그 클러치의 맞물림부에 슬리브를 이동시킨다. 이러한 종래의 전자 액추에이터에서는, 가동부를 고정부에 지지하는 개소가 1점뿐이고, 또, 가동부 및 슬리브가 외팔보 지지되어 있기 때문에, 슬리브가 가동부에 대하여 기울어버려, 슬리브에 추력(推力)을 충분히 전달할 수 없을 우려가 있다.
본 발명은, 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 피조작 부재에 대하여 적합하게 추력을 전달할 수 있는 전자 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관련된 전자 액추에이터는, 전자 코일과, 상기 전자 코일의 주위에 배치되는 고정부와, 상기 고정부와 함께 상기 전자 코일의 자기 회로를 형성하고, 상기 자기 회로에 발생하는 전자력에 의해 소정 방향으로 이동함으로써 피조작 부재를 조작하는 가동부를 구비하며, 상기 가동부는 2개의 부재로 이루어지고, 상기 가동부의 상기 2개의 부재는, 상기 고정부에 개별적으로 지지되고, 상기 피조작 부재를 상기 소정 방향의 양측으로부터 끼워 넣어 조합되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전자 액추에이터에 있어서, 상기 피조작 부재 및 상기 가동부는, 회전 요소의 주위에 설치되고, 상기 가동부는, 상기 회전 요소의 직경 방향의 위치를 일정하게 유지하여, 상기 피조작 부재로부터 상기 회전 요소의 직경 방향의 외측에 배치되고, 상기 회전 요소의 축 방향으로 이동 가능하며, 상기 직경 방향의 위치를 일정하게 유지하여 상기 피조작 부재로부터 상기 직경 방향의 내측에 배치되는 지지 부재에, 상기 피조작 부재가 스플라인 감합(嵌合)되어, 상기 축 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 피조작 부재는, 상기 가동부와 상기 지지 부재의 사이에서 직경 방향으로 섭동 가능하게 배치되며, 상기 피조작 부재의 상기 섭동에 의해 변화되는 상기 가동부와 상기 피조작 부재 사이의 직경 방향의 거리의 최대값이, 상기 피조작 부재의 상기 섭동에 의해 변화되는 상기 피조작 부재와 상기 지지 부재의 스플라인 감합부의 직경 방향의 거리의 최대값보다 크게 설정되는 것이 바람직하다.
또, 상기 전자 액추에이터에 있어서, 상기 가동부의 상기 2개의 부재 중, 일방의 부재는 자성체이고, 타방의 부재는 비(非)자성체인 것이 바람직하다.
또, 상기 전자 액추에이터는, 회전 요소의 주위에 설치되고, 상기 가동부가 이동하는 상기 소정 방향이 상기 축선의 축 방향이며, 상기 가동부의 상기 2개의 부재의 상기 고정부와의 각 지지부는, 상기 회전 요소의 직경 방향의 위치가 동일해지도록 배치되는 것이 바람직하다.
또, 상기 전자 액추에이터는, 상기 가동부와 상기 피조작 부재의 사이에, 상기 피조작 부재의 상기 소정 방향에의 이동을 대기시키는 대기 기구를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관련된 전자 액추에이터는, 가동부가 고정부에 양팔보 지지되므로, 가동부의 이동의 안정성을 향상할 수 있음과 함께, 피조작 부재에의 추력의 전달을 효율적으로 행할 수 있다. 이 결과, 본 발명에 관련된 전자 액추에이터는, 피조작 부재에 대하여 바람직하게 추력을 전달할 수 있다는 효과를 갖는다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전자 액추에이터가 적용되는 계합(係合) 장치의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는, 도 1 중의 슬리브의 근방을 확대하여 봄과 함께, 직경 방향 반대측도 도시한 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전자 액추에이터가 적용되는 계합 장치의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
이하에, 본 발명에 관련된 전자 액추에이터의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.
[제 1 실시형태]
도 1, 2를 참조하여, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 전자 액추에이터가 적용되는 계합 장치의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이고, 도 2는, 도 1 중의 슬리브의 근방을 확대하여 봄과 함께, 직경 방향 반대측도 도시한 모식도이다.
먼저, 제 1 실시형태에 관련된 전자 액추에이터(20)가 적용되는 계합 장치(10)의 구성을 설명한다. 도 1에 나타내는 계합 장치(10)는, 예를 들면 하이브리드 차량에 있어서, 엔진이나 모터 등의 구동원으로부터의 동력을 출력축에 전달하는 동력 전달 장치에 장착된다. 계합 장치(10)는, 예를 들면, 동력 전달 장치로부터 출력축으로 전달하는 동력을 제어하기 위해, 동력 전달 장치의 회전 요소의 일부의 회전을 규제하는 브레이크 장치로서 사용된다. 또한, 동력 전달 장치의 전체 구성 등의 상세한 구조는 본 발명의 요지와 직접 관계되지 않기 때문에 설명을 생략한다.
