(57)【要約】【課題】部品点数を削減してコンパクト化を図ると共に、歯車と歯車軸間のガタによる振動伝播を遮断して低減させると共に、歯車軸自体のガタによる低騒音を実現させた電動リニアアクチュエータを提供する。【解決手段】第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂの衝合部にねじ軸１０を収容するための袋孔１１、１２が形成され、減速機構６が、モータ軸３ａに固定された入力歯車３と、この入力歯車３に噛合する中間歯車４と、この中間歯車４に噛合し、ナット１８に一体に固定された出力歯車５を備え、第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂに歯車軸２２が合成樹脂製のブッシュ２３を介して嵌挿され、この歯車軸２２と中間歯車４との間に合成樹脂製のブッシュ２４が介装されると共に、中間歯車４の両側にリング状の合成樹脂製のワッシャ２５が装着されている。【選択図】図１
2013148108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
このハウジングに取り付けられた電動モータと、
この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、
この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、
このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、
前記ハウジングが第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、前記第１のハウジングと第２のハウジングの衝合部に前記ねじ軸を収容するための袋孔が形成されると共に、前記第１のハウジングと第２のハウジングに歯車軸が嵌挿され、前記減速機構を構成する歯車と歯車軸、および前記ハウジングと歯車軸との間のどちらか一方、あるいは両方に合成樹脂製のブッシュが介装され、当該歯車が前記ハウジングに対して回転自在に支承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】
前記減速機構が、前記モータ軸に固定された入力歯車と、この入力歯車に噛合する中間歯車と、この中間歯車に噛合し、前記ナットに一体に固定された出力歯車を備え、前記第１のハウジングと第２のハウジングに歯車軸が嵌挿され、この歯車軸と前記中間歯車との間および前記ハウジングと前記歯車軸との間のどちらか一方、あるいは両方に合成樹脂製のブッシュが介装されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記ブッシュが、前記歯車軸との間に所定の軸受すきまをもって前記中間歯車の内径に圧入されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ブッシュが、前記歯車軸との間に所定の軸受すきまをもって前記中間歯車の内径にインサート成形により一体に接合されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記ブッシュの幅が前記中間歯車の歯幅よりも小さく設定されている請求項２乃至４いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記中間歯車が前記歯車軸に圧入固定されると共に、この歯車軸が前記第１のハウジングと第２のハウジングにブッシュを介して嵌挿されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記ブッシュが断面コの字形のカップ状に形成され、前記歯車軸の端部を覆うように圧入固定されている請求項１または６に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項８】
前記歯車軸が前記第１のハウジングと第２のハウジングにブッシュを介して嵌挿され、このブッシュと前記第１のハウジングと第２のハウジングとの間に所定の軸方向すきまが設けられている請求項１、６または７に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項９】
前記歯車軸の端部のうち一方の端部が前記第１のハウジングと第２のハウジングのどちらか一方に圧入され、他方の端部が前記第１のハウジングと第２のハウジングの他方にすきま嵌めに設定されている請求項１または２に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項１０】
前記中間歯車の両側にリング状の合成樹脂製のワッシャが装着されている請求項１乃至６いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項１１】
