(57)【要約】【課題】大きな減速比を得ることができると共に、装置のコンパクト化を図ることができる電動リニアアクチュエータを提供する。【解決手段】中間歯車５の外周面には、図の右方に小さな歯車５ｂ、図の左方に大きな歯車５ａが形成されている。中間歯車５の図の左方の端部には、円筒状に刳り貫かれた座ぐり部５ｃが形成されている。座ぐり部５ｃの中央には、刳り貫かれずに残っている軸端部５ｄが設けられている。軸端部５ｄには、転がり軸受１２が嵌合されている。転がり軸受１２は、座ぐり部５ｃ内に配置されている。転がり軸受１２は、図の左方の一端が壁面で塞がれた円筒状をした軸受ケース１３内に配置されている。軸受ケース１３の壁面の略中央には、孔１３ａが穿設されている。孔１３ａは、ハウジング２ａに設けられた凸部２ｃに圧入されている。【選択図】図２
2008069862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに取り付けられた電動モータと、
この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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、
このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、
前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、
前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第１の歯車と、前記モータ軸に固設される第２の歯車との間に配置され、前記第１の歯車と噛合する第３の歯車と、前記第２の歯車と噛合する第４の歯車を有する中間歯車が、２つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されていることを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記軸受ケースは一端が壁面で塞がれた円筒状をしており、該壁面の略中央部には孔が形成され、該孔を前記ハウジングに設けられた凸部に圧入して、前記軸受ケースを前記ハウジングに固定する請求項１記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記中間歯車の端部に円筒状に刳り貫かれた座ぐり部が設けられており、該座ぐり部に前記軸受の一方が収められている請求項１又は２記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ナットを固定する軸受の一方が前記ハウジングに設けられた円形の穴に収められており、該軸受が、前記軸受ケースの壁面よりも奥側に配置されている請求項１乃至３いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
【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リニアアクチュエータ、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リニア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リニア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】
このボールねじ機構は、ハウジングに対して回転自在に支持されたナットと、ナットに挿嵌されて軸方向に移動可能なねじ軸と、ナット及びねじ軸に形成されたねじ溝に介在される多数のボールとからなる。そして、ナットが回転すると、ボールがねじ溝内を転動し、ねじ軸が軸方向に移動するという構造となっている。
【０００４】
このボールねじ機構を利用したアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に固設された平歯車と、この平歯車に噛合する歯を形成したフランジを一体に有するナットと、このナットに多数のボールを介して内挿されたねじ軸と、このねじ軸の一端部に連結されたリニアクラッチを具備している。そして、それらを内設するハウジングは、ナットや平歯車を挟むように２分割されている。
【特許文献１】特開２００５−８３４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のアクチュエータは、その減速比を大きくしたい場合には、ナット側の平歯車の歯数を増やし、モータ側の歯数を減らす必要がある。しかし、この場合、ナットのフランジ部の径が増大するので、装置が大型化してしまう。
【０００６】
そこで、ナット側の平歯車とモータ側の平歯車の間に中間歯車を配置し、歯車を２段構造とすることで大きな減速比を得る方法がある。しかしながら、装置をコンパクトにするため、モータ軸とねじ軸との芯間距離を小さくする必要があり、その場合には、中間歯車の支持軸受とナットの支持軸受が干渉してしまう。また、干渉しないようにモータ軸とねじ軸との芯間距離をやや大きくとった場合にも、中間歯車の軸受の取り付け穴が一部欠けてしまう、いわゆる欠円状態になり、軸受の取り付け誤差の増加やハウジングの変形、早期摩耗といった問題が発生する。さらに、ナット側支持軸受の型番を下げて干渉を防ぐ方法もあるが、負荷容量が不足し、早期破損のトラブルとなりうる。そこで、結局は、大きな減速比を得るために、モータ軸とねじ軸との芯間距離を大きくとるほかなかった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大きな減速比を得ることができると共に、装置のコンパクト化を図ることができる電動リニア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、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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、このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第１の歯車と、前記モータ軸に固設される第２の歯車との間に配置され、前記第１の歯車と噛合する第３の歯車と、前記第２の歯車と噛合する第４の歯車を有する中間歯車が、２つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されている構成を採用した。
