(57)【要約】【課題】耐水性および耐環境性が高く、圧力変動が大きな環境下で好適に用い得る直動アクチュエータを提供する。【解決手段】この直動アクチュエータ１０は、ハウジング１とボールねじ部５の推力伝達軸５１間をシールするオイルシール２０と、ハウジング１内の電装部品および電動モータ４をハウジング外部と接続するキャブタイヤケーブル３０と、ケーブル３０とハウジング１との間をシールするケーブルグランド４０とを備え、ケーブルグランド４０は、ハウジング１との間をシールするＯリング４１と、ケーブル３０との間にケーブル３０を被うように挿入される環状のゴム部材４２とを有し、さらに、ケーブル３０は、ハウジング側の端部が接着剤でポッティングされている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジング内に収容された電装部品、電動モータおよびボールねじ部とを備え、前記電動モータの駆動によって前記ボールねじ部のねじ軸が推力伝達軸として直動する直動アクチュエータであって、
前記ハウジングと前記推力伝達軸間をシールするオイルシールと、前記電装部品および前記電動モータを前記ハウジング外部と接続するキャブタイヤケーブルと、前記キャブタイヤケーブルと前記ハウジングとの間をシールするケーブルグランドとを備え、
前記ケーブルグランドは、前記ハウジングとの間をシールするＯリングと、前記キャブタイヤケーブルとの間に前記キャブタイヤケーブルを被うように挿入される環状のゴム部材とを有し、
さらに、前記キャブタイヤケーブルは、前記ハウジング側の端部が、接着剤でポッティングされていることを特徴とする直動アクチュエータ。
【請求項２】
前記ハウジングは、二分割構造のボディおよびカバーの組からなり、前記ボディおよび前記カバーは、いずれもアルミ製であり、且つ、表面処理が施されている請求項１に記載の直動アクチュエータ。
【請求項３】
前記電装部品として、前記電動モータのモータ端子と前記キャブタイヤケーブルのケーブル端子とをつなぐ中間端子を有する請求項１または２に記載の直動アクチュエータ。
【請求項４】
前記電装部品として、前記推力伝達軸の作動量を検出する回転センサと、該回転センサの端子および前記電動モータのモータ端子にそれぞれ連結する中間端子を含み、前記電装部品の電気的接続部が樹脂モールド成形されてなるモジュールとを有し、
前記モジュールは、前記ハウジングに、ボルトによって締結されている請求項１または２に記載の直動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機械や自動車部品、船外機部品などに好適に用い得る直動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の直動アクチュエータとして、例えば特許文献１には、推力伝達軸の機構にボールねじを採用した直動アクチュエータが開示されている。直動アクチュエータの推力伝達軸にボールねじを採用することにより、高効率且つ低電流作動が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
ところで、耐水性が求められる環境で直動アクチュエータを使用する場合、直動アクチュエータのハウジング内部に水が浸入すると、直動アクチュエータの性能を著しく低下させるおそれがあるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、ボールねじを採用することにより高効率且つ低電流作動可能としつつ、耐水性および耐環境性が高く、圧力変動が大きな環境下で好適に用い得る直動アクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、この種の直動アクチュエータの推力伝達軸にボールねじを採用する場合に、耐水性および耐環境性を向上させるためには、ハウジングとボールねじの推力伝達軸との間をシールする必要がある。また、ハウジング内に電装部品（電動モータ、センサ等）を有するため、電装部品を外部と接続するケーブルとハウジングとの間にもシールが必要であり、ハウジングを確実に密封する必要がある。
【０００７】
