JP2020148213A - Linear motion actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの回転運動を直線運動に変換して出力する直動アクチュエータに関する。 The present invention relates to a linear actuator that converts a rotary motion of a motor into a linear motion and outputs it.
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モータなど電動機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ねじ機構を有する直動アクチュエータが知られている。 In recent years, electrification has been progressing for the purpose of labor saving and fuel efficiency of vehicles and the like. For example, a system for operating an automatic transmission, a brake, a steering wheel, etc. of an automobile by the power of an electric motor such as a motor has been developed and put on the market. As an actuator used for such an application, a linear actuator having a screw mechanism for converting a rotary motion generated by driving an electric motor into a linear motion is known.
例えば特許文献1には、モータによって駆動されるシャフトの回転運動をねじ機構(動力変換部材)によってブレーキピストン(押圧部材)の直線運動に変換し、当該ブレーキピストンの進退動作によってブレーキパッド(摩擦部材)の押圧力を調整するブレーキアクチュエータが開示されている。このブレーキアクチュエータのねじ機構は、シャフトに設けられるとともに雌ねじを有するナットと、ブレーキピストンに設けられるとともに雄ねじ部を有するねじ軸(ボルト)とにより構成される。
For example, in
従来の直動アクチュエータにおいて、動作中にねじ軸に対して強い衝撃が加わると、当該ねじ軸の雄ねじ部とナットの雌ねじ部とが互いに噛み込むことがある。雄ねじ部と雌ねじ部との噛み込みが発生すると、モータによってねじ軸を逆方向に回転させることが困難になり、直動アクチュエータの動作不良を引き起こすおそれがある。 In a conventional linear actuator, if a strong impact is applied to a screw shaft during operation, the male screw portion of the screw shaft and the female screw portion of the nut may bite each other. If the male-threaded portion and the female-threaded portion are engaged with each other, it becomes difficult for the motor to rotate the screw shaft in the opposite direction, which may cause a malfunction of the linear actuator.
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、直動アクチュエータのねじ機構における噛み込みを防止することを技術的課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a technical subject to prevent biting in the screw mechanism of the linear actuator.
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、モータと、前記モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを備える直動アクチュエータにおいて、前記運動変換機構は、雄ねじ部を有する直動部材としてのねじ軸と、前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、前記ねじ軸を付勢する付勢部材と、を備え、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との間にバックラッシが設けられており、前記付勢部材は、前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に接触させるように前記ねじ軸を付勢することを特徴とする。 The present invention is for solving the above-mentioned problems, and in a linear actuator including a motor and a motion conversion mechanism for converting the rotational motion of the motor into a linear motion, the motion conversion mechanism has a male screw portion. A screw shaft as a linear motion member, a female screw portion screwed into the male screw portion, and an urging member for urging the screw shaft are provided, and a backlash is provided between the male screw portion and the female screw portion. The urging member is characterized in that the screw shaft is urged so that the male screw portion is in contact with the female screw portion.
かかる構成によれば、付勢部材は、ねじ軸に対して衝撃が加わった場合に、バックラッシの範囲内での当該ねじ軸の移動を許容するとともに、その付勢力によって当該衝撃を吸収できる。これにより、雄ねじ部と雌ねじ部との噛み込みを確実に防止できる。さらに、付勢部材によってねじ軸を付勢し、雄ねじ部と雌ねじ部とを適切に接触させることで、直動部材であるねじ軸のがたつきを抑制するとともに、その位置決め精度を向上させることができる。 According to such a configuration, when an impact is applied to the screw shaft, the urging member allows the screw shaft to move within the range of the backlash and can absorb the impact by the urging force. As a result, it is possible to reliably prevent the male-threaded portion and the female-threaded portion from getting caught. Further, by urging the screw shaft with the urging member and appropriately contacting the male screw portion and the female screw portion, the rattling of the screw shaft, which is a linear motion member, is suppressed and the positioning accuracy thereof is improved. Can be done.
前記付勢部材は、圧縮ばねにより構成されるとともに、弾性復元力により前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に接触させるように前記ねじ軸を付勢できる。これにより、ねじ軸に衝撃が加わった場合に、圧縮ばねの弾性復元力によって当該衝撃を好適に吸収できる。 The urging member is composed of a compression spring, and the screw shaft can be urged so that the male screw portion comes into contact with the female screw portion by an elastic restoring force. As a result, when an impact is applied to the screw shaft, the impact can be suitably absorbed by the elastic restoring force of the compression spring.
