JP2015147562A - Extendable actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、出力ロッドを摺動自在に支持するハウジングの内部の軸線上に、モータ、遊星歯車機構、及び、送りねじ機構をそれぞれ直列に配置し、モータの回転駆動力を遊星歯車機構で減速してキャリアに出力し、キャリアの回転運動を前記送りねじ機構によって出力ロッドの往復運動に変換する伸縮アクチュエータに関する。 In the present invention, a motor, a planetary gear mechanism, and a feed screw mechanism are arranged in series on the axis inside the housing that slidably supports the output rod, and the rotational driving force of the motor is reduced by the planetary gear mechanism. The present invention relates to a telescopic actuator that outputs to a carrier and converts the rotational motion of the carrier into reciprocating motion of an output rod by the feed screw mechanism.
従来技術として、例えば、特許文献1には、キャリアに支持された複数のピニオンをリングギヤ及びサンギヤに噛合させることで、キャリアをハウジングに対して間接的に回転自在に支持する構造が開示されている。なお、特許文献1に開示された構造では、遊星歯車機構のキャリアをハウジングに対して直接的に回転自在に支持するための支持部が設けられていない。 As a conventional technique, for example, Patent Document 1 discloses a structure in which a plurality of pinions supported by a carrier are meshed with a ring gear and a sun gear to support the carrier indirectly and rotatably with respect to the housing. . In the structure disclosed in Patent Document 1, there is no support portion for supporting the carrier of the planetary gear mechanism directly and rotatably with respect to the housing.
また、特許文献2には、サンギヤを固定したサンギヤ軸の外周に皿ばね(与圧ばね)を配置し、この皿ばねでキャリアをリングギヤの側板部に押し付けるように付勢しておき、サンギヤ軸を軸線方向に押圧しキャリアを皿ばねの弾発力に抗して移動させることで、ピニオン及びリングギヤの噛合状態を解除する構造が開示されている。
In
ところで、特許文献1に開示された構造では、ハウジング内に回転自在に配置されたキャリアに支持される複数のピニオンが、モータ軸に固定されたサンギヤと、ハウジングに固定されたリングギヤとにそれぞれ噛合し、サンギヤの回転運動を減速してキャリアに出力している。この場合、キャリアは、ベアリングを介してハウジングに直接的に支持されておらず、複数のピニオンがリングギヤ及びサンギヤに噛合することで、キャリアは、ハウジングに間接的にフローティング支持されている。 By the way, in the structure disclosed in Patent Document 1, a plurality of pinions supported by a carrier rotatably arranged in the housing mesh with a sun gear fixed to the motor shaft and a ring gear fixed to the housing, respectively. The rotational movement of the sun gear is decelerated and output to the carrier. In this case, the carrier is not directly supported by the housing via the bearing, and the plurality of pinions mesh with the ring gear and the sun gear, so that the carrier is indirectly supported floatingly by the housing.
特許文献1では、キャリアがハウジングに対して直接的に支持されていない構造が採用されているため、キャリアが傾動しやすく(傾き易く)なっている。仮に、キャリアが傾動すると、キャリアに支持されるピニオンがリングギヤやサンギヤに対して傾き、これらのギヤ間の噛合状態が悪くなって振動や騒音の原因となるおそれがある。 In Patent Document 1, since the structure in which the carrier is not directly supported with respect to the housing is adopted, the carrier is easily tilted (easy to tilt). If the carrier tilts, the pinion supported by the carrier tilts with respect to the ring gear or the sun gear, and the meshing state between these gears may deteriorate, causing vibration and noise.
そこで、キャリアの傾動を回避するため、例えば、特許文献2に開示された構造のように、軸線上に配置した皿ばね(与圧ばね)の弾発力でキャリアを付勢(押圧)してリングギヤの側板部に押し付けることが考えられる。
Therefore, in order to avoid tilting of the carrier, for example, as in the structure disclosed in
しかしながら、皿ばね(与圧ばね)から付与された与圧によって、ピニオンは、常時、キャリアとリングギヤに押圧された状態にあり、摩擦力を受けながら回転する。同時にキャリアも摩擦力を受けながら回転する。この摩擦力によってキャリアは、摩擦熱を発生して温度上昇を引き起こす。 However, the pinion is always pressed by the carrier and the ring gear by the pressure applied from the disc spring (pressure spring), and rotates while receiving frictional force. At the same time, the carrier rotates while receiving frictional force. This frictional force causes the carrier to generate frictional heat and raise the temperature.
この場合、与圧ばねによって付与される与圧量が予め決まっているため、温度上昇を低減させるためには、キャリアの質量を増大させて発熱量に対する温度上昇を緩和する方法や、キャリアに放熱フィン等の放熱手段を設けて放熱面積を増やし、放熱によって温度上昇を低減させる方法等が考えられる。 In this case, since the amount of pressurization applied by the pressurization spring is determined in advance, in order to reduce the temperature rise, a method of increasing the mass of the carrier to alleviate the temperature rise relative to the heat generation amount, or heat dissipation to the carrier A method of increasing the heat radiation area by providing heat radiation means such as fins and reducing the temperature rise by heat radiation is conceivable.
しかしながら、上記のいずれの方法も、キャリアの質量が増大するため、キャリアがピニオンの反対側に倒れないように、さらに与圧量を増大させなければならないと共に、キャリアの慣性モーメントの増加に起因して応答性が悪化するという他の問題が発生する。 However, in any of the above methods, since the mass of the carrier increases, the amount of pressurization must be further increased so that the carrier does not fall to the opposite side of the pinion, and also due to an increase in the moment of inertia of the carrier. This causes another problem that the responsiveness deteriorates.
