JP2018078742A - Electric actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric actuator.
近年、自動車においては、その省力化や低燃費化のために電動化が進展し、例えば、自動変速機、ブレーキおよびステアリング等の操作を電動機(電動モータ)の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。 In recent years, automobiles have been electrified in order to save labor and reduce fuel consumption. For example, a system for operating an automatic transmission, a brake, a steering, and the like with the power of an electric motor (electric motor) has been developed. Has been put on.
上記のシステムに使用される電動アクチュエータとして、電動モータの回転運動を直線運動に変換して出力する運動変換機構に、ねじ機構(ボールねじ機構)を採用したものがある(例えば、特許文献1)。この場合、モータの回転運動を受けてねじ機構のナットがねじ軸の軸線回りに回転すると、ねじ軸を含むアクチュエータの出力部材(最終出力部材)が軸方向に直線運動する。 As an electric actuator used in the above-mentioned system, there is one in which a screw mechanism (ball screw mechanism) is adopted as a motion conversion mechanism that converts a rotary motion of an electric motor into a linear motion and outputs it (for example, Patent Document 1). . In this case, when the nut of the screw mechanism is rotated about the axis of the screw shaft in response to the rotation of the motor, the output member (final output member) of the actuator including the screw shaft linearly moves in the axial direction.
特許文献1の電動アクチュエータにおいては、ナットが電動モータのロータと一体的に設けられており、ナット(ロータ)は、転がり軸受を介して電動アクチュエータの筐体に対して回転自在に支持されている。 In the electric actuator of Patent Document 1, a nut is provided integrally with the rotor of the electric motor, and the nut (rotor) is rotatably supported with respect to the casing of the electric actuator via a rolling bearing. .
ところで、例えば上記の最終出力部材が何らかの障害物と衝突した場合などには、最終出力部材に逆入力荷重が負荷される。特許文献1の電動アクチュエータでは、上記の逆入力荷重が、ねじ軸、ボール、ナット、転がり軸受およびこの転がり軸受を軸方向に位置決めする止め輪を介して筐体(を構成するアルミニウム合金製のモータケース)に伝達されるようになっている(特に、特許文献1の段落0057)。要するに、特許文献1の電動アクチュエータにおいて、逆入力荷重が負荷されるのに伴って転がり軸受に作用するスラスト荷重は、実質的に止め輪で受けることになる。 By the way, for example, when the above-mentioned final output member collides with an obstacle, a reverse input load is applied to the final output member. In the electric actuator of Patent Document 1, the above-mentioned reverse input load is a motor made of an aluminum alloy that constitutes a housing (via a screw shaft, a ball, a nut, a rolling bearing, and a retaining ring that positions the rolling bearing in the axial direction. (In particular, paragraph 0057 of Patent Document 1). In short, in the electric actuator of Patent Document 1, the thrust load acting on the rolling bearing as the reverse input load is applied is substantially received by the retaining ring.
しかしながら、出力部材に過大な逆入力荷重が負荷された場合、転がり軸受に作用するスラスト荷重も当然に大きくなるため、止め輪が変形・破断等するおそれがある。止め輪が変形・破断等した場合、転がり軸受の軸方向の位置精度等に狂いが生じ、ナットの回転精度、ひいてはねじ軸(を含む最終出力部材)の動作精度が低下する。 However, when an excessive reverse input load is applied to the output member, the thrust load acting on the rolling bearing is naturally increased, and the retaining ring may be deformed or broken. When the retaining ring is deformed or broken, the positional accuracy in the axial direction of the rolling bearing is distorted, and the rotational accuracy of the nut and the operating accuracy of the screw shaft (including the final output member) are reduced.
上記の実情に鑑み、本発明は、ねじ軸の動作精度を安定的に維持可能で、信頼性に富む電動アクチュエータを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a highly reliable electric actuator that can stably maintain the operation accuracy of a screw shaft.
