JP2008069793A - 電動リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、高寿命な電動リニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】ロータシャフト４は、モータ軸３ａの軸方向に延びる円柱状のシャフト部４ｃと、シャフト部４ｃの外径方向に延びるフランジ部４ａと、フランジ部４ａの外径面に形成された歯車４ｂとからなる。これらは、機械加工により一体成形されている。シャフト部４ｃの図の左端部には、モータ軸３ａの先端を嵌合する円形の穴４ｄが設けられている。穴４ｄの上部には、めねじ４ｅが貫通するように設けられている。断面略Ｄ形状をしたモータ軸３ａの先端を穴４ｄに挿入し、略Ｄ形状をした断面のフラット面がめねじ４ｅに対向するように配置し、めねじ４ｅにねじを螺合させることにより、モータ軸３ａはロータシャフト４に固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両の駆動部に使用される電動リニアアクチュエータ、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リニア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リニア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。

このボールねじ機構は、ハウジングに対して回転自在に支持されたナットと、ナットに挿嵌されて軸方向に移動可能なねじ軸と、ナット及びねじ軸に形成されたねじ溝に介在される多数のボールとからなる。そして、ナットが回転すると、ボールがねじ溝内を転動し、ねじ軸が軸方向に移動するという構造となっている。

このボールねじ機構を利用したアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に固設されたロータシャフトと、ロータシャフトに嵌合された平歯車と、この平歯車に噛合する歯を形成したフランジを一体に有するナットと、このナットに多数のボールを介して内挿されたねじ軸と、このねじ軸の一端部に連結されたリニアクラッチを具備している。
特開２００５−８３４７４号公報

従来のアクチュエータは、平歯車の内径面とロータシャフトの外径面にキー溝を形成し、そのキー溝に平行キーを挿嵌することによりロータシャフトの回転力を平歯車に伝えている。しかし、キー溝部分に僅かに遊びが存在するために、ロータシャフトと平歯車との軸がずれ、寿命が低下するという問題があった。また、平歯車がロータシャフト上を軸方向にずれることにより、平歯車がハウジングに干渉し、摩擦抵抗により円滑な回転を阻害され、寿命が低下することもある。さらに、キーの摩耗や変形が起こって寿命が低下したり、部品点数が多いということも問題となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、部品点数が少なく、高寿命な電動リニア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、本発明は、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記モータ軸に嵌合される円柱状のシャフト部を有するロータシャフトの外径部にフランジが設けられ、該フランジの外周面に前記減速機を構成する歯車が形成されており、前記シャフト部と前記フランジと前記歯車が一体成形されている構成を採用した。

このように、シャフト部とフランジと歯車が一体成形されているので、キーを用いる必要がなく、ロータシャフトと平歯車との軸がずれることによる寿命の低下が起こらない。また、平歯車がロータシャフト上を軸方向にずれることがないので、平歯車がハウジングに干渉し、摩擦抵抗により円滑な回転を阻害され、寿命が低下することもない。また、キーの摩耗や変形が起こって寿命が低下することもない。さらに、部品点数を少なくできるので、組み立てが容易である。

また、本発明は、前記電動モータが汎用モータであることが好ましい。これにより、市販のモータを用いることができるので、装置を安価にできる。

また、本発明は、前記シャフト部に前記モータ軸の嵌合される穴が形成されており、該穴に嵌合されたモータ軸を固定する固定手段を有する構成とすることができる。これにより、モータ軸をロータシャフトに強固に固定できるので、モータ軸とロータシャフトの軸心がずれず、高寿命な電動リニアアクチュエータを提供することができる。

また、本発明は、前記シャフト部に前記モータ軸の先端部と略同形状の穴が設けられている構成とすることができ、前記穴が略Ｄ形状をしている構成とすることもできる。これにより、モータ軸の先端が略Ｄ形状をしている場合に、シャフト部に略Ｄ形状をした穴を形成することで、その穴にモータ軸の先端を嵌合するだけでモータの回転力をロータシャフトに伝達できるので、組み立てが容易である。