前記中間歯車の歯部の幅が歯幅よりも小さく形成されている請求項１０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、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用されるボールねじ機構を備えた電動リニアアクチュエータ、詳しくは、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等で、電動モータからの回転入力をボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換す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】
各種駆動部に使用される電動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】
例えば、内燃機関でスクリューを駆動する比較的小型の船舶においては、前進方向へのスクリューの回転と、後進方向へのスクリューの回転との切換は、操作者により操作されたレバーに接続されたワイヤを使用し、このワイヤ介してドグクラッチを切り換え、前進用ギヤあるいは後進用ギヤに係合させることで行われている。然しながら、近年、省力化のため電動にてドグクラッチの切換を行う電動アクチュエータが開発されている。
【０００４】
ここで、船舶用の電動アクチュエータは、外洋上で使用されることも考慮しなくてはならず、一般のアクチュエータとは異なった思想で開発することが望まれる。例えば、一般的なリニアアクチュエータにおいては、軸方向の変位検出がなされて制御されることが多いため、軸方向変位する部分にリミットスイッチを設けて使用される。また、アクチュエータの駆動源となる電動モータは、ハウジング外壁に露出した状態で組み付けられることが多い。
【０００５】
然しながら、リニアアクチュエータのストローク位置検出をリミットスイッチで行おうとすると、ドグクラッチの前進位置と後進位置とを２ポジションで検出することとなる。この場合、途中の位置は検出できないことから、何らかの理由によりドグクラッチが２ポジションの間で停止した場合、いずれの方向に移動させるべきか駆動回路が判断できないという問題がある。
【０００６】
こうした問題を解決した電動アクチュエータとして、図８に示すようなものが知られている。この電動アクチュエータ１００は、円筒状のハウジング１０１と、このハウジング１０１に取り付けられた電動モータ１０２と、この電動モータ１０２の回転力を伝達する複数のギヤからなる第１動力伝達機構と、測定軸１１３ａの回転角度を検出するポテンシオメータ１１３と、複数のギヤを備え、電動モータ１０２の回転力をポテンシオメータ１１３の測定軸１１３ａに伝達する第２動力伝達機構とを有している。
【０００７】
ハウジング１０１は、ハウジング本体１０１Ａと、その端面に組み付けられたカバー部材１０１Ｂと、モータブラケット１０１Ｃとからなる。ハウジング本体１０１Ａの内部には、モータ室１０１ａとねじ軸室１０１ｂとを有し、モータ室１０１ａ内には、モータ１０２が配置されている。電動モータ１０２は、板状のモータブラケット１０１Ｃに固定されている。モータブラケット１０１Ｃは、玉軸受１１４の外輪をハウジング本体１０１Ａとの間に挟み込み、かつハウジング本体１０１Ａのモータ室１０１ａとねじ軸室１０１ｂを塞ぐようにして取り付けられている。
【０００８】
電動モータ１０２の回転軸１０２ａは、モータブラケット１０１Ｃから突出しており、その端部には第１ギヤ１０３が圧入により相対回転不能に取り付けられている。モータブラケット１０１Ｃの袋孔に一端を圧入嵌合した長軸１０４の周囲には、第２ギヤ１０５が回転自在に配置され、第１ギヤ１０３および第３ギヤ１０６の大ギヤ部１０６ａに噛合している。
【０００９】
第３ギヤ１０６は、大ギヤ部１０６ａと小ギヤ部１０６ｂとを同軸に形成しており、さらにねじ軸１０７の端部に、セレーション結合で相対回転不能に取り付けられている。第３ギヤ１０６の一部を覆うようにして、支持部材１０８がモータブラケット１０１Ｃに取り付けられている。ここで、第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０６が第１動力伝達機構を構成する。
【００１０】
第２ギヤ１０５に隣接して配置された第４ギヤ１０９が長軸１０４の周囲に回転自在に支持されている。第４ギヤ１０９は、第３ギヤ１０６の小ギヤ部１０６ｂに噛合した大ギヤ部１０９ａと小ギヤ部１０９ｂとが同軸に形成されている。
【００１１】
第４ギヤ１０９の小ギヤ部１０９ｂは、長軸１０４に平行して支持部材１０８に植設された短軸１１０に対して回転自在に支持された第５ギヤ１１１の大ギヤ部１１１ａに噛合している。第５ギヤ１１１は、大ギヤ部１１１ａと小ギヤ部１１１ｂとが同軸に形成されている。小ギヤ部１１１ｂは、第５ギヤ１１１に隣接して配置され長軸１０４の周囲に回転自在に支持された第６ギヤ１１２に噛合している。
【００１２】
センサとしてのポテンシオメータ１１３は、カバー部材１０１Ｂの孔に嵌合配置されている。ポテンシオメータ１１３の測定軸１１３ａは第６ギヤ１１２に連結され、一体的に回転するようになっている。片持ち状に延在している長軸１０４の先端は、第６ギヤ１１２と測定軸１１３ａとを介して、ポテンシオメータ１１３によって支持されている。ここで、第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０６、第４ギヤ１０９、第５ギヤ１１１、第６ギヤ１１２が第２動力伝達機構を構成する。
