WO2014112602A1 - 電動リニアアクチュエータ - Google Patents

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WO2014112602A1
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健介 船田
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Ntn株式会社
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    • F16H57/03—Gearboxes; Mounting gearing therein characterised by means for reinforcing gearboxes, e.g. ribs

Definitions

  • the present invention relates to an electric linear actuator having 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 a ball in a transmission or a parking brake of the automobile.
  • the present invention relates to an electric linear actuator that converts a linear motion of a drive shaft through a screw 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 nut constituting a ball screw is rotationally driven by an electric motor supported by a housing, and a ball screw shaft inserted in the nut is axially driven to drive the ball screw shaft.
  • the output member coupled to the shaft can be displaced in the axial direction.
  • the ball screw mechanism has very low friction, and the nut is easily rotated by a thrust load acting on the output member side. Therefore, 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 motor as shown in FIG. Linear actuators are known.
  • the electric linear actuator 50 includes an actuator main body 52 including a ball screw 51 that converts rotational motion into linear motion, a gear reduction mechanism 54 that transmits the rotational motion of the electric motor 53 to the actuator main body 52, and a gear reduction mechanism 54.
  • a position holding mechanism 56 is provided that engages with the first gear 55 constituting the position and holds the position of the actuator main body 52.
  • the ball screw 51 has a spiral thread groove 57a formed on the outer peripheral surface, and is externally fitted to the screw shaft 57 as an output shaft and the screw shaft 57, and a spiral thread groove 58a is formed on the inner peripheral surface.
  • a nut 58 and a large number of balls 59 accommodated in a rolling path formed by opposing screw grooves 57a and 58a are provided.
  • the actuator main body 52 includes a nut 58 rotatably supported on the inner periphery of the housing 60 via a pair of ball bearings 61 and 62, and a screw shaft 57 that cannot rotate relative to the housing 60. It is supported movably in the direction.
  • the nut 58 is rotationally driven via the gear reduction mechanism 54, whereby the screw shaft 57 is converted into a linear motion.
  • the gear reduction mechanism 54 is engaged with the first gear 55 made of a small-diameter spur gear fixed to the motor shaft 53 a of the electric motor 53, and the large diameter integrally formed on the outer periphery of the nut 58. And a second gear 63 composed of a spur gear.
  • the position holding mechanism 56 is a shaft 64 as a lock member that is detachably attached to the first gear 55, and a drive unit that drives the shaft 64 in a direction to engage and disengage with the first gear 55.
  • the solenoid 65 is provided.
  • the shaft 64 has a rod shape and is linearly driven by a solenoid 65, and its tip end portion is engaged with and disengaged from the receiving portion 66. In this way, by controlling the solenoid 65, the shaft 64 engages with the first gear 55 and is prevented from rotating. Therefore, even when a vibration load is applied, the engagement surface can be stably prevented from slipping.
  • the position of the screw shaft 57 of the actuator body 52 can be held (see, for example, Patent Document 1).
  • the gear reduction mechanism 54 and the ball screw 51 are built in the two-part housing 60, and the driving force of the electric motor 53 inserted from the outside of the housing 60 is passed through the gear reduction mechanism 54. It is transmitted to the screw 51 and converted into a linear motion of the screw shaft 57 of the ball screw 51 supported so as not to rotate.
  • drive parts such as a ball screw 51 are built in the housing 60 in order to prevent the intrusion of muddy water and oil or the scattering of grease depending on the use location. Therefore, the housing 60 must withstand the load received from the driving components.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an electric linear actuator that achieves weight reduction of the housing and improves durability by increasing strength against a load.
  • the invention according to claim 1 of the present invention includes a housing, an electric motor attached to the housing, and a speed reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft.
  • 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 via the speed reduction mechanism, and the ball screw mechanism is rotated via a rolling bearing mounted on the housing.
  • 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, and is inserted into the nut via a number of balls and is coaxially integrated with the drive shaft.
  • An electric linear actuator comprising a screw shaft that is formed on the outer periphery with a spiral screw groove corresponding to the screw groove of the nut, and is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing.
  • the housing includes a first housing to which the electric motor is attached and a second housing abutted on an end surface of the first housing, and at least one of the first housing and the second housing. Ribs are formed on the housing from a fixing portion into which a fixing bolt on the outer peripheral surface of the housing is inserted to a receiving portion for receiving the screw shaft.
