JP2014043905A - 電動リニアアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上を図った電動リニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】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１０とで構成された電動リニアアクチュエータ１において、ハウジング２の袋孔１２に鋼製のスリーブ１７が嵌合され、このスリーブ１７の内周に軸方向に延びる凹溝１７ａが形成され、ねじ軸１０の端部に金属メッキされた係止ピン１５が植設されて凹溝１７ａに係合されると共に、スリーブ１７の端部に鋼板プレス製のキャップ３３が外嵌され、ハウジング２の袋孔１２の底部に嵌合されている。
【選択図】図１
【解決手段】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１０とで構成された電動リニアアクチュエータ１において、ハウジング２の袋孔１２に鋼製のスリーブ１７が嵌合され、このスリーブ１７の内周に軸方向に延びる凹溝１７ａが形成され、ねじ軸１０の端部に金属メッキされた係止ピン１５が植設されて凹溝１７ａに係合されると共に、スリーブ１７の端部に鋼板プレス製のキャップ３３が外嵌され、ハウジング２の袋孔１２の底部に嵌合されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用されるボールねじ機構を備えた電動リニアアクチュエータ、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リニア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。
従来の電動リニアアクチュエータとしては、例えば、ハウジングに支持された電動モータにより、ボールねじを構成するボールねじ軸を回転駆動自在とし、このボールねじ軸を回転駆動することによってナットに結合された出力部材を軸方向に変位可能としている。ボールねじ機構は、摩擦が非常に低く、出力部材側に作用するスラスト荷重によって簡単にボールねじ軸が回転してしまうので、電動モータが停止時に出力部材を位置保持する必要がある。
そこで、例えば、電動モータにブレーキ手段を設けたり、あるいは伝達手段としてウォームギアのような低効率なものを設けることがなされているが、その代表的なものとして、図６に示すような電動リニアアクチュエータが知られている。この電動リニアアクチュエータ５０を構成する円筒状のハウジング５１は、その内部に、ボールねじ機構を収容する空洞部５１ａと、同径のシリンダ部５１ｂと、シリンダ部５１ｂに連通する流体入口（図示せず）と流体出口５１ｃとを有している。
ハウジング５１の空洞部５１ａには、一端を、ハウジング５１の外部の電動モータ（図示せず）に接続されたねじ軸５２が延在している。ねじ軸５２の外周面には、雄ねじ溝５２ａと、丸軸部５２ｂと、それらの間に配置されたフランジ部５２ｃが形成されている。丸軸部５２ｂの外周には軸受５３の内輪５３ａが嵌合され、フランジ部５２ｃに、その内方端（図中右端）が突き当てられている。また、軸受５３の外輪５３ｂの外方端（図中左端）は、ハウジング５１の空洞部５１ａに嵌め込まれた止め輪５４に当接されている。したがって、ねじ軸５２は、ハウジング５１に対して軸受５３により回転自在に支持されているが、軸方向に移動不能となっている。なお、軸受５３の外輪５３ｂの内方端と、ハウジング５１の段部５１ｄとの間には、一体化された間座５５と板ばね（緩衝部材）５６が挟持されている。
一方、ハウジング５１に対して回転のみ可能に支持された円筒状のナット５７は、ねじ軸５２を包囲するように配置され、かつ内周面に雌ねじ溝５７ａが形成されている。そして、複数のボール５８が、対向する両ねじ溝５２ａ、５７ａ間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。これらねじ軸５２と、ナット５７と、ボール５８とでボールねじ機構が構成されている。
ナット５７の外周には、矩形板状部５７ｂが半径方向に張り出すように一体成形されている。係合部である矩形板状部５７ｂは、ハウジング５１の空洞部５１ａにおける内周面に、軸線方向に沿って形成された矩形断面状の案内溝５１ｅ内に侵入し、係合可能となっている。矩形板状部５７ｂの側面（係合面）５７ｃ、５７ｃと、案内溝５１ｅの対向する側面（案内面）５１ｆ、５１ｆとの間には、所定のすきまδがそれぞれ形成されている。
矩形板状部５７ｂは、平面状の最外面に、循環部材であるチューブ５７ｄが取り付けられている。チューブ５７ｄはブラケット５７ｅにより、ナット５７に対してねじ５７ｆを用いて固定されており、ボールねじ機構の動作時に、両ねじ溝５２ａ、５７ａ間に形成された螺旋状の転走路の一端から他端へと、ボール５８を戻す機能を有する。
