JP2018197567A - 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、自動車や二輪車等の各種車両においては、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。このような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する運動変換機構に、電動モータの回転中心と同軸に配置されたねじ軸と、複数のボールを介してねじ軸の外周に回転可能に嵌合されたナットとを備えるボールねじを採用したものがある(例えば、特許文献1)。この場合、電動モータの回転運動を受けてナットがねじ軸の軸線回りに回転すると、ねじ軸(電動アクチュエータの出力軸)が軸方向に直線運動(進退移動)し、操作対象を軸方向に操作する。 In recent years, various types of vehicles such as automobiles and motorcycles have been electrified to save labor and reduce fuel consumption. For example, operations of automatic transmissions, brakes, steering, and the like are performed by the power of an electric motor (electric motor). The system has been developed and put on the market. As an electric actuator used in such a system, a motion conversion mechanism that converts the rotary motion of an electric motor into a linear motion is used, a screw shaft that is arranged coaxially with the rotation center of the electric motor, and a screw through a plurality of balls. There is one that employs a ball screw including a nut that is rotatably fitted to the outer periphery of a shaft (for example, Patent Document 1). In this case, when the nut rotates around the axis of the screw shaft in response to the rotational movement of the electric motor, the screw shaft (output shaft of the electric actuator) moves linearly (back and forth) in the axial direction, and the operation target is operated in the axial direction. To do.
特許文献1の電動アクチュエータにおいて、電動モータやボールねじは有底筒状の筐体に収容されている。
In the electric actuator of
例えば、電動アクチュエータの電気系統に何らかの不具合が生じることにより、ねじ軸(出力軸)の後退移動時(筐体底部側への移動時)に出力軸がオーバーランし、出力軸と筐体の底部とが強く突き当たる場合がある。このように、出力軸と筐体の底部とが強く突き当たると、出力軸には、図11に模式的に示すように、その軸線が電動モータの回転中心に対して位置ズレするような撓みが生じるおそれがある。このような撓みが生じた場合、ボールねじに組み込まれたボールは、所定の接触点101b以外の接触点101cでもねじ軸101の螺旋溝101aと接触するため、ねじ軸101およびナット102とボール103との接触状態が三点接触となり(ボール103の中心Obが、ねじ軸101の螺旋溝101aとボール103との接触点101bと、ナット102の螺旋溝102aとボール103との接触点102bとを結ぶ直線Lに対して位置ズレし)、ボール103が転動不能ないわゆるロック状態に陥る。ボールねじがこのようなロック状態に陥ると、モータの回転運動をねじ軸101に伝達することができず、ねじ軸101が動作不能となる。
For example, when an electric system of the electric actuator has some trouble, the output shaft overruns when the screw shaft (output shaft) moves backward (when moving to the bottom of the housing), and the output shaft and the bottom of the housing May hit hard. As described above, when the output shaft and the bottom of the housing are strongly abutted, as shown schematically in FIG. 11, the output shaft is bent such that its axis is displaced from the rotation center of the electric motor. May occur. When such bending occurs, the ball incorporated in the ball screw comes into contact with the
従って、運動変換機構にボールねじを採用した電動アクチュエータにおいては、ねじ軸(出力軸)が筐体の底部に強く突き当たった場合でも、ボールねじが上記のロック状態に陥らないような対策(ロック防止対策)を講じておくことが好ましいと言える。しかしながら、特許文献1では上記のロック防止対策について何ら言及・検討されていない。但し、ロック防止対策を講じるにしても、電動アクチュエータの大型化、ひいては使用機器に対する電動アクチュエータの搭載性低下を招来するような対策は好ましくない。
Therefore, in an electric actuator that uses a ball screw as the motion conversion mechanism, measures are taken to prevent the ball screw from falling into the above-mentioned locked state even when the screw shaft (output shaft) hits the bottom of the housing strongly (lock prevention) It can be said that it is preferable to take measures. However,
以上の実情に鑑み、本発明の主な目的は、コンパクトでありながら、ねじ軸(出力軸)が安定的に作動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にある。 In view of the above circumstances, the main object of the present invention is to provide a highly reliable electric actuator that is compact and capable of stably operating a screw shaft (output shaft).
上記の目的を達成するために創案された本発明は、電動モータを有する駆動部と、駆動部の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部と、軸方向一方側の端部開口が閉塞された有底筒状をなし、駆動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、電動モータの回転中心と同軸に配置されたねじ軸と、複数のボールを介してねじ軸の外周に回転可能に嵌合されたナットとを有し、駆動部の回転運動を受けてナットが回転するの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、ねじ軸が、軸方向一方側の端部が開口すると共に軸方向他方側の端部が閉塞された中空状に形成され、軸方向に伸縮変形可能な弾性部を有する内方部材が、その軸方向一方側の端部をねじ軸の開口部外側に位置させると共に、その軸方向他方側の端部をねじ軸の閉塞部に当接させた状態でねじ軸の中空部に配置されていることを特徴とする。 Invented to achieve the above object, the present invention includes a drive unit having an electric motor, a motion conversion mechanism unit that converts the rotational motion of the drive unit into a linear motion, and an end opening on one side in the axial direction is closed. And a housing that houses the drive unit and the motion conversion mechanism unit. The motion conversion mechanism unit includes a screw shaft disposed coaxially with the rotation center of the electric motor, and a plurality of balls. In the electric actuator having a nut rotatably fitted on the outer periphery of the screw shaft, and the screw shaft is moved forward and backward in the axial direction as the nut rotates by receiving the rotational motion of the drive unit. The shaft is formed in a hollow shape in which an end portion on one side in the axial direction is opened and an end portion on the other side in the axial direction is closed, and an inner member having an elastic portion that can expand and contract in the axial direction is provided in the axial direction. When one end is positioned outside the opening of the screw shaft In, characterized in that it is disposed in the hollow portion of the screw shaft with its and the axial end portion of the other side is abutted against the closed portion of the screw shaft.
