JP2014080995A

JP2014080995A - 電動リニアアクチュエータ

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Publication number: JP2014080995A
Application number: JP2012227499A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Ikeda; 良則池田; Keisuke Kazuno; 恵介数野; Kensuke FUNADA; 健介船田; Yasushi Tateishi; 康司立石
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN104736894A; EP2908027A1; WO2014058049A1; JP6091149B2; US20150285348A1; EP2908027A4

Abstract

【課題】ハウジングの摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなねじ軸の回り止め機構を備え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２ｂの袋孔１２に、内周に軸方向に延びる凹溝１７ａが形成されたスリーブ１７が嵌合され、ねじ軸１０の端部に係止ピン１５が植設されて凹溝１７ａに係合されると共に、スリーブ１７の外周に平坦部３１ａが形成され、このスリーブ１７の平坦部３１ａに対応して袋孔１２の内周にフラット面３４が形成されている。
【選択図】図６

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１５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１００は、電動モータ（図示せず）により回転駆動されるボールねじ軸１０１と、このボールねじ軸１０１にボール（図示せず）を介して螺合されたボールねじナット１０２とを備えるボールねじ機構１０３を採用している。電動モータのモータ軸（図示せず）が回転すると、このモータ軸に連結されたボールねじ軸１０１が回転し、ボールねじナット１０２を直線運動（図の左右方向）に移動させる。

ボールねじ軸１０１は、円筒状のハウジング１０４、１０５に２つの転がり軸受１０６、１０７によって回転自在に支承されている。これらの転がり軸受１０６、１０７は、固定用の蓋１０８を介して緩み止め用の回り止め部材１０９によって固定されている。

ボールねじ軸１０１の外周には螺旋状のねじ溝１０１ａが形成され、ボールを介して円筒状のボールねじナット１０２が螺合されている。ボールねじナット１０２の内周には螺旋状のねじ溝１０２ａが形成され、端部に大径部１１０が形成されている。

大径部１１０の側面には、端面がフラットになるようにカットされたフラット部１１１が形成されている。このフラット部１１１の略中央部には、カムフォロア（回転止め手段）１１２が径方向の外側に向けて突設されている。そして、カムフォロア１１２がハウジング１０４に形成された切欠き部（図示せず）に係合されている。

このように、カムフォロア１１２が切欠き部に嵌合されているので、ボールねじナット１０２は、ボールねじ軸１０１の回転に伴って連れ回りすることがなく、かつ、カムフォロア１１２が切欠き部に回転摺動するので、摺動摩擦や摩耗の問題を低減することができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−３３３０４６号公報

こうした従来の電動リニアアクチュエータ１００では、ボールねじナット１０２の回転止め手段としてカムフォロア１１２が使用されているため、摺動摩擦や摩耗の問題を低減すると共に、低トルク化を図ることができるが、カムフォロア１１２自体が転がり軸受を使用しているためコストが高騰する恐れがある。また、ハウジング１０４がアルミ材料を使用している場合は、摩耗対策が必要になってくる。

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、ハウジングの摩耗の低減を図ると共に、簡便な構造で低コストなねじ軸の回り止め機構を備え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スリーブが嵌合されると共に、このスリーブの外周に平坦部が形成され、このスリーブの平坦部に対応して前記袋孔の内周にフラット面が形成されて前記ハウジングの袋孔に対して前記スリーブが回り止めされている。

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スリーブが嵌合されると共に、このスリーブの外周に平坦部が形成され、このスリーブの平坦部に対応して袋孔の内周にフラット面が形成されてハウジングの袋孔に対してスリーブが回り止めされているので、簡単な構成でねじ軸の回り止めを低コストで行うことができると共に、ハウジングの摩耗の低減を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記スリーブの凹溝と平坦部が周方向に対向してそれぞれ位相をずらせた位置に一対形成されていれば、スリーブの強度・剛性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、前記スリーブの平坦部に凸条が形成され、前記袋孔のフラット面に圧入されていれば、ガタなくスリーブの回り止めを行うことができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記凸条が複数箇所に形成されていれば、圧入性や圧入部の経時的な摩耗による許容ガタツキ量の適正化を図ることができる。

