JP2015180842A - 直動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】カムフォロアを設けることなく、偏磨耗を抑制することができる直動アクチュエータを提供する。
【解決手段】直線運動要素と対向する固定部１４ｂに配設されて案内突起と係合して案内突起３６，３７を軸方向に案内するガイド部材４０は軸方向に延在して互いに対向している一対の摺動面４０ｂ２，４０ｃ２を形成し、固定部の直線運動要素に対面する位置に軸方向に形成した支持孔４１ａ，４１ｂに回動自在に保持されているとともに、一対の摺動面に側面が摺動する案内突起の半径方向外方の端部位置を、ガイド部材の回動中心Ｐｇより半径方向外方に位置させている。そして、案内突起の一対の側面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の基部に向かうに従い幅寸法が徐々に減少したテーパー面４０ｂ２，４０ｃ２として形成され、一対の摺動面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の端部まで同一寸法で離間した平行面である。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備えた直動アクチュエータに関する。

この種の直動アクチュエータは、ボールねじ軸とこれに多数のボールを介して螺合するボールねじナットとを有するホールねじ機構を有し、ボールねじ軸及びボールねじナットの一方を回転駆動する回転運動要素とし、他方を直線移動させる直線運動要素としている。このとき、直線運動要素が直線移動するには回転運動要素と供回りすることを防ぐ必要があり、通常、固定部に軸方向に形成した案内溝に直線運動要素に形成した案内突起を係合させて回り止めを行うようにしている。

例えば、ハウジングに装着された転がり軸受を介して回転可能に、且つ軸方向移動不可に支持されたナットと、このナットに多数のボールを介して内装され、駆動軸と同軸上に一体化されたねじ軸とで構成されるボールねじ機構を備えた電動アクチュエータが知られている(特許文献1参照)。この電動アクチュエータは、ハウジングに互いに対向する平坦面を有する円筒状の袋孔が形成され、この袋孔に回り止め部材が平坦面に係合する平坦面を有する略四角形状に形成されて軸方向に移動自在に嵌挿されている。また、回り止め部材の内周に螺旋状の突条が形成され、この突条をねじ溝に係合させてねじ軸がハウジングに対して回転不可に、且つ軸方向移動可能に支持されている。

このような電動アクチュエータでは、回転運動要素と直線運動要素とは両者の螺合状態の逸脱を防止するために、直線運動要素の軸方向のストロークを規制するストッパを設けるようにしている。
このために、ナット部材と回転駆動力が伝達される断面Ｃ字状のブラケットとを一体に構成し、ナット部材にボールを介して固定配置されたねじ軸を螺合させ、ねじ軸にストッパピンを形成するとともに、ブラケットに切欠きを形成し、ナット部材を回転させながら縮み方向に移動させたときに、所定位置でストッパピンに切欠きが当接して強制停止するようにしたボールねじ装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

一方、直線運動要素では、回転運動要素による回転力による供回りを抑制するために、回り止め機構を設けるようにしている。
このために、ナットにボールを介して螺合されたねじ軸を備え、ナットに形成された回り止め部材をハウジングに形成された案内溝内に係合させて回り止めを行うようにしたボールねじ機構が提案されている（例えば、特許文献３参照）。逆に、ハウジングに固定されたピンをナットに形成した溝内に摩擦低減部材となるブッシュを介して係合させて回り止めを行うアクチュエータも提案されている（例えば、特許文献４参照）。

また、ボールねじナットの大径部にフラット面を形成し、このフラット面の略中央部にカムフォロアを径方向の外側に向けて突設し、カムフォロアの先端をハウジングの切り欠き部に回転摺動可能に嵌合させることにより、ボールねじナットがボールねじ軸の回転に伴って回転することを抑制するような電動アクチュエータが提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特開２０１０−２７０８８７号公報 特開２００３−１２０７８２号公報 特開２００５−２９９７２６号公報 特開２００５−１６３９２２号公報 特開２００７−３３３０４６号公報

ところで、特許文献１に記載された従来例にあっては、直線運動要素となるねじ軸の回り止めを行う回り止め機能のみを有するので、ストロークエンドでは、回り止め部材がナットに突き当たって停止することになり、ロック状態に陥る虞がある。
このストロークエンドでのロック状態に陥ることを回避するためには、特許文献２に記載された従来例のように、直線運動用途のストロークエンドを規定するストッパ機能を設ける必要がある。しかしながら、これら特許文献２に記載された従来例では、直線運動要素のストロークエンドを規制するストッパ機能のみを有するので、直線運動要素の回り止めを行うには、別途回り止め機構を設ける必要がある。

すなわち、図１８（ａ）及び（ｂ）に概念的に示すように、回転駆動されるボールねじナット１００に図示しないボールを介してボールねじ軸１０１を螺合させ、このボールねじ軸１０１にストロークエンドでボールねじナット１００に近接する係止突起１０２を形成し、ボールねじナット１００に係止突起１０２に係止される係止片１０３を形成する。そして、ボールねじ軸１０１には、係止突起１０２とはボールねじナット１００を挟んで反対側に案内突起１０４を突出形成し、この案内突起１０４をボールねじ軸１０１に沿う固定部に形成した案内溝１０５に係合させて回り止めを行うようにする。

