WO2021020078A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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WO2021020078A1
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output shaft
motion
rotation
electric motor
conversion mechanism
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齋藤　隆英
佐藤　光司
慎太朗 石川
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Ntn株式会社
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    • F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
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    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • an electric actuator having a motion conversion mechanism for converting a rotary motion generated by driving an electric motor into a linear motion or the like is known.
  • a linear motion conversion mechanism 100 that converts a rotational motion of an electric motor 300 into a linear motion (movement in the directions of arrows A1 and A2 in the figure) is described.
  • An electric actuator including a swing member 200 that converts the linear motion into a rotational motion of the output shaft 400 (movement in the directions of arrows B1 and B2 in the figure) is disclosed.
  • the linear motion conversion mechanism 100 is composed of a sliding screw mechanism having a screw shaft 101 and a nut 102 screwed with the screw shaft 101.
  • the swing member 200 has a bifurcated holding portion 200a, and a tubular output shaft 400 is held between the holding portions 200a.
  • the swing member 200 is provided with a long hole 200b, and the swing member 200 and the nut 102 are interlocked by inserting the pin-shaped connecting member 202 provided in the nut 102 into the long hole 200b. It is connected as possible.
  • the bifurcated holding portion 200a of the swing member 11 is welded to the output shaft 400, or the holding portion 200a is attached with a connecting pin.
  • welding has a problem that it is difficult to secure quality assurance because the joint strength varies.
  • the connecting pin may come off due to an impact or vibration generated on the swing member 200 or the output shaft 400.
  • an object of the present invention is to provide an electric actuator capable of reliably attaching a swing member to an output shaft without using a welding method or a fixing method using a connecting pin.
  • the electric motor the first motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into linear motion
  • An electric actuator including a second motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the shaft.
  • the first motion conversion mechanism is a rotating member that is rotationally driven by an electric motor and its rotation as the rotating member rotates. It has a linear motion member that moves linearly in the axial direction, and the second motion conversion mechanism is attached to both ends of the output shaft and the output shaft, and swings around the output shaft in conjunction with the linear motion member. It has two moving swinging members, and the swinging member fits on the outer peripheral surface of the output shaft without rotating with respect to the output shaft and so as not to fall off in a direction intersecting the axial direction. It is characterized by having a part.
  • the swinging member has a fitting portion that fits on the outer peripheral surface of the output shaft so as not to fall off in the direction intersecting the axial direction of the output shaft, so that welding or connecting pins can be formed.
  • the swing member can be attached so as not to fall off from the output shaft even if it is not used. As a result, it becomes easy to ensure the quality assurance of durability, and the possibility that the connecting pin comes off can be avoided, so that the reliability is improved.
  • the electric actuator according to the present invention is provided with two swing members, so that these functions are integrated into one swing member (for example, the swing member 200 shown in FIG. 9).
  • the shape of the swing member can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the shape of the swing member is simplified, it becomes easier to assemble the parts and the work efficiency is improved.
  • the load generated in one swinging member can be dispersed, and the durability of the swinging member can be improved.
  • a rotation regulation structure that regulates the rotation of the swing member with respect to the output shaft may be provided between the output shaft and the fitting portion.
  • Such a rotation restricting structure includes, for example, a convex portion provided on one of the output shaft and the fitting portion, and a concave portion provided on the other of the output shaft and the fitting portion and engaging with the convex portion. Can be configured with.
  • the rotation regulation structure may be a flat portion in which the output shaft and the fitting portion are engaged with each other.
  • the bearing may be used as a retaining structure for preventing the swinging member from falling off in the axial direction with respect to the output shaft.
  • the swinging member has an arm portion that extends from the fitting portion and swings in conjunction with the linear motion member, when the arm portion receives a force in the rotational direction from the linear motion member on the root side of the arm portion.
  • the swing member can be reliably attached to the output shaft without using welding or a fixing method using a connecting pin.
  • FIG. 1 is a side view showing the internal structure of the electric actuator according to the embodiment of the present invention.
  • the electric actuator 1 linearly outputs the electric motor 2, the speed reducer 3 that decelerates and outputs the rotary motion of the electric motor 2, and the rotary motion output from the speed reducer 3.
  • the first motion conversion mechanism 4 that converts the motion into motion
  • the second motion that converts the linear motion output from the first motion conversion mechanism 4 into a rotational motion of an axis different from the rotation axis 2a of the electric motor 2. It mainly includes a conversion mechanism 5 and a housing 6 for accommodating them.
  • the housing 6 is configured by assembling two housing divisions 60 (see FIG. 5).
  • FIG. 1 shows a state in which one of the two housing divisions 60 is removed.
  • a sealing member (not shown) between the mating surfaces
  • the internal space of the housing 6 is sealed, and foreign matter such as dust and water is prevented from entering the housing 6. Will be done.
  • the mating surface of the housing split 60 by making the mating surface of the housing split 60 a flat surface parallel to the rotating shaft 2a of the electric motor 2 (without a step), the mating surfaces of the housing split 60 are aligned with each other at the time of assembly.
