JP2017057922A - Electric actuator with position holding function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はボールねじ機構を備えた電動アクチュエータに関する。詳しくは位置保持機能を有するボールねじ機構を備えた位置保持機能付き電動アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric actuator provided with a ball screw mechanism. Specifically, the present invention relates to an electric actuator with a position holding function including a ball screw mechanism having a position holding function.
従来、一般産業用の電動機、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等において、電動モータの出力軸の回転運動を直線運動に変換して出力するためボールねじ機構を備えた電動アクチュエータが用いられている。電動アクチュエータは、歯車減速機構などによって電動アクチュエータの回転速度を減速させるとともに回転力を増大させて出力する。このような電動アクチュエータは、出力側の直動部材に軸方向の外力が加わると高効率のボールネジ機構によって外力を回転力に変換する。回転力に変換された外力は、入力側の回転部材を介して電動モータに伝達される。電動アクチュエータは、電動モータが回転力を出力していない場合や、電動モータの回転力よりも大きい外力が電動モータに伝達された場合、電動モータが外力により回転されて直動部材が移動する。そこで、入力側の回転部材と電動モータとの間にクラッチ機構を設けた電動アクチュエータが知られている。クラッチ機構を設けた電動アクチュエータは、出力側の直動部材に外力が加わり回転力が発生するとクラッチ機構がロック状態になり直動部材が移動しないように構成されている。例えば、特許文献1に記載の如くである。
Conventionally, in general industrial electric motors, automobile transmissions, parking brakes, and the like, an electric actuator having a ball screw mechanism is used to convert the rotary motion of the output shaft of the electric motor into a linear motion and output it. The electric actuator decelerates the rotational speed of the electric actuator by a gear reduction mechanism or the like and increases the rotational force for output. Such an electric actuator converts the external force into a rotational force by a highly efficient ball screw mechanism when an external force in the axial direction is applied to the linear motion member on the output side. The external force converted into the rotational force is transmitted to the electric motor via the input side rotating member. In the electric actuator, when the electric motor does not output a rotational force or when an external force larger than the rotational force of the electric motor is transmitted to the electric motor, the electric motor is rotated by the external force and the linear motion member moves. Thus, an electric actuator is known in which a clutch mechanism is provided between an input-side rotating member and an electric motor. The electric actuator provided with the clutch mechanism is configured such that when an external force is applied to the output side linear motion member and a rotational force is generated, the clutch mechanism is locked and the linear motion member does not move. For example, as described in
特許文献1に記載の電動アクチュエータは、電動モータとボールねじ機構とが同一軸上に並べて配置され、クラッチ機構を介して連動連結されている。クラッチ機構は、入力軸側の回転被駆動部(入力側の回転部材)の外周面に形成されたカム面、回転被駆動部が収められている外輪との間に配置されたころおよび電動モータの出力軸に形成された爪部から構成されている。クラッチ機構は、ネジ軸(出力側の直動部材)に加わった出力側からの外力により回転被駆動部に回転力が加わると外輪と回転被駆動部との間にころが食い込んで回転被駆動部がロックされる。これにより、電動アクチュエータは、出力側からの外力による回転被駆動部の回転が防止され、ネジ軸の位置が保持される。しかし、特許文献1に記載の技術は、回転被駆動部の表面に複数のカム面を加工し、カム面と外輪との間に複数のころを組み込んだ複雑な構造のクラッチ機構を電動モータと入力側の回転部材との間に配置してなければならない。このため、電動アクチュエータは、クラッチ機構を組み込むために全体形状が大型化したり、部品点数の増加に伴って生産コストが増加したりする点で不利であった。
In the electric actuator described in
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、全体形状を大きくすることなく、かつ部品点数を増加させることなく出力側の直動部材の位置を保持することができる位置保持機能付き電動アクチュエータの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and has a position holding function capable of holding the position of the linear motion member on the output side without increasing the overall shape and without increasing the number of parts. An object is to provide an electric actuator.
即ち、本発明においては、電動モータからの回転力をボールねじ機構に伝達する位置保持機能付き電動アクチュエータにおいて、ボールねじ機構を構成するボールねじ軸とボールねじナットとのうち電動モータからの回転力によって軸方向に移動される直動部材の軸回りの回転を規制する回り止め部を備え、回り止め部に直動部材に加わる外力の方向への移動を規制する位置保持構造が形成され、直動部材が所定の位置にある場合、直動部材に軸方向の外力が加わることで直動部材に発生する回転力を利用して位置保持構造により直動部材の移動を規制する状態に切り替え、電動モータから直動部材に伝達される回転力を利用して軸方向に移動自在な状態に切り替えるものである。 That is, in the present invention, in the electric actuator with a position holding function for transmitting the rotational force from the electric motor to the ball screw mechanism, the rotational force from the electric motor out of the ball screw shaft and the ball screw nut constituting the ball screw mechanism. A position retaining structure is provided that includes a rotation preventing portion that restricts the rotation of the linear motion member that is moved in the axial direction by the axial direction, and that prevents the rotation of the linear motion member in the direction of the external force applied to the linear motion member. When the moving member is in a predetermined position, it is switched to a state in which the movement of the linear moving member is regulated by the position holding structure using the rotational force generated in the linear moving member by applying an axial external force to the linear moving member, The rotational force transmitted from the electric motor to the linear motion member is used to switch to a state in which it can move in the axial direction.
本発明においては、前記直動部材が摺動可能に挿入されるスリーブを備え、前記回り止め部が、前記直動部材の摺動面に軸方向に沿って設けられる溝と、スリーブの摺動面に設けられ、直動部材の溝に係合されるピンとから構成され、前記位置保持構造が、直動部材の溝の側面のうち、軸方向の外力が加わった直動部材に発生する回転力によってスリーブのピンが押し付けられる側面に設けられる凹部から構成されるものである。 In the present invention, the linear motion member includes a sleeve into which the linear motion member is slidably inserted, and the anti-rotation portion includes a groove provided in the axial direction on the slide surface of the linear motion member, and the slide of the sleeve Rotation generated in the linear motion member to which an external force in the axial direction is applied among the side surfaces of the linear motion member groove. It is comprised from the recessed part provided in the side surface by which the pin of a sleeve is pressed by force.
