WO2014058050A1 - 電動リニアアクチュエータ - Google Patents

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孝明 大西
邦道 波多野
数野　恵介
吉田　平和
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Ntn株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electric linear actuator provided with a ball screw mechanism used in a drive unit of a general industrial electric motor or automobile, and more specifically, a rotational input from an electric motor is applied to the ball screw in an automobile transmission or a parking brake.
  • the present invention relates to an electric linear actuator that converts a linear motion of a drive shaft through a mechanism.
  • a gear mechanism such as a trapezoidal screw or a rack and pinion is generally used as a mechanism for converting the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction. Since these conversion mechanisms involve a sliding contact portion, the power loss is large, and it is necessary to increase the size of the electric motor and increase the power consumption. Therefore, a ball screw mechanism has been adopted as a more efficient actuator.
  • a ball screw shaft constituting a ball screw can be driven to rotate by an electric motor supported by a housing, and an output member coupled to a nut by rotating the ball screw shaft. Can be displaced in the axial direction. Since the ball screw mechanism has very low friction and the ball screw shaft easily rotates due to the thrust load acting on the output member side, it is necessary to hold the position of the output member when the electric motor is stopped.
  • a brake means is provided in the electric motor, or a low-efficiency thing such as a worm gear is provided as a transmission means.
  • an electric linear actuator as shown in FIG. It has been known.
  • the electric linear actuator 50 includes a ball screw shaft 51 that is rotationally driven by an electric motor (not shown), and a ball screw nut 52 that is screwed onto the ball screw shaft 51 via a ball (not shown).
  • a ball screw mechanism 53 provided is employed.
  • the ball screw shaft 51 is rotatably supported by cylindrical housings 54 and 55 by two rolling bearings 56 and 57. These rolling bearings 56 and 57 are fixed by a locking member 59 for preventing loosening via a fixing lid 58.
  • a spiral screw groove 51a is formed on the outer periphery of the ball screw shaft 51, and a cylindrical ball screw nut 52 is screwed through the ball.
  • a spiral screw groove 52a is formed on the inner periphery of the ball screw nut 52, and a large diameter portion 60 is formed at the end.
  • a flat portion 61 is formed on the side surface of the large-diameter portion 60 and is cut so that the end surface is flat.
  • a cam follower (rotation stop means) 62 projects from the substantially central portion of the flat portion 61 toward the outside in the radial direction.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides an electric linear actuator having a simple structure and a low-cost detent mechanism for a screw shaft while reducing sliding friction and wear.
  • the purpose is to do.
  • the invention according to claim 1 of the present invention transmits a cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, and a rotational force of the electric motor via a motor shaft.
  • a reduction mechanism, and a ball screw mechanism that converts the rotational movement of the electric motor to an axial linear movement of the drive shaft via the reduction mechanism, and the ball screw mechanism includes a support bearing mounted on the housing. And a nut that is supported so as not to move in the axial direction and has a spiral thread groove formed on the inner periphery thereof, and is inserted into the nut via a large number of balls and coaxial with the drive shaft.
  • a screw thread shaft that is integrally formed and has a spiral thread groove corresponding to the thread groove of the nut formed on the outer periphery, and is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing; in front In the electric linear actuator in which a bag hole for housing the screw shaft is formed in the housing, a sleeve for preventing rotation of the screw shaft is fitted into the bag hole of the housing, and the sleeve is formed by pressing from a steel plate. Yes.
  • a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor and a ball screw mechanism that converts the rotational movement of the electric motor into the linear movement in the axial direction of the drive shaft via the reduction mechanism.
  • a nut rotatably supported through a pair of support bearings mounted on the housing and not axially movable, and having a helical thread groove formed on the inner periphery, and a number of balls on the nut Screw that is interpolated and integrated coaxially with the drive shaft, has a helical thread groove corresponding to the thread groove of the nut on the outer periphery, and is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing
  • An electric linear actuator comprising a shaft and a bag hole in which the screw shaft is received in the housing. A sleeve for preventing rotation of the screw shaft is fitted into the bag hole of the housing. Because it is formed by pressing a steel plate, it is possible to provide an electric linear actuator having a detent mechanism of
  • the bag Even if the sleeve is not press-fitted into the hole, it can be fixed in the circumferential direction, and the assembly workability can be improved.
  • the guide pin is inserted into the concave portion.
