(57)【要約】      （修正有）【課題】低温低トルク性に優れ、かつ十分な耐久性を有する電動式リニアアクチュエータをグリース潤滑により達成すること。【解決手段】電動式リニアアクチュエータにおいて、リチウム石けんの増ちょう剤と、40℃における動粘度が15〜50mm2/sである基油と、層状構造を有する化合物とを用いたグリース組成物をねじ軸３ａとナット部材１４ａとを潤滑するために封入する。【選択図】図１
2007211874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに支持された正転逆転自在な電動モータと、
前記ハウジングに回転のみ自在に支持されて前記電動モータにより回転駆動されるねじ軸と、
自身の回転を阻止された状態で前記ねじ軸に係合し、前記ねじ軸の回転に伴って前記ねじ軸の軸方向に変位するナット部材と、
を備えた電動式リニアアクチュエータにおいて、リチウム石けんからなる増ちょう剤と40℃における動粘度が15〜50mm2/sである基油とを含有するグリース組成物が、前記ねじ軸と前記ナット部材とを潤滑するために封入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】
前記リチウム石けんが、ステアリン酸リチウム、12−ヒドロキシステアリン酸リチウムおよびリチウム複合石けんから選ばれる少なくとも1つである、請求項1に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記グリース組成物が、層状構造を有する化合物と、ポリテトラフルオロエチレンと、一次粒径50nm以下の超微粒子とから選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤を含有することを特徴とする、請求項1又は2のいずれか1項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、例えば自動車用変速機の変速比を自動的に切り替える為、或はクラッチを自動的に断接させる為の駆動装置として、電動式リニアアクチュエータに係り、詳しくは低温における作動特性の改善および十分な潤滑寿命の確保を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータ2を駆動源として伸縮し、各種物品を変位させる電動式リニアアクチュエータとして従来から、特許公報等に記載されたものが知られている。従来から知られている電動式リニアアクチュエータは、ハウジング1に支持された正転逆転自在な電動モータ2により、このハウジング1内に回転のみ自在に支持されたねじ軸3aの回転に伴って、このねじ軸3aに係合させたナット部材14aを軸方向に変位させ、このナット部材14aにその基端部を結合した、少なくとも基端部を筒状に構成した出力軸部材16を軸方向に変位させるものである。又、これら各従来技術の場合には、この出力軸部材16の基部周囲を筒状のカバーにより覆い、上記ねじ軸3aとナット部材14aとの螺合部に異物が入り込む事を防止している。又、上記出力軸部材16の外周面と上記カバーの先端部内周面とは、互いに摺接させている。ボールねじは、ねじ軸3aとナットとの間に転動体としてボール（一般には、鋼球）を介装したものであり、作動時における摩擦損失が殆ど無視できることから駆動効率が極めて高い他、ねじ軸3aとナット部材14aとの相対回転に摺動を伴わないために構成要素の摩耗がごく少ない等の特徴を有している。総ボール形のボールねじは、雄ねじ溝がその外周に形成されたねじ軸と、雄ねじ溝と対向する雌ねじ溝がその内周に形成されたナットと、雄ねじ溝と雌ねじ溝との間に介装された多数のボールと、ナットに形成された雌ねじ溝の一端側から他端側にボールを循環させる循環通路（チューブやコマ等）とから構成されている。ねじ軸とナットとの相対回転時において、ボールは、雄ねじ溝と雌ねじ溝との双方に対して転動すると共に、循環通路を通って雌ねじ溝の一端側から他端側に循環する。
【特許文献１】特開平8-322189号公報
【特許文献２】特開平9-327149号公報
【特許文献３】特開2004-138164号公報
【特許文献４】米国特許第5669264号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記電動式リニアアクチュエータを例えば自動車用に用いる場合、低温環境においてもスムーズに始動されることが要求されるため、低温において低トルクであることが必要である。また、上述した総ボール形のボールねじでは、両ねじ溝間で同方向に転動するボールどうしが接触した場合、転動速度の2倍の速度をもって相対すべりが生じるため、ボール表面が比較的短時間で許容限界以上に摩耗したり、摩擦熱によってボールやねじ溝が焼付き等の不具合が生じることがあり十分な耐久性が求められる。しかしながら、従来用いられてきた潤滑用のグリース組成物（以下、グリースとも称する。）では、低温での低いトルク特性および十分な耐久性を同時に満たすことが困難であった。このため本発明の目的は、低温低トルク性に優れ、かつ十分な耐久性を有する電動式リニアアクチュエータをグリース潤滑により達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明では、ハウジングと、このハウジングに支持された正転逆転自在な電動モータと、このハウジングに回転のみ自在に支持されてこの電動モータにより回転駆動されるねじ軸と、自身の回転を阻止された状態でこのねじ軸に係合し、このねじ軸の回転に伴ってこのねじ軸の軸方向に変位するナット部材とを備えた電動式リニアアクチュエータにおいて、リチウム石けんからなる増ちょう剤と、40℃における動粘度が15〜50mm2/sである基油とを含有するグリース組成物が、ねじ軸とナット部材とを潤滑するために封入されていることを特徴とする。
