JP2010270887A - Electric actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用されるボールねじ機構を備えた電動アクチュエータ、詳しくは、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等で、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換する電動アクチュエータに関するものである。 The present invention relates to an electric actuator provided with a ball screw mechanism used in a drive unit of a general industrial electric motor or automobile, and more specifically, a rotation input from an electric motor is applied to a ball screw mechanism in an automobile transmission or a parking brake. The present invention relates to an electric actuator that converts a linear motion of a drive shaft through a shaft.
各種駆動部に使用される電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。 In electric actuators used in various drive units, a gear mechanism such as a trapezoidal screw or a rack and pinion is generally used as a mechanism for converting the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction. Since these conversion mechanisms involve a sliding contact portion, the power loss is large, and it is necessary to increase the size of the electric motor and increase the power consumption. Therefore, a ball screw mechanism has been adopted as a more efficient actuator.
一般的に、ボールねじ機構を備え、そのナットをハウジングに内包するように構成された電動アクチュエータにおいて、ナットの回転を抑止するための回り止めを設けるには、ハウジング内周に回り止め用の溝を設けたり、あるいは内周を異形(非円筒)形状にする必要がある。然しながら、機械加工によって、ハウジング内周に溝を形成したり、異形形状を成形しようとする場合、細長いハウジングに対する加工は困難であることから、ハウジング全長が制限され、その結果アクチュエータのストロークを長く確保することができないという問題がある。これに対し、型を用いた成形加工よって、ハウジング内周に溝を形成したり、異形形状を成形しようとすることも考えられるが、型が複雑となり、コスト高を招くという問題がある。加えて、ハウジング内周溝にナットを係合させるためには、ナットに突起を設ける必要が生じ、同様にナットのコスト高が避けられないという問題がある。さらには、ハウジング内周、ナット形状とも複雑な形状にせざるを得ず、ひいてはアクチュエータの大型化を誘発する。 Generally, in an electric actuator provided with a ball screw mechanism and configured to enclose a nut in a housing, a non-rotating groove is provided on the inner periphery of the housing in order to provide a detent for suppressing rotation of the nut. Need to be provided, or the inner periphery must have an irregular (non-cylindrical) shape. However, if a groove is formed in the inner periphery of the housing by machining or if an irregular shape is to be formed, machining of the elongated housing is difficult, so the overall length of the housing is limited, and as a result, a long actuator stroke is secured. There is a problem that you can not. On the other hand, it is conceivable to form a groove on the inner periphery of the housing or to form an irregular shape by molding using a mold, but there is a problem that the mold becomes complicated and the cost is increased. In addition, in order to engage the nut with the inner circumferential groove of the housing, it is necessary to provide a protrusion on the nut, and there is a problem that the cost of the nut is unavoidable. Furthermore, both the inner periphery of the housing and the nut shape must be complicated, which leads to an increase in the size of the actuator.
こうした問題を解決したものとして、図7に示すような電動アクチュエータが知られている。この電動アクチュエータは、ハウジング51と、外周面に雄ねじ溝56aが形成されたねじ軸56と、ハウジング51に対して軸線方向に移動可能となっており、ねじ軸56を包囲するように配置され、かつ内周面に雌ねじ溝53aが形成されたナット53と、対向する両ねじ溝56a、53a間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボール57と、ハウジング51の内周面に沿って延在する案内部63aと、ハウジング51に係合する係合部63bと有する案内部材63とを有している。
As a solution to such a problem, an electric actuator as shown in FIG. 7 is known. This electric actuator is movable so as to be axially movable with respect to the
ハウジング51は、略中空円筒状の本体51aと、本体51aの一端を閉止するように固定されるカップ状の蓋部材51bとからなる。円筒形状の内周を持つ本体51aの内部には、被駆動部材である円筒状の出力軸52と、出力軸52に連結されたナット53とが配置されている。出力軸52は、図で左端を本体から突出させており、図で右端には袋孔52aが形成されている。出力軸52の外周は、本体51aに対してブッシュ54により摺動可能に支持されている。ブッシュ54に隣接してシール部材55が配置され、出力軸52と本体51aとの間をシールすることで、外部から塵埃等が侵入することを抑制している。
The