계합 장치(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 피스(11), 슬리브(12)(피조작 부재), 허브 브래킷(15)(지지 부재), 전자 액추에이터(20), 및 ECU(30)(Electronic Control Unit:전자 제어 유닛)를 구비한다.
피스(11) 및 슬리브(12)는, 상기의 회전 요소의 주위에 배치되어 있다. 이 회전 요소는, 도 1 하부의 좌우 방향으로 일점쇄선으로 묘화한 축선(C)을 중심으로 하여 회전하는 것으로 하고, 이하의 설명에서는, 특별히 기재하지 않는 한, 도면의 좌우 방향을 회전 요소의 「축 방향」, 상하 방향을 회전 요소의 「직경 방향」으로 표현한다. 또, 축선(C) 주위의 방향을 회전 요소의 「둘레 방향」으로 표현한다.
피스(11)는, 회전 요소와 연동하여 축선(C) 주위를 일체로 회전한다. 피스(11)는, 축 방향 및 직경 방향의 이동이 규제되어 있다.
슬리브(12)는, 피스(11)보다 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 슬리브(12)는, 허브 브래킷(15)에 스플라인 감합되어 있다. 허브 브래킷(15)은, 동력 전달 장치의 구성 요소를 내포하는 케이스(도시 생략)에 고정 설치되어 있다. 즉, 슬리브(12)는, 허브 브래킷(15)에 스플라인 감합됨으로써, 축 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, 직경 방향의 이동 및 축선(C) 주위의 회전이 규제되어 있다. 또, 슬리브(12)는, 직경 방향 외측으로 연장되는 피(被)협지부(12a)를 갖는다.
피스(11)와 슬리브(12)는, 슬리브(12)의 축 방향의 이동에 의해, 슬리브(12)의 내주면과 피스(11)의 외주면을 계합/해방할 수 있다. 피스(11)의 외주면에는, 직경 방향 외측을 향해 축선(C) 주위의 둘레 방향을 따라 복수의 도그치(dog齒)(13)가 배치되어 있다. 슬리브(12)의 내주면에는, 직경 방향 내측을 향해, 축선(C) 주위의 둘레 방향을 따라 복수의 도그치(14)가 배치된다. 이들의 도그치(13, 14)는, 맞물림 도그 클러치로 되어 있고, 양자가 맞물림으로써, 피스(11)와 슬리브(12)를 계합시킬 수 있다. 슬리브(12)를 피스(11)와 스플라인 감합함으로써, 피스(11)와 연동하는 회전 요소의 회전을 고정할 수 있다.
도 1에서는, 슬리브(12)가 피스(11)에 대하여 좌측에 배치되고, 슬리브(12)가 우측 방향으로 이동하면 피스(11)와 계합하며, 좌측 방향으로 이동하면 피스(11)로부터 해방하도록 구성되어 있다. 이하의 설명에서는, 도 1의 우측 방향을 「계합 방향」, 좌측 방향을 「해방 방향」이라고도 표현한다.
전자 액추에이터(20)는, 축 방향으로 구동력을 발생시켜, 슬리브(12)를 축 방향으로 이동시키는 동력원이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 전자 액추에이터(20)는, 구체적으로는 전자 솔레노이드 방식의 액추에이터이다. 전자 액추에이터(20)는, 축선(C)을 중심으로 하여 회전하는 회전 요소의 주위이면서, 또한, 피스(11) 및 슬리브(12)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다.
전자 액추에이터(20)는, 전자 코일(21)과, 인너 요크(22)(고정부)와, 아우터 요크(23)(고정부)와, 아마추어(24)(가동부)와, 리턴 스프링(25)을 구비한다.
인너 요크(22)는, 계합 방향 측으로부터 전자 코일(21)의 주위에 배치되고, 아우터 요크(23)는, 해방 방향 측으로부터 전자 코일(21)의 주위에 배치된다. 인너 요크(22) 및 아우터 요크(23)는, 전자 코일(21)의 직경 방향 외측으로 연결하고, 모두 케이스에 고정 설치되어 있다. 즉, 인너 요크(22) 및 아우터 요크(23)는, 전자 코일(21)을 축 방향 양측으로부터 끼워 넣도록 전자 코일(21)의 주위에 고정 배치되는 고정부로서 기능한다. 또, 인너 요크(22) 및 아우터 요크(23)는, 전자 코일(21)의 직경 방향 내측에서는 서로 접속하지 않고, 전자 코일(21)의 직경 방향 내측의 일부에 개구부(26)를 형성하고 있다. 인너 요크(22) 및 아우터 요크(23)는, 모두 자성체로 형성되어 있다.