  • 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 are provided.
  • a nut that is rotatably supported through a rolling bearing mounted on the housing and is not axially movable, and has a helical thread groove formed on the inner periphery, and is inserted into the nut via a number of balls.
  • a screw shaft that is coaxially integrated with the drive shaft and 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;
  • the housing is composed of a first housing to which an electric motor is attached and a second housing abutted on the end face. Since at least one of the second housings is formed with ribs extending from the fixing portion where the fixing bolt on the outer peripheral surface of the housing is inserted to the accommodating portion for accommodating the screw shaft, the weight of the housing is reduced.
  • the housing is formed from an aluminum alloy by die-casting as in the invention described in claim 2, it is possible to improve the mass productivity, reduce the cost, and increase the strength.
  • the amount used can be reduced and weight reduction can be achieved.
  • the rib of the housing is formed in an arc shape that gradually decreases in diameter from the fixed portion, and is set so that its inclination becomes gentler as it approaches the cylindrical portion. If this is the case, the load applied to the cylindrical portion, which is the weakest portion, can be allowed by this rib, so that it can contribute to the safety design of the weakest portion, increase the strength against the load and improve durability. Improvements can be made.
  • the tip end portion of the rib of the housing is formed to have a diameter larger than the bolt pitch circle diameter of the fixing bolt, a load is applied to the housing by a bending moment. Stress can be prevented from concentrating on the tip, and the strength and rigidity can be increased to further improve the durability.
  • the ribs of the housing are constituted by a plurality of thin ribs, pores and bubbles are generated inside the cast body during molding by die casting.
  • the weight of the housing can be reduced without reducing the strength of the housing, the oil around the molding can be improved, and the productivity can be improved.
  • the rib is constituted by a pair of ribs and the interval is set so as to gradually increase toward the cylindrical portion, the strength and rigidity of the housing can be increased. It can be further enhanced.
  • the drive shaft is configured integrally with the screw shaft, a locking pin is implanted in a radial direction at one end portion of the drive shaft, and the bag of the housing If a guide member having a guide groove extending in the axial direction is attached to the hole, and the locking pin is engaged with the guide groove, the screw shaft is supported so as not to rotate and to be movable in the axial direction. Can do.
  • An electric linear actuator includes a housing, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor through a motor shaft, and the electric motor through the reduction mechanism.
  • a ball screw mechanism that converts rotational motion into linear motion in the axial direction of the drive shaft, and this ball screw mechanism is supported rotatably via a rolling bearing mounted on the housing and not axially movable.
  • the housing is composed of a first housing to which the electric motor is attached and a second housing abutted on an end surface thereof, and at least one of the first housing and the second housing, Since the rib is formed from the fixing portion where the fixing bolt on the outer peripheral surface of the housing is inserted to the accommodating portion for accommodating the screw shaft, the strength and rigidity can be increased while reducing the weight of the housing. Further, it is possible to provide an electric linear actuator that can improve durability and can prevent deformation of a mating surface and a fitting surface of a housing and improve sealing performance.
  • 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 actuator main body of FIG. (A) is a front view which shows the housing single-piece
  • a housing formed by die-casting from an aluminum alloy, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism for transmitting the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and the electric motor via the reduction mechanism
  • a ball screw mechanism that converts rotational motion into linear motion in the axial direction of the drive shaft, and this ball screw mechanism is rotatable via a pair of support bearings mounted on the housing, but not axially movable.
  • a nut that is supported and has a spiral thread groove formed on the inner periphery, and is inserted into the nut via a large number of balls, and is coaxially integrated with the drive shaft and is formed in the thread groove of the nut on the outer periphery.
  • an electric linear actuator comprising a screw shaft formed with a corresponding spiral screw groove and supported so as not to rotate with respect to the housing and to be axially movable
  • the housing includes a first housing to which the electric motor is attached and a second housing abutted on an end surface of the first housing, and the screw shaft is disposed at an abutting portion of the first housing and the second housing.
  • a cylindrical bag hole is formed, and a plurality of fixing portions into which fixing bolts are inserted from the outer peripheral surface of the abutting surface of the housing formed in a substantially circular shape are formed,
  • a rib is formed from the fixed portion to a cylindrical portion forming the bag hole, and the rib gradually decreases in diameter from the fixed portion. It is formed in a circular arc shape so that its inclination becomes gentler as it approaches the cylindrical portion.
