JP2014084930A

JP2014084930A - 電動リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP2014084930A
Application number: JP2012233552A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Shimizu; 辰徳清水; Keisuke Kazuno; 恵介数野
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: JP6111041B2

Abstract

【課題】歯車減速機構から発生する騒音を抑えると共に、組立作業を簡便化して低コスト化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に装着された一対の支持軸受１５、１６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１４ａが形成されたナット１４を備えた電動リニアアクチュエータにおいて、出力歯車５とナット１４の嵌合面にトレランスリング１７が最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿され、このトレランスリング１７が鋼板からプレス加工によって円を２分割した半円状に形成され、これら２つのトレランスリングを組み合わせることで略環状をなし、周方向に沿って等間隔で複数の波形部分１８が径方向外方に突出して形成されると共に、これら波形部分１８が、環状部１８ａと、この環状部１８ａ間に形成された凸状部１８ｂで構成されている。
【選択図】図２

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たりすることがなされているが、その代表的なものとして、図１１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は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ５１を備えたアクチュエータ本体５２と、電動モータ５３の回転運動をアクチュエータ本体５２に伝達する歯車減速機構５４と、歯車減速機構５４を構成する第１歯車５５に係合してアクチュエータ本体５２を位置保持する位置保持機構５６とを備えている。

ボールねじ５１は、外周面に螺旋状のねじ溝５７ａが形成され、出力軸としてのねじ軸５７と、このねじ軸５７に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝５８ａが形成されたナット５８と、対向する両ねじ溝５７ａ、５８ａによって形成された転動路に転動自在に収容された多数のボール５９とを備えている。

アクチュエータ本体５２は、ハウジング６０の内周に、ナット５８が一対の玉軸受６１、６２を介して回転自在に支持されると共に、ねじ軸５７が、ハウジング６０に対して相対回転不能で、かつ軸方向に移動自在に支持されている。そして、ナット５８が歯車減速機構５４を介して回転駆動されることにより、ねじ軸５７が直線運動に変換される。

歯車減速機構５４は、電動モータ５３のモータ軸５３ａに固定された小径の平歯車からなる第１歯車５５と、この第１歯車５５に噛合し、ナット５８の外周に一体に形成された大径の平歯車からなる第２歯車６３とから構成されている。

位置保持機構５６は、第１歯車５５に対して係脱自在に設けられているロック部材としてのシャフト６４と、このシャフト６４を第１歯車５５に対して係脱する方向に駆動する駆動手段としてのソレノイド６５とを備えている。シャフト６４は棒状をなし、ソレノイド６５によって直線駆動され、その先端部が受部６６に係脱するようになっている。このように、ソレノイド６５を制御することにより、シャフト６４が第１歯車５５に係合して回転が阻止されるので、振動荷重が作用した場合においても、係合面が滑ることなく安定してアクチュエータ本体５２のねじ軸５７を位置保持することができる（例えば、特許文献１参照。）。

こうした自動車等の車両の駆動部に使用される電動リニアアクチュエータ５０では、歯車減速機構５４から発生する騒音を抑えることが望まれている。騒音は、ナット５８の外径と第２歯車（出力歯車）６３のハメアイ部のすきまによるガタツキ音、または出力歯車６３とナット５８の芯がずれて振れ回るため騒音が発生する。ここで、歯車減速機構５４を構成する歯車５５、６３をヘリカルギヤに変え、ギヤのバックラッシを低減して騒音を抑えることもなされている。然しながら、ヘリカルギヤは、高精度に製作することによってバックラッシを低減させることも可能であるが、平歯車に比べて高価で、コスト高騰の要因となる。一方、ギヤの固定に、図１２に示すようなトレランスリングを使用したものが知られている。

この無段変速機用ボールねじ装置６７では、ナット６８のねじ溝６８ａと、ねじ軸６９のねじ溝６９ａとの間に、複数のボール７０を保持器リング７１で円周等間隔に配置する状態で介装した構造であり、複数のボール７０を駒部材７２によって循環させる構造になっている。

