(57)【要約】【課題】歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制すると共に、安定した位置決め精度が得られる歯車およびこれを備えた電動アクチュエータを提供する。【解決手段】電動モータ３の回転力を伝達する減速機構６と、この減速機構６を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８を備えた電動アクチュエータにおいて、出力歯車５が、外周に平歯５ａを有する円板状で、周方向に複数の肉抜き穴２６が形成され、この肉抜き穴２６が径方向外方に向って幅寸法が拡大するエッグシェイプまたは三角形状に形成されると共に、肉抜き穴２６の適数箇所に合成ゴムからなる振動吸収材２８が装着され、この振動吸収材２８が、中央部２９に軸方向に延びるスリット３０を有し、肉抜き穴２６の形状に沿った形状で、当該肉抜き穴２６よりも大きく形成されている。【選択図】図３
2015172436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に複数の肉抜き穴が形成され、これらの肉抜き穴の適数箇所に合成ゴムからなる振動吸収材が装着されていることを特徴とする歯車。
【請求項２】
前記振動吸収材が、中央部に軸方向に延びるスリットが形成されている請求項１に記載の歯車。
【請求項３】
前記振動吸収材の中央部が前記歯車の厚さと同一の肉厚で、両側面に、その外郭に沿って前記中央部より突出した鍔部が形成されている請求項１または２に記載の歯車。
【請求項４】
前記肉抜き穴の開口面に、各肉抜き穴間を繋ぐ連通溝が形成されると共に、前記振動吸収材が、前記肉抜き穴に装着される心部と、これら心部を連結し、前記連通溝に装着される連結部とで構成されている請求項１に記載の歯車。
【請求項５】
前記振動吸収材が、前記肉抜き穴の形状に沿った形状で、当該肉抜き穴よりも大きく形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の歯車。
【請求項６】
前記振動吸収材が、前記肉抜き穴に対し弾性変形をすることで係合されている請求項５に記載の歯車。
【請求項７】
前記歯車が、外周に平歯を有する円板状に形成され、環状のボス部と梁部との間に前記肉抜き穴が複数形成されると共に、これらの肉抜き穴が径方向外方に向って幅寸法が拡大するエッグシェイプまたは三角形状に形成され、前記肉抜き穴間に放射状に延びる複数のリブが構成されている請求項１に記載の歯車。
【請求項８】
前記歯車が焼結合金から形成されている請求項１または７に記載の歯車。
【請求項９】
ハウジングと、
このハウジングに取り付けられた電動モータと、
この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、
このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
このナットに多数のボールを介して内挿され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、
前記出力歯車が前記請求項１乃至８いずれかに記載の歯車で構成されていることを特徴とする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、異音の発生を抑制した歯車およびこれを備え、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用されるボールねじ機構を備えた電動アクチュエータ、詳しくは、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等で、電動モータからの回転入力を、ボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換する電動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種駆動部に使用される電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、摩擦が非常に低く、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。
【０００３】
従来の電動アクチュエータとしては、例えば、ハウジングに支持された電動モータにより、ボールねじを構成するナットを回転駆動自在とし、このナットを回転駆動することによってナットに結合された出力部材を軸方向に変位可能としている。その代表的なものとして、図９に示すような電動アクチュエータが知られている。この電動アクチュエータ５１は、円筒状のハウジング５２と、このハウジング５２に取り付けられた電動モータ５３と、この電動モータ５３の回転力をモータ軸５３ａを介して伝達する減速機構５６と、この減速機構５６を介して電動モータ５３の回転運動を駆動軸５７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構５８とを備えている。
【０００４】
減速機構５６は、電動モータ５３のモータ軸５３ａに固定された平歯車からなる入力歯車５４と、この入力歯車５４に噛合し、ナット６０の外周面に固定された出力歯車５５とで構成されている。
【０００５】
