JP2014088920A

JP2014088920A - Electric linear actuator

Info

Publication number: JP2014088920A
Application number: JP2012239632A
Authority: JP
Inventors: Takao Mizuuchi; 崇夫水内
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: JP6111043B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric linear actuator with increased reliability by increasing its durability and strength while reducing damages and abrasions of a housing as well as linear motion resistance of a screw shaft.SOLUTION: An electric linear actuator 1 includes: a screw shaft 14 non-rotatably and axially movably supported with respect to a housing 2. A cylindrical sleeve 16 is fitted and fixed in a bottomed hole 13 formed on a housing 2b and recessed grooves 16a are formed extending in an axial direction of an inner circumference of the sleeve 16. A locking pin 15 is embedded in an end of the screw shaft 14, and a roller 24 is rotatably inserted into the locking pin 15 and engaged with the recessed grooves 16a. A static friction produced between the locking pin 15 and the roller 24 is set to be smaller than a rotation moment generated by a dynamic friction between the roller 24 and the recessed grooves 16a.

Description

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。 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.

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。 In electric linear actuators used for various drive units, a gear mechanism such as a trapezoidal screw or a rack and pinion is generally used as a mechanism for converting the rotational movement of the electric motor into a linear linear movement. 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.

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自在とし、このナットを回転駆動することによってナットに挿入されたねじ軸を軸方向に変位可能としている。この場合、ナットにトルクを加えると、その一部がねじ軸にまで伝わってしまい、ねじ軸も回転しようとするため、回転をスムーズに直線運動に変換するには、ねじ軸に回り止め機構を用いる必要がある。 As a conventional electric linear actuator, for example, a nut constituting a ball screw can be freely driven by an electric motor supported by a housing, and the screw shaft inserted into the nut is axially driven by rotating the nut. Displaceable. In this case, when torque is applied to the nut, a part of it is transmitted to the screw shaft, and the screw shaft also tries to rotate. It is necessary to use it.

そこで、その代表的なものとして、図９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を構成する円筒状のハウジング５１は、その内部に、ボールねじ機構を収容する空洞部５１ａと、同径のシリンダ部５１ｂと、シリンダ部５１ｂに連通する流体入口（図示せず）と流体出口５１ｃとを有している。 Therefore, as a typical example, an electric linear actuator as shown in FIG. 9 is known. A cylindrical housing 51 constituting the electric linear actuator 50 includes therein a hollow portion 51a for accommodating a ball screw mechanism, a cylinder portion 51b having the same diameter, and a fluid inlet (not shown) communicating with the cylinder portion 51b. ) And a fluid outlet 51c.

ハウジング５１の空洞部５１ａには、一端を、ハウジング５１の外部の電動モータ（図示せず）に接続されたねじ軸５２が延在している。ねじ軸５２の外周面には、雄ねじ溝５２ａと、丸軸部５２ｂと、それらの間に配置されたフランジ部５２ｃが形成されている。丸軸部５２ｂの外周には軸受５３の内輪５３ａが嵌合され、フランジ部５２ｃに、その内方端（図中右端）が突き当てられている。また、軸受５３の外輪５３ｂの外方端（図中左端）は、ハウジング５１の空洞部５１ａに嵌め込まれた止め輪５４に当接されている。したがって、ねじ軸５２は、ハウジング５１に対して軸受５３により回転自在に支持されているが、軸方向に移動不能となっている。なお、軸受５３の外輪５３ｂの内方端と、ハウジング５１の段部５１ｄとの間には、一体化された間座５５と板ばね（緩衝部材）５６が挟持されている。 A screw shaft 52 connected at one end to an electric motor (not shown) outside the housing 51 extends in the hollow portion 51 a of the housing 51. On the outer peripheral surface of the screw shaft 52, a male screw groove 52a, a round shaft portion 52b, and a flange portion 52c disposed therebetween are formed. The inner ring 53a of the bearing 53 is fitted to the outer periphery of the round shaft portion 52b, and the inner end (right end in the figure) is abutted against the flange portion 52c. Further, the outer end (the left end in the figure) of the outer ring 53 b of the bearing 53 is in contact with a retaining ring 54 fitted in the cavity 51 a of the housing 51. Accordingly, the screw shaft 52 is rotatably supported by the bearing 53 with respect to the housing 51, but cannot be moved in the axial direction. An integrated spacer 55 and a leaf spring (buffer member) 56 are sandwiched between the inner end of the outer ring 53 b of the bearing 53 and the step portion 51 d of the housing 51.

一方、ハウジング５１に対して回転のみ可能に支持された円筒状のナット５７は、図１０に示すように、ねじ軸５２を包囲するように配置され、かつ内周面に雌ねじ溝５７ａが形成されている。そして、複数のボール５８が、対向する両ねじ溝５２ａ、５７ａ間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。これらねじ軸５２と、ナット５７と、ボール５８とでボールねじ機構が構成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 10, the cylindrical nut 57 supported so as to be rotatable only with respect to the housing 51 is disposed so as to surround the screw shaft 52, and a female screw groove 57a is formed on the inner peripheral surface. ing. A plurality of balls 58 are arranged so as to be able to roll in a spiral rolling path formed between the opposing screw grooves 52a and 57a. The screw shaft 52, the nut 57, and the ball 58 constitute a ball screw mechanism.

ナット５７の外周には、平坦部５７ｂが半径方向に張り出すように一体成形されている。平坦部５７ｂには、循環部材であるチューブ５７ｃが取り付けられている。図９で、チューブ５７ｃは、取り付け部材５９により、ナット５７に対して螺合するねじ６０を用いて固定されている。そして、ボールねじ機構の動作時に、両ねじ溝５２ａ、５７ａ間に形成された螺旋状の転走路の一端から他端へと、ボール５８を戻す機能を有している。 A flat portion 57b is integrally formed on the outer periphery of the nut 57 so as to project in the radial direction. A tube 57c, which is a circulation member, is attached to the flat portion 57b. In FIG. 9, the tube 57 c is fixed by a mounting member 59 using a screw 60 that is screwed into the nut 57. When the ball screw mechanism is operated, the ball 58 is returned from one end to the other end of the spiral rolling path formed between the screw grooves 52a and 57a.

