JP2013204697A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転運動を直線運動に変換するアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator that converts rotational motion into linear motion.
従来、モータの回転運動を直線運動に変換するアクチュエータとしては、電動リニアアクチュエータが知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, an electric linear actuator is known as an actuator that converts a rotational motion of a motor into a linear motion (for example, Patent Document 1).
この電動リニアアクチュエータは、電動モータと、ねじ軸及びナットからなるボールねじと、該ボールねじに平行に延設されたロッド軸と、該ロッド軸及びナットを連結する連結部材とで構成されており、前記電動モータの回転運動が前記ボールねじによって直線運動に変換されるように構成されている。 The electric linear actuator includes an electric motor, a ball screw including a screw shaft and a nut, a rod shaft extending in parallel to the ball screw, and a connecting member that connects the rod shaft and the nut. The rotary motion of the electric motor is converted into a linear motion by the ball screw.
前記連結部材にはストッパー部が設けられており、該ストッパー部がハウジングに当接することで、直線移動を規制できるように構成されている。 The connecting member is provided with a stopper portion, and the stopper portion abuts against the housing so that linear movement can be restricted.
一方、図3の(a)は、他のアクチュエータ801を示す図であり、当該アクチュエータ801のストッパー構造が示されている(例えば、特許文献2)。
On the other hand, FIG. 3A is a diagram showing another
このアクチュエータ801は、ステッピングモータ811を備えており、ブラケット812に固定される前記ステッピングモータ811の駆動ギア813には、前記ブラケット812に支持された回転ギア814が噛合するように構成されている。この回転ギア814中心部の雄ねじ部815には、出力ロッド816の雌ねじ部817が噛合するように構成されており、前記ステッピングモータ811の回転に応じて当該出力ロッド816が軸方向へ移動するように構成されている。
The
この出力ロッド816からは、円柱状の水平ピン821が側方へ向けて延出しており、前記回転ギア814の上面には、矩形ブロック状の突起部822が設けられている。
A cylindrical horizontal pin 821 extends laterally from the
これにより、図3の(b)に示したように、前記水平ピン821が前記突起部822の側面に回転方向から当接した時点で回転が停止し、ストッパーとして機能するように構成されている。
As a result, as shown in FIG. 3B, the rotation is stopped when the horizontal pin 821 comes into contact with the side surface of the
しかしながら、このような従来のアクチュエータ801にあっては、作動軸としての出力ロッド816のイニシャライズを行う目的で当該出力ロッド816の水平ピン821を矩形ブロック状の突起部822側面に当接させる構造上、該突起部822と前記水平ピン821の双方に耐久性が要求される。
However, such a
このとき、該水平ピン821又は前記突起部822が破損すると、イニシャライズが不可能となり、前記出力ロッド816の位置制御精度が悪化してしまう。
At this time, if the horizontal pin 821 or the
ここで、イニシャライズ時の耐久性を向上させる為には、前記水平ピン821と前記突起部822との当接箇所の強度向上もしくは当接面圧を低下させる必要があるが、製品サイズ拡大や製品コスト増加が発生し得る。
Here, in order to improve the durability at the time of initialization, it is necessary to improve the strength of the contact portion between the horizontal pin 821 and the
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、製品サイズを変更せずに耐久性の向上を図ることができるアクチュエータを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an actuator capable of improving durability without changing the product size.
前記課題を解決するために本発明の請求項1のアクチュエータにあっては、ローターを回動して該ローターの雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が周面に形成された作動軸を軸方向へ移動するとともに、該作動軸に設けられたストッパーピンを前記ロータに設けられたストッパーに当接して当該作動軸の軸方向の移動を制限するアクチュエータにおいて、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの当接部分を平面で構成した。 In order to solve the above-mentioned problem, in the actuator according to the first aspect of the present invention, the operating shaft in which the male screw portion that rotates the rotor and is screwed into the female screw portion of the rotor is formed on the peripheral surface in the axial direction. In the actuator that moves and stops the stopper pin provided on the operating shaft in contact with the stopper provided on the rotor to restrict the axial movement of the operating shaft, the stopper pin and the contact portion of the stopper are It consisted of a plane.
