JP4697926B2 - Electric linear actuator - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、自動車のブレーキ、エンジン、トランスミッション等の駆動部に使用される電動リニアアクチュエータ、特に電動モータの回転を、ボールねじ機構を介して直線運動に変換して用い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 used in a drive unit of, for example, an automobile brake, an engine, or a transmission, and more particularly to an electric linear actuator used by converting rotation of an electric motor into linear motion through a ball screw mechanism. It is.

自動車等の車両の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 in various drive parts of vehicles such as automobiles, 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 an axial linear movement. ing. 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、この種の電動リニアアクチュエータでは、駆動側の作用線はボールねじの軸心と同一であり、純アキシアル荷重がボールねじに負荷されるが、ボールねじに負荷される荷重が純アキシアル荷重でない場合には、ボールねじにラジアル荷重が直接負荷されないように、リニアガイド等が併用されていた。   Conventionally, in this type of electric linear actuator, the action line on the drive side is the same as the axis of the ball screw, and a pure axial load is applied to the ball screw, but the load applied to the ball screw is not a pure axial load. In some cases, a linear guide or the like was used together so that a radial load was not directly applied to the ball screw.

しかしながら、一般産業機器の用途では、比較的大きな空間スペースがあり、構成部品の配置や大きさに対する自由度が大きいが、自動車のエンジンルーム等ではそれが厳しく制限される。したがって、ボールねじに純アキシアル荷重のみが負荷される構造の電動リニアアクチュエータを組み込むことは困難であった。   However, in general industrial equipment applications, there is a relatively large space, and there is a large degree of freedom with respect to the arrangement and size of components, but this is severely limited in the engine room of automobiles. Therefore, it has been difficult to incorporate an electric linear actuator having a structure in which only a pure axial load is applied to the ball screw.

こうした問題点を解決したものとして、図４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、一対のリンク５１と、このリンク５１を介して被駆動部材を揺動駆動するボールねじ５２と、このボールねじ５２を駆動する電動モータ５３とから構成されている。   As a solution to these problems, an electric linear actuator as shown in FIG. 4 is known. The electric linear actuator 50 includes a pair of links 51, a ball screw 52 that swings and drives a driven member via the link 51, and an electric motor 53 that drives the ball screw 52.

ボールねじ５２は、電動モータ５３により回転駆動されるねじ軸５４と、このねじ軸５４の外周面に形成された螺旋状のねじ溝５４ａと対向する螺旋状のねじ溝５５ａが内周面に形成されたナット５５と、これら両ねじ溝５４ａ、５５ａ間に収容された多数のボール５６とを備えている（図５参照）。ナット５５には、リンク５１の一端部を回転自在に支承する支持軸５７が設けられている。この支持軸５７は、ナット５５の重心を通り、ねじ軸５４の軸心に対して直角に設けられている。   In the ball screw 52, a screw shaft 54 that is rotationally driven by an electric motor 53 and a spiral screw groove 55a that is opposed to a spiral screw groove 54a formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 54 are formed on the inner peripheral surface. And a number of balls 56 accommodated between the screw grooves 54a and 55a (see FIG. 5). The nut 55 is provided with a support shaft 57 that rotatably supports one end portion of the link 51. The support shaft 57 passes through the center of gravity of the nut 55 and is provided at a right angle to the axis of the screw shaft 54.

また、ボールねじ５２は、螺旋状のねじ溝５４ａ、５５ａとの間にボール５６の無限循環路を形成する循環部材としてのリターンチューブ５８を備えている。このリターンチューブ５８は、ナット５５に装着されており、図５に示すように、支持軸５７を介してナット５５に作用する負荷荷重Ｆのラジアル方向成分Ｆｒが作用する側（図中上側）と反対側（図中下側）に配置されている。   The ball screw 52 includes a return tube 58 as a circulation member that forms an infinite circulation path of the ball 56 between the spiral screw grooves 54a and 55a. The return tube 58 is attached to the nut 55, and as shown in FIG. 5, the radial direction component Fr of the load F acting on the nut 55 via the support shaft 57 acts (the upper side in the figure). It is arranged on the opposite side (lower side in the figure).

これにより、ラジアル方向成分Ｆｒが作用する反対側（図中下側）に位置するボール数より、ラジアル方向成分Ｆｒが作用する側（図中上側）に位置するボール数が多くなる。したがって、支持軸５７を介してナット５５に作用する負荷荷重Ｆのラジアル方向成分Ｆｒによってボールねじ５２の寿命が低下するのを防止することができる。
特開２００４−８４８２７号公報 As a result, the number of balls located on the side (upper side in the figure) on which the radial direction component Fr acts is larger than the number of balls located on the opposite side (lower side in the figure) on which the radial direction component Fr acts. Accordingly, it is possible to prevent the life of the ball screw 52 from being reduced by the radial component Fr of the load F acting on the nut 55 via the support shaft 57.
JP 2004-84827 A

しかしながら、こうした従来の電動アクチュエータ５０において、ボールねじ５２のねじ軸５４を回転自在に支承する支持軸受として一対の深溝玉軸受５９、６０が配設されているが、この場合、電動リニアアクチュエータ５０のボールねじ５２には、作用点からの反力として振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されるため、振動や音響面において依然課題が残っていた。   However, in such a conventional electric actuator 50, a pair of deep groove ball bearings 59, 60 are provided as support bearings for rotatably supporting the screw shaft 54 of the ball screw 52. Since the ball screw 52 is loaded with a load accompanied by vibration or an alternating load as a reaction force from the point of application, problems still remain in terms of vibration and acoustics.