  • 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 an actuator main body of FIG. 1
  • FIG. 3 (a) shows a single housing of FIG.
  • FIG. 4B is a front view showing a modified example of the housing of FIG. 3
  • FIG. 4B is a perspective view of FIG. (A) is a principal part enlarged view which shows the rib front-end
  • (b) is a principal part enlarged view which shows the comparative example of (a).
  • the electric linear actuator 1 includes a housing 2, an electric motor (not shown) attached to the housing 2, and an input attached to a motor shaft (not shown) of the electric motor.
  • a speed reduction mechanism 5 comprising an output gear 4 meshing with the gear 3
  • a ball screw mechanism 7 for converting the rotational motion of the electric motor into an axial linear motion of the drive shaft 6 via the speed reduction mechanism 5, and the ball screw mechanism 7 is provided with an actuator main body 8 provided with 7.
  • the housing 2 includes a first housing 2a and a second housing 2b abutted on the end surface thereof, and is fixed integrally with a fixing bolt 9.
  • An electric motor is attached to the first housing 2a, and bag holes 11 and 12 for accommodating the screw shaft 10 are formed at the abutting portions of the first housing 2a and the second housing 2b. Yes.
  • This housing 2 is formed by die casting from an aluminum alloy such as A6061 or ADC12, and is heated to a high temperature to form a solid solution, followed by a quenching process in which it is rapidly cooled in water, and subsequently kept at room temperature or at a low temperature.
  • a so-called precipitation hardening process in which a large lattice strain is generated in the precipitated phase by a heat treatment composed of an age hardening process (tempering process) for heating to (100 to 200 ° C.) for precipitation, is performed.
  • the mass productivity can be improved and the cost can be reduced.
  • the strength can be increased to reduce the amount of aluminum used, and the weight can be reduced.
  • the motor shaft of the electric motor has an input gear 3 made of a spur gear attached to the end of the motor shaft so as not to be relatively rotatable by press fitting, and an output gear 4 meshing with the input gear 3 is a nut constituting a ball screw mechanism 7 described later. 18 is fixed integrally with a key 14.
  • the drive shaft 6 is integrally formed with a screw shaft 10 constituting the ball screw mechanism 7, and locking pins 13 and 13 are implanted in one end portion (right end portion in the figure) of the drive shaft 6, and the second housing By coming into contact with the retaining ring 15 attached to 2b, it is prevented from coming out.
  • 16 is a guide member mounted in the bag hole 12 of the housing 2b. By engaging the locking pins 13 and 13 with the guide grooves 16a and 16a formed in the axial direction, the screw shaft 10 is It is supported so that it cannot rotate and can move in the axial direction.
  • the guide member 16 is formed by plastic working from a plate material or pipe material made of carburized steel such as SCr420 or SCM415. Specifically, it is formed by pressing from a pipe material. Then, the surface hardness is set to a range of 50 to 64 HRC by carburizing and quenching. Thereby, abrasion can be prevented over a long period of time, and durability can be improved.
  • Other examples of the material of the guide member 16 include carburized steel such as SCM440, cold rolled steel sheet (JIS standard SPCC system, etc.), and carbon steel such as S45C. In the case of cold-rolled steel sheets and carbon steels, the surface hardness is set in the range of 50 to 64 HRC by induction hardening.
  • the ball screw mechanism 7 includes a screw shaft 10 and a nut 18 externally inserted through the ball 17 to the screw shaft 10 as shown in an enlarged view in FIG.
  • the screw shaft 10 is formed with a helical screw groove 10a on the outer periphery, and is supported so as to be movable in the axial direction and not to rotate.
  • the nut 18 is extrapolated to the screw shaft 10, and a helical screw groove 18 a corresponding to the screw groove 10 a of the screw shaft 10 is formed on the inner periphery, and a large number of screws 18 a and 18 a are formed between these nuts 18.
  • a ball 17 is housed so as to roll freely.
  • the nut 18 is supported with respect to a housing (not shown) via two support bearings 20 and 20 so as to be rotatable and non-movable in the axial direction.
  • Reference numeral 19 denotes a piece member that constitutes a circulation member by connecting the thread groove 18a of the nut 18, and the piece member 19 allows an infinite circulation of a large number of balls 17.