すなわち、作動軸の移動を規制する際に当接する作動軸側のストッパーピンと、ロータ側のストッパーとの当接部分は平面で構成されており、円柱のストッパーピン周面が線接触する場合と比較して、当接面積が拡大される。 That is, the contact portion between the stopper pin on the operating shaft and the stopper on the rotor side that abuts when restricting the movement of the operating shaft is a flat surface, compared with the case where the cylindrical stopper pin peripheral surface is in line contact. Thus, the contact area is enlarged.
これにより、両者の面圧が低減され、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの耐久性の向上が図られる。 Thereby, both surface pressures are reduced and durability of the stopper pin and the stopper is improved.
また、請求項2のアクチュエータにおいては、前記ストッパーピンと前記ストッパーとの当接部分を構成する平面をローター軸に対し斜め設定した。 According to a second aspect of the present invention, the plane constituting the contact portion between the stopper pin and the stopper is set obliquely with respect to the rotor shaft.
すなわち、前記ストッパーピンと前記ストッパーとの当接部分を構成する平面は、ローター軸に対し斜め設定されており、ローター軸と平行に形成された場合と比較して、当接時での当接面積が拡大される。 That is, the plane that constitutes the contact portion between the stopper pin and the stopper is set obliquely with respect to the rotor shaft, and compared with the case where the contact surface is formed parallel to the rotor shaft, Is enlarged.
これにより、両者の面圧がさらに低減され、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの耐久性のさらなる向上が図られる。 Thereby, both surface pressure is further reduced, and the durability of the stopper pin and the stopper is further improved.
さらに、請求項3のアクチュエータでは、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの一方を樹脂で構成するとともに他方を金属で構成した。 Furthermore, in the actuator of claim 3, one of the stopper pin and the stopper is made of resin and the other is made of metal.
すなわち、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの一方は、樹脂で構成されており、その他方を金属で構成されている。 That is, one of the stopper pin and the stopper is made of resin, and the other is made of metal.
このため、樹脂成形側の耐久性は低下仕勝ちだが、前述した当接面積の拡大による面圧の低減によって、耐久性の向上が図られる。 For this reason, the durability on the resin molding side is reduced, but the durability is improved by reducing the surface pressure by increasing the contact area described above.
以上説明したように本発明の請求項1のアクチュエータにあっては、作動軸の移動を規制する際に当接する作動軸側のストッパーピンと、ロータ側のストッパーとの当接部分を平面で構成することで、当接面積の拡大を図ることができる。 As described above, in the actuator according to the first aspect of the present invention, the contact portion between the stopper pin on the operating shaft side that contacts when the movement of the operating shaft is regulated and the stopper on the rotor side is configured as a plane. Thus, the contact area can be increased.
これにより、両者の面圧を低減でき、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの耐久性を向上することができる。 Thereby, both surface pressure can be reduced and the durability of the stopper pin and the stopper can be improved.
このため、ストッパーピンやストッパーを大型化して強度を向上する場合と比較して、製品サイズの拡大や製品コストの増加を招くこと無く、耐久性の向上を図ることができる。これにより、イニシャライズ目的で前記ストッパーピンと前記ストッパーとを当接させる場合であっても、前記ストッパーピン又は前記ストッパーの破損を確実に防止することができ、作動軸の位置制御精度を確保することができる。 For this reason, compared with the case where a stopper pin and a stopper are enlarged and an intensity | strength is improved, durability can be improved, without causing the expansion of a product size or the increase in product cost. Thereby, even when the stopper pin and the stopper are brought into contact with each other for the purpose of initialization, the stopper pin or the stopper can be reliably prevented from being damaged, and the position control accuracy of the operating shaft can be ensured. it can.
また、請求項2のアクチュエータにおいては、前記ストッパーピンと前記ストッパーとの当接部分を構成する平面をローター軸に対し斜め設定することで、前記平面をローター軸と平行に形成した場合と比較して、当接時での当接面積を拡大することができる。 Further, in the actuator according to claim 2, as compared with the case where the plane is formed parallel to the rotor axis by setting the plane constituting the contact portion between the stopper pin and the stopper obliquely with respect to the rotor axis. The contact area at the time of contact can be enlarged.
これにより、両者の面圧をさらに低減することができ、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの耐久性をさらに向上することができる。 Thereby, both surface pressure can be further reduced and durability of the stopper pin and the stopper can be further improved.
