WO2021075217A1 - Electric actuator - Google Patents
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- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
Definitions
- the present invention relates to an electric actuator.
- an electric actuator including a speed reducer that decelerates and outputs the rotation of an electric motor, a motion conversion mechanism that converts a rotary motion into a linear motion, and the like.
- This electric actuator includes a pair of housing splits, and components of each mechanical element such as an electric motor, a speed reducer, and a sliding screw mechanism are held so as to be sandwiched between the pair of housing splits. ..
- Patent Document 1 has problems in the assembling property of the component parts to the housing and the accuracy of the relative position holding.
- an object of the present invention is to provide an electric actuator capable of improving assembling property and relative position holding accuracy.
- the present invention includes an electric motor, a speed reducer that reduces and outputs the rotation of the electric motor, a screw shaft that rotates by the output of the speed reducer, and a bearing that rotatably supports the screw shaft.
- An electric actuator comprising an electric motor, a speed reducer, a screw shaft and a housing for accommodating a bearing, the electric motor, the speed reducer and the bearing via a fitting portion that regulates radial movement between them. Provide what is linked.
- the electric motor, the speed reducer, and the bearing are connected via a fitting portion that regulates the radial movement between them, so that when they are assembled in the housing, they are radially connected to each other. It is possible to prevent misalignment and separation, which facilitates assembly work. Further, even after the assembly is completed, the electric motor, the speed reducer, and the bearing can be prevented from being displaced in the radial direction, so that their relative positions can be maintained with high accuracy.
- the electric motor, the reduction gear and the bearing are fixed by a fixing member so as not to be separated in the axial direction.
- the electric actuator may include a motor holder that holds the electric motor, a speed reducer housing that constitutes the exterior portion of the speed reducer, and a bearing holder that holds the bearing.
- the motor holder, the speed reducer housing, and the bearing holder are connected via a fitting portion that regulates radial movement, so that the motor holder, the speed reducer, and the bearing are relatively assembling property.
- the position holding accuracy can be improved.
- the speed reducer includes an input rotating body to which a driving force is input, an orbital ring arranged on the outer periphery of the input rotating body, and a plurality of planetary rotating bodies that revolve while rotating between the input rotating body and the orbital ring. It may be a planetary reducer having an output rotating body that rotates with the revolving motion of the planetary rotating body. Further, the track ring may also serve as a speed reducer housing having the fitting portion.
- the screw shaft is movably connected to the output rotating body in the axial direction, so that the screw is screwed even if an axial force is generated on the screw shaft.
- By moving the shaft in the axial direction with respect to the output rotating body it is possible to suppress the application of the axial force to the planetary rotating body of the speed reducer or the like. This makes it possible to prevent the risk of damage to the planetary rotating body and the like.
- FIG. 1 is a perspective view of an electric actuator according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a vertical sectional view of the electric actuator according to the present embodiment.
- the electric actuator 1 linearly moves the electric motor 2, the speed reducer 3 that decelerates and outputs the rotation of the electric motor 2, and the rotary motion output from the speed reducer 3.
- the first motion conversion mechanism 4 that converts to, and the second motion conversion that converts the linear motion output from the first motion conversion mechanism 4 into the rotational motion of the axis in the direction different from the rotation axis 2a of the electric motor 2. It mainly includes a mechanism 5 and a housing 6 for accommodating them.
- a small motor such as a brushed motor or a brushless motor is used as the electric motor 2.
- the electric motor 2 is connected to a power supply (not shown) via a relay circuit (not shown) which is a switching element provided in the housing 6.
- a motor holder 16 for holding the electric motor 2 is provided on one end side (reducer 3 side) of the electric motor 2 in the axial direction.
- the motor holder 16 is assembled to the housing 6.
- the electric motor 2 is supported by the housing 6 via the motor holder 16.
- the motor holder 16 and the electric motor 2 are fixed by a plurality of bolts 17 (see FIG. 2) as fixing members.
- the housing 6 is configured by assembling two housing divisions 60.
- FIG. 1 shows a state in which one of the two housing divisions 60 is removed from the other.
- a sealing member (not shown) between the mating surfaces
- the internal space of the housing 6 is sealed, and foreign matter such as dust and water is prevented from entering the housing 6. Will be done.
- the mating surface of the housing split 60 by making the mating surface of the housing split 60 a flat surface parallel to the rotating shaft 2a of the electric motor 2 (without a step), the mating surfaces of the housing split 60 are aligned with each other at the time of assembly.
- sealing member a solid sealing material such as an O-ring, a rubber sheet, a resin sheet, a joint sheet, or a metal gasket, or a liquid sealing member such as a liquid gasket can be adopted.
- the first motion conversion mechanism 4 has a screw shaft 7 as a rotating member and a nut 8 as a linear motion member that linearly moves in the direction of the rotation axis as the screw shaft 7 rotates.
- a screw shaft 7 as a rotating member and a nut 8 as a linear motion member that linearly moves in the direction of the rotation axis as the screw shaft 7 rotates.
- Thread grooves are formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 7 and the inner peripheral surface of the nut 8, respectively, and these screw shafts are directly screwed to form a sliding screw mechanism.
- a ball screw mechanism in which a plurality of balls are interposed between the screw shaft (rotating member) and the nut (linear motion member) may be used.
- Both ends of the screw shaft 7 are rotatably supported with respect to the housing 6 via a radial bearing 9 and a thrust bearing 10, respectively. Further, two sets of radial bearings 9 and thrust bearings 10 arranged on one end side and the other end side of the screw shaft 7 are held
- the second motion conversion mechanism 5 includes a cylindrical output shaft 14 and a swing member 11 attached to the output shaft 14.
- the output shaft 14 is rotatably supported via a radial bearing 15 (see FIG. 1).
- the swinging members 11 are attached to both ends of the output shaft 14 in the axial direction, and are configured to swing (rotatably) integrally with the output shaft 14 around the output shaft 14.
