JP2012125044A - 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】ハウジング２ａに駆動軸７を収容する円筒状の袋孔が形成され、これにセンサカバー１３が着脱自在に固定されると共に、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、凹溝１４ａ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、ハウジング２ａに回転自在に挿入されたセンサピン２１にセンサリンク２０を取り付けて回り止めピン９に係合させると共に、センサピン２１の端部に磁石２３が取り付けられ、これに所定のエアギャップを介して磁気式センサ２４が対峙されてセンサピン２１の回転角が検出されている。
【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。

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、多段のギヤを使用することなく位置検出精度を高め、低コストで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、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ると共に、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、前記ハウジングに回転自在に挿入されたセンサピンにセンサリンクを取り付けて前記回り止めピンに係合させると共に、前記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て前記センサピンの回転角が検出されている。

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た電動アクチュエータにおいて、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、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、ハウジングに回転自在に挿入されたセンサピンにセンサリンクを取り付けて回り止めピンに係合させると共に、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てセンサピンの回転角が検出されているので、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て信頼性を向上させ、回り止めピンに係合されたセンサリンクの揺動角度を精度良く検出し、駆動軸の直動範囲の任意の位置で、駆動軸の位置を直接検出することができる電動アクチュエータを提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記センサが、磁気センサと信号処理回路とが集積され、絶対角度を検出する機能が組み込まれた半導体センサであれば、耐震性に優れ、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。

また、請求項３に記載の発明のように、前記磁石が、径方向にＮＳ磁極が着磁され、前記センサピンより突出して取り付けられ、この突出量δが、当該磁石の厚さをｔとした時、δ＝０．５〜１．０ｔに設定されていれば、磁石を固定するセンサピンが磁性体であっても磁力が分散し難くなり、センサとのエアギャップ１ｍｍ以上を確保してセンサを近接する必要がなくなる。したがって、振動に対する優位性を維持することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記ハウジングとサイドカバーの嵌合部がインロウ構造であれば、ボルト締結部のすきま分だけ軸直角方向にずれるのを防止してサイドカバーの取付精度の向上を図り、検出精度を向上させることができる。

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６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７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８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９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１０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１１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。

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、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ると共に、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、前記ハウジングに回転自在に挿入されたセンサピンにセンサリンクを取り付けて前記回り止めピンに係合させると共に、前記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て前記センサピンの回転角が検出されているので、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て信頼性を向上させ、回り止めピンに係合されたセンサリンクの揺動角度を精度良く検出し、駆動軸の直動範囲の任意の位置で、駆動軸の位置を直接検出することができる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。 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、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ると共に、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、前記ハウジングに回転自在に挿入されたセンサピンにセンサリンクを取り付けて前記回り止めピンに係合させると共に、前記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磁気式センサが対峙されて前記センサピンの回転角が検出されている。

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。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の外径に圧入され、小平歯車４に噛合している。

ナット１６の外径には転がり軸受１８が装着されている。この転がり軸受１８は深溝玉軸受からなり、その外輪は、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。

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に嵌合された転がり軸受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の図中左端部に、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に隣接してハウジング２ａの開口側にシール部材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。

駆動軸７の左端部には回転するのを防止するための回り止めピン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。この第１のハウジング２ａはサイドカバー１３を軸方向にしか規制していないため、ボルト締結部のすきま分だけ軸直角方向にずれる恐れがある。このサイドカバー１３のずれは、後述するセンサ２４のずれとなるため、検出精度に悪影響を及ぼすことになる。そのため、ここでは、第１のハウジング２ａとサイドカバー１３との嵌合部をインロウ構造にし、サイドカバー１３の取付精度の向上を図っている（図３参照）。

また、図２に拡大して示すように、このサイドカバー１３の内壁には断面略コの字状で、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。また、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。そして、回り止めピン９にはセンサリンク２０が係合されている。

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。具体的には、この回り止めピン９は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、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。

ここで、磁石２３は、径方向にＮＳ磁極が着磁され、センサピン２１より所定量δだけ突出して取り付けられている。この突出量δは、磁石２３の厚さをｔとした時、δ＝０．５〜１．０ｔに設定されている。これにより、センサ２４とのエアギャップ１ｍｍ以上を確保してセンサ２４を近接する必要がなくなり、振動に対する優位性を維持することができる。なお、突出量δが０．５ｔ未満では、磁石２３を固定するセンサピン２１が磁性体のため磁力が分散し易くなり、センサ２４を近接しなければならなくなって好ましくない。

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、磁気センサと信号処理回路とが集積され、絶対角度を検出する機能が組み込まれた半導体センサが使用されている。このセンサ２４は、磁石２３に所定のエアギャップを介して対峙し、回り止めピン９に係合されたセンサリンク２０の揺動角度（駆動軸７の軸方向の位置）を低コストで精度良く検出することができると共に、耐震性に優れ、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。

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、その回転は減速機構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１５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４に示すように、センサピン２１に固定され、振り子機構を構成している。センサリンク２０は、長手方向にスリット２０ａが形成され、このスリット２０ａに回り止めピン９を係合させ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。すなわち、図５に示すように、センサリンク２０のスリット２０ａ内に回り止めピン９が係合し、センサリンク２０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することによってセンサリンク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に係合させ、この回り止めピン９を案内部材１４によって軸方向の位置が制限されて駆動軸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。

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
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 転がり軸受
１９ 止め輪
２０ センサリンク
２０ａ スリット
２１ センサピン
２３ 磁石
２４ センサ
２５ ハーネス
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
Ｌ 駆動軸のストローク
ｔ 磁石の厚さ
δ 磁石の突出量

Claims (11)

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、
   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ると共に、
   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、
   前記ハウジングに回転自在に挿入されたセンサピンにセンサリンクを取り付けて前記回り止めピンに係合させると共に、
   前記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て前記センサピンの回転角が検出されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記センサが、磁気センサと信号処理回路とが集積され、絶対角度を検出する機能が組み込まれた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。
3. 前記磁石が、径方向にＮＳ磁極が着磁され、前記センサピンより突出して取り付けられ、この突出量δが、当該磁石の厚さをｔとした時、δ＝０．５〜１．０ｔに設定されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記ハウジングとサイドカバーの嵌合部がインロウ構造である請求項１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に記載の電動アクチュエータ。
6. 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に記載の電動アクチュエータ。
7. 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。
8. 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に記載の電動アクチュエータ。
9. 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に記載の電動アクチュエータ。
10. 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７に記載の電動アクチュエータ。
11. 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に記載の電動アクチュエータ。

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