本発明は、こうした従来の課題を解消し、ボールねじに振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されても振動や騒音の発生を抑え、品質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。   An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide an electric linear actuator that suppresses generation of vibration and noise even when a load accompanied by vibration or an alternating load is applied to the ball screw and improves quality. And

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、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に同軸状に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部を支持する支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールとを有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸を介して連結されたリンクを揺動運動させるボールねじと、前記ねじ軸を前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承する一対の深溝玉軸受からなる支持軸受とを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、前記ボールねじのねじ軸が、前記電動モータのモータ軸にカップリングを介して連結され、前記ナットの両側に配設された前記一対の支持軸受のうち前記電動モータ側と反対側のねじ軸の端部に配設された支持軸受の外輪と前記ハウジングとの間に皿ばねが装着されて定圧予圧が付与され、この皿ばねによって前記支持軸受の外輪が前記電動モータ側に押圧され、前記ねじ軸が当該支持軸受のボールおよび内輪を介して前記電動モータ側に押圧されて、前記一対の支持軸受が、接触角がついた状態で保持されると共に、前記ねじ軸を介して外輪が前記ハウジングに位置決め固定された前記電動モータ側の支持軸受に予圧が付与されている構成を採用した。
In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 of the present invention includes an electric motor attached to a housing, a coaxially connected motor shaft of the electric motor, and a helical thread groove on the outer periphery. A formed screw shaft, and a nut that is extrapolated to the screw shaft, has a support shaft that supports one end of the link on the outer periphery, and is formed with a helical screw groove corresponding to the screw groove on the inner periphery A ball screw having a plurality of balls housed between both screw grooves, and converting a rotational motion of the electric motor into an axial motion and swinging a link connected via the support shaft; An electric linear actuator comprising a pair of deep groove ball bearings that support the screw shaft so as to be rotatable with respect to the housing and not axially movable, wherein the screw shaft of the ball screw is the electric motor Motor Is connected via a coupling to over motor shaft, the electric motor side opposite to the outer ring of the support bearing which is disposed at an end of the screw shaft of the pair of support bearings disposed on both sides of the nut A disc spring is mounted between the housing and the housing, and a constant pressure preload is applied. The disc spring presses the outer ring of the support bearing toward the electric motor, and the screw shaft passes through the ball and inner ring of the support bearing. the pressed against the electric motor side, the pair of support bearings, Rutotomoni is held in contact angle with the support outer ring via the threaded shaft is positioned fixed the electric motor side to the housing Te A configuration in which preload is applied to the bearing is adopted.

このように、ボールねじのねじ軸が、電動モータのモータ軸にカップリングを介して連結され、ナットの両側に配設された一対の支持軸受のうち電動モータ側と反対側のねじ軸の端部に配設された支持軸受の外輪とハウジングとの間に皿ばねが装着されて定圧予圧が付与され、この皿ばねによって支持軸受の外輪が電動モータ側に押圧され、ねじ軸が当該支持軸受のボールおよび内輪を介して電動モータ側に押圧されて、一対の支持軸受が、接触角がついた状態で保持されると共に、ねじ軸を介して外輪がハウジングに位置決め固定された電動モータ側の支持軸受に予圧が付与されているので、支持軸受はボールと接触角がついた状態で保持され、最小の部品点数で一対の支持軸受に予圧を付与することができるので、ボールねじに振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されても、簡単な構成で電動リニアアクチュエータの振動や騒音の発生を抑えることができ、品質の向上を図った低コストな電動リニアアクチュエータを提供することができる。
In this way, the screw shaft of the ball screw is connected to the motor shaft of the electric motor via the coupling, and the end of the screw shaft opposite to the electric motor side of the pair of support bearings disposed on both sides of the nut. A disc spring is mounted between the outer ring and the housing of the support bearing disposed in the section to give a constant pressure preload, the outer ring of the support bearing is pressed toward the electric motor by the disc spring, and the screw shaft is the support bearing. is pressed against the electric motor side through the ball and the inner ring, a pair of support bearings, the contact angle is held in the attached state Rutotomoni, via the screw shaft outer ring of the electric motor side which is positioned and fixed to the housing Since the preload is applied to the support bearing, the support bearing is held in contact with the ball, and the preload can be applied to the pair of support bearings with the minimum number of parts. Companion Be loaded load or alternate load, it is possible to suppress the occurrence of vibration and noise of the electric linear actuator with a simple structure, it is possible to provide an inexpensive electric linear actuator with improved quality.

