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JP2006071008A - Actuator - Google Patents

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Publication number
JP2006071008A
JP2006071008A JP2004255445A JP2004255445A JP2006071008A JP 2006071008 A JP2006071008 A JP 2006071008A JP 2004255445 A JP2004255445 A JP 2004255445A JP 2004255445 A JP2004255445 A JP 2004255445A JP 2006071008 A JP2006071008 A JP 2006071008A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nut
actuator
rotor
screw shaft
screw
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.)
Pending
Application number
JP2004255445A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Tanabe
晃一 田邉
Shigeru Endo
茂 遠藤
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.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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 NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2004255445A priority Critical patent/JP2006071008A/en
Publication of JP2006071008A publication Critical patent/JP2006071008A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

【課題】
コンパクト且つ振動等が少ないアクチュエータを提供する。
【解決手段】
ナット11を嵌合したスリーブ9は、中空のロータ2bに内包されるように配置されており、従ってナット11は、ステータ2aの半径方向内方の位置まで移動可能となっているので、アクチュエータの軸線方向長を抑えることができ、コンパクトな構成を提供できる。
【選択図】 図1
【Task】
A compact actuator with less vibration and the like is provided.
[Solution]
The sleeve 9 fitted with the nut 11 is disposed so as to be enclosed in the hollow rotor 2b. Therefore, the nut 11 can be moved to the radially inner position of the stator 2a. The axial length can be suppressed, and a compact configuration can be provided.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、アクチュエータに関し、例えば、汎用昇降機、ジャッキ、車両用電動パーキングブレーキ、電動ディスクブレーキ、ベルトCVTのプーリ駆動機構、4WDの2WD、4WD切り変え機構、変速装置切り替え機構、クラッチ切り替え機構、戸開閉装置等に用いることが出来る電動式のアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator, for example, a general-purpose elevator, a jack, an electric parking brake for a vehicle, an electric disc brake, a pulley drive mechanism for a belt CVT, a 4WD 2WD, a 4WD switching mechanism, a transmission switching mechanism, a clutch switching mechanism, a door The present invention relates to an electric actuator that can be used in a switchgear or the like.

近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。   In recent years, labor saving of vehicles and the like has progressed, and for example, a system has been developed in which a transmission, a parking brake, and the like of an automobile are performed not by hand but by the power of an electric motor. An electric actuator used for such an application may use a ball screw mechanism in order to convert the rotational motion transmitted from the electric motor into the axial motion with high efficiency.

ここで、特許文献1には、モータからの動力をボールねじ機構を介して出力ロッドに伝達し、直線運動をさせるリニアアクチュエータが開示されている。
特開2000−220715号公報
Here, Patent Document 1 discloses a linear actuator that transmits power from a motor to an output rod via a ball screw mechanism to cause linear motion.
JP 2000-220715 A

ここで、特許文献1に開示されたリニアアクチュエータにおいては、その図から明らかなように、ボールねじ機構のナットを、モータのステータに対して軸線方向に離して設けている。従って、リニアアクチュエータの軸線方向寸法が大となって、設置場所が制限されるという問題がある。又、特許文献1の構成では、モータのロータとナットが連結されており、ねじ軸が軸線方向へ移動する構成となっているので、ナットを高速回転する場合には、その回転バランス精度を確保する必要がある。   Here, in the linear actuator disclosed in Patent Document 1, the nut of the ball screw mechanism is provided away from the stator of the motor in the axial direction, as is apparent from the figure. Therefore, there is a problem that the dimension in the axial direction of the linear actuator becomes large and the installation place is limited. Moreover, in the structure of patent document 1, since the rotor and nut of a motor are connected and the screw shaft moves to an axial direction, when rotating a nut at high speed, the rotation balance accuracy is ensured. There is a need to.

本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コンパクト且つ振動等が少ない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 an object of the present invention is to provide a compact actuator with less vibration and the like.

本発明のアクチュエータは、
ハウジングと、
ステータ及びロータを有するモータと、
前記モータのロータに連結され外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、被駆動部材に連結され、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールとを含み、前記ねじ軸の回転運動を前記ナットの軸線運動に変換するボールねじ機構と、を有するアクチュエータにおいて、
前記ナットは、前記ステータの半径方向内方の位置まで移動可能となっていることを特徴とする。
The actuator of the present invention is
A housing;
A motor having a stator and a rotor;
A screw shaft connected to the rotor of the motor and having a male screw groove formed on an outer peripheral surface thereof, and a nut connected to a driven member and disposed so as to surround the screw shaft and having a female screw groove formed on the inner peripheral surface thereof. A ball screw mechanism that converts a rotational movement of the screw shaft into an axial movement of the nut, and a plurality of balls that are arranged to freely roll along a rolling path formed between the two screw grooves. In the actuator
The nut is movable to a radially inner position of the stator.

