JP2016070324A - 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、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, automobile, and the like. Specifically, a rotational input from an electric motor is linearly moved through a ball screw mechanism. The present invention relates to an electric actuator that converts into
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.
ボールねじ機構を採用した電動アクチュエータの構造として、本発明の実施例の説明で使用する図1の構造を参照しつつ説明する。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のモータ軸3aに取付けられた入力歯車4に噛合する中間歯車5、およびこの中間歯車5に噛合する出力歯車6からなる減速機構7と、この減速機構7を介して電動モータ3の回転運動を駆動軸9の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構8とを備えている。
The structure of the electric actuator employing the ball screw mechanism will be described with reference to the structure of FIG. 1 used in the description of the embodiment of the present invention. The
ハウジング2はA6063TEやADC12等のアルミ合金からアルミダイカストによって形成され、第1のハウジング2aと、その端面に衝合された第2のハウジング2bとからなり、固定ボルト(図示せず)によって一体に固定されている。第1のハウジング2aには電動モータ3が取り付けられると共に、これら第1のハウジング2aと第2のハウジング2bの各々に、ねじ軸10を収容するための貫通孔11と袋孔12が形成されている。
The
電動モータ3のモータ軸3aは、その端部に入力歯車4が圧入により相対回転不能に取り付けられ、第2のハウジング2bに装着された深溝玉軸受からなる転がり軸受13によって、両持ち状態で回転自在に支持されている。平歯車からなる中間歯車5に噛合する出力歯車6は、後述するボールねじ機構8を構成するナット18にキー14を介して一体に固定されている。
The
駆動軸9は、ボールねじ機構8を構成するねじ軸10と一体に構成され、この駆動軸9の一端部(図中右端部)に係止ピン15、15が植設されている。また、第2のハウジング2bの袋孔12にはスリーブ17が嵌合され、このスリーブ17の内周に軸方向に延びる凹溝17a、17aが研削加工によって形成されている。そして、凹溝17a、17aは周方向に対向して配設されると共に、この凹溝17a、17aにねじ軸10の係止ピン15、15がそれぞれ係合され、ねじ軸10が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。スリーブ17は、第2のハウジング2bの袋孔12の開口部に装着された穴用の止め輪16によっての軸方向の抜け止めがなされている。
The
なお、スリーブ17は第2のハウジング2bの底部に直接当接されておらず、キャップ36を介して固定されている。すなわち、スリーブ17の端部にキャップ36が外嵌され、一体となって第2のハウジング2bの底部に嵌合されている。これにより、ねじ軸10が第2のハウジング2bの袋孔12に直接衝突することがなく、第2のハウジング2bの損傷と摩耗の低減を図ると共に、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上を図ることができる。
Note that the
ここで、スリーブ17は、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金からなる。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込む、所謂MIM(Metal Injection Molding)により成形されている。こうしたMIMによって成形される焼結合金であれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。
Here, the
一方、凹溝17aに係合する係止ピン15は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼あるいはSCr435等の浸炭軸受鋼で形成され、その表面には、炭素含有量0.80重量%以上、58HRC以上の浸炭窒化層が形成されている。なお、係止ピン15に針状ころ軸受に使用される針状ころを適用することにより、58HRC以上の表面硬さが得られ、耐摩耗性が優れていると共に、入手性が良く、低コスト化を図ることができる。
On the other hand, the
