JP6159708B2 - 伸縮アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、雄ねじ及び雌ねじを有する送りねじ機構と、送りねじ機構によって変位する出力ロッドとを備える伸縮アクチュエータに関する。

従来技術として、例えば、特許文献１には、ホイールガイド部材の長さを調節するために、モータの回転運動をプッシュロッド（出力軸）の往復直線運動に変換するボールねじ機構が開示されている。

このボールねじ機構は、プッシュロッドと一体に同軸に形成されるボールねじ軸と、ボールねじ軸に外嵌されるねじ付ナットと、ボールねじ軸とねじ付ナットとの間で転動する複数のボールとから構成されている。

また、特許文献２には、雄ねじのねじ山の山頂と谷底とを連絡する面であるフランク面を、円弧状の凸面からなる曲面で形成することが開示されている。

特表２０１２−５１１４６５号公報 特開２００７−１８２１０８号公報

ところで、特許文献１に開示された構造では、ボールねじ機構が用いられているが、製造コストを削減するために、ボールねじ軸に代替して、例えば、台形ねじ等の送りねじ機構に置き換える必要がある。

台形ねじの送りねじ機構を車両に用いた場合、例えば、送りねじ機構に対し、送りねじ軸の軸方向と略直交する方向の横荷重（曲げ力）が付与されたとき、雄ねじと雌ねじとの間で相対角度が発生し、雄ねじのねじ山の外径エッジ部分が雌ねじの歯面と接触するおそれがある。すなわち、雄ねじと雌ねじとの相対角度がゼロ以外の場合、雄ねじの外径端の外径エッジ部分と雌ねじの山部の裾部分のみが面接触するため、接触面の面圧及び摩擦力が高くなりスティックスリップを発生させるおそれがある。

このような雄ねじの外径端の外径エッジ部分と雌ねじの山部の裾部分のみの接触を回避するためには、例えば、特許文献２に開示されるように雄ねじの歯面を曲面で形成して外径エッジ部分を接触させないことが考えられる。

しかしながら、特許文献２のようなねじ構造では、例えば、雄ねじと雌ねじとの相対角度がゼロで正対するときにも雄ねじと雌ねじとの接触面積が小さくなるため、雄ねじと雌ねじとの接触面に焼きつきが発生して固着するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、雄ねじと雌ねじとの接触面の面圧を低下させ、摩擦力を低減することが可能な伸縮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、台形ねじからなる雄ねじ及び雌ねじを有する送りねじ機構と、前記送りねじ機構によって電動機の回転運動を直線運動に変換されることにより変位する出力ロッドとを備える伸縮アクチュエータにおいて、前記雄ねじ及び前記雌ねじの少なくとも一方のねじ山の歯面は、平面部と、前記平面部に連続する曲面部とからなり、前記雄ねじと前記雌ねじとが正対するときには、前記平面部の平面で接触すると共に、前記雄ねじと前記雌ねじとによって相対角が形成されるときには、前記曲面部の曲面で接触し、前記平面部及び前記曲面部は、前記雄ねじのねじ山の歯面に設けられ、前記平面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯底面までの内径側歯面で形成され、前記曲面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯先面までの外径側歯面で形成されることを特徴とする。
また、本発明は、台形ねじからなる雄ねじ及び雌ねじを有する送りねじ機構と、前記送りねじ機構によって電動機の回転運動を直線運動に変換されることにより変位する出力ロッドとを備える伸縮アクチュエータにおいて、前記雄ねじ及び前記雌ねじの少なくとも一方のねじ山の歯面は、平面部と、前記平面部に連続する曲面部とからなり、前記雄ねじと前記雌ねじとが正対するときには、前記平面部の平面で接触すると共に、前記雄ねじと前記雌ねじとによって相対角が形成されるときには、前記曲面部の曲面で接触し、前記平面部及び前記曲面部は、前記雌ねじのねじ山の歯面に設けられ、前記平面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯先面までの外径側歯面で形成され、前記曲面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯底面までの内径側歯面で形成されることを特徴とする。

本発明によれば、雄ねじの軸線と雌ねじの軸線とによって相対角が形成されるときには、曲面部の曲面が相手方の歯面と面接触するため、従来技術のように雄ねじの外径エッジ部分が雌ねじの歯面と面接触することを回避することができると共に、相対角がゼロである正対時には、平面部の平面が相手方の歯面と面接触して所定の接触面積を確保することができる。

これにより、本発明では、雄ねじと雌ねじの歯面間の面圧を低下させ、送りねじ機構の駆動時における摩擦力を低減させることができる。この結果、本発明では、スティックスリップの発生を抑制することができる。