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、キャリアの温度上昇を低減し、与圧ばねのばね性能を安定して維持することが可能な伸縮アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a telescopic actuator capable of reducing the temperature rise of the carrier and stably maintaining the spring performance of the pressurizing spring. .
前記の目的を達成するために、本発明は、出力ロッドを摺動自在に支持するハウジングの内部の軸線上に、モータ、遊星歯車機構、及び、送りねじ機構をそれぞれ直列に配置し、前記モータの回転駆動力を前記遊星歯車機構で減速してキャリアに伝達し、前記キャリアの回転運動を前記送りねじ機構によって前記出力ロッドの往復直線運動に変換する伸縮アクチュエータにおいて、前記送りねじ機構と前記キャリアとの間に配置されて前記軸線方向の弾発力を発生する与圧ばねと、前記キャリアに回転自在に支持され、リングギヤ及びサンギヤにそれぞれ噛合するピニオンと、を備え、前記キャリアは、前記与圧ばねに対向する第1端面と、前記第1端面の反対側で前記ピニオン側に臨む第2端面とを有し、前記第1端面には、前記第2端面側に窪む凹部が設けられることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a motor, a planetary gear mechanism, and a feed screw mechanism are respectively arranged in series on an axis inside a housing that slidably supports an output rod. In the telescopic actuator that decelerates the rotational driving force of the planetary gear mechanism and transmits it to the carrier, and converts the rotational motion of the carrier into the reciprocating linear motion of the output rod by the feed screw mechanism, the feed screw mechanism and the carrier And a pressurizing spring that generates an elastic force in the axial direction, and a pinion that is rotatably supported by the carrier and meshes with a ring gear and a sun gear, respectively. A first end face facing the pressure spring; and a second end face facing the pinion on the opposite side of the first end face, and the second end face on the first end face Characterized in that a recess recessed provided.
本発明によれば、キャリアに凹部を形成することにより、凹部を設けない平坦面の場合と比較して放熱面積(放熱量)が増加し、キャリアが冷却されることによりキャリアの温度上昇を抑制することができる。 According to the present invention, by forming the concave portion in the carrier, the heat radiation area (heat radiation amount) is increased as compared with the case of a flat surface without the concave portion, and the carrier temperature is suppressed by cooling the carrier. can do.
また、本発明によれば、第1端面から第2端面側に窪む凹部を形成することにより、キャリア全体の重心がピニオン側(第2端面側)に偏位(オフセット)する。従って、キャリアの与圧ばね側(第1端面側)への倒れモーメントが減少すると共に、キャリアの傾倒方向が負の方向(与圧ばね側を「正の方向」とするとピニオン側に倒れる「負の方向」)となるので、従来技術と比較して与圧ばねの与圧量を減少させることができる。この結果、本発明では、与圧ばねの与圧によって発生する摩擦熱を低減し、凹部を形成してキャリア全体の質量が減少する場合であっても、質量の減少によるキャリアの温度上昇を抑制することができる。これに伴って、キャリアに保持される与圧ばねの温度上昇を低減し、与圧ばねのばね性能を安定して長期間にわたって維持することができる。 Further, according to the present invention, the center of gravity of the entire carrier is deviated (offset) to the pinion side (second end face side) by forming the recess that is recessed from the first end face to the second end face side. Accordingly, the falling moment of the carrier toward the pressure spring side (first end surface side) is reduced, and the carrier tilting direction is a negative direction (if the pressure spring side is a “positive direction”, the carrier is tilted toward the pinion side “negative” Therefore, the amount of pressurization of the pressurizing spring can be reduced as compared with the prior art. As a result, in the present invention, the frictional heat generated by the pressurization of the pressurizing spring is reduced, and even if the concave portion is formed and the mass of the entire carrier is reduced, the temperature rise of the carrier due to the mass reduction is suppressed. can do. Accordingly, the temperature rise of the pressurizing spring held by the carrier can be reduced, and the spring performance of the pressurizing spring can be stably maintained over a long period of time.
さらに、本発明によれば、キャリアに凹部を形成することで、キャリアを軽量化することができるので、伸縮アクチュエータの応答性を向上させることができる。 Furthermore, according to the present invention, since the carrier can be reduced in weight by forming the recess in the carrier, the responsiveness of the telescopic actuator can be improved.
さらにまた、本発明によれば、与圧ばねの与圧量を減少させることで、ピニオンの端面磨耗を低減することができ、磨耗量を考慮して設定されているピニオンの厚さ寸法を小さくすることができる。これにより、ピニオンの軽量化を達成することができる。また、ピニオンの軽量化により、伸縮アクチュエータの応答性をより一層向上させることができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to reduce the end face wear of the pinion by reducing the pressurizing amount of the pressurizing spring, and to reduce the pinion thickness dimension set in consideration of the wear amount. can do. Thereby, weight reduction of a pinion can be achieved. Moreover, the responsiveness of the telescopic actuator can be further improved by reducing the weight of the pinion.
さらにまた、本発明によれば、与圧ばねによる与圧が低減できるため、フリクションによる損失が低減し、機械効率が向上する。これにより、伸縮アクチュエータの駆動電力を低減して、例えば、伸縮アクチュエータが搭載された車両の燃費向上に寄与することができる。 Furthermore, according to the present invention, since the pressurization by the pressurization spring can be reduced, the loss due to friction is reduced and the mechanical efficiency is improved. Thereby, the drive electric power of an expansion-contraction actuator can be reduced, and it can contribute to the fuel consumption improvement of the vehicle by which the expansion-contraction actuator is mounted, for example.
また、本発明は、前記与圧ばねが、樹脂製のカップリングであることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the pressurizing spring is a resin coupling.