ねじ軸56が、ナット53の内部を貫通し、出力軸52の袋孔52aに対して出入り自在に侵入している。ねじ軸56の外周面には、雄ねじ溝56aが形成されている。一方、ねじ軸56を包囲するように配置されたナット53は、その外周下面に軸線方向に沿って溝53bが形成され、かつ内周面に雌ねじ溝53aが形成されている。対向する両ねじ溝56a、53a間に形成された転走路に沿って、複数のボール57が転動自在に配置されている。チューブ式のボール循環部材を有するナット53、ねじ軸56、ボール57および案内部材63とでボールねじ機構が構成されている。
A
本体51aの端部に、軸受間座58を介して玉軸受59が配置され、ねじ軸56を回転自在に支持している。玉軸受59の外輪は、固定部材60により軸受間座58に対して固定されている。一方、玉軸受59の内輪は、止め輪61によりねじ軸56に対して固定されている。したがって、ねじ軸56は、本体51aに対して回転のみ可能となっている。ねじ軸56の図で右端には、ギヤ62がセレーションにより一体的に回転するように連結されている。
A ball bearing 59 is disposed at the end of the
金属板材をプレスして形成された案内部材63は、ナット53のねじ溝53aに係合してなる直線状の案内部63aと、図で右端において案内部63aに対して直角に折り曲げられた係合部63bとを有している。さらに、本体51aの右端面には、溝状の凹部51cが形成されており、係合部63bは、それと同じ幅の凹部51cに係合している(図8参照)。案内部63aの表面には、低摩擦化のためのリン酸マンガン塩やリン酸亜鉛等の皮膜処理からなる表面処理が施されている。
The
操作者がスイッチを操作すると、図示しないモータの回転軸が回転し、減速機構を介して動力が伝達され、それと共にねじ軸56が回転する。ここで、ナット53は、回り止め機能を発揮する案内部材63により、軸線方向にのみスムーズに案内されるようになっているため、ねじ軸56の回転運動は、ナット53の軸線運動に効率よく変換され、それによりナット53が連結された出力軸52を軸線方向に移動させることができる。
When the operator operates the switch, the rotation shaft of a motor (not shown) rotates, power is transmitted through the speed reduction mechanism, and the
組み付け時には、ブッシュ54を組み付けた本体51aの右端から案内部材63を差し込み、案内部63aの先端を切り欠き54aに挿入すると共に、折り曲げた係合部63bを本体51aの凹部51cに係合させる。かかる構成によれば、特殊な工具を用いることなく、案内部材63を本体51aに容易に取り付けることができる。その後、溝53bに案内部63aが係合するようにして、ナット53と出力軸52を本体51a内に挿入し、ねじ軸56等を組み付ければよい。
At the time of assembly, the
特に、案内部63aが長尺であった場合、案内部材63が片方のみ支持されていると、支持されていない側で案内部材63のねじりが生じ、回り止め機能が不足する恐れがあるが、ここでは、案内部63aの先端をブッシュ54の切欠54aに係合させており、これにより案内部材63の両端を本体51aに固定することができるので、案内部63aが長尺であっても、そのねじれを抑制し有効な回り止め機能を実現できる(例えば、特許文献1参照。)。
In particular, when the
こうした従来の電動アクチュエータでは、ナット53の回転止めとして、ボールねじを内装するハウジング51の内周にナット53の回転止めのための溝53bが形成され、この溝53bに案内部63aを係合させると共に、案内部63aの先端をブッシュ54の切欠54aに係合させることによって行われている。これでは、部品点数が増えるだけでなく、組立工数が嵩み、かつ煩雑となって、製造コストが高騰するといった問題があった。
In such a conventional electric actuator, a
本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化して信頼性を向上させた電動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 such problems of the prior art, and is an electric actuator in which the number of parts and the number of processing steps are reduced to reduce the cost and the rotation prevention mechanism is simplified to improve the reliability. The purpose is to provide.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成され、前記ハウジングに軸方向に延びる係合部を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が前記係合部に係合した状態で軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、前記回り止め部材の内周に螺旋状の突条が形成され、この突条を前記ねじ軸のねじ溝に係合させて当該ねじ軸が前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。 In order to achieve the object, the invention according to claim 1 of the present invention transmits a cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, and a rotational force of the electric motor via a motor shaft. An electric actuator comprising a speed reduction mechanism and a ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into an axial linear motion of the drive shaft via the speed reduction mechanism, wherein the ball screw mechanism is connected to the speed reduction mechanism. A nut rotatably supported through a rolling bearing mounted on the housing and supported so as not to move in the axial direction, and inserted into the nut through a number of balls, and is coaxially integrated with the drive shaft. A cylindrical bag hole having an engaging portion extending in the axial direction is formed in the housing, and a rotation stopper member is engaged with the engaging portion in the bag hole. And a spiral protrusion is formed on the inner periphery of the anti-rotation member. The protrusion is engaged with a screw groove of the screw shaft, and the screw shaft is inserted into the housing. Is supported so as to be non-rotatable and movable in the axial direction.
