JP2019052655A - Electric actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はボールねじを備えた電動アクチュエータに関する。詳しくはボールねじのうち直動する部材の位置を保持する機能を有する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. Specifically, the present invention relates to an electric actuator having a function of holding the position of a member that moves linearly in a ball screw.
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(トルク)を増大させて出力する。 Conventionally, in general industrial electric motors, automobile transmissions, parking brakes, and the like, an electric actuator provided with a ball screw is used to convert a rotary motion of an output shaft of an 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 (torque) for output.
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ねじによって軸回り方向の力に変換する。電動アクチュエータは、電動モータがトルクを出力していない場合や、軸回り方向の力が電動モータのトルクよりも大きい場合、電動モータが軸回り方向の力により回転され、外力によって直動部材が移動される。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軸回り方向の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。
In such an electric actuator, when an external force in the axial direction is applied to the linear motion member on the output side, it is converted into a force around the axis by a highly efficient ball screw. In the case of an electric actuator, when the electric motor is not outputting torque, or when the force around the axis is greater than the torque of the electric motor, the electric motor is rotated by the force around the axis and the linear motion member is moved by the external force Is done. 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 force around the axis 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、ねじ軸(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トルク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、ねじ軸の位置が保持される。しかし、特許文献1に記載の電動アクチュエータのクラッチ機構は、回転被駆動部に加わる一方向のトルクが増大すると外輪と回転被駆動部との間のころの食い込み量が増大して強固にロックされる。このため、電動アクチュエータは、大きな外力が加わった場合にもロックを解除できるようにロック解除機構を別途設ける必要があった。
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、電動モータからの力を利用することなく直動部材の位置を保持することができるとともに、直動部材に所定値以上の軸方向の力が加わることで直動部材の位置の保持を解除することができる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 situation as described above, and can hold the position of the linear motion member without using a force from the electric motor, and the axial direction of the linear motion member is not less than a predetermined value. An object of the present invention is to provide an electric actuator capable of releasing the holding of the position of the linear motion member by applying a force.
即ち、ボールねじを構成するねじ軸とナットのうち、一方が電動モータからの力により回転されることで他方が直動部材として移動する電動アクチュエータにおいて、前記直動部材の軸回り方向の移動を規制する回り止め溝と、前記回り止め溝に挿入され、前記直動部材の軸回り方向の移動を規制する係合ピンと、を備え、前記回り止め溝には、前記直動部材に加えられる軸方向の力によって前記係合ピンが押し付けられ、かつ前記軸方向の力が変換されて発生する軸回り方向の力によって前記係合ピンが押し付けられる傾斜面が形成され、前記直動部材に軸方向の力が加えられると、前記係合ピンが摩擦力によって前記傾斜面に係合されて前記直動部材の移動を規制して位置を保持するものである。 That is, in the electric actuator in which one of the screw shaft and the nut constituting the ball screw is rotated by the force from the electric motor and the other moves as the linear motion member, the linear motion member moves in the direction around the axis. An anti-rotation groove, and an engagement pin that is inserted into the anti-rotation groove and restricts movement of the linear motion member in the axial direction, and the anti-rotation groove has a shaft that is added to the linear motion member. An inclined surface is formed on which the engagement pin is pressed by a force in a direction and the engagement pin is pressed by a force around the shaft generated by converting the axial force, and is axially applied to the linear motion member. When this force is applied, the engagement pin is engaged with the inclined surface by a frictional force, and the movement of the linear motion member is restricted to hold the position.
電動アクチュエータにおいては、前記直動部材が挿入されるスリーブを備え、前記回り止め溝が、前記スリーブに軸方向に沿うように形成され、前記係合ピンが、前記直動部材から径方向に突出するように設けられ、前記傾斜面が、前記直動部材に加えられる前記電動モータからの軸回り方向の力によって前記係合ピンが押し付けられる前記回り止め溝内の側面に、軸方向を基準として10°以上90°未満の傾斜角に形成されているものである。 The electric actuator includes a sleeve into which the linear movement member is inserted, the rotation preventing groove is formed along the axial direction in the sleeve, and the engagement pin projects in a radial direction from the linear movement member. The inclined surface is formed on the side surface in the detent groove where the engagement pin is pressed by the force in the direction around the axis from the electric motor applied to the linear motion member, with the axial direction as a reference. It is formed at an inclination angle of 10 ° or more and less than 90 °.
電動アクチュエータにおいては、前記直動部材が挿入されるスリーブを備え、前記回り止め溝が、前記直動部材に軸方向に沿うように形成され、前記係合ピンが、前記スリーブから径方向に突出するように設けられ、前記傾斜面が、前記直動部材に加えられる前記電動モータからの軸回り方向の力によって前記係合ピンが押し付けられる前記回り止め溝内の側面に、軸方向を基準として10°以上90°未満の傾斜角に形成されているものである。 The electric actuator includes a sleeve into which the linear motion member is inserted, the rotation-preventing groove is formed along the axial direction of the linear motion member, and the engagement pin projects in a radial direction from the sleeve. The inclined surface is formed on the side surface in the detent groove where the engagement pin is pressed by the force in the direction around the axis from the electric motor applied to the linear motion member, with the axial direction as a reference. It is formed at an inclination angle of 10 ° or more and less than 90 °.
電動アクチュエータにおいては、前記傾斜面が、前記回り止め溝内の側面に複数設けられるものである。 In the electric actuator, a plurality of the inclined surfaces are provided on the side surface in the detent groove.
電動アクチュエータにおいては、前記スリーブが、金属粉末射出成形法により形成されているものである。 In the electric actuator, the sleeve is formed by a metal powder injection molding method.
電動アクチュエータにおいては、前記スリーブが、本体部と前記回り止め溝が形成されている溝部とから構成され、前記本体部に前記溝部が着脱自在に組み込まれているものである。 In the electric actuator, the sleeve includes a main body portion and a groove portion in which the rotation preventing groove is formed, and the groove portion is detachably incorporated in the main body portion.