ナット５７の右端には、一端を閉止した中空円筒状のピストン部材５９が取り付けられている。このピストン部材５９の内部には、ねじ軸５２が出し入れ自在の構成となっている。ピストン部材５９の外周面は、ハウジング５１のシリンダ部５１ｂの内周に密着嵌合され、それに対して摺動自在となっている。ピストン部材５９の右端近傍に形成された周溝５９ａ内には、Ｏリング６０が配置され、シリンダ部５１ｂ内に充填された流体が、ピストン部材５９とシリンダ部５１ｂとの間を通過して空洞部５１ａ側に漏れないように機能している（例えば、特許文献１参照。）。
こうした従来の電動リニアアクチュエータ５０では、ナット５７と一体に矩形板状部５７ｂが形成されているので、鋼材であれば、耐摩耗性や強度が得られる反面、一体構造であるため、コスト面に課題を残している。また、軽量化のため、ハウジング５１がアルミ合金からなる場合、耐摩耗性や強度が不足することがあり、改善が必要になってくる。さらに、ハウジング５１がアルミ合金からなる場合、システムエラー等で制御不能となった時、荷重に押されてハウジング５１の内壁にボールねじが慣性力で衝突することが考えられる。この場合、強度不足により故障する恐れがある。
一方、ハウジング５１を全て鋼材にして強度アップを図った場合、電動リニアアクチュエータ５０自体の質量が増すため、アクチュエータを支える取付部の剛性対策も施さなければならないと共に、自動車用では、耐摩耗性が要求され、円滑な作動性能が要求されるため、直線運動時の摺動抵抗をできる限り小さくする必要がある。
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、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上を図った電動リニア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、アルミ合金製のハウジングと、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、前記ハウジングに装着された支持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、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、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で構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔に前記ねじ軸の回り止め用の鋼製のスリーブが嵌合され、このスリーブの端部にキャップが外嵌されると共に、このキャップが前記ハウジングの袋孔の底部に嵌合されている。
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、ボールねじ機構が、ハウジングに装着された一対の支持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、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周にナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、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で構成された電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジングの袋孔にねじ軸の回り止め用の鋼製のスリーブが嵌合され、このスリーブの端部にキャップが外嵌されると共に、このキャップがハウジングの袋孔の底部に嵌合されているので、ねじ軸がハウジングに直接衝突することがなく、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上を図った電動リニア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、前記スリーブが前記ハウジングの袋孔にねじ部を介して締結されていれば、ねじ軸の回り止めを確実に行うことができる。
また、請求項３に記載の発明のように、前記ハウジングの袋孔の底部に逃がし部が形成されていれば、加工誤差を許容することができると共に、組立精度を向上させることができる。さらに、フェール時のダンパー効果を期待することができ、信頼性が向上する。
また、請求項４に記載の発明のように、前記スリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成され、前記ねじ軸の端部に係止ピンが植設されて前記凹溝に係合されると共に、前記係止ピンの表面に耐摩耗性の金属メッキが施されていれば、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５に記載の発明のように、前記スリーブの凹溝の表面に耐摩耗性の金属メッキが施されていれば、長期間に亘って摩耗を抑制することができる。
