JP4836215B2

JP4836215B2 - 電動リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP4836215B2
Application number: JP2009292198A
Authority: JP
Inventors: 政志木本
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2029-12-24
Also published as: WO2011078009A1; JP2011133010A

Description

本発明は、ボールねじ装置を用いた電動リニアアクチュエータに関する。

近年、この種の電動リニアアクチュエータは自動車等の車両の電動パーキングブレーキ装置として採用されることが多くなり、例えば、特開2009-79657号公報に開示されているものが知られている。この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るモータと、このモータの主軸と同心上に結合されたねじ軸と、このねじ軸に螺合するナット部材と、前記ねじ軸と平行に設けられたロッド軸と、このロッド軸の中間部に固定されると共に前記ナット部材に係合する連結アームとから構成されている。

この構成からなる電動リニアアクチュエータでは、前記モータの回転がねじ軸を介してナット部材の軸方向運動に変換され、この変換された軸方向運動が前記連結アームを介してロッド軸に伝達されるようになっている。

特開２００９−７９６５７号公報

このような従来の電動リニアアクチュエータでは、前記連結アームを用いることによってナット部材の軸方向運動をロッド軸に伝達させている。このため、前記連結アームの可動域内に他の部品を配置することができず、その分前記ねじ軸及びロッド軸が収容されるハウジングが大型化してしまい、その結果電動リニアアクチュエータ自体が大型化してしまうといった恐れがあった。特に、電動パーキングブレーキ装置として用いられる電動リニアアクチュエータには小型化が強く要請されている。

また、前記電動リニアアクチュエータではねじ軸に対してロッド軸が平行に設けられた二軸の構成を採用しているため、ねじ軸の回転を支える軸受の他に前記ロッド軸を軸方向移動自在に支承する軸受が必要となる。その分、部品点数が増加してしまい、やはりハウジングが大型化してしまい、結果電動リニアアクチュエータ自体が大型化してしまうことになる。

本発明はこのような課題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、小型化の要請に応じることが可能な電動リニアアクチュエータを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の電動リニアアクチュエータは、ハウジングと、このハウジングに保持されたモータと、前記モータと軸方向を合致させると共に前記ハウジングに対して回転自在に保持されたナット部材と、このナット部材が螺合するねじ部及び当該ねじ部の両端に設けられて前記ハウジングを貫通する円柱部を有するロッド軸と、前記ハウジングに収容されると共に前記ロッド軸の円柱部を支持する一対の軸受ブッシュと、前記ハウジングに収容されると共に前記ロッド軸の円柱部の外周面に摺接する一対のシール部材と、前記モータの出力軸の回転を前記ナット部材に伝達する回転伝達機構とを有する。

このような本発明の電動リニアアクチュエータによれば、前記ロッド軸に螺合するナット部材に対してモータの回転を伝達し、かかるナット部材を回転させることでロッド軸を進退運動させている、すなわち、本発明の電動リニアアクチュエータは一軸の構成を採用している。このため、ハウジングを小型化することができ、もって電動リニアアクチュエータ自体の小型化を図ることが可能となる。

本発明が適用された電動リニアアクチュエータの一例を示す正面側半断面図である。図１に示す電動リニアアクチュエータが備えるボールねじ装置を示す斜視図である。延長カバーを示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の電動リニアアクチュエータを詳細に説明する。

図１は本発明が適用された電動リニアアクチュエータ（以下、「アクチュエータ」という）の一例を示すものである。このアクチュエータ１は、ハウジング２と、このハウジング２に収容されるモータ３と、このモータ３に隣接して前記ハウジング２に収容されるナット部材４と、このナット部材４が螺合するねじ部５１及びこのねじ部５１の両端に設けられた円柱部５２からなるロッド軸５と、前記モータ３の回転を前記ナット部材４に伝達する回転伝達機構６と、前記ロッド軸５の進退運動を案内する一対の軸受ブッシュ７と、前記ロッド軸５の外周面に摺接する一対のシール部材８とから構成されている。

