JP5982220B2

JP5982220B2 - Electric linear actuator

Info

Publication number: JP5982220B2
Application number: JP2012179753A
Authority: JP
Inventors: 康司立石; 孝明大西
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; NTN Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; NTN Corp
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-08-14
Also published as: JP2014037854A

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ボールねじ軸を回転駆動自在とし、このボールねじ軸を回転駆動することによってナットに結合された出力部材を軸方向に変位可能としている。ボールねじ機構は、摩擦が非常に低く、出力部材側に作用するスラスト荷重によって簡単にボールねじ軸が回転してしまうので、電動モータが停止時に出力部材を位置保持する必要がある。 As a conventional electric linear actuator, for example, a ball screw shaft constituting a ball screw can be driven to rotate by an electric motor supported by a housing, and an output member coupled to a nut by rotating the ball screw shaft. Can be displaced in the axial direction. Since the ball screw mechanism has very low friction and the ball screw shaft easily rotates due to the thrust load acting on the output member side, it is necessary to hold the position of the output member when the electric motor is stopped.

そこで、例えば、電動モータにブレーキ手段を設けたり、あるいは伝達手段としてウオームギアのような低効率なものを設けることがなされているが、その代表的なものとして、図５に示すような電動リニアアクチュエータが知られている。この電動リニアアクチュエータ５０は、電動モータ（図示せず）により回転駆動されるボールねじ軸５１と、このボールねじ軸５１にボール（図示せず）を介して螺合されたボールねじナット５２とを備えるボールねじ機構５３を採用している。電動モータのモータ軸（図示せず）が回転すると、このモータ軸に連結されたボールねじ軸５１が回転し、ボールねじナット５２を直線運動（図の左右方向）に移動させる。 Therefore, for example, a brake means is provided in the electric motor, or a low-efficiency thing such as a worm gear is provided as a transmission means. As a typical example, an electric linear actuator as shown in FIG. It has been known. The electric linear actuator 50 includes a ball screw shaft 51 that is rotationally driven by an electric motor (not shown), and a ball screw nut 52 that is screwed onto the ball screw shaft 51 via a ball (not shown). A ball screw mechanism 53 provided is employed. When a motor shaft (not shown) of the electric motor is rotated, the ball screw shaft 51 connected to the motor shaft is rotated, and the ball screw nut 52 is moved in a linear motion (left-right direction in the figure).

ボールねじ軸５１は、円筒状のハウジング５４、５５に２つの転がり軸受５６、５７によって回転自在に支承されている。これらの転がり軸受５６、５７は、固定用の蓋５８を介して緩み止め用の回り止め部材５９によって固定されている。 The ball screw shaft 51 is rotatably supported by cylindrical housings 54 and 55 by two rolling bearings 56 and 57. These rolling bearings 56 and 57 are fixed by a locking member 59 for preventing loosening via a fixing lid 58.

ボールねじ軸５１の外周には螺旋状のねじ溝５１ａが形成され、ボールを介して円筒状のボールねじナット５２が螺合されている。ボールねじナット５２の内周には螺旋状のねじ溝５２ａが形成され、端部に大径部６０が形成されている。 A spiral screw groove 51a is formed on the outer periphery of the ball screw shaft 51, and a cylindrical ball screw nut 52 is screwed through the ball. A spiral screw groove 52a is formed on the inner periphery of the ball screw nut 52, and a large diameter portion 60 is formed at the end.

大径部６０の側面には、端面がフラットになるようにカットされたフラット部６１が形成されている。このフラット部６１の略中央部には、カムフォロア（回転止め手段）６２が径方向の外側に向けて突設されている。 A flat portion 61 is formed on the side surface of the large-diameter portion 60 and is cut so that the end surface is flat. A cam follower (rotation stop means) 62 projects from the substantially central portion of the flat portion 61 toward the outside in the radial direction.

このように、カムフォロア６２が切欠き部に嵌合されているので、ボールねじナット５２は、ボールねじ軸５１の回転に伴って連れ回りすることがなく、かつ、カムフォロア６２が切欠き部に回転摺動するので、摺動摩擦や摩耗の問題を低減することができる（例えば、特許文献１参照。）。 Since the cam follower 62 is thus fitted in the notch, the ball screw nut 52 does not rotate with the rotation of the ball screw shaft 51, and the cam follower 62 rotates to the notch. Since it slides, the problem of sliding friction and wear can be reduced (for example, refer to Patent Document 1).

