(57)【要約】【課題】ギアに潤滑剤を補充できるリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】リニアアクチュエータ２は、モータ３の回転により、スライド部材１３が直動する。リニアアクチュエータ２は、二段ギア６、出力ギア５、リングギア７を備えている。出力ギア５の二段ギア６に対向する面に第１凸条５ｃが設けられているとともに第１凸条５ｃと第１対向面６ｅの間に潤滑剤９ａが充填されている。二段ギア６のリングギア７に対向する面に第２凸条６ｃが設けられているとともに、第２凸条６ｃと第２対向面７ｂの間に潤滑剤９ｂが充填されている。コントローラ２７は、スライド部材１３がストッパ１５ａに当接した状態で、第１凸部５ｃと第２凸部６ｃがそれぞれの対向面に接するように出力ギア５が軸線方向にずれるまで、スライド部材１３がストッパ１５ａに近づく方向にモータ３を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が空洞のモータシャフトであって回転軸線から偏心している偏心体が一端に設けられている前記モータシャフトを備えているモータと、
外歯ギアと内歯ギアが軸線方向で連結している二段ギアであり、中心孔が前記偏心体に係合しており、前記外歯ギアが前記内歯ギアよりも前記モータの本体に近い側に位置している二段ギアと、
ケースに固定されているとともに前記外歯ギアに係合しており、前記外歯ギアとともに第１遊星歯車構造を構成しているリングギアと、
前記内歯ギアに係合しており、前記内歯ギアとともに第２遊星歯車構造を構成している出力ギアと、
前記モータシャフトの内側を貫通しており、一端が前記出力ギアに固定されており、外周に雄ネジが設けられているネジシャフトと、
前記雄ネジと係合しており、前記ネジシャフトの回転にともなって前記回転軸線の方向に移動するナットと、
前記ナットに連結されており、前記回転軸線に沿って前記出力ギアとは反対方向に延びているスライド部材と、
前記スライド部材の前記出力ギアの側への移動を規制するストッパと、
前記モータを制御するコントローラと、
を備えており、
前記二段ギアと前記出力ギアの互いに対向する面の一方に他方に向けて突出する環状の第１凸条が設けられているとともに当該第１凸条の頭頂面と当該頭頂目に対向している第１対向面の間に潤滑剤が充填されており、
前記二段ギアと前記リングギアの互いに対向する面の一方に他方に向けて突出する環状の第２凸条が設けられているとともに当該第２凸条の頭頂面と当該頭頂面に対向している第２対向面の間に潤滑剤が充填されており、
前記コントローラは、前記スライド部材が前記ストッパに当接した状態で、前記第１凸部の頭頂面が前記第１対向面に接するとともに前記第２凸部が前記第２対向面に接するように前記出力ギアが前記軸線方向にずれるまで、前記スライド部材が前記ストッパに近づく方向に前記モータを駆動する、リニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、遊星歯車機構を使ってスライド部材を進退させることのできるリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のギアが係合している減速機はギア同士が円滑に連動するように、ギア表面に潤滑剤が塗布されている。潤滑剤が切れるとギア同士の連動が円滑でなくなり、効率が低下する。そこで、使用中に潤滑剤を供給する構造が減速機に備わっているとよい。特許文献１には、潤滑剤供給構造を有するモータ内蔵ローラが開示されている。そのローラは、遊星歯車機構を用いてモータの回転を減速してローラに伝える。そのローラは、ローラ内部で環状に配置された複数のピニオンオンギアの間にグリス（潤滑剤）を貯めるグリス収容部を備えている。