- the output shaft 14 is provided with a connecting hole 14a in which a plurality of irregularities (splines) are formed on the inner peripheral surface.
- the connecting hole 14a is a hole for inserting an operating shaft provided in an operation target (not shown), and when the operating shaft is inserted into the connecting hole 14a and spline-fitted, the operating shaft is integrated with the output shaft 14.
- the swing member 11 is provided with a slit-shaped elongated hole 11c that opens at the lower end side shown in FIG.
- a columnar protrusion 12 protruding from the nut 8 is inserted into the elongated hole 11c.
- the nut 8 and the swinging member 11 are configured to be interlocked with each other via the protrusion 12.
- the protrusions 12 are provided on the surfaces of the nuts 8 opposite to each other, and the swinging members 11 having the elongated holes 11c are also provided on both sides of the nut 8 so as to correspond to the protrusions 12. There is.
- the speed reducer 3 is arranged between the electric motor 2 and the first motion conversion mechanism 4.
- a two-stage planetary reducer 20 is used as the speed reducer 3.
- the planetary gear reducer 20 includes a first sun gear 21 as a first-stage input rotating body, a plurality of first planetary gears 22 as a first-stage planetary rotating body, and a first-stage planetary gear 22.
- a first carrier 23 that also serves as an output rotating body for the eyes and an input rotating body for the second stage, a plurality of second planetary gears 24 as the planetary rotating bodies for the second stage, and a second carrier that serves as the output rotating body for the second stage.
- It includes a carrier 25 and a ring gear 26 that also serves as a first-stage and second-stage track ring.
- the first sun gear 21 is attached to the rotating shaft 2a of the electric motor 2 so as to rotate integrally with the rotating shaft 2a.
- the ring gear 26 is arranged on the outer periphery of the first sun gear 21 and is assembled so as not to rotate with respect to the housing 6.
- the plurality of first planetary gears 22 are interposed between the first sun gear 21 and the ring gear 26, and are arranged so as to mesh with each other. Further, each of the first planetary gears 22 is rotatably attached to a flange portion 23b protruding in the outer diameter direction from the cylindrical portion 23a of the first carrier 23.
- a gear portion 23c in which a plurality of teeth are arranged in the circumferential direction is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 23a of the first carrier 23.
- the rotating shaft 2a of the electric motor 2 is inserted into the inner circumference of the cylindrical portion 23a of the first carrier 23 in a relatively rotatable state.
- a plurality of second planetary gears 24 that mesh with the gear portion 23c of the first carrier 23 and the ring gear 26 are arranged.
- Each of the second planetary gears 24 is rotatably attached to a flange portion 25b protruding in the outer diameter direction from the cylindrical portion 25a of the second carrier 25.
- the second carrier 25 is inserted with one end side of the screw shaft 7.
- a plurality of irregularities (splines) 25d and 7a extending in the axial direction are formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 25a of the second carrier 25 and the outer peripheral surface on the one end side of the screw shaft 7, respectively, and these irregularities are formed.
- the screw shaft 7 is movable in the axial direction with respect to the second carrier 25 and is integrally rotatably connected in the circumferential direction.
- one radial bearing 9 that supports one end side of the screw shaft 7 is arranged.
- the first carrier 23 also serves as the first-stage output rotating body and the second-stage input rotating body, but functions as the first-stage output rotating body (first planet gear 22).
- the flange portion 23b) for holding the above and the portion (cylindrical portion 23a having the gear portion 23c) that functions as the input rotating body of the second stage may be formed as separate bodies.
- the ring gear 26 also has a portion that functions as a first-stage orbital ring (a portion that meshes with the first planetary gear 22) and a portion that functions as a second-stage orbital ring (a portion that meshes with the second planetary gear 24). It may be configured separately.
- Electric power is supplied from the power source to the electric motor 2 by switching the relay circuit, and when the electric motor 2 rotates forward or reverse, the rotational motion is transmitted to the planetary reducer 20 (reducer 3).
- the first sun gear 21 rotates integrally with the electric motor 2 (rotating shaft 2a), so that a plurality of first planetary gears 22 that mesh with the electric motor 2 start to rotate.
- Each of the first planetary gears 22 revolves along the ring gear 26 while rotating, and the revolving motion is output as the rotational motion of the first carrier 23 holding the first planetary gear 22.
- the rotational movement of the electric motor 2 is decelerated by one step.
- each second planetary gear 24 revolves along the ring gear 26 while rotating, and the revolving motion is output as the rotational motion of the second carrier 25 holding the second planetary gear 24. As a result, the rotational motion is further decelerated.
- the rotary motion decelerated by the speed reducer 3 is transmitted to the first motion conversion mechanism 4. That is, when the second carrier 25 of the planetary reducer 20 rotates, the screw shaft 7 of the first motion conversion mechanism 4 rotates integrally with the second carrier 25. When the screw shaft 7 rotates, the nut 8 moves linearly with the rotation. The nut 8 moves forward in the direction of arrow A1 in FIG. 2 when the electric motor 2 rotates in the forward direction, and moves backward in the direction of arrow A2 in FIG. 2 when the electric motor 2 rotates in the reverse direction.
- the swing member 11 swings in the direction of arrow B1 or arrow B2 in FIG. 2, and the output shaft 14 rotates integrally with the swing member 11, so that the linear motion of the nut 8 is caused by the electric motor 2. It is output as a rotary motion of an axis (output shaft 14) in a direction different from that of the rotary shaft 2a.
- the output shaft 14 is arranged in the direction orthogonal to the rotation shaft 2a of the electric motor 2, the rotational movement of the electric motor 2 is the rotation of the axis orthogonal to the rotation shaft 2a of the electric motor 2. It is output as an exercise.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of a state in which the electric motor 2, the speed reducer 3, and the radial bearing 9 are assembled
- FIG. 4 is an exploded perspective view of the state in which they are separated.
- the radial bearing 9 assembled to the speed reducer 3 is one of the two radial bearings 9 arranged on both end sides of the screw shaft 7 (the speed reducer 3 side).