  • each thread groove 10a, 18a 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 17 and a small axial clearance. Is formed. Thereby, the rigidity with respect to an axial load becomes high and generation
  • the nut 18 is made of case-hardened steel such as SCM415 or SCM420, and its surface is hardened in the range of 55 to 62HRC 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 10 is made of medium carbon steel such as S55C or case-hardened steel such as SCM415 or SCM420, and the surface thereof is hardened in the range of 55 to 62 HRC by induction hardening or carburizing hardening.
  • An output gear 4 constituting the speed reduction mechanism 6 is integrally fixed to the outer peripheral surface 18b of the nut 18 via a key 14, and two support bearings 20 and 20 are provided on both sides of the output gear 4 via a predetermined shimiro. It is press-fitted. Thereby, even if a thrust load is applied from the drive shaft 6, it is possible to prevent the axial displacement between the support bearings 20, 20 and the output gear 4. Further, the two support bearings 20 and 20 are constituted by sealed deep groove ball bearings having shield plates 20a and 20a attached to both ends, and leakage of the lubricating grease enclosed in the bearings to the outside and from the outside This prevents wear powder from entering the bearing.
  • the support bearing 20 that rotatably supports the nut 18 is formed of a deep groove ball bearing having the same specification, and therefore is loaded from the drive shaft 6 through the thrust load and the output gear 4 described above. Both radial loads can be applied, and confirmation work for preventing misassembly during assembly can be simplified, and assembling workability can be improved.
  • the rolling bearings of the same specification refer to bearings having the same inner diameter, outer diameter, width dimension, rolling element size, number, bearing internal clearance, and the like.
  • the abutting surfaces of the housings 2a and 2b are formed in a substantially circular shape, and a fixing portion 21 connected by a fixing bolt (not shown) is provided from the outer peripheral surface.
  • a plurality (four in this case) are formed to protrude.
  • Ribs 23 a and 23 are formed over the (accommodating portion) 22.
  • the rib 23 is formed in an arc shape that gradually decreases in diameter from the fixed portion 21, and is set so that the inclination thereof becomes gentler as it approaches the cylindrical portion 22.
  • the strength and rigidity can be increased while reducing the weight of the housing 2b, and the load applied to the cylindrical portion 22 which is the weakest portion can be permitted by the rib 23.
  • by increasing the strength and rigidity of the housing 2b by the ribs 23a and 23 deformation of the mating surfaces and fitting surfaces of the housings 2a and 2b can be prevented, and the sealing performance can be improved.
  • FIG. 4 shows a modification of the housing 2b described above.
  • the housing 2b ' is basically different from the above-described housing 2b only in the configuration of the ribs 23, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
  • the housing 2b ′ is formed in a substantially circular shape, and a plurality of fixing portions 21 are formed so as to partially protrude from the outer peripheral surface. Is formed.
  • the rib 24 includes a pair of ribs 24a and 24b formed thinner than the rib 23 described above. As shown in FIG. 5B, the rib 24 is formed in an arc shape that gradually decreases in diameter from the fixed portion 21, and the cylindrical portion 22 is formed. It is set so that the slope becomes gentler as it approaches.
  • the distance between the pair of ribs 24 a and 24 b is set so as to gradually increase as it approaches the cylindrical portion 22. Thereby, the strength and rigidity of the housing 2b 'can be further increased.
  • the tip portion (maximum outer diameter portion) 25 of the rib 24 is the B.V. C.
  • the diameter is larger than D (bolt pitch circle diameter).
  • An electric linear actuator according to the present invention is used in a drive unit of a general industrial electric motor, automobile, etc., and has a ball screw mechanism that converts rotational input from an electric motor into linear motion of a drive shaft via the ball screw mechanism. It can be applied to the provided electric linear actuator.