上記構成によれば、ねじ軸(ねじ軸を含んで構成される電動アクチュエータの出力軸)が軸方向一方側(筐体の底部側)に移動したときにオーバーランしたとしても、筐体の底部には、ねじ軸よりも先にねじ軸の内周に配置した内方部材が突き当たる。内方部材は軸方向に伸縮変形可能な弾性部を有し、内方部材の軸方向他方側の端部はねじ軸の閉塞部(軸方向他方側の端部)に当接していることから、内方部材が筐体の底部に突き当たると、弾性部の伸長変形(弾性復元力)によってねじ軸が軸方向他方側に押し戻される。これにより、ねじ軸が筐体と底部に強く突き当たり、ねじ軸にその軸線が電動モータの回転中心に対して位置ズレするような撓みが生じるのを可及的に防止することができるため、運動変換機構部としてのボールねじがロック状態に陥ることを可及的に防止することができる。また、本発明では、ねじ軸(出力軸)の内周にボールねじのロックを防止するための手段を設けたので、ロック防止対策を講じることによる電動アクチュエータの大型化を回避することができる。従って、本発明によれば、コンパクトでありながら、ねじ軸が安定的に作動可能で信頼性に富む電動アクチュエータを実現することができる。 According to the above configuration, even if the screw shaft (the output shaft of the electric actuator including the screw shaft) moves to one side in the axial direction (the bottom side of the housing), the bottom of the housing The inner member disposed on the inner periphery of the screw shaft comes into contact with the screw shaft before the screw shaft. The inner member has an elastic part that can be expanded and contracted in the axial direction, and the end on the other side in the axial direction of the inner member is in contact with the closing part (the end on the other side in the axial direction) of the screw shaft. When the inner member comes into contact with the bottom of the housing, the screw shaft is pushed back to the other side in the axial direction by the extension deformation (elastic restoring force) of the elastic portion. As a result, it is possible to prevent the screw shaft from striking strongly against the housing and the bottom, and to prevent the screw shaft from bending such that its axis is displaced from the rotation center of the electric motor. It is possible to prevent as much as possible that the ball screw as the conversion mechanism portion falls into the locked state. Further, in the present invention, since the means for preventing the ball screw from being locked is provided on the inner periphery of the screw shaft (output shaft), it is possible to avoid an increase in the size of the electric actuator by taking a lock prevention measure. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a highly reliable electric actuator that is compact and capable of stably operating the screw shaft.
内方部材は、例えば、ねじ軸に対して軸方向に相対移動可能にねじ軸と連結されたインナシャフトと、インナシャフトとねじ軸の閉塞部との間に介在する上記弾性部としての弾性部材とを備えたもので構成することができる。 The inner member is, for example, an inner shaft coupled to the screw shaft so as to be relatively movable in the axial direction with respect to the screw shaft, and an elastic member as the elastic portion interposed between the inner shaft and the closed portion of the screw shaft. It can comprise with.
ねじ軸とインナシャフトとは、両者を径方向に貫通するように連結ピンを嵌め込むことで連結することができる。このとき、連結ピンが嵌め込まれたインナシャフトの貫通穴を連結ピンの軸方向移動を許容する長穴に形成すると共に、連結ピンをねじ軸の貫通穴に対して圧入しておけば、インナシャフトとねじ軸を軸方向に相対移動可能に両者を連結することができる。 The screw shaft and the inner shaft can be connected by fitting a connecting pin so as to penetrate both in the radial direction. At this time, if the through hole of the inner shaft into which the connecting pin is fitted is formed into a long hole that allows the axial movement of the connecting pin, and the connecting pin is press-fitted into the through hole of the screw shaft, the inner shaft And the screw shaft can be coupled so as to be relatively movable in the axial direction.
連結ピン(ねじ軸とインナシャフトとの連結部)は、周方向に離間した複数箇所に設けるのが好ましい。 It is preferable to provide the connecting pin (the connecting portion between the screw shaft and the inner shaft) at a plurality of locations separated in the circumferential direction.
