JP2020141435A - 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、自動車をはじめとする車両においては、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、例えば下記の特許文献1には、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を採用したものが開示されている。このねじ機構を構成するねじ軸は、電動アクチュエータの出力軸(最終出力軸)を構成し、軸方向に進退移動することで操作対象を操作する。 In recent years, in vehicles such as automobiles, electrification has progressed in order to save labor and reduce fuel consumption. For example, a system has been developed in which an automatic transmission, a brake, a steering wheel, and the like are operated by the power of an electric motor. It has been put on the market. As an actuator used for such an application, for example, Patent Document 1 below discloses an actuator that employs a screw mechanism as a motion conversion mechanism that converts the rotary motion of an electric motor into a linear motion and outputs it. The screw shaft constituting this screw mechanism constitutes the output shaft (final output shaft) of the electric actuator, and operates the operation target by moving forward and backward in the axial direction.
上記ねじ軸は、高精度にかつスムーズに進退移動可能である。そのため、ねじ軸を最終出力軸とした電動アクチュエータは、操作対象を精度良く操作することができるという利点を有する反面、例えば、電動モータの停止状態で操作対象(ねじ軸)に外力が入力された場合、何らの対策も講じられていなければ、操作対象を誤操作してしまう可能性がある。そこで、特許文献1の電動アクチュエータには、電動モータの停止状態でねじ軸が進退移動するのを規制可能なロック機構部が設けられている。 The screw shaft can be moved forward and backward with high accuracy and smoothly. Therefore, the electric actuator having the screw shaft as the final output shaft has an advantage that the operation target can be operated with high accuracy, but for example, an external force is input to the operation target (screw shaft) when the electric motor is stopped. In that case, if no measures are taken, there is a possibility that the operation target may be erroneously operated. Therefore, the electric actuator of Patent Document 1 is provided with a lock mechanism portion capable of restricting the advance / retreat movement of the screw shaft while the electric motor is stopped.
上記のロック機構部は、主に、ねじ軸駆動用の電動モータ(駆動用モータ)とは別に設けられた小型の電動モータ(ロック用モータ)と、ロック用モータの出力を受けて軸方向に移動可能なロック部材とを備える。駆動用モータとねじ機構との間の動力伝達経路上には、駆動用モータの回転運動をねじ機構のナットに伝達するためのギヤ機構部が設けられており、ロック部材は、ギヤ機構部の駆動ギヤに設けられた孔部に対して挿脱可能とされている。以上の構成を有するロック機構部は、例えば以下のように動作する。まず、駆動用モータに電力が供給されている状態では、ロック用モータにも電力が供給され、ロック部材が駆動ギヤの孔部から離脱した状態で保持される。この場合、駆動ギヤは回転可能であり、駆動用モータの回転運動がギヤ機構部を介してナットに伝達されることから、電動アクチュエータは、ねじ軸の進退移動が許容されるロック解除状態となる。一方、駆動用モータへの電力供給が中断されると、ロック用モータへの電力供給も中断される。これに伴い、ロック部材が駆動ギヤの孔部に挿入されると、駆動ギヤの回転方向で駆動ギヤとロック部材が係合する。これにより、駆動ギヤが回転不能となるため、電動アクチュエータはねじ軸の進退移動が規制されるロック状態となる。 The above-mentioned lock mechanism unit mainly receives a small electric motor (locking motor) provided separately from the electric motor for driving the screw shaft (driving motor) and the output of the locking motor in the axial direction. It is equipped with a movable lock member. On the power transmission path between the drive motor and the screw mechanism, a gear mechanism portion for transmitting the rotational movement of the drive motor to the nut of the screw mechanism is provided, and the lock member is a gear mechanism portion. It can be inserted and removed from the hole provided in the drive gear. The lock mechanism unit having the above configuration operates as follows, for example. First, when power is supplied to the drive motor, power is also supplied to the lock motor, and the lock member is held in a state of being separated from the hole of the drive gear. In this case, the drive gear is rotatable, and the rotational movement of the drive motor is transmitted to the nut via the gear mechanism, so that the electric actuator is in an unlocked state in which the screw shaft is allowed to move forward and backward. .. On the other hand, when the power supply to the drive motor is interrupted, the power supply to the lock motor is also interrupted. Along with this, when the lock member is inserted into the hole of the drive gear, the drive gear and the lock member are engaged in the rotation direction of the drive gear. As a result, the drive gear becomes non-rotatable, so that the electric actuator is in a locked state in which the forward / backward movement of the screw shaft is restricted.
