JPWO2020217346A1 - Lead screw mechanism and actuator - Google Patents
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Abstract
送りネジ機構(50)は、回転可能な雌ネジ部(52)と、雌ネジ部(52)にねじ込まれた状態において、回転が制限され、雌ネジ部(52)が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部(51)と、を備え、雌ネジ部(52)又は雄ネジ部(51)の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、多条ネジとして構成された雌ネジ部(52)又は多条ネジとして構成された雄ネジ部(51)の何れか一方は、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる。The feed screw mechanism (50) is restricted in rotation while being screwed into the rotatable female screw portion (52) and the female screw portion (52), and the rotation of the female screw portion (52) causes the female screw portion (52) to rotate in the axial direction. A male threaded portion (51) that directly moves in, and at least one of the female threaded portion (52) or the male threaded portion (51) is configured as a multi-threaded screw and is configured as a multi-threaded screw. Either (52) or the male threaded portion (51) configured as a multi-threaded screw has a first pitch between the first thread and the second thread adjacent to each other in the axial direction, and The second pitch between the second thread and the third thread that are adjacent to each other in the axial direction is different.
Description
本発明は、雌ネジ部と雄ネジ部とを備える送りネジ機構に関する。 The present invention relates to a lead screw mechanism including a female screw portion and a male screw portion.
送りネジ機構は、雌ネジ部と雄ネジ部とを備え、雌ネジ部の回転運動を雄ネジ部の軸方向の直動運動に変換する機能を有する伝動機構である。例えば、送りネジの雄ネジ部が雌ネジ部にねじ込まれた状態において、雄ネジ部の回転が制限されると、雌ネジ部が回転することにより、雄ネジ部は直動する。
従来、送りネジ機構では、雄ネジと雌ネジとの相対運動を阻害しないように、雄ネジ部が雌ネジ部にねじ込まれた状態において、隣り合った雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間にはバックラッシュが設けられている。The lead screw mechanism is a transmission mechanism including a female screw portion and a male screw portion, and has a function of converting the rotational movement of the female screw portion into a linear motion in the axial direction of the male screw portion. For example, when the male screw portion of the lead screw is screwed into the female screw portion and the rotation of the male screw portion is restricted, the female screw portion rotates and the male screw portion moves linearly.
Conventionally, in the lead screw mechanism, in a state where the male screw portion is screwed into the female screw portion so as not to hinder the relative movement between the male screw and the female screw, the threads of the adjacent male screw portions and the female screw portion are connected. There is a backlash between the threads.
一般的に、伝動機構におけるバックラッシュは、伝動機構を構成する各部品間の相対的な位置精度の悪化の原因になることが知られている。バックラッシュを原因とする問題への対策として、例えば、特許文献1には、射出成形機で使用されるような油圧式閉鎖ユニットにおいて、バックラッシュである歯面遊びを減少するか又は除去する技術が開示されている。
In general, it is known that backlash in a transmission mechanism causes deterioration of relative position accuracy between each component constituting the transmission mechanism. As a countermeasure against the problem caused by backlash, for example,
上述のような、雌ネジ部と雄ネジ部とを備える従来の送りネジ機構においても、バックラッシュの寸法の分だけ、雄ネジ部と雌ネジ部との相対位置がずれるため、直動運動の位置精度が低下してしまうという問題がある。例えば、特許文献1に記載されたような従来の技術は、送りネジ機構を対象としたものではなく、送りネジ機構における上記問題を解決するものではなかった。
Even in the conventional feed screw mechanism provided with the female screw portion and the male screw portion as described above, the relative positions of the male screw portion and the female screw portion are displaced by the size of the backlash, so that the linear motion is carried out. There is a problem that the position accuracy is lowered. For example, the conventional technique as described in
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間のバックラッシュによる、直動運動の位置精度の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the position accuracy of the linear motion is lowered due to the backlash between the threads of the male thread and the thread of the female thread. The purpose is to provide a technique for suppressing.
この発明に係る送りネジ機構は、回転可能な雌ネジ部と、雌ネジ部にねじ込まれた状態において、回転が制限され、雌ネジ部が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部と、を備え、雌ネジ部又は雄ネジ部の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、多条ネジとして構成された雌ネジ部又は多条ネジとして構成された雄ネジ部の何れか一方は、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる。 The lead screw mechanism according to the present invention includes a rotatable female screw portion and a male screw portion whose rotation is restricted when screwed into the female screw portion and which moves linearly in the axial direction when the female screw portion rotates. , At least one of the female threaded portion and the male threaded portion is configured as a multi-threaded screw, and either the female threaded portion configured as the multi-threaded screw or the male threaded portion configured as the multi-threaded screw is provided. The first pitch between the first and second threads adjacent in the axial direction and the second between the second and third threads adjacent in the axial direction. The pitch of 2 is different.
