(57)【要約】      （修正有）【課題】異常作動時による衝撃荷重を緩和するとともに、ボールねじのオーバーランが発生した場合でも支持軸とリンクとの接触部が固着しない構造の電動リニアアクチュエータを提供する。【解決手段】電動モータ５と、この電動モータ５に連結され、ハウジング４に対して相対回転可能でかつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸７と、外周にリンク２の一端部を支持する支持軸１２を有するナット８と、ねじ軸７とナット８のねじ溝間に収容された多数のボール９とを備え、電動モータ５の回転運動を軸方向運動に変換すると共に、支持軸１２を介して連結されたリンク２を揺動運動させるボールねじ３とを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、支持軸１２とリンク２の接触部に緩衝用の弾性体２０を介在させることで、リンク２側から支持軸１２側へ伝達される衝撃を緩和し、ボールねじ３及びねじ軸７を支持する軸受１０、１１に伝達される荷重を緩和する。【選択図】図１
2009162314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されると共に、軸受を介してハウジングに回転自在にかつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部が連結される支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールと、前記両ねじ溝間にボールの無限循環路を形成する循環機構とからなり、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に前記支持軸に連結されたリンクを揺動運動させるボールねじとを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、
前記支持軸とリンクとの接触部に緩衝用の弾性体を介在させたことを特徴とする電動リニアアクチュエータ。
【請求項２】
弾性体は支持軸に嵌合される円筒状部材である請求項１に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項３】
弾性体の支持軸の付け根側端部には、リンクに係合する抜け止め用のフランジ部が設けられている請求項２に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項４】
弾性体とリンクの間に金属製キャップが介装されている請求項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】
金属製キャップと弾性体は一体成形されたものである請求項４に記載の電動リニアアクチュエータ。
【請求項６】
金属製キャップの支持軸の付け根側端部には、リンクに係合する抜け止め用のフランジ部が設けられている請求項４又は５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、例えば、自動車のブレーキ、エンジン、トランスミッション等の駆動部に使用される電動リニアアクチュエータ、特に電動モータの回転を、ボールねじ機構を介して直線運動に変換して用い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】
自動車等の車両の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】
従来、この種の電動リニアアクチュエータでは、駆動側の作用線はボールねじの軸心と同一であり、純アキシアル荷重がボールねじに負荷されるが、ボールねじに負荷される荷重が純アキシアル荷重でない場合には、ボールねじにラジアル荷重が直接負荷されないように、リニアガイド等が併用されていた。
【０００４】
しかしながら、一般産業機器の用途では、比較的大きな空間スペースがあり、構成部品の配置や大きさに対する自由度が大きいが、自動車のエンジンルーム等ではそれが厳しく制限される。したがって、ボールねじに純アキシアル荷重のみが負荷される構造の電動リニアアクチュエータを組み込むことは困難であった。
【０００５】
こうした問題点を解決するものとして、本出願人は、既に特許文献１に示すような電動リニアアクチュエータを提案している。
この電動リニアアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に連結されるボールねじとを備えている。ボールねじは、外周に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールと、前記両ねじ溝間にボールの無限循環路を構成するボールの循環機構とから構成される。
【０００６】
ねじ軸は、一対の軸受によって、ハウジングに対して回転自在でかつ軸方向には移動不能に支持され、一端が電動モータのモータ軸に連結される。また、ナット外周には、被駆動部材と連結されるリンクの一端部を支持する凸状の支持軸が突設され、電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸を介して連結されたリンクを揺動運動させるようになっている。そして、この特許文献１では、ねじ軸を支持する軸受にアンギュラ玉軸受を使用し、さらにボールねじ自体も軽予圧とすることで、振動や騒音の発生を抑えるようになっていた。
【特許文献１】特開２００６−２９５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記したようなナット外周に支持軸を有し、支持軸がリンクと接触し、被駆動部材側に動力を伝える構造のアクチュエータ、特に自動車用のアクチュエータにおいては、振動荷重以外にも、突発的なシステムエラー等による非常作動および強制停止時において、正常作動時以上の過大な衝撃荷重が、ボールねじと、ねじ軸を支持する軸受に入力される場合がある。
【０００８】