【００１３】
ねじ軸１０７は、ハウジング本体１０１Ａに対して、右端側を玉軸受１１４により回転自在に支持されている。ねじ軸１０７は円筒状のナット１１５を貫通し、左端側に雄ねじ溝１０７ａを形成している。ナット１１５の内周面には、雄ねじ溝１０７ａに対向して雌ねじ溝１１５ａが形成され、両ねじ溝１０７ａ、１１５ａによって形成される螺旋状の空間には、多数のボール１１６が転動自在に配置されている。ナット１１５は、ハウジング本体１０１Ａに対して回り止めが設けられ、ねじ軸室１０１ｂ内において、軸線方向に相対移動可能で、相対回転不能となっている。なお、軸線方向移動要素であるナット１１５と、回転要素であるねじ軸１０７と、転動体であるボール１１６とでボールねじ機構を構成し、このボールねじ機構と駆動軸１１７とで駆動機構を構成する。
【００１４】
ねじ軸１０７の左端は、丸軸状の駆動軸１１７に形成された袋孔１１７ａ内に侵入している。駆動軸１１７の右端は、ナット１１５に対して同軸に嵌合し、ピンで連結されて一体的に移動するようになっている。ハウジング本体１０１Ａに対して、駆動軸１１７はブッシュ１１８により軸線方向に移動可能に支持されている。ハウジング本体１０１Ａから突出した駆動軸１１７の端部には、リンク部材（図示せず）に連結するための孔１１７ｂが形成されている。
【００１５】
回転軸１０２ａの回転力は、第１ギヤ１０３、第２ギヤ１０５、第３ギヤ１０６、第４ギヤ１０９、第５ギヤ１１１、第６ギヤ１１２を介してポテンシオメータ１１３の測定軸１１３ａに伝達される。測定軸１１３ａの回転に応じた信号は、ポテンシオメータ１１３から不図示の駆動回路に入力される。この信号に基づいてねじ軸１０７が所定の回転量だけ回転したと判断すれば、駆動回路は電動モータ１０２への電力供給を停止させる。これに対し、操作者が不図示のレバーを後進方向に操作したときは、電動モータ１０２に逆極性の電力が供給され、回転軸１０２ａが逆方向に回転するので、上述とは逆の動作で、電動アクチュエータ１００の駆動軸１１７が引き込む方向に移動する。
【００１６】
このように、第２ギヤ１０５、第４ギヤ１０９、第６ギヤ１１２の中心が一致し、同じ長軸１０４の周囲に回転自在に配置されているので、高いギヤ比の減速比を得るために５段のギヤ列を用いながら、コンパクトな構成とすることができる。この様に複数のギヤが内蔵される電動アクチュエータ１００内にあって３個のギヤが同一の回転中心軸を持つことは、中心軸の数が減じられること、中心軸を支えるハウジング類の支え穴が減じられる事など、多くのメリットを持つ。
【００１７】
また、リミットスイッチ等による変位位置検出の代わりに、ねじ軸１０７の回転変位をポテンショメータ１１３で検出するため、任意の位置制御が可能となる。ねじ軸１０７の回転を直接検出するに当り、ねじ軸１０７は多回転である為、第２動力伝達機構のギヤ列を介して減速した回転変位をポテンショメータ１１３で検出する。一方、電動モータ１０２から出力される回転運動はギヤ列を介して減速されてねじ軸１０７へ伝達される。この２系統のギヤ列の一部に共通の回転中心軸を設けることで、コンパクトなレイアウトが可能となり、コスト的にも大きな貢献がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−２２８５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
こうした従来の電動アクチュエータ１００では、部品点数が多く、あらゆる部品のガタにより騒音を引き起こすが、車両の快適性の要求により、低騒音であることが強く求められる。特に、この種の電動アクチュエータ１００は、測定軸１１３ａ等、同じ軸に複数のギヤが回転自在に配置されているため、これらのギヤのガタや軸振れが発生する。そして、これらのガタや振れが振動の発生源となり騒音を引き起こす。
【００２０】
また、ねじ軸１０７とポテンシオメータ１１３間に係る多段のギヤ（平歯車）を持つ電動アクチュエータ１００が大減速を得るには、小ギヤと大ギヤの歯数差を大きくする必要がある。これでは、ギヤが多段になって部品点数が増えるだけでなく、各ギヤを収容する電動アクチュエータ１００のサイズが大きくなってしまう。
【００２１】
本発明は、こうした従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、部品点数を削減してコンパクト化を図ると共に、歯車と歯車軸間のガタによる振動伝播を遮断して低減させると共に、歯車軸自体のガタによる低騒音を実現させた電動リニアアクチュエータを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングが第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、前記第１のハウジングと第２のハウジングの衝合部に前記ねじ軸を収容するための袋孔が形成されると共に、前記第１のハウジングと第２のハウジングに歯車軸が嵌挿され、前記減速機構を構成する歯車と歯車軸、および前記ハウジングと歯車軸との間のどちらか一方、あるいは両方に合成樹脂製のブッシュが介装され、当該歯車が前記ハウジングに対して回転自在に支承されている。
