(57)【要約】【課題】省スペース、かつ、安価にボールねじ軸の位置を検出することができる電動アクチュエータを提供する。【解決手段】ボールねじ軸４のねじ溝４ａの図の左方には、ボールねじ軸４の軸方向の移動量を検出する検出手段３１が配置されている。検出手段３１は、ボールねじ軸４の軸方向の移動量を検出するポテンショメータ３２と、ポテンショメータ３２の略中央部から延びる円筒状をした係合部材３３とからなる。係合部材３３の先には、ねじ溝４ａに噛合する歯３３ａが設けられている。歯３３ａは、ボールねじ軸４が軸方向に移動した際にねじ溝４ａに噛合するように、軸周りにねじったように形成されている。歯３３ａの凸部の断面形状は、ねじ溝４ａの形状に合わせて、サーキュラアーク形状又はゴシックアーク形状となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、該電動モータのモータ軸に動力伝達手段を介して連結され、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構とを備え、
前記ボールねじ機構を構成するボールねじ軸のねじ溝に前記ボールねじ軸の軸方向の移動量を検出する検出手段が係合されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記検出手段は、前記移動量を検出するセンサと、該センサに設けられ前記ねじ溝に係合する係合部材からなる請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記検出手段は、前記ねじ溝に係合する係合部が一体に設けられているセンサからなる請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記係合部材又は前記係合部に、該係合部材又は該係合部の軸周りにねじった歯が設けられている請求項２又は３に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記歯の断面形状は、単一円弧状のサーキュラアーク形状又は２つの円弧を組み合わせたゴシックアーク形状である請求項４に記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記センサがポテンショメータである請求項２乃至５いずれか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、自動車等の車両の駆動部に使用される電動アクチュエータ、特に電動モータの回転を、ボールねじ機構を介して直線運動に変換して用いる電動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の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、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】
このボールねじは、外周に螺旋状のボール転走溝が形成されたボールねじ軸と、円筒面内に螺旋状のボール転走溝が形成されたボールねじナットと、対向する両ボール転走溝で構成されたボール転動路内に転動自在に収容された多数のボールとからなり、ボールねじ軸あるいはボールねじナットの回転を軸方向の並進運動に変換する機械要素である。
【０００４】
このボールねじを用いた電動アクチュエータにおいては、何らかの検出手段を用いてボールねじナット又はボールねじ軸の位置を検出し、その位置情報を制御装置とやり取りしながら、ボールねじナット又はボールねじ軸を適切な位置にコントロールする方法がある。
【０００５】
特許文献１には、その位置検出手段の一例が示されている。この例では、電動モータにより回転されるボールねじ軸にボールを介して螺合され、軸方向に駆動されるボールねじナットにセンサを取り付け、外部の検出器にその信号を出力することにより、位置情報を得ている。センサとしては、ホール素子と永久磁石とからなる変位センサ等が用いられている。
【特許文献１】特開２００５−１７６５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の方法では、センサそのものが高価であり、取り付けに比較的大きなスペースを取られることから実用面では問題が多い。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、省スペース、かつ、安価にボールねじ軸の位置を検出することができる電動アクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
