JP2014240678A - 電動リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ軸の回転を防止してボールねじの作動ロックを回避すると共に、過大な荷重が負荷されても強度・耐久性を向上させた電動リニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】減速機構６を介して回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８を備え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にカップ状のスリーブ１７が嵌挿され、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、これにねじ軸１０の端部に植設された係止ピン１５が係合されて当該ねじ軸１０が回り止めされると共に、スリーブ１７とハウジング２ｂの袋孔１２との間にトレランスリング３１がシメシロを持って介装され、このトレランスリング３１が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、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。
【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ナットを回転駆動し、このナットに内挿されたボールねじ軸を軸方向駆動することによってボールねじ軸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ナット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９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。）。

特開２００９−１５６４１６号公報

こうした従来の電動リニアアクチュエータ５０では、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特徴を備えている。

然しながら、この種の電気的な制御によって必要な作動が得られる電動リニアアクチュエータ５０では、バッテリー電圧の降下により電源供給ができない状態になった場合、電動リニアアクチュエータ５０の制御が不能になることが考えられる。この場合、ねじ軸５７が押される側の荷重を受けた状況において、ソレノイド６５や電動モータ５３が作動不能となった場合は、ナット５８回りの慣性モーメントにより回転し続けるためねじ軸５７が直動する。この結果、ねじ軸５７がハウジング６０の内壁に衝突して作動ロックの状態となり、電動モータ５３での復帰ができなくなってしまう恐れがある。

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、ねじ軸の回転を防止してボールねじの作動ロックを回避すると共に、回り止め機構にトルクリミッタ機能を設けてトルクを逃がすフェールセーフに着眼し、過大な荷重が負荷されても強度・耐久性を向上させ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、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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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て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、前記ハウジングに前記ねじ軸を回り止めするためのスリーブが嵌挿され、このスリーブの円筒部と前記ハウジングの円筒部との間に形成される環状空間に弾性部材が介装され、この弾性部材が、最大トルクが負荷されても前記スリーブとハウジングが周方向に回転せず、かつ過大トルクが負荷された時に前記スリーブとハウジング間が周方向に回転する。

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、外周に減速機構を構成する出力歯車が固定され、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て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、ハウジングにねじ軸を回り止めするためのスリーブが嵌挿され、このスリーブの円筒部とハウジングの円筒部との間に形成される環状空間に弾性部材が介装され、この弾性部材が、最大トルクが負荷されてもスリーブとハウジングが周方向に回転せず、かつ過大トルクが負荷された時にスリーブとハウジング間が周方向に回転するので、振動の減衰・抑制効果が得られ、通常のトルクが負荷されている場合は、ねじ軸の回転を防止してボールねじ機構の作動ロックを回避すると共に、トルクリミッタ機能によって過大な荷重がスリーブに負荷されても、トルクを逃がすフェールセーフ機構を備え、強度・耐久性を向上させ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、前記弾性部材が鋼板からプレス加工によってリング状に形成されたトレランスリングであれば、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することができ、最大トルクが負荷されても滑らないようなシメシロを設定することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記トレランスリングが、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れば、波形部分がトレランスリングの径方向に付勢された弾性力を有するばねとして作用し、トレランスリングがスリーブの外径と袋孔との間に形成される環状空間内を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トルクリミッタ機構としての機能を備え、強度・耐久性を向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記弾性部材が合成ゴムまたは合成樹脂から形成され、前記スリーブの外周面に接合されていれば、スリーブに振動や衝撃荷重が負荷された場合、振動の減衰・抑制効果が得られ、通常のトルクが負荷されている場合は、ねじ軸の回転を防止してボールねじ機構の作動ロックを回避すると共に、トルクリミッタ機能によって過大な荷重がスリーブに負荷されても、トルクを逃がすフェールセーフ機構を備え、強度・耐久性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、前記スリーブが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。

また、請求項６に記載の発明のように、前記ハウジングがアルミ合金からダイキャストで形成されていれば、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。

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、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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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て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、前記ハウジングに前記ねじ軸を回り止めするためのスリーブが嵌挿され、このスリーブの円筒部と前記ハウジングの円筒部との間に形成される環状空間に弾性部材が介装され、この弾性部材が、最大トルクが負荷されても前記スリーブとハウジングが周方向に回転せず、かつ過大トルクが負荷された時に前記スリーブとハウジング間が周方向に回転するので、振動の減衰・抑制効果が得られ、通常のトルクが負荷されている場合は、ねじ軸の回転を防止してボールねじ機構の作動ロックを回避すると共に、トルクリミッタ機能によって過大な荷重がスリーブに負荷されても、トルクを逃がすフェールセーフ機構を備え、強度・耐久性を向上させ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。 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Ｖ−Ｖ線に沿った横断面図である。 図５の変形例を示す横断面図である。 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７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ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。