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、電動アクチュエータは、直動部材に加わる軸方向の力によって係合ピンと傾斜面との間で発生する摩擦力が直動部材に加わる軸方向の力の傾斜面方向の分力よりも上回っている間、係合ピンが傾斜面に係合される。つまり、電動アクチュエータは、係合ピンと傾斜面との摩擦力によって直動部材の位置が保持される。これにより、電動モータからの力を利用することなく直動部材の位置を保持することができるとともに、直動部材に所定値以上の軸方向の力が加わることで直動部材の位置の保持を解除することができる。 That is, in the electric actuator, the frictional force generated between the engagement pin and the inclined surface by the axial force applied to the linear motion member exceeds the component force in the inclined surface direction of the axial force applied to the linear motion member. During this time, the engaging pin is engaged with the inclined surface. That is, in the electric actuator, the position of the linear motion member is held by the frictional force between the engagement pin and the inclined surface. As a result, the position of the linear motion member can be maintained without using the force from the electric motor, and the linear motion member can be held in position by applying an axial force of a predetermined value or more to the linear motion member. It can be canceled.
電動アクチュエータは、直動部材に加わる軸方向の力によって直動部材に設けられた係合ピンがスリーブに形成された回り止め溝の傾斜面に押し付けられるので、係合ピンと傾斜面との間で発生する摩擦力が直動部材に加わる軸方向の力の傾斜面方向の分力よりも上回っている間、直動部材の位置が保持される。これにより、電動モータからの力を利用することなく直動部材の位置を保持することができるとともに、直動部材に所定値以上の軸方向の力が加わることで直動部材の位置の保持を解除することができる。 In the electric actuator, the engagement pin provided on the linear motion member is pressed against the inclined surface of the rotation stopper groove formed on the sleeve by the axial force applied to the linear motion member. The position of the linear motion member is maintained while the generated frictional force is greater than the component force in the inclined plane direction of the axial force applied to the linear motion member. As a result, the position of the linear motion member can be maintained without using the force from the electric motor, and the linear motion member can be held in position by applying an axial force of a predetermined value or more to the linear motion member. It can be canceled.
電動アクチュエータは、直動部材に加わる軸方向の力によって直動部材に形成された回り止め溝の傾斜面がスリーブに設けられた係合ピンに押し付けられるので、係合ピンと傾斜面との間で発生する摩擦力が直動部材に加わる軸方向の力の傾斜面方向の分力よりも上回っている間、直動部材の位置が保持される。これにより、電動モータからの力を利用することなく直動部材の位置を保持することができるとともに、直動部材に所定値以上の軸方向の力が加わることで直動部材の位置の保持を解除することができる。 In the electric actuator, the inclined surface of the non-rotating groove formed in the linear motion member is pressed against the engagement pin provided in the sleeve by the axial force applied to the linear motion member. The position of the linear motion member is maintained while the generated frictional force is greater than the component force in the inclined plane direction of the axial force applied to the linear motion member. As a result, the position of the linear motion member can be maintained without using the force from the electric motor, and the linear motion member can be held in position by applying an axial force of a predetermined value or more to the linear motion member. It can be canceled.
電動アクチュエータは、回り止め溝の任意の位置に設けられた傾斜面と係合ピンとの間で発生する摩擦力が直動部材に加わる軸方向の力の傾斜面方向の分力よりも上回っている間、係合ピンが傾斜面に係合される。つまり、電動アクチュエータは、回り止め溝に設けられる傾斜面の位置および数によって直動部材の保持位置が定められる。これにより、電動モータからの力を利用することなく直動部材の位置を保持することができるとともに、直動部材に所定値以上の軸方向の力が加わることで直動部材の位置の保持を解除することができる。 In the electric actuator, the frictional force generated between the inclined surface provided at an arbitrary position of the detent groove and the engaging pin exceeds the component force in the inclined surface direction of the axial force applied to the linear motion member. Meanwhile, the engaging pin is engaged with the inclined surface. That is, in the electric actuator, the holding position of the linear motion member is determined by the position and number of the inclined surfaces provided in the rotation preventing groove. As a result, the position of the linear motion member can be maintained without using the force from the electric motor, and the linear motion member can be held in position by applying an axial force of a predetermined value or more to the linear motion member. It can be canceled.
電動アクチュエータは、任意の位置に傾斜面が設けられている等、スリーブが複雑な形状の回り止め溝を有するが、焼結金属による焼結加工等の加工方法を採用するので、切削加工等による機械加工のみで形成される場合に比べてスリーブが容易に形成される。これにより、電動モータからの力を利用することなく直動部材を任意の位置で保持することができるとともに、直動部材に所定値以上の軸方向の力が加わることで直動部材の位置の保持を解除することができる。 The electric actuator is provided with an inclined surface at an arbitrary position, etc., and the sleeve has a non-rotating groove having a complicated shape. However, since a processing method such as sintering with a sintered metal is adopted, the electric actuator The sleeve is easily formed as compared with the case where it is formed only by machining. As a result, the linear motion member can be held at an arbitrary position without using the force from the electric motor, and the position of the linear motion member can be adjusted by applying an axial force equal to or greater than a predetermined value to the linear motion member. Holding can be released.
電動アクチュエータは、回り止め溝が形成されている溝部を交換することにより容易に直動部材の保持位置やその数が変更される。これにより、電動モータからの力を利用することなく直動部材を容易に任意の位置で保持することができるとともに、直動部材に所定値以上の軸方向の力が加わることで直動部材の位置の保持を解除することができる。 In the electric actuator, the holding position and the number of the linear motion members are easily changed by exchanging the groove portion in which the rotation preventing groove is formed. As a result, the linear motion member can be easily held at an arbitrary position without using a force from the electric motor, and an axial force greater than or equal to a predetermined value is applied to the linear motion member. The holding of the position can be released.