本発明においては、前記直動部材が摺動可能に挿入されるスリーブを備え、前記回り止め部が、スリーブの摺動面に軸方向に沿って設けられる溝と、前記直動部材の摺動面に設けられ、スリーブの溝に係合されているピンとから構成され、前記位置保持構造が、スリーブの溝の側面のうち、軸方向の外力が加わった直動部材に発生する回転力によって直動部材のピンが押し付けられる側面に設けられる凹部から構成されるものである。 In the present invention, the linear motion member includes a sleeve that is slidably inserted, and the rotation preventing portion includes a groove that is provided along the axial direction on the sliding surface of the sleeve, and the slide of the linear motion member. The position holding structure is formed by a rotational force generated in a linear motion member to which an axial external force is applied, on a side surface of the sleeve groove. It is comprised from the recessed part provided in the side surface where the pin of a moving member is pressed.
本発明においては、前記回り止め部が、前記溝と、溝の任意の位置に挿入された規制部材と、溝の側面と規制部材の側面と間に係合される前記ピンとから構成され、前記位置保持構造が、軸方向の外力が加わった直動部材に発生する回転力によってピンが押し付けられる側に配置した規制部材の軸方向の端面と溝との間の空間から構成されるものである。 In the present invention, the anti-rotation portion includes the groove, a restriction member inserted at an arbitrary position of the groove, and the pin engaged between the side surface of the groove and the side surface of the restriction member, The position holding structure is composed of a space between the axial end surface of the regulating member and the groove arranged on the side where the pin is pressed by the rotational force generated in the linear motion member to which an axial external force is applied. .
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
即ち、本発明によれば、回り止め部の構造を利用して構成される位置保持構造によって直動部材の外力の方向への移動が規制される。これにより、全体形状を大きくすることなく、かつ部品点数を増加させることなく出力側の直動部材の位置を保持することができる。 That is, according to the present invention, the movement of the linear motion member in the direction of the external force is restricted by the position holding structure configured using the structure of the rotation stopper. Thereby, the position of the linear motion member on the output side can be maintained without increasing the overall shape and without increasing the number of parts.
本発明によれば、回り止め部の溝とピンとを利用して構成される位置保持構造によって直動部材の外力の方向への移動が規制される。これにより、全体形状を大きくすることなく、かつ部品点数を増加させることなく出力側の直動部材の位置を保持することができる。 According to the present invention, the movement of the linear motion member in the direction of the external force is restricted by the position holding structure configured by using the groove of the rotation stopper and the pin. Thereby, the position of the linear motion member on the output side can be maintained without increasing the overall shape and without increasing the number of parts.
本発明によれば、回り止め部の溝形状を変更することなく直動部材の保持位置を設定できる。これにより、全体形状を大きくすることなく、かつ部品点数を増加させることなく出力側の直動部材の位置を保持することができる。 According to the present invention, the holding position of the linear motion member can be set without changing the groove shape of the rotation stopper. Thereby, the position of the linear motion member on the output side can be maintained without increasing the overall shape and without increasing the number of parts.
以下に、図1と図2とを用いて、本発明に係る位置保持機能付き電動アクチュエータ1の第一実施形態である位置保持機能付き電動アクチュエータ1について説明する。
Below, the
図1に示すように、位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、電動の動力源からの回転運動を直線運動に変換して出力するものである。位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、格納側ハウジング2、延伸側ハウジング3、電動モータ4、スリーブ5、直動機構であるボールねじ機構6および歯車減速機構11を具備する。位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、電動モータ4の動きを制御することでボールねじ軸7を任意の位置に移動可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the