好ましくは、請求項６に記載の発明のように、前記凹溝と係止ピンに異種材からなる金属メッキが施されていれば、摺動時に互いが固着するのを防止することができる。
また、請求項７に記載の発明のように、前記キャップが鋼板から断面略コの字状に形成され、前記ハウジングの袋孔の底部に当接する底部と、この底部の縁部からリング状に折曲された鍔部とを備えると共に、この鍔部の面取り部が複数の曲率半径の円弧面からなる複合Ｒで構成されていれば、スリーブのねじ締結と、ねじ軸がキャップに衝合した状態で、キャップのハウジングの袋孔の底部への当接により発生する軸力で、キャップの角部に生じる応力を緩和することができる。
また、請求項８に記載の発明のように、前記ねじ部が前記袋孔の底部寄りに設けられていれば、温度上昇によってそれぞれ線膨張係数が異なるハウジングとスリーブのねじ締結において、温度上昇に伴う軸力の変化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、前記ハウジングの袋孔の端部に凹部が複数個形成されると共に、前記スリーブの端面の外径部をこれら凹部に向けて塑性変形させて形成した加締部によって当該スリーブの回り止めが行われていれば、アクチュエータ本体の作動環境において、特に高温の領域では、それぞれ線膨張係数が異なるハウジングとスリーブのねじ締結が緩みの状況であった場合でも、加締部によってこのねじの緩みを防止することができ、信頼性が向上する。
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、アルミ合金製のハウジングと、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、前記ハウジングに装着された支持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、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、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で構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔に前記ねじ軸の回り止め用の鋼製のスリーブが嵌合され、このスリーブの端部にキャップが外嵌されると共に、このキャップが前記ハウジングの袋孔の底部に嵌合されているので、ねじ軸がハウジングに直接衝突することがなく、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上を図った電動リニアアクチュエータを提供することができる。
アルミ合金製のハウジングと、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、前記ハウジングに装着された支持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、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、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で構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングの袋孔に鋼製のスリーブが嵌合され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成され、前記ねじ軸の端部に金属メッキされた係止ピンが植設されて前記凹溝に係合されると共に、前記スリーブの端部に鋼板プレス製のキャップが外嵌され、前記ハウジングの袋孔の底部に嵌合されている。
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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のアクチュエータ本体を示す縦断面図、図３は、図１の中間歯車部を示す要部拡大図、図４は、図３の変形例を示す要部拡大図、図５は、図１のキャップ装着部を示す要部拡大図である。
図１は、本発明に係る電動リニア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のアクチュエータ本体を示す縦断面図、図３は、図１の中間歯車部を示す要部拡大図、図４は、図３の変形例を示す要部拡大図、図５は、図１のキャップ装着部を示す要部拡大図である。
