JP2016114118A - 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 linear motion of a drive shaft via
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.
従来、電動モータの回転をボールねじ機構を介して直線運動に変換して用いる電動アクチュエータにおいて、例えば、図5に示すようなものが知られている。この電動アクチュエータ51は、円筒状のハウジング52と、このハウジング52に取り付けられた電動モータMと、この電動モータMのモータ軸53aに取付けられた入力歯車53に噛合する中間歯車54と、この中間歯車54に噛合する出力歯車55とからなる減速機構56と、この減速機構56を介して電動モータMの回転運動を駆動軸57の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構58を備えている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, an electric actuator shown in FIG. 5 is known as an electric actuator used by converting the rotation of an electric motor into a linear motion through a ball screw mechanism. The
ハウジング52は、第1のハウジング52aと、その端面に衝合された第2のハウジング52b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52aには電動モータMが取り付けられると共に、これら第1のハウジング52aと第2のハウジング52bの衝合部には、ねじ軸60を収容するための貫通孔61と袋孔62が形成されている。
The
電動モータMのモータ軸53aは、その端部に入力歯車53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52bに装着された転がり軸受63によって回転自在に支持されている。中間歯車54に噛合する出力歯車55は、ボールねじ機構58を構成するナット68にキー64を介して一体に固定されている。
The
駆動軸57は、ボールねじ機構58を構成するねじ軸60と一体に構成され、この駆動軸57の一端部に係止ピン65が植設されている。また、第2のハウジング52bの袋孔62には後述するスリーブ67が嵌合されている。このスリーブ67は第2のハウジング52bの袋孔62に装着された止め輪66により軸方向に位置決め固定されている。そして、スリーブ67の周方向に対向する位置に軸方向に形成された凹溝67a、67aにねじ軸60の係止ピン65が係合され、ねじ軸60が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。
The drive shaft 57 is configured integrally with a
ボールねじ機構58は、ねじ軸60と、このねじ軸60にボール69を介して外挿されたナット68とを備えている。ねじ軸60は、外周に螺旋状のねじ溝60aが形成されている。一方、ナット68は、ねじ軸60に外挿されると共に、内周にねじ軸60のねじ溝60aに対応する螺旋状のねじ溝68aが形成され、これらねじ溝60a、68aとの間に多数のボール69が転動自在に収容されている。そして、ナット68は、ハウジング52a、52bに対して、2つの支持軸受59、59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。68bは、ナット68のねじ溝68aを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材68bによって多数のボール69が無限循環することができる。
The
ねじ軸60を回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持し、第2のハウジング52bの袋孔62に嵌合されているスリーブ67は、図6(a)、(b)に示すように、一端部に大径部70と、この大径部70から軸方向に延びる円筒部71とからなる。大径部70には対向する平坦部70a、70aが設けられ、この平坦部70aの略中央に軸方向に延びる凸条72が僅かに突出して形成されている。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
一方、スリーブ67を嵌合する第2のハウジング52bの袋孔62には、スリーブ67の平坦部70aに対応するフラット面(図示せず)が形成されている。そして、フラット面にスリーブ67の平坦部70aが軽圧入されることにより、ガタなくスリーブ67の回り止めを行うことができる。
On the other hand, a flat surface (not shown) corresponding to the
また、図7に示すスリーブ73はカップ状に形成され、袋孔(図示せず)の底部に密着するまで嵌合される底部74を有し、内周には対向する位置に軸方向に延び、係止ピン(図示せず)が係合する凹溝67a、67aが研削加工によって形成されている。そして、外周には対向し、凹溝67aと略直交する位置に平坦面75、75が形成されている。
Further, the
一方、図示しない第2のハウジングの袋孔には、スリーブ73の平坦面75、75に対応して平面部が形成され、この平面部とスリーブ73の平坦面75が嵌合することによって、スリーブ73の回り止めがなされている。
On the other hand, in the bag hole of the second housing (not shown), a flat portion is formed corresponding to the
こうした従来の電動アクチュエータ51では、スリーブ67、73の強度・剛性を確保するため、凹溝67aは平坦部70aまたは平坦面75、75と90°位相をずらせた位置に形成されているので、圧入性や圧入部の経時的な摩耗による許容ガタツキ量の適正化を図ることができる(例えば、特許文献1参照。)。
In such a conventional
