JP7196420B2 - 直動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備えた直動アクチュエータに関する。

この種の直動アクチュエータは、ボールねじ軸とこれに多数のボールを介して螺合するボールねじナットとを有するホールねじ機構を有し、ボールねじ軸及びボールねじナットの一方を回転駆動する回転運動要素とし、他方を直線移動させる直線運動要素としている。
上記直動アクチュエータには、直線運動要素の軸方向の移動を制限するためにストローク制限機構を備えているものがある（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の直動アクチュエータは、直線運動要素であるボールねじ軸のボールねじ部と、これに多数のボールを介して螺合する回転運動要素であるボールねじナットとを有するボールねじ機構を有した装置である。

そして、特許文献１のストローク制限機構は、ボールねじ軸のボールねじ部と同軸に設けた軸部に半径方向に突出する突起を設け、ボールねじナットに係止部（特許文献１ではストッパー部と記載）を設け、ボールねじナットの回転によりボールねじ軸を縮み方向にストロークさせたときに、所定位置で突起が係止部に当接し、ボールねじナットの回転が規制されてボールねじ軸のストロークを制限する。
また、突起は、内周面にスプライン孔を形成した円筒部の外周面から半径方向に突出して形成されている。

ボールねじ軸の軸部の外周にはスプライン軸部が形成されており、円筒部のスプライン孔が軸部のスプライン軸部にスプライン結合することで、軸部に対する円筒部の周方向移動を規制している。また、円筒部からはみ出しているスプライン軸部の一部の円周方向の複数箇所に加締部を設けることで、軸部に対する円筒部の軸方向移動を規制している。

特許第５２９３８８７号公報

ところで、特許文献１のストローク制限機構は、ボールねじ軸の軸部の軸心と円筒部の軸心が一致するように調芯性を向上させてスプライン軸部及びスプライン孔をスプライン結合しなければならない。このような調芯性を向上させるためには、両者のスプライン歯を高精度に加工する必要があり、製造コストが増大するおそれがある。
また、特許文献１は、円筒部からはみ出しているスプライン軸部の一部に加締め部を設けて軸部に対する円筒部の軸方向移動を拘束しているが、円筒部の軸方向移動の拘束のために加工工程が増大するので、製造コストがさらに増大する。

そこで、本発明は、直線運動要素の軸部と突起を設けた筒状体とをスプライン結合する際の調芯性を向上させることができ、軸部に対する筒状体の軸方向移動を確実に拘束することができるとともに、これらを製造コストの低減化を図りながら実現することができる直動アクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る直動アクチュエータは、回転運動要素及び直線運動要素を有し、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、ボールねじ機構は、直線運動要素に設けられて内周面にスプライン孔部を形成した円筒部と、円筒部の外周面から半径方向に突出する突起とを有し、突起は、直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて回転運動要素に形成した凸状係止部が当接することで回転運動要素の回転運動が規制されており、円筒部は、直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部の一端から他端に向けて前記スプライン孔部をスプライン結合することで直線運動要素に固定されており、スプライン軸部の軸部側スプライン歯の歯先は、スプライン軸部の一端側に形成された第１歯先と、スプライン軸部の他端側に第１歯先より半径方向寸法を小さくして形成された第２歯先と、を備え、スプライン軸部の一端側では、第１歯先がスプライン孔部の隣接する孔部側スプライン歯の間の歯底との間に隙間を設けながらスプライン結合され、スプライン軸部の他端側では、第２歯先の一部が孔部側スプライン歯の歯底側の歯面に干渉して圧入力を発生させた状態でスプライン結合されているとともに、第２歯先の一部が前記孔部側スプライン歯に圧入力を発生させてスプライン結合している位置と、直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて突起及び凸状係止部が当接する位置とが、スプライン軸部の軸心に直交する同一平面上で一致している。

本発明に係る直動アクチュエータによれば、直線運動要素の軸部と突起を設けた筒状体とをスプライン結合する際の調芯性を向上させることができる。また、軸部に対する筒状体の軸方向移動を確実に拘束することもできる。そして、調芯性の向上と、軸部に対する筒状体の軸方向移動の拘束を、製造コストの低減化を図りながら実現することができる。