アルミ合金からダイカストによって形成されたハウジングと、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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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て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、前記ハウジングに前記ねじ軸を回り止めするためのスリーブが嵌挿され、このスリーブの円筒部と前記ハウジングの円筒部との間に形成される環状空間にトレランスリングが介装され、このトレランスリングが、最大トルクが負荷されても前記スリーブとハウジングが周方向に回転せず、かつ過大トルクが負荷された時に前記スリーブとハウジング間が周方向に回転すると共に、前記トレランスリングが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、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、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Ｖ−Ｖ線に沿った横断面図、図６は、図５の変形例を示す横断面図、図７は、本発明に係るトレランスリング単体を示す斜視図、図８（ａ）は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ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およびこの中間歯車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ダイカストによって形成され、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、このスリーブ１７の内周に軸方向に延びる凹溝１７ａ、１７ａが研削加工によって形成されている。そして、凹溝１７ａ、１７ａは周方向に対向して配設されてねじ軸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、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がキー１４を介して固定されると共に、この出力歯車５の両側に鍔部１８ｃを介して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、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。

次に、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。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、軸受の入手性が高く、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。

スリーブ１７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（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）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１７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１７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。

スリーブ１７はカップ状に形成され、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、袋孔１２の開口部に装着された止め輪１６にとって軸方向に固定されている。そして、このスリーブ１７の内周に軸方向に延びる凹溝１７ａ、１７ａが研削加工によって形成され、係止ピン１５が係合されている。この係止ピン１５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。

一方、凹溝１７ａに係合する係止ピン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。

なお、スリーブ１７の材質は前述した焼結合金に限らず、例えば、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、あるいはオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）や冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されたものであっても良い。

ここで、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に所定の径方向すきまを介して嵌挿されている。そして、スリーブ１７の外径と袋孔１２との間に形成される環状空間にスリーブ１７の回り止め部材となるトレランスリング３１が装着されている。このトレランスリング３１は、オーステナイト系ステンレス鋼板や冷間圧延鋼板からプレス加工によって形成され、図７に示すように、周方向に沿って等間隔で複数の波形部分３２が径方向外方に突出して形成されている。なお、円を２分割した半円状を成す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。

ここでは、トレランスリング３１の波形部分３２の凸状部３２ｂの形状、大きさ、および個数等は、例えば、トレランスリング３１の大きさや形状や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、例えば、８Ｎｍ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。

このトレランスリング３１の波形部分３２は、図８（ａ）に示すように、両端の環状部３２ａと、この環状部３２ａの略中央部に形成された凸状部３２ｂからなる。そして、環状部３２ａ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３２ｂ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。すなわち、トレランスリング３１の場合は、シメシロとトレランスリング３１自体のばね力で相対回転を防止している。このとき、過大トルク負荷によって一度回転したらその地点で止まり、またトルクリミッタの機能を発揮する。

具体的には、トレランスリング３１、環状部３２ａの内径がスリーブ１７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３２ｂの外径が、第２のハウジング２ｂの袋孔１２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、波形部分３２がトレランスリング３１の径方向に付勢された弾性力を有するばねとして作用し、例えば８Ｎｍ程度の最大トルクが負荷されても第２のハウジング２ｂとスリーブ１７が相対的に周方向に滑らない（回転しない）が、最大トルクの１．５倍の１２Ｎｍの過大トルクが負荷された際には、スリーブ１７を第２のハウジング２ｂに対して周方向に滑らせる（回転する）ことで過大トルクを逃がすことが可能な、所定のシメシロをトレランスリング３１に持たせることができる。これにより、トレランスリング３１は８Ｎｍの最大トルクは伝達し、１２Ｎｍの過大トルクは伝達させない所謂トルクリミッタ機構としての機能を備える。なお、スリーブ１７が第２のハウジング２ｂに対して周方向に滑る（回転する）とは、トレランスリング３１がスリーブ１７と共に滑る場合と、第２のハウジング２ｂとトレランスリング３１に対してスリーブ１７のみが滑る場合のどちらの場合であっても良い。

また、第２のハウジング２ｂに対するスリーブ１７の固定力がこのトレランスリング３１の弾性力と摩擦力で確保されるため、振動の減衰・抑制効果が得られ、通常のトルクが負荷されている場合は、ねじ軸１０の回転を防止してボールねじ機構８の作動ロックを回避すると共に、トルクリミッタ機能によって過大な荷重がスリーブ１７に負荷されても、トルクを逃がすフェールセーフ機構を備え、強度・耐久性を向上させ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。

