(57)【要約】【課題】作動性と位置決め精度を両立できるアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータ１は、外周面に螺旋状の転動溝が形成されたねじ軸１０と、上記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝とねじ軸１０の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介してねじ軸１０に螺合するナット２０とを有して、ねじ軸１０とナット２０とが相対的に回転することにより、ねじ軸１０又はナット２０が軸方向に直動する直動部材２として機能する。直動部材２（ねじ軸１０）には、相手部材５０に直動部材２が付勢する際に、直動部材２を上記軸方向に相対移動不能且つ径方向に相対移動可能にする制限機構４０が直動部材２に設けられる。【選択図】図１
2014052002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の転動溝が形成されたねじ軸と、
前記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と前記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナットとを有して、前記ねじ軸と前記ナットとが相対的に回転することにより、前記ねじ軸又は前記ナットが軸方向に直動する直動部材として機能するアクチュエータであって、
前記直動部材が直動することによって前記直動部材に連結される相手部材に前記直動部材が付勢する際に、前記直動部材を前記軸方向に相対移動不能且つ径方向に相対移動可能にする制限機構が前記直動部材に設けられたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記制限機構が、前記相手部材に接触する前記直動部材の端部に形成された低摩擦コーティング層であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記制限機構が、前記相手部材に接触する前記直動部材の端部に形成された孔部と、該孔部に遊嵌された球体とを有してなることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじを用い、自動車や二輪、船舶用に好適なアクチュエータに関し、特に、ブレーキ用アクチュエータに適したアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。このようなボールねじを用いたアクチュエータにおいては、直動と回転との変換部であるボールねじの作動性の向上が求められる。
このようなボールねじの作動性を向上させることを目的とした技術が特許文献１に開示されている。この特許文献１によれば、出力軸（ねじ軸）と相手部材との間に弾性体が設けられている。これにより、相手部材のストロークが小さい用途でも、ねじ軸移動量（ナット回転量）が増えるため、全領域で潤滑されて作動性が向上するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１３５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、ボールねじの作動性は確保できるが、ボールねじを用いた多くのアクチュエータで要求される位置決め精度が低下するため、検討の余地があった。
そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、作動性と位置決め精度とを両立できるアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための本発明のある実施形態のアクチュエータは、外周面に螺旋状の転動溝が形成されたねじ軸と、
上記転動溝に対応する転動溝が内周面に形成され、該転動溝と上記ねじ軸の転動溝とによって形成される転動体転動路に配設された複数の転動体を介して上記ねじ軸に螺合するナットとを有して、上記ねじ軸と上記ナットとが相対的に回転することにより、上記ねじ軸又は上記ナットが上記軸方向に直動する直動部材として機能するアクチュエータである。
【０００６】
そして、上記直動部材が直動することによって上記直動部材に連結される相手部材に上記直動部材が付勢する際に、上記直動部材を上記軸方向に相対移動不能且つ径方向に相対移動可能にする制限機構が上記直動部材に設けられている。
このような構成によれば、ボールねじを構成するナット、ねじ軸、ボールの製造誤差、組付誤差により、ボールの引っかかりが生じた場合にも、直動部材が触れ回ることができる。このため、直動と回転との滑らかな変換が可能となり、作動性を向上できる。また、上記直動部材が、軸方向に相対移動不能となっているので、位置決め精度も確保できる。よって、作動性と位置決め精度とを両立できるアクチュエータを提供することができる。