【０００５】
さらに、上記グリース組成物は、層状構造を有する化合物と、ポリテトラフルオロエチレンと、一次粒径50nm以下の超微粒子とから選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤を含有することがある。
【発明の効果】
【０００６】
グリース組成物の構成成分として、40℃における動粘度が15〜50mm2/sである基油を用いることにより低温におけるトルク特性に優れ、またリチウム石けんを増ちょう剤とすることにより十分な耐久性が確保されるため、低温低トルクであり、かつ十分な耐久性を有する電動式リニアアクチュエータをグリース潤滑により達成することができる。また、グリース組成物に、層状構造を有する化合物と、ポリテトラフルオロエチレンと、一次粒径50nm以下の超微粒子とから選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤を含有させることにより、更なる耐久性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のグリース組成物の基油は、鉱物系潤滑油および合成潤滑油を使用することができる。鉱物系潤滑油としては、特に制限されるものではないが、パラフィン系鉱物油、ナフテン系鉱物油およびそれらの混合鉱物油を使用できる。また、合成潤滑油も特に制限されるものではないが、合成炭化水素油、エ一テル油、エステル油等が使用できる。具体的には、合成炭化水素油としてはポリ−α−オレフィン油等を、エーテル油としてはジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等を、エステル油としてはジエステル油、ネオペンチル型ポリオールエステル油、又はこれらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル油等を使用することができる。これらの基油は、単独でもよいし、適宜組み合わせても使用することができる。
【０００８】
基油の動粘度は、40℃で15〜50 mm2/sであることが好ましく、さらには、20〜30 mm2/sであることが好ましい。15 mm2/sより小さくなると油膜が薄くなり十分な耐久性を得ることが難しい。50mm2/sより大きくなると低温トルクが増大することがある。また、低温における十分な流動性を確保するため、基油の粘度指数は100以上であることが好ましい。
【０００９】
本発明では、増ちょう剤としてリチウム石けんを用いる。リチウム石けんは、他の増ちょう剤と比較して、鋼への付着性に優れるため電動式リニアアクチュエータのような低速領域を含む往復運動下においても転走面にグリースが保持されやすいため、耐久性に優れる。リチウム石けんとしては、例えばステアリン酸リチウムや12−ヒドロキシステアリン酸リチウムおよびリチウム複合石けんが挙げられる。
【００１０】
グリース組成物の混和ちょう度（日本工業規格K2220による。）は175〜385の範囲が好ましく、更に好ましくは200〜295の範囲である。175より小さいと硬くなりすぎて十分な潤滑効果が期待できず、385より大きいと直動装置から漏洩する恐れがある。上記の混和ちょう度範囲を満足させるため、本発明のグリース組成物の増ちょう剤の含有量は5〜20重量%であるのが好ましい。
【００１１】
また、本発明では、グリース組成物の構成成分として、層状構造を有する化合物と、ポリテトラフルオロエチレン（以下、PTFEとも称する。）と、一次粒径50nm以下の超微粒子とから選ばれる少なくとも1つの固体潤滑剤を好適に使用することができる。これらの固体潤滑剤は、摩擦接触面に入り込み、ねじ軸とナット部材間、ねじ軸とボール間、及びナットとボール間等の直接接触を防止するため、各部材の損傷を防ぐことにより更なる耐久性の向上に寄与することができる。層状構造を有する化合物としては、例えば、二硫化モリブデン、六方晶窒化ホウ素、二硫化タングステン、グラファイト、マイカ等が挙げられる。また、一次粒径が50nm以下の超微粒子としては、二酸化珪素、二酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物が挙げられる。特に、一次粒径が、20nm以下であり、かつ疎水性表面処理が施された超微粒子が、グリース中での分散安定性に優れ、摩擦接触面に入り込みやすいため、耐久性向上を求める上で好ましい。
【００１２】
