JP7105557B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

電動アクチュエータ Download PDF

Info

Publication number
JP7105557B2
JP7105557B2 JP2017226806A JP2017226806A JP7105557B2 JP 7105557 B2 JP7105557 B2 JP 7105557B2 JP 2017226806 A JP2017226806 A JP 2017226806A JP 2017226806 A JP2017226806 A JP 2017226806A JP 7105557 B2 JP7105557 B2 JP 7105557B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
housing
bearing
electric actuator
backup
linear motion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017226806A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019097352A (ja
Inventor
晃央 加藤
悠紀 内藤
洋平 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp filed Critical NTN Corp
Priority to JP2017226806A priority Critical patent/JP7105557B2/ja
Priority to DE112018006036.5T priority patent/DE112018006036T5/de
Priority to US16/762,980 priority patent/US11434953B2/en
Priority to PCT/JP2018/043279 priority patent/WO2019103124A1/ja
Publication of JP2019097352A publication Critical patent/JP2019097352A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7105557B2 publication Critical patent/JP7105557B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/06Cast metal casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20Sliding surface consisting mainly of plastics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58Raceways; Race rings
    • F16C33/583Details of specific parts of races
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/2015Means specially adapted for stopping actuators in the end position; Position sensing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/24Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/30Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for axial load mainly
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/30Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for axial load mainly
    • F16C19/32Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for axial load mainly for supporting the end face of a shaft or other member, e.g. footstep bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00Apparatus or articles in engineering in general
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H2025/2043Screw mechanisms driving an oscillating lever, e.g. lever with perpendicular pivoting axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H2025/2062Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2087Arrangements for driving the actuator using planetary gears

