(57)【要約】【課題】コンパクトな構成を有し、電動モータから被駆動部材への伝達効率を確保しつつも、被駆動部材から電動モータへの動力の伝達を有効に遮断するアクチュエータを提供する。【解決手段】ネジ軸３のネジ溝３ｂの進み角は０度を超え４度以下であるので、円筒部材８から電動モータ１への動力の伝達を有効に遮断することができるにも関わらず、ウォームとウォームホイールとからなる機構を用いた場合のように、電動モータ１の出力軸１ａと、ネジ軸３の軸線とを交差させる必要がないことから、コンパクトな構成が提供され、一方、電磁ブレーキを用いた場合と比較すると、コストを大幅に低く抑えることができる。【選択図】　図１
2004116553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を有する電動モータと、
ネジ溝を有し、前記出力軸に動力伝達可能に連結されたネジ軸と、被駆動部材に連結され、前記ネジ軸のネジ溝に螺合するナットとを備えた送りネジ機構と、を有し、
前記ネジ軸のネジ溝の進み角は０度を超え４度以下であることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータに関し、たとえば、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き取り機構、電動ディスクブレーキ装置のキャリパ押し出し機構、エンジンの可変バルブタイミング装置におけるカム位相変換機構、電動変速機、電動クラッチ機構、ベルトＣＶＴプーリ駆動機構、２駆・４駆切り替え機構等、その他産業用ウィンチ、ホイスト、クレーン、各種位置決め装置などにおいて、被駆動部材を駆動可能なアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両において、パワーウィンドウや電動式パワーステアリング装置など、運転者の負担を軽減すべく、車両の操作をアクチュエータにアシストさせる、もしくは肩代わりさせることが既に行われている。ここで、一つの問題は、例えばアクチュエータに電動モータを用いて被駆動部材を駆動させる場合、省エネ等の観点から、電動モータへの電力供給を停止した後にも、被駆動部材の位置は維持したいという課題がある。これに対し、以下の特許文献１には、電動モータの非通電時に、電磁ブレーキを用いて回転軸を固定保持する電動アクチュエータが開示されている。しかしながら、かかる構成は、電磁ブレーキを必要とするためコストが上昇し、又配線の取り回しなど手間もかかる。
【特許文献１】
特開平５−２５６３５９
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような課題を達成するために、ウォームギヤとウォームホイールとを用いて動力伝達機構を形成することが考えられる（特開２００１−１０６０６０参照）。しかるに、電動モータと被駆動部材とを、ウォームギヤとウォームホイールとからなる動力伝達機構により連結した場合、電力を不要とすることなく比較的低コストで、電動モータの非通電時における被駆動部材の維持を達成できるが、その構成上、電動モータの出力軸と、被駆動部材の軸線とを交差させなくてはならないため、装置全体が大型化するという問題がある。
【０００４】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成を有し、電動モータから被駆動部材への伝達効率を確保しつつも、被駆動部材から電動モータへの動力の伝達を有効に遮断するアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクチュエータは、
出力軸を有する電動モータと、
ネジ溝を有し、前記出力軸に動力伝達可能に連結されたネジ軸と、被駆動部材に連結され、前記ネジ軸のネジ溝に螺合するナットとを備えた送りネジ機構と、を有し、
前記ネジ軸のネジ溝の進み角は０度を超え４度以下であることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
本発明のアクチュエータは、出力軸を有する電動モータと、ネジ溝を有し、前記出力軸に動力伝達可能に連結されたネジ軸と、被駆動部材に連結され、前記ネジ軸のネジ溝に螺合するナットとを備えた送りネジ機構と、を有し、前記ネジ軸のネジ溝の進み角は４度以下であるので、前記被駆動部材から前記電動モータへの動力の伝達を有効に遮断することができるにも関わらず、ウォームとウォームホイールとからなる機構を用いた場合のように、前記電動モータの出力軸と、前記被駆動部材の軸線とを交差させる必要がないことから、コンパクトな構成が提供され、一方、電磁ブレーキを用いた場合と比較すると、コストを大幅に低く抑えることができる。尚、進み角が０度であれば、前記ネジ軸が回転しても前記ナットに推力が作用しないので、進み角は０度を超えている必要があるが、前記被駆動部材の反応性を確保するためには、４度に近い方が望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態であるアクチュエータ１００の断面図である。本アクチュエータ１００は、例えば電動クラッチレリーズ機構を駆動するために用いられるが、それに用途が限られることはない。