この電動リニアアクチュエータ１は、図１に示すように、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（図示せず）と、この電動モータのモータ軸３ａに取付けられた入力歯車３に噛合する中間歯車４と、この中間歯車４に噛合する出力歯車５とからなる減速機構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、このボールねじ機構８を備えたアクチュエータ本体９とを備えている。
ハウジング２はＡ６０６３ＴＥやＡＤＣ１２等のアルミ合金からなり、第１のハウジング２ａと、その端面に衝合された第２のハウジング２ｂとからなり、固定ボルト（図示せず）によって一体に固定されている。第１のハウジング２ａには電動モータが取り付けられると共に、これら第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂの衝合部には、ねじ軸１０を収容するための袋孔１１、１２が形成されている。
電動モータのモータ軸３ａは、その端部に入力歯車３が圧入により相対回転不能に取り付けられ、第２のハウジング２ｂに装着された深溝玉軸受からなる転がり軸受１３によって回転自在に支持されている。平歯車からなる中間歯車４に噛合する出力歯車５は、後述するボールねじ機構８を構成するナット１８にキー１４を介して一体に固定されている。
駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１０と一体に構成され、この駆動軸７の一端部（図中右端部）に係止ピン１５が植設されている。また、第２のハウジング２ｂの袋孔１２には後述するスリーブ１７が締結されている。そして、スリーブ１７の周方向に対向する位置に軸方向に形成された凹溝１７ａ、１７ａにねじ軸１０の係止ピン１５が係合され、ねじ軸１０が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。
ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１０と、このねじ軸１０にボール１９を介して外挿されたナット１８とを備えている。ねじ軸１０は、外周に螺旋状のねじ溝１０ａが形成されている。一方、ナット１８は、ねじ軸１０に外挿されると共に、内周にねじ軸１０のねじ溝１０ａに対応する螺旋状のねじ溝１８ａが形成され、これらねじ溝１０ａ、１８ａとの間に多数のボール１９が転動自在に収容されている。そして、ナット１８は、ハウジング２ａ、２ｂに対して、２つの支持軸受２０、２０を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。２１は、ナット１８のねじ溝１８ａを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材２１によって多数のボール１９が無限循環することができる。
各ねじ溝１０ａ、１８ａ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１９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。
ナット１８はＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、真空浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、熱処理後のスケール除去のためのバフ加工等を省略することができ、低コスト化を図ることができる。一方、ねじ軸１０はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、あるいは浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
ナット１８の外周面１８ｂには減速機構６を構成する出力歯車５が一体に固定されると共に、この出力歯車５の両側に２つの支持軸受２０、２０が所定のシメシロを介して圧入されている。これにより、駆動軸７からスラスト荷重が負荷されても支持軸受２０、２０と出力歯車５の軸方向の位置ズレを防止することができる。また、２つの支持軸受２０、２０は、両端部にシールド板２０ａ、２０ａが装着された密封型の深溝玉軸受で構成され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から摩耗粉等が軸受内部に侵入するのを防止している。
また、本実施形態では、ナット１８を回転自在に支持する支持軸受２０が同じ仕様の深溝玉軸受で構成されているので、前述した駆動軸７からスラスト荷重および出力歯車５を介して負荷されるラジアル荷重の両方を負荷することができると共に、組立時に誤組み防止のための確認作業を簡便化することができ、組立作業性を向上させることができる。なお、ここで、同じ仕様の深溝玉軸受とは、軸受の内径、外径、幅寸法をはじめ、転動体サイズ、個数および軸受内部すきま等が同一なものを言う。