以上を小括すると、特許文献1の電動アクチュエータは、駆動用モータが駆動されると、ロック用モータも併せて駆動されてロック状態からロック解除状態に移行し、駆動用モータが停止するとロック解除状態からロック状態に移行するように構成されている。 To summarize the above, in the electric actuator of Patent Document 1, when the drive motor is driven, the lock motor is also driven to shift from the locked state to the unlocked state, and when the drive motor is stopped, the lock is released. It is configured to transition from state to locked state.
上記のロック機構部は、ロック部材が駆動ギヤに設けられた孔部に挿入されなければ、ねじ軸の進退移動を規制するロック状態にすることができない。そのため、例えば、操作対象に外力が作用した時点で上記孔部の配設位置とロック部材の配設位置とが駆動ギヤの回転方向でずれていた場合(ロック部材の移動方向の延長線上に上記孔部が存在しない場合)、ロック機構部が有効に作用せず、ねじ軸の進退移動を即座に規制することができないという問題がある。このような問題発生を回避するためには、複雑な制御が必要となり、アクチュエータの高コスト化を招来する。 The lock mechanism portion cannot be put into a locked state that regulates the advance / retreat movement of the screw shaft unless the lock member is inserted into the hole provided in the drive gear. Therefore, for example, when the arrangement position of the hole portion and the arrangement position of the lock member are deviated in the rotation direction of the drive gear when an external force is applied to the operation target (on the extension line of the movement direction of the lock member). If there is no hole), there is a problem that the lock mechanism does not work effectively and the forward / backward movement of the screw shaft cannot be immediately regulated. In order to avoid such a problem, complicated control is required, which leads to an increase in the cost of the actuator.
そこで、本発明の主な目的は、複雑な制御を必要とすることなく、駆動用モータの停止状態でねじ軸に外力が作用した場合にねじ軸が進退移動するのを適切に規制することができ、かつ低コストの電動アクチュエータを提供することを目的とする。 Therefore, a main object of the present invention is to appropriately regulate the forward / backward movement of the screw shaft when an external force is applied to the screw shaft while the drive motor is stopped, without requiring complicated control. It is an object of the present invention to provide a low-cost electric actuator.
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を備え、運動変換機構部が、駆動部の回転運動を受けて回転するナットと、ナットの回転に伴って軸方向に進退移動するねじ軸とを有する電動アクチュエータにおいて、駆動部に、電動モータの出力軸と一体回転可能に設けられたブレーキロータと、ブレーキロータと軸方向で当接する第1位置、およびブレーキロータとの間に軸方向隙間を形成する第2位置の二位置間を相互に移動するアーマチュアと、第1位置に位置したアーマチュアと協働してブレーキロータを回転不能に挟持するブレーキ板と、電動モータへの通電時にアーマチュアを第2位置に位置させるための磁気吸引力が生じるステータと、を備えた電磁ブレーキが設けられ、ステータに、ブレーキロータ、アーマチュアおよびブレーキ板を内周に収容した筒状部が設けられていることを特徴とする。 The present invention, which was devised to achieve the above object, includes a drive unit having an electric motor and a motion conversion mechanism unit that converts the rotational motion of the drive unit into a linear motion, and the motion conversion mechanism unit is the drive unit. In an electric actuator having a nut that rotates in response to the rotational movement of the motor and a screw shaft that moves forward and backward in the axial direction as the nut rotates, a brake provided in the drive unit so as to be integrally rotatable with the output shaft of the electric motor. An armature that moves between two positions, a first position that abuts the rotor and the brake rotor in the axial direction, and a second position that forms an axial gap between the rotor and the brake rotor, and an armature located in the first position An electromagnetic brake is provided with a brake plate that non-rotatably holds the brake rotor in cooperation with the motor and a stator that generates a magnetic attraction force to position the armature in the second position when the electric motor is energized. The stator is provided with a tubular portion that houses a brake rotor, an armature, and a brake plate on the inner circumference.