この発明によれば、雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間のバックラッシュによる、直動運動の位置精度の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the position accuracy of the linear motion due to backlash between the threads of the male thread portion and the threads of the female thread portion.
以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。なお、本実施形態では、送りネジ機構50をVG(Variable Geometry)アクチュエータ1に適用した構成について説明するが、送りネジ機構50が適用される対象に特に限定はない。また、本実施形態では、アクチュエータとしてVGアクチュエータ1を用いるが、アクチュエータの種類に特に限定はなく、例えば、ウェイストゲートバルブを駆動するためのアクチュエータを用いてもよい。
Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the configuration in which the
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る送りネジ機構50を備えるVGアクチュエータ1の構成を示す断面図である。VGアクチュエータ1は、後述するVGターボチャージャの可動ベーンを開閉する動力を与えるアクチュエータである。VGアクチュエータ1は、ロータ部20、ベアリング4及びベアリング5、固定子6、センサ部8、ハウジング9、制御回路部10、ケース11、シャフト30、並びにブッシュ40を備えている。ロータ部20、ベアリング4及びベアリング5、固定子6、センサ部8、ハウジング9及び制御回路部10は、VGアクチュエータ1の駆動部として、ブラシレスDCモータを構成する。なお、本実施形態では、VGアクチュエータ1の駆動部としてブラシレスDCモータを用いるが、VGアクチュエータ1の駆動部は、回転運動する機能を有していればよく、特に限定されない。例えば、VGアクチュエータ1の駆動部は、ブラシ付きDCモータ等のモータでもよい。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a
まず、VGアクチュエータ1のブラシレスDCモータの構成について説明する。ハウジング9の内部には、ロータ部20及び固定子6等が配置される。ロータ部20は、ロータマグネット2、センサマグネット7、及び樹脂部3を有する。ロータマグネット2は、ロータ部20の外周側に取り付けられる、磁極を有する部品である。センサマグネット7は、ロータ部20の軸方向における一端の端部に取り付けられる部品である。
First, the configuration of the brushless DC motor of the
ベアリング4及びベアリング5は、それぞれ、ロータ部20を回転自在に支持する。固定子6は、ロータ部20の径方向外側に、ロータ部20と同心円状に配置される。ロータ部20の外周と固定子6の内周との間には、一定の間隔の隙間が設けられている。固定子6は、ステータコア6aと、ステータコア6aに装着されるボビン6bと、ボビン6bに巻回されるコイル(不図示)と、コイル端子6cとを有する。当該コイルには、コイル端子6cを介して電力が供給される。
センサ部8は、分離型回転角度センサである。分離型回転角度センサは、ディスクリートタイプの回転角度センサである。センサ部8は、センサマグネット7からの漏洩磁束を感知し、ロータ部20の回転位置を検出する。センサ部8は、検知した回転位置に関する信号を制御回路部10に出力する。The
The
制御回路部10は、VGアクチュエータ1の駆動を制御する。制御回路部10は、電子部品で構成され、基板に搭載されている。制御回路部10は、ケース11内に収容される。ケース11には、コネクタ11aが設けられている。コネクタ11aには、ターミナル11bがインサート成形されている。
The
制御回路部10には、ターミナル11bを介して外部から直流電源が供給される。制御回路部10は、固定子6のコイル端子6cと電気的に接続されている。制御回路部10は、センサ部8から取得した信号に基づき、上述のコイルに対する電力供給を制御する。電力供給を制御するとは、コイルへの通電をON又はOFFにすること、及びコイルにおける通電方向を切り替えることである。制御回路部10は、コイルに対する電力供給を制御して、ロータ部20の回転を制御している。制御回路部10を収容するケース11は、ハウジング9に取り付けられている。
A DC power supply is supplied to the
次に、VGアクチュエータ1の送りネジ機構50に関する構成について詳細に説明する。上述のロータ部20の樹脂部3は、内側にシャフト30を通す穴が貫通しており、当該穴の内周面に雌ネジ部52が設けられている(後述する図3を参照)。また、シャフト30の外周面には、ロータ部20の雌ネジ部52にねじ込まれる雄ネジ部51が設けられている(後述する図2を参照)。雌ネジ部52と雄ネジ部51とは、送りネジ機構50を構成している。本実施形態では、雌ネジ部52の素材が樹脂である。
Next, the configuration of the
ブッシュ40は、平面部を有し、当該平面部が、シャフト30における、雄ネジ部51がロータ部20の雌ネジ部52にねじ込まれる部分以外の部分の外周に形成された平面に接するように配置されている。雄ネジ部51に形成された平面の軸方向の長さ寸法は、ブッシュ40が有する平面部の軸方向の長さ寸法よりも大きい。これにより、ブッシュ40は、シャフト30の回転運動を制限する一方で、シャフト30の直動運動を制限しない。