ボールねじ機構５８は、減速機構５６に連結され、ハウジング５２に装着された転がり軸受５９を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝６０ａが形成されたナット６０と、このナット６０に多数のボール６１を介して内挿され、駆動軸５７と同軸状に一体化されたねじ軸６２とで構成されている。
【０００６】
ねじ軸６２は、外周にナット６０のねじ溝６０ａに対応する一巻のねじ溝６２ａが形成され、このねじ溝６２ａを個別に閉ループとし、下流のボールを内径側へ沈み込ませ、ナット６０のランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すようにＳ字状に蛇行するボール循環溝６３が形成されている。
【０００７】
駆動軸５７はねじ軸６２と一体に構成され、駆動軸５７の一端部に、例えば、電動パーキングブレーキ機構のワイヤー（図示せず）に連結するための孔５７ａが形成されている。この駆動軸５７は、ハウジング５２に装着された焼結合金からなるブッシュ６４により摺動可能に支持されると共に、外周に装着された平行キー６６がハウジング５２に形成されたキー溝６５に係合されることにより、軸方向に相対移動可能で、相対回転不可となっている。
【０００８】
このように、ねじ軸６２にねじ溝６２ａが一巻だけ形成されているので、ねじ軸６２の長さを短縮することができ、電動アクチュエータ５１のコンパクト化を達成することができると共に、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図り、ボール循環機構を簡素化することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
こうした従来の電動アクチュエータ５１では、トルク伝達をする減速機構５６の入力歯車５４や出力歯車５５間に存在するバックラッシによって耳障りな歯打ち音等の異音が発生することがある。この歯打ち音は、例えば、出力歯車５５の歯車本体を介してボールねじ機構５８等の他部品に伝わり、最終的には装置全体を共振させてしまう。このような異音の発生を防止するために、図１０に示すような電動パワーステアリング装置が知られている。この装置は、電動モータ（図示せず）の回転軸６７の外周面に設けた雄スプライン部６８と、被駆動軸であるウォーム軸６９の内周面に設けた雌スプライン部７０と、これら雄、雌両スプライン部６８、７０同士の間に設けた弾性歯付リング７１とにより、動力伝達機構７２を構成している。
【００１０】
そして、雄、雌両スプライン部６８、７０に弾性材製の弾性歯付リング７１をスプライン係合させると共に、この弾性歯付リング７１の内歯７１ａの歯底を、外歯７１ｂの歯底よりも直径方向外側に位置させ、両スプライン部６８、７０の間に弾性歯付リング７１を設けた状態で、これら各スプライン部６８、７０の各歯を円周方向に重畳させ、これら各歯の円周方向に重畳する部分同士の間に存在する弾性歯付リング７１の径方向中央部の厚さＴ１を、この部分同士の間から外れた弾性歯付リング７１の径方向両端部の厚さＴ２、Ｔ３よりも大きくすることにより歯打ち音が発生するのを低減させている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
また、振動を吸収する歯車として、図１１に示すような低騒音歯車７３が知られている。この低騒音歯車７３は、心部７４と、心部７４の径方向外周上に形成される歯部７５とからなる金属歯車７６と、インサート成形により金属歯車７６の心部７４に形成される振動吸収材７７とを備えている。
【００１２】
心部７４の両側面には凹部７８ａ、７８ｂが形成され、凹部７８ａ、７８ｂの間に凹部７８ａ、７８ｂ同士を連通させると共に、凹部７８ａ、７８ｂより断面積の小さい連通部７８ｃが形成されている。そして、凹部７８ａ、７８ｂおよび連通部７８ｃに振動吸収材７７が、心部７４から離脱不能な形状で形成されている。振動吸収材７７としては、減衰効果のある、例えば、耐熱、耐油性を有する合成ゴムがある（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−１１７５１３号公報
【特許文献２】特開２００７−１２０５９２号公報
【特許文献３】特開平９−１７７９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
然しながら、こうした図１０に示す従来の動力伝達機構７２では、両スプライン部６８、７０の回転方向（トルク伝達方向）に弾性部材からなる弾性歯付リング７１が介在しているため、温度環境の変化や、油分付着による体積変化、あるいは弾性歯付リング７１の経年変化により、安定した位置決め精度が得られなくなる恐れがあった。
【００１５】
また、図１１に示す低騒音歯車７３では、歯車の高速回転時等により、振動吸収材７７が金属歯車７６の心部７４から離脱するのを防止することができ、歯部７５に発生する振動を減衰させることは可能であるが、歯車の径方向に振動吸収材７７が挟まれた形態であるので、大きなトルクを伝達する場合に、振動吸収材７７部の回転方向の剛性が不足し、所望するモータの回転量が振動吸収材７７の弾性変化によって得られず、負荷荷重の大きさによっても弾性変化量が異なるため、安定した位置決め精度が出ないという問題が生じる。
【００１６】