取り付け部材５９は、三角柱状の２つの部品５９ａ、５９ｂとから構成されている。これらの部品５９ａ、５９ｂは、チューブ５７ｃの外周面に倣う係合面を備えている。取り付け部材５９は、ハウジング５１の空洞部５１ａにおける内周面に、軸線方向に沿って形成された矩形断面状の案内溝５１ｅ内に侵入し、係合可能となっている。 The attachment member 59 is composed of two triangular prism parts 59a and 59b. These parts 59a and 59b have an engagement surface that follows the outer peripheral surface of the tube 57c. The attachment member 59 penetrates into the guide groove 51e having a rectangular cross section formed along the axial direction on the inner peripheral surface of the hollow portion 51a of the housing 51, and can be engaged therewith.

ナット５７の右端には、一端を閉止した中空円筒状のピストン部材６１が取り付けられている。このピストン部材６１の内部には、ねじ軸５２が出し入れ自在の構成となっている。ピストン部材６１の外周面は、ハウジング５１のシリンダ部５１ｂの内周に密着嵌合され、それに対して摺動自在となっている。ピストン部材６１の右端近傍に形成された周溝６１ａ内には、Ｏリング６２が配置され、シリンダ部５１ｂ内に充填された流体が、ピストン部材６１とシリンダ部５１ｂとの間を通過して空洞部５１ａ側に漏れないように機能している。 A hollow cylindrical piston member 61 whose one end is closed is attached to the right end of the nut 57. Inside the piston member 61, the screw shaft 52 can be inserted and removed freely. The outer peripheral surface of the piston member 61 is closely fitted to the inner periphery of the cylinder portion 51b of the housing 51, and is slidable relative thereto. An O-ring 62 is disposed in a circumferential groove 61a formed in the vicinity of the right end of the piston member 61, and a fluid filled in the cylinder portion 51b passes between the piston member 61 and the cylinder portion 51b to be hollow. It functions so as not to leak to the part 51a side.

取り付け部材５９と案内溝５１ｅの対向する側面５１ｆ、５１ｆとの間には、所定のすきまΔがそれぞれ形成されている。ナット５７に対して部品５９ａ、５９ｂを組み付ける際に、ある程度相対変位可能な構成とすることにより、取り付け部材５９の幅を任意の値に設定できる。すなわち、組み付けるハウジング５１の案内溝５１ｅの寸法を測定して、それに合わせて最適なすきまΔを設定できる取り付け部材５９の幅を求めて、ナット５７に対して部品５９ａ、５９ｂを適宜変位させた後、ねじ６０を用いて部品５９ａ、５９ｂを固定する。このように取り付け部材５９を取り付けたナット５７をハウジング５１に組み込むことで、最適なすきまΔを得ることができ、コストの増大を招くことなく、作動不良や騒音等を抑制できる電動リニアアクチュエータ５０を提供することができる（例えば、特許文献１参照。）。 A predetermined gap Δ is formed between the attachment member 59 and the side surfaces 51f, 51f facing each other of the guide groove 51e. When the components 59a and 59b are assembled to the nut 57, the width of the attachment member 59 can be set to an arbitrary value by adopting a configuration that allows relative displacement to some extent. That is, after measuring the dimension of the guide groove 51e of the housing 51 to be assembled and obtaining the width of the mounting member 59 that can set the optimum clearance Δ in accordance with it, the components 59a and 59b are appropriately displaced with respect to the nut 57. The parts 59a and 59b are fixed using the screw 60. By incorporating the nut 57 with the attachment member 59 attached into the housing 51 in this way, an optimum clearance Δ can be obtained, and the electric linear actuator 50 that can suppress malfunction and noise can be suppressed without increasing the cost. (For example, refer to Patent Document 1).

特開２００７−００２８８２号公報JP 2007-002882 A

こうした従来の電動リニアアクチュエータ５０では、取り付け部材５９がナット５７の半径方向に張り出すように一体成形され、この取り付け部材５９がハウジング５１の空洞部５１ａにおける矩形断面状の案内溝５１ｅ内に侵入して係合しているので、ナット５７の回り止めがなされている。このため、ハウジングと回り止め（取り付け部材５９）間の摩耗が問題となる。ハウジング５１が鋼材であれば、耐摩耗性や強度が得られる反面、一体構造であるため、コスト面に課題を残している。 In such a conventional electric linear actuator 50, the attachment member 59 is integrally formed so as to protrude in the radial direction of the nut 57, and this attachment member 59 enters the guide groove 51 e having a rectangular cross section in the cavity 51 a of the housing 51. The nut 57 is prevented from rotating. For this reason, wear between the housing and the detent (attachment member 59) becomes a problem. If the housing 51 is a steel material, wear resistance and strength can be obtained, but since it is an integral structure, there remains a problem in terms of cost.

また、軽量化のため、ハウジング５１がアルミ合金からなる場合、耐摩耗性や強度が不足することがあり、改善が必要になってくる。さらに、ハウジング５１がアルミ合金からなる場合、システムエラー等で制御不能となった時、荷重に押されてハウジング５１の内壁にボールねじが慣性力で衝突することが考えられる。この場合、強度不足により故障する恐れがある。 Further, in order to reduce the weight, when the housing 51 is made of an aluminum alloy, wear resistance and strength may be insufficient, and improvement is required. Further, when the housing 51 is made of an aluminum alloy, it is conceivable that when control becomes impossible due to a system error or the like, the ball screw collides with the inner wall of the housing 51 by an inertial force due to the load. In this case, there is a risk of failure due to insufficient strength.

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、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、ねじ軸の直線運動の抵抗を減らすことができ、耐久性と強度を高めて信頼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。また、本発明の他の目的は、小型化・組立性に優れた電動リニアアクチュエータを提供することである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and can reduce the damage and wear of the housing, reduce the resistance of linear movement of the screw shaft, and increase the durability and strength. It is an object of the present invention to provide an electric linear actuator with improved reliability. Another object of the present invention is to provide an electric linear actuator excellent in miniaturization and assembly.

