JP2020143763A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】電動アクチュエータの小型化を実現する。【解決手段】電動アクチュエータ１は、モータ部２と、運動変換機構３と、ハウジング５とを備える。運動変換機構３は、すべりねじ機構により構成されるとともに、雄ねじ部１６ａを有するねじ軸１６と、雄ねじ部１６ａに螺合するナット１７と、ねじ軸１６の回転を防止する回り止め機構１８とを備える。回り止め機構１８は、ねじ軸１６の雄ねじ部１６ａに形成される溝部２３と、ハウジング５に設けられるとともに溝部２３に係合する突起部２４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ部の回転運動を直線運動に変換して出力する電動アクチュエータに関する。

近年、車両等の省力化、低燃費化を目的とした電動化が進んでいる。例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリング等の操作をモータなど電動機の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このような用途に使用されるアクチュエータとして、電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換するねじ機構を有する電動アクチュエータが知られている。

この種の電動アクチュエータでは、ねじ機構の直動部に操作対象が連結され、直動部を進退させることで、操作対象が操作される。例えば特許文献１には、直動部としてのボールねじ軸（出力軸）と、ボールねじ軸に転動体を介して螺合するボールねじナットと、を備え、ボールねじナットに伝達された回転運動をボールねじ軸の直線運動に変換するボールねじ装置が開示されている。

ボールねじ軸は、その中途部に、回転防止用のピンを備える。このピンは、ボールねじ軸を収容するハウジングの内部に形成されるピン収容室に収容されている。ピンは、ピン収容室に係合することで、進退動作中におけるボールねじ軸の回転を阻止する。

特開２０１３−１７２５４１号公報

従来の電動アクチュエータでは、ボールねじ軸の中途部にピンを設けていることから、当該ボールねじ軸の長大化を招き、電動アクチュエータを小型化する上で障害となっていた。

本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、電動アクチュエータの小型化を実現することを技術的課題とする。

本発明は上記の課題を解決するために創案されたものであり、モータ部と、前記モータ部の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、前記運動変換機構を収容するハウジングとを備える電動アクチュエータにおいて、前記運動変換機構は、すべりねじ機構により構成されるとともに、雄ねじ部を有する直動部材としてのねじ軸と、前記雄ねじ部に螺合するナットと、前記ねじ軸の回転を防止する回り止め機構とを備え、前記回り止め機構は、前記ねじ軸の前記雄ねじ部に形成される溝部と、前記ハウジングに設けられるとともに前記溝部に係合する突起部とを備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、ねじ軸の雄ねじ部に溝部を形成し、当該溝部にハウジングの突起部を係合させることで、ナットの回転に伴ってねじ軸が直動する際に、当該ねじ軸の共回りを防止できる。本発明に係る電動アクチュエータでは、ねじ軸の雄ねじ部に溝部を形成していることから、従来のようにねじ軸にピンを設ける部位を別途確保する必要がない。したがって、ねじ軸の長さ寸法を可及的に短くすることができ、これにより電動アクチュエータの小型化が可能になる。

上記構成の電動アクチュエータにおいて、前記突起部は、前記ハウジングと一体に構成されてもよく、前記ハウジングに着脱自在に設けられてもよい。

本発明によれば、電動アクチュエータの小型化を実現できる。

第一実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。 運動変換機構の分解斜視図である。 ねじ軸の斜視図である。 第二実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。 運動変換機構の分解斜視図である。 回り止め機構の斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１乃至図３は、本発明に係る電動アクチュエータの第一実施形態を示す。

図１に示すように、電動アクチュエータ１は、モータ部２と、モータ部２の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構３と、モータ部２及び運動変換機構３を収容する第一ハウジング４及び第二ハウジング５と、を主に備える。

モータ部２は、ステータ６とロータ７とを備える電動モータにより構成される。

ステータ６は、ハウジング本体部８の内周面に回転不能に固定されており、軸方向に積層した複数の電磁鋼板で形成されたステータコア１０を備える。ステータコア１０には絶縁材料からなるボビンが装着され、ボビンにはステータコイルが巻回される。

ロータ７は、ステータ６の径方向内側に隙間を介して対向するように配置されている。ロータ７は、環状のロータコア１１と、ロータコア１１の外周面側に取り付けられた複数のマグネット１２と、ロータコア１１の内周面に固定された筒状のロータインナ１３とを備える。ロータコア１１は、例えば軸方向に積層した複数の電磁鋼板により形成される。ロータインナ１３の軸方向長さはロータコア１１の軸方向長さよりも長く設定される。このため、ロータインナ１３の各端部は、ロータコア１１の軸方向両側に突出している。