グリス収容部には孔が設けられており、キャリアの回転に伴って少しずつグリス収容部からギアの表面へグリスが供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１６／０１７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本明細書は、二段の偏心揺動型の遊星歯車機構を用いたリニアアクチュエータに関し、その構造的特徴を活用した潤滑剤供給技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示するリニアアクチュエータは、モータの回転力をその回転軸線方向の直線動作に変換するデバイスである。リニアアクチュエータは、モータと、二段ギアと、リングギアと、出力ギアと、ネジシャフトと、ナットと、スライド部材と、ストッパと、コントローラを備えている。モータは、内部が空洞のモータシャフトを備えている。モータシャフトの一端に、回転軸線から偏心している偏心体が設けられている。二段ギアは、外歯ギアと内歯ギアが軸線方向で連結しているギアである。二段ギアは、中心孔が偏心体に係合しており、外歯ギアが内歯ギアよりもモータの本体に近い側に位置している。リングギアは、ケースに固定されているとともに、二段ギアの外歯ギアに係合している。リングギアは、外歯ギアとともに第１遊星歯車構造を構成する。出力ギアは、内歯ギアに係合しており、内歯ギアとともに第２遊星歯車構造を構成する。ネジシャフトは、モータシャフトの内側を貫通しており、一端が出力ギアに固定されている。ネジシャフトの外周には雄ネジが設けられている。ナットは、雄ネジと係合している。ナットは、ネジシャフトの回転にともなって回転軸線の方向に移動可能である。スライド部材は、ナットに連結しており、回転軸線に沿って出力ギアとは反対方向に延びている。ストッパは、スライド部材の出力ギアの側への移動を規制する。コントローラは、モータの回転を制御する。
【０００６】
二段ギアと出力ギアの互いに対向する面の一方に他方に向けて突出する環状の第１凸条が設けられているとともに第１凸条の頭頂面とその頭頂面に対向している第１対向面の間に潤滑剤が充填されている。二段ギアとリングギアの互いに対向する面の一方に他方に向けて突出する環状の第２凸条が設けられているとともに第２凸条の頭頂面とその頭頂面に対向している第２対向面の間に潤滑剤が充填されている。
【０００７】
コントローラは、スライド部材がストッパに当接した状態で、第１凸部の頭頂面が第１対向面に接するとともに第２凸部が第２対向面に接するように出力ギアが軸線方向にずれるまで、スライド部材がストッパに近づく方向にネジシャフトが回転するようにモータを制御する。
【０００８】
コントローラの上記制御による動きを説明する。ストッパと接触しているスライド部材をさらにストッパに近づける方向にモータを回転させると、ネジシャフトがスライド部材に近づく方向に反力を受ける。その反力は、ネジシャフトの一端に固定されている出力ギアに伝わる。出力ギアのモータ本体の側には二段ギアが位置している。反力により出力ギアは、二段ギアに近づく方向に移動する。そして、第１頭頂面が第１対向面に接し、第２頭頂面が第２対向面に接する。第１頭頂面と第１対向面の間から潤滑剤が押し出され、二段ギアの内歯ギアの表面に潤滑剤が供給される。同様に、第２頭頂面と第２対向面の間から潤滑剤が押し出され、二段ギアの外歯ギアの表面に潤滑剤が供給される。
【０００９】
上記の通り、本明細書が開示するリニアアクチュエータは、二段ギアを使った遊星歯車機構の構造的特徴を活用して、ギアの表面に潤滑剤を充填することができる。さらに、本明細書が開示するリニアアクチュエータは、第１／第２頭頂面がそれらの対向面に接するようにモータを特別に制御したときだけ、潤滑剤がギア表面に供給される。それゆえ、潤滑剤が常に少しずつ供給されるのではなく、必要なときにだけ潤滑剤をギア表面に供給することができる。
【００１０】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例のリニアアクチュエータの断面図である（スライド部材が可動範囲の後端に位置した状態）。
【図２】実施例のリニアアクチュエータの断面図である（スライド部材が前進した状態）。
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】実施例のリニアアクチュエータの断面図である（第１凸条が二段ギアと接触した状態）。