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た電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングに円筒状のスリーブが嵌合固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成されると共に、前記ねじ軸の端部に回り止め部材が設けられ、この回り止め部材にローラが回転自在に嵌挿されて前記凹溝に係合されている。 In order to achieve such an object, 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 rotates via a support 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. And an electric linear actuator having a screw shaft that is formed on the outer periphery of the screw shaft so as to correspond to the screw groove of the nut and is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing. A cylindrical sleeve is fitted and fixed to the housing, a concave groove extending in the axial direction is formed on the inner periphery of the sleeve, and an anti-rotation member is provided at the end of the screw shaft. A roller is rotatably inserted into the stop member and engaged with the concave groove.

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た電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジングに円筒状のスリーブが嵌合固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成されると共に、ねじ軸の端部に回り止め部材が設けられ、この回り止め部材にローラが回転自在に嵌挿されて凹溝に係合されているので、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、ねじ軸の直線運動の抵抗を減らすことができ、耐久性と強度を高めて信頼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ができる。また、回り止め部材にローラを装着するだけの組立なので小型化・組立性に優れた電動リニアアクチュエータを提供することができる。 As described above, 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 support bearing mounted on the housing and is not movable in the axial direction, and has a helical thread groove formed on the inner periphery, and the nut is inserted through a number of balls. A screw shaft that is coaxially integrated with the drive shaft, has a helical screw groove corresponding to the screw 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. In the electric linear actuator constituted by the above, a cylindrical sleeve is fitted and fixed to the housing, a concave groove extending in the axial direction is formed on the inner periphery of the sleeve, and a rotation preventing member is provided at the end of the screw shaft. Since the roller is rotatably inserted into the rotation preventing member and engaged with the concave groove, the housing can be damaged and worn, and the resistance of linear motion of the screw shaft can be reduced. It is possible to provide an electric linear actuator with improved durability and strength to improve reliability. In addition, since the assembly only involves mounting the roller on the rotation stop member, an electric linear actuator excellent in miniaturization and assemblability can be provided.

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記回り止め部材とローラとの間に生じる静摩擦が、前記ローラとスリーブの凹溝との間の動摩擦により生ずる回転モーメントよりも小さく設定されていれば、ローラが凹溝上を確実に回転し、ねじ軸の移動が抵抗なくスムーズになり、機械効率を高めて省エネを図ることができる。 Preferably, as in the invention described in claim 2, the static friction generated between the rotation preventing member and the roller is set to be smaller than the rotational moment generated by the dynamic friction between the roller and the groove of the sleeve. Then, the roller rotates reliably on the concave groove, the screw shaft moves smoothly without resistance, and the mechanical efficiency can be increased to save energy.

また、請求項３に記載の発明のように、前記ローラが合成樹脂で形成され、外周面にクラウニングが施されていれば、ローラがスリーブの凹溝上を転動する際に、傾いて角部にエッジロードが発生するのを防止することができる。 If the roller is made of synthetic resin and the outer peripheral surface is crowned as in the invention described in claim 3, when the roller rolls on the concave groove of the sleeve, the roller is inclined and has a corner portion. It is possible to prevent edge loading from occurring.

また、請求項４に記載の発明のように、前記ローラの外表面の表面粗さがＲａ６．３以下に設定されていれば、ローラが摩耗するのを抑制することができる。 Further, as in the invention described in claim 4, if the surface roughness of the outer surface of the roller is set to Ra 6.3 or less, the roller can be prevented from being worn.

また、請求項５に記載の発明のように、前記回り止め部材が針状ころ軸受に使用される針状ころで構成されていれば、５８ＨＲＣ以上の表面硬さが得られ、耐摩耗性が優れていると共に、入手性が良く、低コスト化を図ることができる。 Further, as in the fifth aspect of the invention, if the detent member is constituted by a needle roller used for a needle roller bearing, a surface hardness of 58 HRC or more can be obtained, and wear resistance can be improved. In addition to being excellent, the availability is good and the cost can be reduced.

また、請求項６に記載の発明のように、前記スリーブの周方向に前記凹溝が３箇所等配に配設され、これらの凹溝に前記回り止め部材がそれぞれ係合されていれば、回転方向のガタを最小限に抑えることができる。 Further, as in the invention of claim 6, if the concave grooves are arranged at three equal locations in the circumferential direction of the sleeve, and the anti-rotation members are respectively engaged with these concave grooves, The play in the rotation direction can be minimized.

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た電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングに円筒状のスリーブが嵌合固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成されると共に、前記ねじ軸の端部に回り止め部材が設けられ、この回り止め部材にローラが回転自在に嵌挿されて前記凹溝に係合されているので、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、ねじ軸の直線運動の抵抗を減らすことができ、耐久性と強度を高めて信頼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ができる。また、回り止め部材にローラを装着するだけの組立なので小型化・組立性に優れた電動リニアアクチュエータを提供することができる。 An electric linear actuator according to the present invention 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 by a support bearing mounted on the housing so as to be rotatable and not movable in the axial direction. , A nut having a helical thread groove formed on the inner periphery, and a nut inserted into the nut via a number of balls, integrated coaxially with the drive shaft, and corresponding to the thread groove of the nut on the outer periphery In the electric linear actuator comprising a screw shaft formed with a spiral screw groove and supported so as not to rotate with respect to the housing and to be movable in the axial direction, A cylindrical sleeve is fitted and fixed to the wing, and a concave groove extending in the axial direction is formed on the inner periphery of the sleeve, and an anti-rotation member is provided at the end of the screw shaft. Is rotatably inserted and engaged with the concave groove, so that the damage and wear of the housing can be reduced, the resistance of the linear motion of the screw shaft can be reduced, and the durability and strength are increased. An electric linear actuator with improved reliability can be provided. In addition, since the assembly only involves mounting the roller on the rotation stop member, an electric linear actuator excellent in miniaturization and assemblability can be provided.

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。1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention. 図１のアクチュエータ本体を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the actuator main body of FIG. 図１のスリーブ部を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the sleeve part of FIG. 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。FIG. 4 is a transverse sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. 図４のローラ部を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the roller part of FIG. 図３の一部断面斜視図である。It is a partial cross section perspective view of FIG. 図４の変形例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the modification of FIG. 図４の他の変形例を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the other modification of FIG. 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。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional electric linear actuator. 図９のＸ−Ｘ線に沿った横断面図である。FIG. 10 is a transverse sectional view taken along line XX in FIG. 9.

