KR20220039749A - 전동 액추에이터 - Google Patents

Abstract

운동 변환 기구(4)는 전동 모터에 의해 회전 구동되는 회전 부재(7)와, 회전 부재(7)의 회전에 따라 그 회전축 방향으로 직선 운동하는 직동 부재(8)를 갖는다. 직동 부재(8)에는 돌기(12)가 형성됨과 아울러, 하우징(6) 내에는 돌기(12)가 이동 가능하게 삽입되는 홈(30)이 형성되어 있다. 돌기(12)가 홈(30)의 단부에 충돌함으로써 직동 부재(8)의 직선 운동이 규제된다.

Description

전동 액추에이터

본 발명은 전동 액추에이터에 관한 것이다.

최근, 차량 등의 생력화, 저연비화를 위해 전동화가 진행되고, 예를 들면 자동차의 자동 변속기나 브레이크, 스티어링 등의 조작을 전동기의 힘으로 행하는 시스템이 개발되어 시장에 투입되어 있다. 이러한 용도에 사용되는 전동 액추에이터로서 전동 모터의 구동에 의해 발생한 회전 운동을 직선 운동 등으로 변환하는 운동 변환 기구를 구비하는 전동 액추에이터가 알려져 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 도 21에 나타내는 바와 같이 운동 변환 기구로서 전동 모터(300)의 회전 운동을 직선 운동(도면의 화살표(A1, A2) 방향의 운동)으로 변환하는 제 1 운동 변환 기구(100)와, 제 1 운동 변환 기구(100)의 직선 운동을 전동 모터(300)의 회전축과 직교하는 축의 회전 운동(도면의 화살표(B1, B2) 방향의 운동)으로 변환하는 제 2 운동 변환 기구(200)를 구비하는 전동 액추에이터가 개시되어 있다. 구체적으로 제 1 운동 변환 기구(100)는 회전 부재로서의 나사축(101)과, 나사축(101)과 나사 결합하는 직동 부재로서의 너트(102)를 갖는 슬라이딩 나사 기구로 구성되어 있다. 한편, 제 2 운동 변환 기구(200)는 원통부(201a)와 암부(201b)를 갖는 요동 부재(201)로 구성되어 있다. 암부(201b)에는 긴 구멍(201c)이 형성되어 있으며, 이 긴 구멍(201c)에 너트(102)에 설치된 핀형상의 연결 부재(202)가 삽입됨으로써 요동 부재(201)와 너트(102)가 연동 가능하게 연결되어 있다.

전동 모터(300)의 구동에 의해 나사축(101)이 정회전 또는 역회전하면 너트(102)가 화살표(A1) 방향 또는 화살표(A2) 방향으로 이동함으로써 회전 운동이 직선 운동으로 변환된다. 그리고 너트(102)의 이동에 따라 요동 부재(201)가 원통부(201a)를 중심으로 화살표(B1) 방향 또는 화살표(B2) 방향으로 요동함으로써 직선 운동이 전동 모터(300)의 회전축과는 직교하는 축의 회전 운동으로 변환된다.

또한, 특허문헌 1에 기재된 전동 액추에이터에 있어서는 너트(102)의 양단면과, 이들에 대향하는 각 스러스트 베어링(400)의 끝면에 각각 돌출부(102a, 400a)가 형성되어 있다. 너트(102)가 화살표(A1) 방향 또는 화살표(A2) 방향으로 이동하면 너트(102)가 그 이동 방향에 있는 스러스트 베어링(400)에 접근함으로써 너트(102)의 돌출부(102a)와 스러스트 베어링(400)의 돌출부(400a)가 접촉한다. 이때 스러스트 베어링(400)의 돌출부(400a)는 나사축(101)과 함께 회전하고 있으므로 너트(102)의 돌출부(8a)와 스러스트 베어링(400)의 돌출부(400a)는 서로 회전 방향으로 결합한다. 이에 따라 나사축(101)의 회전이 규제되고, 그 이상의 너트(102)의 축 방향 이동도 규제된다.

일본 특허공개 2019-97352호 공보

그러나 상기와 같은 돌출부끼리를 회전 방향으로 결합시켜서 너트의 축 방향 이동을 규제하는 구성은 돌출부끼리가 결합했을 때의 충격이 커지는 경향이 있다. 이 때문에 너트나 요동 부재 등에 큰 부하가 가해지거나 큰 작동음(충돌음)이 발생하거나 한다는 과제가 있었다.

그래서 본 발명은 직동 부재의 직선 운동을 규제할 때의 충격 하중이나 작동음을 저감할 수 있는 전동 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전동 모터와, 전동 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 운동 변환 기구와, 전동 모터 및 운동 변환 기구를 내부에 수용하는 하우징을 구비하는 전동 액추에이터이며, 운동 변환 기구는 전동 모터에 의해 회전 구동되는 회전 부재와, 회전 부재의 회전에 따라 그 회전축 방향으로 직선 운동하는 직동 부재를 갖고, 직동 부재에 돌기가 형성됨과 아울러, 하우징 내에 돌기가 이동 가능하게 삽입되는 홈이 형성되고, 돌기가 홈의 단부에 충돌함으로써 직동 부재의 직선 운동이 규제되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이렇게 직동 부재의 직선 운동을 홈에 대한 돌기의 충돌에 의해 규제함으로써 구동을 규제할 때의 충격 하중이나 작동음을 저감할 수 있게 된다. 즉, 상기 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 돌출부끼리를 회전 방향으로 결합시키는 구성에 비해 본 발명은 회전 운동이 직선 운동으로 변환되었을 때의 비교적 느린 이동속도로 돌기가 홈의 단부에 충돌하기 때문에 그 때의 충격 하중이나 작동음을 작게 할 수 있다. 이에 따라 직동 부재의 직선 운동을 규제할 때의 충격 하중이나 작동음을 저감할 수 있고, 신뢰성 및 정적성이 우수한 전동 액추에이터를 제공할 수 있게 된다.