本発明に係る第１実施形態の直動アクチュエータを示す正面図である。 図１の側面図である。 図１のＡ－Ａ線上の断面図である。 図２のＢ－Ｂ線上の断面図である。 ボールねじナットを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｃ）のＤ－Ｄ線上の断面図である。 第１実施形態のボールねじ軸の要部を示す図であって、（ａ）はインボリュートセレーション軸部を拡大して示した図、（ｂ）は（ａ）のＥ－Ｅ線上の断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＦ－Ｆ線上の断面図であり、（ｄ）は（ｂ）のＧ－Ｇ線上の断面図である。 第１実施形態の回り止め部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は正面図の要部拡大図、（ｄ）は断面図である。 ボールねじ機構の正面図である。 第１実施形態のインボリュートセレーション軸部のセレーション歯の第２歯先の一部が、インボリュートセレーション孔部の孔部側セレーション歯に干渉している状態を示す図である。 第２実施形態のボールねじ軸のインボリュートセレーション軸部を拡大して示した図である。 第２実施形態の回り止め部材を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＨ－Ｈ線上の断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩ－Ｉ線上の断面図である。 第２実施形態のインボリュートセレーション孔部の孔部側セレーション歯の第４歯先の一部がインボリュートセレーション軸部のセレーション歯に干渉している状態を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す第１及び第２実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
なお、以下の説明で記載されている「上」、「下」、「底」、「前」、「後」等の方向を示す用語は、添付図面の方向を参照して用いられている。

［第１実施形態の直動アクチュエータの構成］
図１は、第１実施形態の直動アクチュエータを示す正面図、図２は、側面図、図３は、図１のＡ－Ａ線上の断面図、図４は、図２のＢ－Ｂ線上の断面図である。
図中、符号１０は直動アクチュエータであって、この直動アクチュエータ１０は、ともに例えばアルミニウム又はアルミニウム合金でダイキャスト成形された主ハウジング１１Ａ及び副ハウジング１１Ｂを有する。
主ハウジング１１Ａは、図３に示すように、電動モータ１２を前面側に装着するモータ装着部１３と、このモータ装着部１３と並列に配設されたボールねじ機構２０を背面側に装着するボールねじ機構装着部１４とを有する。これらモータ装着部１３及びボールねじ機構装着部１４は、互いの中心軸が平行となるように形成されている。

モータ装着部１３は、図３に示すように、前面側に形成された電動モータ１２の取付フランジ１２ａを取付けるフランジ取付部１３ａと、このフランジ取付部１３ａの背面側に形成された電動モータ１２の大径部１２ｂを挿入する大径孔部１３ｂと、この大径孔部１３ｂの背面側に連通する電動モータ１２の小径部１２ｃを挿入する小径孔部１３ｃと、この小径孔部１３ｃの背面側に連通するピニオン収納部１３ｄとを有する。
ボールねじ機構装着部１４は、背面側に形成したモータ装着部１３の小径孔部１３ｃに対応する位置に形成したボールねじ機構収納部１４ａと、このボールねじ機構収納部１４ａに連通して前方に延長する円筒部１４ｂと、この円筒部１４ｂの前端に連通するシール収納部１４ｃとを有する。

副ハウジング１１Ｂは、図３に示すように、主ハウジング１１Ａの背面側に形成したピニオン収納部１３ｄ及びボールねじ機構収納部１４ａを覆う形状に構成されている。この副ハウジング１１Ｂは、主ハウジング１１Ａのピニオン収納部１３ｄ及びボールねじ機構収納部１４ａに対応するピニオン収納部１６及びボールねじ機構収納部１７を形成し、さらに下部側にブリーザ１８を形成している。ここで、ボールねじ機構収納部１７には背面側に収容筒部１７ａを形成している。この収容筒部１７ａの後述するボールねじナット２２の軸方向端面と接触する位置にスラストニードル軸受１７ｂを配置している。

電動モータ１２は、図３に示すように、その出力軸１２ｄの先端にピニオンギヤ１５を装着している。そして、電動モータ１２をモータ装着部１３に装着する。この電動モータ１２の装着は、電動モータ１２をピニオンギヤ１５側からモータ装着部１３に挿入して、ピニオンギヤ１５をピニオン収納部１３ｄに収納した状態で、取付フランジ１２ａをフランジ取付部１３ａに取付けることにより行う。
一方、ボールねじ機構２０は、図４に示すように、主ハウジング１１Ａ及び副ハウジング１１Ｂのボールねじ機構収納部１４ａ及び１７にシール付の転がり軸受２１ａ及び２１ｂによって回転自在に支持されているボールねじナット２２と、このボールねじナット２２に多数のボール２３を介して螺合するボールねじ軸２４とを備えている。