ボールねじ機構8は、図2に拡大して示すように、ねじ軸10と、このねじ軸10にボール19を介して外挿されたナット18とを備えている。ねじ軸10は、外周に螺旋状のねじ溝10aが形成されている。一方、ナット18は、内周にねじ軸10のねじ溝10aに対応する螺旋状のねじ溝18aが形成され、これらねじ溝10a、18aとの間に多数のボール19が転動自在に収容されている。そして、ナット18は、ハウジング2a、2bに対して、一対の支持軸受20、20を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。21は、ナット18のねじ溝18aを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材21によって多数のボール19が無限循環することができる。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the
各ねじ溝10a、18a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19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 of the
ナット18はSCM415やSCM420等の肌焼き鋼からなり、真空浸炭焼入れによってその表面に55〜62HRCの範囲に硬化処理が施されている。これにより、熱処理後のスケール除去のためのバフ加工等を省略することができ、低コスト化を図ることができる。一方、ねじ軸10はS55C等の中炭素鋼あるいはSCM415やSCM420等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、あるいは浸炭焼入れによってその表面に55〜62HRCの範囲に硬化処理が施されている。
The
ナット18の外周面18bには減速機構7を構成する出力歯車6がキー14を介して固定されると共に、この出力歯車6の両側に2つの支持軸受20、20が所定のシメシロを介して圧入されている。具体的には、ナット18の外周面18bにキー溝14aが形成されると共に、後述する出力歯車6の円孔6bにもキー溝6cが形成され、両キー溝14a、6cによって形成される矩形状空間にキー14が嵌挿され、出力歯車6がナット18に固定されている。これにより、駆動軸9からスラスト荷重が負荷されても支持軸受20、20と出力歯車6の軸方向の位置ズレを防止することができる。また、2つの支持軸受20、20は、両端部にシールド板20a、20aが装着された密封型の深溝玉軸受で構成され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から摩耗粉等が軸受内部に侵入するのを防止している。
An
また、一対の支持軸受20、20のうち一方(図中、左側)の支持軸受20がリング状の弾性部材からなるワッシャ22を介して第1のハウジング2aに装着されている。このワッシャ22は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板(JIS規格のSUS304系等)、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて形成されたウェーブワッシャからなる。そして、その内径Dが支持軸受20の内輪23の外径dよりも大径に形成されている。これにより、一対の支持軸受20、20の軸方向ガタをなくすことができ、円滑な回転性能を得ることができると共に、ワッシャ22が、支持軸受20の外輪24のみに当接して回転輪となる内輪23とは干渉しないため、逆スラスト荷重が生じてナット18が第1のハウジング2a側に押し付けられても支持軸受20の内輪23が第1のハウジング2aに当接して摩擦力が上昇するのを防止し、ロック状態になるのを確実に防止することができる。
In addition, one (left side in the figure) of the pair of
減速機構7を構成する中間歯車5の歯車軸25は、図1に示すように、第1、第2のハウジング2a、2bに植設され、中間歯車5は、転がり軸受26を介してこの歯車軸25に回転自在に支承されている。歯車軸25の端部のうち、例えば、第1のハウジング2a側の端部を圧入する場合、第2のハウジング2b側の端部をすきま嵌めに設定することにより、ミスアライメント(組立誤差)を許容して円滑な回転性能を確保することができる。転がり軸受26は、中間歯車5の内径に圧入される鋼板プレス製の外輪27と、保持器28を介して外輪27に転動自在に収容された複数の針状ころ29とを備えた、所謂シェル型の針状ころ軸受で構成されている。これにより、軸受の入手性が高く、低コスト化を図ることができる。
As shown in FIG. 1, the
また、中間歯車5の両側にはリング状のワッシャ30、30が装着され、中間歯車5が直接第1、第2のハウジング2a、2bに接触するのを防止している。ここで、中間歯車5の歯部5aの幅が歯幅よりも小さく形成されている。これにより、中間歯車5とワッシャ30との接触面積を小さくすることができ、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができる。ここで、ワッシャ30は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成された平ワッシャからなる。なお、これ以外にも、例えば、黄銅や焼結金属、または、GF(グラス繊維)等の繊維状強化材が所定量充填されたPA(ポリアミド)66等の熱可塑性の合成樹脂で形成されていても良い。
Further, ring-shaped
