JP2019056460A - 電動アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ねじ軸に設けられた回転規制部材がナットの端面に衝突することにより発生するねじ軸とナットとの間での噛み込みを防止できる電動アクチュエータを提供する。【解決手段】モータ部と、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とを備える電動アクチュエータにおいて、運動変換機構は、回転可能に支持されたナット17と、ナット17の回転に伴って軸方向に移動するねじ軸18とを有し、ねじ軸18には、その軸心周りの回転を規制する回転規制部材21が外径方向に突出するように設けられ、回転規制部材21とナット17の端面17aとの間に、弾性部材27を設けた。【選択図】図3
Description
本発明は、電動アクチュエータに関する。
近年、車両等の省力化、低燃費化のために電動化が進み、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリング等の操作を電動機の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このような用途に使用されるアクチュエータとして、電動機の回転運動を直線方向の運動に変換するボールねじ又はすべりねじ等の送りねじ機構を用いた電動アクチュエータが知られている。
送りねじ機構では、ねじ軸とナットのうち、一方が電動モータからの駆動力により回転する回転部材として機能し、他方が回転部材の回転によって直動する直動部材として機能する。一般的に、直動部材は、回転部材の回転運動を効率良く直動運動に変換するため、その軸心周りの回転が規制されていることが多い。
例えば、特許文献1には、直動部材であるねじ軸の回転を規制する回り止め機構として、ねじ軸の端部に外径方向に突出する回転規制部材(係止ピン)を設け、回転規制部材を静止部材であるスリーブに形成された凹溝に係合させることで、ねじ軸の回転を規制する構成が提案されている。
上記特許文献1に提案されている構成では、ナットが回転することにより、ねじ軸が直動方向の力を受けると、ねじ軸に設けられた回転規制部材(係止ピン)が凹溝に係合しつつ凹溝に沿って移動することで、ねじ軸の回転を規制しつつ直動を許容する。
しかしながら、このような回転規制部材を設けた構成においては、回転規制部材がねじ軸の外径方向に突出しているため、部品組立時などにおいて、ねじ軸が外力を受けて軸方向に動かされ、回転規制部材がナットの端面に衝突すると、ねじ軸とナットとの間で噛み込みが発生するといった課題があった。そして、噛み込みが生じたまま送りねじ機構が組み付けられてしまうと、その後、電動モータを駆動させる際に、電動モータによる駆動力では噛み込みを解除することができない場合があった。
そこで、本発明は、ねじ軸に設けられた回転規制部材がナットの端面に衝突することにより発生するねじ軸とナットとの間での噛み込みを防止できる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、モータ部と、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とを備える電動アクチュエータにおいて、運動変換機構は、回転可能に支持されたナットと、ナットの回転に伴って軸方向に移動するねじ軸とを有し、ねじ軸には、その軸心周りの回転を規制する回転規制部材が外径方向に突出するように設けられ、回転規制部材とナットの端面との間に、弾性部材を設けたことを特徴とする。
このように、本発明に係る電動アクチュエータにおいては、回転規制部材とナットの端面との間に弾性部材が設けられていることで、回転規制部材とナットの端面とが直接衝突するのを回避することができる。このとき、弾性部材が回転規制部材とナットの端面との間で緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができる。
より具体的には、弾性部材を、皿ばねで構成し、ナットの端面に設ける。この場合、皿ばねが緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができる。
さらに、ナットの端面に、皿ばねの内周面に係合して皿ばねを支持する突起部を設けることで、ナットの端面から皿ばねが脱落するのを防止することができる。
また、回転規制部材にガイドローラを設け、ガイドローラを弾性部材として構成してもよい。この場合、ガイドローラが緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止できるようになる。
ガイドローラの材料として、硬質ゴムを採用することができる。
本発明によれば、回転規制部材がナットの端面に衝突することにより発生するねじ軸とナットとの間での噛み込みを防止できるので、組立時の部品の取り扱いが容易になり、作業性が向上する。しかも、大きな構造変更を伴わずに噛み込みを防止できる。また、誤ってナットとねじ軸との間で噛み込みが生じたまま部品が組み込まれることも回避できるので、電動アクチュエータの信頼性も向上する。
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
図1は、本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
図1に示す電動アクチュエータ1は、駆動源としてのモータ部2と、モータ部2の回転運動を伝達する駆動力伝達機構3と、モータ部2の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構4とを主な構成としている。