ボールねじナット２２は、図５に示すように、内周面にボールねじ溝２５ａ及びボール循環溝２５ｂを形成したナット円筒部材２５で構成している。ここで、ボールねじナット２２のボール循環方式としては、図５（ｄ）に示すように、例えばボール循環部が１巻きに１箇所存在するＳ字状の循環溝２５ｂをボールねじナット２２と一体に形成した形態を採用している。そして、循環溝２５ｂは冷間鍛造によって形成され、ボールねじ溝２５ａは切削加工により形成される。
ナット円筒部材２５は、外周面における軸方向の両端部側をボールねじ機構収納部１４ａに転がり軸受２１ａ及び２１ｂを介して回転自在に支持されている。そして、ナット円筒部材２５の外周面の転がり軸受２１ａ及び２１ｂの内輪間にドリブン用スプライン軸部２５ｃを形成している。さらに、正面から見て扇状の凸状係止部２５ｄをナット円筒部材２５の前面側端面に一体に突出形成している。ここで、この凸状係止部２５ｄの周方向の側面は平面である。

また、ナット円筒部材２５は、図３に示すように、ドリブン用スプライン軸部２５ｃにドリブンギヤ２６をスプライン結合している。このドリブンギヤ２６は電動モータ１２の出力軸１２ｄに装着されたピニオンギヤ１５に噛合している。ドリブンギヤ２６には、内周面にドリブン用スプライン軸部２５ｃに噛合するインボリュートセレーション孔部２６ａを形成している。
ボールねじ軸２４は、図４に示すように、主ハウジング１１Ａに形成した円筒部１４ｂ及び副ハウジング１１Ｂに形成した収納筒部１７ａに装着されている。

このボールねじ軸２４は、軸方向の中央部より後端側（図４の右側）に形成されたボールねじ部３１と、このボールねじ部３１の前端側（図４の左側）に連接するボールねじ部３１より小径のインボリュートセレーション軸部３２と、このインボリュートセレーション軸部３２の前端に連接するインボリュートセレーション軸部３２より小径で、先端に二面幅３３ａを形成した連結軸部３３とで構成されている。
ボールねじ軸２４のインボリュートセレーション軸部３２には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、周方向に複数のセレーション歯３８が形成されている。
セレーション歯３８は、図６（ｂ）に示すように、連結軸部３３側に第１歯先３８ａが軸方向に沿って形成され、ボールねじ部３１側に第２歯先３８ｂが形成されている。

第１歯先３８ａは、図６（ｃ）に示すように、先端までの半径方向寸法をｒ１とした三角山形状として形成されている。
第２歯先３８ｂは、図６（ｄ）に示すように、三角山形状の第１歯先３８ａの先端を半径方向内方に潰すことで形成され、先端までの半径方向寸法をｒ２とし、歯面方向から干渉部３８ｂ１、３８ｂ２が膨出した形状とされている。ここで、第２歯先３８ｂの先端までの半径方向寸法ｒ２は、第１歯先３８ａの先端までの半径方向寸法ｒ１より小さく設定されている（ｒ２＜ｒ１）。
この第１歯先３８ａ及び第２歯先３８ｂを備えたセレーション歯３８は、インボリュートセレーション軸部３２の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成されている。

そして、図３に示すように、ボールねじ軸２４のインボリュートセレーション軸部３２に、回り止め部材３４が結合している。
回り止め部材３４は、図７に示すように、内周面にインボリュートセレーション孔部３５ａを形成した円筒部３５と、この円筒部３５の外周面に形成されて半径方向外方に突出するストッパー３６とを有している。
ストッパー３６は、軸方向から見て四角形状に突出している部位であり、円筒部３５の外周面の互いに周方向に離間した位置で立ち上がっている第１ストッパー側面３６ａ及び第２ストッパー側面３６ｂと、これら第１及び第２ストッパー側面３６ａ，３６ｂの立上がり縁部で連結しているストッパー端面３６ｃとを有している。

第１ストッパー側面３６ａは平面であり、後述するストロークエンドにおいてボールねじナット２２の凸状係止部２５ｄの周方向の平面とした側面が面接触状態で当接する。
なお、第１ストッパー側面３６ａ及び凸条係止部２５ｄの周方向の側面の両者は平面に限らず、円筒面或いは球面の曲面であってもよい。
第２ストッパー側面３６ｂは、ストッパー端面３６ｃから円筒部３５の外周面に向かうに従い、第１ストッパー側面３６ａとの距離が徐々に増大している勾配面として形成されている。

