JP2007333046A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】回り止め機構の摺動摩擦や磨耗を低減し、推力を向上させた電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】大径部１９の側面には、端面がフラットになるようにカットされたフラット部２２が形成されている。フラット部２２の略中央部には、カムフォロア２３が径方向の外側に向けて突設されている。カムフォロア２３の先端は、ハウジング５の切り欠き部５ｂに嵌合されており、回転摺動可能となっている。このように、カムフォロア２３が切り欠き部５ｂに嵌合されているために、ボールねじナット４は、ボールねじ軸３の回転に伴って回転してしまうことがなく、かつ、カムフォロア２３が切り欠き部５ｂに回転摺動するので、摺動摩擦や磨耗の問題を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両の駆動部に使用される電動アクチュエータ、特に電動モータの回転を、ボールねじ機構を介して直線運動に変換して用いる電動アクチュエータに関するものである。

自動車等の車両の各種駆動部に使用される電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。

このボールねじは、外周に螺旋状のボール転走溝が形成されたボールねじ軸と、円筒面内に螺旋状のボール転走溝が形成されたボールねじナットと、対向する両ボール転走溝で構成されたボール転動路内に転動自在に収容された多数のボールとからなり、ボールねじ軸あるいはボールねじナットの回転を軸方向の並進運動に変換する機械要素である。

このボールねじにおいては、ねじ軸が回転する際に、ねじ軸上を直線運動するナットが、回転するねじ軸のトルクによってつれ回ってしまうことがある。また、ナットが回転する際には、直線運動するねじ軸がつれ回ってしまうこともある。そこで、このつれ回りを軽減し、ボールねじを正確かつ効率的に駆動するため、直線運動する側が回転できないように回り止め機構を装着する方法がある。

このような回り止め機構を有するボールねじ機構が、例えば、特許文献１に示されている。この例では、回り止めを防止するため、ナットの外周面に形成した孔に回り止め部材が取り付けられている。ナットは、ナットと共にハウジング内を摺動するスリーブに固着されており、回り止め部材は、ハウジングに形成された切り欠きに当接している。ナットが軸方向に移動した際には、回り止め部材がこの切り欠き内を摺動してナットのつれ回りを防止している。
特開２００５−２９９７２６号公報

上記の従来技術においては、回り止め部材と切り欠きの部分の接触面は摺動する構造になっており、特に自動車用用途の場合、推力が大きいため、接触面に高トルクがかかることになる。その場合には、その摺動摩擦が駆動ロスとなり、結果、推力の低下を招いてしまう。また、回り止め部材と切り欠き部が磨耗してしまい、制御性の低下を招くこともある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、回り止め機構の摺動摩擦や磨耗を低減し、推力を向上させた電動アクチュエータを提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、電動モータと、該電動モータのモータ軸に動力伝達手段を介して連結され、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構と前記電動モータと動力伝達手段を収容するハウジングとを備え、前記ボールねじ機構を構成するボールねじ軸又はボールねじナットに回転止めの回転止め手段が設けられており、該回転止め手段が軸受を介して前記ハウジングに回転摺動する機構となっている構成を採用した。

また、請求項２に記載の発明のように、前記回転止め手段がローラフォロア、ローラ、又はボールで構成されていることが好ましい。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ボールねじ軸又は前記ボールねじナットの前記回転止め手段を設ける部分がフラットに加工されていることが好ましい。

また、請求項４に記載の発明のように、前記回転止め手段が前記ハウジングの切り欠き部に嵌合しており、該切り欠き部を回転摺動することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記切り欠き部を熱処理硬化させることが好ましい。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、回転止め手段が軸受を介してハウジングに回転摺動する機構となっているので、回り止め機構の摺動摩擦や磨耗を低減し、推力を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ローラフォロア、カムフォロア等のローラ、又はボール等の既存の軸受機構で回転止め手段を構成することができるので、低コストかつ高信頼性を実現できる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、ボールねじ軸又はボールねじナットの回転止め手段を設ける部分をフラットに切り欠くように加工したので、回転止め手段の出っ張りを少なくできる。そのため、回転止め手段が当接するハウジングのラジアル方向の径を小さくできる。