本発明に係る電動リニアアクチュエータは、本発明は、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記モータ軸に嵌合される円柱状のシャフト部を有するロータシャフトの外径部にフランジが設けられ、該フランジの外周面に前記減速機を構成する歯車が形成されており、前記シャフト部と前記フランジと前記歯車が一体成形されているので、キーを用いる必要がなく、ロータシャフトと平歯車との軸がずれることによる寿命の低下が起こらない。また、部品点数を少なくできるので、組み立てが容易である。

ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記モータ軸に嵌合される円柱状のシャフト部を有するロータシャフトの外径部にフランジが設けられ、該フランジの外周面に前記減速機を構成する歯車が形成されており、前記シャフト部と前記フランジと前記歯車が一体成形されている。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動リニアアクチュエータの第１の実施形態を示す縦断面図である。図２は、本発明に係るロータシャフトを示す斜視図である。

この電動リニアアクチュエータ１は、ハウジング２に取り付けられた電動モータ３と、この電動モータ３のモータ軸３ａに固設されたロータシャフト４と、ロータシャフト４のフランジ４ａに形成された歯車４ｂと、この歯車４ｂに噛合する歯車６ａが設けられたフランジ６ｂを一体に有するナット６と、このナット６に多数のボール７を介して内挿されたねじ軸８と、このねじ軸８の一端部に連結されたリニアクラッチ９とを備えている。

電動モータ３は、広く多用途に用いられる汎用モータである。電動モータ３の内部には、モータ軸３ａから延びる軸３ｂが設けられている。軸３ｂの外周面には、回転子３ｃが配置されている。モータハウジングの内面の回転子３ｃに対向する位置には、電機子コイル３ｄが配置されている。軸３ｂは、２つの転がり軸受３ｅ、３ｆを介して回転自在にモータハウジングに支持されている。モータ軸３ａの先端は、断面略Ｄ形状となっており、ロータシャフト４に固定されている。

ロータシャフト４は、モータ軸３ａの軸方向に延びる円柱状のシャフト部４ｃと、シャフト部４ｃの外径方向に延びるフランジ部４ａと、フランジ部４ａの外径面に形成された歯車４ｂとからなる。これらは、機械加工により一体成形されている。シャフト部４ｃの図の右端は、転がり軸受１０を介してハウジング２ｂに回転自在に支持されている。シャフト部４ｃの図の左端部には、モータ軸３ａの先端を嵌合する円形の穴４ｄが設けられている。穴４ｄの上部には、めねじ４ｅが貫通するように設けられている。断面略Ｄ形状をしたモータ軸３ａの先端を穴４ｄに挿入し、略Ｄ形状をした断面のフラット面がめねじ４ｅに対向するように配置し、めねじ４ｅにねじを螺合させることにより、モータ軸３ａはロータシャフト４に固定される。

ナット６は一対の転がり軸受２０、２１を介してハウジング２に対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承され、内周には螺旋状のねじ溝６ｃが形成されている。一方、ねじ軸８の外周にはこのねじ溝６ｃに対応する螺旋状のねじ溝８ａが形成され、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。そして、これらのねじ溝６ｃ、８ａ間に多数のボール７を転動自在に収容してボールねじ機構を構成している。

電動モータ３に通電すると、モータ軸３ａの回転に伴ってロータシャフト４が回転する。ロータシャフト４が回転すると、ナット６が回転し、このナット６の回転によりねじ軸８が軸方向（図中左右方向）に移動される。すなわち、このボールねじ機構により、モータ軸３ａの回転運動がボールねじ機構を介してねじ軸８の軸方向運動に変換される。

ここで、ねじ軸８の一端部には伝達ピン２２を介してリニアクラッチ９が連結されている。このリニアクラッチ９は、ハウジング２ｂに嵌合され、円筒状の内周面を有する外輪２３と、ねじ軸８の一端部に形成された円筒状の保持部２４にスライド自在に内挿された出力軸２５と、この出力軸２５の外周に形成され、両端部が内方に傾斜する係合面２５ａと、外輪２３の内周面２３ａとの間に収容された複数の係合子（ボール）２６とを備えている。この出力軸２５の係合面２５ａと外輪２３の内周面２３ａとの間には環状の楔形空間２７が形成され、保持部２４に穿設されたポケット２４ａ内に弾性部材２８を介して複数の係合子２６が円周等配に、かつ軸方向の中立位置に保持されている。なお、ここでは、係合子２６として単列のボールを例示したが、これに限らず、複列のボールであっても良い、また、係合子２６としてころを使用することもできる。