아마추어(24)는, 인너 요크(22) 및 아우터 요크(23)의 직경 방향 내측이면서, 또한, 슬리브(12)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 아마추어(24)는, 축 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있고, 축 방향 이동에 의해 슬리브(12)에 추력을 부여할 수 있다.
아마추어(24)는, 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)의 2개의 부재로부터 구성된다. 아마추어(24)의 제 1 부재(24a)는, 축 방향의 해방 방향 측으로부터 슬리브(12)의 피협지부(12a)와 맞닿음 가능하게 배치되고, 또, 제 2 부재(24b)는, 계합 방향 측으로부터 슬리브(12)의 피협지부(12a)와 맞닿음 가능하게 배치된다. 즉, 아마추어(24)는, 슬리브(12)의 피협지부(12a)를 축 방향 양측으로부터 끼워 넣은 상태로 배치되어 있고, 아마추어(24)와 슬리브(12)의 연동성을 향상할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 이 구성에 의해, 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)의 사이에 배치하는 슬리브(12)의 조립성을 확보할 수 있다.
아마추어(24)의 제 1 부재(24a)는, 아우터 요크(23)의 직경 방향 내측에, 도금이나 부시 등의 지지용 부재(27)를 개재하여 지지되어 있고, 또, 제 2 부재(24b)는, 인너 요크(22)의 직경 방향 내측에 지지용 부재(27)를 개재하여 지지되어 있다. 즉, 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)는, 고정부(인너 요크(22), 아우터 요크(23))에 개별적으로 지지되어 있다. 즉, 아마추어(24)는, 축 방향을 따라 고정부에 의한 지지점을 2점 갖고, 양팔보 지지(2점 지지)되어 있으며, 축 방향 이동의 안정성을 향상할 수 있어, 슬리브(12)에의 추력의 전달을 효율적으로 행할 수 있도록 구성되어 있다.
또, 아마추어(24)는, 제 2 부재(24b)를 제 1 부재(24a)에 압입 고정함으로써 일체적인 부재로서 형성되어 있다. 이에 따라, 아마추어(24)를 복수 부재로 구성해도, 직경 방향 및 축 방향 치수의 소형화, 조립성 향상, 관성 저감에 의한 성능 향상을 실현하면서, 일체로 동작이 가능해진다. 또한, 아마추어(24)의 제 1 부재(24a)와 제 2 부재(24b)를 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결해도 된다.
또, 아마추어(24)의 제 1 부재(24a)는, 직경 방향 외측으로 돌출되고, 또한, 축 방향의 계합 방향 측으로 돌출되는 돌출부(24c)를 갖는다. 돌출부(24c)는, 인너 요크(22)와 아우터 요크(23) 사이의 개구부(26)에 삽입되어 있다. 돌출부(24c)의 계합 방향 측의 단면(端面)에는, 아마추어(24)의 동작 방향과 직교하는 스토퍼면(24d)이 설치되어 있다. 한편, 인너 요크(22)의 해방 방향 측의 단면에도, 아마추어(24)의 스토퍼면(24d)과 대향하는 위치에 스토퍼면(22a)이 설치되어 있다. 아마추어(24)가 계합 방향으로 이동했을 때에, 아마추어(24)의 스토퍼면(24d)이, 인너 요크(22)의 스토퍼면(22a)과 부딪힘으로써, 아마추어(24)의 계합 방향에의 이동을 정지시킬 수 있다.
아마추어(24)의 제 1 부재(24a)는 자성체로 형성되고, 제 2 부재(24b)는 비자성체로 형성되어 있다. 이에 따라, 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)와 고정부(인너 요크(22), 아우터 요크(23))의 지지부(지지용 부재(27))에 에어 갭 등을 설치하지 않아도 필요부 이외의 자로(磁路)를 차단하는 것이 가능해진다.
또, 아마추어(24)와 고정부의 2점 지지의 각 지지부는, 직경 방향 치수를 합쳐서 설정되어 있다. 즉, 아마추어(24)의 제 1 부재(24a)와 아우터 요크(23)의 지지부와, 제 2 부재(24b)와 인너 요크(22)의 지지부는, 동일한 직경 방향 위치에 배치되어 있다. 여기서, 「양쪽 지지부의 직경 방향 위치가 동일」은, 각 지지부의 직경 방향 치수의 편차가 소정 범위(예를 들면, ±0.2㎜ 이하) 내인 것을 의미한다. 이에 따라, 가공 정밀도를 향상할 수 있어, 지지 정밀도를 향상할 수 있다.