このように、係止突起１０２及び係止片１０３によるストッパ機能と案内突起１０４及び案内溝１０５による回り止め機能とを個別に設けるため、構成が複雑となるという未解決の課題がある。また、ボールねじ軸１０１がストロークエンドに達して、係止突起１０２にボールねじナット１００の係止片１０３が係止されたたときに、回転駆動されるボールねじナット１００に大きなトルクが入力されると、この入力トルクは係止片１０３及び係止突起１０２を介してボールねじ軸１０１に伝達され、このボールねじ軸１０１から案内突起１０４及び案内溝１０５で構成される回り止め機構へ伝達される。この時、ボールねじナット１００及びボールねじ軸１０１間には入力トルクの反力としてラジアル荷重が発生してしまう。ボールねじ機構はラジアル荷重が入らない状態で使用するのが一般的であり、このようなラジアル荷重が発生する状況は好ましくないという未解決の課題もある。

また、直線運動要素の回り止めを行うためには、特許文献３に記載されているように、回り止め部材をハウジングの案内部を構成する切欠の当接部に係合させているが、この場合には、回り止め部材が切欠の当接部に摺接するので、回り止め部材及び当接部間での接触抵抗が大きくなるとともに、摩（磨）耗が発生することになる。
これら接触抵抗や摩（磨）耗を低減するために、特許文献４に記載された従来例では、摩擦低減部材を用いることにより、溝と突起の接触抵抗を小さくして摩擦を抑制するようにしている。しかしながら、通常、組立性や加工時のバラツキを考慮して、溝と突起との間には所定隙間を設けているので、突起が溝側壁に当接しても、突起と溝側壁は角度を持った状態で接触し、点接触（或いは線接触）となって、接触箇所の面圧が高くなり、長期間使用した場合に、偏磨耗、ガタの増大に繋がるという未解決の課題がある。

また、特許文献５に記載された従来例にあっては、カムフォロアを溝に回転摺動可能に嵌合しているので、磨耗に対しては効果を有するが、カムフォロアを設けると突起寸法が大きくなるとともに、製造コストが嵩むという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、カムフォロアを設けることなく、偏磨耗を抑制することができる直動アクチュエータを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載の直動アクチュエータは、回転運動要素及び直線運動要素を有し、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、ボールねじ機構は、直線運動要素に設けた半径方向に突出する案内突起と、直線運動要素と対向する固定部に配設されて案内突起と係合して当該案内突起を軸方向に案内するガイド部材とを有して、直線運動要素の回り止めを行う構成とされ、ガイド部材は、軸方向に延在して互いに対向している一対の摺動面を形成し、固定部の直線運動要素に対面する位置に軸方向に形成した支持孔に回動自在に保持されているとともに、一対の摺動面に側面が摺動する案内突起の半径方向外方の端部位置を、ガイド部材の回動中心より半径方向外方に位置させ、案内突起の一対の側面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の基部に向かうに従い幅寸法が徐々に減少したテーパー面として形成されており、一対の摺動面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の端部まで同一寸法で離間した平行面として形成した。

また、請求項２記載の発明は、回転運動要素及び直線運動要素を有し、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、ボールねじ機構は、直線運動要素に設けた半径方向に突出する案内突起と、直線運動要素と対向する固定部に配設されて案内突起と係合して案内突起を軸方向に案内するガイド部材とを有して、直線運動要素の回り止めを行う構成とされ、ガイド部材は、軸方向に延在して互いに対向している一対の摺動面を形成し、固定部の前記直線運動要素に対面する位置に軸方向に形成した支持孔に回動自在に保持されているとともに、一対の摺動面に側面が摺動する案内突起の半径方向外方の端部位置を、ガイド部材の回動中心より半径方向外方に位置させ、案内突起の一対の側面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の基部に向かうに従い幅寸法が徐々に減少したテーパー面として形成されており、一対の摺動面の少なくとも回動中心より半径方向内方の面形状は、半径方向内方に向かうに従い、互いの面が徐々に離間するテーパー面として形成した。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の直動アクチュエータにおいて、
摺動面及び案内突起の側面の接触面積は、回動中心を境として半径方向外方側の接触面積と半径方向内方側の接触面積とが等しくなるようにした。
また、請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の直動アクチュエータにおいて、ガイド部材は、直線運動要素のストロークエンドで案内突起に係合することで直線運動要素のストロークを停止させるストローク停止部を設けている。
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の直動アクチュエータにおいて、ガイド部材は、支持孔の内周面に形成した円周方向に延在する凹条に嵌まり込む係合基部を備え、係合基部が、直線運動要素のストロークエンドで案内突起が係合するストローク停止部である。

また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の直動アクチュエータにおいて、ガイド部材は、係合基部の一方の面から互いに平行に延在し、互いに対向する面を一対の摺動面とした一対の案内腕部を備えている。
さらに、請求項７記載の発明は、請求項１から６の何れか１項に記載の直動アクチュエータにおいて、前記直線運動要素にその中心軸を挟む対称位置に一対の前記案内突起を形成し、前記固定部の前記直線運動要素の中心軸を挟む対象位置に一対の前記支持孔を形成し、一対の前記支持孔に一対の前記ガイド部材を個別に回動自在に保持し、前記一対のガイド部材の一対の摺動面の間に前記一対の案内突起を個別に配置した。

本発明によれば、ボールねじ機構の軸方向移動要素に形成した案内突起を軸方向に摺動させる一対の摺動面をガイド部材に形成し、このガイド部材を固定部に回動可能に支持するようにしたので、突起を案内する案内溝が突起の傾きに倣うことになり、カムフォロアを設けることなく、長期の使用による偏磨耗の発生を防止できるという効果が得られる。

