(57)【要約】【課題】静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって直動機構に回転動力を伝達することができる電動アクチュエータの提供を目的とする。【解決手段】歯車減速機構１０を介して電動モータ４からの回転動力を直動機構であるボールねじ機構５に伝達する電動アクチュエータ１において、歯車減速機構１０を構成するギヤのうち少なくとも一つのギヤである従動側ギヤが歯数の異なる主ギヤ１２と副ギヤ１３とを組み合わせて同一の支持軸であるボールねじナット７に設けられるシザーズギヤで構成される。【選択図】図１
2017002920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車減速機構を介して電動モータからの回転動力を直動機構に伝達する電動アクチュエータにおいて、
歯車減速機構を構成するギヤのうち少なくとも一つのギヤが歯数の異なる主ギヤと副ギヤとを組み合わせて同一の支持軸に設けられるシザーズギヤで構成される電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記主ギヤが前記支持軸に対して一体的に設けられ、前記副ギヤが支持軸に対して回転可能に設けられ、副ギヤの回転時に摺動抵抗を生じさせる摺動部材が支持軸と副ギヤとの間および主ギヤと副ギヤとの間のうち少なくとも一ヵ所に設けられる請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記摺動部材が前記副ギヤと支持軸とのうち少なくとも一方に対して摺動する請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記摺動部材が弾性部材から構成される請求項２または請求項３に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記支持軸に主ギヤ接触面と摺動部材接触面とが形成され、主ギヤ接触面によって前記主ギヤの軸方向の位置を決定し、主ギヤと摺動部材位置決め面との間に前記副ギヤと前記摺動部材とが配置される請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記直動機構がボールねじ機構から構成されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項７】
前記支持軸が前記ボールねじ機構のボールねじナットである請求項６に記載の電動アクチュエータ。
【請求項８】
前記支持軸が前記電動モータの出力軸に設けられた段付きセットカラーである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は減速機構を備えた電動アクチュエータに関する。詳しくは歯車減速機構を介して回転動力を直動機構に伝達する電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般産業用の電動機、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等において、電動モータの回転動力を減速機構によって減速させるとともにトルクを増大させて出力する電動アクチュエータが用いられている。また、電動アクチュエータには、電動モータの出力軸の回転運動を直線運動に変換して出力するための直動機構を備えたものが知られている。このような直動機構を備えた電動アクチュエータは、搭載される装置の小型化に伴い、直動方向の大きさを抑制するため平歯車の組み合わせからなる歯車減速機構を介してトルクを伝達するように構成されている。歯車減速機構は、電動モータの出力軸に設けられた平歯車である駆動側ギヤと直動機構等に設けられた平歯車である従動側ギヤとの噛み合いにより動力が伝達される。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１に記載の電動アクチュエータは、歯車減速機構によって電動モータと直動機構であるボールねじ機構とが異なる軸上に並べて配置され、歯車減速機構を介して連動連結されるとともにモータの出力トルクが増大されてボールねじ機構に伝達される。これにより、電動アクチュエータの全体形状を小型化することができるとともに、電動モータの容量を大きくすることなくボールねじ機構の推力を増大させることができる。しかし、特許文献１に記載の技術は、平歯車の熱による変形や加工誤差等を吸収し、歯面の油膜を維持し、駆動側ギヤと従動側ギヤとの円滑な噛み合いを実現するために、駆動側ギヤの歯面と従動側ギヤの歯面との円周方向の隙間であるバックラッシを設ける必要がある。このため、電動アクチュエータは、電動モータの加減速時や出力側の負荷変動の発生時にバックラッシを起因とする歯打ち音が発生する。従って、電動アクチュエータは、歯車減速機構を介して回転動力を伝達することで小型化、高推力化される一方、直動機構として静粛性の高いボールねじ等を用いても歯打ち音により静粛性が損なわれる可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１１７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって回転動力を直動機構に伝達することができる電動アクチュエータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明においては、歯車減速機構を介して電動モータからの回転動力を直動機構に伝達する電動アクチュエータにおいて、歯車減速機構を構成するギヤのうち少なくとも一つのギヤが歯数の異なる主ギヤと副ギヤとを組み合わせて同一の支持軸に設けられるシザーズギヤで構成されるものである。