리턴 스프링(25)은, 아마추어(24)의 제 2 부재(24b)와 인너 요크(22)의 사이에 배치되어 있다. 리턴 스프링(25)은, 예를 들면 압축 스프링이고, 적절하게 압축된 상태로 유지되어 있으며, 아마추어(24)를 해방 방향으로 가압하고 있다. 리턴 스프링(25)은, 아마추어(24)의 계합 방향에의 이동이 진행될수록, 즉, 슬리브(12)와 피스(11)의 맞물림 정도가 깊어질수록, 해방 방향에의 가압력을 크게 발생시킨다.
허브 브래킷(15)은, 축선(C) 주위에, 피스(11)에 인접하여 연장되고, 슬리브(12)와 스플라인 감합하는 내측 원통부(15a)를 갖는다. 허브 브래킷(15)은, 이 내측 원통부(15a)로부터 전자 액추에이터(20)의 형상을 따라, 슬리브(12) 및 전자 액추에이터(20)를 피복하면서 직경 방향 외측으로 연장되는 형상을 취하고, 외측 가장자리 단부(端部)(15b)에서 케이스(도시 생략)에 볼트 고정되어 있다. 허브 브래킷(15)의 내측 원통부(15a)는, 슬리브(12)의 직경 방향 내측에 배치되어 있고, 내측 원통부(15a)의 외주면 상에는, 직경 방향 외측을 향해 둘레 방향을 따라 복수의 스플라인치(齒)(15c)가 배치되어 있다(도 2 참조). 슬리브(12)는, 도그치(14)를 이 스플라인치(15c)의 사이에 삽입함으로써, 허브 브래킷(15)에 스플라인 감합되어, 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
여기서, 도 2를 참조하여, 전자 액추에이터(20)의 아마추어(24)와, 허브 브래킷(15)의 내측 원통부(15a)의 직경 방향 위치의 설정에 대하여 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 계합 장치(10)의 각 구성 요소는, 축선(C)의 주위에 동심원상으로 배치되어 있다. 아마추어(24)는, 상술과 같이 지지용 부재(27)를 개재하여 고정부(인너 요크(22), 아우터 요크(23))에 2점 지지되어 있으므로, 직경 방향의 위치가 일정하게 유지되어 있다. 또, 허브 브래킷(15)은, 상술한 바와 같이, 도시하지 않은 케이스에 고정 설치되어 있으므로, 직경 방향의 위치가 일정하게 유지되어 있다. 슬리브(12)는, 직경 방향에 있어서, 이와 같이 위치가 고정된 아마추어(24)와 허브 브래킷(15)의 내측 원통부(15a)의 사이에 배치되어 있다. 아마추어(24) 및 허브 브래킷(15)의 직경 방향 위치는, 양자의 사이에서 슬리브(12)가 직경 방향으로 섭동 가능해지도록 설정되어 있다.
슬리브(12)와 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부에서는, 도그치(14)의 치선(齒先)과 스플라인치(15c)의 치원(齒元)의 직경 방향의 간극, 스플라인치(15c)의 치선과 도그치(14)의 치원의 직경 방향의 간극, 또는, 도그치(14)의 치면(齒面)과 스플라인치(15c)의 치면의 직경 방향의 간극에 의해, 직경 방향 백래시가 발생한다. 직경 방향 백래시는, 슬리브(12)의 축심이 허브 브래킷(15)의 축심(축선(C))으로부터 어긋나서, 허브 브래킷(15)에 대한 슬리브(12)의 직경 방향의 상대 위치가 소정 범위 내에서 변동하는 현상이라고 말할 수 있다. 직경 방향 백래시의 폭은, 예를 들면 슬리브(12)의 어느 1개의 도그치(14)가, 허브 브래킷(15)의 스플라인치(15c)의 치원에 맞닿는 직경 방향 위치(도 2에서는 축선(C)보다 하측에 나타내는 도그치(14)의 위치)로부터, 이 도그치(14)와 직경 방향 반대측에 위치하는(180도 반대측의 위치에 있는) 도그치(14)(도 2에서는 축선(C)보다 상측에 나타내는 도그치(14))가, 스플라인치(15c)의 치원에 맞닿는 위치까지의 거리로 나타낼 수 있다. 도 2에는, 이 직경 방향 백래시의 폭을 부호 L2로서 도시하고 있다. 또한, 직경 방향 백래시는, 「슬리브(12)의 섭동에 의해 변화되는 슬리브(12)와 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부의 직경 방향의 거리의 변화」라고도 표현할 수 있다. 직경 방향 백래시의 폭(L2)은, 「슬리브(12)의 섭동에 의해 변화되는 슬리브(12)와 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부의 직경 방향의 거리의 최대값」이라고도 표현할 수 있다.