本発明に係る直動アクチュエータは、前記運動変換機構を収容するハウジングを備えてもよく、前記雌ねじ部は、前記ハウジングに形成されてもよい。これにより、直動アクチュエータの部品点数を可及的に低減できる。 The linear actuator according to the present invention may include a housing for accommodating the motion conversion mechanism, and the female screw portion may be formed in the housing. As a result, the number of parts of the linear actuator can be reduced as much as possible.
前記付勢部材はコイルばねであってもよく、前記コイルばねは、前記ねじ軸の一部に挿通されてもよい。これにより、付勢部材としてのコイルばねをねじ軸に容易に取り付けることができる。 The urging member may be a coil spring, and the coil spring may be inserted through a part of the screw shaft. As a result, the coil spring as the urging member can be easily attached to the screw shaft.
本発明によれば、直動アクチュエータにおけるねじ機構の噛み込みを防止できる。 According to the present invention, it is possible to prevent the screw mechanism from being caught in the linear actuator.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図1乃至図4は、本発明に係る直動アクチュエータの一実施形態を示す。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show an embodiment of a linear actuator according to the present invention.
図1に示すように、直動アクチュエータ1は、モータ2と、モータ2の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構としてのねじ機構3と、モータ2及びねじ機構3を収容するハウジング4とを備える。なお、図示例においてハウジング4は一部品で示されるが、実際には、内部にモータ2及びねじ機構3を収容するために複数の部品によって構成されている。このハウジング4は、モータ2を収容する第一収容部4aと、ねじ機構3を収容する第二収容部4bとを含む。
As shown in FIG. 1, the
モータ2は、ハウジング4の内周に固定されたモータ本体5と、モータ本体5から突出した回転軸6とを有する。モータ本体5は、ハウジング4の第一収容部4a内に固定されている。モータ本体5は、図示しない配線を介してハウジング4の外部に設けられた電源と接続される。回転軸6は、ハウジング4の第一収容部4aから第二収容部4bに突出しており、第二収容部4b内のねじ機構3に連結されている。
The
ねじ機構3は、すべりねじ機構により構成されるが、この構成に限定されるものではない。ねじ機構3は、モータ2の回転軸6により駆動される直動部材としてのねじ軸7と、ねじ軸7を軸方向に付勢する付勢部材8と、ねじ軸7の回転範囲を規制する回転規制機構9と、ハウジング4の内部に形成されるとともにねじ軸7に螺合する雌ねじ部10とを主に備える。なお、以下の説明では、軸方向で操作対象P側(図1における右側)を前方といい、モータ2側(図1における左側)を後方という。
The
ねじ軸7は、操作対象Pを操作するための操作部11と、ハウジング4の雌ねじ部10に螺合する雄ねじ部12と、大径部13と、小径部14と、回転軸6の挿入孔15とを備える。
The
操作部11は、ねじ軸7の先端部(前端部)に設けられており、その一部がハウジング4の外部に突出している。操作部11は、ねじ軸7の直動により、操作対象Pに接触し、又は操作対象Pから離反することができる。
The
雄ねじ部12は、操作部11と大径部13との間に設けられている。雄ねじ部12は、台形ねじにより構成されるが、この構成に限定されず、三角ねじ等の他のねじにより構成され得る。雄ねじ部12のピッチは、JIS B 0217−2に規定されるピッチ(粗級)よりも大きく設定されることが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。雄ねじ部12が三角ねじにより構成される場合、そのピッチは、JIS B 0209−1に規定されるピッチ(粗級)よりも大きく設定されることが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。雄ねじ部12は、雌ねじ部10に接触する進み側フランク面12aと、進み側フランク面12aの反対側に形成される追い側フランク面12bとを備える。
The
大径部13は、付勢部材8の一部を係止する係止部として機能する。大径部13は、付勢部材8の端部に接触する側面(係止面)13aを有する。また、大径部13は、後述するように、回転規制機構9の一部としても機能する。
The
小径部14は、大径部13と一体に構成される。小径部14は、付勢部材8を支持する支持部として機能する。小径部14は、操作部11とは反対側のねじ軸7の端部に形成されている。
The
挿入孔15は、小径部14から雄ねじ部12までの範囲でねじ軸7の内部に形成されている。挿入孔15は、小径部14の端面にモータ2の回転軸6を挿入するための挿入口15aを有する。挿入孔15の内面と、回転軸6の外面とはスプライン嵌合、キー嵌合等の手段により連結されている。この構成により、ねじ軸7と回転軸6とは、軸方向に対して相対移動可能に構成される。
The
