(57)【要約】【課題】アクチュエータを駆動する駆動力が失陥したときに、その駆動力を補ってアクチュエータを復帰状態に戻すこと。【解決手段】ハウジング１０と、モータ２０と、モータ２０による回転の駆動力を伝達する駆動力伝達機構３０と、軸方向に進退可能に設けられた駆動軸４０と、駆動力伝達機構３０からの回転の駆動力を直線駆動力に変換して、駆動軸４０を軸方向に駆動するボールねじ機構５０と、駆動軸４０をその軸方向に力を付勢する付勢手段６０と、を備え、ボールねじ機構５０が、駆動軸４０と同軸に連設され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸５１と、ねじ軸５１と同軸に設けられ内周面にねじ軸５１に形成されたねじ溝と対応する位置にねじ溝が形成されたナット５２と、両ねじ溝に介在して設けられたボールと、ねじ軸５１がナット５２と共回りするのを防止する共回り防止機構５３と、を備えた電動リニアアクチュエータを構成する。【選択図】図１
2016161086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０）と、
前記ハウジング（１０）に設けられたモータ（２０）と、
前記モータ（２０）による回転の駆動力を伝達する駆動力伝達機構（３０）と、
軸方向に進退可能に設けられた駆動軸（４０）と、
前記駆動力伝達機構（３０）からの回転の駆動力を直線駆動力に変換して、前記駆動軸（４０）を軸方向に駆動するボールねじ機構（５０）と、
前記駆動軸（４０）をその軸方向に力を付勢する付勢手段（６０）と、
を備え、前記ボールねじ機構（５０）が、前記駆動軸（４０）と同軸に連設され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸（５１）と、前記ねじ軸（５１）と同軸に設けられ内周面に前記ねじ軸（５１）に形成されたねじ溝と対応する位置にねじ溝が形成されたナット（５２）と、前記ねじ軸（５１）及び前記ナット（５２）にそれぞれ形成された前記ねじ溝に介在して設けられたボールと、前記ねじ軸（５１）が前記ナット（５２）と共回りするのを防止する共回り防止機構（５３）と、
を備えた電動リニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記共回り防止機構（５３）が、前記ねじ軸（５１）に設けられた案内突起（５４）と、前記ハウジング（１０）に対し軸周りに回転不能であって、前記案内突起（５４）を前記ねじ軸（５１）の軸方向に案内する案内溝（５５）と、を備えた請求項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（１０）内に形成された袋孔（１２ａ）と、前記案内溝（５５）が形成され前記袋孔（１２ａ）内に嵌め込まれたスリーブ（５６）と、をさらに備えた請求項２に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記付勢手段（６０）が、前記案内溝（５５）内に設けられている請求項２又は３に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記付勢手段（６０）が、その断面を矩形状とした矩形ばね（６０ａ）であって、その矩形状部分の一辺が前記案内溝（５５）の内壁面に沿うように配置されている請求項４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】
この発明は、主に自動車に使用されるボールねじを採用した電動リニアアクチュエータであって、特に、アクチュエータを駆動する駆動力が失陥したときに、その駆動力を補助する作動補助機構を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動リニアアクチュエータは、モータの回転力を、平歯車等のギアを用いた減速機構を介してボールねじに伝達し、このボールねじのナットの回転を駆動軸の軸方向の直線運動に変換する機能を有するものであり、自動車等の駆動部に広く用いられている。この電動リニアアクチュエータは、例えば特許文献１の図１に示すように、ハウジング、ハウジングに取り付けられた電動モータ、電動モータのモータ軸の回転力を伝達する減速機構、及び回転力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を主要な構成要素としている。