本発明に係る第１実施形態の直動アクチュエータを示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線上の断面図である。 図２のＢ−Ｂ線上の断面図である。 図３のＣ−Ｃ線上の断面図である。 ボールねじ機構の正面図である。 図５のＤ−Ｄ線上の断面図である。 ボールナットを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｃ）のＥ−Ｅ線上の断面図である。 回り止め部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は断面図である。 回り止め部材とボールねじ軸との結合状態を示す図である。 ガイド部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は背面図である。 第１実施形態の案内突起とガイド部材との位置関係を示す説明図である。 第１実施形態のガイド部材の倣い動作の第１段階の説明に供する説明図である。 第１実施形態のガイド部材の倣い動作の第２段階の説明に供する説明図である。 第１実施形態のガイド部材の倣い動作の他の第１段階の説明に供する説明図である。 第１実施形態のガイド部材の倣い動作の他の第２段階の説明に供する説明図である。 本発明に係る第２実施形態の直動アクチュエータの断面図である。 本発明に係る第２実施形態の案内突起とガイド部材との位置関係を示す説明図である。 従来例を示す概略構成図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１及び第２実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る直動アクチュエータの第１実施形態を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４は図３のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
図中、１０は直動アクチュエータであって、この直動アクチュエータ１０は、ともに例えばアルミニウム又はアルミニウム合金でダイキャスト成形された主ハウジング１１Ａ及び副ハウジング１１Ｂを有する。
主ハウジング１１Ａは、図２及び図３に示すように、電動モータ１２を前面側に装着するモータ装着部１３と、このモータ装着部１３と並列に配設されたボールねじ機構２０を背面側に装着するボールねじ機構装着部１４とを有する。これらモータ装着部１３及びボールねじ機構装着部１４は、互いの中心軸が平行となるように形成されている。

モータ装着部１３は、前面側に形成された電動モータ１２の取付フランジ１２ａを取付けるフランジ取付部１３ａと、このフランジ取付部１３ａの背面側に形成された電動モータ１２の大径部１２ｂを挿入する大径孔部１３ｂと、この大径孔部１３ｂの背面側に連通する電動モータ１２の小径部１２ｃを挿入する小径孔部１３ｃと、この小径孔部１３ｃの背面側に連通するピニオン収納部１３ｄとを有する。
ボールねじ機構装着部１４は、図３に示すように、背面側に形成したモータ装着部１３の小径孔部１３ｃに対応する位置に形成したボールねじ機構収納部１４ａと、このボールねじ機構収納部１４ａに連通して前方に延長する円筒部１４ｂと、この円筒部１４ｂの前端に連通するシール収納部１４ｃとを有する。

副ハウジング１１Ｂは、図２に示すように、主ハウジング１１Ａの背面側に形成したピニオン収納部１３ｄ及びボールねじ機構収納部１４ａを覆う形状に構成されている。この副ハウジング１１Ｂは、主ハウジング１１Ａのピニオン収納部１３ｄ及びボールねじ機構収納部１４ａに対応するピニオン収納部１６及びボールねじ機構収納部１７を形成している。ここで、ボールねじ機構収納部１７に背面側にボールねじ収納部１７ａが形成されており、このボールねじ収納部１７ａの後述するボールねじナット２２の軸方向端面と接触する位置にスラストニードル軸受１７ｂを配置している。

電動モータ１２は、図２に示すように、その出力軸１２ｄの先端にピニオンギヤ１５を装着している。そして、電動モータ１２をモータ装着部１３に装着する。この電動モータ１２の装着は、電動モータ１２をピニオンギヤ１５側からモータ装着部１３に挿入して、ピニオンギヤ１５をピニオン収納部１３ｄに収納した状態で、取付フランジ１２ａをフランジ取付部１３ａに取付けることにより行う。
一方、ボールねじ機構２０は、主ハウジング１１Ａ及び副ハウジング１１Ｂのボールねじ機構収納部１４ａ及び１７にシール付の転がり軸受２１ａ及び２１ｂによって回転自在に支持した回転運動要素としてのボールねじナット２２と、このボールねじナット２２に多数のボール２３（図６参照）を介して螺合する直線運動要素としてのボールねじ軸２４とを備えている。

ボールねじナット２２は、図７に示すように、内周面にボールねじ溝２５ａ及び循環溝２５ｂを形成した円筒部材２５で構成している。ここで、ボールねじナット２２のボール循環方式としては、図７（ｄ）に示すように、例えばボール循環部が１巻きに１箇所存在するＳ字状の循環溝２５ｂをボールねじナット２２と一体に形成した形態を採用している。そして、循環溝２５ｂは冷間鍛造によって形成され、ボールねじ溝２５ａは切削加工により形成される。

この円筒部材２５は、外周面における軸方向の両端部側をボールねじ機構収納部１４ａに転がり軸受２１ａ及び２１ｂを介して回転自在に支持されている。そして、円筒部材２５の外周面の転がり軸受２１ａ及び２１ｂの内輪間にインボリュートスプライン軸部２５ｃを形成している。さらに、正面から見て扇状の係止部となるストッパ部２５ｄを円筒部材２５の前面側端面に一体に突出形成している。
ここで、ストッパ部２５ｄは、回転運動要素となるボールねじナット２２のボールねじ溝２５ａ及び循環溝２５ｂの少なくとも一方の溝加工前に成形し、ボールねじ溝２５ａ及び循環溝２５ｂの少なくとも一方の加工基準とすることが好ましい。

