JP2003319607A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンパクトな構成を有しながらも、電動モータ
を動力源として軸線方向出力を発生できるリニアアクチ
ュエータを提供する。 【解決手段】第２の軸受４と第１の軸受９とで、回転軸
（電動モータの出力軸）３とナット部材（回転体）５と
を回転自在に支持しており、且つ回転軸３のラジアル荷
重の一部は、第１の軸受９により支持され、又ナット部
材５のラジアル荷重の一部は、第２の軸受４により支持
されるようになっているので、例えば回転軸３を２つの
軸受で支持するような場合に比較すると、電動パーキン
グブレーキ駆動装置５０の軸線方向長を短縮することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアアクチュエ
ータに関し、たとえば、自動車のパワーウィンドウ、電
動パーキングブレーキ装置のワイヤ巻き取り機構、電動
ディスクブレーキ装置のキャリパ押し出し機構、エンジ
ンのバルブタイミング可変装置におけるカム位相変換機
構、ベルトＣＶＴプーリ駆動機構等、その他産業用ウィ
ンチ、ホイスト、クレーン、各種位置決め装置などに用
いることができる、電動モータを動力源としたリニアア
クチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、車両のパーキングブレーキの
動作を電動モータの動力を用いて行い、運転者の負担を
軽減する電動パーキングブレーキ駆動装置が知られてい
る。かかる電動パーキングブレーキ駆動装置としては、
電動モータでプーリを回転させてワイヤーを巻き上げて
パーキングブレーキを動作させ、ワイヤーを巻き戻して
パーキングブレーキを解除するものが提案されている
（特開２００１−１０６０６０参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した公報に開示さ
れた電動パーキングブレーキ駆動装置は、ウォームギヤ
とウォームホールとを用いて、電動モータからの動力を
減速して、パーキングブレーキに伝達している。ウォー
ムギヤとウォームホイールとを用いて動力伝達を行う
と、減速比が大きくとれること、及びウォームのネジレ
角を適宜設計することで、パーキングブレーキからの動
力を電動モータ側に伝達させないようにできるという利
点がある。

【０００４】しかしながら、上記利点を裏返せば、ウォ
ームギヤとウォームホールは伝達効率が低いという欠点
を有し、それ故、パーキングブレーキを動作させるため
に、電動モータの出力を大きくしなければならず、それ
により電動モータが大型化し、又省電力が図れないとい
う問題がある。かかる問題を解消する一つの方策は、電
動モータの回転力を軸線方向に変換できるボールスクリ
ュー機構を用いることである。ボールスクリュー機構
は、ネジ軸とナットとの間に形成された螺旋溝内を転動
するボールにより、低摩擦高効率で回転力を軸線方向力
に変換できる。

【０００５】しかしながら、ボールスクリュー機構の一
つの問題は、構成上、ネジ軸を進退させなくてはならな
いため、軸線方向の寸法が大きくなりやすいということ
である。特に、ボールスクリュー機構に電動モータを組
み込んだリニアアクチュエータの場合、さらに軸線方向
の寸法が大きくなり、車両に搭載する場合に広いスペー
スを確保しなければならないということがある。

【０００６】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、コンパクトな構成を有しながら
も、電動モータを動力源として軸線方向出力を発生でき
るリニアアクチュエータを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の本発明のリニアア
クチュエータは、ハウジングと、前記ハウジングに取り
付けられた電動モータと、前記電動モータの出力軸に同
軸に連結された回転体と、前記回転体の回転変位を軸の
軸線方向変位に変換する変換機構と、前記ハウジングに
対して前記回転体を回転自在に支持する第１の軸受と、
前記ハウジングに対して前記電動モータの出力軸を回転
自在に支持する第２の軸受と、を有し、前記回転体のラ
ジアル荷重の一部は、前記第２の軸受により支持されて
いることを特徴とする。