【図６】実施例のリニアアクチュエータの断面図である（第２凸条がリングギア側面と接触した状態）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を参照して実施例のリニアアクチュエータ２を説明する。実施例のリニアアクチュエータ２は、自動車のブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けるデバイスである。図１、図２にリニアアクチュエータ２の断面図を示す。リニアアクチュエータ２は、電気モータ３によって、ブレーキパッド１４を図中の座標系のＸ軸方向に進退させる機構を備えている。説明の便宜上、座標系の＋Ｘ方向を「前」と定義し、−Ｘ方向を「後」と定義する。図１は、ブレーキパッド１４を支持しているスライド部材１３が可動範囲の後端に位置している状態を示している。図２は、スライド部材１３が所定の距離だけ前進した状態を示している。
【００１３】
リニアアクチュエータ２の構造を説明する。リニアアクチュエータ２は、モータ３、二段ギア６、リングギア７、出力ギア５、ネジシャフト８、スライド部材１３、ブレーキパッド１４、コントローラ２７を備えている。モータ３は、ケース２０に固定されているステータ３ｂ（モータコイル）と、モータ３の出力軸に相当するモータシャフト３ｃと、ステータ３ｂに対向するようにモータシャフト３ｃに取り付けられているロータ３ａ（モータマグネット）を備えている。モータシャフト３ｃは、ベアリング２１に支持されている。
【００１４】
モータシャフト３ｃの一端には、偏心体４が設けられている。偏心体４は、円柱形状であり、その中心線Ｃ１は、モータシャフト３ｃの回転軸線ＣＬから径方向に距離ｄＲだけ偏心している。偏心体４は、ベアリング２３を介して二段ギア６の中心孔６ｄに嵌合している。二段ギア６は、外歯ギア６ａと内歯ギア６ｂが軸線方向で連なったものである。内歯ギア６ｂの直径は外歯ギア６ａの直径よりも大きい。二段ギア６は、外歯ギア６ａが内歯ギア６ｂよりもモータ３の本体に近い側に位置する向きで配置されている。二段ギア６は、偏心体４に嵌合しているので、モータシャフト３ｃが回転すると、半径ｄＲで回転軸線ＣＬの回りに公転する。モータ３は、コントローラ２７によって制御される。
【００１５】
外歯ギア６ａは、ケース２０に固定されているリングギア７に係合している。図１のIII−III線に沿った断面を図３に示す。図３に示すように、リングギア７と外歯ギア６ａは、一か所で係合しており、両者は、第１遊星歯車機構３１を構成する。
【００１６】
二段ギア６の内歯ギア６ｂには、出力ギア５が係合している。図１のIV-IV線に沿った断面を図４に示す。図４に示すように、出力ギア５と内歯ギア６ｂは、一か所で係合しており、両者は第２遊星歯車機構３２を構成する。
【００１７】
モータ３のモータシャフト３ｃは内側が空洞であり、その空洞をネジシャフト８が貫通している。ネジシャフト８の一端に出力ギア５が固定されている。ネジシャフト８の外周には雄ネジが設けられている。出力ギア５は、図中の右側の側面がニードルベアリング２４で支持されている。ニードルベアリング２４は、出力ギア５とネジシャフト８が図中の右側へ移動することを規制する。
【００１８】
ネジシャフト８の雄ネジには、ナット１２が係合している。ナット１２は、不図示の機構により、回転を規制されつつ、回転軸線ＣＬの方向に移動可能に支持されている。ネジシャフト８とナット１２の間には不図示のボールベアリングが挟まれており、ネジシャフト８とナット１２は、ボールネジ構造を構成する。ネジシャフト８が回転すると、ナット１２は回転軸線ＣＬに沿って移動する（図２参照）。ナット１２には、スライド部材１３が連結されている。スライド部材１３は、ナット１２から、出力ギア５とは反対の側へ延びている。スライド部材１３は、キャップ１５とゴムシール１６で支持されている。キャップ１５には、左側に突出するストッパ１５ａが設けられている。ストッパ１５ａは、スライド部材１３の移動範囲の後端を規制する。別言すれば、ストッパ１５ａは、スライド部材１３の出力ギア５の側への移動を規制する。
