JPS6348151A - ストロ−ク型ステツプモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ロータの回転運動をリードスクリューを介し
て直線運動に変換するストローク型ステップモータに係
り、特に小型化が可能であるとともに高い負荷に対して
も安定した作動をおこなうことのできるストローク型ス
テップモータに関する。

〔従来の技術〕

この種のストローク型ステップモータ、即ちリニアアク
チュエ・−夕は、例えば自動車のブレーキ機構を制御す
る制御弁の駆動用とじてエンジン近傍等に配置されてお
り、ロータの回転力をねじ噛合機構を介して直線運動に
変換するちのである。

このステップモータは、ロータの内側に内ねじ山部を形
成し、リードスクリューに外ねじ山部を形成してこれら
のねじ山部を噛合せるようにしてあり、またリードスク
リューをロータと共に回転しないように、かつ回転軸方
向に直線運動可能１・こ保持させた構成にしてあり、こ
れによりロータの回転をねじ噛合機構を介してリードス
クリューの直線運動に変換している。

なお、この種のステップモータとして、例えば特開昭５
８−１５７３６５号公報、特開昭５９−６７４４号公報
に記載のものが挙げられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述したような従来のストローク型ステップ
モータにあっては、高い負荷で駆動される場合に問題が
ある。つまり初期においては高い負荷での駆動は可能で
あるが、連続的な長時間に及ぶ駆動では出力特性の低下
が見られ、負荷に打ち勝つことができずリードスクリュ
ーが停止してしまうため、コントローラからの指令信号
に対してロータが同期回転しなくなる税調現象が生じる
。

これは高い負荷が加わるとねじ噛合機構の接触面圧力が
大きくなり、噛合部の摩擦による発熱でねじの変換効率
が低下し出力特性が低下するからである。一般にロータ
内部の内ねじ山部は樹脂成形品であるためこの現象は顕
著になる。

従来、このような高い負荷を駆動することを考慮して、
ロータの内ねじ山部の樹脂材にカーボングラファイトを
充填した高価な材料を使用し、ねじ部のピッチを大きく
して当該ねじ部における変換効率を上げるようにしたも
のがある。しかし、このようにねじ部のピッチを大きく
構成することは、出力特性が低下するため、ステップモ
ータを大きくして回転力を高める必要がある。したがっ
て当該ステップモータの小型化が図り難しい。

また、上述したように高い負荷を駆動することを考慮し
て、かつ構造的な変更をおこなわないものとして、ねじ
噛合機構に半固体潤滑剤を塗布し、接触面の摩擦を減少
させ、発熱を防止してねじの変換効率を低下させないよ
うにすることが考えられる。

しかし、このようにしたステップモータにあっても以下
に述べる問題点がある。即ち、使用雰囲気温度が低温か
ら高温域の幅の広い温度範囲において、半固体潤滑剤の
粘性が変化し、特に高温側（１５０℃前後）では半固体
潤滑剤の粘性が低下し、噛合部の外部に流れ出すことに
なる。この場合、ステップモータの取り付は姿勢が回転
軸線が垂直となるような姿勢であるとすると、前述の半
固体潤滑剤はシードスクリュー及びロータの内周面等に
付着しながら下方に流れ出すことになる。

このことは、ステップモータによって駆動される前述し
た制御弁の例えば合成ゴムからなるバルブシート及びシ
ール等が当該流れ出した半固体潤滑剤により膨潤等の寸
法変化を起こし当該機器の破損に結びつくことがある。

一般に半固体潤滑剤は各種のものが市販されているが、
低温から高温まで幅広く適用できるものはなく、低温域
側あるいは高温域側の特性を有するものがほとんどであ
る。

なお、特殊なものも有るが非常に高価で実用的に問題が
ある。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、ねじ噛合機構に半固体潤滑剤
を用いたものにあって、高い負荷及び高温雰囲気におい
ても、安定した出力特性と耐久性を有し、かつ小型に作
製することができるストローク型ステップモータを提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明は、ハウジング内に回
転可能に設けたロータと、このロータとねじ噛合機構を
介して接続され、該ロータの回転運動に応じて直線運動
可能なリードスクリューと、このリードスクリューのス
ライド部を直線運動可能に、かつ回転不能に支持するす
べり軸受とを備えたものにおいて、ロータの内部に、リ
ードスクリューのスライド部を被覆し、伸縮自在なブー
ツ、例えば弾性体よりなる蛇腹形状のブーツを設けた構
成にしである。