【０００９】
このように、第３の歯車と第４の歯車を有する中間歯車を減速機に設けることにより、歯車を２段構造とすることができるので、大きな減速比を得ることができる。また、中間歯車を支承する軸受の一方を軸受ケース内に配置することにより、従来のように軸受を取り付ける部分が欠円状態になることがなく、軸受を好適にハウジングに支承することができ、軸受の取り付け誤差の増加やハウジングの変形、早期摩耗といった問題を発生させずに、装置をコンパクトにできる。
【００１０】
また、本発明は、前記軸受ケースは一端が壁面で塞がれた円筒状をしており、該壁面の略中央部には孔が形成され、該孔を前記ハウジングに設けられた凸部に圧入して、前記軸受ケースを前記ハウジングに固定することもできる。これにより、軸受ケースはハウジングに簡単、且つ強固に固定されるので、軸受ケース内に配置される転がり軸受を好適に支承することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記中間歯車の端部に円筒状に刳り貫かれた座ぐり部が設けられており、該座ぐり部に前記軸受の一方が収められている構成とすることもできる。これにより、座ぐり部の内部に軸受を配置することができるので、装置をコンパクトにできる。
【００１２】
また、本発明は、前記ナットを固定する軸受の一方が前記ハウジングに設けられた円形の穴に収められており、該軸受が、前記軸受ケースの壁面よりも奥側に配置されている構成とすることが好ましい。これにより、ナットを固定する軸受が軸受ケースと干渉することがなく、装置をコンパクトにできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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、このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第１の歯車と、前記モータ軸に固設される第２の歯車との間に配置され、前記第１の歯車と噛合する第３の歯車と、前記第２の歯車と噛合する第４の歯車を有する中間歯車が、２つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されているので、歯車を２段構造とすることができ、大きな減速比を得ることができる。また、中間歯車を支承する軸受の一方を軸受ケース内に配置することにより、従来の欠円状態になることはなく、軸受を好適にハウジングに支承することができ、装置をコンパクトにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に平行に配設され、前記ハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支持されたナット、およびこのナットに多数のボールを介して内挿され、回転不可に、かつ軸方向移動自在に支持されたねじ軸を有し、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、このボールねじ機構のナットと前記モータ軸との間に配設された減速機とを備え、前記ねじ軸と同軸上に出力軸が連結され、この出力軸の連結部近傍にリニアクラッチが配設されている電動リニアアクチュエータにおいて、前記減速機を構成し、前記ナットの外周に設けられたフランジに形成された第１の歯車と、前記モータ軸に固設される第２の歯車との間に配置され、前記第１の歯車と噛合する第３の歯車と、前記第２の歯車と噛合する第４の歯車を有する中間歯車が、２つの軸受を介して前記ハウジングに固定されており、前記軸受の一方が前記ハウジングに固定される別体の軸受ケース内に配置されている。
【実施例】
【００１５】
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、本発明に係る電動リニアアクチュエータの実施の形態を示す縦断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。図３は、ハウジングと軸受ケースの分解斜視図である。
【００１６】
この電動リニアアクチュエータ１は、ハウジング２に取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に固設された平歯車４と、この平歯車４の歯４ａに噛合する歯車５ａが形成された中間歯車５と、中間歯車５に形成された歯車５ｂに噛合する歯車６ａが設けられたフランジ６ｂを一体に有するナット６と、このナット６に多数のボール７を介して内挿されたねじ軸８と、このねじ軸８の一端部に連結されたリニアクラッチ９とを備えている。
【００１７】
電動モータ３のモータ軸３ａの先端は、転がり軸受１０を介して、ハウジング２ｂに回転自在に支承されている。
【００１８】
中間歯車５の外周面には、図２にも示すように、図の右方に小さな歯車５ｂ、図の左方に大きな歯車５ａが形成されている。中間歯車５の図の右方の端部は、転がり軸受１１を介して、ハウジング２ｂに回転自在に支承されている。
【００１９】
中間歯車５の図の左方の端部には、円筒状に刳り貫かれた座ぐり部５ｃが形成されている。座ぐり部５ｃは、歯車５ａの内側となる位置に配設されている。座ぐり部５ｃの中央には、刳り貫かれずに残っている軸端部５ｄが設けられている。軸端部５ｄには、転がり軸受１２が嵌合されている。転がり軸受１２は、座ぐり部５ｃ内に配置されている。転がり軸受１２は、図の左方の一端が壁面で塞がれた円筒状をした軸受ケース１３内に配置されている。軸受ケース１３の外周面は、座ぐり部５ｃと接することなく、一定の距離が設けられている。
【００２０】
