JP5618171B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents
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Description
さらに、このリニアアクチュエータは、固定子の構成部品であるシャフトをアウタコアと同軸同心に支持し、且つシャフトに対してアウタコアをスラスト方向に往復動させるよう弾性支持する板バネを備えている。
なお、一般に磁極部と永久磁石との間隔は小さい(たとえば1mm以下)ため、間にゴムシートなどの緩衝材を挿入することが困難である。また、仮にゴムシートなどを挿入できる場合でも、磁極部または永久磁石に接着しなければならないため、材料コストや組立コストが増加するという問題がある。
また、前記第1の当接部は、少なくとも一部に前記第2の当接部に向けて突出した少なくとも一つの突出部を有し、前記第2の当接部は、少なくとも一部に前記第1の当接部を収容可能な少なくとも一つの凹部を有し、第1の当接部および第2の当接部のうちの一方が、固定子および可動子のうち径方向内側に配置された部材の外面に設けられ、第1の当接部および第2の当接部のうちの他方が固定子および可動子のうち径方向外側に配置された部材の内面に設けられ、第1の当接部および第2の当接部の対向面どうしは平面であることを特徴としている。
当接部として、磁気回路を構成する部材の一部を利用した構成では、固定子または可動子に容易に一体形成可能である。このように当接部を固定子または可動子と一体形成した構成によれば、部品コスト、組立コストの上昇を抑えたうえで、永久磁石および板バネの破損を防止する構成とすることができる、という効果がある。
特に、第1の当接部と第2の当接部との回転方向の隙間の幅を、永久磁石と磁極部との隙間の幅よりも小さくした構成は、永久磁石と磁極部とを平面で対向させた形態の場合に適している。
収容とは、突出部は凹部に径方向の幅を有する隙間、または回転方向の幅を有する隙間を介して径方向あるいは回転方向に対向する、という意味合いである。そしてこの構成では、突出部が凹部に収容された状態で、突出部と凹部とは径方向または回転方向で当接可能となっている。
また、板バネの径方向の変位量は、シャフトの外周面とフランジの穴の周面との間の径方向の隙間の幅に制限される。このように板バネの変位量を抑制することで、板バネの繰返し疲労による破損を防止できるという効果がある。
また、固定子および可動子に設けられた当接部どうしの径方向または回転方向の隙間の幅を、繰返し振動による板バネの破損が生じない範囲に設定することで、板バネの破損や塑性変形を防止することができるという効果がある。
図1はリニアアクチュエータの単体正面図、図2は側面図、図3は平面図、図4は全体斜視図、図5は縦断面斜視図、図6は板バネの正面図である。
固定子2は可動子3の内側にあって、不図示の車体側に固定される。可動子3は固定子2に対して前後方向(スラスト方向)に往復動可能に支持されている。
ボビン200はコイル201A,201Bを巻回するコイル巻回部202,203を上下部にそれぞれ有する。インナコア20の上端面20aおよび下端面20bはそれぞれ上方および下方に向けて凸となる円弧面に形成されている。
永久磁石21,22はインナコア20の上端面20aおよび下端面20bにそれぞれ固着されている。永久磁石21,22のそれぞれの上端面21aおよび下端面22aは上方および下方に向けて凸となる円弧面に形成されている。
シャフト23はその後部側からインナコア20の前方から挿通されるもので、後部に拡大部231と同径の拡大スリーブ232が外嵌固定されている。
拡大部231とインナコア20の前面との間に、拡大部231と同径の前部スリーブ233が挿通されている。拡大スリーブ232とインナコア20の後面との間に、拡大スリーブ232と同径の後部スリーブ234が挿通されている。
アウタコア30は、磁性材料の一例であるケイ素鋼板を前後方向(シャフト23の軸心方向)Frで密着するよう積層した積層体とされている。
アウタコア30の内面のうちその上面に、下方に向けて突出する上対向部301が一体的に形成されている。アウタコア30の内面のうちその下面に、上方に向けて突出する下対向部302が一体的に形成されている。
上対向部301および下対向部302はともに鉄部材からなる磁極部である。また、これら上対向部301および下対向部302は、それぞれ同一形状のものを前後方向Frに離間して配置されている。
下対向部302の対向部上面302aは、下側の永久磁石22の下端面22aと、径方向において所定の幅δ2の隙間C2を介して対向配置されている。この場合の径方向は、インナコア20の中心P1を始点とする径方向である。
隙間C1の径方向での幅δ1および隙間C2の径方向での幅δ2は等しく設定されている。