【０００７】
本発明においては、前記主ギヤが前記支持軸に対して一体的に設けられ、前記副ギヤが支持軸に対して回転可能に設けられ、副ギヤの回転時に摺動抵抗を生じさせる摺動部材が支持軸と副ギヤとの間および主ギヤと副ギヤとの間のうち少なくとも一ヵ所に設けられるものである。
【０００８】
本発明においては、前記摺動部材が前記副ギヤと支持軸とのうち少なくとも一方に対して摺動するものである。
【０００９】
本発明においては、前記摺動部材が弾性部材から構成されるものである。
【００１０】
本発明においては、前記支持軸に主ギヤ接触面と摺動部材接触面とが形成され、主ギヤ接触面によって前記主ギヤの軸方向の位置を決定し、主ギヤと摺動部材位置決め面との間に前記副ギヤと前記摺動部材とが配置されるものである。
【００１１】
本発明においては、前記直動機構がボールねじ機構から構成されているものである。
【００１２】
本発明においては、前記支持軸が前記ボールねじ機構のボールねじナットである。
【００１３】
本発明においては、前記支持軸が前記電動モータの出力軸に設けられた段付きセットカラーである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
即ち、本発明によれば、主ギヤと副ギヤとが異なる回転速度で回転し、主ギヤと副ギヤとが噛み合う相手方のギヤの前歯面と後歯面とにそれぞれ接触するのでバックラッシが無くなり歯打ち音等が抑制される。これにより、静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって直動機構に回転動力を伝達することができる。
【００１６】
本発明によれば、摩擦力により副ギヤの歯面が相手方のギヤの歯面から離間することがないので歯打ち音等が抑制される。これにより、静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって直動機構に回転動力を伝達することができる。
【００１７】
本発明によれば、任意の大きさの接触面を設けることで適切な摩擦力の大きさと摺動部材の摩耗量とに設定されるので歯打ち音等が継続的に抑制される。これにより、静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって直動機構に回転動力を伝達することができる。
【００１８】
本発明によれば、摩擦力の大きさが一定の範囲内で維持される。これにより、静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって直動機構に回転動力を伝達することができる。
【００１９】
本発明によれば、組み立て時の摩擦力のばらつきが抑制される。これにより、静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって直動機構に回転動力を伝達することができる。
【００２０】
本発明によれば、直動機構の動作音が低減される。これにより、静粛性を保ちつつ歯車減速機構によって直動機構に回転動力を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）本発明に係る電動アクチュエータの第一実施形態における全体構成を示す断面図（ｂ）同じく図１（ａ）におけるＢ部分の拡大断面図。
【図２】本発明に係る電動アクチュエータの図１におけるＡ矢視断面図。
【図３】（ａ）本発明に係る電動アクチュエータの第一実施形態における駆動側ギヤに主ギヤと副ギヤとが同時に噛み合った状態を示す模式図（ｂ）同じく副ギヤが主ギヤと同じ回転速度で回転している状態を示す模式図（ｃ）同じく副ギヤが駆動側ギヤの歯の後歯面に接触した状態を示す模式図。
【図４】（ａ）本発明に係る電動アクチュエータの第二実施形態における全体構成を示す断面図（ｂ）同じく図４（ａ）におけるＣ部分の拡大断面図。
【図５】（ａ）本発明に係る電動アクチュエータの第一実施形態においてブッシュからなる他の摺動部材を用いた全体構成を示す断面図（ｂ）同じく摩擦板からなるさらに他の摺動部材を用いた全体構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図１と図２とを用いて、本発明に係る電動アクチュエータの第一実施形態である電動アクチュエータ１について説明する。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、電動アクチュエータ１は、電動の動力源からの回転運動を直線運動に変換して出力するものである。電動アクチュエータ１は、格納側ハウジング２、延伸側ハウジング３、電動モータ４、直動機構であるボールねじ機構５および歯車減速機構１０を具備する。電動アクチュエータ１は、電動モータ４の動きを制御することで後述するボールねじ軸６を任意の位置に移動可能に構成されている。なお、本実施形態において、直動機構がボールねじ機構５から構成されているがこれに限定するものではなく、電動モータ４の出力軸４ａの回転運動を直線運動に変換する機構であればよい。