以下に、図1と図2とを用いて、本発明に係る電動アクチュエータの一実施形態である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、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。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6および歯車減速機構11を具備する。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、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、その一側面同士を突き合わせて図示しないボルト等により一体的に固定されている。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には、格納部2aおよび軸受保持部2bが形成されている。格納部2aは、格納側ハウジング2の一側面から他側面に向かって中空有底の円筒状に突出されている。格納部2aは、スリーブ5が嵌合可能な内径に形成されている。軸受保持部2bは、格納部2aの開口部分に格納部2aと同一軸心上に形成されている円環状の凹部から構成されている。つまり、軸受保持部2bは、格納部2aの内径よりも大きい内径の段部から構成されている。軸受保持部2bは、ボールねじ6のナット8を回転自在に支持する軸受10が嵌合可能な内径に形成されている。
The
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。
The aluminum alloy and die cast forming the
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、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を取付け可能な円形の凹部に形成されている。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。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の軸受保持部2bと同一軸心上に形成されている円環状の凹部から構成されている。軸受保持部3cは、ボールねじ6のナット8を回転自在に支持する軸受10を嵌合可能な内径に形成されている。連通孔3dは、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。
The extension-
電動モータ4は、回転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力を発生させる。
The
スリーブ5は、ねじ軸7の回転を規制するものである。スリーブ5は、有底円筒状に形成されている。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、格納側ハウジング2に対して固定されている。スリーブ5の内周面には、軸方向に沿って延びる所定の深さの凹溝である一対の回り止め溝5aが形成されている。一対の回り止め溝5aは、互いに対向する位置に形成されている。
The
スリーブ5は、一例として、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構成されている。金属粉末に樹脂とワックスからなるバインダーが混合されたペレットが射出成型により成形され、焼結炉によって焼結される焼結金属粉末射出成形法(MIM)によって形成されたものである。スリーブ5は、複数の加工工程を経ることなく複雑な形状の回り止め溝5aを有する有底円筒状に形成される。これにより、スリーブ5は、加工度が高く複雑な形状であっても、容易かつ精度良く所望の形状、寸法に成形されるので、量産性が向上し、低コスト化を図ることができる。
For example, the
スリーブ5を形成する金属粉末として、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。なお、スリーブ5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5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。
As the metal powder forming the
ボールねじ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6は、ねじ軸7、ナット8および複数のボール9等から構成されている。
The
直動部材であるねじ軸7は、ナット8からの軸回り方向の力を軸方向の力に変換し、軸方向に移動するものである。ねじ軸7は、ナット8に回転自在に支持された状態で、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とに渡って配置されている。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。
The
ねじ軸7の外周面には、ボール9が転動するための一条の軸側ねじ溝7aが形成されている。ねじ軸7の一側端部には、略円柱状の案内部7bが形成されている。案内部7bは、スリーブ5に挿入可能な直径に形成されている。案内部7bには、スリーブ5の回り止め溝5aと対向する位置に径方向に突出する一対の係合ピン7cが設けられている。ねじ軸7は、案内部7bがスリーブ5に挿入されているとともに、一対の係合ピン7cがスリーブ5の回り止め溝5aに挿入されている。これにより、ねじ軸7は、スリーブ5に対して軸回り方向の移動が規制されている。ねじ軸7の他側端部には、被駆動部品(図示せず)が接続可能なねじ加工等がされている。
On the outer peripheral surface of the
ナット8は、電動モータ4から伝達される軸回り方向の力を軸方向の力に変換し、ねじ軸7を軸方向に移動させるものである。ナット8は、一対の軸受10を介して、格納側ハウジング2の軸受保持部2bと、延伸側ハウジング3の軸受保持部3cとに回転自在に支持されている。ナット8は、ねじ軸7を挿入可能な中空円筒状に形成されている。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。ナット8の内周面には、ボール9が転動するための一巻きのナット側ねじ溝8aがねじ軸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。
The
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。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、ナット8は、複数のボール9を介してねじ軸7をナット8の軸回りに回転自在に支持している。なお、本実施形態において、ねじ軸7は一条ねじとしたがこれに限定されるものではない。
A
一対の軸受10は、ナット8を支持するものである。一対の軸受10のうち一方の軸受10の内輪には、ナット8の一側端部が嵌合されている。一対の軸受10のうち他方の軸受10の内輪には、ナット8の他側端部が嵌合されている。つまり、一対の軸受10は、ナット8の両側端部にそれぞれ設けられてる。また、一方の軸受10は、格納側ハウジング2の軸受保持部2bに嵌合されている。他方の軸受10は、延伸側ハウジング3の軸受保持部3cに嵌合されている。つまり、一対の軸受10は、ナット8を格納側ハウジング2と延伸側ハウジング3とに対して相対回転自在に支持している。
The pair of