こうした従来の電動アクチュエータ51では、第2のハウジング52bの袋孔62とスリーブ67との関係は、スリーブ67の大径部70に形成された平坦部70aあるいは平坦面75によってスリーブ67、73の回り止めがなされている。
In such a conventional
この種の電動アクチュエータでは、作動中、あるいはシステムダウン時にねじ軸60の先端が第2のハウジング52bの底部76に衝突する事象があるが、スリーブ67の場合、スリーブ67に底部がないため、ねじ軸60から荷重が負荷された場合、第2のハウジング52bの底部76にねじ軸60が直接衝突して過大な応力が発生する恐れがある。一方、スリーブ73の場合では、スリーブ73の底部74が異形であるため、この底部74が第2のハウジング52bの底部76に衝突し、この底部76の隅部に応力が集中する恐れがある。こうした応力の集中によって第2のハウジング52bの強度・耐久性が低下するといった課題があった。
In this type of electric actuator, there is an event that the tip of the
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、ハウジングの袋孔の底部に衝突による応力が集中しないように底部を単純な円形にすることを着目し、ハウジングの強度・耐久性を確保すると共に、簡便なねじ軸の回り止め機構で低コスト化を図り、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 pays attention to the fact that the bottom is made into a simple circle so that stress due to collision does not concentrate on the bottom of the bag hole of the housing. An object of the present invention is to provide an electric actuator that ensures durability and is reduced in cost by a simple screw shaft detent mechanism and improved in reliability.
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、アルミ合金製のハウジングと、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、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された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、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、前記ハウジングに円筒状の袋孔が形成され、内周に軸方向に延びる凹溝が形成された有底の円筒状のスリーブが前記袋孔の底部まで嵌合されて前記スリーブが前記袋孔に対して回り止めされる共に、前記凹溝に前記ねじ軸の端部に設けられた係止ピンが係合されて当該ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持され、前記スリーブの底部が単純な円形に形成されている。 In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention includes an aluminum alloy housing, an electric motor attached to the housing, and a rotational force of the electric motor via a motor shaft. A transmission speed reduction mechanism, and a ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor to a linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism, the ball screw mechanism being supported by the housing. A nut rotatably supported through a bearing and non-movable in the axial direction and having a helical thread groove formed on the inner periphery, and inserted into the nut through a number of balls, are coaxial with the drive shaft. In an electric actuator composed of a screw shaft formed with a spiral screw groove corresponding to the screw groove of the nut on the outer periphery, a cylindrical bag hole is formed in the housing, A bottomed cylindrical sleeve formed with a groove extending in the axial direction on the periphery is fitted to the bottom of the bag hole to prevent the sleeve from rotating against the bag hole, and the groove is A locking pin provided at an end of the screw shaft is engaged to support the screw shaft so as not to rotate and to be movable in the axial direction, and the bottom portion of the sleeve is formed in a simple circular shape.