インナシャフトを、軸方向一方側の端部が開口した中空状に形成し、インナシャフトの中空部に、ねじ軸の軸方向の進退移動を案内する案内軸を配置し、連結ピンの内径端部に回転可能に外嵌した回転体を案内軸に設けられた軸方向溝に嵌合しても良い。このようにすれば、ねじ軸の中空部にねじ軸の回り止め機構を設けることができるので、コンパクトな電動アクチュエータを実現する上で有利となる。 The inner shaft is formed in a hollow shape with an end on one side in the axial direction, a guide shaft that guides the axial movement of the screw shaft in the hollow portion of the inner shaft is arranged, and the inner end of the connecting pin A rotating body externally fitted to the guide shaft may be fitted into an axial groove provided on the guide shaft. In this way, since a screw shaft detent mechanism can be provided in the hollow portion of the screw shaft, it is advantageous in realizing a compact electric actuator.
以上より、本発明によれば、検出装置の検出精度の低下を可及的に防止することが可能となるので、ねじ軸の作動精度が良好で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 prevent the detection accuracy of the detection device from being lowered as much as possible. Therefore, it is possible to provide an electric actuator with good operation accuracy of the screw shaft and 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、図1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、図2は図1のV−V線矢視断面図、図3は図1の左側面図、図4は図1のW−W線矢視断面図、図5は図1のX−X線矢視断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line VV in FIG. 1, FIG. 3 is a left side view of FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along line XX in FIG.
図1および図2に示すように、電動アクチュエータ1は、駆動部A、運動変換機構部B、検出部Cおよびターミナル部Dを備え、これらは、全体として有底筒状をなす筐体2に収容・保持されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
筐体2は、軸方向一方側(図1および図2においては紙面左側。以下同様。)および軸方向他方側(図1および図2においては紙面右側。以下同様。)の端部が開口した筒状の第1ケーシング20と、第1ケーシング20の軸方向一方側および他方側にそれぞれ配置され、第1ケーシング20に対して着脱可能に連結された第2ケーシング22および第3ケーシング26とからなる。第2ケーシング22および第3ケーシング26は、組立用ボルト27によって第1ケーシング20に対して連結されており、第1ケーシング20の軸方向一方側の端部開口は第2ケーシング22によって閉塞される。従って、本実施形態では、第2ケーシング22が筐体2の底部を構成する。
The
筐体2の内部空間は、第1ケーシング20に一体的に設けられたリング状の隔壁21により、駆動部A等を収容した第1収容室2aと、検出部Cを収容した第2収容室2bとに区分されている。第2ケーシング22は、穴開き円盤状のベース部材23と、ベース部材23の中央穴に挿通された案内軸24とを備える。図示例の案内軸24は、中実のフランジ付軸からなり、取付用ボルト25によってベース部材23に連結されている。
The internal space of the
図1、図2および図4に示すように、駆動部Aは、第1ケーシング20の内周に固定されたステータ11と、径方向隙間を介してステータ11の内周に対向配置されたロータ12とを備えたラジアルギャップ型の電動モータ13を有する。ステータ11は、ステータコア11aと、ステータコア11aに装着された絶縁用のボビン11bと、ボビン11bに巻き回されたコイル11cとを備える。図4に示すように、ステータコア11aは、その外周部に設けられた凸部を第1ケーシング20の内周面に設けられた凹部に嵌合することにより、第1ケーシング20に対して回り止め状態で固定されている。ロータ12は、ロータコア12aと、ロータコア12aの外周に取り付けられた永久磁石12bと、円筒状に形成され、ロータコア12aを外周に装着した円筒状のロータインナ12cとを備える。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the drive unit A includes a
図1および図10に示すように、ターミナル部Dは、第1ケーシング20と第3ケーシング26との間に画成された凹部に嵌合固定され、一部が筐体2の径方向外側に突出したコネクタ16と、電動モータ13のステータ11と第1ケーシング20との間に配置されたバスバー17とを有する。コネクタ16内には動力電源用の端子が設けられ、この端子はバスバー17の端子17aを介してステータコイル11cと電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 10, the terminal portion D is fitted and fixed in a concave portion defined between the
図1、図2、図4および図5に示すように、運動変換機構部Bは、電動モータ13のロータ12の回転中心と同軸に配置され、電動アクチュエータ1の出力軸4を構成するねじ軸41と、複数のボール45を介してねじ軸41の外周に回転可能に嵌合されたナット42と、ねじ軸41が軸方向に進退移動する際に、ねじ軸41の外周面に設けられた螺旋溝41cとナット42の内周面に設けられた螺旋溝43aとの間でボール45を無限循環させる循環部材としてのこま46とを備えたボールねじ40で構成される。こま46は、ナット42(のねじナット部43)の内周面および外周面に開口した貫通穴の内部に配置され、例えば加締めによってナット42に固定される。
As shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the motion conversion mechanism portion B is arranged coaxially with the rotation center of the
ナット42は、内周面に螺旋溝43aが形成され、電動モータ13のロータ12(ロータインナ12c)とトルク伝達可能にロータインナ12cの内周に配置されたねじナット部43と、ねじナット部43の一端から第2ケーシング22に近接する位置まで軸方向に延びた筒状部44とを一体に有する。本実施形態では、ねじナット部43の外周にロータインナ12cが圧入されることにより、ロータインナ12cとナット42の間で直接的にトルクが伝達される。
The
本実施形態では、ナット42のねじナット部43の外周にロータインナ12cを圧入固定したので、両者の組付性が良好である。また、ナット42とロータインナ12c(ロータ12)とを別体構造としたので、例えば、仕様が異なるボールねじ40を採用する場合でも、ロータ12、ひいては電動モータ13を共用することが可能となる。そのため、部品を共用することによる電動アクチュエータ1の多品種展開(シリーズ化)を実現する上で有利となる。
In this embodiment, since the rotor inner 12c is press-fitted and fixed to the outer periphery of the
ナット42の筒状部44の内周面44aは、螺旋溝のない平滑な円筒面に形成され、ねじ軸41の外周面と径方向隙間を介して対向している。筒状部44の外周面は、相対的に大径の大径外周面44bと、相対的に小径の小径外周面44cとを有する。大径外周面44bには、転がり軸受18の内輪が固定され、小径外周面44bには、検出部Cを構成する検出装置30の回転側(ロータリングとしてのレゾルバロータ31)が固定されている。
The inner
詳細な図示は省略しているが、以上の構成を有するボールねじ40は、互いに対向するねじ軸41の外周面とナット42のねじナット部43の内周面との間の径方向隙間に潤滑剤としてのグリースを充填する一方、互いに対向するねじ軸41の外周面とナット42の筒状部44の内周面44aとの間にグリースを充填しない状態で筐体2の内部に組み込まれている。
Although not shown in detail, the
ナット42は、電動モータ13のロータ12の軸方向一方側および軸方向他方側にそれぞれ配置された転がり軸受18,19によって、筐体2に対して回転自在に支持されている。転がり軸受18は、第1ケーシング20の隔壁21の内周面とナット42の筒状部44の大径外周面44bとの間に圧入嵌合され、隔壁21(のフランジ部)とナット42(の肩面)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。また、転がり軸受19は、第3ケーシング26の内周面に圧入嵌合される一方、ナット42のねじナット部43の外周面に対してすきま嵌めされ、第3ケーシング26とナット42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。
The
本実施形態では、転がり軸受18,19の双方がシール付の玉軸受(深溝玉軸受)で構成される。転がり軸受18を代表例にとってその詳細を説明すると、転がり軸受18は、図6に示すように、内輪18aおよび外輪18bと、内輪18aの内側軌道面と外輪18bの外側軌道面との間に転動自在に配置された複数のボール18cと、複数のボール18cを周方向所定間隔で保持する保持器18dと、内輪18aと外輪18bの間の環状空間に介在する潤滑剤としてのグリース(図示省略)と、保持器18dの軸方向両側に配置された一対のシール部材18eとを備える。図示例のシール部材18eは、外径端部が外輪18bの内周面に嵌合固定され、内径端部が内輪18aの外周面に近接配置された非接触タイプのシール部材(シールド板)であるが、内径端部に内輪18aの外周面と接触するシールリップが設けられた接触タイプのシール部材を採用しても良い。なお、図6は、電動モータ13やバスバー17を省略して描いている。
In the present embodiment, both the rolling
ねじ軸41は、外周面に螺旋溝41cが形成されると共に内周面41dが径一定の円筒面に形成された中空状の軸部41aと、軸部41aの軸方向他方側の端部開口を閉塞する閉塞部41bとを一体に有する中空軸からなる。
The
本実施形態において、出力軸4は、ねじ軸41と、ねじ軸41の中空部に配置された内方部材とからなる。図1および図2に示すように、内方部材は、ねじ軸41と連結されたインナシャフト47と、インナシャフト47とねじ軸41の閉塞部41bとの間に配置された弾性部としての弾性部材50とを備える。インナシャフト47は、第2ケーシング22を構成する案内軸24とねじ軸41(の軸部41a)との間に配置された中空状の軸部47aと、軸部47aの軸方向他方側の端部開口を閉塞する閉塞部47bとを一体に有する中空軸からなる。インナシャフト47は、ねじ軸41および案内軸24に対して軸方向に相対移動可能である。
In the present embodiment, the
図7に拡大して示すように、インナシャフト47の軸方向一方側の端部には、軸部47aの内周面および外周面に開口した貫通穴47dが180°ピッチで2つ設けられ、また、ねじ軸41の軸方向一方側の端部には、軸部41aの内周面41dおよび外周面に開口した貫通穴41fが180°ピッチで2つ設けられている。貫通穴47d,41fは、周方向に離間した3箇所以上に設けても良い。
As shown in FIG. 7 in an enlarged manner, two through
インナシャフト47は、貫通穴47d,41fに嵌め込まれた断面円形の連結ピン51によってねじ軸41と連結されている。連結ピン51の抜け止めを図るため、連結ピン51の外周にリング状のピンカバー52を圧入すると共に、各連結ピン51の内径端部に回転体としてのガイドローラ53を外嵌している。ガイドローラ53は、連結ピン51の内径端部に回転可能に外嵌され、案内軸24に設けられた軸方向の案内溝24aに嵌合されている(図4および図5を併せて参照)。このような構成により、電動モータ13が駆動されてロータ12が回転し、これに伴ってナット42がねじ軸41の軸線回りに回転すると、ねじ軸41を含む出力軸4は回り止めされた状態で軸方向に進退移動する。
