(57)【要約】【課題】低コストでありながら、信頼性を維持しつつ、精度の良い駆動を行えるリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】電動モータ１１と、電動モータ１１の回転軸１１ａに連結されたネジ軸１３と、ネジ軸１３の周囲に配置されたナット部材１６と、ネジ軸１３とナット部材１６との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、電動モータ１１の回転軸１１ａとネジ軸１３の一方に形成された断面非円形の凹部１３ｄと、その他方に形成された凸部１１ａとを係合させることによって、回転軸１１ａとネジ軸１３とが連結されているので、ウォーム機構を用いた場合と比較して、効率的に動力を伝達でき、又キー結合を用いた場合と比較すると部品点数が少なくて済み、更にセレーション結合を用いた場合と比較すると、より加工の手間がかからず、低コストな構成が提供されるという利点がある。【選択図】  図１
2004229337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、
前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、
前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、
前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記凹部は鍛造により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニア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、エンジンのバルブタイミング可変装置におけるカム位相変換機構、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用いることができる、電動モータを動力源としたリニアアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、車両のパーキングブレーキの動作を電動モータの動力を用いて行い、運転者の負担を軽減する電動パーキングブレーキ駆動装置が知られている。かかる電動パーキングブレーキ駆動装置としては、電動モータでプーリを回転させてワイヤーを巻き上げてパーキングブレーキを動作させ、ワイヤーを巻き戻してパーキングブレーキを解除するものが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】
特開２００１−１０６０６０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した公報に開示された電動パーキングブレーキ駆動装置は、ウォームギヤとウォームホールとを用いて、電動モータからの動力を減速して、パーキングブレーキに伝達している。ウォームギヤとウォームホイールとを用いて動力伝達を行うと、減速比が大きくとれること、及びウォームのネジレ角を適宜設計することで、パーキングブレーキからの動力を電動モータ側に伝達させないようにできるという利点がある。
【０００４】
しかしながら、上記利点を裏返せば、ウォームギヤとウォームホールは伝達効率が低いという欠点を有し、それ故、パーキングブレーキを動作させるために、電動モータの出力を大きくしなければならず、それにより電動モータが大型化し、又省電力が図れないという問題がある。かかる問題を解消する一つの方策は、電動モータの回転力を軸線方向に変換できるボールスクリュー機構を用いることである。ボールスクリュー機構は、ネジ軸とナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールにより、低摩擦高効率で回転力を軸線方向力に変換できる。
【０００５】
ここで、かかる構成における一つの問題は、電動モータの回転軸とネジ軸とを、どのようにして相対回転不能に連結するかである。例えば特許文献２には、ボールネジとモータの回転軸とをキーで連結した構成が開示されている。しかしながら、かかる連結手法によれば、ボールネジと回転軸の双方にキー溝を形成する以外に、キーが必要となって部品点数が増大する。一方、ネジ軸と回転軸とをセレーション結合することも考えられるが、セレーション加工に手間がかかるという問題もある。
【特許文献２】
特開平９−３０３５１９号公報
【０００６】
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、低コストでありながら、信頼性を維持しつつ、精度の良い駆動を行えるリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のリニアアクチュエータは、
電動モータと、
前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、
前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、
前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、
前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されていることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
本発明のリニアアクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されているので、ウォーム機構を用いた場合と比較して、効率的に動力を伝達でき、又キー結合を用いた場合と比較すると部品点数が少なくて済み、更にセレーション結合を用いた場合と比較すると、より加工の手間がかからず、低コストな構成が提供されるという利点がある。
【０００９】
更に、前記凹部は鍛造により形成されていると、機械加工単独で行う場合に比べ、素材の切削量が少なくて済み、加工時間や工具の節約が図れる。尚、鍛造と機械加工（仕上げ加工）を併用すると、寸法精度がより向上するので好ましい。