さらに、この低騒音歯車７３では、インサート成形により金属歯車７６の心部７４に振動吸収材７７を形成させているが、自動車用に用いられる歯車において、搭載位置や装置あるいは車体構造によって振動が伝わり難い車種もある中で、全ての車種に振動吸収材７７付きの低騒音歯車７３を搭載するのはオーバースペックであり、コストが嵩んで低コスト化を阻害する要因となる。
【００１７】
本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、振動吸収材を単体のゴムパーツにして、歯車への取り付けを容易にしつつ脱落しない構造を採用し、振動低減レベルに応じて、ゴムパーツの取付個数を選択することが可能な歯車に着目し、歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて異音の発生を抑制すると共に、安定した位置決め精度が得られる歯車およびこれを備えた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】
【００１８】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、周方向に複数の肉抜き穴が形成され、これらの肉抜き穴の適数箇所に合成ゴムからなる振動吸収材が装着されている。
【００１９】
このように、周方向に複数の肉抜き穴が形成され、これらの肉抜き穴の適数箇所に合成ゴムからなる振動吸収材が装着されているので、歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて不快な歯打ち音等の異音の発生を抑制すると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず歯車によって行うことができる。また、振動吸収レベルに応じて必要最小限な個数の振動吸収材を装着して減衰効果を得ることができ、かつ低コスト化を図ることができる。
【００２０】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記振動吸収材が、中央部に軸方向に延びるスリットが形成されていれば、振動吸収材を肉抜き穴に装着する場合、スリットの両側より弾性変形させながら容易に圧入することができ、作業性を向上させて低コスト化を図ることができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明のように、前記振動吸収材の中央部が前記歯車の厚さと同一の肉厚で、両側面に、その外郭に沿って前記中央部より突出した鍔部が形成されていれば、肉抜き穴に振動吸収材を圧入後、鍔部が肉抜き穴の縁部に密着して移動するのを防止することができ、一層信頼性を高めることができる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明のように、前記肉抜き穴の開口面に、各肉抜き穴間を繋ぐ連通溝が形成されると共に、前記振動吸収材が、前記肉抜き穴に装着される心部と、これら心部を連結し、前記連通溝に装着される連結部とで構成されていれば、出力歯車の軽量化を図りつつ、強度・剛性を確保することができると共に、出力歯車の振動や変形等により振動吸収材が肉抜き穴から脱落するのを防止するができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明のように、前記振動吸収材が、前記肉抜き穴の形状に沿った形状で、当該肉抜き穴よりも大きく形成されていれば、圧入後は肉抜き穴の形状に沿って元の形状に復元し、肉抜き穴の内壁面に対して所定の弾性力で適切な押圧状態を得ることができると共に、運転中に振動吸収材が肉抜き穴から脱落するのを防止することができ、信頼性を高めることができる。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明のように、前記振動吸収材が、前記肉抜き穴に対し弾性変形をすることで係合されていても良い。
【００２５】
また、請求項７に記載の発明のように、前記歯車が、外周に平歯を有する円板状に形成され、環状のボス部と梁部との間に前記肉抜き穴が複数形成されると共に、これらの肉抜き穴が径方向外方に向って幅寸法が拡大するエッグシェイプまたは三角形状に形成され、前記肉抜き穴間に放射状に延びる複数のリブが構成されていれば、歯車の軽量化を図りつつ、強度・剛性を確保することができると共に、歯車の振動や変形等により振動吸収材が径方向内方に移動するのを防止するができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明のように、前記歯車が焼結合金から形成されていれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。
【００２７】
また、本発明のうち請求項９に記載の発明は、ハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記出力歯車が前記請求項１乃至８いずれかに記載の歯車で構成されている。
【００２８】