このように構成されているボールねじ6は、ねじ軸7がナット8に相対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に対して軸回り方向に相対回転不能に支持されている。ボールねじ6は、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を介してねじ軸7に軸回り方向の力が伝達される。ねじ軸7は、ナット8からの軸回り方向の力が軸側ねじ溝7aの傾きによってねじ軸7の軸方向の力に変換される。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の外部に延伸または延伸側ハウジング3の内部に後退する。
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
歯車減速機構11の駆動側ギヤ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、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ている。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。電動アクチュエータ1は、電動モータ4から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6に伝達する。そして、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6のナット8が回転されることでナット8(ねじ軸7)のリードに応じた速度と軸方向の力でねじ軸7が軸方向に移動する(図1黒塗矢印参照)。
When the control current based on any one of the torque, the rotation speed, and the rotation angle is supplied to the
以下に、スリーブ5(図1参照)の回り止め溝5aによる直動部材であるねじ軸7の位置を保持する構造について説明する。なお、以下の実施形態において、ねじ軸7は右ねじであるものとする。つまり、ボールねじ6は、格納側ハウジング2側であるねじ軸7の一側(案内部7b側)から見てナット8を左側(以下、単に「左側」と記す)に回転させることでねじ軸7が格納側ハウジング2側から延伸側ハウジング3側(以下、単に「軸方向前側」と記す)に向かって移動するように構成されている。また、スリーブ5には、二つ(一対)の回り止め溝5aが対向する位置に設けられているが、一つの回り止め溝5aが形成されている構成でもよい。
Below, the structure which hold | maintains the position of the
図2に示すように、スリーブ5の一対の回り止め溝5aには、格納側ハウジング2側であるねじ軸7の一側(案内部7b側)から見た軸方向に垂直な断面視で左側の側面5b(以下、単に「左側面5b」と記す)の任意の位置に第1左傾斜面5cと第2左傾斜面5dとが形成されている。左側面5bは、ねじ軸7を軸方向前側に移動させるためにナット8からねじ軸7に伝達される左軸回り方向の力によって、ねじ軸7の係合ピン7cが押し付けられる側面である。また、回り止め溝5aのうち、ねじ軸7の一側端から見た軸方向に垂直な断面視で右側の側面5e(以下、単に「右側面5e」と記す)は、段差のない側面に形成されている。右側面5eは、ねじ軸7を延伸側ハウジング3側から格納側ハウジング2側(以下、単に「軸方向後側」と記す)に向かって移動させるためにナット8からねじ軸7に伝達される右軸回り方向の力によって、係合ピン7cが押し付けられる側面である。
As shown in FIG. 2, the pair of
回り止め溝5aの第2左傾斜面5dは、回り止め溝5aの第1左傾斜面5cから任意の長さだけ離間した左側面5bの延伸側ハウジング3側に形成されている。回り止め溝5aは、格納側ハウジング2側から延伸側ハウジング3側に向かうにつれて、第1左傾斜面5cと第2左傾斜面5dとによってその溝幅が段階的に拡大している。つまり、第1左傾斜面5cと第2左傾斜面5dとは、軸方向前側かつ左軸回り方向に向かう傾斜面として形成されている。回り止め溝5aの格納側ハウジング2側の端部は、ねじ軸7の係合ピン7cと略同一の溝幅になるように形成されている。
The second left inclined
次に、図3と図4とを用いて、ねじ軸7の係合ピン7cが回り止め溝5aの第1左傾斜面5c上または第2左傾斜面5d上で係合される条件について説明する。電動アクチュエータ1は、ねじ軸7の係合ピン7cが回り止め溝5aの第1左傾斜面5c上にあり、電動モータ4にトルクを発生させていない状態であるものとする。第1左傾斜面5cおよび第2左傾斜面5dは、ねじ軸7の軸方向に対して傾斜角θの傾斜面に形成されているものとする。例えば、傾斜角θは、10°以上90°未満の間で設定されている。第1左傾斜面5cおよび第2左傾斜面5dと係合ピン7cとの間には、摩擦係数μに基づく摩擦力が生じるものとする。
Next, the conditions under which the
図3に示すように、電動アクチュエータ1は、外部からねじ軸7に軸方向後側への力(黒塗矢印参照)が加わった場合、軸方向後側への力が、ねじ軸7の軸側ねじ溝7aによって変換されて軸方向後側への力F1(破線矢印参照)とねじ軸7の左軸回り方向の力F2(矢印参照)とが生じる。ねじ軸7の係合ピン7cは、軸方向後側への力F1と左軸回り方向の力F2とによって回り止め溝5aの左側面5bに形成されている第1左傾斜面5cに押し付けられる。
As shown in FIG. 3, the
図4(a)に示すように、ねじ軸7の係合ピン7cには、軸方向後側への力F1によって、回り止め溝5aの第1左傾斜面5cに垂直な方向の力F1sinθと、回り止め溝5aの第1左傾斜面5cに平行な方向の力F1cosθとが加わっている。
また、図4(b)に示すように、係合ピン7cには、左軸回り方向の力F2によって、第1左傾斜面5cに垂直な方向の力F2cosθと、第1左傾斜面5cに平行な方向の力F2sinθとが加わっている。
従って、図4(c)に示すように、係合ピン7cには、第1左傾斜面5cに垂直な方向の力の合力F1sinθ+F2cosθと、第1左傾斜面5cに平行な方向の力の合力F1cosθ−F2sinθが加わるとともに、第1左傾斜面5cと係合ピン7cとの間に摩擦力μ(F1sinθ+F2cosθ)が生じている。
As shown in FIG. 4 (a), the engaging
As shown in FIG. 4B, the engaging
Therefore, as shown in FIG. 4C, the
ねじ軸7の係合ピン7cが回り止め溝5aの第1左傾斜面5c上を摺動せずに第1左傾斜面5c上で係合されるためには、以下に示す数1の通り、第1左傾斜面5cと係合ピン7cとの間に生じている摩擦力が第1左傾斜面5cに平行な方向の力の合力以上であればよい。これにより、係合ピン7cが第1左傾斜面5c上に係合される条件は、軸方向後側への力F1、左軸回り方向の力F2、傾斜角θおよび摩擦係数μから以下の数2に基づいて算出される。また、係合ピン7cが第1左傾斜面5c上を摺動する条件は、軸方向後側への力F1、左軸回り方向の力F2、傾斜角θおよび摩擦係数μから以下の数3に基づいて算出される。
電動アクチュエータ1は、ねじ軸7の係合ピン7cに加わる軸方向後側への力F1が増大し、第1左傾斜面5cに平行な方向の力の合力が摩擦力を上回ると、係合ピン7cが第1左傾斜面5cに沿って移動される。このように、電動アクチュエータ1は、係合ピン7cに加わる軸方向後側への力F1が数2を満たす値の場合、係合ピン7cが第1左傾斜面5c上で係合されるので、軸方向後側への力F1に抗ってねじ軸7の位置が保持される。一方、電動アクチュエータ1は、軸方向後側への力F1が増大して数3を満たす値に到達した場合、係合ピン7cが第1左傾斜面5c上で係合されずに係合ピン7cが第1左傾斜面5c上を摺動するので、ねじ軸7に加わる軸方向後側への力に従ってねじ軸7が軸方向後側に移動する。