本発明によれば、キャリアの温度上昇を抑制してキャリアに保持されるカップリング(与圧ばね)の温度上昇も低減されるため、カップリングを樹脂製とすることができる。特に、カップリングに対して、カップリング機能の他に軸線方向に沿って与圧するばね機能(弾発力)を併有させた場合、トルク伝達特性だけでなく、ばね特性も安定して発揮することができるため、長期間にわたって作動音を抑制することができる。 According to the present invention, since the temperature rise of the coupling (pressurizing spring) held by the carrier is suppressed while suppressing the temperature rise of the carrier, the coupling can be made of resin. In particular, when a spring function (elastic force) that pressurizes along the axial direction in addition to the coupling function is combined with the coupling, not only the torque transmission characteristic but also the spring characteristic is stably exhibited. Therefore, the operation noise can be suppressed over a long period of time.
また、本発明によれば、樹脂製のカップリングによって軸線方向のばね力(弾発力)を付与した場合、例えば、特許文献2に開示された皿ばね等の特別の弾性部材が不要となり、簡便に製造することができて、製造コストを低減することができる。
Further, according to the present invention, when an axial spring force (elastic force) is applied by a resin coupling, for example, a special elastic member such as a disc spring disclosed in
さらに、本発明は、前記キャリアに、前記ピニオンを回転自在に支持するピニオンピンが設けられ、前記第2端面は、前記凹部に対応する位置で、前記ピニオンピンの軸方向に沿って突出する凸部を有することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the carrier is provided with a pinion pin that rotatably supports the pinion, and the second end surface is a protrusion that protrudes along the axial direction of the pinion pin at a position corresponding to the recess. It has the part.
本発明によれば、キャリアの第2端面に凸部を設けることにより、凸部を設けない平坦面の場合と比較して、第1端面側に形成された凹部の放熱面積(放熱量)が増加してキャリアの温度上昇をより一層抑制することができる。 According to the present invention, by providing the convex portion on the second end surface of the carrier, the heat radiation area (heat radiation amount) of the concave portion formed on the first end surface side is larger than in the case of a flat surface without the convex portion. The increase in temperature can be further suppressed by increasing the carrier temperature.
また、本発明によれば、キャリアの重心がピニオン側にさらに偏位(移動)し、与圧ばねの与圧量をより一層低減することができる。 Further, according to the present invention, the center of gravity of the carrier is further displaced (moved) toward the pinion side, and the amount of pressure applied by the pressure spring can be further reduced.
本発明では、キャリアの温度上昇を低減し、与圧ばねのばね性能を安定して維持することが可能な伸縮アクチュエータを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a telescopic actuator capable of reducing the temperature rise of the carrier and stably maintaining the spring performance of the pressurizing spring.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータが組み込まれたリヤサスペンション装置の斜視図、図2は、図1の矢印A方向からみた矢視図である。なお、各図中に矢印で示される、「前後」は、車両の前後方向を示し、「上下」は、車両の上下方向(鉛直方向)を示し、「左右」は、左右方向(車幅方向)を示している。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a perspective view of a rear suspension device incorporating a toe control actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an arrow view seen from the direction of arrow A in FIG. Note that “front and rear” indicated by arrows in each figure indicates the front and rear direction of the vehicle, “up and down” indicates the vertical direction of the vehicle (vertical direction), and “left and right” indicates the left and right direction (vehicle width direction). ).
図1及び図2に示されるリヤサスペンション装置10は、ダブルウィッシュボーン式からなり、図示しない四輪操舵車両の左後輪に配置されている。このリヤサスペンション装置10は、後輪Wを回転自在に支持するナックル12と、ナックル12を上下動可能に車体フレームに連結するアッパアーム14及びロアアーム16と、後輪Wのトー角を制御すべくナックル12及び図示しない車体フレームを連結するトーコントロールアクチュエータ(伸縮アクチュエータ)18と、後輪Wの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパ20を含んで構成されている。
The
アッパアーム14及びロアアーム16の基端は、それぞれゴムブッシュジョイント22a、22bによって図示しない車体フレームに連結されている。アッパアーム14及びロアアーム16の先端は、それぞれボールジョイント24a、24bを介してナックル12の上部及び下部に連結されている。
The base ends of the
トーコントロールアクチュエータ18の基端は、ゴムブッシュジョイント26aを介して図示しない車体フレームに連結されている。トーコントロールアクチュエータ18の先端は、ゴムブッシュジョイント26bを介してナックル12の後部に連結されている。
The base end of the
懸架ばね付きダンパ20の上端は、車体(図2に示すサスペンションタワーの上壁28)に固定されている。懸架ばね付きダンパ20の下端は、ゴムブッシュジョイント26cを介してナックル12の上部に連結されている。
The upper end of the
トーコントロールアクチュエータ18を伸長方向に駆動すると、ナックル12の後部が車幅方向外側に押されて後輪Wのトー角がトーイン方向に変化する。一方、トーコントロールアクチュエータ18を収縮方向に駆動すると、ナックル12の後部が車幅方向内側に引っ張られて後輪Wのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、図示しないステアリングホイールの操作による通常の前輪の操舵に加えて、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて後輪Wのトー角を制御することで、車両の直進安定性能や旋回性能を向上させることができる。
When the
次に、図3〜図6に基づいて、トーコントロールアクチュエータ18の構造を以下詳細に説明する。
Next, the structure of the
図3は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータの軸線方向に沿った縦断面図、図4は、図3に示すB部の拡大断面図、図5は、トーコントロールアクチュエータを構成する遊星歯車機構の分解斜視図、図6は、図4のVI−VI線に沿った拡大縦断面図、図7(a)は、キャリア側から見た弾性カップリングの拡大正面図、図7(b)は、図7(a)のVIIB−VIIB線に沿った拡大断面図、図7(c)は、図7(a)のVIIC−VIIC線に沿った拡大断面図である。 3 is a longitudinal sectional view of the toe control actuator according to the embodiment of the present invention along the axial direction, FIG. 4 is an enlarged sectional view of a portion B shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a planet constituting the toe control actuator. 6 is an exploded perspective view of the gear mechanism, FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4, FIG. 7A is an enlarged front view of the elastic coupling viewed from the carrier side, and FIG. ) Is an enlarged sectional view taken along the line VIIB-VIIB in FIG. 7A, and FIG. 7C is an enlarged sectional view taken along the line VIIC-VIIC in FIG. 7A.