上記構成によれば、電動モータへの通電が停止された状態では、アーマチュアに磁気吸引力が作用せずにアーマチュアが第1位置に位置することにより、アーマチュアとブレーキ板とでブレーキロータが回転不能に挟持されるので、ブレーキロータと一体回転するモータ出力軸の回転が規制される。これにより、モータ出力軸の回転運動を受けて回転するナットの回転、さらにはねじ軸の進退移動が規制されるロック状態となる。一方、電動モータに通電されると、アーマチュアが第2位置に位置(第1位置から第2位置に移動)してアーマチュアとブレーキロータとの間に軸方向隙間が形成され、ブレーキロータを回転不能に挟持する挟持力が解放されるので、モータ出力軸の回転が許容される。これにより、ナットの回転、さらにはねじ軸の進退移動が許容されるロック解除状態となる。要するに、本発明に係る電動アクチュエータでは、アーマチュアの二位置間での移動に伴って、モータ出力軸と一体回転するブレーキロータが回転不能に挟持される状態と挟持されない状態とが切り替えられることにより、ロック状態とロック解除状態とが切り替えられる。そのため、複雑な制御を必要とせずに、電動モータの停止状態でのねじ軸の進退移動を適切に規制することができる。 According to the above configuration, when the energization of the electric motor is stopped, the armature is positioned in the first position without the magnetic attraction force acting on the armature, so that the brake rotor cannot rotate between the armature and the brake plate. Since it is sandwiched between the armatures, the rotation of the motor output shaft that rotates integrally with the brake rotor is restricted. As a result, the rotation of the nut that rotates in response to the rotational movement of the motor output shaft and the advance / retreat movement of the screw shaft are regulated in a locked state. On the other hand, when the electric motor is energized, the armature moves to the second position (moves from the first position to the second position), an axial gap is formed between the armature and the brake rotor, and the brake rotor cannot rotate. Since the pinching force to be pinched is released, the rotation of the motor output shaft is allowed. As a result, the lock is released so that the nut can rotate and the screw shaft can move forward and backward. In short, in the electric actuator according to the present invention, the brake rotor that rotates integrally with the motor output shaft is switched between a non-rotatable state and a non-pinched state as the armature moves between two positions. The locked state and unlocked state can be switched. Therefore, the forward / backward movement of the screw shaft in the stopped state of the electric motor can be appropriately regulated without requiring complicated control.
また、電磁ブレーキを構成するステータには、ブレーキロータ、アーマチュアおよびブレーキ板を内周に収容した筒状部を設けているので、ステータを電動アクチュエータのケーシングの一構成部材として活用することができる。この場合、電動アクチュエータに、電磁ブレーキを収容するための専用部品を別途設ける必要がなくなるので、電動アクチュエータの低コスト化に寄与することができる。 Further, since the stator constituting the electromagnetic brake is provided with a tubular portion in which the brake rotor, the armature and the brake plate are housed in the inner circumference, the stator can be utilized as one component of the casing of the electric actuator. In this case, since it is not necessary to separately provide the electric actuator with a dedicated component for accommodating the electromagnetic brake, it is possible to contribute to cost reduction of the electric actuator.
駆動部に電動モータの回転を減速して出力する遊星歯車減速機をさらに設ければ、電動モータの小型化を図ることができるので、電動アクチュエータの軽量・コンパクト化を図る上で有利となる。このとき、遊星歯車減速機のサンギヤは、ブレーキロータと一体に設けても良いし、遊星歯車減速機のリングギヤは、ステータと一体に設けても良い。 If the drive unit is further provided with a planetary gear reducer that reduces the rotation of the electric motor and outputs the speed, the electric motor can be miniaturized, which is advantageous in reducing the weight and compactness of the electric actuator. At this time, the sun gear of the planetary gear reducer may be provided integrally with the brake rotor, or the ring gear of the planetary gear reducer may be provided integrally with the stator.
本発明は、例えば、電動モータの出力軸とねじ軸とが平行に配置され、駆動部の回転運動がギヤ機構部を介して運動変換機構部に伝達されるタイプの電動アクチュエータに好ましく適用することができる。 The present invention is preferably applied to, for example, an electric actuator of a type in which the output shaft and the screw shaft of an electric motor are arranged in parallel and the rotational motion of the drive unit is transmitted to the motion conversion mechanism unit via the gear mechanism unit. Can be done.
以上のことから、本発明によれば、複雑な制御を必要とすることなく、駆動部(電動モータ)の停止状態でねじ軸が軸方向に進退移動するのを適切に規制することができる電動アクチュエータを低コストに提供することができる。 From the above, according to the present invention, it is possible to appropriately regulate the screw shaft from moving forward and backward in the axial direction when the drive unit (electric motor) is stopped without requiring complicated control. The actuator can be provided at low cost.
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、以下の説明で使用する「軸方向一方側」とは図1の紙面左側であり、「軸方向他方側」とは図1の紙面右側である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The "one side in the axial direction" used in the following description is the left side of the paper surface in FIG. 1, and the "other side in the axial direction" is the right side of the paper surface in FIG.
