JP2015059579A

JP2015059579A - 歯車およびこれを備えた電動アクチュエータ

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Publication number: JP2015059579A
Application number: JP2013191552A
Authority: JP
Inventors: 池田　良則; Yoshinori Ikeda; 良則池田; 隼人川口; Hayato Kawaguchi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-03-30
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: JP6247482B2

Abstract

【課題】歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制すると共に、安定した位置決め精度が得られる歯車及びこれを備えた電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】電動モータ３の回転力を伝達する減速機構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を備えた電動アクチュエータにおいて、出力歯車５の両側面で、歯底に近い部分に環状溝２７、２８が形成され、これらの環状溝２７、２８が歯車中心から互いに直径の異なる同心に、かつ溝底が互いに軸方向に重畳するように形成されると共に、当該環状溝２７、２８内に弾性部材２９、３０が充填され、この弾性部材２９、３０が液状ゴムからなる硬化性材料で形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、異音の発生を抑制した歯車およびこれを備え、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、摩擦が非常に低く、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自在とし、このナット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。その代表的なものとして、図６に示すような電動アクチュエータが知られている。この電動アクチュエータ５１は、円筒状のハウジング５２と、このハウジング５２に取り付けられた電動モータ５３と、この電動モータ５３の回転力をモータ軸５３ａを介して伝達する減速機構５６と、この減速機構５６を介して電動モータ５３の回転運動を駆動軸５７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構５８とを備えている。

減速機構５６は、電動モータ５３のモータ軸５３ａに固定された平歯車からなる入力歯車５４と、この入力歯車５４に噛合し、ナット６０の外周面に固定された出力歯車５５とで構成されている。

ボールねじ機構５８は、減速機構５６に連結され、ハウジング５２に装着された転がり軸受５９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６０ａが形成されたナット６０と、このナット６０に多数のボール６１を介して内挿され、駆動軸５７と同軸状に一体化されたねじ軸６２とで構成されている。

ねじ軸６２は、外周にナット６０のねじ溝６０ａに対応する一巻のねじ溝６２ａが形成され、このねじ溝６２ａを個別に閉ループとし、下流のボールを内径側へ沈み込ませ、ナット６０のランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すようにＳ字状に蛇行するボール循環溝６３が形成されている。

駆動軸５７はねじ軸６２と一体に構成され、駆動軸５７の一端部に、例えば、電動パーキングブレーキ機構のワイヤー（図示せず）に連結するための孔５７ａが形成されている。この駆動軸５７は、ハウジング５２に装着された焼結合金からなるブッシュ６４により摺動可能に支持されると共に、外周に装着された平行キー６６がハウジング５２に形成されたキー溝６５に係合されることにより、軸方向に相対移動可能で、相対回転不可となっている。

このように、ねじ軸６２にねじ溝６２ａが一巻だけ形成されているので、ねじ軸６２の長さを短縮することができ、電動アクチュエータ５１のコンパクト化を達成することができると共に、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図り、ボール循環機構を簡素化することができる（例えば、特許文献１参照。）。

こうした従来の電動アクチュエータ５１では、トルク伝達をする減速機構５６の入力歯車５４や出力歯車５５間に存在するバックラッシによって耳障りな歯打ち音等の異音が発生することがある。この歯打ち音は、例えば、出力歯車５５の歯車本体を介してボールねじ機構５８等の他部品に伝わり、最終的には装置全体を共振させてしまう。このような異音の発生を防止するために、図７に示すような電動パワーステアリング装置が知られている。この装置は、電動モータ（図示せず）の回転軸６７の外周面に設けた雄スプライン部６８と、被駆動軸であるウォーム軸６９の内周面に設けた雌スプライン部７０と、これら雄、雌両スプライン部６８、７０同士の間に設けた弾性歯付リング７１とにより、動力伝達機構７２を構成している。

そして、雄、雌両スプライン部６８、７０に弾性材製の弾性歯付リング７１をスプライン係合させると共に、この弾性歯付リング７１の内歯７１ａの歯底を、外歯７１ｂの歯底よりも直径方向外側に位置させ、両スプライン部６８、７０の間に弾性歯付リング７１を設けた状態で、これら各スプライン部６８、７０の各歯を円周方向に重畳させ、これら各歯の円周方向に重畳する部分同士の間に存在する弾性歯付リング７１の径方向中央部の厚さＴ１を、この部分同士の間から外れた弾性歯付リング７１の径方向両端部の厚さＴ２、Ｔ３よりも大きくすることにより歯打ち音が発生するのを低減させている（例えば、特許文献２参照。）。