本発明のアクチュエータによれば、前記ナットは、前記ステータの半径方向内方の位置まで移動可能となっているので、前記アクチュエータの軸線方向長を抑えることができ、コンパクトな構成を提供できる。又、一般的にナットに比べて回転バランス精度が高いねじ軸を回転させることで、高速回転時における振動等を抑えることができる。   According to the actuator of the present invention, the nut can move to a position radially inward of the stator, so that the axial length of the actuator can be suppressed, and a compact configuration can be provided. Further, by rotating a screw shaft that is generally higher in rotation balance accuracy than a nut, vibrations and the like during high-speed rotation can be suppressed.

前記ロータ又は前記ねじ軸の回転角度を検出する検出器を設けると好ましい。尚、前記ナットの軸線方向量は、前記ナットの回転角度より前記ボールねじ機構の変換比から演算できることはいうまでもない。   It is preferable to provide a detector for detecting the rotation angle of the rotor or the screw shaft. Needless to say, the axial amount of the nut can be calculated from the conversion ratio of the ball screw mechanism from the rotation angle of the nut.

前記ナットはスリーブに嵌合しており、前記スリーブには、長手方向に延在する溝が形成され、前記ハウジングから突出した部材(例えばピン)が前記溝に係合していると好ましい。但し、ナット自体に溝を形成しても良い。   It is preferable that the nut is fitted in a sleeve, and a groove extending in the longitudinal direction is formed in the sleeve, and a member (for example, a pin) protruding from the housing is engaged with the groove. However, a groove may be formed in the nut itself.

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態であるボールねじ機構を備えたアクチュエータの断面図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an actuator having a ball screw mechanism according to the first embodiment.

図1において、中空円筒状のハウジング1の内周に、ステータ2aが固定されている。更に、ハウジング1に対して軸受3、4を介してロータ2bが回転自在に配置されている。ロータ2bは、ステータ2aに内包された中空状の筒部2cと、筒部2cに連結された軸部2dとを有している。軸部2dとハウジング1との間には、ロータ2bの回転角度を検出する検出器であるレゾルバ2fが配置されている。レゾルバ2fの代わりにエンコーダ等も用いることができるが、レゾルバ2fは低温から高温まで安定した信号を出力でき、油中でも用いることができるという利点がある。   In FIG. 1, a stator 2 a is fixed to the inner periphery of a hollow cylindrical housing 1. Furthermore, a rotor 2b is rotatably arranged with respect to the housing 1 via bearings 3 and 4. The rotor 2b has a hollow cylindrical portion 2c included in the stator 2a, and a shaft portion 2d connected to the cylindrical portion 2c. A resolver 2f that is a detector that detects the rotation angle of the rotor 2b is disposed between the shaft portion 2d and the housing 1. An encoder or the like can be used instead of the resolver 2f. However, the resolver 2f has an advantage that it can output a stable signal from a low temperature to a high temperature and can be used even in oil.

軸部2d内に形成された貫通孔2e内に、ねじ軸5の右半部に形成された丸軸部5aが嵌合しており、その端部に螺合させたナット6により、ロータ2bとねじ軸5とは固定され一体的に回転するようになっている。軸受3に対して、ロータ2bは軸線方向に相対移動可能となっている。又、軸部2dを支持する軸受4は、軸受抑え7によりその外輪がハウジング1に対して固定されている。従って、軸受4を介して、ロータ2b及びねじ軸5は軸線方向に移動不能に固定されて回転のみ可能となっている。尚、ステータ2aとロータ2bとレゾルバ5fとで、電動モータ2を構成している。   A round shaft portion 5a formed in the right half portion of the screw shaft 5 is fitted in a through hole 2e formed in the shaft portion 2d, and the rotor 2b is screwed by a nut 6 screwed into the end portion thereof. The screw shaft 5 is fixed and rotated integrally. The rotor 2b can move relative to the bearing 3 in the axial direction. Further, the outer ring of the bearing 4 that supports the shaft portion 2 d is fixed to the housing 1 by a bearing retainer 7. Therefore, the rotor 2b and the screw shaft 5 are fixed so as not to move in the axial direction via the bearing 4, and can only rotate. The stator 2a, the rotor 2b, and the resolver 5f constitute the electric motor 2.