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。
近年、車両等の省力化、低燃費化を目的とした電動化が進んでいる。例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリング等の操作を電動モータの力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このような用途に使用されるアクチュエータとして、電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構等の運動変換機構を有する電動アクチュエータが知られている。
上記のような電動アクチュエータでは、電動モータや運動変換機構等の各部品が、ハウジングの内部に収容される。例えば、下記の特許文献1では、ハウジングの内部に各部品を組み込み可能とするために、複数の筒状のケースを組み合わせてハウジングが構成される。
特開2017-184482号公報
上記特許文献1に記載の電動アクチュエータでは、ハウジングの内部構造が複雑であるため、ハウジングを多数の筒状のケース(モータケース、減速ギヤケース、伝達ギヤケース、軸受ケース、軸ケース等)で構成している。この場合、各ケースの合わせ面が複数箇所に設けられるため、各合わせ面に、内部への水等の侵入を防止するためにシール手段(例えばガスケット)を設ける必要があり、シール手段自体のコストがかかるとともに、シール手段を設ける工数を要する。また、筒状のケース同士を組み付ける際に、各ケースの内部に収容された部品同士を連結する必要があるため、組立作業が煩雑になる。さらに、部品同士を連結すると同時に、組み立てられた筒状のケース(ハウジング)で部品同士の連結部が覆われるため、連結部の良否を確認することができない。
以上の事情から、本発明は、電動アクチュエータのコスト低減及び組立性の向上を図ることを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は、電動モータと、前記電動モータで回転駆動される回転部材、及び、前記回転部材と螺合した直動部材を有し、回転部材の回転運動を直動部材の直線運動に変換する運動変換機構と、前記電動モータ及び前記運動変換機構を内部に収容するハウジングとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングが、前記回転部材の軸方向と平行な平面で分割された一対のハウジング分割体からなる電動アクチュエータを提供する。
このように、ハウジングを、運動変換機構の回転部材の軸方向と平行な平面で分割することで、内部の構造が複雑な場合であっても、この分割面のみで、内部に各部品を組み込み可能なハウジング構造を得ることができる。これにより、上記の分割面(一対のハウジング分割体の合わせ面)のみにシール手段を設ければよいため、コスト及び工数を低減できる。また、上記の電動アクチュエータは、一方のハウジング分割体に、電動モータ及び運動変換機構を組み付けた後、他方のハウジング分割体を一方のハウジング分割体に固定することで組み立てることができる。この場合、ハウジング内に収容する各部品の連結状態を確認しながら、これらの部品を一方のハウジング分割体に組み付けることができるため、組付け作業性が向上すると共に、組付け不良を確実に防止できる。
上記の電動アクチュエータには、回転部材の外周面を支持する環状のラジアル軸受を設けることができる。このラジアル軸受をハウジングに直接取り付けると、ラジアル軸受を背後から支持するバックアップ面が一対のハウジング分割体に跨って設けられるため、ラジアル軸受の軸受面(内周面)の真円度が悪化し、回転部材の回転精度の低下を招くおそれがある。特に、ラジアル軸受が樹脂で形成される場合、成形収縮の影響を抑えるために薄肉の円筒状に形成する必要があるが、このような薄肉の樹脂からなるラジアル軸受を、一対のハウジング分割体に跨って設けられたバックアップ面に取り付けると、軸受面の真円度が悪化しやすい。
例えば、一対のハウジング分割体を仮組みした状態で、これらに跨って設けられるバックアップ面に軸方向から工具を挿入して円筒面状に加工すれば、バックアップ面を高い真円度で加工することができる。しかし、このような加工を行うためには、ハウジングに、工具を挿入するための軸方向の貫通穴を設ける必要がある。この場合、バックアップ面を加工した後、ハウジングに設けられた貫通穴をシールする処理が必要となるため、部品数及び工数増や電動アクチュエータの大型化を招く。
そこで、ラジアル軸受とハウジングとの間にバックアップ部材を介在させ、このバックアップ部材の内周面に、全周で連続した円筒面状のバックアップ面を設け、このバックアップ面にラジアル軸受を取り付けることが好ましい。この場合、ラジアル軸受が取り付けられるバックアップ面が一部品(バックアップ部材)に設けられるため、バックアップ面を高精度に加工しやすくなる。これにより、バックアップ面の真円度、ひいてはラジアル軸受の軸受面の真円度が高められて、回転部材の回転精度が向上する。
上記の電動アクチュエータには、前記回転部材に固定された一方の軌道輪に設けられた一方の軌道面と、前記バックアップ部材あるいはこれに固定された他方の軌道輪に設けられた他方の軌道面と、両軌道面の軸方向間に介在された複数の転動体とを備えたスラスト軸受を設けることができる。このように、回転部材をスラスト軸受で支持する場合、転動体を支持する他方の軌道面を、バックアップ部材に直接設け、あるいは、バックアップ部材に固定された他方の軌道輪に設けることが好ましい。これにより、スラスト軸受の他方の軌道面の面精度(平面度、振れ精度等)が高められる。また、ラジアル軸受を支持するバックアップ面と、スラスト軸受の軌道面あるいは軌道輪を支持するバックアップ面とが共通のバックアップ部材に設けられることで、ハウジングの内部構造がコンパクト化されると共に、スラスト軸受の軌道面とラジアル軸受の軸受面との相対的な位置精度が高められるため、回転部材の回転精度のさらなる向上が図られる。