  • sealing member a solid sealing material such as an O-ring, a rubber sheet, a resin sheet, a joint sheet, or a metal gasket, or a liquid sealing member such as a liquid gasket can be adopted.
  • the first motion conversion mechanism 4 has a screw shaft 7 as a rotating member and a nut 8 as a linear motion member that linearly moves in the direction of the rotation axis as the screw shaft 7 rotates. Thread grooves are formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 7 and the inner peripheral surface of the nut 8, respectively, and these screw shafts are directly screwed to form a sliding screw mechanism.
  • a ball screw mechanism in which a plurality of balls are interposed between the screw shaft (rotating member) and the nut (linear motion member) may be used.
  • Both ends of the screw shaft 7 are rotatably supported with respect to the housing 6 via a radial bearing 9 and a thrust bearing 10, respectively. Further, each thrust bearing 10 and each end surface of the nut 8 facing the thrust bearing 10 are provided with protruding stopper portions 8a and 10a that regulate the movement of the nut 8 by abutting against each other.
  • the second motion conversion mechanism 5 includes a cylindrical output shaft 14 and a swing member 11 that holds the output shaft 14.
  • the output shaft 14 is rotatably supported with respect to the housing 6.
  • the swing member 11 is attached to the output shaft 14, and is configured to swing (rotatably) integrally with the output shaft 14 around the output shaft 14.
  • the output shaft 14 is provided with a connecting hole 14a in which a plurality of uneven portions (splines) are formed on the inner peripheral surface.
  • the connecting hole 14a is a hole for inserting an operating shaft provided in an operation target (not shown), and the operating shaft is integrated with the output shaft 14 by being inserted into the connecting hole 14a and spline-fitting. It is rotatably connected.
  • the swing member 11 is provided with a long hole 11c.
  • a columnar protrusion 12 protruding from the nut 8 is inserted into the elongated hole 11c.
  • the nut 8 and the swinging member 11 are configured to be interlocked with each other via the protrusion 12.
  • the protrusions 12 are provided on the surfaces of the nuts 8 opposite to each other, and the elongated holes 11c are also provided on both sides of the nut 8 with the nut 8 in between (see FIG. 5).
  • the speed reducer 3 is arranged between the electric motor 2 and the first motion conversion mechanism 4.
  • the planetary gear reduction mechanism 20 as shown in FIG. 2 is used as the reduction gear 3.
  • the planetary gear reduction mechanism 20 can rotate between the sun gear 21 as an input rotating body, the ring gear 22 as an orbital ring arranged on the outer periphery of the sun gear 21, and the sun gear 21 and the ring gear 22. It has a plurality of planetary gears 23 as planetary rotating bodies arranged in the above, and a carrier 24 as an output rotating body that rotatably holds each planetary gear 23.
  • the sun gear 21 is fixed to the rotating shaft 2a of the electric motor 2 so as to rotate integrally with the rotating shaft 2a.
  • the ring gear 22 is fixed to the housing 6.
  • the plurality of planetary gears 23 are assembled between the sun gear 21 and the ring gear 22 so as to mesh with them.
  • the carrier 24 is fixed to the output destination screw shaft 7 so as to rotate integrally with the screw shaft 7.
  • a brushed motor, a brushless motor, or the like is used as the electric motor 2.
  • the electric motor 2 is electrically connected to a pair of relay circuits 13 (see FIG. 1) which are switching elements provided in the housing 6. Further, when the electric motor 2 is connected to the power supply (not shown) via the relay circuit 13, the power supply can supply power to the electric motor 2.
  • the rotational motion is transmitted to the planetary gear reduction mechanism 20 (reducer 3).
  • the rotation shaft 2a of the electric motor 2 rotates, and the sun gear 21 rotates integrally with the rotation shaft 2a.
  • the sun gear 21 rotates, a plurality of planetary gears 23 that mesh with the sun gear 21 start rotating, and each planetary gear 23 revolves along the ring gear 22 while rotating. Then, the revolving motion of the planetary gear 23 is output as the rotational motion of the carrier 24 that supports it, so that the rotational motion of the electric motor 2 is decelerated.
  • the rotary motion decelerated by the speed reducer 3 is transmitted to the first motion conversion mechanism 4. That is, when the carrier 24 of the planetary gear reduction mechanism 20 rotates, the screw shaft 7 of the first motion conversion mechanism 4 rotates integrally with the carrier 24. When the screw shaft 7 rotates, the nut 8 moves linearly with the rotation. At this time, the nut 8 advances in the direction of arrow A1 in FIG. 1 when the electric motor 2 rotates in the forward direction, and retracts in the direction of arrow A2 in FIG. 1 when the electric motor 2 rotates in the reverse direction.
  • the swing member 11 When the nut 8 moves forward or backward, the swing member 11 is pushed and moved by the protrusion 12 provided on the nut 8. As a result, the swing member 11 swings in the direction of arrow B1 or arrow B2 in FIG. 1, and the output shaft 14 rotates integrally with the swing member 11, so that the linear motion of the nut 8 is caused by the electric motor 2. It is output as a rotary motion of an axis (output shaft 14) in a direction different from that of the rotary shaft 2a. In the present embodiment, since the output shaft 14 is arranged in the direction orthogonal to the rotation shaft 2a of the electric motor 2, the rotational movement of the electric motor 2 is the rotation of the axis orthogonal to the rotation shaft 2a of the electric motor 2. It is output as an exercise.
