(57)【要約】【課題】スプライン軸部及びスプライン孔部のスプライン結合時の歯のずれを許容しつつ、縮み方向のストロークエンドにおける直線運動要素の端面の位置が許容範囲に入る最小限のスプライン軸部及びスプライン孔部のスプライン歯の歯数を決めることができる直動アクチュエータを提供する。【解決手段】スプライン軸部３２及びスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置に対してスプライン歯をずらしても、縮み方向のストロークエンドにおける突起３６の回転運動要素２２側の軸方向端面と、この軸方向端面に対向している回転運動要素の端面との間の距離が所定の許容範囲Ｓ内となるように、スプライン軸部及びスプライン孔部の歯数を設定する。【選択図】図９
2019113168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動要素及び直線運動要素を有し、前記回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、
前記ボールねじ機構は、前記直線運動要素に設けた突起を有し、
前記突起は、内周面にスプライン孔部を形成した円筒部の外周面に形成され、
前記円筒部は、前記直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部に前記スプライン孔部をスプライン結合することで前記直線運動要素に固定され、
前記突起は、前記直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて前記回転運動要素に形成した係止部が当接することで前記回転運動要素の回転運動を規制する直動アクチュエータにおいて、
前記スプライン軸部及び前記スプライン孔部の狙いのスプライン嵌合位置に対してスプライン歯をずらしても、前記縮み方向のストロークエンドにおける前記突起の回転運動要素側の軸方向端面と、当該軸方向端面に対向している前記回転運動要素の端面との間の距離が所定の許容範囲内となるように、前記スプライン軸部及び前記スプライン孔部の歯数を設定していることを特徴とする直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記スプライン軸部は転造加工で形成されていることを特徴とする請求項１記載の直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記スプライン軸部及び前記スプライン孔部の歯数をＺ、
前記縮み方向のストロークエンドにおける前記突起の回転運動要素側の軸方向端面と、当該軸方向端面に対向している前記回転運動要素の端面との間の距離の所定の許容範囲をＳ、
前記ボールねじ機構のリードをＬｂ、
係数をＮとすると、以下の（１）式の関係を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の直動アクチュエータ。
Ｚ  ＞  （Ｎ  ×  Ｌｂ）  ／  Ｓ        …………（１）
【請求項４】
前記係数Ｎを３に設定することを特徴とする請求項３記載の直動アクチュエータ。
【請求項５】
前記係数Ｎを、３を上回る値に設定することを特徴とする請求項３記載の直動アクチュエータ。
【請求項６】
回転運動要素及び直線運動要素を有し、前記回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、
前記ボールねじ機構は、前記直線運動要素に設けた突起を有し、
前記突起は、内周面にスプライン孔部を形成した円筒部の外周面に形成され、
前記円筒部は、前記直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部に前記スプライン孔部をスプライン結合することで前記直線運動要素に固定され、
前記突起は、前記直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて前記回転運動要素に形成した係止部が当接することで前記回転運動要素の回転運動を規制する構成とされた直動アクチュエータの製造方法において、
前記ボールねじ機構の組付けが完了した後に、前記スプライン軸部に前記スプライン孔部をスプライン結合するとともに、
前記スプライン軸部及び前記スプライン孔部の狙いのスプライン嵌合位置に対してスプライン歯をずらしても、前記縮み方向のストロークエンドにおける前記突起の回転運動要素側の軸方向端面と、当該軸方向端面に対向している前記回転運動要素の端面との間の距離が所定の許容範囲内となるように、前記スプライン軸部及び前記スプライン孔部の歯数を設定することを特徴とする直動アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記スプライン軸部は転造加工で形成されていることを特徴とする請求項６記載の直動アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記スプライン軸部及び前記スプライン孔部の歯数をＺ、
前記縮み方向のストロークエンドにおける前記突起の回転運動要素側の軸方向端面と、当該軸方向端面に対向している前記回転運動要素の端面との間の距離の所定の許容範囲をＳ、
前記ボールねじ機構のリードをＬｂ、
係数をＮとすると、以下の（１）式の関係を有していることを特徴とする請求項６又は７に記載の直動アクチュエータの製造方法。
Ｚ  ＞  （Ｎ  ×  Ｌｂ）  ／  Ｓ        …………（１）
【請求項９】
前記係数Ｎを３に設定することを特徴とする請求項８記載の直動アクチュエータの製造方法。
【請求項１０】