本発明によれば、例えば、雄ねじの有効径（φＸ）の外径側歯面に曲面部を設けることで、相対角が形成されたとき、外径エッジ部分が雌ねじの歯面に面接触することを好適に回避することができると共に、雄ねじの有効径（φＸ）の内径側歯面に平面部を設けることで、正対時における雄ねじ及び雌ねじの歯面間の接触面の面積を増大させ、正対時における焼き付きを抑制することができる。

さらに、本発明は、前記曲面部と前記ねじ山の歯先面との境界部位に、面取りされたＲ部が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、曲面部と歯先面との境界部位に面取りされたＲ部を設けることで、雄ねじと雌ねじの歯面間の面圧をより一層低下させ、送りねじ機構の駆動時における摩擦力をより一層低減させることができる。

本発明では、雄ねじと雌ねじとの接触面の面圧を低下させ、摩擦力を低減することが可能な伸縮アクチュエータを得ることができる。

本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータが組み込まれたリヤサスペンション装置の斜視図である。 図１の矢印Ａ方向からみた矢視図である。 本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータの軸線Ｌ方向に沿った縦断面図である。 トーコントロールアクチュエータを構成する遊星歯車機構の分解斜視図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿った拡大縦断面図である。 （ａ）は、キャリア側から見た弾性カップリングの拡大正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿った拡大断面図、（ｃ）は、（ａ）のＶＩＣ−ＶＩＣ線に沿った拡大断面図である。 （ａ）は、図３の送りねじ機構の雄ねじ部材及び雌ねじ部材の噛合部分を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＢ部の拡大断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る送りねじ機構の噛合状態を示す断面図、（ｄ）〜（ｆ）は、（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する歯面の接触部分を便宜的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、比較例１に係る送りねじ機構の噛合状態を示す断面図、（ｄ）〜（ｆ）は、（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する歯面の接触部分を便宜的に示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、比較例２に係る送りねじ機構の噛合状態を示す断面図、（ｄ）〜（ｆ）は、（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する歯面の接触部分を便宜的に示す説明図である。 （ａ）は、他の実施形態に係る送りねじ機構を構成する雄ねじ部材及び雌ねじ部材の噛合状態を示す拡大断面図、（ｂ）は、（ａ）に示すＣ部の拡大断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータが組み込まれたリヤサスペンション装置の斜視図、図２は、図１の矢印Ａ方向からみた矢視図である。なお、各図中に矢印で示される、「前後」は、車両の前後方向を示し、「上下」は、車両の上下方向（鉛直方向）を示し、「左右」は、左右方向（車幅方向）を示している。

図１及び図２に示されるリヤサスペンション装置１０は、ダブルウィッシュボーン式からなり、図示しない四輪操舵車両の左後輪に配置されている。このリヤサスペンション装置１０は、後輪Ｗ（図２参照）を回転自在に支持するナックル１２と、ナックル１２を上下動可能に車体フレームに連結するアッパアーム１４及びロアアーム１６と、後輪Ｗのトー角を制御すべくナックル１２及び図示しない車体フレームを連結するトーコントロールアクチュエータ（伸縮アクチュエータ）１８と、後輪Ｗの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパ２０を含んで構成されている。

アッパアーム１４及びロアアーム１６の基端は、それぞれゴムブッシュジョイント２２ａ、２２ｂによって図示しない車体フレームに連結されている。アッパアーム１４及びロアアーム１６の先端は、それぞれボールジョイント２４ａ、２４ｂを介してナックル１２の上部及び下部に連結されている。

トーコントロールアクチュエータ１８の基端は、ゴムブッシュジョイント２６ａを介して図示しない車体フレームに連結されている。トーコントロールアクチュエータ１８の先端は、ゴムブッシュジョイント２６ｂを介してナックル１２の後部に連結されている。

懸架ばね付きダンパ２０の上端は、車体（図２に示すサスペンションタワーの上壁２８）に固定されている。懸架ばね付きダンパ２０の下端は、ゴムブッシュジョイント２６ｃを介してナックル１２の上部に連結されている。

トーコントロールアクチュエータ１８を伸長方向に駆動すると、ナックル１２の後部が車幅方向外側に押されて後輪Ｗのトー角がトーイン方向に変化する。一方、トーコントロールアクチュエータ１８を収縮方向に駆動すると、ナックル１２の後部が車幅方向内側に引っ張られて後輪Ｗのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、図示しないステアリングホイールの操作による通常の前輪の操舵に加えて、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて後輪Ｗのトー角を制御することで、車両の直進安定性能や旋回性能を向上させることができる。