【００１９】
先に述べたように、モータ３が回転すると、スライド部材１３がＸ方向に進退する。その仕組みを説明する。
【００２０】
モータシャフト３ｃが回転すると、偏心体４が回転軸線ＣＬの回りを半径ｄＲで公転する。偏心体４は、ベアリング２３を介して二段ギア６の中心孔６ｄに係合している。従って二段ギア６が半径ｄＲで公転する。図３に示されているように、二段ギア６の外歯ギア６ａはケース２０に固定されているリングギア７に一か所で係合している。外歯ギア６ａとリングギア７は、第１遊星歯車機構３１を構成する。外歯ギア６ａは、リングギア７との係合箇所を変えながら公転する。外歯ギア６ａの歯数はリングギア７の歯数よりも１乃至２少ない。例えば、図３において、偏心体４とともに二段ギア６が時計回りに１回公転すると、二段ギア６は、リングギア７との歯数差に応じて反時計回りに自転する。
【００２１】
一方、二段ギア６の内歯ギア６ｂは、出力ギア５と係合している（図４参照）。図４に示すように、二段ギア６の内歯ギア６ｂは、出力ギア５と一か所で係合しており、両者は第２遊星歯車機構３２を構成する。二段ギア６が時計回りに公転しつつ反時計回りに自転すると、出力ギア５も反時計回りに自転する。出力ギア５に固定されているネジシャフト８も自転する。
【００２２】
ネジシャフト８の自転に伴って、ナット１２が回転軸線ＣＬに沿って直線移動する。ナット１２に固定されているスライド部材１３も回転軸線ＣＬに沿って直線移動する。こうして、モータ３の回転がスライド部材１３の直線動作に変換される。モータ３が逆転すると、スライド部材１３の移動方向も反転する。第１遊星歯車機構３１と第２遊星歯車機構３２を備えており、大きな減速比を得られるリニアアクチュエータ２は、強力な押し付け荷重が必要とされるブレーキアクチュエータに適している。
【００２３】
ギアの円滑な回転には、潤滑剤が不可欠である。実施例のリニアアクチュエータ２も、ギアには潤滑剤が塗布されている。しかし、長期間にわたる使用により、ギアの表面の潤滑剤が不足してくるおそれがある。実施例のリニアアクチュエータ２は、二段ギア６の外歯ギア６ａとリングギア７の係合部、及び、内歯ギア６ｂと出力ギア５の係合部に潤滑剤を供給する機構を備えている。次に、潤滑剤を供給する機構について説明する。
【００２４】
出力ギア５は、二段ギア６の対向する面（第１対向面６ｅ）に向けて突出する第１凸条５ｃを備えている。第１凸条５ｃは、回転軸線ＣＬを中心に環状を成している。第１凸条５ｃの頭頂面と第１対向面６ｅの間に潤滑剤９ａが充填されている。
【００２５】
また、二段ギア６は、リングギア７の対向する面（第２対向面７ｂ）に向けて突出する第２凸条６ｃを備えている。第２凸条６ｃは、回転軸線ＣＬを中心に環状をなしている。第２凸条６ｃの頭頂面と第２対向面７ｂの間にも、潤滑剤９ｂが充填されている。潤滑剤９ａ、９ｂは、グリスである。
【００２６】
第１凸条５ｃが第１対向面６ｅに接すると、潤滑剤９ａが押し出され、ギアの噛み合い部に補充される。第２凸条６ｃが第２対向面７ｂに接すると、潤滑剤９ｂが押し出され、ギアの噛み合い部に補充される。リニアアクチュエータ２は、その構造を活用して、第１凸条５ｃと第２凸条６ｃをそれぞれ、対向面に接触させ、グリスをギア噛み合い部に補充することができる。
【００２７】
図５を参照しつつ、第１凸条５ｃが第１対向面６ｅに接触するまでの動作を説明する。コントローラ２７は、スライド部材１３がストッパ１５ａに当接した状態で、さらにスライド部材１３が出力ギア５に近づく方向にモータ３を駆動する。スライド部材１３はストッパ１５ａに当接しているため、それ以上は後退できない。従って、ネジシャフト８に、図５の左方向の反力（矢印Ａ参照）が発生する。この反力により、出力ギア５がモータ３の本体に近づく方向に移動する。その結果、第１凸条５ｃは第１対向面６ｅに当接する。そして、潤滑剤９ａ（図１、図２参照）が矢印Ｂの方向へ押し出される。即ち、潤滑剤９ａは、内歯ギア６ｂと出力ギア５の間に供給される。