ハウジング1の図1で左端内周に、リング状部材8が嵌合している。リング状部材8に対して、中空円筒状のスリーブ9がブッシュ10を介して移動可能に支持されている。スリーブ9はナット11を嵌合固定しており、両者は一体的に移動するようになっている。スリーブ9は、外周に直線上の溝9aを有しており、ハウジング1に植設され、リング状部材8の開口8aを貫通して延在するピン12の先端が、溝9aに係合している。従って、ピン12の回り止め機能により、スリーブ9及びナット11はハウジング1に対して軸線方向にのみ移動可能となっている。   A ring-shaped member 8 is fitted to the inner periphery of the left end of the housing 1 in FIG. A hollow cylindrical sleeve 9 is movably supported on the ring-shaped member 8 via a bush 10. The sleeve 9 is fitted and fixed to a nut 11 so that both move together. The sleeve 9 has a linear groove 9a on the outer periphery, and the tip of a pin 12 that is implanted in the housing 1 and extends through the opening 8a of the ring-shaped member 8 engages with the groove 9a. ing. Therefore, the sleeve 9 and the nut 11 can move only in the axial direction with respect to the housing 1 by the function of preventing the pin 12 from rotating.

ナット11の内周面には、雌ねじ溝11aが形成されている。ねじ軸5の左半部には、その外周面に雄ねじ溝5b(一部のみ図示)が形成されている。複数のボール13が、対向する両ねじ溝間11a、5bに形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。ナット11には、ボール13の循環用のコマ(不図示)が設けられている。ねじ軸5と、ナット11と、ボール13とでボールねじ機構(伝達手段)を構成する。   A female thread groove 11 a is formed on the inner peripheral surface of the nut 11. A male screw groove 5b (only a part of which is shown) is formed on the outer peripheral surface of the left half of the screw shaft 5. A plurality of balls 13 are arranged so as to be able to roll in a spiral rolling path formed between the opposing screw grooves 11a and 5b. The nut 11 is provided with a top (not shown) for circulating the ball 13. The screw shaft 5, the nut 11, and the ball 13 constitute a ball screw mechanism (transmission means).

本実施の形態の動作を説明すると、不図示の電源より電力が供給され、電動モータ2のロータ2bが回転すると、それと共にねじ軸5が回転する。ねじ軸5が回転すると、転走路を転動し且つコマを介して循環するボール13により、その回転運動がナット11の軸線方向運動に効率よく変換されるので、ナット11に連結された被駆動部材(不図示)を軸線方向に移動させることができる。このときレゾルバ5fからの信号を検出することで、ねじ軸5の回転角度を求めることができ、それによりナット11を適切な位置に停止させることもできる。   The operation of the present embodiment will be described. When electric power is supplied from a power source (not shown) and the rotor 2b of the electric motor 2 rotates, the screw shaft 5 rotates with it. When the screw shaft 5 rotates, the rotational motion is efficiently converted into the axial motion of the nut 11 by the ball 13 that rolls on the rolling path and circulates through the top, so that the driven body connected to the nut 11 is driven. A member (not shown) can be moved in the axial direction. At this time, by detecting a signal from the resolver 5f, the rotation angle of the screw shaft 5 can be obtained, whereby the nut 11 can be stopped at an appropriate position.

本実施の形態のアクチュエータによれば、ナット11を嵌合したスリーブ9は、中空のロータ2bに内包されるように配置されており、従ってナット11は、ステータ2aの半径方向内方の位置まで移動可能となっているので、アクチュエータの軸線方向長を抑えることができ、コンパクトな構成を提供できる。又、一般的にナット11に比べて回転バランス精度が高いねじ軸5を回転させることで、高速回転時における振動等を抑えることができる。尚、ナット11を、ステータ2aの半径方向内方の位置まで移動可能な構成としたことで、ステータ2aの径は大きくなるが、それにより高トルクの電動モータ2を提供できるという利点がある。   According to the actuator of the present embodiment, the sleeve 9 fitted with the nut 11 is arranged so as to be enclosed in the hollow rotor 2b, and therefore the nut 11 reaches a position radially inward of the stator 2a. Since it is movable, the axial length of the actuator can be suppressed, and a compact configuration can be provided. Further, by rotating the screw shaft 5 that is generally higher in rotation balance accuracy than the nut 11, vibration and the like during high-speed rotation can be suppressed. In addition, although the diameter of the stator 2a becomes large by having made the structure which can move the nut 11 to the position inside radial direction of the stator 2a, there exists an advantage that the electric motor 2 of high torque can be provided by it.