このように、電動モータの回転力を伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、ボールねじ機構が、減速機構に連結され、ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成され、ハウジングに軸方向に延びる係合部を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が係合部に係合した状態で軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、回り止め部材の内周に螺旋状の突条が形成され、この突条をねじ軸のねじ溝に係合させて当該ねじ軸がハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されているので、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化して信頼性を向上させた電動アクチュエータを提供することができる。 As described above, in the electric actuator including the speed reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor and the ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor to the linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism. A ball screw mechanism is connected to the speed reduction mechanism, is rotatably supported via a rolling bearing mounted on the housing and is supported so as not to move in the axial direction, and is inserted into the nut via a large number of balls. A cylindrical bag hole having an engaging portion extending in the axial direction is formed in the housing, and the rotation preventing member is engaged with the engaging portion. In a combined state, it is inserted so as to be movable in the axial direction, and a spiral protrusion is formed on the inner periphery of the rotation preventing member. The protrusion is engaged with a screw groove of the screw shaft so that the screw shaft is in the housing. Non-rotatable And because it is axially movably supported, by reducing the number of parts and processing steps together with the cost reduction, the detent mechanism can be provided an electric actuator with improved reliability and simplified.
また、本発明のうち請求項2に記載の発明は、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたナットとで構成され、前記ハウジングに軸方向に延びる係合部を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が前記係合部に係合した状態で軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、前記ナットの外周に軸方向に延びる凹凸部が形成され、この凹凸部に係合した状態で前記回り止め部材が前記ナットに外嵌されて当該ナットが前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism for transmitting the rotational force of the electric motor via a motor shaft, An electric actuator comprising a ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction of the drive shaft via a speed reduction mechanism, wherein the ball screw mechanism is connected to the speed reduction mechanism and is connected to the housing. A screw shaft that is rotatably supported via the mounted rolling bearing and is not axially movable, and is extrapolated to the screw shaft via a large number of balls, and is coaxially integrated with the drive shaft. A cylindrical bag hole having an engaging portion extending in the axial direction is formed in the housing, and the rotation preventing member is engaged with the engaging portion in the bag hole and moves in the axial direction. A concave and convex portion extending in the axial direction is formed on the outer periphery of the nut, and the detent member is externally fitted to the nut while being engaged with the concave and convex portion. And is supported so as to be non-rotatable and movable in the axial direction.
このように、電動モータの回転力を伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、ボールねじ機構が、減速機構に連結され、ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、駆動軸と同軸状に一体化されたナットとで構成され、ハウジングに軸方向に延びる係合部を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が係合部に係合した状態で軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、ナットの外周に軸方向に延びる凹凸部が形成され、この凹凸部に係合した状態で回り止め部材がナットに外嵌されて当該ナットがハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されているので、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化して信頼性を向上させることができる。 As described above, in the electric actuator including the speed reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor and the ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor to the linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism. A ball screw mechanism is connected to the speed reduction mechanism, is rotatably supported via a rolling bearing mounted on the housing, and is supported so as not to move in the axial direction, and is extrapolated to the screw shaft via a number of balls. A cylindrical bag hole having an engaging portion extending in the axial direction is formed in the housing, and a rotation prevention member is formed in the bag hole. In the engaged state, the shaft is movably inserted in the axial direction, and an uneven portion extending in the axial direction is formed on the outer periphery of the nut, and the anti-rotation member is externally fitted to the nut and engaged with the uneven portion. Nut is how Since it is supported so that it cannot rotate with respect to the ring and is movable in the axial direction, it is possible to reduce the number of parts and the number of processing steps, thereby reducing the cost and simplifying the detent mechanism and improving the reliability. it can.
また、請求項3に記載の発明のように、前記係合部が平坦面で構成されていても良いし、また、請求項4に記載の発明のように、前記係合部が凸部または凹部で構成されていても良い。 Further, as in the invention described in claim 3, the engaging portion may be formed of a flat surface, and, as in the invention described in claim 4, the engaging portion is a convex portion or You may be comprised by the recessed part.
