(57)【要約】【課題】直動アクチュエータのねじ機構における噛み込みを防止する。【解決手段】直動アクチュエータ１は、モータ２と、モータ２の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構３とを備える。運動変換機構３は、雄ねじ部１２を有する直動部材としてのねじ軸７と、雄ねじ部１２に螺合する雌ねじ部１０と、ねじ軸７を付勢する付勢部材８とを備える。雄ねじ部１２と雌ねじ部１０との間には、バックラッシが設けられる。付勢部材８は、雄ねじ部１２を雌ねじ部１０に接触させるようにねじ軸７を付勢する。【選択図】図１
2020148213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを備える直動アクチュエータにおいて、
前記運動変換機構は、雄ねじ部を有する直動部材としてのねじ軸と、前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、前記ねじ軸を付勢する付勢部材と、を備え、
前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との間にバックラッシが設けられており、
前記付勢部材は、前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に接触させるように前記ねじ軸を付勢することを特徴とする直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記付勢部材は、圧縮ばねにより構成されるとともに、弾性復元力により前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に接触させるように前記ねじ軸を付勢する請求項１に記載の直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記運動変換機構を収容するハウジングを備え、
前記雌ねじ部は、前記ハウジングに形成される請求項１又は２に記載の直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記付勢部材はコイルばねであり、
前記コイルばねは、前記ねじ軸の一部に挿通される請求項１から３のいずれか一項に記載の直動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転運動を直線運動に変換して出力する直動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等の省力化、低燃費化を目的とした電動化が進んでいる。例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリング等の操作をモータなど電動機の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このような用途に使用されるアクチュエータとして、電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換するねじ機構を有する直動アクチュエータが知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、モータによって駆動されるシャフトの回転運動をねじ機構（動力変換部材）によってブレーキピストン（押圧部材）の直線運動に変換し、当該ブレーキピストンの進退動作によってブレーキパッド（摩擦部材）の押圧力を調整するブレーキアクチュエータが開示されている。このブレーキアクチュエータのねじ機構は、シャフトに設けられるとともに雌ねじを有するナットと、ブレーキピストンに設けられるとともに雄ねじ部を有するねじ軸（ボルト）とにより構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４８８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の直動アクチュエータにおいて、動作中にねじ軸に対して強い衝撃が加わると、当該ねじ軸の雄ねじ部とナットの雌ねじ部とが互いに噛み込むことがある。