出力歯車6は焼結合金からなり、図2に示すように、外周に平歯からなる歯部6aが形成されると共に、ナット18の外周面18bに嵌合される円孔6bが形成されている。そして、歯部6aの近傍の外径部31と円孔6bの近傍のボス部32との間の中央部34に円形の複数の肉抜き穴33が周方向等配に形成されている。また、円筒状の円孔6bの内周には、前述した固定用のキー14が嵌挿されるキー溝6cが形成されている。
The
こうした電動アクチュエータ1の従来の組立は、第1および第2のハウジング2a、2bのうちどちらか一方のハウジングの内部に順次部品を装着して行き、全ての部品を装着した後、他方のハウジングを取り付け、固定ボルトで締結して組立を完了している。具体的には、図7〜図12を用いて、従来の組立方法を説明する。
In the conventional assembly of such an
まず、図7に示すように、第2のハウジング2bに入力歯車(図示せず)を支承する転がり軸受13が装着されると共に、中間歯車(図示せず)を支承する歯車軸25が圧入される。その後、図8(a)に示すように、第2のハウジング2bの袋孔12の底部にキャップ36とスリーブ17が嵌挿され、スリーブ17の抜け止め用の止め輪16が装着される。そして、(b)に示すように、ナット(図示せず)を支承する一対の支持軸受20のうち一方の支持軸受20が第2のハウジング2bに圧入される。
First, as shown in FIG. 7, a rolling
次に、図9(a)に示すように、ねじ軸10の端部に係止ピン15が圧入され、(b)に示すように、ナット18にキー14が装着され、このキー14を介して出力歯車6がナット18に固定される。一方、ナット18に多数のボール19が配列され、これにねじ軸10が内挿されて、(c)に示すように、ボールねじ機構8が組み立てられる。
Next, as shown in FIG. 9A, the locking
そして、図10に示すように、第2のハウジング2bにボールねじ機構8が装着されると共に、歯車軸25に中間歯車ユニットG、すなわち、中間歯車5とシェル型の針状ころ軸受からなる転がり軸受26およびワッシャ30、30が装着される。
As shown in FIG. 10, the
一方、図11に示すように、第1のハウジング2aにナット(図示せず)を支承する一対の支持軸受20のうち一方の支持軸受20が装着される。そして、図12に示すように、第1のハウジング2aと第2のハウジング2bとが合わされ、固定ボルト35によって締結される。そして、図1に示す電動モータ3が第1のハウジング2aに図示しない固定ボルトにより取り付けられる(例えば、特許文献1参照。)。
On the other hand, as shown in FIG. 11, one of the pair of
前述した図7〜図12に示す従来の組立方法では、第1および第2のハウジング2a、2bのうちどちらか一方のハウジング、すなわち、第2のハウジング2bに対して、各部品の組立作業を行っている作業工程が煩雑で時間がかかるため、作業効率が悪く、生産性が低下するといった課題があった。また、在庫管理の面でも各部品を個々に管理する必要があり煩雑であった。
In the conventional assembling method shown in FIGS. 7 to 12 described above, each part is assembled to one of the first and
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、組立工程毎のサブアッセンブリをユニット化することに着目し、ボールねじ機構の周辺部品をユニット化すると共に、このサブアッセンブリと、ユニット化した一方のハウジングとを組み立て、2つのハウジングサブアッセンブリを組立てることにより、作業効率が良く、生産性の向上を図ることができると共に、2つのハウジングサブアセンブリを別ラインで組み立てて、それぞれ在庫管理することができるので、組立作業が簡略化でき、組立作業の効率化を図った電動アクチュエータを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. Focusing on unitizing the subassembly for each assembly process, the peripheral parts of the ball screw mechanism are unitized, and the subassembly and By assembling one of the unitized housings and assembling the two housing subassemblies, the work efficiency can be improved and the productivity can be improved, and the two housing subassemblies can be assembled on separate lines. An object of the present invention is to provide an electric actuator that can simplify the assembly work and can improve the efficiency of the assembly work because the inventory can be managed.
