JP6074192B2 - 電動リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、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リニアアクチュエータ、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リニア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リニア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、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。

この代表的なものとして、図１４に示すような電動リニアアクチュエータが知られている。この電動リニアアクチュエータ５１は、第１のハウジング５２ａと第２のハウジング５２ｂとからなるハウジング５２に取付けられた電動モータ５３と、この電動モータ５３のモータ軸５３ａに固設された平歯車５４と、この平歯車５４の歯５４ａに噛合する歯５５ａが形成されたフランジ５５を一体に有するナット５６と、このナット５６に多数のボール５７を介して内挿されたねじ軸５８と、このねじ軸５８の一端部に連結されたリニアクラッチ５９とを備えている。

ナット５６は、一対の転がり軸受６０、６１を介してハウジング５２に対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承され、内周には螺旋状のねじ溝５６ａが形成されている。一方、ねじ軸５８の外周にはこのねじ溝５６ａに対応する螺旋状のねじ溝５８ａが形成され、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。そして、これらのねじ溝５６ａ、５８ａ間に多数のボール５７を転動自在に収容してボールねじ機構を構成している。電動モータ５３に通電すると、モータ軸５３ａの回転に伴って平歯車５４を介してナット５６が回転し、このナット５６の回転によりねじ軸５８が軸方向（図中左右方向）に移動される。すなわち、このボールねじ機構により、モータ軸５３ａの回転運動がねじ軸５８の軸方向運動に変換される。

ここで、ねじ軸５８の一端部には伝達ピン６２を介してリニアクラッチ５９が連結されている。このリニアクラッチ５９は、ハウジング５２ｂに嵌合され、円筒状の内周面６３ａを有する外輪６３と、ねじ軸５８の一端部に形成された円筒状の保持部６４と、この保持部６４にスライド自在に内挿された出力軸６５とを備えている。この出力軸６５の外周には径方向内方に傾斜する一対の係合面６５ａ、６５ａ形成され、この一対の係合面６５ａ、６５ａと、外輪６３の内周面６３ａとの間に環状の楔形空間６７が形成され、この楔形空間６７に複数の係合子（ボール）６６が収容されている。なお、保持部６４にはポケット６４ａが穿設され、このポケット６４ａ内に弾性部材６８を介して複数の係合子６６が円周等配に、かつ軸方向の中立位置に保持されている。

また、出力軸６５は、ねじ軸５８の一端部に形成された保持部６４に内挿され、保持部６４と出力軸６５の径方向に貫通して挿入された伝達ピン６２によって両者が連結されている。なお、出力軸６５には、この伝達ピン６２の外径よりも所定の寸法だけ大径になるようピン挿入孔６９が形成され、ねじ軸５８に対してこの出力軸６５は軸方向に所定量相対移動することができる。

ここで、ねじ軸５８の保持部６４に固定された伝達ピン６２は、出力軸６５のピン挿入孔６９に所定の軸方向すきまを介して挿入されているため、ねじ軸５８が、例えば、図中右方向に移動すると、伝達ピン６２がピン挿入孔６９に接触してねじ軸５８と一体に出力軸６５を同方向に移動させる。この時、保持部６４のポケット６４ａ内に収容された係合子６６は、弾性部材６８によって楔形空間６７における中立位置を保持した状態で出力軸６５と共に移動し、係合面６５ａに係合することはないので、出力軸６５の軸方向の移動を阻害することはない。

一方、出力軸６５に外部から、例えば、図中右方向からの荷重が負荷された場合、出力軸６５はねじ軸５８に対して図中左方向に移動しようとするが、出力軸６５の係合面６５ａに係合子６６が接触して楔形空間６７に係合する。これにより、出力軸６５の軸方向の移動は阻止され、ボールねじ機構を介して電動モータ５３に逆入力トルクが発生するのを防止する。したがって、電動モータ５３への衝撃を緩和すると共に、電動モータ５３の発熱や消費電力の増大等が生じるのを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）

