(57)【要約】【課題】低コストで従動側からの逆回転方向トルクを保持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】ナット１３が回転部とされるとともにねじ軸１１が出力部とされたボールねじ１４と、ナット１３に回転力を伝達する電動モータ１５と、ナット１３の正回転方向のみに回転可能とされてナット１３と略同心に配置された一方向クラッチ１６付の回転体１７と、回転体１７とナット１３との間に介装され、ナット１３の停止時にナット１３に対して従動側からねじ軸１１を介して逆回転方向のトルクが作用した際に、一方向クラッチ１６の逆回転方向のロック機能と共働してナット１３に逆回転方向トルクに対する摩擦力による制動トルクを発生させる摩擦材１８とを備えた電動アクチュエータ１０において、摩擦材１８による制動トルクを逆回転方向トルクより小さくした。【選択図】      図１
2004156636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸に多数の転動体を介してナットが螺合されて前記ねじ軸および前記ナットの内の一方が回転部とされるとともに他方が出力部とされたボールねじと、前記ボールねじの前記回転部に回転力を伝達する電動モータと、前記回転部の正回転方向のみに回転可能とされて前記回転部と略同心に配置された一方向クラッチ付回転体と、前記一方向クラッチ付回転体と前記回転部との間に介装され、前記回転部の停止時に前記回転部に対して従動側から前記出力部を介して逆回転方向のトルクが作用した際に、前記一方向クラッチの逆回転方向のロック機能と共働して前記回転部に前記従動側からの逆回転方向トルクに対する摩擦力による制動トルクを発生させる摩擦材とを備えた電動アクチュエータにおいて、
前記摩擦材による制動トルクを前記従動側からの逆回転方向トルクより小さくすることにより、前記制動トルクの一部を前記電動モータに負担させることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記回転部の停止時に、前記電動モータへの通電を遮断して前記電動モータのリード線を短絡させることを特徴とする請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記回転部の停止時に、前記電動モータに駆動時よりも低い値の電流を通電することを特徴とする請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車のパワーウィンドウ、電動パーキングブレーキ装置のワイヤ巻取り機構、電動ディスクブレーキ装置のキャリパ推進機構、自動クラッチレリーズ駆動機構、ＶＶＴ駆動装置、２駆４駆切替機構、一般産業用のウインチ、ホイスト、クレーン、各種位置決め装置等に用いられる電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のパワーウィンドウ等には、電動アクチュエータを組み込んで電動モータを駆動源としてウィンドウの開閉を自在としており、このような電動アクチュエータには、電動モータの回転運動を出力軸の軸方向運動に変換する機能および電動モータの停止時に出力軸が回転しないようにする機能が必要となる。
【０００３】
これらの両機能を備えた電動アクチュエータとして、例えばねじ軸に多数の転動体を介してナットが螺合されてねじ軸が回転部とされるとともにナットが軸方向運動する出力部とされたボールねじと、ボールねじのねじ軸に回転力を伝達する電動モータと、ねじ軸の正回転方向のみに回転可能とされてねじ軸と略同心に配置された一方向クラッチ付回転体と、一方向クラッチ付回転体とねじ軸との間に介装され、ねじ軸の停止時にねじ軸に対して従動側からナットを介して逆回転方向のトルクが作用した際に、一方向クラッチの逆回転方向のロック機能と共働してねじ軸に従動側からの逆回転方向トルクに対する摩擦力による制動トルクを発生させる摩擦材とを備えたものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３２２１８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の電動アクチュエータにおいては、摩擦材による制動トルクのみで従動側からの逆回転方向トルクを保持するようにしているため、摩擦材に求められる条件（摩擦係数の選定や精度等）が厳しくなり、コスト高になるという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、低コストで従動側からの逆回転方向トルクを保持することができる電動アクチュエータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、ねじ軸に多数の転動体を介してナットが螺合されてねじ軸およびナットの内の一方が回転部とされるとともに他方が出力部とされたボールねじと、ボールねじの回転部に回転力を伝達する電動モータと、回転部の正回転方向のみに回転可能とされて回転部と略同心に配置された一方向クラッチ付回転体と、一方向クラッチ付回転体と回転部との間に介装され、回転部の停止時に回転部に対して従動側から出力部を介して逆回転方向のトルクが作用した際に、一方向クラッチの逆回転方向のロック機能と共働して回転部に従動側からの逆回転方向トルクに対する摩擦力による制動トルクを発生させる摩擦材とを備えた電動アクチュエータにおいて、摩擦材による制動トルクを従動側からの逆回転方向トルクより小さくすることにより、制動トルクの一部を電動モータに負担させることを特徴とする電動アクチュエータにより達成される。