係る目的を達成すべく、本発明は、電動モータと、該電動モータのモータ軸に動力伝達手段を介して連結され、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構とを備え、前記ボールねじ機構を構成するボールねじ軸のねじ溝に前記ボールねじ軸の軸方向の移動量を検出する検出手段が係合されている構成を採用した。
【０００９】
ボールねじ軸に形成されたねじ溝に係合された検出手段で、ボールねじ軸の移動量を直接検出するので、ボールねじ軸の移動量を確実に検出することができる。また、ねじ溝に検出手段を係合させるだけで、ボールねじ軸の移動量を検出できるので、検出手段を安価で省スペースにできる。
【００１０】
また、本発明は、前記検出手段は、前記移動量を検出するセンサと、該センサに設けられ前記ねじ溝に係合する係合部材からなることもできるし、前記検出手段は、前記ねじ溝に係合する係合部が一体に設けられているセンサからなることもできる。センサに係合部材又は係合部を突設したので、センサをハウジングの外に取り付け、係合部材又は係合部をハウジング内のボールねじ軸のねじ溝に係合させることができる。これにより、ハウジングに係合部材又は係合部を挿嵌する孔を設けるだけで、検出手段を取り付けることができるので、検出手段を安価で省スペースにできる。
【００１１】
また、本発明は、前記係合部材又は前記係合部に、該係合部材又は該係合部の軸周りにねじった歯が設けられていることが好ましい。歯がねじられているので、ボールねじ軸が回動した際に、歯をボールねじ軸のねじ溝に確実に噛合させることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記歯の断面形状は、単一円弧状のサーキュラアーク形状又は２つの円弧を組み合わせたゴシックアーク形状であることが好ましい。歯の断面形状がねじ溝の溝形状と同一であるので、より確実に歯をねじ溝に噛合させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記センサがポテンショメータであることが好ましい。センサとして、ポテンショメータを用いることができるので、検出手段を安価にできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動モータと、該電動モータのモータ軸に動力伝達手段を介して連結され、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構とを備え、前記ボールねじ機構を構成するボールねじ軸のねじ溝に前記ボールねじ軸の軸方向の移動量を検出する検出手段が係合されているので、省スペース、かつ、安価にボールねじ軸の位置を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
電動モータと、該電動モータのモータ軸に動力伝達手段を介して連結され、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換するボールねじ機構とを備え、前記ボールねじ機構を構成するボールねじ軸のねじ溝に前記ボールねじ軸の軸方向の移動量を検出する検出手段が係合されている。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基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実施形態を示す縦断面図である。図２（ａ）はポテンショメータの斜視図であり、図２（ｂ）は同平面図であり、図２（ｃ）は同側面図である。
【００１７】
この電動アクチュエータ１は、電動モータ２により回転駆動されるボールねじナット３と、このボールねじナット３にボール（図示せず）を介して螺合されたボールねじ軸４とを備えるボールねじ機構を採用している。電動モータ２のモータ軸２ａが回転すると、ボールねじナット３が回転し、ボールねじ軸４を図の左右方向に移動させる。ボールねじ軸４の端面には、制御対象（図示せず）が固定され、電動モータ２を回転することにより、その制御対象の位置を図の左右方向に制御する。
【００１８】
ボールねじナット３とボールねじ軸４等は、２つに分割されるハウジング５、６内に配置されている。ハウジング５とハウジング６とは、それぞれボルト（図示せず）により固定されている。ハウジング５の図の右側面には、電動モータ２が配置されている。
【００１９】
