JP2004229337A - Linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアアクチュエータに関し、たとえば、自動車のパワーウィンドウ、電動パーキングブレーキ装置のワイヤ巻き取り機構、電動ディスクブレーキ装置のキャリパ押し出し機構、エンジンのバルブタイミング可変装置におけるカム位相変換機構、その他産業用ウィンチ、ホイスト、クレーン、各種位置決め装置などに用いることができる、電動モータを動力源としたリニアアクチュエータに関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、車両のパーキングブレーキの動作を電動モータの動力を用いて行い、運転者の負担を軽減する電動パーキングブレーキ駆動装置が知られている。かかる電動パーキングブレーキ駆動装置としては、電動モータでプーリを回転させてワイヤーを巻き上げてパーキングブレーキを動作させ、ワイヤーを巻き戻してパーキングブレーキを解除するものが提案されている(特許文献1)。
【特許文献1】
特開2001−106060号公報
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公報に開示された電動パーキングブレーキ駆動装置は、ウォームギヤとウォームホールとを用いて、電動モータからの動力を減速して、パーキングブレーキに伝達している。ウォームギヤとウォームホイールとを用いて動力伝達を行うと、減速比が大きくとれること、及びウォームのネジレ角を適宜設計することで、パーキングブレーキからの動力を電動モータ側に伝達させないようにできるという利点がある。
【0004】
しかしながら、上記利点を裏返せば、ウォームギヤとウォームホールは伝達効率が低いという欠点を有し、それ故、パーキングブレーキを動作させるために、電動モータの出力を大きくしなければならず、それにより電動モータが大型化し、又省電力が図れないという問題がある。かかる問題を解消する一つの方策は、電動モータの回転力を軸線方向に変換できるボールスクリュー機構を用いることである。ボールスクリュー機構は、ネジ軸とナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールにより、低摩擦高効率で回転力を軸線方向力に変換できる。
【0005】
ここで、かかる構成における一つの問題は、電動モータの回転軸とネジ軸とを、どのようにして相対回転不能に連結するかである。例えば特許文献2には、ボールネジとモータの回転軸とをキーで連結した構成が開示されている。しかしながら、かかる連結手法によれば、ボールネジと回転軸の双方にキー溝を形成する以外に、キーが必要となって部品点数が増大する。一方、ネジ軸と回転軸とをセレーション結合することも考えられるが、セレーション加工に手間がかかるという問題もある。
【特許文献2】
特開平9−303519号公報
【0006】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、低コストでありながら、信頼性を維持しつつ、精度の良い駆動を行えるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のリニアアクチュエータは、
電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、
前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、
前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、
前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されていることを特徴とする。
【0008】
【作用】
本発明のリニアアクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されているので、ウォーム機構を用いた場合と比較して、効率的に動力を伝達でき、又キー結合を用いた場合と比較すると部品点数が少なくて済み、更にセレーション結合を用いた場合と比較すると、より加工の手間がかからず、低コストな構成が提供されるという利点がある。
【0009】
更に、前記凹部は鍛造により形成されていると、機械加工単独で行う場合に比べ、素材の切削量が少なくて済み、加工時間や工具の節約が図れる。尚、鍛造と機械加工(仕上げ加工)を併用すると、寸法精度がより向上するので好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態であるリニアアクチュエータの正面図であり、図2は、ネジ軸の端部を示す図である。尚、図1では、電動モータとネジ軸とは分離された状態で示されている。
【0011】
図1において、不図示のハウジングに取り付けられた電動モータ11の回転軸11aは、その先端が回転軸線を中心とした6角柱状の凸部として形成されている。一方、不図示のハウジングに対して軸受12、14により両端の円筒軸部13a、13bを回転自在に支持されたネジ軸13の端部は、回転軸11aの形状に対応して、その回転軸線を中心とした断面6角形状の凹部13dが形成されている。凸部11aを凹部13dに係合させることで、回転軸11aとネジ軸13とは一体回転可能に連結される。
【0012】