モータ部2は、DCモータ等の電動モータ5で構成されている。電動モータ5は、筒状のモータケース6内に収容されている。モータケース6の一端部(図1における左端部)には、電動モータ5に動力線あるいは信号線を接続するためのコネクタ部7が取り付けられている。
駆動力伝達機構3は、駆動側のドライブギヤ8と、これと噛み合う被駆動側のドリブンギヤ9とで構成されている。ドライブギヤ8及びドリブンギヤ9は、ギヤケース10内に収容されている。ドライブギヤ8は、ドリブンギヤ9よりも歯数の少ない小径のギヤであり、電動モータ5の回転軸5aの外周面に対して回転しないように固定されている。これに対して、ドリブンギヤ9は、ドライブギヤ8よりも歯数の多い大径のギヤであり、運動変換機構4を構成する後述のナット17の外周面に対して回転しないように固定されている。
また、ドライブギヤ8は、その軸方向の両端部にて2つの軸受11,12によって回転可能に支持されている。2つの軸受11,12のうち、一方(図1において左側)の軸受11は、電動モータ5の端部に固定された筒状の軸受保持部材13内に嵌め込まれることによって保持され、他方(図1において右側)の軸受12は、ギヤケース10に設けられた軸受保持部10a内に嵌め込まれることによって保持されている。ドリブンギヤ9は、ナット17の外周面に設けられた複列の軸受14によってナット17と共に回転可能に支持されている。複列の軸受14は、ギヤケース10に設けられた筒状のスリーブ15内に収容され、スリーブ15の内周面に装着された止め輪16によって固定されている。また、複列の軸受14は、複列アンギュラ玉軸受であることが望ましい。その場合、複列の軸受14は、ラジアル荷重に加えて、両方向のアキシャル荷重を支承できるので、運動変換機構4を安定的かつ確実に支持することができる。
運動変換機構4は、回転部材としてのナット17と、直動部材としてのねじ軸18と、多数のボール19とを有するボールねじ機構で構成されている。ナット17の内周面とねじ軸18の外周面には、それぞれ螺旋状溝が形成されており、これらの螺旋状溝の間にボール19が転動可能に収容されている。また、ナット17には図示しない循環部材が設けられており、この循環部材によってボール19が螺旋状溝に沿って循環するように構成されている。
ねじ軸18は、ナット17の内周に挿通され、電動モータ5の回転軸5aと平行に配置されている。ねじ軸18の前端部(図1における左端部)には、孔部(連結部)18aが設けられており、この孔部18aにボルト等の締結具を挿入することで、ねじ軸18と操作対象である図示しない使用機器の対応部位とが連結される。ねじ軸18の後端部(図1における右端部)は、ねじ軸ケース20によって覆われている。ねじ軸ケース20は、ギヤケース10に対してモータケース6とは反対側に固定されている。
また、ねじ軸18の後端部には、ねじ軸18の回転を規制する回転規制部材としての回り止めピン21が設けられている。
図2は、図1のA−A線で矢視した電動アクチュエータの横断面図である。
図2に示すように、回り止めピン21は、その両端部がねじ軸18から外径方向に突出しており、回り止めピン21の両端部の外周面には、樹脂製のガイドローラ22が隙間を有して回転可能に挿入されている。また、回り止めピン21の両端部及び各ガイドローラ22は、ねじ軸ケース20に設けられた一対のガイド溝20a内に挿入されている。ガイド溝20aは、ねじ軸18の軸方向に延びるように形成されており、回り止めピン21及びガイドローラ22は、ガイド溝20aに沿って軸方向に移動可能に構成されている。
また、ねじ軸18において、ナット17よりも先端部側には、ボールねじ機構内に異物が侵入するのを防止するブーツ23と、ブーツ23を保護するためのブーツカバー25とが設けられている。ブーツ23は、小径端部23aと大径端部23bとこれらを繋いで軸方向に伸縮する蛇腹部23cとで構成されている。小径端部23aはねじ軸18の外周面に固定され、大径端部23bはブーツカバー25に取り付けられた筒状のブーツ装着部材24の外周面に固定されている。ブーツカバー25は、ブーツ23の外側を覆うように配置され、モータケース6と一体成型されている。
また、ねじ軸18の外周面には、ねじ軸18の軸方向位置を特定するための磁石26が設けられている。ねじ軸18が進退すると、これに伴って変化する磁力線の向きを図示しないストロークセンサによって検出することで、ねじ軸18の軸方向位置を把握する仕組みである。
続いて、図1を参照しつつ本実施形態に係る電動アクチュエータの基本動作を説明する。
電動モータ5が駆動を開始し、電動モータ5の回転軸5aが回転すると、回転軸5aに固定されたドライブギヤ8が回転し、これに連動してドリブンギヤ9が回転する。このとき、電動モータ5からの回転運動は、歯数の少ないドライブギヤ8から歯数の多いドリブンギヤ9へ伝達されるので、減速されて回転トルクが増加する。
そして、ドリブンギヤ9と一体的にナット17が回転することで、ねじ軸18が軸方向の一方(前進方向又は後退方向)へ移動する。また、電動モータ5が逆回転した場合は、上記と同様の経路で駆動力が伝達されて、ねじ軸18が軸方向の他方へ移動する。本実施形態では、ドライブギヤ8とドリブンギヤ9間の減速により回転トルクが増加するので、ねじ軸18の出力が大きく得られるようになり、電動モータの小型化を図ることが可能である。なお、これに限らず、ドライブギヤ8とドリブンギヤ9とを同じ歯数のギヤで構成し、電動モータ5からの回転運動を減速せずに伝達するようにしてもよい。
ところで、上述のように、従来の構成では、部品組み立て時などにおいて、ねじ軸が軸方向の力を受けることにより移動すると、回り止めピン(係止ピン)がナットの端面に衝突することにより、ナットとねじ軸との間で噛み込みが発生する場合があった。これに対して、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止するため、図3に示すように、回り止めピン21とナット17の後端面17aとの間に、弾性部材としての皿ばね27を設けている。
