JP2012100363A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化し、センサの検出精度を高めて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】サイドカバー１３の内壁に断面略コの字状で、駆動軸７に対向して軸方向に延びる凹溝１４ａを有する案内部材１４が装着され、これにねじ軸１５の外径に植設された回り止めピン９が係合されてねじ軸１５がハウジング２ａに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されると共に、ハウジング２ａにセンサピン２１が回転自在に挿入され、この端部に磁石２３が取り付けられてセンサ２４が対峙されると共に、センサピン２１にセンサリンク２０が取り付けられ、センサリンク２０とハウジング２ａに突設された係止部２０ａ、２０ｂに引張コイルばね２６が張架され、センサリンク２０が回り止めピン９に所定の押圧力で当接するように予圧が付与されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般産業用の電動機、自動車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、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等で、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。

一般的に、ボールねじ機構を備え、そのナットをハウジングに内包するように構成された電動アクチュエータにおいて、ナットの回転を抑止するための回り止めを設けるには、ハウジング内周に回り止め用の溝を設けたり、あるいは内周を異形（非円筒）形状にする必要がある。然しながら、機械加工によって、ハウジング内周に溝を形成したり、異形形状を成形しようとする場合、細長いハウジングに対する加工は困難であることから、ハウジング全長が制限され、その結果アクチュエータのストロークを長く確保することができないという問題がある。これに対し、型を用いた成形加工よって、ハウジング内周に溝を形成したり、異形形状を成形しようとすることも考えられるが、型が複雑となり、コスト高を招くという問題がある。加えて、ハウジング内周溝にナットを係合させるためには、ナットに突起を設ける必要が生じ、同様にナットのコスト高が避けられないという問題がある。さらには、ハウジング内周、ナット形状とも複雑な形状にせざるを得ず、ひいてはアクチュエータの大型化を誘発する。

こうした問題を解決したものとして、図１８に示すような電動アクチュエータが知られている。この電動アクチュエータは、ハウジング５１と、外周面に雄ねじ溝５６ａが形成されたねじ軸５６と、ハウジング５１に対して軸線方向に移動可能となっており、ねじ軸５６を包囲するように配置され、かつ内周面に雌ねじ溝５３ａが形成されたナット５３と、対向する両ねじ溝５６ａ、５３ａ間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボール５７と、ハウジング５１の内周面に沿って延在する案内部６３ａと、ハウジング５１に係合する係合部６３ｂからなる案内部材６３とを有している。

ハウジング５１は、略中空円筒状の本体５１ａと、本体５１ａの一端を閉止するように固定されるカップ状の蓋部材５１ｂとからなる。円筒形状の内周を持つ本体５１ａの内部には、被駆動部材である円筒状の出力軸５２と、出力軸５２に連結されたナット５３とが配置されている。出力軸５２は、図で左端を本体から突出させており、図で右端には袋孔５２ａが形成されている。出力軸５２の外周は、本体５１ａに対してブッシュ５４により摺動可能に支持されている。また、ブッシュ５４に隣接してシール部材５５が配置され、出力軸５２と本体５１ａとの間をシールすることで、外部から塵埃等が侵入することを抑制している。

ねじ軸５６が、ナット５３の内部を貫通し、出力軸５２の袋孔５２ａに対して出入り自在に進入している。一方、ねじ軸５６を包囲するように配置されたナット５３は、その外周下面に軸線方向に沿って溝５３ｂが形成され、チューブ式のボール循環部材を有するナット５３、ねじ軸５６、ボール５７および案内部材６３とでボールねじ機構が構成されている。

本体５１ａの端部に、軸受間座５８を介して玉軸受５９が配置され、ねじ軸５６を回転自在に支持している。玉軸受５９の外輪は、固定部材６０により軸受間座５８に対して固定されている。一方、玉軸受５９の内輪は、止め輪６１によりねじ軸５６に対して固定されている。したがって、ねじ軸５６は、本体５１ａに対して回転のみ可能となっている。ねじ軸５６の図で右端には、ギヤ６２がセレーションにより一体的に回転するように連結されている。