図3及び図4に示されるように、トーコントロールアクチュエータ18は、車体フレーム側に連結されるゴムブッシュジョイント26aが一体に設けられた第1ハウジング30aと、ナックル12側に連結されるゴムブッシュジョイント26bが一体に設けられた出力ロッド32を伸縮自在に支持する第2ハウジング30bとを備える。第1ハウジング30a及び第2ハウジング30bの対向部は、シール部材34を介してインロー嵌合した状態で、各々の結合フランジ36a、36bを複数のボルト38で締結することにより一体的に結合されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第1ハウジング30aの内部の室40aには、駆動源となるブラシ付きのモータ42と、減速機として機能する遊星歯車機構44とが収納されている。第2ハウジング30bの内部の室40bには、弾性カップリング46と、台形ねじを用いた送りねじ機構48とが収納されている。これらのモータ42、遊星歯車機構44、弾性カップリング46、及び、送りねじ機構48は、それぞれ、トーコントロールアクチュエータ18の軸線L上に直列に配置されている。
A
モータ42は、第1ハウジング30a側に固定される環状のステータ50と、ステータ50内で回転可能に支持されるロータ52とを備える。モータ42の外郭は、フランジ54を有するカップ状に形成されたヨーク56と、ヨーク56のフランジ54に突き当てられて固定されるベアリングホルダ58とによって構成されている。ロータ52は、棒状の回転軸(モータ軸)60を有する。回転軸60の一端は、ヨーク56の底部に設けられたボールベアリング62aに回転自在に支持されている。回転軸60の他端は、ベアリングホルダ58に設けられたボールベアリング62bに回転自在に支持されている。
The
ベアリングホルダ58の内面には、回転軸60の外周面に係止されて回転軸60と一体的に回転するコミュテータ64に摺接するブラシ66が支持されている。ブラシ66から延在してブラシ66と電気的に接続される導線68は、第1ハウジング30aに設けられたグロメット70を介して第1ハウジング30aの外部に引き出されている。
On the inner surface of the bearing
図4及び図5に示されるように、遊星歯車機構44は、第1ハウジング30aの略円筒状の開口部72内に嵌合して固定されるリングギヤ74と、モータ42の回転軸60の先端に直接形成されたサンギヤ76と、リングギヤ74よりも小径で略円板状に形成されるキャリア78と、キャリア78の支持孔102に圧入されて片持ち支持される3本のピニオンピン80と、各ピニオンピン80を介して回転自在に支持され、リングギヤ74及びサンギヤ76に対して同時に噛合する3つのピニオン84とから構成されている。遊星歯車機構44は、入力部材であるサンギヤ76の回転運動を、出力部材であるキャリア78に対して減速して伝達する機能を有する。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
遊星歯車機構44の出力部材であるキャリア78は、送りねじ機構48の入力部材である入力フランジ86と弾性カップリング46を介して連結されている。
A
キャリア78は、略円板状を呈し、弾性カップリング46に対向する円形状の第1端面79と、第1端面79の反対側でピニオン84側に臨む円形状の第2端面81とを有する。キャリア78の第1端面79には、第2端面81側に向かって窪んで形成された複数の凹部83が設けられている。複数の凹部83は、図9(a)に示されるように、周方向に沿って等角度離間し、且つ、第1端面79の外周縁部に近接する部位に配置されている。また、各凹部83は、側面視して略三角形状からなり、第1端面79と略直交する側壁83aと、凹部83の底面を形成する底壁83bとから構成されている(図9(b)参照)。なお、凹部83については、後記で詳細に説明する。
The
キャリア78の第1端面79の中心近傍部位には、3個の爪部85が周方向に沿って等角度離間して配置されていると共に、軸線L方向に沿って突出している。キャリア78の爪部85には、軸線L方向からみて略U字状に切り欠かれた切欠部87が形成されている。この切欠部87を設けることで、ピニオンピン80と爪部85とが同一位相で、しかも径方向において近接して配置することが可能となる。
In the vicinity of the center of the
換言すると、ピニオンピン80と爪部85との位相を一致させることにより、キャリア78の第1端面79上に3つの凹部83を好適に配置することが可能となる。また、ピニオンピン80と爪部85を同位相とすることで、回転トルクの無駄のないトルク伝達経路を設定することができる。これにより、第1端面79に対し凹部83を形成することが可能な面積を増大させ、凹部83のレイアウトを向上させることができる。
In other words, by matching the phases of the
図4及び図5に示されるように、弾性カップリング46は、例えば、シリコーンゴム等のゴム体や樹脂体等で形成されている。この弾性カップリング46は、単一の環状部46aと、複数の腕部46bとが一体的に構成されている。環状部46aは、リング状からなり、その中心に円形の貫通孔92が形成されている。複数(図5中では6つを例示)の腕部46bは、環状部46aの外周面に所定角度だけ離間して配置され、環状部46aの外周面から半径外方向に放射状に突出するように配置されている。互いに隣接する腕部46b、46bの間には、側面視して略V字状の溝部からなる谷部46cが設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
弾性カップリング46の貫通孔92には、コイルスプリング94が挿通されている。このコイルスプリング94の一端は、キャリア78に当接し、コイルスプリング94の他端は、入力フランジ86に当接している(図4参照)。コイルスプリング94のばね力によってキャリア78と入力フランジ86とが互いに離間する方向に付勢されている。
A
弾性カップリング46の腕部46bの先端側には、複数の突出部96が設けられている。複数の突出部96は、周方向に略等角度離間して6つ配置されている。6つの突出部96のうち、キャリア78と対向する腕部46bの側面には、隣接する腕部46bの1つおきに3本の突出部96aがそれぞれ突出して配置され、入力フランジ86と対向する腕部46bの側面には、隣接する腕部46bの1つおきに3本の突出部96bがそれぞれ配置されている。
