(57)【要約】【課題】複雑な構成部品を必要としない簡単な構成で低コスト化を図ると共に、軸方向のコンパクト化を図った電動リニアアクチュエータを提供する。【解決手段】ねじ軸１０とナット１３の間にねじ溝１０ａのピッチと同じピッチのコイルばね２０がねじ軸１０の山部に沿って同位相に装着され、コイルばね２０の端部のうち一端の固定部２０ａが貫通孔１１に装着されたエンドキャップ２１に固定され、他端のフック部２０ｂがねじ軸１０の外周に形成された軸方向に延びる溝部１０ｃに係止されると共に、コイルばね２０の内径とねじ軸１０の外径との間に径方向すきまが形成され、コイルばね２０の線幅がねじ軸１０の山部の幅よりも小さく設定されている。【選択図】図２
2016161087.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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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たねじ軸とを備え、
前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する貫通孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、
前記ねじ軸とナットの間に前記ねじ溝のピッチと同じピッチのコイルばねが当該ねじ軸の山部に沿って同位相に装着され、前記コイルばねの端部のうち一端が固定側の部材に固定され、他端が前記ねじ軸の外周に係止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】
前記コイルばねの内径と前記ねじ軸の外径との間に径方向すきまが形成されていると共に、前記コイルばねの線幅が前記ねじ軸の山部の幅よりも小さく設定されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記ハウジングの貫通孔の開口部にエンドキャップが嵌着され、このエンドキャップに前記コイルばねの一端が固定されると共に、前記ねじ軸の外周に軸方向に延びる溝部が形成され、前記コイルばねの他端にフック部が形成されて前記溝部に係止されている請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ハウジングの貫通孔に円筒状のスリーブが内嵌され、このスリーブと前記ねじ軸の間に前記コイルばね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５】
前記ナットあるいはスリーブの内径面と前記コイルばねの外径面とが僅かに接触した状態に設定されている請求項１または４に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項６】
前記コイルばねの外径面に摩擦係数を大きくする増摩処理が施されている請求項１乃至５いずれかに記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項７】
前記ボールねじ機構がエンドプレート形式である請求項１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、自動車の後輪操舵機構や動力伝達制御用摩擦クラッチ機構等で、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リニア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】
然しながら、後輪操舵機構や動力伝達制御用摩擦クラッチ機構等にボールねじ機構を適用した場合、台形ねじ等による変換機構では、外部から軸方向荷重が負荷されても、電動モータに逆入力トルクが発生しないのに対し、このボールねじ機構では、作動の方向によらず、高効率であるが故に、軸方向荷重に対する保持トルクが電動モータに発生する恐れがあり、電動モータの発熱や消費電力の増大等の新たな問題が生じている。
【０００４】
こうした問題を解決したものとして、図５に示すような電動リニアアクチュエータが知られている。この電動リニアアクチュエータ５１は、ハウジング５２に取付けられた電動モータ５３と、この電動モータ５３のモータ軸５３ａに固設された平歯車５４と、この平歯車５４の歯５４ａに噛合する歯５５ａが形成されたフランジ５５を一体に有するナット５６と、このナット５６に多数のボール５７を介して内挿されたねじ軸５８と、このねじ軸５８の一端部に連結されたリニアクラッチ５９とを備えている。
【０００５】
ナット５６は、一対の転がり軸受６０、６１を介してハウジング５２に対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承され、内周には螺旋状のねじ溝５６ａが形成されている。一方、ねじ軸５８の外周にはこのねじ溝５６ａに対応する螺旋状のねじ溝５８ａが形成され、軸方向移動自在に、かつ回転不可に支承されている。そして、これらのねじ溝５６ａ、５８ａ間に多数のボール５７を転動自在に収容してボールねじ機構を構成している。電動モータ５３に通電すると、モータ軸５３ａの回転に伴って平歯車５４を介してナット５６が回転し、このナット５６の回転によりねじ軸５８が軸方向（図中左右方向）に移動される。すなわち、このボールねじ機構により、モータ軸５３ａの回転運動がねじ軸５８の軸方向運動に変換される。
【０００６】