上記の課題を解決するために創案された本発明は、電動モータ部と、電動モータ部の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部と、軸方向に結合された複数の筐体構成部材からなり、電動モータ部および運動変換機構部を収容した筐体とを備え、運動変換機構部が、電動モータ部のロータの回転中心と同軸に配置されたねじ軸と、ねじ軸の外周に嵌合され、転がり軸受を介して筐体に対して回転自在に支持されたナットとを有し、ナットの回転に伴ってねじ軸が軸方向に進退移動する電動アクチュエータにおいて、複数の筐体構成部材のうち、少なくとも一つが鉄系金属材料で形成されており、この鉄系金属製の筐体構成部材が、転がり軸受と軸方向で当接して転がり軸受に作用するスラスト荷重を受ける荷重受け面を有することを特徴とする。なお、ここでいう「筐体構成部材」とは、他の筐体構成部材と結合されることによって筐体を構成する部材である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention includes an electric motor unit, a motion conversion mechanism unit that converts the rotational motion of the electric motor unit into a linear motion, and a plurality of casing constituent members coupled in the axial direction. And a housing housing the electric motor unit and the motion conversion mechanism unit, and the motion conversion mechanism unit is fitted on the outer periphery of the screw shaft and the screw shaft arranged coaxially with the rotation center of the rotor of the electric motor unit. A plurality of casing constituent members in an electric actuator having a nut rotatably supported with respect to the casing via a rolling bearing, wherein the screw shaft moves forward and backward in the axial direction as the nut rotates Of these, at least one is formed of an iron-based metal material, and this iron-based metal casing component member has a load receiving surface that receives a thrust load acting on the rolling bearing by contacting the rolling bearing in the axial direction. Features having To. The “casing component” here is a member that constitutes the casing by being coupled with another casing component.
上記の構成によれば、転がり軸受に作用するスラスト荷重を、鉄系金属製の筐体構成部材で受けることができる。鉄系金属製の筐体構成部材は、高い強度・剛性を具備することから、転がり軸受を介して荷重受け面に過大なスラスト荷重が入力された場合でも、それ自体が変形・破損等する可能性は可及的に減じられる。また、鉄系金属製の筐体構成部材は、筐体を構成する少なくとも一つの部材であることから、荷重受け面に入力されたスラスト荷重を筐体全体に分散させることもできる。従って、転がり軸受に大きなスラスト荷重が負荷された場合でも、転がり軸受の軸方向の位置精度等に狂いが生じ難くなり、ナットの回転精度、ひいてはねじ軸(を含むアクチュエータの出力部材)の動作精度を安定的に維持することができる。 According to said structure, the thrust load which acts on a rolling bearing can be received with the housing | casing structural member made from a ferrous metal. Iron-based metal casing components have high strength and rigidity, so even if an excessive thrust load is input to the load receiving surface via a rolling bearing, it can deform or break itself. Sex is reduced as much as possible. Moreover, since the iron-based metal casing constituent member is at least one member constituting the casing, the thrust load input to the load receiving surface can be dispersed throughout the casing. Therefore, even when a large thrust load is applied to the rolling bearing, it is difficult for the rolling bearing to have a misalignment in the axial position accuracy, and the rotation accuracy of the nut and, consequently, the operating accuracy of the screw shaft (including the actuator output member). Can be stably maintained.
鉄系金属製の筐体構成部材は、鋳鉄品又は鍛造品とすることができる。このようにすれば、この筐体構成部材を安価にかつ精度良く量産することができる。 The iron-based metal casing constituent member may be a cast iron product or a forged product. In this way, this housing component can be mass-produced with low cost and high accuracy.
複数の筐体構成部材のうち、鉄系金属製の筐体構成部材を除く残余の筐体構成部材は、金属の中でも比重が小さく、かつ高い熱伝導率を有するアルミニウム合金で形成するのが好ましい。これにより、筐体(電動アクチュエータ)の軽量化および冷却効率の向上を図ることができる。 Of the plurality of casing constituent members, the remaining casing constituent members excluding the ferrous metal casing constituent members are preferably formed of an aluminum alloy having a low specific gravity and high thermal conductivity among metals. . Thereby, weight reduction of a housing | casing (electric actuator) and improvement of cooling efficiency can be aimed at.
以上の構成を有する電動アクチュエータには、電動モータ部の小型化、ひいては電動アクチュエータの軽量・コンパクト化を目的として、電動モータ部のロータの回転を減速してナットに伝達する減速機をさらに設けることができる。特に、トラクションドライブ式の遊星減速機は、種々の減速機の中でもバックラッシュが少なく低騒音であるという特徴を有することから、静粛で動作精度に優れた電動アクチュエータを実現する上で有利となる。但し、トラクションドライブ式の遊星減速機においては、その内部(相対回転する部材同士の接触部)に適当なトラクション(径方向の予圧)を付与しなければ構成部材間で適切にトルクを伝達することができない。上記のトラクションは、例えば、環状のトラクション付与部材を軸方向に圧縮して内径寸法を縮小させることによって付与することができるが、この場合、トラクション付与部材の軸方向の圧縮代を精度良く維持・管理する必要がある。 The electric actuator having the above configuration is further provided with a speed reducer that decelerates the rotation of the rotor of the electric motor unit and transmits it to the nut for the purpose of reducing the size of the electric motor unit and, consequently, the weight and size of the electric actuator. Can do. In particular, the traction drive type planetary speed reducer has the feature of low backlash and low noise among various speed reducers, which is advantageous in realizing a quiet and excellent electric actuator. However, in a traction drive type planetary speed reducer, torque must be properly transmitted between components unless appropriate traction (radial preload) is applied to the inside (contact portion between the relatively rotating members). I can't. The traction can be applied, for example, by compressing an annular traction applying member in the axial direction to reduce the inner diameter dimension, but in this case, the axial compression allowance of the traction applying member is accurately maintained. Need to manage.