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、ボールねじ機構が、ハウジングに装着された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、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たねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、ハウジングに円筒状の袋孔が形成され、内周に軸方向に延びる凹溝が形成された有底の円筒状のスリーブが袋孔の底部まで嵌合されてスリーブが袋孔に対して回り止めされる共に、凹溝にねじ軸の端部に設けられた係止ピンが係合されて当該ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持され、スリーブの底部が単純な円形に形成されているので、ハウジング(袋孔)の底部も単純な円形となり、作動中、あるいはシステムダウン時にねじ軸の先端がハウジングの底部側に移動しても、ねじ軸が直接この底部に衝突することがなくスリーブの底部に衝突するため、ハウジングの底部に過大な応力が発生したり、また、この底部の隅部に応力が集中したりするのを防止することができ、ハウジングの強度・耐久性を確保すると共に、簡便なねじ軸の回り止め機構で低コスト化を図り、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, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor and a ball screw mechanism that converts the rotational movement of the electric motor into the linear movement in the axial direction of the drive shaft via the reduction mechanism are provided. , A nut that is rotatably supported through a support bearing mounted on the housing and is not movable in the axial direction, and has a helical thread groove formed on the inner periphery, and the nut is inserted through a number of balls. A cylindrical bag hole is formed in the housing of the electric actuator composed of a screw shaft that is coaxially integrated with the drive shaft and has a spiral screw groove corresponding to the screw groove of the nut on the outer periphery. The bottomed cylindrical sleeve having a groove extending in the axial direction on the inner periphery is fitted to the bottom of the bag hole to prevent the sleeve from rotating against the bag hole, and the screw shaft is inserted into the groove. Lock pin provided at the end of Since the screw shaft is engaged and supported so as to be non-rotatable and movable in the axial direction, and the bottom of the sleeve is formed in a simple circular shape, the bottom of the housing (bag hole) also has a simple circular shape and operates. Even if the tip of the screw shaft moves to the bottom side of the housing when the system is down or the system goes down, the screw shaft does not directly collide with the bottom portion, but collides with the bottom of the sleeve, so excessive stress is generated at the bottom of the housing. In addition, it is possible to prevent stress from concentrating on the corners of the bottom, ensuring the strength and durability of the housing and reducing the cost with a simple screw shaft detent mechanism. An electric actuator with improved reliability can be provided.
また、請求項2に記載の発明のように、前記スリーブが、一端部に大径部と、この大径部から軸方向に延びる有底の円筒部とからなるカップ状に形成され、前記大径部に平坦部が形成されると共に、前記袋孔に前記スリーブの大径部の形状に沿った開口部が形成されていれば、袋孔に対して簡単な構成でスリーブの回り止めを行うことができる。 According to a second aspect of the present invention, the sleeve is formed in a cup shape including a large-diameter portion at one end portion and a bottomed cylindrical portion extending in the axial direction from the large-diameter portion. If the flat part is formed in the diameter part and the opening part along the shape of the large diameter part of the sleeve is formed in the bag hole, the sleeve is prevented from rotating with a simple configuration with respect to the bag hole. be able to.
また、請求項3に記載の発明のように、前記スリーブが、円筒状のスリーブ本体と、このスリーブ本体に嵌着される別体の底板とで構成され、前記スリーブ本体が、一端部に大径部と、この大径部から軸方向に延びる円筒部とからなり、前記大径部に平坦部が形成されると共に、前記袋孔に前記スリーブ本体の大径部の形状に沿った開口部が形成され、前記底板が前記スリーブ本体の円筒部の形状に沿った単純な円形に形成されていれば、ねじ軸の先端がハウジングの底部に直接衝突することがなく、スリーブの底板を介して衝突するため、衝突による応力を緩和し、ハウジングの強度・耐久性を確保すると共に、スリーブ本体の形状・構造が簡素化され、量産性が一段と向上する。 According to a third aspect of the present invention, the sleeve includes a cylindrical sleeve main body and a separate bottom plate fitted to the sleeve main body, and the sleeve main body is large at one end. It comprises a diameter portion and a cylindrical portion extending in the axial direction from the large diameter portion, and a flat portion is formed in the large diameter portion, and an opening along the shape of the large diameter portion of the sleeve body in the bag hole If the bottom plate is formed in a simple circle along the shape of the cylindrical portion of the sleeve body, the tip of the screw shaft does not directly collide with the bottom of the housing, and the bottom plate of the sleeve Because of the collision, the stress due to the collision is relaxed, the strength and durability of the housing are ensured, the shape and structure of the sleeve body are simplified, and the mass productivity is further improved.