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、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、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された一対の支持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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて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たねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に衝合される第2のハウジングからなり、これら第1のハウジングと第2のハウジングの各々に、前記ねじ軸を収容するための貫通孔と袋孔が形成され、前記ハウジングのうち前記袋孔を備えたハウジングに、前記ボールねじ機構と一対の支持軸受および前記出力歯車をユニット化したボールねじのサブアッセンブリが装着され、前記ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されるためのスリーブが嵌挿された一方のハウジングサブアッセンブリと、前記ハウジングのうち前記貫通孔を備えたハウジングに前記電動モータが装着された他方のハウジングサブアッセンブリを備え、これら2つのハウジングサブアッセンブリが複数の固定ボルトによって締結されている。
In order to achieve such an object, the invention according to
このように、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、このボールねじ機構が、ハウジングに装着された一対の支持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、外周に減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周にナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて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たねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に衝合される第2のハウジングからなり、これら第1のハウジングと第2のハウジングの各々に、前記ねじ軸を収容するための貫通孔と袋孔が形成され、前記ハウジングのうち前記袋孔を備えたハウジングに、前記ボールねじ機構と一対の支持軸受および前記出力歯車をユニット化したボールねじのサブアッセンブリが装着され、前記ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されるためのスリーブが嵌挿された一方のハウジングサブアッセンブリと、前記ハウジングのうち前記貫通孔を備えたハウジングに前記電動モータが装着された他方のハウジングサブアッセンブリを備え、これら2つのハウジングサブアッセンブリが複数の固定ボルトによって締結されているので、作業効率が良く、生産性の向上を図ることができると共に、2つのハウジングサブアッセンブリを別ラインで組み立てて、それぞれ在庫管理することができるので、組立作業が簡略化でき、組立作業の効率化を図った電動アクチュエータを提供することができる。 As described above, the housing, the electric motor attached to the housing, the reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor through the motor shaft, and the rotational axis of the electric motor through the reduction mechanism are driven. A ball screw mechanism that converts the linear screw motion into an axial linear motion, and the ball screw mechanism is supported by a pair of support bearings mounted on the housing so as to be rotatable and non-movable in the axial direction. The output gear that constitutes the speed reduction mechanism is fixed, and a nut with a spiral thread groove formed on the inner periphery, and this nut is inserted through a large number of balls and integrated coaxially with the drive shaft. In the electric actuator constituted by a screw shaft that is formed with a spiral screw groove corresponding to the screw groove of the nut and is supported so as not to rotate with respect to the housing and to be movable in the axial direction. The winging comprises a first housing and a second housing that abuts on the end face thereof, and each of the first housing and the second housing has a through hole and a bag hole for accommodating the screw shaft. A ball screw sub-assembly in which the ball screw mechanism, a pair of support bearings, and the output gear are unitized is mounted on the housing having the bag hole in the housing, and the screw shaft is not rotatable. And a housing subassembly in which a sleeve for axially movable support is fitted, and the other housing subassembly in which the electric motor is mounted on the housing having the through hole in the housing. The two housing subassemblies are fastened by a plurality of fixing bolts, so that the work efficiency is improved. In addition, the productivity can be improved and the two housing subassemblies can be assembled on separate lines, and inventory management can be performed for each. Therefore, the assembly work can be simplified and the assembly work can be made more efficient. An actuator can be provided.
好ましくは、請求項2に記載のように、前記減速機構が、前記電動モータのモータ軸に取付けられる入力歯車と、この入力歯車に噛合する中間歯車、およびこの中間歯車に噛合する出力歯車からなり、前記中間歯車を支持する歯車軸が前記袋孔を備えたハウジングに固定されていれば、後工程での2つのハウジングの芯合せをこの歯車軸で行うことができ、芯合せ調整が不要となって組立作業を簡素化することができる。
Preferably, as described in
また、請求項3に記載の発明のように、前記電動モータのモータ軸に取付けられる入力歯車を回転自在に支承する転がり軸受が前記袋孔を備えたハウジングに装着されていれば、後工程でのモータ軸の位置決めが容易になり、入力歯車の噛合い精度を向上させることができる。
If the rolling bearing for rotatably supporting the input gear attached to the motor shaft of the electric motor is attached to the housing provided with the bag hole as in the invention described in
また、請求項4に記載の発明のように、前記ハウジングに対して、前記一対の支持軸受が径方向すきまを介して装着されていれば、組立作業が容易になると共に、2つのハウジングの合せ面が径方向にずれる芯ズレが生じた場合でも、支持軸受の内部すきまがなくなる恐れがない。 Further, as in the invention described in claim 4, if the pair of support bearings are attached to the housing via a radial clearance, assembly work is facilitated and the two housings are aligned. Even when a misalignment occurs in which the surface is displaced in the radial direction, there is no possibility that the internal clearance of the support bearing will be lost.