이러한 직경 방향 백래시의 발생에 따라, 아마추어(24)에 대한 슬리브(12)의 직경 방향의 상대 위치도 변동한다. 보다 상세하게는, 슬리브(12)의 피협지부(12a)의 외주면(12b)과, 이 외주면(12b)에 대향하는 아마추어(24)의 직경 방향 내측의 대향면(24e) 사이의 직경 방향 거리가 변동한다. 이 직경 방향 거리는, 도 2에 있어서 축선(C)보다 하측에 나타내는 바와 같이, 도그치(14)가 허브 브래킷(15)에 가장 접근하고 있는 상태일 때에 최대가 된다. 도 2에서는, 이때의 슬리브(12)의 외주면(12b)과 아마추어(24)의 대향면(24e) 사이의 직경 방향 거리의 최대값을 부호 L1로서 도시하고 있다.
그리고, 본 실시형태에서는, 슬리브(12)의 외주면(12b)과 아마추어(24)의 대향면(24e) 사이의 직경 방향 거리의 최대값(L1)을, 슬리브(12)와 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부의 직경 방향 백래시의 폭(L2)보다 크게 설정한다. 즉, L1>L2의 관계가 된다. 이에 따라, 슬리브(12)와 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부의 직경 방향 백래시에 의해 슬리브(12)가 직경 방향으로 섭동해도, 슬리브(12)의 외주면(12b)과 아마추어(24)의 대향면(24e)의 사이에 항상 간극을 만들 수 있다.
ECU(30)는, 차량 내의 각종 센서류의 정보에 의거하여, 차량의 각부의 제어를 행하는 제어 장치이다. 본 실시형태에서는, ECU(30)는, 계합 장치(10)의 전자 액추에이터(20)에 접속되어 있고, 전자 액추에이터(20)의 동작을 제어함으로써, 슬리브(12)의 축 방향의 이동을 제어하여, 계합 장치(10)의 계합/해방을 제어할 수 있다.
ECU(30)는, 물리적으로는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 및 인터페이스 등을 포함하는 주지의 마이크로컴퓨터를 주체로 하는 전자 회로이다. ECU(30)의 각 기능은, ROM에 유지되는 애플리케이션 프로그램을 RAM에 로드하여 CPU에서 실행함으로써, CPU의 제어하에 차량 내의 각종 장치를 동작시킴과 함께, RAM이나 ROM에 있어서의 데이터의 독출 및 기록을 행함으로써 실현된다.
다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 전자 액추에이터(20)가 적용되는 계합 장치(10)의 동작을 설명한다.
전자 액추에이터(20)의 전자 코일(21)이 비여자(非勵磁) 상태에 있을 때에는, 전자 액추에이터(20)는 정지하고 있고, 슬리브(12)의 피협지부(12a)는, 아마추어(24)의 제 2 부재(24b)를 개재하여, 리턴 스프링(25)의 가압력을 해방 방향으로 받는다. 이 가압력에 의해, 슬리브(12)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 피스(11)와 이간하는 허브 브래킷(15)의 내측 원통부(15a) 상의 위치에 유지되고, 피스(11)와 비맞물림의 상태가 된다. 즉, 전자 액추에이터(20)가 비여자 상태에 있을 때는, 계합 장치(10)가 해방 상태가 되어, 피스(11)는 회전 요소와 연동하여 회전할 수 있다.