ナット６８は、ギヤ部材７３を介してモータなどの回転動力源（図示せず）によって回転する変速用入力軸７４に結合されている。ギヤ部材７３は、上半分の断面がほぼ逆向きコ字形の金属製のブラケット７５と、このブラケット７５における外筒部７６の外周面に一体成形される樹脂製のギヤ７７、ならびに変速用入力軸７４に外嵌されたギヤ７７が歯合する減速ギヤ７８とで構成されている。このギヤ部材７３のブラケット７５における外筒部７６の内周面に対してナット６８が嵌入されており、外筒部７６の付け根側の円周数ヶ所に設けられる凸部７９とナット６８の嵌入方向奥側の円周数ヶ所に設けられる凹部８０とを軸心方向で嵌合することにより、ギヤ部材７３とナット６８とを相対回転不可能に結合するようになっている。

また、ブラケット７５は、転がり軸受８１を介してねじ軸６９の中心孔に軸心方向移動可能に挿通される筒軸８２に対して回転自在に支持される。また、ねじ軸６９は、筒軸８２の内径側にスプライン嵌合されている入力軸８３に対して転がり軸受８４を介して支持されている。なお、筒軸８２と入力軸８３の軸心方向一端側には、対向面がテーパ状とされた一対のフランジ８５、８６が振り分けられて設けられている。フランジ８５、８６の対向面の間隔は、ねじ軸６９に対してナット６８を軸心方向に回転させながら往復移動することによって大小調節され、フランジ８５、８６の対向面間に巻き掛けられるベルト８７の巻き掛け径が変更されるようになっている。

ここで、変速用入力軸７４と減速ギヤ７８の間に、トルクリミッタ機構となるトレランスリング８８が介装されている。このトレランスリング８８は、弾性を有した波形鋼板を環状に形成してなるものであり、外周面に沿って、山部と谷部が交互に配置され、径方向に弾性を有している。

トレランスリング８８は、変速用入力軸７４の外周面に形成した周溝７４ａに外嵌して設けられると共に、トレランスリング８８の外周に減速ギヤ７８を外嵌し、トレランスリング８８の山部が減速ギヤ７８の内周面に圧接し、減速ギヤ７８がトレランスリング８８の弾性力にて保持される。

ここで、無段変速機用ボールねじ装置６７が縮小状態となり、ストッパピン８９が切欠き９０の最奥部に当接し、ナット６８ならびにブラケット７５が強制的に停止すると、変速用入力軸７４に慣性トルクが発生する。しかし、変速用入力軸７４に外嵌したトレランスリング８８の山部が回転方向に撓むことにより、慣性トルクが吸収される。その結果、変速用入力軸７４に慣性トルクが減速ギヤ７８に伝わらず、ボールねじ装置を含めた変速系に過大なトルクが作用しない。よって、ストッパピン８９や樹脂製のギヤ７７等が破損するのを防止できる。

同様に、無段変速機用ボールねじ装置６７が伸長状態となり、フランジ８５、８６どうしが当接してナット６８ならびにブラケット７５が強制的に停止した場合においても、変速用入力軸７４の慣性トルクをトレランスリング８８にて吸収することができる（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００９−１５６４１６号公報特許第３９５４３４３号公報

こうした従来の無段変速機用ボールねじ装置６７の変速用入力軸７４と減速ギヤ７８の間にはトレランスリング８８が介装されているが、このトレランスリング８８が滑ることで慣性トルクを吸収して過大トルクの発生を抑える、所謂トルクリミッタ機構としての機能を備えている。

然しながら、このトレランスリング８８は、変速用入力軸７４と減速ギヤ７８の間で周方向に滑ることで慣性トルクを吸収するものであるため、減速ギヤ７８と樹脂製のギヤ７７の噛合いや樹脂製のギヤ（変速用出力軸）７７と、それが嵌合されるブラケットの外筒部７６とのハメアイガタ等に起因して発生する騒音を抑えることは難しい。また、騒音については、入力ギヤ側にトレランスリング８８を設けるよりも、振動の発生源が多い出力ギヤ側に設ける方が効果的である。

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、歯車減速機構から発生する騒音を抑えると共に、組立作業を簡便化して低コスト化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、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、前記駆動軸と同軸状に一体化されて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、前記出力歯車とナットの嵌合面にトレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿されている。

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て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、出力歯車とナットの嵌合面にトレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿されているので、ナットに対する出力歯車の固定力がこのトレランスリングの弾性力と摩擦力で確保されるため、トレランスリングを嵌挿しない軽圧入の場合より大きな固定力を確保することができると共に、振動の減衰・抑制効果が得られ、歯車減速機構から発生する騒音を抑えることができる。また、組立作業を簡便化して低コスト化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、前記トレランスリングが鋼板からプレス加工によってリング状に形成され、周方向に沿って等間隔で複数の波形部分が径方向に突出して形成されると共に、これら波形部分が、環状部と、この環状部間に形成された凸状部で構成されていても良い。