【０００７】
また、本発明の他の実施形態のアクチュエータは、上記制限機構が、上記相手部材に接触する上記直動部材の端部に形成された低摩擦コーティング層であってもよい。
また、本発明の他の実施形態のアクチュエータは、上記制限機構が、上記相手部材に接触する上記直動部材の端部に形成された孔部と、該孔部に遊嵌された球体とを有してなるとしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、作動性と位置決め精度とを両立できるアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のアクチュエータの第１の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。
【図２】本発明のアクチュエータの第１の実施形態における変形例の構成を示す側面図である。
【図３】本発明のアクチュエータの第２の実施形態における構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。
【図４】本発明のアクチュエータの第３の実施形態における構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。
【図５】本発明のアクチュエータの第３の実施形態における変形例の構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のアクチュエータの実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明のアクチュエータの第１の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。また、図２は、本発明のアクチュエータの第１の実施形態における変形例の構成を示す側面図である。
【００１１】
＜構成＞
図１に示すように、本実施形態のアクチュエータ１は、ねじ軸１０と、ナット２０とを有する。ねじ軸１０及びナット２０は、複数の転動体（ボール）３０を介して螺合している。ナット２０は、ねじ軸１０の外径より大きい内径で筒状に形成されている。ねじ軸１０の外周面には、軸方向に螺旋状に転動溝１０ａが形成されている。また、ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の転動溝１０ａに対向するように転動溝２０ａが形成されている。転動溝１０ａと転動溝２０ａとによって形成された転動路において転動体３０は転動可能とされている。そして、ねじ軸１０とナット２０とが相対的に回転することにより、ねじ軸１０又はナット２０が上記軸方向に直動する直動部材２として機能する。なお、本実施形態では、ねじ軸１０を直動部材２とした態様、すなわち、ナット２０が回転することによってねじ軸１０が直動する態様について説明する。
【００１２】
本実施形態のアクチュエータ１は、ねじ軸１０の相手部材５０に対向する端部１１に制限機構４０が設けられている。この制限機構４０は、ねじ軸１０（直動部材２）が直動することによって、ねじ軸１０に連結される相手部材５０にねじ軸１０が付勢する際に、ねじ軸１０を上記軸方向に相対移動不能且つ径方向に相対移動可能にする部材である。本実施形態では、この制限機構４０は、低摩擦コーティング層である。この低摩擦コーティング層を構成するコーティング材としてはフッ素樹脂、ＤＬＣ等が挙げられる。
このように、ねじ軸１０の端部１１に制限機構４０として、低摩擦コーティング層が設けられていることにより、ねじ軸１０の相手部材５０に対向する端部に低摩擦コーティング層が施されていない構成と比較すると摩擦による抵抗力が小さい。その結果、ねじ軸１０の端部１１は相手部材５０に対して、容易に径方向に移動可能である。
【００１３】
ここで、ナット、ねじ軸、ボール（転動体）の製造誤差、組付誤差により、ボールの引っかかりが生じた場合、ナットとねじ軸との中心軸が一致したまま固定されている（相対的に振れ回らない）と、ボールが引っかかりから脱するためには大きな推進力が必要となる。すなわち、ボールが引っかかりから脱出し易くなる位置に、ねじ軸とナットとが相対移動することができない。このため、ボールが引っかかりから脱出するためには、ボール、又は軌道面うちボールが引っかかっている部分、ねじ軸、ナットが弾性的に変形する必要があり、それを行うだけの推力がボールに負荷されることが必要である。
【００１４】
そこで、本実施形態では、ねじ軸１０の端部１１が、相手部材５０に対して、容易に径方向に移動可能とされているので、ねじ軸１０、ナット２０、ボール３０の製造誤差や、組付誤差により、ボール３０の引っかかりが生じた場合でも、ねじ軸１０が径方向に振れ回り、ボール３０が引っかかりから容易に脱出することができる。なお、相手部材５０のねじ軸１０に対向する面に低摩擦コーティングを施してもよい。