上記の電動アクチュエータには、直動部材の軸方向移動を所定位置で規制する規制手段を設けることが好ましい。例えば、直動部材の端面とこれに軸方向で対向する部材の端面とを当接させることで、直動部材のそれ以上の軸方向移動を規制することができる。しかし、この場合、直動部材の端面とこれに軸方向で対向する部材の端面とが強い力で圧接されて互いに食いついてしまうため、その後に反対方向に回転部材を回転させることが困難となるおそれがある。
そこで、前記直動部材の端面に突出部を設けると共に、この端面と軸方向に対向する前記スラスト軸受の一方の軌道輪の端面に突出部を設け、前記直動部材の突出部と前記一方の軌道輪の突出部とを回転方向で係合させることにより、前記直動部材の軸方向移動を規制することが好ましい。このように、直動部材及びスラスト軸受の軌道輪に設けた突出部同士を回転方向で当接させることで、直動部材の端面と軌道輪の端面との食いつきが回避されるため、その後に回転部材を支障なく反対方向に回転させることができる。
以上のように、電動モータ及び運動変換機構を内部に収容するハウジングを、回転部材の軸方向と平行な平面で分割された一対のハウジング分割体で構成することで、電動アクチュエータのコスト低減及び組立性の向上を図ることができる。
電動アクチュエータの他方のハウジング分割体を取り外した状態を示す平面図である。 図1のII-II断面図である。 減速機の正面図である。 図2のIV-IV断面図である。 (A)はナットを軸方向一方側から見た斜視図であり、(B)は同ナットを軸方向他方側から見た斜視図である。 スラスト軸受の他方の軌道輪の斜視図である。 内部に各部品を組み込んだ一方のハウジング分割体に、他方のハウジング分割体を組み付ける様子を示す斜視図である。 (A)は他の実施形態に係るナットを軸方向一方側から見た斜視図であり、(B)は同ナットを軸方向他方側から見た斜視図である。 他の実施形態に係るスラスト軸受の斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態に係る電動アクチュエータ1は、図1に示すように、電動モータ10と、電動モータ10の回転運動を減速して出力する減速機60と、減速機60から出力された回転運動を直線運動に変換して出力する第1の運動変換機構20と、第1の運動変換機構20から出力された直線運動を出力軸(図示省略)の回転運動に変換する第2の運動変換機構30と、これらを収容するハウジング40とを主に備える。ハウジング40は、図2に示すように、一対のハウジング分割体41、42で構成される。図1では、一方のハウジング分割体41から他方のハウジング分割体42を取り外し、ハウジング40の内部に収容した各部品が見えた状態を示す。
電動モータ10は、周知のブラシ付きモータあるいはブラシレスモータであり、モータ本体11と回転軸12とを有する。モータ本体11には、図示しない配線が接続され、この配線はハウジング40に設けられた貫通穴(図示省略)を介して外部に延びている。この貫通穴と配線との間の隙間は、ゴム等からなるグロメット(図示省略)で密閉される。
減速機60は、電動モータ10と第1の運動変換機構20との軸方向間に配される。本実施形態では、減速機60として、図3に示すような遊星歯車機構を用いている。具体的に、減速機60は、入力回転体としての太陽ギヤ61と、太陽ギヤ61の外周に配置された軌道リングとしてのリングギヤ62と、太陽ギヤ61とリングギヤ62との間に回転可能に配置された遊星回転体しての複数の遊星ギヤ63と、各遊星ギヤ63を保持する出力回転体としてのキャリア64とを有する。
太陽ギヤ61は、電動モータ10の回転軸12に固定され、回転軸12と一体的に回転する。リングギヤ62は、ハウジング40に対して回転しないように固定されている。複数の遊星ギヤ63は、太陽ギヤ61とリングギヤ62との間に配置され、これらと噛み合うように組み付けられている。また、各遊星ギヤ63は、それぞれの軸心がピン等によりキャリア64に対して回転可能に取り付けられている。電動モータ10の回転軸12を回転駆動すると、これと一体に太陽ギヤ61が回転し、これに伴って複数の遊星ギヤ63が自転しながらリングギヤ62に沿って公転する。これにより、キャリア64が、回転軸12よりも低回転数且つ高トルクで回転する。
第1の運動変換機構20は、回転部材としてのねじ軸21と、ねじ軸21と螺合した直動部材としてのナット22とからなるねじ機構で構成される。ねじ軸21及びナット22は金属で形成され、例えば鋼材で形成される。本実施形態では、図4に示すように、第1の運動変換機構20が、ねじ軸21の外周面に形成されたねじ溝21aと、ナット22の内周面に形成されたねじ溝22aとが直接接触して螺合する、すべりねじ機構で構成される。ねじ軸21は、減速機60のキャリア64に連結され、キャリア64と一体的に回転する。電動モータ10の回転軸12が正回転又は逆回転して、その回転運動が減速機60を介してねじ軸21に伝達されると、ねじ軸21が正回転又は逆回転し、これに伴ってナット22が軸方向に前進又は後退することで、回転運動が直線運動に変換される。なお、第1の運動変換機構20として、すべりねじ機構に代えて、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝との間に多数のボールを介在させたボールねじ機構を用いてもよい。