また、振動を吸収する歯車として、図８に示すような低騒音歯車７３が知られている。この低騒音歯車７３は、心部７４と、心部７４の径方向外周上に形成される歯部７５とからなる金属歯車７６と、インサート成形により金属歯車７６の心部７４に形成される振動吸収材７７とを備えている。

心部７４の両側面には凹部７８ａ、７８ｂが形成され、凹部７８ａ、７８ｂの間に凹部７８ａ、７８ｂ同士を連通させると共に、凹部７８ａ、７８ｂより断面積の小さい連通部７８ｃが形成されている。そして、凹部７８ａ、７８ｂおよび連通部７８ｃに振動吸収材７７が、心部７４から離脱不能な形状で形成されている。振動吸収材７７としては、減衰効果のある、例えば、耐熱、耐油性を有する合成ゴムがある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０１１−１１７５１３号公報特開２００７−１２０５９２号公報特開平９−１７７９４３号公報

然しながら、こうした前者の従来の動力伝達機構７２では、両スプライン部６８、７０の回転方向（トルク伝達方向）に弾性部材からなる弾性歯付リング７１が介在しているため、温度環境の変化や、油分付着による体積変化、あるいは弾弾性歯付リング７１の経年変化により、安定した位置決め精度が得られなくなる恐れがあった。

また、後者の低騒音歯車７３では、歯車の高速回転時等により、振動吸収材７７が金属歯車７６の心部７４から離脱するのを防止することができ、歯部７５に発生する振動を減衰させることは可能であるが、歯車の径方向に振動吸収材７７が挟まれた形態であるので、大きなトルクを伝達する場合に、振動吸収材７７部の回転方向の剛性が不足し、所望するモータの回転量が振動吸収材７７の弾性変化によって得られず、負荷荷重の大きさによっても弾性変化量が異なるため、安定した位置決め精度が出ないという問題が生じる。

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、歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制すると共に、安定した位置決め精度が得られる歯車およびこれを備え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、歯車の両側面に環状溝が形成され、この環状溝が歯車中心から互いに直径の異なる同心状に、かつ当該歯車の軸方向両側面から互い違いに形成されると共に、前記環状溝内に弾性部材が設けられている。

このように、歯車の両側面に環状溝が形成され、この環状溝が歯車中心から互いに直径の異なる同心状に、かつ当該歯車の軸方向両側面から互い違いに形成されると共に、環状溝内に弾性部材が設けられているので、歯車の断面形状がコの字形状となり、歯車との噛合いによって梁部が撓むことになる。そして、この撓みを弾性部材によって吸収することで、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制することができると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず金属製の歯車によって行うことができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記環状溝の溝底が互いに軸方向に重畳するように形成されていれば、出力歯車の梁部を介して歯打ち音等が伝わることがない。

また、請求項３に記載の発明のように、前記環状溝が、歯幅の中心に向かって縮径するように傾斜して形成されていれば、Ｏリング等の固形ゴムからなる弾性部材を弾性変形させて装着すれば溝内で縮径して収まるため、出力歯車の回転によって弾性部材が環状溝から脱落するのを防止することができ、信頼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、前記歯車が、外周に平歯が形成され、円筒状のボス部の内周にキー溝が形成されると共に、前記ボス部から梁部に向って放射状に延びる複数のリブが形成されていれば、軽量化と低コスト化を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記歯車が焼結合金から形成されていれば、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、前記弾性部材が液状ゴムからなる硬化性材料で形成されていれば、環状溝に充填後、湿度や温度によって一定の時間が経過すれば硬化するため、製作工程と工数が簡略され、低コスト化を図ることができる。

また、本発明のうち請求項７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金属製の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アクチュエータにおいて、前記出力歯車が前記請求項１乃至６いずれかに記載の歯車で構成されている。

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を備え、このボールねじ機構が、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、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アクチュエータにおいて、出力歯車が請求項１乃至６いずれかに記載の歯車で構成されているので、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制することができると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず金属製の出力歯車によって行うので、確実かつ安定した位置決め精度が得られる電動アクチュエータを提供することができる。

本発明に係る歯車は、歯車の両側面に環状溝が形成され、この環状溝が歯車中心から互いに直径の異なる同心状に、かつ当該歯車の軸方向両側面から互い違いに形成されると共に、前記環状溝内に弾性部材が設けられているので、歯車の断面形状がコの字形状となり、歯車との噛合いによって梁部が撓むことになる。そして、この撓みを弾性部材によって吸収することで、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制することができると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず金属製の歯車によって行うことができる。