次に、図３〜図６に基づいて、トーコントロールアクチュエータ１８の構造を以下詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータの軸線Ｌ方向に沿った縦断面図、図４は、トーコントロールアクチュエータを構成する遊星歯車機構の分解斜視図、図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った拡大縦断面図、図６（ａ）は、キャリア側から見た弾性カップリングの拡大正面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿った拡大断面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＶＩＣ−ＶＩＣ線に沿った拡大断面図である。

図３に示されるように、トーコントロールアクチュエータ１８は、車体フレーム側に連結されるゴムブッシュジョイント２６ａが一体に設けられた第１ハウジング３０ａと、ナックル１２側に連結されるゴムブッシュジョイント２６ｂが一体に設けられた出力ロッド３２を伸縮自在に支持する第２ハウジング３０ｂとを備える。第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂの対向部は、シール部材３４を介してインロー嵌合した状態で、各々の結合フランジ３６ａ、３６ｂを複数のボルト３８で締結することにより一体的に結合されている。

第１ハウジング３０ａの内部の室４０ａには、駆動源となるブラシ付きのモータ（電動機）４２と、減速機として機能する遊星歯車機構４４（図４参照）とが収納されている。第２ハウジング３０ｂの内部の室４０ｂには、弾性カップリング４６と、台形ねじを用いた送りねじ機構４８とが収納されている。これらのモータ４２、遊星歯車機構４４、弾性カップリング４６、及び、送りねじ機構４８は、それぞれ、トーコントロールアクチュエータ１８の軸線Ｌ上に直列に配置されている。

モータ４２は、第１ハウジング３０ａ側に固定される環状のステータ５０と、ステータ５０内で回転可能に支持されるロータ５２とを備える。モータ４２の外郭は、フランジ５４を有するカップ状に形成されたヨーク５６と、ヨーク５６のフランジ５４に突き当てられて固定されるベアリングホルダ５８とによって構成されている。ロータ５２は、棒状の回転軸（モータ軸）６０を有する。回転軸６０の一端は、ヨーク５６の底部に設けられたボールベアリング６２ａに回転自在に支持されている。回転軸６０の他端は、ベアリングホルダ５８に設けられたボールベアリング６２ｂに回転自在に支持されている。

ベアリングホルダ５８の内面には、回転軸６０の外周面に係止されて回転軸６０と一体的に回転するコミュテータ６４に摺接するブラシ６６が支持されている。ブラシ６６から延在してブラシ６６と電気的に接続される導線６８は、第１ハウジング３０ａに設けられたグロメット７０を介して第１ハウジング３０ａの外部に引き出されている。

図３及び図４に示されるように、遊星歯車機構４４は、第１ハウジング３０ａの略円筒状の開口部７２内に嵌合して固定されるリングギヤ７４と、モータ４２の回転軸６０の先端に直接形成されたサンギヤ７６と、リングギヤ７４よりも小径で略円板状に形成されるキャリア７８と、キャリア７８の支持孔１０２に圧入されて片持ち支持される３本のピニオンピン８０と、各ピニオンピン８０を介して回転自在に支持され、リングギヤ７４及びサンギヤ７６に対して同時に噛合する３つのピニオン８４とから構成されている。遊星歯車機構４４は、入力部材であるサンギヤ７６の回転運動を、出力部材であるキャリア７８に対して減速して伝達する機能を有する。

遊星歯車機構４４の出力部材であるキャリア７８は、送りねじ機構４８の入力部材である入力フランジ８６と弾性カップリング４６を介して連結されている。

図４に示されるように、キャリア７８は、略円板状を呈し、弾性カップリング４６に対向する円形状の第１端面７９と、第１端面７９の反対側でピニオン８４側に臨む円形状の第２端面８１とを有する。キャリア７８の第１端面７９には、周方向に沿って等角度離間する４個の爪部（第１爪部）８５が配置されている。この４つの爪部８５は、軸線Ｌ方向に沿って送りねじ機構４８側に向かって突出している。

弾性カップリング４６は、例えば、シリコーンゴム等のゴム体や樹脂体等で形成されている。この弾性カップリング４６は、単一の環状部４６ａと、複数の腕部４６ｂとが一体的に構成されている。環状部４６ａは、リング状からなり、その中心に円形の貫通孔９２が形成されている。複数（図４中では８つを例示）の腕部４６ｂは、環状部４６ａの外周面に所定角度だけ離間して配置され、環状部４６ａの外周面から半径外方向に放射状に突出するように配置されている。互いに隣接する腕部４６ｂ、４６ｂの間には、正面視して略Ｖ字状の溝部からなる谷部４６ｃが設けられている。