したがって、本実施形態の構成によれば、直動と回転との滑らかな変換が可能となり、作動性を向上できる。また、上記直動部材が、軸方向に相対移動不能となっているので、位置決め精度も確保できる。さらに、ボールねじを構成するナット、ねじ軸、ボールの製造誤差、組付誤差を許容できるのでコストを低減することができる。
【００１５】
＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例について、図２を参照して説明する。なお、図２では、ナット２０及びボール（転動体）３０を省略している。
図２に示すように、本実施形態の変形例としては、ねじ軸１０の相手部材５０に対向する側の端部１１に設けられる制限機構４０を球面状にしてもよい。
このような構成とすることにより、組立誤差、製造誤差により、相手部材５０とねじ軸１０が傾いて接触している場合、すなわち、相手部材５０のねじ軸と接触する面とねじ軸の軸線とが垂直ではない場合に、図１の構成では、ねじ軸１０が相手部材５０の面に倣って傾く可能性がある。
【００１６】
このように、ねじ軸１０が相手部材５０に倣って大きく傾くと、ねじ軸１０のねじ溝とナットのねじ溝とで形成された軌道が狭くなる部分と広くなる部分とができる。この結果、ボールねじの作動性が低下する。
図２の構成では、ねじ軸１０と相手部材５０とが点接触しているため、相手部材５０とねじ軸１０とが傾いても、ねじ軸が相手部材５０に倣って傾くことはない。
【００１７】
このため、作動性が低下することはなく、結果として本発明の効果を図１に示す構成よりも十分に発揮することができる。
なお、ねじ軸１０の相手部材５０に対向する側の端部１１に設けられる制限機構４０の形状は、球面状に限られず、断面形状が相手部材５０に対向する向きに円弧状をなしていればよい。
【００１８】
（第２の実施形態）
図３は、本発明のアクチュエータの第２の実施形態における構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。なお、本実施形態のアクチュエータは、制限機構の構成が上述した第１の実施形態と異なるだけであるため、第１の実施形態と重複又は相当する部材等については図に同一符号を付して説明を省略する。また、図３では、ナット２０及びボール（転動体）３０を省略した。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態のアクチュエータ１は、ねじ軸１０の相手部材５０に対向する側の端部１１に設けられる制限機構４０が設けられている。制限機構４０は、ねじ軸１０と外形を同じくした円柱形状をなす本体部４０Ａと、本体部４０Ａに形成され、相手部材５０側に開口する孔部４１と、該孔部４１に遊嵌された球体４２とを有する。すなわち、ねじ軸１０は、ボール３０を介してナット２０によって支持され、端部１１は平面部１１ａと球体４２の外形に応じて球面凹形状に形成された孔部４１とを有する。また、球体４２の直径は、ねじ軸１０の直径（軸方向に直交する面で切断したときの直径）よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
また、制限機構４０の本体部分４０Ａは、保持部材４１として、孔部４１から球体４２の脱落がないように、本体部分４０Ａの軸方向の厚さは、球体４２の半径より厚みがある（軸方向寸法が大きい）ことが好ましい。
また、制限機構４０は、ねじ軸１０の端部１１に固定される。この固定方法としては、係合、圧入嵌合、ねじによる固定等が挙げられる。
【００２１】
このような構成とすることにより、ねじ軸１０が相手部材５０やハウジング（図示せず）等に固定されておらず、ねじ軸１０と相手部材５０とは接触しているだけなので、ねじ軸１０はナット２０に対し径方向に振れ回ることができる。
また、相手部材５０とねじ軸１０とは球体４２を介して接触しているので、ねじ軸１０の端部１１は、相手部材５０に対し容易に径方向に移動することができる。
【００２２】
その結果、ねじ軸１０、ナット２０、ボール３０の製造誤差、組付誤差により、ボール３０の引っかかりが生じた場合でも、ねじ軸１０が径方向に振れ回ることにより、ボール３０が引っかかりから容易に脱出することができる。よって、従来と比較して作動性を向上することができる。また、ある程度の製造誤差を許容できるため、精度を上げるための加工が省略でき、加工コストを低減することができる。
さらに、本実施形態の変形例としては、制限機構４０の孔部４１を複数設け、これら複数設けられた孔部４１にそれぞれ球体４２を遊嵌させてもよい。
【００２３】
（第３の実施形態）
図４は、本発明に係るアクチュエータの第３の実施形態における構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。また、図５は、本発明のアクチュエータの第３の実施形態における変形例の構成を示す軸方向に沿う部分断面図である。なお、本実施形態のアクチュエータは、直動部材（ねじ軸）の構成が上述した第１の実施形態と異なるだけであるため、第１の実施形態と重複又は相当する部材等については図に同一符号を付して説明を省略する。また、図４及び図５では、ナット２０及びボール（転動体）３０を省略した。
