JP5338447B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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Description

本発明は、駆動部の駆動力をねじ軸を介して変位体に伝達することにより前記変位体を移動させる電動アクチュエータに関する。
従来から、ワーク等を搬送する手段として、モータ等の回転駆動源の回転駆動力によって送りねじを回転駆動し、ワークを搬送するスライダを変位させる電動アクチュエータが広く用いられている。
図１６に示されるように、このような電動アクチュエータ１では、例えば、中空状に形成されたハウジング２の端部にモータ３が連結されると共に、前記ハウジング２の内部に作動シャフト４が進退自在に挿通されている。このモータ３には、カップリング５を介して送りねじ軸６が連結され、該送りねじ軸６にはナット７が螺合されている。そして、ナット７が、作動シャフト４の内部に収容されて係合されることにより、モータ３の駆動作用下に送りねじ軸６が回転し、それに伴って、ナット７及び作動シャフト４が軸方向に進退動作する（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２８５８６７号公報
しかしながら、特許文献１に係る従来技術において、送りねじ軸６は、モータ３側となる一端部側の１箇所のみが軸受８によって支持され、ハウジング２側となる他端部側が自由端であるため、前記送りねじ軸６を軸方向に長尺とした場合、他端部側が傾斜して偏心してしまうことが懸念される。そのため、送りねじ軸６を高回転で回転させた際に振動が発生してしまうという問題がある。
また、送りねじ軸６の一端部側に、軸受８によって支持される部位を設けているが、電動アクチュエータ１における軸方向のストローク量に応じて該送りねじ軸６の長さが相違し、それに伴って、前記軸受８による支持部位も相違することとなるため、その都度、ストローク量に応じて加工等を行う必要があり煩雑である。また、様々な長さの送りねじ軸６を予め準備しておく必要も生じることとなる。すなわち、ねじ軸６を含む電動アクチュエータ１の生産性が低下してしまうという問題が生じる。
さらに、送りねじ軸６の回転作用下にナット７がハウジング２の内部を軸方向に沿って変位する際、該ナット７が前記送りねじ軸６と共に回転してしまうことが懸念される。
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、変位体が変位する際の回転方向への変位を確実に阻止し、且つ、送りねじ軸の偏心を防止して前記変位体を高精度に変位させると共に、生産性の向上を図ることが可能な電動アクチュエータを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、ボディと、
電流の通電作用下に回転駆動する駆動部と、
前記駆動部に接続され、該駆動部からの駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、
前記ボディに設けられ、前記駆動力伝達機構を介して伝達される駆動力によって回転変位するねじ軸と、該ねじ軸に螺合されて前記ボディの軸線方向に沿って変位する変位体とを有する変位機構と、
前記ねじ軸の一端部に連結され、前記駆動力伝達機構に接続される接続部材と、
前記ねじ軸を半径方向に支持する支持手段と、
前記変位体の外周部に設けられ、前記ボディの溝部に係合されて前記変位体の回転変位を規制する回転規制手段と、
を備え、
前記支持手段が、前記ねじ軸の他端部に設けられることを特徴とする。
本発明によれば、ねじ軸と、該ねじ軸に螺合されて前記ボディに沿って変位する変位体とからなる変位機構をボディに設け、前記ねじ軸の一端部に接続部材を連結すると共に、前記ねじ軸の他端部を支持手段によって半径方向に支持し、且つ、前記変位体の外周部に回転規制手段を設けて前記ボディの溝部に係合させている。
従って、ねじ軸の一端部を、接続部材を介して回転自在に支持することが可能となるため、従来の電動アクチュエータのように軸受等によってねじ軸を支持する部位を加工しておく必要がない。そのため、接続部材をねじ軸とは別部材として設けることにより、従来、ねじ軸に予め施していた加工を廃止することができ、その製造工程を短縮することができるため、ねじ軸を含む電動アクチュエータの生産性を向上させることができる。
また、ねじ軸の他端部が、支持手段によって半径方向に支持されるため、該他端部側の振れ（曲がり）を防止することができる。そのため、ねじ軸は、一端部側が接続部材を介して駆動力伝達機構に保持され、他端部側が前記支持手段によって支持されることとなり、前記ねじ軸を長手方向に沿って長尺とし、変位体の変位量を大きく設定した場合でも、前記ねじ軸の半径方向への偏心（撓み）が防止され、前記ねじ軸に沿って変位体を円滑且つ高精度に変位させることが可能となる。
さらに、回転規制手段をボディの溝部に係合させることにより、ねじ軸の回転作用下に変位体が軸線方向に沿って変位する際の回転変位を確実に阻止することができ、該変位体を軸線方向に沿ってのみ変位させることができる。
さらにまた、支持手段は、ねじ軸に対して回転自在に設けられたリング体からなり、該リング体を、前記変位体に連結されたロッドの内周面に摺接自在に設けることにより、前記ねじ軸の他端部が、前記変位体に連結されたロッドを介してリング体によって半径方向に確実に支持される。そのため、ねじ軸を長尺に設定した場合でも、他端部側の振れ（曲がり）を好適に防止することができる。