雄ねじ部と雌ねじ部との噛み込みが発生すると、モータによってねじ軸を逆方向に回転させることが困難になり、直動アクチュエータの動作不良を引き起こすおそれがある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、直動アクチュエータのねじ機構における噛み込みを防止することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、モータと、前記モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを備える直動アクチュエータにおいて、前記運動変換機構は、雄ねじ部を有する直動部材としてのねじ軸と、前記雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、前記ねじ軸を付勢する付勢部材と、を備え、前記雄ねじ部と前記雌ねじ部との間にバックラッシが設けられており、前記付勢部材は、前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に接触させるように前記ねじ軸を付勢することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、付勢部材は、ねじ軸に対して衝撃が加わった場合に、バックラッシの範囲内での当該ねじ軸の移動を許容するとともに、その付勢力によって当該衝撃を吸収できる。これにより、雄ねじ部と雌ねじ部との噛み込みを確実に防止できる。さらに、付勢部材によってねじ軸を付勢し、雄ねじ部と雌ねじ部とを適切に接触させることで、直動部材であるねじ軸のがたつきを抑制するとともに、その位置決め精度を向上させることができる。
【０００９】
前記付勢部材は、圧縮ばねにより構成されるとともに、弾性復元力により前記雄ねじ部を前記雌ねじ部に接触させるように前記ねじ軸を付勢できる。これにより、ねじ軸に衝撃が加わった場合に、圧縮ばねの弾性復元力によって当該衝撃を好適に吸収できる。
【００１０】
本発明に係る直動アクチュエータは、前記運動変換機構を収容するハウジングを備えてもよく、前記雌ねじ部は、前記ハウジングに形成されてもよい。これにより、直動アクチュエータの部品点数を可及的に低減できる。
【００１１】
前記付勢部材はコイルばねであってもよく、前記コイルばねは、前記ねじ軸の一部に挿通されてもよい。これにより、付勢部材としてのコイルばねをねじ軸に容易に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、直動アクチュエータにおけるねじ機構の噛み込みを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る直動アクチュエータの断面図である。
【図２】図１のＩＩ―ＩＩ矢視線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ―ＩＩＩ矢視線断面図である。
【図４】直動アクチュエータに係るねじ機構の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１乃至図４は、本発明に係る直動アクチュエータの一実施形態を示す。
【００１５】
図１に示すように、直動アクチュエータ１は、モータ２と、モータ２の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構としてのねじ機構３と、モータ２及びねじ機構３を収容するハウジング４とを備える。なお、図示例においてハウジング４は一部品で示されるが、実際には、内部にモータ２及びねじ機構３を収容するために複数の部品によって構成されている。このハウジング４は、モータ２を収容する第一収容部４ａと、ねじ機構３を収容する第二収容部４ｂとを含む。
【００１６】
モータ２は、ハウジング４の内周に固定されたモータ本体５と、モータ本体５から突出した回転軸６とを有する。モータ本体５は、ハウジング４の第一収容部４ａ内に固定されている。モータ本体５は、図示しない配線を介してハウジング４の外部に設けられた電源と接続される。回転軸６は、ハウジング４の第一収容部４ａから第二収容部４ｂに突出しており、第二収容部４ｂ内のねじ機構３に連結されている。
【００１７】
ねじ機構３は、すべりねじ機構により構成されるが、この構成に限定されるものではない。ねじ機構３は、モータ２の回転軸６により駆動される直動部材としてのねじ軸７と、ねじ軸７を軸方向に付勢する付勢部材８と、ねじ軸７の回転範囲を規制する回転規制機構９と、ハウジング４の内部に形成されるとともにねじ軸７に螺合する雌ねじ部１０とを主に備える。なお、以下の説明では、軸方向で操作対象Ｐ側（図１における右側）を前方といい、モータ２側（図１における左側）を後方という。
【００１８】
ねじ軸７は、操作対象Ｐを操作するための操作部１１と、ハウジング４の雌ねじ部１０に螺合する雄ねじ部１２と、大径部１３と、小径部１４と、回転軸６の挿入孔１５とを備える。
【００１９】
操作部１１は、ねじ軸７の先端部（前端部）に設けられており、その一部がハウジング４の外部に突出している。操作部１１は、ねじ軸７の直動により、操作対象Ｐに接触し、又は操作対象Ｐから離反することができる。