직동 부재에 형성된 돌기에 홈의 벽면을 따라 전동하는 전동체를 설치해도 좋다. 이 경우, 돌기와 홈 사이의 마찰 저항을 저감할 수 있으므로 직동 부재의 직선 운동을 원활하게 행할 수 있게 된다.

또한, 전동체 대신에 돌기에 홈의 벽면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩 부재를 설치해도 좋다. 이 경우에도 돌기와 홈 사이의 마찰 저항을 저감할 수 있어 직동 부재의 직선 운동을 원활하게 행할 수 있게 된다.

홈의 단부에는 홈의 폭 방향으로 연장되는 직선부가 형성되어 있어도 좋다.

또한, 홈은 그 단부에 있어서 회전 부재의 회전 방향을 따른 돌기의 이동을 허용하는 폭으로 형성되어 있어도 좋다. 이렇게 함으로써 직동 부재의 직선 운동이 규제되었을 때의 회전 부재와 직동 부재 사이에서의 말려 들어감(셀프 로크)이 발생하기 어려워짐과 아울러, 말려 들어감이 발생했다고 해도 그것을 해제하기 쉬워진다.

또한, 홈은 그 전체에 걸쳐 회전 부재의 회전 방향을 따른 돌기의 이동을 허용하는 폭으로 형성되어 있어도 좋다. 이 경우에도 상기와 마찬가지로 회전 부재와 직동 부재 사이에서의 말려 들어감을 발생하기 어렵게 할 수 있음과 아울러, 말려 들어감이 발생했을 경우의 해제도 행하기 쉬워진다.

또한, 홈은 그 전체에 걸쳐 회전 부재의 회전 방향을 따른 돌기의 이동을 허용하지 않는 폭으로 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 돌기가 홈을 따라 이동할 때에 직동 부재의 회전을 고도로 규제할 수 있고, 직동 부재의 자세를 안정시킬 수 있다. 또한, 직동 부재에 발생하는 회전 방향의 하중을 돌기를 통해 홈이 확실하게 받아낼 수 있으므로 직동 부재나 이것을 지지하는 부재로의 부하를 회피할 수 있고, 이들 부재의 변형 등을 방지할 수 있게 된다.

홈은 하우징과는 별체의 부재로 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 홈을 하우징에 직접 설치하지 않아도 좋으므로 하우징의 형상을 간소화할 수 있어 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 홈이 별체의 부재에 형성되어 있음으로써 홈과 하우징을 상이한 재질로 형성하는 것도 용이해져 재료 선택의 자유도가 향상된다.

상기 홈이 형성되어 있는 별체의 부재는 하우징에 대하여 탈락 방지 부재를 통해 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라 부품 조립 시에 별체의 부재가 하우징으로부터 탈락할 일이 없으므로 조립 작업이 행하기 쉬워진다. 또한, 조립 후에도 하우징에 대한 별체의 부재의 마찰이나 탈락을 방지할 수 있어 신뢰성이 향상된다.

또한, 홈이 형성되어 있는 별체의 부재는 판형상의 플레이트 부재이어도 좋다. 플레이트 부재가 원형부를 갖는 경우에는 원형부로부터 그 외경 방향으로 돌출되는 회전 고정부가 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 하우징은 플레이트 부재의 원형부가 수용되는 원형 오목부와, 원형 오목부로부터 그 외경 방향으로 연장됨과 아울러, 플레이트 부재의 회전 고정부가 수용되는 회전 고정 오목부를 가짐으로써 플레이트 부재의 회전(원형부의 둘레 방향의 회전)을 규제할 수 있다. 즉, 플레이트 부재의 원형부가 하우징의 원형 오목부에 수용되고, 플레이트 부재의 회전 고정부가 하우징의 회전 고정 오목부에 수용된 상태로 플레이트 부재의 회전 고정부와 하우징의 회전 고정 오목부가 결합함으로써 플레이트 부재의 회전을 규제할 수 있다.

돌기와 홈은 동일한 재질로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 돌기와 홈을 동일한 재질로 형성함으로써 돌기 및 홈의 슬라이딩에 의한 마모를 저감할 수 있게 된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 직동 부재의 직선 운동을 규제할 때의 충격 하중이나 작동음을 저감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시의 일형태에 의한 전동 액추에이터의 내부 구조를 나타내는 측면도이다.
도 2는 유성 기어 감속 기구의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태의 구성을 나타내는 전동 액추에이터의 사시도이다.
도 4는 전동 액추에이터를 너트의 돌기의 위치에서 절단한 단면도이다.
도 5는 홈 내에서 돌기가 이동하는 모양을 나타내는 도면이다.
도 6은 홈과 돌기 각각의 폭의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태의 구성을 나타내는 전동 액추에이터의 사시도이다.
도 8은 전동 액추에이터의 단면도이다.
도 9는 홈과 돌기 각각의 폭의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은 홈 내에서 돌기가 이동하는 모양을 나타내는 도면이다.
도 11은 홈 내에서 돌기가 이동하는 모양을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 홈과 돌기 각각의 폭의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시형태의 구성을 나타내는 전동 액추에이터의 사시도이다.
도 14는 전동 액추에이터를 너트의 돌기의 위치에서 절단한 단면도이다.
도 15는 홈과 구름 베어링 각각의 폭의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제 5 실시형태의 구성을 나타내는 전동 액추에이터의 단면도이다.
도 17은 홈과 미끄럼 베어링 각각의 폭의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제 6 실시형태의 구성을 나타내는 전동 액추에이터의 사시도이다.
도 19는 전동 액추에이터의 일부분을 나타내는 측면도이다.
도 20은 도 19의 X-X선 단면도이다.
도 21은 종래의 전동 액추에이터의 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명을 설명하기 위한 각 도면에 있어서 동일한 기능 또는 형상을 갖는 부재나 구성 부품 등의 구성 요소에 대해서는 판별이 가능한 한 동일한 부호를 붙임으로써 한번 설명한 후에는 그 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시의 일형태에 의한 전동 액추에이터의 내부 구조를 나타내는 측면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 의한 전동 액추에이터(1)는 전동 모터(2)와, 전동 모터(2)의 회전 운동을 감속해서 출력하는 감속기(3)와, 감속기(3)로부터 출력된 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 제 1 운동 변환 기구(4)와, 제 1 운동 변환 기구(4)로부터 출력된 직선 운동을 전동 모터(2)의 회전축(2a)과는 상이한 방향의 축의 회전 운동으로 변환하는 제 2 운동 변환 기구(5)와, 이들을 수용하는 하우징(6)을 주로 구비하고 있다.