また、ここでは、一対の支持軸受２０、２０のうち一方の支持軸受２０がリング状の弾性部材からなるワッシャ２７を介して第１のハウジング２ａに装着されている。このワッシャ２７は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されたウェーブワッシャからなる。そして、その内径Ｄが支持軸受２０の内輪外径ｄよりも大径に形成されている。これにより、一対の支持軸受２０、２０の軸方向ガタをなくすことができ、円滑な回転性能を得ることができると共に、ワッシャ２７が、支持軸受２０の外輪のみに当接して回転輪となる内輪とは干渉しないため、逆スラスト荷重が生じてナット１８が第１のハウジング２ａ側に押し付けられても支持軸受２０の内輪がハウジング２ａに当接して摩擦力が上昇するのを防止し、ロック状態になるのを確実に防止することができる。
ここで、減速機構６を構成する中間歯車４について説明する。図３に示すように、歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに植設され、中間歯車４は、転がり軸受２３を介してこの歯車軸２２に回転自在に支承されている。歯車軸２２の端部のうち、例えば、第１のハウジング２ａ側の端部を圧入する場合、第２のハウジング２ｂ側の端部をすきま嵌めに設定することにより、ミスアライメント（組立誤差）を許容して円滑な回転性能を確保することができる。本実施形態では、転がり軸受２３は、中間歯車４の内径４ａに圧入される鋼板プレス製の外輪２４と、保持器２５を介して外輪２４に転動自在に収容された複数の針状ころ２６とを備えた、所謂シェル型の針状ころ軸受で構成されている。これにより、入手性が高く、低コスト化を図ることができる。
また、中間歯車４の両側にはリング状のワッシャ２８、２８が装着され、中間歯車４が直接第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに接触するのを防止している。ここで、中間歯車４の歯部４ｂの幅が歯幅よりも小さく形成されている。これにより、ワッシャ２８との接触面積を小さくすることができ、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができる。ここで、ワッシャ２８は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成された平ワッシャからなる。なお、これ以外にも、例えば、黄銅や焼結金属、または、ＧＦ（グラス繊維）等の繊維状強化材が所定量充填されたＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂で形成されていても良い。
さらに、転がり軸受２３の幅が中間歯車４の歯幅よりも小さく設定されている。これにより、摩擦による軸受側面の摩耗や変形を防止することができ、円滑な回転性能を得ることができる。
図４に、図３の変形例を示す。歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに植設され、中間歯車２９は、滑り軸受３０を介してこの歯車軸２２に回転自在に支承されている。本実施形態では、中間歯車２９は、歯部２９ｂの幅が歯幅と同一に形成されると共に、滑り軸受３０は、中間歯車２９の内径２９ａに圧入され、グラファイト微粉末を添加した多孔質金属からなる含油軸受（ＮＴＮ商品名；ベアファイト）で構成されている。そして、中間歯車２９の歯幅よりも大きく設定されている。これにより、ワッシャを装着しなくても中間歯車２９が第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに接触して摩耗するのを防止し、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができると共に、部品点数増加を抑えて低コスト化を図ることができる。なお、滑り軸受３０は、これ以外にも、例えば、射出成形を可能にした熱可塑性ポリイミド樹脂で形成されていても良い。
図１に示すように、ねじ軸１０を回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持するスリーブ１７は、第２のハウジング２ｂの袋孔１２に締結されている。具体的には、第２のハウジング２ｂの袋孔１２に雌ねじ１２ａが形成され、この雌ねじ１２ａに螺合する雄ねじ１７ｂがスリーブ１７の外周に形成されている。そして、スリーブ１７を袋孔１２の底部に向かって回転させながら進めることにより、雌ねじ１２ａと雄ねじ１７ｂが係合し、スリーブ１７が第２のハウジング２ｂに締結される。
このスリーブ１７はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼から冷間圧造法によって円筒状に形成され、内周には対向する位置に軸方向に延びる貫通した凹溝１７ａ、１７ａが形成されている。そして、この凹溝１７ａの表面に無電解ニッケルメッキ等の金属メッキが施されている。一方、凹溝１７ａに係合する係止ピン１５の表面にも硬質クロムメッキ等の金属メッキが施されている。これにより、耐摩耗性が向上し、長期間に亘って摩耗を抑制することができる。なお、金属メッキとして、これ以外にも、例えば、亜鉛メッキ、ユニクロメッキ、クロメートメッキ、ニッケルメッキ、クロムメッキ、カニゼンメッキ等を例示することができる。ここで、凹溝１７ａと係止ピン１５は、摺動時に互いが固着するのを防止することができるように、金属メッキは異種材の方が好ましい。