When the force F1 to the rear side in the axial direction applied to the
次に、図5から図8を用いて、電動アクチュエータ1におけるボールねじ6の動作について具体的に説明する。電動アクチュエータ1は、ねじ軸7の係合ピン7cが回り止め溝5aの第1左傾斜面5cよりも後側(格納側ハウジング2側)の左側面5b上に配置されている状態とする。
Next, the operation of the
図5(a)に示すように、電動アクチュエータ1のボールねじ6は、電動モータ4からの左軸回り方向の力によりナット8が左軸回り方向に回転されると、ボール9を介してねじ軸7に左軸回り方向の力が伝達される(A矢視断面図の白塗矢印参照)。ねじ軸7の係合ピン7cは、回り止め溝5aの左側面5bに押し付けられる(矢印参照)。ねじ軸7は、係合ピン7cが左側面5bに係合することで左軸回り方向の回転が規制される。これにより、ねじ軸7には、左軸回り方向の力が軸側ねじ溝7aによって変換された軸方向前側の力が生じる。ねじ軸7は、軸方向前側の力によって軸方向前側に移動される(黒塗矢印参照)。この結果、係合ピン7cは、左側面5bに押し付けられた状態で、軸方向前側に向かって左側面5b上を摺動する(破線矢印参照)。
As shown in FIG. 5A, the
図5(b)に示すように、ねじ軸7は、係合ピン7cが回り止め溝5aの第1左傾斜面5cに到達すると、第1左傾斜面5c上を摺動する。つまり、ねじ軸7は、左軸回り方向の力によって、回り止め溝5aのうち第1左傾斜面5cによって拡大された範囲の左側面5bに係合ピン7cが到達するまで、左軸回り方向に回転しながら軸方向前側に移動する(B矢視断面図の白塗矢印参照)。ねじ軸7は、第1左傾斜面5cによって拡大された範囲の左側面5bに係合ピン7cが係合することで左軸回り方向の回転が規制される。ねじ軸7は、軸方向前側の力によって軸方向前側にさらに移動される(黒塗矢印参照)。この結果、係合ピン7cは、左側面5bに押し付けられた状態で(矢印参照)、軸方向前側に向かって左側面5b上を摺動する(破線矢印参照)。
As shown in FIG. 5B, when the
同様にして、ねじ軸7は、係合ピン7cが第2左傾斜面5dに到達すると、左軸回り方向の力によって回り止め溝5aのうち第2左傾斜面5dによって拡大された範囲の左側面5bに係合ピン7cが到達するまで左軸回り方向に回転しながら軸方向前側に移動する。ねじ軸7は、第1左傾斜面5cによって拡大された範囲の左側面5bに係合ピン7cが係合することで左軸回り方向の回転が規制され、方向前側の力によって軸方向前側にさらに移動される。この結果、係合ピン7cは、左側面5bに押し付けられた状態で、軸方向前側に向かって左側面5b上を摺動する。このようにして、係合ピン7cは、回り止め溝5aの左側面5bに押し付けられた状態で、第1左傾斜面5c上と第2左傾斜面5d上を滑りながら(左軸回り方向に移動しながら)、回り止め溝5aの前側に向かって移動する。
Similarly, when the
図6(a)に示すように、電動アクチュエータ1のボールねじ6は、電動モータ4からの左軸回りの力が遮断された状態で、外部からねじ軸7に軸方向後側への力が加わると(黒塗矢印参照)、軸方向後側への力が軸側ねじ溝7aによって変換された軸方向後側への力F1と左軸回り方向の力F2(C矢視断面図の白塗矢印参照)が生じる。ねじ軸7の係合ピン7cが、スリーブ5の回り止め溝5aのうち第1左傾斜面5cによって拡大された範囲の左側面5bに配置されている場合、係合ピン7cは、ねじ軸7の左軸回り方向の力F2によって左側面5bに押し付けられた状態で(矢印参照)、軸方向後側への力F1によって第1左傾斜面5cに向かって摺動する(破線矢印参照)。
As shown in FIG. 6 (a), the
図6(b)に示すように、ねじ軸7の係合ピン7cが、回り止め溝5aのうち所定の停止位置である第1左傾斜面5c到達すると、係合ピン7cは、軸方向後側への力F1によって左傾斜面5cに押し付けられると同時に(破線矢印参照)、左軸回り方向の力F2によって第1左傾斜面5cに押し付けられる(矢印、D矢視断面図の白塗矢印参照)。ねじ軸7の係合ピン7cが、回り止め溝5aのうち所定の停止位置である第1左傾斜面5c上に配置されている場合、係合ピン7cには、第1左傾斜面5cに垂直な方向の力の合力F1sinθ+F2cosθと、第1左傾斜面5cに平行な方向の力の合力F1cosθ−F2sinθが加わるとともに、第1左傾斜面5cと係合ピン7cとの間に摩擦力μ(F1sinθ+F2cosθ)が生じている(図4(c)参照)。
As shown in FIG. 6B, when the
ねじ軸7の係合ピン7cは、軸方向後側への力F1が前述の数2を満たす範囲において、摩擦力によって第1左傾斜面5c上に係合される。すなわち、電動アクチュエータ1は、軸方向後側への力F1が前述の数2を満たす範囲において、軸方向後側への力F1に抗ってねじ軸7の位置を保持する。係合ピン7cは、軸方向後側への力F1が増大して前述の数3を満たす範囲に含まれると、第1左傾斜面5c上を摺動する。すなわち、電動アクチュエータ1は、軸方向後側への力F1が前述の数3を満たす範囲まで増大すると係合が解除され、軸方向後側への力F1に従ってねじ軸7が軸方向後側に移動する。
The
図7(a)に示すように、電動アクチュエータ1のボールねじ6は、電動モータ4からの右軸回り方向の力によりナット8が右軸回り方向に回転されると、ボール9を介してねじ軸7に右軸回り方向の力が伝達される(E矢視断面図の白塗矢印参照)。ねじ軸7は、ナット8による右軸回り方向の力によって、右軸回り方向に回転する。左側面5bに係合していたねじ軸7の係合ピン7cは、ねじ軸7の右軸回り方向の回転により回り止め溝5aの右側面5eに向かって移動し(破線矢印参照)、右側面5eに押し付けられる。ねじ軸7は、係合ピン7cが右側面5eに係合することでねじ軸7の回転が規制される。
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)に示すように、ねじ軸7には、伝達された右軸回り方向の力が軸側ねじ溝7aよって変換されて軸方向後側への力が生じる。ねじ軸7は、軸方向後側への力によって、軸方向後側に移動される。この結果、係合ピン7cは、傾斜面が形成されていない右側面5eに押し付けられた状態で(矢印参照)、軸方向後側に向かって摺動する(破線矢印参照)。
As shown in FIG. 7 (b), the transmitted force around the right axis is converted by the shaft-
以上のごとく構成することで、電動アクチュエータ1は、ボールねじ6のねじ軸7に外部から軸方向後側への力F1が加わると、前述の数2を満たすことを条件として、スリーブ5の回り止め溝5aに形成された第1左傾斜面5c上または第2左傾斜面5d上で摩擦力によりねじ軸7の係合ピン7cが係合される。また、電動アクチュエータ1は、回り止め溝5aにおける第1左傾斜面5cと第2左傾斜面5dとの位置によってねじ軸7の保持位置が定まる。つまり、電動アクチュエータ1は、回り止め溝5aに設けられる傾斜面の位置および数によってボールねじ6のねじ軸7の保持位置やその保持位置の数が定められる。さらに、電動アクチュエータ1は、スリーブ5を焼結金属粉末射出成形法で形成することで任意の位置に傾斜面が設けられている複雑な形状の回り止め溝5aを有するスリーブ5が容易に形成される。これにより、電動アクチュエータ1は、電動モータ4からの力を利用することなく直動部材であるねじ軸7の位置を保持することができるとともに、ねじ軸7に所定値以上の軸方向後側への力F1が加わることでねじ軸7の位置の保持を解除することができる。