- the radial bearing 9 on the speed reducer 3 side is held for convenience.
- the bearing holder 18 will be referred to as a first bearing holder 18A
- the bearing holder 18 holding the other radial bearing 9 will be referred to as a second bearing holder 18B.
- a through hole 16a penetrating in the axial direction is formed in the center of the motor holder 16.
- the electric motor 2 is assembled to the motor holder 16 by fitting the convex portion 2b provided at one end of the electric motor 2 into the through hole 16a.
- the first bearing halter 18A is provided with a radial bearing mounting portion 18c on which the radial bearing 9 is mounted and a thrust bearing mounting portion 18d on which the thrust bearing 10 (see FIG. 2) is mounted.
- a protruding wall portion 18e protruding in the inner diameter direction of the first bearing holder 18A is interposed between the radial bearing mounting portion 18c and the thrust bearing mounting portion 18d, and the radial bearing 9 and the thrust bearing 10 have the protruding wall portion. They are arranged on opposite sides of each other with 18e in between.
- the radial bearing 9 is arranged on the speed reducer 3 side and the thrust bearing 10 is arranged on the side opposite to the speed reducer 3 side with the protruding wall portion 18e interposed therebetween. Further, since the protruding wall portion 18e is provided, the radial bearing 9 and the thrust bearing 10 are inserted and mounted in the axial direction from opposite sides to the first bearing holder 18A. When the radial bearing 9 and the thrust bearing 10 are inserted into the first bearing holder 18A, the bearings 9 and 10 abut against the protruding wall portion 18e to position them in the axial direction.
- the motor holder 16, the ring gear 26, and the first bearing holder 18A have fitting portions 16b, 26a, 26b, 18f that are fitted to each other.
- These fitting portions 16b, 26a, 26b, 18f are formed of an annular convex portion protruding in the axial direction or an annular concave portion recessed in the axial direction, and the motor holder 16 and the ring gear 26 are axially oriented with each other. It is provided on each of the end faces facing each other and on each end face of the ring gear 26 and the first bearing holder 18A facing each other in the axial direction.
- fitting portions 16b, 26a, 26b, 18f are not limited to the case where they are provided over the entire circumference of each of the motor holder 16, the ring gear 26, and the first bearing holder 18A, and are partially provided in the circumferential direction. It may be a plurality of provided convex portions or concave portions.
- the motor holder 16, the ring gear 26, and the first bearing holder 18A are configured to be connectable to each other via the fitting portions 16b, 26a, 26b, and 18f. Further, in the present embodiment, the motor holder 16, the ring gear 26, and the first bearing holder 18A are configured to be fixed to each other by a plurality of bolts 30 as fixing members.
- each component such as the electric motor 2, the reduction gear 3, and the radial bearing 9 to the housing 6, first, the electric motor 2 is fixed to the motor holder 16 with bolts 17, and the radial bearing 9 is attached to the second carrier. Attach to 25. Next, the motor holder 16 and the speed reducer 3 (ring gear 26) are assembled, and the speed reducer 3 (ring gear 26) and the first bearing holder 18A are assembled.
- the assembly of the motor holder 16 and the speed reducer 3 and the assembly of the speed reducer 3 and the first bearing holder 18A are performed by fitting the fitting portions 16b, 26a, 26b, 18f together in the axial direction. .. Then, after assembling these, the motor holder 16, the speed reducer 3 (ring gear 26), and the first bearing holder 18A are further fixed to each other with a plurality of bolts 30. As a result, the electric motor 2, the speed reducer 3, and the radial bearing 9 are assembled to each other via the motor holder 16, the ring gear 26, and the first bearing holder 18A (the state shown in FIG. 3).
- the thrust bearing 10 is mounted on the first bearing holder 18A, and the second bearing holder 18B for holding the screw shaft 7, the nut 8, the other radial bearing 9 and the thrust bearing 10 is assembled. Further, by assembling a pair of swinging members 11 to the nut 8 and the output shaft 14, each mechanical element is configured as one assembling unit. Then, each of the mechanical elements assembled in this way is collectively housed in one of the housing divisions 60. Finally, by assembling the other housing split body 60, the assembling work is completed.
- the assembling work to the housing 6 can be easily performed.
- the electric motor 2, the reduction gear 3, and the radial bearing 9 are formed by fitting the fitting portions 16b, 26a, 26b, 18f of the motor holder 16, the ring gear 26, and the first bearing holder 18A to each other and fixing the bolt 30. Since it is integrated, it is easy to handle without being displaced or separated from each other. Therefore, the assembling work becomes easy and the assembling property is improved.
- the fitting portions 16b, 26a, 26b, and 18f are fitted to each other, the axes X of the electric motor 2, the speed reducer 3, the radial bearing 9, and the screw shaft 7 supported by the electric motor 2, respectively (FIG. 3). (See) can be reliably matched, and subsequent relative movements (deviations) in these radial directions can also be regulated. Therefore, even after the assembly of the component parts to the housing 6 is completed, the axial positions of the electric motor 2, the reduction gear 3, the radial bearing 9, and the screw shaft 7 can be maintained.
- the present invention it is possible to improve the assembling property of the component parts to the housing and the relative position holding accuracy. Further, according to the present invention, since the relative positions of the components can be maintained with high accuracy even in a high temperature environment, it becomes easy to select different materials for the housing and the components. As a result, for example, high-strength steel can be selected for the components of mechanical elements such as reduction gears and bearings, while aluminum or resin can be selected for the housing, which makes it possible to reduce the weight. ..
- the motor holder 16, the ring gear 26, and the first bearing holder 18A are fixed to each other by the bolt 30, so that the electric motor 2, the reduction gear 3, and the radial bearing 9 are more firmly integrated. Can be done. If the axial separation can be prevented or suppressed only by fitting the fitting portions 16b, 26a, 26b, and 18f together, the bolt 30 may be omitted. For example, by providing a claw-shaped engaging portion that can be engaged in the axial direction at the tip of each fitting portion 16b, 26a, 26b, 18f, it may be possible to reliably prevent the separation in the axial direction.