図1は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ1の概略縦断面図であり、図2は、図1のA−A線矢視断面図である。電動アクチュエータ1は、回転駆動力を発生させる駆動部2と、駆動部2から出力された回転駆動力(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3と、駆動部2の回転運動を運動変換機構部3に伝達するギヤ機構部4と、運動変換機構部3を支持する支持部5と、運動変換機構部3の直線運動を操作対象に出力(伝達)する操作部6とを備える。駆動部2は、モータ部8および減速機構部9と、ロック機構部7とで構成される。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of an electric actuator 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. The electric actuator 1 includes a
モータ部8は、主に、電動モータ10と、電動モータ10を収容したモータケース11とを備える。モータケース11は、ケース本体12と、ケース本体12の軸方向一方側の端部開口を封止する封止部材13とを備える。電動モータ10のモータ端子(図示省略)は、図示外の導電部材や動力線を介して動力電源に接続されている。電動モータ10としては、その出力軸10aの回転量を検出・制御することができるブラシ付きのDCモータやブラシレスモータが使用される。
The
減速機構部9は、電動モータ10の回転を減速して出力する減速機と、減速機を収容した減速機ケース16とを備える。減速機ケース16は、その軸方向一方側に隣接配置された電磁ブレーキ70のステータ74(詳細は後述する)に対して分離可能に連結されている。
The speed
減速機は遊星歯車減速機15で構成される。すなわち、減速機は、電動モータ10の出力軸10aと一体回転可能に設けられたサンギヤ17と、サンギヤ17の径方向外側(ここでは減速機ケース16の内周)に設けられたリングギヤ18と、サンギヤ17とリングギヤ18の間に配置され、サンギヤ17およびリングギヤ18に噛み合った複数(例えば、3つ)の遊星ギヤ19と、遊星ギヤ19を回転自在に保持した遊星ギヤホルダ20および遊星ギヤキャリア21とを備える。遊星ギヤキャリア21は、遊星ギヤ19に連結された環状部21aと、環状部21aの内径端部から軸方向他方側に延びた円筒部21bとを一体に有し、遊星ギヤ19の公転運動を取り出して出力する。遊星ギヤキャリア21の円筒部21bは、後述する転がり軸受45(の内輪)およびギヤボス44と一体回転可能に連結されている。
The speed reducer is composed of a planetary
上記構成を有する減速機15により、電動モータ10の出力軸10aの回転運動が減速された上でギヤ機構部4、さらには運動変換機構部3に伝達される。これにより、ギヤ機構部4の回転トルクを増加することができるので、小型の電動モータ10を採用することができる。
The
運動変換機構部3は、ボールねじ30で構成される。ボールねじ30は、電動モータ10の出力軸10aと平行に配置されたねじ軸31と、多数のボール33を介してねじ軸31の外周に回転可能に嵌合されたナット32と、循環部材としてのこま34とを備える。ねじ軸31の外周面に形成された螺旋状溝31aとナット32の内周面に形成された螺旋状溝32aとの間に多数のボール33が装填され、こま34が組み込まれている。このような構成により、ナット32が回転するのに伴ってねじ軸31が軸方向に進退移動する際には、両螺旋状溝31a,32aの間でボール33が循環する。
The motion conversion mechanism unit 3 is composed of a
ねじ軸31は、電動アクチュエータ1の出力部材を構成するものであり、そ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ための操作部6が設けられている。図示例において、操作部6は、操作対象とねじ軸31とを連結するための連結部材が挿入される径方向の貫通孔で構成される。
The
電動アクチュエータ1には、筒部35aおよび底部35bを有する有底筒状の軸ケース35が設けられ、この軸ケース35にねじ軸31の一部が収容されている。本実施形態の軸ケース35には、筒部35aの軸方向一方側の端部から径方向外側に延びたフランジ部35cが一体に設けられ、このフランジ部35cは、支持部5を構成する軸受ケース51に対して分離可能に連結されている。
The electric actuator 1 is provided with a bottomed
電動アクチュエータ1には、ねじ軸31の軸方向位置(進退移動量)を検出するための位置検出装置が設けられる。この位置検出装置は、例えば、モータケース11に取り付けられたストロークセンサとしての磁気センサ(図示省略)と、ねじ軸31に取り付けられたセンサターゲットとしての永久磁石37とで構成される。永久磁石37は、保持部材38を介してねじ軸31に取り付けられている。この場合、ねじ軸31が進退移動すると、これに伴って移動する永久磁石37の磁場(例えば磁束密度の向きおよび強さ)の変化が磁気センサで検出されることにより、ねじ軸31の進退移動量が検出される。
The electric actuator 1 is provided with a position detecting device for detecting the axial position (advancing / retreating movement amount) of the
ねじ軸31の軸方向他方側の端部には、ねじ軸31がその軸線回りに回転するのを規制するための回転規制部60を設けている。図2にも示すように、回転規制部60は、ねじ軸31に設けられた径方向の貫通孔31bに挿入(圧入)され、両端部がねじ軸31の外側に突出した支持ピン61と、支持ピン61の突出部に外嵌され、支持ピン61に回転可能に支持されたガイドローラ62と、軸ケース35の筒部35aの内周面に設けられて軸方向に延び、ガイドローラ62が転動可能に嵌め込まれた一対の案内溝35dとを備える。