また、本発明のうち請求項５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スリーブが嵌合され、このスリーブ外周面に断面が半円状の突起部が形成されると共に、前記ハウジングの袋孔に円弧状断面からなる凹み部が形成され、前記ハウジングの袋孔に対して前記スリーブに回り止めされている。

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スリーブが嵌合され、このスリーブ外周面に断面が半円状の突起部が形成されると共に、ハウジングの袋孔に円弧状断面からなる凹み部が形成され、ハウジングの袋孔に対してスリーブに回り止めされているので、簡単な構成でねじ軸の回り止めを低コストで行うことができると共に、ハウジングの摩耗の低減を図ることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記凹み部の曲率半径が前記スリーブの突起部の曲率半径よりも小さくなるように設定されていれば、ガタなくスリーブの回り止めを行うことができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記ハウジングの袋孔に、すり鉢状に遷移し、前記凹み部の溝幅に集束する案内部が形成されていれば、この案内部により、組立時、位置決め治具等の特別な組立装置を配設しなくても、スリーブをハウジングの袋孔にスムーズに精度良く圧入することができ、組立作業性を向上させることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記ハウジングの袋孔に環状溝が形成され、この環状溝に、前記スリーブを軸方向に位置決め固定する止め輪が装着されると共に、この止め輪の先端がテーパ状に形成されていれば、止め輪溝への装着時に止め輪がスリーブの端面に当接しながらスリーブを押圧するため、軸方向にガタなくスリーブを位置決め固定することができる。

また、請求項９に記載の発明のように、前記スリーブが冷間圧造法によって形成されると共に、前記袋孔のフラット面がアルミダイカスト法によって形成されていれば、量産性が向上し、低コストを図ることができる。

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スリーブが嵌合されると共に、このスリーブの外周に平坦部が形成され、このスリーブの平坦部に対応して前記袋孔の内周にフラット面が形成されて前記ハウジングの袋孔に対して前記スリーブが回り止めされているので、簡単な構成でねじ軸の回り止めを低コストで行うことができると共に、ハウジングの摩耗の低減を図ることができる。

また、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スリーブが嵌合され、このスリーブ外周面に断面が半円状の突起部が形成されると共に、前記ハウジングの袋孔に円弧状断面からなる凹み部が形成され、前記ハウジングの袋孔に対して前記スリーブに回り止めされているので、簡単な構成でねじ軸の回り止めを低コストで行うことができると共に、ハウジングの摩耗の低減を図ることができる。

本発明に係る電動リニア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のアクチュエータ本体を示す縦断面図である。図１の中間歯車部を示す要部拡大図である。図３の変形例を示す要部拡大図である。図１の第２のハウジングを示す正面図である。（ａ）は、図５のスリーブを示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の側面図、（ｃ）は、スリーブの変形例を示す斜視図である。図１の第２のハウジングを示す縦断面図である。同上斜視図である。本発明に係る電動リニア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。（ａ）は、図９のスリーブ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図である。図９のＸＩ−ＸＩ線に沿った横断面図である。図１０のスリーブの変形例で、（ａ）はスリーブの正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った横断面図、（ｃ）は、スリーブの背面図である。（ａ）は、図１２のスリーブの底板を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った横断面図、（ｃ）は、底板の背面図である。図１０のスリーブの他の変形例で、（ａ）は、図１０のスリーブの他の変形例を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。従来の電動リニアアクチュエータを示す縦断面図である。

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、内周に軸方向に延びる凹溝が形成されたスリーブが嵌合され、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、前記スリーブの外周に平坦部が形成され、このスリーブの平坦部に対応して前記袋孔の内周にフラット面が形成されている。

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第１の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の第２のハウジングを示す正面図、図６（ａ）は、図５のスリーブを示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の側面図、（ｃ）は、スリーブの変形例を示す斜視図、図７は、図１の第２のハウジングを示す縦断面図、図８は、同上斜視図である。

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が嵌合されている。このスリーブ１７は第２のハウジング２ｂの袋孔１２に装着された止め輪１６により軸方向に位置決め固定されている。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。