また、本発明に係る電動アクチュエータは、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金属製の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アクチュエータにおいて、前記出力歯車が前記請求項１乃至６いずれかに記載の歯車で構成されているので、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制することができると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず金属製の出力歯車によって行うので、確実かつ安定した位置決め精度が得られ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。（ａ）は、図１のボールねじ機構を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。（ａ）は、図１の出力歯車を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った要部断面図である。図３（ａ）の要部拡大図である。図４の変形例を示す要部拡大図である。従来の電動アクチュエータを示す縦断面図である。従来の電動パワーステアリング装置の動力伝達機構を示す横断面図である。従来の歯車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、外周に前記減速機構を構成する金属製の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アクチュエータにおいて、前記出力歯車の両側面で、歯底に近い部分に環状溝が形成され、これらの環状溝が歯車中心から互いに直径の異なる同心に、かつ溝底が互いに軸方向に重畳するように形成されると共に、当該環状溝内に弾性部材が充填され、この弾性部材が液状ゴムからなる硬化性材料で形成されている。

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、本発明に係る電動アクチュエータの一実施形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１のボールねじ機構を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図、図３（ａ）は、図１の出力歯車を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った要部断面図、図４は、図３（ａ）の要部拡大図、図５は、図４の変形例を示す要部拡大図である。

この電動アクチュエータ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３と、この電動モータ３のモータ軸３ａに固定された平歯車からなる入力歯車４と、この入力歯車４に噛合し、後述するナット１７の外径に固定された出力歯車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キャストによって形成され、電動モータ３が取り付けられた第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とからなる。これら第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂは固定ボルト９によって一体に固定されている。電動モータ３を取り付ける円板状のモータブラケット１０は、第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂを塞ぐようにして取り付けられ、固定ねじ１０ａによって固定されている。

電動モータ３のモータ軸３ａはモータブラケット１０から突出しており、その端部に入力歯車４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に装着されたブッシュ１１によって回転自在に支持されている。

駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１６と一体に構成され、駆動軸７の一端部（図中左端部）に、例えば、電動パーキングブレーキ機構のワイヤー（図示せず）に連結するための孔７ａが形成され、第１のハウジング２ａに装着されたブッシュ１２により摺動可能に支持されると共に、外周に装着された平行キー１３が第１のハウジング２ａに形成されたキー溝１４に係合されることにより、軸方向に相対移動可能で、相対回転不可となっている。また、第１のハウジング２ａの開口部にはカップ状の蓋部材１５が固定ねじ１５ａによって固定されている。これにより、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。

なお、ブッシュ１１、１２は焼結合金からなり、その金属粉として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。これにより、耐摩耗性を向上させ、長期間に亘って入力歯車４および駆動軸７の安定した案内支持を行うことができる。

ボールねじ機構８は、図２（ａ）に拡大して示すように、外周に一巻のねじ溝１６ａが形成されたねじ軸１６と、このねじ軸１６のねじ溝１６ａに対向し、内周に螺旋状のねじ溝１７ａが形成されたナット１７と、両ねじ溝１６ａ、１７ａ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複数のボール１８とで構成されている。ナット１７の外周には前述した出力歯車５が平行キー１９を介して相対回転不能に取り付けられると共に、第２のハウジング２ｂに嵌合された玉軸受２０と共にスペーサ２１を介して止め輪２２によっ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。これにより、歯車等の仕様変更に伴いスペーサを揃えるだけでナット１７を標準化することができ、低コスト化を図ることができる。

各ねじ溝１６ａ、１７ａ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１８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１７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１６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。

ねじ軸１６のねじ溝１６ａは閉ループとされ、ねじ溝１６ａ内に収容されるボール１８が無限循環するように構成されている。すなわち、ねじ軸１６のねじ溝１６ａを閉ループとするボール循環溝２３が設けられている。

このボール循環溝２３はＳ字状に蛇行して形成され、ねじ溝１６ａの上流側と下流側とを個別に連通連結するものであり、図２（ｂ）に示すように、ねじ溝１６ａの下流のボール１８を内径側へ沈み込ませ、ナット１７のねじ溝１７ａ間のランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すように、ボール循環溝２３の深さは、ボール１８がボール循環溝２３内でナット１７のランド部を乗り越えることができる深さとされている。