金属板材をプレスして形成された案内部材６３は、ナット５３のねじ溝５３ａに係合してなる直線状の案内部６３ａと、図で右端において案内部６３ａに対して直角に折り曲げられた係合部６３ｂとを有している。さらに、本体５１ａの右端面には、溝状の凹部５１ｃが形成されており、係合部６３ｂは、それと同じ幅の凹部５１ｃに係合している（図１９参照）。案内部６３ａの表面には、低摩擦化のためのリン酸マンガン塩やリン酸亜鉛等の皮膜処理からなる表面処理が施されている。

操作者がスイッチを操作すると、図示しないモータの回転軸が回転し、減速機構を介して動力が伝達され、それと共にねじ軸５６が回転する。ここで、ナット５３は、回り止め機能を発揮する案内部材６３により、軸線方向にのみスムーズに案内されるようになっているため、ねじ軸５６の回転運動は、ナット５３の軸線運動に効率よく変換され、それによりナット５３が連結された出力軸５２を軸線方向に移動させることができる。

組み付け時には、ブッシュ５４を組み付けた本体５１ａの右端から案内部材６３を差し込み、案内部６３ａの先端を切り欠き５４ａに挿入すると共に、折り曲げた係合部６３ｂを本体５１ａの凹部５１ｃに係合させる。かかる構成によれば、特殊な工具を用いることなく、案内部材６３を本体５１ａに容易に取り付けることができる。その後、溝５３ｂに案内部６３ａが係合するようにして、ナット５３と出力軸５２を本体５１ａ内に挿入し、ねじ軸５６等を組み付ければよい。

特に、案内部６３ａが長尺であった場合、案内部材６３が片方のみ支持されていると、支持されていない側で案内部材６３のねじりが生じ、回り止め機能が不足する恐れがあるが、ここでは、案内部６３ａの先端をブッシュ５４の切欠５４ａに係合させており、これにより案内部材６３の両端を本体５１ａに固定することができるので、案内部６３ａが長尺であっても、そのねじれを抑制し有効な回り止め機能を実現できる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−２３２３３８号公報

こうした従来の電動アクチュエータでは、ナット５３の回転止めとして、ナット５３の外周面に回転止めのための溝５３ｂが形成され、この溝５３ｂに案内部６３ａを係合させると共に、案内部６３ａの先端をブッシュ５４の切欠５４ａに係合させることによって行われている。これでは、部品点数が増えるだけでなく、組立工数が嵩み、かつ煩雑となるばかりでなく、相手部材が摺動するに耐え得る硬度や表面粗さ等の表面性状を備える必要があり、製造コストが高騰するといった問題があった。

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、部品点数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化し、センサの検出精度を高めて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を備え、このボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、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、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングに前記駆動軸を収容する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔にセンサカバーが着脱自在に固定され、このサイドカバーの内壁に断面略コの字状で、前記駆動軸に対向して軸方向に延びる凹溝を有する案内部材が装着され、この案内部材に前記ねじ軸の外径に植設された回り止めピンが係合されて前記ねじ軸が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ると共に、前記ハウジングにセンサピンが回転自在に挿入され、このセンサピンの端部に磁石が取り付けられ、この磁石に所定のエアギャップを介してセンサが対峙されると共に、前記センサピンにセンサリンクが取り付けられて前記回り止めピンに所定の予圧が付与された状態で係合されている。