  • the linear motion of the nut 8 is regulated by the stopper portion 8a of the nut 8 and the stopper portion 10a of the thrust bearing 10 coming into contact with each other.
  • the nut 8 moves forward or backward, the nut 8 approaches the thrust bearing 10 in the moving direction thereof, so that the stopper portion 8a of the nut 8 and the stopper portion 10a of the thrust bearing 10 come into contact with each other.
  • the stopper portion 10a of the thrust bearing 10 is rotating together with the screw shaft 7, the stopper portion 8a of the nut 8 and the stopper portion 10a of the thrust bearing 10 are engaged with each other in the rotational direction.
  • the rotation of the screw shaft 7 is regulated, and the further axial movement (forward or backward) of the nut 8 is also regulated.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the output shaft 14 and the swing member 11 are separated
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the output shaft 14 and the swing member 11 are assembled
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the electric actuator cut at the positions of the output shaft 14 and the swing member 11.
  • each swinging member 11 has an annular fitting portion 11a and an arm portion 11b extending from the fitting portion 11a in the outer diameter direction thereof.
  • the arm portion 11b is formed with an elongated hole 11c into which a protrusion 12 provided on the nut 8 is inserted.
  • the fitting portion 11a is formed with a hole portion 11d through which the output shaft 14 is inserted. By inserting the output shaft 14 into the hole 11d, the fitting portion 11a is fitted with the outer peripheral surface of the output shaft 14, and a pair of swinging members 11 are mounted on both end sides of the output shaft 14, respectively. It becomes a state.
  • a rotation regulation structure 26 is provided.
  • the rotation regulation structure 26 is composed of a concave portion 31 provided in the fitting portion 11a of each rocking member 11 and a convex portion 32 provided on the outer peripheral surface of the output shaft 14.
  • the convex portion 32 may be provided in the fitting portion 11a and the concave portion 31 may be provided in the output shaft 14. Further, a plurality of convex portions 32 and concave portions 31 may be provided in the circumferential direction of the output shaft 14 and the fitting portion 11a.
  • flat surfaces 14e and 11e are provided on the outer peripheral surface of the output shaft 14 and the inner peripheral surface of the fitting portion 11a, respectively, and these flat surfaces 14e and 11e are engaged with each other. Therefore, the rotation of the swing member 11 with respect to the output shaft 14 may be restricted.
  • each of the flat surface portions 14e and 11e is provided on the output shaft 14 and the fitting portion 11a, but a plurality of the flat surface portions 14e and 11e may be provided respectively.
  • a pair of bearings 50 that rotatably support the output shaft 14 are arranged on both ends of the output shaft 14.
  • the bearing 50 according to the present embodiment is a slide bearing, and has a cylindrical portion 50a and a flange portion 50b having an outer diameter larger than that of the cylindrical portion 50a.
  • each bearing 50 is interposed between the output shaft 14 and the housing 6.
  • the flange portion 50b of each bearing 50 includes the first step portion 14b having the smaller outer diameter and the housing 6 among the two-stage step portions 14b and 14c provided on the outer peripheral surface of the output shaft 14. It is held so that it is sandwiched between. Further, in this state, the fitting portion 11a of each swing member 11 is sandwiched between the flange portion 50b of the bearing 50 and the second step portion 14c having the larger outer diameter of the output shaft 14. Be retained.
  • each swing member 11 is prevented from coming off with respect to the output shaft 14 in the axial direction.
  • the bearing 50 functions as the retaining structure 27 for the swinging member 11, it is not necessary to separately provide the retaining member for preventing the swinging member 11 from falling off in the axial direction.
  • such a bearing 50 is not limited to a slide bearing, but may be a ball bearing, a roller bearing, or the like. Further, instead of the bearing 50, a retaining ring for preventing the swing member 11 from falling off in the axial direction may be used.
  • a rib 33 as a reinforcing portion may be provided on the root side portion of the arm portion 11b.
  • the number of ribs 33 is not limited to one, and a plurality of ribs 33 may be provided.
  • the swing member 11 is fitted to the outer peripheral surface of the output shaft 14 to prevent the swing member 11 from falling off in the direction intersecting the axial direction of the output shaft 14.
  • the fitting portion 11a the swing member 11 can be attached to the output shaft 14 so as not to fall off without welding the swing member 11 to the output shaft 14 or using a connecting pin. ..
  • the fitting portion 11a does not have to be formed in an annular shape as in the above-described embodiment.
  • the fitting portion 11a may be formed in a C shape in which a part thereof in the circumferential direction is cut out or opened.
  • the swing member 11 can be attached to the output shaft 14 so as not to fall off in the direction intersecting the axial direction without using welding or connecting pins.
  • the electric actuator according to the above-described embodiment is provided with two such swinging members, so that these functions are integrated into one swinging member (for example, the swinging member 200 shown in FIG. 9).