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記予圧量が、前記ボールねじに作用する静的なアキシアル荷重よりも大きく設定されていれば、支持軸受に予圧抜けが発生しなく、常時安定して振動や騒音の発生を抑えることができる。   Preferably, as in the invention described in claim 2, if the amount of preload is set to be larger than the static axial load acting on the ball screw, no preload loss occurs in the support bearing. The generation of vibration and noise can be suppressed stably.

また、請求項３に記載の発明は、前記電動モータ側に配設された前記支持軸受の内輪と前記電動モータとの間にスラスト軸受を介して弾性部材が装着されているので、弾性部材に内輪の回転に伴う無理な捩れが発生せず、高速回転時においても挙動が安定する。
According to a third aspect of the present invention, an elastic member is mounted between the inner ring of the support bearing disposed on the electric motor side and the electric motor via a thrust bearing. Unreasonable twist associated with the rotation of the inner ring does not occur, and the behavior is stable even during high-speed rotation.

好ましくは、請求項４に記載の発明のように、前記ボールねじに軽予圧が付与されていれば、ボールねじに振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されても振動や騒音の発生を一層抑えることができる。
Preferably, as described in claim 4 , if a light preload is applied to the ball screw, the generation of vibration and noise is further suppressed even when a load accompanied by vibration or an alternating load is applied to the ball screw. be able to.

本発明に係る電動リニアアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に同軸状に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部を支持する支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールとを有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸を介して連結されたリンクを揺動運動させるボールねじと、前記ねじ軸を前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承する一対の深溝玉軸受からなる支持軸受とを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、前記ボールねじのねじ軸が、前記電動モータのモータ軸にカップリングを介して連結され、前記ナットの両側に配設された前記一対の支持軸受のうち前記電動モータ側と反対側のねじ軸の端部に配設された支持軸受の外輪と前記ハウジングとの間に皿ばねが装着されて定圧予圧が付与され、この皿ばねによって前記支持軸受の外輪が前記電動モータ側に押圧され、前記ねじ軸が当該支持軸受のボールおよび内輪を介して前記電動モータ側に押圧されて、前記一対の支持軸受が、接触角がついた状態で保持されると共に、前記ねじ軸を介して外輪が前記ハウジングに位置決め固定された前記電動モータ側の支持軸受に予圧が付与されているので、支持軸受はボールと接触角がついた状態で保持され、最小の部品点数で一対の支持軸受に予圧を付与することができるので、ボールねじに振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されても、簡単な構成で電動リニアアクチュエータの振動や騒音の発生を抑えることができ、品質の向上を図った低コストな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 an electric motor attached to a housing, a screw shaft that is coaxially connected to a motor shaft of the electric motor, and has a spiral screw groove formed on the outer periphery thereof, and the screw shaft. A nut that is extrapolated and has a support shaft that supports one end of the link on the outer periphery, and a spiral screw groove corresponding to the screw groove formed on the inner periphery, and a large number of screws accommodated between both screw grooves A ball screw for converting the rotational motion of the electric motor into an axial motion and swinging the link connected via the support shaft; and rotating the screw shaft with respect to the housing couplings freely, and in the electric linear actuator comprising a support bearing comprising a pair of deep groove ball bearing for supporting axial immovable, the screw shaft of the ball screw, the motor shaft of the electric motor Linked via grayed, and the electric motor side opposite to the outer ring of the support bearing which is disposed at an end of the screw shaft of the pair of support bearings disposed on both sides of the nut and the housing A disc spring is mounted between them to apply a constant pressure preload. The disc spring presses the outer ring of the support bearing toward the electric motor side, and the screw shaft passes through the ball and inner ring of the support bearing to the electric motor side. is pressed, the pair of support bearings, is held in a state in which the contact angle with Rutotomoni, preload to the support bearing outer ring via the threaded shaft positioning fixed the electric motor side to the housing assigned to Therefore, the support bearing is held in contact with the ball and the preload can be applied to the pair of support bearings with the minimum number of parts. Be loaded, it is possible to suppress the occurrence of vibration and noise of the electric linear actuator with a simple structure, it is possible to provide an inexpensive electric linear actuator with improved quality.

ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に同軸状に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部を支持する支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールとを有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸を介して連結されたリンクを揺動運動させるボールねじと、前記ねじ軸を前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承する一対の深溝玉軸受からなる支持軸受とを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、前記ねじ軸の端部に配設された前記支持軸受の外輪と前記ハウジングとの間に皿ばねが弾性装着され、当該支持軸受に所定の定圧予圧を付与されると共に、この皿ばねによって前記支持軸受の外輪が前記電動モータ側に押圧され、前記ねじ軸が当該支持軸受のボールおよび内輪を介して前記電動モータ側に押圧されて当該ねじ軸を介して前記電動モータ側の支持軸受にも予圧が付与され、この支持軸受の外輪が前記ハウジングに位置決め固定されている。 An electric motor attached to the housing, a screw shaft that is coaxially connected to the motor shaft of the electric motor and has a spiral screw groove formed on the outer periphery, and is externally inserted into the screw shaft, and has one end of a link on the outer periphery. An electric motor comprising: a nut having a support shaft for supporting the portion; a nut having a spiral screw groove corresponding to the screw groove formed on an inner periphery; and a plurality of balls accommodated between the screw grooves. A ball screw that swings a link connected via the support shaft, and the screw shaft is rotatable with respect to the housing and cannot be moved in the axial direction. In the electric linear actuator comprising a support bearing consisting of a pair of deep groove ball bearings to be supported, a disc spring is elastically mounted between the outer ring of the support bearing disposed at the end of the screw shaft and the housing, Support Together they are given a predetermined constant pressure preload to receive the outer ring of the support bearing by the disc spring is pressed against the electric motor side, pressing on the electric motor side the screw shaft via balls and the inner ring of the support bearing Thus, preload is also applied to the support bearing on the electric motor side via the screw shaft, and the outer ring of the support bearing is positioned and fixed to the housing.

以下、本発明の実施の形態を図面に基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第１の実施形態を示す要部を断面した正面図、図２は、本発明に係るボールねじを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は駒部材の斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a front view showing a cross-section of a main part of a first embodiment of an electric linear actuator according to the present invention, FIG. 2 shows a ball screw according to the present invention, (a) is a longitudinal sectional view, (b) ) Is a perspective view of the piece member.

この電動リニアアクチュエータ１は、リンク２と、このリンク２を介して図示しない被駆動部材を揺動駆動するボールねじ３と、このボールねじ３を駆動し、ハウジング４に取付けた電動モータ５とから構成されている。   The electric linear actuator 1 includes a link 2, a ball screw 3 that swings and drives a driven member (not shown) via the link 2, and an electric motor 5 that drives the ball screw 3 and is attached to a housing 4. It is configured.

ボールねじ３は、電動モータ５のモータ軸５ａにカップリング６を介して連結され、図２（ａ）に示すように、電動モータ５により回転駆動されるねじ軸７と、このねじ軸７の外周面に形成された螺旋状のねじ溝７ａと対向する螺旋状のねじ溝８ａが内周面に形成されたナット８と、これら両ねじ溝７ａ、８ａ間に収容された多数のボール９とを備えている。各ねじ溝７ａ、８ａ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、各ねじ溝７ａ、８ａの断面形状は、ボール９との接触角が大きくとれ、軸方向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、アキシアル荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動を抑制することができる。   The ball screw 3 is coupled to a motor shaft 5a of the electric motor 5 via a coupling 6, and as shown in FIG. 2A, the screw shaft 7 is rotationally driven by the electric motor 5, and the screw shaft 7 A nut 8 having a spiral thread groove 8a facing the spiral thread groove 7a formed on the outer peripheral surface formed on the inner peripheral surface, and a number of balls 9 accommodated between these screw grooves 7a, 8a; It has. The cross-sectional shape of each screw groove 7a, 8a may be a circular arc shape or a gothic arc shape. Here, the cross-sectional shape of each screw groove 7a, 8a has a large contact angle with the ball 9. It is formed in a Gothic arc shape with a small axial clearance. Thereby, the rigidity with respect to an axial load becomes high, and a vibration can be suppressed.

円筒状のナット８の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝８ａの一部を切欠く楕円状の駒窓１３が穿設され、この駒窓１３に楕円状の駒部材１４が装着されている。また、図２（ｂ）に示すように、駒部材１４の内方には、ねじ溝８ａの隣合う１周分同士を連結する連結溝１５が形成され、この連結溝１５とねじ溝８ａの略１周の部分とでボール９の転動路を構成している。そして、転動路内の内外のねじ溝７ａ、８ａ間に介在された多数のボール９は、ねじ溝７ａ、８ａに沿って転動し、駒部材１４の連結溝１５に案内されてねじ軸７のねじ山を乗り越え、隣接するねじ溝７ａに戻り、再びねじ溝７ａ、８ａに沿って転動する。   An elliptical piece window 13 that penetrates the inner and outer peripheral surfaces and cuts out a part of the thread groove 8a is formed in the barrel portion of the cylindrical nut 8, and an elliptical piece member 14 is formed in the piece window 13. Is installed. Further, as shown in FIG. 2B, a connecting groove 15 that connects adjacent ones of the thread grooves 8a is formed inside the piece member 14, and the connection grooves 15 and the thread grooves 8a are connected to each other. A rolling path of the ball 9 is constituted by the substantially one-round portion. A large number of balls 9 interposed between the inner and outer screw grooves 7a and 8a in the rolling path roll along the screw grooves 7a and 8a, and are guided by the connecting grooves 15 of the piece member 14 to be screw shafts. 7 over the thread 7, returns to the adjacent thread groove 7 a, and rolls along the thread grooves 7 a and 8 a again.

