JP2010273511A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】直接的な位置検出が可能で、ポテンシオメータを用いた場合でも、多段のギヤを使用することなく、位置検出精度を高め、信頼性を向上させた電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】ボールねじ機構８が、電動モータ３に連結され、駆動軸７と一体に、ハウジング２に対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸１５と、このねじ軸１５に多数のボール１７を介して外挿され、転がり軸受１８を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット１６で構成され、ポテンシオメータ９が、駆動軸７の上部でハウジング２の裏面に位置決め固定され、ジョイント部９ａの先端部９ａがハウジング２の内部に突出するように配設されてこの先端部９ａに巻取り部材１１が固定されると共に、巻取り部材１１にコード１２が巻回され、このコード１２の先端が駆動軸７に突設されたピン１３に係止されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般産業用の電動機、自動車、船舶等の駆動部に使用されるボールねじ機構を備えた電動アクチュエータ、詳しくは、位置検出機能を備え、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換する電動アクチュエータに関するものである。

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。

例えば、内燃機関でスクリューを駆動する比較的小型の船舶においては、前進方向へのスクリューの回転と、後進方向へのスクリューの回転との切換は、操作者により操作されたレバーに接続されたワイヤを使用し、このワイヤ介してドグクラッチを切り換え、前進用ギヤあるいは後進用ギヤに係合させることで行われている。然しながら、近年、省力化のため電動にてドグクラッチの切換を行う電動アクチュエータが開発されている。

ここで、船舶用の電動アクチュエータは、外洋上で使用されることも考慮しなくてはならず、一般のアクチュエータとは異なった思想で開発することが望まれる。例えば、一般的なリニアアクチュエータにおいては、軸方向の変位検出がなされて制御されることが多いため、軸方向変位する部分にリミットスイッチを設けて使用される。また、アクチュエータの駆動源となる電動モータは、ハウジング外壁に露出した状態で組み付けられることが多い。

然しながら、リニアアクチュエータのストローク位置検出をリミットスイッチで行おうとすると、ドグクラッチの前進位置と後進位置とを２ポジションで検出することとなる。この場合、途中の位置は検出できないことから、何らかの理由によりドグクラッチが２ポジションの間で停止した場合、いずれの方向に移動させるべきか駆動回路が判断できないという問題がある。

こうした問題を解決した電動アクチュエータとして、図６に示すようなものが知られている。この電動アクチュエータ１００は、円筒状のハウジング１０１と、このハウジング１０１に取り付けられた電動モータ１０２と、この電動モータ１０２の回転力を伝達する複数のギヤからなる第１動力伝達機構と、測定軸１１３ａの回転角度を検出するポテンシオメータ１１３と、複数のギヤを備え、電動モータ１０２の回転力をポテンシオメータ１１３の測定軸１１３ａに伝達する第２動力伝達機構とを有している。

ハウジング１０１は、ハウジング本体１０１Ａと、その端面に組み付けられたカバー部材１０１Ｂと、モータブラケット１０１Ｃとからなる。ハウジング本体１０１Ａの内部には、モータ室１０１ａとねじ軸室１０１ｂとを有し、モータ室１０１ａ内には、モータ１０２が配置されている。電動モータ１０２は、板状のモータブラケット１０１Ｃに固定されている。モータブラケット１０１Ｃは、玉軸受１１４の外輪をハウジング本体１０１Ａとの間に挟み込み、かつハウジング本体１０１Ａのモータ室１０１ａとねじ軸室１０１ｂを塞ぐようにして取り付けられている。

電動モータ１０２の回転軸１０２ａは、モータブラケット１０１Ｃから突出しており、その端部には第１ギヤ１０３が圧入により相対回転不能に取り付けられている。モータブラケット１０１Ｃの袋孔に一端を圧入嵌合した長軸１０４の周囲には、第２ギヤ１０５が回転自在に配置され、第１ギヤ１０３および第３ギヤ１０６の大ギヤ部１０６ａに噛合している。