【０００８】
図１において、電動モータ１の出力軸１ａの周囲に形成された肩部１ｂに対して、円筒状のハウジング２の内周面がいんろう嵌めにて同軸に位置決めされ、不図示のボルトにより互いに固定されている。ハウジング２は、フランジ部２ａにより不図示のクラッチハウジング等にボルト止めされる。
【０００９】
ハウジング２の中央を、ネジ溝３ａと円筒部３ｂとを有するネジ軸３が延在している。ネジ軸３は、円筒部３ｂを軸受４によりハウジングに対して回転自在に支持されている。尚、軸受４は、アンギュラ玉軸受であり、その内輪が、円筒部３ｂに対して止め具５により軸線方向相対移動が不能となるよう固定されている。一方、軸受４の外輪は、ハウジング２の隔壁２ｂに突き当たるようにして配置されている。ネジ軸３の円筒部３ｂの端部は、カップリング６により、電動モータ１の出力軸１ａに対して相対回転不能に取り付けられている。
【００１０】
ネジ軸３のネジ溝３ａの外周には、ナット７が螺合しており、ナット７の外周面は、ハウジング２の内周面に摺動可能に嵌合している。ハウジング２の内周面には、ネジ軸３の軸線方向に延在するレール１０がネジ９により固定されており、レール１０に、ナット７の直線溝７ｂが係合している。従って、レール１０に案内されることで、ナット７はハウジング２に対して回転不能であるが、軸線方向に相対摺動可能となっている。
【００１１】
ナット７の図１で左端側外周面には雄ネジ７ａが形成され、かかる雄ネジ７ａに、先端内周に形成された雌ネジ８ａを螺合させるようにして、円筒部材８が取り付けられて、ナット７と一体的に移動するようになっている。円筒部材８は、図１で左端に、クラッチレリーズ機構（不図示）を動作させるための被駆動部材（不図示）に連結される連結部８ｂを形成している。尚、円筒部材８の外周面は、ハウジング２の先端内周面に取り付けられたブッシュ１１により、摺動可能に支持されている。
【００１２】
本実施の形態であるアクチュエータ１００の動作について説明する。図１において、電動モータ１の出力軸１ａが一方向に回転すると、ネジ軸３が一体的に回転する。このときナット７は、ハウジング２に対して相対回転不能となっているので、ネジ溝３ａがナット７に対して螺動することとなり、それによりナット７は軸線方向の推力を受けることとなる。かかる推力により、ナット７と共に円筒部材８が図１で右方に移動し、不図示の電動クラッチレリーズ機構におけるダイヤフラムスプリングの付勢力に抗してクラッチを離脱するようになっている。
【００１３】
一方、電動モータ１の出力軸１ａが他方向に回転すると、ネジ軸３が一体的に回転するので、それによりナット７は、逆方向の軸線方向の推力を受け、従って円筒部材８が図１で左方に移動し、不図示のクラッチレリーズ機構においてクラッチを係合させるようになっている。
【００１４】
ここで、例えば信号待ちなどで、クラッチを離脱させた状態に維持したい場合がある。しかるに、クラッチを離脱させた状態では、不図示のダイヤフラムスプリングから強い力が円筒部材８に付与されることとなる。かかる力が、ナット７及びネジ軸３を介して伝達されるとすると、クラッチを離脱状態に維持するためには、電動モータ１の通電を続行しなければならず、省エネが図れない。これに対し、本実施の形態においては、ネジ軸３の進み角が０度を超え４度以下であるため、円筒部材８に強い軸線方向力が付与されても、ナット７がネジ軸３を回転させることがないので、クラッチ離脱時に電動モータ１への通電が不要となる。ここで、進み角を４度以下とした理由について説明する。
【００１５】
図２は、図１に示すネジ軸３において、縦軸に逆効率、横軸に進み角をとった座標上に、摩擦係数μを変えた場合の値をプロットして得られたグラフである。逆効率が０％とは、円筒部材８にいかなる力を付与しても、ネジ軸３が回転しない状態をいう。ここで、摩擦力μが０．１２である場合、進み角が６．９度で逆効率が０％となる。しかしながら、ネジ溝３ｂに付着した潤滑剤の種類等、潤滑状態によっては、より低い摩擦係数もあり得る。一般的には、摩擦係数μが０．０８であれば、最良潤滑状態にあるといえるので、図２を参照し、更に余裕を持って進み角を４度以下とすれば、種々の条件下で円筒部材８に強い軸線方向力が付与されても、ナット７がネジ軸３を回転させることがないと判断される。よって、本発明においては、ネジ軸３の進み角を４度以下としたのである。
【００１６】
図３は、第２の実施の形態にかかるアクチュエータ２００の断面図であり、図４は、図３の構成をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図である。図４から明らかなように、本実施の形態が第１の実施の形態と大きく異なる点は、電動モータの出力軸が、ネジ軸と平行に配置されており、ネジ軸の軸線方向によりコンパクトな構成となっている点である。
【００１７】
図４において、電動モータ１は、蓋部２Ｂに閉止されてハウジング２’を構成する略Ｌ字状の本体２Ａに、４本のボルト２Ｃにて、隙間の範囲内で位置調整可能に取り付けられている。電動モータ１の出力軸１ａには、プーリ１２がキー結合され、一体的に回転するようになっている。