ねじ軸５８の一端部には伝達ピン６２を介してリニアクラッチ５９が連結されている。このリニアクラッチ５９は、ハウジング５２ｂに嵌合され、円筒状の内周面６３ａを有する外輪６３と、ねじ軸５８の一端部に形成された円筒状の保持部６４と、この保持部６４にスライド自在に内挿された出力軸６５とを備えている。この出力軸６５の外周には径方向内方に傾斜する一対の係合面６５ａ、６５ａ形成され、この一対の係合面６５ａ、６５ａと、外輪６３の内周面６３ａとの間に環状の楔形空間６７が形成され、この楔形空間６７に複数の係合子（ボール）６６が収容されている。なお、保持部６４にはポケット６４ａが穿設され、このポケット６４ａ内に弾性部材６８を介して複数の係合子６６が円周等配に、かつ軸方向の中立位置に保持されている。
【０００７】
また、出力軸６５は、ねじ軸５８の一端部に形成された保持部６４に内挿され、保持部６４と出力軸６５の径方向に貫通して挿入された伝達ピン６２によって両者が連結されている。なお、出力軸６５には、この伝達ピン６２の外径よりも所定の寸法だけ大径になるようピン挿入孔６９が形成され、ねじ軸５８に対してこの出力軸６５は軸方向に所定量相対移動することができる。
【０００８】
ここで、ねじ軸５８の保持部６４に固定された伝達ピン６２は、出力軸６５のピン挿入孔６９に所定の軸方向すきまを介して挿入されているため、ねじ軸５８が、例えば、図中右方向に移動すると、伝達ピン６２がピン挿入孔６９に接触してねじ軸５８と一体に出力軸６５を同方向に移動させる。この時、保持部６４のポケット６４ａ内に収容された係合子６６は、弾性部材６８によって楔形空間６７における中立位置を保持した状態で出力軸６５と共に移動し、係合面６５ａに係合することはないので、出力軸６５の軸方向の移動を阻害することはない。
【０００９】
一方、出力軸６５に外部から、例えば、図中右方向からの荷重が負荷された場合、出力軸６５はねじ軸５８に対して図中左方向に移動しようとするが、出力軸６５の係合面６５ａに係合子６６が接触して楔形空間６７に係合する。これにより、出力軸６５の軸方向の移動は阻止され、ボールねじ機構を介して電動モータ５３に逆入力トルクが発生するのを防止する。したがって、電動モータ５３への衝撃を緩和すると共に、電動モータ５３の発熱や消費電力の増大等が生じるのを防止することができる（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−８３４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
こうした従来の電動リニアアクチュエータ５１では、リニアクラッチ５９は、出力軸６５側からの逆入力荷重を遮断し、電動モータ５３に逆入力トルクを入れないための手段であるが、ボールねじ機構の出力軸６５側にリニアクラッチ５９を追加するため出力軸６５自体が長くなり、軸方向のコンパクト化には阻害要因となっている。
【００１２】
また、リニアクラッチ５９の構成部品が多く、安定的なクラッチ性能を得るには、各々の部品が高精度であることが要求されるため、製造コストの高騰を招来し、リニアクラッチ５９を備えた低コストの電動リニアアクチュエータを提供するのは難しい。
【００１３】
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、逆入力荷重を全て遮断するのではなく、電動モータの発熱や消費電力の増大に影響する過大な荷重の発生時のみ、電動モータへの逆入力トルクを抑える機能に特化することに着目し、複雑な構成部品を必要としない簡単な構成で低コスト化を図ると共に、軸方向のコンパクト化を図った電動リニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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たねじ軸とを備え、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する貫通孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ねじ軸とナットの間に前記ねじ溝のピッチと同じピッチのコイルばねが当該ねじ軸の山部に沿って同位相に装着され、前記コイルばねの端部のうち一端が固定側の部材に固定され、他端が前記ねじ軸の外周に係止されている。
【００１５】
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、外周に減速機構を構成する出力歯車が固定され、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たねじ軸とを備え、ハウジングにねじ軸を収容する貫通孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、ねじ軸とナットの間にねじ溝のピッチと同じピッチのコイルばねが当該ねじ軸の山部に沿って同位相に装着され、コイルばねの端部のうち一端が固定側の部材に固定され、他端がねじ軸の外周に係止されているので、大きな逆入力荷重が負荷された場合、ねじ軸からのトルクによってコイルばねが拡径されてナットの内径面に接触し、摩擦力を発生させて逆入力によるトルクを減少させる。その結果、電動モータへの逆入力トルクを抑えることができ、複雑な構成部品を必要としない簡単な構成で低コスト化を図ると共に、軸方向のコンパクト化を図った電動リニアアクチュエータを提供することができる。