  • the shape of the swing member can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the shape of the swing member 11 is simplified, it becomes easier to assemble the parts.
  • a pair of swinging members 11, a pair of bearings 50, an output shaft 14, and a screw shaft 7, a nut 8, a radial bearing 9, and a thrust bearing 10 are assembled. Since the assembly (sliding screw unit) can be assembled in the axial direction of the output shaft 14, the assembling action is easy and the work efficiency is improved.
  • the durability of the rocking members 11 is improved. That is, when the nut is held by one swinging member, the load for regulating the rotation of the nut may be concentrated on one swinging member, but by holding the nut by two swinging members, The load generated in one rocking member can be dispersed. As a result, deformation of the swinging member is less likely to occur, and the durability of the swinging member can be improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments. Needless to say, it can be carried out in various forms without departing from the gist of the present invention.
  • the present invention is applicable not only to the electric actuator provided with the speed reducer described above, but also to the electric actuator not provided with the speed reducer.

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Abstract

第１の運動変換機構４は、電動モータによって回転駆動される回転部材７と、回転部材７の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材８とを有し、第２の運動変換機構５は、出力軸１４と、出力軸１４の両端部側にそれぞれ取り付けられると共に直動部材８と連動して出力軸１４を中心に揺動する２つの揺動部材１１とを有し、揺動部材１１は、出力軸１４に対して回転することなく、その軸方向と交差する方向へ脱落しないように出力軸１４の外周面に嵌合する嵌合部１１ａを有する。

Description

電動アクチュエータ
　本発明は、電動アクチュエータに関する。
　近年、車両などの省力化、低燃費化のために電動化が進み、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリングなど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電動アクチュエータとして、電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動などに変換する運動変換機構を備えた電動アクチュエータが知られている。
　例えば、特許文献１には、図９に示すように、運動変換機構として、電動モータ３００の回転運動を直線運動（図の矢印Ａ１，Ａ２方向の運動）に変換する直動変換機構１００と、その直動運動を出力軸４００の回転運動（図の矢印Ｂ１，Ｂ２方向の運動）に変換する揺動部材２００とを備える電動アクチュエータが開示されている。具体的に、直動変換機構１００は、ねじ軸１０１と、ねじ軸１０１と螺合するナット１０２とを有するすべりねじ機構で構成されている。揺動部材２００は、二股に分かれた保持部２００ａを有し、これら保持部２００ａの間に筒状の出力軸４００が保持されている。また、揺動部材２００には長孔２００ｂが設けられており、この長孔２００ｂにナット１０２に設けられたピン状の連結部材２０２が挿入されることで、揺動部材２００とナット１０２が連動可能に連結されている。
　電動モータ３００の駆動によりねじ軸１０１が正回転又は逆回転すると、ナット１０２が矢印Ａ１方向又は矢印Ａ２方向に移動することで、回転運動が直線運動に変換される。そして、ナット１０２の移動に伴って揺動部材２００が矢印Ｂ１方向又は矢印Ｂ２方向に揺動することで、直線運動が出力軸４００の回転運動に変換される。
特開２０１９－９７３８２号公報
　ところで、上記特許文献１では、揺動部材２００及び出力軸４００は、互いに別体で構成されているため、これらを一体的に組み付けるには、揺動部材２００を出力軸４００に対して脱落しないように取り付ける必要がある。