前記係数Ｎを、３を上回る値に設定することを特徴とする請求項８記載の直動アクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備えた直動アクチュエータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の直動アクチュエータは、ボールねじ軸とこれに多数のボールを介して螺合するボールねじナットとを有するボールねじ機構を有し、ボールねじ軸及びボールねじナットの一方を回転駆動する回転運動要素とし、他方を直線移動させる直線運動要素としている。
上記直動アクチュエータには、直線運動要素の軸方向の移動を制限するためにストローク制限機構を備えているものがある（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の直動アクチュエータは、直線運動要素であるボールねじ軸のボールねじ部と、これに多数のボールを介して螺合する回転運動要素であるボールねじナットとを有するボールねじ機構を有した装置である。
【０００３】
特許文献１のストローク制限機構は、ボールねじ軸のボールねじ部と同軸に設けた軸部に半径方向に突出する突起を設け、ボールねじナットに係止部（特許文献１ではストッパー部と記載）を設けている。そして、ボールねじナットの回転によりボールねじ軸を縮み方向にストロークさせていき、そのストロークエンドにおいて突起が係止部に当接し、ボールねじナットの回転が規制されている。
突起は、内周面にスプライン孔部を形成した円筒部の外周面から半径方向に突出して形成されている。
ボールねじ軸の軸部の外周にはスプライン軸部が形成されており、円筒部のスプライン孔部がスプライン軸部にスプライン結合することで円筒部を固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２９３８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、直動アクチュエータは、縮み方向のストロークエンドにおける直動運動要素の軸端位置を微調整することで、直動運動要素の高精度動作を実現している。
特許文献１では、ボールねじ機構のリードをＬｂとし、歯数をＺとした場合に、スプライン軸部に対して円筒部のスプライン孔部のスプラインを周方向に１歯ずらすと、軸端位置がＬｂ／Ｚずれるので、スプライン孔部を周方向にずらすことで直動運動要素の軸端位置を微調整している（特許文献１の明細書段落番号００６９参照）。
【０００６】
このように、スプライン軸部及びスプライン孔部の回転方向の位相（スプライン嵌合位相）を変化させることで直動運動要素の軸端位置を微調整することができる。
ところで、スプライン軸部及びスプライン孔部の歯数が多ければ上記の方法を利用できるが、スプライン軸部及びスプライン孔部の歯数が少ないと１歯ずらす毎に軸端位置が大きくずれるので、スプライン嵌合位相を変化させて直動運動要素の軸端位置の調整を正確に行うことができない。
そこで、本発明は、スプライン軸部及びスプライン孔部のスプライン結合時の歯のずれを許容しつつ、縮み方向のストロークエンドにおける直線運動要素の端面の位置が許容範囲に入る最小限のスプライン軸部及びスプライン孔部のスプライン歯の歯数を決めることができる直動アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る直動アクチュエータは、回転運動要素及び直線運動要素を有し、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、ボールねじ機構は、直線運動要素に設けた突起を有し、突起は、内周面にスプライン孔部を形成した円筒部の外周面に形成され、円筒部は、直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部にスプライン孔部をスプライン結合することで直線運動要素に固定され、突起は、直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて回転運動要素に形成した係止部が当接することで回転運動要素の回転運動を規制する直動アクチュエータにおいて、スプライン軸部及びスプライン孔部の狙いのスプライン嵌合位置に対してスプライン歯をずらしても、縮み方向のストロークエンドにおける回転運動要素の軸方向端面に対する直線運動要素の軸方向端面の突出量が許容範囲内となるように、スプライン軸部及び前記スプライン孔部の歯数を設定している。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る直動アクチュエータの製造方法は、回転運動要素及び直線運動要素を有し、回転運動要素に伝達された回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を備え、ボールねじ機構は、直線運動要素に設けた突起を有し、突起は、内周面にスプライン孔部を形成した円筒部の外周面に形成され、円筒部は、直線運動要素の外周に形成したスプライン軸部にスプライン孔部をスプライン結合することで直線運動要素に固定され、突起は、直線運動要素の縮み方向のストロークエンドにおいて回転運動要素に形成した係止部が当接することで回転運動要素の回転運動を規制する構成とされた直動アクチュエータの製造方法において、ボールねじ機構の組付けが完了した後に、スプライン軸部にスプライン孔部をスプライン結合するとともに、スプライン軸部及びスプライン孔部の狙いのスプライン嵌合位置に対してスプライン歯をずらしても、縮み方向のストロークエンドにおける回転運動要素の軸方向端面に対する直線運動要素の軸方向端面の突出量が許容範囲内となるように、スプライン軸部及び前記スプライン孔部の歯数を設定するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る直動アクチュエータ及びその製造方法によれば、スプライン軸部及びスプライン孔部のスプライン結合時の歯のずれを許容しつつ、縮み方向のストロークエンドにおける直線運動要素の端面の位置が許容範囲に入る最小限のスプライン軸部及びスプライン孔部のスプライン歯の歯数を決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の直動アクチュエータを示す正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線上の断面図である。