そこで、本発明では、軸方向に圧縮(弾性的に圧縮)された状態のトラクション付与部材を、鉄系金属製の筐体構成部材と軸方向で当接させることにした。この筐体構成部材は、鉄系金属材料で形成されている関係上、高剛性で温度変化に伴う変形量も少ない。従って、トラクション付与部材の軸方向の圧縮代、ひいては縮径変形量を安定的に維持可能とし、所定のトラクションを減速機内部に付与することができる。 Therefore, in the present invention, the traction imparting member that is compressed in the axial direction (elastically compressed) is brought into contact with the iron-based metal casing constituent member in the axial direction. Since this casing member is formed of an iron-based metal material, it has high rigidity and a small amount of deformation due to temperature change. Accordingly, it is possible to stably maintain the axial compression allowance of the traction applying member, and thus the diameter reduction deformation amount, and it is possible to apply predetermined traction to the inside of the reduction gear.
以上の構成において、ナットは、電動モータ部の軸方向外側にシフトした位置に配置することができる。この場合、電動モータ部とナットとを径方向で重畳させる場合(例えば、特許文献1)に比べ、電動モータ部を径方向に小型化することができるので、径方向にコンパクトな電動アクチュエータを実現することができる。 In the above configuration, the nut can be arranged at a position shifted outward in the axial direction of the electric motor unit. In this case, compared with the case where the electric motor unit and the nut are overlapped in the radial direction (for example, Patent Document 1), the electric motor unit can be reduced in the radial direction, so that an electric actuator that is compact in the radial direction is realized. can do.
電動モータ部は、ロータの内径側に配置され、ロータの回転を出力するモータ部出力軸と、互いに対向するロータの内周面とモータ部出力軸の外周面との間に配置されたトルクリミッタと、を有するものとすることができる。このようにすれば、電動アクチュエータの構成部品への過負荷を防止し、構成部品の損傷等を防止することができる。これにより、電動アクチュエータが作動不能となる事態を可及的に防止することができ、電動アクチュエータの信頼性を一層向上することができる。 The electric motor unit is arranged on the inner diameter side of the rotor, and is a torque limiter arranged between the motor unit output shaft that outputs the rotation of the rotor, and the inner peripheral surface of the rotor and the outer peripheral surface of the motor unit output shaft facing each other And can have. If it does in this way, overload to the component of an electric actuator can be prevented, and damage etc. of a component can be prevented. Thereby, the situation where the electric actuator becomes inoperable can be prevented as much as possible, and the reliability of the electric actuator can be further improved.