【００２４】
格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とは、電動アクチュエータ１の主な構造部材である。格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とは、Ａ６０６１やＡＤＣ１２等のアルミ合金やダイキャストから形成される。格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とを形成しているアルミ合金やダイキャストは、高温に加熱して固溶体を形成させる溶体化処理、それを水中で急速冷却する焼き入れ処理、続いて室温に保持あるいは低温（１００〜２００℃）に加熱して析出させる時効硬化処理（焼きもどし処理）で構成される熱処理によって、析出相に大きな格子ひずみを生じさせ硬化させる析出硬化処理が施されている。これにより、格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とは、量産性が良くなり、低コスト化を図ることができる共に、強度を高めてアルミ使用量を削減し、軽量化を達成することができる。格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とは、その一側面同士を突き合わせて図示しないボルト等により一体的に固定されている。
【００２５】
格納側ハウジング２には、格納部２ａおよび玉軸受保持部２ｂが形成されている。格納部２ａは、格納側ハウジング２の他側面に後述するボールねじ機構５のボールねじ軸６を格納可能な中空有底の円筒形状に形成されている。格納部２ａには、ボールねじ軸６の案内ピン６ｂが摺動可能な案内溝２ｃが設けられている。玉軸受保持部２ｂは、格納部２ａと同一軸心上であって格納側ハウジング２の一側面である格納部２ａの開口部分に形成されている。また、玉軸受保持部２ｂは、後述するボールねじ機構５のボールねじナット７を回転自在に支持する玉軸受９を保持可能に形成されている。
【００２６】
延伸側ハウジング３には、電動モータ取付け部３ａ、歯車減速機構配置部３ｂ、玉軸受保持部３ｃおよび連通孔３ｄが形成されている。電動モータ取付け部３ａは、延伸側ハウジング３の他側面に電動モータ４を取付け可能な形状に形成されている。歯車減速機構配置部３ｂは、延伸側ハウジング３の一側面に歯車減速機構１０を構成している駆動側ギヤ１１と従動側ギヤ（主ギヤ１２と副ギヤ１３）とが配置可能な凹み形状に形成されている。玉軸受保持部３ｃは、延伸側ハウジング３の一側面であって格納側ハウジング２の玉軸受保持部２ｂと同一軸心上に形成されている。また、玉軸受保持部３ｃは、ボールねじ機構５のボールねじナット７を回転自在に支持する玉軸受９を保持可能に形成されている。連通孔３ｄは、玉軸受保持部３ｃと同一軸心上であって延伸側ハウジング３の一側面と他側面とを連通するように形成されている。つまり、連通孔３ｄは、格納側ハウジング２の格納部２ａ内と外部とを連通している。
【００２７】
電動モータ４は、回転駆動力を発生させるものである。電動モータ４は、その出力軸４ａが歯車減速機構配置部３ｂの凹み形状部分に突出するようにして延伸側ハウジング３の電動モータ取付け部３ａに取り付けられている。電動モータ４は、図示しない制御装置等からの制御電流により任意のトルク、回転速度、回転角度等で駆動可能に構成されている。つまり、電動モータ４は、制御電流に応じた回転速度およびトルクで回転動力を出力する。
【００２８】
直動機構であるボールねじ機構５は、回転運動を直線運動に変換するものである。ボールねじ機構５は、ボールねじ軸６、ボールねじナット７、複数のボール８および玉軸受９等から構成されている。
【００２９】
ボールねじ軸６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、真空浸炭焼入れによって５５〜６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。ボールねじ軸６は、その外周面にボール８が転動するための一巻きの軸側ねじ溝６ａが複数形成されている。ボールねじ軸６の一側端部には、連れ回り防止のための案内ピン６ｂが設けられている。
【００３０】