【０００８】第２の本発明のリニアアクチュエータは、
ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられた電動モ
ータと、前記電動モータの出力軸に同軸に連結された回
転体と、前記回転体の回転変位を軸の軸線方向変位に変
換する変換機構と、前記ハウジングに対して前記回転体
を回転自在に支持する第１の軸受と、前記ハウジングに
対して前記電動モータの出力軸を回転自在に支持する第
２の軸受と、を有し、前記電動モータの出力軸のラジア
ル荷重の一部は、前記第１の軸受により支持されている
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】第１の本発明のリニアアクチュエータは、ハウ
ジングと、前記ハウジングに取り付けられた電動モータ
と、前記電動モータの出力軸に同軸に連結された回転体
と、前記回転体の回転変位を軸の軸線方向変位に変換す
る変換機構と、前記ハウジングに対して前記回転体を回
転自在に支持する第１の軸受と、前記ハウジングに対し
て前記電動モータの出力軸を回転自在に支持する第２の
軸受と、を有し、前記回転体のラジアル荷重の一部は、
前記第２の軸受により支持されているので、前記回転体
のラジアル荷重の一部を前記第２の軸受によって負担す
ることで、軸受の数を減らすことができ、それにより前
記リニアアクチュエータの軸線方向長を短縮することが
できる。

【００１０】第２の本発明のリニアアクチュエータは、
ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられた電動モ
ータと、前記電動モータの出力軸に同軸に連結された回
転体と、前記回転体の回転変位を軸の軸線方向変位に変
換する変換機構と、前記ハウジングに対して前記回転体
を回転自在に支持する第１の軸受と、前記ハウジングに
対して前記電動モータの出力軸を回転自在に支持する第
２の軸受と、を有し、前記電動モータの出力軸のラジア
ル荷重の一部は、前記第１の軸受により支持されている
ので、前記電動モータの出力軸のラジアル荷重の一部を
前記第１の軸受によって負担することで、軸受の数を減
らすことができ、それにより前記リニアアクチュエータ
の軸線方向長を短縮することができる。

【００１１】更に、前記第１の軸受は、前記出力軸から
離れた前記回転体の端部もしくはその近傍に取り付けら
れ、前記第２の軸受は、前記回転体から離れた前記電動
モータの出力軸の端部もしくはその近傍に取り付けられ
ていると、支持剛性を高められるので好ましい。

【００１２】前記回転体としては、ボールスクリュー機
構のナット部材などが考えられるが、これに限られな
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】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、２は、第１の実施の形態に
かかるリニアアクチュエータの一例としての電動パーキ
ング駆動装置５０の断面図であり、図１は、ネジ軸が最
も引き込まれた状態を示し、図２は、ネジ軸が最も押し
出された状態を示す。図３は、図１の構成を矢印III方
向に見た図である。図４は、図２の構成をIV-IV線で切
断して矢印方向に見た図である。

【００１４】図１において、車体の一部Ｂに取り付けら
れた略円筒状のナットハウジング１Ａは、円筒状のモー
タハウジング１Ｂに対し、その端部内周にインロー嵌め
（Ｋ）されることで、それぞれの軸線を一致させるよう
にして３本のボルト１Ｃにより取り付けられている。ナ
ットハウジング１Ａとモータハウジング１Ｂとで、ハウ
ジング１を構成する。モータハウジング１Ｂの内周面に
は、円筒状のステータ２ｂが固定されており、ステータ
２ｂは、ロータ２ｃを内包している。軸受４によりモー
タハウジング１Ｂに対して回転自在に支持された中空の
回転軸３の外周面に、ロータ２ｃが取り付けられ、一体
的に回転するようになっている。電動モータ２は、ステ
ータ２ｂ、ロータ２ｃ、回転軸３を有する。

【００１５】回転軸３の図１，２で左端は、大径部３ａ
となっており、その内周面には、ナット部材５が、キー
８（図４参照）を介して相対回転不能に取り付けられて
いる。大径部３ａとナット部材５との嵌め合い関係は、
中間嵌めないしは若干の隙間嵌めである。ナット部材５
内をネジ軸６が貫通している。ネジ軸６の図１，２で左
半部外周面には雄ネジ溝６ｂ（図４参照）が形成されて
いる。

【００１６】ネジ軸６の雄ネジ溝６ｂに対向して、ナッ
ト部材５の内周面には雌ネジ溝５ｂ（図４参照）が形成
され、それらネジ溝５ｂ、６ｂによって形成される螺旋
状の空間には、多数のボール７（図４参照）が転動自在
に配置されている。尚、動作時に、ボール７をナット部
材５の一端から他端へと戻すチューブ５ａが、ナット部
材５の外部に設けられている。ナット部材５と、ネジ軸
６と、ボール７とでボールスクリュー機構（変換機構）
を構成する。

【００１７】ナット部材５の図１，２で左端は軸線方向
に伸びた円筒部５ｃとなっており、軸受９により、ナッ
トハウジング１Ａに対して回転自在に支持されている。
尚、モータハウジング１Ｂと軸受４との間に配置された
ワッシャーバネ１０が、軸受４を図１，２で左方に押圧
している。