また、請求項４に記載の発明によれば、回転止め手段がハウジングの切り欠き部を回転摺動するので、回り止め機構の摺動摩擦を低減し、磨耗を減らし、推力を向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、切り欠き部を熱処理硬化させるので、切り欠き部の磨耗を低減することができる。

電動モータと、該電動モータのモータ軸に動力伝達手段を介して連結され、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構と前記電動モータと動力伝達手段を収容するハウジングとを備え、前記ボールねじ機構を構成するボールねじ軸又はボールねじナットに回転止めの回転止め手段が設けられており、該回転止め手段が軸受を介して前記ハウジングに回転摺動する機構となっている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動アクチュエータの実施形態を示す縦断面図である。図２は、電動アクチュエータの正面図である。図３は、電動アクチュエータの側面図である。

この電動アクチュエータ１は、電動モータ（図示せず）により回転駆動されるボールねじ軸３と、このボールねじ軸３にボール（図示せず）を介して螺合されたボールねじナット４とを備えるボールねじ機構を採用している。電動モータのモータ軸が回転すると、ボールねじ軸３が回転し、ボールねじナット４を図の左右方向に移動させる。ボールねじナット４の端面には、制御対象（図示せず）が固定され、電動モータを回転することにより、その制御対象の位置を図の左右方向に制御する。

ボールねじ軸３とボールねじナット４は、円筒状をしたハウジング５、６内に配置されている。ハウジング５とハウジング６とは、ボルト７により固定されている。ハウジング５の内周面の端部には、２つの転がり軸受８、９が圧入されている。転がり軸受８、９の内輪には、ボールねじ軸３の軸受嵌合部１０が挿嵌されている。軸受嵌合部１０には、さらに転がり軸受８、９をハウジング５に固定するための固定用のフタ１１が挿嵌されており、転がり軸受８、９がハウジング５に固定されている。ボールねじ軸３の軸受嵌合部１０の図の右方には、おねじ部１２が形成されており、フタ１１の緩み止め用の回り止め部材１３が締結されている。

ボールねじ軸３のおねじ部１２の先には、電動モータのモータ軸とカップリング（図示せず）を介して連結される軸端部１４が形成されている。軸端部１４には、キー溝１４ａが形成されており、キー溝１４ａとカップリングとの間にキーが挿嵌され、電動モータのモータ軸の回転が軸端部１４に伝えられる。

ボールねじ軸３の軸受嵌合部１０の図の左方には、径が一段大きくなった段付き部１５が形成されている。段付き部１５の端面の肩部１５ａは、転がり軸受８に当接されている。ボールねじ軸３の段付き部１５の図の左方には、径が一段小さくなった逃げ部１６が形成されており、その先には、外周に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ溝部１７が設けられている。ねじ溝部１７には、ボール（図示せず）を介してボールねじナット４が螺合されている。ボールねじナット４は、ハウジング５内で、図の二点鎖線で示したような位置に左右方向に移動可能である。

ボールねじナット４は、内部に螺旋状のねじ溝１８が形成された円筒状をしており、その端部は、径が大きくなった大径部１９となっている。ボールねじナット４の側面には、斜めに傾いたような形状をしている長穴２０、２０が２箇所、穿設されている。長穴２０、２０には、ボールをねじ溝内で循環させるための駒部材２１、２１が挿嵌されている。