また、請求項4に記載の発明のように、前記底板の前記スリーブ本体の端部に嵌合される側面に一対の突起が一体に形成され、これらの突起が前記スリーブ本体の凹溝に係合されていれば、簡単な構造でスリーブ本体に底板を一体に嵌着することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, a pair of protrusions are integrally formed on the side surface of the bottom plate that is fitted to the end of the sleeve body, and these protrusions are engaged with the concave grooves of the sleeve body. If combined, the bottom plate can be integrally fitted to the sleeve body with a simple structure.
また、請求項5に記載の発明のように、前記スリーブがMIMによって成形された焼結合金で形成されていれば、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。
Further, if the sleeve is formed of a sintered alloy formed by MIM as in the invention described in
本発明に係る電動アクチュエータは、アルミ合金製のハウジングと、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、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された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、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、前記ハウジングに円筒状の袋孔が形成され、内周に軸方向に延びる凹溝が形成された有底の円筒状のスリーブが前記袋孔の底部まで嵌合されて前記スリーブが前記袋孔に対して回り止めされる共に、前記凹溝に前記ねじ軸の端部に設けられた係止ピンが係合されて当該ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持され、前記スリーブの底部が単純な円形に形成されているので、ハウジング(袋孔)の底部も単純な円形となり、作動中、あるいはシステムダウン時にねじ軸の先端がハウジングの底部側に移動しても、ねじ軸が直接この底部に衝突することがなくスリーブの底部に衝突するため、ハウジングの底部に過大な応力が発生したり、また、この底部の隅部に応力が集中したりするのを防止することができ、ハウジングの強度・耐久性を確保すると共に、簡便なねじ軸の回り止め機構で低コスト化を図り、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 an aluminum alloy 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 reduction mechanism. 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, and the ball screw mechanism is rotatable through a support bearing mounted on the housing and moved in the axial direction. A nut that is unsupported and has a spiral thread groove formed on the inner periphery, and is inserted into the nut via a number of balls and integrated coaxially with the drive shaft. In the electric actuator composed of a screw shaft formed with a helical screw groove corresponding to the groove, a cylindrical bag hole is formed in the housing, and a concave groove extending in the axial direction on the inner periphery The formed bottomed cylindrical sleeve is fitted to the bottom of the bag hole so that the sleeve is prevented from rotating with respect to the bag hole, and is provided at the end of the screw shaft in the concave groove. Since the locking pin is engaged and the screw shaft is supported so as to be non-rotatable and axially movable, and the bottom portion of the sleeve is formed in a simple circular shape, the bottom portion of the housing (bag hole) is also simple. Even if the tip of the screw shaft moves toward the bottom of the housing during operation or when the system is down, the screw shaft does not directly collide with the bottom but collides with the bottom of the sleeve. Excessive stress can be prevented, and stress can be prevented from concentrating at the bottom corner, ensuring the strength and durability of the housing, and a simple screw shaft detent mechanism. Reduce costs , It is possible to provide an electric actuator with improved reliability.
アルミ合金製のハウジングと、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、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、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、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、前記ハウジングに円筒状の袋孔が形成され、内周に軸方向に延びる凹溝が形成された有底の円筒状のスリーブが前記袋孔の底部まで嵌合され、前記スリーブが、一端部に大径部と、この大径部から軸方向に延びる有底の円筒部とからなるカップ状に形成され、前記大径部の対向する位置に平坦部が形成されると共に、前記袋孔に前記スリーブの大径部の形状に沿った開口部が形成されて前記スリーブが前記袋孔に対して回り止めされ、前記凹溝に前記ねじ軸の端部に設けられた係止ピンが係合されて当該ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持され、前記スリーブの底部が単純な円形に形成されている。 An aluminum alloy 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 is driven via the reduction mechanism A ball screw mechanism for converting the shaft into a linear motion in the axial direction.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. A nut having a spiral thread groove formed on the circumference, and a nut corresponding to the screw groove of the nut on the outer periphery, which is inserted into the nut via a large number of balls and is coaxially integrated with the drive shaft. In the electric actuator comprising a screw shaft that is formed so as to be non-rotatable and supported so as to be axially movable with respect to the housing, a cylindrical bag hole is formed in the housing. A bottomed cylindrical sleeve formed with a concave groove extending in the axial direction on the inner periphery is fitted to the bottom of the bag hole, and the sleeve has a large diameter portion at one end and the large diameter portion. Formed in the shape of a cup having a bottomed cylindrical portion extending in the axial direction from the flat portion, and a flat portion is formed at a position opposed to the large diameter portion, along the shape of the large diameter portion of the sleeve in the bag hole. An opening is formed so that the sleeve is prevented from rotating with respect to the bag hole, and a locking pin provided at an end of the screw shaft is engaged with the concave groove so that the screw shaft cannot rotate. The sleeve is supported so as to be axially movable, and the bottom of the sleeve is formed in a simple circular shape.
