JP2014059042A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボールねじを用い、自動車や二輪、船舶用に好適なアクチュエータに関し、特に、ブレーキ用アクチュエータに適したアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator that uses a ball screw and is suitable for automobiles, motorcycles, and ships, and particularly relates to an actuator that is suitable for a brake actuator.
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。このようなボールねじを用いたアクチュエータにおいては、直動と回転との変換部であるボールねじの作動性の向上が求められる。
このようなボールねじの作動性を向上させることを目的とした技術が特許文献1に開示されている。この特許文献1によれば、出力軸(ねじ軸)と相手部材との間に弾性体が設けられている。これにより、相手部材のストロークが小さい用途でも、ねじ軸移動量(ナット回転量)が増えるため、全領域で潤滑されて作動性が向上するとされている。
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. In an actuator using such a ball screw, it is required to improve the operability of the ball screw which is a conversion portion between linear motion and rotation.
A technique aimed at improving the operability of such a ball screw is disclosed in
しかしながら、特許文献1に開示された技術においては、ボールねじの作動性は確保できるが、ボールねじを用いた多くのアクチュエータで要求される位置決め精度が低下する可能性があり、検討の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、作動性と位置決め精度とを両立できるアクチュエータを提供することにある。
However, in the technique disclosed in
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object thereof is to provide an actuator that can achieve both operability and positioning accuracy.
上記課題を解決するためのある実施形態のアクチュエータは、外周面に螺旋状の転動溝が形成されたねじ軸と、
上記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と上記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して上記ねじ軸に螺合するナットとを有して、上記ねじ軸と上記ナットとが相対的に回転することにより、上記ねじ軸又は上記ナットが上記軸方向に直動する直動部材として機能するアクチュエータである。
An actuator according to an embodiment for solving the above problems includes a screw shaft in which a spiral rolling groove is formed on an outer peripheral surface;
A plurality of rolling elements disposed on a rolling element rolling path formed by a rolling groove corresponding to the rolling groove on an inner peripheral surface and formed by the rolling groove and the rolling groove of the screw shaft. And a nut that is screwed onto the screw shaft, and the screw shaft and the nut rotate relative to each other, whereby the screw shaft or the nut moves directly in the axial direction. It is a functioning actuator.
そして、上記直動部材の直動方向の端面に対向する相手部材に当接する弾性部材を前記直動部材に設け、上記弾性部材は所定のバネ係数を有する。
このような構成によれば、ボールねじを構成するナット、ねじ軸、ボールの製造誤差、組付誤差により、ボールの引っかかりが生じた場合にも、直動部材が触れ回ることができる。このため、直動と回転との滑らかな変換が可能となり、作動性を向上できる。また、上記直動部材が、軸方向に相対移動不能となっているので、位置決め精度も確保できる。よって、作動性と位置決め精度とを両立できるアクチュエータを提供することができる。
And the elastic member which contact | abuts the other member which opposes the end surface of the linear motion direction of the said linear motion member is provided in the said linear motion member, and the said elastic member has a predetermined spring coefficient.
According to such a configuration, even when the ball is caught due to a nut, a screw shaft, a ball manufacturing error, and an assembly error that constitute the ball screw, the linear motion member can touch around. For this reason, smooth conversion between linear motion and rotation is possible, and operability can be improved. Further, since the linear motion member is not relatively movable in the axial direction, positioning accuracy can be ensured. Therefore, an actuator that can achieve both operability and positioning accuracy can be provided.
また、正作動時における上記相手部材を上記直動部材(例えば、ねじ軸)が押す力をFとし、逆作動時における上記直動部材(例えば、ねじ軸)を上記相手部材が押す力をF’としたとき、上記バネ係数kが、F’<kx<F を満たすようにしてもよい。
また、上記弾性部材は、上記直動部材(例えば、ねじ軸)の外周に巻かれていてもよい。
また、上記弾性部材は、上記直動部材(例えば、ねじ軸)の軸方向の端面よりも上記相手部材側に突出していてもよい。
In addition, the force by which the linear member (for example, screw shaft) pushes the mating member during the forward operation is F, and the force by which the mating member presses the linear member (for example, the screw shaft) during the reverse operation is F. When 'is assumed, the spring coefficient k may satisfy F ′ <kx <F.
The elastic member may be wound around the outer periphery of the linear motion member (for example, a screw shaft).
Further, the elastic member may protrude toward the counterpart member from the end face in the axial direction of the linear motion member (for example, a screw shaft).
本発明によれば、作動性と位置決め精度とを両立できるアクチュエータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an actuator that can achieve both operability and positioning accuracy.