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Abstract

　ハウジングの軽量化を図ると共に、荷重負荷に対する強度を高めて耐久性の向上を図った電動リニアアクチュエータを提供する。　ハウジング２が、電動モータが取り付けられた第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とからなり、これら第１、第２のハウジング２ａ、２ｂの衝合部にねじ軸６を収容するための円筒状の袋孔１１、１２が形成されると共に、略円形に形成されたハウジング２の衝合面の外周面から固定ボルト９が挿入される固定部２１が一部突出して複数個形成され、第１、第２のハウジング２ａ、２ｂのうち少なくとも一方の第２のハウジング２ｂに、固定部２１から袋孔１２を形成する円筒部２２に亙ってリブ２３が形成され、このリブ２３が固定部２１から漸次縮径する円弧状に形成されて円筒部２２に近付くにしたがってその傾斜が緩やかになるように設定されている。

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ナットを回転駆動し、このナットに内挿されたボールねじ軸を軸方向駆動することによってボールねじ軸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ナット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たりすることがなされているが、その代表的なものとして、図６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、回転運動を直線運動に変換するボールねじ５１を備えたアクチュエータ本体５２と、電動モータ５３の回転運動をアクチュエータ本体５２に伝達する歯車減速機構５４と、歯車減速機構５４を構成する第１歯車５５に係合してアクチュエータ本体５２を位置保持する位置保持機構５６とを備えている。
　ボールねじ５１は、外周面に螺旋状のねじ溝５７ａが形成され、出力軸としてのねじ軸５７と、このねじ軸５７に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝５８ａが形成されたナット５８と、対向する両ねじ溝５７ａ、５８ａによって形成された転動路に転動自在に収容された多数のボール５９とを備えている。
　アクチュエータ本体５２は、ハウジング６０の内周に、ナット５８が一対の玉軸受６１、６２を介して回転自在に支持されると共に、ねじ軸５７が、ハウジング６０に対して相対回転不能で、かつ軸方向に移動自在に支持されている。そして、ナット５８が歯車減速機構５４を介して回転駆動されることにより、ねじ軸５７が直線運動に変換される。
　歯車減速機構５４は、電動モータ５３のモータ軸５３ａに固定された小径の平歯車からなる第１歯車５５と、この第１歯車５５に噛合し、ナット５８の外周に一体に形成された大径の平歯車からなる第２歯車６３とから構成されている。
　位置保持機構５６は、第１歯車５５に対して係脱自在に設けられているロック部材としてのシャフト６４と、このシャフト６４を第１歯車５５に対して係脱する方向に駆動する駆動手段としてのソレノイド６５とを備えている。シャフト６４は棒状をなし、ソレノイド６５によって直線駆動され、その先端部が受部６６に係脱するようになっている。このように、ソレノイド６５を制御することにより、シャフト６４が第１歯車５５に係合して回転が阻止されるので、振動荷重が作用した場合においても、係合面が滑ることなく安定してアクチュエータ本体５２のねじ軸５７を位置保持することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００９－１５６４１６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、２分割のハウジング６０に歯車減速機構５４とボールねじ５１が内蔵され、ハウジング６０の外側から挿入された電動モータ５３の駆動力が歯車減速機構５４を介してボールねじ５１に伝達され、回転不可に支持されたボールねじ５１のねじ軸５７の直線運動に変換される。
　この種の自動車用の電動リニアアクチュエータ５０は、その使用箇所により、泥水やオイルの浸入、あるいはグリースの飛散防止のため、ボールねじ５１等の駆動部品はハウジング６０内に内蔵されている。したがって、ハウジング６０は駆動部品から受ける荷重に耐えなければならない。
　例えば、ねじ軸５７がハウジング６０の底部に衝突した場合、損傷しない強度が必要となるだけでなく、負荷荷重によってハウジング６０の合せ面や嵌合面が変形し、密封性に影響を及ぼすことがないよう、所望の強度・耐久性が望まれる。
　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、ハウジングの軽量化を図ると共に、荷重負荷に対する強度を高めて耐久性の向上を図っ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、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転がり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て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た電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングが、前記電動モータが取り付けられた第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、これら第１のハウジングと第２のハウジングのうち少なくとも一方のハウジングに、当該ハウジングの外周面の固定ボルトが挿入される固定部から前記ねじ軸を収容する収容部に亙ってリブが形成されている。