なお、アウタコア30の上部および下部の左右方向中心部に、保持軸体303,304が前後方向に挿通されている。保持軸体303,304の前後端部は、それぞれアウタコア30から突出している。
前側のフランジ部材31は、板バネ41の前面に重ねられる内側フランジ33と、内側フランジ33の前側に重ねられる外側フランジ35との組合わせから構成されている。
後側のフランジ部材32は、板バネ42の後面に重ねられる内側フランジ34と、内側フランジ34の後側に重ねられる外側フランジ36との組合わせから構成されている。
各外側フランジ35,36は、それぞれ本体部331,341と突出部332,342とから一体的に形成されている。各本体部331,341は矩形枠形状に形成されている。各突出部332,342は、本体部331,341の上下方向途中部から外側に突出されている。
さらに、各突出部332,342の構成を詳述する。前側のフランジ部材31の突出部332は、脚部332aと連続部3321とから構成されている。後側のフランジ部材32の突出部342は、脚部342aと連続部3421とから構成されている。
後側のフランジ部材32の脚部342aは、本体部341の上下方向途中部においてその左右両側からそれぞれ後方へ向けて立上るよう形成されている。
また、連続部3321は、脚部332a間に渡された平板状に形成されている。連続部3421は、脚部342a間に渡された平板状に形成されている。
連続部3321の中心部に、シャフト23の拡大部231が遊嵌する規制穴3322が形成されている。連続部3421の中心部に、拡大スリーブ232が遊嵌する規制穴3422が形成されている。
規制穴3422の周面3422aと拡大スリーブ232の外周面232aとは径方向において所定の幅δ4に設定された環状隙間C3を介して対向配置されている。
板バネ41,42は、それぞれ同一形状に形成されているので、図6を兼用の図として、異なる符号を付して説明する。各板バネ41,42は、均一な厚さの金属板を打ち抜き加工することで形成されている。各板バネ41,42は、アウタコア30に重ねられる枠部411,421と、枠部411,421の内側の可撓部412,422とから一体的に形成されている。
コイル201A,201Bに通電すると、コイル201A,201Bに流れる電流により生じる磁界と永久磁石21,22から生じている磁界の向きとに基づき、可動子3がシャフト23に沿って前後方向Frに往復動する。この可動子3の往復動作を利用することで、リニアアクチュエータ1を車両に搭載して制振装置として用いることができる。
この場合、上記構成のリニアアクチュエータ1では、これをアウタ可動型として用いることから、インナ側の構成部品である固定子2(シャフト23)を車両の所定の部位に固定するようにして取付ける。
また、シャフト23の拡大スリーブ232の外周面232aと、フランジ部材32の連続部3421に形成した規制穴3422の周面3422aとは、径方向において所定の幅δ4に設定された環状隙間C4を介して対向配置されている。したがって、シャフト23が径方向に振動可能な範囲は幅δ3,δ4の範囲となる。
あるいは、板バネ41,42に繰返し振動が発生したとしても該繰返し振動による板バネ41,42の破損や塑性変形が抑えられる範囲に、幅δ1,δ2に対する幅δ3、幅δ1,δ2に対する幅δ4を設定する。
このよう構成することで、両板バネ41,42の損傷、破損、塑性変形の発生を防止することができる。
なお、上対向部301および下対向部302はアウタコア30に形成された磁極部であるが、磁極部以外に設けた対向部分、あるいは突出部分であっても良い。
また、上記第一の実施形態と同様の機能を有する構成部品については、同一の符号を付してその説明を省略する。
アウタコア30の各内側面310,311とインナコア20の各外側面210,211とは上下方向に沿っており、互いに平行な平面に形成されている。
一方のアウタ側突起5Aは、アウタコア30の一方の内側面310に一体的に形成されている。一方のアウタ側突起5Aは、アウタ側上突起部50とアウタ側下突起部52とから構成されている。
他方のアウタ側突起5Bは、アウタコア30の他方の内側面311に一体的に形成されている。他方のアウタ側突起5Bは、アウタ側上突起部51とアウタ側下突起部53とから構成されている。
一方のアウタ側上突起部50および一方のアウタ側下突起部52の上下方向の対向面500,510どうしは、それぞれ前後方向に沿う平面に形成されている。
他方のアウタ側上突起部51および他方のアウタ側下突起部53の上下方向での対向面501,511どうしは、それぞれ前後方向に沿う平面に形成されている。