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を備え、このボールねじ機構が、減速機構に連結され、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、このナットに多数のボールを介して内挿され、駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、ハウジングに駆動軸を収容する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔にセンサカバーが着脱自在に固定されると共に、このサイドカバーの内壁に断面略コの字状で、駆動軸に対向して軸方向に延びる凹溝を有する案内部材が装着され、この案内部材にねじ軸の外径に植設された回り止めピンが係合されてねじ軸が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ると共に、ハウジングにセンサピンが回転自在に挿入され、このセンサピンの端部に磁石が取り付けられ、この磁石に所定のエアギャップを介してセンサが対峙されると共に、センサピンにセンサリンクが取り付けられて回り止めピンに所定の予圧が付与された状態で係合されているので、部品点数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化し、センサの検出精度を高めて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、前記センサリンクとハウジングにそれぞれ係止部が突設され、この係止部に引張コイルばねが張架され、前記センサリンクが前記回り止めピンに所定の押圧力でもって当接するように予圧が付与されていても良い。

また、請求項３に記載の発明のように、前記センサピンに捩りばねが装着され、この捩りばねの一端が前記センサリンクの突設された係止部に当接されると共に、前記捩りばねの他端が前記ハウジングに突設された係止部に当接され、当該センサリンクが前記回り止めピンに所定の押圧力でもって当接するように予圧が付与されていても良い。

また、請求項４に記載の発明のように、前記センサリンクの長手方向にスリットが形成され、このスリットに前記回り止めピンが係合されていれば、駆動軸の回転を阻止し、駆動軸の軸方向の移動を妨げないような振り子運動が可能となる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記センサリンクの長手方向に長穴が形成され、この長穴に前記回り止めピンが係合されていても良い。

また、請求項６に記載の発明のように、前記センサリンクが、前記センサピンを枢軸として揺動可能に配設された第１のリンクと、この第１のリンクに支点ピンを介して屈曲自在に配設され、一端部に前記固定ピンが係合された第２のリンクとで構成されていても良い。

また、請求項７に記載の発明のように、前記回り止めピンにニードル軸受に用いられるニードルころが使用されていれば、ＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されているので、高精度で長期間に亘って耐摩耗性を維持することができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記案内部材の凹溝によって前記回り止めピンの軸方向の位置が制限され、前記駆動軸のストロークが規制されていれば、回り止め機構を簡素化することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記案内部材が炭素鋼板からプレス加工にて形成され、高周波焼入れによって表面硬さを４０〜５０ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されていれば、耐摩耗性が向上し、回り止めピンが摺動しても長期間に亘って摩耗を抑制することができる。

また、請求項１０に記載の発明のように、前記案内部材が浸炭鋼で形成され、浸炭焼入れによって表面硬さを４０〜５０ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されていても良い。

また、請求項１１に記載の発明のように、前記案内部材の凹溝の表面に潤滑皮膜が形成されていれば、摺動性が向上し、スムーズで確実な回り止め機構を達成することができる。

また、請求項１２に記載の発明のように、前記案内部材が繊維状強化材が充填された熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成されていれば、長期間に亘って摺動性と耐摩耗性を向上させることができる。

また、請求項１３に記載の発明のように、前記センサが非接触式の半導体センサであれば、耐震性に優れ、磁気センサと信号処理回路とが集積されて絶対角度を検出することができ、自動車等の車両の厳しい使用条件における振動等が生じても長期間に亘って安定した検出精度を確保することができる。

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を備え、このボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、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、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングに前記駆動軸を収容する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔にセンサカバーが着脱自在に固定され、このサイドカバーの内壁に断面略コの字状で、前記駆動軸に対向して軸方向に延びる凹溝を有する案内部材が装着され、この案内部材に前記ねじ軸の外径に植設された回り止めピンが係合されて前記ねじ軸が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ると共に、前記ハウジングにセンサピンが回転自在に挿入され、このセンサピンの端部に磁石が取り付けられ、この磁石に所定のエアギャップを介してセンサが対峙されると共に、前記センサピンにセンサリンクが取り付けられて前記回り止めピンに所定の予圧が付与された状態で係合されているので、部品点数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化し、センサの検出精度を高めて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一実施形態を示す縦断面図である。 図１の回り止め部を示す要部拡大図である。 図１の回り止め部を示す横断面図である。 図１の回り止め部を示す側面図である。 図４の作動を示す説明図である。 図４の変形例を示す側面図である。 図６の作動を示す説明図である。 図６の変形例を示す側面図である。 図８の作動を示す説明図である。 図４の他の変形例を示す側面図である。 図１０の作動を示す説明図である。 図６の他の変形例を示す側面図である。 図１２の作動を示す説明図である。 図１０の変形例を示す側面図である。 図１４の作動を示す説明図である。 図１２の変形例を示す側面図である。 図１６の作動を示す説明図である。 従来の電動アクチュエータを示す縦断面図である。 図１８のＡ−Ａ線に沿った横断面図である。