　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転がり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て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た電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジングが、電動モータが取り付けられた第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、これら第１のハウジングと第２のハウジングのうち少なくとも一方のハウジングに、当該ハウジングの外周面の固定ボルトが挿入される固定部からねじ軸を収容する収容部に亙ってリブが形成されているので、ハウジングの軽量化を図りつつ強度・剛性を高めることができ、耐久性の向上を図ると共に、ハウジングの合せ面や嵌合面の変形を防止することができ、密封性を向上させ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、前記ハウジングがアルミ合金からダイキャストで形成されていれば、量産性が良くなり、低コスト化を図ることができると共に、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。
　また、請求項３に記載の発明のように、前記ハウジングのリブが、前記固定部から漸次縮径する円弧状に形成され、前記円筒部に近付くにしたがってその傾斜が緩やかになるように設定されていれば、最弱部となる円筒部に負荷された荷重をこのリブによって許容することができるため、最弱部の安全設計に寄与することができ、荷重負荷に対する強度を高めて耐久性の向上を図ることができる。
　また、請求項４に記載の発明のように、前記ハウジングのリブの先端部が前記固定ボルトのボルトピッチ円径よりも大径に形成されていれば、ハウジングに曲げモーメントによって荷重が負荷されて先端部に応力が集中するのを抑制することができ、強度・剛性を高めて耐久性を一層向上させることができる。
　また、請求項５に記載の発明のように、前記ハウジングのリブが薄肉に形成された複数のリブで構成されていれば、ダイキャストによる成型時、鋳造体内部に気孔や気泡が発生するのを防止してハウジングの強度を低下させることなく軽量化を図ることができると共に、成型時の油回りを良好にすることができ、生産性を向上させることができる。
　また、請求項６に記載の発明のように、前記リブが一対のリブで構成され、その間隔が前記円筒部に近付くにしたがって漸次大きくなるように設定されていれば、ハウジングの強度・剛性を一層高めることができる。
　また、請求項７に記載の発明のように、前記駆動軸が前記ねじ軸と一体に構成され、当該駆動軸の一端部の径方向に係止ピンが植設されると共に、前記ハウジングの袋孔に、軸方向に延びるガイド溝を有するガイド部材が装着され、前記ガイド溝に前記係止ピンが係合されていれば、ねじ軸を、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持することができる。
　本発明に係る電動リニアアクチュエータは、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転がり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て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た電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングが、前記電動モータが取り付けられた第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、これら第１のハウジングと第２のハウジングのうち少なくとも一方のハウジングに、当該ハウジングの外周面の固定ボルトが挿入される固定部から前記ねじ軸を収容する収容部に亙ってリブが形成されているので、ハウジングの軽量化を図りつつ強度・剛性を高めることができ、耐久性の向上を図ると共に、ハウジングの合せ面や嵌合面の変形を防止することができ、密封性を向上させ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のアクチュエータ本体を示す縦断面図である。 （ａ）は、図１のハウジング単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の斜視図である。 （ａ）は、図３のハウジングの変形例を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の斜視図である。 （ａ）は、図４のハウジングのリブ先端部を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の比較例を示す要部拡大図である。 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。
　アルミ合金からダイキャストで形成されたハウジングと、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、前記駆動軸と同軸状に一体化されて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た電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングが、前記電動モータが取り付けられた第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、これら第１のハウジングと第２のハウジングの衝合部に前記ねじ軸を収容するための円筒状の袋孔が形成されると共に、略円形に形成された前記ハウジングの衝合面の外周面から固定ボルトが挿入される固定部が一部突出して複数個形成され、前記第１のハウジングと第２のハウジングのうち少なくとも一方のハウジングに、前記固定部から前記袋孔を形成する円筒部に亙ってリブが形成され、リブが、前記固定部から漸次縮径する円弧状に形成されて前記円筒部に近付くにしたがってその傾斜が緩やかになるように設定されている。
　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のアクチュエータ本体を示す縦断面図、図３（ａ）は、図１のハウジング単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の斜視図、図４（ａ）は、図３のハウジングの変形例を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の斜視図、図５は、（ａ）は、図４のハウジングのリブ先端部を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）の比較例を示す要部拡大図である。