特開２００５−８３４７４号公報

こうした従来の電動リニアアクチュエータ５１では、ナット５６に歯５５ａが形成されたフランジ５５が一体に形成されているが、この場合、ナット５６を製造する際の歩留まりが悪くなるだけでなく加工が煩雑となって製造コストが高騰する。このため、一般的には、こうした歯車をナットに固定する際には、図１５に示すように、平歯車７０をナット５６の外周にキー７１を介して固定する手段が採用されている。すなわち、図１６に示すように、ナット５６の外周面にキー溝５６ｂを形成し、このキー溝５６ｂにキー７１を装着すると共に、内周にキー溝７０ａが形成された平歯車７０を嵌挿して、両者を固定するというものである（図１５参照）。

近年、この種の自動車等の駆動部に使用される電動リニアアクチュエータ５１では、エンジンをはじめ駆動部におけるＮＶＨ（ノイズ・バイブレーション・ハーシュネス）を抑制することが求められている。然しながら、このようなキー７１を介して平歯車７０をナット５６に固定した場合、キー７１のガタによる振動によって騒音が増大すると共に、キー７１周辺に応力が集中し、キー７１とキー溝７０ａ、５６ｂが摩耗する恐れがある。この摩耗粉が周辺に飛散してさらに騒音が増大するだけでなく、回転伝達のレスポンスが低下することが懸念される。

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、組立工数を低減させて低コスト化を図ると共に、摩耗を抑制して信頼性を向上させ、静寂性を高めた電動リニア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、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一対の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、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リニアアクチュエータにおいて、前記出力歯車が焼結合金からなり、この出力歯車の内周に凸部または凹部が一体に形成されると共に、前記ナットの外周に前記出力歯車の端面が当接される鍔部が一体に形成されると共に、前記凸部または凹部に係合する凹部または凸部が前記鍔部から軸方向に一体に形成され、当該鍔部が前記ねじ軸による主荷重を負荷するように配置されている。

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とを備え、ボールねじ機構が、ハウジングに装着された一対の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、外周に減速機構を構成する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、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、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リニアアクチュエータにおいて、出力歯車が焼結合金からなり、この出力歯車の内周に凸部または凹部が一体に形成されると共に、ナットの外周に出力歯車の端面が当接される鍔部が一体に形成されると共に、凸部または凹部に係合する凹部または凸部が鍔部から軸方向に一体に形成され、当該鍔部がねじ軸による主荷重を負荷するように配置されているので、従来の固定手段としてのキーおよびキー溝を廃止することができ、組立工数を低減させて低コスト化を図ると共に、摩耗を抑制して信頼性を向上させ、静寂性を高めた電動リニアアクチュエータを提供することができる。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記出力歯車における焼結合金の金属粉が、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉの完全合金粉、あるいは、部分合金粉からなり、前記Ｍｏが０．５〜１．５ｗｔ％、前記Ｎｉが２〜４ｗｔ％含有されていれば、焼結後の冷却速度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。

また、請求項３に記載の発明のように、前記出力歯車がハス歯歯車で構成されていれば、平歯車に比べ、噛み合い率が向上するので、静寂性を一層高めることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記ねじ軸に負荷される主荷重方向と前記出力歯車のスラスト荷重方向とが一致するように前記出力歯車のハス歯傾き方向が設定され、当該主荷重およびスラスト荷重を受けるように前記出力歯車の端面が当接される鍔部が配置されていれば、主荷重方向と出力歯車の抜け力が発生する方向が一致して両方の機能を兼ねることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記凸部の根元部が円弧状に形成されると共に、前記凹部の角部が円弧状に形成されていれば、応力集中を抑制することができ、耐久性と組立性を向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、前記凸部および凹部が周方向等配に複数個形成されていれば、凹凸部に生ずる応力を低減することができると共に、接触面圧を低減させることができ、摩耗を抑制することができ、アクチュエータのレスポンスを向上させて信頼性を高めることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、前記凸部と凹部が半円状に形成されていれば、応力集中を一層抑制することができ、耐久性と組立性を向上させることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、前記出力歯車の端面に通し穴が周方向等配に複数個形成されていれば、所望の強度を確保しつつ軽量化を図ることができる。