アルミ合金製のハウジングと、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た電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングに形成された袋孔に円筒状のスリーブが嵌合固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成されると共に、前記ねじ軸の端部に係止ピンが植設され、この係止ピンにローラが回転自在に嵌挿されて前記凹溝に係合されると共に、前記係止ピンとローラとの間に生じる静摩擦が、前記ローラと凹溝との間の動摩擦により生ずる回転モーメントよりも小さく設定されている。 A housing made of aluminum alloy, 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 axis of the electric motor via the reduction mechanism A ball screw mechanism that converts the linear screw motion into an axial linear motion of the motor, and the 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. And a helical thread groove that is inserted into the nut through a large number of balls, is coaxially integrated with the drive shaft, and corresponds to the thread groove of the nut on the outer periphery. In the electric linear actuator comprising a screw shaft that is formed so as to be non-rotatable and supported so as to be axially movable with respect to the housing, a bag hole formed in the housing A cylindrical sleeve is fitted and fixed, a groove extending in the axial direction is formed on the inner periphery of the sleeve, and a locking pin is implanted at the end of the screw shaft. It is rotatably inserted and engaged with the concave groove, and the static friction generated between the locking pin and the roller is set to be smaller than the rotational moment generated by the dynamic friction between the roller and the concave groove. Yes.

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は、図１のスリーブを示す要部拡大図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図、図５は、図４のローラ部を示す要部拡大図、図６は、図３の一部断面斜視図、図７は、図４の変形例を示す横断面図、図８は、図４の他の変形例を示す横断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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 body of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing a sleeve of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged view of the main part showing the roller portion in FIG. 4, FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view in FIG. FIG. 8 is a transverse sectional view showing a modification of FIG. 4, and FIG. 8 is a transverse sectional view showing another modification of FIG.

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のモータ軸３ａに取付けられた入力歯車４に噛合する中間歯車５と、入力歯車４と中間歯車５、およびこの中間歯車５に噛合する出力歯車６からなる減速機構７と、この減速機構７を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸８の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構９と、このボールねじ機構９を備えたアクチュエータ本体１０とを備えている。 As shown in FIG. 1, the electric linear actuator 1 meshes with a cylindrical housing 2, an electric motor 3 attached to the housing 2, and an input gear 4 attached to a motor shaft 3 a of the electric motor 3. The intermediate gear 5, the input gear 4, the intermediate gear 5, and the speed reduction mechanism 7 composed of the output gear 6 meshing with the intermediate gear 5, and the rotational movement of the electric motor 3 is controlled by the drive shaft 8 via the speed reduction mechanism 7. A ball screw mechanism 9 that converts linear motion in the axial direction and an actuator body 10 that includes the ball screw mechanism 9 are provided.

ハウジング２はＡ６０６３ＴＥやＡＤＣ１２等のアルミ合金からアルミダイカストによって形成され、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１１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、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、駆動軸８を収容するための袋孔１２、１３が形成されている。 The housing 2 is formed of an aluminum alloy such as A6063TE or ADC12 by aluminum die casting, and includes a first housing 2a and a second housing 2b abutted on an end surface thereof, and is fixed integrally by a fixing bolt 11. . The electric motor 3 is attached to the first housing 2a, and bag holes 12 and 13 for accommodating the drive shaft 8 are formed in the abutting portions of the first housing 2a and the second housing 2b. ing.

電動モータ３のモータ軸３ａは、その端部に入力歯車４が圧入により相対回転不能に取り付けられ、平歯車からなる中間歯車５に噛合する出力歯車６は、後述するボールねじ機構９を構成するナット１８にキー１９を介して一体に固定されている。 The motor shaft 3a of the electric motor 3 has an input gear 4 attached to an end thereof so as not to be relatively rotatable by press fitting, and an output gear 6 that meshes with an intermediate gear 5 that is a spur gear constitutes a ball screw mechanism 9 described later. The nut 18 is fixed integrally with a key 19.

駆動軸８は、ボールねじ機構９を構成するねじ軸１４と一体に構成され、この駆動軸８の一端部（図中右端部）に係止ピン等からなる回り止め部材１５、１５が植設されている。また、第２のハウジング２ｂの袋孔１３には後述するスリーブ１６が嵌合され、このスリーブ１６の内周に軸方向に延びる凹溝１６ａ、１６ａが研削加工によって形成されている。そして、凹溝１６ａ、１６ａは周方向に対向して配設されてねじ軸１４の回り止め部材１５、１５がそれぞれ係合され、ねじ軸１４が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。ピンの形状を釘形とすることにより、止め輪の機能を持たせても良い。なお、ここでは回り止め部材１５として係止ピンを例示したが、これに限らず、キーやボルトをねじ軸に固定しても良い。また、凹溝１６ａをスリーブ１６に形成する例を示したが、これに限られず、直接ハウジング２ｂに形成しても良い。 The drive shaft 8 is formed integrally with a screw shaft 14 constituting the ball screw mechanism 9, and anti-rotation members 15, 15 made of locking pins or the like are implanted at one end portion (right end portion in the figure) of the drive shaft 8. Has been. Further, a sleeve 16 described later is fitted into the bag hole 13 of the second housing 2b, and concave grooves 16a and 16a extending in the axial direction are formed on the inner periphery of the sleeve 16 by grinding. The concave grooves 16a and 16a are arranged to oppose each other in the circumferential direction, and are engaged with the non-rotating members 15 and 15 of the screw shaft 14, respectively, so that the screw shaft 14 is non-rotatable and axially movable. Has been. You may give the function of a retaining ring by making the shape of a pin into a nail shape. Here, the locking pin is exemplified as the anti-rotation member 15, but the present invention is not limited to this, and a key or a bolt may be fixed to the screw shaft. Moreover, although the example which forms the concave groove 16a in the sleeve 16 was shown, it is not restricted to this, You may form directly in the housing 2b.