ECU(30)로부터의 제어 지령에 따라, 전자 코일(21)이 여자되면, 전자 코일(21)의 주위에 배치되어 있는 자성체의 인너 요크(22), 아우터 요크(23), 및 아마추어(24)의 제 1 부재(24a)를 주회하는 자기 회로(M)가 형성된다. 이 자기 회로(M)는, 도 1에 점선 화살표로 나타내는 바와 같이, 아마추어(24)의 돌출부(24c)의 스토퍼면(24d)과, 인너 요크(22)의 스토퍼면(22a)의 간극을 가로지르도록 형성된다. 따라서, 아마추어(24)는, 인너 요크(22) 및 아우터 요크(23)의 내주면에 안내되면서, 인너 요크(22)를 향해 자기 흡인된다. 아마추어(24)는, 이 자기 흡인력(전자력)에 의해, 리턴 스프링(25)에 저항하여 계합 방향으로 이동한다. 이 아마추어(24)의 동작에 수반하여, 슬리브(12)의 피협지부(12a)는 추력을 받아, 슬리브(12)가 계합 방향으로 이동하고, 슬리브(12)의 도그치(14)가 피스(11)의 도그치(13)와 맞물린 맞물림 상태가 된다. 즉, 전자 액추에이터(20)가 여자 상태에 있을 때는, 계합 장치(10)가 계합 상태가 되어, 피스(11)와 연결하는 회전 요소의 회전을 정지시킬 수 있다.
다음으로, 제 1 실시형태에 관련된 전자 액추에이터(20)의 효과를 설명한다.
제 1 실시형태의 전자 액추에이터(20)는, 전자 코일(21)과, 전자 코일(21)의 주위에 배치되는 고정부(인너 요크(22) 및 아우터 요크(23))와, 고정부와 함께 전자 코일(21)의 자기 회로(M)를 형성하고, 자기 회로(M)에 발생하는 전자력에 의해 소정 방향(축선(C)의 축 방향)으로 이동함으로써 슬리브(12)를 조작하는 아마추어(24)를 구비한다. 아마추어(24)는, 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)의 2개의 부재로 이루어진다. 아마추어(24)의 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)는, 고정부에 개별적으로 지지되고, 슬리브(12)를 이동 방향(축 방향)의 양측으로부터 끼워 넣어 조합된다.
이 구성에 의해, 아마추어(24)가 복수의 지지점을 갖고, 고정부(인너 요크(22) 및 아우터 요크(23))에 양팔보 지지되므로, 아마추어(24)가 이동 방향에 대하여 기우는 것을 억제할 수 있으며, 아마추어(24)의 이동의 안정성을 향상할 수 있음과 함께, 슬리브(12)에의 추력의 전달을 효율적으로 행할 수 있다. 또, 아마추어(24)의 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)가 슬리브(12)를 끼워 넣어 배치되므로, 아마추어(24)와 슬리브(12)를 확실하게 연결할 수 있어, 아마추어(24)와 슬리브(12)의 연동성을 향상할 수 있다. 따라서, 제 1 실시형태의 전자 액추에이터(20)는, 피조작 부재인 슬리브(12)에 대하여 적합하게 추력을 전달할 수 있다.
또, 제 1 실시형태의 전자 액추에이터(20)에 있어서, 슬리브(12) 및 아마추어(24)는, 소정의 축선(C) 주위로 회전하는 회전 요소의 주위에 설치된다. 아마추어(24)는, 회전 요소의 직경 방향의 위치를 일정하게 유지하여, 슬리브(12)보다 회전 요소의 직경 방향의 외측에 배치되고, 회전 요소의 축 방향으로 이동 가능하다. 직경 방향의 위치를 일정하게 유지하여 슬리브(12)보다 직경 방향의 내측에 배치되는 허브 브래킷(15)의 스플라인치(15c)에, 슬리브(12)가 스플라인 감합되어, 축 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 슬리브(12)는, 아마추어(24)와 허브 브래킷(15)의 내측 원통부(15a)의 사이에서 직경 방향으로 섭동 가능하게 배치된다. 슬리브(12)의 섭동에 의해 변화되는 아마추어(24)와 슬리브(12) 사이의 직경 방향의 거리의 최대값(L1)이, 슬리브(12)의 섭동에 의해 변화되는 슬리브(12)와 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부의 직경 방향의 거리의 최대값(L2)(즉, 직경 방향 백래시의 폭)보다 크게 설정된다(L1>L2).
이 구성에 의해, 슬리브(12)와 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부의 직경 방향 백래시에 의해 슬리브(12)가 직경 방향으로 섭동해도, 슬리브(12)의 외주면(12b)과 아마추어(24)의 대향면(24e)의 사이에 항상 간극을 만들 수 있고, 슬리브(12)가 아마추어(24)와 접촉하는 것을 피할 수 있다. 이 때문에, 슬리브(12)의 가동 시의 직경 방향 하중을, 아마추어(24)에서 받지 않고, 허브 브래킷(15)의 스플라인 감합부에서 받을 수 있으므로, 아마추어(24)를 지지하는 지지용 부재(27)의 직경 방향 하중을 저감할 수 있다.
또, 제 1 실시형태의 전자 액추에이터(20)에 있어서, 아마추어(24)의 2개의 부재 중, 제 1 부재(24a)는 자성체이고, 제 2 부재(24b)는 비자성체이다.