円筒部材２５は、インボリュートスプライン軸部２５ｃに例えばガラス繊維入り合成樹脂材等を射出成形したドリブンギヤ２６をスプライン結合している。このドリブンギヤ２６は電動モータ１２の出力軸１２ｄに装着されたピニオンギヤ１５に噛合している。ドリブンギヤ２６には、内周面にインボリュートスプライン軸部２５ｃに噛合するインボリュートスプライン孔部２６ａを形成している。
そして、ドリブンギヤ２６を円筒部材２５に装着するには、図５及び図６に示すように、ドリブンギヤ２６のインボリュートスプライン孔部２６ａを円筒部材２５のインボリュートスプライン軸部２５ｃに噛合させる。そして、ドリブンギヤ２６の内周面側の軸方向端部に転がり軸受２１ａ及び２１ｂの内輪を当接させるように圧入嵌合する。これにより、ドリブンギヤ２６を円筒部材２５に軸方向及び回転方向に移動不可能に固定できる。

ボールねじ軸２４は、図２及び図３に示すように、主ハウジング１１Ａに形成した円筒部１４ｂ及び副ハウジング１１Ｂに形成したボールねじ収納部１７ａに装着されている。このボールねじ軸２４は、図６に示すように、軸方向の中央部より後端側（図６の右側）に形成されたボールねじ部３１と、このボールねじ部３１の前端側（図６の左側）に連接するボールねじ部３１より小径のインボリュートスプライン軸部３２と、このインボリュートスプライン軸部３２の前端に連接するインボリュートスプライン軸部３２より小径の連結軸部３３とで構成されている。

このボールねじ軸２４のインボリュートスプライン軸部３２に、図２、図３及び図６に示すように、回り止め部材３４をスプライン係合している。この回り止め部材３４は、図８に示すように、内周面にインボリュートスプライン孔部３５ａを形成した円筒部３５と、この円筒部３５の外周面における左右対称位置に形成された半径方向に突出する案内突起３６及び３７とを有する。案内突起３６及び３７は、径方向外方の端部から径方向内方の基部までの幅寸法が同一に設定されている。

そして、回り止め部材３４は、図９に示すように、インボリュートスプライン孔部３５ａにボールねじ軸２４のインボリュートスプライン軸部３２をスプライン結合した状態で、図９で拡大図示するように、インボリュートスプライン軸部３２の前端側を軸方向から、円周方向複数箇所、例えば上下左右の４箇所を加締めることにより加締め部３２ａを形成する。したがって、回り止め部材３４は、スプライン結合によって回転不能とされるとともに、加締め部３２ａによってボールねじ軸２４の軸方向に移動不能とされてボールねじ軸２４に固定されている。

一方、主ハウジング１１Ａの円筒部１４ｂの内周面には、図４に示すように、１８０°対称位置に、ガイド部材４０を回動自在に保持する支持孔４１ａ及び４１ｂを軸方向に延長して形成している。これら支持孔４１ａ及び４１ｂのそれぞれは、断面形状が半円形より大きい弦を円筒部１４ｂの内周面に開口する形状に形成している。
したがって、ガイド部材４０を保持したときに、ガイド部材４０が支持孔４１ａ及び４１ｂから脱落して円筒部１４ｂの内周面に突出することを防止している。これら支持孔４１ａ及び４１ｂの前端は、シール収納部１４ｃに開口している。
そして、支持孔４１ａ及び４１ｂには、半径方向外方に突出する凹条４１ｃを支持孔４１ａ及び４１ｂの前端側（図３の左側）に形成している。

ガイド部材４０は、例えば鋼を材料とし、図１０に示すように、板形状の係合基部４０ａと、この係合基部４０ａの一方の面から互い平行に延在して形成された一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃとで構成されている。
係合基部４０ａは、支持孔４１ａ及び４１ｂの前端側に形成した凹条４１ｃに嵌まり込んで軸方向の移動が規制される。この係合基部４０ａが凹条４１ｃに嵌まり込むと、一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃが支持孔４１ａ、或いは支持孔４１ｂに沿って延在する。ここで、一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃの外周４０ｂ１，４０ｃ１は、支持孔４１ａ及び４１ｂの内周面と略同一の形状、すなわち、半円形より大きい弦に形成されている。

また、一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃの互いに対向する面４０ｂ２，４０ｃ２は、図１０（ｄ）で示すように、一端側（図の上部）から他端側（図の下部）に向かうに従い、互いに平行な仮想面Ｋ１，Ｋ２に対して、θの角度を有して互いに離間する方向に傾斜しているテーパー面（以下、テーパー面４０ｂ２，４０ｃ２と称する）として形成されている。そして、これらテーパー面４０ｂ２，４０ｃ２の最小幅Ｈｍｉｎ（テーパー面４０ｂ２の上部及びテーパー面４０ｂ２の上部を結んだ距離）は、ボールねじ軸２４の回り止め部材３４の案内突起３６，３７の幅より僅かに広い幅に設定されている。