第３ギヤ１０６は、大ギヤ部１０６ａと小ギヤ部１０６ｂとを同軸に形成しており、さらにねじ軸１０７の端部に、セレーション結合で相対回転不能に取り付けられている。第３ギヤ１０６の一部を覆うようにして、支持部材１０８がモータブラケット１０１Ｃに取り付けられている。ここで、第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０６が第１動力伝達機構を構成する。

第２ギヤ１０５に隣接して配置された第４ギヤ１０９が長軸１０４の周囲に回転自在に支持されている。第４ギヤ１０９は、第３ギヤ１０６の小ギヤ部１０６ｂに噛合した大ギヤ部１０９ａと小ギヤ部１０９ｂとが同軸に形成されている。

第４ギヤ１０９の小ギヤ部１０９ｂは、長軸１０４に平行して支持部材１０８に植設された短軸１１０に対して回転自在に支持された第５ギヤ１１１の大ギヤ部１１１ａに噛合している。第５ギヤ１１１は、大ギヤ部１１１ａと小ギヤ部１１１ｂとが同軸に形成されている。小ギヤ部１１１ｂは、第５ギヤ１１１に隣接して配置され長軸１０４の周囲に回転自在に支持された第６ギヤ１１２に噛合している。

センサとしてのポテンシオメータ１１３は、カバー部材１０１Ｂの孔に嵌合配置されている。ポテンシオメータ１１３の測定軸１１３ａは第６ギヤ１１２に連結され、一体的に回転するようになっている。片持ち状に延在している長軸１０４の先端は、第６ギヤ１１２と測定軸１１３ａとを介して、ポテンシオメータ１１３によって支持されている。ここで、第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０６、第４ギヤ１０９、第５ギヤ１１１、第６ギヤ１１２が第２動力伝達機構を構成する。

ねじ軸１０７は、ハウジング本体１０１Ａに対して、右端側を玉軸受１１４により回転自在に支持されている。ねじ軸１０７は円筒状のナット１１５を貫通し、左端側に雄ねじ溝１０７ａを形成している。ナット１１５の内周面には、雄ねじ溝１０７ａに対向して雌ねじ溝１１５ａが形成され、両ねじ溝１０７ａ、１１５ａによって形成される螺旋状の空間には、多数のボール１１６が転動自在に配置されている。ナット１１５は、ハウジング本体１０１Ａに対して回り止めが設けられ、ねじ軸室１０１ｂ内において、軸線方向に相対移動可能で、相対回転不能となっている。なお、軸線方向移動要素であるナット１１５と、回転要素であるねじ軸１０７と、転動体であるボール１１６とでボールねじ機構を構成し、このボールねじ機構と駆動軸１１７とで駆動機構を構成する。

ねじ軸１０７の左端は、丸軸状の駆動軸１１７に形成された袋孔１１７ａ内に侵入している。駆動軸１１７の右端は、ナット１１５に対して同軸に嵌合し、ピンで連結されて一体的に移動するようになっている。ハウジング本体１０１Ａに対して、駆動軸１１７はブッシュ１１８により軸線方向に移動可能に支持されている。ハウジング本体１０１Ａから突出した駆動軸１１７の端部には、リンク部材（図示せず）に連結するための孔１１７ｂが形成されている。

回転軸１０２ａの回転力は、第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０６、第４ギヤ１０９、第５ギヤ１１１、第６ギヤ１１２を介してポテンシオメータ１１３の測定軸１１３ａに伝達される。測定軸１１３ａの回転に応じた信号は、ポテンシオメータ１１３から不図示の駆動回路に入力される。この信号に基づいてねじ軸１０７が所定の回転量だけ回転したと判断すれば、駆動回路は電動モータ１０２への電力供給を停止させる。これに対し、操作者が不図示のレバーを後進方向に操作したときは、電動モータ１０２に逆極性の電力が供給され、回転軸１０２ａが逆方向に回転するので、上述とは逆の動作で、電動アクチュエータ１００の駆動軸１１７が引き込む方向に移動する。