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を備え、このボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、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、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記ハウジングに前記駆動軸を収容する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔にセンサカバーが着脱自在に固定され、このサイドカバーの内壁に断面略コの字状で、前記駆動軸に対向して軸方向に延びる凹溝を有する案内部材が装着され、この案内部材に前記ねじ軸の外径に植設された回り止めピンが係合されて前記ねじ軸が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ると共に、前記ハウジングにセンサピンが回転自在に挿入され、このセンサピンの端部に磁石が取り付けられ、この磁石に所定のエアギャップを介してセンサが対峙されると共に、前記センサピンにセンサリンクを取り付け、このセンサリンクと前記ハウジングにそれぞれ係止部が突設され、この係止部に引張コイルばねが張架され、前記センサリンクが前記回り止めピンに所定の押圧力でもって当接するように予圧が付与されている。

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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１の回り止め部を示す要部拡大図、図３は、図１の回り止め部を示す横断面図、図４は、図１の回り止め部を示す側面図、図５は、図４の作動を示す説明図、図６は、図４の変形例を示す側面図、図７は、図６の作動を示す説明図、図８は、図６の変形例を示す側面図、図９は、図８の作動を示す説明図、図１０は、図４の他の変形例を示す側面図、図１１は、図１０の作動を示す説明図、図１２は、図６の他の変形例を示す側面図、図１３は、図１２の作動を示す説明図、図１４は、図１０の変形例を示す側面図、図１５は、図１４の作動を示す説明図、図１６は、図１２の変形例を示す側面図、図１７は、図１６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の回り止めピン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。後述するナット１６の外径に装着される玉軸受１８の外輪は、第１のハウジング２ａと軸受ブラケット１０とで挟持された状態で取り付けられている。

電動モータ３のモータ軸３ａ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。

ボールねじ機構８は、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と軸受ブラケット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。

各ねじ溝１５ａ、１６ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール１７との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。

ここで、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、駆動軸７の左端部に、リンク部材（図示せず）に連結するための孔７ａが形成されると共に、第１のハウジング２ａに駆動軸７を収容する円筒状の袋孔２ｃが形成され、駆動軸７の外周は、第１のハウジング２ａに対してブッシュ１１により摺動可能に支持されている。また、ブッシュ１１に隣接してシール部材１２が装着され、駆動軸７と第１のハウジング２ａとの間が密封され、外部から塵埃等が侵入するのを防止している。

ねじ軸１５の左端部に回り止めピン９が嵌着されている。また、第１のハウジング２ａにはサイドカバー１３が着脱自在に固定されている。このサイドカバー１３の内壁には断面略コの字状で、ねじ軸１５（駆動軸７）に対向して軸方向に延びる凹溝１４ａを有する案内部材１４が装着されている。そして、この案内部材１４の凹溝１４ａに回り止めピン９が係合されている。

図２に拡大して示すように、回り止めピン９にはセンサリンク２０が係合されると共に、案内部材１４によって軸方向の位置が制限され、駆動軸７のストロークが規制されている。本実施形態では、回り止めピン９はニードル軸受に用いられるニードルころが使用されている。すなわち、ＳＵＪ２等の高炭素クロム鋼で形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。したがって、高精度で長期間に亘って耐摩耗性を維持することができる。一方、案内部材１４は、冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系）やＳ４５Ｃ等の炭素鋼板からプレス加工にて形成され、高周波焼入れによって表面硬さを４０〜５０ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、耐摩耗性が向上し、回り止めピン９が摺動しても長期間に亘って摩耗を抑制することができる。