皿ばね27は、円錐台に形成されたリング状の金属部材である。本実施形態では、皿ばね27の小径端部27aがナット17の後端面17aの方を向き、これとは反対側の大径端部27bが回り止めピン21の方を向くように配置されている。また、ナット17の後端面17aには環状の突起部17bが設けられており、この突起部17bが皿ばね27の小径端部27a側の内周面に係合している。これにより、皿ばね27は径方向に移動(落下)してねじ軸18と干渉することがないように支持されている。なお、突起部17bは、皿ばね27の径方向の移動を規制できれば、必ずしも環状に形成されていなくてもよい。例えば、皿ばね27の内周面に沿って複数の突起部17bを断続的に設けてもよい。
上記のように、回り止めピンとナットの後端面との間に皿ばねが配置されていることで、部品組み立て時に、ねじ軸が外力を受けて前進したとしても、回り止めピンが(ガイドローラを介して)皿ばねに接触することで、回り止めピンとナットの後端面との直接衝突を回避できる。このとき、皿ばねが緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができる。
このように、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、部品組み立て時におけるナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができるので、部品の取り扱いが容易になり、作業性が向上する。しかも、大きな構造変更を伴わずに噛み込みを防止することが可能である。また、誤ってナットとねじ軸との間で噛み込みが生じたまま部品が組み込まれることも回避できるので、電動アクチュエータの信頼性も向上する。
なお、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいて、電動モータからの駆動力を受けてボールねじ機構が作動する際は、ナットとねじ軸との間で噛み込みが生じない位置で作動を停止するように制御されている。
本実施形態では、回り止めピンがねじ軸の後端部に設けられているが、反対にねじ軸の前端部に回り止めピンが設けられている構成においても、ナットの前端面に皿ばねを設けることで、同様に回り止めピンとナットの前端面との直接衝突を回避できる。また、皿ばねに代えて、ウェーブスプリング、あるいはゴムリング等の弾性部材を用いることも可能である。
また、回り止めピンに設けられたガイドローラを、硬質ゴム等の弾性部材で構成してもよい。この場合、ねじ軸が外力を受けて前進したとしても、ガイドローラがナットの端面に接触して緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止できる。さらに、ガイドローラを弾性部材で構成することに加え、ナットの端面に皿ばね等の弾性部材を設けてもよい。このように、弾性部材は、回り止めピンとナットの端面の両方又は一方に設ければよい。
以上、本発明に係る電動アクチュエータの実施形態について説明したが、本発明は上記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る。
上記実施形態では、運動変換機構としてボールねじ機構を用いた構成を例に挙げているが、ねじ軸とこれに螺合するナットとを有するすべりねじ機構を備える電動アクチュエータに対しても本発明を適用可能である。
1 電動アクチュエータ
2 モータ部
4 運動変換機構
17 ナット
17b 突起部
18 ねじ軸
21 回り止めピン(回転規制部材)
22 ガイドローラ
27 皿ばね(弾性部材)
2 モータ部
4 運動変換機構
17 ナット
17b 突起部
18 ねじ軸
21 回り止めピン(回転規制部材)
22 ガイドローラ
27 皿ばね(弾性部材)
Claims (5)
- モータ部と、前記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とを備える電動アクチュエータにおいて、
前記運動変換機構は、回転可能に支持されたナットと、前記ナットの回転に伴って軸方向に移動するねじ軸とを有し、
前記ねじ軸には、その軸心周りの回転を規制する回転規制部材が外径方向に突出するように設けられ、
前記回転規制部材と前記ナットの端面との間に、弾性部材を設けたことを特徴とする電動アクチュエータ。 - 前記弾性部材を、皿ばねで構成し、前記ナットの端面に設けた請求項1に記載の電動アクチュエータ。
- 前記ナットの端面に、前記皿ばねの内周面に係合して前記皿ばねを支持する突起部を設けた請求項2に記載の電動アクチュエータ。
- 前記回転規制部材にガイドローラを設け、
前記ガイドローラを前記弾性部材として構成した請求項1から3のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。 - 前記ガイドローラを、硬質ゴムで構成した請求項4に記載の電動アクチュエータ。
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2017
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- 2018-09-21 WO PCT/JP2018/035076 patent/WO2019059355A1/ja active Application Filing
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WO2019059355A1 (ja) | 2019-03-28 |
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