The
ねじ軸41に設けられた貫通穴41fは、連結ピン51が圧入された真円状に形成される一方で、インナシャフト47に設けられた貫通穴47dは、連結ピン51の軸方向移動を許容する長穴(軸方向を長手方向とする長穴)に形成されている。以上の構成により、ねじ軸41に対するインナシャフト47の軸方向の相対移動量は、貫通穴47dの軸方向寸法の範囲内に制限される。
The through
弾性部としての弾性部材50は、ゴム材料等の弾性材料で形成され、ねじ軸41の閉塞部41bとインナシャフト47の閉塞部47bとの間に軸方向に圧縮された状態で介在している。すなわち、弾性部材50の一端および他端は、それぞれ、インナシャフト47の閉塞部47bの他端面47cおよびねじ軸41の閉塞部41bの一端面41eに圧接している。係る態様で弾性部材50が設けられていることにより、インナシャフト47は軸方向一方側に付勢され、連結ピン51は、図7にも示すように、インナシャフト47の貫通穴47dの他端部に位置する。これにより、インナシャフト47は弾性部材50と連結ピン51によって軸方向両側から拘束されるため、ねじ軸41に対するインナシャフト47のガタ止めがなされる。なお、弾性部材50としては、上記のもの以外にも、圧縮コイルばねを採用することも可能である。
The
本実施形態の電動アクチュエータ1が正常に駆動されている際(例えば、出力軸4が軸方向他方側に前進移動し、図示外の操作対象を所定態様で軸方向に操作している際)には、図7に示すように、内方部材を構成するインナシャフト47の軸方向一方側の端部が、ねじ軸41の軸方向一方側の端部よりも軸方向一方側(ねじ軸41の開口部外側)に位置した状態に保持される。
When the
一方、例えば、電動アクチュエータ1の駆動中に電動モータ13に対する電力供給が中断されることにより、ねじ軸41を含む出力軸4に対して出力軸4を軸方向一方側に加圧する逆入力荷重が負荷されると、出力軸4が軸方向一方側に向けて急速移動し、筐体2の底部(第2ケーシング22)に衝突する可能性がある。出力軸4が第2ケーシング22に衝突すると、出力軸4には、その軸線が電動モータ13のロータ12の回転中心に対して位置ズレするような撓みが生じる場合がある。このような撓みが生じると、図11を参照して説明したように、ねじ軸41の螺旋溝41cおよびナット42の螺旋溝43aとボール45との接触状態がいわゆる三点接触となり、ボール45が螺旋溝41c,43a上を転動不能ないわゆるロック状態に陥る。ボールねじ40がロック状態に陥ると、電動モータ13のロータ12の回転運動をねじ軸41に伝達することができず、出力軸4が作動不能となる。
On the other hand, for example, when the electric power supply to the
本実施形態の電動アクチュエータ1では、上記構成の出力軸4を採用したため、ボールねじ40がロック状態に陥ることに起因して出力軸4が作動不能となるような重大欠陥の発生を効果的に防止することができる。その詳細理由を以下説明する。
In the
まず、インナシャフト47および弾性部材50を備えた内方部材がねじ軸41の中空部に配置され、通常は、インナシャフト47の軸方向一方側の端部がねじ軸47の開口部外側に位置しているため、出力軸4が軸方向一方側に向けて急速移動した場合でも、第2ケーシング22には、インナシャフト47が優先的に接触(衝突)する。第2ケーシング22にインナシャフト47が衝突すると、インナシャフト47がねじ軸41に対して軸方向に相対移動し、ねじ軸41の閉塞部41bとインナシャフト47の閉塞部47bとの間に介在する弾性部材50が軸方向に圧縮される。ねじ軸41とインナシャフト47とはインナシャフト47の貫通穴47dに嵌め込まれた連結ピン51によって相対移動可能に連結されているため、図8に示すように、ねじ軸41に対するインナシャフト47の相対移動に伴って連結ピン51が貫通穴47dの一端部に位置した時点で、それ以上のインナシャフト47の相対移動、すなわち弾性部材50の圧縮変形が規制される。圧縮変形が規制された後には、弾性部材50がその弾性復元力によって軸方向に伸長変形し、これに伴ってねじ軸41が軸方向他方側に加圧される。そのため、出力軸4に逆入力荷重が負荷されるのに伴って、ねじ軸41が第2ケーシング22に衝突しようとしても、逆入力荷重は弾性部材50によって減衰されるので、ねじ軸41が第2ケーシング22に強く衝突するのを回避することができる。以上により、ボールねじ40がロック状態に陥り、これに伴って出力軸4が作動不能となるような重大欠陥の発生を効果的に防止することができる。
First, the inner member including the
図1、図2、図5および図6に示すように、検出部Cは、ナット42の回転角を検出する検出装置30を備え、検出装置30を含む検出部Cは筐体2の第2収容室2bに収容・配置されている。検出装置30は、ナット42と一体回転可能にナット42の筒状部44の小径外周面44cに嵌合されたロータリングとしてのレゾルバロータ31と、径方向隙間を介してレゾルバロータ31の外周に対向配置されたレゾルバステータ32とを備えたレゾルバで構成される。
As shown in FIGS. 1, 2, 5, and 6, the detection unit C includes a
レゾルバステータ32は、周方向に離間した複数箇所(本実施形態では7箇所。図5参照。)に配置された固定ピン35により、第1ケーシング20の内周面に回り止め状態で固定されている。詳細な図示は省略しているが、レゾルバステータ32は、電動モータ13のステータ11と同様に、ステータコア、ステータコアに装着された絶縁用のボビンおよびボビンに巻き回されたコイルを備える。ステータコイルには信号線や電源線を含むハーネス(電気配線)33の一端が電気的に接続されており、ハーネス33は、第2ケーシング22のベース部材23に固定されたグロメット34の孔部を介して筐体2の軸方向外側に引き出される。筐体2の外側に引き出されたハーネス33の他端は、図示外の制御装置や電源と電気的に接続される。
The
図5に示すように、レゾルバロータ31は、いわゆるキー嵌合によってナット42の筒状部44に対して回り止めされている。また、レゾルバロータ31は、ナット42に設けた肩面44dと、レゾルバロータ31の軸方向一方側に配置された位置決め手段とで軸方向両側から挟持されることにより、ナット42の筒状部44に対して軸方向で位置決めされている。本実施形態において、上記の位置決め手段は、レゾルバロータ31の軸方向一方側に隣接配置され、ナット42の筒状部44の小径外周面44cに圧入されたOリング36と、Oリング36の軸方向一方側に隣接配置され、筒状部44の小径外周面44cに設けられた環状溝に嵌合された止め輪37とを備える。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態の検出装置30は以上の構成を有し、検出装置30は、レゾルバロータ31がナット42と一体回転するのに伴ってレゾルバロータ31とレゾルバステータ32の間で生じるリアクタンス変化により発生する電気信号に基づきナット42の回転角を検出する。電気信号(検出値)は、ハーネス33を介して電動アクチュエータ1の外部に設けられた図示外の制御装置に入力され、制御装置は、入力された電気信号に基づいて、ねじ軸41(出力軸4)を所定量軸方向移動させるための制御信号を電動モータ13に送る。