また、本実施形態では、第２のハウジング２ｂの端面に周方向等配に凹部３１が複数個形成されると共に、スリーブ１７の端面の外径部をこれら凹部３１に向けて塑性変形させて形成した加締部３２によってスリーブ１７の回り止めが行われている。
また、本実施形態では、第２のハウジング２ｂの雌ねじ１２ａとスリーブ１７の雄ねじ１７ｂが袋孔１２の底部寄りに設けられている。これにより、温度上昇によってそれぞれ線膨張係数が異なる第２のハウジング２ｂとスリーブ１７のねじ締結において、温度上昇に伴う軸力の変化を抑制することができる。
また、アクチュエータ本体９の作動環境において、特に高温の領域では、それぞれ線膨張係数が異なる第２のハウジング２ｂとスリーブ１７のねじ締結が緩みの状況であった場合でも、加締部３２によってこのねじの緩みを防止することができ、信頼性が向上する。
ここで、スリーブ１７は第２のハウジング２ｂの底部に直接当接されておらず、キャップ３３を介して締結されている。すなわち、スリーブ１７の端部にキャップ３３が外嵌され、一体となって第２のハウジング２ｂの底部に嵌合されている。スリーブ１７とキャップ３３を別体製作することで、スリーブに形成した凹溝の加工性が向上し、精度良い溝（貫通した溝）が形成できる。また、ねじ軸１０が第２のハウジング２ｂの袋孔１２に直接衝突することがなく、第２のハウジング２ｂの損傷と摩耗の低減を図ると共に、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上を図った電動リニアアクチュエータを提供することができる。このキャップ３３は、オーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて断面略コの字状に形成され、底部３３ａと、この底部３３ａの縁部からリング状に折曲された鍔部３３ｂとを備えている。
また、キャップ３３の底部３３ａが当接する第２のハウジング２ｂの底部には逃がし部（凹み）３４が形成されている。これにより、加工誤差を許容することができると共に、組立精度を向上させることができる。さらに、フェール時のダンパー効果を期待することができ、信頼性が向上する。
キャップ３３は第２のハウジング２ｂの底部に嵌合されているが、図５に拡大して示すように、第２のハウジング２ｂの底部に嵌合される鍔部３３ｂの面取り部３５が２種類の曲率半径Ｒ、ｒの円弧面からなる複合Ｒで構成されている。これにより、スリーブ１７のねじ締結と、ねじ軸１０が図示のようにキャップ３３に衝合した状態で、キャップ３３の第２のハウジング２ｂの底部への当接により発生する軸力で、キャップ３３の角部に生じる応力を緩和することができる。
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。
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、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リニアアクチュエータに適用できる。
１ 電動リニアアクチュエータ
２ ハウジング
２ａ 第１のハウジング
２ｂ 第２のハウジング
３ 入力歯車
３ａ モータ軸
４、２９ 中間歯車
４ａ、２９ａ 中間歯車の内径
４ｂ、２９ｂ 歯部
５ 出力歯車
６ 減速機構
７ 駆動軸
８ ボールねじ機構
９ アクチュエータ本体
１０ ねじ軸
１０ａ、１８ａ ねじ溝
１１、１２ 袋孔
１２ａ 雌ねじ
１３、２３ 転がり軸受
１４ キー
１５ 係止ピン
１７ スリーブ
１７ａ 凹溝
１７ｂ 雄ねじ
１８ ナット
１８ｂ ナットの外周面
１９ ボール
２０ 支持軸受
２０ａ シールド板
２１ 駒部材
２２ 歯車軸
２４ 外輪
２５ 保持器
２６ 針状ころ
２７、２８ ワッシャ
３０ 滑り軸受
３１ 凹部
３２ 加締部
３３ キャップ
３３ａ 底部
３３ｂ 鍔部
３４ 逃がし部
３５ 面取り部
５０ 電動リニアアクチュエータ
５１ ハウジング
５１ａ 空洞部
５１ｂ シリンダ部
５１ｃ 流体出口
５１ｄ 段部
５１ｅ 案内溝
５１ｆ 案内溝の側面
５２ ねじ軸
５２ａ 雄ねじ溝
５２ｂ 丸軸部
５２ｃ フランジ部
５３ 軸受
５３ａ 内輪
５３ｂ 外輪
５４ 止め輪
５５ 間座
５６ 板ばね
５７ ナット
５７ａ 雌ねじ溝
５７ｂ 矩形板状部
５７ｃ 矩形板状部の側面
５７ｄ チューブ
５７ｅ ブラケット
５７ｆ ねじ
５８ ボール
５９ ピストン部材
５９ａ 周溝
６０ Ｏリング
Ｄ ワッシャの内径
ｄ 支持軸受の内輪外径
Ｒ、ｒ 面取り部の曲率半径