又、アクチュエータの仕様が変わった場合でも、電動モータ2の寸法形状を変えることなく、ねじ軸5とナット11のリードや径を変更することで対応でき、部品の共通化、設計の容易化、製造コストの低減等を図ることができる。電動モータ2は、通常のDCモータでも良いが、ブラシレスモータとすることで、油中でも用いることができる。   Even if the specifications of the actuator change, it can be dealt with by changing the lead and diameter of the screw shaft 5 and nut 11 without changing the size and shape of the electric motor 2. Manufacturing cost can be reduced. The electric motor 2 may be a normal DC motor, but can be used even in oil by being a brushless motor.

図2は、第2の実施の形態であるボールねじ機構を備えたアクチュエータの断面図である。図2のアクチュエータは、図1の実施の形態に対し、スリーブ9とナット11とを一体化した複合ナット11’となっている点が異なる。それ以外の構成については、図1の構成と同様であるので、同様な構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 2 is a sectional view of an actuator having a ball screw mechanism according to the second embodiment. The actuator shown in FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that a composite nut 11 ′ is formed by integrating a sleeve 9 and a nut 11. Since the other configuration is the same as the configuration of FIG. 1, the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.

第1の実施の形態であるボールねじ機構を備えたアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the actuator provided with the ball screw mechanism which is 1st Embodiment. 第2の実施の形態であるボールねじ機構を備えたアクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the actuator provided with the ball screw mechanism which is 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 ハウジング
2 電動モータ
2a ステータ
2b ロータ
2c 筒部
2d 軸部
2e 貫通孔
2f レゾルバ
3 軸受
4 軸受
5 ねじ軸
5a 丸軸部
5b ねじ溝
6 ナット
7 軸受抑え
8 リング状部材
8a 開口
9 スリーブ
9a 溝
10 ブッシュ
11 ナット
11’ 複合ナット
11a 溝
12 ピン
13 ボール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Electric motor 2a Stator 2b Rotor 2c Cylindrical part 2d Shaft part 2e Through hole 2f Resolver 3 Bearing 4 Bearing 5 Screw shaft 5a Round shaft part 5b Screw groove 6 Nut 7 Bearing restraint 8 Ring-shaped member 8a Opening 9 Sleeve 9a Groove 10 Bush 11 Nut 11 'Compound nut 11a Groove 12 Pin 13 Ball

Claims (3)

ハウジングと、
ステータ及びロータを有するモータと、
前記モータのロータに連結され外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、被駆動部材に連結され、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールとを含み、前記ねじ軸の回転運動を前記ナットの軸線運動に変換するボールねじ機構と、を有するアクチュエータにおいて、
前記ナットは、前記ステータの半径方向内方の位置まで移動可能となっていることを特徴とするアクチュエータ。
A housing;
A motor having a stator and a rotor;
A screw shaft connected to the rotor of the motor and having a male screw groove formed on an outer peripheral surface thereof, and a nut connected to a driven member and disposed so as to surround the screw shaft and having a female screw groove formed on the inner peripheral surface thereof. A ball screw mechanism that converts a rotational movement of the screw shaft into an axial movement of the nut, and a plurality of balls that are arranged to freely roll along a rolling path formed between the two screw grooves. In the actuator
The actuator according to claim 1, wherein the nut is movable to a radially inward position of the stator.
前記ロータ又は前記ねじ軸の回転角度を検出する検出器を設けたことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, further comprising a detector that detects a rotation angle of the rotor or the screw shaft. 前記ナットはスリーブに嵌合しており、前記スリーブには、長手方向に延在する溝が形成され、前記ハウジングから突出した部材が前記溝に係合していることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクチュエータ。

The nut is fitted to a sleeve, and a groove extending in a longitudinal direction is formed in the sleeve, and a member protruding from the housing is engaged with the groove. Or the actuator of 2.

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