このように、第２ギヤ１０５、第４ギヤ１０９、第６ギヤ１１２の中心が一致し、同じ長軸１０４の周囲に回転自在に配置されているので、高いギヤ比の減速比を得るために５段のギヤ列を用いながら、コンパクトな構成とすることができる。この様に複数のギヤが内蔵される電動アクチュエータ１００内にあって３個のギヤが同一の回転中心軸を持つことは、中心軸の数が減じられること、中心軸を支えるハウジング類の支え穴が減じられる事など、多くのメリットを持つ。

また、リミットスイッチ等による変位位置検出の代わりに、ねじ軸１０７の回転変位をポテンショメータ１１３で検出するため、任意の位置制御が可能となる。ねじ軸１０７の回転を直接検出するに当り、ねじ軸１０７は多回転である為、第２動力伝達機構のギヤ列を介して減速した回転変位をポテンショメータ１１３で検出する。一方、電動モータ１０２から出力される回転運動はギヤ列を介して減速されてねじ軸１０７へ伝達される。この２系統のギヤ列の一部に共通の回転中心軸を設けることで、コンパクトなレイアウトが可能となり、コスト的にも大きな貢献がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２２８５５７号公報

こうした従来の電動アクチュエータ１００では、ポテンシオメータ１１３は、一般的に８０°〜１７０°の範囲で有効検出角度を設定することができ、高精度なセンサではあるが、ねじ軸１０７とポテンシオメータ１１３間に係る多段のギヤ（平歯車）を持つ電動アクチュエータ１００が大減速を得るには、小ギヤと大ギヤの歯数差を大きくする必要がある。これでは、ギヤが多段になって部品点数が増えるだけでなく、各ギヤを収容する電動アクチュエータ１００のサイズが大きくなってしまう。

また、駆動軸１１７の直線運動を位置検出する機構でありながら、ねじ軸１０７の回転量から平歯車の減速を介してポテンシオメータ１１３の検出角に変換するため、駆動軸１１７とポテンシオメータ１１３は間接的な関係であり、ねじ軸１０７とポテンシオメータ１１３間に介在する部品点数が多いほど、位置検出精度を低下させる要因となる。

本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、直接的な位置検出が可能で、ポテンシオメータを用いた場合でも、多段のギヤを使用することなく、位置検出精度を高め、信頼性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する。

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、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動軸の位置検出をするポテンシオメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ボールねじ機構が、前記電動モータに連結され、前記駆動軸と一体に、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、前記ポテンシオメータが、前記駆動軸の上部で前記ハウジングに位置決め固定され、当該ポテンシオメータのジョイント部の先端部に巻取り部材が固定されると共に、この巻取り部材にコードが巻回され、このコードの先端が前記駆動軸に突設されたピンに係止されている。