また、請求項３に記載の発明のように、前記一対の支持軸受とナットとの嵌合面に前記トレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿されていれば、ナットに対する支持軸受の固定力がトレランスリングの弾性力と摩擦力で確保されるため、トレランスリングを嵌挿しない軽圧入の場合より大きな固定力を確保することができ、ナットを２個のトレランスリングで支持しているので、支持軸受に対するナットの同軸度を確保することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記一対の支持軸受とハウジングとの嵌合面に前記トレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿されていれば、ハウジングに対する支持軸受の固定力がトレランスリングの弾性力と摩擦力で確保されるため、トレランスリングを嵌挿しない軽圧入の場合より大きな固定力を確保することができると共に、ハウジングに対する支持軸受の同軸度を確保することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記ナットの外周面に環状の嵌合溝が形成され、この嵌合溝に前記トレランスリングが嵌挿されると共に、前記嵌合溝の幅が、前記ナットに嵌合される部材の幅よりも小さく設定されていれば、トレランスリングの軸方向のガタを抑えて安定した固定力を得ることができると共に、全体の剛性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、前記トレランスリングに複数の凸状部が形成され、これら凸状部の幅と高さが異なると共に、前記一対の支持軸受のうち一方の支持軸受と前記出力歯車が前記ナットの外周面に前記トレランスリングを介して固定されていれば、嵌合面の寸法公差の緩和だけでなく組立作業が簡素化でき、一層の低コスト化を図ることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記トレランスリングが、円を２分割した半円状をなす２つのトレランスリングを組み合わせることで、略環状をなすように構成されていても良いし、また、請求項７に記載の発明のように、前記トレランスリングが、環状の一部を切り欠いたＣ字状をなすように構成されていても良い。これにより、閉塞された嵌合溝にもトレランスリングを容易に嵌挿させることができる。

本発明に係る電動リニアアクチュエータは、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、前記駆動軸と同軸状に一体化されて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、前記出力歯車とナットの嵌合面にトレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿されているので、ナットに対する出力歯車の固定力がこのトレランスリングの弾性力と摩擦力で確保されるため、トレランスリングを嵌挿しない軽圧入の場合より大きな固定力を確保することができ、振動の減衰・抑制効果が得られ、歯車減速機構から発生する騒音を抑えることができる。また、組立作業を簡便化して低コスト化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。

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。本発明に係るトレランスリング単体を示す斜視図である。（ａ）は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す断面図、（ｃ）は、（ａ）の他の変形例を示す断面図である。図４（ａ）のトレランスリングを歯車とナット間に装着した状態を示す要部拡大図である。図４（ａ）のトレランスリングを支持軸受とナット間に装着した状態を示す要部拡大図である。図４（ａ）のトレランスリングを歯車とナット間および支持軸受とナット間に装着した実施形態を示す要部拡大図である。図７の変形例で、図４（ｂ）のトレランスリングを支持軸受とナット間および歯車とナット間に装着した状態を示す要部拡大図である。図４（ａ）のトレランスリングを支持軸受とハウジング間に装着した状態を示す要部拡大図である。図４（ｃ）のトレランスリングをナットに嵌挿した状態を示す要部拡大図である。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。従来のトレランスリングを装着した無段変速機用ボールねじ装置を示す縦断面図である。

アルミ軽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、前記駆動軸と同軸状に一体化されて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、前記出力歯車とナットの嵌合面にトレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿され、このトレランスリングが鋼板からプレス加工によって円を２分割した半円状に形成され、これら２つのトレランスリングを組み合わせることで略環状をなし、周方向に沿って等間隔で複数の波形部分が径方向外方に突出して形成されると共に、これら波形部分が、環状部と、この環状部間に形成された凸状部で構成されている。

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、本発明に係るトレランスリング単体を示す斜視図、図４（ａ）は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す断面図、（ｃ）は、（ａ）の他の変形例を示す断面図、図５は、図４（ａ）のトレランスリングを歯車とナット間に装着した状態を示す要部拡大図、図６は、図４（ａ）のトレランスリングを支持軸受とナット間に装着した状態を示す要部拡大図、図７は、図４（ａ）のトレランスリングを歯車とナット間および支持軸受とナット間に装着した実施形態を示す要部拡大図、図８は、図７の変形例で、図４（ｂ）のトレランスリングを支持軸受とナット間および歯車とナット間に装着した状態を示す要部拡大図、図９は、図４（ａ）のトレランスリングを支持軸受とハウジング間に装着した状態を示す要部拡大図、図１０は、図４（ｃ）のトレランスリングをナットに嵌挿した状態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、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のモータ軸３ａに取付けられた入力歯車４に噛合する出力歯車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、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、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３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。