格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とは、位置保持機能付き電動アクチュエータ1の主な構造部材である。格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とは、A6061やADC12等のアルミ合金やダイキャストから形成される。格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とを形成しているアルミ合金やダイキャストは、高温に加熱して固溶体を形成させる溶体化処理、それを水中で急速冷却する焼き入れ処理、続いて室温に保持あるいは低温(100〜200℃)に加熱して析出させる時効硬化処理(焼きもどし処理)で構成される熱処理によって、析出相に大きな格子ひずみを生じさせ硬化させる析出硬化処理が施されている。これにより、格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とは、量産性が良くなり、低コスト化を図ることができる共に、強度を高めてアルミ使用量を削減し、軽量化を達成することができる。格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とは、その一側面同士を突き合わせて図示しないボール9等により一体的に固定されている。
The storage-side housing 2 and the extension-
格納側ハウジング2には、格納部2aおよび玉軸受保持部2bが形成されている。格納部2aは、格納側ハウジング2の他側面に後述するボールねじ機構6のボールねじ軸7を格納可能な中空有底の円筒形状に形成されている。格納部2aには、スリーブ5が嵌合されて一体的に設けられている。玉軸受保持部2bは、格納部2aと同一軸心上であって格納側ハウジング2の一側面である格納部2aの開口部分に形成されている。また、玉軸受保持部2bは、後述するボールねじ機構6のボールねじナット8を回転自在に支持する玉軸受10を保持可能に形成されている。
The storage side housing 2 is formed with a
延伸側ハウジング3には、電動モータ取付け部3a、歯車減速機構配置部3b、玉軸受保持部3cおよび連通孔3dが形成されている。電動モータ取付け部3aは、延伸側ハウジング3の他側面に電動モータ4を取付け可能な形状に形成されている。歯車減速機構配置部3bは、延伸側ハウジング3の一側面に歯車減速機構11を構成している駆動側ギヤ11aと従動側ギヤ11bとアイドルギヤ11cとが配置可能な凹み形状に形成されている。玉軸受保持部3cは、延伸側ハウジング3の一側面であって格納側ハウジング2の玉軸受保持部2bと同一軸心上に形成されている。また、玉軸受保持部3cは、ボールねじ機構6のボールねじナット8を回転自在に支持する玉軸受10を保持可能に形成されている。連通孔3dは、玉軸受保持部3cと同一軸心上であって延伸側ハウジング3の一側面と他側面とを連通するように形成されている。つまり、連通孔3dは、格納側ハウジング2の格納部2a内と外部とを連通している。
The extension-
電動モータ4は、回転駆動力を発生させるものである。電動モータ4は、その出力軸4aが歯車減速機構配置部3bの凹み形状部分に突出するようにして延伸側ハウジング3の電動モータ取付け部3aに取り付けられている。電動モータ4は、図示しない制御装置等からの制御電流により任意のトルク、回転速度、回転角度等で駆動可能に構成されている。つまり、電動モータ4は、制御電流に応じた回転速度およびトルクで回転動力を出力する。
The
スリーブ5は、ボールねじ軸7の回転を規制するものである。スリーブ5は、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円筒状に形成され、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。これにより、量産性が向上し、低コストを図ることができる。スリーブ5は、格納側ハウジング2の格納部2aに嵌合されて一体的に設けられている。つまり、スリーブ5は、格納側ハウジング2に対して相対回転不能に構成されている。スリーブ5の内周面には、軸心に向かって突出するピン5aが設けられている。ピン5aは、回り止め部を構成している。
The
ボールねじ機構6は、回転運動を直線運動に変換するものである。ボールねじ機構6は、ボールねじ軸7、ボールねじナット8、複数のボール9および玉軸受10等から構成されている。
The
ボールねじ軸7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、真空浸炭焼入れによって55〜62HRC程度の硬化処理が施されている。ボールねじ軸7は、その外周面にボール9が転動するための一巻きの軸側ねじ溝7aが複数形成されている。ボールねじ軸7の一側端部には、略円柱状の摺動部7b(摺動しなくても良い)が形成されている。摺動部7bは、スリーブ5に隙間なく摺動自在に挿入可能な直径に形成されている。摺動部7bには、スリーブ5のピン5aと対向する位置に軸方向に沿って延びる凹溝7cが形成されている。凹溝7cは、スリーブ5のピン5aが摺動可能な幅に形成されている。凹溝7cは、回り止め部を構成している。ボールねじ軸7の他側端部には、被駆動物(図示せず)が接続可能なねじ加工等がされている。
The
ボールねじナット8は、ボールねじ軸7を挿入可能な中空円筒状に形成されている。ボールねじナット8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55〜62HRC程度の硬化処理が施されている。ボールねじナット8の内周面には、ボール9が転動するためのナット側ねじ溝8aがボールねじ軸7の軸側ねじ溝7aと同一のリードおよびピッチで形成されている。また、ボールねじナット8の内周面の一部には、コマ部材8bがはめ込まれている。コマ部材8bは、ボール9をボールねじ軸7の軸側ねじ溝7aの山部分(ランド部分)を乗り越えてもとの軸側ねじ溝7aにもどすように構成されている。ボールねじナット8の外周面には、その外径を部分的に拡径した段付き部である鍔部8cが形成されている。ボールねじナット8には、軸側ねじ溝7aとナット側ねじ溝8aとが対向するようにしてボールねじ軸7が挿入されている。軸側ねじ溝7aとナット側ねじ溝8aとから構成される空間には、複数のボール9が転動自在に収容されている。つまり、ボールねじナット8は、複数のボール9を介してボールねじ軸7をボールねじナット8の軸回りに回転自在に支持している。また、ボールねじナット8の両側端部には、玉軸受10が設けられている。なお、本実施形態において、ボールねじ軸7の軸側ねじ溝7aは一巻きとしたがこれに限定されるものではない。
The