弾性カップリング４６の貫通孔９２には、コイルスプリング９４が挿通されている。このコイルスプリング９４の一端は、キャリア７８に当接し、コイルスプリング９４の他端は、入力フランジ８６に当接している（図３参照）。コイルスプリング９４のばね力によってキャリア７８と入力フランジ８６とが互いに離間する方向に付勢されている。

弾性カップリング４６の腕部４６ｂの先端側には、複数の突出部９６が設けられている。複数の突出部９６は、周方向に略等角度離間して８つ配置されている。８つの突出部９６のうち、キャリア７８と対向する腕部４６ｂの側面には、隣接する腕部４６ｂの１つおきに４本の突出部９６ａがそれぞれ突出して配置され、入力フランジ８６と対向する腕部４６ｂの側面には、隣接する腕部４６ｂの１つおきに４本の突出部９６ｂがそれぞれ配置されている。

換言すると、弾性カップリング４６の腕部４６ｂの先端側には、８つの突出部９６のうち、キャリア７８側に向かって突出する突出部９６ａと、入力フランジ８６側に向かって突出する突出部９６ｂとが交互に配置されている。キャリア７８側に向かって突出する突出部９６ａは、キャリア７８の第１端面７９と当接可能に設けられていると共に、入力フランジ８６側に向かって突出する突出部９６ｂは、入力フランジ８６の対向面９８と当接可能に設けられている。

図３に示されるように、入力フランジ８６は、略円板状からなり、その外周部の表裏両面を一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂに挟持されることで、回転自在に支持されている。一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂは、第２ハウジング３０ｂの内周面に締結される環状のロックナット９０により第２ハウジング３０ｂに保持されている。一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂのうち、一方のスラストベアリング８８ｂは、第２ハウジング３０ｂと入力フランジ８６との間のスラスト荷重を支持し、他方のスラストベアリング８８ａは、ロックナット９０と入力フランジ８６との間のスラスト荷重を支持する。

図４に示されるように、軸線Ｌ方向においてキャリア７８と対向する入力フランジ８６の対向面９８には、４個の爪部１００が周方向に沿って等角度離間して配置されていると共に、弾性カップリング４６側（キャリア７８側）に向かって所定長だけ突出している。なお、キャリア７８の第１端面７９に設けられる４個の爪部８５と、入力フランジ８６の対向面９８に設けられる４個の爪部１００とは、周方向においてその位相が約４５度だけずれるように配置されている（図５参照）。

さらに、図６（ａ）に示されるように、弾性カップリング４６の腕部４６ｂの径方向外端部には、キャリア７８側と入力フランジ８６側とに向かって交互に突出する複数の突出部９６が設けられている。この場合、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示されるように、複数の突出部９６が支点となって腕部４６ｂを弾性変形（撓曲）させる。このとき支点となる突出部９６に発生する反力が、入力フランジ８６を基準としてキャリア７８を軸線Ｌ方向に付勢することで、キャリア７８の倒れを防止することができる。なお、図５に示されるように、複数の突出部９６ａ、９６ｂは、キャリア７８の爪部８５と入力フランジ８６の爪部１００との間に周方向に沿って配置されている。

ピニオンピン８０とピニオン８４との間には、例えば、すべり軸受けやニードル軸受け等の軸受部材（図示せず）が介装されている。この軸受部材によって回転自在に支持されるピニオン８４の厚さは、ピニオンピン８０の軸方向の長さよりも大きく設定されている。このため、ピニオン８４の端面（外周に形成された歯部と略直交する面）が、キャリア７８の第２端面８１とリングギヤ７４の内径フランジ部７４ａとの間で挟持されることによって、ピニオン８４の取付姿勢を制御することができる。

弾性カップリング４６の８つの谷部４６ｃには、キャリア７８の４個の爪部８５が一つおきに係合すると共に、キャリア７８の爪部８５と異なる位相で、入力フランジ８６の４個の爪部１００が一つおきに係合する。すなわち、図５に示されるように、弾性カップリング４６の８つの谷部４６ｃには、キャリア７８の爪部８５と入力フランジ８６の爪部１００とが周方向に沿って交互に係合する。

従って、キャリア７８の回転トルクは、キャリア７８の爪部８５から、弾性カップリング４６の腕部４６ｂと、入力フランジ８６の爪部１００を介して、入力フランジ８６に伝達される。その際、弾性体で構成された弾性カップリング４６が、その弾発力によって弾性変形することで、キャリア７８及び入力フランジ８６間の軸線のズレ（芯ズレ）を吸収すると共に、回転トルクの急変を吸収して円滑な動力伝達を遂行することができる。