하우징(6)은 2개의 하우징 분할체(60)가 조립되어 구성된다(도 4 참조). 도 1에서는 2개의 하우징 분할체(60)의 일방이 분리된 상태를 나타낸다. 하우징 분할체(60)끼리는 그 맞춤면 사이에 실링 부재(도시 생략)를 통해 조립됨으로써 하우징(6)의 내부 공간이 밀폐되어 하우징(6) 내로의 분진이나 물 등의 이물의 침입이 방지된다. 특히, 본 실시형태와 같이 하우징 분할체(60)의 맞춤면을 전동 모터(2)의 회전축(2a)과 평행한(단차가 없는) 평면으로 함으로써 조립 시에 하우징 분할체(60)의 맞춤면끼리 사이에서 다소의 어긋남이 발생해도 맞춤면끼리 사이에 간극이 발생하기 어려워 밀폐성을 확보하기 쉽다. 실링 부재로서는 O링, 고무 시트, 수지 시트, 조인트 시트, 메탈 개스킷 등의 고체의 실링재, 또는 액상 개스킷 등의 액체의 실링 부재를 채용할 수 있다.

제 1 운동 변환 기구(4)는 회전 부재로서의 나사축(7)과, 나사축(7)의 회전에 따라 그 회전축 방향으로 직선 운동하는 직동 부재로서의 너트(8)를 갖고 있다. 나사축(7)의 외주면과 너트(8)의 내주면에는 각각 나사 홈이 형성되어 있으며, 이들 나사축이 직접 나사 결합함으로써 슬라이딩 나사 기구를 구성하고 있다. 또한, 제 1 운동 변환 기구(4)로서 나사축(회전 부재)과 너트(직동 부재) 사이에 복수의 볼을 개재시킨 볼 나사 기구를 사용해도 좋다. 나사축(7)의 양단부는 각각 레이디얼 베어링(9)과 스러스트 베어링(10)을 통해 하우징(6)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

제 2 운동 변환 기구(5)는 원통형상의 출력축(14)과, 출력축(14)을 유지하는 요동 부재(11)를 구비하고 있다. 출력축(14)은 하우징(6)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 요동 부재(11)는 출력축(14)에 고정되어 있으며, 출력축(14)을 중심으로 해서 출력축(14)과 일체적으로 요동 가능(회전 가능)하게 구성되어 있다. 또한, 출력축(14)에는 내주면에 복수의 요철(스플라인)이 형성된 연결 구멍(14a)이 형성되어 있다. 이 연결 구멍(14a)은 도시하지 않은 조작 대상에 형성된 조작축을 삽입하기 위한 구멍이며, 조작축이 연결 구멍(14a)에 삽입되어 스플라인 감합함으로써 조작축은 출력축(14)과 일체적으로 회전 가능하게 연결된다. 또한, 요동 부재(11)에는 도면의 하단측에서 개구하는 슬릿형상의 긴 구멍(11c)이 형성되어 있다. 이 긴 구멍(11c)에는 너트(8)로부터 돌출되는 원기둥형상의 돌기(12)가 삽입되어 있다. 이에 따라 너트(8)와 요동 부재(11)가 돌기(12)를 통해 연동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 돌기(12)가 너트(8)의 서로 반대측의 면에 각각 형성되어 있으며, 이것에 대응해서 긴 구멍(11c)도 너트(8)를 사이에 두고 양측에 형성되어 있다(도 4 참조).

감속기(3)는 전동 모터(2)와 제 1 운동 변환 기구(4) 사이에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는 감속기(3)로서 도 2에 나타내는 바와 같은 유성 기어 감속 기구(20)를 사용하고 있다. 구체적으로 유성 기어 감속 기구(20)는 입력 회전체로서의 태양 기어(21)와, 태양 기어(21)의 외주에 배치된 궤도 링으로서의 링 기어(22)와, 태양 기어(21)와 링 기어(22) 사이에 회전 가능하게 배치된 유성 회전체로서의 복수의 유성 기어(23)와, 각 유성 기어(23)를 회전 가능하게 유지하는 출력 회전체로서의 캐리어(24)를 갖고 있다.

태양 기어(21)는 전동 모터(2)의 회전축(2a)에 대하여 이것과 일체적으로 회전하도록 고정되어 있다. 한편, 링 기어(22)는 하우징(6)에 고정되어 있다. 복수의 유성 기어(23)는 태양 기어(21)와 링 기어(22) 사이에서 이들과 맞물리도록 조립되어 있다. 캐리어(24)는 출력처의 나사축(7)에 대하여 이것과 일체적으로 회전하도록 고정되어 있다.