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(a)は、図1のスリーブを示す斜視図、(b)は、(a)のスリーブを嵌挿するハウジングの袋孔部を示す斜視図、図4は、図3(a)のスリーブの変形例を示し、(a)は正面図、(b)は、(a)のIV−IV線に沿った横断面図、(c)は背面図である。
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 FIG. 3 (a) is a sleeve of FIG. (B) is a perspective view showing a bag hole portion of a housing into which the sleeve of (a) is inserted, FIG. 4 shows a modification of the sleeve of FIG. 3 (a), (a) A front view, (b) is a cross-sectional view along line IV-IV in (a), and (c) is a rear view.
この電動アクチュエータ1は、図1に示すように、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Mと、この電動モータMのモータ軸3aに取付けられた入力歯車3に噛合する中間歯車4と、この中間歯車4に噛合する出力歯車5とからなる減速機構6と、この減速機構6を介して電動モータM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とを備えている。
As shown in FIG. 1, the electric actuator 1 meshes with a
ハウジング2はA6063TEやADC12等のアルミ合金からなり、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M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の衝合部には、ねじ軸10(駆動軸7)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Mのモータ軸3aは、その端部に入力歯車3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によって回転自在に支持されている。平歯車からなる中間歯車4に噛合する出力歯車5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7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7の一端部(図中右端部)に係止ピン15が植設されている。また、第2のハウジング2bの袋孔12には後述するスリーブ17が嵌合されている。このスリーブ17は第2のハウジング2bの袋孔12の底部33に密着するまで嵌合されると共に、袋孔12の開口部に装着された止め輪16により軸方向に位置決め固定されている。そして、スリーブ17の周方向に対向する位置に軸方向に形成された凹溝17a、17aにねじ軸10の係止ピン15が係合され、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。
The drive shaft 7 is formed integrally with a
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0.80wt%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。
The locking
本実施形態では、止め輪16は先端がテーパ状に形成されると共に、その内径が係止ピン15に干渉しないように設定されている。これにより、止め輪溝への装着時に止め輪16がスリーブ17の端面に当接しながらスリーブ17を反対側(図中右側)に押圧するため、軸方向にガタなくスリーブ17を位置決め固定することができると共に、ねじ軸10の軸方向の移動に伴って係止ピン15がスリーブ17の凹溝17aの開口部に接近しても止め輪16と係止ピン15とが干渉することはない。なお、図示はしないが、止め輪16に変えてウェーブワッシャでスリーブ17の端面を押圧するようにしても、スリーブ17の軸方向のガタを防止することができる。
In the present embodiment, the retaining
22は歯車軸で、第1、第2のハウジング2a、2bに植設されている。そして、中間歯車4は、転がり軸受23を介してこの歯車軸22に回転自在に支承されている。歯車軸22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側の端部をすきまば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。本実施形態では、転がり軸受23は、中間歯車4の内径に圧入される鋼板プレス製の外輪24と、保持器25を介して外輪24に転動自在に収容された複数の針状ころ26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、入手性が高く、低コスト化を図ることができる。
Reference numeral 22 denotes a gear shaft, which is implanted in the first and
また、中間歯車4の両側にはリング状のワッシャ27、27が装着され、中間歯車4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。さらに、転がり軸受23の幅が中間歯車4の歯幅よりも小さく設定されている。これにより、摩擦による軸受側面の摩耗や変形を防止することができ、円滑な回転性能を得ることができる。
Further, ring-shaped