このように構成されているボールねじ機構6は、ボールねじナット8に設けられている一方の玉軸受10が格納側ハウジング2の玉軸受保持部2bに保持され、他方の玉軸受10が延伸側ハウジング3の玉軸受保持部3cに保持されている。つまり、ボールねじナット8は、玉軸受10を介して格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とに回転自在に支持されている。また、ボールねじ機構6は、格納側ハウジング2の格納部2aと延伸側ハウジング3の連通孔3dとにボールねじ軸7が配置され、ボールねじ軸7の一側端部の摺動部7bが格納部2aのスリーブ5に摺動自在に挿入されている。この際、ボールねじ軸7は、摺動部7bの凹溝7cにスリーブ5のピン5aが摺動自在に係合されている。このように、ボールねじ機構6には、ボールねじ軸7の摺動部7bの凹溝7cとスリーブ5のピン5aとから回り止め部が構成されている。つまり、ボールねじ軸7は、ボールねじナット8にその軸回りに回転自在に支持されつつ、格納側ハウジング2のスリーブ5に相対回転不能に挿入されている。ボールねじ機構6は、ボールねじナット8が回転されると軸側ねじ溝7aとナット側ねじ溝8aとに収容されている複数のボール9を介してボールねじ軸7に回転力が伝達される。ボールねじ軸7は、格納側ハウジング2のスリーブ5に相対回転不能に支持されているのでボールねじナット8の回転運動が軸側ねじ溝7aの傾きによってボールねじ軸7方向の直線運動に変換される。このようにして、ボールねじ機構6のボールねじ軸7は、格納側ハウジング2の格納部2aから延伸側ハウジング3の連通孔3dを通って延伸側ハウジング3からその外部に延伸または後退する。
In the
歯車減速機構11は、電動モータ4からの回転動力を減速して出力するものである。歯車減速機構11は、ピニオンギヤである駆動側ギヤ11a、駆動側ギヤ11aよりも歯数の多い従動側ギヤ11bおよび駆動側ギヤ11aと従動側ギヤ11bとを連結するアイドルギヤ11cを具備する。アイドルギヤ11cは、従動側ギヤ11bの回転方向を反転させる場合や、駆動側ギヤ11aと従動側ギヤ11bとの軸間距離が離れている場合に用いるものである。駆動側ギヤ11a、従動側ギヤ11bおよびアイドルギヤ11cは、焼結金属から構成されている。
The
駆動側ギヤ11a、従動側ギヤ11bおよびアイドルギヤ11cは、噛み合った状態で延伸側ハウジング3の歯車減速機構配置部3bに配置されている。駆動側ギヤ11aは、電動モータ4の出力軸4aに一体的に回転可能に設けられている。従動側ギヤ11bには、ボールねじナット8が挿入され、一体的に回転可能に設けられている。アイドルギヤ11cは、格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とに回転可能に支持されている。アイドルギヤ11cは、駆動側ギヤ11aと従動側ギヤ11bとに同時に噛み合うように配置される。これにより、歯車減速機構11は、駆動側ギヤ11aと従動側ギヤ11bとの減速比に応じて電動モータ4からの入力回転速度を減速し、入力トルク(回転力)を増大して出力する。なお、本実施形態において、歯車減速機構11は、駆動側ギヤ11a、従動側ギヤ11bおよびアイドルギヤ11cからなる3枚のギヤで構成されているがこれに限定するものではない。また、駆動側ギヤ11a、従動側ギヤ11bおよびアイドルギヤ11cは、焼結金属から構成されているがこれに限定されるものではない。
The
このように構成される位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、図示しない制御装置等からトルク、回転速度または回転角度のうちいずれか一つの制御因子に基づいた制御電流が電動モータ4に供給されると、制御電流に応じた動作態様で電動モータ4の出力軸4aが一方向または他方向に回転する。位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、電動モータ4の入力回転速度と入力トルクを歯車減速機構11の減速比に応じた出力回転速度と出力トルクとに変換してボールねじ機構6に伝達する。そして、位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、従動側ギヤ11bが設けられているボールねじ機構6のボールねじナット8が回転されることでボールねじナット8(ボールねじ軸7)のリードに応じた速度と軸方向推力でボールねじ軸7が軸方向に直線運動する(図1黒塗矢印参照)。
In the
以下に、図2を用いて、ボールねじ機構6(図1参照)の回り止め部を構成する凹溝7cに設けられている位置保持構造について説明する。なお、本実施形態において、ボールねじ軸7に形成されている軸側ねじ溝7aは右ねじであるものとするがこれに限定されるものではない。また、ボールねじ機構6の回り止め部は、ボールねじ軸7に凹溝7cが設けられ、スリーブ5にピン5aが設けられているがこれに限定されるものではなく、ボールねじ軸7にピンが設けられ、スリーブ5に凹溝が設けられてもよい。
Hereinafter, the position holding structure provided in the
図2に示すように、ボールねじ軸7の凹溝7cには、一側端から見た軸方向に垂直な断面視で右側の側面7d(以下、単に「右側面7d」と記す)の任意の位置に位置保持構造である右側凹部7eが形成されている。凹溝7cの溝幅は、右側凹部7eが形成されることにより任意の位置から拡大している。つまり、凹溝7cの右側面7dには、任意の位置に右段差7fが形成されている。右側凹部7eは、スリーブ5のピン5aが係合可能な形状に形成されている。具体的には、ピン5aが円柱の場合、ピン5aの半径よりも大きい右段差7fに形成されている。同様に、ボールねじ軸7の凹溝7cには、一側端から見た軸方向に垂直な断面視で左側の側面7g(以下、単に「左側面7g」と記す)の任意の位置に位置保持構造である左側凹部7hが形成されている。凹溝7cの溝幅は、左側凹部7hが形成されることにより任意の位置から拡大している。つまり、凹溝7cの左側面7gには、任意の位置に左段差7iが形成されている。左側凹部7hは、スリーブ5のピン5aが係合可能な形状に形成されている。本実施形態において、右側凹部7eは、凹溝7cの一側端(ボールねじ軸7の一側端部側)に形成され、左側凹部7hは、凹溝7cの他側端(ボールねじ軸7の他側端部側)に形成されているものとする。すなわち、右側凹部7eは、ボールねじ軸7がストロークエンドまで延伸した時のピン5aの位置に形成され、左側凹部7hは、ボールねじ軸7がストロークエンドまで後退した時のピン5aの位置に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、図3に示すように、位置保持構造の別実施形態としてボールねじ軸7の凹溝7cに規制部材を挿入する構成の位置保持構造でもよい。ボールねじ軸7の凹溝7cには、右側凹部7eを構成するための右側規制部材12aが配置されている。右側規制部材12aは、凹溝7cの長さよりも短い長辺からなる略直方体に形成されている。右側規制部材12aは、凹溝7cの側面の一部分を覆うように凹溝7cの内部に挿入されている。本実施形態において、右側規制部材12aは、凹溝7cの右側に配置されている。つまり、凹溝7cは、右側規制部材12aによって右側面7dの一部が構成されている。凹溝7cには、右側規制部材12aの一側端部(ボールねじ軸7の一側端部側)の位置から溝幅が拡大して右側凹部7eが構成されている。これにより、凹溝7cの右側面7dには、右側規制部材12aの一側端部によって右段差7fが形成されている。同様に、凹溝7cは、左側規制部材12bによって左側面7gの一部が構成されている。凹溝7cには、左側規制部材12bの他側端部(ボールねじ軸7の他側端部側)の位置から拡大して左側凹部7hが構成されている。これにより、凹溝7cの左側面7gには、左側規制部材12bの他側端部によって左段差7iが形成されている。