A plurality of projecting
換言すると、弾性カップリング46の腕部46bの先端側には、6つの突出部96のうち、キャリア78側に向かって突出する突出部96aと、入力フランジ86側に向かって突出する突出部96bとが交互に配置されている。キャリア78側に向かって突出する突出部96aは、キャリア78の第1端面79と当接可能に設けられていると共に、入力フランジ86側に向かって突出する突出部96bは、入力フランジ86の対向面98と当接可能に設けられている。なお、突出部全体を総称するときは、「突出部96」といい、一側又は他側に向かって突出する一方の突出部のみを示すときは、「突出部96a」、又は、「突出部96b」という。
In other words, on the distal end side of the
図4に示されるように、入力フランジ86は、略円板状からなり、その外周部の表裏両面を一対のスラストベアリング88a、88bに挟持されることで、回転自在に支持されている。一対のスラストベアリング88a、88bは、第2ハウジング30bの内周面に締結される環状のロックナット90により第2ハウジング30bに保持されている。一対のスラストベアリング88a、88bのうち、一方のスラストベアリング88aは、第2ハウジング30bと入力フランジ86との間のスラスト荷重を支持し、他方のスラストベアリング88bは、ロックナット90と入力フランジ86との間のスラスト荷重を支持する。
As shown in FIG. 4, the
図4及び図5に示されるように、軸線L方向においてキャリア78と対向する入力フランジ86の対向面98には、3個の爪部100が周方向に沿って等角度離間して配置されていると共に、弾性カップリング46側(キャリア78側)に向かって所定長だけ突出している。なお、キャリア78の第1端面79に設けられる3個の爪部85と、入力フランジ86の対向面98に設けられる3個の爪部100とは、周方向においてその位相が約60度だけずれるように配置されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the three
さらに、図7(a)に示されるように、弾性カップリング46の腕部46bの径方向外端部には、キャリア78側と入力フランジ86側とに向かって交互に突出する複数の突出部96が設けられている。この場合、図7(b)、図7(c)に示されるように、複数の突出部96が支点となって腕部46bを弾性変形(撓曲)させる。このとき支点となる突出部96に発生する反力が、入力フランジ86を基準としてキャリア78を軸線L方向に付勢することで、キャリア78の倒れを防止することができる。なお、図6に示されるように、複数の突出部96a、96bは、キャリア78の爪部85と入力フランジ86の爪部100との間に周方向に沿って配置されている。
Further, as shown in FIG. 7A, a plurality of projecting portions projecting alternately toward the
ピニオンピン80とピニオン84との間には、例えば、すべり軸受けやニードル軸受け等の軸受部材(図示せず)が介装されている。この軸受部材によって回転自在に支持されるピニオン84の厚さは、ピニオンピン80の軸方向の長さよりも大きく設定されている。このため、ピニオン84の端面(外周に形成された歯部と略直交する面)が、キャリア78とリングギヤ74の内径フランジ部74aとの間で挟持されることによって、ピニオン80の取付姿勢を制御することができる。
Between the
弾性カップリング46の6つの谷部46cには、キャリア78の3個の爪部85が一つおきに係合すると共に、キャリア78の爪部85と異なる位相で、入力フランジ86の3個の爪部100が一つおきに係合する。すなわち、図6に示されるように、弾性カップリング46の6つの谷部46cには、キャリア78の爪部85と入力フランジ86の爪部100とが周方向に沿って交互に係合する。
The three
従って、キャリア78の回転トルクは、キャリア78の爪部85から、弾性カップリング46の腕部46bと、入力フランジ86の爪部100を介して、入力フランジ86に伝達される。その際、弾性体で構成された弾性カップリング46が、その弾発力によって弾性変形することで、キャリア78及び入力フランジ86間の軸線のズレ(芯ズレ)を吸収すると共に、回転トルクの急変を吸収して円滑な動力伝達を遂行することができる。
Accordingly, the rotational torque of the
さらに、キャリア78の第2端面81において、ピニオン80がリングギヤ74の内径フランジ部74aと接触する部分(接触部)は、歯幅より1段高くなっており、且つ、直径が小さくなっている。これは、接触部の有効半径を小さく設定することにより、接触部に生じる摩擦トルクを低減するためであり、与圧荷重による摩擦トルクの増加を抑制することができる。また、接触部が磨耗してもピニオン80の歯幅が減少しないようにするためであり、所定の強度耐久性を確保することができる。
Furthermore, the part (contact part) where the
図5に示されるように、キャリア保持部材106は、金属板をプレス加工したものであり、図示しないボルトを介してリングギヤ74に締結される。このキャリア保持部材106は、環状の平板からなる本体部106aと、本体部106aの内周を断面L字状に折り曲げたフランジ部106bとを有する。
As shown in FIG. 5, the
図3に示されるように、第2ハウジング30bの軸線L方向の中間部の内周面には、第1スライドベアリング108aが固定されている。また、第2ハウジング30bの軸線L方向の端部に螺合するエンド部材110の内周面には、第2スライドベアリング108bが固定されている。この第1スライドベアリング108a及び第2スライドベアリング108bによって、出力ロッド32が軸線L方向に沿って摺動自在に支持されている。
As shown in FIG. 3, the