図４に示されるように、キャリア保持部材１０６は、金属板をプレス加工したものであり、図示しないボルトを介してリングギヤ７４に締結される。このキャリア保持部材１０６は、環状の平板からなる本体部１０６ａと、本体部１０６ａの内周を断面Ｌ字状に折り曲げたフランジ部１０６ｂとを有する。

図３に示されるように、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向の中間部の内周面には、第１スライドベアリング１０８ａが固定されている。また、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向の端部に螺合するエンド部材１１０の内周面には、第２スライドベアリング１０８ｂが固定されている。この第１スライドベアリング１０８ａ及び第２スライドベアリング１０８ｂによって、出力ロッド３２が軸線Ｌ方向に沿って摺動自在に支持されている。

送りねじ機構４８は、入力フランジ８６の回転運動を出力ロッド３２の往復直線運動に変換する機能を有する。図３に示されるように、この送りねじ機構４８は、入力フランジ８６と一体に形成され外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部材１１２と、雄ねじ部材１１２の雄ねじと螺合する雌ねじを内周面の一部に有し、中空の出力ロッド３２の内周面に嵌合して出力ロッド３２に固定される雌ねじ部材（送りナット）１１４とを備える。なお、一体的に構成される入力フランジ８６及び雄ねじ部材１１２は、送りねじ軸として機能するものである。

図３に示されるように、雄ねじ部材１１２の外周面には、雄ねじ部１１２ａが設けられている。この雄ねじ部１１２ａは、山部（ねじ山）１２９と谷部１３１とを有する。雌ねじ部材１１４は、略円筒体からなり、ロックナット１１５を介して出力ロッド３２の内周面に固定されている。雌ねじ部材１１４の内周面には、雌ねじ部１１４ａが設けられている。雌ねじ部１１４ａは、山部（ねじ山）１２１と谷部１２３と有する。なお、雄ねじ部１１２ａと雌ねじ部１１４ａとの間には、図示しない潤滑油が塗布されている。

図７（ａ）は、図３の送りねじ機構の雄ねじ部材及び雌ねじ部材の噛合部分を示す拡大断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＢ部の拡大断面図である。

雄ねじ部１１２ａの山部１２９の歯面は、断面平坦面からなる平面部２００と、雌ねじ部１１４ａ側に向かう凸面となり断面円弧状の曲面からなる曲面部２０２とによって構成されている。平面部２００と曲面部２０２とが連続して歯面を形成している。

平面部２００は、歯面のうち、山部１２９の歯底側に位置し、歯底面２０４から歯先面２０６に向かって立ち上がる断面直線状の傾斜面（フランク面）によって形成されている。曲面部２０２は、歯面のうち、山部１２９の歯先側に位置し、例えば、曲率が一定の円弧や、曲率が変化する曲線によって形成されている。なお、「曲率が変化する曲線」には、インボリュート曲線や、曲率が異なる複数の曲線によって形成される複合曲線も含まれる。

平面部２００に連続する曲面部２０２の一端は、雄ねじの有効径φＸと一致すると共に、曲面部２０２の他端は、歯先面２０６に連続するように形成されている。換言すると、雄ねじの有効径φＸを基準とし、有効径φＸから歯先面２０６までの外径側歯面を曲面で形成された曲面部２０２とし、雄ねじの有効半径φＸから歯底面２０４までの内径側歯面を平面で形成された平面部２００とする。なお、「有効径」とは、ＪＩＳに示されるように、雄ねじの谷部１３１（ねじ溝）の幅が山部１２９（ねじ山）の幅と等しくなるような仮想的な円筒（又は円錐）の直径をいう。

このような有効径φＸを基準とする平面部２００及び曲面部２０２の配置設定により、雄ねじと雌ねじの相対角θの発生時における局所的な高面圧の抑制と、雄ねじと雌ねじの正対時における焼き付き防止とを好適に両立させることができる。

曲面部２０２と歯先面２０６との境界部位には、所定の曲率によって面取りされたＲ部２０８が設けられている。雌ねじ部１１４ａの山部１２１の歯面は、断面平坦面からなるフランク面２１０のみによって構成されている。

雄ねじ部１１２ａと雌ねじ部１１４ａとが正対するときには、雌ねじの歯面に対して平面部２００の平面が面接触すると共に、雄ねじ部１１２ａと雌ねじ部１１４ａとによって相対角θが形成されるときには、雌ねじの歯面に対して曲面部２０２の曲面が面接触するように設けられている。なお、「正対」とは、雄ねじ部材１１２の軸線と雌ねじ部材１１４の軸線とが同心で一致する場合（相対角θ＝０）をいい、「相対角θ」とは、例えば、付与される横荷重等によって雄ねじ部材１１２の軸線と雌ねじ部材１１４の軸線とが交差したときの交差角度をいう（後記する図８（ｂ）、（ｃ）参照）。平面部２００及び曲面部２０２の接触状態については、後記で詳細に説明する。