さらに、請求項3のアクチュエータでは、前記ストッパーピン及び前記ストッパーの一方は、樹脂で構成されており、その他方を金属で構成されている。 Furthermore, in the actuator according to a third aspect, one of the stopper pin and the stopper is made of resin, and the other is made of metal.
このため、樹脂成形側の耐久性は低下仕勝ちであるが、前述した当接面積の拡大による面圧の低減によって、耐久性を向上することができる。 For this reason, the durability on the resin molding side is reduced, but the durability can be improved by reducing the surface pressure by expanding the contact area described above.
これにより、樹脂成形による低コスト化や軽量化や成型容易性を確保しつつ、耐久性の向上を図ることができる。 Thereby, durability can be aimed at, ensuring cost reduction by resin molding, weight reduction, and moldability ease.
(第一の実施の形態) (First embodiment)
以下、本発明の第一の実施の形態を図に従って説明する。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態にかかるアクチュエータ1を示す断面図であり、該アクチュエータ1は、自動車の自動変速機内に設けられ、自動変速機内の油圧の制御に利用されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
このアクチュエータ1のケーシング11は、基端側を構成する基端側ケース12と、該基端側ケース12の先端側に設けられた先端側ケース13とによって構成されている。前記基端側ケース12は、金属がプレス成形されてなり、前端へ向けて開口した容器状に形成されている。
The
前記先端側ケース13は、合成樹脂で形成されており、前記基端側ケース12に接続される基端側に大径部21に形成されている。該大径部21より先端側には、小径部22が形成されており、当該先端側ケース13は、先端から基端に渡って貫通するように構成されている。
The distal
このケーシング11内には、ステッピングモータ31が収容されており、前記基端側ケース12の側部からは、コネクタ接続部32が延出している。該コネクタ接続部32には、電極端子が設けられており、該電極端子は、前記ステッピングモータ31に接続されている。
A
これにより、前記コネクタ接続部32に接続されたプラグからの入力信号が前記電極端子を介して前記ステッピングモータ31に供給されるように構成されており、この入力信号に応じて前記ステッピングモータ31が作動するように構成されている。
Thereby, an input signal from a plug connected to the
このステッピングモータ31は、前記ケーシング11に固定されたステータ41と、該ステータ41内に回転自在に保持された中空状のローター42とを備えている。
The
前記ステータ41は、複数のステータコイル51,・・・を備えており、各ステータコイル51,・・・には、前記入力信号が供給されるように構成されている。これにより、各ステータスコイル51,・・・は、前記入力信号に応じて励磁されるように構成されている。
The
前記ローター42の基端には、基端側へ延出する基端側円筒部61が形成されており、当該ローター42の先端には、先端側へ延出する先端側円筒部62が形成されている。当該ローター42は、前記基端側円筒部61が後部ベアリング63を介して前記基端側ケース12の軸受け凹部64に回転自在に支持されており、前記先端側円筒部62が前部ベアリング65を介して、前記先端側ケース13の前記大径部21内に回転自在に支持されている。
A proximal end
このローター42は、円筒状に形成されており、当該ローター42の外周面には、複数の永久磁石71,・・・が固定されている。各永久磁石71,・・・は、前記ステータコイル51,・・・に対向するように配置されており、当該ローター42は、前記各ステータコイル51,・・・の励磁状態に応じて回転制御されるように構成されている。
The
前記ローター42の内側面には、部分的に内側へ向けて突出した凸条がリング状に形成されており、縮径部が形成されている。この凸条の内側面には、雌ねじ部が形成されている(図示省略)。
On the inner side surface of the
このローター42内には、作動軸91が挿入されており、該作動軸91は、前記ローター42の前記凸条より奥側に挿入される基端側構成部92と、前記凸条よりより先端側へ延出した先端側構成部93とによって構成されている。前記基端側構成部92の外周面には、雄ねじ部94が形成されており、該雄ねじ部94は、前記ローター42の前記凸条に形成された前記雌ねじ部と螺合するように構成されている。
An
前記作動軸91の前記先端側構成部93の基端側周面には、ストッパーを構成するストッパーピン101が圧入固定されている。該ストッパーピン101は、円筒状の金属部品で構成されており、その先端部は、当該ストッパーピン101の軸に沿って切削され段付き形状に加工されている。これにより、該ストッパーピン101の先端部には、平坦なピン平面102が形成されている。