The
上記のようにブッシュ40がシャフト30の回転運動を制限することにより、ロータ部20の回転運動は、送りネジ機構50を介して、シャフト30の軸方向の直動運動に変換される。より詳細には、シャフト30の雄ネジ部51がロータ部20の雌ネジ部52にねじ込まれ、且つ、ブッシュ40がシャフト30の回転運動を制限している状態において、ロータ部20の一方の方向への回転に伴ってシャフト30が図1の下方向に直動し、ロータ部20の他方の方向への回転に伴ってシャフト30が図1の上方向に直動する。
By limiting the rotational movement of the
次に、本実施形態に係る送りネジ機構50の雄ネジ部51の構成について図を参照して説明する。図2は、シャフト30の雄ネジ部51の構成を示す側面図である。図2が示すように、雄ネジ部51は、第1条A、第2条B、第3条C及び第4条Dを有する4条ネジである。よって、上述したように、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれ、ブッシュ40がシャフト30の回転運動を制限している状態において、ロータ部20が回転することにより雌ネジ部52が1回転した場合、雄ネジ部51は、雌ネジ部52に対して相対的に、4条分の距離だけ、軸方向に直動する。より詳細には、雄ネジ部51は、第1条Aのネジ山と当該ネジ山の隣の第2条Bのネジ山との間のピッチ、第2条Bのネジ山と当該ネジ山の隣の第3条Cのネジ山との間のピッチ、第3条Cのネジ山と当該ネジ山の隣の第4条Dのネジ山との間のピッチ、及び、第4条Dのネジ山と当該ネジ山の隣の第1条Aのネジ山との間のピッチを足した和であるリード分の距離だけ、軸方向に直動する。
Next, the configuration of the
本実施形態に係るネジ機構50の雄ネジ部51における、互いに軸方向に隣り合うネジ山間のピッチについては、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山の間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる。例えば、図2に示すように、第1条Aのネジ山と当該ネジ山の隣の第2条Bのネジ山との間のピッチABと、第2条Bのネジ山と当該ネジ山の隣の第3条Cのネジ山との間のピッチBCとは、異なる。また、同様に、第2条Bのネジ山と当該ネジ山の隣の第3条Cのネジ山との間のピッチBCと、第3条Cのネジ山と当該ネジ山の隣の第4条Dのネジ山との間のピッチCDとは、異なる。また、同様に、第3条Cのネジ山と当該ネジ山の隣の第4条Dのネジ山との間のピッチCDと、第4条Dのネジ山と当該ネジ山の隣の第1条Aのネジ山との間のピッチDAとは、異なる。なお、以下では、「第1条Aのネジ山と当該ネジ山の隣の第2条Bのネジ山との間のピッチ」のことを、単に「第1条A及び第2条Bの間のピッチ」と表現する。
Regarding the pitch between the threads adjacent to each other in the axial direction in the
また、本実施形態では、第1条A及び第2条Bの間のピッチABは、第3条C及び第4条Dの間のピッチCDと同じである。また、同様に、第2条B及び第3条Cの間のピッチBCは、第4条D及び第1条Aの間のピッチDAと同じである。なお、本実施形態における「同じ」という用語は、「略同じ」又は「実質的に同じ」等の意味も含む。また、本実施形態とは異なり、第1条A及び第2条Bの間のピッチABは、第3条C及び第4条Dの間のピッチCDと異なっていてもよい。また、同様に、第2条B及び第3条Cの間のピッチBCは、第4条D及び第1条Aの間のピッチDAと異なっていてもよい。また、本実施形態では、第1条A及び第2条Bの間のピッチAB、及び第3条C及び第4条Dの間のピッチCDは、第2条B及び第3条Cの間のピッチBC、及び第4条D及び第1条Aの間のピッチDAよりも狭い。 Further, in the present embodiment, the pitch AB between Articles 1A and 2B is the same as the pitch CD between Articles 3C and 4D. Similarly, the pitch BC between Articles 2B and 3C is the same as the pitch DA between Articles 4D and 1A. The term "same" in the present embodiment also includes meanings such as "substantially the same" or "substantially the same". Further, unlike the present embodiment, the pitch AB between Articles 1A and 2B may be different from the pitch CD between Articles 3C and 4D. Similarly, the pitch BC between Articles 2B and 3C may be different from the pitch DA between Articles 4D and 1A. Further, in the present embodiment, the pitch AB between Articles 1A and 2B and the pitch CD between Articles 3C and 4D are between Articles 2B and 3C. Pitch BC, and pitch DA between Articles 4D and 1A.