このハウジング２は、Ａ６０６１やＡＤＣ１２等のアルミ合金からダイキャストによって形成され、高温に加熱して固溶体を形成させる溶体化処理、それを水中で急速冷却する焼き入れ処理、続いて室温に保持あるいは低温（１００〜２００℃）に加熱して析出させる時効硬化処理（焼きもどし処理）で構成される熱処理によって、析出相に大きな格子ひずみを生じさせ硬化させる方法、所謂析出硬化処理が施されている。これにより、量産性が良くなり、低コスト化を図ることができる共に、強度を高めてアルミ使用量を削減し、軽量化を達成することができる。

電動モータ３のモータ軸３ａは、その端部に平歯車からなる入力歯車４が圧入により相対回転不能に取り付けられると共に、入力歯車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１４にトレランスリング１７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、図示しない袋孔に装着されたガイド部材によって、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１３を介して外挿されたナット１４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、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。一方、ナット１４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１４ａが形成され、これらねじ溝１０ａ、１４ａとの間に多数のボール１３が転動自在に収容されている。そして、ナット１４は、ハウジング（図示せず）に対して、２つの支持軸受１５、１６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。１４ｂは、ナット１４のねじ溝１４ａを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材１４ｂによって多数のボール１３が無限循環することができる。

各ねじ溝１０ａ、１４ａ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１３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１４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１４の外周面には環状の嵌合溝１９が形成され、この嵌合溝１９に減速機構６を構成する出力歯車５が後述するトレランスリング１７を介して固定されると共に、この出力歯車５の両側に２つの支持軸受１５、１６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１５、１６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１５、１６は、両端部にシールド板１５ｃ、１６ａ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１４を回転自在に支持する支持軸受１５、１６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。

ここで、トレランスリング１７は、図３に示すように、炭素鋼板やステンレス鋼板からプレス加工によって形成され、周方向に沿って等間隔で複数の波形部分１８が径方向外方に突出して形成されている。これらの波形部分１８がトレランスリング１７の径方向に付勢された弾性力を有するばねとして作用する。なお、本実施形態では、トレランスリング１７は、円を２分割した半円状を成す２つのトレランスリング１７ａ、１７ｂを組み合わせることで、略環状をなすように構成されているが、これ以外にも、環状の一部を切り欠いたＣ字状をなすように構成しても良い。これにより、閉塞された嵌合溝にもトレランスリングを容易に嵌挿させることができる。また、波形部分１８が径方向内方に突出して形成されていても良い。

ここで、波形部分１８は、図４（ａ）に示すように、両端の環状部１８ａと、この環状部１８ａの略中央部に形成された凸状部１８ｂからなる。そして、環状部１８ａの内径が嵌合される一方の部材の外周面の外径よりも所定の径方向シメシロだけ小径であって、その外径（凸状部１８ｂの最大部位を結ぶ仮想円の外径）が、嵌合される他方の部材の内径よりも所定の径方向シメシロだけ大径をなすように構成されている。

具体的には、このトレランスリング１７は、図５に示すように、ボールねじ機構８を構成するナット１４の外周面に形成された環状の嵌合溝１９と出力歯車５の内径面５ａとの間に嵌挿され、環状部１８ａの内径が嵌合溝１９の外周面の外径よりも所定の径方向シメシロだけ小径であって、その凸状部１８ｂの外径が、出力歯車５の内径面５ａの内径よりも所定の径方向シメシロだけ大径をなすように構成されている。これにより、ナット１４に対する出力歯車５の固定力がこのトレランスリング１７の弾性力と摩擦力で確保されるため、トレランスリングを嵌挿しない軽圧入の場合より大きな固定力を確保することができ、振動の減衰・抑制効果が得られ、歯車減速機構６から発生する騒音を抑えると共に、低コスト化を図った電動リニアアクチュエータ１を提供することができる。