【図５】ボールねじナットを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ｃ）のＤ−Ｄ線上の断面図である。
【図６】ボールねじ軸の要部を示す図であって、（ａ）はインボリュートスプライン軸部を拡大して示した図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線上の断面図である。
【図７】回り止め部材を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は正面図の要部拡大図、（ｄ）は断面図である。
【図８】ボールねじ機構の正面図である。
【図９】縮み方向のストロークエンドにおける直線運動要素に設けた突起と回転運動要素の係止部が当接している状態を示す模式図である。
【図１０】（ａ）は縮み方向のストロークエンドの前であって、直線運動要素に設けた突起と回転運動要素の係止部が小さな回転方向の位相で離れている状態、（ｂ）は、突起と係止部が大きな回転方向の位相で離れている状態を示す図である。
【図１１】縮み方向のストロークエンドにおける直線運動要素の端面が許容範囲の外に位置している状態を示す模式図である。
【図１２】本発明に係る歯数Ｚを求める式と係数Ｎ、直線運動要素の軸端の位置精度Ｓの関係を示す図である。
【図１３】本発明に係る係数Ｎによる歯数Ｚの調整について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１２】
また、以下に示す第１実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
なお、以下の説明で記載されている「上」、「下」、「底」、「前」、「後」等の方向を示す用語は、添付図面の方向を参照して用いられている。
【００１３】
［第１実施形態の直動アクチュエータの構成］
図１は、第１実施形態の直動アクチュエータを示す正面図、図２は側面図、図３は図１のＡ−Ａ線上の断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線上の断面図である。
図中、符号１０は直動アクチュエータであって、この直動アクチュエータ１０は、ともに例えばアルミニウム又はアルミニウム合金でダイキャスト成形された主ハウジング１１Ａ及び副ハウジング１１Ｂを有する。
主ハウジング１１Ａは、図３に示すように、電動モータ１２を前面側に装着するモータ装着部１３と、このモータ装着部１３と並列に配設されたボールねじ機構２０を背面側に装着するボールねじ機構装着部１４とを有する。これらモータ装着部１３及びボールねじ機構装着部１４は、互いの中心軸が平行となるように形成されている。
【００１４】
モータ装着部１３は、図３に示すように、前面側に形成された電動モータ１２の取付フランジ１２ａを取付けるフランジ取付部１３ａと、このフランジ取付部１３ａの背面側に形成された電動モータ１２の大径部１２ｂを挿入する大径孔部１３ｂと、この大径孔部１３ｂの背面側に連通する電動モータ１２の小径部１２ｃを挿入する小径孔部１３ｃと、この小径孔部１３ｃの背面側に連通するピニオン収納部１３ｄとを有する。
ボールねじ機構装着部１４は、背面側に形成したモータ装着部１３の小径孔部１３ｃに対応する位置に形成したボールねじ機構収納部１４ａと、このボールねじ機構収納部１４ａに連通して前方に延長する円筒部１４ｂと、この円筒部１４ｂの前端に連通するシール収納部１４ｃとを有する。
【００１５】
副ハウジング１１Ｂは、図３に示すように、主ハウジング１１Ａの背面側に形成したピニオン収納部１３ｄ及びボールねじ機構収納部１４ａを覆う形状に構成されている。この副ハウジング１１Ｂは、主ハウジング１１Ａのピニオン収納部１３ｄ及びボールねじ機構収納部１４ａに対応するピニオン収納部１６及びボールねじ機構収納部１７を形成し、さらに下部側にブリーザ１８を形成している。ここで、ボールねじ機構収納部１７には背面側に収容筒部１７ａを形成している。この収容筒部１７ａの後述するボールねじナット２２の軸方向端面と接触する位置にスラストニードル軸受１７ｂを配置している。
【００１６】
電動モータ１２は、図３に示すように、その出力軸１２ｄの先端にピニオンギヤ１５を装着している。そして、電動モータ１２をモータ装着部１３に装着する。この電動モータ１２の装着は、電動モータ１２をピニオンギヤ１５側からモータ装着部１３に挿入して、ピニオンギヤ１５をピニオン収納部１３ｄに収納した状態で、取付フランジ１２ａをフランジ取付部１３ａに取付けることにより行う。
一方、ボールねじ機構２０は、図４に示すように、主ハウジング１１Ａ及び副ハウジング１１Ｂのボールねじ機構収納部１４ａ及び１７にシール付の転がり軸受２１ａ及び２１ｂによって回転自在に支持されているボールねじナット２２と、このボールねじナット２２に多数のボール２３を介して螺合するボールねじ軸２４とを備えている。
【００１７】
ボールねじナット２２は、図５に示すように、内周面にボールねじ溝２５ａ及びボール循環溝２５ｂを形成したナット円筒部材２５で構成している。ここで、ボールねじナット２２のボール循環方式としては、図５（ｄ）に示すように、例えばボール循環部が１巻きに１箇所存在するＳ字状の循環溝２５ｂをボールねじナット２２と一体に形成した形態を採用している。そして、循環溝２５ｂは冷間鍛造によって形成され、ボールねじ溝２５ａは切削加工により形成される。