以下、本発明のアクチュエータの実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明のアクチュエータの第1の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。
<構成>
図1(a),(b)に示すように、本実施形態のアクチュエータ1は、ねじ軸10と、ナット20とを有する。ねじ軸10及びナット20は、複数の転動体(ボール)30を介して螺合している。ナット20は、ねじ軸10の外径より大きい内径で筒状に形成されている。ねじ軸10の外周面には、軸方向に螺旋状にねじ溝10aが形成されている。また、ナット20の内周面には、ねじ軸10のねじ溝10aに対向するようにねじ溝20aが形成されている。ねじ溝10aとねじ溝20aとによって形成された転動路に転動体30が転動可能に配置(又は充填)されている。そして、ねじ軸10とナット20とが相対的に回転することにより、ねじ軸10又はナット20が上記軸方向に直動する直動部材2として機能する。なお、本実施形態では、ねじ軸10を直動部材2とした態様、すなわち、ナット20が回転することによってねじ軸10が直動する態様について説明する。
Hereinafter, an embodiment of an actuator of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view along the axial direction showing the configuration of the actuator according to the first embodiment of the present invention.
<Configuration>
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
また、ねじ軸10の相手部材50に連結する側の端部には小径部11が設けられている。相手部材50は、直動部材(本実施形態ではねじ軸10)の直動方向の端面に対向する部材である。そして直動部材であるねじ軸10が直動することによってねじ軸10に連結される相手部材50にねじ軸10が押す際に、ねじ軸10を上記軸方向に相対移動不能且つ径方向に相対移動可能にする弾性部材40が上記端部から相手部材50側に突出し、且つ小径部11を覆うように設けられている。この弾性部材40としては、図1(a).(b)に示すように、例えば、コイルバネが好ましい。また、弾性部材40のバネ係数kは、正作動時(図1(a)参照)における相手部材50を直動部材2(ねじ軸10)が押す力をF、逆作動時(図1(b)参照)における直動部材2(ねじ軸10)を相手部材50が押す力をF’、弾性部材40に荷重がかかっていない状態で弾性部材40が上記端部から相手部材50側に突出している間隔(上記端部と相手部材50とのクリアランス)をxとすると、F'<kx<Fを満たすものである。なお、上記「正作動」とは、回転力が伝達された回転部材の回転が変換されて直動部材を直動させた結果、直動部材が相手部材を押す動作を指す。一方、「逆作動」とは、相手部材が直動部材を押して、ボールねじ機構によりその押された力で生じた直線運動を回転運動に変換することにより、回転部材を回転させる動作を指す。例えば、ナットが回転することによって、ねじ軸が直動する構成を有するアクチュエータにおいては、モータの回転によりナットが回転し、回転したナットがボールねじ機構を介してねじ軸を直動させる動作が「正作動」であり、相手部材がねじ軸を押すことによってねじ軸が直動し、直動したねじ軸がボールねじ機構を介してナットを回転させる動作が「逆作動」である。
A small-
ここで、ナット、ねじ軸、ボール(転動体)の製造誤差、組付誤差により、ボールの引っかかりが生じた場合、ナットとねじ軸の中心軸が相対的に振れ回らないと、ボールが引っかかりから脱するためには大きな推進力が必要となる。すなわち、ボールが引っかかりから脱出し易くなる位置に、ねじ軸とナットとが相対移動することができない。このため、ボールが引っかかりから脱出するためには、ボール、又は軌道面のうちボールが引っかかっている部分、ねじ軸、ナットが弾性的に変形する必要があり、それを行うだけの推力がボールに負荷されることが必要である。 Here, if the ball is caught due to manufacturing errors or assembly errors of the nut, screw shaft, and ball (rolling element), the ball will be caught if the nut and the center axis of the screw shaft do not swing relatively. A big driving force is needed to escape. In other words, the screw shaft and the nut cannot move relative to a position where the ball is easy to escape from being caught. For this reason, in order for the ball to escape from catching, the ball or the part of the raceway surface where the ball is stuck, the screw shaft, and the nut must be elastically deformed. It is necessary to be loaded.
