(57)【要約】【課題】ねじ軸に設けられた回転規制部材がナットの端面に衝突することにより発生するねじ軸とナットとの間での噛み込みを防止できる電動アクチュエータを提供する。【解決手段】モータ部と、モータ部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電動アクチュエータにおいて、運動変換機構は、回転可能に支持されたナット１７と、ナット１７の回転に伴って軸方向に移動するねじ軸１８とを有し、ねじ軸１８には、その軸心周りの回転を規制する回転規制部材２１が外径方向に突出するように設けられ、回転規制部材２１とナット１７の端面１７ａとの間に、弾性部材２７を設けた。【選択図】図３
2019056460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、前記モータ部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電動アクチュエータにおいて、
前記運動変換機構は、回転可能に支持されたナットと、前記ナットの回転に伴って軸方向に移動するねじ軸とを有し、
前記ねじ軸には、その軸心周りの回転を規制する回転規制部材が外径方向に突出するように設けられ、
前記回転規制部材と前記ナットの端面との間に、弾性部材を設けたことを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記弾性部材を、皿ばねで構成し、前記ナットの端面に設けた請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記ナットの端面に、前記皿ばねの内周面に係合して前記皿ばねを支持する突起部を設けた請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記回転規制部材にガイドローラを設け、
前記ガイドローラを前記弾性部材として構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記ガイドローラを、硬質ゴムで構成した請求項４に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電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、低燃費化のために電動化が進み、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、電動機の回転運動を直線方向の運動に変換するボールねじ又はすべりねじ等の送りねじ機構を用いた電動アクチュエータが知られている。
【０００３】
送りねじ機構では、ねじ軸とナットのうち、一方が電動モータからの駆動力により回転する回転部材として機能し、他方が回転部材の回転によって直動する直動部材として機能する。一般的に、直動部材は、回転部材の回転運動を効率良く直動運動に変換するため、その軸心周りの回転が規制されていることが多い。
【０００４】
例えば、特許文献１には、直動部材であるねじ軸の回転を規制する回り止め機構として、ねじ軸の端部に外径方向に突出する回転規制部材（係止ピン）を設け、回転規制部材を静止部材であるスリーブに形成された凹溝に係合させることで、ねじ軸の回転を規制する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に提案されている構成では、ナットが回転することにより、ねじ軸が直動方向の力を受けると、ねじ軸に設けられた回転規制部材（係止ピン）が凹溝に係合しつつ凹溝に沿って移動することで、ねじ軸の回転を規制しつつ直動を許容する。
【０００７】
しかしながら、このような回転規制部材を設けた構成においては、回転規制部材がねじ軸の外径方向に突出しているため、部品組立時などにおいて、ねじ軸が外力を受けて軸方向に動かされ、回転規制部材がナットの端面に衝突すると、ねじ軸とナットとの間で噛み込みが発生するといった課題があった。そして、噛み込みが生じたまま送りねじ機構が組み付けられてしまうと、その後、電動モータを駆動させる際に、電動モータによる駆動力では噛み込みを解除することができない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、ねじ軸に設けられた回転規制部材がナットの端面に衝突することにより発生するねじ軸とナットとの間での噛み込みを防止できる電動アクチュエータ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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、モータ部と、モータ部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電動アクチュエータにおいて、運動変換機構は、回転可能に支持されたナットと、ナットの回転に伴って軸方向に移動するねじ軸とを有し、ねじ軸には、その軸心周りの回転を規制する回転規制部材が外径方向に突出するように設けられ、回転規制部材とナットの端面との間に、弾性部材を設けたことを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明に係る電動アクチュエータにおいては、回転規制部材とナットの端面との間に弾性部材が設けられていることで、回転規制部材とナットの端面とが直接衝突するのを回避することができる。このとき、弾性部材が回転規制部材とナットの端面との間で緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができる。
【００１１】
より具体的には、弾性部材を、皿ばねで構成し、ナットの端面に設ける。この場合、皿ばねが緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができる。
【００１２】