また、請求項5に記載の発明のように、前記凹凸部が平目ローレットからなり、当該凹凸部に前記回り止め部材が削り取られながら圧入され、前記ナットと回り止め部材が一体固定されていても良いし、また、請求項6に記載の発明のように、前記凹凸部がセレーションからなり、前記回り止め部材の内周に当該凹凸部に係合する凹凸部が形成され、前記ナットと回り止め部材が一体固定されていても良い。
Further, as in the invention described in
また、請求項7に記載の発明のように、前記駆動軸の端部に軸方向に延びる凹所が形成され、この凹所の開口部に連結部が形成されると共に、前記ナットが前記連結部に嵌挿されて軸方向に連結されていれば、凹所にねじ軸を進退自在に配設することができ、駆動軸とナットを精度良く同軸状に一体化することができる。 According to a seventh aspect of the present invention, a recess extending in the axial direction is formed at an end of the drive shaft, a connecting portion is formed at an opening of the recess, and the nut is connected to the connecting shaft. If it is inserted into the part and connected in the axial direction, the screw shaft can be disposed in the recess so as to freely advance and retract, and the drive shaft and the nut can be integrated coaxially with high accuracy.
また、請求項8に記載の発明のように、前記連結部の周方向に複数の穿孔が形成されると共に、前記ナットの外周に複数のピン孔が形成され、前記穿孔の外径方向から前記ピン孔に連結ピンが圧入されていれば、ナットの回り止めを一層強固にすることができると共に、確実に駆動軸とナットを一体化することができ、信頼性を向上させることができる。
In addition, as in the invention according to
また、請求項9に記載の発明のように、前記ハウジングがアルミダイキャスト法によって形成され、T6処理が施されていれば、回り止め部材が摺動する袋孔の内周面の摩耗を防止し、耐久性を向上させることができる。
Moreover, if the housing is formed by an aluminum die casting method and subjected to T6 treatment as in the invention described in
また、請求項10に記載の発明のように、前記回り止め部材が合成樹脂から射出成形によって形成されていれば、回り止め部材の摩耗を抑制すると共に、加工工数を削減して低コスト化を図り、強度・剛性が高くなり長期間に亘って耐久性を向上させることができる。
Further, if the anti-rotation member is formed of synthetic resin by injection molding as in the invention described in
本発明に係る電動アクチュエータは、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成され、前記ハウジングに軸方向に延びる係合部を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が前記係合部に係合した状態で軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、前記回り止め部材の内周に螺旋状の突条が形成され、この突条を前記ねじ軸のねじ溝に係合させて当該ねじ軸が前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されているので、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化して信頼性を向上させた電動アクチュエータを提供することができる。 An electric actuator according to the present invention includes a cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and the electric motor via the reduction mechanism. An electric actuator comprising a ball screw mechanism that converts the rotational motion of the motor into a linear motion in the axial direction of the drive shaft, wherein the ball screw mechanism is coupled to the speed reduction mechanism and via a rolling bearing attached to the housing. And a nut that is supported so as to be rotatable and immovable in the axial direction, and a screw shaft that is inserted into the nut via a large number of balls and is coaxially integrated with the drive shaft, and the housing A cylindrical bag hole having an engaging portion extending in the axial direction is formed in the bag hole, and a locking member is fitted in the bag hole so as to be movable in the axial direction in a state of being engaged with the engaging portion. In addition, a spiral protrusion is formed on the inner periphery of the rotation preventing member, and the protrusion is engaged with a thread groove of the screw shaft so that the screw shaft cannot rotate with respect to the housing. Since it is supported so as to be movable in the axial direction, it is possible to reduce the number of parts and the number of processing steps, thereby reducing the cost, and it is possible to provide an electric actuator that has an improved reliability by simplifying the detent mechanism.