【００１８】
ナット円筒部材２５は、外周面における軸方向の両端部側をボールねじ機構収納部１４ａに転がり軸受２１ａ及び２１ｂを介して回転自在に支持されている。そして、ナット円筒部材２５の外周面の転がり軸受２１ａ及び２１ｂの内輪間にドリブン用スプライン軸部２５ｃを形成している。さらに、正面から見て扇状の凸条係止部２５ｄをナット円筒部材２５の前面側端面に一体に突出形成している。ここで、この凸条係止部２５ｄの周方向の側面は平面である。
【００１９】
また、ナット円筒部材２５は、図３に示すように、ドリブン用スプライン軸部２５ｃにドリブンギヤ２６をスプライン結合している。このドリブンギヤ２６は電動モータ１２の出力軸１２ｄに装着されたピニオンギヤ１５に噛合している。ドリブンギヤ２６には、内周面にドリブン用スプライン軸部２５ｃに噛合するインボリュートスプライン孔部２６ａを形成している。
ボールねじ軸２４は、図４に示すように、主ハウジング１１Ａに形成した円筒部１４ｂ及び副ハウジング１１Ｂに形成した収納筒部１７ａに装着されている。
【００２０】
このボールねじ軸２４は、軸方向の中央部より後端側（図４の右側）に形成されたボールねじ部３１と、このボールねじ部３１の前端側（図４の左側）に連接するボールねじ部３１より小径のインボリュートスプライン軸部３２と、このインボリュートスプライン軸部３２の前端に連接するインボリュートスプライン軸部３２より小径で、先端に二面幅３３ａを形成した連結軸部３３とで構成されている。
連結軸部３３には、直動アクチュエータ１０から軸方向移動が伝達される直動伝達装置が連結されている。
【００２１】
ボールねじ軸２４のインボリュートスプライン軸部３２は、転造加工でスプライン歯が形成されている。
ボールねじ軸２４のインボリュートスプライン軸部３２は、図６に示すように、プライン歯３８の間に歯底３９が形成されている。
この歯底３９は、図６（ｂ）に示すように、連結軸部３３側に第１歯底３９ａが軸方向に沿って形成され、ボールねじ部３１側に第１歯底３９ａより径寸法が大きい第２歯底３９ｂが形成され、第１歯底３９ａ及び第２歯底３９ｂの間に、第１歯底３９ａ側から第２歯底３９ｂ側に向かって徐々に径寸法が増大した傾斜歯底３９ｃが形成されている。
そして、上記構成の歯底３９は、インボリュートスプライン軸部３２の軸線を中心とした軸対象の位置に複数形成されている。
【００２２】
図３及び図４に示すように、回り止め部材３４の円筒部３５が、ボールねじ軸２４のインボリュートスプライン軸部３２にスプライン結合されている。この際、インボリュートスプライン軸部３２にスプライン結合した円筒部３５の軸方向の端面は、インボリュートスプライン軸部３２側のボールねじ部３１の端面３１ａに当接する。
回り止め部材３４は、図７に示すように、内周面にインボリュートスプライン孔部３５ａを形成した円筒部３５と、この円筒部３５の外周面に形成されて半径方向外方に突出するストッパー３６とを有している。
【００２３】
インボリュートスプライン孔部３５ａは、打抜き加工でスプライン歯が形成されている。
ストッパー３６は、軸方向から見て四角形状に突出している部位であり、円筒部３５の外周面の互いに周方向に離間した位置で立ち上がっている第１ストッパー周方向側面３６ａ及び第２ストッパー周方向側面３６ｂと、これら第１及び第２ストッパー周方向側面３６ａ，３６ｂの立上がり縁部で連結しているストッパー端面３６ｃとを有している。
【００２４】
第１ストッパー周方向側面３６ａは平面であり、後述するストロークエンドにおいてボールねじナット２２の凸条係止部２５ｄの周方向の平面とした側面が面接触状態で当接する。
なお、第１ストッパー周方向側面３６ａ及び凸条係止部２５ｄの周方向の側面の両者は平面に限らず、円筒面或いは球面の曲面であってもよい。
第２ストッパー周方向側面３６ｂは、ストッパー端面３６ｃから円筒部３５の外周面に向かうに従い、第１ストッパー周方向側面３６ａとの距離が徐々に増大している勾配面として形成されている。
【００２５】
図７（ｂ）に示すように、第１ストッパー周方向側面３６ａと円筒部３５の外周面が交差する位置を第１交差位置４３ａとし、第２ストッパー周方向側面３６ｂと円筒部３５の外周面が交差する位置を第２交差位置４３ｂとしている。
これにより、ストッパー３６は、ストッパー端面３６ｃの軸直交方向の幅寸法をａとし、第１交差位置４３ａ及び第２交差位置４３ｂの間のストッパー３６の基端側の軸直交方向の幅寸法をｂとすると、ａ  ＜  ｂ  の関係を有して形成されている。
また、図７（ｃ）に示すように、ストッパー３６の重心位置をＧとし、ストッパー３６の基端から重心位置Ｇまでの高さ寸法をｅ１とし、重心位置Ｇからストッパー端面３６ｃまでの高さ寸法をｅ２とすると、ｅ１  ＜  ｅ２  の関係を有して形成されている。
【００２６】
さらに、図７（ｄ）に示すように、回り止め部材３４は、円筒部３５の軸方向寸法をＬ１とし、ストッパー３６の軸方向寸法をＬ２とすると、Ｌ１  ＞  Ｌ２  の関係を有しているとともに、ストッパー３６は円筒部３５の一端側開口部に寄った位置で形成されている。
ここで、図７（ｄ）で示すように、ストッパー３６の円筒部３５が突出している側で軸方向を向いて形成されている側面をストッパー軸方向側面３６ｄと称する。
上記構成の回り止め部材３４は、ボールねじ軸２４のインボリュートスプライン軸部３２に、円筒部３５のインボリュートスプライン孔部３５ａがスプライン結合される。
【００２７】
そして、図３及び図８に示すように、回り止め部材３４のストッパー３６がボールねじナット２２の凸条係止部２５ｄに当接したときに、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置となる。