図７（ｂ）に示すように、第１ストッパー側面３６ａと円筒部３５の外周面が交差する位置を第１交差位置４３ａとし、第２ストッパー側面３６ｂと円筒部３５の外周面が交差する位置を第２交差位置４３ｂとしている。
これにより、ストッパー３６は、ストッパー端面３６ｃの軸直交方向の幅寸法をａとし、第１交差位置４３ａ及び第２交差位置４３ｂの間のストッパー３６の基端側の軸直交方向の幅寸法をｂとすると、ａ ＜ ｂ の関係を有して形成されている。
また、図７（ｃ）に示すように、ストッパー３６の重心位置をＧとし、ストッパー３６の基端から重心位置Ｇまでの高さ寸法をｅ１とし、重心位置Ｇからストッパー端面３６ｃまでの高さ寸法をｅ２とすると、ｅ１ ＜ ｅ２ の関係を有して形成されている。

さらに、図７（ｄ）に示すように、回り止め部材３４は、円筒部３５の軸方向寸法をＬ１とし、ストッパー３６の軸方向寸法をＬ２とすると、Ｌ１ ＞ Ｌ２ の関係を有しているとともに、ストッパー３６は、円筒部３６の一端側開口部に寄った位置で形成されている。
上記構成の回り止め部材３４は、ボールねじ軸２４のインボリュートセレーション軸部３２に、円筒部３５のインボリュートセレーション孔部３５ａが嵌め合わされることで結合される。

そして、図３及び図８に示すように、回り止め部材３４のストッパー３６がボールねじナット２２の凸条係止部２５ｄに当接したときに、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置となる。
図４に示すように、ボールねじナット２２の軸長は、ボールねじ軸２４のボールねじ部３１の軸長と略同一寸法に設定されており、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置に移動すると、ボールねじ部３１の全域がボールねじナット２２に収納されている。
また、図４に示すように、主ハウジング１１Ａの円筒部１４ｂの内周面には、ガイド部材４０が装着されている。

ガイド部材４０は、円柱を断面で見て、円の直径以下の弦に沿った平面で軸方向に切断して形成される柱体であり、軸方向に沿った案内溝４０ｃが形成されている。
ガイド部材４０は、主ハウジング１１Ａの円筒部１４ｂに形成した支持孔４１ａの内部に保持されている。この案内溝４０ｃに、ボールねじ軸２４の回り止め部材３４のストッパー３６が係合している。
そして、ガイド部材４０の前端側の外周面には、円周方向に支持孔４１ａの突条４１ｃに係合する係合溝４０ｄが形成されている。

さらに、主ハウジング１１Ａには、ボールねじ機構装着部１４におけるシール収納部１４ｃにボールねじ軸２４の連結軸部３３の外周面に摺接するシール５０を装着し、このシール５０を止め輪５１によって固定している。
ここで、本発明に記載されている回転運動要素がボールねじナット２２に対応し、本発明に記載されている直線運動要素がボールねじ軸２４に対応し、本発明に記載されているスプライン軸部がインボリュートセレーション軸部３２に対応している。また、本発明に記載されている突起がストッパー３６に対応し、本発明に記載されている軸部側スプライン歯がセレーション歯３８に対応している。さらに、本発明に記載されているスプライン孔部がインボリュートセレーション孔部３５ａに対応し、本発明に記載されている孔部側スプライン歯が孔部側セレーション歯３９に対応している。

［第１実施形態の直動アクチュエータの組立方法］
次に、第１実施形態の直動アクチュエータ１０の組立方法を説明する。
直動アクチュエータ１０で使用されるボールねじ機構２０は、予め、製造工場においてユニット化された状態で組立工場に搬送されてくる。
ユニット化されたボールねじ機構２０は、ボールねじ軸２４のインボリュートセレーション軸部３２と回り止め部材３４の円筒部３５のインボリュートセレーション孔部３５ａが結合している。