【０００３】
ボールねじ機構は、駆動軸と同軸に設けられ、内周面にねじ溝が形成されたナットと、駆動軸と同軸に連設されナットに形成されたねじ溝と対応する位置にねじ溝が形成されたねじ軸と、ナット及びねじ軸に形成されたねじ溝に介在して設けられた複数のボールとを備えている。円筒状のハウジングには袋孔が形成されており、この袋孔に、軸方向に延びる凹溝を内周側に形成したスリーブが嵌め込まれている。また、ねじ軸には係止ピンが径方向外向きに突出して設けられており、この係止ピンが凹溝によってねじ軸の軸方向に案内されるようになっている。このように係止ピンが凹溝によって案内されることにより、ナットとねじ軸が共回りするのを防止して、ナットの回転に伴ってねじ軸（駆動軸）が軸方向に直線運動するようになっている。
【０００４】
このタイプの電動リニアアクチュエータは、例えば特許文献２の図２に示すように、バイワイヤ式の自動車用のブレーキシステムにも採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８０９９５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１０８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電動リニアアクチュエータは、様々な環境の下での使用が想定されている。例えば、寒冷地で使用される場合には、モータを駆動するためのバッテリが上がってしまう等の不具合が生じやすく、アクチュエータの駆動軸がハウジング内に収納された状態から、このハウジングから突出した作動状態のままとなることも想定される。このように、駆動軸が作動状態のままとなると、例えばブレーキ解除ができなくなる等の不具合が生じる問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、アクチュエータを駆動する駆動力が失陥したときに、その駆動力を補ってアクチュエータを復帰状態に戻すことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題を解決するために、この発明においては、ハウジングと、前記ハウジングに設けられたモータと、前記モータによる回転の駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、軸方向に進退可能に設けられた駆動軸と、前記駆動力伝達機構からの回転の駆動力を直線駆動力に変換して、前記駆動軸を軸方向に駆動するボールねじ機構と、前記駆動軸をその軸方向に力を付勢する付勢手段と、を備え、前記ボールねじ機構が、前記駆動軸と同軸に連設され、外周面にねじ溝が形成されたねじ軸と、前記ねじ軸と同軸に設けられ内周面に前記ねじ軸に形成されたねじ溝と対応する位置にねじ溝が形成されたナットと、前記ねじ軸及び前記ナットにそれぞれ形成された前記ねじ溝に介在して設けられたボールと、前記ねじ軸が前記ナットと共回りするのを防止する共回り防止機構と、を備えた電動リニアアクチュエータを構成した。
【０００９】
このように、駆動軸に付勢手段を設けることによって、例えば寒冷地において、制御システム上のトラブルやバッテリ上がりによってモータの制御が失陥し、駆動軸が作動したままの状態となったときに、付勢手段の付勢力によって、駆動軸を復帰状態に戻すことができる。このため、駆動軸が作動したままの状態となって、ブレーキを解除できなくなる等のトラブルを回避することができる。
【００１０】
前記構成においては、前記共回り防止機構が、前記ねじ軸に設けられた案内突起と、前記ハウジングに対し軸周りに回転不能であって、前記案内突起を前記ねじ軸の軸方向に案内する案内溝と、を備えた構成とするのが好ましい。このように、案内突起を案内溝によって案内することによって、ねじ軸がナットと共回りするのを防止して、このねじ軸と同軸に連設された駆動軸を確実に軸方向に進退させることができる。
【００１１】
案内溝を形成する構成においては、前記ハウジング内に形成された袋孔と、前記案内溝が形成され前記袋孔内に嵌め込まれたスリーブと、をさらに備えた構成とするのが好ましい。このように、スリーブに案内溝を形成すれば、この案内溝をハウジングに直接形成する場合と比較してその加工を容易に行うことができるとともに、案内溝の形状変更も容易に行うことができる。