図３に戻り、出力ロッド３２の外周には、環状のストッパ１１６が装着されている。出力ロッド３２が伸長方向に向かって最大位置まで変位したとき、ストッパ１１６が第２ハウジング３０ｂに固定されたエンド部材１１０と当接することにより、その変位が規制されてストッパ機能が発揮される。このストッパ１１６を設けることにより、出力ロッド３２が第２ハウジング３０ｂから脱落することを確実に防止することができる。

第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２の間には、第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２との隙間内に水（水分）や塵埃等が進入することを防止するためにシール機構が設けられている。このシール機構は、伸縮可能な蛇腹部を有するゴム製のブーツ１２０と、ブーツ１２０の両端の嵌合部を締結する異径のバンド１２２ａ、１２２ｂとから構成されている。ブーツ１２０の一端部は、第２ハウジング３０ｂの端部外周面に形成される環状段部１１８に嵌合され、ブーツ１２０の他端部は、出力ロッド３２に形成された環状溝１１９に嵌合するように設けられている。

出力ロッド３２が伸長変位すると、第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂ内の室４０ａ、４０ｂの容積が増加し、これとは反対に出力ロッド３２が収縮変位すると、第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂ内の室４０ａ、４０ｂの容積が減少する。このため、室４０ａ、４０ｂ内の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ１８の円滑な作動を妨げるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、中空の出力ロッド３２の内部空間とブーツ１２０の内部空間とが、出力ロッド３２に形成された通気孔１２４を介して連通しているため、圧力変動がブーツ１２０の変形により緩和され、トーコントロールアクチュエータ１８を円滑に作動させることができる。

第２ハウジング３０ｂには、トーコントロールアクチュエータ１８を伸縮制御する際、出力ロッド３２のストローク位置（変位量）を検出して図示しない制御装置に検出信号をフィードバックするストロークセンサ１２６が配設されている。このストロークセンサ１２６は、出力ロッド３２の外周面にボルト１２８を介して固定される永久磁石１３０と、永久磁石１３０の位置を磁気的に検出するコイル等の検出部１３２が収納されたセンサ本体１３４とを備える。第２ハウジング３０ｂには、出力ロッド３２の変位に伴って永久磁石１３０との干渉を回避するために、軸線Ｌ方向に延在する長溝（開口）１３６が形成されている。

本実施形態に係るトーコントロールアクチュエータ１８が組み付けられたリヤサスペンション装置１０は、基本的に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。

図３において、後輪Ｗのトー角を変更すべく図示しない制御装置から出力される駆動信号に基づいてモータ４２を駆動すると、モータ４２の回転軸６０に形成されたサンギヤ７６の回転運動が、遊星歯車機構４４（サンギヤ７６と同時に噛合するリングギヤ７４及びピニオン８４）で減速されてキャリア７８に出力される。キャリア７８の回転運動は、弾性カップリング４６を介して入力フランジ８６に伝達され、入力フランジ８６と一体的に連結された雄ねじ部材１１２を回転させる。雄ねじ部材１１２が回転すると、雄ねじ部材１１２に螺合する雌ねじ部材１１４が軸線Ｌ方向に変位し、雌ねじ部材１１４に連結された出力ロッド３２が第２ハウジング３０ｂから進退動作することで、トーコントロールアクチュエータ１８が伸縮して後輪Ｗのトー角が変更される。

図８（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る送りねじ機構の噛合状態を示す断面図、図８（ｄ）〜（ｆ）は、図８（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する歯面の接触部分を便宜的に示す説明図、図９（ａ）〜（ｃ）は、比較例１に係る送りねじ機構の噛合状態を示す断面図、図９（ｄ）〜（ｆ）は、図９（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する歯面の接触部分を便宜的に示す説明図、図１０（ａ）〜（ｃ）は、比較例２に係る送りねじ機構の噛合状態を示す断面図、図１０（ｄ）〜（ｆ）は、図１０（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応する歯面の接触部分を便宜的に示す説明図である。

比較例１は、雄ねじ及び雌ねじが通常の台形ねじによって構成される送りねじ機構を用いた場合、比較例２は、雄ねじの歯面全体を円弧状の曲面によって形成すると共に、雌ねじの歯面を通常の台形ねじによって構成される送りねじ機構を用いた場合を、それぞれ示している。