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、ねじ軸10に外挿されると共に、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、2つの支持軸受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6を構成する出力歯車5が一体に固定されると共に、この出力歯車5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。これにより、駆動軸7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5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。
The
また、本実施形態では、ナット18を回転自在に支持する支持軸受20が同じ仕様の深溝玉軸受で構成されているので、前述した駆動軸7からスラスト荷重および出力歯車5を介して負荷されるラジアル荷重の両方を負荷することができると共に、組立時に誤組み防止のための確認作業を簡便化することができ、組立作業性を向上させることができる。なお、ここでいう「同一仕様の深溝玉軸受」とは、軸受の内径、外径、幅寸法をはじめ、転動体サイズ、個数および軸受内部すきま等が同一なものを言う。
Further, in the present embodiment, the support bearing 20 that rotatably supports the
また、ここでは、一対の支持軸受20、20のうち一方の支持軸受20がリング状の弾性部材からなるワッシャ28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28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28が、支持軸受20の外輪のみに当接し、回転輪となる内輪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の内輪がハウジング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, here, one of the pair of
スリーブ17は、図3(a)に示すように、第2のハウジング2bの袋孔12に嵌合され、ねじ軸(図示せず)を回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持するが、一端部に大径部29と、この大径部29から軸方向に延びる有底の円筒部30とからなるカップ状に形成されている。そして、大径部29には対向する位置に平坦部29a、29aが形成されている。この平坦部29a、29aは、スリーブ17の強度・剛性を確保するため、ここでは、凹溝17a、17aと90°位相をずらせた位置に形成されている。
As shown in FIG. 3A, the
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。
The
前記金属粉として、後に浸炭焼入が可能な材質、例えば、C(炭素)が0.13wt%、Ni(ニッケル)が0.21wt%、Cr(クロム)が1.1wt%、Cu(銅)が0.04wt%、Mn(マンガン)が0.76wt%、Mo(モリブデン)が0.19wt%、Si(シリコン)が0.20wt%、残りがFe(鉄)等からなるSCM415を例示することができる。スリーブ42は、浸炭焼入れおよび焼戻し温度を調整して行われる。また、スリーブ42の材料としてこれ以外にも、Niが3.0〜10.0wt%含有し、加工性、耐食性に優れた材料(日本粉末冶金工業規格のFEN8)、あるいは、Cが0.07wt%、Crが17wt%、Niが4wt%、Cuが4wt%、残りがFe等からなる析出硬化系ステンレスSUS630であっても良い。このSUS630は、固溶化熱処理で20〜33HRCの範囲に表面硬さを適切に上げることができ、強靭性と高硬度を確保することができる。なお、スリーブ17をS55C等の中炭素鋼あるいはSCM415やSCM420等の肌焼き鋼から冷間圧造法によって形成し、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の範囲に硬化処理を施しても良い。
As the metal powder, a material that can be subsequently carburized and hardened, for example, C (carbon) is 0.13 wt%, Ni (nickel) is 0.21 wt%, Cr (chromium) is 1.1 wt%, Cu (copper) Exemplifies SCM415 which is 0.04 wt%, Mn (manganese) is 0.76 wt%, Mo (molybdenum) is 0.19 wt%, Si (silicon) is 0.20 wt%, and the rest is Fe (iron). Can do. The sleeve 42 is performed by adjusting the carburizing quenching and tempering temperatures. In addition to this, the sleeve 42 is made of a material containing 3.0 to 10.0 wt% of Ni and having excellent workability and corrosion resistance (FEN8 of Japanese Powder Metallurgy Industry Standard), or C of 0.07 wt%. %, Cr is 17 wt%, Ni is 4 wt%, Cu is 4 wt%, and the remainder is precipitation hardened stainless steel SUS630 made of Fe or the like. This SUS630 can appropriately increase the surface hardness in the range of 20 to 33 HRC by solution heat treatment, and can ensure toughness and high hardness. The