At the end of the
上記のとおり、本実施形態の電動アクチュエータ1には、ねじ軸31の軸方向位置を検出するための位置検出装置を設けており、また、ねじ軸31は、ねじ軸31に取り付けたガイドローラ62が軸ケース35に設けられた案内溝35dに沿って転動することで進退移動することから、ねじ軸31の前進限および後退限を制御することができる。従って、ねじ軸31は基本的に所定の停止位置を越えて前進又は後退しない。しかしながら、位置検出装置の故障などにより、ねじ軸31が誤作動して所定の停止位置を越えて後退(軸方向他方側に移動)すると、ねじ軸31の他端部が軸ケース35の底部35bに衝突し、軸ケース35が変形・破損等するおそれがある。
As described above, the electric actuator 1 of the present embodiment is provided with a position detecting device for detecting the axial position of the
そこで、本実施形態では、ねじ軸31と軸ケース35の底部35bとの間にゴム、樹脂又は熱可塑性エラストマー等の弾性材料で形成された緩衝部材63を設けている。これにより、仮にねじ軸31が軸ケース35の底部35bに衝突した場合でも、緩衝部材63によって衝撃荷重が緩和されるので、軸ケース35が破損等する可能性を低減することができる。
Therefore, in the present embodiment, a cushioning
本実施形態の緩衝部材63は、ねじ軸31の軸方向他方側の端面31cに開口した凹部31dに挿入される円柱状の差込部64と、ねじ軸31と軸ケース35の底部35bとの間に介在するフランジ状の緩衝部65とで構成されている。緩衝部材63の差込部64には径方向の貫通孔66が設けられており、緩衝部材63は、貫通孔66に支持ピン61を挿通することでねじ軸31に対して取付固定される。要するに、支持ピン61は、ガイドローラ62の支持軸として機能するだけでなく、緩衝部材63の取付部材としても機能する。このような構成により、ねじ軸31、支持ピン61、ガイドローラ62および緩衝部材63等を備えたアセンブリを容易に組み立てることができる。
The cushioning
図1に示すように、ギヤ機構部4は、駆動部2の出力を受けて回転駆動される駆動ギヤ41と、駆動ギヤ41と噛み合った従動ギヤ42と、駆動ギヤ41および従動ギヤ42を収容したギヤケース43と、駆動ギヤ41の内周に配置されたギヤボス44と、ギヤボス44を電動アクチュエータ1のケーシングに対して回転自在に支持した一対の転がり軸受(例えば深溝玉軸受)45,46とを備える。従動ギヤ42は、ナット32の外周面が圧入された円筒状のナット装着部42aを有する。ギヤボス44は、電動モータ10の出力軸10aと同軸に配置されており、その外周面には遊星ギヤキャリア21の円筒部21aの内周面、および駆動ギヤ41の内周面が圧入されている。
As shown in FIG. 1, the
以上の構成により、電動モータ10の出力軸10aが回転し、その回転駆動力が減速機15を介してギヤボス44に伝達されると、ギヤボス44および駆動ギヤ41が一体回転すると共に、駆動ギヤ41と噛み合った従動ギヤ42、さらには従動ギヤ42に固定されたボールねじ30のナット32が一体回転する。これにより、ナット32の回転方向に応じてボールねじ30のねじ軸31が軸方向に進退移動し、ねじ軸31の操作部6に連結された操作対象が操作される。
With the above configuration, when the
なお、本実施形態では、従動ギヤ42に、駆動ギヤ41よりも大径でかつの歯数の多いものを採用している。そのため、ギヤ機構部4に入力された回転運動は、減速されると共にトルクが増加された上でナット32に伝達される。これにより、電動モータ10の一層の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, the driven
ギヤケース43は、ねじ軸31の一部を収容した円筒部43aを有する。円筒部43aとねじ軸31との間には筒状のブーツ47が取り付けられる。ブーツ47は、樹脂、ゴムあるいは熱可塑性エラストマー等の弾性材料で形成され、小径筒部47aおよび大径筒部47bと、両筒部47a,47bを接続する蛇腹部47cとを一体に有する。小径筒部47aはブーツバンド48Aによってねじ軸31に対して締め付け固定され、大径筒部47bはブーツバンド48Bによってギヤケース43の円筒部43aに対して締め付け固定される。このような構成により、ギヤケース43内への異物侵入が防止される。ブーツ47の外周には、ブーツ47を保護するためのブーツカバー49が配置されている。本実施形態のブーツカバー49は、モータケース11を構成するケース本体12と一体に設けられている。
The
支持部5は、ボールねじ30のナット32を回転自在に支持する支持軸受50と、支持軸受50を収容した軸受ケース51とを備える。軸受ケース51は、軸方向一方側に隣接配置されたギヤケース43に対して分離可能に連結されている。
The
支持軸受50としては、外輪50aおよび内輪50bと、これらの間に転動自在に配されたボール50cと、ボール50cを保持した図示外の保持器とを備えた転がり軸受(玉軸受)のうち、ラジアル荷重および両方向のアキシャル荷重を支持することができる複列アンギュラ玉軸受が使用される。軸受ケース51と支持軸受50との間には、径方向内向きの鍔部を一体に有する鍔付き円筒状のスリーブ52が配置されており、支持軸受50の外輪50aは、スリーブ52の鍔部とスリーブ52の内周面に装着された止め輪53とで挟持されることにより、軸方向の位置決めがなされている。一方、支持軸受50の内輪50bは、従動ギヤ42とナット32の外周面に装着された止め輪54とで挟持されることにより、軸方向の位置決めがなされている。