インナ側突起60,61は、それぞれ突出部に相当し、インナコア20の各外側面210,211に一体的に形成されて、アウタ側上突起部50,51とアウタ側下突起部52,53との間にそれぞれ挿入されている。これらインナ側突起60,61の外側への突出量は等しく設定されている。
各インナ側突起60,61は、それぞれ前後方向に長い直方体形状に形成されている。但しその長さは、インナコア20の前後方向長さに比べて短く設定されている。
インナ側突起60は、アウタ側上突起部50,アウタ側下突起部52の間、インナ側突起61はアウタ側上突起部51,アウタ側下突起部53の間にそれぞれ収容されている。したがって、アウタ側上突起部50およびアウタ側下突起部52、アウタ側上突起部51,アウタ側下突起部53によってそれぞれ形成されるインナ側突起60,61の収容部分が凹部に相当する。
一方のインナ側突起60の上面600と、一方のアウタ側上突起部50の対向面500とは、径方向における所定の幅δ5の隙間C5を介して対向配置されている。この場合の径方向は上下方向であり、上面600と対向面500とが上下方向で対向している。
一方のインナ側突起60の下面601と、一方のアウタ側下突起部52の対向面510とは、径方向における所定の幅δ6の隙間C6を介して対向配置されている。この場合の径方向は上下方向であり、下面601と対向面510とが上下方向で対向している。
一方のインナ側突起60の側面602と、アウタコア30の一方の内側面310とは、径方向における所定の幅δ7の隙間C7を介して対向配置されている。この場合の径方向は、左右方向であり、側面602と内側面310とが左右方向で対向している。
他方のインナ側突起61の下面611と、他方のアウタ側下突起部53の対向面511とは、径方向における所定の幅δ9の隙間C9を介して対向配置されている。この場合の径方向は上下方向であり、下面611と対向面511とは上下方向で対向している。
他方のインナ側突起61の側面612と、アウタコア30の他方の内側面311とは、径方向における所定の幅δ10の隙間C10を介して対向配置されている。この場合の径方向は左右方向であり、側面612と内側面311とは左右方向で対向している。
なお、幅δ5〜δ10の大きさの関係はδ7=δ10,δ5=δ6=δ8=δ9であり、この場合はδ5=δ6=δ8=δ9<δ7=δ10<δ1=δ2である。
他の構成は上記実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
特に、幅δ5,δ6,δ8,δ9を何れも幅δ1,δ2に比べて小さく設定した構成により、永久磁石21がアウタコア30の上対向部301に接触するのを防止し、永久磁石22がアウタコア30の下対向部302に接触するのを防止できる。これによって、永久磁石21,22の破損を防止することができる。
第三の実施形態が、第二の実施形態と異なる構成を説明する。第三の実施形態では、板バネ41,42の破損を防止する手段が、第二の実施形態と異なる。
第二の実施形態では、アウタ側突起5A,5Bを、それぞれ上下に離間したアウタ側上突起部50,51およびアウタ側下突起部52,53から構成した。また、インナ側突起60,61を、それぞれアウタ側上突起部50,51とアウタ側下突起部52,53との間に介装する構成とした。
この構成に対して、第三の実施形態では、インナ側突起を上下対に設け、アウタ側突起をインナ側突起の間に介装する構成としている。
一方のインナ側突起7Aは、インナコア20の一方の側面210に一体的に形成されている。一方のインナ側突起7Aは、インナ側上突起部70とインナ側下突起部72とから構成されている。
他方のインナ側突起7Bは、インナコア20の他方の側面211に一体的に形成されている。他方のインナ側突起7Bは、インナ側上突起部71とインナ側下突起部73とから構成されている。
一方のインナ側上突起部70および一方のインナ側下突起部72の上下方向の対向面700,701どうしは、それぞれ前後方向に沿う平面に形成されている。
他方のインナ側上突起部71および他方のインナ側下突起部73の上下方向での対向面710,711どうしは、それぞれ前後方向に沿う平面に形成されている。
一方のアウタ側突起80は、アウタコア30の一方の内側面310に一体的に形成されて、インナ側上突起部70とインナ側下突起部72との間にそれぞれ挿入されている。
他方のアウタ側突起81は、アウタコア30の他方の内側面311に一体的に形成されて、インナ側上突起部71とインナ側下突起部73との間にそれぞれ挿入されている。
各アウタ側突起80,81の上面800,810、下面801,811、および側面802,812は、前後方向に沿う平面に形成されている。
一方のアウタ側突起80の下面801と、一方のインナ側下突起部72の対向面701とは、径方向における所定の幅δ12の隙間C12を介して対向配置されている。この場合の径方向は上下方向であり、下面801と対向面701とは上下方向で対向している。