　この電動リニアアクチュエータ１は、図１に示すように、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（図示せず）と、この電動モータのモータ軸（図示せず）に取付けられた入力歯車３に噛合する出力歯車４からなる減速機構５と、この減速機構５を介して電動モータの回転運動を駆動軸６の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構７と、このボールねじ機構７を備えたアクチュエータ本体８とを備えている。
　ハウジング２は、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とからなり、固定ボルト９によって一体に固定されている。第１のハウジング２ａには電動モータが取り付けられると共に、これら第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂの衝合部には、ねじ軸１０を収容するための袋孔１１、１２が形成されている。
　このハウジング２は、Ａ６０６１やＡＤＣ１２等のアルミ合金からダイキャストによって形成され、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方法、所謂析出硬化処理が施されている。これにより、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。
　電動モータのモータ軸は、その端部に平歯車からなる入力歯車３が圧入により相対回転不能に取り付けられると共に、入力歯車３に噛合する出力歯車４は、後述するボールねじ機構７を構成するナット１８にキー１４を介して一体に固定されている。
　駆動軸６は、ボールねじ機構７を構成するねじ軸１０と一体に構成され、この駆動軸６の一端部（図中右端部）に係止ピン１３、１３が植設され、第２のハウジング２ｂに装着された止め輪１５に当接することにより抜け出しを防止している。ここで、１６は、ハウジング２ｂの袋孔１２に装着されたガイド部材で、軸方向に形成されたガイド溝１６ａ、１６ａに係止ピン１３、１３を係合させることにより、ねじ軸１０が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。
　ガイド部材１６は、ＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼からなる板材またはパイプ材から塑性加工によって形成されている。具体的には、パイプ材からプレス加工によって形成されている。そして、浸炭焼入れによって表面硬さを５０～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、長期間に亘って摩耗を防止することができ、耐久性を向上させることができる。なお、ガイド部材１６の材質としてこれ以外にも、ＳＣＭ４４０等の浸炭鋼、あるいは冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）やＳ４５Ｃ等の炭素鋼を例示することができる。冷間圧延鋼板や炭素鋼の場合、高周波焼入れによって表面硬さを５０～６４ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
　ボールねじ機構７は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１０と、このねじ軸１０にボール１７を介して外挿されたナット１８を備えている。ねじ軸１０は、外周に螺旋状のねじ溝１０ａ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１８は、ねじ軸１０に外挿されると共に、内周にねじ軸１０のねじ溝１０ａに対応する螺旋状のねじ溝１８ａが形成され、これらねじ溝１０ａ、１８ａとの間に多数のボール１７が転動自在に収容されている。そして、ナット１８は、ハウジング（図示せず）に対して、２つの支持軸受２０、２０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。１９は、ナット１８のねじ溝１８ａを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材１９によって多数のボール１７が無限循環することができる。
　各ねじ溝１０ａ、１８ａ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１７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１８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１０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１８の外周面１８ｂには減速機構６を構成する出力歯車４がキー１４を介して一体に固定されると共に、この出力歯車４の両側に２つの支持軸受２０、２０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６からスラスト荷重が負荷されても支持軸受２０、２０と出力歯車４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２０、２０は、両端部にシールド板２０ａ、２０ａ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。
　また、本実施形態では、ナット１８を回転自在に支持する支持軸受２０が同じ仕様の深溝玉軸受で構成されているので、前述した駆動軸６からスラスト荷重および出力歯車４を介して負荷されるラジアル荷重の両方を負荷することができると共に、組立時に誤組み防止のための確認作業を簡便化することができ、組立作業性を向上させることができる。なお、ここで、同一仕様の転がり軸受とは、軸受の内径、外径、幅寸法をはじめ、転動体サイズ、個数および軸受内部すきま等が同一なものを言う。