Moreover, as shown in FIG. 3, the position holding structure of the structure which inserts a control member in the ditch | groove 7c of the
次に、図4から図7を用いてボールねじ機構6の動作における回り止め部の凹溝7cとピン5aとの関係について説明する。
Next, the relationship between the
図4(a)に示すように、ボールねじ機構6は、電動モータ4からの回転力によりボールねじナット8がボールねじ軸7の一側端から見て左回りに回転されると(以下、一側端からみた回転方向を記す)、ボールねじ軸7に軸側ねじ溝7aの傾きによって左回りの回転力が発生する(白塗矢印参照)。ボールねじ機構6の回り止め部は、ボールねじ軸7の左回りに回転により、凹溝7cの所定の位置である左側凹部7hに入り込んでいるピン5aが右側面7dに係合する。これにより、ボールねじ機構6は、ボールねじ軸7が軸方向に移動自在な状態に切り替わる。また、回り止め部は、凹溝7cの右側面7dとピン5aとが係合することでボールねじ軸7の回転を規制している。ボールねじ軸7は、軸側ねじ溝7aの作用によって他側端の方向に移動する。つまり、ボールねじ軸7は、延伸側ハウジング3の連通孔3dから延伸する方向に移動する(黒塗矢印参照)。この結果、ピン5aは、凹溝7cの右側面7dが押し付けられた状態で(矢印参照)、凹溝7cの他側から一側に向かって相対移動する(破線矢印参照)。
As shown in FIG. 4A, when the
図4(b)に示すように、ボールねじ軸7の移動によりピン5aが右側凹部7eに到達すると、ピン5aは、凹溝7cの右側面7dから離間する。ボールねじ軸7は、左回りの回転力によってピン5aが右側凹部7eに入り込んで(破線矢印参照)、右側凹部7eの側面に係合するまで左回りに回転する(白塗矢印参照)。回り止め部は、ボールねじ軸7の右側凹部7eの側面にピン5aが係合することでボールねじ軸7の回転を規制する。
As shown in FIG. 4B, when the
ボールねじ機構6は、電動モータ4からの回転力が遮断されると、ボールねじナット8が自由に回転可能になる。このため、ボールねじ機構6は、ボールねじ軸7に軸方向の外力が加わると、ボールねじナット8が回転されてボールねじ軸7が軸方向に移動される。
When the rotational force from the
図5(a)に示すように、ボールねじ機構6は、電動モータ4からの回転力が遮断された状態でボールねじ軸7にその他側端から一側端に向かって軸方向の外力が加わると(黒塗矢印参照)、ボールねじ軸7に他側端から一側端に移動させる力に加えて軸側ねじ溝7aの作用によって左回りの回転力(白塗矢印参照)が発生する。ボールねじ機構6の回り止め部は、左回りに回転しようとするボールねじ軸7の凹溝7cのうち、所定の位置である右側凹部7eに入り込んでいるピン5aには、左回りの回転力によって右側凹部7eの側面が押し付けられる(矢印参照)。同時に、凹溝7cの所定の位置である右側凹部7eに入り込んでいるピン5aには、ボールねじ軸7の他側端から一側端に移動させる力によって右側凹部7eの他側端(ボールねじ軸7の他側端部側)の右段差7fが押し付けられる(矢印参照)。つまり、ピン5aは、所定の位置である右側凹部7eに入り込んでいる状態を維持しつつ、右側凹部7eの右段差7fに係合される。これにより、ボールねじ機構6は、位置保持構造によりボールねじ軸7の軸方向の移動を規制する状態に切り替わる。そして、ボールねじ機構6は、ボールねじ軸7が他側端から一側端に向かう軸方向の外力に対してその位置を保持する。
また、図5(b)に示すように、ボールねじ軸7にその一側端から他側端に向かって軸方向の外力が加わると、右側凹部7eに入り込んでいるピン5aは、右側凹部7eのストロークエンド側の側面に押し付けられる(矢印参照)。つまり、ピン5aは、右側凹部7eのストロークエンド側の側面に係合される。これにより、ボールねじ軸7は、一側端から他側端に向かう軸方向の外力に対してその位置を保持する。
As shown in FIG. 5A, in the
Further, as shown in FIG. 5B, when an axial external force is applied to the
図6(a)に示すように、ボールねじ機構6は、電動モータ4からの回転力によりボールねじナット8が右回りに回転されると、軸側ねじ溝7aの作用によってボールねじ軸7に右回りの回転力が発生する。ボールねじ機構6の回り止め部は、右回りに回転しようとするボールねじ軸7の凹溝7cのうち、所定の位置である右側凹部7eの側面とピン5aとの係合によりボールねじ軸7の左回りの回転を規制しているが、右回りの回転は規制していない。従って、ボールねじ軸7は、右回りの回転力によってピン5aが凹溝7cの左側面7gに係合するまで右回りに回転する(白塗矢印参照)。所定の位置である右側凹部7eの側面に係合していたピン5aは、ボールねじ軸7の右回りの回転により凹溝7cの左側面7gに向かって相対移動する(破線矢印参照)。これにより、ボールねじ機構6は、ボールねじ軸7が軸方向に移動自在な状態に切り替わる。回り止め部は、ボールねじ軸7の凹溝7cの左側面7gにピン5aが係合することでボールねじ軸7の回転を規制する。
As shown in FIG. 6 (a), when the
図6(b)に示すように、ボールねじ機構6は、ボールねじナット8の右回りに回転によって、ボールねじ軸7が一側端の方向に移動する。つまり、ボールねじ軸7は、延伸側ハウジング3の連通孔3dに向かって後退する方向に移動する(黒塗矢印参照)。この際、ボールねじ軸7には、右回りの回転力が発生しているが、凹溝7cの左側面7gにピン5aが係合することでボールねじ軸7の回転を防止している。この結果、ピン5aは、凹溝7cの左側面7gに押し付けられた状態で(矢印参照)、凹溝7cの一側から他側に向かって相対移動する(破線矢印参照)。
As shown in FIG. 6B, in the
図7(a)に示すように、ボールねじ軸7の移動によりピン5aが左側凹部7hに到達すると、ピン5aは、凹溝7cの左側面7gから離間する。ボールねじ軸7は、右回りの回転力によってピン5aが左側凹部7hに入り込んで(破線矢印参照)、左側凹部7hの側面に係合するまで右回りに回転する(白塗矢印参照)。回り止め部は、ボールねじ軸7の左側凹部7hの側面とピン5aとが係合することでボールねじ軸7の回転を規制する。
As shown in FIG. 7A, when the
図7(b)に示すように、ボールねじ機構6は、電動モータ4からの回転力が遮断された状態でボールねじ軸7にその一側端から他側端に向かって軸方向の外力が加わると(黒塗矢印参照)、ボールねじ軸7に一側端から他側端に移動させる力に加えて軸側ねじ溝7aの作用によって右回りの回転力(白塗矢印参照)が発生する。ボールねじ機構6の回り止め部は、右回りに回転しようとするボールねじ軸7の凹溝7cのうち、所定の位置である左側凹部7hに入り込んでいるピン5aには、右回りの回転力によって左側凹部7hの側面が押し付けられる(矢印参照)。同時に、凹溝7cの所定の位置である左側凹部7hに入り込んでいるピン5aには、ボールねじ軸7の一側端から他側端に移動させる力によって左側凹部7hの一側端(ボールねじ軸7の一側端部側)の左段差7iが押し付けられる。つまり、ピン5aは、所定の位置である左側凹部7hに入り込んでいる状態を維持しつつ、左側凹部7hの左段差7iに係合される。これにより、ボールねじ機構6は、位置保持構造によりボールねじ軸7の軸方向の移動を規制する状態に切り替わる。そして、ボールねじ機構6は、ボールねじ軸7が一側端から他側端に向かう軸方向の外力に対してその位置を保持する。