　揺動部材２００を出力軸４００に対して脱落しないように取り付ける方法としては、例えば、揺動部材１１の二股の保持部２００ａを出力軸４００に溶接したり、あるいは、保持部２００ａを連結ピンで出力軸４００に固定したりする方法がある。しかしながら、溶接は、その接合強度にばらつきがあるため、品質保証を確保しにくいといった問題がある。また、連結ピンで固定する方法は、揺動部材２００や出力軸４００に発生する衝撃や振動などにより連結ピンが抜け落ちてしまう虞がある。
　そこで、本発明は、溶接や連結ピンによる固定方法を用いることなく、揺動部材を出力軸に対して確実に取り付けることができる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
　本発明は、電動モータと、電動モータの回転運動を直線運動に変換する第１の運動変換機構と、第１の運動変換機構から出力された直線運動を電動モータの回転軸とは異なる方向の軸の回転運動に変換する第２の運動変換機構とを備える電動アクチュエータであって、第１の運動変換機構は、電動モータによって回転駆動される回転部材と、回転部材の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材とを有し、第２の運動変換機構は、出力軸と、出力軸の両端部側にそれぞれ取り付けられると共に直動部材と連動して出力軸を中心に揺動する２つの揺動部材とを有し、揺動部材は、出力軸に対して回転することなく、その軸方向と交差する方向へ脱落しないように出力軸の外周面に嵌合する嵌合部を有することを特徴とするものである。
　このように、揺動部材が、出力軸に対してその軸方向と交差する方向へ脱落しないように出力軸の外周面に嵌合する嵌合部を有することで、溶接したり、連結ピンを用いたりしなくても揺動部材を出力軸に対して脱落しないように取り付けることができる。これにより、耐久性の品質保証を確保しやすくなると共に、連結ピンが抜け落ちる虞も回避できるので、信頼性が向上する。
　また、本発明に係る電動アクチュエータは、揺動部材を２つ備えていることで、これらの機能を１つの揺動部材に集約する構成（例えば、図９に示す揺動部材２００）に比べて、揺動部材の形状を簡素化でき、製造コストを低減することができるようになる。また、揺動部材の形状が簡素になることで、部品の組み付け作業も行いやすくなり、作業効率が向上する。また、揺動部材が２つあることで、１つの揺動部材に生じる負荷を分散させることができ、揺動部材の耐久性を向上させることができる。
　出力軸と嵌合部との間に出力軸に対する揺動部材の回転を規制する回転規制構造を設けてもよい。このような回転規制構造は、例えば、出力軸及び嵌合部のうちの一方に設けられた凸部と、出力軸及び嵌合部のうちの他方に設けられると共に凸部と係合する凹部とで構成することができる。
　また、回転規制構造は、出力軸及び嵌合部の互いに係合する平面部であってもよい。
　本発明に係る電動アクチュエータが、電動モータ、第１の運動変換機構及び第２の運動変換機構を収容するハウジングと、出力軸とハウジングとの間に介在して出力軸を回転可能に支持する軸受とを備える場合、軸受を、出力軸に対する揺動部材の軸方向の脱落を防止する抜け止め構造として用いてもよい。
　上記揺動部材が、嵌合部から伸び直動部材と連動して揺動するアーム部を有する場合、アーム部の根元部側に、アーム部が直動部材から回転方向の力を受けた際のアーム部の変形を抑制する補強部を設けることで、アーム部の強度が向上し、信頼性が向上する。
　本発明によれば、溶接や連結ピンによる固定方法を用いなくても、揺動部材を出力軸に対して確実に取り付けることができるようになる。
本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す側面図である。 遊星歯車減速機構の正面図である。 出力軸と揺動部材とが分離した状態を示す斜視図である。 出力軸と揺動部材とが組み付けられた状態を示す斜視図である。 電動アクチュエータを出力軸及び揺動部材の位置で切断した断面図である。 回転規制構造の他の例を示す図である。 アーム部にリブを設けた例を示す図である。 嵌合部の他の例を示す図である。 従来の電動アクチュエータの構成を示す図である。
　以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
　図１は、本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す側面図である。
　図１に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、電動モータ２と、電動モータ２の回転運動を減速して出力する減速機３と、減速機３から出力された回転運動を直線運動に変換する第１の運動変換機構４と、第１の運動変換機構４から出力された直線運動を電動モータ２の回転軸２ａとは異なる方向の軸の回転運動に変換する第２の運動変換機構５と、これらを収容するハウジング６とを主に備えている。
　ハウジング６は、２つのハウジング分割体６０が組み付けられて構成される（図５参照）。図１では、２つのハウジング分割体６０の一方が取り外された状態を示す。ハウジング分割体６０同士は、その合わせ面間にシール部材（図示省略）を介して組み付けられることで、ハウジング６の内部空間が密閉され、ハウジング６内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体６０の合わせ面を、電動モータ２の回転軸２ａと平行な（段差の無い）平面とすることで、組み付け時に、ハウジング分割体６０の合わせ面同士の間で多少のずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。シール部材としては、Ｏリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、メタルガスケットなどの固体のシール材、あるいは、液状ガスケットなどの液体のシール部材を採用することができる。