  • the number of man-hours to be engaged with the grooves can be minimized, and the man-hours for assembly can be simplified.
  • the sleeve may be formed of a stainless steel plate, and as in claim 5, the sleeve is formed of a cold-rolled steel plate on the surface thereof. Liquid phase plating may be applied.
  • annular locking groove is formed at an end of the bag hole, and a fixing plate is elastically mounted in the locking groove, and the fixing plate is attached to the sleeve. If they are in contact, the sleeve can be reliably fixed in the axial direction with a simple configuration.
  • the fixing plate is formed from a steel plate by pressing, and has an arcuate fixing portion that is attached to the locking groove, and extends radially inward from the fixing portion. If the disc portion is in contact with the end face of the sleeve, and the slits are formed in the circumferential direction at equal intervals in the fixed portion, the mounting to the locking groove can be facilitated, and the assemblability is improved. Can be improved.
  • the fixing plate is formed of a ZAM steel plate, the corrosion resistance can be enhanced at a low cost.
  • the wear resistance of the through hole is improved and the guide pin is stable over a long period of time. Support can be made.
  • crowning is formed on the outer peripheral surface of the guide pin as in the invention described in claim 10, edge load is prevented in contact with the through hole, and the contact surface pressure is lowered to improve durability. Can be improved.
  • the housing is made of an aluminum alloy
  • the weight can be reduced, and the sleeve is made of a material having higher material strength and wear resistance than the housing. And durability can be improved.
  • An electric linear actuator includes a cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, a speed reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and the speed reduction mechanism via the speed reduction mechanism.
  • a ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction of the drive shaft.
  • the ball screw mechanism is rotatable via a support bearing mounted on the housing and cannot move in the axial direction.
  • a screw shaft that is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing.
  • a sleeve for preventing rotation of the screw shaft is fitted into the bag hole of the housing, and this sleeve is formed by pressing from a steel plate. It is possible to provide an electric linear actuator including a screw shaft detent mechanism that has a simple structure and low cost.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the ball screw mechanism of FIG. It is a perspective view which shows the sleeve single-piece
  • (A) is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1, and (b) is a view taken along the line XX. It is a perspective view which shows the modification of the sleeve of FIG. (A) is a cross-sectional view similar to FIG. 4 (a), and (b) is an arrow view similar to FIG. 4 (b).
  • (A) is a principal part enlarged view which shows the fixing plate of the sleeve which concerns on this invention
  • (b) is a perspective view which shows the fixing plate single-piece
  • a cylindrical housing an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and a rotational movement of the electric motor via the reduction mechanism.
  • a ball screw mechanism that converts linear motion in the axial direction, and this ball screw mechanism is supported by a support bearing mounted on the housing so as to be rotatable and non-movable in the axial direction.
  • a nut formed with a plurality of balls, and is inserted into the nut through a number of balls, is coaxially integrated with the drive shaft, and has a helical thread groove corresponding to the screw groove of the nut on the outer periphery.
  • An electric linear shaft formed with a screw shaft that is formed so as to be non-rotatable with respect to the housing and supported so as to be movable in the axial direction.
  • a ridge is formed on the inner periphery of the bag hole of the housing, a sleeve is fitted into the bag hole, the sleeve is formed by press working from a cold-rolled steel plate that has been subjected to liquid phase plating,
  • a concave groove extending in the axial direction is formed in a uniform circumferential direction, the cross section is formed in a petal shape, and a through hole penetrating in the radial direction is formed at the end of the screw shaft, and a guide pin is formed in the through hole. Is inserted and engaged with the groove of the sleeve.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a ball screw mechanism of FIG. 1
  • FIG. 3 is a perspective view showing a sleeve alone according to the present invention.
  • 4A is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1
  • FIG. 4B is a view taken along the line XX
  • FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the sleeve in FIG. 6 (a) is a cross-sectional view similar to FIG. 4 (a)
  • FIG. 6 (b) is an arrow view similar to FIG. 4 (b)
  • FIG. 7 (a) is a sleeve according to the present invention.
  • (b) is a perspective view which shows the fixing plate single-piece
  • the electric linear actuator 1 includes a cylindrical housing 2, an electric motor 3 attached to the housing 2, and a pair for transmitting the rotational force of the electric motor 3 via a motor shaft 3a. And a ball screw mechanism 8 for converting the rotational motion of the electric motor 3 into the linear motion of the drive shaft 7 via the speed reduction mechanism 6.