図４に示すように、本実施形態のアクチュエータ１は、第１の実施形態と同様に、ねじ軸１０の相手部材５０に対向する端部１１が球面状に形成され、ねじ軸１０の相手部材５０に対向する面に、制限機構４０として、低摩擦コーティングが施されている。
【００２４】
また、ねじ軸１０は、第１部材１０Ａと第２部材１０Ｂとを有してなる。第１部材１０Ａは、ねじ軸１０の転動溝１０ａを有する部材である。また、第２部材１０Ｂは、第１部材１０Ａが直動することによって、相手部材５０にねじ軸１０が付勢する際に、第１部材１０Ａに対して相対的に、軸方向に相対移動不能且つ径方向に相対移動可能に連結された部材である。具体的には、第１部材１０Ａの相手部材５０に対向する側の端部に、相手部材５０側に開口する開口部１２が形成されている。この開口部１２には、相手部材５０に接触する円柱形状をなす第２部材１０Ｂが、軸方向に相対移動不能且つ径方向に相対移動可能に嵌入されている。そして、第２部材１０Ｂの相手部材５０に対向する面に、制限機構４０として、低摩擦コーティングが施されている。
【００２５】
なお、第２部材１０Ｂの剛性は、第１部材１０Ａの剛性よりも低いことが好ましい。また、第２部材１０Ｂの相手部材５０に対向する側の端部の具体的な形状としては、断面形状が相手部材５０に対向する向きに円弧状をなしていることが好ましい。
このように、制限機構４０だけでなく、ねじ軸１０を第１部材１０Ａと第２部材１０Ｂとに分割した構成とすることにより、ねじ軸１０は弾性変形しやすくなるため、ねじ軸１０がナット２０に対し、振れ回り易くなる。
【００２６】
＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例について、図５を参照して説明する。
図４の構成では、第１部材１０Ａに第２部材１０Ｂを圧入することでも上述の効果を得られるが、より高い効果（振れ回りやすくする）を得るためには、隙間をもって嵌合させることが好ましい。この隙間は、第１部材１０Ａと第２部材１０Ｂとの軸心が大きくずれない程度の大きさが好ましい。この隙間を大きくする場合は、図５のように、第１部材１０Ａと第２部材１０Ｂとの径方向位置の位置決めのための位置決め部材として、中間部材１０Ｃを用いても良い。
【００２７】
中間部材１０Ｃは、第１部材１０Ａ及び第２部材１０Ｂよりも剛性が低い材料からなる。より具体的には、第１部材１０Ａと第２部材１０Ｂとの相対的な振れ回りを阻害せず、かつ第１部材１０Ａと第２部材１０Ｂとの相対位置の位置決めができる程度の剛性を備える材料が好ましい。このような材料としては、弾性材料が挙げられる。
図５のような構成とすることで、第２部材１０Ｂが適切な位置で撓むことができる。この結果、第１部材１０Ａと相対的に振れ回ることができる。
なお、第１部材１０Ａと相対的と第２部材１０Ｂとの剛性の大小関係は問わない。これらは同等の剛性を備えていても良い。ただし、第２部材１０Ｂの撓みやすさを考慮すると、第２部材１０Ｂの剛性は第１部材１０Ａよりも低いことが好ましい。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、上述の実施形態では、ねじ軸を直動部材として制限機構を設けたが、ナットを直動部材として、上述と同様に制限機構をナットに設けてもよい。すなわち、上述の実施形態ではナット２０が回転することによってねじ軸１０が直動する構成について説明したが、ねじ軸１０が回転することによってナット２０を直動させる構成にも適用することができる。この場合、第１の実施形態では、球体４２を介してナット２０と相手部材５０とを連結する。第２の実施形態では、ナット２０に低摩擦コーティング層を施して相手部材５０と連結する。
【００２９】
さらに、本実施形態のアクチュエータ１は、自動車やニ輪、船舶用に適用できる。特に、ブレーキ用アクチュエータのように、直動部材２が相手部材５０を押すが、相手部材５０を引くことのないアクチュエータ、すなわち、相手部材５０から離れる方向に直動部材２が動く場合に、相手部材５０が直動部材２と同じ方向に動く、又は相手部材５０に押されて直動部材２がその方向に動くアクチュエータに適している。
【符号の説明】
【００３０】
１  アクチュエータ
１０  ねじ軸
１１  端部
１２  開口部
２０  ナット
３０  転動体
４０  制限機構
４１  孔部
４２  球体
４３  中間部材
５０  相手部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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