JP2007232015A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 滑りブッシュを加工し易くし、コストの低減および量産性の向上を図ることができる電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】 ハウジング１にナット３が回転自在に支持されたボールねじ２と、前記ハウジング１に設置されて前記ナット３を回転駆動するモータ５とを備える。前記ハウジング１には、内周面がボールねじ２のねじ軸４に設けられた摺動部１３の外周に摺動自在に嵌合する滑りブッシュ６が取付けられる。滑りブッシュ６は、ハウジング１の内径面に嵌合し前記ナット３と反対側の端部である一端が前記ハウジング１の段差部１ａに係合するパイプ状のブッシュ本体６Ａと、このブッシュ本体６Ａの他端に設けられてこのブッシュ本体６Ａを前記ハウジング１に対して軸方向に固定するフランジ状の固定部６Ｂとに分割される。前記ブッシュ本体６Ａは内周面および外周面がそれぞれ単一径であって、内周面が熱処理による表面硬化面６Ａａである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ボールねじを用いた自動車用アクチュエータに関し、さらに詳しくは、自動車の電動式ディスクブレーキ等に用いられ、ボールねじのねじ軸に摺動部を有する電動アクチュエータに関するものである。

ボールねじは、ねじ軸とナットがボールを介して転がり接触しているため、内部摩擦が小さく極めて高い伝達効率が得られる利点などにより、電動アクチュエータに広く採用されている。自動車用の電動アクチュエータにおいては、量産性が必要となるため、ねじ軸は転造加工品等を用いるのが一般的であり、特許文献１では、ねじ溝形成部分よりも大径のストッパー部や摺動部を別体にてねじ軸に固定し、不完全ねじ部を不要とすることで、軸の軸長さを短くできるコンパクトな転造ボールねじが提案されている。
また、特許文献２では、ねじ軸の外周に表面が焼入れされた環状部品を圧入状態で取付け、この環状部品を介してボールねじ使用機器の滑りブッシュにねじ軸を摺接させるようにした電動アクチュエータ用ボールねじが提案されている。
しかしながら、これらの特許文献に開示された技術は、ねじ軸側の改良についてのみ述べられ、滑りブッシュ側の低コスト、加工の合理化等について言及するものではない。
特開２００５−２９７０３４号公報 特開２００５−３２５９５６号公報

図４は、特許文献１あるいは特許文献２に開示されたような、ボールねじの一部を摺動部位とした従来の電動アクチュエータの一例を示している。この電動アクチュエータ１００は、駆動源であるモータ１０１と、モータ１０１の回転をスライド動作に変換するボールねじ１０２とを備え、ボールねじ１０２はハウジング１０３内に設置されている。ハウジング１０３は、断面概形がハット状の後部材１０４と、円筒状の前部材１０５とでなり、これらの部材を連結して全体が略円筒状に組み立てられる。ハウジング１０３の後部材１０４と前部材１０５は、それらの一端のフランジ部１０４ａ，１０５ａを互いに対向させて連結され、両フランジ部１０４ａ，１０５ａの対向部内側に、ハウジング円筒空間部１０３ａから外径側に張り出すギヤ部空間１０３ｂが形成される。前記モータ１０１は、その出力軸１０１ａがハウジング１０３の軸方向と平行となるようにハウジング１０３の後部外周に設置され、モータ出力軸１０１ａが後部材１０４のフランジ部１０４ａを貫通して前記ギヤ部空間１０３ｂ内に突入させてある。

ボールねじ１０２は、ねじ軸１０６と、ナット１０７と、これらねじ軸１０６およびナット１０７のねじ溝の間に介在させたボール（図示せず）とを備える。ねじ軸１０６は、ハウジング１０３内にこれと同心状に配置される。ナット１０７は、ハウジング１０３の内周に軸受１０８，１０９を介して回転自在に設けられる。ナット１０７の外周には、これと同心とされ前記ハウジング１０３のギヤ部空間１０３ｂ内に配置されるギヤ１１０が一体に形成され、このギヤ１１０がモータ出力軸１０１ａに設けられたギヤ１１１に噛み合わされている。これら両ギヤ１１０，１１１は、モータ１０１の回転をナット１０７に伝達する回転伝達系を構成する。