また、ボールねじがオーバーランを生じた場合は所定の位置に停止せず、リンクを押し続けることになり、ナットの支持軸とリンクの接触部は、ねじの作用により固着、ロック状態となる可能性がある。
【０００９】
そこで、異常時最大荷重を想定してアクチュエータを設計することになるが、ボールねじと軸受の負荷容量アップを伴い、安全側に設計すればサイズアップするため小型化が難しくなってしまう。また小型化を重視した場合は、ボール転走面の圧痕発生や早期剥離の問題が残ってしまい、圧痕が発生した場合には、作動音と振動が大きくなり、最悪状態では使用不可となってしまう。更に、異常作動による支持軸とリンクの固着、ロック状態が生じた場合には、電動モータでの復帰作動が困難となる。
【００１０】
本発明は、こうした従来の課題を解消し、異常作動時による衝撃荷重を緩和するとともに、ボールねじのオーバーランが発生した場合でも支持軸とリンクとの接触部が固着、ロック状態とならない構造の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】
【００１１】
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、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されると共に、軸受を介してハウジングに対して相対回転可能でかつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、ねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部を支持する支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールと、前記両ねじ溝間にボールの無限循環路を形成するボールの循環機構とからなり、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸を介して連結されたリンクを揺動運動させるボールねじとを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、前記支持軸とリンクの接触部に緩衝用の弾性体を介在させたことを特徴とする。
【００１２】
このように、支持軸とリンクの接触部に弾性体を介在させたので、弾性体によってリンク側から支持軸側へ伝達される衝撃が緩和され、ボールねじ及びねじ軸を支持する軸受に伝達される荷重を緩和することができる。また、ボールねじがオーバーランしたような場合でも、弾性体が介在されることにより、支持軸とリンクとの接触部の固着、ロック状態を防止することができる。
【００１３】
このように、衝撃荷重を緩和することで、ボールねじおよび軸受の圧痕の発生を防止するとともに、各々の負荷容量を増やすこともないため、容量アップによる大型化を防止した実用的なアクチュエータを提供できる。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載の発明のように、弾性体は支持軸に嵌合される円筒状部材であることにより、支持軸への組み立てが容易である。
【００１５】
好ましくは、請求項３に記載の発明のように、弾性体の支持軸の付け根側端部に、リンクに係合する抜け止め用のフランジが設けられていれば、弾性体の抜け止めを図ることができる。
【００１６】
さらに好ましくは、請求項４に記載の発明のように、弾性体とリンクの間に金属キャップが介装されていれば、金属キャップとリンクとの接触面が摺動面となり、弾性体が摺動しないので、弾性体の摩耗を防止することができる。
【００１７】
さらに、請求項５に記載の発明のように、金属キャップと弾性体が一体成形されていれば、量産性、組立性が向上する。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、金属キャップの支持軸の付け根側端部に、リンクに係合する抜け止め用のフランジが設けられていれば、金属キャップによって抜け止めを図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されると共に、軸受を介してハウジングに回転自在にかつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部を支持する支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールと、前記両ねじ溝間にボールの無限循環路を形成するボールの循環機構とからなり、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸を介して連結されたリンクを揺動運動させるボールねじとを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、支持軸とリンクの接触部に弾性体を介在させたので、弾性体によってリンク側から支持軸側へ伝達される衝撃が緩和され、ボールねじ及びねじ軸を支持する軸受に伝達される荷重を緩和することができる。また、ボールねじがオーバーランしたような場合でも、弾性体が介在されることにより、支持軸とリンクアームとの接触部の固着、ロック状態を防止することができる。
【００２０】
このように、弾性体によって衝撃荷重を緩和することで、ボールねじおよび軸受の圧痕の発生を防止するとともに、各々の負荷容量を増やすこともないため、容量アップによる大型化を防止した実用的なアクチュエータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータのモータ軸に連結され、外周に螺旋状のねじ溝が形成されると共に、軸受を介してハウジングに回転自在にかつ軸方向に移動不能に支持されたねじ軸と、このねじ軸に外挿され、外周にリンクの一端部が連結される支持軸を有し、内周に前記ねじ溝に対応する螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、両ねじ溝間に収容された多数のボールと、前記両ねじ溝間にボールの無限循環路が形成されたボールの循環部材とからなり、前記電動モータの回転運動を軸方向運動に変換すると共に、前記支持軸に連結されたリンクを揺動運動させるボールねじとを備えた電動リニアアクチュエータにおいて、前記支持軸とリンクとの接触部に弾性体を介在させたもので、弾性体を支持軸外周に嵌合される円筒形状としたものである。