　第１の運動変換機構４は、回転部材としてのねじ軸７と、ねじ軸７の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材としてのナット８とを有している。ねじ軸７の外周面とナット８の内周面には、それぞれねじ溝が形成されており、これらのねじ軸が直接螺合することで、すべりねじ機構を構成している。なお、第１の運動変換機構４として、ねじ軸（回転部材）とナット（直動部材）との間に複数のボールを介在させたボールねじ機構を用いてもよい。ねじ軸７の両端部は、それぞれラジアル軸受９とスラスト軸受１０を介してハウジング６に対して回転可能に支持されている。また、各スラスト軸受１０と、これらに対向するナット８の各端面には、互いに当接することによりナット８の移動を規制する突状のストッパ部８ａ，１０ａが設けられている。
　第２の運動変換機構５は、円筒状の出力軸１４と、出力軸１４を保持する揺動部材１１とを備えている。出力軸１４は、ハウジング６に対して回転可能に支持されている。揺動部材１１は、出力軸１４に取り付けられており、出力軸１４を中心として出力軸１４と一体的に揺動可能（回転可能）に構成されている。また、出力軸１４には、内周面に複数の凹凸部（スプライン）が形成された連結孔１４ａが設けられている。この連結孔１４ａは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔であり、操作軸が連結孔１４ａに挿入されてスプライン嵌合することにより、操作軸は出力軸１４と一体的に回転可能に連結される。また、揺動部材１１には、長孔１１ｃが設けられている。この長孔１１ｃには、ナット８から突出する円柱状の突起１２が挿入されている。これにより、ナット８と揺動部材１１とが突起１２を介して連動可能に構成されている。また、突起１２はナット８の互いに反対側の面にそれぞれ設けられており、これに対応して長孔１１ｃもナット８を挟んで両側にそれぞれ設けられている（図５参照）。
　減速機３は、電動モータ２と第１の運動変換機構４との間に配置されている。本実施形態では、減速機３として、図２に示すような遊星歯車減速機構２０を用いている。具体的に、遊星歯車減速機構２０は、入力回転体としての太陽ギヤ２１と、太陽ギヤ２１の外周に配置された軌道リングとしてのリングギヤ２２と、太陽ギヤ２１とリングギヤ２２との間に回転可能に配置された遊星回転体としての複数の遊星ギヤ２３と、各遊星ギヤ２３を回転可能に保持する出力回転体としてのキャリア２４とを有している。
　太陽ギヤ２１は、電動モータ２の回転軸２ａに対してこれと一体的に回転するように固定されている。一方、リングギヤ２２は、ハウジング６に固定されている。複数の遊星ギヤ２３は、太陽ギヤ２１とリングギヤ２２との間でこれらと噛み合うように組み付けられている。キャリア２４は、出力先のねじ軸７に対してこれと一体的に回転するように固定されている。
　本実施形態では、電動モータ２として、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータなどを用いている。電動モータ２は、ハウジング６内に設けられたスイッチング素子である一対のリレー回路１３（図１参照）に電気的に接続されている。また、電動モータ２がリレー回路１３を介して電源（図示省略）に接続された状態となることで、電源から電動モータ２に給電可能な状態となる。
　続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの基本動作について説明する。
　各リレー回路１３の接点が両方ともＯＦＦの状態では、電源から電動モータ２へ電力は供給されず、電動モータ２が停止状態となっている。この状態から、制御部（図示省略）の信号によって正回転用のリレー回路１３の接点がＯＮの状態に切り換えられると、電源から電動モータ２へ正方向の電流が流れ電動モータ２が正回転するようになる。また、各リレー回路１３の接点が両方ともＯＦＦの状態から、制御部の信号によって逆回転用のリレー回路１３の接点がＯＮの状態に切り換えられると、電源から電動モータ２へ逆方向の電流が流れ電動モータ２が逆回転するようになる。このように、各リレー回路１３の接点が切り換えられることで、電動モータ２を停止状態から正回転又は逆回転させることができる。
　電動モータ２が正回転又は逆回転すると、その回転運動が遊星歯車減速機構２０（減速機３）に伝達される。図２に示すように、遊星歯車減速機構２０においては、電動モータ２の回転軸２ａが回転することで、これと一体に太陽ギヤ２１が回転する。太陽ギヤ２１が回転すると、これと噛み合う複数の遊星ギヤ２３が回転を開始し、各遊星ギヤ２３は自転しながらリングギヤ２２に沿って公転する。そして、遊星ギヤ２３の公転運動が、これを支持するキャリア２４の回転運動として出力されることで、電動モータ２の回転運動が減速される。
　減速機３によって減速された回転運動は、第１の運動変換機構４に伝達される。すなわち、遊星歯車減速機構２０のキャリア２４が回転することで、これと一体的に第１の運動変換機構４のねじ軸７が回転する。ねじ軸７が回転すると、その回転に伴ってナット８が直線運動する。このとき、ナット８は、電動モータ２が正回転する場合は、図１中の矢印Ａ１方向に前進し、電動モータ２が逆回転する場合は、図１中の矢印Ａ２方向に後退する。
　ナット８が前進又は後退することで、ナット８に設けられた突起１２によって揺動部材１１が押し動かされる。これにより、揺動部材１１は、図１中の矢印Ｂ１方向又は矢印Ｂ２方向に揺動運動し、これと一体的に出力軸１４が回転することで、ナット８の直線運動が電動モータ２の回転軸２ａとは異なる方向の軸（出力軸１４）の回転運動として出力される。本実施形態では、出力軸１４が、電動モータ２の回転軸２ａと直交する方向に配置されているため、電動モータ２の回転運動は、電動モータ２の回転軸２ａとは直交する軸の回転運動として出力される。