円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成され、前記ハウジングに互いに対向する平坦面を有する円筒状の袋孔が形成され、前記回り止め部材が前記平坦面に係合する平坦面を有する略四角形状に形成されて軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、前記回り止め部材の内周に螺旋状の突条が形成され、この突条を前記ねじ軸のねじ溝に係合させて当該ねじ軸が前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。 A cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and a rotational movement of the electric motor via the reduction mechanism. An electric actuator including a ball screw mechanism that converts linear motion in an axial direction, wherein the ball screw mechanism is coupled to the speed reduction mechanism and is rotatable via a rolling bearing attached to the housing, and in an axial direction. The nut is configured to be immovably supported, and a screw shaft that is inserted into the nut via a large number of balls and is coaxially integrated with the drive shaft, and has flat surfaces that face each other on the housing. When a cylindrical bag hole is formed, and the anti-rotation member is formed in a substantially rectangular shape having a flat surface that engages with the flat surface, and is inserted and movably inserted in the axial direction. In addition, a spiral protrusion is formed on the inner periphery of the anti-rotation member, and the protrusion is engaged with a thread groove of the screw shaft so that the screw shaft cannot rotate with respect to the housing. It is supported movably.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る電動アクチュエータの第1の実施形態を示す縦断面図、図2は、図1のボールねじ機構を示す断面図、図3は、図1のIII−III線に沿った横断面図、図4は、図3の変形例を示す横断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of the electric actuator according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing the ball screw mechanism of FIG. 1, and FIG. 3 is taken along the line III-III of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of FIG.
この電動アクチュエータ1は、円筒状のハウジング2と、このハウジング2に取り付けられた電動モータ3と、この電動モータ3の回転力をモータ軸3aを介して伝達する一対の平歯車4、5からなる減速機構6と、この減速機構6を介して電動モータ3の回転運動を駆動軸7の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構8と、駆動軸7の回り止め部材9とを備えている。
The electric actuator 1 includes a cylindrical housing 2, an electric motor 3 attached to the housing 2, and a pair of
ハウジング2は、第1のハウジング2aと、その端面に組み付けられた第2のハウジング2bとからなる。第1のハウジング2aの内部には電動モータ3が配置されている。電動モータ3は、円板状のモータブラケット10に固定されている。モータブラケット10は、玉軸受18の外輪を第2のハウジング2bとの間に挟み込み、かつ第1のハウジング2aと第2のハウジング2bを塞ぐようにして取り付けられている。
The housing 2 includes a
電動モータ3のモータ軸3aはモータブラケット10から突出しており、その端部には小平歯車4が圧入により相対回転不能に取り付けられている。大平歯車5は、後述するボールねじ機構8を構成するナット16に圧入され、小平歯車4に噛合している。
A
ボールねじ機構8は、図2に拡大して示すように、外周に螺旋状のねじ溝15aが形成されたねじ軸15と、このねじ軸15のねじ溝15aに対向し、内周に螺旋状のねじ溝16aが形成されたナット16と、両ねじ溝15a、16aによって形成される螺旋状の空間に転動自在に収容された多数のボール17とで構成されている。ナット16の外周には前述した大平歯車5が圧入固定されると共に、第1のハウジング2aとモータブラケット10に嵌合された玉軸受18が止め輪19を介して位置決め固定され、軸方向に相対移動不可で、相対回転可能となっている。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the
各ねじ溝15a、16aの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール17との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。
The cross-sectional shape of each
ここで、図1に示すように、駆動軸7は、ボールねじ機構8を構成するねじ軸15と一体に構成され、駆動軸7の左端部に、リンク部材(図示せず)に連結するための孔7aが形成されると共に、駆動軸7の外周は、第1のハウジング2bに対してブッシュ11により摺動可能に支持されている。また、ブッシュ11に隣接してシール部材12が装着され、駆動軸7と第1のハウジング2bとの間が密封され、外部から塵埃等が侵入するのを防止している。
Here, as shown in FIG. 1, the drive shaft 7 is configured integrally with a