また、ボールねじ軸２４のボールねじ部３１にはグリースが塗付されているとともに、ボールねじナット２２内にボール２３を介して螺合されている。
そして、ボールねじ軸２４のボールねじ部３１の全域がボールねじナット２２に収納されるように、ボールねじ軸２４を縮み方向のストロークエンド位置まで移動させて保持している。
ここで、回り止め部材３４をボールねじ軸２４に固定する方法は、回り止め部材３４の円筒部３５に連結軸部３３を挿通した後、円筒部３５のインボリュートセレーション孔部３５ａを、インボリュートセレーション軸部３２の連結軸部３３から嵌め合わせていく。

この際、円筒部３５が、インボリュートセレーション孔部３５ａの孔部側セレーション歯（図９の破線で示す符号３９）の歯底と、インボリュートセレーション軸部３２の第１歯先３８ａとの間に隙間を設けながらボールねじ部３１側に移動していく。
そして、円筒部３５がボールねじ部３１側にさらに移動すると、図９に示すように、インボリュートセレーション軸部３２の第２歯先３８ａに形成した干渉部３８ｂ１，３８ｂ２が、インボリュートセレーション孔部３５ａの孔部側セレーション歯３９の歯底側の断面に干渉し、孔部側セレーション歯３９に圧入力を発生させた状態でインボリュートセレーション軸部３２が嵌め合わされていく。

したがって、回り止め部材３４は、インボリュートセレーション孔部３５ａとインボリュートセレーション軸部３２の結合によってボールねじ軸２４に対して回転不能とされるとともに、インボリュートセレーション軸部３２の第２歯先３８ａに形成した干渉部３８ｂ１，３８ｂ２が、インボリュートセレーション孔部３５ａの孔部側セレーション歯３９に圧入力を発生させた状態で干渉するので、ボールねじ軸２４の軸方向移動が拘束されてボールねじ軸２４に固定される。
そして、直動アクチュエータ１０の組立方法は、先ず、主ハウジング１１Ａの支持孔４１ａにガイド部材４０を装着保持する。

次に、支持孔４１ａの突条４１ｃにガイド部材４０の係合溝４０ｄを対向させた状態で、ガイド部材４０を支持孔４１ａ内に挿入して係合溝４０ｄ内に突条４１ｃを係合し、支持孔４１ａ内部に軸方向の移動を阻止したガイド部材４０を配置する。
次に、ユニット化されたボールねじ機構２０のボールねじナット２２のナット円筒部材２５の外周面に、ドリブンギヤ２６をスプライン結合させ、その両脇に転がり軸受２１ａ及び２１ｂを装着し、これら転がり軸受２１ａ及び２１ｂの内輪によってドリブンギヤ２６を固定する。

次に、ボールねじ機構２０を主ハウジング１１Ａのボールねじ機構収納部１４ａに連結軸部３３側から挿入し、ストッパー３６を主ハウジング１１Ａに装着されたガイド部材４０の案内溝４０ｃに係合させる。
次に、転がり軸受２１ａの外輪をボールねじ機構収納部１４ａの内周面に嵌合させながらドリブンギヤ２６をボールねじ機構収納部１４ａに収納して、主ハウジング１１Ａへのボールねじ機構２０の装着を完了する。
次に、電動モータ１２をそのピニオンギヤ１５側から主ハウジング１１Ａのモータ装着部１３内に挿入して、ピニオンギヤ１５をボールねじ機構２０のドリブンギヤ２６に噛合させる。そして、電動モータ１２の取付フランジ１２ａをフランジ取付部１３ａにボルト締めする。

なお、電動モータ１２の主ハウジング１１Ａへの装着は、主ハウジング１１Ａへのボールねじ機構２０の装着前に行うようにしてもよい。
このように主ハウジング１１Ａへの電動モータ１２及びボールねじ機構２０の装着を終了すると、主ハウジング１１Ａの背面側に図示しないパッキンを介して副ハウジング１１Ｂを装着してボルト締め等の固定手段で固定し、主ハウジング１１Ａのシール収納部１４ｃにシール５０を挿入し、止め輪５１で抜け止めすることにより、直動アクチュエータ１０の組立を完了する。

［第１実施形態の直動アクチュエータの動作］
この状態で、電動モータ１２を回転駆動して、ピニオンギヤ１５からドリブンギヤ２６に回転駆動力を伝達して、ボールねじナット２２を、例えば図８で見て時計方向に回動させる場合を考える。この場合には、ボールねじナット２２の回転力はボール２３を通じてボールねじ軸２４に伝達されることにより、ボールねじ軸２４はボールねじナット２２と同一方向の時計方向に回動しようとする。
このとき、ボールねじ軸２４に固定されている回り止め部材３４のストッパー３６も時計方向に回動しようとするが、ストッパー３６がガイド部材４０の案内溝４０ｃ内に係合しているので、時計方向の回動が規制される。このため、回り止め部材３４は、ストッパー３６の回動が規制されることで、ボールねじ軸２４の回り止め機能を発揮する。