さらに、使用環境での圧力変動が大きい場合（例えば、船外機に搭載される場合）は、直動アクチュエータが一時的に水没してしまうことでハウジング内外の圧力差が大きくなる。そのため、ハウジング内に水が浸入し易くなるおそれがあり、電気的な接続部位も含めて高いシール保持性が求められる。特に、使用環境の圧力変動の頻度が高い場合には、電気的な接続部位において、例えばケーブル被覆の劣化による割れや被覆の亀裂部にかかった水などが、毛細管現象によりハウジング内に引き込まれるおそれもあるため、更に高いシール保持性が要求される。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る直動アクチュエータは、ハウジングと、該ハウジング内に収容された電装部品、電動モータおよびボールねじ部とを備え、前記電動モータの駆動によって前記ボールねじ部のねじ軸が推力伝達軸として直動する直動アクチュエータであって、前記ハウジングと前記推力伝達軸間をシールするオイルシールと、前記電装部品および前記電動モータを前記ハウジング外部と接続するキャブタイヤケーブルと、前記キャブタイヤケーブルと前記ハウジングとの間をシールするケーブルグランドとを備え、前記ケーブルグランドは、前記ハウジングとの間をシールするＯリングと、前記キャブタイヤケーブルとの間に前記キャブタイヤケーブルを被うように挿入される環状のゴム部材とを有し、さらに、前記キャブタイヤケーブルは、前記ハウジング側の端部が、接着剤でポッティングされていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様に係る直動アクチュエータによれば、ハウジングとボールねじ部の推力伝達軸間をオイルシールでシールしているので、オイルシール内のばね力による高いシール性が期待できる上、シールリップがねじ軸表面に弾性的に密着することにより、直動するねじ軸に対する追従性を高めることができる。
【００１０】
また、電装部品および電動モータをハウジング外部と接続するケーブルにキャブタイヤケーブルを用いているので、ケーブルに二重以上の被覆が構成される。そのため、シール性をより向上させることができる。したがって、仮に、キャブタイヤケーブルの外側のシースが破損しても、内部の電線を個別に被覆する絶縁体により、電線内部にまで水が浸入することが防止される。
【００１１】
また、キャブタイヤケーブルは、ハウジング側の端部が接着剤でポッティングされているので、内外の被覆の間からの水の吸い込みについても防止される。さらに、キャブタイヤケーブルとハウジングとの間がケーブルグランドによりシールされているので、柔らかいケーブルであっても高いシール性を期待できる上、ケーブルグランドによるシールの締結力によりケーブルの引っ張り強度（拘束保持力）も確保することができる。
【００１２】
ここで、本発明の一態様に係る直動アクチュエータにおいて、前記ハウジングは、二分割構造のボディおよびカバーの組からなり、前記ボディおよび前記カバーは、いずれもアルミ製であり、且つ、表面処理が施されていることは好ましい。このような構成であれば、ハウジング自体の変形を抑制して、ボディとカバーとの対向面に介装されたＯリングの潰し力を大きくでき、高いシール性を保持する上で好適である。
【００１３】
また、前記電装部品として、前記電動モータのモータ端子と前記キャブタイヤケーブルのケーブル端子とをつなぐ中間端子を有することは好ましい。このような構成であれば、組立（配線）を容易なものとする上で好適である。
また、前記電装部品として、前記推力伝達軸の作動量を検出する回転センサと、該回転センサの端子および前記電動モータのモータ端子にそれぞれ連結する中間端子を含み、前記電装部品の電気的接続部が樹脂モールド成形されてなるモジュールとを有し、前記モジュールは、前記ハウジングに、ボルトによって締結されていることは好ましい。このような構成であれば、電気的接続部が、樹脂モールドによりモジュール化されているので、漏電を防止するとともに、海水などの高電導性媒体を介するアルミ製のハウジングの電食を避ける上でより好適である。
【発明の効果】
【００１４】
上述のように、本発明によれば、耐環境性が高く、耐水性が求められ且つ圧力変動が大きな環境下で好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一態様に係る直動アクチュエータの正面図である。
【図２】同図(ａ)が、図１の左側面図、(ｂ)が図１の右側面図である。
【図３】図１において、ケース側の部材を外したカバー側開口部（Ａ−Ａ）を示している。
【図４】図１において、カバー側の部材を外したケース側開口部（Ｂ−Ｂ）を示している。
【図５】図２(ｂ)でのＺ−Ｚ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものであるため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００１７】