【００２０】
雄ねじ部１２は、操作部１１と大径部１３との間に設けられている。雄ねじ部１２は、台形ねじにより構成されるが、この構成に限定されず、三角ねじ等の他のねじにより構成され得る。雄ねじ部１２のピッチは、ＪＩＳ  Ｂ  ０２１７−２に規定されるピッチ（粗級）よりも大きく設定されることが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。雄ねじ部１２が三角ねじにより構成される場合、そのピッチは、ＪＩＳ  Ｂ  ０２０９−１に規定されるピッチ（粗級）よりも大きく設定されることが望ましいが、この範囲に限定されるものではない。雄ねじ部１２は、雌ねじ部１０に接触する進み側フランク面１２ａと、進み側フランク面１２ａの反対側に形成される追い側フランク面１２ｂとを備える。
【００２１】
大径部１３は、付勢部材８の一部を係止する係止部として機能する。大径部１３は、付勢部材８の端部に接触する側面（係止面）１３ａを有する。また、大径部１３は、後述するように、回転規制機構９の一部としても機能する。
【００２２】
小径部１４は、大径部１３と一体に構成される。小径部１４は、付勢部材８を支持する支持部として機能する。小径部１４は、操作部１１とは反対側のねじ軸７の端部に形成されている。
【００２３】
挿入孔１５は、小径部１４から雄ねじ部１２までの範囲でねじ軸７の内部に形成されている。挿入孔１５は、小径部１４の端面にモータ２の回転軸６を挿入するための挿入口１５ａを有する。挿入孔１５の内面と、回転軸６の外面とはスプライン嵌合、キー嵌合等の手段により連結されている。この構成により、ねじ軸７と回転軸６とは、軸方向に対して相対移動可能に構成される。
【００２４】
付勢部材８は、弾性部材により構成されており、本実施形態ではコイルばねとして例示される。コイルばねは、圧縮ばねにより構成される。コイルばねは、その一端部がねじ軸７の小径部１４に挿通されるとともに大径部１３の側面１３ａに接触しており、その他端部がハウジング４に支持されている。コイルばねは圧縮された状態で、その弾性復元力によりねじ軸７を前方に付勢している。
【００２５】
図２及び図３に示すように、回転規制機構９は、ねじ軸７に形成される第一係止部１６と、ハウジング４に形成される第二係止部１７とを備える。第一係止部１６は、大径部１３の外面から半径方向外方に突出する突起部により構成される。第二係止部１７は、ハウジング４の第二収容部４ｂの内面から内方に突出する突起部により構成される。回転規制機構９は、第一係止部１６と第二係止部１７とが接触することにより、ねじ軸７の回転を規制する。
【００２６】
雌ねじ部１０は、ハウジング４の第二収容部４ｂの内面に形成されている。ハウジング４は雌ねじ部１０を備えることで、ねじ機構３におけるナットの機能を具備する。雌ねじ部１０は、台形ねじにより構成されるが、この構成に限定されず、三角ねじ等の他のねじにより構成されてもよい。雌ねじ部１０の諸元は、雄ねじ部１２に対応するように設定されることが望ましい。雌ねじ部１０は、雄ねじ部１２の進み側フランク面１２ａに接触する進み側フランク面１０ａと、進み側フランク面１０ａの反対側に形成される追い側フランク面１０ｂとを備える。
【００２７】
なお、雌ねじ部１０及び雄ねじ部１２は、右ねじにより構成されており、モータ２のモータ本体５側（後方側）から回転軸６を見た場合に、ねじ軸７は当該回転軸６を時計回り（右回り）に回転させると前進するように構成される。
【００２８】
図１及び図４に示すように、ねじ軸７の雄ねじ部１２とハウジング４の雌ねじ部１０との間には、バックラッシ（隙間）ＢＬが設けられている。バックラッシＢＬの軸方向寸法Ｘは、０．３ｍｍ以上とされることが好ましいが、この数値範囲に限定されず、直動アクチュエータ１の大きさや操作対象Ｐの種別等に応じて適宜設定され得る。また、バックラッシＢＬの軸方向寸法Ｘとリード（Ｌ）の平方根との比（Ｘ／√Ｌ）は、０．３以上とされることが好ましいが、この数値範囲に限定されるものではない。
【００２９】
ハウジング４は、雌ねじ部１０の他、第一収容部４ａと第二収容部４ｂとを区画する隔壁１８と、付勢部材８を支持するスラスト軸受１９とを備える。隔壁１８は、モータ２の回転軸６が挿通される孔２０を有する。スラスト軸受１９は、隔壁１８により支持されるとともに、付勢部材８の端部を支持している。
【００３０】
以下、上記構成の直動アクチュエータ１の動作について説明する。
【００３１】