  • the housing 2 is made of an aluminum alloy such as A6063TE or ADC12, and includes a first housing 2a and a second housing 2b abutted on the end face thereof, and is integrally fixed by a fixing bolt (not shown). Yes.
  • An electric motor 3 is attached to the first housing 2a, and bag holes 9 and 10 for accommodating the screw shafts 12 are formed in the first housing 2a and the second housing 2b.
  • a small spur gear 4 is attached to the end of the motor shaft 3a of the electric motor 3 so as not to be relatively rotatable by press fitting, and is rotatably supported by a rolling bearing 11 attached to the second housing 2b.
  • the large spur gear 5 is integrally formed with a nut 14 constituting a ball screw mechanism 8 described later, and meshes with the small spur gear 4.
  • the drive shaft 7 is configured integrally with a screw shaft 12 constituting the ball screw mechanism 8.
  • the ball screw mechanism 8 includes a screw shaft 12 and a nut 14 that is externally mounted on the screw shaft 12 via a ball 13 as shown in an enlarged manner in FIG.
  • the screw shaft 12 has a spiral thread groove 12a formed on the outer periphery thereof, and is supported so as to be movable in the axial direction and non-rotatable.
  • the nut 14 is externally mounted on the screw shaft 12, and a helical screw groove 14 a corresponding to the screw groove 12 a of the screw shaft 12 is formed on the inner periphery, and a large number of screws 14 a and 14 a are formed between the nuts 14.
  • a ball 13 is accommodated so as to roll freely.
  • the nut 14 is supported by a housing (not shown) via two support bearings 15 and 16 so as to be rotatable and not movable in the axial direction.
  • Reference numeral 17 denotes a piece member that constitutes a circulation member by connecting the screw grooves 14a of the nut 14, and the piece member 17 can circulate a large number of balls 13 infinitely.
  • each thread groove 12a, 14a may be a circular arc shape or a Gothic arc shape, but here, it has a Gothic arc shape that allows a large contact angle with the ball 13 and a small axial clearance. Is formed. Thereby, the rigidity with respect to an axial load becomes high and generation
  • the nut 14 is made of case-hardened steel such as SCM415 or SCM420, and the surface thereof is hardened in the range of 55 to 62 HRC by vacuum carburizing and quenching. Thereby, the buffing etc. for the scale removal after the heat treatment can be omitted, and the cost can be reduced.
  • the screw shaft 12 is made of medium carbon steel such as S55C or case-hardened steel such as SCM415 or SCM420, and its surface is hardened in the range of 55 to 62 HRC by induction hardening or carburizing hardening.
  • a large spur gear 5 constituting the speed reduction mechanism 6 is integrally formed on the outer periphery of the nut 14, and two support bearings 15 and 16 are press-fitted on both sides of the large spur gear 5 via a predetermined squeeze.
  • the two support bearings 15 and 16 are constituted by sealed deep groove ball bearings having shield plates attached to both ends thereof, leakage of lubricating grease sealed inside the bearing, wear powder from the outside, and the like. Is prevented from entering the inside of the bearing.
  • a cylindrical sleeve 18 is fitted in the bag hole 9 of the first housing 2a.
  • This sleeve 18 is formed by press working from a cold-rolled steel sheet (JIS standard SPCC system or the like) and, as shown in FIG. Is formed in a petal shape.
  • JIS standard SPCC system or the like JIS standard SPCC system or the like
  • FIG. Is formed in a petal shape.
  • the material strength and wear resistance are higher than at least the first housing 2a made of an aluminum alloy, the durability can be improved, and the man-hour for engaging the guide pin 20 described later with the concave groove 18a. Can be minimized and the number of assembly steps can be simplified.
  • the sleeve 18 is electroplated or electrolessly applied to an austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304, etc.), a ferritic stainless steel plate (JIS standard SUS430, etc.), or a cold rolled steel plate.
  • austenitic stainless steel plate JIS standard SUS304, etc.
  • ferritic stainless steel plate JIS standard SUS430, etc.
  • cold rolled steel plate examples include those subjected to liquid phase plating such as nickel plating, or highly corrosion-resistant hot-dip plated steel plates (called ZAM steel plates) made of a dense ternary eutectic structure of aluminum and magnesium.