そして、第１本実施形態のテーパー面４０ｂ２，４０ｃ２は、ガイド部材４０の回転中心Ｐｇを境界として一端（図の上部）までの径方向長さと、他端（図の下部）までの径方向長さが同一となるように形成されている。
次に、上記直動アクチュエータ１０の組立方法を説明する。
先ず、主ハウジング１１Ａの支持孔４１ａ及び４１ｂにそれぞれガイド部材４０を装着保持する。このガイド部材４０を支持孔４１ａ（又は４１ｂ）に装着するには、支持孔４１ａ（又は４１ｂ）の前端側に形成した凹条４１ｃに係合基部４０ａを嵌め込むとともに、一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃを、その外周４０ｂ１，４０ｃ１が支持孔４１ａ（又は４１ｂ）の内周面に接触するように、支持孔４１ａ（又は支持孔４１ｂ）内に配置する。

ガイド部材４０の係合基部４０ａが凹条４１ｃ内に位置するので、ガイド部材４０の軸方向の移動が阻止される。
一方、ボールねじ機構２０を別途組立てる。このボールねじ機構２０の組立ては、先ず、ボールねじナット２２の円筒部材２５の外周面における軸方向の中央部にドリブンギヤ２６をスプライン結合させ、その両脇に転がり軸受２１ａ及び２１ｂを装着し、これら転がり軸受２１ａ及び２１ｂの内輪によってドリブンギヤ２６を固定する。

その後又はその前に、ボールねじ軸２４を、ボールねじナット２２内にボール２３を介して螺合させる。その後又はその前にボールねじ軸２４に回り止め部材３４をスプライン結合した状態で、インボリュートスプライン軸部３２を加締めることにより、回り止め部材３４をボールねじ軸２４に軸方向及び回転方向に移動不可能に固定する。これにより、図６に示すボールねじ機構２０が構成される。
ここで、回り止め部材３４の装着位置は、ボールねじナット２２及びボールねじ軸２４間のボールの外部への抜け出しを阻止可能なストロークエンドで案内突起３６をガイド部材４０の一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃの間に位置させる。

そして、ボールねじ機構２０を主ハウジング１１Ａのボールねじ機構収納部１４ａに連結軸部３３側から挿入し、回り止め部材３４の案内突起３６及び３７を主ハウジング１１Ａに装着されたガイド部材４０の一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃの間に位置させる。最後に、転がり軸受２１ａの外輪をボールねじ機構収納部１４ａの内周面に嵌合させながらドリブンギヤ２６ボールねじ機構収納部１４ａに収納して、主ハウジング１１Ａへのボールねじ機構２０の装着を完了する。

その後、電動モータ１２をそのピニオンギヤ１５側から主ハウジング１１Ａのモータ装着部１３内に挿入して、ピニオンギヤ１５をボールねじ機構２０のドリブンギヤ２６に噛合させる。次いで、電動モータ１２の取付フランジ１２ａをフランジ取付部１３ａにボルト締めする。
なお、電動モータ１２の主ハウジング１１Ａへの装着は、主ハウジング１１Ａへのボールねじ機構２０の装着前に行うようにしてもよい。

このように主ハウジング１１Ａへの電動モータ１２及びボールねじ機構２０の装着を終了すると、主ハウジング１１Ａの背面側に図示しないパッキンを介して副ハウジング１１Ｂを装着してボルト締め等の固定手段で固定し、主ハウジング１１Ａのシール収納部１４ｃにシール５０を挿入し、止め輪５１で抜け止めすることにより、直動アクチュエータ１０の組立を完了する。
この組立完了状態では、図３及び図４に示すように、ガイド部材４０の一対の案内腕部４０ｂ，４０ｃの間に、回り止め部材３４の案内突起３６及び３７が位置した状態となる。

図１１は、ガイド部材４０が半時計回りに傾きながら支持孔４１ａ（又は支持孔４１ｂ）内に配置されている状態を示すものであり、案内突起３６（又は３７）の突起上部はガイド部材４０の回転中心Ｐｇより径方向外方に位置しているとともに、ガイド部材４０の一方の案内腕部４０ｂのテーパー面４０ｂ２の径方向外側に接触している。
このとき、他方の案内腕部４０ｃのテーパー面４０ｃ２と案内突起３６（又は３７）とは接触せず、テーパー面４０ｃ２の径方向外側と案内突起３６（又は３７）の突起上部との間には角度αの隙間が存在する。

この状態で、電動モータ１２を回転駆動して、ピニオンギヤ１５からドリブンギヤ２６に回転駆動力を伝達して、ボールねじナット２２を例えば図５で見て反時計方向に回動させる場合を考える。この場合には、ボールねじナット２２の回転力はボール２３を通じてボールねじ軸２４に伝達されることにより、ボールねじ軸２４はボールねじナット２２と同一方向の時計方向に回動しようとする。
このとき、回り止め部材３４の案内突起３６及び３７も、図１２に示すように、反時計方向に回動し、案内突起３６及び３７の突起上部が他方の案内腕部４０ｃのテーパー面４０ｃ２の径方向外側に接触する。ここで、他方の案内腕部４０ｃにテーパー面４０ｃ２を設けたことから、回転中心Ｐｇの近傍で案内突起３６及び３７が接触するおそれがない。

したがって、案内突起３６及び３７からガイド部材４０に対して反時計方向のモーメントＭ１が作用する。すなわち、案内腕部４０ｂ，４０ｃの外周４０ｂ１，４０ｃ１と支持孔４１ａ（又は支持孔４１ｂ）とに生じる摩擦力を上回るモーメントによりガイド部材４０が回動することになるため、案内突起３６及び３７とガイド部材４０との接触位置が、回転中心Ｐｇよりなるべく遠くの位置で接触した方がモーメントＭ１はより大きくなり、容易に回動するようになる。