본 실시형태에서는 전동 모터(2)로서 브러시 부착 모터 또는 브러시 리스 모터 등을 사용하고 있다. 전동 모터(2)는 하우징(6) 내에 형성된 스위칭 소자인 1쌍의 릴레이 회로(13)(도 1참조)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전동 모터(2)가 릴레이 회로(13)를 통해 전원(도시 생략)에 접속된 상태가 됨으로써 전원으로부터 전동 모터(2)로 급전 가능한 상태가 된다.

계속해서 본 실시형태에 의한 전동 액추에이터의 기본 동작에 대해서 설명한다.

각 릴레이 회로(13)의 접점이 양쪽 모두 OFF의 상태에서는 전원으로부터 전동 모터(2)로 전력은 공급되지 않아 전동 모터(2)가 정지 상태로 되어 있다. 이 상태로부터 제어부(도시 생략)의 신호에 의해 정회전용의 릴레이 회로(13)의 접점이 ON의 상태로 스위칭되면 전원으로부터 전동 모터(2)로 정방향의 전류가 흘러 전동 모터(2)가 정회전하게 된다. 또한, 각 릴레이 회로(13)의 접점이 양쪽 모두 OFF의 상태로부터 제어부의 신호에 의해 역회전용의 릴레이 회로(13)의 접점이 ON의 상태로 스위칭되면 전원으로부터 전동 모터(2)로 역방향의 전류가 흘러 전동 모터(2)가 역회전하게 된다. 이렇게 각 릴레이 회로(13)의 접점이 스위칭됨으로써 전동 모터(2)를 정지 상태로부터 정회전 또는 역회전시킬 수 있다.

전동 모터(2)가 정회전 또는 역회전하면 그 회전 운동이 유성 기어 감속 기구(20)(감속기(3))에 전달된다. 도 2에 나타내는 바와 같이 유성 기어 감속 기구(20)에 있어서는 전동 모터(2)의 회전축(2a)이 회전함으로써 이것과 일체로 태양 기어(21)가 회전한다. 태양 기어(21)가 회전하면 이것과 맞물리는 복수의 유성 기어(23)가 회전을 개시하고, 각 유성 기어(23)는 자전하면서 링 기어(22)를 따라 공전한다. 그리고 유성 기어(23)의 공전 운동이 이것을 지지하는 캐리어(24)의 회전 운동으로서 출력됨으로써 전동 모터(2)의 회전 운동이 감속된다.

감속기(3)에 의해 감속된 회전 운동은 제 1 운동 변환 기구(4)에 전달된다. 즉, 유성 기어 감속 기구(20)의 캐리어(24)가 회전함으로써 이것과 일체적으로 제 1 운동 변환 기구(4)의 나사축(7)이 회전한다. 나사축(7)이 회전하면 그 회전에 따라 너트(8)가 직선 운동한다. 이때 너트(8)는 전동 모터(2)가 정회전하는 경우에는 도 1 중의 화살표(A1) 방향으로 전진하고, 전동 모터(2)가 역회전하는 경우에는 도 1 중의 화살표(A2) 방향으로 후퇴한다.

또한, 너트(8)가 전진 또는 후퇴함으로써 너트(8)에 형성된 돌기(12)에 의해 요동 부재(11)가 눌려 움직여진다. 이에 따라 요동 부재(11)는 도 1 중의 화살표(B1) 방향 또는 화살표(B2) 방향으로 요동 운동하고, 이것과 일체적으로 출력축(14)이 회전함으로써 너트(8)의 직선 운동이 전동 모터(2)의 회전축(2a)과는 상이한 방향의 축(출력축(14))의 회전 운동으로서 출력된다. 본 실시형태에서는 출력축(14)이 전동 모터(2)의 회전축(2a)과 직교하는 방향으로 배치되어 있기 때문에 전동 모터(2)의 회전 운동은 전동 모터(2)의 회전축(2a)과는 직교하는 축의 회전 운동으로서 출력된다.

그런데 이러한 전동 액추에이터에 있어서 전동 모터의 회전을 정지시키는 타이밍을 제어하기 위해서는, 예를 들면 센서에 의해 전동 모터의 회전 수나 나사축의 회전 수, 너트의 직동 위치 또는 요동 부재의 요동 위치 등을 검지함으로써 이들이 소정 위치에 도달한 타이밍에 전동 모터로의 급전을 차단하는 방법이 있다. 또한, 별도의 방법으로서 센서를 사용하지 않고, 나사축이나 너트, 요동 부재의 구동을 스토퍼 기구에 의해 기계적으로 규제하고, 전동 모터로의 급전을 차단하는 방법이 있다.

이것에 대해서 본 실시형태에 의한 전동 액추에이터에 있어서는 센서를 사용하지 않는 저렴한 구성을 실현하기 위해서 너트의 이동을 기계적으로 규제하는 방법을 채용하고 있다. 이하, 본 실시형태에 있어서의 너트의 이동 규제의 구성 부분에 대해서 설명한다.

도 3은 하우징(6)으로부터 제 1 운동 변환 기구(4) 및 제 2 운동 변환 기구(5) 등이 분리된 상태를 나타내는 전동 액추에이터의 사시도, 도 4는 전동 액추에이터를 너트(8)의 돌기(12)의 위치에서 절단한 단면도이다. 또한, 도 3에 있어서 전동 모터(2)나 감속기(3), 릴레이 회로(13)는 생략하고 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서는 하우징 분할체(60)의 내면에 너트(8)의 직선 운동의 방향(화살표(A1, A2) 방향)으로 연장되는 직선형상의 홈(30)이 형성되어 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이 홈(30)은 양쪽의 하우징 분할체(60)에 각각 형성되어 있다.