上述のように第1のピッチと第2のピッチとは異なるが、雄ネジ部51のリードは、第1条A及び第2条Bの間のピッチABと、第2条B及び第3条Cの間のピッチBCと、第3条C及び第4条Dの間のピッチCDと、第4条D及び第1条Aの間のピッチDAとの和であるため、何れのネジ山から計っても同じである。より具体的には、図2に示す雄ネジ部51において、第1条Aのリードは、第2条Bのリードと同じである。また、図2には示されていないが、同様に、第3条Cのリードと、第4条Dのリードとは、第1条Aのリードと、第2条Bのリードと同じである。
Although the first pitch and the second pitch are different as described above, the leads of the male threaded
上記の例では、雄ネジ部51が4条ネジである構成について説明したが、雄ネジ部51は、多条ネジであればよい。また、上記の例では、雄ネジ部51において、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる構成について説明した。しかし、雌ネジ部52において、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なっていてもよく、雌ネジ部52又は雄ネジ部51の何れか一方が当該構成を有していればよい。また、その場合、雌ネジ部52又は雄ネジ部51の何れか他方では、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが同じであり得る。
In the above example, the configuration in which the
次に、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態の送りネジ機構50の構成について説明する。本実施形態に係る送りネジ機構50は、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、雄ネジ部51における第1のネジ山と当該ネジ山の隣の第2のネジ山との間に、雌ネジ部52における対向するネジ山が嵌合し、雄ネジ部51の第1のネジ山における第2のネジ山に対向するフランクと、雌ネジ部52における対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、雄ネジ部51の第2のネジ山における第1のネジ山に対向するフランクと、雌ネジ部52における対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。
Next, the configuration of the
図3は、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態の送りネジ機構50の構成を示す断面図である。なお、雌ネジ部52は、軸方向に隣り合ったネジ山間のピッチが一定である4条ネジである。図3が示すように、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、雄ネジ部51の隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Eが嵌合している。より詳細には、雄ネジ部51の第1条Aのネジ山におけるフランクA´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの一方のフランクE´とが、接触し、且つ、雄ネジ部51の第2条Bのネジ山における第1条Aに対向するフランクB´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの他方のフランクE´´とが、接触している。また、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、雄ネジ部51の隣り合った第3条Cのネジ山と第4条Dのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Gが嵌合している。より詳細には、雄ネジ部51の第3条Cのネジ山におけるフランクC´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの一方のフランクG´とが、接触し、且つ、雄ネジ部51の第4条Dのネジ山における第3条Cのネジ山に対向するフランクD´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの他方のフランクG´´とが、接触している。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the
一方、雄ネジ部51を対象とした形態とは異なり、雌ネジ部52の構成として、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる構成を採用した場合、送りネジ機構50は、以下の構成を有する。つまり、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、雌ネジ部52における第1のネジ山と当該ネジ山の隣の第2のネジ山との間に、雄ネジ部51における対向するネジ山がはまり、雌ネジ部52の第1のネジ山における第2のネジ山に対向するフランクと、雄ネジ部51における対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、雌ネジ部52の第22のネジ山における第1のネジ山に対向するフランクと、雄ネジ部51における対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。
On the other hand, unlike the form in which the
また、本実施形態に係る送りネジ機構50は、上述の構成に加えて、雄ネジ部51における第1のネジ山と当該ネジ山の隣の第2のネジ山との間の谷底と、雌ネジ部52における対向するネジ山の山の頂との間には隙間が存在する。より詳細には、雄ネジ部51における隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部52における対向するネジ山Eの山の頂との間には隙間Pが存在する。また、雄ネジ部51における隣り合った第3条Cのネジ山と第4条Dのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部52における対向するネジ山Gの山の頂との間には隙間Qが存在する。
Further, in the
一方、雄ネジ部51を対象とした形態とは異なり、上述のように、雌ネジ部52の構成として、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる構成を採用した場合、雌ネジ部52における第1のネジ山と当該ネジ山の隣の第2のネジ山との間の谷底と、雌ネジ部52における対向するネジ山の山の頂との間には隙間が存在する。