ボールねじナット７は、ボールねじ軸６を挿入可能な中空円筒状に形成されている。ボールねじナット７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５５〜６２ＨＲＣ程度の硬化処理が施されている。ボールねじナット７の内周面には、ボールが転動するためのナット側ねじ溝７ａがボールねじ軸６の軸側ねじ溝６ａと同一のリードおよびピッチで形成されている。図１（ｂ）に示すように、ボールねじナット７には、本体外径部分を部分的に拡径した鍔部７ｂが形成されている。さらに、ボールねじナット７には、本体外径部分を部分的に拡径した段付き部７ｃが鍔部７ｂに隣接して形成されている。段付き部７ｃは、鍔部７ｂよりも小さい外径に形成されている。これにより、ボールねじナット７には、ボールねじナット７の本体外径部分と段付き部７ｃとの境界に主ギヤ接触面である段付き部端面７ｄが形成され、段付き部７ｃと鍔部７ｂとの境界に摺動部材接触面である鍔部端面７ｅが形成されている。なお、本実施形態において、ボールねじナット７は、段付き部７ｃにより主ギヤ接触面である段付き部端面７ｄが形成されているがこれに限定されるものではなく、ボールねじナット７の本体外径部分にスペーサ―を挿入することによって主ギヤ接触面を形成する構成でもよい。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、ボールねじナット７には、軸側ねじ溝６ａとナット側ねじ溝７ａとが対向するようにしてボールねじ軸６が挿入されている。また、軸側ねじ溝６ａとナット側ねじ溝７ａとから構成される空間には、複数のボール８が転動自在に収容されている。つまり、ボールねじナット７は、複数のボール８を介してボールねじ軸６を軸回りに回転自在に支持している。また、ボールねじナット７の両側端部には、玉軸受９が設けられている。なお、本実施形態において、ボールねじ軸６のねじ溝は一巻きとしたがこれに限定されるものではない。
【００３２】
このように構成されているボールねじ機構５は、ボールねじナット７に設けられている一方の玉軸受９が格納側ハウジング２の玉軸受保持部２ｂに保持され、他方の玉軸受９が延伸側ハウジング３の玉軸受保持部３ｃに保持されている。つまり、ボールねじナット７は、玉軸受９を介して格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とにボールねじナット７の軸回りに回転自在に支持されている。また、ボールねじ機構５は、格納側ハウジング２の格納部２ａと延伸側ハウジング３の連通孔３ｄとにボールねじ軸６が配置されるとともにボールねじ軸６の案内ピン６ｂが格納部２ａの内部に設けられている案内溝２ｃに挿入されている。つまり、ボールねじ軸６は、ボールねじナット７によって軸回りに回転自在に支持されつつ、玉軸受９およびボールねじナット７を介して格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とに相対回転不能に支持されている。ボールねじ機構５は、ボールねじナット７が回転されると軸側ねじ溝６ａとナット側ねじ溝７ａとに収容されている複数のボール８を介してボールねじ軸６に回転動力が伝達される。ボールねじ軸６は、格納側ハウジング２と延伸側ハウジング３とに相対回転不能に構成されているのでボールねじナット７の回転運動が軸側ねじ溝６ａの傾きによってボールねじ軸６方向の直線運動に変換される。このようにして、ボールねじ機構５のボールねじ軸６は、格納側ハウジング２の格納部２ａから延伸側ハウジング３の連通孔３ｄを通って延伸側ハウジング３からその外部に延伸または後退する。
【００３３】
図１と図２に示すように、歯車減速機構１０は、電動モータ４からの回転動力を減速して出力するものである。歯車減速機構１０は、ピニオンギヤである駆動側ギヤ１１、駆動側ギヤ１１よりも歯数の多い従動側ギヤ（主ギヤ１２と副ギヤ１３）および摺動部材である波ばね１４を具備する。
【００３４】
駆動側ギヤ１１は、回転動力を発生させる駆動源側のギヤである。駆動側ギヤ１１は、延伸側ハウジング３の歯車減速機構配置部３ｂに配置されている。駆動側ギヤ１１は、モジュールｍで歯数Ｚ０の平歯車から構成されている。駆動側ギヤ１１は、電動モータ４の出力軸４ａにキー等によって一体的に回転可能に設けられている。また、駆動側ギヤ１１は、出力軸４ａに形成された段付き部やセットビス等により出力軸４ａにおける軸方向の位置が定まる。つまり、駆動側ギヤ１１は、キーによって出力軸４ａ回りに回転不能に支持され、出力軸４ａに形成された段付き部やセットビス等により固定されることで出力軸４ａの軸方向の位置が決定される。
【００３５】
従動側ギヤは、駆動側ギヤ１１から動力が伝達される被駆動側のギヤである。従動側ギヤは、歯数の異なる主ギヤ１２と副ギヤ１３とからなるシザーズギヤで構成されている。つまり、従動側ギヤは、主ギヤ１２と副ギヤ１３とで駆動側ギヤ１１の歯を挟み込むことで駆動側ギヤ１１の歯面と従動側ギヤである主ギヤ１２の歯面との円周方向の隙間であるバックラッシやガタをなくす効果を奏する。
【００３６】
主ギヤ１２は、駆動側ギヤ１１からの回転動力をボールねじナット７に伝達するものである。主ギヤ１２は、駆動側ギヤ１１に噛み合った状態で延伸側ハウジング３の歯車減速機構配置部３ｂに配置されている。主ギヤ１２は、駆動側ギヤ１１と同一のモジュールｍで駆動側ギヤ１１の歯数よりも多い歯数Ｚ１の平歯車から構成されている。主ギヤ１２は、ボールねじナット７の本体外径部分にキーを介して一体的に回転可能に設けられている。また、主ギヤ１２は、一側面（鍔部７ｂ側の側面）がボールねじナット７の段付き部端面７ｄに接触し、他側面が玉軸受９の内輪の端面に接触するように設けられている。つまり、主ギヤ１２は、キーによってボールねじナット７の軸回りに回転不能に支持され、段付き部７ｃと玉軸受９とに挟まれて配置されることでボールねじナット７における軸方向の位置が定まる。主ギヤ１２の回転軸心は、後述する副ギヤ１３の回転軸心でもあるボールねじナット７の軸心である。このため、主ギヤ１２は、同一のモジュールｍで歯数の異なる副ギヤ１３と同一の回転軸心で駆動側ギヤ１１に噛みあうために転位歯車から構成されている。