さらに、案内部材１４の凹溝１４ａの表面に潤滑皮膜が形成されている。この潤滑皮膜としては、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＷＣ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）等を例示することができる。一例として、ＤＬＣの製膜方法について説明すれば、このＤＬＣは、その名が示すようにダイヤモンドに似た性質を持つ炭素材料で、炭素原子が規則的な並び方をしていない非結晶（アモルファス）膜からなる。また、これ以外にも、フッ素系樹脂をコーティングしても良い。このように、凹溝１４ａの表面に潤滑皮膜が形成されることにより、摺動性が向上し、スムーズで確実な回り止め機構を達成することができる。

なお、案内部材１４の材質として、例示した炭素鋼以外に、例えば、炭素量が比較的少ないＳＣｒ４２０やＳＣＭ４１５等の浸炭鋼で形成し、浸炭焼入れによって耐摩耗性を向上させても良い。また、ＧＦ（グラス繊維）等の繊維状強化材が１０〜４０ｗｔ％充填されたＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂を射出成形によって形成しても良い。これにより、長期間に亘って摺動性と耐摩耗性を向上させることができる。なお、ＧＦの充填量が１０ｗｔ％未満ではその補強効果が発揮されず、また、４０ｗｔ％を超えて充填されると、成形品内の繊維が異方性を引き起こして密度が大きくなって寸法安定性が低下すると共に、靭性が低下し、回り止めピン９の当接によって割損する恐れがあるため好ましくない。なお、繊維状強化材としては、ＧＦに限らず、これ以外に、ＣＦ（炭素繊維）やアラミド繊維、ホウ素繊維等を例示することができる。

なお、案内部材１４の材質は、前述したＰＡ以外にも、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の所謂エンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン (ＰＥＥＫ)、ポリアミドイミド（ＰＡＩ） 等の所謂スーパーエンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂、あるいは、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。

センサピン２１は、図３に示すように、第１のハウジング２ａにブッシュ２２を介して回転自在に挿入され、このセンサピン２１の端部に磁石２３が取り付けられている。そして、この磁石２３に所定のエアギャップを介してセンサ２４が対峙するように配設されている。具体的には、磁石２３の中心とセンサ２４の中心が一致するように配置され、センサ２４からのセンサ電源用および出力用のハーネス２５が延び、外部に配設された制御装置（図示せず）に接続されている。センサ２４からの出力はアナログ電圧とデジタル信号の両方が得られるものであれば、システムに応じてデジタル信号とアナログ信号が選択できるため望ましい。

センサ２４は非接触式のホールＩＣで構成されていても良いが、ここでは、耐震性に優れ、磁気センサと信号処理回路とが集積されて絶対角度を検出でき、ホールＩＣ機能が半導体の回路パターンとして組み込まれた半導体センサが採用されている。これにより、自動車等の車両の厳しい使用条件における振動等が生じても長期間に亘って安定した検出精度を確保することができ、信頼性を向上させることができる。

次に、図１を用いて、本発明に係る電動アクチュエータの作動を説明する。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、このねじ軸１６と同軸上に一体に形成された駆動軸７の直線運動に連動される。この駆動軸７の直動運動に伴い、センサリンク２１が揺動して直動範囲を規制する。この時、センサピン２１が所定の検出角の範囲で回転する。すなわち、駆動軸７の直動範囲の任意の位置で、センサ２４で検出角を計測することによって駆動軸７の位置を直接検出することができる。