  • the sleeve 18 is press-fitted into the bag hole 9 of the first housing 2a and is prevented from rotating by a ridge 21 formed on the inner periphery of the bag hole 9.
  • a through hole 19 that penetrates in the radial direction is formed at the end of the screw shaft 12, and a guide pin 20 is fitted into the through hole 19.
  • the through-hole 19 is formed with a predetermined hardened layer having a surface hardness in the range of 60 to 64 HRC by induction hardening.
  • the guide pin 20 is made of needle rollers (needle) for needle roller bearings that are excellent in wear resistance and shear strength and that are easily available and low in cost.
  • needle rollers needle roller bearings
  • the edge load can be prevented in contact with the through hole 19 to reduce the contact surface pressure and improve the durability.
  • the guide pin 20 engages with the concave groove 18 a of the sleeve 18 to prevent rotation with the axial guide of the screw shaft 12.
  • the guide pin 20 and the sleeve 18 having the concave groove 18 a that engages with the guide pin 20 constitute a rotation preventing mechanism for the screw shaft 12.
  • the guide pin 20 that engages with the concave groove 18a is fitted into the through hole 19 of the screw shaft 12, the guide pin 20 can freely rotate in the through hole 19, and sliding friction and wear are reduced.
  • a predetermined hardened layer is formed in the through hole 19 by induction hardening so that the surface hardness is in the range of 60 to 64 HRC, even if a needle roller is used as the guide pin 20, the wear resistance of the through hole 19 is achieved.
  • the guide pin 20 can be stably supported over a long period of time.
  • FIG. 5 shows a modification of the sleeve 18 described above.
  • This sleeve 18 ' is formed by press working from a cold-rolled steel plate, and has a groove 18a extending in the axial direction so as to face the circumferential direction.
  • the material strength and wear resistance are higher than those of the first housing 2a made of an aluminum alloy, the durability can be improved, and the shape is simplified and processing is easy. Thus, cost reduction can be achieved.
  • the sleeve 18 ′ is press-fitted into the bag hole 9 ′ of the first housing 2a and is formed on the inner periphery of the bag hole 9 ′.
  • the rotation is stopped by.
  • a through hole 19 that penetrates in the radial direction is formed at the end of the screw shaft 12, and a guide pin 20 is fitted into the through hole 19.
  • the guide pin 20 engages with the concave groove 18a of the sleeve 18 'to prevent rotation with the axial guide of the screw shaft 12.
  • the guide pin 20 and the sleeve 18 ′ having a concave groove 18 a that engages with the guide pin 20 constitute a rotation preventing mechanism for the screw shaft 12.
  • the sleeve 18 is press-fitted into the bag hole 9 of the first housing 2a and is fixed in the axial direction by the fixing plate 22.
  • the fixing plate 22 is elastically attached to an annular locking groove 23 formed at the end of the bag hole 9.
  • the fixing plate 22 is formed by press working from a rust-proof cold-rolled steel plate such as galvanized, and as shown in FIG. 7B, an arc-shaped fixing portion 22a attached to the locking groove 23. And a disc portion 22b extending radially inward from the fixed portion 22a. Slits 24 are formed in the fixing portion 22a at equal intervals in the circumferential direction so that the fixing portion 22a can be easily attached to the locking groove 23, and the disk portion 22b comes into contact with the end surface of the sleeve 18 so that the sleeve 18 Prevents axial removal of Examples of the material of the fixing plate 22 include an austenitic stainless steel plate, a ferritic stainless steel plate, a ZAM steel plate, and the like other than those described above.
  • An electric linear actuator includes a ball screw mechanism that is used in a drive unit of a general industrial electric motor, an automobile, or the like, and that converts a rotation input from an electric motor into a linear motion of a drive shaft via the ball screw mechanism. Applicable to electric linear actuators.