そして、ガイド部材４０は主ハウジング１１Ａの支持孔４１ａ及び４１ｂ内に回動可能に保持されており、案内突起３６（又は３７）の突起上部はガイド部材４０の回転中心Ｐｇより径方向外方に位置しているので、図１３に示すように、案内突起３６（又は３７）の側面に対して他方の案内腕部４０ｃのテーパー面４０ｃ２が倣って面接触状態となるまでガイド部材４０が回動する。この面接触状態では、回転中心Ｐｇを境界として径方向外方側のテーパー面４０ｃ２及び案内突起３６（又は３７）の接触面積と、径方向内方側のテーパー面４０ｃ２及び案内突起３６（又は３７）の接触面積とが同一であり、他方の案内腕部４０ｃに作用する回転中心Ｐｇ回りの回転モーメントＭ１，Ｍ２が釣り合うので、ガイド部材４０の回動が規制される。このため、これ以上の案内突起３６（又は３７）の回動を規制することができ、ボールねじ軸２４の回動を規制して回り止め機能を発揮する。

そして、ボールねじナット２２を反時計方向に回動し続けることにより、ボールねじ軸２４は図２及び図３で見て右方に移動する。
このとき、ボールねじ軸２４の軸方向の移動は、案内突起３６及び３７とガイド部材４０のテーパー面４０ｃ２とは図１３の面接触状態を維持した状態で行われる。
したがって、案内突起３６及び３７がガイド部材４０のテーパー面４０ｃ２に面接触状態で接触することにより、長期間の使用によっても案内突起３６及び３７とガイド部材４０とに生じる偏磨耗を確実に防止できる。

なお、図１４及び図１５は、ガイド部材４０が時計回りに傾きながら支持孔４１ａ（又は支持孔４１ｂ）内に配置されたときに、回り止め部材３４の案内突起３６及び３７が、反時計方向に回動し、案内突起３６及び３７の突起上部が他方の案内腕部４０ｃのテーパー面４０ｃ２の径方向外側に接触する状態を示したものである。
この場合にも、案内突起３６及び３７からガイド部材４０に対して反時計方向のモーメントＭ１が作用される。

そのため、図１３に示すように、案内突起３６（又は３７）の側面に対して他方の案内腕部４０ｃのテーパー面４０ｃ２が倣って面接触状態となるまでガイド部材４０が回動する。この面接触状態でも、ガイド部材４０の回動が規制され、これ以上の案内突起３６（又は３７）の回動を規制することができ、ボールねじ軸２４の回動を規制して回り止め機能を発揮する。
同様に、電動モータ１２を逆回転させて、ボールねじ軸２４に時計方向の回転力を伝達したときには、案内突起３６及び３７がガイド部材４０の一方の案内腕部４０ｂのテーパー面４０ｂ２に面接触状態で接触して軸方向に移動することになり、同様に案内突起３６及び３７とガイド部材４０のテーパー面４０ｂ２とに生じる偏磨耗を確実に防止できる。

また、ボールねじ軸２４が前方側の所望の前進位置に達している状態から電動モータ１２を逆転駆動すると、ボールねじ軸２４は、その案内突起３６及び３７がガイド部材４０に係合して回り止めされながら軸方向に後退する。
そして、軸方向に後退してきた案内突起３６及び３７が、支持孔４１ａ及び４１ｂの前端側に形成した凹条４１ｃに嵌まり込んでいるガイド部材４０の係合基部４０ａに当接することで、ボールねじ軸２４の軸方向の後退が規制される。
このように、第１実施形態によると、案内突起３６及び３７とガイド部材４０の案内腕部４０ｂ，４０ｃのテーパー面４０ｂ２，４０ｃ２とを、面接触状態を維持しながら軸方向に移動させることができる。

このため、案内突起３６及び３７とガイド部材４０との間の偏磨耗の発生を確実に防止できる。しかも、ガイド部材４０はこれを装着する主ハウジング１１Ａとは別部材で構成するので、ガイド部材４０を耐磨耗性が高い部材を使用して形成することができ、高耐磨耗性のガイド部材を得ることができる。この場合、高耐磨耗性の材料はガイド部材４０の部分だけでよく、主ハウジング１１Ａ全体を高耐磨耗性部材で形成する必要がないので、製造コストを低コスト化することができるとともに、カムフォロアを使用する必要がないので、案内突起３６及び３７が大形化することもない。

また、ガイド部材４０を支持する支持孔４１ａ及び４１ｂの断面形状が半円を越える形状とされているので、ガイド部材４０を支持孔４１ａ及び４１ｂで保持する組付け時に、ガイド部材４０が支持孔４１ａ及び４１ｂからボールねじ軸２４側に脱落することを確実に防止できる。
また、２つの案内突起３６及び３７を円筒部材２５の軸線を挟んで対称位置に形成しているので、案内突起３６及び３７でガイド部材４０を押圧する際の反力を分割して分担することができ、摩耗の発生を低減することができる。

また、第１実施形態によると、ボールねじ軸２４のボールねじナット２２側へのストロークエンドに達したときに、回り止め部材３４の案内突起３６及び３７が、ガイド部材４０の係合基部４０ａに当接してストッパ機能が発揮され、ストッパ機能を別部材で構成する必要がなく、構成を簡易化することができるとともに、部品点数を削減して製品コストを低減することができる。
また、図１６及び図１７に示すものは、第２実施形態の直動アクチュエータを示すものである。