本発明に係る電動アクチュエータは、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、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された一対の支持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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて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たねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に衝合される第2のハウジングからなり、これら第1のハウジングと第2のハウジングの各々に、前記ねじ軸を収容するための貫通孔と袋孔が形成され、前記ハウジングのうち前記袋孔を備えたハウジングに、前記ボールねじ機構と一対の支持軸受および前記出力歯車をユニット化したボールねじのサブアッセンブリが装着され、前記ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されるためのスリーブが嵌挿された一方のハウジングサブアッセンブリと、前記ハウジングのうち前記貫通孔を備えたハウジングに前記電動モータが装着された他方のハウジングサブアッセンブリを備え、これら2つのハウジングサブアッセンブリが複数の固定ボルトによって締結されているので、作業効率が良く、生産性の向上を図ることができると共に、2つのハウジングサブアッセンブリを別ラインで組み立てて、それぞれ在庫管理することができるので、組立作業が簡略化でき、組立作業の効率化を図っ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 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. A ball screw mechanism that converts a rotational motion into a linear motion in the axial direction of the drive shaft. The ball screw mechanism is rotatable via a pair of support bearings mounted on the housing and cannot move in the axial direction. The output gear constituting the speed reduction mechanism is fixed to the outer periphery, a nut having a spiral thread groove formed on the inner periphery, and the nut is inserted into the nut via a large number of balls. A screw shaft that is coaxially integrated and has a spiral screw groove corresponding to the screw groove of the nut formed on the outer periphery thereof, and is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing. In the electric actuator constituted by the above, the housing is composed of a first housing and a second housing abutted on an end surface thereof, and the screw shaft is provided in each of the first housing and the second housing. A through-hole and a bag hole for receiving are formed, and a ball screw sub-assembly in which the ball screw mechanism, a pair of support bearings, and the output gear are unitized is mounted on the housing provided with the bag hole. And the electric motor is mounted on a housing subassembly in which a sleeve for supporting the screw shaft to be non-rotatable and axially movable is fitted, and a housing having the through hole in the housing. Is mounted on the other housing sub-assembly, and the two housing sub-assemblies are connected to a plurality of fixed sub-assemblies. Since it is fastened with bolts, work efficiency is improved, productivity can be improved, and two housing subassemblies can be assembled on separate lines, and inventory management can be performed for each. In addition, an electric actuator can be provided in which the efficiency of assembly work is improved.