このアクチュエータ１では、前記モータ２の回転をナット部材４に伝達し、かかるナット部材４を回転させることで当該ナット部材４に螺合するロッド軸５を軸方向へ進退させるようになっている。

前記ハウジング２は、前記モータ３、ナット部材４及び回転伝達機構６が収容されるアクチュエータハウジング２１と、前記軸受ブッシュ７及びシール部材８が収容される一対の延長カバー２２とから構成されており、かかる延長カバー２２は前記アクチュエータハウジング２１の外部に固定されるようになっている。また、前記ロッド軸５の円柱部５２はこれらアクチュエータハウジング２１及び延長カバー２２を貫通している。

前記アクチュエータハウジング２１は前記モータ３の回転中心とナット部材４の回転中心を含む平面で切断され、一対のハウジング半体から構成されている。これら一対のハウジング半体の間にはパッキン部材（図示外）が設けられており、アクチュエータハウジング２１の水密性が確保されている。また、前記一対のハウジング半体を結合させると、前記延長カバー２２が固定される固定面２３が形成される。この固定面２３には固定ボルト用取付孔が設けられており、この固定ボルト用取付孔には前記延長カバー２２をアクチュエータハウジング２１に固定するための固定ボルトが螺合するようになっている。尚、前記アクチュエータハウジング２１に対する延長カバー２２の固定については後に説明する。

また、前記固定面２３には前記ロッド軸５の円柱部５２が貫通する貫通孔２４が形成されており、この貫通孔２４の内径は前記ロッド軸５のねじ部５１の外径よりも大きく設定されている。従って、前記ロッド軸５の軸方向への進退運動は前記貫通孔２４によって阻害されることがない。更に、前記貫通孔２４の内径面にはピン部材２５が突設されており、このピン部材２５は後述するロッド軸５に係る円柱部５２のキー溝５３に係合するようになっている。

このように構成されたアクチュエータハウジング２１には前記モータ３が収容されており、かかるモータ３には駆動軸３１が直結されている。この駆動軸３１の周囲には当該駆動軸３１に対して回転自在に支承されると共に前記回転伝達機構６を構成する駆動ギア６１が設けられている。従って、前記モータ３を駆動させると、当該モータ３の回転が駆動軸３１を介して駆動ギア６１に伝達され、当該駆動ギア６１が回転するようになる。

図２は、前記ナット部材４及びロッド軸５を示すものである。かかるナット部材４はボールを介してロッド軸５に螺合しており、当該ナット部材４の回転方向及び回転量に応じて前記ロッド軸５が軸方向に進退するようになっている。尚、図２ではナット部材４とロッド軸５との間に存在するボール及び当該ボールが転動する循環路についての記載は省略されている。

前記ナット部材４は、前記モータ３と隣接してアクチュエータハウジング２１内に収容され、当該アクチュエータハウジング２１に玉軸受４１を介して回転自在に保持されている。また、このナット部材４はロッド軸５が貫通する貫通孔を有して略円筒状に構成されており、かかる貫通孔には前記ボールが転動する負荷転動溝（図示せず）が螺旋状に形成されている。更に、このナット部材４には前記回転伝達機構６を構成する従動ギア６２が固定されており、かかる従動ギア６２の外周面には歯列が形成されている。この従動ギア６２の歯列は後述する回転伝達ギア６３の歯列に噛み合うようになっている。

前記ロッド軸５は略円柱状に形成されており、外周面にボールが転動するねじ溝が形成されたねじ部５１と、このねじ部５１を挟んで両端に設けられる円柱部５２とから構成されている。かかる円柱部５２は図１に示すように、前記アクチュエータハウジング２１及び延長カバー２２を貫通し、且つ、延長カバー２２の外部に突出している。すなわち、この構成からなるロッド軸５は、その両端が前記ハウジング２から突出している。