〔作用〕

ロータあるいはリードスクリューが部品単体の時塗布さ
れた半固体潤滑剤は、これらのロータとリードスクリュ
ーとを組み込む時にその一部がロータの内端面に付着す
る。また、使用時にリードスクリューが直線運動を繰り
返すと、ねじ噛合機構からも若千の半固体潤滑剤が絞り
出され、ロータの内端面に付着する。このような状態で
高温雰囲気にさらされると、ロータの内端面に付着した
上述の半固体潤滑剤は粘性が低下し、これによりロータ
の内端面及び内周面に沿って下方に流れるもの、またロ
ータの内端面からリードスクリューの外周に沿って下方
に流れるものが生じる。

本発明では上述のように、リードスクリューのスライド
部を被覆する伸縮自在なブーツを設け、当該ステップモ
ータ内部と外部とを気密的に分離するように構成しであ
るので、上述のように流れ落ちる半固体潤滑剤がブーツ
とロータの内周面間に形成される空間部内にたまり、し
たがって当該半固体潤滑剤がリードスクリューのスライ
ド部からステップモータ外部に流れ出すことが防止され
、当該ステップモータが装着される機器への弊害を解消
することができる。

〔実施例〕

以下、本発明のストローク型ステップモータを図に基づ
いて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す一部縦断面図、第２図
は第１図のＢ矢視図、第３図は第１図のＡ部拡大図であ
る。

これらの図において、４はロータで、両端にボールベア
リング６ａ、６ｂが装着され、それぞれハウジング８と
エンドカバー５とによって回転自在に支承され、また円
周方向にＮ極、Ｓ極交互に着磁されたマグネット３を有
しており、ステータｌａ、ｌｂ内に有るコイル２ａ、２
ｂに図示しないコントローラからの指令信号によって発
生する回転磁界により、正、逆の回転をする。また、ロ
ータ４の内ねじ山とリードスクリュー７の外ねじ山とで
形成されるねじ噛合機構９と、ハウジング８に圧入嵌合
され、リードスクリュー７のスライド部２４を形成する
外周面１０と相補的形状の内周面１−］を有するすべり
軸受Ｊ２とによって、上記リードスクリュー７はロータ
４の正、逆回転に伴っては回転せず、回転軸方向に往復
の直線運動をおこなう。ここでリードスクリュー７の外
周面１０は第２図に示すように、側面に２つの対向した
平面部すなわち小判形断面を有した形状となっており、
すベリ軸受］２の内周面１１はリードスクリュー７の外
周面１０よりわずかに大きい相似的形状の孔を有してい
る。

また、高い負荷（１５ｋｇ前後）を前述したリードスク
リュー７の先端部１３に加え、往復の直線運動を行うと
、ねじ噛合機構９のねじ山部の接触面圧力が大きくなり
、摩擦熱が高まり、ねじの変換効率が低下し、出力特性
が低下するため、これの防止を目的としてねじ噛合機構
９に半固体潤滑剤、例えばグリスを塗布しである。この
グリスは組立前のロータ４の内ねじ山部、あるいはリー
ドスクリュー７の外ねじ山部、またはその双方にあらか
じめハケ等で塗布される。しかし、その組立作業時、あ
るいは組立後のリードスクリュー７の往復運動中などに
、ねじ噛合機構９内の余分なグリスがねじ噛合機構９の
端面１４ａ、１４ｂに付着する。なお、ステップモータ
内部部品はグリスに適応可能な材質に設定してあり、し
たがって、ボールベアリング６ａ、６ｂがら仮にグリス
がステップモータ内部に浸入しても支承けない６また、
１８はロータ４内に配置され、リードスクリュー７のス
ライド部２４を形成する外周面１−０を被用するブーツ
で、第３図にも示すようにリードスクリュー７に設けた
溝部１９と、ハウジング８とすべり軸受１−２とによっ
て形成される間隙とにそれぞれ嵌合した端部２０，２１
とを有するとともに、伸縮自在な３つの山を有する蛇腹
状の形状の弾性体例えばゴムからなっている。このブー
ツ１８の伸縮量は当該ステップモータのスｌ−ローク量
よりも大きく設定しである。