特開２００７−３３３０４６号公報JP 2007-333046 A

こうした従来の電動リニアアクチュエータ５０では、ボールねじナット５２のとして回転止め手段としてカムフォロア６２が使用されているため、摺動摩擦や摩耗の問題を低減すると共に、低トルク化を図ることができるが、カムフォロア６２自体が転がり軸受を使用しているためコストが高騰する恐れがある。 In such a conventional electric linear actuator 50, since the cam follower 62 is used as the rotation stop means as the ball screw nut 52, the problem of sliding friction and wear can be reduced and the torque can be reduced. Since 62 itself uses a rolling bearing, the cost may increase.

本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなナットの回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides an electric linear actuator having a simple structure and a low-cost nut rotation prevention mechanism while reducing sliding friction and wear. For the purpose.

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔にスリーブが嵌着され、このスリーブに軸方向に延びるガイド溝が形成されると共に、前記ねじ軸の端部に径方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にガイドピンが僅かな径方向すきまを介して嵌挿され、前記スリーブのガイド溝に係合されている。 In order to achieve the object, the invention according to claim 1 of the present invention transmits a cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, and a rotational force of the electric motor via a motor shaft. A reduction mechanism, and a ball screw mechanism that converts the rotational movement of the electric motor to an axial linear movement of the drive shaft via the reduction mechanism, and the ball screw mechanism includes a support bearing mounted on the housing. And a nut that is supported so as not to move in the axial direction and has a spiral thread groove formed on the inner periphery thereof, and is inserted into the nut via a large number of balls and coaxial with the drive shaft. A screw thread shaft that is integrally formed and has a spiral thread groove corresponding to the thread groove of the nut formed on the outer periphery, and is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing; Said In the electric linear actuator in which a bag hole for accommodating the screw shaft is formed in the wing, a sleeve is fitted into the bag hole of the housing, a guide groove extending in the axial direction is formed in the sleeve, and the screw shaft A through-hole penetrating in the radial direction is formed at the end, and a guide pin is fitted into the through-hole through a slight radial gap and engaged with the guide groove of the sleeve.

このように、電動モータの回転力を伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、ボールねじ機構が、ハウジングに装着された一対の支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、駆動軸と同軸状に一体化され、外周にナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、ハウジングにねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジングの袋孔にスリーブが嵌着され、このスリーブに軸方向に延びるガイド溝が形成されると共に、ねじ軸の端部に径方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にガイドピンが僅かな径方向すきまを介して嵌挿され、スリーブのガイド溝に係合されているので、ガイドピンが貫通孔の中で回転自在となり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなナットの回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することができる。 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 rotatably supported through a pair of support bearings mounted on the housing and not axially movable, and having a helical thread groove formed on the inner periphery, and a number of balls on the nut Screw that is interpolated and integrated coaxially with the drive shaft, has a helical thread groove corresponding to the thread groove of the nut on the outer periphery, and is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing In an electric linear actuator that includes a shaft and has a bag hole that accommodates a screw shaft in the housing, a sleeve is fitted into the bag hole of the housing, and a guide groove extending in the axial direction is formed in the sleeve. In addition, a through-hole penetrating in the radial direction is formed at the end of the screw shaft, and a guide pin is inserted into the through-hole through a slight radial clearance and engaged with the guide groove of the sleeve. Therefore, the guide pin can freely rotate in the through-hole, thereby reducing sliding friction and wear, and providing an electric linear actuator having a simple structure and a cost-effective nut detent mechanism.

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ガイドピンが軸受のころからなり、外周面にクラウニングが形成されていれば、耐摩耗性とせん断強度に富み、入手性が良く低コスト化を図ることができる。 Preferably, as in the invention described in claim 2, if the guide pin is made of a roller of a bearing and a crowning is formed on the outer peripheral surface, the wear resistance and shear strength are high, and the availability is good and the cost is low. Can be achieved.

また、請求項３に記載の発明のように、前記ガイド溝が周方向に２箇所対向して形成されていれば、安定してガイドピンを案内することができる。 Further, as in the invention described in claim 3, if the guide groove is formed so as to oppose two places in the circumferential direction, the guide pin can be stably guided.

また、請求項４に記載の発明のように、前記貫通孔に硬化層が形成されていれば、貫通孔の耐摩耗性を向上させ、長期間に亘ってガイドピンの安定した支持を行うことができる。 It is preferable as defined in claim 4, if it is the hard layer in the through hole is formed, to improve the wear resistance of the through-holes, performing stable support of the guide pins for a long time be able to.

また、請求項５に記載の発明のように、前記ガイドピンが前記ねじ軸の貫通孔にブッシュを介して回転自在に支承されていても良い。 Further, as in the fifth aspect of the present invention, the guide pin may be rotatably supported in the through hole of the screw shaft via a bush.