ボールねじ機構９は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１４と、このねじ軸１４にボール１７を介して外挿されたナット１８とを備えている。ねじ軸１４は、外周に螺旋状のねじ溝１４ａが形成されている。一方、ナット１８は、内周にねじ軸１４のねじ溝１４ａに対応する螺旋状のねじ溝１８ａが形成され、これらねじ溝１４ａ、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２ａ、２ｂ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。 As shown in an enlarged view in FIG. 2, the ball screw mechanism 9 includes a screw shaft 14 and a nut 18 that is externally inserted to the screw shaft 14 via a ball 17. The screw shaft 14 has a spiral thread groove 14a formed on the outer periphery. On the other hand, the nut 18 is formed with a spiral thread groove 18a corresponding to the thread groove 14a of the screw shaft 14 on the inner periphery, and a large number of balls 17 are accommodated between these thread grooves 14a and 18a so as to be able to roll. ing. The nut 18 is supported to the housings 2a and 2b via the two support bearings 20 and 20 so as to be rotatable and not movable in the axial direction.

各ねじ溝１４ａ、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。 The cross-sectional shape of each thread groove 14a, 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 | occurrence | production of a vibration can be suppressed.

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１４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。 The nut 18 is made of case-hardened steel such as SCM415 or SCM420, and its surface is subjected to hardening treatment in a 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. On the other hand, the screw shaft 14 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.

ナット１８の外周面１８ｂ、１８ｃには減速機構７を構成する出力歯車６がキー１９を介して一体に固定されている。この出力歯車６の側面に当接して一方の支持軸受２０が所定のシメシロを介して圧入されていると共に、肩部２１に衝合するように他方の支持軸受２０が圧入されている。これにより、駆動軸８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６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。 An output gear 6 constituting the speed reduction mechanism 7 is integrally fixed to the outer peripheral surfaces 18 b and 18 c of the nut 18 via a key 19. One support bearing 20 is pressed into contact with the side surface of the output gear 6 through a predetermined shimiro, and the other support bearing 20 is press-fitted so as to abut against the shoulder 21. Thereby, even if a thrust load is applied from the drive shaft 8, it is possible to prevent the axial displacement between the support bearings 20, 20 and the output gear 6. 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.

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、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８からスラスト荷重および出力歯車６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、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。 In the present embodiment, since the support bearings 20 and 20 that rotatably support the nut 18 are constituted by deep groove ball bearings having the same specifications, the thrust load and the output gear 6 are loaded from the drive shaft 8 described above. In addition to being able to load both of the radial loads, it is possible to simplify the confirmation work for preventing misassembly during assembly, and to improve the assembly workability. In addition, the rolling bearing of the same specification means a bearing having the same inner diameter, outer diameter, width dimension, rolling element size, number, bearing internal clearance, and the like.

さらに、一対の支持軸受２０、２０のうち一方の支持軸受２０がリング状の弾性部材からなるワッシャ２２を介して第１のハウジング２ａに装着されている（図１参照）。このワッシャ２２は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成されたウェーブワッシャからなる。このワッシャ２２により支持軸受２０の軸方向ガタをなくすことができる。 Furthermore, one support bearing 20 of the pair of support bearings 20 and 20 is mounted on the first housing 2a via a washer 22 made of a ring-shaped elastic member (see FIG. 1). The washer 22 is made of a wave washer formed by press working from an austenitic stainless steel plate having high strength and high wear resistance, or a cold-rolled steel plate treated with rust. This washer 22 can eliminate the axial play of the support bearing 20.

本実施形態では、ねじ軸１４を支持するスリーブ１６が第２のハウジング２ｂの袋孔１３に嵌合されている。このスリーブ１６はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼から冷間圧造法によって円筒状に形成され、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。これにより、ハウジング２がアルミ合金等の軽合金であっても、軽量化を図りつつ、ハウジング２の損傷と摩耗の低減を図ることができる。 In this embodiment, the sleeve 16 that supports the screw shaft 14 is fitted in the bag hole 13 of the second housing 2b. This sleeve 16 is formed into a cylindrical shape by cold forging from 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 and quenching. It has been subjected. Thereby, even if the housing 2 is a light alloy such as an aluminum alloy, it is possible to reduce damage and wear of the housing 2 while reducing the weight.

なお、スリーブ１６は、これ以外にも、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金で形成しても良い。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込む、所謂ＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ）により成形されている。こうしたＭＩＭによって成形される焼結合金であれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。 In addition, the sleeve 16 may be formed of a sintered alloy prepared by adjusting a metal powder into a plastic shape and molding it with an injection molding machine. In this injection molding, first, metal powder and a binder made of plastic and wax are kneaded by a kneader, and the kneaded product is granulated into pellets. The granulated pellets are molded by so-called MIM (Metal Injection Molding), which is supplied to a hopper of an injection molding machine and pushed into a mold in a heated and melted state. A sintered alloy formed by such an MIM can be easily and accurately formed into a desired shape / dimension even if it has a high workability and a complicated shape.

また、スリーブ１６の材質として、ＧＦ（ガラス繊維）等の繊維状強化材が含有されたＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂で形成されていても良い。これにより、ねじ軸１４に衝撃荷重が負荷されてもそれを緩和することができると共に、低コスト化を図ることができる。なお、繊維状強化材としては、ＧＦに限らず、ＣＦ（炭素繊維）やアラミド繊維、ホウ素繊維等を例示することができる。さらに、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の所謂エンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）等の熱可塑性の合成樹脂、あるいは、ＰＦ（フェノール樹脂）、ＥＰ（エポキシ樹脂）、ＰＩ（ポリイミド樹脂）等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。 The sleeve 16 may be made of a thermoplastic synthetic resin such as PA (polyamide) 66 containing a fibrous reinforcing material such as GF (glass fiber). Thereby, even if an impact load is applied to the screw shaft 14, it can be mitigated and cost can be reduced. In addition, as a fibrous reinforcement, CF (carbon fiber), an aramid fiber, a boron fiber, etc. can be illustrated not only GF. Furthermore, thermoplastic synthetic resins called so-called engineering plastics such as PPA (polyphthalamide), PBT (polybutylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), PEEK (polyetheretherketone), PAI (polyamideimide), etc. Or a thermosetting synthetic resin such as PF (phenol resin), EP (epoxy resin), or PI (polyimide resin).