【００２３】
このように、電動モータの回転力を伝達する減速機構と、この減速機構を介して電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、ボールねじ機構が、ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、駆動軸と同軸状に一体化され、外周にナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジングが第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、第１のハウジングと第２のハウジングの衝合部にねじ軸を収容するための袋孔が形成されると共に、第１のハウジングと第２のハウジングに歯車軸が嵌挿され、減速機構を構成する歯車と歯車軸、およびハウジングと歯車軸との間のどちらか一方、あるいは両方に合成樹脂製のブッシュが介装され、当該歯車が前記ハウジングに対して回転自在に支承されているので、中間歯車と歯車軸間のガタによる振動伝播を遮断して低減させると共に、歯車軸自体のガタによる低騒音を実現させた電動リニアアクチュエータを提供することができる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明のように、前記減速機構が、前記モータ軸に固定された入力歯車と、この入力歯車に噛合する中間歯車と、この中間歯車に噛合し、前記ナットに一体に固定された出力歯車を備え、前記第１のハウジングと第２のハウジングに歯車軸が嵌挿され、この歯車軸と前記中間歯車との間および前記ハウジングと前記歯車軸との間のどちらか一方、あるいは両方に合成樹脂製のブッシュが介装されていても良い。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ブッシュが、前記歯車軸との間に所定の軸受すきまをもって前記中間歯車の内径に圧入されていても良い。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ブッシュが、前記歯車軸との間に所定の軸受すきまをもって前記中間歯車の内径にインサート成形により一体に接合されていれば、部品点数を削減できると共に、組立工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明のように、前記ブッシュの幅が前記中間歯車の歯幅よりも小さく設定されていれば、摩擦によるブッシュ側面の摩耗や変形を防止することができ、円滑な回転性能を得ることができると共に、中間歯車の軸方向位置を安定させることができる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明のように、前記中間歯車が前記歯車軸に圧入固定されると共に、この歯車軸が前記第１のハウジングと第２のハウジングにブッシュを介して嵌挿されていても良い。
【００２９】
また、請求項７に記載の発明のように、前記ブッシュが断面コの字形のカップ状に形成され、前記歯車軸の端部を覆うように圧入固定されていれば、歯車軸がハウジングに衝突してもその衝撃を抑制し、ハウジングの摩耗を抑えることができる。
【００３０】
また、請求項８に記載の発明のように、前記歯車軸が前記第１のハウジングと第２のハウジングにブッシュを介して嵌挿され、このブッシュと前記第１のハウジングと第２のハウジングとの間に所定の軸方向すきまが設けられていれば、ミスアライメントを許容して円滑な回転性能を確保することができる。
【００３１】
また、請求項９に記載の発明のように、前記歯車軸の端部のうち一方の端部が前記第１のハウジングと第２のハウジングのどちらか一方に圧入され、他方の端部が前記第１のハウジングと第２のハウジングの他方にすきま嵌めに設定されていれば、ミスアライメントを許容して円滑な回転性能を確保することができる。
【００３２】
また、請求項１０に記載の発明のように、前記中間歯車の両側にリング状の合成樹脂製のワッシャが装着されていれば、中間歯車が直接第１、第２のハウジングに接触するのを防止でき、第１、第２のハウジングが摩耗するのを抑えることができる。
【００３３】