さらに、ナットの端面に、皿ばねの内周面に係合して皿ばねを支持する突起部を設けることで、ナットの端面から皿ばねが脱落するのを防止することができる。
【００１３】
また、回転規制部材にガイドローラを設け、ガイドローラを弾性部材として構成してもよい。この場合、ガイドローラが緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止できるようになる。
【００１４】
ガイドローラの材料として、硬質ゴムを採用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回転規制部材がナットの端面に衝突することにより発生するねじ軸とナットとの間での噛み込みを防止できるので、組立時の部品の取り扱いが容易になり、作業性が向上する。しかも、大きな構造変更を伴わずに噛み込みを防止できる。また、誤ってナットとねじ軸との間で噛み込みが生じたまま部品が組み込まれることも回避できるので、電動アクチュエータの信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線で矢視した電動アクチュエータの横断面図である。
【図３】ナットの後端面及びねじ軸の後端部とその周辺構造を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
【００１９】
図１に示す電動アクチュエータ１は、駆動源としてのモータ部２と、モータ部２の回転運動を伝達する駆動力伝達機構３と、モータ部２の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構４とを主な構成としている。
【００２０】
モータ部２は、ＤＣモータ等の電動モータ５で構成されている。電動モータ５は、筒状のモータケース６内に収容されている。モータケース６の一端部（図１における左端部）には、電動モータ５に動力線あるいは信号線を接続するためのコネクタ部７が取り付けられている。
【００２１】
駆動力伝達機構３は、駆動側のドライブギヤ８と、これと噛み合う被駆動側のドリブンギヤ９とで構成されている。ドライブギヤ８及びドリブンギヤ９は、ギヤケース１０内に収容されている。ドライブギヤ８は、ドリブンギヤ９よりも歯数の少ない小径のギヤであり、電動モータ５の回転軸５ａの外周面に対して回転しないように固定されている。これに対して、ドリブンギヤ９は、ドライブギヤ８よりも歯数の多い大径のギヤであり、運動変換機構４を構成する後述のナット１７の外周面に対して回転しないように固定されている。
【００２２】
また、ドライブギヤ８は、その軸方向の両端部にて２つの軸受１１，１２によって回転可能に支持されている。２つの軸受１１，１２のうち、一方（図１において左側）の軸受１１は、電動モータ５の端部に固定された筒状の軸受保持部材１３内に嵌め込まれることによって保持され、他方（図１において右側）の軸受１２は、ギヤケース１０に設けられた軸受保持部１０ａ内に嵌め込まれることによって保持されている。ドリブンギヤ９は、ナット１７の外周面に設けられた複列の軸受１４によってナット１７と共に回転可能に支持されている。複列の軸受１４は、ギヤケース１０に設けられた筒状のスリーブ１５内に収容され、スリーブ１５の内周面に装着された止め輪１６によって固定されている。また、複列の軸受１４は、複列アンギュラ玉軸受であることが望ましい。その場合、複列の軸受１４は、ラジアル荷重に加えて、両方向のアキシャル荷重を支承できるので、運動変換機構４を安定的かつ確実に支持することができる。
【００２３】
運動変換機構４は、回転部材としてのナット１７と、直動部材としてのねじ軸１８と、多数のボール１９とを有するボールねじ機構で構成されている。ナット１７の内周面とねじ軸１８の外周面には、それぞれ螺旋状溝が形成されており、これらの螺旋状溝の間にボール１９が転動可能に収容されている。また、ナット１７には図示しない循環部材が設けられており、この循環部材によってボール１９が螺旋状溝に沿って循環するように構成されている。
【００２４】
ねじ軸１８は、ナット１７の内周に挿通され、電動モータ５の回転軸５ａと平行に配置されている。ねじ軸１８の前端部（図１における左端部）には、孔部（連結部）１８ａが設けられており、この孔部１８ａにボルト等の締結具を挿入することで、ねじ軸１８と操作対象である図示しない使用機器の対応部位とが連結される。ねじ軸１８の後端部（図１における右端部）は、ねじ軸ケース２０によって覆われている。ねじ軸ケース２０は、ギヤケース１０に対してモータケース６とは反対側に固定されている。
【００２５】
また、ねじ軸１８の後端部には、ねじ軸１８の回転を規制する回転規制部材としての回り止めピン２１が設けられている。
【００２６】
図２は、図１のＡ−Ａ線で矢視した電動アクチュエータの横断面図である。
【００２７】
図２に示すように、回り止めピン２１は、その両端部がねじ軸１８から外径方向に突出しており、回り止めピン２１の両端部の外周面には、樹脂製のガイドローラ２２が隙間を有して回転可能に挿入されている。また、回り止めピン２１の両端部及び各ガイドローラ２２は、ねじ軸ケース２０に設けられた一対のガイド溝２０ａ内に挿入されている。ガイド溝２０ａは、ねじ軸１８の軸方向に延びるように形成されており、回り止めピン２１及びガイドローラ２２は、ガイド溝２０ａに沿って軸方向に移動可能に構成されている。
【００２８】
また、ねじ軸１８において、ナット１７よりも先端部側には、ボールねじ機構内に異物が侵入するのを防止するブーツ２３と、ブーツ２３を保護するためのブーツカバー２５とが設けられている。ブーツ２３は、小径端部２３ａと大径端部２３ｂとこれらを繋いで軸方向に伸縮する蛇腹部２３ｃとで構成されている。小径端部２３ａはねじ軸１８の外周面に固定され、大径端部２３ｂはブーツカバー２５に取り付けられた筒状のブーツ装着部材２４の外周面に固定されている。ブーツカバー２５は、ブーツ２３の外側を覆うように配置され、モータケース６と一体成型されている。