また、本実施形態では、ねじ軸15の右端部に回り止め部材9が装着されている。この回り止め部材9の内周面にはねじ溝15aに係合する螺旋状の突条9aが形成され、ねじ軸15の回転自由度を抑制している。突条9aの断面形状はねじ溝15aに対応したゴシックアーク形状に形成されている。なお、突条9aの断面形状はゴシックアーク形状に限らず、ねじ軸15とのガタを最小限に抑えることができれば、ねじ溝15aに対して近似形状の単一Rからなる形状であっても良い。
In the present embodiment, the
ねじ軸15はナット16の回転に伴って図中左右方向に直線運動するが、このねじ軸15の直線運動に連動して回り止め部材9も矢印にて示すように軸方向に移動する。このねじ軸15が直動範囲のストロークエンド位置に達した時、回り止め部材9がナット16に干渉しないように、回り止め部材9の許容ストローク範囲が規制されている。
The
第1のハウジング2aには円筒状の袋孔20が形成され、図3に示すように、この袋孔20に回り止め部材9が所定の径方向すきまを介して軸方向に移動自在に嵌挿されている。袋孔20の内周には、互いに対向する平坦面20a、20aが形成されている。一方、回り止め部材9の断面形状は、袋孔20の平坦面20a、20aに係合する平坦面21を有する略四角形状に形成されている。これにより、回り止め部材9を軸方向に案内すると共に、回転方向の自由度を抑制し、第1のハウジング2aに対してねじ軸15を回転不可で軸方向移動可能に支持することができる。
A
第2のハウジング2aをはじめ、ハウジング2はアルミダイキャスト法で形成され、必要に応じて袋孔20の平坦面20a、20aが切削仕上げされる。ハウジング2は、回り止め部材9が摺動するため、熱処理としての析出硬化処理、所謂T6処理が施されている。これにより、袋孔20の内周面の摩耗を防止し、耐久性を向上させることができる。
The housing 2 including the
一方、回り止め部材9は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成され、さらにGF(ガラスファイバー)等の強化材が30〜50wt%添加されている。これにより、回り止め部材9の摩耗を抑制すると共に、加工工数を削減して低コスト化を図り、強度・剛性が高くなり長期間に亘って耐久性を向上させた電動アクチュエータを提供することができる。なお、回り止め部材9は前述した材質以外に、PA(ポリアミド)66、PA11、PA6・12、PPA(ポリフタルアミド)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の合成樹脂を例示することができる。また、繊維状強化材としては、GFに限らず、これ以外に、CF(炭素繊維)やアラミド繊維、ホウ素繊維等を例示することができる。
On the other hand, the
次に、図1を用いて、本発明に係る電動アクチュエータの作動を説明する。電動モータ3が駆動されると、モータ軸3aの回転力は減速機構6を介してボールねじ機構8のナット16に減速して伝達され、このナット16の回転に伴いねじ軸15が軸方向に所望の直動範囲内で直線運動をする。そして、第1のハウジング2aに装着され、ねじ軸15の端部に係合する回り止め部材9が、袋孔20に案内されながらこのねじ軸15の直線運動に連動して軸方向に移動し、ねじ軸15の直線運動を妨げることなく回転方向の自由度を抑制しつつ、第2のハウジング2bに対して駆動軸7を回転不可で軸方向移動可能に支持することができる。
Next, the operation of the electric actuator according to the present invention will be described with reference to FIG. When the electric motor 3 is driven, the rotational force of the
図4に、前述した回り止め機構の変形例を示す。なお、前述した実施形態と同様の部品部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 4 shows a modification of the above-described detent mechanism. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the components site | part similar to the embodiment mentioned above, or the components and site | part which have the same function, and detailed description is abbreviate | omitted.
第2のハウジング2bには円筒状の袋孔22が形成され、この袋孔22に回り止め部材23が所定の径方向すきまを介して軸方向に移動自在に嵌挿されている。袋孔22の内周には、軸方向に延びる凸部22aが形成されている。一方、回り止め部材23は、袋孔22の断面形状に対応した円筒状に形成され、外周に凸部22aに係合する軸方向に延びる凹部23aが形成されている。これにより、回り止め部材23を軸方向に案内すると共に、回転方向の自由度を抑制し、第1のハウジング2aに対してねじ軸15を回転不可で軸方向移動可能に支持することができる。
A
なお、ここでは、袋孔22の内周に凸部22aが形成されると共に、回り止め部材23の外周に凹部23aが形成され、この凹部23aを凸部22aに係合させることにより、ねじ軸15を回転不可で軸方向移動可能に支持するようにしたが、これに限らず、図示はしないが、袋孔の内周に凹部を形成すると共に、この凹部に係合する凸部を回り止め部材の外周に形成するようにしても良い。
Here, a
図5は、本発明に係る電動アクチュエータの第2の実施形態を示す縦断面図、図6(a)は、図5の要部拡大図、(b)は、(a)の側面図である。なお、この実施形態は、前述したナット回転式の第1の実施形態を軸回転式に適用したもので、第1の実施形態と同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the electric actuator according to the present invention, FIG. 6 (a) is an enlarged view of a main part of FIG. 5, and (b) is a side view of (a). . In this embodiment, the first embodiment of the nut rotation type described above is applied to the shaft rotation type, and the same reference numerals are used for the same parts and parts having the same functions as those of the first embodiment. The detailed description is omitted.