- the ring gear 26 also serves as the speed reducer housing constituting the exterior portion of the speed reducer 3, the fitting portion 26a, which fits the ring gear 26 with the motor holder 16 and the first bearing holder 18A, although 26b is provided, the ring gear 26 and the speed reducer housing may be configured as separate bodies, and a fitting portion may be provided in the separate speed reducer housing.
- the speed reducer 3 is not limited to the two-stage planetary reducer as described above, and may be a one-stage planetary reducer. Further, the speed reducer 3 is not limited to the planetary gear speed reducer that transmits the driving force via gears, and may be configured to transmit the driving force via rollers. That is, the speed reducer 3 is rotatably arranged between the solar roller as an input rotating body into which the driving force is input from the electric motor, the orbital ring arranged on the outer periphery of the solar roller, and the solar roller and the orbital ring.
- It may be a so-called traction drive type planetary speed reducer having a plurality of planetary rollers as the formed planetary rotating bodies and a carrier as an output rotating body for holding each planetary roller. It is also possible to use a speed reducer having a configuration other than the planetary speed reducer.
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Abstract
Description
本発明は、電動アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electric actuator.
近年、車両などの省力化、低燃費化のために電動化が進み、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリングなどの操作を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。 In recent years, electric motors have been promoted in order to save labor and reduce fuel consumption of vehicles. 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 has been developed and put on the market. ..
このような用途に使用される電動アクチュエータとして、例えば、下記特許文献1に、電動モータの回転を減速して出力する減速機や、回転運動を直線運動に変換する運動変換機構などを備える電動アクチュエータが記載されている。この電動アクチュエータは、一対のハウジング分割体を備えており、電動モータ、減速機、すべりねじ機構などの各機械要素の構成部品が一対のハウジング分割体の間に挟まれるようにして保持されている。
As an electric actuator used for such an application, for example, in
ところで、上記特許文献1に記載の電動アクチュエータでは、ハウジングに各構成部材を組み付けるにあたり、電動モータ、減速機、すべりねじ機構などの構成部品を互いに仮組した状態でハウジング内に収容しようとすると、構成部品同士が固定されていないため、組み付け途中で部品同士の相対的位置がずれたり、分離したりする虞がある。
By the way, in the electric actuator described in
また、ハウジングに各構成部品を組み付けたとしても、ハウジングと構成部品とが異なる材料で構成されている場合は、高温環境下での膨張率の違いによりハウジングと構成部品との間の隙間が大きくなることで、ハウジングによって構成部品同士の相対的位置を高精度に保持することができなくなる懸念がある。 Even if each component is assembled to the housing, if the housing and the component are made of different materials, the gap between the housing and the component is large due to the difference in expansion coefficient in a high temperature environment. As a result, there is a concern that the housing cannot maintain the relative positions of the components with high accuracy.
このように、特許文献1に記載の構成は、ハウジングに対する構成部品の組み付け性と相対的位置保持の精度に課題があった。
As described above, the configuration described in
そこで、本発明は、組み付け性と相対的位置保持精度の向上を図れる電動アクチュエータを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric actuator capable of improving assembling property and relative position holding accuracy.
上記課題を解決するため、本発明は、電動モータと、電動モータの回転を減速して出力する減速機と、減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸を回転可能に支持する軸受と、電動モータ、減速機、ねじ軸及び軸受を収容するハウジングとを備える電動アクチュエータであって、電動モータ、減速機及び軸受は、これら相互間の径方向の移動を規制する嵌合部を介して連結されているものを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention includes an electric motor, a speed reducer that reduces and outputs the rotation of the electric motor, a screw shaft that rotates by the output of the speed reducer, and a bearing that rotatably supports the screw shaft. An electric actuator comprising an electric motor, a speed reducer, a screw shaft and a housing for accommodating a bearing, the electric motor, the speed reducer and the bearing via a fitting portion that regulates radial movement between them. Provide what is linked.
このように、電動モータ、減速機及び軸受が、これら相互間の径方向の移動を規制する嵌合部を介して連結されていることで、これらをハウジング内に組み付ける際に、互いに径方向に位置ずれしたり分離したりするのを防止でき、組み付け作業が行いやすくなる。また、組み付け完了後も、電動モータ、減速機及び軸受の径方向のずれを防止できるので、これらの相対的位置を高精度に維持することが可能となる。 In this way, the electric motor, the speed reducer, and the bearing are connected via a fitting portion that regulates the radial movement between them, so that when they are assembled in the housing, they are radially connected to each other. It is possible to prevent misalignment and separation, which facilitates assembly work. Further, even after the assembly is completed, the electric motor, the speed reducer, and the bearing can be prevented from being displaced in the radial direction, so that their relative positions can be maintained with high accuracy.
電動モータ、減速機及び軸受は、軸方向に分離しないように固定部材によって固定されていることが好ましい。 It is preferable that the electric motor, the reduction gear and the bearing are fixed by a fixing member so as not to be separated in the axial direction.
このように、電動モータ、減速機及び軸受が軸方向に分離しないように固定されることで、ハウジングに対するこれらの組み付けをより一層行いやすくなる。また、組み付け後の相対的位置保持もより強固となる。 By fixing the electric motor, reduction gear and bearing so as not to separate in the axial direction in this way, it becomes easier to assemble these to the housing. In addition, the relative position retention after assembly becomes stronger.
電動アクチュエータは、電動モータを保持するモータホルダと、減速機の外装部を構成する減速機筐体と、軸受を保持する軸受ホルダとを備えるものであってもよい。この場合、モータホルダと、減速機筐体と、軸受ホルダとが、径方向の移動を規制する嵌合部を介して連結されることで、電動モータ、減速機及び軸受の組み付け性と相対的位置保持精度を向上させることができる。 The electric actuator may include a motor holder that holds the electric motor, a speed reducer housing that constitutes the exterior portion of the speed reducer, and a bearing holder that holds the bearing. In this case, the motor holder, the speed reducer housing, and the bearing holder are connected via a fitting portion that regulates radial movement, so that the motor holder, the speed reducer, and the bearing are relatively assembling property. The position holding accuracy can be improved.