【０００８】
上記構成によれば、摩擦材による制動トルクと電動モータの起動トルクやフリクショントルク等とを合わせたトルクによって従動側からの逆回転方向トルクを保持するので、摩擦材の摩擦係数を低くすることができ、摩擦材に求められる条件が緩和されて低コスト化を図ることができる。
【０００９】
摩擦材として、ポリアセタール樹脂や４フッ化エチレン樹脂を用いることにより、安価で耐摩耗性に優れ、ドライでもグリースや油潤滑でも安定した摩擦係数を得ることができる。
【００１０】
また、摩擦材による制動トルクと電動モータの起動トルクやフリクショントルクとを合わせたトルクが従動側からの逆回転方向トルクを下回る場合には、回転部の停止時に、電動モータへの通電を遮断して電動モータのリード線を短絡させることで、電動モータのフリクショントルクを増大させて対応することができ、更に、回転部の停止時に、電動モータに駆動時よりも低い値の電流を通電することによっても対応することができる。
後者の場合、ある程度の制動力は摩擦材によって得られるので、電動モータに対する電流値は低くて済み、電力ロスを低く抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータを詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの断面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図である。
本発明に一実施形態に係る電動アクチュエータ１０は、図１〜図３に示したように、ねじ軸１１に多数の転動体１２を介してナット１３が螺合されてナット１３が回転部とされるとともにねじ軸１１が軸方向運動する出力部とされたチューブ循環式のボールねじ１４と、ボールねじ１４のナット１３に回転力を伝達する電動モータ１５と、ナット１３の正回転方向のみに回転可能とされてナット１３と略同心に配置された一方向クラッチ１６付のスラストスリーブ（回転体）１７と、一方向クラッチ付スラストスリーブ１７とナット１３との間に介装され、ナット１３の停止時にナット１３に対して従動側からねじ軸１１を介して逆回転方向のトルクが作用した際に、一方向クラッチ１６の逆回転方向のロック機能と共働してナット１３に従動側からの逆回転方向トルクに対する摩擦力による制動トルクを発生させる摩擦材１８とを備えている。
【００１２】
電動モータ１５は、ハウジングＨの内周面に固定されたステータ２０と、ハウジングＨ内でステータ２０の内径面に径方向に対向配置されたロータ２１とを備えており、ロータ２１の回転軸２２は両端部がそれぞれ玉軸受２３，２４等によって回転可能に支持されている。回転軸２２にはボールねじ１４のねじ軸１１が軸方向に移動自在に内挿されており、ねじ軸１１の電動モータ１５から離間する側の端部には出力軸２５が同心に軸方向に延設されている。
【００１３】
ねじ軸１１に転動体１２を介して螺合されたナット１３にはメインスリーブ２６が外嵌固定されており、メインスリーブ２６は回転軸２２にキー結合２７等により連結されている。これにより、電動モータ１５の回転力がナット１３に伝達されるようになっている。
【００１４】
メインスリーブ２６は、ナット１３に外嵌固定される大径筒部２８と、大径筒部２８の電動モータ１５から離間する側の端部に設けられた小径筒部２９とを備えており、小径筒部２９の端部はニードル軸受３０等によって回転可能に支持され、また、小径筒部２９内には出力軸２５が挿通配置されている。
【００１５】
メインスリーブ２６の小径筒部２９に摩擦材１８を介して一方向クラッチ１６付のスラストスリーブ１７が外嵌されている。
摩擦材１８は、スラストスリーブ１７の内周部に圧入等により嵌合固定された状態で小径筒部２９に外挿された円筒部３１と、円筒部３１の大径筒部２８側を向く端部に設けられて大径筒部２８とスラストスリーブ１７との各端面間に挟持されるフランジ部３２とを備えており、このフランジ部３２の挟持力に応じた摩擦力が制動トルクとしてメインスリーブ２６を介してナット１３に付与されるようになっている。
ここで挟持力は、負荷によって与えられ、ここではその大きさは負荷に一致する。摩擦係数を一定とすれば、発生する摩擦力は負荷に比例することになる。従って、逆回転トルクに応じた制動力を得られ都合がよい。
【００１６】