ここで、センサリンク２０は、図３、４に示すように、センサピン２１に固定され、このセンサピン２１を枢軸として揺動運動する振り子機構を構成している。センサリンク２０はバー形状に形成され、この側面に回り止めピン９に当接することによって駆動軸７の回転を阻止し、駆動軸７の軸方向の移動を妨げないように振り子運動が可能となっている。さらに、本実施形態では、センサリンク２０とハウジング２ａに、それぞれ係止部２０ａ、２０ｂが突設され、この係止部２０ａ、２０ｂに引張コイルばね２６が張架されている。すなわち、図５に示すように、センサリンク２０の揺動角によって回り止めピン９の当接位置が逐次変化してセンサリンク２０の振り子運動を許容し、予め設定された所望のストロークＬの範囲で駆動軸７が軸方向運動することができる。

このように、本実施形態では、センサリンク２０の揺動角をセンサ２４で計測することによって駆動軸７の位置を直接検出すると共に、このセンサリンク２０を駆動軸７に嵌着した回り止めピン９に、引張コイルばね２６によって所定の予圧が付与された状態で当接させ、案内部材１４によってこの回り止めピン９の軸方向の位置が制限され、駆動軸７のストロークを規制するようにしているので、効果的にスペースを活用することができ、部品点数を削減して低コスト化を図ると共に、回り止め機構を簡素化し、センサ２４の検出精度を高めて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。

図６には、前述した図４の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態と、基本的には予圧を付与するばねが異なるだけで、その他同一の部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。

センサリンク２０は、センサピン２１を枢軸として揺動可能に配設されている。このセンサリンク２０はバー形状に形成され、この側面に回り止めピン９に当接することによって駆動軸７の回転を阻止し、駆動軸７の軸方向の移動を妨げないように振り子運動が可能となっている。さらに、センサピン２１に捩りばね２７が装着され、この捩りばね２７の一端２７ａがセンサリンク２０の係止部２０ａに当接されると共に、捩りばね２７の他端２７ｂがハウジング２ａの係止部２０ｂに当接され、センサリンク２０が回り止めピン９に所定の押圧力（図中矢印にて示す）でもって当接するように予圧が付与されている。すなわち、図７に示すように、センサリンク２０の揺動角によって回り止めピン９の当接位置が逐次変化してセンサリンク２０の振り子運動を許容し、予め設定された所望のストロークＬの範囲で駆動軸７が軸方向運動することができる。

このように、本実施形態では、センサリンク２０の揺動角をセンサ２４で計測することによって駆動軸７の位置を直接検出すると共に、このセンサリンク２０を駆動軸７に嵌着した回り止めピン９に、捩りばね２７によって所定の予圧が付与された状態で当接させ、案内部材１４によってこの回り止めピン９の軸方向の位置が制限され、駆動軸７のストロークを規制するようにしている。

図８には、前述した図６の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態と、基本的にはセンサリンクの構成が異なるだけで、その他同一の部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。

このセンサリンク２８は、センサピン２１を枢軸として揺動可能に配設された第１のリンク２９と、この第１のリンク２９に支点ピン３１を介して屈曲自在に配設され、一端部に固定ピン９が係合された第２のリンク３０とで構成されている。この第１のリンク２９、第２のリンク３０はバー形状に形成され、支点ピン３１に捩りばね２７が装着され、この捩りばね２７の一端２７ａが第１のリンク２９の係止部２９ａに当接されると共に、捩りばね２７の他端２７ｂが第２のリンク３０の係止部３０ａに当接され、センサリンク２８が回り止めピン９に所定の押圧力でもって係止するように予圧が付与されている。すなわち、図９に示すように、センサリンク２０の揺動角によって回り止めピン９の位置が逐次変化してセンサリンク２８の振り子運動を許容し、予め設定された所望のストロークＬの範囲で駆動軸７がガタなく軸方向運動することができる。

図１０に、前述した図４の他の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態と、基本的にはセンサリンクの構成が異なるだけで、その他同一の部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。