このように、電動モータの回転力を伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、駆動軸の位置検出をするポテンシオメータを備えた電動アクチュエータにおいて、ボールねじ機構が、電動モータに連結され、駆動軸と一体に、ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、ポテンシオメータが、駆動軸の上部でハウジングに位置決め固定され、当該ポテンシオメータのジョイント部の先端部に巻取り部材が固定されると共に、この巻取り部材にコードが巻回され、このコードの先端が駆動軸に突設されたピンに係止されているので、駆動軸の直接的な位置検出が可能となり、ポテンシオメータを用いた場合でも、多段のギヤを使用することなく部品点数を削減でき、各ギヤを収容する電動アクチュエータのサイズダウンが可能となると共に、ねじ軸とポテンシオメータ間に介在する部品点数が減少して位置検出精度を高め、信頼性を向上させた電動アクチュエータを提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記コードが前記駆動軸に対して平行に移動するように懸架されていれば、駆動軸の移動距離とコードの移動距離が一致し、駆動軸の位置とポテンシオメータの検出角が線形になって検出精度を高めることができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記コードが、前記ポテンシオメータの検出角以上に予め前記巻取り部材に巻回されると共に、当該コードが係止される前記ピンの位置が、前記ポテンシオメータの回転中心を越えて前記駆動軸の先端側に突設されていれば、コードが駆動軸に対して平行に移動し、駆動軸の移動距離とコードの移動距離が一致して駆動軸の位置とポテンシオメータの検出角が線形になって検出精度を高めることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記駆動軸に支点ピンが突設され、この支点ピンを経由して前記コードの先端が前記ピンに係止されていれば、駆動軸とポテンシオメータとの芯間距離を短くすることが可能となり、さらにコンパクト化を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記支点ピンが回転自在に支承されていれば、コードとの滑りによる摩擦抵抗を可及的に減少させることができ、駆動軸の位置とポテンシオメータの検出角が線形になり一層検出精度を高めることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記コードが鋼線で形成されていれば、大きな張力が負荷されても伸縮することがなく、検出精度を向上させることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記減速機構が、前記電動モータのモータ軸に固定された小平歯車と、この小平歯車に噛合し、前記ナットの外周に固定された大平歯車とで構成されていれば、部品点数を削減でき、コンパクト化ができると共に、位置検出精度を高めることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記ハウジングが、第１のハウジングと、その端面に組み付けられた第２のハウジングとからなり、この第１のハウジングの内部に円板状のモータブラケットが配設され、このモータブラケットを介して前記電動モータが固定されると共に、前記転がり軸受の外輪が前記モータブラケットと第２のハウジングとの間に挟持され、かつ前記モータブラケットが前記第１のハウジングと第２のハウジングを塞ぐようにして取り付けられていれば、電動アクチュエータのコンパクト化を図ることができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記ポテンシオメータが前記ハウジングの裏面に位置決め固定され、前記ジョイント部の先端部が前記ハウジングの内部に突出するように配設されていれば、電動アクチュエータのコンパクト化を一層図ることができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記ポテンシオメータがホールＩＣを備え、１８０°を超え３６０°未満の回転角度を検出する非接触式で構成されていれば、駆動軸の直接的な位置検出が可能となり、ねじ軸とポテンシオメータ間に介在する部品点数が減少して位置検出精度を高めることができる。

本発明に係る電動アクチュエータは、円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動軸の位置検出をするポテンシオメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ボールねじ機構が、前記電動モータに連結され、前記駆動軸と一体に、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、前記ポテンシオメータが、前記駆動軸の上部で前記ハウジングに位置決め固定され、当該ポテンシオメータのジョイント部の先端部に巻取り部材が固定されると共に、この巻取り部材にコードが巻回され、このコードの先端が前記駆動軸に突設されたピンに係止されているので、駆動軸の直接的な位置検出が可能となり、ポテンシオメータを用いた場合でも、多段のギヤを使用することなく部品点数を削減でき、各ギヤを収容する電動アクチュエータのサイズダウンが可能となると共に、ねじ軸とポテンシオメータ間に介在する部品点数が減少して位置検出精度を高め、信頼性を向上させた電動アクチュエータを提供することができる。

本発明に係る電動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１のボールねじ機構を示す断面図である。 駆動軸にコードが係止された状態での作動を示す比較例である。 駆動軸にコードが係止された状態での作動を示す説明図である。 本発明に係る電動アクチュエータの第２の実施形態を示す縦断面図である。 従来の電動アクチュエータを示す縦断面図である。

円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、前記駆動軸の位置検出をするポテンシオメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、前記ボールねじ機構が、前記電動モータに連結され、前記駆動軸と一体に、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、前記ポテンシオメータが、前記駆動軸の上部で前記ハウジングの裏面に位置決め固定され、当該ポテンシオメータのジョイント部の先端部が前記ハウジングの内部に突出するように配設され、前記先端部に巻取り部材が固定されると共に、この巻取り部材にコードが巻回され、このコードの先端が前記駆動軸に突設されたピンに係止されている。