またさらに、リング体は、該リング体の内周側に設けられたホルダに保持されると共に、前記ホルダを、前記ねじ軸に対して焼きばめ又は圧入して固定するとよい。
また、リング体には、ロッドの内周面との間に空間を備えることにより、前記リング体の一側面側と他側面側とを前記空間を通じて連通させることができるため、前記リング体によってボディの内部が密封されてしまうことが防止され、変体の変位動作の支障となることが防止される。
さらに、回転規制手段は、変位体の外周面に装着されるベース部と、
前記ベース部及び変位体の外周面に対して半径外方向に突出し、且つ、該変位体の軸線方向に沿って延在した突出部と、
を備え、
前記突出部が、前記変位体に対して半径外方向に付勢するばね部を備えるとよい。これにより、突出部がボディの溝部に係合された際、半径外方向に付勢するばね部が前記溝部の壁面に対して接触して押圧することとなるため、前記ばね部を介して変位体が前記ボディに保持されることとなる。その結果、ボディ内における変位体のがたつきが防止され、円滑に変位させることができる。
さらにまた、ベース部を、変位体の外周面に圧入すると共に、該外周面には周方向に沿って半径方向に凹凸状に形成された凹凸部を備えるとよい。これにより、ベース部の回転変位が凹凸部によって規制され、変位体に対するベース部の相対的な回転変位が阻止される。
またさらに、接続部材を、ねじ軸に対して焼きばめ、又は、圧入及び接着して固定し、ボディに設けられた軸受によって回転自在に支持させるとよい。これにより、接続部材とねじ軸とを簡便且つ強固に連結することが可能となる。
また、ボディに、駆動伝達機構を介して駆動部から変位機構へと伝達される駆動力を変速自在な変速機構を備えることにより、前記駆動力を前記変速機構によって好適に変速させた後、変位機構へと伝達して変位体を所望の速度及び変位量で変位させることができる。
本発明によれば、以下の効果が得られる。
すなわち、ねじ軸の一端部に接続部材を連結して回転自在に支持することができるため、ねじ軸を支持する部位に対して予め加工を行う必要がなく、製造工程の短縮化を図ることによってねじ軸を含む電動アクチュエータの生産性を向上させることができる。また、ねじ軸の他端部を、支持手段によって半径方向に支持することができるため、該他端部側の偏心（撓み）を防止することができ、その結果、ねじ軸に沿って変位体を円滑且つ高精度に変位させることが可能となる。
さらに、回転規制手段をボディの溝部に係合させることにより、変位体がボディに沿って変位する際の回転変位を確実に阻止することができ、該変位体を軸線方向に沿ってのみ変位させることができる。
本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータの外観斜視図である。 図１に示す電動アクチュエータの全体断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 ねじシャフトの一端部に設けられたコネクタ近傍を示す一部切欠拡大斜視図である。 ねじシャフトの他端部に設けられた支持リング近傍の拡大断面図である。 図５の支持リング及びホルダ近傍を示す横断面図である。 外周面に潤滑溝が設けられた支持リングの変形例を示す拡大断面図である。 図８Ａは、外周面に潤滑剤を攪拌させるための攪拌溝が設けられた変形例に係る支持リングの拡大斜視図であり、図８Ｂは、前記支持リングの平面図である。 外周面に回り止め部材が装着されたピストンの外観斜視図である。 図９のピストン、変位ナット及び回り止め部材の分解斜視図である。 図９のピストン及び回り止め部材を示す縦断面図である。 図２の電動アクチュエータにおける支持リング及びホルダ近傍を示す横断面図である。 図１３Ａは、外周面に攪拌溝の設けられた変形例に係る回り止め部材を示す拡大斜視図であり、図１３Ｂは、変形例に係る回り止め部材の平面図である。 図１の電動アクチュエータにおいて変位ナット及びピストンがボディの他端部側に変位した状態を示す全体断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る電動アクチュエータの全体断面図である。 従来技術に係る電動アクチュエータの全体断面図である。
本発明に係る電動アクチュエータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータを示す。
この電動アクチュエータ１０は、図１〜図３に示されるように、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って長尺なボディ１２と、該ボディ１２の一端部に連結されるカバーユニット１４と、前記ボディ１２と略平行に設けられ電気信号によって回転駆動する駆動部１６と、該ボディ１２の内部に設けられ、前記駆動部１６からの駆動力によってストローク変位可能な変位ナット１８を有する変位機構２０と、前記駆動部１６からの駆動力を前記変位機構２０へと伝達する駆動力伝達機構２２とを含む。