送りねじ機構48は、入力フランジ86の回転運動を出力ロッド32の往復直線運動に変換する機能を有し、入力フランジ86と一体に形成され外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部材112と、雄ねじ部材112の雄ねじと螺合する雌ねじを有し、中空の出力ロッド32の内周面に嵌合してナット113で固定された雌ねじ部材114とを備える。
The
出力ロッド32の外周には、環状のストッパ116が装着されている。出力ロッド32が伸長方向に向かって最大位置まで変位したとき、ストッパ116が第2ハウジング30bに固定されたエンド部材110と当接することにより、その変位が規制されてストッパ機能が発揮される。このストッパ116を設けることにより、出力ロッド32が第2ハウジング30bから脱落することを確実に防止することができる。
An
第2ハウジング30bと出力ロッド32の間には、第2ハウジング30bと出力ロッド32との隙間内に水(水分)や塵埃等が進入することを防止するためにシール機構が設けられている。このシール機構は、伸縮可能な蛇腹部を有するゴム製のブーツ120と、ブーツ120の両端の嵌合部を締結する異径のバンド122a、122bとから構成されている。ブーツ120の一端部は、第2ハウジング30bの端部外周面に形成される環状段部118に嵌合され、ブーツ120の他端部は、出力ロッド32に形成された環状溝119に嵌合するように設けられている。
A seal mechanism is provided between the
出力ロッド32が伸長変位すると、第1ハウジング30a及び第2ハウジング30b内の室40a、40bの容積が増加し、これとは反対に出力ロッド32が収縮変位すると、第1ハウジング30a及び第2ハウジング30b内の室40a、40bの容積が減少する。このため、室40a、40b内の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ18の円滑な作動を妨げるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、中空の出力ロッド32の内部空間とブーツ120の内部空間とが、出力ロッド32に形成された通気孔124を介して連通しているため、圧力変動がブーツ120の変形により緩和され、トーコントロールアクチュエータ18を円滑に作動させることができる。
When the
第2ハウジング30bには、トーコントロールアクチュエータ18を伸縮制御する際、出力ロッド32のストローク位置(変位量)を検出して図示しない制御装置に検出信号をフィードバックするストロークセンサ126が配設されている。このストロークセンサ126は、出力ロッド32の外周面にボルト128を介して固定される永久磁石130と、永久磁石130の位置を磁気的に検出するコイル等の検出部132が収納されたセンサ本体134とを備える。第2ハウジング30bには、出力ロッド32の変位に伴って永久磁石130との干渉を回避するために、軸線L方向に延在する長溝(開口)136が形成されている。
The
本実施形態に係るトーコントロールアクチュエータ18が組み付けられたリヤサスペンション装置10は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
The
図3において、後輪Wのトー角を変更すべく図示しない制御装置から出力される駆動信号に基づいてモータ42を駆動すると、モータ42の回転軸60に形成されたサンギヤ76の回転運動が、遊星歯車機構44(サンギヤ76と同時に噛合するリングギヤ74及びピニオン84)で減速されてキャリア78に出力される。キャリア78の回転運動は、弾性カップリング46を介して入力フランジ86に伝達され、入力フランジ86と一体的に連結された雄ねじ部材112を回転させる。雄ねじ部材112が回転すると、雄ねじ部材112に螺合する雌ねじ部材114が軸線L方向に変位し、雌ねじ部材114に連結された出力ロッド32が第2ハウジング30bから進退動作することで、トーコントロールアクチュエータ18が伸縮して後輪Wのトー角が変更される。
In FIG. 3, when the
図8(a)及び図8(b)は、ゴムブッシュジョイントを介してトーコントロールアクチュエータに荷重が付与された場合の弾性カップリングの動作を示す模式図である。図8(a)は、曲げモーメントによってトーコントロールアクチュエータ18が軸線Lの上側に変形した場合を示している。一方、図8(b)は、曲げモーメントによってトーコントロールアクチュエータ18が軸線Lの下側に変形した場合を示している。
FIGS. 8A and 8B are schematic views showing the operation of the elastic coupling when a load is applied to the toe control actuator via the rubber bush joint. FIG. 8A shows a case where the
図8(a)及び図8(b)に示されるように、トーコントロールアクチュエータ18が伸長すると、その両端に配置されたゴムブッシュジョイント22a、22bが受ける反力(荷重)によって、トーコントロールアクチュエータ18は、軸線L方向の両端側から中央部に向かって圧縮され、第1ハウジング30a及び第2ハウジング30bが上下の円弧状に湾曲する場合がある。
As shown in FIGS. 8A and 8B, when the
この場合、第1ハウジング30aに収納されたモータ42の軸線と、第2ハウジング30bに収納された送りねじ機構48の軸線とが略く字状に折れ曲がってしまい、モータ42及び送りねじ機構48間に配置された遊星歯車機構44のキャリア78がリングギヤ74に対して傾動することで、キャリア78に支持されたピニオン84がリングギヤ74やサンギヤ76との噛み合い具合が悪くなる。この結果、ピニオン84がリングギヤ74やサンギヤ76から受ける軸線L方向の反力でキャリア78が送りねじ機構48側に押し出されてしまい、振動や騒音が発生するおそれがある。このため、本実施形態では、弾性カップリング46の弾発力で与圧を付与することによって、振動や騒音の発生を抑制している。しかしながら、この与圧の付与によって、キャリア78が摩擦熱による温度上昇を起こすおそれがある。
