JPH07309245A - 電動アクチュエータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動アクチュエータの径方向寸法を小さくさ
せるとともにロータの回動性を向上させる。 【構成】 ナットスクリュー８の前記ボールネジ機構１
５から軸方向に所定距離離間した位置に小径部８ａを形
成し、この小径部８ａの外周にロータを構成する永久磁
石２３を前記鉄芯２２と空隙を介して取り付けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電動アクチュエータ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動アクチュエータ装置は、例えば自動
車用の電動パワーステアリングとして用いられ、ステア
リングホイールの回転をピニオンを介してラックを形成
したシャフトスクリューに左右動として伝達し、このシ
ャフトスクリューの両端に連結したタイロッドを介して
車輪を転舵する際に、ステアリングシャフトの操舵トル
ク等を検出し、この検出値に基づいて電動機を駆動し、
この駆動力をシャフトスクリューにボールネジ機構を介
して伝達することでパワーアシストを行うものであり、
斯かる電動アクチュエータ装置としては、例えば特開昭
５９−５０８６４号公報に開示されるものが知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−５０８６４号公報に開示される電動アクチュエー
タ装置は、別体のハウジング内に配設されているボール
ネジ機構と電動機のロータがシャフトスクリューの径方
向で重なるように構成されているため、各部品の精度の
ばらつき等に基づく組み付け誤差に起因してロータの回
動性が阻害されたり、ハウジングの径方向の寸法が大き
くなって大型化してしまう。

【０００４】また、その構成からボールネジ機構内側の
ナットとシャフトスクリューに形成されたネジ溝との間
へのスチールボールの挿入及びそこからのスチールボー
ルの取り出しが行ない難く、メンテナンス性が良くない
という不都合を有する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、シャフトスクリューをハウジング内に摺動可能
に支持し、このハウジング内でシャフトスクリューの外
側に同軸状に電動機を配設し、この電動機の発生トルク
を一端部を回転軸受部材を介して前記ハウジング内に回
転自在に支持される筒状連結部材にてシャフトスクリュ
ーに伝達し、前記筒状連結部材の端部にボールネジ機構
を設け、このボールネジ機構を設けた箇所から軸方向に
離間した箇所に小径部を形成し、この小径部に電動機を
構成するロータを設けた。ここで、回転軸受部材はイン
ナレースを省略し、筒状連結部材の外周にベアリングの
移動体を直接接するのが好ましい。

【０００６】

【作用】ボールネジ機構と電動機のロータとは筒状連結
部材の軸方向に離間して一体的に設けられ、筒状連結部
材は一端部においてインナレースのないベアリング（回
転回動部材）を介してハウジングに回転自在に支持され
る。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係る電動アクチュエ
ータ装置を電動パワーステアリング装置に適用したとき
の主要部分の断面図、図２はその電動機部分を示す拡大
図、図３はボールネジ機構の分解斜視図である

【０００８】図中１はハウジングであり、このハウジン
グ１は絞り成形加工によって小径部１ａと大径部１ｂと
傾斜部１ｃとからなる筒状に一体成形し、ハウジング１
内にはシャフトスクリュー２が挿入され、このシャフト
スクリュー２の両端はハウジング１およびギヤケース３
から左右に突出しその端部にタイロッド４が連結され、
シャフトスクリュー２が左右方向に移動することでタイ
ロッド４を介して左右の車輪が操向される。

【０００９】前記ギヤケース３内には図示しないステア
リングホイールによって回転するステアリングシャフト
５が接続されるとともに操舵トルク検出機構が配置さ
れ、このステアリングシャフト５の下端にはピニオン６
を設け、このピニオン６を前記シャフトスクリュー２に
刻設したラック７に噛合せしめている。

【００１０】前記シャフトスクリュー２の外周にはロー
タを構成する長尺筒状のナットスクリュー（筒状連結部
材）８を配設している。このナットスクリュー８の一端
外周には凹溝９を２列形成し、この凹溝９に移動体（ボ
ール）１０が直接接触するインナレースのない複列ベア
リング（軸受部材）１１を設け、ナットスクリュー８外
周ををインナレースとして使用している。