また、前記円柱部５２の外径面には長孔状のキー溝５３が形成されており、このキー溝５３には前記アクチュエータハウジング２１の貫通孔２４に設けられたピン部材２５が係合するようになっている。更に、前記円柱部５２の端部にはリンク機構を構成するブランケット５４が取り付けられている。

一方、アクチュエータハウジング２１には図１に示すように、前記回転伝達機構６を構成する回転伝達ギア６３が収容されており、この回転伝達ギア６３は前記モータ３に設けられた駆動ギア６１と前記ナット部材４に固定された従動ギア６２との間に配置されている。この回転伝達ギア６３は前記アクチュエータハウジング２１に保持された軸部材６３ａと、この軸部材６３ａの周囲に回転自在に支承にされたギア部６３ｂとから構成されている。

前記ギア部６３ｂの外周面には二つの歯列が設けられており、一方の歯列は前記ナット部材４に固定された従動ギア６２の歯列と噛合うように構成されている。もう一方の歯列は前記モータ３に設けられた駆動ギア６１の歯列と噛み合うように構成されている。このように構成された回転伝達ギア６３は、前記モータ３に係る駆動軸３１の回転を減速させて前記従動ギア６２に伝達している。

図３は前記延長カバー２２を示す斜視図である。かかる延長カバー２２は前記ロッド軸５の円柱部５２が貫通する受入孔を有して略円筒状に形成されている。この延長カバー２２の外周面にはフランジ部２６が設けられており、このフランジ部２６には前記アクチュエータハウジング２１の固定ボルト用取付孔に連通連結する固定ボルト孔が形成されている。すなわち、前記延長カバー２２は固定ボルトによって前記アクチュエータハウジング２１の固定面２３に、且つ、当該アクチュエータハウジング２１の外部に固定されるようになっている。この際、これらアクチュエータハウジング２１と延長カバー２２との間にはパッキン部材（図示外）が設けられており、ハウジング２の水密性が確保されている。

このように構成された延長カバー２２の受入孔と前記ロッド軸５に係る円柱部５２の外径面との間には図１に示すように、前記軸受ブッシュ７及びシール部材８が介装されている。前記軸受ブッシュ７は略円筒状に形成されており、前記延長カバー２２の受入孔の内周面に固定されている。この軸受ブッシュ７の内径は前記ロッド軸５の外径と同じ又はそれよりも僅かに大きく形成されている。このように構成された軸受ブッシュ７は、ハウジング２に対するロッド軸５の進退運動を案内している。

一方、前記シール部材８は前記延長カバー２２の受入孔の内周面に設けられた環状の凹部２７に圧入されるリング部８１と、前記ロッド軸５の外周面に摺接するシールリップ部８２とから構成されている。このシール部材８は前記ロッド軸５の移動方向に対して軸受ブッシュ７よりも外側に固定されている。このように構成されたシール部材８は前記リング部８１を前記延長カバー２２の凹部２７に圧入させると、前記シールリップ部８２が前記ロッド軸５の外周面に摺接するようになる。また、前記ロッド軸５の外周面に付着した異物を除去すると共にハウジング２内への異物の侵入を防止している。

以上のように構成されたアクチュエータ１では、前記モータ３に直結された駆動軸３１が回転すると、この駆動軸３１に回転自在に支承された駆動ギア６１、及び前記駆動ギア６１に噛合う回転伝達ギア６３が前記駆動軸３１に同期して回転することになる。また、前記回転伝達ギア６３に噛合う状態でナット部材４に固定されている従動ギア６２も駆動軸３１に同期して回転することになる。

このように、前記モータ３の駆動によって従動ギア６２が回転すると、この従動ギア６２が固定されたナット部材４も回転することとなり、このナット部材４の回転によって、当該ナット部材４に螺合するロッド軸５が軸方向に進退運動するようになる。