ボディ１２は、断面円形状に開口した孔部２４が軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通し、その外周面には軸線方向に沿って延在する複数のセンサ取付溝２６が設けられている。ボディ１２の一端部には、ハウジング２８が螺合されると共に、ボディ１２と駆動部１６とを接続するカバーユニット１４のアダプタ３０が前記ハウジング２８を介して設けられる。このハウジング２８の内部には、一対の第１軸受３２が並列に設けられ、軸受ホルダ３４によって係止される。これにより、第１軸受３２が、ハウジング２８の内部に保持される。
また、ハウジング２８の端部には、軸受ホルダ３４に隣接するように第１ダンパ３６が装着される。この第１ダンパ３６は、例えば、ゴム、ウレタン等の弾性材料からなり、ボディ１２の他端部側（矢印Ｂ方向）に臨むように設けられる。
一方、ボディ１２の他端部には、孔部２４の内部に円筒状のロッドカバー３８が収容され、前記ロッドカバー３８は、孔部２４の段差に係合された状態で止め輪３９によって軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に係止される。ロッドカバー３８の内周面には、後述するピストンロッド（ロッド）６２に摺接可能なロッドパッキン４０及びブッシュ４２が設けられると共に、前記ロッドカバー３８の端面には、ボディ１２の一端部側に臨むように弾性材料（例えば、ゴム、ウレタン）からなる第２ダンパ４４が装着される。
また、孔部２４の内周面には、半径外方向に窪み、且つ、軸線方向に沿って延在する溝部４６が形成され、後述する変位機構２０のピストン（変位体）４８に設けられた回り止め部材（回転規制手段）５０が挿入される。この溝部４６は、孔部の内周面において周方向に沿って等間隔離間して複数（例えば、４本）設けられる（図１２参照）。
カバーユニット１４は、ボディ１２の一端部と駆動部１６の端部とを接続し、駆動力伝達機構２２が内部に収容される中空状のアダプタ３０と、前記アダプタ３０の開口部位を閉塞するプーリカバー５２とを有する。すなわち、ボディ１２と駆動部１６とは、カバーユニット１４を介して互いに略平行に接続されている。
駆動部１６は、例えば、ＤＣモータ、ステッピングモータ等の回転駆動源５４からなり、図示しない電源から供給される電流によって回転駆動する。この駆動部１６は、その端部に形成されたアダプタ３０を介してボディ１２の一端部に連結されると共に、該駆動部１６の駆動軸５４ａには、前記駆動力伝達機構２２の駆動プーリ５６が装着されている。
変位機構２０は、ボディ１２の内部に収容されるねじシャフト（ねじ軸）５８と、該ねじシャフト５８に螺合される変位ナット１８と、前記変位ナット１８の外周側に装着されるピストン４８と、該ピストン４８の端部に連結されるピストンロッド６２と、該ピストンロッド６２の端部を閉塞するソケット６４とを有する。
ねじシャフト５８は、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って長尺に形成され、その外周面にはねじが刻設されている。ねじシャフト５８の一端部は、ボディ１２の一端部側（矢印Ａ方向）となるように設けられ、その端部にはコネクタ（接続部材）６６が連結される。
コネクタ６６は、図２及び図４に示されるように、金属製材料からなり、例えば、切削加工、鍛造成形、又は、塑性加工等によって形成される。また、コネクタ６６は、軸部６８と、該軸部６８に隣接して円筒状に形成された筒部７０とを有し、該筒部７０の内部にねじシャフト５８の一端部が挿入されて焼きばめによって連結される。例えば、ねじシャフト５８とコネクタ６６とを焼きばめによって連結する場合には、前記コネクタ６６を約１００℃〜３５０℃まで加熱した後、常温の前記ねじシャフト５８を挿入して焼きばめするとよい。これにより、コネクタ６６を、ねじシャフト５８に対して簡便且つ強固に連結することが可能となる。
また、ねじシャフト５８とコネクタ６６とを連結する方法は、上述した焼きばめに限定されるものではなく、例えば、接着剤の塗布されたねじシャフト５８を筒部７０に対して圧入して連結してもよい。これにより、ねじシャフト５８を、接着剤を介して筒部７０に強固に連結することが可能となる。
筒部７０は、その外周面がボディ１２及びアダプタ３０に設けられた第１軸受３２によって回転自在に支持されると共に、軸部６８が前記アダプタ３０に設けられた第２軸受７２によって回転自在に保持される。また、軸部６８には、駆動力伝達機構２２を構成する従動プーリ１１０が螺合されて連結される。なお、第２軸受７２は、第１軸受３２に対して所定間隔離間して同軸上に設けられている。すなわち、ねじシャフト５８の一端部が、コネクタ６６を介して第１及び第２軸受７２によって回転自在に支持される。
また、コネクタ６６は、筒部７０の端部に臨むように半径外方向に拡径した鍔部７４を有し、該鍔部７４が第１軸受３２の側面に当接する。これにより、第１軸受３２が、ハウジング２８の内部に収容された状態で保持され、軸線方向（矢印Ｂ方向）への変位が規制される。
すなわち、鍔部７４は、第１軸受３２の軸線方向に沿った変位を規制可能なストッパとして機能し、前記第１軸受３２をハウジング２８とコネクタ６６の鍔部７４との間で保持している。
一方、ねじシャフト５８の他端部側（矢印Ｂ方向）は、ピストンロッド６２の内部に挿通され、その端部には、ホルダ７６を介して環状の支持リング（リング体）７８が設けられている（図５参照）。なお、この支持リング７８及びホルダ７６は、ねじシャフト５８の他端部側を半径方向に支持する支持手段として機能している。