第2の運動変換機構30は、図1に示すように、円筒部31a及びアーム部31bを有する揺動部材31を備える。揺動部材31のアーム部31bは、ナット22に連結される。具体的には、アーム部31bに形成された長孔31b1に、ナット22から突出したピン状の連結部材32が挿入される。揺動部材31の円筒部31aの内周には、スプライン穴31a1が設けられる。このスプライン穴31a1に、ねじ軸21と直交する方向に延びる出力軸(図示省略)が挿入され、これらがスプライン嵌合することでトルク伝達可能に連結される。揺動部材31の円筒部31aの外周面は、各ハウジング分割体41、42に設けられた貫通穴43に挿入され、この貫通穴43の内周面で摺動支持される。以上の構成を有する揺動部材31が、スプライン穴31a1を中心に揺動することにより、ナット22の直線運動が、スプライン穴31a1に挿入された出力軸の回転運動に変換される。
このように、電動モータ10の出力を、減速機60、第1の運動変換機構20(ねじ機構)及び第2の運動変換機構30を介して、電動モータ10の回転軸12と直交する出力軸に伝達することにより、大きな減速比が得られると共に、電動アクチュエータ1を、出力軸の軸方向(図1の紙面と直交する方向)で小型化(薄型化)することができる。
ハウジング40を構成する一対のハウジング分割体41,42は、例えば金属で形成され、本実施形態ではアルミニウム合金で形成される。各ハウジング分割体41,42には、電動モータ10が収容される第1収容部44と、第1の運動変換機構20及び第2の運動変換機構30が収容される第2収容部45と、減速機60が収容される第3収容部49とが形成されている。各ハウジング分割体41,42には、第1収容部44と第3収容部49、及び、第3収容部49と第2収容部45とを仕切る仕切部46が設けられる。これらのハウジング分割体41、42同士を接合すると、両ハウジング分割体41,42の間に、仕切部46によって互いに仕切られた3つの空間(第1収容部44、第2収容部45、及び第3収容部49)が形成される。
一方のハウジング分割体41のうち、図1に散点で示す領域が、他方のハウジング分割体42との合わせ面47である。尚、他方のハウジング分割体42にも、同様の合わせ面47が形成されている。本実施形態では、合わせ面47が段差のない同一平面上に設けられ、具体的にはねじ軸21の軸方向と平行な平面上に設けられる。図示例では、ハウジング40が、ねじ軸21の軸心を含み、出力軸(スプライン穴31a1)の軸方向と直交する平面で分割されている。
両ハウジング分割体41,42の合わせ面47の間には、シール手段としてのガスケットが設けられる(図示省略)。ガスケットは、合わせ面47の外周に沿って設けられ、例えば合わせ面47の全域に設けられる。ガスケットは、例えば、樹脂、ゴム、金属等からなる薄板で構成される。この他、ガスケットとして、液状ガスケットを用いてもよい。ガスケットによって、両ハウジング分割体41,42の合わせ面47の間が全周にわたって密閉され、ハウジング40内への粉塵や水等の異物の侵入が防止される。
このように、ハウジング40を、ねじ軸21の軸方向と平行な平面で分割することで、一箇所の分割面(ハウジング分割体41,42の合わせ面47)のみで、内部に電動モータ10、減速機60、及び運動変換機構20、30を組み込み可能なハウジング構造を得ることができる。これにより、両ハウジング分割体41,42の合わせ面47の間にシール手段(ガスケット)を設けるだけで、ハウジング40の内部空間を密閉することができるため、低コスト化が図られると共に組立性が向上する。
第1の運動変換機構20のねじ軸21は、ラジアル軸受51及びスラスト軸受52を介して、ハウジング40に対して回転自在に取り付けられる。
ラジアル軸受51は、環状に形成され、例えば樹脂や高硬度の金属により薄肉の円筒状に形成される(図2参照)。本実施形態では、図4に示すように、ねじ軸21の外周面のうち、ねじ溝21aの軸方向両側に設けられた円筒面21bが、それぞれラジアル軸受51で支持される。図示例では、ねじ軸21の円筒面21bが、ラジアル軸受51の内周面で摺動支持される。各ラジアル軸受51は、ハウジング40に直接取り付けられるのではなく、バックアップ部材53を介してハウジング40に取り付けられる。バックアップ部材53は金属で形成され、例えば鋼材で形成される。バックアップ部材53には、焼き入れ処理等の表面硬化処理は施されていない。図2に示すように、バックアップ部材53は、矩形状の外周面を有し、各ハウジング分割体41,42に形成された矩形状の凹部48に嵌合固定される。バックアップ部材53の内周面53aは、全周で連続した円筒面状に形成され、ラジアル軸受51の外周面が取り付けられるバックアップ面として機能する。
スラスト軸受52は、図4に示すように、円盤状を成した一対の軌道輪52a,52bと、両軌道輪52a,52bの軸方向間に介在された複数の転動体52cとを備える。両軌道輪52a、52b、及び複数の転動体52cは、何れも金属で形成され、例えば鋼材で形成される。一方の軌道輪52aは、中空円盤状の薄板で形成され、バックアップ部材53の端面53bに固定される。他方の軌道輪52bは、中空円盤状を成し、ねじ軸21の外周面の円筒面21bに固定される。転動体52cは、例えば針状ころで構成され、両軌道輪52a,52bに設けられた軌道面の間に介在される。本実施形態では、ねじ軸21の軸方向に離隔した2箇所にスラスト軸受52が設けられ、ねじ軸がスラスト軸受52により両スラスト方向に支持される。これにより、ねじ軸21を回転させてナット22を軸方向に移動させて揺動部材31を揺動させたときに、ねじ軸21に加わる反力を両スラスト軸受52で受け止めることができるため、ねじ軸21の軸方向移動を規制できる。