減速機は、駆動力が入力される入力回転体と、入力回転体の外周に配置された軌道リングと、入力回転体と軌道リングとの間で自転しながら公転する複数の遊星回転体と、遊星回転体の公転運動に伴って回転する出力回転体とを有する遊星減速機であってもよい。さらに、軌道リングは、上記嵌合部を有する減速機筐体を兼ねるものであってもよい。 The speed reducer includes an input rotating body to which a driving force is input, an orbital ring arranged on the outer periphery of the input rotating body, and a plurality of planetary rotating bodies that revolve while rotating between the input rotating body and the orbital ring. It may be a planetary reducer having an output rotating body that rotates with the revolving motion of the planetary rotating body. Further, the track ring may also serve as a speed reducer housing having the fitting portion.
また、減速機が上記のような遊星減速機の場合、出力回転体に対してねじ軸が軸方向に移動可能に連結されることで、ねじ軸に軸方向の力が発生しても、ねじ軸が出力回転体に対して軸方向に移動することで、軸方向の力が減速機の遊星回転体などに付与されるのを抑制することができる。これにより、遊星回転体などの破損の虞を未然に防ぐことができる。 Further, when the speed reducer is a planetary speed reducer as described above, the screw shaft is movably connected to the output rotating body in the axial direction, so that the screw is screwed even if an axial force is generated on the screw shaft. By moving the shaft in the axial direction with respect to the output rotating body, it is possible to suppress the application of the axial force to the planetary rotating body of the speed reducer or the like. This makes it possible to prevent the risk of damage to the planetary rotating body and the like.
本発明によれば、ハウジングに対する構成部品の組み付け性と相対的位置保持精度の向上を図れるようになる。 According to the present invention, it becomes possible to improve the assembling property of the component parts to the housing and the relative position holding accuracy.
以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In each drawing for explaining the present invention, components such as members and components having the same function or shape are once described by giving the same reference numerals as much as possible, and then the description thereof will be described. Omit.
図1は、本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの斜視図、図2は、本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of an electric actuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical sectional view of the electric actuator according to the present embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ1は、電動モータ2と、電動モータ2の回転を減速して出力する減速機3と、減速機3から出力された回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構4と、第1の運動変換機構4から出力された直線運動を電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構5と、これらを収容するハウジング6とを主に備えている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態では、電動モータ2として、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータなどの小型のモータを用いている。電動モータ2は、ハウジング6内に設けられたスイッチング素子であるリレー回路(図示省略)などを介して電源(図示省略)に接続されている。電動モータ2の軸方向一端部側(減速機3側)には、電動モータ2を保持するモータホルダ16が設けられている。モータホルダ16は、ハウジング6に組み付けられている。これにより、電動モータ2は、モータホルダ16を介してハウジング6に支持されている。また、モータホルダ16と電動モータ2は、固定部材としての複数のボルト17(図2参照)によって固定されている。
In this embodiment, a small motor such as a brushed motor or a brushless motor is used as the
ハウジング6は、2つのハウジング分割体60が組み付けられて構成される。図1では、2つのハウジング分割体60の一方が他方に対して取り外された状態を示す。ハウジング分割体60同士は、その合わせ面間にシール部材(図示省略)を介して組み付けられることで、ハウジング6の内部空間が密閉され、ハウジング6内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体60の合わせ面を、電動モータ2の回転軸2aと平行な(段差の無い)平面とすることで、組み付け時に、ハウジング分割体60の合わせ面同士の間で多少のずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。シール部材としては、Oリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、メタルガスケットなどの固体のシール材、あるいは、液状ガスケットなどの液体のシール部材を採用することができる。
The
図2に示すように、第1の運動変換機構4は、回転部材としてのねじ軸7と、ねじ軸7の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材としてのナット8とを有している。ねじ軸7の外周面とナット8の内周面には、それぞれねじ溝が形成されており、これらのねじ軸が直接螺合することで、すべりねじ機構を構成している。なお、第1の運動変換機構4として、ねじ軸(回転部材)とナット(直動部材)との間に複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。ねじ軸7の両端部は、それぞれラジアル軸受9とスラスト軸受10を介してハウジング6に対して回転可能に支持されている。また、ねじ軸7の一端部側と他端部側に配置される二組のラジアル軸受9及びスラスト軸受10は、それぞれハウジング6に組み付けられる軸受ホルダ18によって保持されている。