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、本発明に係る電動アクチュエータの第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のボールねじ機構を示す断面図、図３は、駆動軸にコードが係止された状態での作動を示す比較例、図４は、駆動軸にコードが係止された状態での作動を示す説明図である。

この電動アクチュエータ１は、円筒状のハウジング２と、このハウジング２に取り付けられた電動モータ３と、この電動モータ３の回転力をモータ軸３ａを介して伝達する一対の平歯車４、５からなる減速機構６と、この減速機構６を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８と、駆動軸７の位置（回転角度）検出をするポテンシオメータ９とを備えている。

ハウジング２は、第１のハウジング２ａと、その端面に組み付けられた第２のハウジング２ｂとからなる。第１のハウジング２ａの内部には電動モータ３が配置されている。電動モータ３は、円板状のモータブラケット１０に固定されている。モータブラケット１０は、玉軸受１８の外輪を第２のハウジング２ｂとの間に挟み込み、かつ第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂを塞ぐようにして取り付けられている。

電動モータ３のモータ軸３ａはモータブラケット１０から突出しており、その端部には小平歯車４が圧入により相対回転不能に取り付けられている。大平歯車５は、後述するボールねじ機構８を構成するナット１６に圧入され、小平歯車４に噛合している。

センサとしてのポテンシオメータ９はホールＩＣで構成され、１８０°を超え３６０°未満の回転角度を検出する非接触式のものが使用され、駆動軸７の上部で、第２のハウジング２ｂの裏面に位置決め固定されている。ポテンシオメータ９のジョイント部（軸部）９ａは第２のハウジング２ｂの内部にその先端部が突出し、この先端部にプーリ（巻取り部材）１１が固定されている。そして、このプーリ１１にコード１２が掛け渡され、常時、このコード１２がプーリ１１に巻き取られるようにジョイント部９ａにはコイル状の戻り用のばね（図示せず）が装着されている。なお、コード１２は、ピアノ線等からなるワイヤ（鋼線）で形成されている。これにより、コード１２に大きな張力が負荷されても伸縮することがなく、検出精度を向上させることができる。

駆動軸７にはピン１３が突設され、コード１２の先端がこのピン１３に係止されている。電動モータ３が駆動されると、減速機構６を介してボールねじ機構８のナット１６に減速して伝達され、ねじ軸１５が軸方向に直線運動をする。そして、この駆動軸７の直線運動に連動してコード１２が進退し、ポテンシオメータ９のジョイント部９ａが回転する。すなわち、駆動軸７の直動範囲の任意の位置で、ポテンシオメータ９の検出角を計測することによって駆動軸７の位置を直接このポテンシオメータ９で検出することができる。なお、駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１５と一体に構成され、支持軸受１４を介して第２のハウジング２ｂに対して回転不可で軸方向移動可能に支持されている。

こうした構成を採用することにより、駆動軸７の直接的な位置検出が可能となり、ポテンシオメータ９を用いた場合でも、多段のギヤを使用することなく部品点数を削減でき、各ギヤを収容する電動アクチュエータ１のサイズダウンが可能となると共に、ねじ軸１５とポテンシオメータ９間に介在する部品点数が減少して位置検出精度を高め、信頼性を向上させた電動アクチュエータ１を提供することができる。なお、駆動軸７の端部には、リンク部材（図示せず）に連結するための孔７ａが形成されている。

ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、外周に螺旋状のねじ溝１５ａが形成されたねじ軸１５と、このねじ軸１５のねじ溝１５ａに対向し、内周に螺旋状のねじ溝１６ａが形成されたナット１６と、両ねじ溝１５ａ、１６ａによって形成される螺旋状の空間に転動自在に収容された多数のボール１７とで構成されている。ナット１６の外周には前述した大平歯車５が圧入固定されると共に、第１のハウジング２ａとモータブラケット１０に嵌合された玉軸受１８が止め輪１９を介して位置決め固定され、軸方向に相対移動不可で、相対回転可能となっている。