上記のように、ラジアル軸受51が取り付けられるバックアップ面を、一対のハウジング分割体41,42に跨って設けるのではなく、一部品で構成されるバックアップ部材53の内周面53aに設けることで、このバックアップ面に高い面精度(特に真円度)を付与することができる。これにより、ラジアル軸受51の真円度、特に軸受面となる内周面の真円度が高められ、ねじ軸21の回転精度が高められるため、異音の発生等の不具合を防止できる。
同様に、スラスト軸受52の軌道輪52aを取り付けるためのバックアップ面を、バックアップ部材53の端面53bに設けることで、このバックアップ面に高い面精度(特に振れ精度)を付与することができる。これにより、軌道輪52aに設けられた軌道面の面精度が高められ、ねじ軸21の回転精度が高められる。特に、本実施形態では、ラジアル軸受51とスラスト軸受52の軌道輪52aとが共通のバックアップ部材53に取り付けられるため、ハウジング40の内部構造がコンパクト化されると共に、ラジアル軸受51の軸受面とスラスト軸受52の軌道面との相対的な位置精度が高められ、ねじ軸21の回転精度がさらに高められる。
また、鋼材で形成されたねじ軸21を、アルミ合金で形成されたハウジング40でラジアル方向に支持すると、両者の線膨張係数の差が大きいため、温度によって両者の間のラジアル軸受隙間が変動する。これに対し、本実施形態のように、鋼材で形成されたねじ軸21を、同じく鋼材で形成されたバックアップ部材53に取り付けられたラジアル軸受51で支持することで、線膨張係数の差に伴うラジアル軸受隙間の変動を抑えて、ねじ軸21の支持を安定させることができる。
ところで、ハウジング分割体41、42は、鋳造で形成された後、高精度が必要な部位に切削加工が施される。本実施形態では、ハウジング分割体41、42のうち、合わせ面47と、バックアップ部材53が取り付けられる凹部48の内面に切削加工が施される。このとき、例えばハウジング40のうち、ねじ軸21の延長線上に軸方向の貫通穴が設けられていれば、一対のハウジング分割体41、42を仮組みした状態で、ハウジング40の外部から上記の貫通穴を介して工具を挿入し、この工具で凹部48の内面を円筒面状に加工することができる。しかし、本実施形態のハウジング40には、上記のような貫通穴は設けられていないため、上記のような方法で凹部48の内面を加工することはできない。このため、本実施形態では、各ハウジング分割体41、42の合わせ面47と直交する方向(図4では紙面手前側)から工具をアクセスして、凹部48の内面を切削加工する。この場合、凹部48の内面を、高精度の真円度を有する円筒形状に加工することは難しいが、本実施形態のように凹部48を矩形状とすることで、合わせ面47と直交する方向からでも凹部48の内面を容易に加工することができる。
また、本実施形態では、図1に示すように、ナット22の軸方向両側の端面に突出部22bが設けられ、これらの端面と軸方向で対向するスラスト軸受52の他方の軌道輪52bの端面に突出部52b1が設けられる。具体的には、図5(A)(B)に示すように、ナット22の軸方向両側の端面から突出部22bが突出して設けられる。また、図6に示すように、スラスト軸受52の他方の軌道輪52bの端面(軌道面と反対側の端面)から、突出部52b1が突出して設けられる。突出部22bを含むナット22の端面と、突出部52b1を含む軌道輪52bの端面には、焼き入れ処理等の表面硬化処理が施されている。
上記の電動アクチュエータ1において、電動モータ10の回転軸12を正方向に回転させると、この回転運動が減速機60を介してねじ軸21に伝達されてねじ軸21が正方向に回転し、ねじ軸21に螺合したナット22が軸方向一方側(図1の矢印A方向)に移動する。これに伴って、ナット22に取り付けられた揺動部材31が揺動し、揺動部材31の円筒部31aのスプライン穴31a1に挿入された出力軸が、図1の矢印B方向に回転する。一方、電動モータ10を逆方向に回転させると、ねじ軸21が逆方向に回転し、ナット22が軸方向他方側(図1の点線矢印A’方向)に移動する。これに伴って、ナット22に取り付けられた揺動部材31が揺動し、揺動部材31の円筒部31aのスプライン穴31a1に挿入された出力軸が、図1の点線矢印B’方向に回転する。
ナット22が何れかの軸方向端部に達したら、ねじ軸21に固定されたスラスト軸受52の軌道輪52bとナット22とが当接することで、ナット22のそれ以上の軸方向移動が規制される。このとき、スラスト軸受52の軌道輪52bの端面とナット22の端面とを軸方向に当接させてナット22の軸方向移動を規制すると、これらの端面が、ねじ機構で減速された強い力で圧接されて互いに食いついてしまうため、その後に反対方向にねじ軸21を回転させることが困難となる場合がある。
本実施形態では、図5及び図6に示すように、ナット22の端面及びスラスト軸受52の軌道輪52bの端面に突出部22b、52b1を設け、これらを回転方向で係合させることにより、ねじ軸21の回転が規制され、これによりそれ以上のナット22の軸方向移動が規制される。このように、ナット22とスラスト軸受52の軌道輪52bとを、軸方向に当接させるのではなく、これらに設けた突出部22b、52b1同士を回転方向で当接させることで、ナット22の端面と軌道輪52bの端面との食いつきが回避されるため、その後にねじ軸21を支障なく反対方向に回転させることができる。
上記の電動アクチュエータ1は、以下の手順で組み立てられる。