ネジ軸13の円筒部13a、13bを除く外周面には、ネジ溝13c(一部のみ図示)が形成され、一方、その外周に配置されたナット部材16の内周面には、ネジ溝13cに対向してネジ溝(不図示)が形成され、双方のネジ溝13c(一方は不図示)によって形成される螺旋状の空間には、多数のボール(不図示)が転動自在に配置されている。更に、ナット部材16の外周には、ボールをナット部材16の一端から他端へと戻すチューブ16bが設けられている。ナット部材16と、ネジ軸13と、不図示のボールとでボールスクリュー機構BSを構成する。
【0013】
本実施の形態の動作を説明する。図1において、不図示の電源から電力が供給され、電動モータ11の回転軸11aと共にネジ軸13が一方向に回転すると、ナット部材16は、図で右方へ移動するように力を受ける。それにより、ナット部材16に連結されたリンク部材等(不図示)を介して、例えば内燃機関のバルブタイミング機構を駆動するコントロールシャフト(不図示)が一方向へ回転するように駆動される。一方、不図示の電源から逆特性の電力が供給され、電動モータ11の回転軸11aと共にネジ軸13が他方向に回転すると、ナット部材16は、図で左方へ移動するように力を受ける。それにより、ナット部材16に連結されたリンク部材等(不図示)を介して、例えば上述のコントロールシャフト(不図示)が逆方向に回転するように駆動される。従って、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータを用いれば、バルブタイミング機構等を任意に制御できることとなる。
【0014】
本実施の形態によれば、電動モータ11の回転軸11aとネジ軸13の一方に形成された断面非円形の凹部13dと、その他方に形成された凸部11aとを係合させることによって、回転軸11aとネジ軸13とが連結されているので、ウォーム機構を用いた場合と比較して、効率的に動力を伝達でき、又キー結合を用いた場合と比較すると部品点数が少なくて済み、更にセレーション結合を用いた場合と比較すると、より加工の手間がかからず、低コストな構成が提供されるという利点がある。
【0015】
図3は、第2の実施の形態であるリニアアクチュエータの正面図であり、図4は、ネジ軸の端部を示す図である。尚、図3でも、電動モータとネジ軸とは分離された状態で示されている。本実施の形態は、図1,2に示す実施の形態に対し、凸部及ぶ凹部の形状が異なるのみであるので、共通する構成には同じ符号を伏して説明を省略する。
【0016】
図3において、電動モータ11の回転軸11a’は、円筒形状に対して軸線に平行な2面で外周面を削ぎ取った、いわゆる二面幅の形状を凸部として有している。一方、ネジ軸13の端部は、回転軸11aの形状に対応して、図4に示す形状の凹部13d’を有している。凸部11a’を凹部13d’に係合させることで、回転軸11aとネジ軸13とは一体回転可能に連結される。
【0017】
以上述べた実施の形態において、凹部13d、13d’は、鍛造加工の後で機械加工によって形成することで、手間がかからず迅速に形成することができる。但し、凹部13d、13d’は、精度が確保されれば鍛造のみで形成しても良いし、凸部11a、11a’を鍛造、若しくは鍛造及び機械加工で形成しても良い。
【0018】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、凸部及び凹部の形状は、断面が6角形、二面幅に限らず、4角形等、軸線直交断面が非円形状であれば採用可能である。また、回転軸に凹部を形成し、それに対応する凸部をネジ軸に形成して良いことはいうまでもない。
【0019】
【発明の効果】
本発明のリニアアクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されているので、ウォーム機構を用いた場合と比較して、効率的に動力を伝達でき、又キー結合を用いた場合と比較すると部品点数が少なくて済み、更にセレーション結合を用いた場合と比較すると、より加工の手間がかからず、低コストな構成が提供されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態であるリニアアクチュエータの正面図である。
【図2】第1の実施の形態のネジ軸の端部を示す図である。
【図3】第2の実施の形態であるリニアアクチュエータの正面図である。
【図4】第2の実施の形態のネジ軸の端部を示す図である。
【符号の説明】
11 電動モータ
11a、11a’ 凸部
13 ネジ軸
13d、13d’ 凹部
16 ナット部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear actuator, for example, a power window of an automobile, a wire winding mechanism of an electric parking brake device, a caliper pushing mechanism of an electric disc brake device, a cam phase conversion mechanism in a variable valve timing device of an engine, and other industrial winches. The present invention relates to a linear actuator using an electric motor as a power source, which can be used for hoists, cranes, various positioning devices, and the like.