ハウジング前部材１０５の内周には、滑りブッシュ１１２が圧入嵌合して固定されている。この滑りブッシュ１１２の後端には外径側に張り出すフランジ部１１２ａが形成され、このフランジ部１１２ａがハウジング前部材１０５内の段差部１０５ａに係合し、ボルト１１２ｂによってこの段差部１０５ａに固定されている。ねじ軸１０６の前半部には、滑りブッシュ１１２の内周面をねじ軸１０６の軸方向に沿って摺動する摺動部１１３が、環状部品の圧入によって設けられている。

この構成の電動アクチュエータ１００では、モータ１０１による回転力は、ギヤ１１１，１１０を介してナット１０７に伝達され、ナット１０７が回転する。このナット１０７の回転は、図示しないボールを介してねじ軸１０６の軸方向移動に変換される。すなわち、モータ１０１の回転力をボールねじ１０２の軸方向推力に変換するナット回転式電動アクチュエータが構成される。このねじ軸１０６の軸方向移動の際、摺動部１１３が滑りブッシュ１１２の内周面を実線位置および二点鎖線位置間に渡って摺動する。

このように、滑りブッシュ１１２は、その内径円筒部内を摺動部１１３が繰返し摺動するから、繰返し作動に耐え得る耐摩耗性を備え、また摺動部１１３との適正な隙間が確保され、さらには仕上げ面が美麗であることが、アクチュエータの良好な作動性を図る上で重要である。このため、滑りブッシュ１１２は、浸炭焼入れ等の熱処理後に内径研削を行って加工される。しかし、例示の滑りブッシュ１１２は、フランジ部１１２ａの存在のため、肉厚が不均一であり、そのため、熱処理変形が生じ易く、また、被仕上がり面が広範囲に及ぶため、内径研削加工がし難く、大変コスト高となり、量産には適さなかった。

この発明は、これらの課題を解消することを目的としたものであり、滑りブッシュを加工し易くし、コストの低減および量産性の向上を図ることができる電動アクチュエータを提供するものである。

この発明の電動アクチュエータは、ハウジングにナットが回転自在に支持されたボールねじと、前記ハウジングに設置されて前記ナットを回転駆動するモータと、前記ハウジングに固定され内周面が前記ボールねじのねじ軸に設けられた摺動部の外周に摺動自在に嵌合する滑りブッシュとを備えた電動アクチュエータであって、前記滑りブッシュが、前記ハウジングの内径面に嵌合し前記ナットと反対側の端部である一端が前記ハウジングの段差部に係合するパイプ状のブッシュ本体と、このブッシュ本体の他端に設けられてこのブッシュ本体を前記ハウジングに対して軸方向に固定するフランジ状の固定部とに分割され、前記ブッシュ本体は内周面および外周面がそれぞれ単一径であって、内周面が熱処理による表面硬化面であることを特徴とする。

この構成によると、ボールねじのねじ軸の摺動部が滑りブッシュ内を摺動する。滑りブッシュは、ねじ軸の摺動部が直接関与するパイプ状のブッシュ本体と、このブッシュ本体をハウジングに対して軸方向に固定するフランジ状の固定部とに分割されているから、材料コストを下げることができる。また、ブッシュ本体は内周面および外周面がそれぞれ単一径とされているから、肉厚が不均一である場合のように、熱処理時の熱変形を起こす懸念がなく、加工も行い易く、これによって、電動アクチュエータのコスト低減および量産性の向上を図ることが可能となる。

この発明において、前記ブッシュ本体が、前記一端側と他端側に互いに分割された複数のブッシュ本体分割体からなるものとしても良い。このようにブッシュ本体を複数のブッシュ本体分割体に分割したものとすると、個々のブッシュ本体分割体は全長が短くなり、熱処理での変形が少なくなる。また、実質的仕上げ範囲が狭くなるから、内径仕上げが容易になり、非常に加工がし易くなるばかりか、仕上代の削減等により加工時間の短縮も可能となり量産性も向上する。

この場合、前記ブッシュ本体分割体を、ソリッド形針状ころ軸受の内輪と互換性を持つものとしても良い。このようにブッシュ本体分割体の内外径と幅寸法をソリッド形針状ころ軸受の内輪寸法に合わせ、相互に互換性を持つようにすれば、市販部品が使用可能となり、滑りブッシュの低コスト化、合理化を図ることができ、電動アクチュエータのコスト低減および量産化に一層寄与する。