駆動軸７の外径はねじ軸１６の外径と同一径に設定され、センタレスにより外周面が形成されると共に、ポイント切削によってねじ溝１６ａおよびボール循環溝２３の成形加工を完了させた後、熱処理によってその表面に硬化層が形成されている。さらに、熱処理後、研削加工は行わず、熱処理によりねじ溝１６ａ等に付着したスケールや表層の粒界酸化層を除去するためにショットピーニングによる仕上げ加工（図示せず）が行われている。このショットピーニングは、スチールビーズの粒径を２０〜１００μｍ、噴射時間は約９０秒、噴射圧は１〜３ｋｇ／ｃｍ^２、噴射ノズルとワークの表面までの距離は略１４０ｍｍとした。こうした加工工程を採用することにより、ねじ軸１６の低コスト化を達成することができると共に、耐久性を向上させることができる。

本実施形態では、ねじ軸１６にねじ溝１６ａが一巻だけ形成されているので、ねじ軸１６の長さを短縮することができ、電動アクチュエータ１のコンパクト化を達成することができると共に、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図り、ボール循環機構を簡素化して信頼性を向上させることができる。

なお、ねじ軸１６のねじ溝１６ａを一巻とした場合、ねじ軸１６とナット１７の相対位置関係が不安定となり易いが、ねじ軸１６を軸方向に案内支持するブッシュ１２によって、ねじ軸１６とナット１７の相対位置が同軸上で安定し、ボール１８の内部負荷分布が均一となって、所望の耐久性を確保することができる。

出力歯車５は焼結合金からなり、図３（ａ）に示すように、外周に平歯５ａが形成されると共に、円筒状のボス部２４の内周にキー溝２４ａが形成されている。そして、軽量化のためにボス部２４から梁部２５に向って放射状に延びる複数のリブ２６が形成されている。

焼結合金の金属粉としては、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉの完全合金粉（合金化した溶鋼をアトマイズした鉄粉であり、粒子内に合金成分が均一な鉄粉）、あるいは、部分合金粉（純鉄粉の周りに合金粉を部分合金化して付着させた合金粉）からなる。具体的には、Ｆｅが２ｗｔ％、Ｎｉが１ｗｔ％、Ｍｏ組成のプレアロイ銅粉に微細なＮｉ粉、Ｃｕ粉、黒鉛粉をバインダで付着させたハイブリッド型の合金鋼粉（商品名；ＪＦＥ社製ＪＩＰ２１ＳＸ）を例示することができる。この焼結合金は、焼結後の冷却速度（ここでは、５０℃／ｍｉｎ以上）を速くすることにより、焼結体組織に占めるマルテンサイト相の比率が増加し、高い機械的強度（引張強さ、硬さ）が得られると共に、その後の熱処理が不要となって高精度な出力歯車を提供することができる。なお、焼入れ性を向上させるために、Ｍｏを０．５〜１．５ｗｔ％、また、靭性を向上させるために、Ｎｉを２〜４ｗｔ％含有させるのが好ましい。

また、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で形成しても良い。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が０．１３ｗｔ％、Ｎｉが０．２１ｗｔ％、Ｃｒが１．１ｗｔ％、Ｃｕが０．０４ｗｔ％、Ｍｎが０．７６ｗｔ％、Ｍｏが０．１９ｗｔ％、Ｓｉが０．２０ｗｔ％、残りがＦｅ等からなるＳＣＭ４１５を例示することができる。また、出力歯車５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。

ここで、出力歯車５の梁部２５の両側面で、歯底に近い部分に環状溝２７、２８が形成されている。これらの環状溝２７、２８は、歯車中心から互いに直径の異なる同心に形成され、これらの環状溝２７、２８内に弾性部材２９、３０が充填されている。このように、出力歯車５の梁部２５の歯底に近い両側面に環状溝２７、２８を形成することにより、断面形状がコの字形状となり、入力歯車４との噛合いによって、出力歯車５にトルク伝達する際、梁部２５の歯車本体との連結部２５ａ、２５ｂが局部的に撓むことになる。そして、この撓みを弾性部材２９、３０によって出力歯車２５の局部的変形を吸収することで、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制することができる。また、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず金属製の梁部２５によって行うので、確実かつ安定した位置決め精度が得られる。なお、ここでは、出力歯車５の軸方向側面に環状溝２７、２８をそれぞれ１ずつ設けたもの（単列のもの）を例示したが、これに限らず、出力歯車５の軸方向側面に複数設けても良い。

なお、梁部２５を介して歯打ち音等が伝わることがないよう、図４に示すように、環状溝２７、２８の溝底は互いに軸方向に重畳するように形成されている。換言すれば、環状溝２７、２８の深さＷ１、Ｗ２は歯幅Ｗの半分以上に設定されている。