センサリンク３２は、長手方向にスリット３２ａが形成されると共に、センサピン２１に固定され、振り子機構を構成している。このセンサリンク３２のスリット３２ａに回り止めピン９が係合することによって駆動軸７の回転を阻止し、駆動軸７の軸方向の移動を妨げないように振り子運動が可能となっている。そして、センサリンク３２とハウジング２ａに、それぞれ係止部２０ａ、２０ｂが突設され、この係止部２０ａ、２０ｂに引張コイルばね２６が張架されている。すなわち、図１１に示すように、センサリンク３２のスリット３２ａ内に回り止めピン９が係合し、センサリンク３２の揺動角によって回り止めピン９の係合位置が逐次変化し、センサリンク３２の振り子運動を許容して予め設定された所望のストロークＬの範囲で駆動軸７がガタなく軸方向運動することができる。

図１２に、前述した図１０の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態と、基本的には予圧用のばねの構成が異なるだけで、その他同一の部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。

センサリンク３２は、長手方向にスリット３２ａが形成されると共に、センサピン２１に固定され、振り子機構を構成している。このセンサリンク３２のスリット３２ａに回り止めピン９に係合することによって駆動軸７の回転を阻止し、駆動軸７の軸方向の移動を妨げないように振り子運動が可能となっている。そして、センサリンク３２とハウジング２ａに、それぞれ係止部２０ａ、２０ｂが突設され、この係止部２０ａ、２０ｂに捩りばね２７がの端部２７ａ、２７ｂがそれぞれ当接されている。すなわち、図１３に示すように、センサリンク３２のスリット３２ａ内に回り止めピン９が係合し、センサリンク３２の揺動角によって回り止めピン９の係合位置が逐次変化し、センサリンク３２の振り子運動を許容して予め設定された所望のストロークＬの範囲で駆動軸７がガタなく軸方向運動することができる。

図１４に、前述した図１０の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態と、基本的にはセンサリンクの構成が異なるだけで、その他同一の部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。

センサリンク３３は、長手方向に長穴３３ａが形成されると共に、センサピン２１に固定され、振り子機構を構成している。このセンサリンク３３の長穴３３ａに回り止めピン９が係合することによって駆動軸７の回転を阻止し、駆動軸７の軸方向の移動を妨げないように振り子運動が可能となっている。そして、センサリンク３３とハウジング２ａに、それぞれ係止部２０ａ、２０ｂが突設され、この係止部２０ａ、２０ｂに引張コイルばね２６が張架されている。すなわち、図１５に示すように、センサリンク３３の長穴３３ａ内に回り止めピン９が係合し、センサリンク３３の揺動角によって回り止めピン９の係合位置が逐次変化し、センサリンク３３の振り子運動を許容して予め設定された所望のストロークＬの範囲で駆動軸７がガタなく軸方向運動することができる。

図１６に、前述した図１２の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態と、基本的にはセンサリンクの構成が異なるだけで、その他同一の部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符合を付して詳細な説明を省略する。

センサリンク３３は、長手方向に長穴３３ａが形成されると共に、センサピン２１に固定され、振り子機構を構成している。このセンサリンク３３の長穴３３ａに回り止めピン９が係合することによって駆動軸７の回転を阻止し、駆動軸７の軸方向の移動を妨げないように振り子運動が可能となっている。そして、センサリンク３３とハウジング２ａに、それぞれ係止部２０ａ、２０ｂが突設され、この係止部２０ａ、２０ｂに捩りばね２７の端部２７ａ、２７ｂがそれぞれ当接されている。すなわち、図１７に示すように、センサリンク３３の長穴３３ａ内に回り止めピン９が係合し、センサリンク３３の揺動角によって回り止めピン９の係合位置が逐次変化し、センサリンク３３の振り子運動を許容して予め設定された所望のストロークＬの範囲で駆動軸７がガタなく軸方向運動することができる。