With the configuration as described above, the
次に、図8を用いて、本発明に係る電動アクチュエータの第二実施形態である電動アクチュエータ12について説明する。なお、以下の全ての実施形態に係る電動アクチュエータは、図1から図5に示す電動アクチュエータ1において、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、符号を用いることで、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
図8(a)に示すように、電動アクチュエータ12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。電動アクチュエータ12は、スリーブ13、直動機構であるボールねじ14を具備する。
As shown to Fig.8 (a), the
スリーブ13は、ねじ軸15の回転を規制する係合ピン13aを支持するものである。スリーブ13の内周面には、径方向内側に突出するようにして一対の係合ピン13aが対向する位置に設けられている。係合ピン13aは、後述するねじ軸15の回り止め溝15cに挿入可能な径に形成されている。
The
ボールねじ14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14は、ねじ軸15、ナット8、複数のボール9等から構成されている。
The ball screw 14 converts rotational motion into linear motion. The ball screw 14 includes a
直動部材であるねじ軸15は、ナット8からの軸回り方向の力を軸方向の力に変換し、直動部材として軸方向に移動するものである。ねじ軸15は、その外周面にボール9が転動するための一条の軸側ねじ溝15aが形成されている。ねじ軸15の一側端部には、略円柱状の案内部15bが形成されている。案内部15bは、スリーブ13に挿入可能な直径に形成されている。案内部15bには、軸方向に沿って延びる所定の深さの回り止め溝15cが形成されている。ねじ軸15は、案内部15bがスリーブ13に挿入されているとともに、スリーブ13の係合ピン13aがねじ軸15の回り止め溝15cに挿入されている。これにより、ねじ軸15は、スリーブ13に対して軸回り方向に相対回転不能に構成されている。
The
図8(b)に示すように、ねじ軸15の回り止め溝15cには、ねじ軸15の一側端から見た軸方向に垂直な断面視での右側の側面15d(以下、単に「右側面15d」と記す)の任意の位置に第1右傾斜面15eと第2右傾斜面15fとが形成されている。右側面15dは、ねじ軸15を軸方向前側に移動させるためにナット8からねじ軸15に伝達される左軸回り方向の力によって、スリーブ13の係合ピン13aが押し付けられる側面である。また、回り止め溝15cのうち、ねじ軸15の一側端から見た軸方向に垂直な断面視で左側の側面15g(以下、単に「左側面15g」と記す)は、段差のない側面に形成されている。左側面15gは、ねじ軸15を軸方向後側に向かって移動させるためにナット8からねじ軸15に伝達される右軸回り方向の力によって、係合ピン13aが押し付けられる側面である。
As shown in FIG. 8 (b), the
第2右傾斜面15fは、第1右傾斜面15eから任意の長さだけ離間した右側面15dの軸方向後側(ねじ軸15の案内部15b側)に形成されている。回り止め溝15cは、軸方向後側に向かうにつれて、第1右傾斜面15eと第2右傾斜面15fとによってその溝幅が段階的に拡大している。つまり、第1右傾斜面15eと第2右傾斜面15fとは、軸方向後側かつ右軸回り方向に向かう傾斜面として形成されている。回り止め溝15cの軸方向前側の端部は、スリーブ13の係合ピン13aと略同一の溝幅になるように形成されている。
The second right inclined surface 15f is formed on the rear side in the axial direction (the
図9(a)に示すように、電動アクチュエータ12のボールねじ14は、電動モータ4からの左軸回りの力が遮断された状態で、外部からねじ軸15に軸方向後側への力が加わると(黒塗矢印参照)、軸方向後側への力が軸側ねじ溝15aによって変換されたねじ軸15の軸方向後側への力F1とねじ軸15の左軸回り方向の力F2とが生じる。スリーブ13の係合ピン13aが、ねじ軸15の回り止め溝15cのうち第1右傾斜面15eによって拡大された範囲の右側面15dに配置されている場合、ねじ軸15は、左軸回り方向の力F2によって右側面15dに係合ピン13aが押し付けられた状態で(矢印参照)、軸方向後側への力F1によって第1右傾斜面15eを係合ピン13aに近づける方向に移動される(破線矢印参照)。
As shown in FIG. 9 (a), the
図9(b)に示すように、ねじ軸15は、第1右傾斜面15eが係合ピン13aに到達すると、第1右傾斜面15eが摩擦力によって係合ピン13aに係合される。スリーブ13の係合ピン13aが、回り止め溝15cのうち所定の停止位置である第1右傾斜面15e上に配置されている場合、第1右傾斜面15eには、第1右傾斜面15eに垂直な方向の力の合力F1sinθ+F2cosθと、第1右傾斜面15eに平行な方向の力の合力F1cosθ−F2sinθが加わるとともに、第1右傾斜面15eと係合ピン13aとの間に摩擦力μ(F1sinθ+F2cosθ)が生じている(図4(c)参照)。
As shown in FIG. 9B, when the first right inclined surface 15e reaches the
ねじ軸15の回り止め溝15cに形成された第1右傾斜面15eは、軸方向後側への力F1が前述の数2を満たす範囲において、摩擦力によって係合ピン13aに係合される。すなわち、電動アクチュエータ12は、軸方向後側への力F1が前述の数2を満たす範囲において、軸方向後側への力F1に抗ってねじ軸15の位置を保持する。第1右傾斜面15eは、軸方向後側への力F1が増大して前述の数3を満たす範囲に含まれると、係合ピン13a上を摺動する。すなわち、電動アクチュエータ12は、軸方向後側への力F1が前述の数3を満たす範囲まで増大すると係合が解除され、軸方向後側への力F1に従ってねじ軸15が軸方向後側に移動する。
The first right inclined surface 15e formed in the rotation stop
以上のごとく構成することで、電動アクチュエータ12は、軸方向後側への力F1と左軸回り方向の力F2とによってねじ軸15の回り止め溝15cに形成されている第1右傾斜面15eまたは第2右傾斜面15fが、スリーブ13の係合ピン13aに摩擦力によって押し付けられる。これにより、これにより、電動モータ4からの力を利用することなく直動部材であるねじ軸15の位置を保持することができるとともに、ねじ軸15に所定値以上の軸方向後側への力F1が加わることでねじ軸15の位置の保持を解除することができる。
By configuring as described above, the
次に、図10を用いて、本発明に係る電動アクチュエータの第三実施形態である位置保持機能付き電動アクチュエータ16について説明する。
Next, the