【００２８】
次に、図６を参照しつつ、第２凸条６ｃが第２対向面７ｂに接触するまでの動作を説明する。コントローラ２７は、図５の状態からさらに、スライド部材１３が出力ギア５に近づく方向にモータ３を駆動する（図６参照）。なお、図５の状態で、出力ギア５はモータシャフト３ｃの端面に当接している。スライド部材１３はストッパ１５ａに当接しており、右方向へ移動できない。それゆえ、ネジシャフト８が左方向へ移動する。図６の矢印Ｃ、Ｄが示すように、ネジシャフト８とモータシャフト３ｃが、図中の左方向に移動する。そうすると、出力ギア５が二段ギア６をモータ３の本体の側へ押す。出力ギア５に押された二段ギア６は、モータ３の本体に近づく方向に移動する。その結果、第２凸条６ｃは第２対向面７ｂに当接する。そして、潤滑剤９ｂ（図１、図２参照）が矢印Ｅの方向へ押し出される。即ち、潤滑剤９ｂは、外歯ギア６ａとリングギア７の間に供給される。
【００２９】
以上説明したように、ストッパ１５ａに当接しているスライド部材１３をさらに出力ギア５の側へ移動するようにモータ３を制御したときに、第１凸条５ｃ（第２凸条６ｃ）が第１対向面６ｅ（第２対向面７ｂ）に当接し、潤滑剤が供給される。リニアアクチュエータ２の通常の動作時には、コントローラ２７は、スライド部材１３がストッパ１５ａに当接したところでモータ３を停止する。その場合、潤滑剤は供給されない。即ち、実施例のリニアアクチュエータ２は、必要なときに、潤滑剤をギアの表面に補充することができる。例えば、コントローラ２７は、リニアアクチュエータ２が一定の使用期間が経過した後に上記した潤滑剤の補充動作を行うように構成されているとよい。
【００３０】
第２凸条６ｃが第２対向面７ｂに当接した後、モータシャフト３ｃと出力ギア５は、次の通り、元の位置に戻る。モータ３を反転回転させると、出力ギア５をモータ３の本体の側へ押し付けていた力が消滅する。図６の状態では、ロータ３ａ（モータマグネット）はステータ３ｂ（モータコイル）に対して回転軸線ＣＬの方向でずれている。モータ３を逆回転させると、ロータ３ａ（モータマグネット）の磁力により、モータシャフト３ｃは、ロータ３ａがステータ３ｂに正対する元の位置に戻る。また、モータ３を反転回転させると、ナット１２（スライド部材１３）は、前進する。出力ギア５は、その反力によって後退する。出力ギア５は、ニードルベアリング２４に当接する元の位置に戻る。
【００３１】
以上説明したように、実施例のリニアアクチュエータ２は、その構造を利用して、任意のときにギアに潤滑剤を補充することができる。
【００３２】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例では、出力ギア５に環状の第１凸条５ｃが設けられていた。第１凸条は、出力ギア５と二段ギア６の互いに対向する面の一方に設けられていればよい。同様に、第２凸条は、リングギア７と二段ギア６の互いに対向する面の一方に設けられていればよい。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
２：リニアアクチュエータ
３：モータ
３ａ：ロータ
３ｂ：ステータ
３ｃ：モータシャフト
４：偏心体
５：出力ギア
５ｃ：第１凸条
６：二段ギア
６ａ：外歯ギア
６ｂ：内歯ギア
６ｃ：第２凸条
６ｄ：中心孔
６ｅ：第１対向面
７：リングギア
７ｂ：第２対向面
８：ネジシャフト
９ａ、９ｂ：潤滑剤
９ｂ：潤滑剤
１２：ナット
１３：スライド部材
１４：ブレーキパッド
１５：キャップ
１５ａ：ストッパ
１６：ゴムシール
２０：ケース
２１、２３：ベアリング
２４：ニードルベアリング
２７：コントローラ
３１：第１遊星歯車機構
３２：第２遊星歯車機構
【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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【図６】
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