ここで、本実施形態では、コード１２は、ポテンシオメータ９の検出角α以上に予めプーリ１１に巻回されると共に、コード１２が係止されるピン１３の位置は、ポテンシオメータ９の回転中心を越えて駆動軸７の先端側に突設されている。例えば、図３に示すように、コード１２が駆動軸７に対して平行でなく傾斜した状態でピン１３に係止された場合、駆動軸７が軸方向に直線運動してもポテンシオメータ９の検出角αは正確な線形にならない。すなわち、駆動軸７がＡ点〜Ｂ点、Ｂ点〜Ｃ点、Ｃ点〜Ｄ点までと、Ｓだけ等間隔に移動しても、ポテンシオメータ９の検出角はα１（角度Ａ’Ｂ’）、α２（角度Ｂ’Ｃ’）、α３（角度Ｃ’Ｄ’）となって線形とならず（α１≠α２≠α３）、検出精度が著しく低下する。また、コード１２のために余分なスペースをとり、また、コード１２がハウジング２ｂに干渉するのを防止しなければならないため、必然的にハウジング２自体が大型となって好ましくない。

したがって、例えば、図４に示すように、コード１２が支点ピン１３ａに懸架され、駆動軸７に対して平行に移動するように配置されていれば、駆動軸７の移動距離とコード１２の移動距離が一致するため、駆動軸７の直接的な位置検出が可能となると共に、駆動軸７の位置とポテンシオメータ９の検出角が線形になり検出精度を高めることができる。

図５は、本発明に係る電動アクチュエータの第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第１の実施形態と基本的にはコードの巻取り構造が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同一機能を有する部品や部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

この電動アクチュエータ２０は、円筒状のハウジング２と、このハウジング２１に取り付けられた電動モータ３と、この電動モータ３の回転力をモータ軸３ａを介して伝達する一対の平歯車４、５からなる減速機構６と、この減速機構６を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８と、駆動軸７の位置検出をするポテンシオメータ９とを備えている。

ポテンシオメータ９は、駆動軸７の上部に配設され、第２のハウジング２ｂの裏面に位置決め固定されている。ポテンシオメータ９のジョイント部９ａは第２のハウジング２ｂの内部にその先端部が突出し、この先端部にプーリ１１が固定されている。そして、このプーリ１１にコード１２が、常時プーリ１１に巻き取られるように掛け渡されている。

駆動軸７にピン１３が突設されると共に、このピン１３とボーねじ機構８との間に支点ピン１３ａが突設されている。そして、コード１２の先端がこの支点ピン１３ａを経由してピン１３に係止されている。これにより、コード１２が駆動軸７に対して平行に移動するため、駆動軸７の移動距離とコード１２の移動距離が一致し、駆動軸７の位置とポテンシオメータ９の検出角が線形になり検出精度を高めることができると共に、駆動軸７とポテンシオメータ９との芯間距離を短くすることも可能となり、さらにコンパクト化を図ることができる。

なお、ここで、コード１２が懸架される支点ピン１３ａは、ピン１３と同様、駆動軸７に圧入された固定形でも良いが、プーリ等のように回転自在に支承されるのが好ましい。これにより、コード１２との滑りによる摩擦抵抗を可及的に減少させることができ、駆動軸７の位置とポテンシオメータ９の検出角が線形になり一層検出精度を高めることができる。

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、一般産業用の電動機、自動車、船舶等の駆動部に使用され、位置検出機能を備え、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換するボールねじ機構を備えた電動アクチュエータに適用できる。