【００１２】
また、案内溝を形成する構成においては、前記付勢手段が、前記案内溝内に設けられた構成とするのが好ましい。このように、付勢手段を案内溝内に設けることにより、付勢手段の軸方向に対するねじれやたわみの力が作用しても、そのねじれやたわみが案内溝の内壁との当接によって阻止され、付勢手段の剛性を確保することができる。このため、駆動軸（ねじ軸）を付勢手段によって確実に軸方向に付勢することができる。
【００１３】
さらに、案内溝を形成する構成においては、前記付勢手段が、その断面を矩形状とした矩形ばねであって、その矩形状部分の一辺が前記案内溝の内壁面に沿うように配置された構成とするのが好ましい。このように、矩形ばねを採用することにより、断面円形状の場合と比較して、内壁面との間の大きな接触面積を確保することができる。このため、付勢手段の剛性が増大し、この付勢手段にねじれやたわみの力が作用したときに、ねじれやたわみを阻止して、駆動軸（ねじ軸）をより確実に軸方向に付勢することができるとともに、付勢手段の耐久性向上も図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明においては、電動リニアアクチュエータの駆動軸に、この駆動軸をその軸方向に付勢する付勢手段を設ける構成を採用した。この付勢手段を設けることにより、例えば寒冷地においてモータの制御が失陥し、駆動軸が作動したままの状態となったときに、付勢手段の付勢力によって、駆動軸を復帰状態に戻すことができる。このため、例えば、作動状態の駆動軸によって、ブレーキが作動したままの状態になる等のトラブルを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明に係る電動リニアアクチュエータにおいて、アクチュエータが作動した状態（駆動軸がハウジングから突出した状態）を示す縦断面図
【図２】図１に示す電動リニアアクチュエータにおいて、アクチュエータが復帰した状態（駆動軸がハウジング内に退去した状態）を示す縦断面図
【図３】図１に示す電動アクチュエータに用いる付勢手段（コイルばね）を示す側面図（一部断面図）であって、（ａ）は断面矩形状の矩形ばね、（ｂ）は断面円形状の円形ばね
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明に係る電動リニアアクチュエータの実施形態を図１及び図２に示す。図１はアクチュエータが作動した状態（駆動軸がハウジングから突出した状態）、図２はアクチュエータが復帰した状態（駆動軸がハウジング内に退去した状態）をそれぞれ示している。図２に示す状態が、この電動リニアアクチュエータの初期状態の位置である。この電動リニアアクチュエータは、例えば、自動車のブレーキ制御用として用いられる。
【００１７】
この電動リニアアクチュエータは、ハウジング１０、モータ２０、駆動力伝達機構３０、駆動軸４０、ボールねじ機構５０、及び付勢手段６０を主要な構成要素としている。
【００１８】
ハウジング１０は、軸方向に二分割した第一分割ハウジング１１及び第二分割ハウジング１２の二つを組み合わせることによって構成される。両分割ハウジング１１、１２は、ボルト１３によって一体化される。第一分割ハウジング１１の内部には、駆動軸４０の軸方向に貫通する貫通孔１１ａが形成され、この貫通孔１１ａの開口部には、電動リニアアクチュエータに接続する接続装置を取り付けるための受け部１１ｂが形成されるとともに、モータ２０を取り付けるための凹部１１ｃが形成されている。第二分割ハウジング１２には、第一分割ハウジング１１に形成した貫通孔１１ａと同軸延長線上に、有底の袋孔１２ａが形成されている。さらに、両分割ハウジング１１、１２には、駆動力伝達機構３０等を構成する各部品の形状に合わせて凹部が形成されており、両分割ハウジング１１、１２を一体化したときに、ハウジング１０の内部に駆動力伝達機構３０等を収納するためのスペースが確保される。
【００１９】
モータ２０は、第一分割ハウジング１１に形成した凹部１１ｃに取り付けられており、このモータ２０の出力軸２１は、第一分割ハウジング１１を貫通して、その先端は、第二分割ハウジング１２に形成された凹部に、軸受２２を介して軸周りに回転自在に嵌め込まれている。