図４に示すように、ボールねじナット２２の軸長は、ボールねじ軸２４のボールねじ部３１の軸長と略同一寸法に設定されており、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置に移動すると、ボールねじ部３１の全域がボールねじナット２２に収納されている。
また、図４に示すように、主ハウジング１１Ａの円筒部１４ｂの内周面には、ガイド部材４０が装着されている。
【００２８】
ガイド部材４０は、円柱を断面で見て、円の直径以下の弦に沿った平面で軸方向に切断して形成される柱体であり、軸方向に沿った案内溝４０ｃが形成されている。
ガイド部材４０は、主ハウジング１１Ａの円筒部１４ｂに形成した支持孔４１ａの内部に保持されている。この案内溝４０ｃに、ボールねじ軸２４の回り止め部材３４のストッパー３６が係合している。
そして、ガイド部材４０の前端側の外周面には、円周方向に支持孔４１ａの突条４１ｃに係合する係合溝４０ｄが形成されている。
さらに、主ハウジング１１Ａには、ボールねじ機構装着部１４におけるシール収納部１４ｃにボールねじ軸２４の連結軸部３３の外周面に摺接するシール５０を装着し、このシール５０を止め輪５１によって固定している。
【００２９】
［インボリュートスプライン軸部及びインボリュートスプライン孔部のスプラインの歯数設定について］
回り止め部材３４のインボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２のスプライン結合は、ボールねじナット２２に多数のボール２３を介してボールねじ軸２４を組込んだ後に行われる。
図９（ａ）（ｂ）は、回り止め部材３４のストッパー３６及びボールねじナット２２の凸条係止部２５ｄが当接してボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置まで移動した状態を示している。
【００３０】
図９（ｂ）に示すように、ストッパー３６のストッパー軸方向側面３６ｄの軸方向位置には、設計上の理想の位置がある。このストッパー軸方向側面３６ｄの軸方向の理想位置は、ボールねじナット２２の軸方向端面との軸方向距離がＸの寸法であり、ボールねじ軸２４の連結軸部３３に連結している直動伝達装置の能力が最適に発揮できる位置であり、ストッパー３６が縮み方向のストロークエンド位置から伸び方向に逆回転しても凸条係止部２５ｄに接触しない位置である。
このストッパー軸方向側面３６ｄの軸方向の理想位置は、一定の幅を持たせて所定の許容範囲Ｓに設定されている。なお、許容範囲Ｓの値は、例えば０．３mmに設定されている。
ところで、インボリュートスプライン孔部３５ａは打抜き加工で形成され、インボリュートスプライン軸部３２は転造加工で形成されているので、組立を考慮してスプライン歯が加工されていない。
【００３１】
このため、インボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２のスプライン歯は、ストッパー３６及び凸条係止部２５ｄが当接し、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置に位置する狙いのスプライン嵌合位置でスプライン結合する場合もあり、ストッパー３６及び凸条係止部２５ｄが離れ、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置からずれている狙いのスプライン嵌合位置に対して数歯ずれた位置でスプライン結合する場合もある。
ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置からずれている狙いのスプライン嵌合位置に対して数歯ずれた位置でインボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２がスプライン結合する場合には、ストッパー３６が凸条係止部２５ｄに当接するまでボールねじ軸２４が縮み方向に移動する。
【００３２】
図１０（ａ）は、ストッパー３６及び凸条係止部２５ｄが小さな回転方向の位相のときにインボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２がスプライン結合している状態を示し、図１０（ｂ）は、ストッパー３６及び凸条係止部２５ｄが大きな回転方向の位相のときにインボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２がスプライン結合している状態を示している。
図１０（ａ）の場合には、ストッパー３６が凸条係止部２５ｄに当接するまでには、ボールねじ軸２４が僅かに縮み方向に移動するだけなので、ストッパー３６のストッパー軸方向側面３６ｄが許容範囲Ｓ内に位置する可能性が高い。
【００３３】
しかし、図１０（ｂ）の場合には、インボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２のスプライン歯の数が少ないと、互いのスプライン歯が１歯ずれることでボールねじ軸２４の縮み方向の移動量が大きくなり、ストッパー３６のストッパー軸方向側面３６ｄが許容範囲Ｓを超えた状態で縮み方向に移動するおそれがある（図１１参照）。逆に、インボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２のスプライン歯の数を多くすれば、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置からずれている状態であっても、互いのスプライン歯の１歯のずれによるボールねじ軸２４の縮み方向の移動量が小さくなり、ストッパー３６及び凸条係止部２５ｄが当接してボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置に位置するものに近いものとなる。
【００３４】
しかし、インボリュートスプライン孔部３５ａ及びインボリュートスプライン軸部３２のスプライン歯数を増やすには、加工限界がある。