　また、ナット８の直線運動は、ナット８のストッパ部８ａとスラスト軸受１０のストッパ部１０ａとが互いに当接することにより規制される。詳しくは、ナット８が前進又は後退すると、ナット８はその移動方向にあるスラスト軸受１０に接近することで、ナット８のストッパ部８ａとスラスト軸受１０のストッパ部１０ａとが当接する。このとき、スラスト軸受１０のストッパ部１０ａはねじ軸７と一緒に回転しているので、ナット８のストッパ部８ａとスラスト軸受１０のストッパ部１０ａは互いに回転方向に係合する。これにより、ねじ軸７の回転が規制され、ナット８のそれ以上の軸方向移動（前進又は後退）も規制される。
　以下、主に出力軸１４と揺動部材１１の構成について詳しく説明する。
　図３は、出力軸１４と揺動部材１１とが分離した状態を示す斜視図、図４は、出力軸１４と揺動部材１１とが組み付けられた状態を示す斜視図である。また、図５は、電動アクチュエータを出力軸１４及び揺動部材１１の位置で切断した断面図である。
　図３及び図４に示すように、本実施形態では、各揺動部材１１が、円環状の嵌合部１１ａと、嵌合部１１ａからその外径方向に伸びるアーム部１１ｂとを有している。アーム部１１ｂには、ナット８に設けられた突起１２が挿入される長孔１１ｃが形成されている。一方、嵌合部１１ａには、出力軸１４が挿通される孔部１１ｄが形成されている。この孔部１１ｄに出力軸１４が挿通されることで、嵌合部１１ａが出力軸１４の外周面と嵌合し、一対の揺動部材１１が出力軸１４の両端部側にそれぞれ装着された状態となる。
　また、各揺動部材１１が出力軸１４に装着された状態で、各揺動部材１１が出力軸１４に対して周方向に回転しないように、出力軸１４に対する揺動部材１１の回転を規制する回転規制構造２６が設けられている。具体的に、回転規制構造２６は、各揺動部材１１の嵌合部１１ａに設けられた凹部３１と、出力軸１４の外周面に設けられた凸部３２とで構成されている。各揺動部材１１を出力軸１４に装着した際、図４に示すように、嵌合部１１ａの凹部３１が出力軸１４の凸部３２に係合することで、出力軸１４に対する各揺動部材１１の回転が規制される。
　また、本実施形態とは反対に、凸部３２が嵌合部１１ａに設けられ、凹部３１が出力軸１４に設けられていてもよい。また、凸部３２及び凹部３１は、出力軸１４及び嵌合部１１ａの周方向に複数設けられていてもよい。
　さらに、図６に示す例のように、出力軸１４の外周面と嵌合部１１ａの内周面とにそれぞれ平面部１４ｅ，１１ｅを設け、これらの平面部１４ｅ，１１ｅを互いに係合させることにより、出力軸１４に対する揺動部材１１の回転を規制してもよい。図６では、各平面部１４ｅ，１１ｅが、出力軸１４と嵌合部１１ａとに１つずつ設けられているが、各平面部１４ｅ，１１ｅはそれぞれ複数設けられていてもよい。
　また、図３に示すように、本実施形態では、出力軸１４の両端部側に、出力軸１４を回転可能に支持する一対の軸受５０が配置される。本実施形態に係る軸受５０は、すべり軸受であり、円筒部５０ａと、円筒部５０ａよりも大きい外径のフランジ部５０ｂとを有している。
　図５に示すように、各軸受５０が出力軸１４の外周面に装着され、出力軸１４がハウジング６内に収容された状態では、各軸受５０が出力軸１４とハウジング６との間に介在する。この状態で、各軸受５０のフランジ部５０ｂは、出力軸１４の外周面に設けられた二段の段差部１４ｂ，１４ｃのうち、外径が小さい方の第１段差部１４ｂと、ハウジング６との間に挟まれるようにして保持される。また、この状態で、各揺動部材１１の嵌合部１１ａは、軸受５０のフランジ部５０ｂと、出力軸１４の外径が大きい方の第２段差部１４ｃとの間に挟まれるようにして保持される。これにより、各揺動部材１１は、出力軸１４に対して軸方向に脱落しないように抜け止めされる。このように、本実施形態では、軸受５０が揺動部材１１の抜け止め構造２７として機能するため、揺動部材１１の軸方向の脱落を防止する抜け止め部材を別途設けなくてもよい。
　また、このような軸受５０は、すべり軸受に限らず、玉軸受、あるいはころ軸受などであってもよい。また、軸受５０に代えて、揺動部材１１の軸方向の脱落を防止する止め輪を用いてもよい。
　また、図５に示すように、各部材が組み付けられてハウジング６内に収容された状態では、各揺動部材１１のアーム部１１ｂによって、ナット８が挟まれて保持されている。これにより、ナット８がねじ軸７の回転に伴ってその回転方向（図５中の矢印Ｃ方向）の力を受けても、ナット８の両側面に各揺動部材１１のアーム部１１ｂが接触してナット８を保持していることで、ナット８の回転が規制され、回転運動を直線運動に変換することができる。なお、アーム部１１ｂはナット８の側面に対して接触せず、隙間を介して非接触に配置されてもよい。その場合でも、ナット８が回転しようとしたときにナット８の側面がアーム部１１ｂに接触することでナット８の回転を規制することが可能である。
　ここで、アーム部１１ｂによってナット８の回転を規制する場合、ナット８が回転しようとすることにより、各アーム部１１ｂには外側に向かう力（図５中の矢印Ｄ方向の力）が作用する。このとき、アーム部１１ｂの強度が十分でないと、ナット８によって各アーム部１１ｂが互いに離れる方向に押し広げられて、ナット８の回転を確実に規制できなかったり、アーム部１１ｂに変形などが生じたりする虞がある。また、本実施形態では、アーム部１１が、嵌合部１１ａと連結される根元側の部分で屈曲しているため、特にその屈曲する部分において応力集中が生じやすい。