On the other hand, unlike the form in which the
なお、図3が示す送りネジ機構50では、雌ネジ部52は、4条ネジであるため、雄ネジ部51の隣り合った第2条Bのネジ山と第3条Cのネジ山との間に、これらのネジ山と接触しない雌ネジ部52のネジ山Fが存在するが、雌ネジ部52は、ネジ山Fが属する条と、雄ネジ部51の第4条Dと第1条Aとの間に位置するネジ山が属する条と、を備えていない2条ネジであってもよい。しかし、雌ネジ部52が4条ネジである場合、送りネジ機構50の製造に際し、既存の4条の雄ネジ部及び雌ネジ部に対して、雄ネジ部及び雌ネジ部の何れか一方のピッチを変更するだけで済むという利点がある。また、雌ネジ部52が4条ネジである場合、雌ネジ部52のネジ山Eの代わりに、ネジ山Fも、雄ネジ部51の隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に嵌合することができるため、雄ネジ部51を雌ネジ部52にねじ込みやすくなるという利点がある。なお、雄ネジ部51を対象とした形態とは異なり、上述のように、雌ネジ部52の構成として、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる構成を採用した場合、雄ネジ部51は、2条ネジであってもよい。
In the
次に、ロータ部20が回転することによりシャフト30が直動する状況における送りネジ機構50の状態について図を参照して説明する。図4A、図4B、図4C及び図4Dは、それぞれ、ロータ部20が回転することによりシャフト30が直動する状況における送りネジ機構50の状態を説明するための図である。
Next, the state of the
まず、図4Aは、ロータ部20が回転する前の送りネジ機構50の状態を示す断面図である。図4Aが示すように、第1条Aは、位置(1)にネジ山が位置し、第2条Bは、位置(2)にネジ山が位置し、第3条Cは、位置(3)にネジ山が位置し、且つ、第4条Dは、位置(4)にネジ山が位置している。また、図4Aが示すように、雄ネジ部51の隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Eが嵌合している。また、雄ネジ部51の隣り合った第3条Cのネジ山と第4条Dのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Gが嵌合している。より詳細には、雄ネジ部51の第1条Aのネジ山におけるフランクA´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの一方のフランクE´とは、接触し、且つ、雄ネジ部51の第2条Bのネジ山における第1条Aのネジ山に対向するフランクB´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの他方のフランクE´´とは、接触している。また、同様に、雄ネジ部51の第3条Cのネジ山におけるフランクC´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの一方のフランクG´とは、接触し、且つ、雄ネジ部51の第4条Dのネジ山における第3条Cのネジ山に対向するフランクD´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの他方のフランクG´´とは、接触している。図4Bは、図4Aの点線α―αで切断した断面図を示す。図4Bが示すように、雄ネジ部51の第1条Aは、雌ネジ部52のネジ山Eに接している。
First, FIG. 4A is a cross-sectional view showing a state of the
次に、図4Cは、ロータ部20が一回転、回転した後の送りネジ機構50の状態を示す断面図である。図4Cが示すように、シャフト30が、4条分の距離だけ、軸方向に直動することにより、位置(1)に位置していた第1条Aのネジ山は、位置(1)´に移動し、位置(2)に位置していた第2条Bのネジ山は、位置(2)´に移動し、位置(3)に位置していた第3条Cのネジ山は、位置(3)´に移動し、且つ、位置(4)に位置していた第4条Dのネジ山は、位置(4)´に移動している。なお、シャフト30が直動した後においても、雄ネジ部51の隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Eが嵌合している。また、雄ネジ部51の隣り合った第3条Cのネジ山と第4条Dのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Gがはまっている。より詳細には、シャフト30が直動した後においても、雄ネジ部51の第1条Aのネジ山におけるフランクA´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの一方のフランクE´とは、接触し、且つ、雄ネジ部51の第2条Bのネジ山における第1条Aのネジ山に対向するフランクB´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの他方のフランクE´´とは、接触している。また、同様に、雄ネジ部51の第3条Cのネジ山におけるフランクC´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの一方のフランクG´とは、接触し、且つ、雄ネジ部51の第4条Dのネジ山における第3条Cのネジ山に対向するフランクD´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの他方のフランクG´´とは、接触している。図4Dは、図4Cの点線β―βで切断した断面図を示す。ロータ部20が回転した後においても、雄ネジ部51の第1条Aは、雌ネジ部52のネジ山Eに接している。
Next, FIG. 4C is a cross-sectional view showing a state of the
以上のように、ロータ部20が回転する前においても、ロータ部20が回転し、シャフト30が軸方向に直動した後においても、雄ネジ部51の第1条Aのネジ山におけるフランクA´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの一方のフランクE´とは、接触し、且つ、雄ネジ部51の第2条Bのネジ山における第1条Aのネジ山に対向するフランクB´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Eの他方のフランクE´´とは、接触している。また、同様に、雄ネジ部51の第3条Cのネジ山におけるフランクC´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの一方のフランクG´とは、接触し、且つ、雄ネジ部51の第4条Dのネジ山における第3条Cのネジ山に対向するフランクD´と、雌ネジ部52の対向するネジ山Gの他方のフランクG´´とは、接触している。つまり、雄ネジ部51の隣り合った2つのネジ山の間に雌ネジ部52の対向するネジ山が嵌合した状態で、シャフト30は、軸方向に直動運動する。従って、バックラッシュによる雄ネジ部51と雌ネジ部52との相対位置のずれが生じないため、シャフト30の直動運動の位置精度を向上させることができる。