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、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された一対の支持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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて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たねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に衝合される第2のハウジングからなり、これら第1のハウジングと第2のハウジングの各々に、前記ねじ軸を収容するための貫通孔と袋孔が形成され、前記袋孔を備えた前記第2のハウジングに、前記減速機構を構成する中間歯車を支持する歯車軸が圧入されると共に、前記ボールねじ機構と一対の支持軸受および前記出力歯車をユニット化したボールねじのサブアッセンブリが装着され、前記ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されるためのスリーブが嵌挿された第2のハウジングサブアッセンブリと、前記貫通孔を備えた前記第1のハウジングに前記電動モータが装着された第1のハウジングサブアッセンブリを備え、これら2つのハウジングサブアッセンブリが複数の固定ボルトによって締結されている。 A 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 rotational movement of the electric motor via the reduction mechanism in the axial direction of the drive shaft A ball screw mechanism for converting the linear screw motion into a linear motion, and the ball screw mechanism is supported by a pair of support bearings mounted on the housing so as to be rotatable and immovable in the axial direction, and is provided on the outer periphery with the deceleration. The output gear constituting the mechanism is fixed, and a nut having a helical thread groove formed on the inner periphery, and the nut is inserted through a large number of balls, and is integrated coaxially with the drive shaft. An electric actuator comprising a screw shaft that is formed so as to correspond to the screw groove of the nut and is supported so as not to rotate with respect to the housing and to be movable in the axial direction. The housing includes a first housing and a second housing that abuts on an end surface thereof, and each of the first housing and the second housing has a through hole for accommodating the screw shaft. A gear shaft supporting the intermediate gear constituting the speed reduction mechanism is press-fitted into the second housing having the bag hole, and the ball screw mechanism and the pair of support bearings and A second housing subassembly in which a ball screw subassembly in which an output gear is unitized is mounted, and a sleeve for inserting the screw shaft so as to be non-rotatable and axially movable is fitted; A first housing subassembly in which the electric motor is mounted on the first housing having a through-hole, and the two housing subassemblies; There are fastened by a plurality of fixing bolts.
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一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拡大して示す縦断面図、図3〜図6は、本発明に係る電動アクチュエータの組立方法を示す説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric actuator according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a ball screw mechanism of FIG. 1, and FIGS. 3 to 6 are according to the present invention. It is explanatory drawing which shows the assembly method of an electric actuator.
図1に示した電動アクチュエータ1の構造については前述した通りであるから、この電動アクチュエータ1の構造についての説明は省略あるいは簡略にし、以下、本発明の特徴部分である、組立方法について説明する。
Since the structure of the
本実施形態では、組立工程毎のサブアッセンブリをユニット化し、最終的に、これらのサブアッセンブリを組み立てる。具体的には、ボールねじ機構の周辺部品をユニット化すると共に、このボールねじアッセンブリと、このボールねじアッセンブリを一方のハウジングにサブアッセンブリAとする工程と、別工程でユニット化した他方のハウジングのサブアッセンブリBおよび他方のハウジングを最終的に組み立てる、主として3工程からなることを特徴としている。 In the present embodiment, subassemblies for each assembly process are unitized, and finally these subassemblies are assembled. Specifically, the peripheral parts of the ball screw mechanism are unitized, the ball screw assembly, the process of making the ball screw assembly a subassembly A in one housing, and the other housing unitized in a separate process. The sub-assembly B and the other housing are finally assembled, and are mainly composed of three steps.