In this case, the axis of the
そこで、本実施形態では、キャリア78の第1端面79から第2端面81側に向かって窪む複数の凹部83を形成している。すなわち、複数の凹部83で増加した表面積(側壁83aの面積分だけ増加)によって放熱量を増大させ、キャリア78を冷却することにより、キャリア78の温度上昇を抑制することができる。また、この複数の凹部83によって、キャリア78の重心がピニオン84側(第2端面側)の方向に移動(偏位、オフセット)させることで、キャリア78の質量を低減させると共に、与圧量も低減することができる。これによって摩擦熱が低減するので、キャリア78の温度上昇を好適に抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, a plurality of
従って、本実施形態では、キャリア78の温度の低減により樹脂製の弾性カップリング46の性能が劣化することを抑制し、長期にわたって初期性能を維持することができる。さらにこのような状態にできることから、弾性カップリング46に与圧ばねの機能を併有させた場合であっても、安定したカップリング性能を発揮することができるため、長期にわたってトーコントロールアクチュエータ18のトー角制御機能を維持することができる。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress the deterioration of the performance of the resin-made
さらに、キャリア78及びピニオン84の軽量化を達成することができるので、リヤサスペンション装置10全体の軽量化に寄与することができると共に、可動部の慣性質量が低減するので応答性を向上させることができる。
Furthermore, since the weight reduction of the
さらにまた、与圧量が低減して摩擦損失が低減することから、リヤサスペンション装置10の効率が向上し、消費電力を低減させると共に、燃費を向上させることができる。
Furthermore, since the amount of pressurization is reduced and the friction loss is reduced, the efficiency of the
図9(a)は、キャリアを爪部が設けられた第1端面側からみた正面図、図9(b)は、(a)のIX−IX線に沿った断面図である。図9(a)中の矢印Cは、ピニオン84から付与された熱が、ピニオンピン80を経由してキャリア78に伝達され、さらに爪部85を介して弾性カップリング46側に伝達される熱伝達経路を示している。また、図9(b)の白抜き矢印Dは、ピニオンピン80を経由してキャリア78に伝達された熱が凹部85(側壁85a及び底壁85b)から外部に放熱される放熱状態を示している。
9A is a front view of the carrier as viewed from the first end face side where the claw portion is provided, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG. An arrow C in FIG. 9A indicates that heat applied from the
本実施形態では、キャリア78の第1端面79に複数の凹部83(図9(a)中では3箇所を例示)を設けることによって、第1端面79が平坦面の場合と比較して、凹部83の側壁83aの表面積ΔAだけ放熱面積を増加させることができる(図9(b)参照)。この放熱面積の増加によってキャリア78の温度上昇を抑制することができる。また、複数の凹部83を設けることによってキャリア78の爪部85側(第1端面79側)の質量が減少するため、凹部83を設けない平坦面の場合と比較して、キャリア78全体の重心Gがピニオンピン80側(第2端面81側)に偏位する(図9(b)参照)。従って、キャリア78がピニオン84と反対側に傾動(傾倒)するモーメントが減少し、弾性カップリング46がキャリア78に対して付与する与圧量を減少させることができる。これにより、キャリア78及び弾性カップリング46間の摩擦力が減少し、摩擦熱が減少するのでキャリア78の温度上昇を抑制することができる。
In the present embodiment, the
図10は、キャリアを爪部の反対側である第2端面側からみた背面図である。図10に示されるように、ピニオン66が設けられる第2端面81は、平坦面で形成されている。また、キャリア78の各爪部85と各ピニオンピン80は、径方向で一致して同位相となるように設定されている。
FIG. 10 is a rear view of the carrier as viewed from the second end surface side opposite to the claw portion. As shown in FIG. 10, the
図11(a)は、変形例に係るキャリアを爪部側からみた正面図、図11(b)は、図11(a)のXI−XI線に沿った断面図、図12は、図11(a)に示すキャリアを反対側の第2端面側からみた背面図である。なお、図9(a)及び図9(b)に示される構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。 11A is a front view of the carrier according to the modification viewed from the claw side, FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 11A, and FIG. It is the rear view which looked at the carrier shown to (a) from the 2nd end surface side of the other side. Note that the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIGS. 9A and 9B, and detailed description thereof will be omitted.