The
以上の構成を有する電動アクチュエータ1の組立手順の一例を図9に基づいて簡単に説明する。
An example of the assembly procedure of the
まず、連結ピン51等を用いてねじ軸41、インナーシャフト47および弾性部材50のアセンブリを作製し、このアセンブリと複数のボール45とを、こま46、ロータインナ12cおよび転がり軸受18が組み付けられたナット42の内周に組み込む。これにより、ボールねじ40を含むボールねじアセンブリを作製する。次に、電動モータ13のステータ11外周にバスバー17を組み付けたステータアセンブリ、ロータインナ12cを除く電動モータ13のロータ12のロータアセンブリ、および上記ボールねじアセンブリを第1ケーシング20の内周に組み込んだ後、この第1ケーシング20に対して転がり軸受19を装着した第3ケーシング26を仮固定する。これにより、図9の最も右側に配置したアセンブリ、詳細には、電動モータ13、ボールねじ40、一対の転がり軸受18,19、第1ケーシング20および第3ケーシング26などからなるアセンブリが得られる。
First, an assembly of the
次いで、Oリング36および止め輪37を用いてレゾルバロータ31をナット42の筒状部44の外周に位置決め固定すると共に、固定ピン35を用いてレゾルバステータ32を第1ケーシング20の内周に固定する。最後に、組立用ボルト27を用いて、第2ケーシング22、第1ケーシング20および第3ケーシング26を連結する。これにより、図1および図2に縦断面図で示され、図10に斜視図で示された電動アクチュエータ1が得られる。
Next, the
前述したように、本実施形態の電動アクチュエータ1は、ボールねじ40がロック状態に陥ることを可及的に防止することができるので、ねじ軸41を含む出力軸4が安定的に動作可能で信頼性に富むという特長を有する。特に、ねじ軸41を中空状に形成し、ねじ軸41の中空部にボールねじ40のロックを防止するための手段を設けたので、ロック防止対策を講じることによる電動アクチュエータ1の大型化を回避することができる、という利点もある。本実施形態の電動アクチュエータ1は、さらに、以下のような作用効果も奏し得る。
As described above, since the
ボールねじ40(運動変換機構部B)を構成するナット42が、内周面に螺旋溝43aが形成され、ロータ12(ロータインナ12c)とトルク伝達可能に連結されたねじナット部43と、ねじナット部43の軸方向一方側の端部から軸方向に延び、内周面44aが螺旋溝のない円筒面に形成された筒状部44とを一体に有する。係る構成において、ボールねじ40の作動性を担保する上では、互いに対向するねじ軸41の外周面とナット42の内周面との間の径方向隙間全域にグリースを介在させる必要はなく、前述したように、上記径方向隙間のうち螺旋溝43aが形成されたねじナット部43の内周面が面する軸方向の一部領域にグリースを介在させれば足りる。そして、本実施形態に係る電動アクチュエータ1では、ナット42の筒状部44の外周にナット42の回転角を検出する検出装置30のロータリング(レゾルバロータ31)が嵌合される。この場合、ねじ軸41の進退移動に伴ってナット42のねじナット部43の軸方向一方側にグリースが露出(漏出)しても、このグリースが径方向外側に移動(飛散)するのをねじナット部43と一体的に設けられた筒状部44で阻止することができる。そのため、グリース(特に、ねじナット部43の軸方向一方側に露出したグリース)、およびこれに含まれるコンタミ等の微小異物が検出装置30のレゾルバロータ31に到達・付着する可能性を効果的に減じることができる。
A
特に、レゾルバロータ31は、その外周に配置されたレゾルバステータ32との対向部がナット42の回転角を検出するための検出部として機能するので、レゾルバロータ31の検出部と、ボールねじ40のグリース充填領域との離間距離を大きく確保することができる。そのため、検出装置30のレゾルバロータ31にグリースが到達・付着する可能性を一層効果的に減じることができる。
In particular, in the
また、本実施形態では、シール付の転がり軸受18によってナット42を回転自在に支持しているので、転がり軸受18の内部空間に介在するグリースが検出装置30のレゾルバロータ31に付着する可能性も効果的に減じることができる。また、転がり軸受18は、レゾルバロータ31の近傍に配置される(ナット42のうち、レゾルバロータ31の近傍位置を支持する)ので、レゾルバロータ31の回転精度、ひいてはナット42の回転角の検出精度を高めることができるという利点もある。
In this embodiment, since the
また、本実施形態では、筐体2に、その内部空間を、電動モータ13(駆動部A)を収容した第1収容室2aと、検出装置30(検出部C)を収容した第2収容室2bとに区分するリング状の隔壁21を設け、隔壁21の内周面とナット42の外周面との間に転がり軸受18を配置(固定)したので、第1収容室2a内に介在するグリースやコンタミ等の微小異物が第2収容室2bへ侵入するのを隔壁21および転がり軸受18によって効果的に阻止することができる。
Moreover, in this embodiment, the housing | casing 2 has the interior space, the
なお、本実施形態では、運動変換機構部Bにこま式のボールねじ40を採用しているので、第1収容室2a内にグリース等が介在し易い状況にあると言える。すなわち、こま式のボールねじ40を採用した本実施形態では、ナット42(のねじナット部43)の内周面および外周面に開口した貫通穴を設け、この貫通穴にこま46を組み込んでいる。そのため、ナット42のねじナット部43とねじ軸41の間の径方向隙間に介在させたグリース等が、上記貫通穴の内壁面とこれに対向するこま46の外壁面との間の隙間を介して第1収容室2aに侵入し易い。このように、第1収容室2aにグリース等が侵入しても、上記態様で転がり軸受18を固定しておけば、隔壁21および転がり軸受18によって第1収容室2aに介在するグリース等が第2収容室2bに侵入するのを阻止することができる。従って、検出装置30を収容した第2収容室2aを、グリースが存在しない、あるいはグリース存在量が僅かな清浄な状態に保ち易くなる。