【００１１】このベアリング１１のアウタレース１１ａ
外周はギヤケース３の端部内周に固着され、このギヤケ
ース３の端部外周には前記ハウジング１の一端（大径部
１ｂ側）が固着される。なお、凹溝９、アウタレース１
１ａおよび移動体１０は荷重を受けながら高速のころが
り運動をするため、前記凹溝９表面は焼入れ処理をして
その硬さを高めている。

【００１２】一方、前記ハウジング１の他端（小径部１
ａ側）は取付部材１３およびブッシュ（摺動部材）１４
を介してハウジング１内に挿入されたシャフトスクリュ
ー２に摺動自在に支持されている。

【００１３】また、前記ナットスクリュー８の他端内周
にはボールネジ機構１５を構成する駒式ナット部１６が
刻設され、この駒式ナット部１６とシャフトスクリュー
２に刻設したネジ溝１７との間にスチールボール１８を
保持する。このときも、駒式ナット部１６、ネジ溝１７
およびスチールボール１８は荷重を受けながらころがり
運動をするため、駒式ナット１６、ネジ溝１７は焼入れ
処理を行ない表面の硬さを高めている。

【００１４】この実施例の場合、前記駒式ナット部１６
にはその下面にスチールボール１８反転用の溝１９ａが
形成されたボール反転部材（デフレクター）１９が矢印
方向から嵌め込まれ（図３（ｂ）参照）、スチールボー
ル１８の転動方向を反転させるようにしている。

【００１５】なお、ボール反転部材１９としては上記の
ようにデフレクターを駒式ナット部１６に嵌め込むので
はなく、図３（ａ）に示すようにエンドキャップと呼ば
れる、溝１９ａを下面に形成した部材で構成しネジ１９
ｂで止着するようにしてもよい。

【００１６】さらに、ナットスクリュー８の外側と前記
大径部１ｂの内側の間に電動機２０を配設している。こ
の実施例にあっては電動機２０としてブラシレスタイプ
のものを適用している。この電動機２０は大径部１ｂの
内周面にステータを構成する巻線２１を巻回した鉄芯２
２を固着し、ナットスクリュー８の前記ボールネジ機構
１５から軸方向に所定距離離間した位置に小径部８ａを
形成し、この小径部８ａの外周にロータを構成する永久
磁石２３を前記鉄芯２２と空隙を介して取り付けてい
る。

【００１７】上述したブラシレスタイプの電動機２０に
あってはブラシがないため永久磁石２３の位置検出を行
ない、回転位置に応じた転流（巻線電流の切換え）タイ
ミングで電流を巻線２１に供給する必要がある。このた
め、この実施例にあってはギヤケース３端部のフランジ
部３ａに電動機駆動手段（図示せず）と接続される外部
接続部２４および電動機２０に接続される内部接続部２
５を一体的に設けるとともにハウジング１内部にロータ
の回転角検出手段を備えている。

【００１８】回転角検出手段はロータを構成する永久磁
石２３と対向する位置にホール素子３１を取付け、この
ホール素子３１により永久磁石２３の位置検出を行なう
ことでロータの位置検出を行なうようにしている。な
お、２６は前記検出検出後、増幅・波形整形等の信号処
理するためのＩＣ基板である。

【００１９】このように、ブラシレスタイプの電動機を
用いることで、ブラシの摩耗がなくなり、電動機の耐久
性が大幅に向上するとともに小型化を達成できる。

【００２０】以上の構成において、ステアリングホイー
ルが操作されると操舵トルク検出機構等からの信号が図
示しない制御装置（ＥＣＵ）に入力され、この入力値に
基づいて所定の処理が行われた後、電動機２０を駆動す
る制御信号が電動機駆動手段に出力され、電動機２０が
所定の転流タイミングで駆動制御される。

【００２１】そして、電動機２０が駆動されると、ナッ
トスクリュー８が回転し、このナットスクリュー８の回
転がボールネジ機構１５を介してシャフトスクリュー２
に左右方向動（パワーアシスト）として伝達される。