このように、電動モータの回転力を伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構を備え、このボールねじ機構が、ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、外周に減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、外周にナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されてハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、出力歯車が請求項１乃至８いずれかに記載の歯車で構成されているので、出力歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて不快な歯打ち音等の異音の発生を抑制すると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず出力歯車によって行うので、確実かつ安定した位置決め精度が得られる電動アクチュエータを提供することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る歯車は、周方向に複数の肉抜き穴が形成され、これらの肉抜き穴の適数箇所に合成ゴムからなる振動吸収材が装着されているので、歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて不快な歯打ち音等の異音の発生を抑制すると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず歯車によって行うことができる。また、振動吸収レベルに応じて必要最小限な個数の振動吸収材を装着して減衰効果を得ることができ、かつ低コスト化を図ることができる。
【００３０】
また、本発明に係る電動アクチュエータは、ハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記出力歯車が前記請求項１乃至８いずれかに記載の歯車で構成されているので、出力歯車の噛合い時、歯面に発生する振動を減衰させて不快な歯打ち音等の異音の発生を抑制すると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず出力歯車によって行うので、確実かつ安定した位置決め精度が得られる電動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】
【００３１】
【図１】本発明に係る電動アクチュエータの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、図１のボールねじ機構を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。
【図３】（ａ）は、図１の出力歯車を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明に係る振動吸収材単体を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図５】（ａ）は、図４（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った横断面図、（ｂ）は、肉抜き穴に振動吸収材を圧入した状態を示す説明図である。
【図６】図３の出力歯車の変形例を示す斜視図である。
【図７】図６の出力歯車の分解断面図で、（ａ）は、歯車本体を示す断面斜視図、（ｂ）は、振動吸収材を示す断面斜視図、（ｃ）は、（ａ）の要部拡大図である。
【図８】図６の出力歯車の変形例を示す分解断面図で、（ａ）は、歯車本体を示す断面斜視図、（ｂ）は、振動吸収材を示す斜視図である。
【図９】従来の電動アクチュエータを示す縦断面図である。
【図１０】従来の電動パワーステアリング装置の動力伝達機構を示す横断面図である。
【図１１】従来の歯車を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
アルミ合金製のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されて前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動アクチュエータにおいて、前記出力歯車が、外周に平歯を有する円板状で、周方向に複数の肉抜き穴が形成され、これらの肉抜き穴が径方向外方に向って幅寸法が拡大するエッグシェイプまたは三角形状に形成されると共に、当該肉抜き穴の適数箇所に合成ゴムからなる振動吸収材が装着され、この振動吸収材が、中央部に軸方向に延びるスリットを有し、前記肉抜き穴の形状に沿った形状で、当該肉抜き穴よりも大きく形成されている。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電動アクチュエータの一実施形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１のボールねじ機構を示す要部拡大図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図、図３（ａ）は、図１の出力歯車を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図、図４（ａ）は、本発明に係る振動吸収材単体を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）の正面図、図５（ａ）は、図４（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った横断面図、（ｂ）は、肉抜き穴に振動吸収材を圧入した状態を示す説明図、図６は、図３の出力歯車の変形例を示す斜視図、図７は、図６の出力歯車の分解断面図で、（ａ）は、歯車本体を示す断面斜視図、（ｂ）は、振動吸収材を示す断面斜視図、（ｃ）は、（ａ）の要部拡大図、図８は、図６の出力歯車の変形例を示す分解断面図で、（ａ）は、歯車本体を示す断面斜視図、（ｂ）は、振動吸収材を示す斜視図である。