また、請求項６に記載の発明のように、前記ブッシュが、その金属粉として浸炭焼入が可能な材質からなる焼結合金で形成されていても良いし、また、請求項７に記載の発明のように、前記ブッシュが、繊維状強化材が充填された合成樹脂で形成されていても良い。これにより、ブッシュの耐摩耗性を向上させ、長期間に亘ってガイドピンの安定した支持を行うことができる Further, as in the invention described in claim 6, the bush may be formed of a sintered alloy made of a material that can be carburized and hardened as the metal powder, and the bush described in claim 7. As in the invention, the bush may be formed of a synthetic resin filled with a fibrous reinforcing material. Thereby, the wear resistance of the bush can be improved, and the guide pin can be stably supported over a long period of time.

また、請求項８に記載の発明のように、前記ガイドピンが前記ねじ軸の貫通孔にシェル型の針状ころ軸受からなる転がり軸受を介して回転自在に支承されていても良い。これにより、摺動トルクおよび摺動摩擦や摩耗の低減を一層図ることができる。 Further, as in the invention described in claim 8, the guide pin may be rotatably supported in the through hole of the screw shaft via a rolling bearing made of a shell-type needle roller bearing. Thereby, sliding torque, sliding friction, and wear can be further reduced.

また、請求項９に記載の発明のように、前記ハウジングがアルミ合金から形成されると共に、前記スリーブが当該ハウジングよりも材料強度と耐摩耗性が高い材質で形成されていれば、耐久性を向上させることができる。 Further, as in the ninth aspect of the invention, if the housing is made of an aluminum alloy and the sleeve is made of a material having higher material strength and wear resistance than the housing, durability is improved. Can be improved.

本発明に係る電動リニアアクチュエータは、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔にスリーブが嵌着され、このスリーブに軸方向に延びるガイド溝が形成されると共に、前記ねじ軸の端部に径方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にガイドピンが僅かな径方向すきまを介して嵌挿され、前記スリーブのガイド溝に係合されているので、ガイドピンが貫通孔の中で回転自在となり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなナットの回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することができる。 An electric linear actuator according to the present invention includes a cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, a speed reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and the speed reduction mechanism via the speed reduction mechanism. A ball screw mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion in the axial direction of the drive shaft. The ball screw mechanism is rotatable via a support bearing mounted on the housing and cannot move in the axial direction. And a nut having a spiral thread groove formed on the inner periphery thereof, and a nut inserted into the nut via a number of balls, integrated with the drive shaft, and on the outer periphery thereof. And a screw shaft that is supported so as to be non-rotatable and axially movable with respect to the housing. In the electric linear actuator having a bag hole for accommodating the shaft, a sleeve is fitted into the bag hole of the housing, a guide groove extending in the axial direction is formed in the sleeve, and a diameter is formed at the end of the screw shaft. A through-hole penetrating in the direction is formed, and the guide pin is inserted into the through-hole through a slight radial clearance and engaged with the guide groove of the sleeve. It is possible to provide an electric linear actuator that is rotatable, reduces sliding friction and wear, and has a simple structure and a cost-effective nut rotation prevention mechanism.

（ａ）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、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った横断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the electric linear actuator which concerns on this invention, (b) is a cross-sectional view along the II line | wire of (a). 図１のボールねじ機構を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the ball screw mechanism of FIG. 図１の回転止め部を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the rotation stop part of FIG. （ａ）は、図３の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、図３の他の変形例を示す要部拡大図である。(A) is a principal part enlarged view which shows the modification of FIG. 3, (b) is a principal part enlarged 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.

円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔にスリーブが嵌着され、このスリーブに軸方向に延びるガイド溝が周方向に２箇所対向して形成されると共に、前記ねじ軸の端部に径方向に貫通し、所定の硬化層が形成された貫通孔が形成され、この貫通孔にころ軸受のころからなり、外周面にクラウニングが形成されたガイドピンが僅かな径方向すきまを介して嵌挿され、前記スリーブのガイド溝に係合されている。 A cylindrical housing, an electric motor attached to the housing, a reduction mechanism that transmits the rotational force of the electric motor via a motor shaft, and a rotational movement of the electric motor via the reduction mechanism. A ball screw mechanism that converts linear motion in the axial direction, and this ball screw mechanism is supported by a support bearing mounted on the housing so as to be rotatable and non-movable in the axial direction. A nut formed with a plurality of balls, and is inserted into the nut through a number of balls, is coaxially integrated with the drive shaft, and has a helical thread groove corresponding to the screw groove of the nut on the outer periphery. An electric linear motor that is formed with a screw shaft that is formed so as to be non-rotatable with respect to the housing and supported so as to be axially movable, and in which a bag hole that accommodates the screw shaft is formed in the housing. In the actuator, a sleeve is fitted in the bag hole of the housing, and guide grooves extending in the axial direction are formed in the sleeve so as to face each other in the circumferential direction, and penetrate the end portion of the screw shaft in the radial direction. A through hole in which a predetermined hardened layer is formed, a guide pin having a roller bearing roller formed in the through hole, and a crowning formed on the outer peripheral surface is inserted through a slight radial clearance, It is engaged with the guide groove of the sleeve.