図11(b)に示されるように、変形例に係るキャリア78の第2端面81には、第1端面79の凹部150に対応する位置で、ピニオンピン80の軸方向に沿って突出する凸部152が設けられている点に特徴がある。
As shown in FIG. 11B, the
図12に示されるように、この凸部152は、第2端面81側からみて略三角形状を呈し、隣接するピニオン84の外周部の間に周方向に沿って3つ配置されている。略三角形状からなる凸部152の一つの頂点152aは、径方向内側に配置されたサンギヤ76の中心に向かって突出するように形成されている。
As shown in FIG. 12, the
第2端面81側に複数の凸部152を設けることで、その反対側の第1端面79側に形成される凹部150は、図11(b)に示されるように、第1側壁150a及び第2側壁150bと、第1底壁150c及び第2底壁150dから構成される。キャリア78の凹部150は、図9(a)及び図9(b)に示す凹部83の表面積と比較して、第2側壁150bの表面積分だけ放熱面積が増大して放熱機能をより一層向上させることができる。
By providing the plurality of
複数の凸部152は、遊星歯車機構44内の空間部の容積を減少させるように設けているので、潤滑油(グリス)の飛散する容積が減少し、従前と比較して少ない潤滑油の量で効果的に潤滑することができる。
Since the plurality of
図13は、キャリアに設けられた複数の凸部を第2端面側からみた背面図である。
図8(a)及び図8(b)に示されるように、トーコントロールアクチュエータ18に対し、その両端に配置されたゴムブッシュジョイント22a、22bを介して反力(荷重)が付与された場合、上下振動が発生し、キャリア78とキャリア保持部材106とが接触する。図13に示されるように、このときにキャリア78の凸部152に付着した潤滑油(グリス)は、鉛直下方向に位置する凸部152の頂点152aから、慣性の法則によってピニオン84の外周面に形成されたギヤ歯面上に滴下しやすくなる。この結果、本実施形態では、凸部152から滴下された潤滑油により、ピニオン84とサンギヤ76との潤滑性を向上させ、その噛合状態を良好に保持することができる。
FIG. 13 is a rear view of a plurality of convex portions provided on the carrier as viewed from the second end face side.
As shown in FIG. 8A and FIG. 8B, when a reaction force (load) is applied to the
図14は、本出願人が案出した比較例であり、キャリアの第2端面に凸部を設けない場合、ピニオンピンがピニオンの間に入った誤組付状態を示す説明図、図15は、本出願人が案出した比較例であり、キャリアの第2端面に凸部を設けた場合、凸部とピニオンとが干渉して組み付けが困難となる誤組付状態を示す説明図である。 FIG. 14 is a comparative example devised by the present applicant, and is an explanatory view showing an erroneous assembly state in which the pinion pin enters between the pinions when no convex portion is provided on the second end face of the carrier, FIG. FIG. 4 is a comparative example devised by the present applicant, and is an explanatory view showing an erroneous assembly state in which when a convex portion is provided on the second end face of the carrier, the convex portion and the pinion interfere with each other and the assembly becomes difficult. .
図14に示されるように、キャリア78の第2端面81に凸部152を設けない場合、ピニオンピン80が隣接するピニオン84の間に入っても組み付けることが可能であり、適正な組付状態と異なる誤組付状態となるおそれがある。また、図15に示されるように、組み付けるときに凸部152がピニオン84に干渉して適正に組み付けることが困難となる。このように、本実施形態では、キャリア78の第2端面81に凸部152を設けることで、誤組付を確実に防止することができ、生産性を向上させることができる。
As shown in FIG. 14, when the
なお、本実施形態では、車両のサスペンション装置10に組み込まれたトーコントロールアクチュエータ18に基づいて説明しているが、これに限定されるものではなく、出力部材を往復動作させる他の伸縮アクチュエータにも適用することができる。
In the present embodiment, the description is based on the
18 トーコントロールアクチュエータ(伸縮アクチュエータ)
32 出力ロッド
42 モータ
44 遊星歯車機構
46 弾性カップリング(与圧ばね、カップリング)
48 送りねじ機構
74 リングギヤ
76 サンギヤ
78 キャリア
79 第1端面
80 ピニオンピン
81 第2端面
83、150 凹部
84 ピニオン
96、96a、96b 突出部
152 凸部
W 後輪
18 Toe control actuator
32
48
Claims (3)
前記送りねじ機構と前記キャリアとの間に配置されて前記軸線方向の弾発力を発生する与圧ばねと、
前記キャリアに回転自在に支持され、リングギヤ及びサンギヤにそれぞれ噛合するピニオンと、
を備え、
前記キャリアは、前記与圧ばねに対向する第1端面と、前記第1端面の反対側で前記ピニオン側に臨む第2端面とを有し、
前記第1端面には、前記第2端面側に窪む凹部が設けられることを特徴とする伸縮アクチュエータ。 A motor, a planetary gear mechanism, and a feed screw mechanism are arranged in series on the axis inside the housing that slidably supports the output rod, and the rotational driving force of the motor is decelerated by the planetary gear mechanism. In the telescopic actuator that transmits to the carrier and converts the rotational movement of the carrier into the reciprocating linear movement of the output rod by the feed screw mechanism,
A pressurizing spring disposed between the feed screw mechanism and the carrier to generate an elastic force in the axial direction;
A pinion rotatably supported by the carrier and meshing with the ring gear and the sun gear,
With
The carrier has a first end face facing the pressurizing spring and a second end face facing the pinion on the opposite side of the first end face,
A telescopic actuator, wherein the first end surface is provided with a recess that is recessed toward the second end surface.
前記与圧ばねは、樹脂製のカップリングであることを特徴とする伸縮アクチュエータ。 The telescopic actuator according to claim 1,
The expansion / contraction actuator is characterized in that the pressurizing spring is a resin coupling.
前記キャリアには、前記ピニオンを回転自在に支持するピニオンピンが設けられ、
前記第2端面は、前記凹部に対応する位置で、前記ピニオンピンの軸方向に沿って突出する凸部を有することを特徴とする伸縮アクチュエータ。 The telescopic actuator according to claim 1 or 2,
The carrier is provided with a pinion pin that rotatably supports the pinion,
The telescopic actuator, wherein the second end surface has a convex portion protruding along the axial direction of the pinion pin at a position corresponding to the concave portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014023053A JP2015147562A (en) | 2014-02-10 | 2014-02-10 | Extendable actuator |
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Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7383571B2 (en) | 2020-06-16 | 2023-11-20 | 株式会社ミツバ | actuator |
-
2014
- 2014-02-10 JP JP2014023053A patent/JP2015147562A/en active Pending
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