また、請求項１１に記載の発明のように、前記中間歯車の歯部の幅が歯幅よりも小さく形成されていれば、ワッシャとの接触面積を小さくすることができ、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、ハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングが第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、前記第１のハウジングと第２のハウジングの衝合部に前記ねじ軸を収容するための袋孔が形成されると共に、前記第１のハウジングと第２のハウジングに歯車軸が嵌挿され、前記減速機構を構成する歯車と歯車軸、および前記ハウジングと歯車軸との間のどちらか一方、あるいは両方に合成樹脂製のブッシュが介装され、当該歯車が前記ハウジングに対して回転自在に支承されているので、中間歯車と歯車軸間のガタによる振動伝播を遮断して低減させると共に、歯車軸自体のガタによる低騒音を実現させた電動リニアアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る電動リニアアクチュエータの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のアクチュエータ本体を示す縦断面図である。
【図３】図１の中間歯車部を示す要部拡大図である。
【図４】図３の各部の寸法関係を示す説明図である。
【図５】図３の中間歯車部の変形例を示す要部拡大図である。
【図６】図３の中間歯車部の他の変形例を示す要部拡大図である。
【図７】図３の中間歯車部の他の変形例を示す要部拡大図である。
【図８】従来の電動リニアアクチュエータを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
アルミ合金製のハウジングと、このハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転力を、モータ軸を介して伝達する減速機構と、この減速機構を介して前記電動モータの回転運動を駆動軸の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構とを備え、このボールねじ機構が、前記ハウジングに装着された支持軸受を介して回転可能に、かつ軸方向移動不可に支持され、内周に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、このナットに多数のボールを介して内挿され、前記駆動軸と同軸状に一体化され、外周に前記ナットのねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成され、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングが第１のハウジングと、その端面に衝合された第２のハウジングとからなり、前記第１のハウジングに前記電動モータが取り付けられ、前記第１のハウジングと第２のハウジングの衝合部に前記ねじ軸を収容するための袋孔が形成され、前記減速機構が、前記モータ軸に固定された入力歯車と、この入力歯車に噛合する中間歯車と、この中間歯車に噛合し、前記ナットに一体に固定された出力歯車を備え、前記第１のハウジングと第２のハウジングに歯車軸が合成樹脂製のブッシュを介して嵌挿され、この歯車軸と前記中間歯車との間に合成樹脂製のブッシュが介装されると共に、前記中間歯車の両側にリング状の合成樹脂製のワッシャが装着されている。
【実施例】
【００３７】
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一実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のアクチュエータ本体を示す縦断面図、図３は、図１の中間歯車部を示す要部拡大図、図４は、図３の各部の寸法関係を示す説明図、図５は、図３の中間歯車部の変形例を示す要部拡大図、図６は、図３の中間歯車部の他の変形例を示す要部拡大図、図７は、図３の中間歯車部の他の変形例を示す要部拡大図である。
【００３８】
この電動リニアアクチュエータ１は、図１に示すように、円筒状のハウジング２と、このハウジング２に取り付けられた電動モータ（図示せず）と、この電動モータのモータ軸３ａに取付けられた入力歯車３に噛合する中間歯車４、およびこの中間歯車４に噛合する出力歯車５からなる減速機構６と、この減速機構６を介して電動モータの回転運動を駆動軸７の軸方向の直線運動に変換するボールねじ機構８と、このボールねじ機構８を備えたアクチュエータ本体９とを備えている。
【００３９】
ハウジング２はＡ６０６３ＴＥやＡＤＣ１２等のアルミ合金からアルミダイカストによって形成され、第１のハウジング２ａと、その端面に衝合された第２のハウジング２ｂとからなり、固定ボルト（図示せず）によって一体に固定されている。第１のハウジング２ａには電動モータが取り付けられると共に、これら第１のハウジング２ａと第２のハウジング２ｂの衝合部には、ねじ軸１０を収容するための袋孔１１、１２が形成されている。
【００４０】
電動モータのモータ軸３ａは、その端部に入力歯車３が圧入により相対回転不能に取り付けられ、第２のハウジング２ｂに装着された深溝玉軸受からなる転がり軸受１３によって回転自在に支持されている。平歯車からなる中間歯車４に噛合する出力歯車５は、後述するボールねじ機構８を構成するナット１８にキー１４を介して一体に固定されている。
【００４１】
駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１０と一体に構成され、この駆動軸７の一端部（図中右端部）に係止ピン１５、１５が植設されている。また、第２のハウジング２ｂの袋孔１２にはスリーブ１７が嵌合され、このスリーブ１７の内周に軸方向に延びる凹溝１７ａ、１７ａが研削加工によって形成されている。そして、凹溝１７ａ、１７ａは周方向に対向して配設されると共に、この凹溝１７ａ、１７ａにねじ軸１０の係止ピン１５、１５がそれぞれ係合され、ねじ軸１０が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。スリーブ１７は、第２のハウジング２ｂの袋孔１２の開口部に装着された穴用の止め輪２８によっての軸方向の抜け止めがなされている。
【００４２】
ここで、スリーブ１７は、金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金からなる。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込む、所謂ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）により成形されている。こうしたＭＩＭによって成形される焼結合金であれば、加工度が高く複雑な形状であっても容易に、かつ精度良く所望の形状・寸法に成形することができる。
【００４３】
前記金属粉として、後に浸炭焼入が可能な材質、例えば、Ｃ（炭素）が０．１３ｗｔ％、Ｎｉ（ニッケル）が０．２１ｗｔ％、Ｃｒ（クロム）が１．１ｗｔ％、Ｃｕ（銅）が０．０４ｗｔ％、Ｍｎ（マンガン）が０．７６ｗｔ％、Ｍｏ（モリブデン）が０．１９ｗｔ％、Ｓｉ（シリコン）が０．２０ｗｔ％、残りがＦｅ（鉄）等からなるＳＣＭ４１５を例示することができる。スリーブ１７は、浸炭焼入れおよび焼戻し温度を調整して行われる。また、スリーブ１７の材料としてこれ以外にも、Ｎｉが３．０〜１０．０ｗｔ％含有し、加工性、耐食性に優れた材料（日本粉末冶金工業規格のＦＥＮ８）、あるいは、Ｃが０．０７ｗｔ％、Ｃｒが１７ｗｔ％、Ｎｉが４ｗｔ％、Ｃｕが４ｗｔ％、残りがＦｅ等からなる析出硬化系ステンレスＳＵＳ６３０であっても良い。このＳＵＳ６３０は、固溶化熱処理で２０〜３３ＨＲＣの範囲に表面硬さを適切に上げることができ、強靭性と高硬度を確保することができる。
【００４４】
一方、凹溝１７ａに係合する係止ピン１５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼あるいはＳＣｒ４３５等の浸炭軸受鋼で形成され、その表面には、炭素含有量０．８０ｗｔ％以上、５８ＨＲＣ以上の浸炭窒化層が形成されている。なお、係止ピン１５に針状ころ軸受に使用される針状ころを適用することにより、５８ＨＲＣ以上の表面硬さが得られ、耐摩耗性が優れていると共に、入手性が良く、低コスト化を図ることができる。
【００４５】
ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１０と、このねじ軸１０にボール１９を介して外挿されたナット１８とを備えている。ねじ軸１０は、外周に螺旋状のねじ溝１０ａが形成されている。一方、ナット１８は、内周にねじ軸１０のねじ溝１０ａに対応する螺旋状のねじ溝１８ａが形成され、これらねじ溝１０ａ、１８ａとの間に多数のボール１９が転動自在に収容されている。そして、ナット１８は、ハウジング２ａ、２ｂに対して、２つの支持軸受２０、２０を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。２１は、ナット１８のねじ溝１８ａを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材２１によって多数のボール１９が無限循環することができる。
【００４６】
各ねじ溝１０ａ、１８ａの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール１９との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動の発生を抑制することができる。
【００４７】
ナット１８はＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、真空浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。これにより、熱処理後のスケール除去のためのバフ加工等を省略することができ、低コスト化を図ることができる。一方、ねじ軸１０はＳ５５Ｃ等の中炭素鋼あるいはＳＣＭ４１５やＳＣＭ４２０等の肌焼き鋼からなり、高周波焼入れ、あるいは浸炭焼入れによってその表面に５５〜６２ＨＲＣの範囲に硬化処理が施されている。
【００４８】
ナット１８の外周面１８ｂには減速機構６を構成する出力歯車５がキー１４を介して固定されると共に、この出力歯車５の両側に２つの支持軸受２０、２０が所定のシメシロを介して圧入されている。これにより、駆動軸７からスラスト荷重が負荷されても支持軸受２０、２０と出力歯車５の軸方向の位置ズレを防止することができる。また、２つの支持軸受２０、２０は、両端部にシールド板２０ａ、２０ａが装着された密封型の深溝玉軸受で構成され、軸受内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から摩耗粉等が軸受内部に侵入するのを防止している。