이 구성에 의해, 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)와 고정부(인너 요크(22), 아우터 요크(23))의 지지부에 에어 갭 등을 설치하지 않아도, 필요부 이외의 자로를 차단하는 것이 가능해진다.
또, 제 1 실시형태의 전자 액추에이터(20)는, 소정의 축선(C) 주위로 회전하는 회전 요소의 주위에 설치된다. 아마추어(24)가 이동하는 소정 방향은, 회전 요소의 축 방향(축선(C))이다. 아마추어(24)의 제 1 부재(24a) 및 제 2 부재(24b)의 고정부(인너 요크(22) 및 아우터 요크(23))와의 각 지지부는, 회전 요소의 직경 방향의 위치가 동일해지도록 배치된다.
이 구성에 의해, 아마추어(24)와 고정부(인너 요크(22) 및 아우터 요크(23)) 사이의 지지부의 구성을 단순화할 수 있고, 가공 정밀도를 향상할 수 있기 때문에, 지지 정밀도를 향상할 수 있다.
[제 2 실시형태]
다음으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 전자 액추에이터가 적용되는 계합 장치의 개략 구성을 나타내는 단면 모식도이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태의 전자 액추에이터(20a)는, 아마추어(24)의 제 1 부재(24a)와 슬리브(12)의 피협지부(12a)의 사이에, 대기 기구 스프링(28)을 구비하는 점에서, 제 1 실시형태의 전자 액추에이터(20)와 다른 것이다.
대기 기구 스프링(28)은, 아마추어(24)와 슬리브(12)의 피협지부(12a)의 축 방향의 상대 위치 관계에 따라, 축 방향으로 신축 가능하게 배치되어 있다.
제 2 실시형태의 전자 액추에이터(20a)에서는, 전자 코일(21)의 자기 회로(M)에 발생하는 자기 흡인력에 의해 아마추어(24)가 계합 방향으로 이동하면, 대기 기구 스프링(28)이 아마추어(24)로부터 받는 가압력을 슬리브(12)의 피협지부(12a)에 전달함으로써, 슬리브(12)도 아마추어(24)와 연동하여 동(同) 방향으로 이동할 수 있다.
여기서, 슬리브(12)의 계합 방향의 이동에 의해, 슬리브(12)가 피스(11)와의 계합을 개시했지만, 예를 들면 피스(11)와 슬리브(12)의 위상이 어긋나고 있기 때문에, 슬리브(12)의 도그치(14)가 피스(11)의 도그치(13)와 잘 맞물리지 않는 상황이 일어날 수 있다. 이러한 상황에서는, 슬리브(12)의 계합 방향에의 새로운 진행이 피스(11)에 의해 저해되어, 피스(11)와 슬리브(12)의 계합이 불완전해진다. 제 2 실시형태의 전자 액추에이터(20a)에서는, 이러한 상황이어도, 아마추어(24)는 대기 기구 스프링(28)을 수축시키면서, 계합 방향으로 계속해서 이동할 수 있다. 그리고, 피스(11)와 슬리브(12)의 위상이 일치하는 상황으로 천이한 후에, 대기 기구 스프링(28)의 가압력에 의해, 슬리브(12)는, 계합 방향으로 압출되어, 슬리브(12)의 도그치(14)와 피스(11)의 도그치(13)의 맞물림이 충분해지는 위치까지 이동한다.
이와 같이, 제 2 실시형태의 전자 액추에이터(20a)는, 피스(11)와 슬리브(12)의 위상이 어긋나고 있고, 슬리브(12)가 피스(11)로부터 해방 방향으로 소정 이상의 반력을 받는 경우에는, 대기 기구 스프링(28)의 작용에 의해, 슬리브(12)의 계합 방향에의 이동을 대기시킴과 함께, 아마추어(24)로부터 전달되는 추력을 축적할 수 있다. 그리고, 피스(11)와 슬리브(12)의 위상이 일치하여, 슬리브(12)가 받는 반력이 저감되면, 축적되어 있는 추력을 이용하여, 슬리브(12)를 계합 방향으로 조속히 이동시킬 수 있다. 이 결과, 제 2 실시형태의 전자 액추에이터(20a)는, 대기 기구 스프링(28)을 구비함으로써, 피조작 부재인 슬리브(12)의 피스(11)와의 계합 동작을 한층 더 확실하게 행할 수 있다.