【００１６】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記コイルばねの内径と前記ねじ軸の外径との間に径方向すきまが形成されていると共に、前記コイルばねの線幅が前記ねじ軸の山部の幅よりも小さく設定されていれば、ボールがコイルねじに干渉することなくナットとねじ軸のねじ溝間に沿ってスムーズに転動することができると共に、負荷される逆入力荷重が小さい時には、コイルばねがねじ軸の回り止めの役割をし、ねじ軸が回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持される。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明のように、前記ハウジングの貫通孔の開口部にエンドキャップが嵌着され、このエンドキャップに前記コイルばねの一端が固定されると共に、前記ねじ軸の外周に軸方向に延びる溝部が形成され、前記コイルばねの他端にフック部が形成されて前記溝部に係止されていれば、簡単な構成でねじ軸の回り止めを行うことができると共に、ねじ軸に負荷される逆入力トルクによってコイルばねを容易に拡径させることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明のように、前記ハウジングの貫通孔に円筒状のスリーブが内嵌され、このスリーブと前記ねじ軸の間に前記コイルばねが介装されていれば、大きな逆入力荷重が負荷された場合、ねじ軸からのトルクによってコイルばねが拡径されてナットおよびスリーブの内径面に接触し、大きな摩擦力を発生させて逆入力によるトルクを減少させることができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明のように、前記ナットあるいはスリーブの内径面と前記コイルばねの外径面とが僅かに接触した状態に設定されていれば、ねじ軸からの逆入力があった時、コイルばねとの接触がより迅速かつ確実になる。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明のように、前記コイルばねの外径面に摩擦係数を大きくする増摩処理が施されていれば、ナットあるいはスリーブの内径面との摩擦力を増大させることができる。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明のように、前記ボールねじ機構がエンドプレート形式であれば、コイルばねによってボールの循環が阻害されるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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たねじ軸とを備え、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する貫通孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ねじ軸とナットの間に前記ねじ溝のピッチと同じピッチのコイルばねが当該ねじ軸の山部に沿って同位相に装着され、前記コイルばねの端部のうち一端が固定側の部材に固定され、他端が前記ねじ軸の外周に係止されているので、大きな逆入力荷重が負荷された場合、ねじ軸からのトルクによってコイルばねが拡径されてナットの内径面に接触し、摩擦力を発生させて逆入力によるトルクを減少させる。その結果、電動モータへの逆入力トルクを抑えることができ、複雑な構成部品を必要としない簡単な構成で低コスト化を図ると共に、軸方向のコンパクト化を図っ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】
【００２３】
【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のボールねじ機構を示す要部拡大図である。
【図３】（ａ）は、図１のコイルばねを示す斜視図、（ｂ）は、同上、ねじ軸を示す斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。
【図５】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】
【００２４】
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一対の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、外周に前記減速機構を構成する出力歯車が固定され、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たねじ軸とを備え、前記ハウジングに前記ねじ軸を収容する貫通孔が形成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ねじ軸とナットの間に前記ねじ溝のピッチと同じピッチのコイルばねが当該ねじ軸の山部に沿って同位相に装着され、前記コイルばねの端部のうち一端の固定部が前記貫通孔に装着されたエンドキャップに固定され、他端のフック部が前記ねじ軸の外周に形成された軸方向に延びる溝部に係止されると共に、前記コイルばねの内径と前記ねじ軸の外径との間に径方向すきまが形成され、前記コイルばねの線幅が前記ねじ軸の山部の幅よりも小さく設定されている。
【実施例】
【００２５】
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のボールねじ機構を示す要部拡大図、図３（ａ）は、図１のコイルばねを示す斜視図、（ｂ）は、同上、ねじ軸を示す斜視図、図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。
【００２６】