ここで、トレランスリング１７の波形部分１８の凸状部１８ｂの形状、大きさ、および個数等は、例えば、トレランスリング１７の大きさや形状、および、嵌合される部材間の距離、回転トルク、組立時の圧入荷重などに応じて任意に設定されるため、ここでは特に限定されないが、最大トルクが負荷されても滑らないような所定のシメシロを有するものとする。なお、以下に示す実施形態では、同一機能を有する部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６に示すトレランスリング２０は、ボールねじ機構８を構成するナット１４の外周面に形成された環状の嵌合溝２１と支持軸受１５、１６の内径面１５ａとの間に嵌挿されている。この場合、トレランスリング２０の波形部分２２の環状部２２ａの内径が嵌合溝２１の外周面の外径よりも所定の径方向シメシロだけ小径であって、その凸状部２２ｂの外径が、支持軸受１５、１６の内径面１５ａの内径よりも所定の径方向シメシロだけ大径をなすように構成されている。これにより、ナット１４に対する支持軸受１５、１６の固定力がトレランスリング２０の弾性力と摩擦力で確保されるため、トレランスリングを嵌挿しない軽圧入の場合より大きな固定力を確保することができ、そのバラツキを小さくすることができる。また、ナット１４を２個のトレランスリング２０で支持しているので、支持軸受１５、１６に対するナット１４の同軸度を確保することができる。

また、ここでは、ナット１４の嵌合溝２１の幅が、支持軸受１５、１６の幅よりも小さく設定されている。これにより、トレランスリング２０の軸方向のガタを抑えて安定した固定力を得ることができると共に、全体（ナット１４と支持軸受１５、１６）の剛性を高めることができる

図７に示すトレランスリング１７、２０は、ナット１４の外周面に形成された嵌合溝１９、２１、２１と出力歯車５の内径面５ａおよび支持軸受１５、１６の内径面１５ａとの間に嵌挿されている。この場合、トレランスリング１７、２０の環状部１８ａ、２２ａの内径が嵌合溝１９、２１の外周面の外径よりも所定の径方向シメシロだけ小径であって、その凸状部１８ｂ、２２ｂの外径が、出力歯車５の内径面５ａの内径および支持軸受１５、１６の内径面１５ａの内径よりも所定の径方向シメシロだけ大径をなすように構成されている。これにより、それぞれの嵌合面の寸法公差を厳しく規制することなく緩和することができ、低コスト化を図ることができる。

図４（ｂ）に示すトレランスリング２３は、波形部分２４が、環状部２４ａ、２４ｂ、２４ｅと、この環状部２４ａ、２４ｂ、２４ｅ間に形成された複列の凸状部２４ｃ、２４ｄからなる。そして、図８に示すように、ナット１４の外周面に形成された嵌合溝２５、２１と出力歯車５の内径面５ａおよび支持軸受１５、１６の内径面１５ａとの間に嵌挿されている。この場合、トレランスリング２３の環状部２４ａ、２４ｂ、２４ｅの内径が嵌合溝２５、２１の外周面の外径よりも所定の径方向シメシロだけ小径であって、その凸状部２４ｃの外径が支持軸受１５の内径面１５ａの内径、凸状部２４ｄの外径が出力歯車５の内径面５ａの内径よりも所定の径方向シメシロだけ大径をなすように構成されている。

ここでは、波形部分２４の凸状部２４ｃの高さＨ’と、凸状部２４ｄの高さＨが異なる（Ｈ’＞Ｈ）と共に、凸状部２４ｃの幅Ｌ’と、凸状部２４ｄの幅Ｌが異なる（Ｌ’＞Ｌ）。すなわち、嵌合される相手部材（支持軸受１５と出力歯車５）の内径と幅寸法、および使用時の回転トルクに対応してその嵌合面の仕様が設定されている。このように、ナット１４の外周面に嵌合される支持軸受１５と出力歯車５に単一のトレランスリング２３を嵌挿して両者を固定するようにしたので、嵌合面の寸法公差の緩和だけでなく組立作業が簡素化でき、一層の低コスト化を図ることができる。

なお、図４（ｃ）に示すように、トレランスリング２６の波形部分２７の凸状部２７ｂが軸方向に３列形成され、各凸状部２７ｂの高さＨと幅Ｌが同一に設定されると共に、環状部２７ａ、２７ｃの内径が同一に設定されていても良い。具体的には、図１０に示すように、ナット１４の外周面に形成された嵌合溝２５と、図示しない出力歯車の内径面および支持軸受の内径面との間に嵌挿されている。この場合、トレランスリング２６の環状部２７ａ、２７ｃの内径が嵌合溝２５の外周面の外径より所定の径方向シメシロだけ小径であって、その凸状部２７ｂの外径が支持軸受の内径面の内径および出力歯車の内径面の内径よりも所定の径方向シメシロだけ大径をなすように構成されている。