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이 출력축(14)이나 요동 부재(11)가 하우징(6) 내에 조립된 상태에서는 너트(8)에 형성된 1쌍의 돌기(12)가 각각 홈(30) 내에 삽입된다. 이 상태로 돌기(12)는 홈(30)을 따라 너트(8)의 직선 이동 방향(도 4의 지면 직교 방향)으로 이동할 수 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이 너트(8)가 화살표(A1) 방향으로 전진하거나 화살표(A2) 방향으로 후퇴하거나 하면 돌기(12)는 홈(30)을 따라 이동한다. 그리고 돌기(12)가 홈(30) 중 어느 한쪽의 단부(30a 또는 30b)에 도달하고, 그 단부(30a 또는 30b)의 벽면에 돌기(12)가 충돌함으로써 돌기(12)의 이동이 규제된다. 이에 따라 너트(8)의 그 이상의 전진 또는 후퇴가 규제된다.

이렇게 본 실시형태에서는 돌기(12)가 홈(30)의 단부에 충돌함으로써 너트(8)의 직선 운동을 규제할 수 있다. 또한, 이러한 본 실시형태의 구성에 의하면 상기 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 돌출부끼리를 회전 방향으로 결합시키는 구성에 비해 너트의 이동을 규제할 때의 충격 하중이나 작동음(충돌음)을 저감할 수 있게 된다. 즉, 돌출부끼리를 회전 방향으로 결합시키는 구성에서는 돌출부끼리의 충돌 속도가 빨라지며, 충격 하중이나 작동음이 커지는 경향이 있지만 본 실시형태의 경우에는 회전 운동이 직선 운동으로 변환되었을 때의 비교적 느린 이동 속도로 돌기가 홈의 단부에 충돌하기 때문에 그 때의 충격 하중이나 작동음을 작게 할 수 있다. 이에 따라 너트나 회전 부재 등으로의 하중을 저감할 수 있고, 이들의 변형 등이 발생하기 어려워짐과 아울러, 정적성도 향상된다. 이렇게 본 실시형태의 구성에 의하면 신뢰성 및 정적성이 우수한 전동 액추에이터를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 실시형태에서는 홈(30)이 너트(8)의 회전 고정 기능도 겸하고 있다. 즉, 나사축(7)이 회전해서 너트(8)가 전진 또는 후퇴할 때 너트(8)에는 나사축(7)의 회전 방향으로의 힘이 작용하지만 이때 너트(8)에 형성된 돌기(12)가 홈(30)의 벽면에 접촉함으로써 너트(8)의 회전이 규제된다. 이렇게 돌기(12)와 홈(30)의 접촉에 의해 너트(8)의 회전이 규제됨으로써 너트(8)에 발생하는 회전 방향의 하중을 하우징(6)(홈(30))이 받을 수 있고, 요동 부재(11)로의 하중의 부하를 회피할 수 있다. 이에 따라 요동 부재(11)의 변형 등이 발생하기 어려워져 신뢰성이 향상된다.

또한, 본 실시형태에서는 너트(8)의 회전 고정 기능을 홈(30)이 그 전체에 걸쳐 확실하게 발휘할 수 있도록 도 6에 나타내는 바와 같이 홈(30)의 폭(W1)을 홈(30)의 전체에 걸쳐 돌기(12)의 폭(W2)(지름)과 동일한 크기로 형성하고 있다. 여기에서 홈(30)의 폭(W1) 및 돌기(12)의 폭(W2)은 돌기(12)가 나사축(7)의 회전 방향으로 이동하고자 할 때의 홈(30) 내에서의 돌기(12)의 이동 방향(C)(도 6 참조)의 치수를 말한다. 또한, 홈(30)의 폭(W1)이 돌기(12)의 폭(W2)과 동일한 크기인 것에는 돌기(12)가 홈(30) 내에서 너트(8)의 직동 방향으로 이동 가능한 정도로 홈(30)과 돌기(12) 사이에 최소한의 폭 방향 간극이 있는 경우나, 돌기(12) 및 홈(30)의 치수 공차 정도의 범위도 포함된다.

이렇게 홈(30)의 폭(W1)이 홈(30)의 전체에 걸쳐 돌기(12)의 폭(W2)과 동일한 크기로 형성되어 있음으로써 홈(30)의 일단부(30a)로부터 타단부(30b)까지 사이에서의 나사축(7)의 회전 방향을 따른 돌기(12)의 이동이 확실하게 규제된다. 즉, 홈(30)이 그 전체에 걸쳐 나사축(7)의 회전 방향을 따른 돌기(12)의 이동을 허용하지 않도록 구성되어 있음으로써 너트(8)의 회전을 고도로 규제해서 너트(8)의 자세를 안정시킬 수 있다. 또한, 홈(30)에 의해 너트(8)의 회전이 보다 고도로 규제됨으로써 요동 부재(11)에 너트(8)의 회전 방향의 부하가 작용하는 것을 확실하게 방지할 수 있게 되며, 신뢰성이 향상된다.

계속해서 상기 실시형태(본 발명의 제 1 실시형태)와는 상이한 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 주로 상술한 실시형태와는 상이한 부분에 대해서 설명하고, 그 밖의 부분에 대해서는 상술한 실시형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

도 7~도 11에 본 발명의 제 2 실시형태의 구성을 나타낸다.

상기 제 1 실시형태에서는 홈(30)이 하우징(6)(하우징 분할체(60))과 일체로 형성되어 있지만 도 7에 나타내는 제 2 실시형태에서는 하우징(6)과는 별체의 판형상의 플레이트 부재(40)에 홈(30)이 형성되어 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이 플레이트 부재(40)는 양쪽의 하우징 분할체(60)의 내측에 각각 끼워 넣어지도록 해서 부착되고, 각 플레이트 부재(40)에 홈(30)이 형성되어 있다.