第２本実施形態のガイド部材４５は、図１７に示すように、板形状の係合基部４５ａと、この係合基部４５ａの一方の面から互い平行に延在して形成された一対の案内腕部４５ｂ，４５ｃとで構成され、係合基部４５ａは、支持孔４１ａ及び４１ｂの前端側に形成した凹条４１ｃに嵌まり込んで軸方向の移動が規制される。
一対の案内腕部４５ｂ，４５ｃの互いに対向する面４５ｂ２，４５ｃ２も、互いに離間する方向に傾斜しているテーパー面（以下、テーパー面４５ｂ２，４５ｃ２と称する）として形成されている。

また、第２実施形態のテーパー面４５ｂ２，４５ｃ２は、ガイド部材４５の回転中心Ｐｇを境界として径方向外方の端部までの径方向長さが、径方向内方の端部までの径方向長さより長く設定されている。
一方、第２実施形態のテーパー面４５ｂ２，４５ｃ２に面接触する回り止め部材３４の案内突起３６及び３７は、図１６に示すように、径方向外方に面取り部３６ａ，３７ａを設けることで、テーパー面４５ｂ２，４５ｃ２の径方向外方側の接触面積が小さくなるようにしている。

これにより、案内突起３６（又は３７）の側面に対して案内腕部４５ｂ（又は４５ｃ）のテーパー面４５ｂ２（又は４５ｃ２）が倣って面接触状態となるまでガイド部材４５が回動する際に、回転中心Ｐｇを境界として径方向外方側のテーパー面４５ｂ２（又は４５ｃ２）及び案内突起３６（又は３７）の接触面積と、径方向内方側のテーパー面４５ｂ２（又は４５ｃ２）及び案内突起３６（又は３７）の接触面積とが略同一となり、案内腕部４５ｂ（又は４５ｃ）に作用する回転中心Ｐｇ回りの回転モーメントが釣り合うので、ガイド部材４５の回動が規制され、これ以上の案内突起３６（又は３７）の回動を規制することができ、ボールねじ軸２４の回動を規制して回り止め機能を発揮することができる。

なお、第２実施形態では、案内突起３６及び３７の径方向外方の端部から径方向内方の基部までの幅寸法が同一に設定され、案内腕部４０ｂ，４０ｃ（又は４５ｂ，４５ｃ）にテーパー面４０ｂ２，４０ｃ２（又は４５ｂ２，４５ｃ２）を設けたことから、回転中心Ｐｇの近傍での案内突起３６及び３７の接触を防止しているが、本発明の要旨がこれに限定されるものではない。

すなわち、案内突起３６及び３７を、半径方向外方の端部から半径方向内方の基部に向かうに従い幅寸法が徐々に減少したテーパー面として形成され、案内腕部４０ｂ，４０ｃ（又は４５ｂ，４５ｃ）は、半径方向外方の端部から半径方向内方の端部まで同一寸法で離間した平行面であっても、回転中心Ｐｇの近傍での案内突起３６及び３７の接触を防止することができる。さらに、案内突起３６及び３７を、半径方向外方の端部から半径方向内方の基部に向かうに従い幅寸法が徐々に減少したテーパー面として形成し、案内腕部４０ｂ，４０ｃ（又は４５ｂ，４５ｃ）にテーパー面４０ｂ２，４０ｃ２（又は４５ｂ２，４５ｃ２）を設けるようにしても、回転中心Ｐｇの近傍での案内突起３６及び３７の接触を防止することができる。

また、第２実施形態では、主ハウジング１１Ａに２つの支持孔４１ａ及び４１ｂを形成し、これらにガイド部材４０を保持するとともに、ボールねじ軸２４の回り止め部材３４に２つの案内突起３６及び３７を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、案内突起のガイド部材の組を１組又は３組以上設けるようにしてもよい。

また、第２実施形態では、円筒部３５の外周面に案内突起３６及び３７を形成して回り止め部材３４を構成し、この回り止め部材３４をボールねじ軸２４にスプライン結合した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、内周にインボリュートスプライン孔部が形成されていれば、外周を角筒として、この角筒部に案内突起３６及び３７を形成してもよい。また、ボールねじ軸２４に角柱部を形成し、この角柱部に係合する角筒部に案内突起３６及び３７を形成して回り止め部材３４を構成するようにしてもよい。この場合も、回り止め部材３４の軸方向位置を角形ワッシャ等で調整することにより、ボールねじ軸２４のストロークエンド位置を調整することができる。

また、第１及び第２実施形態では、電動モータ１２とボールねじ機構２０の連結軸部３３とを並設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、電動モータ１２をボールねじ軸２４のボールねじ部３１と並設するようにしてもよい。
また、第１及び第２実施形態では、電動モータ１２とボールねじ機構２０のボールねじナット２２とを歯車式動力伝達機構で連結した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、プーリーとタイミングベルトとによるベルト式動力伝達機構やその他の動力伝達機構で連結するようにしてもよい。

また、第１及び第２実施形態においては、ボールねじナット２２，６５を回転駆動源によって回転駆動して、ボールねじ軸２４，６６を直線運動要素とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、上記とは逆にボールねじ軸２４，６６を回転駆動源によって回動する回転運動要素とし、ボールねじナット２２，６５を直線運動要素とした場合にも本発明を適用することができる。
さらに、第１及び第２実施形態では、ガイド部材４０，８０の材質を鋼にした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、合成樹脂やセラミック等で構成することもでき、任意の材質とすることができる。