まず、図1に示すように、筒状のハウジング40を半割にした一方のハウジング分割体41に、ハウジング40内に収容する全ての部品(電動モータ10、減速機60、第1の運動変換機構20、第2の運動変換機構30、ラジアル軸受51、スラスト軸受52、及びバックアップ部材53)を組み付ける。このとき、全ての部品が外部から視認できる状態で、各部品をハウジング分割体41に組み付けることができる。これにより、各部品のハウジング分割体41への取付状態や、部品同士の連結状態(例えば、電動モータ10の回転軸12と減速機60の太陽ギヤ61との連結状態、減速機60のキャリア64とねじ軸21との連結状態、ナット22と揺動部材31との連結部材32を介した連結状態等)を確認しながら、各部品を一方のハウジング分割体41に組み付けることができる。
そして、一方のハウジング分割体41の合わせ面47にガスケットを配した後、図7に示すように、一方のハウジング分割体41の上に他方のハウジング分割体42を重ね、ガスケットを両ハウジング分割体41,42の合わせ面47で挟持する。この状態で、両ハウジング分割体41,42を、図示しないボルト等で固定することにより、電動アクチュエータ1が完成する。
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の点については説明を省略する。
図8及び図9は、ナット22の端面に設けられた突出部22b及びスラスト軸受52の軌道輪52bに設けられた突出部52b1の他の例を示す。この実施形態では、ナット22の端面に設けられた突出部22bが、周方向一方側に行くにつれて軸方向に迫り出したテーパ状に形成される。同様に、スラスト軸受52の軌道輪52bに設けられた突出部52b1が、周方向一方側に行くにつれて軸方向に迫り出したテーパ状に形成される。このナット22の突出部22bの側面22b1と、スラスト軸受の軌道輪52bの突出部52b1の側面52b10とが回転方向で当接することにより、軌道輪52b及びねじ軸21の回転が規制され、これによりナット22の軸方向移動が規制される。
以上の実施形態では、ラジアル軸受51とバックアップ部材53とを別体に形成した場合を示したが、これらを一体化した部品をラジアル軸受として使用してもよい。このようにバックアップ部材と一体化したラジアル軸受を鉄系材料で形成する場合、軸受面となる内周面に焼き入れ処理等の表面硬化処理を施すことが好ましい。あるいは、バックアップ部材と一体化したラジアル軸受を、焼結含油軸受で構成してもよい。
また、上記の実施形態では、スラスト軸受52の軌道輪52aとバックアップ部材53とを別体に形成した場合を示したが、これらを一体化した部品をスラスト軸受の軌道輪として使用してもよい。このようにバックアップ部材と一体化した軌道輪を鉄系材料で形成する場合、軌道面となる端面に焼き入れ処理等の表面硬化処理を施すことが好ましい。あるいは、バックアップ部材と一体化した軌道輪を、焼結含油軸受で構成してもよい。また、スラスト軸受52は、転がり軸受に限らず、滑り軸受であってもよい。また、特に必要が無ければ、スラスト軸受52を省略してもよい。
また、減速機60の種類は上記の実施形態に限定されず、例えば2段以上の遊星歯車機構や、平行軸歯車機構を用いることができる。また、特に必要が無ければ、減速機60を省略して、電動モータ10の回転軸12と第1の運動変換機構20のねじ軸21とを直接連結してもよい。
また、以上の実施形態では、第1の運動変換機構20のねじ軸21が回転部材、ナット22が直動部材である場合を示したが、これとは逆に、ナットを回転部材、ねじ軸を直動部材としてもよい。
また、以上の実施形態では、電動アクチュエータ1が、揺動部材31を有する第2の運動変換機構30を有する場合を示したが、第2の運動変換機構として他の機構を採用してもよい。また、特に必要が無ければ、第2の運動変換機構を省略してもよい。
1 電動アクチュエータ
10 電動モータ
12 回転軸
20 第1の運動変換機構
21 ねじ軸(回転部材)
22 ナット(直動部材)
30 第2の運動変換機構
31 揺動部材
40 ハウジング
41,42 ハウジング分割体
51 ラジアル軸受
52 スラスト軸受
52a,52b 軌道輪
52c 転動体
53 バックアップ部材
60 減速機

Claims (6)

  1. 電動モータと、ねじ軸及びナットを有し、前記ねじ軸及び前記ナットの一方が前記電動モータで回転駆動される回転部材であり、前記ねじ軸及び前記ナットの他方が直動部材であり、前記回転部材の回転運動を前記直動部材の直線運動に変換するすべりねじ機構又はボールねじ機構と、前記電動モータ及び前記すべりねじ機構又はボールねじ機構を内部に収容するハウジングとを備えた電動アクチュエータにおいて、
    前記ハウジングが、前記回転部材の軸方向と平行な平面で分割された一対のハウジング分割体からなり、
    両ハウジング分割体に、外周に沿って全周で連続した平坦な合わせ面が設けられ、
    両ハウジング分割体の前記合わせ面の間が全周にわたってシール手段で密閉された電動アクチュエータ。
  2. 前記回転部材の外周面を支持する環状のラジアル軸受を備えた請求項1に記載の電動アクチュエータ。
  3. 前記ラジアル軸受が樹脂で形成された請求項2に記載の電動アクチュエータ。
  4. 前記ラジアル軸受と前記ハウジングとの間に介在したバックアップ部材を設け、前記バックアップ部材の内周面に全周で連続した円筒面状のバックアップ面を形成し、このバックアップ面に前記ラジアル軸受を取り付けた請求項2又は3に記載の電動アクチュエータ。
  5. 前記回転部材に固定された一方の軌道輪に設けられた一方の軌道面と、前記バックアップ部材あるいはこれに固定された他方の軌道輪に設けられた他方の軌道面と、両軌道面の軸方向間に介在された複数の転動体とを備えたスラスト軸受を有する請求項4に記載の電動アクチュエータ。