The
以下、本実施形態の電動アクチュエータ1で採用しているロック機構部7について詳細に説明する。ロック機構部7は、ねじ軸31の進退移動を許容するロック解除状態と、ねじ軸31の進退移動を規制するロック状態とを切り替える機能を有する。
Hereinafter, the
図1に示すように、ロック機構部7は、電動モータ10と遊星歯車減速機15との間に配置された電磁ブレーキ70で構成される。図3(a)(b)にも示すように、電磁ブレーキ7は、主に、ブレーキロータ71と、ブレーキロータ71の軸方向一方側に配置されたアーマチュア72と、ブレーキロータ71(の環状部71b)の軸方向他方側に配置されたブレーキ板73と、ステータ74と、押圧バネ75とを備える。
As shown in FIG. 1, the
ブレーキロータ71は、電動モータ10の出力軸10aと一体回転可能に設けられたハブ部71aと、アーマチュア72とブレーキ板73との間に介在する環状部71bとを有する。本実施形態の環状部71bは、ハブ部71aとは別部材とされ、適宜の手段でハブ部71aに対して固定されているが、ハブ部71aと一体に設けることも可能である。環状部71bの一端面は、ハブ部71aの一端面よりも僅かに軸方向一方側に位置している。
The
ステータ74は、コイル部74aと、コイル部74aを保持したコア部74bと、コア部74bの軸方向他方側の端部外周部から軸方向に延び、ブレーキロータ71、アーマチュア72およびブレーキ板73を内周に収容した筒状部74cとを有する。このステータ74は、コア部74bの軸方向一方側の端部がモータケース11のケース本体12に対して分離可能に連結されると共に、筒状部74cの軸方向他方側の端部が減速機ケース16に対して分離可能に連結されることにより、固定的に保持されている。そのため、コア部74bおよび筒状部74cは、電動アクチュエータ1のケーシングとしての機能を有する。コイル部74aを構成するコイルは、図示外の導電部材や動力線を介して動力電源(例えば、電動モータ10が接続された動力電源)に接続されている。
The
ブレーキ板73は、軸方向の所定位置に固定的に配置され、アーマチュア72は、軸方向移動可能な状態でブレーキロータ71とステータ74との間に配置されている。より具体的には、アーマチュア72は、ブレーキロータ71と軸方向で当接する(ブレーキ板73と協働してブレーキロータ71を回転不能に挟持する)第1位置[図3(b)参照]と、ブレーキロータ71との間に軸方向隙間Gaを形成し、ブレーキロータ71の回転を許容する第2位置[図3(a)参照]の二位置間を相互に移動可能とされている。なお、図3(a)では、理解の容易化のために軸方向隙間Gaの隙間幅を誇張して描いているが、実際の隙間幅は0.5mm前後である。
The
押圧バネ75は、ステータ74(のコア部74b)の内径部に設けられた環状突起とアーマチュア72との間に圧縮状態で配設された圧縮コイルバネからなり、アーマチュア72を軸方向他方側に付勢している。
The
ロック機構部7としての電磁ブレーキ70は以上の構成を有し、以下のように動作することでロック解除状態とロック状態とを切り替える。
The
まず、図3(a)に示すように、電動モータ10に通電され、電動モータ10の出力軸10aが回転駆動されている状態では、ステータ74のコイル部74aに通電されるようになっている。コイル部74aに通電されると、コイル部74aは磁気回路Mを発生させ、この磁気回路Mの発生に伴って生じる磁気吸引力Maによりアーマチュア72は押圧バネ75の付勢力に抗して軸方向一方側に吸引(ステータ74に吸着)される。これにより、アーマチュア72は、第2位置に位置し、アーマチュア72とブレーキロータ71との間に軸方向隙間Gaが形成される。そのため、ブレーキロータ71には制動力(摩擦力)が作用せず、ブレーキロータ71が一体回転可能に設けられた電動モータ10の出力軸10aの回転も許容される。出力軸10aの回転が許容されれば、出力軸10aの回転運動を受けて回転するボールねじ30のナット32の回転、さらには、ねじ軸31の進退移動も許容される。要するに、電磁ブレーキ70は、電動モータ10への通電時には、電動アクチュエータ1をロック解除状態に保持する。
First, as shown in FIG. 3A, when the
一方、電動モータ10への通電が停止(中断)されると、ステータ74のコイル部74aへの通電も停止される。これにより、磁気回路Mが消失し、アーマチュア72を吸引していた磁力Maがアーマチュア72に作用しなくなるので、アーマチュア72は、押圧バネ75の付勢力を受けて軸方向他方側に押圧され、ブレーキロータ71と軸方向で当接する第1位置に移動する。アーマチュア72が第1位置に位置したときには、アーマチュア72とブレーキ板73の協働によってブレーキロータ71が回転不能に挟持されるので、電動モータ10の出力軸10aの回転が規制される。出力軸10aの回転が規制されれば、出力軸10aの回転運動を受けて回転するナット32の回転、さらには、ねじ軸31の進退移動も規制される。従って、電動モータ10の停止状態でねじ軸31に外力が入力された場合でも、ねじ軸31および操作対象は所定位置に保持される。
On the other hand, when the energization of the
以上で説明したように、本発明に係る電動アクチュエータ1では、電動モータ10の駆動又は停止に連動してアーマチュア72が二位置間で移動するのに伴って、ブレーキロータ71が回転不能に挟持される状態と挟持されない状態とが切り替えられるだけで、ねじ軸31の進退移動を規制するロック状態とねじ軸31の進退移動を許容するロック解除状態とが切り替えられる。そのため、複雑な制御を必要とせずに、電動モータ10の停止状態でのねじ軸31の進退移動を適切に規制することができる。
As described above, in the electric actuator 1 according to the present invention, the