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、自動車等の駆動部に使用され、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 電動アクチュエータ
２ ハウジング
２ａ 第１のハウジング
２ｂ 第２のハウジング
２ｃ 袋孔
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 回り止めピン
１０ 軸受ブラケット
１１、２２ ブッシュ
１２ シール部材
１３ サイドカバー
１４ 案内部材
１４ａ 凹溝
１５ ねじ軸
１５ａ、１６ａ ねじ溝
１６ ナット
１７ ボール
１８ 玉軸受
１９ 止め輪
２０、２８、３２、３３ センサリンク
２０ａ、２０ｂ、２９ａ、３０ａ 係止部
２１ センサピン
２３ 磁石
２４ センサ
２５ ハーネス
２６ 引張コイルばね
２７ 捩りばね
２７ａ 捩りばねの一端
２７ｂ 捩りばねの他端
２９ 第１のリンク
３０ 第２のリンク
３１ 支点ピン
３２ａ スリット
３３ａ 長穴
５１ ハウジング
５１ａ 本体
５１ｂ 蓋部材
５１ｃ 凹部
５２ 出力軸
５２ａ 袋孔
５３ ナット
５３ａ、５６ａ ねじ溝
５３ｂ 溝
５４ ブッシュ
５４ａ 切欠き
５５ シール部材
５６ ねじ軸
５７ ボール
５８ 軸受間座
５９ 玉軸受
６０ 固定部材
６１ 止め輪
６２ ギヤ
６３ 案内部材
６３ａ 案内部
６３ｂ 係合部
Ｌ 駆動軸のストローク

Claims (13)

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を備え、
   このボールねじ機構が、前記減速機構に連結され、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、
   このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、
   前記ハウジングに前記駆動軸を収容する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔にセンサカバーが着脱自在に固定され、このサイドカバーの内壁に断面略コの字状で、前記駆動軸に対向して軸方向に延びる凹溝を有する案内部材が装着され、この案内部材に前記ねじ軸の外径に植設された回り止めピンが係合されて前記ねじ軸が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ると共に、
   前記ハウジングにセンサピンが回転自在に挿入され、このセンサピンの端部に磁石が取り付けられ、この磁石に所定のエアギャップを介してセンサが対峙されると共に、
   前記センサピンにセンサリンクが取り付けられて前記回り止めピンに所定の予圧が付与された状態で係合されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記センサリンクとハウジングにそれぞれ係止部が突設され、この係止部に引張コイルばねが張架され、前記センサリンクが前記回り止めピンに所定の押圧力でもって当接するように予圧が付与されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記センサピンに捩りばねが装着され、この捩りばねの一端が前記センサリンクの突設された係止部に当接されると共に、前記捩りばねの他端が前記ハウジングに突設された係止部に当接され、当該センサリンクが前記回り止めピンに所定の押圧力でもって当接するように予圧が付与されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記センサリンクの長手方向にスリットが形成され、このスリットに前記回り止めピンが係合されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動アクチュエータ。
5. 前記センサリンクの長手方向に長穴が形成され、この長穴に前記回り止めピンが係合されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動アクチュエータ。
6. 前記センサリンクが、前記センサピンを枢軸として揺動可能に配設された第１のリンクと、この第１のリンクに支点ピンを介して屈曲自在に配設され、一端部に前記固定ピンが係合された第２のリンクとで構成されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動アクチュエータ。
7. 前記回り止めピンにニードル軸受に用いられるニードルころが使用されている請求項１乃至６いずれかに記載の電動アクチュエータ。
8. 前記案内部材の凹溝によって前記回り止めピンの軸方向の位置が制限され、前記駆動軸のストロークが規制されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
9. 前記案内部材が炭素鋼板からプレス加工にて形成され、高周波焼入れによって表面硬さを４０〜５０ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている請求項１または８に記載の電動アクチュエータ。
10. 前記案内部材が浸炭鋼で形成され、浸炭焼入れによって表面硬さを４０〜５０ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている請求項１または８に記載の電動アクチュエータ。
11. 前記案内部材の凹溝の表面に潤滑皮膜が形成されている請求項１または８に記載の電動アクチュエータ。
12. 前記案内部材が繊維状強化材が充填された熱可塑性の合成樹脂から射出成形によって形成されている請求項１または８に記載の電動アクチュエータ。
13. 前記センサが非接触式の半導体センサである請求項１に記載の電動アクチュエータ。

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