駒部材１４の連結溝１５は、ナット８の隣接するねじ溝８ａ間を滑らかに接続するようにＳ字状に湾曲して形成されている。したがって、その両端の開口縁１６は、ナット８の隣接するねじ溝８ａの窓開口縁部に合致するように、駒部材１４の連結溝１５がねじ溝８ａに接続されている。また、連結溝１５の深さは、ボール９が連結溝１５内でねじ軸７におけるねじ溝７ａのねじ山を越えることができる深さとされている。   The connecting groove 15 of the piece member 14 is formed to be curved in an S shape so that the adjacent thread grooves 8a of the nut 8 are smoothly connected. Therefore, the connecting groove 15 of the piece member 14 is connected to the screw groove 8a so that the opening edges 16 at both ends thereof coincide with the window opening edge of the adjacent screw groove 8a of the nut 8. Further, the depth of the connecting groove 15 is set to such a depth that the ball 9 can exceed the thread of the screw groove 7 a in the screw shaft 7 in the connecting groove 15.

この駒部材１４は、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からなる。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ことにより成形される。前記金属粉としては、後に浸炭焼入が可能な材質が好ましく、例えば、Ｃ（炭素）が０．３ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケル）が１〜２ｗｔ％、残りがＦｅ（鉄）からなるものとする。なお、駒部材１４の材質はこれに限らず、例えば、ＰＡ（ポリアミド）６６等の射出成形可能な熱可塑性樹脂によって形成しても良い。   The piece member 14 is made 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 pellet is supplied to a hopper of an injection molding machine and molded by being pushed into a mold in a heated and melted state. The metal powder is preferably a material that can be subsequently carburized and quenched. For example, C (carbon) is 0.3 wt%, Ni (nickel) is 1 to 2 wt%, and the remainder is Fe (iron). . The material of the piece member 14 is not limited to this, and may be formed of, for example, a thermoplastic resin such as PA (polyamide) 66 that can be injection molded.

図１に示すように、ねじ軸７は、一対の転がり軸受からなる支持軸受１０、１１を介してハウジング４に対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。一方、ナット８は、その外周面に一対の支持軸１２が突設されている。この支持軸１２は、リンク２の一端部を回転自在に支承し、ねじ軸７の軸心に対して直角に突設されている。したがって、ナット８は、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支持されている。   As shown in FIG. 1, the screw shaft 7 is supported so as to be rotatable with respect to the housing 4 through a support bearing 10, 11 including a pair of rolling bearings and not to move in the axial direction. On the other hand, the nut 8 has a pair of support shafts 12 protruding from the outer peripheral surface thereof. The support shaft 12 rotatably supports one end of the link 2, and protrudes at a right angle to the axis of the screw shaft 7. Therefore, the nut 8 is supported so as to be axially movable and non-rotatable.

このような構成により、電動モータ５の回転に伴ってねじ軸７が回転し、このねじ軸７の回転によりナット８が軸方向（図中左右方向）に移動される。すなわち、このボールねじ３により、モータ軸５ａの回転運動がボールねじ３を介してナット８の軸方向運動に変換され、ナット８の支持軸１２を介して連結されたリンク２が揺動運動する。   With such a configuration, the screw shaft 7 rotates with the rotation of the electric motor 5, and the nut 8 is moved in the axial direction (left-right direction in the drawing) by the rotation of the screw shaft 7. That is, the ball screw 3 converts the rotational movement of the motor shaft 5a into the axial movement of the nut 8 through the ball screw 3, and the link 2 connected through the support shaft 12 of the nut 8 swings. .

ここで、本実施形態では、ねじ軸７を回転自在に支承する一対の支持軸受１０、１１として深溝玉軸受が使用されている。このうち電動モータ５側と反対側、すなわち、ねじ軸７の端部に配設される支持軸受１１に皿ばね１７によって所定の定圧予圧が付与されている。この皿ばね１７は、ばね鋼（ＪＩＳ規格のＳＵＰ１０等）、あるいはステンレス鋼（ＪＩＳ規格のＳＵＳ６３０等）で形成され、ハウジング４の底部４ａに配設されて支持軸受１１の外輪１１ａの端面に弾性接触している。   Here, in this embodiment, deep groove ball bearings are used as the pair of support bearings 10 and 11 that rotatably support the screw shaft 7. Among these, a predetermined constant pressure preload is applied by a disc spring 17 to the support bearing 11 disposed on the side opposite to the electric motor 5 side, that is, on the end of the screw shaft 7. The disc spring 17 is formed of spring steel (JIS standard SUP10 or the like) or stainless steel (JIS standard SUS630 or the like), and is disposed on the bottom portion 4a of the housing 4 so as to be elastic on the end surface of the outer ring 11a of the support bearing 11. In contact.