なお、本発明で採用している電磁ブレーキ70は、いわゆる摩擦式の無励磁型電磁ブレーキであるため、その制動力は、電磁ブレーキの中でも歯面同士の噛み合いによって制動力を生じさせるツース式電磁ブレーキと比較するとどうしても小さくなる。但し、本発明では、ブレーキロータ71が電動モータ10の出力軸10aに一体回転可能に設けられている関係上、ブレーキロータ71に作用する回転トルクは比較的小さいので、摩擦式の無励磁型電磁ブレーキでも十分な制動力を確保することができる。
Since the
また、電磁ブレーキ70のステータ74には、ブレーキロータ71、アーマチュア72およびブレーキ板73を内周に収容した筒状部74cを設け、ステータ74を電動アクチュエータ1のケーシングの一構成部材として活用している。このようにすれば、電動アクチュエータ1に電磁ブレーキ70を収容するための専用部品を別途設ける必要がなくなるので、電動アクチュエータ1の低コスト化に寄与することができる。
Further, the
以上で述べたような作用効果が相俟って、本発明によれば、複雑な制御を必要とすることなく、電動モータ10の停止状態でねじ軸31が進退移動するのを適切に規制することができて信頼性に富む電動アクチュエータ1を低コストに実現することができる。
Combined with the effects described above, according to the present invention, 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について説明したが、ロック機構部7としての電磁ブレーキ70は、例えば図4〜図6に示すような構成とすることもできる。
Although the electric actuator 1 according to the embodiment of the present invention has been described above, the
図4に示す第2実施形態では、、ブレーキロータ71に減速機15のサンギヤ17を一体に設けている。より具体的には、ブレーキロータ71を構成するハブ部71aを軸方向他方側に延長し、この延長部71cに遊星歯車減速機15のサンギヤ17を設けると共に、延長部71cを電動モータ10の出力軸10aに固定している。このような構成によれば、ハブ部71aとサンギヤ17を個別に設けると共に、両者を個別に出力軸10aに固定していた図1に示す第1実施形態に比べ、部品点数や組立工数を削減することができるので、電動アクチュエータ1を低コスト化することができる。
In the second embodiment shown in FIG. 4, the
図5に示す第3実施形態では、電磁ブレーキ70のステータ74(の筒状部74c)に遊星歯車減速機15のリングギヤ18を一体に設け、図1および図4に示す実施形態でリングギヤ18を設けていた減速機ケース16を省略している。これに伴い、ステータ74の筒状部74cに対してギヤケース43を連結している。また、遊星歯車減速機15のサンギヤ17の一端外径面(小径外径面)にブレーキディスク71のハブ部71aを一体回転可能に固定し、サンギヤ17とブレーキディスク71(のハブ部71a)とを軸方向でオーバーラップさせている。このようにすれば、ケース同士の連結部に設けられるシールリング(連結部のシール性を担保するための部材であり、図1や図5中に示す断面楕円形状の部材)を省略できることに加え、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。
In the third embodiment shown in FIG. 5, the
図6に示す第4実施形態では、ブレーキロータ71のハブ部71aに減速機15のサンギヤ17を一体に設けると共に、ステータ74の筒状部74cに減速機15のリングギヤ18を一体に設けている。要するに、この実施形態の電動アクチュエータ1は、図4および図5に示す実施形態で採用している特徴的構成を併せ持つ。このようにすれば、部品点数および組立工数の削減による低コスト化と、軸方向のコンパクト化とを同時に実現することができる。
In the fourth embodiment shown in FIG. 6, the
以上で説明した実施形態では、運動変換機構部3をボールねじ30で構成したが、本発明は、運動変換機構部3をすべりねじで構成した電動アクチュエータ1に適用することもできる。すべりねじとは、ボール33およびこま34が省略され、実質的にねじ軸31およびその外周に回転可能に嵌合されたナット32のみで構成されたねじ機構である。
In the embodiment described above, the motion conversion mechanism unit 3 is composed of the
また、以上で説明した実施形態では、駆動部2に減速機構部9を設けたが、減速機構部9は省略することもできる。図示は省略するが、減速機構部9を省略した場合には、電動モータ10の出力軸10aとギヤ機構部4のギヤボス44とを一体回転可能に連結すれば良い。
Further, in the embodiment described above, the speed
また、以上で説明した実施形態では、駆動ギヤ41よりも従動ギヤ42の歯数を多くすることにより、ギヤ機構部4内に減速機構を形成したが、ギヤ機構部4内の減速機構は省略しても構わない。すなわち、駆動ギヤ41および従動ギヤ42の歯数は同数とすることも可能である。
