JP2008116037A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】軸の剛性を低下させず、また、専用工具も必要とせず、固着状態を回避す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８の内壁のボールねじ軸４周りには、円柱状の孔８ａが設けられている。孔８ａの底部のストロークエンド端１４に対向する位置には、円環状のスラストワッシャ２０が配置されている。スラストワッシャ２０は、軸方向に所定のすきまを持って、止め輪２１で固定されている。スラストワッシャ２０は、孔８ａの内径よりも僅かに径が小さくなっており、孔８ａ内で回転自在となっている。したがって、ストロークエンド端１４がスラストワッシャ２０に当接した場合、スラストワッシャ２０が回転し、摩擦上昇を防ぐことができる。
【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。

このボールねじアクチュエータのストロークは有限で数ミリ程度のものが多い。そして、軸方向に駆動されるボールねじ軸又はボールねじナットのオーバランを防止するため、機械的にストロークの端を規定する必要がある。ここで、例えばリミットセンサ等で電気的にストップ制御されることがあるが、その場合にも突発的にオーバランしたものは機械的に止める必要がある。

ここで、ボールねじ機構はその回転力を倍力機構として推力に変換している。そのため、ボールねじ軸、あるいはボールねじナットがストロークの端で当接部材に衝突する際には、大きな推力が発生する。そして、この衝突時には、当接部材に回転しながら衝突するため、当接部が摩擦係数を上げながら周方向に回転してしまい、くさび作用により、両者が固着してしまう。一旦、固着してしまうと、電動モータで逆方向に駆動させても固着状態を脱することができなくなってしまう。すなわち、電動モータは、そのトルクに余裕を持った設定をされていないことが多く、固着状態を電気的に解除することが非常に難しい状況になる。

この固着現象については、例えば、特許文献１に記載されている。この例では、軸の内部にねじをきっておき、固着後は、そのねじを回して脱出させるという方法が提案されている。この場合詳細は記されていないが、アーム比を大きく取った専用工具でトルクをアップし、大きなトルクで脱出させているものと容易に想定される。
特開平７−１８６０６５号公報

上記の従来技術においては、ボールねじ軸、あるいはボールねじナットがストロークの端で当接部材に衝突する際には、くさび作用により、両者が固着してしまう。また、特許文献１においては、そのような固着状態を脱するために、専用工具を用いる必要がある。さらに、軸の内部にねじをきることから、軸の剛性が低下してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸の剛性を低下させず、専用工具も必要とせず、固着状態を回避することができる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のストロークエンド端が、周方向に回転可能な回転手段を介して、前記ハウジングに回転保持される構成を採用した。

これにより、ストロークエンド端がハウジング方向に押圧されても、回転手段が連れ回るので、その間の摩擦係数は過度に上昇することはなく、固着現象を好適に防止することができる。

また、本発明は、前記回転手段が、スラストワッシャとすることができ、簡単な構成で固着現象を好適に防止することができる。

また、本発明は、前記回転手段が、スラストニードル軸受、あるいは玉軸受等の転がり軸受とすることもでき、これらの軸受を配置した場合には、転がり摩擦係数が低い状況を確実に確保できるため、固着防止機能をより発揮できる。

また、本発明は、前記回転手段が、前記ハウジングに、軸方向にすきまを持って配置されていることが好ましい。これにより、ストロークエンド端が回転手段に当接した場合に、回転手段が回転し、摩擦上昇を防ぐことができる。

また、本発明のように、前記ボールねじナットが、単一の複列アンギュラ玉軸受によって前記ハウジングに対して回転自在に支承されていれば、単一の転がり軸受でラジアル荷重とスラスト荷重の両方向荷重を負荷することができ、組立性が向上すると共に、軽量・コンパクト化を図ることができる。

本発明によれば、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のストロークエンド端が、周方向に回転可能な回転手段を介して前記ハウジングに回転保持されるので、軸の剛性を低下させず、また、専用工具も必要とせず、固着状態を回避することができる。

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のストロークエンド端が、周方向に回転可能な回転手段を介して前記ハウジングに回転保持される。

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一実施形態を示す縦断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。

この電動アクチュエータ１は、電動モータ２により回転駆動されるボールねじナット３と、このボールねじナット３にボール（図示せず）を介して螺合されたボールねじ軸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２のモータ軸２ａが回転すると、ボールねじナット３が回転し、ボールねじ軸４を図の左右方向に移動させる。ボールねじ軸４の端面には制御対象（図示せず）が固定され、電動モータ２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。

ボールねじナット３とボールねじ軸４はハウジング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の図の右側面には電動モータ２が配置されている。ハウジング６の図の左方にはハウジング８が配置されており、ボルト９により固定されている。

電動モータ２のモータ軸２ａには歯車１０の軸１０ａが内嵌されている。歯車１０の略中央部には、外周面に歯を有する歯車部１０ｂが嵌合されている。歯車部１０ｂの図の左方には段付き部１０ｃが形成されている。段付き部１０ｃの図の左方には、段付き部１０ｃよりも径の小さくなった軸部１０ｄが形成されている。軸部１０ｄは、転がり軸受１１を介してハウジング６に対して回転自在に固定されている。