ホルダ７６は、上述したコネクタ６６と同様に、例えば、ねじシャフト５８の外周面に対して焼きばめによって装着される。なお、ホルダ７６をねじシャフト５８に対して装着する方法は、上述した焼きばめに限定されるものではなく、例えば、ねじシャフト５８をホルダ７６の内部に圧入することによって固定してもよいし、又は、接着剤の塗布された前記ねじシャフト５８を前記ホルダ７６の内部に圧入して固定するようにしてもよい。
ホルダ７６の外周面には、図５に示されるように、支持リング７８が装着される凹状の溝を有する。支持リング７８は、図５及び図６に示されるように、拡径自在に形成され、ホルダ７６の溝に対して嵌め込まれて該溝に沿って回転自在に設けられる。そして、支持リング７８は、ホルダ７６の外周面より半径外方向に突出した支持部８０を有し、前記支持部８０は、支持リング７８の周方向に沿って等間隔離間して複数設けられる。
すなわち、支持リング７８の外周面は、複数の支持部８０を有して凹凸状に形成される。そして、支持部８０が、ピストンロッド６２の内周面に摺接し、該ピストンロッド６２を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位自在に支持すると共に、支持部８０と、該支持部８０に隣接した他の支持部８０との間の空間８２を通じてボディ１２の一端部側（矢印Ａ方向）と他端部側（矢印Ｂ方向）とが連通している。すなわち、ピストン４８がボディ１２の内部に沿って変位する際、ピストンロッド６２の内部における空気が支持リング７８を通じて自由に流通させることができるため、密閉空間とした場合に生じるピストン４８の変位抵抗を阻止することができる。
また、支持部８０は、ピストンロッド６２に摺接可能な摺接面の断面が、支持リング７８の軸線方向に沿って円弧状又はテーパ状に形成される。これにより、ピストンロッド６２が支持部８０に沿って摺動する際の摺動抵抗を軽減できると共に、支持リング７８の近傍の用いられたグリス等の潤滑剤を好適に支持部８０の摺動面８０ａへと取り込むことが可能となる。
また、図７に示されるように、支持リング７８ａの外周面に周方向に沿って環状の潤滑溝８４を設け、該潤滑溝８４にグリス等の潤滑剤を充填させるようにしてもよい。この場合には、潤滑剤が支持リング７８ａの外周面及びピストンロッド６２の内周面に好適に塗布されるため、前記支持リング７８ａによってピストンロッド６２を摺動支持する際の抵抗を軽減し、円滑に変位させることが可能となる。
なお、潤滑溝８４を、支持リング７８の外周面に対して螺旋状に設けるようにしてもよい。この場合には、ピストンロッド６２が軸線方向に沿って変位する際、支持リング７８に対して回転力を与えることとなり、それに伴って、潤滑溝８４内の潤滑剤を攪拌して好適に塗布することが可能となる。
さらに、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、支持リング７８ｂの支持部８０には、該支持リング７８ｂの軸線に対して所定角度傾斜し、且つ、該支持部８０の外周面に対して所定深さで窪んだ攪拌溝（第１攪拌溝）８５を設けるようにしてもよい。換言すれば、攪拌溝８５は、三角形状に形成され、支持部８０を略等分するように形成される。なお、攪拌溝８５は、複数の支持部８０に対してそれぞれ設けられている。
そして、ピストンロッド６２が軸線方向（図２中、矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位する際、攪拌溝８５を有した支持リング７８ｂが前記ピストンロッド６２の内周面に摺接し、グリス等の潤滑剤が前記攪拌溝８５内に進入することにより（図８Ｂ中、矢印参照）、前記ピストンロッド６２の軸線に対して傾斜した攪拌溝８５によって前記潤滑剤が斜め方向に案内される。すなわち、攪拌溝８５によってピストンロッド６２の変位に伴って潤滑剤が周方向に供給されるため、前記ピストンロッド６２の内周面と支持リング７８ｂとの間の潤滑を確実且つ効率的に行うことができる。換言すれば、支持リング７８ｂ近傍における潤滑剤を、ピストンロッド６２の変位を利用して該ピストンロッド６２の内部で周方向に攪拌して好適に潤滑することが可能となる。
その結果、ピストンロッド６２と支持リング７８ｂとの間において潤滑剤を均等に塗布して潤滑を確実に行うことができ、しかも、該潤滑剤の劣化を防止することができるため耐久性を向上させることが可能となる。
変位ナット１８は、円筒状に形成され、その中央部に軸線方向に沿ったねじ孔（図示せず）を有し、該ねじ孔にねじシャフト５８が螺合される。そして、ねじシャフト５８の回転作用下にボディ１２の内部を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位する。
ピストン４８は、図９〜図１１に示されるように、円筒状に形成され、変位ナット１８が内部に収容される大径部８６と、該大径部８６に隣接してピストンロッド６２の連結される小径部８８とを有し、前記変位ナット１８が前記大径部８６に挿入された状態で外周側から係止ピン９０が挿通されることにより、該ピストン４８と変位ナット１８とが連結される。
この大径部８６の外周面には、小径部８８側（矢印Ｂ方向）となる部位に環状溝を介してマグネット９２が装着される。そして、このマグネット９２の磁気を、ボディ１２のセンサ取付溝２６に装着された位置検出センサ（図示せず）によって検出することにより、電動アクチュエータ１０におけるピストン４８の位置を確認可能となる。