【００２０】
駆動力伝達機構３０は、平歯車である第一ギア３１、第二ギア３２、及び第三ギア３３を備え、各ギア３１、３２、３３が順次噛み合った構成となっている。この駆動力伝達機構３０は、モータ２０の出力軸２１の回転を減速して駆動軸４０側に伝達する減速機構として作用する。第一ギア３１はモータ２０の出力軸２１に同軸に嵌め込まれている。また、第二ギア３２は、両分割ハウジング１１、１２に跨って設けられた軸体３４及びこの軸体３４に同軸に設けられた軸受３５によって回転自在に設けられ、第一ギア３１と噛み合うように配置されている。さらに、第三ギア３３は、後述するボールねじ機構５０のナット５２の外周側に、キー部材３６を介してこのナット５２と一体に、かつ第二ギア３２と噛み合うように配置されている。
【００２１】
駆動軸４０は、第一分割ハウジング１１に形成した貫通孔１１ａ内に、この貫通孔１１ａと同軸に配置され、ボールねじ機構５０によってその軸方向に進退可能となっている。アクチュエータを作動させると、駆動軸４０はハウジング１０から突出し、アクチュエータを復帰させると、駆動軸４０はハウジング１０内に退去した状態となる。
【００２２】
ボールねじ機構５０は、駆動軸４０と同軸に連設されたねじ軸５１、ねじ軸５１と同軸に設けられるナット５２、複数のボール、共回り防止機構５３を備えている。ねじ軸５１の外周面には、螺旋状にねじ溝が形成されている。また、ナット５２の内周面には、ねじ軸５１に形成されたねじ溝と対応する位置に、螺旋状のねじ溝が形成されている。なお、図１及び図２においては、ボール、並びにねじ軸５１及びナット５２に形成されたねじ溝の記載は省略している。
【００２３】
ナット５２の外周面には、キー部材３６を介して第三ギア３３が嵌め込まれており、ナット５２は第三ギア３３とともにねじ軸の軸周りに回転するようになっている。また、ナット５２の軸方向両端部の外周面には軸受３７、３７が設けられており、この軸受３７、３７によって、ハウジング１０に対してナット５２がスムーズに軸周りに回転するように構成されている。ボールは、ねじ軸５１及びナット５２にそれぞれ形成されたねじ溝に介在して設けられている。
【００２４】
共回り防止機構５３は、ねじ軸５１の後端部（駆動軸４０を連設した側と反対側の端部）に、このねじ軸５１の軸心から径方向外向きに起立して形成された二本の案内突起５４、５４と、この案内突起５４、５４をねじ軸５１の軸方向にそれぞれ案内する二本の案内溝５５、５５とを備えている。案内突起５４には、後述するコイルばね（付勢手段６０）のフックを引っ掛けるための係止孔（図示せず）が形成されている。二本の案内溝５５、５５は、第二分割ハウジング１２に形成された袋孔１２ａに回転不能に嵌め込まれた円筒状のスリーブ５６の内周面の互いに対向する位置に形成されている。スリーブ５６の端部（袋孔１２ａの底部側）には、エンドキャップ５７が嵌め込まれている。このように、案内突起５４を複数形成することによって、ねじ軸５１がナット５２と共回りするのを確実に防止して、駆動軸４０をスムーズに軸方向に進退できるとともに、共回り防止機構５３の剛性を高めて、その耐久性の向上を図ることができる。
【００２５】
なお、案内突起５４及び案内溝５５の形成位置や本数は、図１及び図２に示す実施形態に限定されず、駆動軸４０をスムーズに進退できる限りにおいて、共回り防止機構５３を構成する素材、負荷される回転力等を考慮した上で、適宜変更することができる。この案内突起５４は、ねじ軸５１と一体に構成してもよいし、別部材をねじ軸５１の周面側から挿し込むように構成してもよい。
【００２６】
付勢手段６０は、コイルばねであって、その両端にはフックが形成されている。一端側のフックは案内突起５４に形成された係止孔に、他端側のフックはスリーブ５６の端部とエンドキャップ５７との嵌合部に、それぞれ係止されている。この付勢手段６０は、駆動軸４０（ねじ軸５１）をハウジング１０内に退去するように付勢している。この付勢手段６０は、案内溝５５内に設けられている。この案内溝５５内に付勢手段６０を設けることにより、この付勢手段６０を設けるためのスペースを別途設ける必要がなく、共回り防止機構５３のコンパクト化を図ることができる。