係止ピン１５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼あるいはＳＣｒ４３５等の浸炭軸受鋼で形成され、その表面には、炭素含有量０．８０ｗｔ％以上、５８ＨＲＣ以上の浸炭窒化層が形成されている。なお、係止ピン１５に針状ころ軸受に使用される針状ころを適用することにより、５８ＨＲＣ以上の表面硬さが得られ、耐摩耗性が優れていると共に、入手性が良く、低コスト化を図ることができる。

本実施形態では、止め輪１６は先端がテーパ状に形成されている。これにより、止め輪溝への装着時に止め輪１６がスリーブ１７の端面に当接しながらスリーブ１７を反対側（図中右側）に押圧するため、軸方向にガタなくスリーブ１７を位置決め固定することができる。

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、同一仕様の転がり軸受とは、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、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、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側の端部をすきまば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（登録商標））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５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に嵌合されている。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形成され、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。これにより、量産性が向上し、低コストを図ることができる。そして、図６（ａ）（ｂ）に示すように、一端部に大径部３１と、この大径部３１から軸方向に延びる円筒部３２とからなる。大径部３１には対向する平坦部３１ａ、３１ａが設けられ、この平坦部３１ａの略中央に軸方向に延びる凸条３３が僅かに突出して形成されている。

一方、スリーブ１７を嵌合する第２のハウジング２ｂの袋孔１２には、スリーブ１７の平坦部３１ａに対応するフラット面３４、３４がアルミダイカスト法によって形成されている。これにより、量産性が向上し、低コストを図ることができる。そして、フラット面３４にスリーブ１７の平坦部３１ａが軽圧入されることにより、ガタなくスリーブ１７の回り止めを行うことができる（図５参照）。なお、ここでは、スリーブ１７の平坦部３１ａおよび第２のハウジング２ｂのフラット面３４を対向配置したものを例示したが、基本的には一箇所でスリーブ１７の回り止めを行うことができる。

また、スリーブ１７の強度・剛性を確保するため、図６（ａ）に示すように、凹溝１７ａは平坦部３１ａと９０°位相をずらせた位置に形成されている。さらに、凸条３３は平坦部３１ａに一箇所に限らず２〜３箇所に形成しても良い。これにより、圧入性や圧入部の経時的な摩耗による許容ガタツキ量の適正化を図ることができる。

図６（ｃ）に前述したスリーブ１７の変形例を示す。このスリーブ３５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一体に形成され、一端部に大径部３６と、この大径部３６から軸方向に延びる円筒部３７とを備え、内周には対向する位置に軸方向に延びる凹溝１７ａ、１７ａが形成されている。そして、これら凹溝１７ａ、１７ａの外径側に、軸方向に延び、断面が半円状で、端部が半球状の突起部３８、３８が形成されている。

一方、図７および図８に示すように、このスリーブ３５が嵌合される第２のハウジング２ｂ’の袋孔３９は、スリーブ３５の突起部３８、３８に係合する円弧状断面からなる凹み部４０、４０が形成されている。これら凹み部４０、４０の曲率半径はスリーブ３５の突起部３８の曲率半径よりも小さくなるように設定されている。これにより、ガタなくスリーブ３５の回り止めを行うことができる。

さらに、本実施形態では、第２のハウジング２ｂ’の袋孔３９には、すり鉢状に遷移し、凹み部４０の溝幅に集束する案内部４１（図中ハッチングにて示す）が形成されている。この案内部４１により、組立時、位置決め治具等の特別な組立装置を配設しなくても、スリーブ３５を第２のハウジング２ｂ’の袋孔３９にスムーズに精度良く圧入することができ、組立作業性を向上させることができる。

図９は、本発明に係る電動リニアアクチュエータの第２の実施形態を示す縦断面図、図１０（ａ）は、図９のスリーブ単体を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った縦断面図、図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ線に沿った横断面図、図１２は、図１０のスリーブの変形例で、（ａ）はスリーブの正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った横断面図、（ｃ）は、スリーブの背面図、図１３（ａ）は、図１２のスリーブの底板を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った横断面図、（ｃ）は、底板の背面図、図１４は、図１０のスリーブの他の変形例で、（ａ）は、図１０のスリーブの他の変形例を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。なお、この実施形態は前述した実施形態（図１）と基本的にはスリーブの構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一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号を付して詳細な説明を省略する。