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（ａ）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、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った横断面図、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の回り止め機構を示す要部拡大図、図４（ａ）は、図３の変形例を示す要部拡大図、（ｂ）は、図３の他の変形例を示す要部拡大図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing an embodiment of an electric linear actuator according to the present invention, FIG. 1B is a transverse sectional view taken along line II of FIG. 1A, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the actuator body of FIG. 3, FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing the rotation prevention mechanism of FIG. 1, FIG. 4 (a) is an enlarged view of a main part showing a modification of FIG. It is a principal part enlarged view which shows the other modification of FIG.

この電動リニアアクチュエータ１は、図１（ａ）に示すように、円筒状のハウジング２と、このハウジング２に取り付けられた電動モータ３と、この電動モータ３の回転力をモータ軸３ａを介して伝達する一対の平歯車４、５からなる減速機構６と、この減速機構６を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８とを備えている。 As shown in FIG. 1A, the electric linear actuator 1 includes a cylindrical housing 2, an electric motor 3 attached to the housing 2, and the rotational force of the electric motor 3 via a motor shaft 3a. A speed reduction mechanism 6 comprising a pair of spur gears 4 and 5 for transmission, and a ball screw mechanism 8 for converting the rotational motion of the electric motor 3 into the linear motion of the drive shaft 7 via the speed reduction mechanism 6 are provided. Yes.

ハウジング２は、Ａ６０６３ＴＥやＡＤＣ１２等のアルミ合金からなり、第１のハウジング２ａと、その端面に衝合された第２のハウジング２ｂとを備え、固定ボルト（図示せず）によって一体に固定されている。第１のハウジング２ａには電動モータ３が取り付けられると共に、第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂには、ねじ軸１２を収容するための袋孔９、１０が形成されている。 The housing 2 is made of an aluminum alloy such as A6063TE or ADC12, and includes a first housing 2a and a second housing 2b abutted on the end face thereof, and is integrally fixed by a fixing bolt (not shown). Yes. An electric motor 3 is attached to the first housing 2a, and bag holes 9 and 10 for accommodating the screw shafts 12 are formed in the first housing 2a and the second housing 2b.

電動モータ３のモータ軸３ａの端部には小平歯車４が圧入により相対回転不能に取り付けられ、第２のハウジング２ｂに装着された転がり軸受１１によって回転自在に支持されている。大平歯車５は、後述するボールねじ機構８を構成するナット１４に一体形成され、小平歯車４に噛合している。駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１２と一体に構成されている。 A small spur gear 4 is attached to the end of the motor shaft 3a of the electric motor 3 so as not to be relatively rotatable by press fitting, and is rotatably supported by a rolling bearing 11 attached to the second housing 2b. The large spur gear 5 is integrally formed with a nut 14 constituting a ball screw mechanism 8 described later, and meshes with the small spur gear 4. The drive shaft 7 is configured integrally with a screw shaft 12 constituting the ball screw mechanism 8.

ねじ軸１２は、（ｂ）に示すように、その端部にガイドピン２０が嵌挿されると共に、第１のハウジング２ａの袋孔９にスリーブ１８が装着され、このスリーブ１８に形成されたガイド溝１８ａにガイドピン２０を係合させることにより、ねじ軸１２の回り止めを行う。 As shown in (b), the screw shaft 12 has a guide pin 20 inserted into its end, and a sleeve 18 is mounted in the bag hole 9 of the first housing 2a. By engaging the guide pin 20 with the groove 18a, the screw shaft 12 is prevented from rotating.

ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１２と、このねじ軸１２にボール１３を介して外挿されたナット１４とを備えている。ねじ軸１２は、外周に螺旋状のねじ溝１２ａが形成され、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。一方、ナット１４は、ねじ軸１２に外装されると共に、内周にねじ軸１２のねじ溝１２ａに対応する螺旋状のねじ溝１４ａが形成され、これらねじ溝１２ａ、１４ａとの間に多数のボール１３が転動自在に収容されている。そして、ナット１４は、ハウジング（図示せず）に対して、２つの支持軸受１５、１６を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。１７は、ナット１４のねじ溝１４ａを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材１７によって多数のボール１３が無限循環することができる。 As shown in an enlarged view in FIG. 2, the ball screw mechanism 8 includes a screw shaft 12 and a nut 14 that is externally inserted to the screw shaft 12 via a ball 13. The screw shaft 12 has a spiral thread groove 12a formed on the outer periphery thereof, and is supported so as to be movable in the axial direction and non-rotatable. On the other hand, the nut 14 is externally mounted on the screw shaft 12, and a helical screw groove 14 a corresponding to the screw groove 12 a of the screw shaft 12 is formed on the inner periphery, and a large number of screws 14 a and 14 a are formed between the nuts 14. A ball 13 is accommodated so as to roll freely. The nut 14 is supported by a housing (not shown) via two support bearings 15 and 16 so as to be rotatable and not movable in the axial direction. Reference numeral 17 denotes a piece member that constitutes a circulation member by connecting the screw grooves 14a of the nut 14, and the piece member 17 can circulate a large number of balls 13 infinitely.