【００２９】
また、ねじ軸１８の外周面には、ねじ軸１８の軸方向位置を特定するための磁石２６が設けられている。ねじ軸１８が進退すると、これに伴って変化する磁力線の向きを図示しないストロークセンサによって検出することで、ねじ軸１８の軸方向位置を把握する仕組みである。
【００３０】
続いて、図１を参照しつつ本実施形態に係る電動アクチュエータの基本動作を説明する。
【００３１】
電動モータ５が駆動を開始し、電動モータ５の回転軸５ａが回転すると、回転軸５ａに固定されたドライブギヤ８が回転し、これに連動してドリブンギヤ９が回転する。このとき、電動モータ５からの回転運動は、歯数の少ないドライブギヤ８から歯数の多いドリブンギヤ９へ伝達されるので、減速されて回転トルクが増加する。
【００３２】
そして、ドリブンギヤ９と一体的にナット１７が回転することで、ねじ軸１８が軸方向の一方（前進方向又は後退方向）へ移動する。また、電動モータ５が逆回転した場合は、上記と同様の経路で駆動力が伝達されて、ねじ軸１８が軸方向の他方へ移動する。本実施形態では、ドライブギヤ８とドリブンギヤ９間の減速により回転トルクが増加するので、ねじ軸１８の出力が大きく得られるようになり、電動モータの小型化を図ることが可能である。なお、これに限らず、ドライブギヤ８とドリブンギヤ９とを同じ歯数のギヤで構成し、電動モータ５からの回転運動を減速せずに伝達するようにしてもよい。
【００３３】
ところで、上述のように、従来の構成では、部品組み立て時などにおいて、ねじ軸が軸方向の力を受けることにより移動すると、回り止めピン（係止ピン）がナットの端面に衝突することにより、ナットとねじ軸との間で噛み込みが発生する場合があった。これに対して、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止するため、図３に示すように、回り止めピン２１とナット１７の後端面１７ａとの間に、弾性部材としての皿ばね２７を設けている。
【００３４】
皿ばね２７は、円錐台に形成されたリング状の金属部材である。本実施形態では、皿ばね２７の小径端部２７ａがナット１７の後端面１７ａの方を向き、これとは反対側の大径端部２７ｂが回り止めピン２１の方を向くように配置されている。また、ナット１７の後端面１７ａには環状の突起部１７ｂが設けられており、この突起部１７ｂが皿ばね２７の小径端部２７ａ側の内周面に係合している。これにより、皿ばね２７は径方向に移動（落下）してねじ軸１８と干渉することがないように支持されている。なお、突起部１７ｂは、皿ばね２７の径方向の移動を規制できれば、必ずしも環状に形成されていなくてもよい。例えば、皿ばね２７の内周面に沿って複数の突起部１７ｂを断続的に設けてもよい。
【００３５】
上記のように、回り止めピンとナットの後端面との間に皿ばねが配置されていることで、部品組み立て時に、ねじ軸が外力を受けて前進したとしても、回り止めピンが（ガイドローラを介して）皿ばねに接触することで、回り止めピンとナットの後端面との直接衝突を回避できる。このとき、皿ばねが緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができる。
【００３６】
このように、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、部品組み立て時におけるナットとねじ軸との間の噛み込みを防止することができるので、部品の取り扱いが容易になり、作業性が向上する。しかも、大きな構造変更を伴わずに噛み込みを防止することが可能である。また、誤ってナットとねじ軸との間で噛み込みが生じたまま部品が組み込まれることも回避できるので、電動アクチュエータの信頼性も向上する。
【００３７】
なお、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいて、電動モータからの駆動力を受けてボールねじ機構が作動する際は、ナットとねじ軸との間で噛み込みが生じない位置で作動を停止するように制御されている。
【００３８】
本実施形態では、回り止めピンがねじ軸の後端部に設けられているが、反対にねじ軸の前端部に回り止めピンが設けられている構成においても、ナットの前端面に皿ばねを設けることで、同様に回り止めピンとナットの前端面との直接衝突を回避できる。また、皿ばねに代えて、ウェーブスプリング、あるいはゴムリング等の弾性部材を用いることも可能である。
【００３９】
また、回り止めピンに設けられたガイドローラを、硬質ゴム等の弾性部材で構成してもよい。この場合、ねじ軸が外力を受けて前進したとしても、ガイドローラがナットの端面に接触して緩衝部材として機能することで、ナットとねじ軸との間の噛み込みを防止できる。さらに、ガイドローラを弾性部材で構成することに加え、ナットの端面に皿ばね等の弾性部材を設けてもよい。このように、弾性部材は、回り止めピンとナットの端面の両方又は一方に設ければよい。
【００４０】
以上、本発明に係る電動アクチュエータの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。
【００４１】
上記実施形態では、運動変換機構としてボールねじ機構を用いた構成を例に挙げているが、ねじ軸とこれに螺合するナットとを有するすべりねじ機構を備える電動アクチュエータに対しても本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１      電動アクチュエータ
２      モータ部
４      運動変換機構
１７    ナット
１７ｂ  突起部
１８    ねじ軸
２１    回り止めピン（回転規制部材）
２２    ガイドローラ
２７    皿ばね（弾性部材）
【図１】
2019056460.tif 000003
【図２】
2019056460.tif 000004
【図３】
2019056460.tif 000005