また、図８（ｂ）に示すように、トレランスリング３３の波形部分３４の凸状部３４ｂが軸方向に３列形成され、各凸状部３４ｂの高さＨと幅Ｌが同一に設定されると共に、環状部３４ａ、３４ｃの内径が同一に設定されていても良い。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、閉塞された環状空間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３２、３４が径方向内方に突出して形成されていても良い。

前述した回り止め部材（トレランスリング）の変形例を図６に示す。この回り止め部材３５はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなる弾性部材で構成され、蒲鉾型に形成されている。この回り止め部材３５は、円筒状のスリーブ３６の外周面に対向して一対形成された平坦面（２面幅）３６ａ、３６ａに加硫接着により一体に接合され、第２のハウジング２ｂの袋孔１２に所定のシメシロを介して嵌挿されている。スリーブ３６に振動や衝撃荷重が負荷された場合、前述したトレランスリングと同様、振動の減衰・抑制効果が得られ、通常のトルクが負荷されている場合は、ねじ軸１０の回転を防止してボールねじ機構８の作動ロックを回避すると共に、トルクリミッタ機能によって過大な荷重がスリーブ３６に負荷されても、トルクを逃がすフェールセーフ機構を備え、強度・耐久性を向上させることができる。また、回り止め部材３５が合成ゴム等の弾性部材の場合は、接着剤（例えば加硫接着など）で、ハウジングとスリーブとの間を接着させる。この時、接着する箇所は、ハウジングとゴム、ゴムとスリーブとで周方向にずらした位置にて接着しても良い。これにより、ゴムの弾性変形を利用して、ハウジングとスリーブとが相対回転可能となる（トルクを逃がすことが可能）。この場合は、過大トルク負荷によって一度回転後、過大トルクの負荷がなくなった時点で、元の場所に戻る。

なお、回り止め部材３５の材質としては、例示したＮＢＲ以外にも、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、あるいはシリコンゴム等を例示することができる。

また、回り止め部材３５は合成ゴムに限らず、ＧＦ（ガラス繊維）等の繊維状強化材が含有されたＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂で形成され、インサート成形によってスリーブ３６に一体に接合されていても良い。これにより、ねじ軸１０を介してスリーブ３６に衝撃荷重が負荷されてもそれを緩和することができる。なお、繊維状強化材としては、ＧＦに限らず、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。さらに、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ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）等の熱可塑性の合成樹脂、あるいは、ＰＦ（フェノール樹脂）、ＥＰ（エポキシ樹脂）、ＰＩ（ポリイミド樹脂）等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。

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 中間歯車の歯部
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
１３ 転がり軸受
１４ キー
１５ 係止ピン
１６ 止め輪
１７、３６ スリーブ
１７ａ 凹溝
１８ ナット
１８ｂ ナットの外周面
１８ｃ 鍔部
１９ ボール
２０ 支持軸受
２０ａ シールド板
２１ 駒部材
２０ａ 支持軸受の内径面
２０ｂ 支持軸受の外径面
２２ 歯車軸
２３ 転がり軸受
２４ 外輪
２５ 保持器
２６ 針状ころ
２７、２８ ワッシャ
３０ 滑り軸受
３１、３３ トレランスリング
３２、３４ 波形部分
３２ａ、３４ａ、３４ｃ 環状部
３２ｂ、３４ｂ 凸状部
３５ 回り止め部材
３６ａ 平坦面
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
Ｄ ワッシャの内径
ｄ 支持軸受の内輪外径
Ｈ 凸状部の高さ
Ｌ 凸状部の幅

Claims (6)

1. 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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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て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、
   前記ハウジングに前記ねじ軸を回り止めするためのスリーブが嵌挿され、このスリーブの円筒部と前記ハウジングの円筒部との間に形成される環状空間に弾性部材が介装され、この弾性部材が、最大トルクが負荷されても前記スリーブとハウジングが周方向に回転せず、かつ過大トルクが負荷された時に前記スリーブとハウジング間が周方向に回転することを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
2. 前記弾性部材が鋼板からプレス加工によってリング状に形成されたトレランスリングである請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
3. 前記トレランスリングが、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２に記載の電動リニアアクチュエータ。
4. 前記弾性部材が合成ゴムまたは合成樹脂から形成され、前記スリーブの外周面に接合されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
5. 前記スリーブがＭＩＭによって成形される焼結合金である請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
6. 前記ハウジングがアルミ合金からダイキャストで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。

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