以上より、本発明によれば、ねじ軸(を含むアクチュエータの出力部材)の動作精度に優れ、信頼性に富む電動アクチュエータを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electric actuator that is excellent in operation accuracy of the screw shaft (including the output member of the actuator) and has high reliability.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明においては軸方向の方向性を示すために「軸方向一方側」および「軸方向他方側」との語句を使用するが、これらはそれぞれ、図1,2における紙面右側(筐体8の開口側)および紙面左側(筐体8の閉塞側)である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the terms “one side in the axial direction” and “the other side in the axial direction” are used to indicate the directionality in the axial direction. They are the opening side of the
図1および図2は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図であり、より詳細には、図1は、図3および図6のH−H線矢視断面図であり、図2は、図6のI−I線矢視断面図である。なお、図1および図2は、電動アクチュエータ1の出力部材(ここでは、後述するボールねじ91のねじ軸93)が原点に位置した状態を示している。
1 and 2 are longitudinal sectional views of an electric actuator according to an embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 1 is a sectional view taken along the line HH in FIGS. 3 and 6. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1 and 2 show a state where an output member of the electric actuator 1 (here, a
図1および図2に示すように、電動アクチュエータ1は、回転駆動力を発生させる電動モータ部Aと、電動モータ部Aの回転運動を直線運動に変換して出力する運動変換機構部Bと、これらを収容した筐体8とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric actuator 1 includes an electric motor unit A that generates a rotational driving force, a motion conversion mechanism unit B that converts the rotational motion of the electric motor unit A into a linear motion, and outputs the linear motion. And a
本実施形態の筐体8は、軸方向他方側から軸方向一方側に向けて連ねて配置された4つの筐体構成部材(第1の筐体構成部材81〜第4の筐体構成部材84)からなり、全体として有底筒状をなす。第1の筐体構成部材81は有底筒状に形成され、第2〜第4の筐体構成部材82〜84は両端が開口した筒状に形成されている。図9および図10にも示すように、第1〜第4の筐体構成部材81〜84は、ボルト部材85を用いて結合一体化されている。第4の筐体構成部材84は、ボルト挿通孔84bが設けられたフランジ部84aを一体に有し、電動アクチュエータ1を図示外の使用機器に固定する際には、ボルト挿通孔84bを挿通させた図示外のボルト部材が使用機器に締結される。
The
第1〜第4の筐体構成部材81〜84のうち、第3の筐体構成部材83は鉄系金属材料で形成され、残りの筐体構成部材、すなわち第1の筐体構成部材81、第2の筐体構成部材82および第4の筐体構成部材84は、比重が小さく、かつ熱伝導率が高いアルミニウム合金で形成される。これは、使用機器に対する電動アクチュエータ1の搭載性等を高める上では電動アクチュエータ1を軽量・コンパクト化することが好ましく、また、電動モータ部Aの駆動に伴う筐体8の内部温度上昇を可及的に抑制するためである。従って、上記のように、筐体8の大半をアルミニウム合金製とすれば、筐体8(電動アクチュエータ1)を軽量化しつつ、冷却効率を高めることができる。
Of the first to fourth casing
なお、製造コスト低減の観点から、鉄系金属製の第3の筐体構成部材83は鋳鉄品又は鍛造品とするのが好ましく、また、第1の筐体構成部材81、第2の筐体構成部材82および第4の筐体構成部材84は、何れもアルミダイキャスト品とするのが好ましい。
From the viewpoint of reducing the manufacturing cost, it is preferable that the third
図1および図3に示すように、第1の筐体構成部材81にはコネクタ101を有するターミナル部Dが設けられ、コネクタ101は第1の筐体構成部材81の軸方向外側に突出している。コネクタ101内には、動力電源用や信号線用の端子が設けられており、動力電源用の端子はステータコイル51cと電気的に接続され、信号線用の端子は図示外のセンサ(例えば、電動モータの回転角度検出用センサ)と電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the first
電動モータ部Aは、電動モータ29と、モータ部出力軸6と、トルクリミッタ7とを備える。電動モータ29は、筐体8(第1および第2の筐体構成部材81,82)に固定されたステータ51と、ステータ51と径方向隙間を介して対向配置されたロータ52とを備えたラジアルギャップ型である。