[0002]
[Prior art]
For example, there is known an electric parking brake driving device that operates a parking brake of a vehicle by using the power of an electric motor to reduce a burden on a driver. As such an electric parking brake driving device, a device has been proposed in which a pulley is rotated by an electric motor to wind up a wire to operate a parking brake, and a wire is rewound to release the parking brake (Patent Document 1).
[Patent Document 1]
JP 2001-106060 A
[Problems to be solved by the invention]
The electric parking brake driving device disclosed in the above-mentioned publication uses a worm gear and a worm hole to reduce the power from the electric motor and transmit the power to the parking brake. When power is transmitted by using the worm gear and the worm wheel, the reduction ratio can be increased, and the power from the parking brake can be prevented from being transmitted to the electric motor by appropriately designing the helical angle of the worm. There is.
[0004]
However, if the above advantages are reversed, worm gears and worm holes have the disadvantage of low transmission efficiency, and therefore the power of the electric motor must be increased in order to operate the parking brake, thereby increasing the power of the electric motor. However, there is a problem that the size becomes large and power cannot be saved. One measure to solve such a problem is to use a ball screw mechanism that can convert the rotational force of the electric motor in the axial direction. The ball screw mechanism can convert a rotational force into an axial force with low friction and high efficiency by a ball rolling in a spiral groove formed between a screw shaft and a nut member.
[0005]
Here, one problem in such a configuration is how to connect the rotation shaft and the screw shaft of the electric motor such that they cannot rotate relative to each other. For example, Patent Document 2 discloses a configuration in which a ball screw and a rotating shaft of a motor are connected by a key. However, according to such a connection method, a key is required in addition to forming key grooves on both the ball screw and the rotating shaft, and the number of parts is increased. On the other hand, it is conceivable that the screw shaft and the rotation shaft are serrated, but there is also a problem that the serration processing is troublesome.
[Patent Document 2]
JP-A-9-303519
The present invention has been made in view of the problems of the related art, and has as its object to provide a linear actuator that can drive accurately with low cost while maintaining reliability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The linear actuator of the present invention
An electric motor,
A screw shaft connected to a rotation shaft of the electric motor,
A nut member arranged around the screw shaft;
A ball that rolls in a spiral groove formed between the screw shaft and the nut member,
By engaging a non-circular concave portion with a non-circular concave portion formed on one of the rotary shaft and the screw shaft of the electric motor and the convex portion having a shape corresponding to the concave portion formed on the other side, The rotary shaft and the screw shaft are integrally rotatably connected to each other.
[0008]
[Action]
The linear actuator according to the present invention includes an electric motor, a screw shaft connected to a rotation shaft of the electric motor, a nut member arranged around the screw shaft, and a nut member formed between the screw shaft and the nut member. A ball that rolls in the formed spiral groove, wherein a cross section orthogonal to the axis formed on one of the rotating shaft and the screw shaft of the electric motor is formed in a non-circular concave portion and the other side. By engaging the convex portion having a shape corresponding to the concave portion, the rotation shaft and the screw shaft are integrally rotatably connected, as compared with a case where a worm mechanism is used. Power can be transmitted efficiently, and the number of parts is smaller than when keyed connection is used. There is an advantage that Do configuration is provided.