In the present embodiment, since the
また、本実施形態では、検出装置30にレゾルバを採用している。レゾルバは、耐環境性に優れるという特長を有することから、電動モータ13の回転駆動等に伴って筐体2の内部温度が上昇しても、回転角の検出精度が低下し難い。また、レゾルバは、回転角の絶対値を検出することができる、電力供給が停止されても検出値が消失しない、などといった特長も有する。
In the present embodiment, a resolver is employed for the
以上で述べた作用効果が相俟って、本実施形態の電動アクチュエータ1はねじ軸41、ひいてはねじ軸41を含む出力軸4の作動精度が良好で信頼性に富む、という特長を有する。
Combined with the effects described above, the
また、本実施形態の電動アクチュエータ1を構成する筐体2は、隔壁21を一体に有する第1ケーシング20と、第1ケーシング20の軸方向一方側および軸方向他方側にそれぞれ配置され、第1ケーシング20に対して着脱可能に連結された第2ケーシング22および第3ケーシング26とからなる。このような構成を採用すれば、電動アクチュエータ1の組立性を高め得ることに加え、例えば、検出装置30や電動モータ13等に異常が生じ、これらの補修・交換作業等を実施する必要が生じた場合でも、その作業を容易に実施することができるという利点がある。
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
例えば、以上で説明した実施形態においては、ナット42のねじナット部43の外周にロータインナ12cを圧入することにより、電動モータ13の回転運動をナット42に直接伝達するようにしたが、駆動部Aのうち、電動モータ13の出力側に遊星歯車減速機や遊星ローラ減速機等の減速機を設け、減速機を介してロータ12の回転運動をナット42に伝達することもできる。詳細な図示は省略するが、駆動部Aに減速機を設ける場合、減速機の入力側とロータインナ12cとをトルク伝達可能に連結すると共に、減速機の出力側とナット42とをトルク伝達可能に連結すれば良い。この場合、電動モータ13の回転トルクを増加させることができるので、電動モータ13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。
For example, in the embodiment described above, the rotational motion of the
また、以上で説明した実施形態においては、ラジアルギャップ型の電動モータ13を採用したが、アキシャルギャップ型の電動モータを採用しても構わない。
Further, in the embodiment described above, the radial gap type
また、本発明は、ねじ軸41(出力軸4)の軸方向の移動量を検出する、いわゆるストローク検出用センサが別途設けられる電動アクチュエータ1にも適用することができる。詳細な図示は省略するが、ストローク検出用センサを別途設ける場合には、例えば、案内軸24を中空状に形成してその中空部にホールセンサからなるストローク検出用センサを固定的に配置すると共に、インナーシャフト47の軸部47aに、ストローク検出用センサと径方向隙間を介して対向するようにターゲットとしての永久磁石を取り付けることが考えられる。このようにすれば、ストローク検出用センサを別途設けることによる電動アクチュエータ1の大型化を回避することができる。
The present invention can also be applied to 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
2 筐体
4 出力軸
11 ステータ
12 ロータ
12c ロータインナ
13 電動モータ
18 転がり軸受
18e シール部材
20 第1ケーシング
21 隔壁
22 第2ケーシング(筐体の底部)
24 案内軸
26 第3ケーシング
30 検出装置
40 ボールねじ
41 ねじ軸
42 ナット
45 ボール
47 インナシャフト
50 弾性部材(弾性部)
51 連結ピン
A 駆動部
B 運動変換機構部
C 検出部
D ターミナル部
DESCRIPTION OF
24
51 Connecting Pin A Drive Unit B Motion Conversion Mechanism Unit C Detection Unit D Terminal Unit
Claims (5)
前記ねじ軸が、軸方向一方側の端部が開口すると共に軸方向他方側の端部が閉塞された中空状に形成され、
軸方向に伸縮変形可能な弾性部を有する内方部材が、その軸方向一方側の端部を前記ねじ軸の開口部外側に位置させると共に、その軸方向他方側の端部を前記ねじ軸の閉塞部に当接させた状態で前記ねじ軸の中空部に配置されていることを特徴とする電動アクチュエータ。 A drive unit having an electric motor, a motion conversion mechanism unit that converts the rotational motion of the drive unit into a linear motion, and a bottomed cylindrical shape in which an end opening on one axial side is closed, the drive unit and the A housing housing the motion conversion mechanism, and the motion conversion mechanism can be rotated on the outer periphery of the screw shaft via a screw shaft coaxially arranged with the rotation center of the electric motor and a plurality of balls. In the electric actuator, the screw shaft is moved forward and backward in the axial direction as the nut rotates in response to the rotational movement of the drive unit,