또한, 대기 기구 스프링(28)은, 아마추어(24)로부터 슬리브(12)에 추력이 전달되어 있는 상황에 있어서, 슬리브(12)의 이동을 대기시키면서 추력을 축적할 수 있는 구성이면 되고, 스프링 이외의 요소에 의해 실현되는 대기 기구로 치환해도 된다.
이상, 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 상기 실시형태는, 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 상기 실시형태는, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 상기 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.
상기 실시형태에서는, 아마추어(24)의 제 1 부재(24a)의 아우터 요크(23)와의 지지부와, 제 2 부재(24b)의 인너 요크(22)와의 지지부가, 축선(C)의 직경 방향 위치가 동일한 구성을 예시했지만, 각 지지부의 직경 방향 위치가 다른 구성으로 해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 아마추어(24)가 고정부(인너 요크(22) 및 아우터 요크(23))에 2점 지지되는 구성을 예시했지만, 지지점은 2개소 이상으로 해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 계합 장치(10)로서, 허브 브래킷(15)을 개재하여 슬리브(12)를 고정단(端)(케이스)에 연결하고, 피스(11)와 슬리브(12)의 결합 시에 피스(11)의 회전을 규제하는 구성, 소위 브레이크 장치의 구성을 예시했지만, 계합 장치(10)는, 슬리브(12)를 다른 회전 요소에 연결하며, 피스(11)와 슬리브(12)의 결합 시에 피스(11)의 회전 토크를 이 회전 요소에 전달하여 일체로 회전하는 구성, 소위 클러치 장치의 구성이어도 된다.
12: 슬리브(피조작 부재) 15: 허브 브래킷(지지 부재)
20, 20a: 전자 액추에이터 21: 전자 코일
22: 인너 요크(고정부) 23: 아우터 요크(고정부)
24: 아마추어(가동부) 24a: 제 1 부재
24b: 제 2 부재
28: 대기 기구 스프링(대기 기구)

Claims (5)

  1. 전자 액추에이터(20)에 있어서,
    전자 코일(21)과,
    상기 전자 코일의 주위에 배치되는 고정부(22, 23)와,
    상기 고정부와 함께 상기 전자 코일의 자기 회로를 구성하는 가동부(24)를 구비하고, 상기 가동부는 상기 자기 회로에 발생하는 전자력에 의해 소정 방향으로 이동함으로써 피조작 부재(12)를 조작하며,
    상기 가동부는 제 1 부재(24a)와 제 2 부재(24b)를 포함하고,
    상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재는, 상기 고정부에 각각 지지되고, 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재는 상기 피조작 부재를 상기 소정 방향의 양측으로부터 끼워 넣는 위치에 배치되고,
    상기 제 1 부재는 자성체이고,
    상기 제 2 부재는 비자성체인 것을 특징으로 하는 전자 액추에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피조작 부재 및 상기 가동부는, 회전 요소의 주위에 설치되고,
    상기 가동부는, 상기 회전 요소의 직경 방향의 위치를 일정하게 유지하여, 상기 피조작 부재로부터 상기 회전 요소의 직경 방향의 외측에 배치되고, 상기 가동부는 상기 회전 요소의 축 방향으로 이동하도록 구성되며,
    상기 피조작 부재는 지지 부재(15)와 스플라인 감합되어, 상기 축 방향으로 이동하도록 구성되고, 상기 지지 부재는 상기 직경 방향의 위치를 일정하게 유지하여 상기 피조작 부재로부터 상기 직경 방향의 내측에 배치되며,
    상기 피조작 부재는, 상기 가동부와 상기 지지 부재의 사이에서 상기 직경 방향으로 섭동하는 위치에 배치되고,
    상기 피조작 부재의 상기 섭동에 의해 변화되는 상기 가동부와 상기 피조작 부재 사이의 직경 방향의 거리의 최대값이, 상기 피조작 부재의 상기 섭동에 의해 변화되는 상기 피조작 부재와 상기 지지 부재의 스플라인 감합부의 직경 방향의 거리의 최대값보다 크게 설정되는 전자 액추에이터.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 액추에이터는 회전 요소의 주위에 설치되고,
    상기 가동부가 이동하는 상기 소정 방향이 상기 회전 요소의 축 방향이며,
    상기 제 1 부재가 상기 고정부에 지지되는 지지부와, 상기 제 2 부재가 상기 고정부에 지지되는 지지부는, 상기 회전 요소의 직경 방향의 위치가 동일해지도록 배치되는 전자 액추에이터.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가동부와 상기 피조작 부재의 사이에, 상기 피조작 부재의 상기 소정 방향에의 이동을 대기시키는 대기 기구(28)를 추가로 포함하는 전자 액추에이터.
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