モータ２の駆動により回転軸６が回転すると、その回転運動がねじ機構３（運動変換機構）によりねじ軸７の直線運動に変換される。この場合において、付勢部材８は、ねじ軸７を前方に付勢しており、ねじ軸７の雄ねじ部１２の進み側フランク面１２ａは、ハウジング４に係る雌ねじ部１０の進み側フランク面１０ａに接触した状態となっている。ねじ軸７は、雄ねじ部１２と雌ねじ部１０との螺合の作用により、回転軸６とともに回転しながら前方の操作対象Ｐに向かって移動（前進）する。これにより、ねじ軸７は操作部１１を操作対象Ｐに接触させて操作する。ねじ軸７が所定角度の回転を行うと、回転規制機構９の第一係止部１６と第二係止部１７とが接触し、ねじ軸７の回転及び軸方向移動が規制される。
【００３２】
例えば操作対象Ｐに衝撃が加わり、当該衝撃がねじ軸７に作用した場合、ねじ軸７は後方に移動しようとする。このとき、ねじ機構３は、ねじ軸７を前方に付勢する付勢部材８の弾性復元力により、この衝撃を吸収できる。衝撃の程度により、雄ねじ部１２の進み側フランク面１２ａが雌ねじ部１０の進み側フランク面１０ａから離れる場合（図４において二点鎖線で示す場合）がある。この場合であっても、付勢部材８はさらに圧縮され、増加した弾性復元力によって当該衝撃を吸収する。衝撃吸収後、付勢部材８はねじ軸７を前方に移動させ、雄ねじ部１２の進み側フランク面１２ａを雌ねじ部１０の進み側フランク面１０ａに再び接触させる。
【００３３】
本実施形態では、ねじ軸７に衝撃が加わった場合であっても、付勢部材８の弾性復元力及びバックラッシＢＬによって、雄ねじ部１２の追い側フランク面１２ｂが雌ねじ部１０の追い側フランク面１０ｂに接触することが防止される。これにより、雄ねじ部１２と雌ねじ部１０との噛み込みを確実に防止できる。
【００３４】
また、付勢部材８をコイルばねにより構成し、ねじ軸７の小径部１４に当該コイルばねを挿通することで、直動部材としてのねじ軸７の退避スペースであるハウジング４の第二収容部４ｂ内に付勢部材８を好適に配置できるとともに、付勢部材８をねじ軸７に対して容易に取り付けることができる。
【００３５】
また、ハウジング４の第二収容部４ｂに雌ねじ部１０を形成することで、ねじ軸７の雄ねじ部１２に螺合するナット部材を別途用意する必要がなくなり、直動アクチュエータ１の部品点数を可及的に低減できる。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３７】
上記の実施形態では、モータ２の回転軸６とねじ機構３のねじ軸７とを軸方向に相対移動可能に連結した例を示したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、モータ本体５を軸方向移動可能となるようにハウジング４の第一収容部４ａに収容し、モータ２の回転軸６をねじ軸７の挿入孔１５に圧入し、ねじ軸７と回転軸６とが一体に回転及び軸方向移動するように構成してもよい。
【００３８】
この形態において、モータ２の回転軸６が回転すると、ねじ機構３のねじ軸７は、当該回転軸６とともに回転しながら、雄ねじ部１２と雌ねじ部１０との螺合によって前方（又は後方）に進出（又は退避）する。このとき、モータ本体５は、ハウジング４の第一収容部４ａ内において、ねじ軸７とともに前方（又は後方）に進出（又は退避）する。この形態では、ハウジング４の第一収容部４ａにモータ本体５の回転を防止しつつ軸方向の移動を許容する回り止め機構が設けられることが好ましい。
【００３９】
上記の実施形態では、付勢部材８をコイルばねにより構成した例を示したが、本発明はこの構成に限定されず、コイルばね以外のばね部材や、ばね部材以外の弾性部材によって付勢部材８を構成してもよい。また、付勢部材８は、弾性部材に限らず、ねじ軸７を付勢する力を生じ得る部材であればよい。
【００４０】
上記の実施形態では、ハウジング４の内部にねじ機構３の構成要素である雌ねじ部１０が形成された直動アクチュエータ１を例示したが、本発明はこの構成に限らず、ハウジング４内にナットを配置してもよく、あるいはハウジング４以外の部材に雌ねじ部１０を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１            直動アクチュエータ
２            モータ
３            ねじ機構（運動変換機構）
４            ハウジング
７            ねじ軸
８            付勢部材
１０            雌ねじ部
１２            雄ねじ部
ＢＬ          バックラッシ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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