皿ばね１７によって支持軸受１１の外輪１１ａが電動モータ５側（図中左側）に押圧され、ねじ軸７がボール１１ｂおよび内輪１１ｃを介して電動モータ５側に押圧される。さらに、このねじ軸７を介して電動モータ５側の支持軸受１０にも予圧が付与される。このように、皿ばね１７の押圧力は、支持軸受１０の内輪１０ｃおよびボール１０ｂを介して外輪１０ａに付与されるが、この外輪１０ａは、ハウジング４に設けられたロックナット１８によって位置決め固定されているため、一対の支持軸受１０、１１は、ボール１０ｂ、１１ｂと接触角がついた状態で保持され、最小の部品点数で支持軸受１０、１１に予圧を付与することができる。したがって、ボールねじ３に振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されても振動や騒音の発生を抑えることができ、品質の向上を図った低コストな電動リニアアクチュエータを提供することができる。   The disc spring 17 presses the outer ring 11a of the support bearing 11 to the electric motor 5 side (left side in the figure), and the screw shaft 7 is pressed to the electric motor 5 side via the ball 11b and the inner ring 11c. Further, a preload is also applied to the support bearing 10 on the electric motor 5 side through the screw shaft 7. Thus, the pressing force of the disc spring 17 is applied to the outer ring 10 a via the inner ring 10 c and the ball 10 b of the support bearing 10, and the outer ring 10 a is positioned and fixed by the lock nut 18 provided in the housing 4. Therefore, the pair of support bearings 10 and 11 are held in contact with the balls 10b and 11b, and a preload can be applied to the support bearings 10 and 11 with a minimum number of parts. Therefore, even if a load accompanied by vibration or an alternating load is applied to the ball screw 3, it is possible to suppress the generation of vibration and noise, and it is possible to provide a low-cost electric linear actuator with improved quality.

ここで、予圧量は、リンク２を介してボールねじ３に少なくとも静的なアキシアル荷重が作用しても予圧抜けが発生しないように、作用するこのアキシアル荷重よりも大きく設定することが望ましい。また、振動荷重が作用しても、この振動の変位や周波数に対応して予圧抜けが生じない程度の予圧量に設定することが望ましい。なお、ここでは、予圧付与手段として皿ばね１７を例示したが、これに限らず、例えば、所定のばね定数を有するコイルスプリングやゴム等の弾性部材でも良い。   Here, it is desirable that the preload amount is set to be larger than the acting axial load so that the preload loss does not occur even if at least a static axial load is applied to the ball screw 3 via the link 2. Further, it is desirable to set the preload amount to such an extent that preload loss does not occur corresponding to the vibration displacement and frequency even when a vibration load is applied. Here, although the disc spring 17 is illustrated as the preload applying means, the present invention is not limited to this, and for example, an elastic member such as a coil spring or rubber having a predetermined spring constant may be used.

さらに、本実施形態では、ボールねじ３には所定の軽予圧が付与されている。すなわち、両ねじ溝７ａ、８ａ間に収容されるボール９として僅かな大径サイズを選択している。これにより、ボールねじ３に振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されても、前述した支持軸受１０、１１の予圧と相俟って、一層振動や騒音の発生を抑えることができる。   Furthermore, in this embodiment, a predetermined light preload is applied to the ball screw 3. That is, a slightly large diameter size is selected as the ball 9 accommodated between the screw grooves 7a and 8a. Thereby, even if a load accompanied by vibration or an alternating load is applied to the ball screw 3, the generation of vibration and noise can be further suppressed in combination with the preload of the support bearings 10 and 11 described above.

なお、ボールねじ３に予圧を付与する手段としては、このように、大径サイズのボール９を収容する以外に、図示しないが、ナット８を一対のナットで構成し、このナット間にすきま調整用の間座を介装する、所謂ダブルナット方式、あるいは、ねじ軸７におけるねじ溝７ａのリードを連続的に変化させ、ねじ軸７とナット８との間に予圧を付与する方式であっても良い。   As a means for applying a preload to the ball screw 3, the nut 8 is composed of a pair of nuts other than accommodating the large-diameter ball 9 as described above, and the clearance between the nuts is adjusted. A so-called double nut method in which a spacer is interposed, or a method in which the lead of the screw groove 7a in the screw shaft 7 is continuously changed to apply a preload between the screw shaft 7 and the nut 8. Also good.

図３は、本発明に係る電動リニアアクチュエータの第２の実施形態を示す要部を断面した正面図である。なお、この第２の実施形態は、前述した実施形態と基本的には支持軸受の予圧付与手段のみが異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。   FIG. 3 is a front view of a cross section of the main part showing a second embodiment of the electric linear actuator according to the present invention. Note that this second embodiment is basically different from the above-described embodiment only in the preload application means of the support bearing, and other parts having the same parts or functions have the same reference numerals. Detailed description is omitted.