  6. 前記直動部材の端面に突出部を設けると共に、この端面と軸方向に対向する前記スラスト軸受の一方の軌道輪の端面に突出部を設け、前記直動部材の突出部と前記一方の軌道輪の突出部とを回転方向で係合させることにより、前記直動部材の軸方向移動を規制する請求項5に記載の電動アクチュエータ。
JP2017226806A 2017-11-27 2017-11-27 電動アクチュエータ Active JP7105557B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017226806A JP7105557B2 (ja) 2017-11-27 2017-11-27 電動アクチュエータ
DE112018006036.5T DE112018006036T5 (de) 2017-11-27 2018-11-22 Elektrisches antriebselement
US16/762,980 US11434953B2 (en) 2017-11-27 2018-11-22 Electric actuator
PCT/JP2018/043279 WO2019103124A1 (ja) 2017-11-27 2018-11-22 電動アクチュエータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017226806A JP7105557B2 (ja) 2017-11-27 2017-11-27 電動アクチュエータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019097352A JP2019097352A (ja) 2019-06-20
JP7105557B2 true JP7105557B2 (ja) 2022-07-25

Family

ID=66631526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017226806A Active JP7105557B2 (ja) 2017-11-27 2017-11-27 電動アクチュエータ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11434953B2 (ja)
JP (1) JP7105557B2 (ja)
DE (1) DE112018006036T5 (ja)
WO (1) WO2019103124A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021020075A1 (ja) 2019-07-31 2021-02-04 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
WO2022064961A1 (ja) * 2020-09-24 2022-03-31 Ntn株式会社 電動アクチュエータ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009038212A1 (ja) 2007-09-20 2009-03-26 Thk Co., Ltd. リニアアクチュエータ
JP2009270709A (ja) 2008-04-11 2009-11-19 Honda Motor Co Ltd 電動リニアアクチュエータ
JP2010515412A (ja) 2006-12-28 2010-05-06 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ワイパ駆動装置
JP2013219949A (ja) 2012-04-10 2013-10-24 Mitsuba Corp 燃料遮断弁用のアクチュエータ
JP2014117074A (ja) 2012-12-10 2014-06-26 Murakami Corp アクチュエータ

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5745289A (en) 1980-08-29 1982-03-15 Fujitsu Ltd Production of multidimentional semiconductor device
JPH022074Y2 (ja) * 1980-08-29 1990-01-18
GB2159001B (en) * 1984-05-19 1987-11-11 Delco Prod Overseas Electrically-operable actuator
JPH0377814A (ja) 1989-08-21 1991-04-03 Taiyo Kagaku Co Ltd ムース状口腔洗浄剤
JPH0377814U (ja) * 1989-11-28 1991-08-06
JP5102709B2 (ja) * 2008-06-27 2012-12-19 Ntn株式会社 電動リニアアクチュエータ
JP5417132B2 (ja) * 2009-11-26 2014-02-12 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
JP5815688B2 (ja) * 2010-05-28 2015-11-17 キーケルト アーゲー 自動車用のアクチュエータ駆動装置
JP5962620B2 (ja) * 2013-09-13 2016-08-03 株式会社デンソー アクチュエータの製造方法
US10337231B2 (en) * 2015-09-28 2019-07-02 Magna Closures Inc. BLDC window lift motor system