図3(a)〜(d)は、ボールねじ機構8と、このボールねじ機構8の周辺部品をユニット化するボールねじのアッセンブリの組立工程である。(a)に示すように、ボールねじ機構8を構成するナット18の外周面18bに、このナット18を図示しない第2のハウジング2bに対して回転自在に支承する一対の支持軸受20、20のうち一方の支持軸受20を圧入し、(b)に示すように、ナット18の外周面18bにキー14を介して出力歯車6を固定する。その後、(c)に示すように、ナット18の外周面18bに一対の支持軸受20、20のうち他方の支持軸受20を圧入してユニット化すると共に、ナット18に駒部材(図示せず)を装着し、内周に形成された螺旋状のねじ溝18aに多数のボール19を配列する。そして、(d)に示すように、端部に係止ピン15が圧入されたねじ軸10がボール19を介してナット18に内挿され、ボールねじのアッセンブリが組み立てられる。このように、一対の支持軸受20、20をナット18の外周面18bに圧入することにより、ユニット化することができる。この組立工程を第1の工程と呼ぶ。
3A to 3D show an assembly process of a
ここで、(b)に示すように、一対の支持軸受20、20のうち一方の支持軸受20は、ナット18の外周に形成された鍔部18cに当接するように圧入されると共に、(c)に示すように、出力歯車6は、ナット18の鍔部18cと他方の支持軸受20の内輪23に挟持された状態で固定されている。
Here, as shown in (b), one support bearing 20 of the pair of
次に、図4は、第1のハウジング2aと周辺部品をユニット化する第1のハウジング2aのサブアッセンブリBの組立工程である。(a)に示すように、電動モータ3にOリング37が装着され、モータ軸3aに入力歯車4が圧入される。その後、(b)に示すように、電動モータ3に固定ボルト38が挿入され、(c)に示すように、固定ボルト38を第1のハウジング2aに螺着することにより、第1のハウジング2aのサブアッセンブリBが組み立てられる。この組立工程を第2の工程と呼ぶ。
Next, FIG. 4 shows an assembling process of the subassembly B of the
図5(a)は、第2のハウジング2bと周辺部品をユニット化する第2のハウジング2bのサブアッセンブリAの組立工程である。第2のハウジング2bに後述する中間歯車ユニットが装着される歯車軸25と、モータ軸(図示せず)を第2のハウジング2bに対して支承する転がり軸受13が装着されると共に、第2のハウジング2bの袋孔12にキャップ36とスリーブ17が順次装着され、スリーブ17の抜け止め用の止め輪16が装着されてハウジングのサブアッセンブリが組み立てられる。この組立工程を第3の工程と呼ぶ。
FIG. 5A shows an assembling process of the subassembly A of the
このように、図示しないモータ軸に取付けられる入力歯車を回転自在に支承する転がり軸受13が第2のハウジング2bに装着される工程がこの第3の工程に備えていれば、後工程でのモータ軸の位置決めが容易になり、入力歯車の噛合い精度を向上させることができる。
In this way, if the third step includes the step of mounting the rolling
さらに、中間歯車5を支持する歯車軸25が第2のハウジング2bに固定される工程がこの第3の工程に備えていれば、後工程での第1および第2のハウジング2a、2bの芯合せをこの歯車軸25で行うことができ、芯合せ調整が不要となって組立作業を簡素化することができる。
Further, if the third step includes the step of fixing the
次に、(b)に示すように、第2のハウジング2bのサブアッセンブリAにボールねじのサブアッセンブリが組み立てられると共に、歯車軸25に中間歯車ユニットG、すなわち、中間歯車5とシェル型の針状ころ軸受からなる転がり軸受26およびワッシャ30、30が装着される。そして、図6に示すように、第2のハウジング2bのサブアッセンブリAに最終的に、ワッシャ22が予め装着された第1のハウジング2aと第2のハウジング2bの合せ面が衝合され、複数の固定ボルト35によって締結される。この組立工程を第4の工程と呼ぶ。
Next, as shown in (b), the ball screw subassembly is assembled to the subassembly A of the
ここで、第1および第2のハウジング2a、2bに対して、一対の支持軸受20、20は径方向すきまを介して装着されている。これにより、組立作業が容易になると共に、第1および第2のハウジング2a、2bの合せ面が径方向にずれる、所謂芯ズレが生じた場合でも、支持軸受20、20の内部すきまがなくなる恐れがない。
Here, the pair of
本実施形態では、組立工程毎のサブアッセンブリをユニット化し、ボールねじ機構の周辺部品をユニット化してボールねじのサブアッセンブリを組み立てる第1の工程と、第1のハウジング2aの周辺部品をユニット化して第1のハウジングのサブアッセンブリBを組み立てる第2の工程と、第2のハウジング2bの周辺部品をユニット化して第2のハウジングのサブアッセンブリAを組み立てる第3の工程および第1のハウジングのサブアッセンブリBと第2のハウジングサブアッセンブリAを組み立てる最終工程からなる第4の工程を備えているので、作業効率が良く、生産性の向上を図ることができると共に、2つのハウジングサブアッセンブリ、すなわち、第1のハウジング2aに周辺部品を組立てた第1のハウジングサブアセンブリBと、第2のハウジング2bに周辺部品を組立てた第2のハウジングサブアセンブリAを別ラインで組み立てて、それぞれ在庫管理することができので、組立作業が簡略化でき、組立作業の効率化を図った電動アクチュエータ1を提供することができる。
In the present embodiment, the subassembly for each assembly process is unitized, the peripheral parts of the ball screw mechanism are unitized, and the ball screw subassembly is assembled, and the peripheral parts 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、歯車減速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 includes a ball screw mechanism that is used in a drive unit of a general industrial electric motor, an automobile, or the like, and that converts rotational input from an electric motor into linear motion of a drive shaft through a gear reduction mechanism. Applicable to electric actuators.