【００３４】
本発明に係る電動アクチュエータ１は、図１に示すように、円筒状のハウジング２と、このハウジング２に取り付けられた電動モータ３と、この電動モータ３のモータ軸３ａに固定された平歯車からなる入力歯車４と、この入力歯車４に噛合し、後述するナット１７の外径に固定された出力歯車５からなる減速機構６と、この減速機構６を介して電動モータ３の回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８とを備えている。
【００３５】
ハウジング２はＡ６０６３ＴＥやＡＤＣ１２等のアルミ合金からダイキャストによって形成され、電動モータ３が取り付けられた第１のハウジング２ａと、その端面に衝合された第２のハウジング２ｂとからなる。これら第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂは固定ボルト９によって一体に固定されている。電動モータ３を取り付ける円板状のモータブラケット１０は、第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂを塞ぐようにして取り付けられ、電動モータ３が複数の固定ねじ１０ａ、１０ａによって固定されている。
【００３６】
電動モータ３のモータ軸３ａはモータブラケット１０から突出しており、その端部に入力歯車４が圧入により相対回転不能に取り付けられ、第２のハウジング２ｂに装着されたブッシュ１１によって回転自在に支持されている。
【００３７】
駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１６と一体に構成され、駆動軸７の一端部（図中左端部）に、例えば、電動パーキングブレーキ機構のワイヤー（図示せず）に連結するための孔７ａが形成され、第２のハウジング２ｂに装着されたブッシュ１２により摺動可能に支持されると共に、外周に装着された平行キー１３が第１のハウジング２ａに形成されたキー溝１４に係合されることにより、軸方向に相対移動可能で、相対回転不可となっている。また、第１のハウジング２ａの開口部にはカップ状の蓋部材１５が固定ねじ１５ａによって固定されている。これにより、駆動軸７と第１のハウジング２ａとの間が密封され、外部から塵埃等が侵入するのを防止している。
【００３８】
なお、前述したブッシュ１１、１２は焼結合金からなり、その金属粉として浸炭焼入が可能な材質、例えば、Ｃ（炭素）が０．１３ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケル）が０．２１ｗｔ％、Ｃｒ（クロム）が１．１ｗｔ％、Ｃｕ（銅）が０．０４ｗｔ％、Ｍｎ（マンガン）が０．７６ｗｔ％、Ｍｏ（モリブデン）が０．１９ｗｔ％、Ｓｉ（シリコン）が０．２０ｗｔ％、残りがＦｅ（鉄）等からなるＳＣＭ４１５を例示することができる。これにより、耐摩耗性を向上させ、長期間に亘って入力歯車４および駆動軸７の安定した案内支持を行うことができる。
【００３９】
ボールねじ機構８は、図２（ａ）に拡大して示すように、外周に一巻のねじ溝１６ａが形成されたねじ軸１６と、このねじ軸１６のねじ溝１６ａに対向し、内周に螺旋状のねじ溝１７ａが形成されたナット１７と、両ねじ溝１６ａ、１７ａによって形成される螺旋状の空間に転動自在に収容された複数のボール１８とで構成されている。ナット１７の外周には前述した出力歯車５が平行キー１９を介して相対回転不能に取り付けられると共に、第２のハウジング２ｂとの間に深溝玉軸受からなる転がり軸受２０が嵌合されている。この転がり軸受２０は、出力歯車５と内輪２０ａとの間に介装されたスペーサ２１と、第２のハウジング２ｂに装着され、外輪２０ｂに当接する止め輪２２とにより軸方向に位置決め固定されている。そして、ナット１７は、この転がり軸受２０によって軸方向に相対移動不可で、相対回転可能となっている。これにより、歯車等の仕様変更に対応して幅寸法の異なるスペーサ２１を複数揃えるだけでナット１７を標準化することができ、低コスト化を図ることができる。
【００４０】
各ねじ溝１６ａ、１７ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール１８との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまを小さく設定することができるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。
【００４１】
ナット１７はＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、真空浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、熱処理後のスケール除去のためのバフ加工等を省略することができ、低コスト化を図ることができる。一方、ねじ軸１６はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、あるいは浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