この発明の電動アクチュエータは、ハウジングにナットが回転自在に支持されたボールねじと、前記ハウジングに設置されて前記ナットを回転駆動するモータと、前記ハウジングに固定され内周面が前記ボールねじのねじ軸に設けられた摺動部の外周に摺動自在に嵌合する滑りブッシュとを備えた電動アクチュエータであって、前記滑りブッシュが、前記ハウジングの内径面に嵌合し前記ナットと反対側の端部である一端が前記ハウジングの段差部に係合するパイプ状のブッシュ本体と、このブッシュ本体の他端に設けられてこのブッシュ本体を前記ハウジングに対して軸方向に固定するフランジ状の固定部とに分割され、前記ブッシュ本体は内周面および外周面がそれぞれ単一径であって肉厚が均一であり、内周面が熱処理による表面硬化面であるものとしたため、材料コストの削減が可能となると共に、内周面および外周面が単一径であるブッシュ本体のみ表面処理をすれば良く、その熱処理時の変形が生じ難く、加工精度も向上する。よって、低コストで量産性に優れた電動アクチュエータを提供することができる。

この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この電動アクチュエータＡの基本構成は、図４に示す電動アクチュエータ１００と同様である。すなわち、この電動アクチュエータＡは、ハウジング１にナット３が回転自在に支持されたボールねじ２と、前記ハウジング１に設置されて前記ナット３を回転駆動する電動モータ５と、前記ハウジング１に固定され内周面が前記ボールねじ２のねじ軸４に設けられた摺動部１３の外周に摺動自在に嵌合する滑りブッシュ６とを備えている。

滑りブッシュ６は、前記ハウジング１の内径面に圧入嵌合され前記ナット３と反対側の端部である一端が前記ハウジング１の内向フランジ状段差部１ａに係合するパイプ状のブッシュ本体６Ａと、このブッシュ本体６Ａの他端に設けられてこのブッシュ本体６Ａを前記ハウジング１に対してハウジング１の内筒部に形成された第２の段差部１ｂに軸方向に固定するフランジ状の固定部６Ｂとに分割されている。前記ブッシュ本体６Ａは、内周面および外周面がそれぞれ単一径であって、内周面が熱処理による表面硬化面６Ａａとされている。固定部６Ｂは、ボルト６Ｂａによって前記第２の段差部１ｂに締結固定される。このフランジ状固定部６Ｂのボルト６Ｂａを介した固定と、内向フランジ状段差部１ａに対する係合とによって、ブッシュ本体６Ａがハウジング１内に軸方向に位置決め固定される。

ハウジング１は、断面概形がハット状の後部材７と、円筒状の前部材８とでなり、これらの部材を連結して全体が略円筒状に組み立てられる。この円筒状前部材８の内筒部に滑りブッシュ６の前記ブッシュ本体６Ａが圧入嵌合されている。ハウジング１の後部材７と前部材８は、それらの一端のフランジ部７ａ，８ａを互いに対向させて連結され、両フランジ部７ａ，８ａの対向部内側に、ハウジング円筒空間部１ｃから外径側に張り出すギヤ部空間１ｄが形成される。前記モータ５は、その出力軸５ａがハウジング１の軸方向と平行となるようにハウジング１の後部外周に設置され、モータ出力軸５ａが後部材８のフランジ部８ａを貫通して前記ギヤ部空間１ｄ内に突入させてある。

ボールねじ２は、ナット３と、ねじ軸４と、ナット３のねじ溝（図示せず）およびねじ軸４のねじ溝４ａの間に介在させたボール（図示せず）と、ねじ溝間のボールを拾い上げてねじ溝間に戻す循環路（図示せず）とを備える。ナット３は、ハウジング１の内周に軸受９，１０を介して回転自在に設けられる。ナット３の外周には、これと同心とされ前記ハウジング１のギヤ部空間１ｄ内に配置されるギヤ１１が一体に形成され、このギヤ１１がモータ出力軸５ａに設けられたギヤ１２に噛み合わされている。これら両ギヤ１１，１２は、モータ５の回転をナット３に伝達する回転伝達系を構成する。