As described above, even before the
また、ロータ部20が回転する前においても、ロータ部20が回転した後においても、雄ネジ部51における隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部52における対向するネジ山Eの山の頂との間には隙間Pが存在する。また、雄ネジ部51における隣り合った第3条Cのネジ山と第4条Dのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部52における対向するネジ山Gの山の頂との間には隙間Qが存在する。つまり、隙間P及び隙間Qが存在する状態で、シャフト30は、軸方向に直動運動する。これにより、雌ネジ部52と雄ネジ部51との間に、例えば、グリスなどの潤滑剤が添加されている場合、当該潤滑剤は、雌ネジ部52と雄ネジ部51との接触によって隙間P又は隙間Qに押し流され、隙間P又は隙間Qに溜まる。よって、当該潤滑剤は、雌ネジ部52と雄ネジ部51との間から外部に漏れづらくなり、送りネジ機構50の摺動性を維持しやすくなる。
Further, before the
また、本実施形態のように、雌ネジ部52の素材が樹脂である場合、雌ネジ部52の製造時に、例えば、上記のように、雄ネジ部51の隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Eがはまるような、ネジ山Eの幅よりも、ネジ山Eの幅を広くしてもよい。そして、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、ロータ部20を回転させることによりシャフト30を直動させ、雌ネジ部52のネジ山EのフランクE´及びフランクE´´を摩耗させ、雄ネジ部51の隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に、対向するネジ山Eがはまるように、雌ネジ部52をエージングしてもよい。これにより、軸方向に隣り合った第1のネジ山と第2のネジ山との間に、対向するネジ山がはまる構成の送りネジ機構50を容易に製造することができる。なお、ネジ山Gについても同様である。
Further, when the material of the
また、雌ネジ部52の素材が樹脂である形態とは異なり、雄ネジ部51の素材が樹脂である場合、雄ネジ部51の製造時に、例えば、上記のように、雄ネジ部51の隣り合った第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Eがはまるような、第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間のピッチよりも、第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間のピッチを狭くしてもよい。そして、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、ロータ部20を回転させることによりシャフト30を直動させ、雄ネジ部51の第1条Aのネジ山のフランクA´と第2条Bのネジ山のフランクB´とを摩耗させ、第1条Aのネジ山と第2条Bのネジ山との間に、対向する雌ネジ部52のネジ山Eがはまるように、雄ネジ部51をエージングしてもよい。なお、第3条C及び第4条Dについても同様である。
Further, unlike the form in which the material of the
また、雄ネジ部51を転造ネジとして製造してもよい。その場合、通常の多条ネジの金型において、隣り合うピッチを変更した金型を作製し、当該金型を用いることにより、上述の第1のネジ山及び第2のネジ山の間の第1のピッチと、第2のネジ山及び第3のネジ山の間の第2のピッチとが異なる雄ネジ部51を製造することができる。
Further, the
次に、本実施形態に係るVGアクチュエータ1の適用例について図面を参照して説明する。図5A、図5B及び図5Cは、それぞれ、本実施形態に係るVGアクチュエータ1をVGターボチャージャ60に適用した例を示す図である。図5A及び図5Bが示すように、VGアクチュエータ1は、シャフト30の先端がリンク機構を介して、VGターボチャージャの可動ベーン62に接続しており、当該可動ベーンを開閉する機能を有する。図5Cは、可動ベーン62を備えているVGターボチャージャ60をエンジンシステム70に適用した例を示す図である。なお、上述の図5A及び図5Bは、それぞれ、図5Cにおける矢印Rから見た矢視図である。図5Cが示すように、VGターボチャージャ60は、同軸上のタービン61とコンプレッサ63とを備えている。当該適用例では、VGアクチュエータ1は、タービン61の可動ベーン62の開閉を行うことにより、排気ガスの流量を制御するという機能を有する。
Next, an application example of the
以上のように、実施の形態1に係る送りネジ機構50は、回転可能な雌ネジ部52と、雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、回転が制限され、雌ネジ部52が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部51と、を備え、雌ネジ部52又は雄ネジ部51の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、多条ネジとして構成された雌ネジ部52又は多条ネジとして構成された雄ネジ部51の何れか一方は、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なる。
As described above, in the
上記の構成によれば、雌ネジ部52及び雄ネジ部51の何れか一方における第1のネジ山と第2のネジ山との間に、雌ネジ部52及び雄ネジ部51の何れか他方の対向するネジ山が嵌合するように、雌ネジ部52及び雄ネジ部51をさらに構成することにより、当該第1のネジ山と第2のネジ山と当該対向するネジ山との間にバックラッシュが生じなくなる。これにより、バックラッシュによる雄ネジ部51と雌ネジ部52との相対位置のずれが生じないため、シャフト30の直動運動の位置精度を向上させることができる。
According to the above configuration, between the first thread and the second thread in either the female threaded
また、上記のようにバックラッシュが生じなくなるため、雌ネジ部52のネジ山と雄ネジ部51のネジ山との衝突とこれによる衝突音とを抑制することができる。また、雌ネジ部52のネジ山と雄ネジ部51のネジ山との衝突を抑制することができるため、送りネジ機構50の耐久性を向上することができる。