図９では、トレランスリング２８が、ハウジング２ａ、２ｂの内周面に形成された嵌合溝２９、２９と支持軸受１５、１６の外径面１５ｂとの間に嵌挿されている。この場合、トレランスリング２８の波形部分３０の環状部３０ａの外径がハウジング２ａ、２ｂの内径面２９の内径よりも所定の径方向シメシロだけ大径であって、その凸状部３０ｂの内径が、支持軸受１５、１６の外径面１５ｂの外径より所定の径方向シメシロだけ小径をなすように構成されている。これにより、ハウジング２ａ、２ｂに対する支持軸受１５、１６の固定力がトレランスリング２８の弾性力と摩擦力で確保されるため、トレランスリング２８を嵌挿しない軽圧入の場合より大きな固定力を確保することができると共に、ハウジング２ａ、２ｂに対する支持軸受１５、１６の同軸度を確保することができる。

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電動モータ
３ａモータ軸
４入力歯車
５出力歯車
５ａ出力歯車の内径面
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、１４ａねじ溝
１１、１２袋孔
１３ボール
１４ナット
１４ｂ駒部材
１５、１６支持軸受
１５ａ支持軸受の内径面
１５ｂ支持軸受の外径面
１５ｃ、１６ａシールド板
１７、１７ａ、１７ｂ、２０、２３、２６、２８トレランスリング
１８、２２、２４、２７、３０波形部分
１８ａ、２４ａ、２４ｂ、２４ｅ、２７ａ、２７ｃ環状部
１８ｂ、２４ｂ、２４ｃ、２７ｂ凸状部
１９、２１、２５、２９嵌合溝
５０電動リニアアクチュエータ
５１ボールねじ
５２アクチュエータ本体
５３電動モータ
５３ａモータ軸
５４歯車減速機構
５５第１歯車
５６位置保持機構
５７ねじ軸
５７ａ、５８ａねじ溝
５８ナット
５９ボール
６０ハウジング
６１、６２玉軸受
６３第２歯車
６４シャフト
６５ソレノイド
６６受部
６７無段変速機用ボールねじ装置
６８ナット
６８ａナットのねじ溝
６９ねじ軸
６９ａねじ軸のねじ溝
７０ボール
７１保持器リング
７２駒部材
７３ギヤ部材
７４変速用入力軸
７４ａ周溝
７５ブラケット
７６ブラケットの外筒部
７７樹脂製のギヤ
７８減速ギヤ
７９凸部
８０凹部
８１、８４転がり軸受
８２筒軸
８３入力軸
８５、８６フランジ
８７ベルト
８８トレランスリング
８９ストッパピン
９０切欠き
Ｈ、Ｈ’
Ｌ、Ｌ’

Claims

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、前記駆動軸と同軸状に一体化されて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、
前記出力歯車とナットの嵌合面にトレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿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。
前記トレランスリングが鋼板からプレス加工によってリング状に形成され、周方向に沿って等間隔で複数の波形部分が径方向に突出して形成されると共に、これら波形部分が、環状部と、この環状部間に形成された凸状部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。
前記一対の支持軸受とナットとの嵌合面に前記トレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
前記一対の支持軸受とハウジングとの嵌合面に前記トレランスリングが最大トルクが負荷されても滑らないシメシロをもって嵌挿されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
前記ナットの外周面に環状の嵌合溝が形成され、この嵌合溝に前記トレランスリングが嵌挿されると共に、前記嵌合溝の幅が、前記ナットに嵌合される部材の幅よりも小さく設定されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
前記トレランスリングに複数の凸状部が形成され、これら凸状部の幅と高さが異なると共に、前記一対の支持軸受のうち一方の支持軸受と前記出力歯車が前記ナットの外周面に前記トレランスリングを介して固定されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
前記トレランスリングが、円を２分割した半円状をなす２つのトレランスリングを組み合わせることで、略環状をなすように構成されている請求項１乃至６いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
前記トレランスリングが、環状の一部を切り欠いたＣ字状をなすように構成されている請求項１乃至６いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。