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Abstract

摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなねじ軸の回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供する。減速機構６を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８とを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジング２ａの袋孔９の内周に凸条２１が形成され、この袋孔９にスリーブ１８が嵌合され、このスリーブ１８が液相メッキが施された冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、円周方向等配に軸方向に延びる凹溝１８ａが成形されて、断面が花弁状に形成されると共に、ねじ軸１２の端部に径方向に貫通する貫通孔１９が形成され、この貫通孔１９にガイドピン２０が嵌挿され、スリーブ１８の凹溝１８ａに係合されている。

Description

電動リニアアクチュエータ
　本発明は、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用されるボールねじ機構を備えた電動リニアアクチュエータ、詳しくは、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等で、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換する電動リニアアクチュエータに関するものである。
　各種駆動部に使用される電動リニアアクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。
　従来の電動リニアアクチュエータとしては、例えば、ハウジングに支持された電動モータにより、ボールねじを構成するボールねじ軸を回転駆動自在とし、このボールねじ軸を回転駆動することによってナットに結合された出力部材を軸方向に変位可能としている。ボールねじ機構は、摩擦が非常に低く、出力部材側に作用するスラスト荷重によって簡単にボールねじ軸が回転してしまうので、電動モータが停止時に出力部材を位置保持する必要がある。
　そこで、例えば、電動モータにブレーキ手段を設けたり、あるいは伝達手段としてウォームギアのような低効率なものを設けることがなされているが、その代表的なものとして、図８に示すような電動リニアアクチュエータが知られている。この電動リニアアクチュエータ５０は、電動モータ（図示せず）により回転駆動されるボールねじ軸５１と、このボールねじ軸５１にボール（図示せず）を介して螺合されたボールねじナット５２とを備えるボールねじ機構５３を採用している。電動モータのモータ軸（図示せず）が回転すると、このモータ軸に連結されたボールねじ軸５１が回転し、ボールねじナット５２を直線運動（図の左右方向）に移動させる。
　ボールねじ軸５１は、円筒状のハウジング５４、５５に２つの転がり軸受５６、５７によって回転自在に支承されている。これらの転がり軸受５６、５７は、固定用の蓋５８を介して緩み止め用の回り止め部材５９によって固定されている。
　ボールねじ軸５１の外周には螺旋状のねじ溝５１ａが形成され、ボールを介して円筒状のボールねじナット５２が螺合されている。ボールねじナット５２の内周には螺旋状のねじ溝５２ａが形成され、端部に大径部６０が形成されている。
　大径部６０の側面には、端面がフラットになるようにカットされたフラット部６１が形成されている。このフラット部６１の略中央部には、カムフォロア（回転止め手段）６２が径方向の外側に向けて突設されている。
　このように、カムフォロア６２が切欠き部に嵌合されているので、ボールねじナット５２は、ボールねじ軸５１の回転に伴って連れ回りすることがなく、かつ、カムフォロア６２が切欠き部に回転摺動するので、摺動摩擦や摩耗の問題を低減することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７－３３３０４６号公報
　こうした従来の電動リニアアクチュエータ５０では、ボールねじナット５２の回転止め手段としてカムフォロア６２が使用されているため、摺動摩擦や摩耗の問題を低減すると共に、低トルク化を図ることができるが、カムフォロア６２自体が転がり軸受を使用しているためコストが高騰する恐れがある。また、ハウジング５４がアルミ材料を使用している場合は、摩耗対策が必要になってくる。
　本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなねじ軸の回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することを目的とする。
　係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔に前記ねじ軸の回り止め用のスリーブが嵌合され、このスリーブが鋼板からプレス加工によって形成されている。
　このように、電動モータの回転力を伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、ボールねじ機構が、ハウジングに装着された一対の支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、駆動軸と同軸状に一体化され、外周にナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、ハウジングにねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジングの袋孔に前記ねじ軸の回り止め用のスリーブが嵌合され、このスリーブが鋼板からプレス加工によって形成されているので、簡便な構造で低コストなねじ軸の回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することができる。
　好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記袋孔の内周に凸条が形成され、この凸条に前記スリーブが係合して当該スリーブの回り止めがされていれば、袋孔にスリーブを圧入しなくても円周方向に固定することができ、組立作業性を向上させることができる。