ボールねじ２のねじ軸４は、その後半部がねじ溝４ａが形成されたねじ部４Ａとされ、前半部４Ｂの先端はハウジング１から前方に突出し得るよう構成されている。ねじ軸４の前半部４Ｂの外周の前記滑りブッシュ６の設置範囲に対応する部分には、滑りブッシュ６に摺接させる摺動部１３が、ねじ軸４のねじ部よりも大径に設けられている。摺動部１３は、環状部品をねじ軸４に圧入することで設けられている。

モータ５による回転力は、ギヤ１２，１１を介してナット３に伝達され、ナット３が回転する。このナット３の回転は、図示しないボールを介してねじ軸４の軸方向移動に変換される。すなわち、モータ５の回転力をボールねじ２の軸方向推力に変換するナット回転式電動アクチュエータＡが構成される。このねじ軸４の軸方向移動の際、摺動部１３が滑りブッシュ６の内周面を実線位置および二点鎖線位置間に渡って摺動する。滑りブッシュ６の全長は、前記摺動部１３の幅に軸ストローク長さＬを加えた長さである。

この構成の電動アクチュエータＡは、ねじ軸４の先端に設けられる連結ピンやアーム（いずれも図示せず）を介して、例えば自動車のトランスミッションや電動式ディスクブレーキに連結され、モータ５の回転がボールねじ２を介してスライド動作に変換されてトランスミッションや電動ディスクブレーキに伝達される。すなわち、モータ５の回転出力がギヤ１２，１１を介してナット３に伝達され、ナット３の回転がボール（図示せず）を介してねじ軸４のスライド動作に変換され、そのスライド動作が前記連結ピンやアームを介してトランスミッションや電動ディスクブレーキに伝達される。

この電動アクチュエータＡにおいて、ねじ軸４の先端側に外力を受けると、ボールねじ２におけるねじ軸４の後半部のねじ部４Ａに曲げ力が作用するが、ねじ軸４の前半部４Ｂは摺動部１３を介してハウジング１の内周の滑りブッシュ６に摺動自在に支持されているので、ねじ軸４のねじ部４Ａに加わる曲げ荷重を吸収することができる。この摺動部１３は、環状部品をねじ軸４の外周に圧入状態に取付けたものであるので、焼入れにより表面硬度を高めたものとすることが容易であり、またねじ軸４が転造によるもので、転造前のねじ軸素材がセンタレスで製作された場合でも、センタ孔を後加工して前記滑りブッシュ６に対する摺動面の研削仕上げを行う必要がなく、製造が容易となる。また、ねじ軸４における摺動部１３の外周面と、ねじ溝４ａとの同軸度精度を向上させることができて、摺動抵抗の低減や耐摩耗性の向上が可能となる。さらに、ねじ軸４の熱処理においては、摺動部１３の摺動面の焼入れによる表面硬化を、別部品である環状部品で済ませておくことができるので、高周波焼入れによる移動焼入れ時間を短縮でき、この点でも製造が容易となる。

滑りブッシュ６は、ブッシュ本体６Ａと固定部６Ｂとに分割され、ブッシュ本体６Ａと固定部６Ｂは別部材とされているから、ブッシュ本体６Ａは内周面および外周面が単一径とされて肉厚が均一なものとすることが可能であり、そのため、内周面を浸炭焼入れ等の熱処理をして表面硬化面６Ａａとする際に、熱変形が生じない。したがって、熱処理後の内径面の研削加工がし易く、かつ精度よくなされ、摺動部１３の円滑な摺動性が得られる。また、材料コストの低減化を図ることができ、研削加工の行い易さとも相俟って、電動アクチュエータＡの量産化が可能となる。

図２はこの発明の第２の実施形態に係る電動アクチュエータＢの一部を示している。この実施形態の電動アクチュエータＢでは、ブッシュ本体６Ａが、一端側と他端側に分割された２個のブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢとよりなる。これら２個のブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢは、内外径および長さが同寸法とされ、ハウジング１の円筒状前部材８の内筒部に同軸的に連なるよう圧入嵌合されている。これらは、先側のブッシュ本体分割体６ＡＡの前端側がハウジング１の段差部１ａに係合し、ブッシュ本体分割体６ＡＢの後端側がフランジ状固定部６Ｂをボルト６Ｂａをしてハウジング１内の第２の段差部１ｂに締結固定することにより位置決め固定されている。