【００１８】ネジ軸６の図１，２で右半部は丸軸となっ
ており、その右端には、外周面を平行に切り取ってなる
一対の係合面６ａが形成されている。また、ネジ軸６の
図１，２で右端近傍表面には、直線溝６ｄが形成されて
おり、一方、モータハウジング１Ｂの端部開口には、半
径方向内方に突出する突起１ｄが形成されている。突起
１ｄは、直線溝６ｄに係合することで、モータハウジン
グ１Ｂに対してネジ軸６が軸線方向に移動することを許
容するが、軸線周りに相対回転することを阻止するよう
に機能する。

【００１９】ネジ軸６の図１、２で左端部には、ブラケ
ット１２が固定されている。ブラケット１２の切欠１２
ａには、ワイヤ１１の端部に取り付けられたピン１１ａ
が係合している。ワイヤ１１は、車両の一部Ｂの開口に
嵌合した案内部材１３を通過して、不図示のパーキング
ブレーキ装置に連結されている。尚、不図示のパーキン
グブレーキ装置に組み込まれたバネにより、ワイヤ１１
は常時、図１，２で左方に付勢されている。従って、軸
受９には常時パーキングブレーキ装置側よりスラスト荷
重が付与されるため、軸受４とモータハウジング１Ｂと
の間に配置されたワッシャーバネ１０により、軸受４、
９に予圧が付与されることとなる。

【００２０】尚、軸受４には実質的にスラスト荷重が付
与されないことから、軸受４は玉軸受でなく、ラジアル
ニードル軸受やブッシュなど用いることができる。更
に、軸受９の代わりに、回転軸３の大径部３ａとナット
ハウジング１Ａとの間に、ブッシュを設けて支持しても
良く、又、回転軸３とネジ軸６の丸軸との間にブッシュ
２４（図２で点線で示す）を追加して支持しても良い。
但し、本実施の形態のように、軸受４を回転軸３の端部
に配置し、軸受９をナット部材５の端部に配置すること
で、電動パーキングブレーキ駆動装置の半径方向の寸法
を抑えることができ、且つ支持スパンが広がることで支
持剛性も高まることから、振動抑制などの観点から有利
である。

【００２１】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。図２に示す状態から、たとえば運転者がパーキング
ブレーキ装置を動作させるための操作を行うと、不図示
の電源から電動モータ２に電力が供給され、回転軸３に
連結されたナット部材５が回転する。更に、ナット部材
５の回転変位は、ネジ軸６（直線溝６ｄと凸部１ｄとの
係合によりハウジング１に対して回転しない）の軸線方
向変位に変換されることとなる。このとき、ボール７に
より、かかる変換は低摩擦で行われることとなる。

【００２２】ネジ軸６が、図２で右方に移動する（変位
するともいう）と、図１に示すように、ブラケット１２
及びピン１１ａを介してワイヤ１１が引っ張られ、たと
えばパーキングブレーキ装置のキャリパを閉じる動作が
なされることとなる。図１に示す状態から、運転者がパ
ーキングブレーキ装置を解除させるため解除操作を行う
と、電動モータ２が逆回転し、同様にしてネジ軸６が左
方へと移動し、パーキングブレーキ装置のバネにより、
ワイヤ１１は左方へと移動するので、パーキングブレー
キ装置のキャリパを開く動作がなされることとなる。

【００２３】本実施の形態の電動パーキングブレーキ駆
動装置５０によれば、第２の軸受４と第１の軸受９と
で、回転軸（電動モータの出力軸）３とナット部材（回
転体）５とを回転自在に支持しており、且つ回転軸３の
ラジアル荷重の一部は、第１の軸受９により支持され、
又ナット部材５のラジアル荷重の一部は、第２の軸受４
により支持されるようになっているので、例えば回転軸
３を２つの軸受で支持するような場合に比較すると、電
動パーキングブレーキ駆動装置５０の軸線方向長を短縮
することができる。尚、ナット部材５は、大径部３ａと
一体的に形成されていても良い。

【００２４】次に、第２の実施の形態を図面を参照して
説明する。図５、６は、第２の実施の形態にかかるリニ
アアクチュエータの一例としての電動パーキング駆動装
置１５０の断面図であり、図５は、ネジ軸が最も引き込
まれた状態を示し、図６は、ネジ軸が最も押し出された
状態を示す。図５，６では車両の一部は省略している。
図７は、図５の構成を矢印VII方向に見た図である。図
に示すように、本実施の形態の電動パーキングブレーキ
駆動装置は、上述した実施の形態に対し、ネジ軸の構成
及び回転防止構造が異なるのみであるため、共通する構
成に関しては説明を省略し、また共通する作用効果につ
いての説明も省略する。