また、大径部８６の外周面は、ボディ１２の一端部側（矢印Ａ方向）となる部位が半径内方向に窪んだ装着凹部９４が形成され、その周面には周方向に沿って半径方向に凹凸状となる複数のローレット部（凹凸部）９６が形成されると共に、該ローレット部９６に隣接した大径部８６の端部には、該ローレット部９６よりさらに縮径した係合溝９８が環状に形成されている。そして、ローレット部９６及び係合溝９８を含む装着凹部９４には、後述する回り止め部材５０の一部が装着される。
回り止め部材５０は、例えば、摺動抵抗の小さい樹脂製材料（例えば、フッ素樹脂）から射出成形によって形成され、リング状に形成されたベース部１００と、該ベース部１００の外周面に設けられ、半径外方向に突出した複数対の突出部１０２とを有する。
ベース部１００は、略一定径で形成され、その内周面には、半径内方向に突出した爪部１０４を有する。この爪部１０４は、ベース部１００の端部に設けられ、該ベース部１００の半径内方向に向かって徐々に先細となる断面略三角形状に形成される。
突出部１０２は、断面矩形状に形成され、ベース部１００の外周面に対して半径外方向に膨出し、該ベース部１００の軸線方向に沿って一直線上に延在したストレート部１０６と、該ストレート部１０６の端部に接合され、該ベース部１００の端部から軸線方向に沿って所定長だけ突出したばね部１０８とを有する。このストレート部１０６とばね部１０８とは、その外周径が略同等に形成されると共に、前記ばね部１０８は、その先端に向かって徐々に半径外方向に拡径するように形成される。すなわち、ばね部１０８は、それぞれ半径外方向に付勢する弾発力を有したスプリングとして機能する。
また、突出部１０２は、ベース部１００の外周面に沿って所定間隔離間して一組設けられ、且つ、この一組の突出部１０２が、互いに等間隔離間して４対設けられる。
そして、回り止め部材５０は、そのばね部１０８の先端側からピストン４８における大径部８６の外周側に圧入され、該ばね部１０８が前記大径部８６の外周側に配置され、ストレート部１０６を含むベース部１００が、装着凹部９４に装着されて爪部１０４が係合溝９８に係合される。これにより、回り止め部材５０の軸線方向に沿った変位が規制され、ピストン４８の外周面に対して固定された状態となる。また、ベース部１００は、ローレット部９６に圧入されているため、ピストン４８に対する回転方向への変位が規制される。
すなわち、回り止め部材５０は、係合溝９８に係合された爪部１０４と、ローレット部９６に圧入されたベース部１００とによってピストン４８に対して軸線方向及び回転方向への変位が規制された状態で一体的に装着される。換言すれば、回り止め部材５０は、ピストン４８に対して相対変位することがなく、常に一体的に変位する。
この回り止め部材５０は、ピストン４８と共にボディ１２の内部に挿通された際、一組の突出部１０２が該ボディ１２の溝部４６にそれぞれ挿通される。これにより、回り止めを含むピストン４８及び変位ナット１８が、ボディ１２において回転方向に変位することが阻止されることとなる。
詳細には、突出部１０２は、そのばね部１０８を半径内方向に縮径させるように溝部４６内に挿入されているため、該ばね部１０８の弾発力が前記溝部４６の壁面に対して与圧として付与される。
そして、回り止め部材５０は、突出部１０２を構成するストレート部１０６及びばね部１０８を介してボディ１２の溝部４６と摺動し、該溝部４６と摺動する摺動面８０ａを、例えば、断面をインボリュート曲線形状とすることにより、前記回転方向に付与される荷重を好適に受けることができる。
ピストンロッド６２は、所定長さを有する管状に形成され、その一端部がピストン４８の小径部８８に螺合されると共に、他端部にはブロック状のソケット６４が装着されて閉塞される。また、ピストンロッド６２の内部には、ねじシャフト５８が収容され、その内周面に支持リング７８が摺接すると共に、外周面にはロッドパッキン４０及びブッシュ４２が摺接している。そして、ピストンロッド６２は、ピストン４８の変位作用下に該ピストン４８と共に軸線方向に沿って変位し、ボディ１２の他端部側（矢印Ｂ方向）から外部へと突出自在に設けられている。
なお、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されるように、回り止め部材５０ａの突出部１０２に、グリス等の潤滑剤を攪拌可能な攪拌溝（第２攪拌溝）１０９を設けるようにしてもよい。この回り止め部材５０ａは、ベース部１００の外周面に対して膨出した矩形状の膨出部１１１が形成され、その軸線方向に沿った端部には一対のばね部１０８に接合される。攪拌溝１０９は、前記膨出部１１１において回り止め部材５０ａの軸線に対して所定角度傾斜し、且つ、該膨出部１１１の外周面に対して所定深さで窪むように形成される。換言すれば、攪拌溝１０９は、膨出部１１１において三角形状に窪んで形成されている。
そして、ピストン４８と共に回り止め部材５０ａが軸線方向に沿って変位する際、該回り止め部材５０ａ近傍に設けられたグリス等の潤滑剤が、前記回り止め部材５０ａの変位に伴って攪拌溝１０９内に進入し、前記ピストン４８の軸線に対して傾斜した前記攪拌溝１０９によって斜め方向に送り出される。すなわち、攪拌溝１０９によって潤滑剤がボディ１２の孔部２４内において周方向に供給されるため、前記ボディ１２の孔部２４と回り止め部材５０ａとの間の潤滑を確実且つ効率的に行うことができる。換言すれば、回り止め部材５０ａ近傍における潤滑剤を、ピストン４８の変位を利用して該ボディ１２の内部で周方向に攪拌して好適に潤滑することが可能となる。