ここで、図３に示すように、スリーブ１６の端部に、耐候性、耐熱性、耐薬品性に優れたシリコンゴムからなる弾性部材で形成されたキャップ（底板）２３が装着されている。そして、このキャップ２３が袋孔１３の底部１３ａに当接するまでスリーブ１６が嵌合されている。これにより、予期しない入力信号等によりねじ軸１４の先端がスリーブ１６のキャップ２３に衝突したとしても、その衝撃力を吸収して緩和し、第２のハウジング２ｂの変形や損傷を防止して耐久性を向上させることができる。なお、キャップ２３はこれ以外にも多孔質ゴムとも呼ばれる発泡ゴムからなるスポンジゴムで形成しても良い。このスポンジゴムは、断熱性、衝撃吸収性、クッション性等に優れている。 Here, as shown in FIG. 3, a cap (bottom plate) 23 formed of an elastic member made of silicon rubber having excellent weather resistance, heat resistance, and chemical resistance is attached to the end of the sleeve 16. The sleeve 16 is fitted until the cap 23 comes into contact with the bottom 13 a of the bag hole 13. As a result, even if the tip of the screw shaft 14 collides with the cap 23 of the sleeve 16 due to an unexpected input signal or the like, the impact force is absorbed and relaxed, and the second housing 2b is prevented from being deformed or damaged. Can be improved. In addition, the cap 23 may be formed of sponge rubber made of foamed rubber called porous rubber. This sponge rubber is excellent in heat insulation, shock absorption, cushioning, and the like.

一方、凹溝１６ａに係合する回り止め部材１５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼あるいはＳＣｒ４３５等の浸炭軸受鋼で形成され、その表面には、炭素含有量０．８０ｗｔ％以上、５８ＨＲＣ以上の浸炭窒化層が形成されている。なお、回り止め部材１５に針状ころ軸受に使用される針状ころを適用することにより、５８ＨＲＣ以上の表面硬さが得られ、耐摩耗性が優れていると共に、入手性が良く、低コスト化を図ることができる。 On the other hand, the anti-rotation member 15 engaged with the concave groove 16a is made of high carbon chromium bearing steel such as SUJ2 or carburized bearing steel such as SCr435, and has a carbon content of 0.80 wt% or more and 58 HRC or more on the surface thereof. The carbonitriding layer is formed. In addition, by applying the needle roller used for the needle roller bearing to the non-rotating member 15, the surface hardness of 58HRC or more is obtained, the wear resistance is excellent, the availability is good, and the cost is low. Can be achieved.

ここでは、回り止め部材１５にローラ２４が回転自在に嵌挿されると共に、ローラ２４の抜け止め用に止め輪２５が嵌着されている。止め輪２５はローラ２４に、軽圧入または接着剤にて固定する。ここで、止め輪２５として、真鍮などの柔な金属を使用して圧入しやすくする、または切りかきを設けて、取り付けやすくしてもよい。ローラ２４は所定のすきまを介して回り止め部材１５に嵌挿され、ねじ軸１４の移動に伴って、回転しながら凹溝１６ａ上を進むので、ねじ軸１４の直線運動の抵抗を減らすことができると共に、凹溝１６ａの摩耗を抑制することができ、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上を図った電動リニアアクチュエータ１を提供することができる。なお、止め輪２５は、リング状に形成して圧入しても良いが、有端状に形成することにより、その組立性を向上させることができる。また、ローラ２４、回り止め部材１５、スリーブ１６の接触面に表面処理もしくは皮膜形成がされていれば、さらに凹溝１６ａの摩耗を抑制することができる。 Here, a roller 24 is rotatably inserted into the rotation prevention member 15, and a retaining ring 25 is fitted to prevent the roller 24 from coming off. The retaining ring 25 is fixed to the roller 24 by light press fitting or adhesive. Here, as the retaining ring 25, a soft metal such as brass may be used for easy press-fitting, or a notch may be provided to facilitate attachment. The roller 24 is fitted and inserted into the anti-rotation member 15 through a predetermined clearance, and advances along the concave groove 16a while rotating with the movement of the screw shaft 14. Therefore, the resistance of the linear motion of the screw shaft 14 can be reduced. In addition, it is possible to provide the electric linear actuator 1 that can suppress wear of the concave groove 16a and improve the reliability by increasing the durability and strength while reducing the weight. The retaining ring 25 may be formed in a ring shape and press-fitted, but the assemblability can be improved by forming the retaining ring 25 in an end shape. In addition, if surface treatment or film formation is performed on the contact surfaces of the roller 24, the rotation preventing member 15, and the sleeve 16, the wear of the groove 16a can be further suppressed.

このローラ２４はＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡＩ等の熱可塑性の合成樹脂で射出成形によって先端部が漸次小径となる銃弾形状に形成され、外周面にクラウニングが施されている。これにより、ローラ２４が凹溝１６ａ上を転動する際に、傾いて角部にエッジロードが発生するのを防止することができる。なお、ローラ２４は、熱可塑性の合成樹脂に限らず、ＰＦ、ＥＰ、ＰＩ等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。 The roller 24 is made of a thermoplastic synthetic resin such as PPS, PEEK, PAI, or the like, and is formed into a bullet shape with a gradually decreasing tip by injection molding, and the outer peripheral surface is crowned. As a result, when the roller 24 rolls on the concave groove 16a, it is possible to prevent the edge load from occurring at the corner portion due to the inclination. The roller 24 is not limited to a thermoplastic synthetic resin, and may be a thermosetting synthetic resin such as PF, EP, PI, or the like.

また、ローラ２４の外表面の表面粗さがＲａ６．３以下に設定されている。これにより、ローラ２４が摩耗するのを抑制することができる。なお、Ｒａは、ＪＩＳの粗さ形状パラメータの一つで（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）、算術平均粗さ、すなわち、平均線から絶対値偏差の平均値を言う。 The surface roughness of the outer surface of the roller 24 is set to Ra 6.3 or less. Thereby, it can suppress that the roller 24 wears. Ra is one of the JIS roughness shape parameters (JIS B0601-1994), and means the arithmetic average roughness, that is, the average value of the absolute value deviation from the average line.