弾性部材２９、３０は硬化性材料からなり、無溶剤型シリコン系や合成ゴム系の液状ゴムを例示することができる。液状ゴムは、一般的なゴムと可塑剤の両方の性質を有し、分子量が高く、また分子内に二重結合を有するため、天然ゴム、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）等の固形ゴムと共架橋することができる。そして、この液状ゴムからなる硬化性材料は、充填後、湿度や温度によって一定の時間が経過すれば硬化するため、製作工程と工数が簡略され、低コスト化を図ることができる。

次に、前述した環状溝２７、２８の変形例を図５に示す。この出力歯車３１の梁部３２の歯底に近い両側面に環状溝３３、３４が形成されている。これらの環状溝３３、３４は、歯車中心から互いに直径の異なる同心に形成され、これらの環状溝３３、３４内にＯリングからなる弾性部材３５、３６が装着されている。これにより、歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制することができると共に、安定した位置決め精度が得られる。

ここで、環状溝３３、３４は、歯幅の中心に向かって縮径するように傾斜して形成されている。すなわち、溝入口径Ｄが溝底径ｄよりも大きく設定されている。これにより、固形ゴムからなるＯリング等で構成された弾性部材３５、３６を弾性変形させて装着すれば溝内で縮径して収まるため、出力歯車３１の回転によって弾性部材３５、３６が環状溝３３、３４から脱落するのを防止することができ、信頼性を向上させることができる。

弾性部材３５、３６の材質としては、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）を例示することができる。なお、これ以外にも、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）、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ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）等からなるＯリングを装着しても良い。

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
３電動モータ
３ａモータ軸
４入力歯車
５、３１出力歯車
５ａ平歯
６減速機構
７駆動軸
７ａ孔
８ボールねじ機構
９固定ボルト
１０ブラケット
１０ａ、１５ａ固定ねじ
１１、１２ブッシュ
１３平行キー
１４、２４ａキー溝
１５蓋部材
１６ねじ軸
１６ａ、１７ａねじ溝
１７ナット
１８ボール
１９平行キー
２０玉軸受
２１スペーサ
２２止め輪
２３ボール循環溝
２４ボス部
２５、３２梁部
２５ａ、２５ｂ連結部
２６リブ
２７、２８、３３、３４環状溝
２９、３０、３５、３６弾性部材
５１電動アクチュエータ
５２ハウジング
５３電動モータ
５３ａモータ軸
５４入力歯車
５５出力歯車
５６減速機構
５７駆動軸
５７ａ孔
５８ボールねじ機構
５９転がり軸受
６０ナット
６０ａ、６２ａねじ溝
６１ボール
６２ねじ軸
６３ボール循環溝
６４ブッシュ
６５キー溝
６６キー
６７回転軸
６８雄スプライン部
６９ウォーム軸
７０雌スプライン部
７１弾性歯付リング
７１ａ内歯
７１ｂ外歯
７２動力伝達機構
７３低騒音歯車
７４心部
７５歯部
７６金属歯車
７７振動吸収材
７８ａ、７８ｂ凹部
７８ｃ連通部
Ｄ環状溝の入口径
ｄ環状溝の溝底径
Ｔ１弾性歯付リングの径方向中央部の厚さ
Ｔ２、Ｔ３弾性歯付リングの径方向両端部の厚さ
Ｗ出力歯車の歯幅
Ｗ１、Ｗ２環状溝の深さ

Claims

歯車の両側面に環状溝が形成され、この環状溝が歯車中心から互いに直径の異なる同心状に、かつ当該歯車の軸方向両側面から互い違いに形成されると共に、前記環状溝内に弾性部材が設けられていることを特徴とする歯車。
前記環状溝の溝底が互いに軸方向に重畳するように形成されている請求項１に記載の歯車。
前記環状溝が、歯幅の中心に向かって縮径するように傾斜して形成されている請求項１または２に記載の歯車。
前記歯車が、外周に平歯が形成され、円筒状のボス部の内周にキー溝が形成されると共に、前記ボス部から梁部に向って放射状に延びる複数のリブが形成されている請求項１に記載の歯車。
前記歯車が焼結合金から形成されている請求項１または４に記載の歯車。
前記弾性部材が液状ゴムからなる硬化性材料で形成されている請求項１に記載の歯車。
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金属製の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アクチュエータにおいて、
前記出力歯車が前記請求項１乃至６いずれかに記載の歯車で構成されていることを特徴とする電動アクチュエータ。