【００１８】
本体２Ａの内部を、ネジ溝３ａと円筒部３ｂとを有するネジ軸３’が延在している。ネジ軸３’は、円筒部３ｂを軸受４によりハウジングに対して回転自在に支持されている。尚、軸受４は、アンギュラ玉軸受であり、その内輪が、円筒部３ｂに対して止め輪５’により軸線方向相対移動が不能となるよう固定されている。一方、軸受４の外輪は、本体２Ａの隔壁２ｂと止め輪２Ｄとで挟持されて配置されている。ネジ軸３’の円筒部３ｂの端部は、プーリ１３にキー結合され、一体的に回転するようになっている。プーリ１２，１３は、ベルト１４を介して動力伝達可能に連結されている。
【００１９】
ネジ軸３’のネジ溝３ａの外周には、ナット７が螺合しており、ナット７の外周面は、本体２Ａの内周面に接触している。本体２Ａの内周面には、ネジ軸３’の軸線方向に延在するレール１０がネジ９により固定されており、レール１０に、ナット７の直線溝７ｂが係合することで、ナット７はハウジング２に対して回転不能であるが、軸線方向に相対摺動可能となっている。ネジ軸３’の図３で左側の円筒状端部３ｃは、軸受１５により支持されており、軸受１５の外周面と円筒部材８の内周面との間には、ブッシュ１６が配置されている。従って、円筒部材８に対して、ネジ軸３’の円筒状端部３ｃは、相対回転可能及び軸線方向移動可能に支持されている。尚、軸受１５，ブッシュ１６の代わりに、肉厚のブッシュのみを設けても良い。
【００２０】
ナット７の図３で左端側外周面には雄ネジ７ａが形成され、かかる雄ネジ７ａに、先端内周に形成された雌ネジ８ａを螺合させるようにして、円筒部材８が取り付けられて、ナット７と一体的に移動するようになっている。円筒部材８は、図３で左端に、クラッチレリーズ機構（不図示）を動作させるための被駆動部材（不図示）に連結される連結部８ｂを形成している。尚、円筒部材８の外周面は、ハウジング２の先端内周面に取り付けられたブッシュ１１により、摺動可能に支持されている。
【００２１】
本実施の形態であるアクチュエータ２００の動作について説明する。図３、４において、電動モータ１の出力軸１ａが一方向（図４で時計回り）に回転すると、プーリ１２，ベルト１４，プーリ１３を介して、ネジ軸３’が同方向に回転する。このときナット７は、本体２Ａに対して相対回転不能となっているので、ネジ溝３ａがナット７に対して螺動することとなり、それによりナット７は軸線方向の推力を受けることとなる。かかる推力により、ナット７と共に円筒部材８が図３で右方に移動し、不図示の電動クラッチレリーズ機構におけるダイヤフラムスプリングの付勢力に抗してクラッチを離脱するようになっている。
【００２２】
一方、電動モータ１の出力軸１ａが他方向（図４で反時計回り）に回転すると、ネジ軸３’が同方向に回転するので、それによりナット７は、逆方向の軸線方向の推力を受け、従って円筒部材８が図３で左方に移動し、不図示のクラッチレリーズ機構においてクラッチを係合させるようになっている。本実施の形態においても、ネジ軸３’の進み角が０度を超え４度以下であるため、円筒部材８に強い軸線方向力が付与されても、ナット７がネジ軸３’を回転させることがないので、クラッチ離脱時に電動モータ１への通電が不要となる。
【００２３】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本発明のアクチュエータは、電動クラッチレリーズ機構に限らず、可変バルブタイミング機構など、種々の装置に適用可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のアクチュエータは、出力軸を有する電動モータと、ネジ溝を有し、前記出力軸に動力伝達可能に連結されたネジ軸と、被駆動部材に連結され、前記ネジ軸のネジ溝に螺合するナットとを備えた送りネジ機構と、を有し、前記ネジ軸のネジ溝の進み角は０度を超え４度以下であるので、前記被駆動部材から前記電動モータへの動力の伝達を有効に遮断することができるにも関わらず、ウォームとウォームホイールとからなる機構を用いた場合のように、前記電動モータの出力軸と、前記被駆動部材の軸線とを交差させる必要がないことから、コンパクトな構成が提供され、一方、電磁ブレーキを用いた場合と比較すると、コストを大幅に低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態であるアクチュエータ１００の断面図である。
【図２】縦軸に逆効率、横軸に進み角をとった座標上に、摩擦係数μを変えた場合の値をプロットしたグラフである。
【図３】第２の実施の形態にかかるアクチュエータ２００の断面図である。
【図４】図３の構成をＩＶ−ＩＶ線で切断して矢印方向に見た図である。
【符号の説明】
１　電動モータ
３、３’　ネジ軸
７　ナット
８　円筒部材
【図１】
2004116553.tif 000003
【図２】
2004116553.tif 000004
【図３】
2004116553.tif 000005
【図４】
2004116553.tif 000006