The electric motor unit A includes an
図1、図2および図5に示すように、ステータ51は、軸方向に積層した複数の電磁鋼板からなるステータコア51aと、ステータコア51aに装着された絶縁材料からなるボビン51bと、ボビン51bに巻き回されたステータコイル51cとを有する。
As shown in FIGS. 1, 2 and 5, the
ロータ52は、環状のロータコア52aと、ロータコア52aに取り付けられた複数のマグネット52bと、ロータコア51aの内周に固定された筒状(中空状)のロータインナ52cとを備える。ロータコア52aは、軸方向に積層した複数の電磁鋼板で形成される。ロータインナ52cはロータコア52aよりも軸方向で長寸に形成され、ロータインナ52cの軸方向一方側および他方側の端部はロータコア52aの軸方向外側に突出している。ロータインナ52cは、その軸方向一方側および他方側の端部外周面に固定された軸受53,54によって筐体8に対して回転自在に支持されている。軸受53,54としては、ラジアル荷重とアキシャル荷重の双方を支持できる転がり軸受、例えば深溝玉軸受が使用される。
The rotor 52 includes an
図1および図2に示すように、モータ部出力軸6は、軸方向の両端を開口させた円筒状に形成されており、これにより、電動モータ部A(の電動モータ29)は中空モータとしての構造を有する。モータ部出力軸6は、ロータインナ52cの内周に隙間嵌めで嵌合されており、ロータインナ52cに対して相対回転可能である。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the motor
図7に拡大して示すように、ロータインナ52cの内周面には、内径寸法が他所よりも大きい環状凹部521が形成され、この環状凹部521は、図1に示すように、例えばロータインナ52cの軸方向他方側の端部に形成される。互いに対向するロータインナ52cの環状凹部521の内周面とモータ部出力軸6の外周面との間に環状空間が形成され、この環状空間にトルクリミッタ7が配置されている。
As shown in an enlarged view in FIG. 7, an
トルクリミッタ7は、電動モータ29から出力された回転動力をモータ部出力軸6に伝達する一方で、過負荷が作用した時にはトルク伝達を遮断し、電動モータ29のロータ52(ロータインナ52c)とモータ部出力軸6の相対回転を許容する。このような機能を有する限りにおいて、任意の構成のトルクリミッタ7を採用することができるが、本実施形態では、摩擦式クラッチの一種である多板クラッチをトルクリミッタ7として使用している。
The
図5および図7を参照して、トルクリミッタ7の構成を説明する。トルクリミッタ7としての多板クラッチは、軸方向に離間して配置された一対の第1摩擦板71,71と、一対の第1摩擦板71,71の間に配置された第2摩擦板72と、第1摩擦板71と第2摩擦板72を圧接させた波形ばね等の弾性部材73と、押圧板74とを備える。押圧板74は、ロータインナ52cの内周面の環状溝に嵌合された止め輪75により軸方向で位置決めされ、所定の押圧力(軸方向荷重)を弾性部材73に付与する。
The configuration of the
ロータインナ52cに設けられた環状凹部521の内周面には、軸方向に延びる雌セレーション522が形成されており、この雌セレーション522に第1摩擦板71および押圧板74が嵌合されている。また、モータ部出力軸6の外周面には、軸方向に延びる雄セレーション6aが形成されており、この雄セレーション6aに第2摩擦板72が嵌合されている。そして、弾性部材73の付勢力により、第1摩擦板71と第2摩擦板72間に摩擦力が発生する。
A
電動モータ29とモータ部出力軸6の間に作用するトルクが両摩擦板71,72間に作用する摩擦力以下であるときは、両摩擦板71,72が一体回転するため、電動モータ29の回転動力が両摩擦板71,72を介してモータ部出力軸6に伝達される。これにより、モータ部出力軸6に接続される減速機20(詳細は後述する)、さらにはこの減速機20の出力側に接続される運動変換機構部Bが駆動される。一方、電動モータ29とモータ部出力軸6の間に作用するトルクが両摩擦板71,72間に作用する摩擦力を上回ると、一方の摩擦板が他方の摩擦板に対して滑るため、電動モータ29とモータ部出力軸6との間でのトルク伝達が遮断される。これにより、モータ部出力軸6とロータインナ52cの相対回転が許容される。
When the torque acting between the
図1および図2に示すように、運動変換機構部Bは、外周面に螺旋状溝が形成され、電動モータ29のロータ52の回転中心と同軸に配置されたねじ軸93と、内周面に螺旋状溝が形成され、ねじ軸93の外周に嵌合されたナット92と、ねじ軸93とナット92の螺旋状溝間に配置された多数のボール94と、ねじ軸93とナット92の間に配設された循環部材としてのこま(図示省略)とを備えたボールねじ91からなる。ねじ軸93の軸方向一方側の端部には、図示外の操作対象を操作する操作部Cとしてのアクチュエータヘッド100が設けられており、本実施形態では、ねじ軸93の軸方向一方側の端部にアクチュエータヘッド100が一体的に設けられている。従って、ねじ軸93は、電動アクチュエータ1の出力部材を構成する。操作部C(アクチュエータヘッド100)は、ねじ軸93と別体に設けることもでき、用途に応じたものが選択使用される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the motion conversion mechanism B has a
ナット92は、電動モータ部Aの出力部材(モータ部出力軸6)と接続されて回転駆動される。詳細は後述するが、本実施形態では、減速機20を介して電動モータ部Aの回転運動がナット92に伝達されるため、ナット92には、減速機20の出力部材を構成するキャリア24が圧入等の適宜の手段で固定されている。
The