付勢部材8は、弾性部材により構成されており、本実施形態ではコイルばねとして例示される。コイルばねは、圧縮ばねにより構成される。コイルばねは、その一端部がねじ軸7の小径部14に挿通されるとともに大径部13の側面13aに接触しており、その他端部がハウジング4に支持されている。コイルばねは圧縮された状態で、その弾性復元力によりねじ軸7を前方に付勢している。
The urging
図2及び図3に示すように、回転規制機構9は、ねじ軸7に形成される第一係止部16と、ハウジング4に形成される第二係止部17とを備える。第一係止部16は、大径部13の外面から半径方向外方に突出する突起部により構成される。第二係止部17は、ハウジング4の第二収容部4bの内面から内方に突出する突起部により構成される。回転規制機構9は、第一係止部16と第二係止部17とが接触することにより、ねじ軸7の回転を規制する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
雌ねじ部10は、ハウジング4の第二収容部4bの内面に形成されている。ハウジング4は雌ねじ部10を備えることで、ねじ機構3におけるナットの機能を具備する。雌ねじ部10は、台形ねじにより構成されるが、この構成に限定されず、三角ねじ等の他のねじにより構成されてもよい。雌ねじ部10の諸元は、雄ねじ部12に対応するように設定されることが望ましい。雌ねじ部10は、雄ねじ部12の進み側フランク面12aに接触する進み側フランク面10aと、進み側フランク面10aの反対側に形成される追い側フランク面10bとを備える。
The
なお、雌ねじ部10及び雄ねじ部12は、右ねじにより構成されており、モータ2のモータ本体5側(後方側)から回転軸6を見た場合に、ねじ軸7は当該回転軸6を時計回り(右回り)に回転させると前進するように構成される。
The
図1及び図4に示すように、ねじ軸7の雄ねじ部12とハウジング4の雌ねじ部10との間には、バックラッシ(隙間)BLが設けられている。バックラッシBLの軸方向寸法Xは、0.3mm以上とされることが好ましいが、この数値範囲に限定されず、直動アクチュエータ1の大きさや操作対象Pの種別等に応じて適宜設定され得る。また、バックラッシBLの軸方向寸法Xとリード(L)の平方根との比(X/√L)は、0.3以上とされることが好ましいが、この数値範囲に限定されるものではない。
As shown in FIGS. 1 and 4, a backlash (gap) BL is provided between the
ハウジング4は、雌ねじ部10の他、第一収容部4aと第二収容部4bとを区画する隔壁18と、付勢部材8を支持するスラスト軸受19とを備える。隔壁18は、モータ2の回転軸6が挿通される孔20を有する。スラスト軸受19は、隔壁18により支持されるとともに、付勢部材8の端部を支持している。
The
以下、上記構成の直動アクチュエータ1の動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the
モータ2の駆動により回転軸6が回転すると、その回転運動がねじ機構3(運動変換機構)によりねじ軸7の直線運動に変換される。この場合において、付勢部材8は、ねじ軸7を前方に付勢しており、ねじ軸7の雄ねじ部12の進み側フランク面12aは、ハウジング4に係る雌ねじ部10の進み側フランク面10aに接触した状態となっている。ねじ軸7は、雄ねじ部12と雌ねじ部10との螺合の作用により、回転軸6とともに回転しながら前方の操作対象Pに向かって移動(前進)する。これにより、ねじ軸7は操作部11を操作対象Pに接触させて操作する。ねじ軸7が所定角度の回転を行うと、回転規制機構9の第一係止部16と第二係止部17とが接触し、ねじ軸7の回転及び軸方向移動が規制される。
When the
例えば操作対象Pに衝撃が加わり、当該衝撃がねじ軸7に作用した場合、ねじ軸7は後方に移動しようとする。このとき、ねじ機構3は、ねじ軸7を前方に付勢する付勢部材8の弾性復元力により、この衝撃を吸収できる。衝撃の程度により、雄ねじ部12の進み側フランク面12aが雌ねじ部10の進み側フランク面10aから離れる場合(図4において二点鎖線で示す場合)がある。この場合であっても、付勢部材8はさらに圧縮され、増加した弾性復元力によって当該衝撃を吸収する。衝撃吸収後、付勢部材8はねじ軸7を前方に移動させ、雄ねじ部12の進み側フランク面12aを雌ねじ部10の進み側フランク面10aに再び接触させる。
For example, when an impact is applied to the operation target P and the impact acts on the
本実施形態では、ねじ軸7に衝撃が加わった場合であっても、付勢部材8の弾性復元力及びバックラッシBLによって、雄ねじ部12の追い側フランク面12bが雌ねじ部10の追い側フランク面10bに接触することが防止される。これにより、雄ねじ部12と雌ねじ部10との噛み込みを確実に防止できる。
In the present embodiment, even when an impact is applied to the
また、付勢部材8をコイルばねにより構成し、ねじ軸7の小径部14に当該コイルばねを挿通することで、直動部材としてのねじ軸7の退避スペースであるハウジング4の第二収容部4b内に付勢部材8を好適に配置できるとともに、付勢部材8をねじ軸7に対して容易に取り付けることができる。
Further, by forming the urging
また、ハウジング4の第二収容部4bに雌ねじ部10を形成することで、ねじ軸7の雄ねじ部12に螺合するナット部材を別途用意する必要がなくなり、直動アクチュエータ1の部品点数を可及的に低減できる。
Further, by forming the
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and is not limited to the above-mentioned action and effect. The present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.