その結果、ピストン４８及び回り止め部材５０ａとボディ１２との間において潤滑剤を均等に塗布して潤滑を確実に行うことができ、しかも、該潤滑剤の劣化を防止することができるため耐久性を向上させることが可能となる。
駆動力伝達機構２２は、図１〜図３に示されるように、アダプタ３０及びプーリカバー５２の内部に収容され、回転駆動源５４の駆動軸５４ａに連結された駆動プーリ５６と、ねじシャフト５８に連結されたコネクタ６６に装着される従動プーリ１１０と、前記駆動プーリ５６と従動プーリ１１０との間に懸架されるタイミングベルト１１２とを含む。なお、駆動プーリ５６は、外周側から中心方向に向かった螺合されたボルトピン１１４によって駆動軸５４ａとの相対変位が規制された状態で固定されると共に、従動プーリ１１０も同様に、外周側から中心方向に向かった螺合されたボルトピン１１４によってコネクタ６６との相対変位が規制された状態で固定されている。
そして、駆動プーリ５６及び従動プーリ１１０の外周面に複数の歯部が設けられ、該歯部に対してタイミングベルト１１２の内周面に設けられた歯部が噛合される。これにより、駆動部１６の回転駆動力が、駆動プーリ５６からタイミングベルト１１２を介して従動プーリ１１０へと伝達されねじシャフト５８を回転させると共に、該ねじシャフト５８に螺合された変位ナット１８を軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って変位させることが可能となる。
本発明の第１の実施の形態に係る電動アクチュエータ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１及び図２に示されるように、ピストンロッド６２がボディ１２の内部に収容された状態を初期位置として説明する。
この初期位置において、図示しない電源から駆動部１６に対して電流が供給されることにより、回転駆動源５４の駆動軸５４ａを介して駆動プーリ５６が回転駆動し、その回転駆動力がタイミングベルト１１２を介して従動プーリ１１０へと伝達される。
そして、従動プーリ１１０の連結されたねじシャフト５８が回転することにより、変位ナット１８と共にピストン４８がボディ１２の他端部側（矢印Ｂ方向）に向かって変位する。この際、ねじシャフト５８は、その一端部側に設けられたコネクタ６６を介して第１及び第２軸受３２、７２に回転自在に支持されているため、円滑且つ高精度に回転駆動して前記変位ナット１８を軸線方向に沿って変位させることが可能となる。
また、ピストン４８に装着された回り止め部材５０が、その突出部１０２を介してボディ１２の溝部４６に挿通されているため、前記ピストン４８及び変位ナット１８の回転変位が規制され、該ピストン４８及び変位ナット１８を軸線方向に沿ってのみ変位させることができる。
これにより、ピストン４８と共にピストンロッド６２が変位し、該ピストンロッド６２の他端部側が徐々にボディ１２の他端部から外部へと露呈するように突出する。この際、ピストンロッド６２は、その内周側がねじシャフト５８に設けられた支持リング７８によって摺動自在に支持されているため、該ピストンロッド６２を常にねじシャフト５８と高精度に同軸上で変位させることができる。換言すれば、ピストンロッド６２がボディ１２の他端部側（矢印Ｂ方向）に向かって変位する際、該ピストンロッド６２がねじシャフト５８に対して偏心してしまうことが防止される。
また、図１４に示されるように、ピストン４８がボディ１２の他端部側まで変位した変位終端位置において、該ピストン４８の端面が第２ダンパ４４に当接することにより、ピストン４８に付与される衝撃が緩衝される。
一方、ピストンロッド６２をボディ１２の一端部側（矢印Ａ方向）へと変位させる場合には、駆動部１６を構成する回転駆動源５４を前記とは反対方向に回転駆動させ、駆動プーリ５６及びタイミングベルト１１２を介して従動プーリ１１０を反対方向に回転させることにより、ねじシャフト５８の回転作用下に変位ナット１８及びピストン４８がボディ１２の一端部側（矢印Ａ方向）に向かって変位し、それに伴って、ピストンロッド６２が同様に前記ボディ１２の一端部側（矢印Ａ方向）に向かって変位することにより、該ピストンロッド６２が徐々にボディ１２の内部に収容されていく。そして、図２に示されるように、変位ナット１８及びピストン４８がボディ１２の一端部側まで変位した初期位置となる。
以上のように、本実施の形態では、外周面にねじを有したねじシャフト５８の一端部に、焼きばめや圧入及び接着等によってコネクタ６６を連結し、前記コネクタ６６を第１及び第２軸受７２によって回転自在に支持することにより、前記ねじシャフト５８の一端部に、予め前記第１及び第２軸受７２によって支持される部位を加工しておく必要がない。
すなわち、第１及び第２軸受７２によって回転自在に支持されるコネクタ６６を、ねじシャフト５８とは別部材とし、互いに一定的に連結することによって、従来、ねじシャフト５８の端部に予め施していた加工等を廃止することができるため、製造工程の短縮化を図ることが可能となり、ねじシャフト５８を含む電動アクチュエータ１０の生産性を向上させることができる。