一方、スリーブ17が嵌合する第2のハウジング2bの袋孔12は、図3(b)に示すように、スリーブ17の円筒部30に対応する円筒状に形成されると共に、スリーブ17の大径部29の形状に沿った開口部31がアルミダイカスト法によって形成されている。すなわち、開口部31にスリーブ17の平坦部29aに対応するフラット面31a、31aが形成されている。そして、フラット面31aにスリーブ17の平坦部29aが軽圧入されることにより、ガタなく第2のハウジング2bに対してスリーブ17の回り止めを行うことができる。なお、ここでは、スリーブ17の平坦部29aおよび第2のハウジング2bのフラット面31aを対向配置したものを例示したが、基本的には一箇所でスリーブ17の回り止めを行うことができる。
On the other hand, the
ここで、本発明に係るスリーブ17は、円筒部30に底部32を一体に備えている。この底部32は円筒部30に連なる単純な円形に形成されている。これにより、スリーブ17の底部32が当接する第2のハウジング2bの底部33も単純な円形となり、作動中、あるいはシステムダウン時にねじ軸の先端が第2のハウジング2bの底部33側に移動しても、ねじ軸が直接この底部33に衝突することがなくスリーブ17の底部32に衝突する(図1参照)。したがって、第2のハウジング2bの底部33に過大な応力が発生したり、また、この底部33の隅部に応力が集中したりするのを防止することができ、第2のハウジング2bの強度・耐久性を確保すると共に、簡便なねじ軸の回り止め機構で低コスト化を図り、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。
Here, the
図4に示すスリーブ34は、前述したスリーブ17の変形例である。このスリーブ34は、(b)に示すように、円筒状のスリーブ本体35と、このスリーブ本体35に嵌着される別体の底板(底部)36とで構成されている。スリーブ本体35は、(a)、(b)に示すように、一端部に大径部29と、この大径部29から軸方向に延びる円筒部30とからなる。そして、大径部29の外周には対向する位置に平坦部29a、29aが形成され、この平坦部29aと略直交する位置に凹溝17a、17aが形成されている。
A
スリーブ34の底板36は、(b)、(c)に示すように、スリーブ本体35の円筒部30の形状に沿った単純な円形に形成され、スリーブ本体35の端部に嵌合される側面に一対の突起36a、36aが一体に形成されている。これらの突起36a、36aがスリーブ本体35の凹溝17a、17aに係合することにより底板36がスリーブ本体35に嵌着される。これにより、簡単な構造でスリーブ本体35に底板36を一体に嵌着することができると共に、スリーブ34がスリーブ本体35と底板36の2体構造で構成されているため、前述した実施形態と同様、ねじ軸の先端が第2のハウジングの底部に直接衝突することがなく、スリーブ34の底板36を介して衝突するため、衝突による応力を緩和し、第2のハウジングの強度・耐久性を確保すると共に、スリーブ本体35の形状・構造が簡素化され、量産性が一段と向上する。
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 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 a rotational input from an electric motor into a linear motion of a drive shaft via the ball screw 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 入力歯車
3a モータ軸
4 中間歯車
5 出力歯車
6 減速機構
7 駆動軸
8 ボールねじ機構
10 ねじ軸
10a、18a ねじ溝
11 貫通孔
12 袋孔
13、23 転がり軸受
14 キー
15 係止ピン
16 止め輪
17、34 スリーブ
17a 凹溝
18 ナット
18b ナットの外周面
19 ボール
20 支持軸受
20a シールド板
21 駒部材
22 歯車軸
24 外輪
25 保持器
26 針状ころ
27、28 ワッシャ
29 大径部
29a 平坦部
30 円筒部
31 袋孔の開口部
31a フラット面
32 スリーブの底部
33 袋孔の底部
35 スリーブ本体
36 底板
36a 突起
51 電動アクチュエータ
52 ハウジング
52a 第1のハウジング
52b 第2のハウジング
53 入力歯車
53a モータ軸
54 中間歯車
55 出力歯車
56 減速機構
57 駆動軸
58 ボールねじ機構
59 支持軸受
60 ねじ軸
60a、68a ねじ溝
61 貫通孔
62 袋孔
63 転がり軸受
64 キー
65 係止ピン
66 止め輪
67、73 スリーブ
67a 凹溝
68 ナット
68b 駒部材
69 ボール
70 大径部
70a 平坦部
71 円筒部
72 凸条
74 底部
75 平坦面
76 第2のハウジングの袋孔の底部
D ワッシャの内径
d 支持軸受の内輪外径
M 電動モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric actuator 2 Housing 2a 1st housing 2b 2nd housing 3 Input gear 3a Motor shaft 4 Intermediate gear 5 Output gear 6 Reduction mechanism 7 Drive shaft 8 Ball screw mechanism 10 Screw shaft 10a, 18a Screw groove 11 Through-hole 12 Bag Holes 13 and 23 Rolling bearing 14 Key 15 Locking pin 16 Retaining ring 17 and 34 Sleeve 17a Groove 18 Nut 18b Nut outer peripheral surface 19 Ball 20 Support bearing 20a Shield plate 21 Piece member 22 Gear shaft 24 Outer ring 25 Cage 26 Needle Rollers 27, 28 Washers 29 Large