図１および図２に示すように、この直動アクチュエータ１０は、ハウジング１が、二分割構造のボディ２（図１右側）およびカバー３（図１左側）の組からなる。このハウジング１には、外気と連通する空気孔を設けておらず、図１に示す結合状態においてハウジング１内は密封される。ボディ２およびカバー３は、いずれもアルミ製であり、本実施形態では、アルミニウム合金（例えばＡＤＣ１２）からダイカストにより成形され、且つ、耐食性を向上させるために、アルマイト等の表面処理が全面に施されている。
【００１８】
図２に示すように、上記ボディ２とカバー３とは、それぞれの外周面に沿って形成された相互のフランジ部２ｆ、３ｆが複数（この例では５本）のボルト７０によってカバー３側から締結されている。ボディ２とカバー３の間は、図３に示すように、フランジ部２ｆ、３ｆの外周の輪郭に沿って二重に形成された異形のＯリング１１，１２によってシールされている。
【００１９】
ハウジング１のボディ２には、図１および図５に示すように、電動モータ４が内部に格納されたモータ格納室２ａ（図１での上側）と、ボールねじ部５が内部に格納されたボールねじ格納室２ｂ（図１での下側）が設けられている。ボールねじ部５のねじ軸５１の一端側の先端部分に形成された円筒部５１ｍが、ボディ２の端面からボディ外部に張り出して推力伝達軸となっている。ねじ軸５１先端の円筒部５１ｍには、水中での使用を考慮し、耐食性を向上させる表面処理（例えば低温クロムメッキ）が施されている。
【００２０】
図４および図５に示すように、電動モータ４の出力軸４ａにはピニオン４ｂが固定され、このピニオン４ｂに歯合してシャフト９ａの軸まわりに回転自在な中間ギア９ｂがボディ２に枢支されるとともに、この中間ギア９ｂが、ナット５２の外周面にキーで固定された従動ギア５４に歯合している。ナット５２は、その外周面が軸受５５を介してボールねじ格納室２ｂに回転自在に支持されている。電動モータ４は、二本のボルト７４によってボディ２に締結されている（図４参照）。
【００２１】
ボールねじ部５は、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸５１と、このねじ軸５１に外嵌されてねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナット５２とを有する。そして、ねじ軸５１とナット５２とが、相互の対向するねじ溝同士の間に転動自在に装填された複数のボール５３を介して螺合することで、ねじ軸５１がナット５２に対して相対移動可能になっている。
【００２２】
ここで、このボールねじ部５の複数のボール５３のボール循環方式は、チューブ式以外であれば限定されない。但し、構造上、ボールねじ部５は、ナット５２の外周面に軸受５５および従動ギア５４を同軸上に配置するためチューブ式は採用しない。また、ピニオン４ｂは焼結品が好ましく、中間ギア９ｂの材料は樹脂が好ましいが、鉄や焼結品であってもよい。
【００２３】
この構成により、電動モータ４の駆動によりピニオン４ｂが中間ギア９ｂを回転させると、中間ギア９ｂを介して従動ギア５４が回転してボールねじ部５のナット５２に動力を伝達し、回転運動がボールねじ部５のボールねじ機構により直動運動に変換されて、ねじ軸５１を軸線方向に直動させるようになっている。ねじ軸５１は、円筒部５１ｍがブッシュ５６で支持されているので精度良く直動することができる。
【００２４】
一方、ハウジング１のカバー３内には、図３および図５に示すように、ねじ軸５１の直動量を回転量として検出する回転センサ６が設けられている。回転センサ６は、検出レバー６ａ先端が、ねじ軸５１の端面５１ｔに押し当てられており、ねじ軸５１の直動量を回転量として検出可能になっている。そのため、電動モータ４および回転センサ６への電力の供給および回転センサ６による回転量検出信号の伝達用に必要なケーブル３０が、カバー３の上面側から直動アクチュエータ１０の外部に引き出されている。
【００２５】
ケーブル３０は、キャブタイヤケーブルを使用しており、複数の芯線（電線）３２と、各芯線３２の周りを包む絶縁体３３と、その絶縁体３３の周り全体を包むシース３４とから構成されている。ケーブル３０は、図１および図５に示すように、ケーブルグランド４０を介してカバー３の側面からハウジング１の外部に引き出されている。さらに、不図示の制御機器側に接続されるケーブル３０の芯線３２（およびこれを被覆する絶縁体３３）は、シース３４との境を熱収縮チューブ３５によって隙間がないように保護している。なお、芯線３２を熱収縮チューブ３５によってシールする部分は、可及的に制御機器に近い位置に設置することが望ましい。
【００２６】
ケーブル３０は、ハウジング１に対し、カバー３との間をケーブルグランド４０を介して接続されている。ケーブルグランド４０は、ケーブル３０を挿入して締付けてカバー３に固定するとともに、カバー３の上部のケーブル差込口からの水や粉塵等の異物が浸入するのを防止している。