【００４９】
また、本実施形態では、ナット１８を回転自在に支持する支持軸受２０が同じ仕様の深溝玉軸受で構成されているので、前述した駆動軸７からスラスト荷重および出力歯車５を介して負荷されるラジアル荷重の両方を負荷することができると共に、組立時に誤組み防止のための確認作業を簡便化することができ、組立作業性を向上させることができる。なお、ここで、同じ仕様の深溝玉軸受とは、軸受の内径、外径、幅寸法をはじめ、転動体サイズ、個数および軸受内部すきま等が同一なものを言う。
【００５０】
また、一対の支持軸受２０、２０のうち一方の支持軸受２０がリング状の弾性部材からなるワッシャ２９を介して第１のハウジング２ａに装着されている。このワッシャ２９は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されたウェーブワッシャからなる。そして、その内径Ｄが支持軸受２０の内輪外径ｄよりも大径に形成されている。これにより、一対の支持軸受２０、２０の軸方向ガタをなくすことができ、円滑な回転性能を得ることができると共に、ワッシャ２９が、支持軸受２０の外輪のみに当接して回転輪となる内輪とは干渉しないため、逆スラスト荷重が生じてナット１８が第１のハウジング２ａ側に押し付けられても支持軸受２０の内輪がハウジング２ａに当接して摩擦力が上昇するのを防止し、ロック状態になるのを確実に防止することができる。
【００５１】
ここで、減速機構６を構成する中間歯車４について説明する。図３に示すように、歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂにブッシュ２３を介して嵌挿されている。具体的には、ブッシュ２３はハウジング２ａ、２ｂに圧入され、歯車軸２２との間に所定の径方向すきまを介して嵌挿されている。また、このブッシュ２３と第１、第２のハウジング２ａ、２ｂとの間には所定の軸方向すきまδが設けられている。これにより、ミスアライメント（組立誤差）を許容して円滑な回転性能を確保することができる。なお、ここで、ブッシュ２３を歯車軸２２に圧入し、第１、第２のハウジング２ａ、２ｂとの間に所定の径方向すきまを介して嵌挿しても良い。
【００５２】
中間歯車４は、歯車軸２２にブッシュ（滑り軸受）２４を介して回転自在に支承されている。このブッシュ２４は、歯車軸２２との間に所定の軸受すきま（径方向すきま）をもって中間歯車４の内径４ａに圧入されている。これらのブッシュ２３、２４は、ＧＦ（グラス繊維）等の繊維状強化材が所定量充填されたＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂で形成されている。これにより、部品点数を削減してコンパクト化を図ると共に、中間歯車４と歯車軸２２間のガタによる振動伝播を遮断して低減させると共に、歯車軸２２自体のガタによる低騒音を実現させた電動アクチュエータを提供することができる。なお、ブッシュ２４を中間歯車４の内径４ａにインサート成形により一体に接合すれば、部品点数を削減できると共に、組立工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００５３】
なお、繊維状強化材としては、ＧＦに限らず、これ以外に、ＣＦ（炭素繊維）やアラミド繊維、ホウ素繊維等を例示することができる。また、ブッシュ２３の他の材質として、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の所謂エンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の所謂スーパーエンジニアリングプラスチックと呼称される熱可塑性の合成樹脂、あるいは、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）等の熱硬化性の合成樹脂であっても良い。
【００５４】
また、中間歯車４の両側にはリング状のワッシャ２５、２５が装着され、中間歯車４が直接第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに接触するのを防止している。ここで、図４に示すように、中間歯車４の歯部４ｂの幅Ｗｈが歯幅Ｗｇよりも小さく形成されている（Ｗｈ＜Ｗｇ）。これにより、ワッシャ２５との接触面積を小さくすることができ、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができる。ここで、ワッシャ２５は、ＧＦ等の繊維状強化材が所定量充填されたＰＡ６６等の熱可塑性の合成樹脂で形成されている。
【００５５】
さらに、ブッシュ２４の幅Ｗｂが中間歯車４の歯幅Ｗｇよりも小さく設定されている。これにより、摩擦によるブッシュ２４側面の摩耗や変形を防止することができ、円滑な回転性能を得ることができると共に、中間歯車４の軸方向位置を安定させることができる。