この電動リニアアクチュエータは、図９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。

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の一端部に係止ピン１５、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４２が嵌合されている。そして、スリーブ４２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、１５がそれぞれ係合され、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。

本実施形態では、第２のハウジング２ｂの袋孔１２の開口部に環状溝４３が形成され、この環状溝４３に装着された穴用の止め輪４４によってスリーブ４２の軸方向の抜け止めがなされている。好ましくは、冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成されたウェーブワッシャでスリーブ４２の端面を押圧するようにすれば、スリーブ４２の軸方向のガタを防止することができる。

ここで、スリーブ４２は、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金からなる。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込む、所謂ＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ）により成形されている。こうしたＭＩＭによって成形される焼結合金であれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。

前記金属粉として、後に浸炭焼入が可能な材質、例えば、Ｃ（炭素）が０．１３ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケル）が０．２１ｗｔ％、Ｃｒ（クロム）が１．１ｗｔ％、Ｃｕ（銅）が０．０４ｗｔ％、Ｍｎ（マンガン）が０．７６ｗｔ％、Ｍｏ（モリブデン）が０．１９ｗｔ％、Ｓｉ（シリコン）が０．２０ｗｔ％、残りがＦｅ（鉄）等からなるＳＣＭ４１５を例示することができる。スリーブ４２は、浸炭焼入れおよび焼戻し温度を調整して行われる。また、スリーブ４２の材料としてこれ以外にも、Ｎｉが３．０〜１０．０ｗｔ％含有し、加工性、耐食性に優れた材料（日本粉末冶金工業規格のＦＥＮ８）、あるいは、Ｃが０．０７ｗｔ％、Ｃｒが１７ｗｔ％、Ｎｉが４ｗｔ％、Ｃｕが４ｗｔ％、残りがＦｅ等からなる析出硬化系ステンレスＳＵＳ６３０であっても良い。このＳＵＳ６３０は、固溶化熱処理で２０〜３３ＨＲＣの範囲に表面硬さを適切に上げることができ、強靭性と高硬度を確保することができる。

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４２は、第２のハウジング２ｂの袋孔１２に嵌合されるが、このスリーブ４２は、図１０に示すように、カップ状に形成され、袋孔１２の底部に密着するまで嵌合される底部４５を有し、内周には対向する位置に軸方向に延び、係止ピン（図示せず）が係合する凹溝１７ａ、１７ａが研削加工によって形成されている。そして、外周には対向する位置に平坦面４６、４６が形成されている。なお、この平坦面４６は凹溝１７ａと略直交する位置に形成されている。これにより、スリーブ４２自体の強度を確保することができる。

ここで、図１１に示すように、第２のハウジング２ｂの袋孔１２には、スリーブ４２の平坦面４６、４６に対応して平面部４７、４７が形成されている。そして、この平面部４７とスリーブ４２の平坦面４６が嵌合することによって、スリーブ４２の回り止めがなされている。これにより、スリーブ４２の形状が簡素化でき、軽量化を図りつつ、加工工数の削減による低コスト化ができると共に、第２のハウジング２ｂの損傷と摩耗の低減を図ると共に、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。なお、ここでは、スリーブ４２の平坦面４６は対向する２面とされているが、負荷されるトルクによって１面であっても良い。なお、止め輪４４によってスリーブ４２の軸方向の抜け止めがなされている（図９参照）。

図１２は、前述したスリーブ４２（図１０）の変形例で、このスリーブ４８はカップ状に形成され、円筒状のスリーブ本体４９と、このスリーブ本体４９の一端部に嵌着される底板５０とで構成されている。そして、第２のハウジング２ｂの袋孔１２の底部に密着するまで嵌合されている。また、スリーブ本体４９の外周には対向する位置に平坦面５１、５１が形成されている。なお、この平坦面５１は凹溝１７ａ、１７ａと略直交する位置に形成されている。これにより、薄肉となる部分をなくし、スリーブ４８自体の強度を確保することができると共に、２体構造によりスリーブ４８の構造が簡素化され、量産性が一段と向上する。なお、このスリーブ４８も前述したスリーブ４２と同様、止め輪４４によって軸方向の抜け止めがなされているが、本実施形態においても、スリーブ４８と止め輪４４との接触面が円形に形成されているため、止め輪４４の位相に関わらず、常に止め輪４４によってスリーブ４８を均一に押圧する状態が維持でき、軸方向にガタなく安定してスリーブ４８を位置決め固定することができる。