ナット92は、電動モータ部Aよりも軸方向一方側にシフトした位置に配置されており、電動モータ部Aのロータインナ52cおよびモータ部出力軸6と径方向で重畳していない。この場合、ロータインナ52cの内径寸法D1およびモータ部出力軸6の内径寸法D2を、ナット92の外径寸法D3よりも小さくすることができるため、径方向寸法が小さい小型の電動モータ29を使用することができる。これにより、電動モータ部A、ひいては電動アクチュエータ1を径方向にコンパクト化することができる。
The
図1および図4に示すように、中空状をなすモータ部出力軸6の内周に、ねじ軸93の回り止め機構が設けられる。すなわち、ねじ軸93の回り止め機構は、電動モータ部Aの軸方向範囲内に設けられる。これにより、ねじ軸93の回り止め機構を電動モータ部Aの軸方向外側に設ける場合(例えば、特許文献1)に比べ、電動アクチュエータ1を軸方向にコンパクト化することができる。
As shown in FIGS. 1 and 4, a rotation prevention mechanism for the
本実施形態の回り止め機構は、筐体8を構成する第1の筐体構成部材81に固定され、モータ部出力軸6の内径側に配置された筒状のガイド部材95と、ねじ軸93を径方向に貫通する貫通孔に挿通され、径方向外側の端部がねじ軸93の径方向外側に突出したピン96と、ピン96の突出部分に回転自在に嵌合されたガイドカラー97の協働で形成される。ガイド部材95は、モータ部出力軸6の内周面とねじ軸93の外周面との間に配置された円筒部95aを有する。この円筒部95aの内径面には、軸方向に延びたガイド溝95bが形成されており、このガイド溝95bにガイドカラー97が嵌め込まれている。以上の構成により、ねじ軸93は筐体8に対する回り止めがなされた状態で軸方向に滑らかに進退移動(直線運動)可能となる。
The anti-rotation mechanism of the present embodiment is fixed to a first
図1および図2に示すように、ナット92は、その外周面に内輪が固定された転がり軸受9により筐体8に対して回転自在に支持される。転がり軸受9としては、ラジアル荷重とアキシャル荷重の双方を支持することができるもの、特にその中でも高い荷重支持能力を具備する複列の深溝玉軸受が使用される。また、転がり軸受9として複列の深溝玉軸受を使用すれば、ナット92を両持ち構造にすることができるので、ナット92が軸方向に対して傾き、ナット92の回転精度が低下するのを防止することができる、という利点もある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
転がり軸受9の外輪は、その軸方向一方側および他方側の端面が、第4の筐体構成部材84の肩面84cおよび第3の筐体構成部材83の軸方向一方側の端面83aとそれぞれ当接している。すなわち、転がり軸受9は、外輪が第3の筐体構成部材83と第4の筐体構成部材84とで軸方向両側から挟持されることにより、軸方向で位置決めされている。この場合、筐体8を組み立てる(ボルト部材85を用いて第1〜第4の筐体構成部材81〜84を結合一体化する)のに伴って転がり軸受9を位置決め固定することができるので、組立性が良好である。転がり軸受9の内輪は、ナット92の軸方向一方側の端部外周に設けられたフランジ部と、減速機20のキャリア24とで挟持されている。
The outer ring of the rolling
図1および図2に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ1は、電動モータ部Aのモータ部出力軸6と運動変換機構部B(ボールねじ91)を構成するナット92の間のトルク伝達経路上に配設された減速機20を有する。この場合、ナット92には、減速機20で減速された高トルクの回転力が伝達されるため、電動モータ29を小型化することができ、これを通じて電動アクチュエータ1を軽量・コンパクト化することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric actuator 1 according to the present embodiment transmits torque between the motor
図6に示すように、本実施形態の減速機20はトラクションドライブ式の遊星減速機であり、太陽ローラ21と、複数の遊星ローラ23と、キャリア24と、遊星ローラ23の径方向外側に配置された円環状のトラクション付与部材22とを備える。本実施形態では、モータ部出力軸6の軸方向一方側の端部を太陽ローラ21として使用し、転がり軸受(例えば深溝玉軸受)25の外輪を遊星ローラ23として使用している。各転がり軸受25の内輪は中空軸26に圧入固定されている。
As shown in FIG. 6, the
図8に、電動アクチュエータ1(筐体8)の組立前の状態における、減速機20の外径端部付近の拡大図を模式的に示す。図8に示すように、トラクション付与部材22は、断面U字状の本体部22aと、本体部22aの軸方向両側に設けられたフランジ部22bとを一体に有する。筐体8の組立前(第2の筐体構成部材82と第3の筐体構成部材83とを結合一体化する前)の状態では、図8中に実線で示すように、第2の筐体構成部材82の内周に配置されたトラクション付与部材22の軸方向一方側のフランジ部22bが、第2の筐体構成部材82の軸方向一方側の端面よりも寸法tだけ突出している。
FIG. 8 schematically shows an enlarged view of the vicinity of the outer diameter end of the
トラクション付与部材22の軸方向他方側のフランジ部22bと筐体8(第2の筐体構成部材82)との間には、円環状をなした鉄系金属製の調整部材28が配置されており、この調整部材28により、筐体8の組立前の状態におけるトラクション付与部材22の軸方向一方側のフランジ部22bの突出量が調整される。
Between the
そして、筐体8を組み立てる(ボルト部材85を用いて第1〜第4の筐体構成部材81〜84を結合一体化する)と、トラクション付与部材22は、第3の筐体構成部材83の加圧面83bによって軸方向他方側に加圧されて軸方向に圧縮変形する。このように、トラクション付与部材22が軸方向に圧縮変形すると、トラクション付与部材22の本体部22が径方向内側に膨出するようにして本体部22が縮径する(図8中の二点鎖線を参照。但し、図8では変形の程度を誇張して描いている)。これにより、減速機20の内部、より詳細には、トラクション付与部材22と遊星ローラ23との接触部、さらには遊星ローラ23と太陽ローラ21との接触部にトラクション(径方向の予圧)が付与される。