Further, since the backlash does not occur as described above, it is possible to suppress the collision between the screw thread of the
また、従来の送りネジ機構の製造時には、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、隣り合った雌ネジ部52のネジ山と雄ネジ部51のネジ山との間にバックラッシュを設けるため、全ての雌ネジ部52のネジ山と雄ネジ部51のネジ山との間のバックラッシュの公差を累積した累積公差を考慮する必要がある。しかし、本実施形態に係る送りネジ機構50の上記の構成によれば、第1のピッチ又は第2のピッチの公差を考慮するのみで、他のピッチの公差が決まるため、従来の送りネジ機構よりも製造が容易である。
Further, at the time of manufacturing the conventional feed screw mechanism, when the
また、実施の形態1に係る送りネジ機構50は、雄ネジ部51が雌ネジ部52にねじ込まれた状態において、多条ネジとして構成された雌ネジ部52又は多条ネジとして構成された雄ネジ部51の何れか一方における第1のネジ山と第2のネジ山との間に、雌ネジ部52及び雄ネジ部51の他方における対向するネジ山が嵌合し、第1のネジ山における第2のネジ山に対向するフランクと、対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、第2のネジ山における第1のネジ山に対向するフランクと、対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。
Further, the
上記の構成によれば、第1のネジ山と第2のネジ山との間に、対向するネジ山が嵌合した状態で、シャフト30は、軸方向に直動運動する。従って、バックラッシュによる雄ネジ部51と雌ネジ部52との相対位置のずれが生じないため、シャフト30の直動運動の位置精度を向上させることができる。
また、実施の形態1に係るネジ機構50は、第1のネジ山と第2のネジ山との間の谷底と、対向するネジ山の山の頂との間には隙間が存在する。According to the above configuration, the
Further, in the
上記の構成によれば、当該隙間が存在する状態で、シャフト30は、軸方向に直動運動する。これにより、雌ネジ部52と雄ネジ部51との間に潤滑剤が添加されている場合、当該潤滑剤は、雌ネジ部52と雄ネジ部51との接触によって当該隙間に押し流され、当該隙間に溜まる。よって、潤滑剤は、雌ネジ部52と雄ネジ部51との間から外部に漏れづらくなり、送りネジ機構50の摺動性を維持しやすくなる。
According to the above configuration, the
また、実施の形態1に係るネジ機構50は、雌ネジ部52及び雄ネジ部51の何れか一方の素材は、樹脂である。
上記の構成によれば、上述のように、素材が樹脂である雌ネジ部52又は雄ネジ部51をエージングすることにより、第1のネジ山と第2のネジ山との間に、対向するネジ山が嵌合する構成の送りネジ機構50を容易に製造することができる。Further, in the
According to the above configuration, as described above, by aging the
また、実施の形態1に係るVGアクチュエータ1は、上記の何れか1つの構成を有する送りネジ機構50を備えたアクチュエータであって、雄ネジ部51を外周面に有するシャフト30と、雌ネジ部52を内周面に有し、雌ネジ部52を回転させる駆動部と、シャフト30の回転を制限するブッシュ40とを備え、駆動部が、雄ネジ部51がねじ込まれた雌ネジ部52を回転させることによりシャフト30が軸方向に直動する。
上記の構成によれば、VGアクチュエータ1において、上記の各構成の効果を奏することができる。Further, the
According to the above configuration, the
また、実施の形態1に係るVGアクチュエータ1の駆動部は、モータである。
上記の構成によれば、モータにより雌ネジ部52を回転させることによって、雌ネジ部52にねじ込まれた雄ネジ部51を外周面に有するシャフト30を直動させることができる。The drive unit of the
According to the above configuration, by rotating the
また、実施の形態1に係るVGアクチュエータ1は、駆動部の回転運動によるシャフト30の直動運動によって、VGターボチャージャ60の可動ベーン62を開閉する。
上記の構成によれば、上述の送りネジ機構50の効果により、VGターボチャージャの可動ベーンの開閉の位置精度を向上させることができる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。Further, the
According to the above configuration, the position accuracy of opening and closing the movable vane of the VG turbocharger can be improved by the effect of the
In the present invention, it is possible to modify any component of the embodiment or omit any component of the embodiment within the scope of the invention.
この発明に係る送りネジ機構は、雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間のバックラッシュによる、直動運動の位置精度の低下を抑制することができるため、雌ネジ部と雄ネジ部とを備える送りネジ機構に利用可能である。 The lead screw mechanism according to the present invention can suppress a decrease in the position accuracy of the linear motion due to backlash between the screw thread of the male screw portion and the screw thread of the female screw portion. It can be used for a feed screw mechanism provided with a male screw portion.