【００２２】図４は工作機械に適用する電動アクチュエ
ータ装置を示した別実施例に係る電動機部分の拡大図で
あり、同一部材には同一符号を符して示しその説明を省
略する。

【００２３】この実施例においては、電動機２０を収納
するハウジング１の一端はキャップ２７で閉塞され、こ
のキャップ２７に一体的に形成した接続部を介してホー
ル素子３１で検出したロータ（永久磁石２３）の位置に
基づいて巻線２１に電力を供給する。この電動機２０の
ロータを構成する筒状のナットスクリュー８は一端にニ
ードルベアリング２８を介して、他端にボールネジ機構
１５を介してハウジング１の内周に回動自在に支持され
ている。なお、３２はブッシュ（摺動部材）を示す。

【００２４】前記ボールネジ機構１５には移動体（スチ
ールボール１８）の転動方向の反転を行なうボール反転
部材１９が設られるとともに、その外周に形成した凹溝
９に移動体１０を直接接触させたインナレースのない複
列ベアリング（軸受部材）１１が設けられる。このベア
リング１１のアウタレース１１ａは、ハウジング１の他
端に嵌着された取付部材２９に固着され、この取付部材
２９はシャフトスクリュー２を回動自在に支持している
支持板３０に固着されている。

【００２５】以上において、制御装置の入力値に基づい
て決定された電力が所定の転流タイミングで電動機２０
に供給されると、ロータが回転し、このロータの回転が
ボールネジ機構１５を介してシャフトスクリューに左右
方向動として伝達される。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
電動機の発生トルクをボールネジ機構を介してシャフト
スクリューに伝達するようにした電動アクチュエータ装
置において、電動機の発生トルクの伝達を一端部を回転
軸受部材を介して前記ハウジング内に回転自在に支持さ
れる筒状連結部材を介して行い、この筒状連結部材の端
部にボールネジ機構を設け、このボールネジ機構を設け
た箇所から軸方向に離間した箇所に小径部を形成し、こ
の小径部に電動機を構成するロータを設けたので、電動
アクチュエータ装置の径方向寸法を小型化でき、ボール
ネジ機構へのスチールボールの挿入あるいは取り出しが
容易なメンテナンス性に優れたものとなる。

【００２７】さらに、上記構成によれば従来に比べ各部
品の精度のばらつき等に基づく組み付け誤差が発生し難
くなり、ボールネジ機構や電動機を所定の位置に配設す
ることができるようになるため、ロータの回動を円滑と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動アクチュエータ装置を電動パ
ワーステアリング装置に適用したときの主要部分の断面
図

【図２】電動機部分を示す拡大図

【図３】ボールネジ機構の分解斜視図

【図４】別実施例に係る電動機部分の拡大図

【符号の説明】

１…ハウジング、２…シャフトスクリュー、８…ナット
スクリュー（筒状連結部材）、８ａ…ナットスクリュー
の小径部、１１…ベアリング（回転軸受部材）、１５…
ボールネジ機構、２０…電動機、２３…磁石（ロー
タ）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャフトスクリューをハウジング内に摺
   動可能に支持し、このハウジング内でシャフトスクリュ
   ーの外側に同軸状に電動機を配設し、この電動機の発生
   トルクをシャフトスクリューに伝達するようにした電動
   アクチュエータ装置において、前記電動機の発生トルク
   の伝達は一端部を回転軸受部材を介して前記ハウジング
   内に回転自在に支持される筒状連結部材を介してなさ
   れ、この筒状連結部材の端部にはボールネジ機構を設
   け、このボールネジ機構を設けた箇所から軸方向に離間
   した箇所に小径部を形成し、この小径部に電動機を構成
   するロータを設けたことを特徴とする電動アクチュエー
   タ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電動アクチュエータ装
   置において、前記回転軸受部材はインナレースを省略
   し、筒状連結部材の外周にベアリングの移動体を直接接
   するようにしたことを特徴とする電動アクチュエータ装
   置。