　また、請求項３に記載の発明のように、前記スリーブが、円周方向等配に軸方向に延びる凹溝が成形されて、断面が花弁状に形成されていれば、ガイドピンをこの凹溝に係合させる工数を最小限に抑え、組立工数を簡素化することができる。
　また、請求項４に記載の発明のように、前記スリーブがステンレス鋼板で形成されていても良いし、また、請求項５のように、前記スリーブが冷間圧延鋼板で形成され、その表面に液相メッキが施されていても良い。
　また、請求項６に記載の発明のように、前記袋孔の端部に環状の係止溝が形成されると共に、この係止溝に固定板が弾性装着され、この固定板が前記スリーブに当接されていれば、簡単な構成でスリーブを軸方向に確実に固定することができる。
　また、請求項７に記載の発明のように、前記固定板が鋼板からプレス加工によって形成され、前記係止溝に装着される円弧状の固定部と、この固定部から径方向内方に延び、前記スリーブの端面に当接する円板部を備え、前記固定部には円周方向等配にスリットが形成されていれば、係止溝への装着を容易にすることができ、組立性を向上させることができる。
　また、請求項８に記載の発明のように、前記固定板がＺＡＭ鋼板で形成されていれば、低コストで耐食性を高めることができる。
　また、請求項９に記載の発明のように、前記貫通孔が高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されていれば、貫通孔の耐摩耗性を向上させ、長期間に亘ってガイドピンの安定した支持を行うことができる。
　また、請求項１０に記載の発明のように、前記ガイドピンの外周面にクラウニングが形成されていれば、貫通孔との接触においてエッジロードを防止して接触面圧を低下させて耐久性を向上させることができる。
　また、請求項１１に記載の発明のように、前記ハウジングがアルミ合金から形成されていれば、軽量化を図ることができると共に、スリーブがハウジングよりも材料強度と耐摩耗性が高い材質となって耐久性を向上させることができる。
　本発明に係る電動リニアアクチュエータは、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔に前記ねじ軸の回り止め用のスリーブが嵌合され、このスリーブが鋼板からプレス加工によって形成されているので、簡便な構造で低コストな、ねじ軸の回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することができる。
本発明に係る電動リニアアクチュエータの一実施形態を示す縦断面図である。 図１のボールねじ機構を示す縦断面図である。 本発明に係るスリーブ単体を示す斜視図である。 （ａ）は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った横断面図、（ｂ）は、Ｘ－Ｘ矢視図である。 図３のスリーブの変形例を示す斜視図である。 （ａ）は、図４（ａ）と同様の横断面図、（ｂ）は、図４（ｂ）と同様の矢視図である。 （ａ）は、本発明に係るスリーブの固定板を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の固定板単体を示す斜視図である。 従来の電動リニアアクチュエータを示す縦断面図である。
　円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔の内周に凸条が形成され、この袋孔にスリーブが嵌合され、このスリーブが液相メッキが施された冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、円周方向等配に軸方向に延びる凹溝が成形されて、断面が花弁状に形成されると共に、前記ねじ軸の端部に径方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にガイドピンが嵌挿され、前記スリーブの凹溝に係合されている。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図１は、本発明に係る電動リニアアクチュエータの一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のボールねじ機構を示す縦断面図、図３は、本発明に係るスリーブ単体を示す斜視図、図４（ａ）は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った横断面図、（ｂ）は、Ｘ－Ｘ矢視図、図５は、図３のスリーブの変形例を示す斜視図、図６（ａ）は、図４（ａ）と同様の横断面図、（ｂ）は、図４（ｂ）と同様の矢視図、図７（ａ）は、本発明に係るスリーブの固定板を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の固定板単体を示す斜視図である。
　この電動リニアアクチュエータ１は、図１に示すように、円筒状のハウジング２と、このハウジング２に取り付けられた電動モータ３と、この電動モータ３の回転力をモータ軸３ａを介して伝達する一対の平歯車４、５からなる減速機構６と、この減速機構６を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８とを備えている。
　ハウジング２は、Ａ６０６３ＴＥやＡＤＣ１２等のアルミ合金からなり、第１のハウジング２ａと、その端面に衝合された第２のハウジング２ｂとを備え、固定ボルト（図示せず）によって一体に固定されている。第１のハウジング２ａには電動モータ３が取り付けられると共に、第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂには、ねじ軸１２を収容するための袋孔９、１０が形成されている。
　電動モータ３のモータ軸３ａの端部には小平歯車４が圧入により相対回転不能に取り付けられ、第２のハウジング２ｂに装着された転がり軸受１１によって回転自在に支持されている。大平歯車５は、後述するボールねじ機構８を構成するナット１４に一体形成され、小平歯車４に噛合している。駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１２と一体に構成されている。
　ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１２と、このねじ軸１２にボール１３を介して外装されたナット１４とを備えている。ねじ軸１２は、外周に螺旋状のねじ溝１２ａが形成され、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。一方、ナット１４は、ねじ軸１２に外装されると共に、内周にねじ軸１２のねじ溝１２ａに対応する螺旋状のねじ溝１４ａが形成され、これらねじ溝１２ａ、１４ａとの間に多数のボール１３が転動自在に収容されている。そして、ナット１４は、ハウジング（図示せず）に対して、２つの支持軸受１５、１６を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。１７は、ナット１４のねじ溝１４ａを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材１７によって多数のボール１３が無限循環することができる。
　各ねじ溝１２ａ、１４ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール１３との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。
　ナット１４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その表面に５５～６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、熱処理後のスケール除去のためのバフ加工等を省略することができ、低コスト化を図ることができる。一方、ねじ軸１２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、あるいは浸炭焼入れによってその表面に５５～６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
　ナット１４の外周には減速機構６を構成する大平歯車５が一体に形成されると共に、この大平歯車５の両側に２つの支持軸受１５、１６が所定のシメシロを介して圧入されている。これにより、駆動軸７からスラスト荷重が負荷されても支持軸受１５、１６と大平歯車５の軸方向の位置ズレを防止することができる。また、２つの支持軸受１５、１６は、両端部にシールド板が装着された密封型の深溝玉軸受で構成され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から摩耗粉等が軸受内部に侵入するのを防止している。
　ここで、本実施形態では、図１に示すように、第１のハウジング２ａの袋孔９に筒状のスリーブ１８が嵌合されている。このスリーブ１８は、冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工によって形成され、図３に示すように、円周方向等配に軸方向に延びる凹溝１８ａが成形されて、断面が花弁状に形成されている。これにより、少なくともアルミ合金からなる第１のハウジング２ａよりも材料強度と耐摩耗性が高くなり、耐久性を向上させることができると共に、後述するガイドピン２０をこの凹溝１８ａに係合させる工数を最小限に抑え、組立工数を簡素化することができる。なお、スリーブ１８の材質として、前述したもの以外に、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）やフェライト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）、冷間圧延鋼板に電気メッキ、無電解ニッケルメッキ等の液相メッキが施されたもの、あるいは、アルミニウム、マグネシウムの緻密な三元共晶組織からなる高耐食性溶融めっき鋼板（ＺＡＭ鋼板と呼称されている）等を例示することができる。
　また、図４（ａ）（ｂ）に示すように、スリーブ１８は、第１のハウジング２ａの袋孔９に圧入されると共に、袋孔９の内周に形成された凸条２１によって回り止めがされている。一方、ねじ軸１２の端部には径方向に貫通する貫通孔１９が形成され、この貫通孔１９にガイドピン２０が嵌挿されている。この貫通孔１９は、高周波焼入れによって表面硬さを６０～６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている。
　また、ガイドピン２０は、耐摩耗性とせん断強度に優れると共に、入手性が良く低コストな針状ころ軸受用の針状ころ（ニードル）が使用されている。特に、針状ころを使用することにより、外周面にクラウニングが形成されているので、貫通孔１９との接触においてエッジロードを防止して接触面圧を低下させて耐久性を向上させることができる。そして、このガイドピン２０がスリーブ１８の凹溝１８ａに係合し、ねじ軸１２の軸方向の案内と共に回り止めを行う。このガイドピン２０と、このガイドピン２０に係合する凹溝１８ａを有するスリーブ１８とでねじ軸１２の回り止め機構を構成している。
　このように、凹溝１８ａに係合するガイドピン２０がねじ軸１２の貫通孔１９に嵌挿されているので、ガイドピン２０が貫通孔１９の中で回転自在となり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなねじ軸の回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することができる。また、貫通孔１９が高周波焼入れによって表面硬さを６０～６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されているので、ガイドピン２０として針状ころを使用しても、貫通孔１９の耐摩耗性を向上させ、長期間に亘ってガイドピン２０の安定した支持を行うことができる。
　次に、図５に前述したスリーブ１８の変形例を示す。このスリーブ１８’は、冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、円周方向に対向して軸方向に延びる凹溝１８ａが成形されている。これにより、前述した実施形態と同様、アルミ合金からなる第１のハウジング２ａよりも材料強度と耐摩耗性が高くなり、耐久性を向上させることができると共に、形状が簡素化されて加工が容易となって低コスト化を図ることができる。
　また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、スリーブ１８’は、第１のハウジング２ａの袋孔９’に圧入されると共に、袋孔９’の内周に形成された凸条２１によって回り止めがされている。一方、ねじ軸１２の端部には径方向に貫通する貫通孔１９が形成され、この貫通孔１９にガイドピン２０が嵌挿されている。そして、ガイドピン２０がスリーブ１８’の凹溝１８ａに係合し、ねじ軸１２の軸方向の案内と共に回り止めを行う。このガイドピン２０と、このガイドピン２０に係合する凹溝１８ａを有するスリーブ１８’とでねじ軸１２の回り止め機構を構成している。