이렇게 홈(30)을 하우징(6)과는 별체의 플레이트 부재(40)에 형성함으로써 하우징(6)에 홈(30)을 직접 형성하지 않아도 좋아지므로 하우징(6)의 형상을 간소화할 수 있다. 이에 따라 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 하우징(6)과 플레이트 부재(40)가 별체임으로써 홈(30)을 하우징(6)의 재질과는 상이한 재질로 형성하는 것도 용이해진다. 예를 들면, 하우징(6)의 재질로서 경량화를 위해 알루미늄을 사용한 경우에도 플레이트 부재(40)의 재질로서 강도가 높은 철계의 재질을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 슬라이딩에 따르는 돌기(12) 및 홈(30)의 마모를 저감할 수 있게 이들을 동일한 재질로 형성하는 것도 용이해진다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이 제 2 실시형태에서는 홈(30)의 양단부(30a, 30b)의 폭(W1a, W1b)이 돌기(12)의 폭(W2)보다 크게 형성되어 있다. 이렇게 홈(30)의 양단부(30a, 30b)의 폭(W1a, W1b)이 돌기(12)의 폭(W2)보다 크게 형성되어 있음으로써 홈(30)의 양단부(30a, 30b)에 있어서는 돌기(12)의 폭 방향의 이동(나사축(7)의 회전 방향을 따른 화살표(C) 방향의 이동)이 허용된다. 또한, 홈(30)의 양단부(30a, 30b)에는 각각 폭 방향(C)과 평행하게 연장되는 직선부(30a1, 30b1)가 형성되어 있다.

여기에서 상술한 바와 같이 너트(8)의 직선 운동을 홈(30)의 단부에 대한 돌기(12)의 충돌에 의해 강제적으로 규제하는 구성에 있어서는 돌기(12)가 홈(30)의 단부에 충돌했을 때에 나사축(7)의 회전에 의해 나사 홈끼리가 강하게 체결됨으로써 나사축(7)과 너트(8) 사이에서 말려 들어감(셀프 로크)이 발생할 경우가 있다. 이러한 말려 들어감이 발생했을 경우 전동 모터(2)의 회전력으로는 말려 들어감을 해제할 수 없는 것도 생각된다.

그래서 제 2 실시형태에서는 나사축(7)과 너트(8) 사이의 말려 들어감을 해제하기 쉽게 하기 위해서 상기와 같이 홈(30)의 양단부(30a, 30b)의 폭(W1a, W1b)을 돌기(12)의 폭(W2)보다 크게 하고 있다. 이렇게 함으로써 도 10에 나타내는 바와 같이 돌기(12)가 홈(30)의 일단부(30a)에 형성된 직선부(30a1)에 접촉하고, 너트(8)의 직선 운동이 규제되었을 때에 돌기(12)가 직선부(30a1)를 따라 도면의 화살표(C1)로 나타내는 폭 방향으로 이동함으로써 나사 홈끼리의 체결이 경감되어 말려 들어감을 억제할 수 있다. 또한, 이때 말려 들어감이 발생했다고 해도 그 후 전동 모터(2)를 역회전시킬 때에 돌기(12)가 홈(30)의 일단부(30a)에 형성된 직선부(30a1)를 따라 도 11의 화살표(C2)로 나타내는 폭 방향으로 이동함으로써 말려 들어가는 상태를 벗어나기 쉬워진다. 즉, 돌기(12)의 폭 방향의 이동이 허용됨으로써 돌기(12)와 홈(30) 사이에서 발생하는 마찰력이 정지 마찰력으로부터 이것보다 작은 동마찰력으로 바뀌기 때문에 말려 들어감을 해제하는 방향으로 나사축(7)을 회전시키기 쉬워진다. 이렇게 제 2 실시형태에서는 나사축(7)과 너트(8) 사이에서 말려 들어감이 발생했다고 해도 그것을 해제하기 쉬운 구성으로 되어 있음으로써 말려 들어감에 의한 동작 불량의 발생을 억제할 수 있어 신뢰성이 향상된다.

또한, 도 12에 나타내는 제 3 실시형태와 같이 홈(30)의 폭(W1)을 그 전체에 걸쳐 돌기(12)의 폭(W2)보다 크게 형성해도 좋다. 이 경우, 홈(30)의 전체에 걸쳐 돌기(12)의 폭 방향의 이동(나사축(7)의 회전 방향을 따른 화살표(C) 방향의 이동)이 허용된다. 이 경우에도 홈(30)의 양단부(30a, 30b)에는 각각 폭 방향(C)과 평행하게 연장되는 직선부(30a1, 30b1)가 형성되어 있으며, 상술한 제 2 실시형태와 마찬가지의 작용에 의해 말려 들어감을 해제하기 쉽게 할 수 있어 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하다.

도 13~도 15에 본 발명의 제 4 실시형태의 구성을 나타낸다.

도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이 제 4 실시형태에서는 돌기(12)의 선단에 전동체로서의 구름 베어링(51)을 설치하고 있다. 구름 베어링(51)은 양쪽의 돌기(12)에 각각 형성됨과 아울러, 각 플레이트 부재(40)에 형성된 홈(30) 내에 삽입되어 있다(도 14 참조).

이 경우, 돌기(12)가 홈(30) 내에서 이동할 때 구름 베어링(51)이 홈(30)의 벽면을 따라 전동함으로써 돌기(12)와 홈(30) 사이의 마찰 저항을 저감할 수 있고, 너트(8)의 직선 운동을 원활하게 행할 수 있게 된다. 또한, 구름 베어링(51)은 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같은 볼 베어링에 한정되지 않고, 니들 베어링이나 그 밖의 베어링이어도 좋다. 또한, 구름 베어링(51) 대신에 롤러 등의 전동체를 돌기(12)의 선단에 설치해도 좋다. 또한, 이러한 전동체가 삽입되는 홈(30)은 플레이트 부재(40)가 아니라 하우징(6)과 일체로 형성되어 있어도 좋다.