電動モータ２の先端には、フラット面を有するモータ軸２ａが設けられている。モータ軸２ａには、略円柱状をした円柱部材１０が嵌合されている。円柱部材１０の図の右方の端部には、略円筒状でフラット面を有する孔１０ａが設けられている。孔１０ａには、モータ軸２ａが嵌合され、電動モータ２の回転により円柱部材１０が回転される。円柱部材１０の図の左方の端部には、径の小さい段付き部１０ｂが形成されている。段付き部１０ｂは、転がり軸受１１を介して、ハウジング６に回転自在に支承されている。円柱部材１０の段付き部１０ｂの側方の外周面には、歯１０ｃが形成されている。
【００２０】
円柱部材１０の図の下方には、２つの歯車部を有する歯車部材１２が配置されている。歯車部材１２の両側端部は、軸受（図示せず）を介して、ハウジング５、６に回転自在に支承されている。歯車部材１２には、大きい歯車１２ａと小さい歯車１２ｂが形成されている。歯車１２ａの歯は、円柱部材１０の歯１０ｃと噛合しており、円柱部材１０が回転すると、歯車部材１２が回転する。
【００２１】
歯車部材１２の図の下方には、歯車部材１２の回転により回転される回転部材１３が配置されている。回転部材１３の外周には、径方向に広がる円環状をしたフランジ１４が設けられている。フランジ１４の外周面には、歯１４ａが形成されている。歯１４ａは、歯車部材１２の歯車１２ｂと噛合しており、歯車部材１２が回転すると、回転部材１３が回転する。回転部材１３の内部には、円柱状の孔１３ｃが穿設されている。図の左方の内部には、内径の大きい孔１３ｄが設けられている。このように、孔１３ｄを大径とすることで、ボールねじ軸４が図の右方に移動した際に、ボールねじ軸４と回転部材１３が干渉することを防いでいる。
【００２２】
回転部材１３の図の右側方部は、転がり軸受１５を介して、ハウジング５に回転自在に支承されている。回転部材１３のフランジ１４の側方には、径の大きい段付き部１３ａが設けられている。段付き部１３ａには、転がり軸受１６が嵌合されている。転がり軸受１６は、ハウジング６に圧入されたハウジング部材７に嵌合されている。このようにして、回転部材１３は、ハウジング部材７に回転自在に支承される。
【００２３】
回転部材１３の図の左方には、軸方向に延びる２本のアーム１３ｂ、１３ｂが設けられている。アーム１３ｂ、１３ｂには、図の上下方向に孔が穿設されており、その孔には、ピン１７が挿嵌されている。ピン１７は、ボールねじナット３に設けられた孔にも嵌合されており、回転部材１３の回転をボールねじナット３に伝えている。
【００２４】
電動モータ２のモータ軸２ａが回転すると、円柱部材１０が回転し、円柱部材１０の歯１０ｃと噛合する歯１２ａを有する歯車部材１２が回転する。歯車部材１２が回転すると、歯車部材１２の歯車１２ｂと噛合する歯１４ａを有するフランジ１４が回転し、回転部材１３が回転する。回転部材１３が回転すると、ピン１７で固定されたボールねじナット３が回転する。ボールねじナット３が回転すると、その内部に配置されたボールねじ軸４が軸方向に移動する。このようにして、電動モータ２の回転運動がボールねじ軸４の軸方向運動に変換される。また、電動モータ２の回転は、歯車部材１２等を介して、減速されてボールねじナット３に伝達される。
【００２５】
ボールねじナット３の図の左方には、径の小さい段付き部３ａが形成されている。段付き部３ａには、転がり軸受１８が嵌合されている。転がり軸受１８は、ハウジング６に配置されている。このようにして、ボールねじナット３は、転がり軸受１８を介して、ハウジング６に回転自在に支承される。転がり軸受１８の右側方には、円環状をした蓋１９が配置されており、転がり軸受１８をハウジング６に固定している。段付き部３ａの端部の外周面には、おねじ３ｂが形成されている。おねじ３ｂには、円環状をしたナット２０が螺合されており、転がり軸受１８の抜け止めとなっている。ボールねじナット３の内周面には、螺旋状のねじ溝３ｃが形成されている。ねじ溝３ｃとボールねじ軸４のねじ溝４ａとで、ボール（図示せず）の転動路を形成している。ボールねじナット３の胴部には、２つの駒窓３ｄ、３ｄが穿設されている。駒窓３ｄ、３ｄには、転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材２１、２１が嵌合されている。
【００２６】
ボールねじ軸４は、ボールねじナット３の内部にボール（図示せず）を介して挿嵌されている。ボールねじ軸４は、図の左右方向に長く延びた略円柱状をしている。ボールねじ軸４の図の右方の外周面には、螺旋状のねじ溝４ａが形成されている。ボールねじ軸４の図の左方には、ねじ溝が形成されていない小径の軸部４ｂが形成されている。軸部４ｂの先端には、制御対象（図示せず）が固定される。ボールねじ軸４は、図の右方向に駆動される際には、ボールねじナット３から突出し、回転部材１３の孔１３ｄの内部にまで達する。また、ボールねじ軸４は、図の左方向に駆動される際には、ボールねじナット３の内部にまで引き込まれる。その際、転動路からボールが脱落しないように、ボールねじ軸４の端部は、駒部材２１を越えて引き込まれることはない。