そこで、本実施形態では、ナット20の回転によってねじ軸10が直動し、相手部材50を押す正作動時(図1(a)参照)には、弾性部材40は所定のバネ係数を持つので、弾性部材40が完全に縮んで、ねじ軸が相手部材を直接押す。このため、位置決め精度を保つことができる。一方、ねじ軸10が相手部材50と離れる方向に動くときや、相手部材50によりねじ軸10が押されてナット20が回転する逆作動時(図1(b)参照)には、弾性部材40がある程度伸びて相手部材50とねじ軸10とが接触しなくなる。このため、ねじ軸10が相手部材50に対して径方向に移動でき、ナット20に対し振れまわることができる。この結果、ボール30の引っかかりを容易に解除できる。
Therefore, in the present embodiment, the
(第2の実施形態)
図2は、本発明のアクチュエータの第2の実施形態における構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。なお、本実施形態のアクチュエータは、制限部材の構成が上述した第1の実施形態と異なるだけであるため、第1の実施形態と重複又は相当する部材等については図に同一符号を付して説明を省略する。また、図2では、ナット20及びボール(転動体)30を省略した。
図2に示すように、本実施形態のアクチュエータ1は、弾性部材40を、コイルバネではなく、筒形状のゴム等からなる弾性部材40としている。この弾性部材40は、ねじ軸10の小径部11に巻回されてもよいし、部分的に設けられてもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a partial cross-sectional view along the axial direction showing the configuration of the actuator according to the second embodiment of the present invention. Note that the actuator of this embodiment is different from the first embodiment described above only in the configuration of the limiting member. Therefore, the same reference numerals are given to the members that overlap or correspond to those in the first embodiment. Description is omitted. In FIG. 2, the
As shown in FIG. 2, in the
このような構成とすることにより、ナット20の回転によってねじ軸10が直動し、相手部材50を押す正作動時(図2(a)参照)には、弾性部材40は所定のバネ係数を持つので、弾性部材40が完全に縮んで、ねじ軸が相手部材を直接押す。このため、位置決め精度を保つことができる。一方、ねじ軸10が相手部材50と離れる方向に動くときや、相手部材50によりねじ軸10が押されてナット20が回転する逆作動時(図2(b)参照)には、弾性部材40がある程度伸びて相手部材50とねじ軸10とが接触しなくなる。このため、ねじ軸10が相手部材50に対して径方向に移動でき、ナット20に対し振れまわることができる。この結果、ボール30の引っかかりを容易に解除できる。
With such a configuration, the
また、本実施形態の変形例として、ねじ軸10の端部に、相手部材50側に開口する開口部を設けて中空のねじ軸10とし、上記開口部に弾性部材40を、相手部材50側に突出するように内蔵してもよい。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、上述の実施形態では、直動部材としてねじ軸に弾性部材を設けたが、ナットを直動部材として、上述と同様に弾性部材をナットに設けてもよい。すなわち、上述の実施形態ではナット20が回転することによってねじ軸10が直動する構成について説明したが、ねじ軸10が回転することによってナット20を直動させる構成にも適用することができる。この場合、第1の実施形態では、ナット20に弾性部材40を設けた構造となり、第2の実施形態では、ナット20の内周面又は外周面に弾性部材40を設けた構造となる。
Further, as a modification of the present embodiment, an opening that opens to the
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to this, A various change and improvement can be performed. For example, in the above-described embodiment, the elastic member is provided on the screw shaft as the linear motion member, but the elastic member may be provided on the nut in the same manner as described above by using the nut as the linear motion member. That is, in the above-described embodiment, the configuration in which the
さらに、本実施形態のアクチュエータ1は、自動車やニ輪、船舶用に適用できる。特に、ブレーキ用アクチュエータのように、直動部材2が相手部材50を押すが、相手部材50を引くことのないアクチュエータ、すなわち、相手部材50から離れる方向に直動部材2が動く場合に、相手部材50が直動部材2と同じ方向に動く、又は相手部材50に押されて直動部材2がその方向に動くアクチュエータに適している。
Furthermore, the
1 アクチュエータ
10 ねじ軸
11 小径部
12 開口部
20 ナット
30 転動体
40 弾性部材
50 相手部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナットとを有して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対的に回転することにより、前記ねじ軸又は前記ナットが軸方向に直動する直動部材として機能するアクチュエータであって、
前記直動部材の直動方向の端面に対向する相手部材に当接する弾性部材を前記直動部材に設け、
前記弾性部材は所定のバネ係数を有することを特徴とするアクチュエータ。 A screw shaft in which a spiral rolling groove is formed in the axial direction on the outer peripheral surface;
A plurality of rolling elements disposed on a rolling element rolling path formed by a rolling groove corresponding to the rolling groove on an inner peripheral surface and formed by the rolling groove and the rolling groove of the screw shaft. And a nut that is screwed to the screw shaft, and the screw shaft or the nut rotates relative to each other, so that the screw shaft or the nut functions as a linear motion member that linearly moves in the axial direction. An actuator that
An elastic member that abuts on a mating member facing the end surface of the linear motion member in the linear motion direction is provided on the linear motion member,
The actuator is characterized in that the elastic member has a predetermined spring coefficient.
前記バネ係数kが、F’<kx<F を満たすことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 When the force that the linear member presses the counterpart member during normal operation is F, and the force that the counterpart member presses the linear member during reverse operation is F ′,
The actuator according to claim 1, wherein the spring coefficient k satisfies F ′ <kx <F.
Priority Applications (1)
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JP2012205998A JP2014059042A (en) | 2012-09-19 | 2012-09-19 | Actuator |
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2012
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