本発明に係る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一対の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、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リニアアクチュエータにおいて、前記出力歯車が焼結合金からなり、この出力歯車の内周に凸部または凹部が一体に形成されると共に、前記ナットの外周に前記出力歯車の端面が当接される鍔部が一体に形成されると共に、前記凸部または凹部に係合する凹部または凸部が前記鍔部から軸方向に一体に形成され、当該鍔部が前記ねじ軸による主荷重を負荷するように配置されている。これにより、従来の固定手段としてのキーおよびキー溝を廃止することができ、組立工数を低減させて低コスト化を図ると共に、摩耗を抑制して信頼性を向上させ、静寂性を高めた電動リニアアクチュエータを提供することができる。

本発明に係る電動リニアアクチュエータの第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１のアクチュエータ本体を示す部分断面図である。 図１の歯車部を示す横断面図である。 図３の係止部を示す要部拡大図である。 図４の変形例を示す要部拡大図である。 図３の変形例を示す横断面図である。 図３の他の変形例を示す横断面図である。 図７の変形例を示す横断面図である。 図３のナット単体を示す斜視図である。 図７のナット単体を示す斜視図である。 図３の他の変形例を示す横断面図である。 図１１の変形例を示す横断面図である。 本発明に係る電動リニアアクチュエータの第２の実施形態を示す縦断面図である。 従来の電動リニアアクチュエータを示す縦断面図である。 図１４の歯車部を示す横断面図である。 図１５のナット単体を示す斜視図である。

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一対の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、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リニアアクチュエータにおいて、前記出力歯車が焼結合金からなるハス歯歯車で構成され、前記焼結合金の金属粉が、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉの完全合金粉で、前記Ｍｏが０．５〜１．５ｗｔ％、前記Ｎｉが２〜４ｗｔ％含有され、前記出力歯車の内周に凸部が一体に形成されると共に、前記ナットの外周に前記凸部に係合する凹部が一体に形成されている。

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、本発明に係る電動リニアアクチュエータの第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のアクチュエータ本体を示す部分断面図、図３は、図１の歯車部を示す横断面図、図４は、図３の係止部を示す要部拡大図、図５は、図４の変形例を示す要部拡大図、図６は、図３の変形例を示す横断面図、図７は、図３の他の変形例を示す横断面図、図８は、図７の変形例を示す横断面図、図９は、図３のナット単体を示す斜視図、図１０は、図７のナット単体を示す斜視図、図１１は、図３の他の変形例を示す横断面図、図１２は、図１１の変形例を示す横断面図である。

この電動リニアアクチュエータ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に取付けられた入力歯車４と、この入力歯車４に噛合する出力歯車５とからなる減速機構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、このボールねじ機構８を備えたアクチュエータ本体９とからなる。

ハウジング２はＡ６０６３ＴＥやＡＤＣ１２等のアルミ合金からなり、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とからなり、固定ボルト（図示せず）によって一体に固定されている。第１のハウジング２ａには電動モータ３が取り付けられると共に、これら第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂの衝合部には、ねじ軸１０を収容するための袋孔１１、１２が形成されている。

電動モータ３のモータ軸３ａは、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に装着された転がり軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。平歯車からなる入力歯車４に噛合する出力歯車５は、後述するボールねじ機構８を構成するナット１５に固定されている。

駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１０と一体に構成され、この駆動軸７の一端部（図中右端部）に係止ピン１３が植設されている。また、第２のハウジング２ｂの袋孔１２には軸方向に延びる凹溝１２ａが形成され、この凹溝１２ａにねじ軸１０の係止ピン１３が係合されて、ねじ軸１０が回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。

ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１０と、このねじ軸１０にボール１４を介して外挿されたナット１５とを備えている。ねじ軸１０は、外周に螺旋状のねじ溝１０ａが形成されている。一方、ナット１５は、外周に後述する支持軸受１６と出力歯車５の位置決め用の鍔１５ｂが一体に形成されると共に、内周にねじ軸１０のねじ溝１０ａに対応する螺旋状のねじ溝１５ａが形成され、これらねじ溝１０ａ、１５ａとの間に多数のボール１４が転動自在に収容されている。そして、ナット１５は、ハウジング２ａ、２ｂに対して、２つの支持軸受１６、１６を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている（図１参照）。

ここで、各ねじ溝１０ａ、１５ａ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１４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１５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１０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。

ナット１５の外周面には減速機構６を構成する出力歯車５が一体に固定されると共に、この出力歯車５の両側に２つの支持軸受１６、１６が所定のシメシロを介して圧入されている。これにより、駆動軸７からスラスト荷重が負荷されても支持軸受１６、１６と出力歯車５の軸方向の位置ズレを防止することができる。また、２つの支持軸受１６、１６は密封型の深溝玉軸受で構成され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から摩耗粉等が軸受内部に侵入するのを防止している。

また、本実施形態では、ナット１５を回転自在に支持する支持軸受１６が同じ仕様の深溝玉軸受で構成されているので、前述した駆動軸７からスラスト荷重および出力歯車５を介して負荷されるラジアル荷重の両方を負荷することができると共に、組立時に誤組み防止のための確認作業を簡便化することができ、組立作業性を向上させることができる。なお、同一仕様の転がり軸受とは、軸受の内径、外径、幅寸法をはじめ、転動体サイズ、個数および軸受内部すきま等が同一なものを言う。

ここで、出力歯車５は焼結合金からなり、図３に示すように、外周に平歯５ａが形成されると共に、内周に凸部１７が一体に形成されている。焼結合金の金属粉としては、Ｆｅ（純鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）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製ＪＩＰ（登録商標）２１ＳＸ）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。

ナット１５の外周には前述した凸部１７が係合する凹部１８が形成されている。この凹部１８は、図９に示すように、鍔部１５ｂの一方の端部から端面１５ｃに亙って延びる軸溝に形成されている。また、出力歯車５の凸部１７は、図４に示すように、矩形に形成され、応力が集中しないように、根元部１７ａが円弧状に形成されている。一方、ナット１５の凹部１８は、出力歯車５の凸部１７に対応して矩形に形成されると共に、角部１８ａが円弧状に形成されている。

なお、これ以外にも、図５に示すように、出力歯車５’の凸部１７’を半円状に形成し、ナット１５’の凹部１８’も、これに対応する半円状に形成することにより、応力集中を一層抑制することができ、耐久性と組立性を向上させることができる。

このように、本実施形態では、減速機構６を構成する出力歯車５が焼結合金で形成され、この出力歯車５の内周に凸部１７が一体形成されると共に、この凸部１７に係合する凹部１８がナット１５の外周に、軸方向に延びて形成され、これら凸部１７と凹部１８を係合することにより、ナット１５に出力歯車５が固定されているので、従来の固定手段としてのキーおよびキー溝を廃止することができ、組立工数を低減させて低コスト化を図ると共に、摩耗を抑制して信頼性を向上させ、静寂性を高めた電動リニアアクチュエータ１を提供することができる。

図６に変形例を示す。この出力歯車１９は焼結合金からなり、外周に平歯５ａが形成されると共に、内周に凸部１７が一体に形成されている。本実施形態では、凸部１７が周方向等配に複数個（ここでは、６個）形成されている。一方、ナット２０の外周にはこれら凸部１７、１７が係合する凹部１８が周方向等配に複数個形成されている。このように凸部１７を複数形成することにより、一つの凸部１７に生ずる応力を低減することができると共に、接触面圧を低減させることができ、摩耗を抑制することができ、アクチュエータのレスポンスを向上させて信頼性を高めることができる。