ボールねじナット３の図の右方の外周面には円環状をしたフランジ１２が嵌合されている。フランジ１２の外周面には歯が設けられており、歯車部１０ｂの歯と噛合している。ボールねじナット３の内周面には螺旋状のねじ溝３ａが形成され、図の右方の内周面は、ボールねじ軸４のストロークエンド端１４が軸方向に移動した際に接触しないように、円柱状に刳り貫かれた座ぐり部３ｂとなっている。

ボールねじナット３は、転がり軸受１３を介してハウジング６に回転自在に支承されている。このボールねじナット３を支承する転がり軸受１３は、歯車１０からのラジアル荷重と、ボールねじ軸４からのスラスト荷重の両方向荷重が負荷されるため、アンギュラ玉軸受が好ましい。本実施形態では、ボールねじナット３は複列アンギュラ玉軸受によって支承されているため、単一の転がり軸受でラジアル荷重とスラスト荷重の両方向荷重を負荷することができ、組立性が向上すると共に、軽量・コンパクト化を図ることができる。

ボールねじ軸４の略中央部の外周面には、ボールねじナット３のねじ溝３ａに対応する螺旋状のねじ溝４ａが形成されている。そして、これらねじ溝４ａとねじ溝３ａとの間に多数のボール（図示せず）が配置されている。ボールねじ軸４のねじ溝４ａの両端部には、円筒状をしたストロークエンド端１４、１４が嵌合されている。ストロークエンド端１４、１４は、ボールねじ軸４が図の左右方向に移動した際に、機械的にオーバランを防止するための部材である。

ボールねじ軸４の図の右方の下部には、軸回りの回転を防止するための切欠き部４ｂが形成されている。この切欠き部４ｂには僅かな軸方向のすきまを介してボルト１５が係合されている。ボールねじ軸４の図の右方は、軸を左右方向に移動可能に支承するブッシュ１６を介してハウジング５に支承されている。ボールねじ軸４の図の右方の端部にはおねじ４ｃが形成されている。おねじ４ｃには制御対象（図示せず）が固定されている。ボールねじ軸４の図の左方は、軸を左右方向に移動可能に支承するブッシュ１７を介してハウジング８に支承されている。

ハウジング８の内壁のボールねじ軸４周りには円柱状の孔８ａが設けられている。孔８ａの底部のストロークエンド端１４に対向する位置には円環状のスラストワッシャ２０が配置されている。このスラストワッシャ２０は、図２に拡大して示すように、軸方向に所定のすきまを持って止め輪２１で固定されている。スラストワッシャ２０は孔８ａの内径よりも僅かに径が小さくなっており、孔８ａ内で回転自在となっている。したがって、ストロークエンド端１４がスラストワッシャ２０に当接した場合、スラストワッシャ２０が回転し、摩擦上昇を防ぐことができる。

ハウジング５の内壁のボールねじ軸４周りにも、同様にして、円柱状の孔５ａが設けられている。孔５ａの底部のストロークエンド端１４に対向する位置には、円環状のスラストワッシャ２０が配置されている。このスラストワッシャ２０は、軸方向に所定のすきまを持って止め輪２１で固定されている。スラストワッシャ２０は、孔５ａの内径よりも僅かに径が小さくなっており、孔５ａ内で回転自在となっている。したがって、ストロークエンド端１４がスラストワッシャ２０に当接した場合、スラストワッシャ２０が回転し、摩擦上昇を防ぐことができる。

なお、ここでは、回転手段としてスラストワッシャについて記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、スラストニードル軸受、あるいは玉軸受等の転がり軸受であっても良い。また、ここでは、ボールねじナット３が回転し、ボールねじ軸４が軸方向に移動する電動アクチュエータ１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、図示はしないが、逆にボールねじ軸が回転し、ボールねじナットが軸方向に移動する電動アクチュエータにも適用できる。

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一実施形態を示す縦断面図である。 図１の要部拡大図である。

符号の説明

１・・・・・・・・電動アクチュエータ
２・・・・・・・・電動モータ
２ａ・・・・・・・モータ軸
３・・・・・・・・ボールねじナット
３ａ、４ａ・・・・ねじ溝
３ｂ・・・・・・・座ぐり部
４・・・・・・・・ボールねじ軸
４ｂ・・・・・・・切欠き部
４ｃ・・・・・・・おねじ
５、６、８・・・・ハウジング
５ａ、８ａ・・・・孔
７、９・・・・・・ボルト
１０・・・・・・・歯車
１０ａ・・・・・・軸
１０ｂ・・・・・・歯車部
１０ｃ・・・・・・段付き部
１０ｄ・・・・・・軸部
１１、１３・・・・転がり軸受
１２・・・・・・・フランジ
１４・・・・・・・ストロークエンド端
１５・・・・・・・ボルト
１６、１７・・・・摺動ブッシュ
２０・・・・・・・スラストワッシャ
２１・・・・・・・止め輪

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のストロークエンド端が、周方向に回転可能な回転手段を介して前記ハウジングに回転保持されることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記回転手段がスラストワッシャである請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記回転手段がスラストニードル軸受、あるいは玉軸受等の転がり軸受である請求項１に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記回転手段が、前記ハウジングに、軸方向にすきまを持って配置されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動アクチュエータ。
5. 前記ボールねじナットが、単一の複列アンギュラ玉軸受によって前記ハウジングに対して回転自在に支承されている請求項１乃至４いずれかに記載の電動アクチュエータ。

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