本実施形態、及び、比較例１、２において、図８〜図１０に示す各（ａ）は、雄ねじ及び雌ねじの正対時（相対角θ＝０）を示し、各（ｂ）は、相対角θが比較的に小さい場合を示し、各（ｃ）は、相対角θが大きくなった場合を、それぞれ示している。また、各（ｄ）は、各（ａ）の正対時における雄ねじの歯面と雌ねじの歯面との接触部分、各（ｅ）は、各（ｂ）の相対角θが比較的に小さい場合の雄ねじの歯面と雌ねじの歯面との接触部分、各（ｆ）は、各（ｃ）の相対角が大きくなった場合の雄ねじの歯面と雌ねじの歯面との接触部分を、それぞれ、螺旋状の１周にわたり便宜的に網点領域で示したものである。

なお、図８〜図１０の各（ａ）〜（ｃ）では、出力ロッド３２が戻り側（後退側）に変位して白地の太矢印の方向に力が作用しているものとする。また、図８〜図１０の各（ｂ）、各（ｃ）では、雄ねじ部材１１２に対して太線矢印の方向に横荷重Ｆ１、Ｆ２（但し、Ｆ１＜Ｆ２）が付与されて相対角θが発生するものとする。

雄ねじ及び雌ねじがそれぞれ台形ねじからなる比較例１では、図９（ｄ）の網点領域Ｓ１で示されるように正対時に歯面全面にわたって面接触する。また、比較例１では、図９（ｅ）の網点領域Ｓ２で示されるように、小さい相対角度θが付与されると雄ねじの外径エッジ部分Ｅが雌ねじの歯面に対して外径端部の１点で面接触する。さらに、比較例１では、図９（ｆ）の網点領域Ｓ３で示されるように、大きい相対角度θが付与されると雄ねじの外径エッジ部分Ｅが雌ねじの歯面に対して外径端部の２点で面接触する（図９（ｃ）参照）。なお、図９（ｆ）では、螺旋状に形成される雄ねじの１周の領域における接触部分を示しているため、網点領域Ｓ３が１つで示されている。

比較例１では、図９（ｂ）、（ｅ）及び図９（ｃ）、（ｆ）に示されるように、相対角θが付与されることにより、雄ねじの外径エッジ部分が雌ねじの歯面に面接触し、極圧潤滑（極圧性）が部分的に高くなり、油膜の破断が起こりやすい潤滑状態となる。

雄ねじの歯面が曲面のみで形成された比較例２では、図１０（ｄ）の網点領域Ｓ１で示されるように正対時に歯面中央部の狭い環状体の範囲で１周にわたって面接触する。また、比較例２では、図１０（ｅ）の網点領域Ｓ２で示されるように、小さい相対角度θが付与されると雄ねじの曲面の頂部が雌ねじの歯面に対して歯面中央部の１点で面接触する。さらに、比較例２では、図１０（ｆ）の網点領域Ｓ３で示されるように、大きい相対角度θが付与されると雄ねじの曲面の頂部が雌ねじの歯面に対して歯面中央部の２点で面接触する（図１０（ｃ）参照）。なお、図１０（ｆ）では、螺旋状に形成される雄ねじの１周の領域における接触部分を示しているため、網点領域Ｓ３が１つで示されている。

比較例２では、図１０（ａ）及び図１０（ｄ）に示されるように、正対時に雄ねじの曲面部の中央部分のみが雌ねじの歯面中央部に面接触することで、極圧潤滑（極圧性）が部分的に高くなり、油膜の破断が起こりやすい潤滑状態となる。

これに対して、本実施形態では、図８（ｄ）の網点領域Ｓ１で示されるように正対時に歯面中央部の幅広な環状体の範囲で１周にわたって面接触する。また、本実施形態では、図８（ｅ）の網点領域Ｓ２で示されるように、小さい相対角度θが付与されると雄ねじの曲面部２０２が雌ねじの歯面に対して歯面中央部の１点で面接触する。さらに、本実施形態では、図８（ｆ）の網点領域Ｓ３で示されるように、大きい相対角度θが付与されると雄ねじの曲面部２０２が雌ねじの歯面に対して歯面中央部の２点で面接触する（図８（ｃ）参照）。なお、図８（ｆ）では、螺旋状に形成される雄ねじの１周の領域における接触部分を示しているため、網点領域Ｓ３が１つで示されている。