【００１０】
【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リニアアクチュエータの正面図であり、図２は、ネジ軸の端部を示す図である。尚、図１では、電動モータとネジ軸とは分離された状態で示されている。
【００１１】
図１において、不図示のハウジングに取り付けられた電動モータ１１の回転軸１１ａは、その先端が回転軸線を中心とした６角柱状の凸部として形成されている。一方、不図示のハウジングに対して軸受１２、１４により両端の円筒軸部１３ａ、１３ｂを回転自在に支持されたネジ軸１３の端部は、回転軸１１ａの形状に対応して、その回転軸線を中心とした断面６角形状の凹部１３ｄが形成されている。凸部１１ａを凹部１３ｄに係合させることで、回転軸１１ａとネジ軸１３とは一体回転可能に連結される。
【００１２】
ネジ軸１３の円筒部１３ａ、１３ｂを除く外周面には、ネジ溝１３ｃ（一部のみ図示）が形成され、一方、その外周に配置されたナット部材１６の内周面には、ネジ溝１３ｃに対向してネジ溝（不図示）が形成され、双方のネジ溝１３ｃ（一方は不図示）によって形成される螺旋状の空間には、多数のボール（不図示）が転動自在に配置されている。更に、ナット部材１６の外周には、ボールをナット部材１６の一端から他端へと戻すチューブ１６ｂが設けられている。ナット部材１６と、ネジ軸１３と、不図示のボールとでボールスクリュー機構ＢＳを構成する。
【００１３】
本実施の形態の動作を説明する。図１において、不図示の電源から電力が供給され、電動モータ１１の回転軸１１ａと共にネジ軸１３が一方向に回転すると、ナット部材１６は、図で右方へ移動するように力を受ける。それにより、ナット部材１６に連結されたリンク部材等（不図示）を介して、例えば内燃機関のバルブタイミング機構を駆動するコントロールシャフト（不図示）が一方向へ回転するように駆動される。一方、不図示の電源から逆特性の電力が供給され、電動モータ１１の回転軸１１ａと共にネジ軸１３が他方向に回転すると、ナット部材１６は、図で左方へ移動するように力を受ける。それにより、ナット部材１６に連結されたリンク部材等（不図示）を介して、例えば上述のコントロールシャフト（不図示）が逆方向に回転するように駆動される。従って、本実施の形態にかかるリニアアクチュエータを用いれば、バルブタイミング機構等を任意に制御できることとなる。
【００１４】
本実施の形態によれば、電動モータ１１の回転軸１１ａとネジ軸１３の一方に形成された断面非円形の凹部１３ｄと、その他方に形成された凸部１１ａとを係合させることによって、回転軸１１ａとネジ軸１３とが連結されているので、ウォーム機構を用いた場合と比較して、効率的に動力を伝達でき、又キー結合を用いた場合と比較すると部品点数が少なくて済み、更にセレーション結合を用いた場合と比較すると、より加工の手間がかからず、低コストな構成が提供されるという利点がある。
【００１５】
図３は、第２の実施の形態であるリニアアクチュエータの正面図であり、図４は、ネジ軸の端部を示す図である。尚、図３でも、電動モータとネジ軸とは分離された状態で示されている。本実施の形態は、図１，２に示す実施の形態に対し、凸部及ぶ凹部の形状が異なるのみであるので、共通する構成には同じ符号を伏して説明を省略する。
【００１６】
図３において、電動モータ１１の回転軸１１ａ’は、円筒形状に対して軸線に平行な２面で外周面を削ぎ取った、いわゆる二面幅の形状を凸部として有している。一方、ネジ軸１３の端部は、回転軸１１ａの形状に対応して、図４に示す形状の凹部１３ｄ’を有している。凸部１１ａ’を凹部１３ｄ’に係合させることで、回転軸１１ａとネジ軸１３とは一体回転可能に連結される。
【００１７】
以上述べた実施の形態において、凹部１３ｄ、１３ｄ’は、鍛造加工の後で機械加工によって形成することで、手間がかからず迅速に形成することができる。但し、凹部１３ｄ、１３ｄ’は、精度が確保されれば鍛造のみで形成しても良いし、凸部１１ａ、１１ａ’を鍛造、若しくは鍛造及び機械加工で形成しても良い。
【００１８】
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、凸部及び凹部の形状は、断面が６角形、二面幅に限らず、４角形等、軸線直交断面が非円形状であれば採用可能である。また、回転軸に凹部を形成し、それに対応する凸部をネジ軸に形成して良いことはいうまでもない。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のリニアアクチュエータは、電動モータと、前記電動モータの回転軸に連結されたネジ軸と、前記ネジ軸の周囲に配置されたナット部材と、前記ネジ軸と前記ナット部材との間に形成された螺旋溝内を転動するボールと、を有するリニアアクチュエータにおいて、前記電動モータの回転軸と前記ネジ軸の一方に形成された軸線直交断面が非円形の凹部と、その他方に形成された前記凹部に対応する形状を有する凸部とを係合させることによって、前記回転軸と前記ネジ軸とが一体的に回転可能に連結されているので、ウォーム機構を用いた場合と比較して、効率的に動力を伝達でき、又キー結合を用いた場合と比較すると部品点数が少なくて済み、更にセレーション結合を用いた場合と比較すると、より加工の手間がかからず、低コストな構成が提供されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態であるリニアアクチュエータの正面図である。
【図２】第１の実施の形態のネジ軸の端部を示す図である。
【図３】第２の実施の形態であるリニアアクチュエータの正面図である。
【図４】第２の実施の形態のネジ軸の端部を示す図である。
【符号の説明】
１１  電動モータ
１１ａ、１１ａ’  凸部
１３  ネジ軸
１３ｄ、１３ｄ’  凹部
１６  ナット部材
【図１】
2004229337.tif 000003
【図２】
2004229337.tif 000004
【図３】
2004229337.tif 000005
【図４】
2004229337.tif 000006