そこで、第１実施形態では、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａのスプラインの歯数Ｚを、以下に示す（１）式で設定している。
Ｚ  ＞  （Ｎ  ×  Ｌｂ）  ／  Ｓ        …………（１）
符号Ｓは、図９で示したように、ストッパー３６が凸条係止部２５ｄに当接してボールねじ軸２４がストロークエンド位置まで移動したときのストッパー軸方向側面３６ｄと、これに対向するボールねじナット２２の軸方向端面との間の理想とする軸方向距離の所定の許容範囲である。また、符号Ｌｂは、図９に示すように、ボールねじ機構２０のリードである。さらに、符号Ｎは係数である。
【００３５】
したがって、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａのスプラインの歯数を上記（１）式のＺの数を上回る歯数に設定すると、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａのスプライン結合時の歯のずれを許容しつつ、許容範囲Ｓに入る最小限の歯数を決めることができる。
図１２は、上記（１）式に基づいた係数Ｎと歯数Ｚの関係を示したものであり。この図１２によると、許容範囲Ｓを任意とした場合、その許容範囲Ｓに入る場合の歯数が求められる。そして、係数Ｎが増加することで、歯数Ｚも増加することがわかる。
る。
【００３６】
図１３は、係数Ｎによる歯数Ｚの調整について説明する図である。
上記（１）式は、以下の（２）式に変形できる。
Ｌｂ／Ｚ  ＜  Ｓ／Ｎ        …………（２）
（２）式から、Ｌｂ／Ｚ、すなわちリードＬｂを歯数Ｚで割ると、１歯分回転した場合のボールねじ機構２０の軸方向の移動量が求められる。
【００３７】
ここで、１歯分回転した場合のボールねじ機構２０の軸方向の移動量Ｓ´とすると、以下の（３）式が得られる。
Ｓ´＝Ｌｂ／Ｚ        …………（３）
そして、Ｎ＝１の場合には、（２）、（３）式から
Ｓ´  ＜  Ｓ        …………（４）
の式が得られ、１歯分回転すると許容範囲Ｓから外れることになる。すなわち、図１３に示すように、Ｎ＝１の場合には、インボリュートスプライン軸部３２に対してインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置が１歯ずれると許容範囲Ｓから外れることになる。
【００３８】
また、Ｎ＝２の場合には、（２）、（３）式から
Ｓ´  ＜  Ｓ／２    …………（５）
の式が得られ、２歯分回転すると許容範囲Ｓから外れることになる。すなわち、図１３に示すように、Ｎ＝２の場合には、インボリュートスプライン軸部３２に対してインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置が１歯ずれると許容範囲Ｓ内に入るが、２歯ずれると許容範囲Ｓから外れることになる。
【００３９】
さらに、Ｎ＝３の場合には、（２）、（３）式から
Ｓ´  ＜  Ｓ／３    …………（６）
の式が得られ、３歯分回転すると許容範囲Ｓから外れることになる。すなわち、図１３に示すように、Ｎ＝３の場合には、インボリュートスプライン軸部３２に対してインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置が２歯ずれると許容範囲Ｓ内に入るが、３歯ずれると許容範囲Ｓから外れることになる。
【００４０】
このように、係数Ｎを変えることで、インボリュートスプライン軸部３２に対するインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置に対してスプライン歯をずらしても、許容範囲Ｓ内に入る歯数Ｚを調整することができる。
したがって、図１３で示したように、係数Ｎが３を下回る値であると、インボリュートスプライン軸部３２に対する回り止め部材３４の円筒部３５の組立精度のロバスト性がない。
【００４１】
すなわち、係数Ｎ＝１の場合には、インボリュートスプライン軸部３２に対してインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置を他の歯にずらすことができない。また、係数Ｎ＝２の場合には、インボリュートスプライン軸部３２に対してインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置を、正方向及び逆方向の回転方向に０．５歯ずつしかずらすことができない。
これに対して、係数Ｎが３以上の値であると、インボリュートスプライン軸部３２に対するインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置に対して、正方向及び逆方向の１歯以上でスプライン歯をずらすことができるので、インボリュートスプライン軸部３２に対して回り止め部材３４の円筒部３５の組立を容易に行うことができる。
ここで、スプライン歯の加工性を考慮すると、Ｎ＝３の場合が好ましい。
【００４２】
なお、本発明に記載されている回転運動要素がボールねじナット２２に対応し、本発明に記載されている直線運動要素がボールねじ軸２４に対応し、本発明に記載されているスプライン軸部がインボリュートスプライン軸部３２に対応している。また、本発明に記載されている筒状体が円筒部３５に対応し、本発明に記載されているスプライン孔部がインボリュートスプライン孔部３５ａに対応し、本発明に記載されている係止部が凸条係止部２５ｄに対応している。また、本発明に記載されている突起がストッパー３６に対応している。さらに、本発明に記載されている突起の回転運動要素側の軸方向端面がストッパー軸方向側面３６ｄに対応し、本発明に記載されている許容範囲とは、ストッパー３６が凸条係止部２５ｄに当接してボールねじ軸２４がストロークエンド位置まで移動したときのストッパー軸方向側面３６ｄと、これに対向するボールねじナット２２の軸方向端面との間の理想とする軸方向距離の所定の許容範囲に対応している。