　このように、本実施形態においても、凹溝１８ａに係合するガイドピン２０がねじ軸１２の貫通孔１９に嵌挿されているので、ガイドピン２０が貫通孔１９の中で回転自在となり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなねじ軸の回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することができる。
　また、スリーブ１８は、図７（ａ）に示すように、第１のハウジング２ａの袋孔９に圧入されると共に、固定板２２によって軸方向に固定されている。この固定板２２は、袋孔９の端部に形成された環状の係止溝２３に弾性装着されている。
　この固定板２２は、亜鉛メッキ等の防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、図７（ｂ）に示すように、係止溝２３に装着される円弧状の固定部２２ａと、この固定部２２ａから径方向内方に延びる円板部２２ｂとを備えている。固定部２２ａには円周方向等配にスリット２４が形成され、係止溝２３への装着を容易にすることができると共に、円板部２２ｂがスリーブ１８の端面に当接して、当該スリーブ１８の軸方向の抜け止めを行う。なお、固定板２２の材質として、前述したもの以外に、オーステナイト系ステンレス鋼板やフェライト系ステンレス鋼板、あるいは、ＺＡＭ鋼板等を例示することができる。
　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。
　本発明に係る電動リニアアクチュエータは、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用され、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換するボールねじ機構を備えた電動リニアアクチュエータに適用できる。
１　電動リニアアクチュエータ
２　ハウジング
２ａ　第１のハウジング
２ｂ　第２のハウジング
３　電動モータ
３ａ　モータ軸
４　小平歯車
５　大平歯車
６　減速機構
７　駆動軸
８　ボールねじ機構
９、９’、１０　袋孔
１１　転がり軸受
１２　ねじ軸
１２ａ、１４ａ　ねじ溝
１３　ボール
１４　ナット
１５、１６　支持軸受
１７　駒部材
１８、１８’　スリーブ
１８ａ　凹溝
１９　貫通孔
２０　ガイドピン
２１　凸条
２２　固定板
２２ａ　固定部
２２ｂ　円板部
２３　係止溝
２４　スリット
５０　電動リニアアクチュエータ
５１　ボールねじ軸
５１ａ、５２ａ　ねじ溝
５２　ボールねじナット
５３　ボールねじ機構
５４、５５　ハウジング
５６、５７　転がり軸受
５８　固定用の蓋
５９　緩み止め用の回り止め部材
６０　ナットの大径部
６１　フラット部
６２　カムフォロア

Claims (11)

  1. 　円筒状のハウジングと、
    　このハウジングに取り付けられた電動モータと、
    　この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、
    　この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、
    　このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
    　このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、
    　前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、
    　前記ハウジングの袋孔に前記ねじ軸の回り止め用のスリーブが嵌合され、このスリーブが鋼板からプレス加工によって形成されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
  2. 　前記袋孔の内周に凸条が形成され、この凸条に前記スリーブが係合して当該スリーブの回り止めがされている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
  3. 　前記スリーブが、円周方向等配に軸方向に延びる凹溝が成形されて、断面が花弁状に形成されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
  4. 　前記スリーブがステンレス鋼板で形成されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
  5. 　前記スリーブが冷間圧延鋼板で形成され、その表面に液相メッキが施されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
  6. 　前記袋孔の端部に環状の係止溝が形成されると共に、この係止溝に固定板が弾性装着され、この固定板が前記スリーブに当接されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
  7. 　前記固定板が鋼板からプレス加工によって形成され、前記係止溝に装着される円弧状の固定部と、この固定部から径方向内方に延び、前記スリーブの端面に当接する円板部を備え、前記固定部には円周方向等配にスリットが形成されている請求項６に記載の電動リニアアクチュエータ。
  8. 　前記固定板がＺＡＭ鋼板で形成されている請求項６または７に記載の電動リニアアクチュエータ。
  9. 　前記貫通孔が高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
  10. 　前記ガイドピンの外周面にクラウニングが形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
  11. 　前記ハウジングがアルミ合金から形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
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