各ねじ溝１２ａ、１４ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール１３との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。 The cross-sectional shape of each thread groove 12a, 14a may be a circular arc shape or a Gothic arc shape, but here, it has a Gothic arc shape that allows a large contact angle with the ball 13 and a small axial clearance. Is formed. Thereby, the rigidity with respect to an axial load becomes high and generation | occurrence | production of a vibration can be suppressed.

ナット１４はＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、真空浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、熱処理後のスケール除去のためのバフ加工等を省略することができ、低コスト化を図ることができる。一方、ねじ軸１２はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、あるいは浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。 The nut 14 is made of case-hardened steel such as SCM415 or SCM420, and its surface is subjected to hardening treatment in the range of 55 to 62HRC by vacuum carburizing and quenching. Thereby, the buffing etc. for the scale removal after the heat treatment can be omitted, and the cost can be reduced. On the other hand, the screw shaft 12 is made of medium carbon steel such as S55C or case-hardened steel such as SCM415 or SCM420, and the surface thereof is hardened in the range of 55 to 62HRC by induction hardening or carburizing hardening.

ナット１４の外周には減速機構６を構成する大平歯車５が一体に形成されると共に、この大平歯車５の両側に２つの支持軸受１５、１６が所定のシメシロを介して圧入されている。これにより、駆動軸７からスラスト荷重が負荷されても支持軸受１５、１６と大平歯車５の軸方向の位置ズレを防止することができる。また、２つの支持軸受１５、１６は、両端部にシールド板が装着された密封型の深溝玉軸受で構成され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から摩耗粉等が軸受内部に侵入するのを防止している。 A large spur gear 5 constituting the speed reduction mechanism 6 is integrally formed on the outer periphery of the nut 14, and two support bearings 15, 16 are press-fitted on both sides of the large spur gear 5 via a predetermined squeeze. As a result, even if a thrust load is applied from the drive shaft 7, it is possible to prevent the axial displacement between the support bearings 15, 16 and the large spur gear 5. Further, the two support bearings 15 and 16 are constituted by sealed deep groove ball bearings having shield plates attached to both ends thereof, leakage of lubricating grease sealed inside the bearing, wear powder from the outside, and the like. Is prevented from entering the inside of the bearing.

ここで、本実施形態では、図３に示すように、第１のハウジング２ａの袋孔９に筒状のスリーブ１８が圧入されている。このスリーブ１８は、硬化処理されたＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼、あるいはＳ４５Ｃ等の炭素鋼からなり、後述する回り止め機構２１を構成する軸方向に延びるガイド溝１８ａ、１８ａが周方向に２箇所対向して形成されている。これにより、少なくともアルミ合金からなる第１のハウジング２ａよりも材料強度と耐摩耗性が高くなり、耐久性を向上させることができる。 Here, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a cylindrical sleeve 18 is press-fitted into the bag hole 9 of the first housing 2a. The sleeve 18 is made of a hardened high carbon chrome bearing steel such as SUJ2 or carbon steel such as S45C, and has two guide grooves 18a and 18a extending in the axial direction that constitute a detent mechanism 21 described later in the circumferential direction. It is formed to face each other. Thereby, material strength and abrasion resistance become higher than at least the first housing 2a made of an aluminum alloy, and durability can be improved.

一方、ねじ軸１２の端部には径方向に貫通する貫通孔１９が形成され、この貫通孔１９にガイドピン２０が僅かな径方向すきまを介して嵌挿されている。この貫通孔１９は、高周波焼入れによって表面硬さを６０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されている。 On the other hand, a through hole 19 penetrating in the radial direction is formed at the end of the screw shaft 12, and a guide pin 20 is inserted into the through hole 19 through a slight radial gap. The through-hole 19 is formed with a predetermined hardened layer having a surface hardness in the range of 60 to 64 HRC by induction hardening.