【００２７】
付勢手段６０としてコイルばねを採用する場合、図３（ａ）（ｂ）に示すように、その断面形状が矩形である矩形ばね６０ａ（本図（ａ）参照）、又は断面形状が円形である円形ばね６０ｂ（本図（ｂ）参照）のいずれも採用することができる。なお、本図においては、コイルばねのフック部分の図示を省略している。
【００２８】
矩形ばね６０ａを採用する場合、その矩形状部分の一辺が案内溝の内壁面に沿うようにこの矩形ばね６０ａを配置するのが好ましい。このように配置すると、内壁面との当接に伴う接触面積が、断面円形状の場合と比較して増加する。このため、矩形ばね６０ａの剛性が増大し、この矩形ばね６０ａにねじれやたわみの力が作用したときに、ねじれやたわみを阻止して、駆動軸４０（ねじ軸５１）をこの矩形ばね６０ａで、より確実に軸方向に付勢することができるとともに、矩形ばね６０ａの耐久性向上も図ることができる。
【００２９】
付勢手段６０自体が、ねじれやたわみに対して十分な剛性を備えている場合、付勢手段６０を複数並列させつつ、ねじ軸５１とスリーブ５６のエンドキャップ５７側の端部との間に介在させることによって、案内突起５４及び案内溝５５を形成しない構成とすることもできる。この付勢部材６０を複数並列させることによって、ねじ軸５１の回転が抑制され、ねじ軸５１とナット５２の共回り防止作用が発揮されるためである。
【００３０】
電動リニアアクチュエータの初期状態においては、上述したように、ハウジング１０内に駆動軸４０が退去した状態（図２参照）となっている。この初期状態から、モータ２０を作動させて出力軸２１を一方向に回転させると駆動力伝達機構３０及び共回り防止機構５３の作用によって、付勢部材６０の付勢力に抗して、駆動軸４０がハウジング１０から突出した状態（図１参照）となる。この状態において、出力軸２１を逆方向に回転させると、駆動軸４０が再びハウジング１０内に収納された状態（図２参照）となる。
【００３１】
駆動軸４０がハウジング１０から突出した状態で、何らかの原因でモータ２０が失陥した場合、モータ２０の作動によって駆動軸４０を初期状態の位置に戻すことはできない。この場合、付勢手段６０の付勢力によって、ねじ軸５１を付勢手段６０側に引き込むことによって、このねじ軸５１に回転力を伝達する駆動力伝達機構３０を強制的に逆回転させて、ハウジング１０内に駆動軸４０が退去した状態（図２参照）に戻すことができる。
【００３２】
このように、付勢手段６０を設けることによって、モータ２０の失陥等のように想定外のトラブルが生じたときでも、電動リニアアクチュエータを初期状態に戻すことができ、例えば、作動状態の駆動軸４０によって、ブレーキが作動したままの状態になる等のトラブルを回避することができる。また、例えば、高温時においてモータ２０の制御が失陥して、駆動軸４０が勢いよく初期状態に戻ろうとした場合においても、付勢手段６０の緩衝作用によって、電動リニアアクチュエータの構成部品が破損する等のトラブルを防止することもできる。
【００３３】
上記各実施形態に係る電動リニアアクチュエータはあくまでも一例であって、アクチュエータを駆動する駆動力が失陥したときに、その駆動力を補ってアクチュエータを復帰状態に戻す、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、各部材の形状や配置を適宜変更することが許容される。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ハウジング
１１  第一分割ハウジング
１１ａ  貫通孔
１１ｂ  受け部
１１ｃ  凹部
１２  第二分割ハウジング
１２ａ  袋孔
２０  モータ
２１  出力軸
２２  軸受
３０  駆動力伝達機構
３１  第一ギア
３２  第二ギア
３３  第三ギア
３４  軸体
３５  軸受
３６  キー部材
４０  駆動軸
５０  ボールねじ機構
５１  ねじ軸
５２  ナット
５３  共回り防止機構
５４  案内突起
５５  案内溝
５６  スリーブ
５７  エンドキャップ
６０  付勢手段
６０ａ  矩形ばね
６０ｂ  円形ばね
【図１】
2016161086.tif 000003
【図２】
2016161086.tif 000004
【図３】
2016161086.tif 000005