さらに、ローラ２４の材質として、例示したもの以外に、例えば、セラミックでも良いし、また、グラファイト微粉末を添加した多孔質金属からなる含油軸受（ＮＴＮ商品名；ベアファイト（登録商標））で構成されていても良い。これにより、ローラ２４が摩耗するのを防止し、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができる。その他、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂等の熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂、ポリアミド、ポリブチルエーテル等のエンジニアリングプラスチックやそれらを含む複合材、ポリアセタールやフッ素樹脂のような自己潤滑性のある樹脂、潤滑油を含浸させた焼結金属でも良い。焼結金属を使用すると潤滑材が不要ゆえに低抵抗、かつ硬度が高くそれゆえ耐摩耗性が高くなるので好ましい。 Further, as the material of the roller 24, in addition to the exemplified materials, for example, ceramic may be used, or an oil-impregnated bearing (NTN trade name; Bearfite (registered trademark)) made of a porous metal added with fine graphite powder may be used. May be. As a result, the roller 24 can be prevented from being worn, and the frictional resistance during rotation can be suppressed and smooth rotation performance can be obtained. Others, such as thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, methacrylic resin, phenolic resin, silicone resin or thermosetting resins, engineering plastics such as polyamide and polybutyl ether, composite materials containing them, polyacetal and fluororesin A self-lubricating resin or a sintered metal impregnated with lubricating oil may be used. The use of sintered metal is preferable because it does not require a lubricant and thus has low resistance and high hardness and therefore high wear resistance.

こうしたローラ２４を積極的に回転させることで、ローラ２４の摩耗を防止して長期間に亘って耐久性を保持することができると共に、ねじ軸１４の移動が抵抗なくスムーズになり、機械効率を高めて省エネを図ることができる。そのためには、回り止め部材１５とローラ２４の間に生じる摩擦力が、ローラ２４とスリーブ１６の凹溝１６ａの間に生じる摩擦力よりも小さくなる必要がある。 By positively rotating the roller 24, it is possible to prevent the roller 24 from being worn and maintain durability over a long period of time, and the screw shaft 14 can be smoothly moved without resistance, thereby improving mechanical efficiency. It can be increased to save energy. For this purpose, the frictional force generated between the anti-rotation member 15 and the roller 24 needs to be smaller than the frictional force generated between the roller 24 and the groove 16 a of the sleeve 16.

ここで、回り止め部材１５とローラ２４の間に生じる摩擦力、あるいは、ローラ２４と凹溝１６ａの間に生じる摩擦力は、平均ヘルツ応力と摩擦係数の積で表わすことができる。平均ヘルツ応力は、ローラ２４、回り止め部材１５およびスリーブ１６の材料定数とその寸法（直径）に依存すると共に、摩擦係数は、ローラ２４、回り止め部材１５およびスリーブ１６の材料および潤滑状態、あるいは、その表面粗さに依存する。 Here, the frictional force generated between the anti-rotation member 15 and the roller 24 or the frictional force generated between the roller 24 and the concave groove 16a can be represented by a product of an average Hertz stress and a friction coefficient. The average Hertz stress depends on the material constants and dimensions (diameters) of the roller 24, the anti-rotation member 15 and the sleeve 16, and the friction coefficient depends on the material and lubrication state of the roller 24, the anti-rotation member 15 and the sleeve 16, or , Depending on its surface roughness.

また、ローラ２４が回転し、かつその回転がスムーズであるための必要条件は、回り止め部材１５とローラ２４との間に生じる静摩擦が、ローラ２４と凹溝１６ａとの間の動摩擦により生ずる回転モーメントよりも小さくなる必要がある。具体的には、回り止め部材１５とローラ２４の間の静摩擦とローラ２４の内径ｄとの積が、ローラ２４と凹溝１６ａの間の動摩擦とローラ２４の外径Ｄとの積よりも小さくなるように設定する必要がある（図５参照）。 In addition, a necessary condition for the roller 24 to rotate and to rotate smoothly is that the static friction generated between the anti-rotation member 15 and the roller 24 is caused by the dynamic friction between the roller 24 and the groove 16a. It must be smaller than the moment. Specifically, the product of the static friction between the rotation preventing member 15 and the roller 24 and the inner diameter d of the roller 24 is smaller than the product of the dynamic friction between the roller 24 and the groove 16a and the outer diameter D of the roller 24. It is necessary to set so as to be (see FIG. 5).

本実施形態では、このような条件に鑑みて最適な設計がなされている。すなわち、ローラ２４がスリーブ１６の凹溝１６ａ上を積極的に回転した上で、転がり抵抗が少なくなるように、回り止め部材１５とスリーブ１６およびローラ２４の表面粗さと材質による摩擦係数を考慮すると共に、ローラ２４の内外径とその形状およびローラ２４の接触部の形状と接触部材の材料によって定まるヘルツ応力がそれぞれ考慮されている。 In the present embodiment, an optimum design is made in view of such conditions. That is, after the roller 24 is positively rotated on the concave groove 16a of the sleeve 16, the surface roughness of the anti-rotation member 15, the sleeve 16, and the roller 24 and the friction coefficient depending on the material are taken into consideration so that the rolling resistance is reduced. In addition, the inner and outer diameters of the roller 24 and the shape thereof, the shape of the contact portion of the roller 24, and the Hertz stress determined by the material of the contact member are considered.

また、基本的には、スリーブ１６に単一の凹溝１６ａを形成し、この凹溝１６ａに回り止め部材１５を係合するだけでも良いが、図４および図６に示すように、本実施形態では、凹溝１６ａ、１６ａは周方向に対向して配設され、ねじ軸１４の回り止め部材１５、１５がそれぞれ係合されている。これにより、ねじ軸１４が半径方向に振れるのを防止することができる。 Basically, a single concave groove 16a may be formed in the sleeve 16, and the anti-rotation member 15 may be engaged with the concave groove 16a. However, as shown in FIGS. In the embodiment, the concave grooves 16a and 16a are disposed to face each other in the circumferential direction, and the rotation preventing members 15 and 15 of the screw shaft 14 are engaged with each other. Thereby, it is possible to prevent the screw shaft 14 from swinging in the radial direction.