A
このピン平面102は、その面積が最大となるように、当該ストッパーピン101の直径の1/2の深さまで切削され形成されており、当該ストッパーピン101の中心軸上に形成されている。このストッパーピン101は、前記ピン平面102が前記作動軸91すなわち該作動軸91が延在するローター軸111に対して平行となるように配置されており、この状態で前記作動軸91に固定されている。
The
一方、前記ローター42の前記先端側円筒部62の内側面には、ブロック状の突起物であるストッパー121が当該ローター42を形成する樹脂により一体形成されており、当該ストッパー121は、その側面に平坦なストッパー平面122が形成されている。
On the other hand, a
これにより、前記ストッパーピン101は、前記ローター42に形成された前記ストッパー121に、その側面つまり前記ストッパー平面122側から当接するように構成されており、この当接状態において、前記ピン平面102と前記ストッパー平面122とが面接触するとともに、前記ローター42の回転に伴って軸方向へ移動する前記作動軸91の基端側への移動を規制できるように構成されている。
Accordingly, the
前記作動軸91の前記先端側構成部93は、前記先端側ケース13の前記小径部22に回動自在に支持されており、その先端部は、前記先端側ケース13より外側へ延出するように構成されている。
The distal end
この作動軸91が延出した前記先端側ケース13の側部には、金属製のガイド軸131の基端部が挿入された状態で固定されている。該ガイド軸131は、前記作動軸91に平行して延在しており、その先端部が前記作動軸91の突出方向へ向けて延出するように構成されている。
The proximal end portion of the
このガイド軸131と前記作動軸91との間には、ガイド部材141が設けられている。該ガイド部材141は、金属ブロックで形成されており、前記ガイド軸131に沿って移動可能である一方、前記作動軸91に対しては固定されている。
A
これにより、前記作動軸91は、前記ガイド部材141を介して前記ガイド軸131と係合することで、不用意な回動が防止されるように構成されており、前記ステッピングモータ31の前記ステータ41に加えられる前記入力信号に応じて前記ローター42を回動した際に、該ローター42の前記雌ねじ部に螺合した前記作動軸91を軸方向へ移動して、当該作動軸91の前記ケーシング11からの突出量を可変できるように構成されている。
Accordingly, the operating
以上の構成にかかる本実施の形態において、作動軸91の移動を規制する際に当接する当該作動軸91側のストッパーピン101にはピン平面102が形成され、ローター42側のストッパー121にはストッパー平面122が形成されており、前記ストッパーピン101が前記ストッパー121に当接して、前記ローター42の回転に伴う前記作動軸91の軸方向への移動を規制する際には、前記ストッパーピン101の前記ピン平面102と前記ストッパー121の前記ストッパー平面122とが面接触する。
In the present embodiment having the above-described configuration, a
このため、円柱のストッパーピン周面がストッパー側面に線接触する場合と比較して、当接面積を大幅に拡大することができ、これにより両者の面圧を低減できるので、前記ストッパーピン101及び前記ストッパー121の耐久性を向上することができる。
For this reason, compared with the case where the circumferential surface of the cylindrical stopper pin is in line contact with the side surface of the stopper, the contact area can be greatly increased, and thereby the surface pressure of both can be reduced. The durability of the
したがって、前記ストッパーピン101や前記ストッパー121を大型化して強度を向上する場合と比較して、アクチュエータ1の製品サイズの拡大や製品コストの増加を招くこと無く、耐久性の向上を図ることができる。
Therefore, compared with the case where the
また、ホームポジションのイニシャライズ目的で前記ストッパーピン101と前記ストッパー121とを当接させる場合であっても、前記ストッパーピン101又は前記ストッパー121の破損を確実に防止することができ、前記作動軸91の位置制御精度を確保することができる。
Further, even when the
そして、前記ストッパーピン101は金属で構成されており、前記ストパー121は樹脂で構成されている。
The
このため、樹脂成形側の前記ストッパー121の耐久性は低下仕勝ちであるが、前述した当接面積の拡大による面圧の低減によって、耐久性を向上することができる。
For this reason, the durability of the
これにより、樹脂成形による低コスト化や軽量化や成型容易性を確保しつつ、耐久性の向上を図ることができる。 Thereby, durability can be aimed at, ensuring cost reduction by resin molding, weight reduction, and moldability ease.