δ 矩形板状部の側面と案内溝の対向する側面との間のすきま
２ ハウジング
２ａ 第１のハウジング
２ｂ 第２のハウジング
３ 入力歯車
３ａ モータ軸
４、２９ 中間歯車
４ａ、２９ａ 中間歯車の内径
４ｂ、２９ｂ 歯部
５ 出力歯車
６ 減速機構
７ 駆動軸
８ ボールねじ機構
９ アクチュエータ本体
１０ ねじ軸
１０ａ、１８ａ ねじ溝
１１、１２ 袋孔
１２ａ 雌ねじ
１３、２３ 転がり軸受
１４ キー
１５ 係止ピン
１７ スリーブ
１７ａ 凹溝
１７ｂ 雄ねじ
１８ ナット
１８ｂ ナットの外周面
１９ ボール
２０ 支持軸受
２０ａ シールド板
２１ 駒部材
２２ 歯車軸
２４ 外輪
２５ 保持器
２６ 針状ころ
２７、２８ ワッシャ
３０ 滑り軸受
３１ 凹部
３２ 加締部
３３ キャップ
３３ａ 底部
３３ｂ 鍔部
３４ 逃がし部
３５ 面取り部
５０ 電動リニアアクチュエータ
５１ ハウジング
５１ａ 空洞部
５１ｂ シリンダ部
５１ｃ 流体出口
５１ｄ 段部
５１ｅ 案内溝
５１ｆ 案内溝の側面
５２ ねじ軸
５２ａ 雄ねじ溝
５２ｂ 丸軸部
５２ｃ フランジ部
５３ 軸受
５３ａ 内輪
５３ｂ 外輪
５４ 止め輪
５５ 間座
５６ 板ばね
５７ ナット
５７ａ 雌ねじ溝
５７ｂ 矩形板状部
５７ｃ 矩形板状部の側面
５７ｄ チューブ
５７ｅ ブラケット
５７ｆ ねじ
５８ ボール
５９ ピストン部材
５９ａ 周溝
６０ Ｏリング
Ｄ ワッシャの内径
ｄ 支持軸受の内輪外径
Ｒ、ｒ 面取り部の曲率半径
δ 矩形板状部の側面と案内溝の対向する側面との間のすきま
Claims (9)
- アルミ合金製のハウジングと、
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、前記ハウジングに装着された支持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、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
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、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、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で構成された電動リニアアクチュエータにおいて、
前記ハウジングの袋孔に前記ねじ軸の回り止め用の鋼製のスリーブが嵌合され、このスリーブの端部にキャップが外嵌されると共に、このキャップが前記ハウジングの袋孔の底部に嵌合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。 - 前記スリーブが前記ハウジングの袋孔にねじ部を介して締結されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
- 前記ハウジングの袋孔の底部に逃がし部が形成されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
- 前記スリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成され、前記ねじ軸の端部に係止ピンが植設されて前記凹溝に係合されると共に、前記係止ピンの表面に耐摩耗性の金属メッキが施されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
- 前記スリーブの凹溝の表面に耐摩耗性の金属メッキが施されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
- 前記凹溝と係止ピンに異種材からなる金属メッキが施されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
- 前記キャップが鋼板から断面略コの字状に形成され、前記ハウジングの袋孔の底部に当接する底部と、この底部の縁部からリング状に折曲された鍔部とを備えると共に、この鍔部の面取り部が複数の曲率半径の円弧面からなる複合Ｒで構成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
- 前記ねじ部が前記袋孔の底部寄りに設けられている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
- 前記ハウジングの袋孔の端部に凹部が複数個形成されると共に、前記スリーブの端面の外径部をこれら凹部に向けて塑性変形させて形成した加締部によって当該スリーブの回り止めが行われている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
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