【００３７】
副ギヤ１３は、主ギヤ１２とともに駆動側ギヤ１１の歯を挟むものである。副ギヤ１３は、主ギヤ１２に比べて強度や精度が低いプレス加工品等から構成されている。副ギヤ１３は、駆動側ギヤ１１と噛み合った状態で延伸側ハウジング３の歯車減速機構配置部３ｂに配置されている。副ギヤ１３は、駆動側ギヤ１１と同一のモジュールｍで駆動側ギヤ１１の歯数よりも多く、かつ主ギヤ１２の歯数Ｚ１よりも多い歯数Ｚ２のギヤから構成されている。つまり、駆動側ギヤ１１からの入力回転速度Ｎ０に対する副ギヤ１３の出力回転速度Ｎ２は、主ギヤ１２の出力回転速度Ｎ１よりも小さい。さらに、副ギヤ１３は、ボールねじナット７の段付き部７ｃにボールねじナット７の軸回りに回転可能に設けられている。この場合、副ギヤ１３の回転軸心は、主ギヤ１２の回転軸心であるボールねじナット７の軸心である。このようにして、副ギヤ１３は、ボールねじナット７の段付き部７ｃに軸方向へ移動可能かつ軸回りに回転可能に設けられている。
【００３８】
また、副ギヤ１３は、その一側面（鍔部７ｂ側の側面）と鍔部端面７ｅとの間に摺動部材である環状の波ばね１４が配置された状態でボールねじナット７に設けられている。つまり、副ギヤ１３は、波ばね１４と共に主ギヤ１２の一側面と鍔部端面７ｅとの隙間に挟まれるようにしてボールねじナット７の段付き部７ｃに設けられている。この際、主ギヤ１２の一側面と鍔部端面７ｅとの隙間は、波ばね１４が弾性変形するように副ギヤ１３の板厚と波ばね１４の自然長とを合わせた幅よりも小さくなるように構成されている。このようにして、副ギヤ１３は、弾性変形されている波ばね１４と接触した状態でボールねじナット７の軸回りに回転可能に支持され、主ギヤ１２の一側面とボールねじナット７の鍔部７ｂとに挟まれて配置されることでボールねじナット７における軸方向の位置が定まる。
【００３９】
摺動部材である環状の波ばね１４は、押圧力とそれに伴う摩擦力とを発生させるものである。波ばね１４は、環状の板材が波打つように形成されている。波ばね１４は、板厚方向の弾性変形により反力を発生させる。波ばね１４は、ボールねじナット７の段付き部７ｃに軸方向へ移動可能かつ軸回りに回転可能に設けられている。また、波ばね１４は、一側面（鍔部７ｂ側の側面）が鍔部端面７ｅに接触し、他側面が副ギヤ１３の一側面に接触して弾性変形された状態で設けられている。従って、ボールねじナット７の鍔部端面７ｅと波ばね１４との接触面および波ばね１４と副ギヤ１３との接触面には、弾性変形されている波ばね１４の押圧力による摩擦力が発生している。なお、本実施形態において、摺動部材を波ばね１４としたがこれに限定するものではなく、皿ばね等の金属材料、エンジニアリングプラスチックやゴム等の樹脂材料等で構成してもよい。
【００４０】
歯車減速機構１０は、駆動側ギヤ１１と従動側ギヤである主ギヤ１２との減速比に応じて電動モータ４からの入力回転速度Ｎ０を出力回転速度Ｎ１に減速して出力し、入力トルクＴ０を出力トルクＴ１に増大して出力する（図２黒塗矢印参照）。つまり、歯車減速機構１０は、電動モータ４の回転動力を減速比に応じた出力回転速度Ｎ１と出力トルクＴ１とに変換してボールねじナット７に伝達する。なお、本実施形態において、歯車減速機構１０は、駆動側ギヤ１１と従動側ギヤとからなる２枚のギヤで構成されているがこれに限定するものではない。
【００４１】
このように構成される電動アクチュエータ１は、図示しない制御装置等からトルク、回転速度または回転角度のうちいずれか一つの制御因子に基づいた制御電流が電動モータ４に供給されると、制御電流に応じた動作態様で電動モータ４の出力軸４ａが一方向または他方向に回転する。電動アクチュエータ１は、電動モータ４の入力回転速度Ｎ０と入力トルクＴ０を歯車減速機構１０によって駆動側ギヤ１１と従動側ギヤとの組み合わせに応じた出力回転速度Ｎ１と出力トルクＴ１とに変換する。そして、電動アクチュエータ１は、従動側ギヤである主ギヤ１２が設けられているボールねじ機構５のボールねじナット７が出力回転速度Ｎ１、出力トルクＴ１で回転されることでボールねじナット７（ボールねじ軸６）のリードに応じた速度と軸方向推力でボールねじ軸６が軸方向に直線運動する（図１、図４黒塗矢印参照）。
【００４２】
以下に、図３を用いて、歯車減速機構１０のシザーズギヤである従動側ギヤの動作態様について説明する。駆動側ギヤ１１、主ギヤ１２および副ギヤ１３は、図３に示す黒塗矢印の方向に回転しているものとする。また、主ギヤ１２の歯数Ｚ１は、副ギヤ１３の歯数Ｚ２よりも少ないものとする。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、入力回転数Ｎ０で回転する歯数Ｚ０の駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａ（以下、従動側ギヤに噛み合う歯を順に「第２歯１１ｂ」、「第３歯１１ｃ」とする）の前歯面に主ギヤ１２の第１歯１２ａ（以下、駆動側ギヤ１１に噛み合う歯を順に「第２歯１２ｂ」、「第３歯１２ｃ」とする）と副ギヤ１３（薄墨部分）の第１歯１３ａ（以下、駆動側ギヤ１１に噛み合う歯を順に「第２歯１３ｂ」、「第３歯１３ｃ」とする）とが接触点Ｃ１で同時に接触すると、駆動側ギヤ１１から主ギヤ１２と副ギヤ１３とに回転動力が伝達される。このとき、副ギヤ１３の第２歯１３ｂと駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの後歯面とは、駆動側ギヤ１１と従動側ギヤである副ギヤ１３とのバックラッシに相当する隙間Ｇが生じている。