ケーブルグランド４０本体の材質は、ナイロン、テフロン（登録商標）、真鍮ニッケルめっきなどが用いられている。ケーブルグランド４０は、図５に示すように、カバー３との間をシールするＯリング４１と、ケーブル３０との間に、つぶし代が十分に確保できるように、ケーブル３０を被うように挿入される環状のゴム部材４２とを有する。ケーブルグランド４０は、ケーブル３０の引き出し部分からハウジング１内に水や異物が侵入しないように、ケーブル３０とケーブルグランド４０との間をＯリング４１でシールしている。これにより、柔らかいケーブルであっても環状のゴム部材４２つぶし代により高いシール性を期待できる上、ケーブルグランド４０の締結力によりケーブル引っ張り強度（拘束保持力）も確保することができるようになっている。
【００２７】
さらに、図３に示すように、回転センサ６およびモータ中継端子４ｔを含む電装部品の配線は、樹脂製のモジュール６０を用意し、カバー３に対して鉄系のスリーブ７２を介して二本のボルト７１で締結する構造としている。
【００２８】
詳しくは、モジュール６０は、図３にて、二点鎖線の範囲を覆うように形成された樹脂製のモジュールカバー（筐体）を有し、回転センサ６およびその端子６ｔ並びにモータ４の中間端子４ｔ（モータ端子４ｋ（図４、図５参照）とケーブル３０とを連結する中継部品）を一体化してモジュールカバー内に収容したモジュール構造とされている。電装部品および接続部分をモジュール化することにより、組立（配線）が容易となり、回転センサ６の位置を精度良く出すことができ、また、モジュールカバーは樹脂製であるため、漏電が防止されるとともにアルミ製のハウジング１の電食を避けることができる。
【００２９】
さらに、ケーブル３０のハウジング端の芯線３２は、上記モジュール６０の中間端子４ｔの反対側の端部と半田付けにより接続され、芯線３２が接続される箇所は、その接続部全体を接着剤によりポッティングしてポッティング部３６を形成している（図５参照）。接着剤には、ケーブル３０との密着性のよいエポキシ系、ウレタン系の熱硬化性樹脂が望ましい。なお、図５の二点鎖線で示す箇所が、接着剤により樹脂モールドされているポッティング部３６を示している。
【００３０】
ここで、直動アクチュエータ１０を作動させると、ねじ軸５１の直動によるストロークや温度変化等によって内外圧が変動し、ハウジング１内に水分やダスト等を引き込み易くなる。そこで、本実施形態では、図５に示すように、ねじ軸５１の円筒部５１ｍとボディ２のボールねじ格納室２ｂの端部との間が、オイルシール２０によってシールされている。
詳しくは、このオイルシール２０は、金属環２１と、この金属環２１の内周側に設けられた円環状のシールリップ２２とを有し、金属環２１に合成ゴムからなる環状のシールリップ２２を焼付け接着している。オイルシール２０とハウジング１との間は、オイルシール２０の金属環２１でシール性を保持している。さらに、金属環２１とシールリップ２２との間には、環状のばね２３が組み込まれており、このばね２３の作用により、ねじ軸５１（推力伝達軸）側にシールリップ２２が押されて、ねじ軸表面にシールリップ２２が弾性的に密着するとともに、全周から圧力を付加することでシール性保持しつつ、直動しているねじ軸５１に対する追従性を高めている。
【００３１】
また、シールリップ２２は、円筒部５１ｍの外周面に当接する環状のシール面がリップ形状となっているため、摺動抵抗が少なく、ボールねじの効率低下が抑制されている。なお、オイルシール２０は、ハウジング１の内周部に金属環２１を圧入することにより装着位置が保持されているが、信頼性をより高めるために、更に、ボールねじ格納室２ｂの端部側から止め輪２４を用いてボディ２に対して抜け止めされている。さらに、本実施形態では、図５に示すように、ボールねじ部５とボディ２との間も止め輪２５によって抜け止めされ、また、軸受５５とナット５２との間も止め輪２６によって抜け止めされている。
【００３２】
次に、この直動アクチュエータ１０の動作および作用・効果について説明する。
この直動アクチュエータ１０は、制御機器側からケーブル３０に供給されモータ中継端子４ｔを介してモータ端子４ｋに駆動電流が供給されると、電動モータ４の動力でピニオン４ｂが回転し、中間ギア９ｂを介して従動ギア５４を回転させてボールねじ部５のナット５２に動力が伝達される。
これにより、ナット５２が回転駆動され、ナット５２に伝達された回転力は、ボールねじ部のボールねじ機構により直動動作に変換され、ねじ軸５１が軸線方向に直動し、ねじ軸５１の一端側の円筒部５１ｍを、ボディ２の端面からボディ外部に対して推力伝達軸としてはたらかせることができる。ねじ軸５１の直動量は、回転センサ６で検出され、ケーブル３０から制御機器側にフィードバックされる。