１０…直動アクチュエータ、１１Ａ…主ハウジング、１１Ｂ…副ハウジング、１２…電動モータ、１２ａ…取付フランジ、１２ｂ…大径部、１２ｃ…小径部、１２ｄ…出力軸、１３…モータ装着部、１３ａ…フランジ取付部、１３ｂ…大径孔部、１３ｃ…小径孔部、１３ｄ…ピニオン収納部、１４…ボールねじ機構装着部、１４ａ…ボールねじ機構収納部、１４ｂ…円筒部、１４ｃ…シール収納部、１５…ピニオンギヤ、１６…ピニオン収納部、１７…ボールねじ機構収納部、１７ａ…ボールねじ収納部、１７ｂ…スラストニードル軸受、２０…ボールねじ機構、２１ａ，２１ｂ…転がり軸受、２２…ボールねじナット、２３…ボール、２４…ボールねじ軸、２５…円筒部材、２５ａ…ボールねじ溝、２５ｂ… 循環溝、２５ｃ…インボリュートスプライン軸部、２５ｄ…ストッパ部、２６…ドリブンギヤ、２６ａ…インボリュートスプライン孔部、３１…ボールねじ部、３２…インボリュートスプライン軸部、３２ａ…加締め部、３３…連結軸部、３４…回り止め部材、３５…円筒部、３５ａ…インボリュートスプライン孔部、３６，３７…案内突起、３６ａ，３７ａ…切欠き部、４０，４５…ガイド部材、４０ａ，４５ａ…係合基部、４０ｂ，４０ｃ，４５ｂ，４５ｃ…案内腕部、４０ｂ１，４０ｃ１，４５ｂ１，４５ｃ１…外周、４０ｂ２，４０ｃ２，４５ｂ２，４５ｃ２…テーパー面（摺動面）、４１ａ…支持孔、４１ｂ…支持孔、４１ｃ…凹条、Ｐｇ…ガイド部材の回転中心

Claims (7)

1. 回転運動要素及び直線運動要素を有し、前記回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、
   前記ボールねじ機構は、前記直線運動要素に設けた半径方向に突出する案内突起と、
   前記直線運動要素と対向する固定部に配設されて前記案内突起と係合して当該案内突起を軸方向に案内するガイド部材とを有して、前記直線運動要素の回り止めを行う構成とされ、
   前記ガイド部材は、軸方向に延在して互いに対向している一対の摺動面を形成し、前記固定部の前記直線運動要素に対面する位置に軸方向に形成した支持孔に回動自在に保持されているとともに、
   前記一対の摺動面に側面が摺動する前記案内突起の半径方向外方の端部位置を、前記ガイド部材の回動中心より半径方向外方に位置させ、
   前記案内突起の一対の側面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の基部に向かうに従い幅寸法が徐々に減少したテーパー面として形成されており、
   前記一対の摺動面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の端部まで同一寸法で離間した平行面であることを特徴とする直動アクチュエータ。
2. 回転運動要素及び直線運動要素を有し、前記回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、
   前記ボールねじ機構は、前記直線運動要素に設けた半径方向に突出する案内突起と、
   前記直線運動要素と対向する固定部に配設されて前記案内突起と係合して当該案内突起を軸方向に案内するガイド部材とを有して、前記直線運動要素の回り止めを行う構成とされ、
   前記ガイド部材は、軸方向に延在して互いに対向している一対の摺動面を形成し、前記固定部の前記直線運動要素に対面する位置に軸方向に形成した支持孔に回動自在に保持されているとともに、
   前記一対の摺動面に側面が摺動する前記案内突起の半径方向外方の端部位置を、前記ガイド部材の回動中心より半径方向外方に位置させ、
   前記案内突起の一対の側面は、半径方向外方の端部から半径方向内方の基部に向かうに従い幅寸法が徐々に減少したテーパー面として形成されており、
   前記一対の摺動面の少なくとも前記回動中心より半径方向内方の面形状は、前記半径方向内方に向かうに従い、互いの面が徐々に離間するテーパー面として形成されていることを特徴とする直動アクチュエータ。
3. 前記摺動面及び前記案内突起の側面の接触面積は、前記回動中心を境として半径方向外方側の接触面積と半径方向内方側の接触面積とが等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の直動アクチュエータ。
4. 前記ガイド部材は、前記直線運動要素のストロークエンドで前記案内突起に係合することで該直線運動要素のストロークを停止させるストローク停止部を設けていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の直動アクチュエータ。
5. 前記ガイド部材は、前記支持孔の内周面に形成した円周方向に延在する凹条に嵌まり込む係合基部を備え、当該係合基部が、前記直線運動要素のストロークエンドで前記案内突起が係合するストローク停止部であることを特徴とする請求項４記載の直動アクチュエータ。
6. 前記ガイド部材は、前記係合基部の一方の面から互いに平行に延在し、互いに対向する面を前記一対の摺動面とした一対の案内腕部を備えていることを特徴とする請求項５記載の直動アクチュエータ。
7. 前記直線運動要素にその中心軸を挟む対称位置に一対の前記案内突起を形成し、前記固定部の前記直線運動要素の中心軸を挟む対象位置に一対の前記支持孔を形成し、一対の前記支持孔に一対の前記ガイド部材を個別に回動自在に保持し、前記一対のガイド部材の一対の摺動面の間に前記一対の案内突起を個別に配置したことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の直動アクチュエータ。

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