1 電動アクチュエータ
2 ハウジング
2a 第1のハウジング
2b 第2のハウジング
3 電動モータ
3a モータ軸
4 入力歯車
5 中間歯車
5a 中間歯車の歯部
6 出力歯車
6a 出力歯車の歯部
6b 出力歯車の円孔
6c、14a キー溝
7 減速機構
8 ボールねじ機構
9 駆動軸
10 ねじ軸
10a、18a ねじ溝
11 貫通孔
12 袋孔
13、26 転がり軸受
14 キー
15 係止ピン
16 止め輪
17 スリーブ
17a 凹溝
18 ナット
18b ナットの外周面
18c ナットの鍔部
19 ボール
20 支持軸受
20a シールド板
21 駒部材
22、30 ワッシャ
23 支持軸受の内輪
24 支持軸受の外輪
25 中間歯車の歯車軸
27 転がり軸受の外輪
28 転がり軸受の保持器
29 転がり軸受の針状ころ
31 歯部の近傍の外径部
32 円孔の近傍のボス部
33 肉抜き穴
34 中央部
35、38 固定ボルト
36 キャップ
37 Oリング
A 第2のハウジングのサブアッセンブリ
B 第1のハウジングのサブアッセンブリ
D ワッシャの内径
d 支持軸受の内輪外径
G 中間歯車ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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、
このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された一対の支持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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて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たねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、
前記ハウジングが、第1のハウジングと、その端面に衝合される第2のハウジングからなり、これら第1のハウジングと第2のハウジングの各々に、前記ねじ軸を収容するための貫通孔と袋孔が形成され、前記ハウジングのうち前記袋孔を備えたハウジングに、前記ボールねじ機構と一対の支持軸受および前記出力歯車をユニット化したボールねじのサブアッセンブリが装着され、前記ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されるためのスリーブが嵌挿された一方のハウジングサブアッセンブリと、
前記ハウジングのうち前記貫通孔を備えたハウジングに前記電動モータが装着された他方のハウジングサブアッセンブリを備え、これら2つのハウジングサブアッセンブリが複数の固定ボルトによって締結されていることを特徴とする電動アクチュエータ。 A 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;
A 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, and
The ball screw mechanism is supported rotatably through a pair of support bearings mounted on the housing and is not movable in the axial direction. The output gear constituting the speed reduction mechanism is fixed to the outer periphery, and the inner periphery is helical. A nut formed with a thread-like groove,
The nut is inserted through a large number of balls, is integrated coaxially with the drive shaft, and a helical thread groove corresponding to the thread groove of the nut is formed on the outer periphery so that it cannot rotate with respect to the housing. And an electric actuator composed of a screw shaft supported so as to be axially movable,
The housing includes a first housing and a second housing that abuts on an end surface thereof, and each of the first housing and the second housing has a through hole and a bag for accommodating the screw shaft. A hole assembly is formed and a ball screw sub-assembly in which the ball screw mechanism, a pair of support bearings and the output gear are unitized is mounted on the housing having the bag hole, and the screw shaft rotates. One housing subassembly in which a sleeve for being supported in an axially movable manner is inserted;
An electric actuator comprising: a housing having the through hole in the housing and the other housing subassembly to which the electric motor is mounted, wherein the two housing subassemblies are fastened by a plurality of fixing bolts. .
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