このとき、本実施の形態では、比較的大きな部品で構成された前記ローター42を樹脂成形することで、該ローター42に一体形成された前記ストッパー121を樹脂とした。このため、このため、比較的大型の当該ローター42を金属で形成する場合と比較して、低コスト化を図ることができる。また、回転制御される前記ローター42を樹脂成形することで軽量化が図れ、複雑形状のローター42の形成も容易となる。
At this time, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、前記ストッパーピン101を金属で形成するとともに、前記ローター42及び該ローター42に一体形成された前記ストッパー121を樹脂で形成した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
In this embodiment, the
例えば、前記ストッパーピン101を樹脂で形成し、前記ストッパー121を金属で形成したり、あるいは前記ストッパーピン101及び前記ストッパー121の両者を金属又は樹脂で形成しても良い。
For example, the
(第二の実施の形態) (Second embodiment)
図2は、第二の実施の形態を示す図であり、第一の実施の形態と同一又は同等部分に付いては同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分に付いてのみ説明する。 FIG. 2 is a diagram showing the second embodiment, where the same or equivalent parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the explanation is omitted, and only different parts are explained. To do.
すなわち、前記ストッパーピン101と前記ストッパー121との当接部分を構成する前記ピン平面102及びストッパー平面122は、前記ローター軸111に対し斜め設定されている。
That is, the
具体的に説明すると、前記作動軸91に圧入固定された前記ストッパー121の前記ピン平面102が、前記作動軸91の軸方向に対して当該作動軸91に成形されたリードスクリューのリード角以内で傾けた状態で固定されており、前記ローター42側に設けられた前記ストッパー121の前記ストッパー平面122も同角度傾けて形成されている。
More specifically, the
好ましくは、前記ローター42を回動して前記作動軸91を基端側へ移動した際に、前記ピン平面102が前記ストッパー平面122に対して垂直に近い角度で当接するように構成する。
Preferably, when the
以上の構成にかかる本実施の形態においては、前記ストッパーピン101のピン平面102と前記ストッパー121のストッパー平面122とを前記ローター軸111に対し斜め設定することで、前記各平面102,122を前記ローター軸111と平行に形成した場合と比較して、当接時での当接面積をさらに拡大することができる。
In the present embodiment according to the above configuration, the
これにより、両者102,122の面圧をさらに低減することができ、第一の実施の形態と比較して、前記ストッパーピン101及び前記ストッパー121の耐久性をさらに向上することができる。
Thereby, the surface pressure of both 102 and 122 can be further reduced, and the durability of the
そして、前記ストッパピン101の前記ストッパー平面122を前記作動軸91に対してリードスクリューのリード角以内の角度で傾けて固定するとともに、前記ローター42側のストッパー平面122も同じ角度傾けて成形することで、前記作動軸91に対して平行な平面102,122を構成でき、当接面積を大きくすることが可能となり、従来のストッパピンと同じ必要スペースで当接面圧のさらなる低減を図ることができる。
Then, the
1 アクチュエータ
42 ローター
91 作動軸
94 雄ねじ部
101 ストッパピン
102 ピン平面
111 ローター軸
121 ストッパー
122 ストッパー平面
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ストッパーピン及び前記ストッパーの当接部分を平面で構成したことを特徴とするアクチュエータ。 The rotor has a male threaded portion that engages with the female threaded portion of the rotor and moves the working shaft formed on the peripheral surface in the axial direction, and a stopper pin provided on the working shaft is provided on the rotor. In the actuator that contacts the stopper and restricts the movement of the operating shaft in the axial direction,
An actuator characterized in that the stopper pin and the abutting portion of the stopper are configured in a plane.
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016196927A (en) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 日本精工株式会社 | Ball screw mechanism and actuator |
WO2018079555A1 (en) | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Ntn株式会社 | Electric actuator |
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JP2016196927A (en) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 日本精工株式会社 | Ball screw mechanism and actuator |
WO2018079555A1 (en) | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Ntn株式会社 | Electric actuator |
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