モータ部２を収容する第一ハウジング４は、ステータ６及びロータ７の主要部分を収容するハウジング本体部８と、ハウジング本体部８の一端部（図１における右端部）の開口部を閉鎖するハウジング蓋部９とを備える。ハウジング本体部８は筒状に構成されており、その一端部に第二ハウジング５が連結され、他端部にハウジング蓋部９が装着されている。

ロータインナ１３の両端部の外周面にはそれぞれ軸受１４，１５が装着されている。本実施形態では、一方の軸受１４が、ロータインナ１３の軸方向一端部とハウジング本体部８との間に配置され、他方の軸受１５が、ロータインナ１３の軸方向他端部とハウジング蓋部９との間に配置されている。このように、ロータインナ１３と第一ハウジング４との間に介在する各軸受１４，１５によって、ロータインナ１３は第一ハウジング４に回転可能に支持されている。

運動変換機構３は、すべりねじ機構により構成されると共に、第二ハウジング５に収容されている。図１及び図２に示すように、運動変換機構３は、外周面に雄ねじ部１６ａが形成された直動部材としてのねじ軸１６と、ねじ軸１６に対して螺合する雌ねじ部１７ａを内周面に有する筒状のナット１７と、ねじ軸１６の回転を防止する回り止め機構１８とを備える。

ねじ軸１６及びナット１７は、ロータインナ１３と同軸上に配置されている。ナット１７は、その外周面と第二ハウジング５の内周面との間に配置された二つの軸受１９，２０によって回転可能に支持されている。ナット１７の一端部はロータインナ１３に連結されている。これにより、ナット１７はロータインナ１３によって回転駆動される。

ねじ軸１６の先端部には、操作対象である図示しない使用機器の対応部位と連結するための孔部（連結部）２１が設けられている。

第二ハウジング５は、円筒状に構成されると共に、その端部に、ねじ軸１６が挿通される開口部２２を備える。開口部２２は、ねじ軸１６よりも大径の円形状に構成される。

図１乃至図３に示すように、回り止め機構１８は、ねじ軸１６に形成される溝部２３と、第二ハウジング５に対して一体に設けられる突起部２４とを含む。溝部２３は、ねじ軸１６の長手方向に沿って直線状に構成される。溝部２３は、ねじ軸１６の雄ねじ部１６ａと重複するように構成される。例えば溝部２３は、ねじ軸１６に雄ねじ部１６ａを形成した後に、当該雄ねじ部１６ａの一部を切削等の加工手段により切除することにより構成されるが、溝部２３を形成する方法は本実施形態に限定されるものではない。

溝部２３は、一対の側壁部２５と、底部２６とを有する。各側壁部２５は、底部２６を挟んで対向するとともに、第一側壁面２５ａと、第一側壁面２５ａと底部２６とを繋ぐ第二側壁面２５ｂとを含む。第一側壁面２５ａは、雄ねじ部１６ａのねじ山を一部切除することにより構成される断面である。このため、第一側壁面２５ａは、図１に示すように、雄ねじ部１６ａのねじ山に対応するように、ねじ軸１６の半径方向外方に突出する複数の凸部を有する。

第二側壁面２５ｂは、第一側壁面２５ａと面一に形成される。溝部２３の深さ寸法（第一側壁面２５ａの先端部から底部２６までの距離）は、雄ねじ部１６ａのねじ山の高さ寸法よりも大きく設定される。このため、第二側壁面２５ｂは、第一側壁面２５ａと底部２６との間であって、雄ねじ部１６ａに係るねじ山の存在しない底部２６寄りの位置に形成されている。

第二ハウジング５の突起部２４は、当該第二ハウジング５の軸方向における一端部に形成されている。突起部２４は、第二ハウジング５に係る開口部２２の縁部から半径方向内方に突出している。突起部２４は、矩形状で板状に構成されているが、この形状に限定されるものではない。突起部２４は、例えばプレス加工により、第二ハウジング５と一体に形成されるが、突起部２４の形成方法は本実施形態に限定されるものではない。図１に示すように、突起部２４の先端部は、ねじ軸１６の溝部２３に係合している。突起部２４の先端部は、この溝部２３の底部２６に接触せず、当該底部２６から離間していることが好ましい。

第一ハウジング４及び第二ハウジング５は、その端部同士が連結されることにより一体に構成される。第一ハウジング４のハウジング本体部８は、その一端部に、第二ハウジング５に連結される第一連結部２７を有する。第一連結部２７は、その外面にＯリング等のシール部材２８を収容する溝部２９を有する。第二ハウジング５は、開口部２２とは反対側の端部に、第一ハウジング４に連結される第二連結部３０を有する。第一ハウジング４及び第二ハウジング５は、第一ハウジング４の第一連結部２７を第二ハウジング５の第二連結部３０に内嵌し、ボルト等の固定具により第一連結部２７及び第二連結部３０を締結することにより連結される。第一ハウジング４の第一連結部２７と第二ハウジング５の第二連結部３０とは、第一連結部２７の溝部２９に収容されたシール部材２８によりシールされる。