図10に示すように、電動アクチュエータ16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。電動アクチュエータ16は、一側ハウジング17、他側ハウジング18、軸端ハウジング19、電動モータ4、ボールねじ20、スリーブ23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16は、電動モータ4の動きを制御することで後述するナット22を任意の位置に移動可能に構成されている。
As shown in FIG. 10, the
一側ハウジング17には、軸受保持部17aが形成されている。軸受保持部17aは、一側ハウジング17の一側面に形成されている。また、軸受保持部17aは、後述するボールねじ20のねじ軸21を回転自在に支持する軸受10が嵌合可能な内径に形成されている。
A
他側ハウジング18には、電動モータ取付け部18a、歯車減速機構配置部18b、軸受保持部18cおよび連通孔18dが形成されている。電動モータ取付け部18aは、他側ハウジング18の他側面に電動モータ4を取付け可能な円形の凹部に形成されている。軸受保持部18cは、他側ハウジング18の一側面であって一側ハウジング17の軸受保持部17aと同一軸心上に形成されている円環状の凹部から構成されている。軸受保持部18cは、ボールねじ20のナット22を回転自在に支持する軸受10を嵌合可能な内径に形成されている。連通孔18dは、軸受保持部18cと同一軸心上であって他側ハウジング18の一側面と他側面とを連通するように形成されている。
The
軸端ハウジング19は、ボールねじ20のねじ軸21を支持するものである。軸端ハウジング19は、他側ハウジング18および一側ハウジング17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19は、ねじ軸21を回転自在に支持する軸受10を嵌合可能な内径に形成されている。
The
ボールねじ20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20は、ねじ軸21、ナット22、複数のボール9および軸受10等から構成されている。
The ball screw 20 converts rotational motion into linear motion. The ball screw 20 includes a
ねじ軸21は、電動モータ4から伝達される軸回り方向の力を軸方向の力に変換し、ナット22を軸方向に移動させるものである。ねじ軸21の一側端部と他側端部には、円柱状の一側支持部21aと他側支持部21bとが形成されている。一側支持部21aの両側端部には、軸受10が設けられている。軸受10は、一側ハウジング17の軸受保持部17aと他側ハウジング18の軸受保持部18cとにそれぞれ嵌合されている。同様に他側支持部21bには、軸受10が設けられている。軸受10は、軸端ハウジング19に嵌合されている。つまり、ねじ軸21は、一側支持部21aの軸受10と他側支持部21bの軸受10とを介して一側ハウジング17、他側ハウジング18および軸端ハウジング19に回転自在に支持されている。
The
直動部材であるナット22は、ねじ軸21からの軸回り方向の力を軸方向の力に変換し、直動部材として軸方向に移動するものである。ナット22は、複数のボール9を介してねじ軸21の軸回り方向に回転自在に支持された状態で、軸端ハウジング19と他側ハウジング18との間に配置されている。ナット22は、スリーブ23に挿入可能な直径に形成されている。また、ナット22には、スリーブ23の一対の回り止め溝23aに対向する位置に径方向に突出した一対の係合ピン22aが形成されている。
The
スリーブ23は、ナット22の回転を規制するものである。スリーブ23は、一側ハウジング17および他側ハウジング18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23は、ナット22に対して回転を規制するように構成されている。スリーブ23は、ナット22が挿入可能な直径に形成されている。スリーブ23の内周面には、ナット22の係合ピン22aと対向する位置に軸方向に延びる一対の回り止め溝23aが形成されている。回り止め溝23aは、係合ピン22aが挿入可能な幅に形成されている。回り止め溝23aには、左側面23bに第1左傾斜面23cと第2左傾斜面23dとが形成されている。
The
このように構成されているボールねじ20は、ねじ軸21が軸受10を介して一側ハウジング17、他側ハウジング18および軸端ハウジング19に回転自在に支持されている。また、ボールねじ20は、ナット22が図示しない基部に一体的に固定されているスリーブ23に摺動自在に挿入されている。この際、ナット22の係合ピン22aは、スリーブ23の回り止め溝23aに摺動自在に係合されている。つまり、ナット22は、ねじ軸21にその軸回り方向に回転自在に支持されつつ、スリーブ23の軸回り方向に相対回転不能に挿入されている。ボールねじ20は、ねじ軸21が回転されるとナット22に軸回り方向の力が伝達される。ナット22は、スリーブ23の軸回り方向に相対回転不能に挿入されているので、ねじ軸21からの軸回り方向の力がねじ軸21の軸方向の力に変換される。ナット22は、スリーブ23に挿入された状態でねじ軸21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、噛み合った状態で他側ハウジング18の歯車減速機構配置部18b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ねじ軸21の一側支持部21a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電動アクチュエータ16は、従動側ギヤ11bが設けられているボールねじ20のねじ軸21が回転されることでねじ軸21のリードに応じた速度と軸方向推力でナット22が軸方向に直線運動する(図10黒塗矢印参照)。
In the
以上のごとく構成することで、電動アクチュエータ16は、ボールねじ20のナット22に外部から軸方向後側への力F1が加わると回り止め溝23aに形成されている第1左傾斜面23cと第2左傾斜面23dとにナット22の係合ピン22aが係合される。これにより、電動モータ4からの力を利用することなく直動部材であるナット22の位置を保持することができるとともに、ナット22に所定値以上の軸方向後側への力F1が加わることでナット22の位置の保持を解除することができる。
With the configuration as described above, the
図11に示すように、第一実施形態におけるスリーブ5および第三実施形態におけるスリーブ23は、焼結金属粉末射出成形法によって金属粉末から一体形成されているが、スリーブの第二実施形態として溝が形成されている部分を別体としたスリーブ24から構成してもよい。
As shown in FIG. 11, the
図11(a)に示すように、スリーブ24は、本体部24aと溝部24c(濃い薄墨部分)とから構成されている。
図11(b)に示すように、本体部24aは、スリーブ24の主な構造体である。本体部24aは、円筒状に形成されている。本体部24aの側面には、対向する部分に切欠き24bが形成されている。
図11(c)に示すように、溝部24cは、スリーブ24の組み換え部分である。溝部24cは、回り止め溝24dが形成されている。溝部24cは、本体部24aの切欠き24bに着脱自在に組み込み可能に構成されている。
図11(d)に示すように、このように構成されるスリーブ24は、異なる形状の回り止め溝24f(薄い薄墨部分)が形成されている溝部24eに交換することで直動部材の保持位置やその数が変更される。これにより、電動モータ4からの力を利用することなく直動部材であるねじ軸7・15やナット22を容易に任意の位置で保持することができるとともに、ねじ軸7・15やナット22に所定値以上の軸方向の力が加わることでねじ軸7・15やナット22の位置の保持を解除することができる。