スリーブ４８の底板５０は、図１３に示すように、スリーブ本体４９の形状に沿った形状に形成され、スリーブ本体４９の端部に嵌合される側面に一対の突起５０ａ、５０ａが一体に形成されている。これらの突起５０ａ、５０ａがスリーブ本体４９の凹溝１７ａ、１７ａに係合することにより底板５０がスリーブ本体４９に嵌着される。

図１４は、前述したスリーブ４２（図１０）の他の変形例で、（ａ）（ｂ）に示すように、このスリーブ５２は、一端部に大径部５３と、この大径部５３から軸方向に延びる円筒部５４とからなる。大径部５３には対向する平坦面５３ａ、５３ａが設けられ、この平坦面５３ａの略中央に軸方向に延びる凸条５５が僅かに突出して形成されている。そして、（ａ）に示すように、このスリーブ５２の強度・剛性を確保するため、凹溝１７ａは平坦面５３ａと９０°位相をずらせた位置に形成されている。さらに、凸条５５は平坦面５３ａに一箇所に限らず２〜３箇所に形成しても良い。これにより、圧入性や圧入部の経時的な摩耗による許容ガタツキ量の適正化を図ることができる。

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、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、３９袋孔
１３、２３転がり軸受
１４キー
１５係止ピン
１６、４４止め輪
１７、３５、４２、４８、５２スリーブ
１７ａ凹溝
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、３６大径部
３１ａ平坦部
３２、３７円筒部
３３凸条
３４フラット面
３８突起
４０凹み部
４１案内部
４３環状溝
４５底部
４６、５１、５３ａ平坦面
４７平面部
４９スリーブ本体
５０底板
５０ａ突起
５３大径部
５４円筒部
５５凸条
１００電動リニアアクチュエータ
１０１ボールねじ軸
１０１ａ、１０２ａねじ溝
１０２ボールねじナット
１０３ボールねじ機構
１０４、１０５ハウジング
１０６、１０７転がり軸受
１０８固定用の蓋
１０９緩み止め用の回り止め部材
１１０大径部
１１１フラット部
１１２カムフォロア
Ｄワッシャの内径
ｄ支持軸受の内輪外径

Claims

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スリーブが嵌合されると共に、このスリーブの外周に平坦部が形成され、このスリーブの平坦部に対応して前記袋孔の内周にフラット面が形成されて前記ハウジングの袋孔に対して前記スリーブが回り止め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。
前記スリーブの凹溝と平坦部が周方向に対向してそれぞれ位相をずらせた位置に一対形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。
前記スリーブの平坦部に凸条が形成され、前記袋孔のフラット面に圧入されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
前記凸条が複数箇所に形成されている請求項３に記載の電動リニアアクチュエータ。
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スリーブが嵌合され、このスリーブ外周面に断面が半円状の突起部が形成されると共に、前記ハウジングの袋孔に円弧状断面からなる凹み部が形成され、前記ハウジングの袋孔に対して前記スリーブに回り止め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。
前記凹み部の曲率半径が前記スリーブの突起部の曲率半径よりも小さくなるように設定されている請求項５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に、すり鉢状に遷移し、前記凹み部の溝幅に集束する案内部が形成されている請求項５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に環状溝が形成され、この環状溝に、前記スリーブを軸方向に位置決め固定する止め輪が装着されると共に、この止め輪の先端がテーパ状に形成されている請求項１または５に記載の電動リニアアクチュエータ。
前記スリーブが冷間圧造法によって形成されると共に、前記袋孔のフラット面がアルミダイカスト法によって形成されている請求項５に記載の電動リニアアクチュエータ。