【００４２】
ねじ軸１６のねじ溝１６ａは閉ループとされ、ねじ溝１６ａ内に収容されるボール１８が無限循環するように構成されている。すなわち、ねじ軸１６のねじ溝１６ａを閉ループとするボール循環溝２３が設けられている。
【００４３】
このボール循環溝２３はＳ字状に蛇行して形成され、ねじ溝１６の上流側と下流側とを個別に連通連結するものであり、図２（ｂ）に示すように、ねじ溝１６ａの下流のボール１８を内径側へ沈み込ませ、ナット１７のねじ溝１７ａ間のランド部を乗り越えさせて上流側へ戻すように、ボール循環溝２３の深さは、ボール１８がボール循環溝２３内でナット１７のランド部を乗り越えることができる程度の深さとされている。
【００４４】
駆動軸７の外径はねじ軸１６の外径と同一径に設定され、センタレスにより外周面が形成されると共に、ポイント切削によってねじ溝１６ａおよびボール循環溝２３の成形加工を完了させた後、熱処理によってその表面に硬化層が形成されている。さらに、熱処理後、研削加工は行わず、熱処理によりねじ溝１６ａ等に付着したスケールや表層の粒界酸化層を除去するためにショットピーニングによる仕上げ加工（図示せず）が行われている。
【００４５】
このショットピーニングは、スチールビーズの粒径を２０〜１００μｍ、噴射時間は約９０秒、噴射圧は１〜３ｋｇ／ｃｍ２、噴射ノズルとワークの表面までの距離は略１４０ｍｍとした。こうした加工工程を採用することにより、ねじ軸１６の低コスト化を達成することができると共に、耐久性を向上させることができる。ここで、ポイント切削とは、エンドミル等の切削工具を用いてねじ溝１６ａの有効長さ分だけ複数回移動させ、切削工具の軌跡を複数重ねることにより所定形状の成形を行う切削方法をいう。
【００４６】
本実施形態では、ねじ軸１６にねじ溝１６ａが一巻だけ形成されているので、ねじ軸１６の長さを短縮することができ、電動アクチュエータ１のコンパクト化を達成することができると共に、部品点数と加工工数を削減して低コスト化を図り、ボール循環機構を簡素化して信頼性を向上させることができる。
【００４７】
なお、ねじ軸１６のねじ溝１６ａを一巻とした場合、ねじ軸１６とナット１７の相対位置関係が不安定となり易いが、ここでは、ねじ軸１６を軸方向に案内支持するブッシュ１２によって、ねじ軸１６とナット１７の相対位置が同軸上となって安定し、ボール１８の内部負荷分布が均一となって、所望の耐久性を確保することができる。
【００４８】
出力歯車５は焼結合金からなり、図３（ａ）に示すように、外周に平歯５ａが形成されると共に、円筒状のボス部２４の内周にキー溝２４ａが形成されている。そして、環状のボス部２４と梁部２５との間に複数の肉抜き穴２６が周方向等配に形成されている。この肉抜き穴２６は、径方向外方に向って幅寸法が拡大するエッグシェイプ（卵形）または三角形状に形成され、これら肉抜き穴２６間に放射状に延びる複数のリブ２７が構成されている。
【００４９】
焼結合金の金属粉としては、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉの完全合金粉（合金化した溶鋼をアトマイズした鉄粉であり、粒子内に合金成分が均一な鉄粉）、あるいは、部分合金粉（純鉄粉の周りに合金粉を部分合金化して付着させた合金粉）からなる。具体的には、Ｆｅが２ｗｔ％、Ｎｉが１ｗｔ％、Ｍｏ組成のプレアロイ銅粉に微細なＮｉ粉、Ｃｕ粉、黒鉛粉をバインダで付着させたハイブリッド型の合金鋼粉（商品名；ＪＦＥ社製ＪＩＰ２１ＳＸ）を例示することができる。この焼結合金は、焼結後の冷却速度（ここでは、５０℃／ｍｉｎ以上）を速くすることにより、焼結体組織に占めるマルテンサイト相の比率が増加し、高い機械的強度（引張強さ、硬さ）が得られると共に、その後の熱処理が不要となって高精度な出力歯車を提供することができる。なお、焼入れ性を向上させるために、Ｍｏを０．５〜１．５ｗｔ％、また、靭性を向上させるために、Ｎｉを２〜４ｗｔ％含有させるのが好ましい。
【００５０】
また、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金で形成しても良い。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込む、所謂ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）により成形されている。こうしたＭＩＭによって成形される焼結合金であれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。
【００５１】
前記金属粉として、後に浸炭焼入が可能な材質、例えば、Ｃが０．１３ｗｔ％、Ｎｉが０．２１ｗｔ％、Ｃｒが１．１ｗｔ％、Ｃｕが０．０４ｗｔ％、Ｍｎが０．７６ｗｔ％、Ｍｏが０．１９ｗｔ％、Ｓｉが０．２０ｗｔ％、残りがＦｅ等からなるＳＣＭ４１５を例示することができる。出力歯車５は、浸炭焼入れおよび焼戻し温度を調整して行われる。また、出力歯車５の材料としてこれ以外にも、Ｎｉが３．０〜１０．０ｗｔ％含有し、加工性、耐食性に優れた材料（日本粉末冶金工業規格のＦＥＮ８）、あるいは、Ｃが０．０７ｗｔ％、Ｃｒが１７ｗｔ％、Ｎｉが４ｗｔ％、Ｃｕが４ｗｔ％、残りがＦｅ等からなる析出硬化系ステンレスＳＵＳ６３０であっても良い。このＳＵＳ６３０は、固溶化熱処理で２０〜３３ＨＲＣの範囲に表面硬さを適切に上げることができ、強靭性と高硬度を確保することができる。