一方のアウタ側突起80の側面802と、インナコア20の一方の内側面210とは、径方向における所定の幅δ13の隙間C13を介して対向配置されている。この場合の径方向は左右方向であり、側面802と内側面210とは左右方向で対向している。
他方のアウタ側突起81の下面811と、他方のインナ側下突起部73の対向面711とは、径方向における所定の幅δ15の隙間C15を介して対向配置されている。この場合の径方向は上下方向であり、下面811と対向面711とは上下方向で対向している。
他方のアウタ側突起81の側面812と、インナコア20の他方の内側面211とは、径方向における所定の幅δ16の隙間C16を介して対向配置されている。この場合の径方向は左右方向であり、側面812と内側面211とは左右方向で対向している。
また、アウタ側突起80がインナ側上突起部70,インナ側下突起部72の間、アウタ側突起81がインナ側上突起部71、インナ側下突起部73の間にそれぞれ収容されている。したがって、インナ側上突起部70およびインナ側下突起部72、インナ側上突起部71およびインナ側下突起部73によってそれぞれ形成されるアウタ側突起80,81の収容部分が凹部に相当する。
幅δ11〜δ16の大きさの関係はδ13=δ16,δ11=δ12=δ14=δ15であり、この場合はδ11=δ12=δ14=δ15<δ13=δ16<δ1=δ2である。
他の構成は上記第二の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
このように板バネ41,42の径方向での変形量を規制することで、板バネ41,42の破損、塑性変形の発生を防止することができる。
特に、幅δ11,δ12,δ14,δ15を何れも幅δ1,δ2に比べて小さく設定した構成により、永久磁石21がアウタコア30の上対向部301に接触するのを防止でき、永久磁石22がアウタコア30の下対向部302に接触するのを防止できる。これによって、永久磁石21,22の破損を防止することができる。
インナ側上突起部70,71、インナ側下突起部72,73、およびインナコア20の側面210,211に、コイル201A,201Bどうしを接続するための渡り線を収納する凹部が形成されている。この構成により、アウタ側突起80,81の側面802,812がインナコア20の側面210,211に当接しても、渡り線の破損や損傷を防止することができる。
例えば、上記各実施形態は、リニアアクチュエータ1をアウタ可動型として説明したが、アウタコア30側を固定子とし、インナコア20側を可動子としたインナ可動型のリニアアクチュエータ1として用いることも可能である。このように構成した場合でも、上記各実施形態と同様の作用効果を奏し得る。
そして、突起と凹部とを、径方向に所定の幅を有する隙間を介して対向させて、永久磁石21,22が上対向部301、下対向部302に接触する前に突起と凹部とが接触するよう構成することもできる。
このように構成することでも、永久磁石21,22や板バネ41,42の損傷や破損を防止することができる。
Claims (1)
- 互いに径方向内外に配置された固定子および可動子と、前記固定子および可動子のうちの一方に設けられた永久磁石と、固定子および可動子のうちの他方に設けられて前記永久磁石に所定の隙間を介して径方向で対向配置される磁極部と、固定子および可動子を同一の軸心となるよう支持し且つ固定子に対して可動子を軸方向に往復動可能に弾性支持する板バネと、を備えたリニアアクチュエータであって、
前記固定子および可動子のうちの一方に設けられた第1の当接部と、
前記固定子および可動子のうちの他方に設けられ、前記第1の当接部に対して、前記リニアアクチュエータに外力が作用しない場合において隙間を介して対向配置され、前記径方向または前記軸心を中心とする回転方向に当接可能な位置に設けられた第2の当接部とを具備し、
前記第1の当接部と第2の当接部との前記径方向における前記隙間の幅または前記回転方向における前記隙間の幅それぞれが、前記永久磁石と前記磁極部との隙間の幅よりも小さく、
前記第1の当接部は、少なくとも一部に前記第2の当接部に向けて突出した少なくとも一つの突出部を有し、
前記第2の当接部は、少なくとも一部に前記第1の当接部を収容可能な少なくとも一つの凹部を有し、
第1の当接部および第2の当接部のうちの一方が、固定子および可動子のうち径方向内側に配置された部材の外面に設けられ、第1の当接部および第2の当接部のうちの他方が固定子および可動子のうち径方向外側に配置された部材の内面に設けられ、第1の当接部および第2の当接部の対向面どうしは平面であることを特徴とするリニアアクチュエータ。
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