【００５６】
図５に、図３の変形例を示す。歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに植設され、中間歯車４は、ブッシュ２４を介してこの歯車軸２２に回転自在に支承されている。本実施形態では、歯車軸２２の端部のうち一方の端部、例えば、第１のハウジング２ａ側の端部が圧入され、他方の第２のハウジング２ｂ側の端部がすきま嵌めに設定されている。これにより、ミスアライメント（組立誤差）を許容して円滑な回転性能を確保することができる。
【００５７】
図６に、図３の他の変形例を示す。歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂにブッシュ２３を介して嵌挿されている。中間歯車２６は歯車軸２２に圧入固定され、第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに対して、ブッシュ２３を介して回転自在に支承されている。これにより、中間歯車２６と歯車軸２２間のガタを防止すると共に、歯車軸２２とハウジング２ａ、２ｂ間のガタによるによる振動伝播を遮断して低減させ、騒音を低減させることができる。
【００５８】
図７に、図３の他の変形例を示す。歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂにブッシュ２７を介して嵌挿されている。中間歯車４は、歯車軸２２にブッシュ２４を介して回転自在に支承されている。このブッシュ２４は、歯車軸２２との間に所定の軸受すきま（径方向すきま）をもって中間歯車４の内径４ａに圧入されている。本実施形態では、ブッシュ２７は、ＧＦ等の繊維状強化材が所定量充填されたＰＡ６６等の熱可塑性の合成樹脂で、断面コの字形のカップ状に形成され、歯車軸２２の端部を覆うように圧入固定されている。これにより、中間歯車４と歯車軸２２間のガタによる振動伝播を遮断して低減させ、歯車軸２２自体のガタによる騒音を低減させることができると共に、歯車軸２２がハウジング２ａ、２ｂに衝突してもその衝撃を抑制し、ハウジング２ａ、２ｂの摩耗を抑えることができる。
【００５９】
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】
【００６０】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、一般産業用の電動機、自動車等の駆動部に使用され、電動モータからの回転入力を、ボールねじ機構を介して駆動軸の直線運動に変換するボールねじ機構を備えた電動リニアアクチュエータに適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１  電動リニアアクチュエータ
２  ハウジング
２ａ  第１のハウジング
２ｂ  第２のハウジング
３  入力歯車
３ａ  モータ軸
４、２６  中間歯車
４ａ  中間歯車の内径
４ｂ  歯部
５  出力歯車
６  減速機構
７  駆動軸
８  ボールねじ機構
９  アクチュエータ本体
１０  ねじ軸
１０ａ、１８ａ  ねじ溝
１１、１２  袋孔
１３  転がり軸受
１４  キー
１５  係止ピン
１７  スリーブ
１７ａ  凹溝
１８  ナット
１８ｂ  ナットの外周面
１９  ボール
２０  支持軸受
２０ａ  シールド板
２１  駒部材
２２  歯車軸
２３、２４、２７  ブッシュ
２５、２９  ワッシャ
２８  止め輪
１００  電動アクチュエータ
１０１  ハウジング
１０１Ａ  ハウジング本体
１０１Ｂ  カバー部材
１０１Ｃ  電動モータブラケット
１０１ａ  モータ室
１０１ｂ  ねじ軸室
１０２  電動モータ
１０２ａ  回転軸
１０３  第１ギヤ
１０４  長軸
１０５  第２ギヤ
１０６  第３ギヤ
１０６ａ  大ギヤ部
１０６ｂ  小ギヤ部
１０７  ねじ軸
１０７ａ  雄ねじ溝
１０８  支持部材
１０９  第４ギヤ
１０９ａ  大ギヤ部
１０９ｂ  小ギヤ部
１１０  短軸
１１１  第５ギヤ
１１１ａ  大ギヤ部
１１１ｂ  小ギヤ部
１１２  第６ギヤ
１１３  ポテンシオメータ
１１３ａ  測定軸
１１４  玉軸受
１１５  ナット
１１５ａ  雌ねじ溝
１１６  ボール
１１７  駆動軸
１１７ａ  袋孔
１１７ｂ  孔
１１８  ブッシュ
Ｄ  ワッシャの内径
ｄ  支持軸受の内輪外径
Ｗｈ  中間歯車の歯部の幅
Ｗｂ  軸受ブッシュの幅
Ｗｇ  中間歯車の歯幅
δ  ブッシュとハウジングとの間の軸方向すきま
【図１】
2013148108.tif 000003
【図２】
2013148108.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013148108.tif 000007
【図６】
2013148108.tif 000008
【図７】
2013148108.tif 000009
【図８】
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