図１に示す電動リニアアクチュエータ１は、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３と、電動モータ３のモータ軸３ａに取付けられた入力歯車４、およびこの入力歯車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３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とを備えている。
【００２７】
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３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には、ねじ軸１０を収容するための収容孔（貫通孔）１１、１２が形成されている。
【００２８】
電動モータ３のモータ軸３ａは、その端部に入力歯車４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に装着された転がり軸受９によって回転自在に支持されている。平歯車からなる入力歯車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１３に固定されている。また、駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１０と同軸状に一体に構成されている。
【００２９】
ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、外周面に螺旋状のねじ溝１０ａが形成されたねじ軸１０と、このねじ軸１０に外挿され、内周面にねじ軸１０のねじ溝１０ａに対応する螺旋状のねじ溝１３ａが形成されたナット１３と、ナット１３の両端面に装着されたエンドプレート１４、１５とを備えている。そして、ねじ軸１０とナット１３のそれぞれのねじ溝１０ａ、１３ａ間に多数のボール１６が転動自在に収容されている。
【００３０】
各ねじ溝１０ａ、１３ａ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１６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。
【００３１】
ナット１３は、外周に一対の支持軸受１７、１８が圧入され、第１のハウジング２ａ、第２の２ｂに対して、回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。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１７、１８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１７、１８は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。
【００３２】
また、ナット１３の外周には支持軸受１７の位置決め用の鍔１３ｂが一体に形成されると共に、外周にキー溝１３ｃが形成され、このキー溝１３ｃと、出力歯車５の内周に形成されたキー溝５ａとの間に形成される環状空間にキー１９が嵌挿され、ナット１３の外周に出力歯車５が固定されている。
【００３３】
ねじ軸１０とナット１３間の螺旋状のねじ溝１０ａ、１３ａ内を転動したボール１６は、ねじ溝リードに沿って接線方向にエンドプレート１４側に掬い上げられ、方向転換してナット１３の循環孔１３ｄに供給されるように、エンドプレート１４に開放溝１４ａが形成されている。循環孔１３ｄはナット１３の軸線方向と平行に貫通されて形成され、ボール１６の直径よりも大径に設定されている。そして、反対側の開口端から他端のエンドプレート１５内に、同様に形成された開放溝１５ａと連通し、ボール１６が循環孔１３ｄの内部を無負荷状態でナット１３の軸方向へ転動しながら循環するように構成されている。
【００３４】
ナット１３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。
【００３５】
エンドプレート１４、１５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。
【００３６】
金属粉としては、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。エンドプレート１４、１５は浸炭焼入れによって表面硬さが３０〜４０ＨＲＣの範囲になるように硬化処理され、耐摩耗性が付与されている。
【００３７】
ここで、第１のハウジング２ａの収容孔１１の開口部にエンドキャップ２１が嵌着され、収容孔１１が閉塞されている。このエンドキャップ２１は、前述したエンドプレート１４、１５と同様、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ＭＩＭによって成形される焼結合金によって円板状に形成され、一端面の中心部に、後述するコイルばね２０の固定部２０ａが係止される係止孔２１ａが形成されている。また、第２のハウジング２ｂの収容孔１２にスリーブ２２が内嵌されている。このスリーブ２２はＭＩＭによって成形される焼結合金によって形成されている。
【００３８】
ねじ軸１０とナット１３の間にコイルばね２０が介装されている。このコイルばね２０は、例えば、ピアノ線（ＳＷＰ）、硬鋼線（ＳＷ）等から形成され、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ばねピッチＰｃとねじ軸１０のねじ溝１０ａのピッチ（リード）Ｐが同じであり（Ｐｃ＝Ｐ）、ナット１３内に収容されたボール（図示せず）の間、すなわち、ねじ軸１０の山部１０ｂに沿って、同位相に装着されている。
【００３９】