【００５２】
ここで、出力歯車５の肉抜き穴２６に振動吸収材２８が装着されている。この振動吸収材２８はＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）等の合成ゴムからなり、図４（ａ）に示すように、中央部（心部）２９に軸方向（両側面）に延びるスリット３０が形成されると共に、図４（ｂ）および図５（ａ）に示すように、中央部２９は出力歯車５の厚さと略同一の肉厚で、肉抜き穴２６の形状に沿った断面が略ハート形形状の僅かに大きな形状に形成され、両側面には、その外郭に沿って中央部２９より突出した鍔部３１が形成されている。これにより、肉抜き穴に振動吸収材を圧入後、鍔部３１が肉抜き穴２６の縁部に密着して移動するのを防止することができ、一層信頼性を高めることができる。ここで言う「僅かに大きな形状」とは、肉抜き穴２６に圧入できる程度の圧入代を備えた大きさであって、振動吸収材２８の材質や肉抜き穴２６の寸法・形状によって適宜異なる。また、「略同一」の略とは、例えば、設計の狙い値であって実質的に肉厚差がない状態、すなわち、加工誤差等によって生じる肉厚差は当然許容されるべきものである。なお、振動吸収材２８は出力歯車５の肉抜き穴２６に着脱自在に装着されていても良い。
【００５３】
こうした出力歯車５を採用することにより、出力歯車５の噛合い時、平歯５ａに発生する振動を減衰させて不快な歯打ち音等の異音の発生を抑制すると共に、トルク伝達は従来のような弾性部材を介さず金属製の出力歯車５によって行うので、確実かつ安定した位置決め精度が得られる電動アクチュエータを提供することができる。ここでは、肉抜き穴２６を径方向外方に向って幅寸法が拡大するエッグシェイプまたは三角形状に形成し、振動吸収材２８をこの肉抜き穴２６に沿った形状に形成することにより、出力歯車５の軽量化を図りつつ、強度・剛性を確保することができると共に、出力歯車５の振動や変形等により振動吸収材２８が径方向内方に移動するのを防止するができる。また、遠心力によって振動吸収材２８を径方向外方に膨張させるような負荷が生じても肉抜き穴２６との間にすきまが発生せず密着性を保持することができ、平歯５ａに発生する振動を効果的に減衰させることができる。
【００５４】
また、図５（ｂ）に示すように、振動吸収材２８を肉抜き穴２６に装着する場合、スリット３０の両側より矢印に示すように弾性変形させながら容易に圧入することができ、作業性を向上させて低コスト化を図ることができる。一方、圧入後は肉抜き穴２６の形状に沿って元の形状に復元し、肉抜き穴２６の内壁面に対して所定の弾性力で適切な押圧状態を得ることができると共に、運転中に振動吸収材２８が肉抜き穴２６から脱落するのを防止することができ、信頼性を高めることができる。
【００５５】
さらに、振動吸収材２８の中央部２９は出力歯車５の厚さと略同一の肉厚に設定され、この中央部２９の両側に鍔部３１が形成されているので、肉抜き穴２６に振動吸収材２８を圧入後、鍔部３１が肉抜き穴２６の縁部に密着して移動するのを防止することができ、一層信頼性を高めることができる。
【００５６】
振動吸収材２８の材質としては、前述したＮＢＲ以外に、例えば、耐熱性に優れたＨＮＢＲ（水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等をはじめ、耐熱性、耐薬品性に優れたＡＣＭ（ポリアクリルゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）等を例示することができる。
【００５７】
前述した実施形態では、図３（ａ）に示すように、出力歯車５に複数（ここでは、１０個）の肉抜き穴２６が形成され、これらの肉抜き穴２６のうち一つおきの５箇所に振動吸収材２８が装着されている出力歯車５を例示したが、これに限らず、振動吸収レベルに応じて必要最小限な個数の振動吸収材２８を装着して減衰効果を得ることができ、かつ低コスト化を図ることができる。なお、装着する振動吸収材２８の個数は実験やシミュレーション等の結果により定められる。
【００５８】
図６に前述した出力歯車５の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態（図３）と基本的には肉抜き穴２６と振動吸収材２８の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５９】
図６に示す出力歯車３２は焼結合金からなり、外周に平歯５ａが形成されると共に、円筒状のボス部２４の内周にキー溝２４ａが形成されている。そして、環状のボス部２４と梁部２５との間に複数の肉抜き穴３３が周方向等配に形成されている。この肉抜き穴３３は、図７（ａ）、（ｃ）に示すように、円形に形成され、これら肉抜き穴３３の開口面に、各肉抜き穴３３間を繋ぐ連通溝３４が形成されている。そして、各肉抜き穴３３に振動吸収材３５が装着されている。
【００６０】
連通溝３４は、肉抜き穴３３と同様、金型で形成しても良いが、ここでは、エンドミル加工によって形成されている。そのため、機械加工がし易いように、断面が矩形に形成されている。
【００６１】
振動吸収材３５はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、図７（ｂ）に示すように、出力歯車３２の厚さと略同一の肉厚で、肉抜き穴３３の形状に沿った断面が円形の僅かに大きな円形に形成された心部３６と、これら心部３６を連結する一対の連結部３７とで構成されている。心部３６は出力歯車３２の肉抜き穴３３に装着されると共に、連結部３７は、肉抜き穴３３間を繋ぐ連通溝３４に装着される。