　ここで、図３（ａ）に拡大して示すように、ハウジング２ａ、２ｂの衝合面は略円形に形成され、固定ボルト（図示せず）によって結合される固定部２１が外周面から一部突出して複数個（ここでは、４個）形成されている。そして、第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂのうち少なくとも一方のハウジング２ｂには、衝合面の外周部と、各固定部２１から図示しないねじ軸を収容する袋孔を形成する円筒部（収容部）２２に亙ってリブ２３ａ、２３が形成されている。
　このリブ２３は、図３（ｂ）に示すように、固定部２１から漸次縮径する円弧状に形成され、円筒部２２に近付くにしたがってその傾斜が緩やかになるように設定されている。これにより、ハウジング２ｂの軽量化を図りつつ強度・剛性を高めることができると共に、最弱部となる円筒部２２に負荷された荷重をこのリブ２３によって許容することができるため、最弱部の安全設計に寄与することができ、荷重負荷に対する強度を高めて耐久性の向上と信頼性を高め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、リブ２３ａ、２３によりハウジング２ｂの強度・剛性を高めることで、ハウジング２ａ、２ｂの合せ面や嵌合面の変形を防止することができ、密封性を向上させることができる。
　図４は、前述したハウジング２ｂの変形例である。なお、このハウジング２ｂ’は、前述したハウジング２ｂと基本的にはリブ２３の構成が異なるだけで、その他同一部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
　（ａ）に示すように、ハウジング２ｂ’は略円形に形成され、固定部２１が外周面から一部突出して複数個形成されると共に、固定部２１から円筒部２２に亙ってリブ２４が形成されている。このリブ２４は、前述したリブ２３よりも薄肉に形成された一対のリブ２４ａ、２４ｂからなり、（ｂ）に示すように、固定部２１から漸次縮径する円弧状に形成され、円筒部２２に近付くにしたがってその傾斜が緩やかになるように設定されている。リブ２４をこのような構成にすることにより、ダイキャストによる成型時、鋳造体内部に気孔や気泡が発生するのを防止してハウジング２ｂ’の強度を低下させることなく軽量化を図ることができると共に、成型時の油回りを良好にすることができ、生産性を向上させることができる。
　さらに、ここでは、一対のリブ２４ａ、２４ｂの間隔が円筒部２２に近付くにしたがって漸次大きくなるように設定されている。これにより、ハウジング２ｂ’の強度・剛性を一層高めることができる。
　また、本実施形態では、図５（ａ）に示すように、リブ２４の先端部（最大外径部）２５が固定ボルト９のＢ．Ｃ．Ｄ（ボルトピッチ円径）よりも大径に形成されている。これにより、（ｂ）に示すように、ハウジングに曲げモーメントＭによって、図中矢印に示すような荷重が負荷され、先端部２５’に応力が集中するのを抑制することができ、強度・剛性を高めて耐久性を一層向上させることができる。
　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、２ｂ’　第２のハウジング
３　入力歯車
４　出力歯車
５　減速機構
６　駆動軸
７　ボールねじ機構
８　アクチュエータ本体
９　固定ボルト
１０　ねじ軸
１０ａ、１８ａ　ねじ溝
１１、１２　袋孔
１３　係止ピン
１４　キー
１５　止め輪
１６　ガイド部材
１６ａ　ガイド溝
１７　ボール
１８　ナット
１８ｂ　ナットの外周面
１９　駒部材
２０　支持軸受
２０ａ　シールド板
２１　固定部
２２　円筒部
２３、２３ａ、２４、２４ａ、２４ｂ　リブ
２５、２５’　リブの先端部
５０　電動リニアアクチュエータ
５１　ボールねじ
５２　アクチュエータ本体
５３　電動モータ
５３ａ　モータ軸
５４　歯車減速機構
５５　第１歯車
５６　位置保持機構
５７　ねじ軸
５７ａ、５８ａ　ねじ溝
５８　ナット
５９　ボール
６０　ハウジング
６１、６２　玉軸受
６３　第２歯車
６４　シャフト
６５　ソレノイド
６６　受部
Ｍ　モーメント荷重

Claims (7)

  1. 　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転がり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て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た電動リニアアクチュエータにおいて、
    　前記ハウジングが、前記電動モータが取り付けられた第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、これら第１のハウジングと第２のハウジングのうち少なくとも一方のハウジングに、当該ハウジングの外周面の固定ボルトが挿入される固定部から前記ねじ軸を収容する収容部に亙ってリブが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. 　前記ハウジングがアルミ合金からダイキャストで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。
  3. 　前記ハウジングのリブが、前記固定部から漸次縮径する円弧状に形成され、前記円筒部に近付くにしたがってその傾斜が緩やかになるように設定されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
  4. 　前記ハウジングのリブの先端部が前記固定ボルトのボルトピッチ円径よりも大径に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. 　前記ハウジングのリブが薄肉に形成された複数のリブで構成されている請求項１乃至４いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
  6. 　前記リブが一対のリブで構成され、その間隔が前記円筒部に近付くにしたがって漸次大きくなるように設定されている請求項５に記載の電動リニアアクチュエータ。
  7. 　前記駆動軸が前記ねじ軸と一体に構成され、当該駆動軸の一端部の径方向に係止ピンが植設されると共に、前記ハウジングの袋孔に、軸方向に延びるガイド溝を有するガイド部材が装着され、前記ガイド溝に前記係止ピンが係合されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
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