　そのため、図７に示す例のように、アーム部１１ｂの根元側の部分に補強部としてのリブ３３を設けてもよい。リブ３３は、１つに限らず複数設けても構わない。このようなリブ３３を設けることで、アーム部１１ｂの強度が向上し、アーム部１１ｂがナット８から回転方向の力を受けた際にアーム部１１ｂの変形を抑制することができるようになる。
　以上のように、本発明の実施形態では、揺動部材１１が、出力軸１４の外周面に嵌合して出力軸１４の軸方向と交差する方向への揺動部材１１の脱落を防止する嵌合部１１ａを有することで、揺動部材１１を出力軸１４に溶接したり連結ピンを用いたりしなくても、揺動部材１１を出力軸１４に対して脱落しないように取り付けることができる。これにより、耐久性の品質保証を確保しやすくなると共に、連結ピンが抜け落ちる虞も回避でき、信頼性が向上する。
　なお、嵌合部１１ａは、上述の実施形態のような環状に形成されていなくてもよい。例えば、図８に示す例のように、嵌合部１１ａは、その周方向の一部が切り欠かれた又は開口するＣ字型に形成されていてもよい。この場合も、溶接や連結ピンを用いることなく、揺動部材１１を出力軸１４に対してその軸方向と交差する方向に脱落しないように取り付けることが可能である。
　また、上述の実施形態に係る電動アクチュエータは、このような揺動部材を２つ備えることで、これらの機能を１つの揺動部材に集約する構成（例えば、図９に示す揺動部材２００）に比べて、揺動部材の形状を簡素化でき、製造コストを低減することができるようになる。
　また、揺動部材１１の形状が簡素になることで、部品の組み付け作業も行いやすくなる。特に、上述の実施形態においては、図３に示すように、一対の揺動部材１１、一対の軸受５０、出力軸１４、及び、ねじ軸７とナット８とラジアル軸受９とスラスト軸受１０を組み付けたアッセンブリ（すべりねじユニット）を、出力軸１４の軸方向に組み付けることができるため、組み付け作用が行いやすく、作業効率が向上する。
　また、揺動部材１１が２つあることで、揺動部材１１の耐久性が向上する。すなわち、１つの揺動部材でナットを保持する場合は、ナットの回転を規制する際の負荷が１つの揺動部材に集中する虞があるが、２つの揺動部材でナットを保持することで、１つの揺動部材に生じる負荷を分散することができる。これにより、揺動部材の変形などが生じにくくなり、揺動部材の耐久性を向上させることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。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である。例えば、本発明は、上述の減速機を備える電動アクチュエータに限らず、減速機を備えない電動アクチュエータにも適用可能である。
　１　　　電動アクチュエータ
　２　　　電動モータ
　２ａ　　回転軸
　４　　　第１の運動変換機構
　５　　　第２の運動変換機構
　６　　　ハウジング
　７　　　ねじ軸（回転部材）
　８　　　ナット（直動部材）
　１１　　揺動部材
　１１ａ　嵌合部
　１１ｂ　アーム部
　１１ｅ　平面部
　１４　　出力軸
　１４ｅ　平面部
　２６　　回転規制構造
　２７　　抜け止め構造
　３１　　凹部
　３２　　凸部
　３３　　リブ（補強部）
　５０　　軸受

Claims (5)

  1. 　電動モータと、前記電動モータの回転運動を直線運動に変換する第１の運動変換機構と、前記第１の運動変換機構から出力された直線運動を前記電動モータの回転軸とは異なる方向の軸の回転運動に変換する第２の運動変換機構とを備える電動アクチュエータであって、
    　前記第１の運動変換機構は、前記電動モータによって回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材とを有し、
    　前記第２の運動変換機構は、出力軸と、前記出力軸の両端部側にそれぞれ取り付けられると共に前記直動部材と連動して前記出力軸を中心に揺動する２つの揺動部材とを有し、
    　前記揺動部材は、前記出力軸に対して回転することなく、その軸方向と交差する方向へ脱落しないように前記出力軸の外周面に嵌合する嵌合部を有することを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 　前記出力軸と前記嵌合部との間に前記出力軸に対する前記揺動部材の回転を規制する回転規制構造が設けられ、
    　前記回転規制構造は、前記出力軸及び前記嵌合部のうちの一方に設けられた凸部と、前記出力軸及び前記嵌合部のうちの他方に設けられると共に前記凸部と係合する凹部とで構成される請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記出力軸と前記嵌合部との間に前記出力軸に対する前記揺動部材の回転を規制する回転規制構造が設けられ、
    　前記回転規制構造は、前記出力軸及び前記嵌合部の互いに係合する平面部で構成される請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記電動モータ、前記第１の運動変換機構及び前記第２の運動変換機構を収容するハウジングと、
    　前記出力軸と前記ハウジングとの間に介在して前記出力軸を回転可能に支持する軸受とを備え、
    　前記軸受は、前記出力軸に対する前記揺動部材の軸方向の脱落を防止する抜け止め構造として機能する請求項１から３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
  5. 　前記揺動部材は、前記嵌合部から伸び前記直動部材と連動して揺動するアーム部を有し、
    　前記アーム部の根元部側に、前記アーム部が前記直動部材から回転方向の力を受けた際の前記アーム部の変形を抑制する補強部が設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
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