또한, 도 15에 나타내는 바와 같이 제 4 실시형태에서는 홈(30)의 양단부(30a, 30b)의 폭(W1a, W1b)이 구름 베어링(51)의 폭(W3)(베어링 외륜의 외경)보다 크게 형성되어 있다. 이렇게 홈(30)의 양단부(30a, 30b)의 폭(W1a, W1b)이 구름 베어링(51)의 폭(W3)보다 크게 형성되어 있음으로써 홈(30)의 양단부(30a, 30b)에 있어서는 돌기(12)의 폭 방향의 이동(나사축(7)의 회전 방향을 따른 화살표(C) 방향의 이동)이 허용된다. 또한, 상술한 실시형태와 마찬가지로 홈(30)의 양단부(30a, 30b)에는 각각 폭 방향(C)과 평행하게 연장되는 직선부(30a1, 30b1)가 형성되어 있다. 이에 따라 나사축(7)과 너트(8) 사이의 말려 들어감이 해제되기 쉬워지기 때문에 신뢰성이 향상된다. 또한, 홈(30)의 폭은 그 전체에 걸쳐 구름 베어링(51)의 폭(W3)보다 크게 형성되어 있어도 좋다. 또한, 너트(8)의 회전 고정을 보다 확실하게 행하고 싶은 경우에는 홈(30)의 폭을 그 전체에 걸쳐 구름 베어링(51)의 폭(W3)과 동일한 크기로 하고, 돌기(12)의 폭 방향의 이동을 허용하지 않도록 해도 좋다.

도 16에 나타내는 본 발명의 제 5 실시형태에서는 상술한 구름 베어링(51) 대신에 돌기(12)의 선단에 홈(30)의 벽면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩 부재로서의 원통형상의 미끄럼 베어링(52)을 설치하고 있다. 미끄럼 베어링(52)은, 예를 들면 불소 수지 등의 슬라이딩성이 높은 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 돌기(12)가 홈(30) 내에서 이동할 때에 미끄럼 베어링(52)이 홈(30)의 벽면을 따라 슬라이딩함으로써 돌기(12)와 홈(30) 사이의 마찰 저항을 저감할 수 있다. 또한, 도 16에서는 홈(30)이 하우징(6)과 일체로 형성되어 있어 있는 예를 나타내고 있지만 홈(30)은 하우징(6)과는 별체의 플레이트 부재(40)에 형성되어 있어도 좋다.

또한, 도 17에 나타내는 바와 같이 제 5 실시형태에서는 홈(30)의 양단부(30a, 30b)의 폭(W1a, W1b)이 미끄럼 베어링(52)의 폭(W4)(외경)보다 크게 형성되어 있다. 이 때문에 홈(30)의 양단부(30a, 30b)에서는 돌기(12)의 폭 방향의 이동(나사축(7)의 회전 방향을 따른 화살표(C) 방향의 이동)이 허용된다. 또한, 상술한 실시형태와 마찬가지로 홈(30)의 양단부(30a, 30b)에는 각각 폭 방향(C)과 평행하게 연장되는 직선부(30a1, 30b1)가 형성되어 있다. 이에 따라 나사축(7)과 너트(8) 사이의 말려 들어감이 해제되기 쉬워지기 때문에 신뢰성이 향상된다. 또한, 홈(30)의 폭은 그 전체에 걸쳐 미끄럼 베어링(52)의 폭(W4)보다 크게 형성되어 있어도 좋다. 또한, 너트(8)의 회전 고정을 보다 확실하게 행하고 싶을 경우에는 홈(30)의 폭을 그 전체에 걸쳐 미끄럼 베어링(52)의 폭(W4)과 동일 크기로 하고, 돌기(12)의 폭 방향의 이동을 허용하지 않도록 해도 좋다.

또한, 도 18~도 20에 본 발명의 제 6 실시형태의 구성을 나타낸다. 도 20은 도 19의 X-X선 단면도이다.

도 18에 나타내는 바와 같이 제 6 실시형태에서는 플레이트 부재(40)의 형상이 상술한 실시형태와는 상이하다. 상술한 실시형태에서는 플레이트 부재(40)가 대략 정방형 또는 대략 장방형으로 형성되어 있지만 제 6 실시형태에서는 플레이트 부재(40)가 홈(30)을 갖는 원형부(40a)와, 원형부(40a)로부터 그 외경 방향으로 돌출되도록 형성된 회전 고정부(40b)로 이루어지는 형상으로 형성되어 있다. 또한, 플레이트 부재(40)가 부착되는 하우징(6)(하우징 분할체(60))의 내면에는 플레이트 부재(40)를 수용하기 위한 수용 오목부(61)가 형성되어 있다. 이 수용 오목부(61)는 플레이트 부재(40)의 형상에 대응한 형상으로 형성되어 있다. 즉, 수용 오목부(61)는 원형 오목부(61a)와, 그 원형 오목부(61a)로부터 그 외경 방향으로 연장되는 회전 고정 오목부(61b)를 갖는다.

플레이트 부재(40)를 하우징(6)에 조립하기 위해서는 우선 플레이트 부재(40)의 원형부(40a)를 원형 오목부(61a)에 수용함과 아울러, 플레이트 부재(40)의 회전 고정부(40b)를 회전 고정 오목부(61b)에 수용한다. 이렇게 플레이트 부재(40)가 수용 오목부(61)에 수용된 상태에서는 플레이트 부재(40)의 회전 고정부(40b)가 수용 오목부(61)의 회전 고정 오목부(61b)에 결합함으로써 플레이트 부재(40)의 회전(원형부(40a)의 둘레 방향의 회전)이 규제된다.