上記の実施形態では、モータ2の回転軸6とねじ機構3のねじ軸7とを軸方向に相対移動可能に連結した例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、モータ本体5を軸方向移動可能となるようにハウジング4の第一収容部4aに収容し、モータ2の回転軸6をねじ軸7の挿入孔15に圧入し、ねじ軸7と回転軸6とが一体に回転及び軸方向移動するように構成してもよい。
In the above embodiment, an example in which the
この形態において、モータ2の回転軸6が回転すると、ねじ機構3のねじ軸7は、当該回転軸6とともに回転しながら、雄ねじ部12と雌ねじ部10との螺合によって前方(又は後方)に進出(又は退避)する。このとき、モータ本体5は、ハウジング4の第一収容部4a内において、ねじ軸7とともに前方(又は後方)に進出(又は退避)する。この形態では、ハウジング4の第一収容部4aにモータ本体5の回転を防止しつつ軸方向の移動を許容する回り止め機構が設けられることが好ましい。
In this embodiment, when the
上記の実施形態では、付勢部材8をコイルばねにより構成した例を示したが、本発明はこの構成に限定されず、コイルばね以外のばね部材や、ばね部材以外の弾性部材によって付勢部材8を構成してもよい。また、付勢部材8は、弾性部材に限らず、ねじ軸7を付勢する力を生じ得る部材であればよい。
In the above embodiment, an example in which the urging
上記の実施形態では、ハウジング4の内部にねじ機構3の構成要素である雌ねじ部10が形成された直動アクチュエータ1を例示したが、本発明はこの構成に限らず、ハウジング4内にナットを配置してもよく、あるいはハウジング4以外の部材に雌ねじ部10を形成してもよい。
In the above embodiment, the
1 直動アクチュエータ
2 モータ
3 ねじ機構(運動変換機構)
4 ハウジング
7 ねじ軸
8 付勢部材
10 雌ねじ部
12 雄ねじ部
BL バックラッシ
1
4
Claims (4)
前記運動変換機構は、雄ねじ部を有する直動部材としてのねじ軸と、前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、前記ねじ軸を付勢する付勢部材と、を備え、
前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との間にバックラッシが設けられており、
前記付勢部材は、前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に接触させるように前記ねじ軸を付勢することを特徴とする直動アクチュエータ。 In a linear actuator including a motor and a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the motor into linear motion.
The motion conversion mechanism includes a screw shaft as a linear motion member having a male screw portion, a female screw portion screwed into the male screw portion, and an urging member for urging the screw shaft.
A backlash is provided between the male threaded portion and the female threaded portion.
The urging member is a linear actuator characterized in that the screw shaft is urged so that the male screw portion is brought into contact with the female screw portion.
前記雌ねじ部は、前記ハウジングに形成される請求項1又は2に記載の直動アクチュエータ。 A housing for accommodating the motion conversion mechanism is provided.
The linear actuator according to claim 1 or 2, wherein the female screw portion is formed in the housing.
前記コイルばねは、前記ねじ軸の一部に挿通される請求項1から3のいずれか一項に記載の直動アクチュエータ。
The urging member is a coil spring.
The linear actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the coil spring is inserted through a part of the screw shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019043547A JP2020148213A (en) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | Linear motion actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019043547A JP2020148213A (en) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | Linear motion actuator |
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JP2020148213A true JP2020148213A (en) | 2020-09-17 |
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JP (1) | JP2020148213A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022059732A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Ntn株式会社 | Linear actuator |
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2019
- 2019-03-11 JP JP2019043547A patent/JP2020148213A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022059732A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Ntn株式会社 | Linear actuator |
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