この電動アクチュエータ13は、円筒状のハウジング25と、このハウジング25に取り付けられた電動モータ3と、この電動モータ3の回転力をモータ軸3aを介して伝達する一対の平歯車26、27からなる減速機構28と、この減速機構28を介して電動モータ3の回転運動を駆動軸29の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構30と、駆動軸29の回り止め部材31とを備えている。
The
ハウジング25は、第1のハウジング25aと、その端面に組み付けられた第2のハウジング25bとからなる。第1のハウジング25aの内部には電動モータ3が配置されている。電動モータ3は、円板状のモータブラケット10に固定されている。モータブラケット10は、玉軸受32の外輪を第1のハウジング25aの内部に固定された支持ブラケット33との間に挟み込み、第1のハウジング25aと第2のハウジング25bを塞ぐようにして取り付けられている。
The
電動モータ3のモータ軸3aはモータブラケット10から突出しており、その端部には小平歯車26が圧入により相対回転不能に取り付けられている。大平歯車27は、ねじ軸36の端部に突設された支持軸34の端部に圧入され、小平歯車26に噛合している。
The
駆動軸29は、後述するボールねじ機構30を構成するねじ軸36と同軸状に配設され、駆動軸の左端部に、リンク部材(図示せず)に連結するための孔7aが形成されると共に、右端部に軸方向に延びる凹所35が形成され、この開口部にボールねじ機構30を構成するナット37が装着され、ねじ軸36が凹所35に進退自在に配設されている。
The
ボールねじ機構30は、図6に示すように、外周に螺旋状のねじ溝15aが形成されたねじ軸36と、このねじ軸36のねじ溝15aに対向し、内周に螺旋状のねじ溝16aが形成されたナット37と、両ねじ溝15a、16aによって形成される螺旋状の空間に転動自在に収容された多数のボール17とで構成されている。ナット37の外周には平目ローレット等からなる凹凸部38が形成されると共に、この凹凸部38に回り止め部材31が削り取られながら圧入されて一体化され、両側に装着された止め輪40、40を介して位置決め固定されている。
As shown in FIG. 6, the
なお、ここでは、ナット37の外周に凹凸部38を形成し、この凹凸部38に回り止め部材31を圧入固定したものを例示したが、これに限らず、例えば、図示はしないが、ナットの外周にセレーション等からなる凹凸部を形成すると共に、この凹凸部に係合する回り止め部材の内周に凹凸部を形成し、これら凹凸部を係合してナットに回り止め部材を一体固定するようにしても良い。
Here, an example is shown in which an
第2のハウジング25bには円筒状の袋孔41が形成され、この袋孔41に回り止め部材31が所定の径方向すきまを介して軸方向に移動自在に嵌挿されている。袋孔41の内周には、互いに対向する平坦面41a、41aが形成されている。一方、回り止め部材31の断面形状は、袋孔41の平坦面41a、41aに係合する平坦面42を有する略四角形状に形成されている。これにより、回り止め部材31を軸方向に案内すると共に、回転方向の自由度を抑制し、第2のハウジング25bに対してナット37を回転不可で軸方向移動可能に支持することができる。
A
また、駆動軸29の凹所35の開口部に連結部14が形成され、この連結部14の周方向に複数(ここでは2個)の穿孔43が形成されている。一方、ナット37の外周に複数(ここでは2個)のピン孔44が形成され、穿孔43の外径方向からピン孔44に連結ピン45が圧入されて駆動軸29とナット37が軸方向に連結されている。なお、駆動軸の連結部にナットを圧入する簡易的な連結方法であっても良いが、このような連結ピン45を使用することにより、ナット37の回り止めを一層強固にすることができると共に、確実に駆動軸29とナット37を一体化することができ、信頼性を向上させることができる。
Further, the connecting
次に、図5を用いて、電動アクチュエータの作動を説明する。電動モータ3が駆動されると、モータ軸3aの回転力は減速機構28を介してねじ軸36に減速して伝達され、このねじ軸36の回転に伴いナット37が軸方向に所望の直動範囲内で直線運動をする。そして、ナット37の外周に固定され、第2のハウジング25bの袋孔41に摺動自在に嵌挿された回り止め部材31が、袋孔41に案内されながらこのナット37の直線運動に連動して軸方向に移動し、ナット37の直線運動を妨げることなく回転方向の自由度を抑制しつつ、第2のハウジング25bに対して駆動軸29を回転不可で軸方向移動可能に支持することができる。
Next, the operation of the electric actuator will be described with reference to FIG. When the electric motor 3 is driven, the rotational force of the
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る電動アクチュエータは、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用され、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換するボールねじ機構を備えた電動アクチュエータに適用できる。 An electric actuator according to the present invention is used in a drive unit of a general industrial electric motor, an automobile or the like, and includes a ball screw mechanism that converts rotational input from an electric motor into linear motion of a drive shaft via the ball screw mechanism. Applicable to electric actuators.