As shown in FIG. 11A, the
As shown in FIG. 11B, the
As shown in FIG. 11 (c), the
As shown in FIG. 11 (d), the
なお、第一実施形態から第三実施形態における回り止め溝5a・15c・23aは、二つの傾斜面が形成されているが、少なくとも一つ以上の傾斜面が形成されてあればよい。また、第一実施形態におけるスリーブ5および第三実施形態におけるスリーブ23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形成してもよい。
In the first to third embodiments, 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
5 スリーブ
5a 回り止め溝
5c 第1左傾斜面
6 ボールねじ
7 ねじ軸
7c 係合ピン
8 ナット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記直動部材の軸回り方向の移動を規制する回り止め溝と、
前記回り止め溝に挿入され、前記直動部材の軸回り方向の移動を規制する係合ピンと、を備え、
前記回り止め溝には、前記直動部材に加えられる軸方向の力によって前記係合ピンが押し付けられ、かつ前記軸方向の力が変換されて発生する軸回り方向の力によって前記係合ピンが押し付けられる傾斜面が形成され、
前記直動部材に軸方向の力が加えられると、前記係合ピンが摩擦力によって前記傾斜面に係合されて前記直動部材の移動を規制して位置を保持する電動アクチュエータ。 In the electric actuator in which one of the screw shaft and nut constituting the ball screw is rotated by the force from the electric motor and the other is moved as a linear motion member.
A non-rotating groove for restricting movement of the linear member in the direction around the axis;
An engagement pin that is inserted into the non-rotating groove and restricts movement of the linear motion member in the axial direction,
The engagement pin is pressed against the rotation-preventing groove by an axial force applied to the linearly moving member, and the engagement pin is pressed by an axial rotation force generated by converting the axial force. An inclined surface to be pressed is formed,
When an axial force is applied to the linear motion member, the electric actuator is engaged with the inclined surface by a frictional force to restrict the movement of the linear motion member and hold the position.
前記回り止め溝が、前記スリーブに軸方向に沿うように形成され、
前記係合ピンが、前記直動部材から径方向に突出するように設けられ、
前記傾斜面が、前記直動部材に加えられる前記電動モータからの軸回り方向の力によって前記係合ピンが押し付けられる前記回り止め溝内の側面に、軸方向を基準として10°以上90°未満の傾斜角に形成されている請求項1に記載の電動アクチュエータ。 A sleeve into which the linear motion member is inserted;
The anti-rotation groove is formed along the axial direction in the sleeve;
The engagement pin is provided so as to protrude in a radial direction from the linear motion member;
The inclined surface is 10 ° or more and less than 90 ° on the basis of the axial direction on the side surface in the non-rotating groove on which the engagement pin is pressed by the force around the shaft from the electric motor applied to the linear motion member. The electric actuator according to claim 1, wherein the electric actuator is formed at an inclination angle of.
前記回り止め溝が、前記直動部材に軸方向に沿うように形成され、
前記係合ピンが、前記スリーブから径方向に突出するように設けられ、
前記傾斜面が、前記直動部材に加えられる前記電動モータからの軸回り方向の力によって前記係合ピンが押し付けられる前記回り止め溝内の側面に、軸方向を基準として10°以上90°未満の傾斜角に形成されている請求項1に記載の電動アクチュエータ。 A sleeve into which the linear motion member is inserted;
The non-rotating groove is formed along the axial direction in the linear motion member;
The engagement pin is provided so as to protrude radially from the sleeve;
The inclined surface is 10 ° or more and less than 90 ° on the basis of the axial direction on the side surface in the non-rotating groove on which the engagement pin is pressed by the force around the shaft from the electric motor applied to the linear motion member. The electric actuator according to claim 1, wherein the electric actuator is formed at an inclination angle of.
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- 2017-09-12 JP JP2017175286A patent/JP2019052655A/en active Pending
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