【００４４】
歯数Ｚ１の主ギヤ１２は、主ギヤ１２の出力回転速度Ｎ１＝Ｎ０×Ｚ０／Ｚ１（以下、単に「回転速度Ｎ１」と記す）で回転される。同様にして、歯数Ｚ２の副ギヤ１３は、副ギヤ１３の出力回転速度Ｎ２＝Ｎ０×Ｚ０／Ｚ２（以下、単に「回転速度Ｎ２」と記す）で回転される。主ギヤ１２の歯数Ｚ１が副ギヤ１３の歯数Ｚ２よりも少ないことから、主ギヤ１２の回転速度Ｎ１は、副ギヤ１３の回転速度Ｎ２よりも大きい。すなわち、主ギヤ１２は、副ギヤ１３よりも早く回転する。主ギヤ１２と一体的に回転可能に構成されているボールねじナット７は、主ギヤ１２と共に主ギヤ１２の回転速度Ｎ１で回転される。一方、ボールねじナット７にその軸回りに回転可能に設けられている副ギヤ１３には、副ギヤ１３と波ばね１４の間および波ばね１４とボールねじナット７の鍔部端面７ｅとの間に発生している静止摩擦力で伝達可能な回転動力がボールねじナット７から伝達される。
【００４５】
図３（ｂ）に示すように、ボールねじナット７が主ギヤ１２の回転速度Ｎ１で回転されると、副ギヤ１３は、ボールねじナット７から伝達される回転動力によりボールねじナット７と一体的に同一の回転速度Ｎ１で回転する。つまり、副ギヤ１３は、駆動側ギヤ１１との噛み合いにより伝達される回転動力により回転された場合の回転速度Ｎ２よりも早い回転速度Ｎ１に増速されて回転される。これにより、副ギヤ１３は、回転速度Ｎ２で回転した場合における回転位置よりも回転方向に進んだ位置に回転される。駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの前歯面に噛み合っている副ギヤ１３の第１歯１３ａは、駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの前歯面との接触点Ｃ１から離間するとともに、副ギヤ１３の第２歯１３ｂが駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの後歯面に近接する。すなわち、副ギヤ１３の第２歯１３ｂと駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの後歯面との隙間Ｇが小さくなる。
【００４６】
図３（ｃ）に示すように、副ギヤ１３は、回転速度Ｎ１による回転が継続すると、副ギヤ１３の第２歯１３ｂが駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの後歯面に接触点Ｃ２で接触し、副ギヤ１３の第２歯１３ｂと駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの後歯面との隙間Ｇがゼロになる。副ギヤ１３は、駆動側ギヤ１１との接触によりボールねじナット７との一体的な回転が阻止され、駆動側ギヤ１１の入力回転数Ｎ０に応じた回転速度Ｎ２に減速されて回転される。この際、副ギヤ１３には、回転速度Ｎ１で回転するボールねじナット７と波ばね１４との接触面、および波ばね１４と副ギヤ１３との接触面の少なくとも一方で摺動が発生する。副ギヤ１３には、波ばね１４との間の摺動により発生する動摩擦力で伝達可能な回転動力がボールねじナット７から伝達される。そして、副ギヤ１３の第２歯１３ｂは、駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの後歯面に動摩擦力に応じた力で押圧される。つまり、駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの前歯面は、駆動側ギヤ１１の回転動力に応じた力で接触点Ｃ１が主ギヤ１２の第１歯１２ａに押圧され、駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａの後歯面は、波ばね１４の動摩擦力に応じた力で接触点Ｃ２が副ギヤ１３の第２歯１３ｂに押圧される。これにより、駆動側ギヤ１１の第１歯１１ａは、従動側ギヤを構成する主ギヤ１２の第１歯１２ａと副ギヤ１３の第２歯１３ｂとに押圧力を加えられながら挟まれる。
【００４７】
駆動側ギヤ１１は、さらに回転すると、駆動側ギヤ１１の第２歯１１ｂの前歯面に主ギヤ１２の第２歯１２ｂが噛み合いにより接触するとともに、その後歯面に動摩擦力で伝達可能な回転動力によって回転される副ギヤ１３の第３歯１３ｃが接触する。連続的に回転を続ける駆動側ギヤ１１の歯は、連続的に従動側ギヤを構成する主ギヤ１２の歯と副ギヤ１３の歯とによって押圧力を加えられながら挟まれる。このようにして、歯車減速機構１０は、駆動側ギヤ１１の歯が従動側ギヤを構成する主ギヤ１２の歯と副ギヤ１３の歯とによって挟まれることでバックラッシをゼロにするように構成されている。
【００４８】