【００２７】
各ねじ溝３ｃ、４ａの断面形状は、単一円弧状のサーキュラアーク形状であっても２つの円弧を組み合わせたゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボールとの接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定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。
【００２８】
ボールねじ軸４のねじ溝４ａの図の左方には、ボールねじ軸４の軸方向の移動量を検出する検出手段３１が配置されている。検出手段３１は、図２にも示すように、ボールねじ軸４の軸方向の移動量を検出するポテンショメータ３２と、ポテンショメータ３２の略中央部から延びる円筒状をした係合部材３３とからなる。ポテンショメータ３２と係合部材３３は、別部材とすることもできるが、ポテンショメータ３２に円筒状をした係合部を一体成形することもできる。
【００２９】
係合部材３３の先には、ねじ溝４ａに噛合する歯３３ａが設けられている。歯３３ａは、ボールねじ軸４が軸方向に移動した際にねじ溝４ａに噛合するように、軸周りにねじったように形成されている。歯３３ａの凸部の断面形状は、ねじ溝４ａの形状に合わせて、サーキュラアーク形状又はゴシックアーク形状となっている。また、歯３３ａは、ねじ溝４ａのねじピッチに応じた間隔で形成されている。
【００３０】
ハウジング６には、検出手段３１を配置するための円筒状の孔６ａが設けられている。孔６ａには、係合部材３３の先端が挿嵌され、ねじ溝４ａに歯３３ａが噛合される。ポテンショメータ３２は、ハウジング６の外壁にねじ（図示せず）等で固定される。ポテンショメータ３２には、制御装置へとつながる配線（図示せず）が接続されている。このように、ハウジング６に孔６ａを設けることで、検出手段３１を配置することができるので、位置検出手段３１を省スペースにできる。
【００３１】
このようにして、ボールねじ軸４が図の左右方向に移動すると、係合部材３３が回転し、ポテンショメータ３２で回転角度が検出される。なお、ボールねじ軸４は回転しながら移動しても、回り止めされた状態で直線運動しても良い。
【００３２】
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】
【００３３】
本発明に係る電動アクチュエータは、自動車等の車両の駆動部に使用される電動アクチュエータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る電動アクチュエータの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）はポテンショメータの斜視図であり、（ｂ）は同平面図であり、（ｃ）は同側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・・・・・・・・電動アクチュエータ
２・・・・・・・・・・電動モータ
２ａ・・・・・・・・・モータ軸
３・・・・・・・・・・ボールねじナット
３ａ・・・・・・・・・段付き部
３ｂ・・・・・・・・・おねじ
３ｃ・・・・・・・・・ねじ溝
３ｄ・・・・・・・・・駒窓
４・・・・・・・・・・ボールねじ軸
４ａ・・・・・・・・・ねじ溝
４ｂ・・・・・・・・・軸部
５、６・・・・・・・・ハウジング
６ａ・・・・・・・・・孔
７・・・・・・・・・・ハウジング部材
１０・・・・・・・・・円柱部材
１０ａ・・・・・・・・孔
１０ｂ・・・・・・・・段付き部
１０ｃ・・・・・・・・歯
１１・・・・・・・・・転がり軸受  
１２・・・・・・・・・歯車部材
１２ａ、１２ｂ・・・・歯車
１３・・・・・・・・・回転部材
１３ａ・・・・・・・・段付き部
１３ｂ・・・・・・・・アーム
１３ｃ、１３ｄ・・・・孔
１４・・・・・・・・・フランジ
１４ａ・・・・・・・・歯
１５、１６・・・・・・転がり軸受
１７・・・・・・・・・ピン
１８・・・・・・・・・転がり軸受
１９・・・・・・・・・蓋
２０・・・・・・・・・ナット
２１・・・・・・・・・駒部材
３１・・・・・・・・・検出手段
３２・・・・・・・・・ポテンショメータ
３３・・・・・・・・・係合部材
３３ａ・・・・・・・・歯
【図１】
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【図２】
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