1 VGアクチュエータ、2 ロータマグネット、3 樹脂部、4 ベアリング、5 ベアリング、6 固定子、6a ステータコア、6b ボビン、6c コイル端子、7 センサマグネット、8 センサ部、9 ハウジング、10 制御回路部、11 ケース、11a コネクタ、11b ターミナル、20 ロータ部、30 シャフト、40 ブッシュ、50 送りネジ機構、51 雄ネジ部、52 雌ネジ部、60 VGターボチャージャ、61 タービン、62 可動ベーン、63 コンプレッサ、70 エンジンシステム。 1 VG actuator, 2 rotor magnet, 3 resin part, 4 bearing, 5 bearing, 6 stator, 6a stator core, 6b bobbin, 6c coil terminal, 7 sensor magnet, 8 sensor part, 9 housing, 10 control circuit part, 11 cases , 11a connector, 11b terminal, 20 rotor part, 30 shaft, 40 bush, 50 feed thread mechanism, 51 male thread part, 52 female thread part, 60 VG turbocharger, 61 turbine, 62 movable vane, 63 compressor, 70 engine system ..
この発明に係る送りネジ機構は、回転可能な雌ネジ部と、雌ネジ部にねじ込まれた状態において、回転が制限され、雌ネジ部が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部と、を備え、雌ネジ部又は雄ネジ部の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、多条ネジとして構成された雌ネジ部又は多条ネジとして構成された雄ネジ部の何れか一方は、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山との間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山と第3のネジ山との間の第2のピッチとが異なり、前記雄ネジ部が前記雌ネジ部にねじ込まれた状態において、多条ネジとして構成された前記雌ネジ部又は多条ネジとして構成された前記雄ネジ部の何れか一方における前記第1のネジ山と前記第2のネジ山との間に、前記雌ネジ部及び前記雄ネジ部の他方における対向するネジ山が嵌合し、前記第1のネジ山における前記第2のネジ山に対向するフランクと、前記対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、前記第2のネジ山における前記第1のネジ山に対向するフランクと、前記対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。 The lead screw mechanism according to the present invention includes a rotatable female screw portion and a male screw portion whose rotation is restricted when screwed into the female screw portion and which moves linearly in the axial direction when the female screw portion rotates. , At least one of the female threaded portion and the male threaded portion is configured as a multi-threaded screw, and either the female threaded portion configured as the multi-threaded screw or the male threaded portion configured as the multi-threaded screw is provided. The first pitch between the first and second threads adjacent in the axial direction and the second between the second and third threads adjacent in the axial direction. and second pitch Ri is Do different, in a state in which the male threaded portion is screwed into the female threaded portion, one of the male threaded portion that is configured as the female screw portion or the multi-start thread is configured as a multiple thread screw The female thread and the opposite thread on the other side of the male thread are fitted between the first thread and the second thread on one side, and the first thread on the first thread. The flank facing the screw thread of 2 and one of the flanks of the facing screw thread are in contact with each other, and the flank facing the first screw thread in the second screw thread and the facing screw The other Frank on the mountain makes contact .
Claims (7)
前記雌ネジ部にねじ込まれた状態において、回転が制限され、前記雌ネジ部が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部と、を備え、
前記雌ネジ部又は前記雄ネジ部の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、
多条ネジとして構成された前記雌ネジ部又は多条ネジとして構成された前記雄ネジ部のうち何れか一方は、軸方向に隣り合った第1のネジ山及び第2のネジ山の間の第1のピッチと、軸方向に隣り合った当該第2のネジ山及び第3のネジ山の間の第2のピッチとが異なることを特徴とする、送りネジ機構。With a rotatable female thread
In the state of being screwed into the female screw portion, the rotation is restricted, and the male screw portion that moves linearly in the axial direction by the rotation of the female screw portion is provided.
At least one of the female threaded portion and the male threaded portion is configured as a multi-threaded screw.
One of the female threaded portion configured as a multi-threaded screw and the male threaded portion configured as a multi-threaded screw is between the first screw thread and the second thread thread adjacent to each other in the axial direction. A lead screw mechanism, characterized in that the first pitch is different from the second pitch between the second and third threads adjacent to each other in the axial direction.
前記雄ネジ部を外周面に有するシャフトと、
前記雌ネジ部を内周面に有し、前記雌ネジ部を回転させる駆動部と、
前記シャフトの回転を制限するブッシュとを備え、
前記駆動部が、前記雄ネジ部がねじ込まれた前記雌ネジ部を回転させることにより前記シャフトが軸方向に直動することを特徴とする、アクチュエータ。An actuator provided with the feed screw mechanism according to any one of claims 1 to 4.
A shaft having the male screw portion on the outer peripheral surface and
A drive unit having the female screw portion on the inner peripheral surface and rotating the female screw portion,
With a bush that limits the rotation of the shaft
An actuator characterized in that the drive portion rotates the female screw portion into which the male screw portion is screwed so that the shaft moves linearly in the axial direction.
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