1、13 電動アクチュエータ
2、25 ハウジング
2a、25a 第1のハウジング
2b、25b 第2のハウジング
3 電動モータ
3a モータ軸
4、26 小平歯車
5、27 大平歯車
6、28 減速機構
7、29 駆動軸
7a 孔
8、30 ボールねじ機構
9、23、31 回り止め部材
9a 突条
10 モータブラケット
11 ブッシュ
12 シール部材
14 連結部
15、36 ねじ軸
15a、16a ねじ溝
16、37 ナット
17 ボール
18、32 玉軸受
19、40 止め輪
20、22、41 袋孔
20a、21、41a、42 平坦面
22a 凸部
23a 凹部
33 支持ブラケット
34 支持軸
35 凹所
38 凹凸部
43 穿孔
44 ピン孔
45 連結ピン
51 ハウジング
51a 本体
51b 蓋部材
51c 凹部
52 出力軸
52a 袋孔
53 ナット
53a、56a ねじ溝
53b 溝
54 ブッシュ
54a 切欠き
55 シール部材
56 ねじ軸
57 ボール
58 軸受間座
59 玉軸受
60 固定部材
61 止め輪
62 ギヤ
63 案内部材
63a 案内部
63b 係合部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
このハウジングに取り付けられた電動モータと、
この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、
この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、
前記ボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成され、
前記ハウジングに軸方向に延びる係合部を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が前記係合部に係合した状態で軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、
前記回り止め部材の内周に螺旋状の突条が形成され、この突条を前記ねじ軸のねじ溝に係合させて当該ねじ軸が前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されていることを特徴とする電動アクチュエータ。 A cylindrical housing;
An electric motor attached to the housing;
A speed reduction mechanism for transmitting the rotational force of the electric motor via the motor shaft;
In an electric actuator comprising a ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism,
The ball screw mechanism is connected to the speed reduction mechanism and is rotatably supported via a rolling bearing mounted on the housing and is not axially movable. Inserted and configured with a screw shaft that is coaxially integrated with the drive shaft,
A cylindrical bag hole having an engaging portion extending in the axial direction is formed in the housing, and a rotation stopper member is fitted into the bag hole so as to be movable in the axial direction while being engaged with the engaging portion.
A spiral ridge is formed on the inner periphery of the anti-rotation member, and this ridge is engaged with the screw groove of the screw shaft so that the screw shaft cannot rotate with respect to the housing and can move in the axial direction. It is supported by the electric actuator characterized by the above-mentioned.
このハウジングに取り付けられた電動モータと、
この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、
この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備えた電動アクチュエータにおいて、
前記ボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたナットとで構成され、
前記ハウジングに軸方向に延びる係合部を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が前記係合部に係合した状態で軸方向に移動自在に嵌挿されると共に、
前記ナットの外周に軸方向に延びる凹凸部が形成され、この凹凸部に係合した状態で前記回り止め部材が前記ナットに外嵌されて当該ナットが前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されていることを特徴とする電動アクチュエータ。 A cylindrical housing;
An electric motor attached to the housing;
A speed reduction mechanism for transmitting the rotational force of the electric motor via the motor shaft;
In an electric actuator comprising a ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism,
The ball screw mechanism is coupled to the speed reduction mechanism and is supported by a rolling bearing mounted on the housing so as to be rotatable and non-movable in the axial direction. And is constituted by a nut integrated coaxially with the drive shaft,
A cylindrical bag hole having an engaging portion extending in the axial direction is formed in the housing, and a rotation stopper member is fitted into the bag hole so as to be movable in the axial direction while being engaged with the engaging portion.
An uneven portion extending in the axial direction is formed on the outer periphery of the nut, and the rotation preventing member is fitted on the nut in a state of being engaged with the uneven portion, so that the nut cannot rotate with respect to the housing, and the shaft An electric actuator characterized by being supported so as to be movable in a direction.
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