[0009]
Furthermore, when the recess is formed by forging, the amount of material to be cut is smaller than in the case where machining is performed alone, and machining time and tools can be saved. It is preferable to use both forging and machining (finishing) because the dimensional accuracy is further improved.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of the linear actuator according to the first embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating an end of a screw shaft. In FIG. 1, the electric motor and the screw shaft are shown in a separated state.
[0011]
In FIG. 1, a
[0012]
A
[0013]
The operation of the present embodiment will be described. In FIG. 1, when power is supplied from a power source (not shown) and the
[0014]
According to the present embodiment, by engaging
[0015]
FIG. 3 is a front view of the linear actuator according to the second embodiment, and FIG. 4 is a diagram illustrating an end of a screw shaft. Note that FIG. 3 also shows the electric motor and the screw shaft in a separated state. This embodiment is different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 only in the shape of the convex portion and the concave portion.
[0016]
In FIG. 3, the rotating
[0017]
In the embodiment described above, the
[0018]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, and it is needless to say that modifications and improvements can be made as appropriate. For example, the shapes of the convex portions and the concave portions are not limited to hexagons and dihedral widths, and may be employed as long as the cross-section orthogonal to the axis is non-circular, such as a quadrangle. It goes without saying that a concave portion may be formed on the rotating shaft and a corresponding convex portion may be formed on the screw shaft.
[0019]
【The invention's effect】
The linear actuator according to the present invention includes an electric motor, a screw shaft connected to a rotating shaft of the electric motor, a nut member disposed around the screw shaft, and a nut member formed between the screw shaft and the nut member. And a ball that rolls in the spiral groove formed in the linear groove. By engaging the convex portion having a shape corresponding to the concave portion, the rotating shaft and the screw shaft are integrally rotatably connected, so as compared with a case where a worm mechanism is used. Power can be transmitted efficiently, and the number of parts is smaller than when keyed connection is used. There is an advantage that Do configuration is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a linear actuator according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an end of a screw shaft according to the first embodiment.
FIG. 3 is a front view of a linear actuator according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an end of a screw shaft according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
11
Claims (2)
前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、
前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、
前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、
前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。An electric motor,
A screw shaft connected to a rotation shaft of the electric motor,
A nut member arranged around the screw shaft;
A ball that rolls in a spiral groove formed between the screw shaft and the nut member,
By engaging a non-circular concave portion with a non-circular concave portion formed on one of the rotary shaft and the screw shaft of the electric motor and the convex portion having a shape corresponding to the concave portion formed on the other side, A linear actuator, wherein the rotary shaft and the screw shaft are integrally rotatably connected.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003010818A JP2004229337A (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | Linear actuator |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003010818A JP2004229337A (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | Linear actuator |
Publications (1)
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JP2004229337A true JP2004229337A (en) | 2004-08-12 |
Family
ID=32899911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003010818A Withdrawn JP2004229337A (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | Linear actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2004229337A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006057803A (en) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Ntn Corp | Electric linear actuator |
CN104132109A (en) * | 2014-07-16 | 2014-11-05 | 中南大学 | Electric linear movement device |
CN113137460A (en) * | 2021-04-18 | 2021-07-20 | 冯莉 | Regulation and control type mechanical alignment meshing structure |
-
2003
- 2003-01-20 JP JP2003010818A patent/JP2004229337A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006057803A (en) * | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Ntn Corp | Electric linear actuator |
JP4697926B2 (en) * | 2004-08-23 | 2011-06-08 | Ntn株式会社 | Electric linear actuator |
CN104132109A (en) * | 2014-07-16 | 2014-11-05 | 中南大学 | Electric linear movement device |
CN113137460A (en) * | 2021-04-18 | 2021-07-20 | 冯莉 | Regulation and control type mechanical alignment meshing structure |
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