図７に変形例を示す。この出力歯車２１は焼結合金からなり、外周に平歯５ａが形成されると共に、内周に凹部２２が形成されている。一方、ナット２３の外周には凹部２２が係合する凸部２４が形成されている。この凸部２４は、図１０に示すように、鍔部１５ｂの一方の端部から所定の長さ（ここでは、少なくとも出力歯車５の幅寸法）に亙って（軸方向に形成されている。これにより、前述した実施形態と同様、組立工数を低減させて低コスト化を図ると共に、摩耗を抑制して信頼性を向上させ、アクチュエータの静寂性を高めることができる。

図８に変形例を示す。この出力歯車２５は焼結合金からなり、外周に平歯５ａが形成されると共に、内周の周方向等配に凹部２２が複数個（ここでは、６個）形成されている。一方、ナット２６の外周にはこれら凹部２２、２２が係合する凸部２４が周方向等配に複数個形成されている。このように凹凸部２２、２４を複数形成することにより、一つの係合部に生ずる応力を低減することができると共に、接触面圧を低減させることができ、摩耗を抑制することができる。

図１１に、前述した出力歯車５の変形例を示す。この出力歯車２７は焼結合金からなり、外周に平歯５ａが形成されると共に、内周に凸部１７が一体に形成されている。一方、ナット１５の外周には凸部１７が係合する凹部１８が形成されている。本実施形態では、出力歯車２７の端面に扇形形状の通し穴２８が周方向等配に複数個（ここでは、５個）形成されている。そして、通し穴２８間の柱部２８ａの位相が凸部１７の位置に設定されている。これにより、所望の強度を確保しつつ軽量化を図ることができる。

図１２に、前述した出力歯車２７の変形例を示す。この出力歯車２９は焼結合金からなり、外周に平歯５ａが形成されると共に、内周に凸部１７が一体に形成されている。そして、出力歯車２９の端面に円形の通し穴２９ａが周方向等配に複数個（ここでは、８個）形成されている。これにより、前述した実施形態と同様、所望の強度を確保しつつ軽量化を図ることができる。

図１３は、本発明に係る電動リニアアクチュエータの第２の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は前述した実施形態（図１）と基本的には出力歯車の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この電動リニアアクチュエータ３０は、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に取付けられた入力歯車３１と、この入力歯車３１に噛合する出力歯車３２とからなる減速機構３３と、この減速機構３３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。

電動モータ３のモータ軸３ａは、その端部に入力歯車３１が圧入により相対回転不能に取り付けられ、片持ち状態で回転自在に支持されている。入力歯車３１に噛合する出力歯車３２はナット１５に固定されている。そして、ナット１５の外周面には、出力歯車３２の両側に２つの支持軸受１６、１６’が圧入されている。

ここで、入力歯車３１と出力歯車３２はハス歯歯車（ヘリカルギヤ）で構成されている。この出力歯車３２は焼結合金からなり、外周にハス歯３２ａが形成されると共に、内周に凸部１７が一体に形成されている。一方、ナット１５の外周には、出力歯車３２の凸部１７に係合する凹部１８が形成されている。

この出力歯車３２はハス歯歯車からなるため、噛み合いによって軸方向に誘起スラスト荷重が発生する。この実施形態の場合、黒矢印で示すように、入力歯車３１には図中右側、出力歯車３２には図中左側のスラスト荷重が発生する。したがって、モータ軸３ａに圧入される入力歯車３１では、このスラスト荷重を支持するために、モータ軸３ａの端部に止め輪３４が装着されている。

一方、駆動軸７（ねじ軸１０）には、白矢印にて示すように、常時右側から主荷重が負荷される。したがって、ナット１５に固定される出力歯車３２では、この主荷重方向と出力歯車３２のスラスト荷重方向（抜け力が発生する方向）とを一致させると共に、ナット１５の鍔部１５ｂを出力歯車３２の図中左側に配置させることにより、両方の機能を兼ねることができる。