ねじ軸８の一端部に形成された保持部２４には出力軸２５が内挿され、保持部２４と出力軸２５の径方向に伝達ピン２２が挿入されているが、出力軸２５にこの伝達ピン２２の外径よりも所定の寸法だけ大径になるようピン挿入孔２９が形成され、ねじ軸８に対してこの出力軸２５は軸方向に所定量相対移動することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図３は、本発明に係るロータシャフトの第２の実施形態を示す斜視図である。なお、前述した実施形態と同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

ロータシャフト３４は、モータ軸３ａの軸方向に延びる円柱状をしたシャフト部３４ｃと、シャフト部３４ｃの外径方向に延びるフランジ部４ａと、フランジ部４ａの外径面に形成された歯車４ｂとからなる。シャフト部３４ｃの図の左端部には、モータ軸３ａの先端を嵌合する略Ｄ形状をした穴３４ｄが設けられている。断面略Ｄ形状をしたモータ軸３ａの先端を穴３４ｄに挿入することにより、モータ軸３ａはロータシャフト３４に固定される。本実施例では、ロータシャフト３４の穴３４ｄがモータ軸３ａの断面形状と一致しているので、嵌合させるだけでモータ軸３ａの回転力をロータシャフト４に伝えることができ、構成が簡単で、部品点数が少なくて済む。

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。

本発明に係る電動リニアアクチュエータは、自動車等の車両の後輪操舵機構や動力伝達制御用の摩擦クラッチ機構等のアクチュエータとして適用できる。

本発明に係る電動リニアアクチュエータの第１の実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係るロータシャフトを示す斜視図である。 本発明に係るロータシャフトの第２の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・・・・・・電動リニアアクチュエータ
２、２ａ、２ｂ・・・・・・・・・・・ハウジング
２ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・凸部
３・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・軸
３ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・回転子
３ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・電機子コイル
３ｅ、３ｆ・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
４、３４・・・・・・・・・・・・・・ロータシャフト
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
４ｂ、６ａ・・・・・・・・・・・・・歯車
４ｃ、３４ｃ・・・・・・・・・・・・シャフト部
４ｄ、３４ｄ・・・・・・・・・・・・穴
４ｅ・・・・・・・・・・・・・・・・めねじ
６・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
６ｃ、８ａ・・・・・・・・・・・・・ねじ溝
７・・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
８・・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
９・・・・・・・・・・・・・・・・・リニアクラッチ
１０、２０、２１・・・・・・・・・・転がり軸受
２２・・・・・・・・・・・・・・・・伝達ピン
２３・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
２３ａ・・・・・・・・・・・・・・・内周面
２４・・・・・・・・・・・・・・・・保持部
２４ａ・・・・・・・・・・・・・・・ポケット
２５・・・・・・・・・・・・・・・・出力軸
２５ａ・・・・・・・・・・・・・・・係合面
２６・・・・・・・・・・・・・・・・係合子
２７・・・・・・・・・・・・・・・・楔形空間
２８・・・・・・・・・・・・・・・・弾性部材
２９・・・・・・・・・・・・・・・・ピン挿入孔

Claims (5)

1. ハウジングに取り付けられた電動モータと、
   この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、
   前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、
   前記モータ軸に嵌合される円柱状のシャフト部を有するロータシャフトの外径部にフランジが設けられ、該フランジの外周面に前記減速機を構成する歯車が形成されており、前記シャフト部と前記フランジと前記歯車が一体成形されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
2. 前記電動モータが汎用モータである請求項１記載の電動リニアアクチュエータ。
3. 前記シャフト部に前記モータ軸の嵌合される穴が形成されており、該穴に嵌合されたモータ軸を固定する固定手段を有する請求項１又は２記載の電動リニアアクチュエータ。
4. 前記シャフト部に前記モータ軸の先端部と略同形状の穴が設けられている請求項１乃至３いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
5. 前記穴が略Ｄ形状をしている請求項３又は４記載の電動リニアアクチュエータ。
   

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