１、２０ 電動アクチュエータ
２、２１ ハウジング
２ａ 第１のハウジング
２ｂ、２１ａ 第２のハウジング
３ 電動モータ
３ａ モータ軸
４ 小平歯車
５ 大平歯車
６ 減速機構
７ 駆動軸
７ａ 孔
８ ボールねじ機構
９ ポテンシオメータ
９ａ ジョイント部
１０ モータブラケット
１１ 巻取り部材
１２ コード
１３ ピン
１３ａ 支点ピン
１４ 支持軸受
１５ ねじ軸
１５ａ、１６ａ ねじ溝
１７ ボール
１８ 玉軸受
１９ 止め輪
１００ 電動アクチュエータ
１０１ ハウジング
１０１Ａ ハウジング本体
１０１Ｂ カバー部材
１０１Ｃ 電動モータブラケット
１０１ａ モータ室
１０１ｂ ねじ軸室
１０２ 電動モータ
１０２ａ 回転軸
１０３ 第１ギヤ
１０４ 長軸
１０５ 第２ギヤ
１０６ 第３ギヤ
１０６ａ 大ギヤ部
１０６ｂ 小ギヤ部
１０７ ねじ軸
１０７ａ 雄ねじ溝
１０８ 支持部材
１０９ 第４ギヤ
１０９ａ 大ギヤ部
１０９ｂ 小ギヤ部
１１０ 短軸
１１１ 第５ギヤ
１１１ａ 大ギヤ部
１１１ｂ 小ギヤ部
１１２ 第６ギヤ
１１３ ポテンシオメータ
１１３ａ 測定軸
１１４ 玉軸受
１１５ ナット
１１５ａ 雌ねじ溝
１１６ ボール
１１７ 駆動軸
１１７ａ 袋孔
１１７ｂ 孔
１１８ ブッシュ
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 駆動軸の位置
Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’ 駆動軸の位置に対応するポテンシオメータの位相
Ｓ 駆動軸の移動距離
α、α１、α２、α３ 検出角

Claims (10)

1. 円筒状のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、
   この電動モータの回転力をモータ軸を介して伝達する減速機構と、
   この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構と、
   前記駆動軸の位置検出をするポテンシオメータとを備えた電動アクチュエータにおいて、
   前記ボールねじ機構が、前記電動モータに連結され、前記駆動軸と一体に、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に多数のボールを介して外挿され、前記ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持されたナットとで構成され、
   前記ポテンシオメータが、前記駆動軸の上部で前記ハウジングに位置決め固定され、当該ポテンシオメータのジョイント部の先端部に巻取り部材が固定されると共に、この巻取り部材にコードが巻回され、このコードの先端が前記駆動軸に突設されたピンに係止されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記コードが前記駆動軸に対して平行に移動するように懸架されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記コードが、前記ポテンシオメータの検出角以上に予め前記巻取り部材に巻回されると共に、当該コードが係止される前記ピンの位置が、前記ポテンシオメータの回転中心を越えて前記駆動軸の先端側に突設されている請求項２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記駆動軸に支点ピンが突設され、この支点ピンを経由して前記コードの先端が前記ピンに係止されている請求項２に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記支点ピンが回転自在に支承されている請求項４に記載の電動アクチュエータ。
6. 前記コードが鋼線で形成されている請求項１乃至５いずれかに記載の電動アクチュエータ。
7. 前記減速機構が、前記電動モータのモータ軸に固定された小平歯車と、この小平歯車に噛合し、前記ナットの外周に固定された大平歯車とで構成されている請求項１乃至６いずれかに記載の電動アクチュエータ。
8. 前記ハウジングが、第１のハウジングと、その端面に組み付けられた第２のハウジングとからなり、この第１のハウジングの内部に円板状のモータブラケットが配設され、このモータブラケットを介して前記電動モータが固定されると共に、前記転がり軸受の外輪が前記モータブラケットと第２のハウジングとの間に挟持され、かつ前記モータブラケットが前記第１のハウジングと第２のハウジングを塞ぐようにして取り付けられている請求項１乃至７いずれかに記載の電動アクチュエータ。
9. 前記ポテンシオメータが前記ハウジングの裏面に位置決め固定され、前記ジョイント部の先端部が前記ハウジングの内部に突出するように配設されている請求項１乃至８いずれかに記載の電動アクチュエータ。
10. 前記ポテンシオメータがホールＩＣを備え、１８０°を超え３６０°未満の回転角度を検出する非接触式で構成されている請求項１乃至９いずれかに記載の電動アクチュエータ。

Images