Then, when the
以上の構成を有する本実施形態の電動アクチュエータ1は、電動モータ29のロータ52とモータ部出力軸6との間にトルクリミッタ7が配置されていることから、以下の態様で動作する。まず、通常時は、電動モータ29の回転動力がトルクリミッタ7、モータ部出力軸6および減速機20を介してボールねじ91のナット92に伝達されることにより、ナット92がねじ軸93の軸線回りに回転する。そして、ナット92の回転方向(電動モータ29のロータ52の回転方向)に応じて、アクチュエータヘッド100を有するねじ軸93が軸方向一方側に前進又は軸方向他方側に後退し、図示外の操作対象を操作する。
The electric actuator 1 of the present embodiment having the above configuration operates in the following manner because the
例えば、ねじ軸93(アクチュエータヘッド100)が操作対象を操作している最中に電動アクチュエータ1に軸方向の衝撃荷重が作用した場合には、ねじ軸93に逆入力荷重が負荷される。この逆入力荷重は、ねじ軸93およびボール94を介してナット92に伝達されるため、ナット92を筐体8に対して回転自在に支持する転がり軸受9には、これを軸方向他方側に加圧するスラスト荷重が負荷される。このスラスト荷重は、軸方向一方側の端面83aが転がり軸受9(の外輪)の軸方向他方側の端面に当接した第3の筐体構成部材83で受けられる。すなわち、本実施形態では、第3の筐体構成部材83の軸方向一方側の端面83aが、本発明でいう「荷重受け面」を構成する。
For example, when an axial impact load is applied to the electric actuator 1 while the screw shaft 93 (actuator head 100) is operating the operation target, a reverse input load is applied to the
このように、本実施形態の電動アクチュエータ1においては、転がり軸受9に作用するスラスト荷重を第3の筐体構成部材83で受けることができる。第3の筐体構成部材83は、鉄系金属材料で形成されて高い強度・剛性を具備することから、転がり軸受9を介して荷重受け面としての端面83aに大きなスラスト荷重が入力された場合でも、第3の筐体構成部材83自体が変形・破損等する可能性は可及的に減じられる。また、第3の筐体構成部材83は、筐体8を構成する一つの部材であることから、端面83aに入力されたスラスト荷重を筐体8全体に分散させることもできる。そのため、転がり軸受9に大きなスラスト荷重が負荷された場合でも、転がり軸受9の軸方向の位置精度等に狂いは生じ難く、従って、ナット92の回転精度、ひいてはねじ軸93(を含む電動アクチュエータ1の出力部材)の動作精度は安定的に維持される。
Thus, in the electric actuator 1 of the present embodiment, the third
また、第3の筐体構成部材83は、軸方向に圧縮された状態のトラクション付与部材22と軸方向で当接している。トラクション付与部材22は、軸方向に圧縮されて縮径変形することにより、トラクションドライブ式の遊星減速機からなる減速機20の内部にトラクションを付与するものである。第3の筐体構成部材83は鉄系金属材料で形成されている関係上、高剛性で温度変化に伴う変形量も少ない。このため、軸方向に圧縮された状態のトラクション付与部材22が第3の筐体構成部材83と軸方向で当接していれば、トラクション付与部材22に必要とされる軸方向の圧縮代、ひいては縮径変形量を安定的に維持することができる。従って、減速機20の内部に所定のトラクションを安定的に付与することができ、減速機20の動作精度を安定的に維持することができる。
The third
また、本実施形態の電動アクチュエータ1は、電動モータ部A内にトルクリミッタ7を有することから、ねじ軸93(アクチュエータヘッド100)が障害物と衝突する等してその前進移動が規制されるような状況になっても、ロータインナ52cとモータ部出力軸6の間で滑りを生じさせてトルク伝達経路を遮断することができる。このため、減速機20やボールねじ91(運動変換機構部B)に過大な負荷が作用することを防止し、これらが破損等するのを防止することができる。
Moreover, since the electric actuator 1 of this embodiment has the
本実施形態の電動アクチュエータ1は、上述したように、ねじ軸93や減速機20の動作精度に優れ、また、減速機20や運動変換機構部B(ボールねじ91)の破損等を可及的に防止することができる信頼性に富むものである。さらに、本実施形態の電動アクチュエータ1は、軽量・コンパクトで使用機器に対する搭載性に優れ、組立性も良好で低コストに製造可能である。
As described above, the electric actuator 1 of the present embodiment is excellent in the operation accuracy of the
以上、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ1について説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限られない。 As mentioned above, although the electric actuator 1 which concerns on one Embodiment of this invention was demonstrated, embodiment of this invention is not restricted to this.