コイルばね２０の線幅Ｗｃは、ねじ軸１０の山部１０ｂの幅Ｗよりも小さく設定され（Ｗｃ＜Ｗ）、無負荷の状態において、ねじ軸１０の外径、ナットの内径およびボールに対して非接触の状態で装着されている。これにより、ボール１６がコイルねじ２０に干渉することなくナット１３とねじ軸１０のねじ溝１３ａ、１０ａ間に沿ってスムーズに転動することができる。
【００４０】
コイルばね２０の一端（図中左側）には、エンドキャップ２１（図２参照）に係止される軸方向に折曲された固定部２０ａが形成されると共に、他端（図中右側）には、ねじ軸１０の外周に軸方向に延びて形成された溝部１０ｃに係合するフック部２０ｂが形成されている。なお、ここでは、コイルばね２０の固定部２０ａをエンドキャップ２１に係止した構造を例示したが、エンドキャップ２１に限らず、固定側部材であれば良く、例えば、第１のハウジング２ａに係止させても良い。
【００４１】
次に、図４を用いて、電動モータへの逆入力トルクを抑える作用に関する説明をする。ボールねじ機構８が受ける荷重はトルクに変換され、ねじ軸１０に係止されたコイルばね２０のフック部２０ｂが受ける。ねじ軸１０の外径とコイルばね２０の内径には径方向すきまが形成され、非接触の状態が確保されている。負荷される逆入力荷重が小さい時には、コイルばね２０のフック部２０ｂがねじ軸１０の回り止めの役割をし、ねじ軸１０は回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。
【００４２】
ここで、大きな逆入力荷重が負荷された場合は、ねじ軸１０からの逆入力トルクＴによってフック部２０ｂが押され、コイルばね２０が拡径される。この時、コイルばね２０がナット１３およびスリーブ２２の内径面に接触し、両者に摩擦を発生させて逆入力によるトルクを減少させる。その結果、電動モータ３への逆入力トルクを抑えることができる。一方、逆入力荷重が小さくなれば、コイルばね２０が復元して縮径し、ナット１３およびスリーブ２２の内径面との接触が解かれ、通常に作動することができる。このような構成を採用することにより、複雑な構成部品を必要としない簡単な構成で低コスト化を図ると共に、軸方向のコンパクト化を図った電動リニアアクチュエータを提供することができる。
【００４３】
摩擦力は、主にコイルばね２０の径方向の弾性力、ナット１３およびスリーブ２２の内径面の摩擦係数によって決まる。この摩擦力を増大させるため、ナット１３およびスリーブ２２の内径面およびコイルばね２０の外径面の少なくとも一方に、摩擦係数を大きくする増摩処理を施こすことができる。この増摩処理として、例えば、増摩剤の塗布や化学的な表面処理、あるいはローレット加工等の機械加工による粗面化を採用することができる。また、中立状態において、ナット１３およびスリーブ２２の内径面とコイルばね２０の外径面とは、径方向すきまをもって対向するよりも僅かに接触した状態にあることが好ましい。これは、ねじ軸１０からの逆入力があった時、コイルばね２０との接触がより迅速かつ確実になるからである。
【００４４】
なお、ここでは、ナット１３およびスリーブ２２の内径面にコイルばね２０が接触して、両者に摩擦力を発生させる構造を例示したが、アクチュエータのレイアウトや荷重の大小に鑑みて、例えば、スリーブ２２を廃止し、ナット１３とコイルばね２０との間だけで摩擦を発生させる構造でも良い。これにより、一層軸方向のコンパクト化を図ることができる。
【００４５】
逆に、スリーブ２２とコイルばね２０との間だけで摩擦力を発生させる構造でも良い。これにより、コイルばね２０によってボール１６の循環が阻害されないエンドプレート形式に限定されず、例えば、循環部材として駒部材を用いたボールねじを適用することができ、設計自由度が高くなる。
【００４６】
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】
【００４７】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、自動車の後輪操舵機構や動力伝達制御用摩擦クラッチ機構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】
【００４８】
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  電動モータ
３ａ  モータ軸
４  入力歯車
５  出力歯車
５ａ、１３ｃ  キー溝
６  減速機構
７  駆動軸
８  ボールねじ機構
９  転がり軸受
１０  ねじ軸
１０ａ、１３ａ  ねじ溝
１０ｂ  ねじ軸の山部
１０ｃ  溝部
１１、１２  収容孔
１３  ナット
１３ｂ  鍔部
１３ｄ  循環孔
１４、１５  エンドプレート
１４ａ、１５ａ  開放溝
１６  ボール
１７、１８  支持軸受
１９  キー
２０  コイルばね
２０ａ  固定部
２０ｂ  フック部
２１  エンドキャップ
２１ａ  係止孔
２２  スリーブ
５１  電動リニアアクチュエータ
５２、５２ａ、５２ｂ  ハウジング
５３  電動モータ
５３ａ  モータ軸
５４  平歯車
５４ａ、５５ａ  歯
５５  フランジ
５６  ナット
５６ａ、５８ａ  ねじ溝
５７  ボール
５８  ねじ軸
５９  リニアクラッチ
６０、６１  転がり軸受
６２  伝達ピン
６３  外輪
６３ａ  内周面
６４  保持部
６４ａ  ポケット
６５  出力軸
６５ａ  係合面
６６  係合子
６７  楔形空間
６８  弾性部材
６９  ピン挿入孔
Ｐ  ねじ溝のピッチ
Ｐｃ  ばねピッチ
Ｔ  逆入力トルク
Ｗ  ねじ軸の山部の幅
Ｗｃ  コイルばねの線幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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