【００４３】
［第１実施形態の直動アクチュエータの組立方法］
次に、第１実施形態の直動アクチュエータ１０の組立方法を説明する。
直動アクチュエータ１０で使用されるボールねじ機構２０は、予め、製造工場においてユニット化された状態で組立工場に搬送されてくる。
ユニット化されたボールねじ機構２０は、ボールねじ軸２４のインボリュートスプライン軸部３２に回り止め部材３４の円筒部３５のインボリュートスプライン孔部３５ａがスプライン結合されている。また、ボールねじ軸２４のボールねじ部３１にはグリースが塗付されているとともに、ボールねじナット２２内にボール２３を介して螺合されている。
【００４４】
そして、ボールねじ軸２４のボールねじ部３１の全域がボールねじナット２２に収納されるように、ボールねじ軸２４を縮み方向のストロークエンド位置まで移動させて保持している。
そして、直動アクチュエータ１０の組立方法は、先ず、主ハウジング１１Ａの支持孔４１ａにガイド部材４０を装着保持する。
次に、支持孔４１ａの突条４１ｃにガイド部材４０の係合溝４０ｄを対向させた状態で、ガイド部材４０を支持孔４１ａ内に挿入して係合溝４０ｄ内に突条４１ｃを係合し、支持孔４１ａ内部に軸方向の移動を阻止したガイド部材４０を配置する。
【００４５】
次に、ユニット化されたボールねじ機構２０のボールねじナット２２のナット円筒部材２５の外周面に、ドリブンギヤ２６をスプライン結合させ、その両脇に転がり軸受２１ａ及び２１ｂを装着し、これら転がり軸受２１ａ及び２１ｂの内輪によってドリブンギヤ２６を固定する。
次に、ボールねじ機構２０を主ハウジング１１Ａのボールねじ機構収納部１４ａに連結軸部３３側から挿入し、ストッパー３６を主ハウジング１１Ａに装着されたガイド部材４０の案内溝４０ｃに係合させる。
【００４６】
次に、転がり軸受２１ａの外輪をボールねじ機構収納部１４ａの内周面に嵌合させながらドリブンギヤ２６ボールねじ機構収納部１４ａに収納して、主ハウジング１１Ａへのボールねじ機構２０の装着を完了する。
次に、電動モータ１２をそのピニオンギヤ１５側から主ハウジング１１Ａのモータ装着部１３内に挿入して、ピニオンギヤ１５をボールねじ機構２０のドリブンギヤ２６に噛合させる。そして、電動モータ１２の取付フランジ１２ａをフランジ取付部１３ａにボルト締めする。
【００４７】
なお、電動モータ１２の主ハウジング１１Ａへの装着は、主ハウジング１１Ａへのボールねじ機構２０の装着前に行うようにしてもよい。
このように主ハウジング１１Ａへの電動モータ１２及びボールねじ機構２０の装着を終了すると、主ハウジング１１Ａの背面側に図示しないパッキンを介して副ハウジング１１Ｂを装着してボルト締め等の固定手段で固定し、主ハウジング１１Ａのシール収納部１４ｃにシール５０を挿入し、止め輪５１で抜け止めすることにより、直動アクチュエータ１０の組立を完了する。
【００４８】
［第１実施形態の直動アクチュエータの動作］
この状態で、電動モータ１２を回転駆動して、ピニオンギヤ１５からドリブンギヤ２６に回転駆動力を伝達して、ボールねじナット２２を、例えば図８で見て時計方向に回動させる場合を考える。この場合には、ボールねじナット２２の回転力はボール２３を通じてボールねじ軸２４に伝達されることにより、ボールねじ軸２４はボールねじナット２２と同一方向の時計方向に回動しようとする。
【００４９】
このとき、ボールねじ軸２４に固定されている回り止め部材３４のストッパー３６も時計方向に回動しようとするが、ストッパー３６がガイド部材４０の案内溝４０ｃ内に係合しているので、時計方向の回動が規制される。このため、回り止め部材３４は、ストッパー３６の回動が規制されることで、ボールねじ軸２４の回り止め機能を発揮する。
そして、ボールねじナット２２を図８で見て時計方向に回動し続けることにより、ボールねじ軸２４は図３及び図４で見て左方に回動せずに移動する。このとき、ストッパー３６は、ガイド部材４０の案内溝４０ｃ内を滑りながら移動する。
【００５０】
その後、ボールねじナット２２を図８で見て時計方向の回転を継続してボールねじ軸２４が所望の前進位置に達したときに、電動モータ１２を停止させることにより、ボールねじ軸２４の前進を停止させる。
一方、ボールねじ軸２４が前方側の所望の前進位置に達している状態から電動モータ１２を逆転駆動して、ボールねじナット２２が図８で反時計方向に回転すると、ボールねじ軸２４は、そのストッパー３６がガイド部材４０の案内溝４０ｃに係合しているので、回り止めされながら軸方向に回動せずに後退する。このとき、ストッパー３６は、ガイド部材４０の案内溝４０ｃ内を滑りながら移動する。
【００５１】
そして、軸方向に後退しているボールねじ軸２４に固定されているストッパー３６と、反時計方向に回転しているボールねじナット２２の凸条係止部２５ｄとが円周方向で対面すると、図８に示すように、ストッパー３６の第１ストッパー周方向側面３６ａが凸条係止部２５ｄに当接する。
このように、ストッパー３６の第１ストッパー周方向側面３６ａ及びボールねじナット２２の凸条係止部２５ｄが面接触状態で当接することで、ボールねじナット２２のこれ以上の逆回転が規制され、ボールねじ軸２４が縮み方向のストロークエンド位置に達する。
この縮み方向のストロークエンド位置では、ボールねじ部３１の全域がボールねじナット２２に収納される。
【００５２】
［第１実施形態の直動アクチュエータの作用効果］
次に、第１実施形態の直動アクチュエータ１０の作用効果について説明する。
第１実施形態の直動アクチュエータ１０は、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａのスプラインの歯数を、以下に示す（１）式で設定している。