以下、上記構成の電動アクチュエータ１の動作について説明する。

モータ部２の駆動によりロータ７が回転すると、この回転運動は、ロータインナ１３を介して運動変換機構３のナット１７に伝達される。ナット１７は、ロータインナ１３とともに回転することで、ねじ軸１６をその軸方向に移動させる。この場合、回り止め機構１８は、突起部２４がねじ軸１６の溝部２３に係合していることで、ナット１７の回転によるねじ軸１６の共回りを防止する。すなわち、回り止め機構１８の突起部２４は、溝部２３の側壁部２５に当接することで、ねじ軸１６をその軸方向に直動するように案内する。電動アクチュエータ１は、上記のようにねじ軸１６を軸方向に進退させることで、当該ねじ軸１６の孔部２１に連結されている操作対象としての使用機器を操作する。

なお、図１に示すように、ねじ軸１６が退避（後退）した状態において、当該ねじ軸１６の一部は、ナット１７に連結されている筒状のロータインナ１３の内側に挿通される。

以上説明した本実施形態に係る電動アクチュエータ１によれば、回り止め機構１８に係る溝部２３をねじ軸１６の雄ねじ部１６ａに形成することで、従来のようにねじ軸１６に回り止め用のピンを設ける必要がなくなる。これにより、ねじ軸１６の長さを可及的に短くでき、電動アクチュエータ１の小型化を実現できる。さらに、従来の電動アクチュエータでは、ねじ軸に設けられたピンを収容するピン収容室をハウジングに形成する必要があったが、本実施形態では、第二ハウジング５に突起部２４を形成するだけでよいため、当該第二ハウジング５の軸方向寸法を短くできる。これにより、電動アクチュエータ１をより一層小型化することが可能になる。

また、本実施形態では、突起部２４を第二ハウジング５に一体的に形成することで、電動アクチュエータ１の部品点数を可及的に低減でき、当該電動アクチュエータ１を効率良く製造することが可能になる。

図４乃至図６は、電動アクチュエータの第二実施形態を示す。第一実施形態に係る電動アクチュエータ１では、回り止め機構１８の突起部２４が第二ハウジング５と一体に構成されていたが、本実施形態では、当該突起部２４は、第二ハウジング５に対して着脱自在に設けられている。

本実施形態において、第二ハウジング５は、突起部２４を支持する凹部３１を有する。突起部２４は、この凹部３１に嵌合可能なキーにより構成される。キーは、凹部３１（キー溝）に嵌合された状態で、当該凹部３１から第二ハウジング５の開口部２２における径方向内方に突出し、ねじ軸１６の溝部２３に係合している。第二ハウジング５には、突起部２４が凹部３１から外れないように固定する抜け止め部材が設けられる。

本実施形態におけるその他の構成は第一実施形態と同じであり、本実施形態と第一実施形態とに共通する構成要素には共通符号を付している。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記の第二実施形態では、回り止め機構１８における突起部２４としてキーを採用した電動アクチュエータ１を例示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、回り止め機構１８の突起部２４として第二ハウジング５に着脱可能なピンその他の部材を採用し、第二ハウジング５にピン等を差し込むことが可能な孔等を形成してもよい。

上記の実施形態において、回り止め機構１８の溝部２３は、ねじ軸１６の雄ねじ部１６ａの全範囲に形成されていたが、この構成に限定されず、雄ねじ部１６ａの中途部の一部を切除することにより部分的に形成されてもよい。

１ 電動アクチュエータ
２ モータ部
３ 運動変換機構
５ 第二ハウジング
１６ ねじ軸
１６ａ 雄ねじ部
１７ ナット
１８ 回り止め機構
２３ 溝部
２４ 突起部

Claims (3)

1. モータ部と、前記モータ部の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、前記運動変換機構を収容するハウジングとを備える電動アクチュエータにおいて、
   前記運動変換機構は、すべりねじ機構により構成されるとともに、雄ねじ部を有する直動部材としてのねじ軸と、前記雄ねじ部に螺合するナットと、前記ねじ軸の回転を防止する回り止め機構とを備え、
   前記回り止め機構は、前記ねじ軸の前記雄ねじ部に形成される溝部と、前記ハウジングに設けられるとともに前記溝部に係合する突起部とを備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記突起部は、前記ハウジングと一体に構成される請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記突起部は、前記ハウジングに着脱自在に設けられる請求項１に記載の電動アクチュエータ。

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