また、ボールねじ軸7にその他側端から一側端に向かって軸方向の外力が加わると、左側凹部7hに入り込んでいるピン5aは、左側凹部7hのストロークエンド側の側面に係合される。これにより、ボールねじ軸7は、他側端から一側端に向かう軸方向の外力に対してその位置を保持する。
As shown in FIG. 7B, in the
Further, when an axial external force is applied to the
以上のごとく構成することで、位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、ボールねじ機構6のボールねじ軸7に軸方向の外力が加わると凹溝7cに形成された位置保持構造である左側凹部7hまたは右側凹部7eのうち、ピン5aが押し付けられる凹溝7cの側面に設けられている凹部にピン5aが係合される。これにより、全体形状を大きくすることなく、かつ部品点数を増加させることなく出力側の直動部材であるボールねじ軸7の位置を保持することができる。また、位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、ボールねじ機構6の回り止め部の凹溝7cに形成される右側凹部7eと左側凹部7hとの位置によってボールねじ軸7の保持位置が定まる。つまり、位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、ボールねじ機構6のボールねじ軸7の可動範囲内の任意の位置でボールねじ軸7を保持することができる。さらに、位置保持機能付き電動アクチュエータ1は、ボールねじ機構6の回り止め部の凹溝7cに右側規制部材12aと左側規制部材12bとを挿入することで容易に位置保持構造である右側凹部7eと左側凹部7hとを構成することができる。
With the configuration as described above, the
次に、図8を用いて、本発明に係る位置保持機能付き電動アクチュエータの第二実施形態である位置保持機能付き電動アクチュエータ13について説明する。なお、以下の第二実施形態に係る位置保持機能付き電動アクチュエータ13は、図1から図7に示す位置保持機能付き電動アクチュエータ1において、位置保持機能付き電動アクチュエータ1に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、記号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
Next, the electric actuator 13 with a position holding function which is a second embodiment of the electric actuator with a position holding function according to the present invention will be described with reference to FIG. The electric actuator 13 with a position holding function according to the second embodiment below is applied in place of the
図8に示すように、位置保持機能付き電動アクチュエータ13は、電動の動力源からの回転運動を直線運動に変換して出力するものである。位置保持機能付き電動アクチュエータ13は、格納側ハウジング14、延伸側ハウジング3、軸端ハウジング15、電動モータ4、直動機構であるボールねじ機構16、スリーブ19および歯車減速機構11を具備する。位置保持機能付き電動アクチュエータ13は、電動モータ4の動きを制御することで後述するボールねじナット18を任意の位置に移動可能に構成されている。
As shown in FIG. 8, the electric actuator 13 with a position holding function converts the rotary motion from the electric power source into a linear motion and outputs it. The electric actuator 13 with a position holding function includes a
格納側ハウジング14には、玉軸受保持部14aが形成されている。玉軸受保持部14aは、格納側ハウジング14の一側面に形成されている。また、玉軸受保持部14aは、後述するボールねじ機構16のボールねじ軸17を回転自在に支持する玉軸受10を保持可能に形成されている。
A ball
軸端ハウジング15は、ボールねじ機構16のボールねじ軸17を支持するものである。軸端ハウジング15は、延伸側ハウジング3および格納側ハウジング14が固定される図示しない基部に固定されている。軸端ハウジング15は、ボールねじ軸17を回転自在に支持する玉軸受10を保持可能に形成されている。
The
ボールねじ機構16は、回転運動を直線運動に変換するものである。ボールねじ機構16は、ボールねじ軸17、ボールねじナット18、複数のボール9および玉軸受10等から構成されている。
The
ボールねじ軸17の一側端部と他側端部には、円柱状の一側支持部17aと他側支持部17bとが形成されている。一側支持部17aの両側端部には、玉軸受10が設けられている。玉軸受10は、延伸側ハウジング3の玉軸受保持部3cと格納側ハウジング14の玉軸受保持部14aとにそれぞれ保持されている。同様に他側支持部17bには、玉軸受10が設けられている。玉軸受10は、軸端ハウジング15に保持されている。つまり、ボールねじ軸17は、玉軸受10を介して延伸側ハウジング3、格納側ハウジング14および軸端ハウジング15に回転自在に支持されている。
A cylindrical one-
ボールねじナット18の外周面は、スリーブ19に隙間なく摺動自在に挿入可能な直径に形成されている。ボールねじナット18は、複数のボール9を介してボールねじ軸17の軸回りに回転自在に支持されている。また、ボールねじナット18には、後述するスリーブ19の凹溝19aと対向する位置に径方向に突出したピン18aが形成されている。ピン18aは、回り止め部を構成している。
The outer peripheral surface of the
スリーブ19は、ボールねじナット18の回転を規制するものである。スリーブ19は、延伸側ハウジング3および格納側ハウジング14が固定される図示しない基部に固定されている。つまり、スリーブ19は、ボールねじナット18に対して相対回転不能に構成されている。スリーブ19の内周面は、ボールねじナット18が隙間なく摺動自在に挿入可能な直径に形成されている。スリーブ19の内周面には、ボールねじナット18のピン18aと対向する位置に軸方向に延びる凹溝19aが形成されている。凹溝19aは、ピン18aが摺動可能な幅に形成されている。凹溝19aは、回り止め部を構成している。
The