また、図７に示すように、スリーブ２６の周方向２箇所に凹溝１６ａを配設し、これらの凹溝１６ａにねじ軸２７の回り止め部材１５をそれぞれ係合させることにより、各部材の寸法精度に依存する回転方向のガタを抑えることができる。さらには、図８に示すように、スリーブ２８の周方向に３箇所等配に凹溝１６ａを配設し、これらの凹溝１６ａにねじ軸２９の回り止め部材１５をそれぞれ係合させることにより、回転方向のガタを最小限に抑えることができる。 Further, as shown in FIG. 7, concave grooves 16a are disposed at two locations in the circumferential direction of the sleeve 26, and the rotation preventing members 15 of the screw shaft 27 are respectively engaged with these concave grooves 16a. It is possible to suppress the play in the rotation direction depending on the dimensional accuracy. Further, as shown in FIG. 8, the grooves 16a are arranged at three equal positions in the circumferential direction of the sleeve 28, and the rotation preventing member 15 of the screw shaft 29 is engaged with these grooves 16a, respectively. , Play in the rotational direction can be minimized.

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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.

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。 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.

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入力歯車
５中間歯車
６出力歯車
７減速機構
８駆動軸
９ボールねじ機構
１０アクチュエータ本体
１１固定ボルト
１２、１３袋孔
１４、２７、２９ねじ軸
１４ａ、１８ａねじ溝
１５回り止め部材
１、２６、２８スリーブ
１６ａ凹溝
１７ボール
１８ナット
１８ｂ、１８ｃナットの外周面
１９キー
２０支持軸受
２０ａシールド板
２１肩部
２２ワッシャ
２３キャップ
２４ローラ
２５止め輪
５０電動リニアアクチュエータ
５１ハウジング
５１ａ空洞部
５１ｂシリンダ部
５１ｃ流体出口
５１ｄ段部
５１ｅ案内溝
５１ｆ案内溝の側面
５２ねじ軸
５２ａ雄ねじ溝
５２ｂ丸軸部
５２ｃフランジ部
５３軸受
５３ａ内輪
５３ｂ外輪
５４止め輪
５５間座
５６板ばね
５７ナット
５７ａ雌ねじ溝
５７ｂ平坦部
５７ｃチューブ
５８ボール
５９取り付け部材
５９ａ、５９ｂ取り付け部材の部品
６０ねじ
６１ピストン部材
６１ａ周溝
６２Ｏリング
ｄローラの内径
Ｄローラの外径
Δ 取り付け部材と案内溝の側面との間のすきま DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric linear actuator 2 Housing 2a 1st housing 2b 2nd housing 3 Electric motor 3a Motor shaft 4 Input gear 5 Intermediate gear 6 Output gear 7 Reduction mechanism 8 Drive shaft 9 Ball screw mechanism 10 Actuator body 11 Fixing bolts 12, 13 Cap hole 14, 27, 29 Screw shaft 14a, 18a Screw groove 15 Non-rotating member 1, 26, 28 Sleeve 16a Groove 17 Ball 18 Nut 18b, 18c Nut outer peripheral surface 19 Key 20 Support bearing 20a Shield plate 21 Shoulder 22 Washer 23 Cap 24 Roller 25 Retaining ring 50 Electric linear actuator 51 Housing 51a Cavity 51b Cylinder 51c Fluid outlet 51d Step 51e Guide groove 51f Guide groove side surface 52 Screw shaft 52a Male thread groove 52b Round shaft portion 52c Flange portion 53 Bearing 53a Inner ring 3b Outer ring 54 Retaining ring 55 Spacer 56 Leaf spring 57 Nut 57a Female thread groove 57b Flat part 57c Tube 58 Ball 59 Mounting member 59a, 59b Mounting member component 60 Screw 61 Piston member 61a Circumferential groove 62 O-ring d Roller inner diameter D Roller Outside diameter Δ Clearance between the mounting member and the side of the guide groove

Claims

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た電動リニアアクチュエータにおいて、
前記ハウジングに円筒状のスリーブが嵌合固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成されると共に、前記ねじ軸の端部に回り止め部材が設けられ、この回り止め部材にローラが回転自在に嵌挿されて前記凹溝に係合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。 A housing;
An electric motor attached to the housing;
A speed reduction mechanism for transmitting the rotational force of the electric motor via the motor shaft;
A ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor to linear motion in the axial direction of the drive shaft via the speed reduction mechanism;
The ball screw mechanism is rotatably supported via a support bearing mounted on the housing and is not axially movable, and a nut having a helical thread groove formed on the inner periphery,
The nut is inserted through a large number of balls and is integrated coaxially with the drive shaft. A spiral screw groove corresponding to the screw groove of the nut is formed on the outer periphery, and the nut cannot rotate with respect to the housing. And an electric linear actuator composed of a screw shaft supported so as to be axially movable,
A cylindrical sleeve is fitted and fixed to the housing, a groove extending in the axial direction is formed on the inner periphery of the sleeve, and an anti-rotation member is provided at an end of the screw shaft. An electric linear actuator, wherein a roller is rotatably inserted and engaged with the concave groove.

前記回り止め部材とローラとの間に生じる静摩擦が、前記ローラとスリーブの凹溝との間の動摩擦により生ずる回転モーメントよりも小さく設定されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。 2. The electric linear actuator according to claim 1, wherein static friction generated between the rotation preventing member and the roller is set to be smaller than a rotational moment generated by dynamic friction between the roller and the groove of the sleeve.

前記ローラが合成樹脂で形成され、外周面にクラウニングが施されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。 The electric linear actuator according to claim 1, wherein the roller is formed of a synthetic resin and has a crowned outer peripheral surface.

前記ローラの外表面の表面粗さがＲａ６．３以下に設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。 The electric linear actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein a surface roughness of the outer surface of the roller is set to Ra 6.3 or less.

前記回り止め部材が針状ころ軸受に使用される針状ころで構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。 The electric linear actuator according to claim 1 or 2, wherein the detent member is constituted by a needle roller used in a needle roller bearing.

前記スリーブの周方向に前記凹溝が３箇所等配に配設され、これらの凹溝に前記回り止め部材がそれぞれ係合されている請求項１、２および５いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。 6. The electric linear actuator according to claim 1, wherein the concave grooves are arranged at three equal locations in the circumferential direction of the sleeve, and the rotation preventing members are engaged with the concave grooves, respectively. .