この際、前記ロッド軸５の軸方向の進退運動は前記延長カバー２２に収容された軸受ブッシュ７によって案内される。また、前記アクチュエータハウジング２１の貫通孔２４に設けられたピン部材２５が前記ロッド軸５のキー溝５３に係合しているため、かかるロッド軸５が前記ナット部材４の回転に連れ回されることがない。

尚、図１中の符号１００はモータ３に電力を供給するためのプラグ部材を示すものである。また、上記実施形態では前記ナット部材へのモータの回転伝達をギア部材で行っているが、チェーンやタイミングベルト等を用いても差し支えない。

以上のような本発明の電動リニアアクチュエータによれば、前記ナット部材がモータの回転に応じて回転すると当該ナット部材に螺合するロッド軸が軸方向に進退運動する構成、すなわち、一軸の構成を採用しているため、従来の電動リニアアクチュエータの連結アームのような二軸間の運動伝達を行う部品をハウジング内に収容させる必要がなく、その分ナット部材及びロッド軸が収容されるハウジングを小型化することが可能となる。その結果、電動リニアアクチュエータ自体の小型化を図ることが可能となる。

また、本発明の電動リニアアクチュエータでは、一対のハウジング半体の間及びアクチュエータハウジングと延長カバーとの間にパッキン部材が設けられており、更には、前記延長カバーに設けられたシール部材が前記ハウジング内への異物の侵入を防止している。このため、電動リニアアクチュエータの水密性が確保されている。従って、本発明の電動リニアアクチュエータは、ハウジングに対して液体が降りかかるような環境下、特に、車両の電動パーキングブレーキ装置として用いる場合に適したものである。

更に、本発明の電動リニアアクチュエータによれば、前記ハウジングがアクチュエータハウジングと延長カバーとに分割されているため、アクチュエータハウジングに対して軸長が長いロッド軸を用いたとしても、前記延長カバーの軸方向長さを調整するだけでそのロッド軸の軸方向移動を確実に案内することが可能となる。その結果、軸長の長いロッド軸を用いる場合でもハウジングを再度成形する必要がなく、余分な生産作業を省くことが可能となる。

尚、上記実施形態ではロッド軸がナット部材の回転に連れ回されて回転しないようピン部材及びキー溝の構成を設けているが、前記ロッド軸のブランケットに連結される対象物がロッド軸の回転につれ回されないように固定されている場合にはこれらピン部材及びキー溝の構成を設けなくとも差し支えない。

１…電動リニアアクチュエータ、２…ハウジング、３…モータ、３１…駆動軸、４…ナット部材、５…ロッド軸、５１…ねじ部、５２…円柱部、６…回転伝達機構、７…軸受ブッシュ、８…シール部材

Claims

ハウジングと、このハウジングに保持されたモータと、このモータと隣接し且つ軸方向を合致させて前記ハウジングに収容されると共に当該ハウジングに対して回転自在に保持されたナット部材と、ボールの転動するねじ溝が形成されると共に多数のボールを介して前記ナット部材が螺合するねじ部及び当該ねじ部を挟んでその両端に設けられて前記ハウジングを貫通する一対の円柱部を有するロッド軸と、このロッド軸の各円柱部の端部に取り付けられたリンク機構用ブラケットと、前記ハウジングに収容されると共に前記ロッド軸の円柱部を支持する一対の軸受ブッシュと、前記ハウジングに収容されると共に前記ロッド軸の円柱部の外周面に摺接する一対のシール部材と、前記モータの出力軸の回転を減速して前記ナット部材に伝達する回転伝達機構と、を有することを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
前記ハウジングは、内径が前記ロッド軸のねじ部の外径よりも大きく設定されると共に当該ロッド軸が貫通する一対の貫通孔を有するアクチュエータハウジングと、このアクチュエータハウジングの貫通孔の外側に固定されると共に当該アクチュエータハウジング内への異物侵入を防止する延長カバーと、を有し、
前記延長カバーには前記軸受けブッシュ及びシール部材が収容されることを特徴とする請求項１記載の電動リニアアクチュエータ。