【００２５】モータハウジング１０１Ｂの図５，６で右
方端には、カバー部材１２０が、かしめなどにより取り
付けられている。板材をプレスして形成できるカバー部
材１２０は、モータハウジング１０１Ｂの右面に当接す
る円盤部１２０ａと、円盤部１２０ａの中央開口１２０
ｂの内周の一部から、図５，６で左方且つ半径方向内方
に向かって延在する凸部１２０ｃとを有する。凸部１２
０ｃは、ネジ軸１０６の直線溝１０６ｄに係合し、その
軸線方向移動は許容するが、相対回転移動は阻止するよ
うに機能する。

【００２６】ネジ軸１０６は、図５，６の左側におい
て、ナットハウジング１Ａの外方まで延在する円柱部１
０６ｆを形成しており、円柱部１０６ｆの外周面は、ナ
ットハウジング１Ａに配置されたシール１２１により当
接密封されている。円柱部１０６ｆの左端には、不図示
のワイヤに連結されたブラケット１２２が取り付けられ
ている。尚、回転軸３と、ネジ軸１０６の丸軸との間に
は、ブッシュ１２４が配置されている。

【００２７】本実施の形態によれば、凸部１２０ｃが、
モータハウジング１Ｂの軸線方向内方に配置されている
ので、ネジ軸１０６が最大引き込まれた状態（図５参
照）でも、その端部がモータハウジング１Ｂより外方に
突出しないようにでき、それにより電動パーキングブレ
ーキ駆動装置１５０におけるその周囲部品との干渉を抑
えることができる。尚、本実施の形態において、ネジ軸
１０６がブラケット１２２より図５，６で常時右方に付
勢されている場合、ナットハウジング１Ａと軸受９との
間にワッシャーバネを入れ、軸受９を右方に付勢するよ
うにしても良い。

【００２８】次に、第３の実施の形態を図面を参照して
説明する。図８、９は、第３の実施の形態にかかるリニ
アアクチュエータの一例としての電動パーキング駆動装
置２５０の断面図であり、図８は、ネジ軸が最も引き込
まれた状態を示し、図９は、ネジ軸が最も押し出された
状態を示す。図８，９では車両の一部は省略している。
図１０は、図８の構成を矢印X方向に見た図である。図
に示すように、本実施の形態の電動パーキングブレーキ
駆動装置は、図５〜７の実施の形態に対し、ネジ軸の構
成及び回転防止構造が異なるのみであるため、共通する
構成に関しては説明を省略し、また共通する作用効果に
ついての説明も省略する。尚、本実施の形態において
は、回転軸３とネジ軸１０６の丸軸との間にブッシュ１
２４を追加して支持しているため、支持剛性が高くなっ
ている。

【００２９】モータハウジング１０１Ｂの図８，９で右
方端には、カバー部材２２０が、かしめなどにより取り
付けられている。本実施の形態においては、ネジ軸２０
６とモータハウジング１０１Ｂ又はカバー部材２２０と
の間には、回転防止構造は形成されていない。本実施の
形態においては、ブラケット１２２が、不図示のガイド
等により図５，６に示す姿勢のままで案内されるなど、
本来的に回転しない構成となっている場合に好適な構成
である。尚、ネジ軸２０６の図８，９で右端には、断面
が六角の孔２０６ｅが形成されており、ここに不図示の
工具（六角レンチ等）を係合させることによって、ネジ
軸２０６を進退させることができるので、それにより不
図示のワイヤ等の張り調整を行える。

【００３０】図１１は、第４の実施の形態にかかるリニ
アアクチュエータの一例としての電動パーキング駆動装
置３５０の断面図であり、モータハウジング１Ｂに対し
て、回転軸３をブッシュ３０４で支持している。ネジ軸
６に、図１１で右方向にスラスト荷重が付与されない場
合に有効である。

【００３１】図１２は、第５の実施の形態にかかるリニ
アアクチュエータの一例としての電動パーキング駆動装
置４５０の断面図であり、図１１の実施の形態に対し
て、更に、回転軸３とネジ軸６の丸軸との間にブッシュ
４３０を追加して支持してなる。