また、ガイドピン２０は、耐摩耗性とせん断強度に富み、入手性が良く低コストな、ころ軸受のころが使用されている。特に、ころ軸受のころを使用することにより、外周面にクラウニングが形成されているので、貫通孔１９との接触においてエッジロードを防止して接触面圧を低下させて耐久性を向上させることができる。なお、ころ軸受とは、針状ころ、円筒ころを含むものとする。そして、このガイドピン２０がスリーブ１８のガイド溝１８ａに係合し、ねじ軸１２の軸方向の案内と共に回り止めを行う。このガイドピン２０と、このガイドピン２０に係合するガイド溝１８ａを有するスリーブ１８とで回り止め機構２１を構成している。 Further, the guide pin 20 is made of a roller bearing that has high wear resistance and shear strength, is readily available, and is low in cost. In particular, by using the roller of the roller bearing, the crowning is formed on the outer peripheral surface, so that edge load can be prevented in contact with the through hole 19 to reduce the contact surface pressure and improve durability. it can. The roller bearing includes needle rollers and cylindrical rollers. The guide pin 20 engages with the guide groove 18 a of the sleeve 18 to prevent rotation with the axial guide of the screw shaft 12. The guide pin 20 and the sleeve 18 having the guide groove 18a engaged with the guide pin 20 constitute a rotation preventing mechanism 21.

このように、ガイド溝１８ａに係合するガイドピン２０がねじ軸１２の貫通孔１９に僅かなすきまを介して嵌挿されているので、ガイドピン２０が貫通孔１９の中で回転自在となり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなナットの回り止め機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することができる。また、貫通孔１９が高周波焼入れによって表面硬さを６０〜６４ＨＲＣの範囲に所定の硬化層が形成されているので、ガイドピン２０として針状ころを使用しても、貫通孔１９の耐摩耗性を向上させ、長期間に亘ってガイドピン２０の安定した支持を行うことができる。 Thus, since the guide pin 20 that engages with the guide groove 18a is fitted and inserted into the through hole 19 of the screw shaft 12 through a slight gap, the guide pin 20 becomes rotatable in the through hole 19, It is possible to provide an electric linear actuator that is capable of reducing sliding friction and wear and having a simple structure and a low-cost nut rotation prevention mechanism. In addition, since a predetermined hardened layer is formed in the through hole 19 by induction hardening with a surface hardness in the range of 60 to 64 HRC, even if a needle roller is used as the guide pin 20, the wear resistance of the through hole 19. The guide pin 20 can be stably supported over a long period of time.

図４（ａ）に、図３の変形例を示す。なお、この実施形態は前述したものと基本的にはガイドピン２０の支持構造が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 4A shows a modification of FIG. This embodiment basically differs from the above-described one only in the support structure of the guide pin 20, and other parts and parts having the same parts or parts having the same functions as those of the above-described embodiments are given the same reference numerals. Therefore, detailed description is omitted.

この回り止め機構２２は、ガイドピン２０と、このガイドピン２０を回転自在に支承するブッシュ２３を備えている。すなわち、ねじ軸１２の端部には径方向に貫通する貫通孔２４と、この貫通孔２４の両端部に、貫通孔２４よりも大径の装着部２４ａ、２４ａが形成されている。そして、装着部２４ａにリング状のブッシュ２３が嵌合されると共に、ガイドピン２０がこれらブッシュ２３、２３と貫通孔２４に僅かな径方向すきまを介して嵌挿されている。 The anti-rotation mechanism 22 includes a guide pin 20 and a bush 23 that rotatably supports the guide pin 20. That is, a through hole 24 that penetrates in the radial direction is formed at the end of the screw shaft 12, and mounting portions 24 a and 24 a that are larger in diameter than the through hole 24 are formed at both ends of the through hole 24. And the ring-shaped bush 23 is fitted by the mounting part 24a, and the guide pin 20 is inserted by these bushes 23 and 23 and the through-hole 24 via a slight radial clearance.

このように、ガイド溝１８ａに係合するガイドピン２０がねじ軸１２の貫通孔２４とブッシュ２３に僅かなすきまを介して嵌挿されているので、前述した実施形態と同様、ガイドピン２０が貫通孔２４の中で回転自在となり、摺動摩擦や摩耗の低減を図ることができる。 Thus, since the guide pin 20 that engages with the guide groove 18a is fitted and inserted into the through hole 24 and the bush 23 of the screw shaft 12 through a slight gap, the guide pin 20 is inserted in the same manner as in the above-described embodiment. It becomes rotatable in the through-hole 24, and sliding friction and wear can be reduced.