또한, 본 실시형태에서는 플레이트 부재(40)가 하우징(6)으로부터 탈락하지 않도록 탈락 방지 부재로서의 C자형상의 스냅 링(55)이 설치되어 있다. 스냅 링(55)은 원형 오목부(61a)에 형성된 장착 홈(61c)에 장착된다. 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이 플레이트 부재(40)가 수용 오목부(61) 내에 수용된 상태로 스냅 링(55)이 장착 홈(61c)에 장착됨으로써 플레이트 부재(40)는 하우징(6)(수용 오목부(61))으로부터 탈락하지 않도록 록킹된다.

이렇게 본 실시형태에서는 스냅 링(55)에 의해 플레이트 부재(40)가 하우징(6)에 록킹됨으로써 하우징(6)에 대한 플레이트 부재(40)의 탈락이 방지된다. 이에 따라 부품 조립 시에 플레이트 부재(40)가 하우징(6)으로부터 탈락할 일이 없으므로 조립 작업이 행하기 쉬워진다. 또한, 본 실시형태에서는 스냅 링(55)이 양쪽의 하우징 분할체(60)에 설치되어 있지만 부품 조립 시의 하우징 분할체(60)의 방향 등에 따라서는 스냅 링(55)을 편방의 하우징 분할체(60)만으로 설치해도 좋다. 예를 들면, 일방의 하우징 분할체(60)를 내면이 상방을 향하도록 수평으로 배치한 상태로 이것에 플레이트 부재(40)를 포함하는 내부 구성 부품을 조립하고, 그 상방으로부터 타방의 하우징 분할체(60)를 씌우도록 해서 조립하는 경우에는 주로 타방의 하우징 분할체(60)로부터의 플레이트 부재(40)의 탈락을 방지할 수 있으면 좋으므로 타방의 하우징 분할체(60)만으로 스냅 링(55)을 형성해도 좋다.

또한, 스냅 링(55)을 사용함으로써 조립 완료 후에도 플레이트 부재(40)를 하우징(6)에 대하여 록킹해 둘 수 있다. 이에 따라 진동 등에 의해 플레이트 부재(40)가 하우징(6)에 대하여 벗어나거나 탈락하거나 하는 것을 방지할 수 있으므로 플레이트 부재(40)가 요동 부재(11) 등에 접촉하는 것에 의한 작동 효율의 저하나 동작 불량을 회피할 수 있어 신뢰성이 향상된다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 더 여러 가지인 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다. 예를 들면, 본 발명은 상술한 감속기를 구비하는 전동 액추에이터에 한정되지 않고, 감속기를 구비하지 않은 전동 액추에이터에도 적용 가능하다.

1: 전동 액추에이터 2: 전동 모터
2a: 회전축 4: 제 1 운동 변환 기구
5: 제 2 운동 변환 기구 6: 하우징
7: 나사축(회전 부재) 8: 너트(직동 부재)
12: 돌기 30: 홈
30a1: 직선부 30b1: 직선부
40: 플레이트 부재 40a: 원형부
40b: 회전 고정부 51: 구름 베어링(전동체)
52: 미끄럼 베어링(슬라이딩 부재) 55: 스냅 링
61: 수용 오목부 61a: 원형 오목부
61b: 회전 고정 오목부

Claims (11)

1. 전동 모터와, 상기 전동 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 운동 변환 기구와, 상기 전동 모터 및 상기 운동 변환 기구를 내부에 수용하는 하우징을 구비하는 전동 액추에이터로서,
   상기 운동 변환 기구는 상기 전동 모터에 의해 회전 구동되는 회전 부재와, 상기 회전 부재의 회전에 따라 그 회전축 방향으로 직선 운동하는 직동 부재를 갖고,
   상기 직동 부재에 돌기가 형성됨과 아울러, 상기 하우징 내에 상기 돌기가 이동 가능하게 삽입되는 홈이 형성되고,
   상기 돌기가 상기 홈의 단부에 충돌함으로써 상기 직동 부재의 직선 운동이 규제되는 것을 특징으로 하는 전동 액추에이터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기에 상기 홈의 벽면을 따라 전동하는 전동체가 설치되어 있는 전동 액추에이터.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기에 상기 홈의 벽면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩 부재가 설치되어 있는 전동 액추에이터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈의 단부에는 상기 홈의 폭 방향으로 연장되는 직선부가 형성되어 있는 전동 액추에이터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈은 그 단부에 있어서 상기 회전 부재의 회전 방향을 따른 상기 돌기의 이동을 허용하는 폭으로 형성되어 있는 전동 액추에이터.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈은 그 전체에 걸쳐 상기 회전 부재의 회전 방향을 따른 상기 돌기의 이동을 허용하는 폭으로 형성되어 있는 전동 액추에이터.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈은 그 전체에 걸쳐 상기 회전 부재의 회전 방향을 따른 상기 돌기의 이동을 허용하지 않는 폭으로 형성되어 있는 전동 액추에이터.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홈은 상기 하우징과는 별체의 부재로 형성되어 있는 전동 액추에이터.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 홈이 형성되어 있는 상기 별체의 부재는 상기 하우징에 대하여 탈락 방지 부재를 통해 부착되어 있는 전동 액추에이터.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 홈이 형성되어 있는 상기 별체의 부재는 판형상의 플레이트 부재이며,
    상기 플레이트 부재는 원형부와, 상기 원형부로부터 그 외경 방향으로 돌출되도록 형성된 회전 고정부를 갖고,
    상기 하우징은 상기 원형부가 수용되는 원형 오목부와, 상기 원형 오목부로부터 그 외경 방향으로 연장됨과 아울러, 상기 회전 고정부가 수용되는 회전 고정 오목부를 갖는 전동 액추에이터.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기와 상기 홈은 동일한 재질로 형성되어 있는 전동 액추에이터.

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