このようにブッシュ本体６Ａを、２個のブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢにより構成すると、個々のブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢは、その全長が短くなるから、熱処理の際の変形が少なくなり、また内径仕上げが容易となる。さらに、仕上代が短くなるから加工時間も短縮され、量産性も向上する。
なお、ブッシュ本体６Ａを、２個のブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢに分割した例を示しているが、３個以上に分割されたものとすることも可能である。

この場合、ブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢの内外径寸法および幅（長さ）寸法を、市販のソリッド形針状ころ軸受の内輪寸法に合わせ、互換性を持たせるようにすれば、市販部品が使用可能となりコストの低減を図ることができる。図３は、このように互換性を持たせる対象となり得るソリッド形針状ころ軸受の一例を示している。図示のソリッド形針状ころ軸受２０は、円筒状の内輪２１と、外輪２２と、内輪２１の外径面および外輪２２の内径面に形成された軌道面２１ａ，２２ａ間に介在された２列の針状ころ２３と、これら針状ころ２３を保持する保持器２４とにより構成される。
なお、この例では針状ころ２３が２列の針状ころ軸受としているが、単列あるいは３列以上のものであっても良い。

このソリッド形針状ころ軸受２０における内輪２１および外輪２２は、浸炭焼入れ等の熱処理がなされたものである。そして、内輪２１は内周面および外周面が単一径の円筒状に形成されるものであるから、上記ブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢをこの内輪２１と互換性があるよう寸法設定すれば、市販のソリッド形針状ころ軸受２０の部品である内輪２１をそのままブッシュ本体分割体６ＡＡ，６ＡＢに充当することができ、電動アクチュエータの合理的なコストの低減化および量産化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、ねじ軸４の滑りブッシュ６に対する摺動部１３を、ねじ軸４に環状部品の圧入で設けた例を示したが、ねじ軸４自体に転造加工等を施して摺動部１３を形成しても良い。また、摺動部１３を複数個軸方向に連なるようにねじ軸４に圧入状態で取付けても良い。

この発明の第１の実施形態にかかる電動アクチュエータの断面図である。 この発明の第２の実施形態にかかる電動アクチュエータの要部の断面図である。 同電動アクチュエータに適用可能なソリッド形針状ころ軸受の一例を示す断面図である。 従来の電動アクチュエータの一例を示す断面図である。

符号の説明

１…ハウジング
１ａ…段差部
２…ボールねじ
３…ナット
４…ねじ軸
５…モータ
６…滑りブッシュ
６Ａ…ブッシュ本体
６Ａａ…表面硬化面
６ＡＡ，６ＡＢ…ブッシュ本体分割体
６Ｂ…固定部
１３…摺動部
２０…ソリッド形針状ころ軸受
２１…内輪
Ａ…電動アクチュエータ
Ｂ…電動アクチュエータ

Claims (3)

1. ハウジングにナットが回転自在に支持されたボールねじと、前記ハウジングに設置されて前記ナットを回転駆動するモータと、前記ハウジングに固定され内周面が前記ボールねじのねじ軸に設けられた摺動部の外周に摺動自在に嵌合する滑りブッシュとを備えた電動アクチュエータであって、
   前記滑りブッシュが、前記ハウジングの内径面に嵌合し前記ナットと反対側の端部である一端が前記ハウジングの段差部に係合するパイプ状のブッシュ本体と、このブッシュ本体の他端に設けられてこのブッシュ本体を前記ハウジングに対して軸方向に固定するフランジ状の固定部とに分割され、前記ブッシュ本体は内周面および外周面がそれぞれ単一径であって、内周面が熱処理による表面硬化面である電動アクチュエータ。
2. 請求項１において、前記ブッシュ本体が、前記一端側と他端側に互いに分割された複数のブッシュ本体分割体からなるものである電動アクチュエータ。
3. 請求項２において、前記ブッシュ本体分割体が、ソリッド形針状ころ軸受の内輪と互換性を持つものである電動アクチュエータ。

Images