このように構成されているボールねじ機構16は、ボールねじ軸17の一側支持部17aに設けられている玉軸受10が延伸側ハウジング3と格納側ハウジング14とに保持され、他側支持部17bに設けられている玉軸受10が軸端ハウジング15に保持されている。つまり、ボールねじ軸17は、玉軸受10を介して格納側ハウジング14、延伸側ハウジング3および軸端ハウジング15に回転自在に支持されている。また、ボールねじ機構16は、ボールねじナット18が図示しない基部に一体的に固定されているスリーブ19に摺動自在に挿入されている。この際、ボールねじナット18のピン18aは、スリーブ19の凹溝19aに摺動自在に係合されている。このように、ボールねじ機構16には、ボールねじナット18のピン18aとスリーブ19の凹溝19aとから回り止め部が構成されている。つまり、ボールねじナット18は、ボールねじ軸17にその軸回りに回転自在に支持されつつ、スリーブ19に相対回転不能に挿入されている。ボールねじ機構16は、ボールねじ軸17が回転されるとボールねじナット18に回転力が伝達される。ボールねじナット18は、スリーブ19に相対回転不能に挿入されているのでボールねじナット18の回転運動がボールねじ軸17の軸方向の直線運動に変換される。このようにして、ボールねじ機構16のボールねじナット18は、スリーブ19に挿入された状態でボールねじ軸17上を軸方向に往復移動する。
In the
駆動側ギヤ11a、従動側ギヤ11bおよびアイドルギヤ11cは、噛み合った状態で延伸側ハウジング3の歯車減速機構配置部3bに配置されている。従動側ギヤ11bは、その中心に形成されている支持軸挿入孔にボールねじ軸17の一側支持部17aが挿入され、一体的に回転可能に設けられている。
The
このように構成される位置保持機能付き電動アクチュエータ13は、従動側ギヤ11bが設けられているボールねじ機構16のボールねじ軸17が回転されることでボールねじ軸17のリードに応じた速度と軸方向推力でボールねじナット18が軸方向に直線運動する(図8黒塗矢印参照)。
The electric actuator 13 with the position holding function configured as described above has a speed corresponding to the lead of the
以下に、図9を用いて、ボールねじ機構16(図1参照)の回り止め部に設けられている位置保持構造について説明する。なお、ボールねじ機構16の回り止め部は、ボールねじナット18にピン18aが設けられ、スリーブ19に凹溝19aが設けられているがこれに限定されるものではなく、ボールねじナット18に凹溝が設けられ、スリーブ19にピンが設けられてもよい。
Hereinafter, the position holding structure provided in the rotation preventing portion of the ball screw mechanism 16 (see FIG. 1) will be described with reference to FIG. The
図9に示すように、スリーブ19の凹溝19aには、右側面19bの任意の位置に位置保持構造である右側凹部19cが形成されている。右側凹部19cの他側(ボールねじ軸17の他側支持部17b側)には、右段差19dが形成されている。同様に、スリーブ19の凹溝19aには、左側面19eの任意の位置に位置保持構造である左側凹部19fが形成されている。左側凹部19fの一側(ボールねじ軸17の一側支持部17a側)には、左段差19gが形成されている。本実施形態において、右側凹部19cは、凹溝の一側端に形成され、左側凹部19fは、凹溝の他側端に形成されているものとする。すなわち、右側凹部19cは、ボールねじナット18が延伸側ハウジング3から離間する方向のストロークエンドまで移動した時のピン18aの位置に形成され、左側凹部19fは、ボールねじナット18が延伸側ハウジング3に近接する方向のストロークエンドまで移動した時のピン18aの位置に形成されている。
As shown in FIG. 9, the
このように構成される位置保持機能付き電動アクチュエータ13は、電動モータ4からの回転力が遮断された状態でボールねじ機構16のボールねじナット18にその一側端から他側端(延伸側ハウジング3から離間する方向)に向かって軸方向の外力が加わると、ボールねじナット18に一側端から他側端に移動させる力に加えて右回りの回転力が発生する。凹溝19aの延伸側ハウジング3に近接している側(ボールねじ軸17の一側)のストロークエンドにあるピン18aは、ボールねじナット18の右方向への回転により所定の位置である右側凹部19cに入り込む(図4(b)参照)。右側凹部19cに移動したピン18aは、ボールねじナット18を一側端から他側端に移動させる力により右側凹部19cの右段差19dに押し付けられる。つまり、ピン18aは、右側凹部19cに入り込んでいる状態を維持しつつ、左側凹部19cの右段差19dに係合される(図5(a)参照)。これにより、ボールねじ機構16は、位置保持構造によりボールねじ軸17の軸方向の移動を規制する状態に切り替わる。そして、ボールねじ機構16は、ボールねじナット18が一側端から他側端に向かう軸方向の外力に対してその位置を保持する。
The electric actuator 13 with a position holding function configured as described above is configured so that the
同様に、電動モータ4からの回転力が遮断された状態でボールねじ機構16のボールねじナット18にその他側端から一側端(延伸側ハウジング3に近接する方向)に向かって軸方向の外力が加わると、ボールねじナット18に他側端から一側端に移動させる力に加えて左回りの回転力が発生する。凹溝19aの延伸側ハウジング3から離間している側(ボールねじ軸17の他側)のストロークエンドにあるピン18aは、ボールねじナット18の左方向への回転により所定の位置である左側凹部19fに入り込む(図7(a)参照)。左側凹部19fに移動したピン18aは、ボールねじナット18を他側端から一側端に移動させる力により左側凹部19fの左段差19gに押し付けられる。つまり、ピン18aは、左側凹部19fに入り込んでいる状態を維持しつつ、左側凹部19fの左段差19gに係合される(図7(b)参照)。これにより、ボールねじ機構16は、位置保持構造によりボールねじナット18の軸方向の移動を規制する状態に切り替わる。そして、ボールねじ機構16は、ボールねじナット18が他側端から一側端に向かう軸方向の外力に対してその位置を保持する。
Similarly, in the state where the rotational force from the
以上のごとく構成することで、位置保持機能付き電動アクチュエータ13は、ボールねじ機構16のボールねじナット18に軸方向の外力が加わると回り止め部を構成している凹溝19aに形成された位置保持構造である右側凹部19cまたは左側凹部19fに回り止め部のピン18aが係合される。これにより、全体形状を大きくすることなく、かつ部品点数を増加させることなく出力側の直動部材であるボールねじナット18の位置を保持することができる。
With the configuration as described above, the electric actuator 13 with a position holding function is formed at the position formed in 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.