このように、本実施形態では、減速機構３３を構成する出力歯車３２が焼結合金で形成され、この出力歯車３２の内周に凸部１７が一体形成されると共に、この凸部１７に係合する凹部１８がナット１５の外周に形成され、これら凸部１７と凹部１８を係合することにより、ナット１５に出力歯車３２が固定されているので、前述した実施形態と同様、組立工数を低減させて低コスト化を図ると共に、摩耗を抑制して信頼性を向上させることができる。また、出力歯車３２がハス歯歯車で構成されているので、平歯車に比べ、噛み合い率が向上するので、静寂性を一層高めることができる。

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。

本発明に係る電動リニアアクチュエータは、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リニアアクチュエータに適用できる。

１、３０ 電動リニアアクチュエータ
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、３１ 入力歯車
５、５’、１９、２１、２５、２７、２９、３２ 出力歯車
５ａ 平歯
６、３３ 減速機構
７ 駆動軸
８ ボールねじ機構
９ アクチュエータ本体
１０ ねじ軸
１０ａ、１５ａ ねじ溝
１１、１２ 袋孔
１３ 係止ピン
１４ ボール
１５、１５’、２０、２３、２６ ナット
１５ｂ 鍔部
１６、１６’ 支持軸受
１７、１７’、２４ 凸部
１７ａ 凸部の根元部
１８、１８’、２２ 凹部
１８ａ 凹部の角部
２８、２９ａ 通し穴
２８ａ 柱部
３２ａ ハス歯
３４ 止め輪
５１ 電動リニアアクチュエータ
５２、５２ａ、５２ｂ ハウジング
５３ 電動モータ
５３ａ モータ軸
５４ 平歯車
５４ａ、５５ａ 歯
５５ フランジ
５６ ナット
５６ａ、５８ａ ねじ溝
５６ｂ、７０ａ キー溝
５７ ボール
５８ ねじ軸
５９ リニアクラッチ
６０、６１ 転がり軸受
６２ 伝達ピン
６３ 外輪
６３ａ 内周面
６４ 保持部
６４ａ ポケット
６５ 出力軸
６５ａ 係合面
６６ 係合子
６７ 楔形空間
６８ 弾性部材
６９ ピン挿入孔
７０ 平歯車
７１ キー

Claims (8)

1. 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一対の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、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リニアアクチュエータにおいて、
   前記出力歯車が焼結合金からなり、この出力歯車の内周に凸部または凹部が一体に形成されると共に、前記ナットの外周に前記出力歯車の端面が当接される鍔部が一体に形成されると共に、前記凸部または凹部に係合する凹部または凸部が前記鍔部から軸方向に一体に形成され、当該鍔部が前記ねじ軸による主荷重を負荷するように配置されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
2. 前記出力歯車における焼結合金の金属粉が、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉの完全合金粉、あるいは、部分合金粉からなり、前記Ｍｏが０．５〜１．５ｗｔ％、前記Ｎｉが２〜４ｗｔ％含有されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
3. 前記出力歯車がハス歯歯車で構成されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
4. 前記ねじ軸に負荷される主荷重方向と前記出力歯車のスラスト荷重方向とが一致するように前記出力歯車のハス歯傾き方向が設定され、当該主荷重およびスラスト荷重を受けるように前記出力歯車の端面が当接される鍔部が配置されている請求項３に記載の電動リニアアクチュエータ。
5. 前記凸部の根元部が円弧状に形成されると共に、前記凹部の角部が円弧状に形成されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
6. 前記凸部および凹部が周方向等配に複数個形成されている請求項１または５に記載の電動リニアアクチュエータ。
7. 前記凸部と凹部が半円状に形成されている請求項１、５、６に記載の電動リニアアクチュエータ。
8. 前記出力歯車の端面に通し穴が周方向等配に複数個形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。

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