このように構成される電動アクチュエータ１は、波ばね１４との接触面に発生する摩擦力を利用することで、駆動側ギヤ１１に対する副ギヤ１３の位置関係に応じて副ギヤ１３を主ギヤ１２の歯数に基づく回転速度Ｎ１と副ギヤ１３の歯数に基づく回転速度Ｎ２とで回転させる。つまり、シザーズギヤを構成している主ギヤ１２と副ギヤ１３とは、異なる回転速度で回転することで駆動側ギヤ１１の歯の前歯面と後歯面とに接触し、かつ駆動側ギヤ１１の回転動力と波ばね１４による動摩擦力により駆動側ギヤ１１の歯面に押圧されるので歯打ち音等の発生が抑制される。合わせて、電動アクチュエータ１は、直動機構をボールねじ機構５から構成することで直動機構の動作音が抑制される。また、電動アクチュエータ１は、摺動部材を波ばね１４等の弾性部材で構成することにより摩擦力の大きさが一定の範囲内で維持される。さらに、電動アクチュエータ１は、副ギヤ１３と波ばね１４とをボールねじナット７の段付き部７ｃによって軸方向の位置が決定された主ギヤ１２と鍔部７ｂとの間に配置することにより波ばね１４の弾性変形量のばらつきが一定の範囲内に収まる。これにより、電動アクチュエータ１は、静粛性を保ちつつ歯車減速機構１０によってボールねじ機構５に回転動力を伝達することができる。
【００４９】
次に、図４を用いて、本発明に係る電動アクチュエータの第二実施形態である電動アクチュエータ１５について説明する。なお、以下の第二実施形態に係る電動アクチュエータ１５は、図１から図３に示す電動アクチュエータ１において、電動アクチュエータ１に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、記号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。
【００５０】
図４に示すように、電動モータ４は、回転駆動力を発生させるものである。電動モータ４は、その出力軸４ａが歯車減速機構配置部３ｂの凹み形状部分に突出するようにして延伸側ハウジング３の電動モータ取付け部３ａに取り付けられている。出力軸４ａには、段付きセットカラー１６が出力軸４ａの端部を突出させるようにして設けられている。段付きセットカラー１６は、本体外径部分を縮径した段付き部１６ａが一側端部１６ｂ（出力軸４ａの端部側）に形成されている。つまり、段付きセットカラー１６には、段付き部１６ａ、および段付き部１６ａよりも大きい外径である段付きセットカラー１６の本体外径部分が構成されている。出力軸４ａには、主ギヤ接触面である段付きセットカラー１６の一側端面１６ｂ、および段付きセットカラー１６の段付き部１６ａと段付きセットカラー１６の本体外径部分との境界の摺動部材接触面である段付き部端面１６ｃとが構成されている。なお、本実施形態において、出力軸４ａに段付きセットカラー１６を設けることで段付き部１６ａを構成しているがこれに限定されるものではなく、出力軸４ａを加工して段付き部を形成してもよい。
【００５１】
ボールねじナット７は、ボールねじ軸６を挿入可能な中空円筒状に形成されている。ボールねじナット７には、本体外径部分を部分的に拡径した鍔部７ｂが形成されている。
【００５２】
歯車減速機構１７は、電動モータ４からの回転動力を減速して出力するものである。歯車減速機構１７は、ピニオンギヤである駆動側ギヤを構成する主ギヤ１８と副ギヤ１９、駆動側ギヤよりも歯数の多い従動側ギヤ２０および摺動部材である波ばね２１を具備する。
【００５３】
駆動側ギヤは、回転動力を発生させる駆動源側のギヤである。また、駆動側ギヤは、主ギヤ１８と副ギヤ１９とからなるシザーズギヤで構成されている。つまり、駆動側ギヤは、主ギヤ１８と副ギヤ１９とで従動側ギヤ２０の歯を挟み込むことで駆動側ギヤである主ギヤ１８と従動側ギヤ２０との間のガタやバックラッシをなくす効果を奏する。
【００５４】
主ギヤ１８は、電動モータ４からの回転動力を従動側ギヤ２０に伝達するものである。主ギヤ１８は、従動側ギヤ２０に噛み合った状態で延伸側ハウジング３の歯車減速機構配置部３ｂに配置されている。主ギヤ１８は、従動側ギヤ２０と同一のモジュールｍで従動側ギヤ２０の歯数よりも少ない歯数Ｚ０の平歯車から構成されている。主ギヤ１８は、電動モータ４の出力軸４ａにキーを介して一体的に回転可能に設けられている。また、主ギヤ１８は、一側面（電動モータ側の側面）が段付きセットカラー１６の一側端部１６ｂに接触するように設けられている。つまり、主ギヤ１８は、キーによって出力軸４ａの軸回りに回転不能に支持され、段付きセットカラー１６に接触して配置されることで出力軸４ａにおける軸方向の位置が定まる。主ギヤ１８の回転軸心は、後述する副ギヤ１９の回転軸心である出力軸４ａの軸心である。このため、主ギヤ１８は、同一のモジュールｍで歯数の異なる副ギヤ１９と同一の回転軸心で従動側ギヤ２０に噛みあうために転位歯車から構成されている。
【００５５】