ここで、ブッシュ２３は焼結合金からなり、その金属粉として浸炭焼入が可能な材質、例えば、Ｃ（炭素）が０．１３ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケル）が０．２１ｗｔ％、Ｃｒ（クロム）が１．１ｗｔ％、Ｃｕ（銅）が０．０４ｗｔ％、Ｍｎ（マンガン）が０．７６ｗｔ％、Ｍｏ（モリブデン）が０．１９ｗｔ％、Ｓｉ（シリコン）が０．２０ｗｔ％、残りがＦｅ（鉄）等からなるＳＣＭ４１５を例示することができる。これにより、耐摩耗性を向上させ、長期間に亘ってガイドピン２０の安定した支持を行うことができる。 Here, the bush 23 is made of a sintered alloy and can be carburized and hardened as its metal powder, for example, C (carbon) is 0.13 wt%, Ni (nickel) is 0.21 wt%, and Cr (chromium). Is 1.1 wt%, Cu (copper) is 0.04 wt%, Mn (manganese) is 0.76 wt%, Mo (molybdenum) is 0.19 wt%, Si (silicon) is 0.20 wt%, and the rest is Fe ( An example is SCM415 made of iron. Thereby, abrasion resistance can be improved and the stable support of the guide pin 20 can be performed over a long period of time.

なお、ブッシュ２３の材質は、前述した材質以外にも、ＧＦ（グラス繊維）等の繊維状強化材が所定量充填された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１２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。繊維状強化材としては、ＧＦに限らず、これ以外に、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。 The material of the bush 23 may be formed of a thermoplastic synthetic resin such as PA (polyamide) 66 filled with a predetermined amount of a fibrous reinforcing material such as GF (glass fiber) other than the materials described above. good. Thereby, even if an impact load is applied to the screw shaft 12, it can be mitigated. Examples of the fibrous reinforcing material include not only GF but also CF (carbon fiber), aramid fiber, boron fiber, and the like.

ブッシュ２３の他の材質として、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ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の所謂スーパー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、あるいは、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。 Other materials for the bushing 23 include thermoplastic synthetic resins such as so-called engineering plastics such as PPA (polyphthalamide) and PBT (polybutylene terephthalate), polyphenylene sulfide (PPS), and polyether ether ketone (PEEK). ), Thermoplastic synthetic resins called super engineering plastics such as polyamideimide (PAI), or thermosetting synthetic resins such as phenolic resin (PF), epoxy resin (EP), polyimide resin (PI), etc. It may be.

図４（ｂ）に、図３の他の変形例を示す。この実施形態は前述したものと基本的にはガイドピン２０の支持構造が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 4B shows another modification of FIG. This embodiment basically differs from the above-described one only in the support structure of the guide pin 20, and the same parts and parts having the same functions as those of the above-described embodiments or parts and parts having the same functions are denoted by the same reference numerals. Detailed description is omitted.

この回り止め機構２５は、ガイドピン２０と、このガイドピン２０を回転自在に支承する転がり軸受２６を備えている。すなわち、ねじ軸１２の端部には径方向に貫通する貫通孔２７が形成されている。そして、この貫通孔２７に転がり軸受２６が装着されている。この転がり軸受２６は、貫通孔２７に圧入される鋼板プレス製の外輪２８と、保持器２９を介して外輪２８に転動自在に収容された複数の針状ころ３０とを備えた、所謂シェル型の針状ころ軸受で構成されている。これにより、入手性が高く、低コスト化を図ることができる。 The detent mechanism 25 includes a guide pin 20 and a rolling bearing 26 that rotatably supports the guide pin 20. That is, a through hole 27 that penetrates in the radial direction is formed at the end of the screw shaft 12. A rolling bearing 26 is attached to the through hole 27. The rolling bearing 26 includes a so-called shell including an outer ring 28 made of a steel plate press-fitted into a through hole 27 and a plurality of needle rollers 30 accommodated in the outer ring 28 via a cage 29 so as to be freely rollable. It consists of a needle roller bearing of the type. Thereby, availability is high and cost reduction can be achieved.

このように、ガイド溝１８ａに係合するガイドピン２０が、ねじ軸１２の貫通孔２７に装着された転がり軸受２６により回転自在に支承されているので、前述した実施形態と同様、摺動トルクおよび摺動摩擦や摩耗の低減を一層図ることができる。 Thus, since the guide pin 20 engaged with the guide groove 18a is rotatably supported by the rolling bearing 26 attached to the through hole 27 of the screw shaft 12, the sliding torque is the same as in the above-described embodiment. In addition, sliding friction and wear can be further reduced.

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 includes a ball screw mechanism that is used in a drive unit of a general industrial electric motor, an automobile, or the like, and that converts a rotation input from an electric motor into a linear motion of a drive shaft via the ball screw mechanism. Applicable to electric linear actuators.