1 電動アクチュエータ
4 電動モータ
6 ボールねじ機構
7 ボールねじ軸
8 ボールねじナット
1
Claims (4)
ボールねじ機構を構成するボールねじ軸とボールねじナットとのうち電動モータからの回転力によって軸方向に移動される直動部材の軸回りの回転を規制する回り止め部を備え、
回り止め部に直動部材に加わる外力の方向への移動を規制する位置保持構造が形成され、
直動部材が所定の位置にある場合、直動部材に軸方向の外力が加わることで直動部材に発生する回転力を利用して位置保持構造により直動部材の移動を規制する状態に切り替え、電動モータから直動部材に伝達される回転力を利用して軸方向に移動自在な状態に切り替える位置保持機能付き電動アクチュエータ。 In the electric actuator with position holding function that transmits the rotational force from the electric motor to the ball screw mechanism,
A rotation preventing portion for restricting the rotation of the linear motion member that is moved in the axial direction by the rotational force from the electric motor among the ball screw shaft and the ball screw nut constituting the ball screw mechanism;
A position holding structure that restricts movement in the direction of the external force applied to the linear motion member is formed in the rotation stopper,
When the linear motion member is in a predetermined position, it is switched to a state in which the movement of the linear motion member is regulated by the position holding structure using the rotational force generated in the linear motion member by applying an axial external force to the linear motion member. An electric actuator with a position holding function that switches to an axially movable state using a rotational force transmitted from the electric motor to the linear motion member.
前記回り止め部が、前記直動部材の摺動面に軸方向に沿って設けられる溝と、スリーブの摺動面に設けられ、直動部材の溝に係合されるピンとから構成され、
前記位置保持構造が、直動部材の溝の側面のうち、軸方向の外力が加わった直動部材に発生する回転力によってスリーブのピンが押し付けられる側面に設けられる凹部から構成される請求項1に記載の位置保持機能付き電動アクチュエータ。 A sleeve into which the linear motion member is slidably inserted;
The rotation preventing portion is composed of a groove provided along the axial direction on the sliding surface of the linear motion member, and a pin provided on the sliding surface of the sleeve and engaged with the groove of the linear motion member,
2. The position holding structure is configured by a concave portion provided on a side surface of a groove of the linear motion member, to which a pin of the sleeve is pressed by a rotational force generated in the linear motion member to which an axial external force is applied. The electric actuator with a position holding function described in 1.
前記回り止め部が、スリーブの摺動面に軸方向に沿って設けられる溝と、前記直動部材の摺動面に設けられ、スリーブの溝に係合されているピンとから構成され、
前記位置保持構造が、スリーブの溝の側面のうち、軸方向の外力が加わった直動部材に発生する回転力によって直動部材のピンが押し付けられる側面に設けられる凹部から構成される請求項1に記載の位置保持機能付き電動アクチュエータ。 A sleeve into which the linear motion member is slidably inserted;
The anti-rotation portion is composed of a groove provided along the axial direction on the sliding surface of the sleeve, and a pin provided on the sliding surface of the linear motion member and engaged with the groove of the sleeve,
2. The position holding structure is constituted by a concave portion provided on a side surface of a sleeve groove where a pin of the linear motion member is pressed by a rotational force generated in the linear motion member to which an axial external force is applied. The electric actuator with a position holding function described in 1.
前記位置保持構造が、軸方向の外力が加わった直動部材に発生する回転力によってピンが押し付けられる側に配置した規制部材の軸方向の端面と溝との間の空間から構成される請求項1に記載の位置保持機能付き電動アクチュエータ。 The anti-rotation portion is composed of the groove, a restriction member inserted in an arbitrary position of the groove, and the pin engaged between the side surface of the groove and the side surface of the restriction member,
The position holding structure is constituted by a space between an axial end surface of a regulating member and a groove arranged on a side where a pin is pressed by a rotational force generated in a linear motion member to which an axial external force is applied. The electric actuator with a position holding function according to 1.
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WO2021020075A1 (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | Ntn株式会社 | Electric actuator |
JP2021025642A (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | Ntn株式会社 | Electric actuator |
JP2021152398A (en) * | 2020-03-25 | 2021-09-30 | 日本電産コパル電子株式会社 | Linear actuator |
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- 2015-09-16 JP JP2015182900A patent/JP2017057922A/en active Pending
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