そして、ボールねじナット２２を図８で見て時計方向に回動し続けることにより、ボールねじ軸２４は図３及び図４で見て左方に回動せずに移動する。このとき、ストッパー３６は、ガイド部材４０の案内溝４０ｃ内を滑りながら移動する。
その後、ボールねじナット２２を図８で見て時計方向の回転を継続してボールねじ軸２４が所望の前進位置に達したときに、電動モータ１２を停止させることにより、ボールねじ軸２４の前進を停止させる。
一方、ボールねじ軸２４が前方側の所望の前進位置に達している状態から電動モータ１２を逆転駆動して、ボールねじナット２２が図８で反時計方向に回転すると、ボールねじ軸２４は、そのストッパー３６がガイド部材４０の案内溝４０ｃに係合しているので、回り止めされながら軸方向に回動せずに後退する。このとき、ストッパー３６は、ガイド部材４０の案内溝４０ｃ内を滑りながら移動する。

そして、軸方向に後退しているボールねじ軸２４に固定されているストッパー３６と、反時計方向に回転しているボールねじナット２２の凸状係止部２５ｄとが円周方向で対面すると、図８に示すように、ストッパー３６の第１ストッパー側面３６ａが凸状係止部２５ｄに当接する。
このように、ストッパー３６の第１ストッパー側面３６ａ及びボールねじナット２２の凸状係止部２５ｄが面接触状態で当接することで、ボールねじナット２２のこれ以上の逆回転が規制され、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置に達する。
この縮み方向のストロークエンド位置では、ボールねじ部３１の全域がボールねじナット２２に収納される。

［第１実施形態の直動アクチュエータの作用効果］
次に、第１実施形態の直動アクチュエータ１０の作用効果について説明する。
回り止め部材３４をボールねじ軸２４に固定する際、回り止め部材３４の円筒部３５に連結軸部３３を挿通した後、円筒部３５のインボリュートセレーション孔部３５ａを、インボリュートセレーション軸部３２の連結軸部３３から嵌め合わせていく。
この際、円筒部３５は、インボリュートセレーション孔部３５ａの孔部側セレーション歯３９の間の歯底とインボリュートセレーション軸部３２の第１歯先３８ａとの間に隙間を設けながらボールねじ部３１側に移動していく。これにより、円筒部３５は、インボリュートセレーション軸部３２の軸線に対して円筒部３５の軸線が一致するように矯正されながら第２歯先３８ｂ側に移動していく。

これにより、円筒部３５のインボリュートセレーション孔部３５ａをインボリュートセレーション軸部３２にスプライン結合する際の調芯性を向上させることができる。
また、円筒部３５がボールねじ部３１側移動していくと、インボリュートセレーション軸部３２の第２歯先３８ａに形成した干渉部３８ｂ１，３８ｂ２が、インボリュートセレーション孔部３５ａの孔部側セレーション歯３９の歯底側に干渉し、孔部側セレーション歯３９に圧入力を発生させた状態でインボリュートセレーション軸部３２に嵌め合わされ、ボールねじ軸２４の軸方向移動が拘束されてボールねじ軸２４に固定される。
これにより、インボリュートセレーション軸部３２に対して円筒部３５の軸方向移動を確実に拘束することができる。

そして、インボリュートセレーション軸部３２の第２歯先３８ｂ及びインボリュートスプライン孔部３５ａの孔部側セレーション歯３９をさほど高精度に形成しなくても、円筒部３５及びインボリュートセレーション軸部３２の調芯性を高めることができるので、製造コストの低減化も図ることができる。
なお、インボリュートセレーション軸部３２の第１歯先３８ａ及び第２歯先３８ｂを備えたセレーション歯３８は、第１実施形態では、インボリュートセレーション軸部３２の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成したが、インボリュートセレーション軸部３２の全周のセレーション歯３８に形成すると、調芯性をさらに向上させることができる。