軸受ケース１３の壁面の一部は、ハウジング２ａの内面に当接している。軸受ケース１３の壁面の略中央には、孔１３ａが穿設されている。孔１３ａは、ハウジング２ａに設けられた凸部２ｃに圧入されている。ここで、軸受ケース１３の壁面の一部は、ハウジング２ａの内面に当接していないが、軸受ケース１３はハウジング２ａの凸部２ｃに固定されているので、軸受ケース１３はハウジング内で強固に固定されるので、その一部がハウジング２ａの内面に当接していなくても、好適に転がり軸受１２を支承することができる。なお、この例では、孔１３ａを凸部２ｃに圧入させて固定する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、軸方向へのねじ止め等を用いた方法で固定してもよい。
【００２１】
ナット６は一対の転がり軸受２０、２１を介してハウジング２に対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承され、内周には螺旋状のねじ溝６ｃが形成されている。一方、ねじ軸８の外周にはこのねじ溝６ｃに対応する螺旋状のねじ溝８ａが形成され、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。そして、これらのねじ溝６ｃ、８ａ間に多数のボール７を転動自在に収容してボールねじ機構を構成している。ここで、転がり軸受２０は、軸受ケース１３の壁面よりも奥側に配置されているので、転がり軸受２０と軸受ケース１３が干渉することがない。
【００２２】
電動モータ３に通電すると、モータ軸３ａの回転に伴って平歯車４を介して中間歯車５が回転する。中間歯車５が回転すると、ナット６が回転し、このナット６の回転によりねじ軸８が軸方向（図中左右方向）に移動される。すなわち、このボールねじ機構により、モータ軸３ａの回転運動がボールねじ機構を介してねじ軸８の軸方向運動に変換される。
【００２３】
ここで、ねじ軸８の一端部には伝達ピン２２を介してリニアクラッチ９が連結されている。このリニアクラッチ９は、ハウジング２ｂに嵌合され、円筒状の内周面を有する外輪２３と、ねじ軸８の一端部に形成された円筒状の保持部２４にスライド自在に内挿された出力軸２５と、この出力軸２５の外周に形成され、両端部が内方に傾斜する係合面２５ａと、外輪２３の内周面２３ａとの間に収容された複数の係合子（ボール）２６とを備えている。この出力軸２５の係合面２５ａと外輪２３の内周面２３ａとの間には環状の楔形空間２７が形成され、保持部２４に穿設されたポケット２４ａ内に弾性部材２８を介して複数の係合子２６が円周等配に、かつ軸方向の中立位置に保持されている。なお、ここでは、係合子２６として単列のボールを例示したが、これに限らず、複列のボールであっても良い、また、係合子２６としてころを使用することもできる。
【００２４】
ねじ軸８の一端部に形成された保持部２４には出力軸２５が内挿され、保持部２４と出力軸２５の径方向に伝達ピン２２が挿入されているが、出力軸２５にこの伝達ピン２２の外径よりも所定の寸法だけ大径になるようピン挿入孔２９が形成され、ねじ軸８に対してこの出力軸２５は軸方向に所定量相対移動することができる。
【００２５】
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】
【００２６】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、自動車等の車両の後輪操舵機構や動力伝達制御用の摩擦クラッチ機構等のアクチュエータとして適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る電動リニアアクチュエータの実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】ハウジングと軸受ケースの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・電動リニアアクチュエータ
２、２ａ、２ｂ・・・・・・・・・・・ハウジング
２ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・凸部
３・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
４・・・・・・・・・・・・・・・・・平歯車
４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・歯
５・・・・・・・・・・・・・・・・・中間歯車
５ａ、５ｂ、６ａ・・・・・・・・・・歯車
５ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・座ぐり部
５ｄ・・・・・・・・・・・・・・・・軸端部
６・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
６ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
６ｃ、８ａ・・・・・・・・・・・・・ねじ溝
７・・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
８・・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
９・・・・・・・・・・・・・・・・・リニアクラッチ
１０、１１、１２、２０、２１・・・・転がり軸受
１３・・・・・・・・・・・・・・・・軸受ケース
１３ａ・・・・・・・・・・・・・・・孔
２２・・・・・・・・・・・・・・・・伝達ピン
２３・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
２３ａ・・・・・・・・・・・・・・・内周面
２４・・・・・・・・・・・・・・・・保持部
２４ａ・・・・・・・・・・・・・・・ポケット
２５・・・・・・・・・・・・・・・・出力軸
２５ａ・・・・・・・・・・・・・・・係合面
２６・・・・・・・・・・・・・・・・係合子
２７・・・・・・・・・・・・・・・・楔形空間
２８・・・・・・・・・・・・・・・・弾性部材
２９・・・・・・・・・・・・・・・・ピン挿入孔
【図１】
2008069862.tif 000003
【図２】
2008069862.tif 000004
【図３】
2008069862.tif 000005