スラストスリーブ１７の大径筒部２８から離間する側の端部はスラスト軸受３３によって回転可能に支持されており、また、スラストスリーブ１７の外周面にはスラストスリーブ１７のナット１３の正回転方向のみの回転を許容する一方向クラッチ１６が配設されている。
【００１７】
一方向クラッチ１６はローラクラッチ等により構成されており、内周面をカム面３４ａとした外輪３４がハウジングＨに内嵌固定されている。
この外輪３４の内周面とスラストスリーブ１７の外周面との間には周方向に複数のローラ３５が配設されており、各ローラ３５は、回転しない保持器３６との間に設けられたばね（図示せず）により、円周方向一方向に弾性的に押圧されている。
【００１８】
従って、上記スラストスリーブ１７がナット１３の正回転方向に回転する場合には各ローラ３５がカム面３４ａに食い込むことなく、スラストスリーブ１７の同方向の回転が許容される。
これに対して、スラストスリーブ１７がナット１３の逆回転方向に回転しようとすると、各ローラ３５がカム面３４ａに食い込んでロック状態とされ、同方向の回転が規制される。
【００１９】
上記構成の電動アクチュエータ１０を例えば自動車のパワーウィンドウ等に組み込んだ場合は、スイッチをＯＮすると電動モータ１５が駆動され、その回転力が回転軸２２およびメインスリーブ２６を介してナット１３に伝達され、ナット１３の回転によりねじ軸１１が転動体１２の転動を介して軸方向に移動し、ウインドウが開閉動作する。スイッチをＯＦＦすると、電動モータ１５の駆動が停止してナット１３の回転が停止し、ウインドウの開閉動作が中断される。
【００２０】
このとき、ナット１３に従動側からねじ軸１１を介して逆回転方向のトルクが作用し、逆回転方向のトルクに対して摩擦材１８のフランジ部３２が一方向クラッチ１６の逆回転方向のロック機能と共働して摩擦力による制動トルクを発生させる。
自重によりウィンドウが下がる方向の荷重による逆作動回転方向に一方向クラッチがロックし、制動力を発生する。従って、スイッチをＯＦＦにした後もウィンドウが動くことはなくなり、バッテリーの消費を抑えられる。
【００２１】
ここで、この実施形態では、摩擦材１８による制動トルクを従動側からの逆回転方向トルクより小さくし、摩擦材１８による制動トルクと電動モータ１５の起動トルクやフリクショントルク等とを合わせたトルクによって従動側からの逆回転方向トルクを保持するようにしている。これにより、摩擦材１８の摩擦係数を低くすることができ、この結果、摩擦材１８に求められる条件が緩和されて低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、摩擦材１８による制動トルクと電動モータ１５の起動トルクやフリクショントルクとを合わせたトルクが従動側からの逆回転方向トルクを下回る場合には、ナット１３の停止時に、電動モータ１５への通電を遮断して電動モータ１５のリード線を短絡させることで、電動モータ１５のフリクショントルクを増大させて従動側からの逆回転方向トルクを保持することができ、更に、ナット１３の停止時に、電動モータ１５に駆動時よりも低い値の電流を通電することによっても従動側からの逆回転方向トルクを保持することができる。
【００２３】
尚、本発明に係る電動アクチュエータは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうる。
例えば、上記実施形態では、ナット１３が回転部とされるとともにねじ軸１１が軸方向運動する出力部とされたボールねじ１４を例に採ったが、これに限定されず、ねじ軸１１が回転部とされるとともにナット１３が軸方向運動する出力部とされたボールねじを備えた電動アクチュエータに本発明を適用できるのは勿論である。
【００２４】
また、上記実施形態では、ナット１３とメインスリーブ２６を別体としているが、両者を一体構造としてもよい。
更に、上記実施形態では、メインスリーブ２６を回転軸２２にキー結合２７等により連結しているが、これに代えて、メインスリーブ２６と回転軸２２とをセレーション結合により連結してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上、上述した本発明の電動アクチュエータによれば、摩擦材による制動トルクを従動側からの逆回転方向トルクより小さくし、摩擦材による制動トルクと電動モータの起動トルクやフリクショントルク等とを合わせたトルクによって従動側からの逆回転方向トルクを保持するようにしているので、摩擦材の摩擦係数を低くすることができ、この結果、摩擦材に求められる条件が緩和されて低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１０  電動アクチュエータ
１１  ねじ軸（出力部）
１２  転動体
１３  ナット（回転部）
１４  ボールねじ
１５  電動モータ
１６  一方向クラッチ
１７  スラストスリーブ（回転体）
１８  摩擦材
【図１】
2004156636.tif 000003
【図２】
2004156636.tif 000004
【図３】
2004156636.tif 000005