［第２実施形態の直動アクチュエータの構成］
次に、図１０から図１２は、第２実施形態の直動アクチュエータ１０の要部を示すものである。
図１０に示すように、第２実施形態のボールねじ軸２４のインボリュートセレーション軸部３２には、連結軸部３３側からボールねじ部３１側に複数のセレーション歯３８が形成されている。インボリュートセレーション軸部３２のセレーション歯３８は、連結軸部３３側からボールねじ部３１側に三角山形状とした同一形状の歯が全周にわたって形成されている。

また、図１１（ａ）に示すように、第２実施形態の回り止め部材３４の円筒部３５の内周面にはインボリュートセレーション孔部５２が形成されている。
インボリュートセレーション孔部５２には、インボリュートセレーション軸部３２の連結軸部３３側でスプライン結合するセレーション歯５３が形成されているとともに、インボリュートセレーション軸部３２のボールねじ部３１側でスプライン結合するセレーション歯５４が形成されている。
インボリュートセレーション軸部３２の連結軸部３３側でスプライン結合するセレーション歯５３は、図１１（ｂ）に示すように、先端までの半径方向寸法をｒ３とした三角山形状の第３歯先５３ａが軸方向に沿って形成されている。

また、インボリュートセレーション軸部３２のボールねじ部３１側でスプライン結合するセレーション歯５４は、図１１（ｃ）に示すように、第４歯先５４ａが軸方向に沿って形成されている。
第４歯先５４ａは、三角山形状の第３歯先５３ａの先端を半径方向外方に潰すことで形成され、先端までの半径方向寸法をｒ４とし、歯面方向から干渉部５４ｂ１、５４ｂ２が膨出した形状とされている。ここで、第４歯先５４ｂの先端までの半径方向寸法ｒ４は、第３歯先５３ａの先端までの半径方向寸法ｒ３より大きく設定されている（ｒ３＜ｒ４）。

この第３歯先５３ａを備えたセレーション歯５３及び第４歯先５４ａを備えたセレーション歯５４は、インボリュートセレーション孔部５２の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成されている。
ここで、本発明に記載されている孔部側スプライン歯がセレーション歯５３、５４に対応し、本発明に記載されているスプライン孔部がインボリュートセレーション孔部５２に対応し、本発明に記載されている軸部側スプライン歯がセレーション歯３８に対応している。

［第２実施形態の直動アクチュエータの作用効果］
次に、第２実施形態の直動アクチュエータ１０の作用効果について説明する。
回り止め部材３４をボールねじ軸２４に固定する際、回り止め部材３４の円筒部３５に連結軸部３３を挿通した後、円筒部３５のインボリュートセレーション孔部５２を、インボリュートセレーション軸部３２の連結軸部３３から嵌め合わせていく。
この際、円筒部３５がボールねじ部３１側に移動していくと、インボリュートセレーション孔部５２のセレーション歯５４の第４歯先５４ａに形成した干渉部５４ｂ１，５４ｂ２が、インボリュートセレーション軸部３２のセレーション歯３８の歯底側の歯面に干渉し、セレーション歯３８に圧入力を発生させた状態でインボリュートセレーション軸部３２に嵌め合わされ、ボールねじ軸２４の軸方向移動が拘束されてボールねじ軸２４に固定される。

これにより、インボリュートセレーション軸部３２に対して円筒部３５の軸方向移動を確実に拘束することができる。
また、インボリュートセレーション孔部５２のセレーション歯５４及びインボリュートセレーション軸部３２のセレーション歯３８をさほど高精度に形成しなくても、円筒部３５及びインボリュートセレーション軸部３２の調芯性を高めることができるので、製造コストの低減化も図ることができる。

なお、第２実施形態においても、第３歯先５３ａを有するセレーション歯５３及び第４歯先５４ａを有するセレーション歯５４を、インボリュートセレーション孔部５２の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成したが、インボリュートセレーション孔部５２の全周にわたってセレーション歯５３，５４を形成すると、調芯性をさらに向上させることができる。
また、第１及び第２実施形態においては、ボールねじナット２２を電動モータによって回転駆動して、ボールねじ軸２４を直線運動要素とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、逆にボールねじ軸２４を回転駆動源によって回動する回転運動要素とし、ボールねじナット２２を直線運動要素とした場合にも本発明を適用することができる。