本実施形態では、前述した実施形態と同様、ねじ軸７を回転自在に支承する一対の支持軸受１０、１１として深溝玉軸受が使用されている。このうち電動モータ５側の支持軸受１０にコイルスプリング１９によって所定の定圧予圧が付与されている。このコイルスプリング１９は、ばね鋼（ＪＩＳ規格のＳＵＰ１０等）、あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ６３０等）で形成され、電動モータ５の端部５ｂと支持軸受１０の内輪１１ｃ間に弾性装着されている。なお、予圧付与手段として、ここではコイルスプリング１９を例示したが、これ以外にも、所定のばね定数を有する皿ばね、あるいはゴムや合成樹脂等からなる弾性部材を例示できる。   In the present embodiment, deep groove ball bearings are used as the pair of support bearings 10 and 11 that rotatably support the screw shaft 7 as in the above-described embodiment. Among these, a predetermined constant pressure preload is applied to the support bearing 10 on the electric motor 5 side by a coil spring 19. The coil spring 19 is made of spring steel (JIS standard SUP10 or the like) or stainless steel (SUS630 or the like), and is elastically mounted between the end 5 b of the electric motor 5 and the inner ring 11 c of the support bearing 10. In addition, although the coil spring 19 was illustrated here as a preload provision means, the elastic member which consists of a disc spring which has a predetermined | prescribed spring constant, rubber | gum, a synthetic resin, etc. can be illustrated besides this.

ここで、予圧量は、リンク２を介してボールねじ３に少なくとも静的なアキシアル荷重が作用しても予圧抜けが発生しないように、前述した実施形態と同様、作用するこのアキシアル荷重よりも大きく設定することが望ましい。   Here, the amount of preload is larger than this acting axial load, as in the above-described embodiment, so that preload loss does not occur even if at least a static axial load is applied to the ball screw 3 via the link 2. It is desirable to set.

本実施形態では、電動モータ５と支持軸受１０の内輪１０ｃ間にコイルスプリング１９が弾性装着されているので、支持軸受１０は、ボール１０ｂと接触角がついた状態で保持される。したがって、ボールねじ３に振動を伴う荷重や交番荷重が負荷されても、簡単な構成で電動リニアアクチュエータ１の振動や騒音の発生を抑えることができる。   In this embodiment, since the coil spring 19 is elastically mounted between the electric motor 5 and the inner ring 10c of the support bearing 10, the support bearing 10 is held with a contact angle with the ball 10b. Therefore, even when a load accompanying vibration or an alternating load is applied to the ball screw 3, it is possible to suppress the vibration and noise of the electric linear actuator 1 with a simple configuration.

また、このコイルスプリング１９は、ばね受け２０を介して内輪１０ｃを押圧しているが、内輪１０ｃの回転に伴ってコイルスプリング１９が捩られる恐れがあるため、ここでは、電動モータ５の端部５ｂにスラスト針状ころ軸受からなるスラスト軸受２１が配設され、コイルスプリング１９に無理な捩れが発生しないように、また、高速回転時においても挙動が安定するように工夫がなされている。なお、このスラスト軸受２１は、スラスト針状ころ軸受に限らず、滑り軸受や深溝玉軸受を介装させても良い。   In addition, the coil spring 19 presses the inner ring 10c via the spring receiver 20, but the coil spring 19 may be twisted with the rotation of the inner ring 10c. A thrust bearing 21 made of a thrust needle roller bearing is provided at 5b, and is devised so that excessive twisting does not occur in the coil spring 19 and the behavior is stabilized even at high speed rotation. The thrust bearing 21 is not limited to a thrust needle roller bearing, and may be a sliding bearing or a deep groove ball bearing.

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、電動モータのモータ軸と同軸状に連結され、モータ軸の回転運動を軸方向運動に変換するボールねじを備え、このボールねじにおけるねじ軸を、一対の支持軸受でハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承した構成の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 includes a ball screw that is coaxially connected to a motor shaft of an electric motor and converts rotational motion of the motor shaft into axial motion. The screw shaft in the ball screw is used as a pair of support bearings. Thus, the present invention can be applied to an electric linear actuator having a structure that is supported so as to be rotatable with respect to the housing and not movable in the axial direction.