また、上述したブーツ１８は端部２０，２１とにより、
ロータ４の内周面１．５　ａとブーツ１８の外周面とに
よって形成される空間２２と、ブーツ１８の内周面とリ
ードスクリュー７のスライド部２４とで形成される空間
２３とが気密的に保たれている。ここで気密的に保たれ
ているというのは、次に述べる意味である。即ち、当該
ステップ千−タは全ストロークにわたって空間２２．２
３はほぼ同じ圧力で在ることが必要である。つまり、ブ
ーツ１８の伸縮時に空間２２．２３に圧力差が生じると
ブーツ１８が空気ダンパになり、リードスクリュー７が
往復直線運動をすると、ブーツ１８の端部２０，２１が
装着部から脱落する可能性がある。これを防止するため
に、例えばエンバカバー５に小孔を設けてステップモー
タ内部を大気圧にし、またリードスクリュー７のスライ
ド部２４側を大気圧にし、空間２２．２３に圧力差を生
じない構造にしである。これらによって実際には空間２
２と空間２３とは大気圧下でつながっており真の気密で
はないが、ブーツ１８の周辺に限って言えば空間２２と
空間２３とは気密的に保たれていることになる。

このように構成した実施例にあっては、当該ステップモ
ータが高温雰囲気（１５０℃前後）に長時間さらされる
と、ねじ噛合機構９の端面１４ａ。

１４ｂに付着したグリスは粘性が低下する。この粘性の
低下したグリスは、リードスクリュー７の外ねじ山部に
沿って下方に流れ、またねじ噛合機構９の端面１４ａか
らロータ４の内周面１５ａに沿って下方に流れ、溝部１
６内にたまる。なお、ねじ噛合機構９の端面１４ｂ側の
グリスは、ロータ４のもう一方の内周面１５ｂと端面１
４ｂとで形成される円筒状の凹部内にたまり、該凹部の
体積容量は十分に有るため他への流出は全くない。

そして、上記した溝部１６にたまったグリスは、前述し
たようにブーツ１８によって空間２２と空間２３とが気
密的に保たれていることから空間部２３内に侵入するこ
とがなく、即ちリードスクリュー７のスライド部２４と
すべり軸受１２とによって形成される間隙１７を通して
ステップモータ外部に流れ出すことがない。

このように構成した実施例では、ねじ噛合機構９にグリ
スを塗布しであるものの、高温雰囲気中に長時間さらさ
れても上述したブーツ１８を設けたことにより粘性の低
下した当該グリスが外部に流出することがなく、したが
って当該ステップモータによって駆動される機器へのグ
リスによる弊害を防止でき、小型で耐久性の高いストロ
ーク型ステップモータを実現できる。

なお、上記実施例では、第１図に示すように回転軸を垂
直方向に配置した構造を挙げたが、この回転軸が水平方
向に配置される構造であっても適用可能である。

第４図は本発明の別の実施例の要部を構成するブーツを
示す正面図である。

この別の実施例を構成するブーツ３０は、その材料が軟
質の成形樹脂例えばポリエチレン等からなっており、肉
厚が十分に薄く、５つの山を有し、より大きな伸縮量が
とれるように設定しである。

このように構成したブーツ３０を備えたものも前述の実
施例と、はぼ同様の作用効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のストローク型ステップモー
タは、ねじ噛合機構に半固体潤滑剤を塗布することによ
って高い負荷に対応できるとともに、リードスクリュー
のスライド部を被覆するブーツを設けたことによって高
温雰囲気において粘性の低下した上記半固体潤滑剤の外
部への流出を防止でき、したがって良好な回転力・推力
変換効率が得られるとともに、当該ステップモータによ
つて駆動される機器への弊害が防止され、それ故、小型
に作製可能であるとともに安定した出力特性と耐久性が
得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のストローク型ステップモータの一実施
例を示す一部縦断面図、第２図は第１図のＢ矢視図、第
３図は第１図のＡ部拡大図、第４図は本発明の別の実施
例の要部を構成するブーツを示す正面図である。 ４・・・ロータ、７・・・リードスクリュー、８・・・
ハウジング、９・・・ねじ噛合機構、１２・・・すべり
軸受、１６・・・溝部、１８．３０・・・ブーツ、２０
，２１・・・端部、２４・・・スライド部。　　　　　
　　　　　パＩ　ゝ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．ハウジング内に回転可能に設けたロータと、このロ
   ータとねじ噛合機構を介して接続され、該ロータの回転
   運動に応じて直線運動可能なリードスクリユーと、この
   リードスクリユーのスライド部を直線運動可能に、かつ
   回転不能に支持するすべり軸受とを備えたストローク型
   ステツプモータにおいて、上記ロータの内部に、上記リ
   ードスクリユーのスライド部を被覆し、伸縮自在なブー
   ツを設けたことを特徴とするストローク型ステツプモー
   タ。
2. ２．ブーツは一端をリードスクリユーに、他端をハウジ
   ングに、それぞれ固定したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のストローク型ステツプモータ。
3. ３．ブーツの外周面とハウジングとの間に溝部を形成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のストロ
   ーク型ステツプモータ。