As shown in FIG. 2, the first
第2の運動変換機構5は、円筒状の出力軸14と、出力軸14に取り付けられる揺動部材11とを備えている。出力軸14は、ラジアル軸受15(図1参照)を介して回転可能に支持されている。揺動部材11は、出力軸14の軸方向の両端部側にそれぞれ取り付けられており、出力軸14を中心として出力軸14と一体的に揺動可能(回転可能)に構成されている。また、出力軸14には、内周面に複数の凹凸(スプライン)が形成された連結孔14aが設けられている。この連結孔14aは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔であり、操作軸が連結孔14aに挿入されてスプライン嵌合することにより、操作軸は出力軸14と一体的に回転可能に連結される。また、揺動部材11には、図1に示す下端側で開口するスリット状の長孔11cが設けられている。この長孔11cには、ナット8から突出する円柱状の突起12が挿入されている。これにより、ナット8と揺動部材11とが突起12を介して連動可能に構成されている。また、本実施形態では、突起12がナット8の互いに反対側の面にそれぞれ設けられており、これに対応して長孔11cを有する揺動部材11もナット8を挟んで両側に設けられている。
The second
減速機3は、電動モータ2と第1の運動変換機構4との間に配置されている。本実施形態では、減速機3として二段の遊星減速機20を用いている。具体的に、遊星減速機20は、図2に示すように、一段目の入力回転体としての第1太陽ギヤ21と、一段目の遊星回転体としての複数の第1遊星ギヤ22と、一段目の出力回転体及び二段目の入力回転体を兼ねる第1キャリア23と、二段目の遊星回転体としての複数の第2遊星ギヤ24と、二段目の出力回転体としての第2キャリア25と、一段目及び二段目の軌道リングを兼ねるリングギヤ26とを備えている。
The
第1太陽ギヤ21は、電動モータ2の回転軸2aに対してこれと一体的に回転するように取り付けられている。リングギヤ26は、第1太陽ギヤ21の外周に配置され、ハウジング6に対して回転しないように組み付けられている。複数の第1遊星ギヤ22は、第1太陽ギヤ21とリングギヤ26との間に介在し、それぞれに対して噛み合うように配置されている。また、各第1遊星ギヤ22は、第1キャリア23の円筒部23aから外径方向に突出するフランジ部23bに回転可能に取り付けられている。第1キャリア23の円筒部23aの外周面には、複数の歯が周方向に並ぶギヤ部23cが設けられている。また、第1キャリア23の円筒部23aの内周には、電動モータ2の回転軸2aが相対的に回転可能な状態で挿入されている。第1キャリア23のギヤ部23cとリングギヤ26との間には、これらと噛み合う複数の第2遊星ギヤ24が配置されている。各第2遊星ギヤ24は、第2キャリア25の円筒部25aから外径方向に突出するフランジ部25bに回転可能に取り付けられている。また、第2キャリア25は、上記ねじ軸7の一端部側が挿入されている。第2キャリア25の円筒部25aの内周面と、ねじ軸7の一端部側の外周面には、それぞれ軸方向に伸びる複数の凹凸(スプライン)25d,7aが形成されており、これらの凹凸25d,7a同士がスプライン嵌合することにより、ねじ軸7は第2キャリア25に対して軸方向に移動可能で、かつ、周方向に一体的に回転可能に連結されている。また、第2キャリア25の円筒部25aの外周面には、ねじ軸7の一端部側を支持する一方のラジアル軸受9が配置されている。
The
ここで、本実施形態では、第1キャリア23が、一段目の出力回転体及び二段目の入力回転体を兼ねているが、一段目の出力回転体として機能する部分(第1遊星ギヤ22を保持するフランジ部23b)と、二段目の入力回転体として機能する部分(ギヤ部23cを有する円筒部23a)とを別体で構成してもよい。同様に、リングギヤ26も、一段目の軌道リングとして機能する部分(第1遊星ギヤ22と噛み合う部分)と、二段目の軌道リングとして機能する部分(第2遊星ギヤ24と噛み合う部分)とを別体で構成してもよい。
Here, in the present embodiment, the
続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。 Subsequently, the operation of the electric actuator according to the present embodiment will be described.
上記リレー回路の切換により電源から電動モータ2へ電力が供給され、電動モータ2が正回転又は逆回転すると、その回転運動が遊星減速機20(減速機3)に伝達される。遊星減速機20では、第1太陽ギヤ21が電動モータ2(回転軸2a)と一体的に回転することで、これと噛み合う複数の第1遊星ギヤ22が回転を開始する。各第1遊星ギヤ22は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転し、その公転運動が第1遊星ギヤ22を保持する第1キャリア23の回転運動として出力される。これにより、電動モータ2の回転運動が一段階減速される。
Electric power is supplied from the power source to the
また、第1キャリア23の回転に伴って、そのギヤ部23cに噛み合う複数の第2遊星ギヤ24が回転を開始する。各第2遊星ギヤ24は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転し、その公転運動が第2遊星ギヤ24を保持する第2キャリア25の回転運動として出力される。これにより、回転運動はさらに減速される。
Further, as the
減速機3によって減速された回転運動は、第1の運動変換機構4に伝達される。すなわち、遊星減速機20の第2キャリア25が回転することで、これと一体的に第1の運動変換機構4のねじ軸7が回転する。ねじ軸7が回転すると、その回転に伴ってナット8が直線運動する。ナット8は、電動モータ2が正回転する場合、図2中の矢印A1方向に前進し、電動モータ2が逆回転する場合、図2中の矢印A2方向に後退する。
The rotary motion decelerated by the
そして、ナット8が前進又は後退することで、ナット8に設けられた突起12によって揺動部材11が押し動かされる。これにより、揺動部材11は、図2中の矢印B1方向又は矢印B2方向に揺動運動し、これと一体的に出力軸14が回転することで、ナット8の直線運動が電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸(出力軸14)の回転運動として出力される。本実施形態では、出力軸14が、電動モータ2の回転軸2aと直交する方向に配置されているため、電動モータ2の回転運動は、電動モータ2の回転軸2aとは直交する軸の回転運動として出力される。
Then, when the
以下、ハウジング6内に収容される電動モータ2や減速機3などの構成部品同士の組み付け構造について説明する。
Hereinafter, the structure for assembling the components such as the
図3は、電動モータ2と減速機3とラジアル軸受9が組み付けられた状態の断面図、図4は、これらを分離した状態の分解斜視図である。ここで、減速機3に組み付けられるラジアル軸受9は、ねじ軸7の両端部側に配置される2つのラジアル軸受9のうち、一方(減速機3側)のラジアル軸受9である。以下の説明では、この一方のラジアル軸受9を保持する軸受ホルダ18と他方のラジアル軸受9を保持する軸受ホルダ18とを区別するため、便宜的に、減速機3側のラジアル軸受9を保持する軸受ホルダ18を第1軸受ホルダ18Aと称し、他方のラジアル軸受9を保持する軸受ホルダ18を第2軸受ホルダ18Bと称することにする。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a state in which the