１０ 直動アクチュエータ
１１Ａ 主ハウジング
１１Ｂ 副ハウジング
１２ 電動モータ
１２ａ 取付フランジ
１２ｂ 大径部
１２ｃ 小径部
１２ｄ 出力軸
１３ モータ装着部
１３ａ フランジ取付部
１３ｂ 大径孔部
１３ｃ 小径孔部
１３ｄ ピニオン収納部
１４ ボールねじ機構装着部
１４ａ ボールねじ機構収納部
１４ｂ 円筒部
１４ｃ シール収納部
１５ ピニオンギヤ
１６ ピニオン収納部
１７ ボールねじ機構収納部
１７ａ 収納筒部
１７ｂ スラストニードル軸受
１８ ブリーザ
２０ ボールねじ機構
２１ａ，２１ｂ 転がり軸受
２２ ボールねじナット
２３ ボール
２４ ボールねじ軸
２５ ナット円筒部材
２５ａ ボールねじ溝
２５ｂ ボール循環溝
２５ｃ ドリブン用スプライン軸部
２５ｄ 凸状係止部
２６ ドリブンギヤ
２６ａ インボリュートセレーション孔部
３１ ボールねじ部
３２ インボリュートセレーション軸部
３３ａ 二面幅
３３ 連結軸部
３４ 回り止め部材
３５ 円筒部
３５ａ インボリュートセレーション孔部
３６ ストッパー
３６ａ 第１ストッパー側面
３６ｂ 第２ストッパー側面
３６ｃ ストッパー端面
３８ インボリュートセレーション軸部のセレーション歯
３８ａ 第１歯先
３８ｂ 第２歯先
３８ｂ１、３８ｂ２ 干渉部
３９ 孔部側セレーション歯
４３ａ 第１交差位置
４３ｂ 第２交差位置
４０ｃ 案内溝
４０ｄ 係合溝
４１ａ 支持孔
４１ｃ 突条
５０ シール
５１ 止め輪
５２ インボリュートセレーション孔部
５３ 連結軸部側でスプライン結合するセレーション歯
５３ａ 第３歯先
５４ ボールねじ部側でスプライン結合するセレーション歯
５４ａ 第４歯先
５４ｂ１、５４ｂ２ 干渉部
ａ ストッパー端面の軸直交方向の幅寸法
ｂ ストッパーの基端側の軸直交方向の幅寸法
Ｇ ストッパーの重心位置
ｅ１ ストッパーの基端から重心位置までの高さ寸法
ｅ２ 重心位置からストッパー端面までの高さ寸法
Ｌ１ 円筒部の軸方向寸法
Ｌ２ ストッパーの軸方向寸法

Claims (4)

1. 回転運動要素及び直線運動要素を有し、前記回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、
   前記ボールねじ機構は、前記直線運動要素に設けられて内周面にスプライン孔部を形成した円筒部と、当該円筒部の外周面から半径方向に突出する突起とを有し、
   前記突起は、前記直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて前記回転運動要素に形成した凸状係止部が当接することで当該回転運動要素の回転運動が規制されており、
   前記円筒部は、前記直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部の一端から他端に向けて前記スプライン孔部をスプライン結合することで前記直線運動要素に固定されており、
   前記スプライン軸部の軸部側スプライン歯の歯先は、
   前記スプライン軸部の前記一端側に形成された第１歯先と、前記スプライン軸部の前記他端側に前記第１歯先より半径方向寸法を小さくして形成された第２歯先と、を備え、
   前記スプライン軸部の一端側では、前記第１歯先が前記スプライン孔部の隣接する孔部側スプライン歯の間の歯底との間に隙間を設けながらスプライン結合され、
   前記スプライン軸部の他端側では、前記第２歯先の一部が前記孔部側スプライン歯の歯底側の歯面に干渉して圧入力を発生させた状態でスプライン結合されているとともに、
   前記第２歯先の一部が前記孔部側スプライン歯に圧入力を発生させてスプライン結合している位置と、前記直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて前記突起及び前記凸状係止部が当接する位置とが、前記スプライン軸部の軸心に直交する同一平面上で一致していることを特徴とする直動アクチュエータ。
2. 前記第２歯先の前記一部は、前記第１歯先と同一形状の歯先を半径方向内方に潰すことで面方向から突出した干渉部であることを特徴とする請求項１記載の直動アクチュエータ。
3. 前記第１歯先及び前記第２歯先を備えた前記軸部側スプライン歯は、前記スプライン軸部の軸心を中心とした軸対象の位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動アクチュエータ。
4. 前記第１歯先及び前記第２歯先を備えた前記軸部側スプライン歯は、前記スプライン軸部の全周の軸部側スプライン歯に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動アクチュエータ。

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