【００３３】
この直動アクチュエータ１０によれば、推力伝達軸の駆動機構にボールねじを採用しているので、高効率且つ低電流作動が可能である。そして、この直動アクチュエータ１０によれば、ハウジング１とボールねじ部５のねじ軸５１の円筒部５１ｍ間をオイルシール２０でシールしているので、オイルシール内のばね２３の力による高いシール性が期待できる上、シールリップ２２がねじ軸表面に弾性的に密着することにより、直動しているねじ軸５１の円筒部５１ｍに対する追従性を高めることができる。
【００３４】
また、電装部品および電動モータ４の端子をハウジング外部と接続するケーブル３０に、キャブタイヤケーブルを用いているので、ケーブル３０に二重以上の被覆が構成される。そのため、シール性をより向上させることができる。したがって、仮に、キャブタイヤケーブルの外側のシース３４が破損しても、内部の芯線３２を個別に被覆する絶縁体３３により、電線内部にまで水が浸入することが防止される。
【００３５】
また、ケーブル３０は、ハウジング側の端部が接着剤でポッティングされているので、内外の被覆の間からの水の吸い込みについても防止される。さらに、ケーブル３０とハウジング１との間がケーブルグランド４０によりシールされているので、柔らかいケーブルであっても高いシール性を期待できる上、ケーブルグランド４０によるシールの締結力によりケーブル３０の引っ張り強度（拘束保持力）も確保することができる。
【００３６】
さらに、ハウジング１を、二つのボディ２とカバー３を嵌め合せる構造としているが、この直動アクチュエータ１０によれば、ボディ２とカバー３は、いずれもアルミニウム合金（例えばＡＤＣ１２）からダイカストにより成形されているので、ハウジング自体の変形による潰し代の減少を抑制して、ボディ２とカバー３との嵌め合わせ面に介装されているＯリング１１，１２の潰し力を大きくでき、ボディ２とカバー３間の高いシール性を保持することができる。つまり、例えばハウジング１を樹脂製とした場合、温度変化による寸法変化が大きく、それに伴うシールの潰し代の減少が懸念されるところ、このような問題が解消される。
【００３７】
また、この直動アクチュエータ１０によれば、回転センサ６およびモータ中継端子４ｔに関する配線は、図５に示したように、樹脂製のモジュール６０を用意し、カバー３に対して鉄系のスリーブ７２を介して二本のボルト７１で締結する構成なので、電装部品の組立（配線）が容易であり、回転センサ６の位置決め精度の向上、さらに、漏電の防止、およびアルミ製のハウジング１の電食を避けることができる。
【００３８】
また、ケーブル３０の外側の被覆が損傷した場合を考慮し、ケーブル３０の内外被覆の間からの水の浸入を防止するために、カバー３に対して、ケーブル３０のハウジング端の芯線部が接続される境には、接着剤によりポッティングしてポッティング部３６を形成しているので、ケーブル３０側からハウジング１内部への水の浸入が防止される。なお、この接着剤は、内部の電子部品の絶縁固定の機能をも兼ねている。
【００３９】
以上説明したように、この直動アクチュエータ１０によれば、耐環境性が高く、耐水性が求められ且つ圧力変動が大きな環境下で好適に用いることができる。なお、本発明に係る直動アクチュエータは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１    ハウジング
２    ボディ
３    カバー
４    電動モータ（電装部品）
５    ボールねじ部
６    回転センサ（電装部品）
７    モータ端子
８    中間端子（電装部品）
１０    直動アクチュエータ
１２    Ｏリング
２０    オイルシール
２１    金属環
２２    シールリップ
２３    ばね
２４    止め輪
３０    ケーブル（キャブタイヤケーブル）
３１    ケーブル端子
３２    芯線
３３    絶縁体
３４    シース
３５    熱収縮チューブ
３６    ポッティング部
４０    ケーブルグランド
４１    Ｏリング
４２    ゴム部材
５１    ねじ軸（推力伝達軸）
５２    ナット
５３    ボール
５４    従動ギア
５５    軸受
５６    ブッシュ
６０    モジュール
７０、７１    ボルト
７２    スリーブ
【図１】
2016111783.tif 000003
【図２】
2016111783.tif 000004
【図３】
2016111783.tif 000005
【図４】
2016111783.tif 000006
【図５】
2016111783.tif 000007