また、ねじシャフト５８の他端部に支持リング７８を設け、その外周面でピストンロッド６２を軸線方向に沿って変位自在に支持することにより、前記ねじシャフト５８の他端部を、ピストンロッド６２を介して半径方向に支持して該ねじシャフト５８の振れを防止することができる。これにより、電動アクチュエータ１０において、ねじシャフト５８の軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って長尺とし、変位ナット１８及びピストン４８の変位量を大きく設定したロングストローク仕様とした場合でも、前記ねじシャフト５８の他端部が半径方向に撓んでピストンロッド６２に対して偏心してしまうことが防止される。
これにより、変位ナット１８及びピストン４８を円滑且つ高精度に変位させることが可能となる。また、ねじシャフト５８を高速で回転させる場合にも、支持リング７８によって該ねじシャフト５８の撓みが防止されるため、変位ナット１８及びピストン４８を円滑且つ高精度に変位させることが可能となる。
さらに、ピストン４８の外周面に凹部を介して回り止め部材５０を設け、該回り止め部材５０をボディ１２の溝部４６に挿入させると共に、前記回り止め部材５０に設けられたばね部１０８が前記溝部４６に対して半径外方向に押圧力（与圧）を付与することができる。そのため、ボディ１２に対する回り止め部材５０及びピストン４８のがたつきを確実に防止することができ、前記ピストン４８及び変位ナット１８がねじシャフト５８の回転作用下に軸線方向に沿って変位する際、その回転変位を確実に阻止して軸線方向に沿って円滑に変位させることが可能となる。
また、予め長尺に形成されたねじシャフト５８を、電動アクチュエータ１０におけるピストン４８のストローク変位量に応じて所望の長さに切断し、その端部にコネクタ６６を連結することによって簡便にねじシャフト５８を含む変位機構２０を製造することが可能となる。そのため、ねじシャフト５８の端部に軸受によって支持される部位を設けるために、電動アクチュエータ１０のストローク量に応じて予めねじシャフト５８を所定長さでそれぞれ形成し、在庫として保管していた従来の電動アクチュエータと比較し、前記電動アクチュエータ１０を構成するねじシャフト５８の生産性を大幅に向上させることが可能となる。
次に、第２の実施の形態に係る電動アクチュエータ１５０を図１５に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る電動アクチュエータ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この第２の実施の形態に係る電動アクチュエータ１５０では、図１５に示されるように、駆動力伝達機構２２において、駆動部１６から変位機構２０へと伝達する駆動力を変速させて伝達可能な変速ユニット（変速機構）１５２を備えている点で、第１の実施の形態に係る電動アクチュエータ１０と相違している。
この変速ユニット１５２は、ボディ１２の一端部に設けられ、その一部がカバーユニット１４の内部に収容されるように配置された遊星歯車機構１５４からなる。遊星歯車機構１５４は、駆動力伝達機構２２を構成する従動プーリ１１０が装着された入力シャフト１５６と、該入力シャフト１５６の端部に設けられた太陽歯車１５８と、前記太陽歯車１５８の周方向に沿って等角度で互いに離間して噛合し、公転及び自転する遊星歯車１６０と、内歯車１６２及びキャリア１６４ａ、１６４ｂとを含む。なお、入力シャフト１５６は、一組の第２軸受１６６によって回転自在に支持されている。
遊星歯車１６０は、ピン１６８を介してキャリア１６４ａ、１６４ｂに回転自在に軸支されると共に、前記遊星歯車１６０の外周側には、大径な内歯車１６２が嵌合して該内歯車１６２の内周に刻設された内歯と噛合する。なお、入力シャフト１５６は、変位機構２０を構成するピストン４８及びねじシャフト５８と同軸上に設けられると共に、太陽歯車１５８、遊星歯車１６０及び内歯車１６２は、はすば歯車で構成されている。
また、入力シャフト１５６側に設けられたキャリア１６４ａの外周には、環状溝を介して抵抗体となるパッキン１７０が装着され内歯車１６２の内周面に摺接すると共に、ボールプランジャ１７２を構成するボールがスプリングの弾発作用下に前記内周面に当接し、前記内歯車１６２を半径外方向に付勢している。
一方、第１軸受３２側に設けられたキャリア１６４ｂは、その内周側にコネクタ１７４の軸部６８が螺合され一体的に連結される。すなわち、キャリア１６４ｂの回転作用下にコネクタ１７４を介してねじシャフト５８が回転することとなる。
この内歯車１６２の外周側には、ロックアップリング１７６が設けられ、前記内歯車１６２のロック手段として機能する。
このように、第２の実施の形態に係る電動アクチュエータ１５０に変速ユニット１５２を設けることにより、駆動部１６からの回転駆動力を前記変速ユニット１５２を構成する遊星歯車機構１５４を介して好適に変速させた後、変位機構２０へと伝達してピストン４８及びピストンロッド６２を所望の速度及び変位量で変位させることが可能となる。
なお、本発明に係る電動アクチュエータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
１０、１５０…電動アクチュエータ １２…ボディ
１４…カバーユニット １６…駆動部
１８…変位ナット ２０…変位機構
２２…駆動力伝達機構 ２４…孔部
３２…第１軸受 ３８…ロッドカバー
４６…溝部 ４８…ピストン
５０、５０ａ…回り止め部材 ５６…駆動プーリ