【００６２】
本実施形態では、振動吸収材３５が、肉抜き穴３３に装着される心部３６と、これら心部３６を連結し、肉抜き穴３３間を繋ぐ連通溝３４に装着される連結部３７とで構成されているので、前述した実施形態と同様、出力歯車３２の軽量化を図りつつ、強度・剛性を確保することができると共に、出力歯車３２の振動や変形等により振動吸収材３５が肉抜き穴３３から脱落するのを防止するができる。なお、ここでは、肉抜き穴３３と連通溝３４に振動吸収材３５を弾性装着するようにしたが、肉抜き穴３３と連通溝３４に直接合成ゴムを加硫させても良い。
【００６３】
図８に前述した出力歯車３２の変形例を示す。この実施形態は、前述した実施形態（図６）と基本的には振動吸収材３５の構成が異なるだけで、その他前述した実施形態と同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６４】
この振動吸収材３８はＮＢＲ等の合成ゴムからなり、図８（ｂ）に示すように、出力歯車４０の厚さと略同一の肉厚で、肉抜き穴３３の形状に沿った断面が円形の僅かに大きな円形に形成された心部３６と、これら心部３６を連結する一対の連結部３９とで構成されている。前述した実施形態では、出力歯車３２の各肉抜き穴３３全箇所（ここでは、１２箇所）に心部３６が装着されていたが、本実施形態では、全箇所ではなく適数箇所（ここでは、６箇所）に装着されている。すなわち、連結部３９で一体になった３つの心部３６が径方向に対向する２箇所に装着されている。
【００６５】
また、本実施形態では、この振動吸収材３８の構成に対応し、出力歯車４０の肉抜き穴３３間を繋ぐ連通溝４１が、それぞれ径方向に対向する２箇所に形成されている。これにより、使用条件に応じた減衰性を適宜設定することができると共に、出力歯車４０の強度を確保しつつ、加工工数や組立工数を低減させて低コスト化を図ることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、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り、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る電動アクチュエータは、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用され、電動モータからの回転入力を、ボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換するボールねじ機構を備えた電動アクチュエータに適用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１  電動アクチュエータ
２  ハウジング
２ａ  第１のハウジング
２ｂ  第２のハウジング
３  電動モータ
３ａ  モータ軸
４  入力歯車
５、３２、４０  出力歯車
５ａ  平歯
６  減速機構
７  駆動軸
７ａ  孔
８  ボールねじ機構
９  固定ボルト
１０  ブラケット
１０ａ、１５ａ  固定ねじ
１１、１２  ブッシュ
１３  平行キー
１４、２４ａ  キー溝
１５  蓋部材
１６  ねじ軸
１６ａ、１７ａ  ねじ溝
１７  ナット
１８  ボール
１９  平行キー
２０  転がり軸受
２０ａ  内輪
２０ｂ  外輪
２１  スペーサ
２２  止め輪
２３  ボール循環溝
２４  ボス部
２５  梁部
２６、３３  肉抜き穴
２７  リブ
２８、３５、３８  振動吸収材
２９  中央部
３０  スリット
３１  鍔部
３４、４１  連通溝
３６  心部
３７、３９  連結部
５１  電動アクチュエータ
５２  ハウジング
５３  電動モータ
５３ａ  モータ軸
５４  入力歯車
５５  出力歯車
５６  減速機構
５７  駆動軸
５７ａ  孔
５８  ボールねじ機構
５９  転がり軸受
６０  ナット
６０ａ、６２ａ  ねじ溝
６１  ボール
６２  ねじ軸
６３  ボール循環溝
６４  ブッシュ
６５  キー溝
６６  キー
６７  回転軸
６８  雄スプライン部
６９  ウォーム軸
７０  雌スプライン部
７１  弾性歯付リング
７１ａ  内歯
７１ｂ  外歯
７２  動力伝達機構
７３  低騒音歯車
７４  心部
７５  歯部
７６  金属歯車
７７  振動吸収材
７８ａ、７８ｂ  凹部
７８ｃ  連通部
Ｔ１  弾性歯付リングの径方向中央部の厚さ
Ｔ２、Ｔ３  弾性歯付リングの径方向両端部の厚さ
【図１】
2015172436.tif 000003
【図２】
2015172436.tif 000004
【図３】
2015172436.tif 000005
【図４】
2015172436.tif 000006
【図５】
2015172436.tif 000007
【図６】
2015172436.tif 000008
【図７】
2015172436.tif 000009
【図８】
2015172436.tif 000010
【図９】
2015172436.tif 000011
【図１０】
2015172436.tif 000012
【図１１】
2015172436.tif 000013