大径部１９の側面には、図２にも示すように、端面がフラットになるようにカットされたフラット部２２が形成されている。フラット部２２の略中央部には、カムフォロア（回転止め手段）２３が径方向の外側に向けて突設されている。カムフォロア２３は、肉厚の外輪２３ａにころを組み込んだスタッド２３ｂ付きのトラックローラで、軌道（トラック）上を外輪２３ａが転がり運動する。外輪２３ａは直接トラックに接触させて使用するため、肉厚の外輪として衝撃荷重にも耐えられるよう設計されている。

カムフォロア２３の外輪２３ａは、図３にも示すように、ハウジング５の切り欠き部５ｂに嵌合されており、切り欠き部５ｂに沿って回転摺動可能となっている。回転摺動する際には、図２の二点鎖線でしめしたように、カムシャフト２３の外輪２３ａの側面が切り欠き部５ｂに当接するようにしながら、切り欠き部５ｂに沿って摺動する。なお、切り欠き部５ｂは、強度を高めるために、その表面を熱処理硬化させてある。

このように、カムフォロア２３が切り欠き部５ｂに嵌合されているために、ボールねじナット４は、ボールねじ軸３の回転に伴って回転してしまうことがなく、かつ、カムフォロア２３が切り欠き部５ｂに回転摺動するので、摺動摩擦や磨耗の問題を低減することができる。また、大径部１９の端面をフラットにカットし、そのフラット部２２にカムフォロア２３を突設したので、カムフォロア２３がボールねじナット４の外に大きく出っ張ることがないので、カムフォロア２３が嵌合されるハウジング５の径を小さくできる。なお、この例では、回り止め機構としてカムフォロアについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ローラフォロアやその他のローラ、又はボール等の軸受機構を適用できる。また、この例では、切り欠き部５ｂをハウジングを貫通する穴で形成したが、ハウジングを貫通しない溝のような形状とすることもできる。

大径部１９の正面には、制御対象（図示せず）を固定するためのねじ穴２４が６箇所設けられている。ボールねじナット４の大径部１９の端面には、制御対象が固定され、電動モータを回転することにより、その制御対象の位置を図の左右方向に制御する。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、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のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る電動アクチュエータは、自動車等の車両の駆動部に使用される電動アクチュエータに適用できる。

本発明に係る電動アクチュエータの実施形態を示す縦断面図である。 電動アクチュエータの正面図である。 電動アクチュエータの側面図である。

符号の説明

１・・・・・電動アクチュエータ
３・・・・・ボールねじ軸
４・・・・・ボールねじナット
５、６・・・ハウジング
５ａ・・・・切り欠き部
７・・・・・ボルト
８、９・・・転がり軸受
１０・・・・軸受嵌合部
１１・・・・フタ
１２・・・・おねじ部
１３・・・・回り止め部材
１４・・・・軸端部
１４ａ・・・キー溝
１５・・・・段付き部
１５ａ・・・肩部
１６・・・・逃げ部
１７・・・・ねじ溝部
１８・・・・ねじ溝
１９・・・・大径部
２０・・・・長穴
２１・・・・駒部材
２２・・・・フラット部
２３・・・・カムフォロア
２３ａ・・・外輪
２３ｂ・・・スタッド
２４・・・・ねじ穴

Claims (5)

1. 電動モータと、該電動モータのモータ軸に動力伝達手段を介して連結され、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構と、このボールねじ機構と前記電動モータと動力伝達手段を収容するハウジングとを備え、
   前記ボールねじ機構を構成するボールねじ軸又はボールねじナットに回転止めの回転止め手段が設けられており、該回転止め手段が軸受を介して前記ハウジングに回転摺動する機構となっていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記回転止め手段がローラフォロア、ローラ、又はボールで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記ボールねじ軸又は前記ボールねじナットの前記回転止め手段を設ける部分がフラットに加工されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記回転止め手段が前記ハウジングの切り欠き部に嵌合しており、該切り欠き部を回転摺動することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の電動アクチュエータ。
5. 前記切り欠き部を熱処理硬化させることを特徴とする請求項４に記載の電動アクチュエータ。
   

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