５８…ねじシャフト ６２…ピストンロッド
６６、１７４…コネクタ ７２、１６６…第２軸受
７６…ホルダ ７８、７８ａ、７８ｂ…支持リング
８０…支持部 ８６…大径部
９４…装着凹部 ９６…ローレット部
９８…係合溝 １００…ベース部
１０２…突出部 １０４…爪部
１０６…ストレート部 １０８…ばね部
１１０…従動プーリ １１２…タイミングベルト
１５２…変速ユニット １５４…遊星歯車機構
１５６…入力シャフト １５８…太陽歯車
１６０…遊星歯車 １６２…内歯車
１６４ａ、１６４ｂ…キャリア

Claims (11)

  1. ボディと、
    電流の通電作用下に回転駆動する駆動部と、
    前記駆動部に接続され、該駆動部からの駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、
    前記ボディに設けられ、前記駆動力伝達機構を介して伝達される駆動力によって回転変位するねじ軸と、該ねじ軸に螺合されて前記ボディの軸線方向に沿って変位する変位体とを有する変位機構と、
    前記ねじ軸の一端部に連結され、前記駆動力伝達機構に接続される接続部材と、
    前記ねじ軸を半径方向に支持する支持手段と、
    前記変位体の外周部に設けられ、前記ボディの溝部に係合されて前記変位体の回転変位を規制する回転規制手段と、
    を備え、
    前記支持手段が、前記ねじ軸の他端部に設けられ、該ねじ軸に対して回転自在に設けられたリング体からなり、該リング体が、前記変位体に連結されたロッドの内周面に摺接自在に設けられると共に、前記リング体には前記ロッドの内周面との間の一部に空間を有することを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 請求項１記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記リング体は、該リング体の内周側に設けられたホルダに保持されると共に、前記ホルダは、前記ねじ軸に対して焼きばめ又は圧入されて固定されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  3. 請求項２記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記リング体は、前記ホルダの外周面より半径外方向に突出した複数の支持部を有し、前記支持部は、前記リング体の周方向に沿って等間隔離間して設けられることを特徴とする電動アクチュエータ。
  4. 請求項２又は３記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記ホルダの外周面には、前記リング体が回転自在に設けられる溝が形成されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  5. 請求項３記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記支持部には、前記リング体の周方向に沿って延在し、且つ、該支持部の外周面に対して窪んだ環状の潤滑溝が形成され、前記潤滑溝には、潤滑剤が充填されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  6. 請求項３又は５記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記支持部には、前記リング体の軸線に対して所定角度傾斜し、且つ、該支持部の外周面に対して窪んだ第１攪拌溝が形成されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記回転規制手段は、前記変位体の外周面に装着されるベース部と、
    前記ベース部及び変位体の外周面に対して半径外方向に突出し、且つ、該変位体の軸線方向に沿って延在した突出部と、
    を備え、
    前記突出部は、前記変位体に対して半径外方向に付勢するばね部を有することを特徴とする電動アクチュエータ。
  8. 請求項７記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記ベース部は、前記変位体の外周面に圧入されると共に、該外周面には周方向に沿って半径方向に凹凸状に形成された凹凸部を有することを特徴とする電動アクチュエータ。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記接続部材は、前記ねじ軸に対して焼きばめ、又は、圧入及び接着されて固定され、前記ボディに設けられた軸受によって回転自在に支持されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記ボディには、前記駆動伝達機構を介して前記駆動部から前記変位機構へと伝達される駆動力を変速自在な変速機構を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
  11. 請求項７記載の電動アクチュエータにおいて、
    前記突出部には、前記ベース部の軸線に対して所定角度傾斜し、且つ、該突出部の外周面に対して窪んだ第２攪拌溝が形成されることを特徴とする電動アクチュエータ。
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