例えば、以上で説明した電動アクチュエータ1では、減速機20として、トラクションドライブ式の遊星減速機を採用したが、減速機20の構成は任意であり、その他の減速機(例えば遊星歯車減速機)を採用することもできる。また、減速機20は必須の構成ではなく、本発明は、減速機20を省略した電動アクチュエータ1にも適用することができる。
For example, in the electric actuator 1 described above, a traction drive type planetary speed reducer is adopted as the
また、以上で説明した電動アクチュエータ1では、筐体8を構成する第1〜第4の筐体構成部材81〜84のうち、第3の筐体構成部材83のみを鉄系金属材料で形成したが、筐体8の重量化や冷却効率の低下が問題とならないのであれば、その他の筐体構成部材を鉄系金属材料で形成しても構わない。
Moreover, in the electric actuator 1 demonstrated above, only the 3rd housing | casing
また、電動モータ部Aの電動モータ29としては、以上で説明したようなラジアルギャップ型ではなく、アキシャルギャップ型を採用しても構わない。また、以上で説明した電動アクチュエータ1では、運動変換機構部Bをボールねじ91で構成したが、本発明は、運動変換機構部Bに、ボール94および循環部材が省略された滑りねじを使用する場合にも好ましく適用することができる。
Further, as the
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、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 present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
1 電動アクチュエータ
6 モータ部出力軸
7 トルクリミッタ
8 筐体
9 転がり軸受
20 減速機
22 トラクション付与部材
29 電動モータ
52 ロータ
83 第3の筐体構成部材(鉄系金属製の筐体構成部材)
83a 端面(荷重受け面)
91 ボールねじ
92 ナット
93 ねじ軸
100 アクチュエータヘッド
A 電動モータ部
B 運動変換機構部
C 操作部
D ターミナル部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
83a End surface (load receiving surface)
91
Claims (6)
複数の筐体構成部材のうち、少なくとも一つが鉄系金属材料で形成されており、この鉄系金属製の筐体構成部材が、前記転がり軸受と軸方向で当接して前記転がり軸受に作用するスラスト荷重を受ける荷重受け面を有することを特徴とする電動アクチュエータ。 An electric motor unit, a motion conversion mechanism unit that converts the rotational motion of the electric motor unit into a linear motion, and a plurality of casing constituent members coupled in the axial direction, and the electric motor unit and the motion conversion mechanism unit A housing that accommodates the motion conversion mechanism, the screw shaft disposed coaxially with the rotation center of the rotor of the electric motor unit, and the outer periphery of the screw shaft, and through the rolling bearing An electric actuator having a nut rotatably supported with respect to the housing, wherein the screw shaft moves forward and backward in the axial direction as the nut rotates,
At least one of the plurality of casing constituent members is formed of an iron-based metal material, and the casing constituent member made of iron-based metal abuts on the rolling bearing in the axial direction and acts on the rolling bearing. An electric actuator having a load receiving surface for receiving a thrust load.
軸方向に圧縮されて縮径変形することにより前記遊星減速機の内部にトラクションを付与する環状のトラクション付与部材が、軸方向に圧縮された状態で前記鉄系金属製の筐体構成部材と軸方向で当接している請求項1〜3の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。 A traction drive planetary speed reducer that decelerates the rotation of the rotor and transmits it to the nut;
An annular traction imparting member that imparts traction to the inside of the planetary reducer by being compressed in the axial direction and contracting in diameter is compressed with the iron-based metal casing constituent member and the shaft in a compressed state in the axial direction. The electric actuator as described in any one of Claims 1-3 contact | abutted by the direction.
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