Ｚ  ＞  （Ｎ  ×  Ｌｂ）  ／  Ｓ        …………（１）
これにより、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａのスプラインの歯数を上記（１）式のＺの数を上回る歯数に設定したことから、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａのスプライン結合時の歯のずれを許容しつつ、許容範囲Ｓに入る最小限の歯数を決めることができる。
【００５３】
また、上記（１）式において係数Ｎを３以上の値に設定すると、インボリュートスプライン軸部３２に対するインボリュートスプライン孔部３５ａの狙いのスプライン嵌合位置に対して、正方向及び逆方向の１歯以上でスプライン歯をずらすことができるので、インボリュートスプライン軸部３２に対して回り止め部材３４の円筒部３５の組立を容易に行うことができる。
そして、上記（１）式において係数Ｎを３に設定すると、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａのスプライン歯の加工性を向上させることができる。
【００５４】
ここで、リードＬｂが３とした場合には、
Ｚ  ＞  （３  ×  ３）  ／  ０．３０  ＝  ３０
となるので、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａの歯数を３０に設定すると、インボリュートスプライン軸部３２に対して回り止め部材３４の円筒部３５の組立を容易に行うことができるとともに、スプライン歯の加工性を向上させることができる。
また、リードＬｂが３．５とした場合には、
Ｚ  ＞  （３  ×  ３．５）  ／  ０．３０  ＝  ３５
となるので、インボリュートスプライン軸部３２及びインボリュートスプライン孔部３５ａの歯数を３５に設定すると、インボリュートスプライン軸部３２に対して回り止め部材３４の円筒部３５の組立を容易に行うことができるとともに、スプライン歯の加工性を向上させることができる。
【００５５】
なお、第１実施形態においては、ボールねじナット２２を電動モータによって回転駆動して、ボールねじ軸２４を直線運動要素とした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、逆にボールねじ軸２４を回転駆動源によって回動する回転運動要素とし、ボールねじナット２２を直線運動要素とした場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  直動アクチュエータ
１１Ａ  主ハウジング
１１Ｂ  副ハウジング
１２  電動モータ
１２ａ  取付フランジ
１２ｂ  大径部
１２ｃ  小径部
１２ｄ  出力軸
１３  モータ装着部
１３ａ  フランジ取付部
１３ｂ  大径孔部
１３ｃ  小径孔部
１３ｄ  ピニオン収納部
１４  ボールねじ機構装着部
１４ａ  ボールねじ機構収納部
１４ｂ  円筒部
１４ｃ  シール収納部
１５  ピニオンギヤ
１６  ピニオン収納部
１７  ボールねじ機構収納部
１７ａ  収納筒部
１７ｂ  スラストニードル軸受
１８  ブリーザ
２０  ボールねじ機構
２１ａ，２１ｂ  転がり軸受
２２  ボールねじナット
２２ａ  ボールねじナット２２の端面
２３  ボール
２４  ボールねじ軸
２５  ナット円筒部材
２５ａ  ボールねじ溝
２５ｂ  ボール循環溝
２５ｃ  ドリブン用スプライン軸部
２５ｄ  凸条係止部
２６  ドリブンギヤ
２６ａ  インボリュートスプライン孔部
３１  ボールねじ部
３１ｂ  ボールねじ部の端面
３２  インボリュートスプライン軸部
３３ａ  二面幅
３３  連結軸部
３４  回り止め部材
３５  円筒部
３５ａ  インボリュートスプライン孔部
３６  ストッパー
３６ａ  第１ストッパー周方向側面
３６ｂ  第２ストッパー周方向側面
３６ｃ  ストッパー端面
３６ｄ  ストッパーのストッパー軸方向側面
３８  インボリュートスプライン軸部のスプライン歯
３９  歯底
３９ａ  第１歯底
３９ｂ  第２歯底
３９ｃ  傾斜歯底
４３ａ  第１交差位置
４３ｂ  第２交差位置
４０ｃ  案内溝
４０ｄ  係合溝
４１ａ  支持孔
４１ｃ  突条
５０  シール
５１  止め輪
ａ  ストッパー端面の軸直交方向の幅寸法
ｂ  ストッパーの基端側の軸直交方向の幅寸法
Ｇ  ストッパーの重心位置
ｅ１  ストッパーの基端から重心位置までの高さ寸法
ｅ２  重心位置からストッパー端面までの高さ寸法を
Ｌ１  円筒部の軸方向寸法
Ｌ２  ストッパーの軸方向寸法
Ｌｂ  ボールねじ機構のリード
Ｎ  係数
Ｓ  縮み方向のストロークエンドにおけるストッパー軸方向側面と、これに対向するボールねじナットの軸方向端面との間の理想とする軸方向距離の所定の許容範囲
Ｘ  ストッパー軸方向側面とボールねじナットの軸方向端面と軸方向距離
【図１】
2019113168.tif 000003
【図２】
2019113168.tif 000004
【図３】
2019113168.tif 000005
【図４】
2019113168.tif 000006
【図５】
2019113168.tif 000007
【図６】
2019113168.tif 000008
【図７】
2019113168.tif 000009
【図８】
2019113168.tif 000010
【図９】
2019113168.tif 000011
【図１０】
2019113168.tif 000012
【図１１】
2019113168.tif 000013
【図１２】
2019113168.tif 000014
【図１３】
2019113168.tif 000015