The screw shaft is formed in a hollow shape in which an end on one side in the axial direction is opened and an end on the other side in the axial direction is closed,
An inner member having an elastic portion that can be expanded and contracted in the axial direction has an end portion on one side in the axial direction positioned outside the opening of the screw shaft, and an end portion on the other side in the axial direction on the screw shaft. An electric actuator, wherein the electric actuator is disposed in a hollow portion of the screw shaft in a state of being in contact with the closing portion.
前記連結ピンが嵌め込まれた前記インナシャフトの貫通穴が前記連結ピンの軸方向移動を許容する長穴に形成されると共に、前記連結ピンが前記ねじ軸の貫通穴に対して圧入されている請求項2に記載の電動アクチュエータ。 The screw shaft and the inner shaft are connected by a connecting pin fitted so as to penetrate both in the radial direction,
A through hole of the inner shaft into which the connecting pin is fitted is formed as a long hole allowing the axial movement of the connecting pin, and the connecting pin is press-fitted into the through hole of the screw shaft. Item 3. The electric actuator according to Item 2.
前記インナシャフトの中空部に、前記ねじ軸の軸方向の進退移動を案内する案内軸を配置し、
前記連結ピンの内径端部に回転可能に外嵌した回転体を、前記案内軸に設けられた軸方向溝に嵌合した請求項3又は4に記載の電動アクチュエータ。 The inner shaft is formed in a hollow shape with an end on one axial side opened,
In the hollow portion of the inner shaft, a guide shaft for guiding the axial movement of the screw shaft is disposed,
The electric actuator according to claim 3 or 4, wherein a rotating body that is rotatably fitted to an inner diameter end portion of the connecting pin is fitted in an axial groove provided in the guide shaft.
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WO2020175106A1 (en) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | Ntn株式会社 | Electric actuator |
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JPH01264544A (en) * | 1988-04-11 | 1989-10-20 | Kimio Tsugawa | Buffer device for motor-driven cylinder |
JP4394051B2 (en) * | 2005-09-15 | 2010-01-06 | 株式会社ツバキエマソン | Linear actuator |
GB2460682A (en) * | 2008-06-05 | 2009-12-09 | Johnson Electric Sa | Screw actuator with an electric circuit controlling the direction of motor rotation |
DE102011079622A1 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Gear box for actuator used for motor vehicles, sets static friction between machine portions and frame element such that relative rotation of machine portions with respect to frame element is enabled based on rotational torque |
JP2016161087A (en) * | 2015-03-04 | 2016-09-05 | Ntn株式会社 | Electric linear actuator |
JP2017082813A (en) * | 2015-10-22 | 2017-05-18 | Ntn株式会社 | Electric actuator with position holding function |
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-
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019205240A (en) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | Ntn株式会社 | Motor, vehicle power device including the same, and generator and generator-equipped wheel bearing including the same |
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