本発明に係る電動リニアアクチュエータの第１の実施形態を示す要部を断面した正面図である。It is the front view which cut the important section showing a 1st embodiment of an electric linear actuator concerning the present invention. （ａ）は、本発明に係るボールねじを示す縦断面図である。 （ｂ）は、同上駒部材を示す斜視図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the ball screw which concerns on this invention. (B) is a perspective view showing the same piece member. 本発明に係る電動リニアアクチュエータの第２の実施形態を示す要部を断面した正面図である。It is the front view which cut the principal part which shows 2nd Embodiment of the electric linear actuator which concerns on this invention. 従来の電動リニアアクチュエータを示す一部を断面した正面図である。It is the front view which carried out the cross section of a part which shows the conventional electric linear actuator. 図５のボールねじを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the ball screw of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・・・・・・・・・・・・・・・電動リニアアクチュエータ
２・・・・・・・・・・・・・・・・・リンク
３・・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ
４・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・底部
５・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
５ａ・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・端部
６・・・・・・・・・・・・・・・・・カップリング
７・・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
７ａ、８ａ・・・・・・・・・・・・・ねじ溝
８・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
９、１０ｂ、１１ｂ・・・・・・・・・ボール
１０、１１・・・・・・・・・・・・・支持軸受
１０ａ、１１ａ・・・・・・・・・・・外輪
１０ｃ、１１ｃ・・・・・・・・・・・内輪
１２・・・・・・・・・・・・・・・・支持軸
１３・・・・・・・・・・・・・・・・駒窓
１４・・・・・・・・・・・・・・・・駒部材
１５・・・・・・・・・・・・・・・・連結溝
１６・・・・・・・・・・・・・・・・開口縁
１７・・・・・・・・・・・・・・・・皿ばね
１８・・・・・・・・・・・・・・・・ロックナット
１９・・・・・・・・・・・・・・・・コイルスプリング
２０・・・・・・・・・・・・・・・・ばね受け
２１・・・・・・・・・・・・・・・・スラスト軸受
５０・・・・・・・・・・・・・・・・電動リニアアクチュエータ
５１・・・・・・・・・・・・・・・・リンク
５２・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ
５３・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
５４・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
５４ａ、５５ａ・・・・・・・・・・・ねじ溝
５５・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
５６・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
５７・・・・・・・・・・・・・・・・支持軸
５８・・・・・・・・・・・・・・・・リターンチューブ
５９．６０・・・・・・・・・・・・・深溝玉軸受
Ｆ・・・・・・・・・・・・・・・・・負荷荷重
Ｆｒ・・・・・・・・・・・・・・・・ラジアル方向成分 1 .... Electric linear actuator 2 ... Link 3 ... ··························································· Housing 4a Electric motor 5a ... Motor shaft 5b ... ... End 6 ... Coupling 7 ... Screw shafts 7a, 8a ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Thread groove 8 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Nuts 9, 10b, 11b ... Balls 10, 11・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Supporting bearings 10a, 11a ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Outer ring 1 c, 11c .... Inner ring 12 ..... Support shaft 13 ...・ Frame window 14 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Frame member 15 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Connection groove 16 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・... Open edge 17 ... Belleville spring 18 ... Lock nut 19 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Coil spring 20 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ spring receiver 21 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・... Thrust bearing 50 ... Electric linear actuator 51 ... Link 52 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ball screw 53 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Electricity Motor 54 ... screw shaft 54a, 55a ... screw groove 55 ... ... Nut 56 ... ball 57 ... support shaft 58 ... ········································································· Deep groove ball bearing F・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Radial direction component

Claims (4)

ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に同軸状に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部を支持する支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールとを有し、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸を介して連結されたリンクを揺動運動させるボールねじと、前記ねじ軸を前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承する一対の深溝玉軸受からなる支持軸受とを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、前記ボールねじのねじ軸が、前記電動モータのモータ軸にカップリングを介して連結され、前記ナットの両側に配設された前記一対の支持軸受のうち前記電動モータ側と反対側のねじ軸の端部に配設された支持軸受の外輪と前記ハウジングとの間に皿ばねが装着されて定圧予圧が付与され、この皿ばねによって前記支持軸受の外輪が前記電動モータ側に押圧され、前記ねじ軸が当該支持軸受のボールおよび内輪を介して前記電動モータ側に押圧されて、前記一対の支持軸受が、接触角がついた状態で保持されると共に、前記ねじ軸を介して外輪が前記ハウジングに位置決め固定された前記電動モータ側の支持軸受に予圧が付与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。 An electric motor attached to the housing, a screw shaft that is coaxially connected to the motor shaft of the electric motor and has a spiral screw groove formed on the outer periphery, and is externally inserted into the screw shaft, and has one end of a link on the outer periphery. An electric motor comprising: a nut having a support shaft for supporting the portion; a nut having a spiral screw groove corresponding to the screw groove formed on an inner periphery; and a plurality of balls accommodated between the screw grooves. A ball screw that swings a link connected via the support shaft, and the screw shaft is rotatable with respect to the housing and cannot be moved in the axial direction. the electric linear actuator comprising a support bearing comprising a pair of deep groove ball bearing for supporting the screw shaft of the ball screw is connected via a coupling to a motor shaft of the electric motor, on both sides of the nut Disc spring is mounted constant pressure preloading between the outer ring and the housing of the electric motor side opposite to the supporting bearing arranged on the end of the screw shaft of the pair of support bearings that are set is assigned The outer ring of the support bearing is pressed to the electric motor side by the disc spring, the screw shaft is pressed to the electric motor side through the ball and inner ring of the support bearing, and the pair of support bearings are in contact with each other. Rutotomoni are held in corner with electric linear actuator, characterized in that the outer ring via the threaded shaft is preload is applied to the electric motor side of the supporting bearing is positioned and fixed to the housing. 前記予圧量が、前記ボールねじに作用する静的なアキシアル荷重よりも大き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。   The electric linear actuator according to claim 1, wherein the preload amount is set to be larger than a static axial load acting on the ball screw. 前記電動モータ側に配設された前記支持軸受の内輪と前記電動モータとの間にスラスト軸受を介して弾性部材が装着されている請求項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 an elastic member is mounted via an axial bearing between an inner ring of the support bearing disposed on the electric motor side and the electric motor. 前記ボールねじに軽予圧が付与されている請求項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 claim 1, wherein a light preload is applied to the ball screw.
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