diameter portion 29a Flat portion 30 Cylindrical portion 31 Opening portion 31a of bag hole Flat surface 32 Bottom portion of sleeve 33 Bottom portion of bag hole 35 Sleeve body 36 Bottom plate 36a Protrusion 51 Electric actuator 52 Housing 52a First Housing 52b Second housing 53 Input gear 5 a motor shaft 54 intermediate gear 55 output gear 56 speed reduction mechanism 57 drive shaft 58 ball screw mechanism 59 support bearing 60 screw shaft 60a, 68a thread groove 61 through hole 62 bag hole 63 rolling bearing 64 key 65 locking pin 66 retaining ring 67, 73 Sleeve 67a Concave groove 68 Nut 68b Piece member 69 Ball 70 Large diameter portion 70a Flat portion 71 Cylindrical portion 72 Projection strip 74 Bottom portion 75 Flat surface 76 The bottom portion of the bag hole of the second housing D The inner diameter of the washer d The outer ring of the support bearing Diameter M Electric motor
Claims (5)
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、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、
前記ハウジングに円筒状の袋孔が形成され、内周に軸方向に延びる凹溝が形成された有底の円筒状のスリーブが前記袋孔の底部まで嵌合されて前記スリーブが前記袋孔に対して回り止めされる共に、前記凹溝に前記ねじ軸の端部に設けられた係止ピンが係合されて当該ねじ軸が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持され、前記スリーブの底部が単純な円形に形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ。 An aluminum alloy 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 linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism;
The ball screw mechanism is rotatably supported via a support bearing mounted on the housing and is not axially movable, and a nut having a helical thread groove formed on the inner periphery,
The nut is inserted through a large number of balls, is integrated with the drive shaft coaxially, and is configured with a screw shaft in which a spiral screw groove corresponding to the screw groove of the nut is formed on the outer periphery. In the electric actuator,
A cylindrical bag hole is formed in the housing, and a bottomed cylindrical sleeve having a concave groove extending in the axial direction on the inner periphery is fitted to the bottom of the bag hole so that the sleeve is in the bag hole. A locking pin provided at an end of the screw shaft is engaged with the concave groove, and the screw shaft is supported so as to be non-rotatable and movable in the axial direction. An electric actuator characterized in that the bottom of the actuator is formed in a simple circular shape.
Priority Applications (1)
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CN113847402A (en) * | 2021-02-25 | 2021-12-28 | 西安方元明科技股份有限公司 | Bear big radial force electric cylinder structure |
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- 2014-12-12 JP JP2014251559A patent/JP2016114118A/en active Pending
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