本実施形態では、有効径φＸを基準として平面部２００と曲面部２０２とによって歯面が構成され、この曲面部２０２が雌ねじの歯面に対して広い面積で面接触することで、雄ねじ及び雌ねじの歯面間の面圧を低下させることができる。また、本実施形態では、雄ねじの曲面部２０２と雌ねじの歯面とが面接触する部分の面圧中心を、雄ねじ部材１１２の中心寄りに設定することができ、摩擦力のモーメントの腕を短縮することができる。これらにより、本実施形態では、雄ねじ部材１１２と雌ねじ部材１１４との間の摩擦力と、そのモーメントが低減され、結果としてスティックスリップの発生を抑制することができる。

換言すると、本実施形態では、雄ねじの有効径φＸの外径側歯面に曲面部２０２を設けることで、比較例１のように外径エッジ部分Ｅが雌ねじの歯面に面接触することを好適に回避することができる。また、本実施形態では、雄ねじの有効径φＸの内径側歯面に平面部２００を設けることで、比較例２と比較して正対時における接触面の面積（網点領域Ｓ１）を増大させ、正対時における焼き付きを抑制することができる。

次に、他の実施形態に係る送りねじ機構を図１１（ａ）、（ｂ）に示す。図１１（ａ）は、他の実施形態に係る送りねじ機構を構成する雄ねじ部材及び雌ねじ部材の噛合状態を示す拡大断面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示すＣ部の拡大断面図である。なお、図７（ａ）、（ｂ）の送りねじ機構４８と同一の構成要素には、同一の参照符号を付している。

図７（ａ）、（ｂ）に示される送りねじ機構４８では、雄ねじの歯面に対して平面部２００及び曲面部２０２を形成しているが、図１１（ａ）、（ｂ）に示される送りねじ機構４８ａでは、雌ねじ部材１１４の雌ねじの歯面に対して、有効径φＸの外径側歯面に平面部２００を設けると共に、有効径φＸの内径側歯面に曲面部２０２を設けている点で相違している。その他の構成乃至作用効果は、図７（ａ）、（ｂ）に示される、送りねじ機構４８と同一であるため、その詳細な説明を省略する。

加えて、図７（ａ）に示される雄ねじ部材１１２と、図１１（ａ）に示される雌ねじ部材１１４とを組み合わせて、送りねじ機構を構成する雄ねじ及び雌ねじの両方に、それぞれ、平面部２００及び曲面部２０２を設けるようにしてもよい。

３２ 出力ロッド
４２ モータ（電動機）
４８、４８ａ 送りねじ機構
１１２ 雄ねじ部材
１１２ａ 雄ねじ部
１２９、１２１ 山部（ねじ山）
１１４ 雌ねじ部材
１１４ａ 雌ねじ部
２００ 平面部
２０２ 曲面部
２０４ 歯底面
２０６ 歯先面
２０８ Ｒ部
φＸ 有効径

Claims (3)

1. 台形ねじからなる雄ねじ及び雌ねじを有する送りねじ機構と、前記送りねじ機構によって電動機の回転運動を直線運動に変換されることにより変位する出力ロッドとを備える伸縮アクチュエータにおいて、
   前記雄ねじ及び前記雌ねじの少なくとも一方のねじ山の歯面は、平面部と、前記平面部に連続する曲面部とからなり、
   前記雄ねじと前記雌ねじとが正対するときには、前記平面部の平面で接触すると共に、前記雄ねじと前記雌ねじとによって相対角が形成されるときには、前記曲面部の曲面で接触し、
   前記平面部及び前記曲面部は、前記雄ねじのねじ山の歯面に設けられ、
   前記平面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯底面までの内径側歯面で形成され、
   前記曲面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯先面までの外径側歯面で形成されることを特徴とする伸縮アクチュエータ。
2. 台形ねじからなる雄ねじ及び雌ねじを有する送りねじ機構と、前記送りねじ機構によって電動機の回転運動を直線運動に変換されることにより変位する出力ロッドとを備える伸縮アクチュエータにおいて、
   前記雄ねじ及び前記雌ねじの少なくとも一方のねじ山の歯面は、平面部と、前記平面部に連続する曲面部とからなり、
   前記雄ねじと前記雌ねじとが正対するときには、前記平面部の平面で接触すると共に、前記雄ねじと前記雌ねじとによって相対角が形成されるときには、前記曲面部の曲面で接触し、
   前記平面部及び前記曲面部は、前記雌ねじのねじ山の歯面に設けられ、
   前記平面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯先面までの外径側歯面で形成され、
   前記曲面部は、前記雄ねじの有効径を基準として、前記有効径から歯底面までの内径側歯面で形成されることを特徴とする伸縮アクチュエータ。
3. 請求項１記載の伸縮アクチュエータにおいて、
   前記曲面部と前記ねじ山の前記歯先面との境界部位には、面取りされたＲ部が設けられていることを特徴とする伸縮アクチュエータ。

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