Further, in the embodiment described above, the reduction mechanism is formed in 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 it is needless to say that the present invention can be carried out in various forms without departing from the gist of the present invention. Indicated by the scope of claims and further includes the equal meanings set forth in the claims, and all modifications within the scope.
1 電動アクチュエータ
2 駆動部
3 運動変換機構部
10 電動モータ
10a 出力軸
15 遊星歯車減速機
17 サンギヤ
18 リングギヤ
30 ボールねじ
31 ねじ軸
32 ナット
70 電磁ブレーキ
71 ブレーキロータ
71a ハブ部
71b 環状部
72 アーマチュア
73 ブレーキ板
74 ステータ
74a コイル部
74b コア部
74c 筒状部
75 押圧バネ
M 磁気回路
Ma 磁気吸引力
1
Claims (4)
前記駆動部に、前記電動モータの出力軸と一体回転可能に設けられたブレーキロータと、前記ブレーキロータと軸方向で当接する第1位置、および前記ブレーキロータとの間に軸方向隙間を形成する第2位置の二位置間を相互に移動するアーマチュアと、前記第1位置に位置した前記アーマチュアと協働して前記ブレーキロータを回転不能に挟持するブレーキ板と、前記電動モータへの通電時に前記アーマチュアを前記第2位置に位置させるための磁気吸引力が生じるステータと、を備えた電磁ブレーキが設けられ、
前記ステータに、前記ブレーキロータ、前記アーマチュアおよび前記ブレーキ板を内周に収容した筒状部が設けら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 and a motion conversion mechanism unit that converts the rotational motion into a linear motion are provided, and the motion conversion mechanism unit generates a nut that rotates in response to the rotational motion of the drive unit and the rotation of the nut. In an electric actuator having a screw shaft that moves forward and backward in the axial direction.
An axial gap is formed in the drive unit between a brake rotor provided so as to be rotatable integrally with the output shaft of the electric motor, a first position in which the brake rotor abuts in the axial direction, and the brake rotor. An armature that moves between two positions at the second position, a brake plate that cooperates with the armature at the first position to non-rotatably hold the brake rotor, and the electric motor when the electric motor is energized. An electromagnetic brake is provided with a stator that generates a magnetic attraction to position the armature in the second position.
An electric actuator characterized in that the stator is provided with a tubular portion that houses the brake rotor, the armature, and the brake plate on the inner circumference.
前記遊星歯車減速機のサンギヤが、前記ブレーキロータに一体に設けられている請求項1に記載の電動アクチュエータ。 The drive unit further includes a planetary gear reducer that reduces the rotation of the electric motor and outputs the speed.
The electric actuator according to claim 1, wherein the sun gear of the planetary gear reducer is integrally provided with the brake rotor.
前記遊星歯車減速機のリングギヤが、前記ステータに一体に設けられている請求項1に記載の電動アクチュエータ。 The drive unit further includes a planetary gear reducer that reduces the rotation of the electric motor and outputs the speed.
The electric actuator according to claim 1, wherein the ring gear of the planetary gear reducer is integrally provided with the stator.
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