１電動リニアアクチュエータ
２ハウジング
２ａ第１のハウジング
２ｂ第２のハウジング
３電動モータ
３ａモータ軸
４小平歯車
５大平歯車
６減速機構
７駆動軸
８ボールねじ機構
９、１０袋孔
１１、２６転がり軸受
１２ねじ軸
１２ａ、１４ａねじ溝
１３ボール
１４ナット
１５、１６支持軸受
１７駒部材
１８スリーブ
１８ａガイド溝
１９、２４、２７貫通孔
２０ガイドピン
２１、２２、２５回り止め機構
２３ブッシュ
２４ａ装着部
２８外輪
２９保持器
３０針状ころ
５０電動リニアアクチュエータ
５１ボールねじ軸
５１ａねじ溝
５２ボールねじナット
５３ボールねじ機構
５４、５５ハウジング
５６、５７転がり軸受
５８蓋
５９回り止め部材
６０大径部
６１フラット部
６２カムフォロア（回転止め手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric linear actuator 2 Housing 2a 1st housing 2b 2nd housing 3 Electric motor 3a Motor shaft 4 Small spur gear 5 Large spur gear 6 Reduction mechanism 7 Drive shaft 8 Ball screw mechanism 9, 10 Bag hole 11, 26 Rolling bearing 12 Screw Shafts 12a, 14a Screw grooves 13 Balls 14 Nuts 15, 16 Support bearings 17 Frame members 18 Sleeves 18a Guide grooves 19, 24, 27 Through holes 20 Guide pins 21, 22, 25 Anti-rotation mechanism 23 Bush 24a Mounting part 28 Outer ring 29 Holding 30 Needle roller 50 Electric linear actuator 51 Ball screw shaft 51a Screw groove 52 Ball screw nut 53 Ball screw mechanism 54, 55 Housing 56, 57 Rolling bearing 58 Lid 59 Non-rotating member 60 Large diameter part 61 Flat part 62 Cam follower (Rotation) Stopping means)

Claims

円筒状のハウジングと、
このハウジングに取り付けられた電動モータと、
この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、
この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、
このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成されると共に、
前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する袋孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、
前記ハウジングの袋孔にスリーブが嵌着され、このスリーブに軸方向に延びるガイド溝が形成されると共に、前記ねじ軸の端部に径方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にガイドピンが僅かな径方向すきまを介して嵌挿され、前記スリーブのガイド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 cylindrical 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 a screw shaft supported so as to be axially movable,
In the electric linear actuator in which a bag hole for accommodating the screw shaft is formed in the housing,
A sleeve is fitted into the bag hole of the housing, a guide groove extending in the axial direction is formed in the sleeve, and a through hole penetrating in the radial direction is formed at an end of the screw shaft, and the guide is inserted into the through hole. An electric linear actuator characterized in that a pin is inserted and inserted through a slight radial clearance and is engaged with a guide groove of the sleeve.

前記ガイドピンが軸受のころからなり、外周面にクラウニングが形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。 The electric linear actuator according to claim 1, wherein the guide pin is made of a roller of a bearing, and a crowning is formed on an outer peripheral surface.

前記ガイド溝が周方向に２箇所対向して形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。 The electric linear actuator according to claim 1, wherein the guide groove is formed so as to face two places in the circumferential direction.

前記貫通孔に硬化層が形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。 Electric linear actuator according to claim 1, hard layer in the through hole is formed.

前記ガイドピンが前記ねじ軸の貫通孔にブッシュを介して回転自在に支承されている請求項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 guide pin is rotatably supported by a through hole of the screw shaft via a bush.

前記ブッシュが、その金属粉として浸炭焼入が可能な材質からなる焼結合金で形成されている請求項５に記載の電動リニアアクチュエータ。 The electric linear actuator according to claim 5, wherein the bush is formed of a sintered alloy made of a material that can be carburized and quenched as the metal powder.

前記ブッシュが、繊維状強化材が充填された合成樹脂で形成されている請求項５に記載の電動リニアアクチュエータ。 The electric linear actuator according to claim 5, wherein the bush is made of a synthetic resin filled with a fibrous reinforcing material.

前記ガイドピンが前記ねじ軸の貫通孔にシェル型の針状ころ軸受からなる転がり軸受を介して回転自在に支承されている請求項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 guide pin is rotatably supported in a through hole of the screw shaft via a rolling bearing formed of a shell-type needle roller bearing.

前記ハウジングがアルミ合金から形成されると共に、前記スリーブが当該ハウジングよりも材料強度と耐摩耗性が高い材質で形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。 The electric linear actuator according to claim 1, wherein the housing is made of an aluminum alloy, and the sleeve is made of a material having higher material strength and wear resistance than the housing.