図3及び図4に示すように、モータホルダ16の中央には、軸方向に貫通する貫通孔16aが形成されている。この貫通孔16aに電動モータ2の一端部に設けられた凸部2bが嵌合することで、電動モータ2がモータホルダ16に組み付けられる。
As shown in FIGS. 3 and 4, a through
第1の軸受ホルタ18Aには、ラジアル軸受9が装着されるラジアル軸受装着部18cと、スラスト軸受10(図2参照)が装着されるスラスト軸受装着部18dとが設けられている。ラジアル軸受装着部18cとスラスト軸受装着部18dとの間には、第1軸受ホルダ18Aの内径方向に突出する突壁部18eが介在しており、ラジアル軸受9とスラスト軸受10はこの突壁部18eを挟んで互いに反対側に配置される。本実施形態では、突壁部18eを挟んで、ラジアル軸受9は減速機3側に配置され、スラスト軸受10は減速機3側とは反対側に配置される。また、突壁部18eがあるため、ラジアル軸受9とスラスト軸受10は、第1軸受ホルダ18Aに対して互いに反対側から軸方向に挿入されて装着される。ラジアル軸受9とスラスト軸受10が第1軸受ホルダ18A内に挿入された際、各軸受9,10が突壁部18eに突き当たることでこれらの軸方向の位置決めがなされる。
The
モータホルダ16と、リングギヤ26と、第1軸受ホルダ18Aは、互いに嵌合する嵌合部16b,26a,26b,18fを有している。これらの嵌合部16b,26a,26b,18fは、軸方向に突出する環状の凸部、又は、軸方向に凹む環状の凹部で構成されており、モータホルダ16とリングギヤ26の互いに軸方向に対向する各端面、及び、リングギヤ26と第1軸受ホルダ18Aの互いに軸方向に対向する各端面に、それぞれ設けられている。なお、各嵌合部16b,26a,26b,18fは、モータホルダ16、リングギヤ26及び第1軸受ホルダ18Aのそれぞれの全周に渡って設けられている場合に限らず、周方向に部分的に設けられた複数の凸部又は凹部であってもよい。
The
このように、本実施形態では、モータホルダ16、リングギヤ26及び第1軸受ホルダ18Aが、各嵌合部16b,26a,26b,18fを介して互いに連結可能に構成されている。さらに、本実施形態では、固定部材としての複数のボルト30によって、モータホルダ16、リングギヤ26及び第1軸受ホルダ18Aが互いに固定されるように構成されている。
As described above, in the present embodiment, the
ハウジング6に電動モータ2、減速機3及びラジアル軸受9などの各構成部材を組み付けるには、まず、電動モータ2をモータホルダ16に対してボルト17で固定すると共に、ラジアル軸受9を第2キャリア25に装着する。次いで、モータホルダ16と減速機3(リングギヤ26)とを組み付けると共に、減速機3(リングギヤ26)と第1軸受ホルダ18Aとを組み付ける。
In order to assemble each component such as the
モータホルダ16と減速機3との組み付け、及び、減速機3と第1軸受ホルダ18Aとの組み付けは、これらの嵌合部16b,26a,26b,18f同士を軸方向に嵌合することにより行う。そして、これらの組み付けを行った後、さらに、モータホルダ16、減速機3(リングギヤ26)及び第1軸受ホルダ18Aを、複数のボルト30で互いに固定する。これにより、電動モータ2と減速機3とラジアル軸受9が、モータホルダ16とリングギヤ26及び第1軸受ホルダ18Aを介して互いに組み付けられた状態(図3に示す状態)となる。
The assembly of the
そして、第1軸受ホルダ18Aに、スラスト軸受10を装着し、さらに、ねじ軸7、ナット8、もう一方のラジアル軸受9及びスラスト軸受10を保持する第2軸受ホルダ18Bを組み付ける。また、さらに一対の揺動部材11を、ナット8及び出力軸14に対して組み付けることで、各機械要素が1つの組み付けユニットとして構成される。そして、このように組み付けられた各機械要素を一括して一方のハウジング分割体60内へ収容する。最後に、他方のハウジング分割体60を組み付けることで、組み付け作業が完了する。
Then, the
以上のように、本実施形態では、各機械要素の構成部品を1つの組み付けユニットとして構成することで、ハウジング6への組み付け作業を容易に行うことができるようになる。特に、電動モータ2と減速機3とラジアル軸受9は、モータホルダ16とリングギヤ26及び第1軸受ホルダ18Aの嵌合部16b,26a,26b,18f同士の嵌合と、ボルト30の固定によって、一体化されるため、互いに位置ずれしたり分離したりすることがなく、取り扱いしやすい。このため、組み付け作業が行いやすくなり、組み付け性が向上する。
As described above, in the present embodiment, by configuring the component parts of each machine element as one assembling unit, the assembling work to the
また、各嵌合部16b,26a,26b,18fが互いに嵌合することで、電動モータ2、減速機3、ラジアル軸受9及びこれに支持されるねじ軸7のそれぞれの軸心X(図3参照)を確実に一致させることができると共に、その後のこれらの径方向の相対的移動(ずれ)も規制することができる。従って、ハウジング6への構成部品の組み付けが完了した後も、電動モータ2、減速機3、ラジアル軸受9及びねじ軸7のそれぞれの軸心位置を保持できる。このため、高温環境下で、ハウジング6と構成部品との線膨張係数の違いにより、ハウジング6と構成部品との間の隙間が大きくなり、ハウジング6による構成部材の位置保持精度が低下した場合でも、電動モータ2、減速機3及びねじ軸7の相対的位置を高精度に維持することが可能である。
Further, when the
このように、本発明によれば、ハウジングに対する構成部品の組み付け性と相対的位置保持精度の向上を図れるようになる。また、本発明によれば、高温環境下でも構成部品の相対的位置を高精度に維持することができるため、ハウジングと構成部品の各材料として異なる材料を選択しやすくなる。これにより、例えば、減速機や軸受などの機械要素の構成部品に、強度の高い鋼材を選択する一方で、ハウジングにはアルミニウムや樹脂を選択することができ、軽量化を図ることが可能である。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the assembling property of the component parts to the housing and the relative position holding accuracy. Further, according to the present invention, since the relative positions of the components can be maintained with high accuracy even in a high temperature environment, it becomes easy to select different materials for the housing and the components. As a result, for example, high-strength steel can be selected for the components of mechanical elements such as reduction gears and bearings, while aluminum or resin can be selected for the housing, which makes it possible to reduce the weight. ..