副ギヤ１９は、主ギヤ１８とともに駆動側ギヤの歯を挟むものである。副ギヤ１９は、主ギヤ１８に比べて強度や精度が低いプレス加工品等から構成されている。副ギヤ１９は、従動側ギヤ２０と噛み合った状態で延伸側ハウジング３の歯車減速機構配置部３ｂに配置されている。副ギヤ１９は、従動側ギヤ２０と同一のモジュールｍで駆動側ギヤの歯数よりも少なく、かつ主ギヤ１８の歯数Ｚ１よりも多い歯数Ｚ２のギヤから構成されている。さらに、副ギヤ１９は、段付きセットカラー１６の段付き部１６ａにその軸回りに回転可能に設けられている。この場合、副ギヤ１９の回転軸心は、主ギヤ１８の回転軸心である電動モータ４の出力軸４ａの軸心である。このようにして、副ギヤ１９は、段付きセットカラー１６の段付き部１６ａに軸方向に移動可能かつ軸回りに回転可能に設けられている。
【００５６】
また、副ギヤ１９は、その一側面（電動モータ４側の側面）と段付きセットカラー１６の段付き部端面１６ｃとの間に摺動部材である環状の波ばね２１が配置された状態で段付きセットカラー１６に設けられている。つまり、副ギヤ１９は、波ばね２１と共に主ギヤ１８の一側面と段付き部端面１６ｃとの隙間に挟まれるようにして段付きセットカラー１６の段付き部１６ａに設けられている。この際、主ギヤ１８の一側面と段付き部端面１６ｃとの隙間は、波ばね２１が弾性変形するように副ギヤ１９の板厚と波ばね２１の自然長とを合わせた幅よりも小さくなるように構成されている。このようにして、副ギヤ１９は、弾性変形されている波ばね２１と接触した状態で段付きセットカラー１６の軸回りに回転可能に支持され、主ギヤ１８の一側面と段付きセットカラー１６の段付き部端面１６ｃとに挟まれて配置されることで段付きセットカラー１６（電動モータ４の出力軸４ａ）における軸方向の位置が定まる。
【００５７】
従動側ギヤ２０は、駆動側ギヤから動力が伝達される被駆動側のギヤである。従動側ギヤ２０は、モジュールｍで歯数Ｚ１の平歯車から構成されている。従動側ギヤ２０は、ボールねじ機構５のボールねじナット７にキー等によって一体的に回転可能に設けられている。また、従動側ギヤ２０は、ボールねじナット７に形成された鍔部７ｂによりボールねじナット７における軸方向の位置が定まる。つまり、従動側ギヤ２０は、キー等によってボールねじナット７と一体的に回転可能に支持され、鍔部７ｂにより固定されることでボールねじナット７における軸方向の位置が決定される。
【００５８】
摺動部材である環状の波ばね２１は、押圧力とそれに伴う摩擦力とを発生させるものである。波ばね２１は、環状の板材が波打つように形成されている。波ばね２１は、板厚方向に弾性変形することで反力を発生させる。波ばね２１は、段付きセットカラー１６の段付き部１６ａに軸方向に移動可能かつ軸回りに回転可能に設けられている。また、波ばね２１は、一側面（電動モータ４側の側面）が段付き部端面１６ｃに接触し、他側面が副ギヤ１９の一側に面接触して弾性変形された状態で設けられている。従って、段付きセットカラー１６の段付き部端面１６ｃと波ばね２１との接触面および波ばね２１と副ギヤ１９との接触面には、弾性変形されている波ばね２１の押圧力による摩擦力が発生している。
【００５９】
このように構成されることで、電動アクチュエータ１５は、波ばね２１との接触面に発生する摩擦力を利用して、従動側ギヤ２０に対する副ギヤ１９の位置関係に応じて副ギヤ１９を主ギヤ１８の歯数に基づく回転速度Ｎ１と副ギヤ１９の歯数に基づく回転速度Ｎ２とで回転させる。つまり、シザーズギヤを構成している主ギヤ１８と副ギヤ１９とは、異なる回転速度で回転することで従動側ギヤ２０の歯の前歯面と後歯面とに接触し、かつ波ばね２１による動摩擦力により従動側ギヤ２０の歯面に押圧されるので歯打ち音等の発生が抑制される。これにより、電動アクチュエータ１５は、静粛性を保ちつつ歯車減速機構１７によってボールねじ機構５に回転動力を伝達することができる。
【００６０】
なお、第一実施形態において、波ばね１４から構成される摺動部材は、副ギヤ１３とボールねじナット７の鍔部端面７ｅとの間に配置され、第二実施形態において、波ばね２１は、副ギヤ１９と段付きセットカラー１６の段付き部端面１６ｃとの間に配置されているがこれに限定されるものではなく、副ギヤ１３・１９と支持軸であるボールねじナット７や段付きセットカラー１６との間に摩擦力を発生させることができる構成であればよい。例えば、図５（ａ）に示すように、第一実施形態において、副ギヤ１３のナット挿入孔の内周面に任意の長さの円筒状の摺動部材であるブッシュ２２を設け、ボールねじナット７の本体外径部分が挿入される構成でもよい。このように構成することで、ブッシュ２２とボールねじナット７の本体外径部分との接触面に所望の大きさの摩擦力が発生する。また、図５（ｂ）に示すように、主ギヤ１２の一側側面に任意の大きさの摺動部材である摩擦板２３を設け、副ギヤ１３の他側側面を接触させる構成でもよい。このように構成することで、主ギヤ１２の一側面に設けた摩擦板２３と副ギヤ１３の他側面との接触面に所望の大きさの摩擦力が発生する。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
１    電動アクチュエータ
４    電動モータ
５    ボールねじ機構
７    ボールねじナット
１０    歯車減速機構
１２    主ギヤ
１３    副ギヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2017002920.tif 000006
【図５】
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