【００３２】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。本実施の形態では、高効率であるとい
う理由から変換機構としてボールスクリュー機構を採用
したが、他の変換機構を用いても良いことはいうまでも
ない。又、本発明のリニアアクチュエータは、電動パー
キングブレーキ駆動装置の用途に限られないこともいう
までもない。

【００３３】

【発明の効果】第１の本発明のリニアアクチュエータ
は、ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられた電
動モータと、前記電動モータの出力軸に同軸に連結され
た回転体と、前記回転体の回転変位を軸の軸線方向変位
に変換する変換機構と、前記ハウジングに対して前記回
転体を回転自在に支持する第１の軸受と、前記ハウジン
グに対して前記電動モータの出力軸を回転自在に支持す
る第２の軸受と、を有し、前記回転体のラジアル荷重の
一部は、前記第２の軸受により支持されているので、前
記回転体のラジアル荷重の一部を前記第２の軸受によっ
て負担することで、軸受の数を減らすことができ、それ
により前記リニアアクチュエータの軸線方向長を短縮す
ることができる。

【００３４】第２の本発明のリニアアクチュエータは、
ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられた電動モ
ータと、前記電動モータの出力軸に同軸に連結された回
転体と、前記回転体の回転変位を軸の軸線方向変位に変
換する変換機構と、前記ハウジングに対して前記回転体
を回転自在に支持する第１の軸受と、前記ハウジングに
対して前記電動モータの出力軸を回転自在に支持する第
２の軸受と、を有し、前記電動モータの出力軸のラジア
ル荷重の一部は、前記第１の軸受により支持されている
ので、前記電動モータの出力軸のラジアル荷重の一部を
前記第１の軸受によって負担することで、軸受の数を減
らすことができ、それにより前記リニアアクチュエータ
の軸線方向長を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態にかかるリニアアクチュエー
タの一例としての電動パーキング駆動装置５０の断面図
である。

【図２】第１の実施の形態にかかるリニアアクチュエー
タの一例としての電動パーキング駆動装置５０の断面図
である。

【図３】図１の構成を矢印III方向に見た図である。

【図４】図２の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見
た図である。

【図５】第２の実施の形態にかかるリニアアクチュエー
タの一例としての電動パーキング駆動装置１５０の断面
図である。

【図６】第２の実施の形態にかかるリニアアクチュエー
タの一例としての電動パーキング駆動装置１５０の断面
図である。

【図７】図５の構成を矢印VII方向に見た図である。

【図８】第３の実施の形態にかかるリニアアクチュエー
タの一例としての電動パーキング駆動装置２５０の断面
図である。

【図９】第３の実施の形態にかかるリニアアクチュエー
タの一例としての電動パーキング駆動装置２５０の断面
図である。

【図１０】図８の構成を矢印X方向に見た図である。

【図１１】第４の実施の形態にかかるリニアアクチュエ
ータの一例としての電動パーキング駆動装置３５０の断
面図である。

【図１２】第５の実施の形態にかかるリニアアクチュエ
ータの一例としての電動パーキング駆動装置４５０の断
面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 電動モータ ３ 回転軸 ４ 軸受 ５ ナット部材 ６，１０６，２０６ ネジ軸 ９ 軸受 １２０、２２０ カバー部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、 前記電動モータの出力軸に同軸に連結された回転体と、 前記回転体の回転変位を軸の軸線方向変位に変換する変
   換機構と、 前記ハウジングに対して前記回転体を回転自在に支持す
   る第１の軸受と、 前記ハウジングに対して前記電動モータの出力軸を回転
   自在に支持する第２の軸受と、を有し、 前記回転体のラジアル荷重の一部は、前記第２の軸受に
   より支持されていることを特徴とするリニアアクチュエ
   ータ。
2. 【請求項２】 ハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、 前記電動モータの出力軸に同軸に連結された回転体と、 前記回転体の回転変位を軸の軸線方向変位に変換する変
   換機構と、 前記ハウジングに対して前記回転体を回転自在に支持す
   る第１の軸受と、 前記ハウジングに対して前記電動モータの出力軸を回転
   自在に支持する第２の軸受と、を有し、 前記電動モータの出力軸のラジアル荷重の一部は、前記
   第１の軸受により支持されていることを特徴とするリニ
   アアクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記第１の軸受は、前記出力軸から離れ
   た前記回転体の端部もしくはその近傍に取り付けられ、
   前記第２の軸受は、前記回転体から離れた前記電動モー
   タの出力軸の端部もしくはその近傍に取り付けられてい
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアアク
   チュエータ。