また、上述の本実施形態では、ボルト30によってモータホルダ16とリングギヤ26と第1軸受ホルダ18Aを互いに固定することで、電動モータ2、減速機3及びラジアル軸受9をより強固に一体化することができる。なお、各嵌合部16b,26a,26b,18f同士の嵌合だけでも軸方向の分離を防止又は抑制できる場合は、ボルト30を省略してもよい。例えば、各嵌合部16b,26a,26b,18fの先端に軸方向に係合可能な爪状の係合部を設けることで、軸方向の分離を確実に防止できるようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態では、ねじ軸7と減速機3の第2キャリア25とがスプライン嵌合しているため、ナット8の前進又は後退に伴ってねじ軸7に軸方向の力が作用したとしても、ねじ軸7が第2キャリア25に対して軸方向に移動することで、軸方向の力が第2キャリア25やこれに保持される第2遊星ギヤ24に付与されるのを抑制することが可能である。また、第2キャリア25の方向へ作用する軸方向の力は、スラスト軸受10を介して第1軸受ホルダ18Aの突壁部18eによって受け止められるため、第1太陽ギヤ21や第1遊星ギヤ22及び第1キャリア23へ軸方向の力が作用するのも回避できる。このように、上述の実施形態の構成によれば、減速機3内の太陽ギヤや遊星ギヤなどへの軸方向荷重の付与を抑制でき、これらの破損の虞を未然に防ぐことが可能である。
Further, in the above-described embodiment, since the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Of course, it can be carried out in various forms without departing from the gist of the present invention.
上述の実施形態では、リングギヤ26が、減速機3の外装部を構成する減速機筐体を兼ねているため、リングギヤ26にモータホルダ16や第1軸受ホルダ18Aと嵌合する嵌合部26a,26bを設けているが、リングギヤ26と減速機筐体を別体で構成し、別体の減速機筐体に嵌合部を設けてもよい。
In the above-described embodiment, since the
また、減速機3は、上記のような二段の遊星減速機に限らず、一段の遊星減速機であってもよい。さらに、減速機3は、ギヤを介して駆動力を伝達する遊星ギヤ減速機にかぎらず、ローラを介して駆動力を伝達する構成であってもよい。すなわち、減速機3は、電動モータから駆動力が入力される入力回転体としての太陽ローラと、太陽ローラの外周に配置された軌道リングと、太陽ローラと軌道リング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ローラと、各遊星ローラを保持する出力回転体としてのキャリアとを有する、いわゆるトラクションドライブ式の遊星減速機であってもよい。また、遊星減速機以外の構成を有する減速機を使用することも可能である。
Further, the
1 電動アクチュエータ
2 電動モータ
2a 回転軸
3 減速機
6 ハウジング
7 ねじ軸
8 ナット
9 ラジアル軸受
10 スラスト軸受
16 モータホルダ
16b 嵌合部
18 軸受ホルダ
18f 嵌合部
20 遊星減速機
21 第1太陽ギヤ(入力回転体)
22 第1遊星ギヤ(遊星回転体)
23 第1キャリア(入力回転体及び出力回転体)
24 第2遊星ギヤ(遊星回転体)
25 第2キャリア(出力回転体)
26 リングギヤ(軌道リング)
26a 嵌合部
26b 嵌合部
1
22 1st planetary gear (planetary rotating body)
23 First carrier (input rotating body and output rotating body)
24 Second planetary gear (planetary rotating body)
25 Second carrier (output rotating body)
26 Ring gear (track ring)
Claims (5)
前記電動モータ、前記減速機及び前記軸受は、これら相互間の径方向の移動を規制する嵌合部を介して連結されている電動アクチュエータ。 An electric motor, a speed reducer that decelerates and outputs the rotation of the electric motor, a screw shaft that rotates by the output of the speed reducer, a bearing that rotatably supports the screw shaft, the electric motor, and the speed reducer. An electric motor including the screw shaft and a housing for accommodating the bearing.
The electric motor, the speed reducer, and the bearing are connected via a fitting portion that regulates radial movement between them.
前記モータホルダと、前記減速機筐体と、前記軸受ホルダとが、前記径方向の移動を規制する嵌合部を介して連結されている請求項1又は2に記載の電動アクチュエータ。 A motor holder for holding the electric motor, a speed reducer housing constituting the exterior portion of the speed reducer, and a bearing holder for holding the bearing are provided.
The electric actuator according to claim 1 or 2, wherein the motor holder, the speed reducer housing, and the bearing holder are connected via a fitting portion that regulates the radial movement.
前記軌道リングは、前記嵌合部を有する減速機筐体を兼ねる請求項3に記載の電動アクチュエータ。 The speed reducer includes an input rotating body to which a driving force is input, an orbital ring arranged on the outer periphery of the input rotating body, and a plurality of planets that revolve while rotating between the input rotating body and the orbital ring. A planetary speed reducer having a rotating body and an output rotating body that rotates with the revolving motion of the planetary rotating body.
The electric actuator according to claim 3, wherein the track ring also serves as a speed reducer housing having the fitting portion.
前記出力回転体に対して前記ねじ軸が軸方向に移動可能に連結されている請求項1から3のいずれかに記載の電動アクチュエータ。 The speed reducer includes an input rotating body to which a driving force is input, an orbital ring arranged on the outer periphery of the input rotating body, and a plurality of planets that revolve while rotating between the input rotating body and the orbital ring. A planetary speed reducer having a rotating body and an output rotating body that rotates with the revolving motion of the planetary rotating body.
The electric actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the screw shaft is movably connected to the output rotating body in the axial direction.
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