JP6752603B2 (ja) 2016-03-30 2020-09-09 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
EP3586041B1 (de) * 2017-02-21 2021-04-07 Sew-Eurodrive GmbH & Co. KG Antrieb, umfassend einen elektromotor und ein getriebe, und verfahren zum herstellen eines antriebs
CN111655522B (zh) * 2017-12-15 2024-06-11 瑞维安知识产权控股有限责任公司 电动车辆驱动单元
US11156290B2 (en) * 2018-09-27 2021-10-26 DUS Operating, Inc. Rotary actuator including a housing
WO2021142201A1 (en) * 2020-01-09 2021-07-15 Stoneridge Control Devices, Inc. Actuator module for a driveline assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515412A (ja) 2006-12-28 2010-05-06 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング ワイパ駆動装置
WO2009038212A1 (ja) 2007-09-20 2009-03-26 Thk Co., Ltd. リニアアクチュエータ
JP2009270709A (ja) 2008-04-11 2009-11-19 Honda Motor Co Ltd 電動リニアアクチュエータ
JP2013219949A (ja) 2012-04-10 2013-10-24 Mitsuba Corp 燃料遮断弁用のアクチュエータ
JP2014117074A (ja) 2012-12-10 2014-06-26 Murakami Corp アクチュエータ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019097352A (ja) 2019-06-20
US11434953B2 (en) 2022-09-06
US20200400188A1 (en) 2020-12-24
WO2019103124A8 (ja) 2020-05-14
WO2019103124A1 (ja) 2019-05-31
DE112018006036T5 (de) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8584359B1 (en) Floating ring gear epicyclic gear system
TWI675976B (zh) 齒輪變速器
CN107002840B (zh) 电动式直动致动器以及电动式制动装置
US10767733B2 (en) Pin tooth cycloid reducer and industrial robot
WO2015190509A1 (ja) 電動式直動アクチュエータおよび電動式ブレーキ装置
JP2002130422A (ja) カム装置
JP7105557B2 (ja) 電動アクチュエータ
US10344826B2 (en) Gear device
US7597643B2 (en) Gear device
JP2019044936A (ja) 変速機
US20220371651A1 (en) Power transmission device
EP2730806B1 (en) Speed reducing device
WO2021075217A1 (ja) 電動アクチュエータ
JP2007057012A (ja) 転がり軸受装置
JP5074292B2 (ja) 減速機の出力部構造
WO2021161688A1 (ja) 電動アクチュエータ
JP7472599B2 (ja) 遊星減速機
JP2009065789A (ja) 減速機構付き電動モータ
KR20150107666A (ko) 감속기의 베어링 예압 기구
US20220403921A1 (en) Power transmission device
JP2008309254A (ja) トロイダル型無段変速機の組み立て方法およびトロイダル型無段変速機
CN111376309B (zh) 齿轮机构、齿轮调整方法以及机器人
US20240102514A1 (en) Clutch actuator and method for manufacturing same
US20240102517A1 (en) Clutch actuator
JP2004084927A (ja) 内公転型差動歯車減速機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220316

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220421

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220624

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220712

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7105557

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150