グリース中の固体潤滑剤の添加量は、耐久性向上の点で、グリース組成物全量に対して、0.1〜5重量％であることが好適である。0.1重量％よりも少ない場合は十分な耐久性が得られない。5重量％よりも多い場合はグリースが硬くなりやすくなるため適当なグリースの油膜形成能が得られない。また、上記固体潤滑剤を2つ以上混合して用いても良い。例えば、層状構造を有する化合物と一次粒径が50nm以下の超微粒子を混合して用いることにより、数μm程度の比較的大きな一次粒径を有する二硫化モリブデン層のすき間に超微粒子二酸化珪素が入り込み、緻密な表面被膜を形成するため優れた耐久性が得られる。
【００１３】
更に、本発明のグリース組成物においては、その各種性能をさらに向上させるため、所望により種々の添加剤を混合してもよい。極圧剤としては、例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛等の有機亜鉛化合物やジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジアリールジチオリン酸モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物や、チオカルバミン化合物や、ホスフェート、ホスファイト類等を使用することができる。
【００１４】
酸化防止剤としては一般的に使用される酸化防止剤を使用できる。例えば、フェニル−1−ナフチルアミン等のアミン系、2，6−ジ−tert−ジブチルフェノール等のフェノール系、硫黄系、ジチオリン酸亜鉛等の酸化防止剤を使用することができる。
【００１５】
防錆剤としては、アルカリ金属およびアルカリ土類金属等の有機スルフォン酸塩、アルキル、アルケニルこはく酸エステル等のアルキル、アルケニルこはく酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル等の防錆剤を使用することができる。
【００１６】
油性剤としては脂肪酸、動植物油などの油性向上剤を使用することができる。金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性化剤を使用することができる。
【００１７】
これらの種々の添加剤は単独又は2種以上混合して用いることができる。なお、これらの種々の添加剤の添加量は、本発明の目的を損なわない程度であれば特に限定されるものではない。
【実施例】
【００１８】
［低温トルク測定］
図1に示す電動式リニアアクチュエータの電動モータとねじ軸との間にトルク変換器を取り付け、軸荷重一定条件下でトルク測定を実施した。試験条件は、軸荷重1500N、雰囲気温度マイナス20（−20）℃、ストローク長30mm、作動速度60mm/sであり、比較例1の低温トルクを1として比低温トルクを算出し比較評価を行った。試験結果を表1に示す。
【００１９】
［耐久試験1］
図1に示す電動式リニアアクチュエータにおいて剥離耐久試験を行った。試験条件は軸荷重1500N、雰囲気温度80℃、ストローク長30mmで作動速度60mm/s→1s停止の繰り返し運転を行った。規定サイクル数（30万サイクル）運転後に試験品の分解観察を行い、軌道面において剥離が発生していないものをOK、剥離を発生したものをNGとした。試験結果を表1に示す。なお、各実施例と比較例のグリースの混和ちょう度（日本工業規格K2220による。）は、増ちょう剤の添加量により調節した。
【００２０】
【表１】
2007211874.tif 000003
［耐久試験2］
上記耐久試験と同様の試験条件において、ねじ軸上のグリースが黒色に変色するまでのサイクル数を耐久寿命として、耐久寿命の比較評価を実施した。試験グリースとして、実施例1のグリースをベースグリースとして各種固体潤滑剤を添加したグリースを調製した。比較例2の耐久寿命を1として、比耐久寿命を算出し比較評価を行った。各種固体潤滑剤を用いた場合の評価結果を表2に示す。また、実施例1のグリースと共に固体潤滑剤として一次粒径12nmの超微粒子（二酸化珪素）を用い、固体潤滑剤をグリース組成物全量に対して、0.01、0.1、0.5、0.8、1.0、5.0重量％添加した場合の評価結果を図2に示す。なお、各種固体潤滑剤の一次粒径は、二硫化モリブデンが3μm、PTFEが0.1μm、二酸化珪素が12nmであり、いずれも疎水化処理が施されている。
【００２１】
【表２】
2007211874.tif 000004
表1より、リチウム石けんを増ちょう剤とし、基油動粘度50 mm2/s以下の基油を用いることにより、低温低トルク且つ十分な耐久性が得られることが分かる。
【００２２】
表2より、本発明の固体潤滑剤を用いることにより、低温低トルク且つ耐久寿命を向上させることができることが分かる。
【００２３】
図2より、固体潤滑剤の添加量を0.1重量％〜5重量％にすることにより、更なる耐久性の向上が図れることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電動式リニアアクチュエータの部分断面図である。
【図２】比耐久寿命および比低温トルクの評価結果である。
【符号の説明】
【００２５】
1    ハウジング
2    電動モータ
3a   ねじ軸
14a  ナット部材
16   出力軸部材
【図１】
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【図２】
2007211874.tif 000006