【実施例１】
【００２２】
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、本発明の実施例１に係る電動リニアアクチュエータを示す縦断面図、図２（ａ）は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図２（ｂ）は、（ａ）の支持軸に対する弾性体とフランジ付き金属キャップ取付部の分解斜視図である。
【００２３】
この電動リニアアクチュエータ１は、リンク２と、このリンク２を介して図示しない被駆動部材を揺動駆動するボールねじ３と、このボールねじ３を駆動し、ハウジング４に取付けられた電動モータ５とから構成されている。
【００２４】
ボールねじ３は、電動モータ５のモータ軸５ａにカップリング６を介して連結され、電動モータ５により回転駆動されるねじ軸７と、このねじ軸７の外周面に形成された螺旋状のねじ溝７ａと対向する螺旋状のねじ溝８ａが内周面に形成されたナット８と、これら両ねじ溝７ａ、８ａ間に収容された多数のボール９とを備えている。このボール９に対して、必要に応じて、従来例と同様に適宜軽予圧が付される。
【００２５】
円筒状のナット８の胴部には、ボールの循環機構を構成する楕円状の駒部材１４が装着されている。駒部材１４の内方には、特に図示しないが、ねじ溝８ａの隣合う１周分同士を連結する連結溝が形成され、この連結溝とねじ溝８ａの略１周の部分とでボール９の転動路を構成している。もっとも、循環方式としては、駒方式に限らず、公知の種々の方式が適用可能である。
【００２６】
ねじ軸７は、一対の転がり軸受からなる支持軸受１０、１１を介してハウジング４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。支持軸受１０、１１としては、ラジアル荷重だけでなく、アキシャル荷重の負荷能力の高い深溝玉軸受あるいは四点接触玉軸受が使用されている。もちろん、複列アンギュラ玉軸受を使用してもよいし、各種軸受が適用可能である。
【００２７】
一方、ナット８は円筒形状で、その外周面に一対の凸状の支持軸１２が突設されている。この支持軸１２は、ナット８の外周上で１８０°対称位置にあって、ねじ軸７の軸心に対して直交した位置に配置されている。支持軸１２はナット８にピン穴加工後、ピンを圧入したものであっても、ナット８に一体成形されたものであってもよい。
【００２８】
図示例では、支持軸１２は円柱形状で、支持軸１２に連結されるリンク２の端部には、支持軸１２を挟むように二股状に分かれて互いに平行に延びる一対のリンクアーム２ａ、２ａが設けられ、リンクアーム２ａ、２ａの対向辺部が支持軸１２を回転自在に挟持するようになっている。このリンク２によってナット８の回転が規制され、ナット８は、軸方向には移動自在で、かつ回転不可に支持される。
【００２９】
この支持軸１２とリンク２の接触部、図示例では、リンクアーム２ａと支持軸１２間に緩衝用の弾性体２０が介在する構成となっている。弾性体２０は、支持軸１２に嵌合される円筒状部材であり、たとえば、緩衝ゴムに使用されるゴム状弾性材等によって成形される。さらに、この弾性体２０とリンクアーム２ａの間には金属キャップ２１が介装されている。
【００３０】
金属キャップ２１は、図２に示すように、フランジ付き円筒形状のキャップ体で、弾性体２０外周に嵌合する円筒状のキャップ本体２１ａと、キャップ本体２１ａの支持軸１２の付け根側端部に径方向外向きに張り出すフランジ２１ｂとを備えている。フランジ２１ｂはキャップ２１と弾性体２０の抜け止めの役目を成し、ナット８とリンクアーム２ａとの隙間Ａに収める構造となっている。
【００３１】
また、キャップ本体２１ａの支持軸１２の先端側端部には、径方向内方に突出する内向きフランジ２１ｃが設けられ、この内向きフランジ２１ｃが弾性体２０の先端に係合し、金属キャップ２１からの弾性体２０の抜け止めが図られている。
【００３２】
金属キャップ２１の材質としては、鋼材等種々の金属材が適用可能である。図示例では、金属キャップ２１と弾性体２０は別部材であるが、インサート成形により一体化された構成とすれば、量産性が向上し、また組立も容易となる。
【００３３】
上記構成の電動リニアアクチュエータによれば、電動モータ５によってねじ軸７を回転させると、ナット８が軸方向（図中左右方向）に移動される。すなわち、ボールねじ３により、モータ軸５ａの回転運動がボールねじ３を介してナット８の軸方向運動に変換され、ナット８の支持軸１２を介して連結されたリンク２が揺動運動する。
【００３４】
この支持軸１２とリンクアーム２ａの接触部に弾性体２０が介在されているので、衝撃荷重が作用した場合、弾性体２０が変形することによって、リンク２側から支持軸１２側へ伝達される衝撃が緩和され、ボールねじ３及びねじ軸７を支持する軸受１０、１１に伝達される荷重を緩和することができる。また、ボールねじ３がオーバーランしたような場合でも、弾性体２０が介在されることにより、支持軸１２とリンクアーム２ａとの接触部の固着、ロック状態を防止することができる。
【００３５】
このように、衝撃荷重を緩和することで、ボールねじ３および軸受１０、１１の圧痕の発生を防止するとともに、各々の負荷容量を増やすこともないため、容量アップによる大型化を防止した実用的なアクチュエータを提供できる。
【００３６】
また、リンク２が揺動した際に、弾性体２０が直接リンクアーム２ａに接触すると弾性体２０の早期摩耗となるが、本実施例のように、弾性体２０とリンクアーム２ａの間に金属キャップ２１を設けることで、弾性体２１の摩耗を防止することができ、作動頻度が高く、荷重が大きい場合に有効である。
なお、金属キャップ２１にフランジ２１ｂ及び内向きフランジ２１ｃが設けられているが、抜け止めを他の手段で行えばフランジ及び内向きフランジは不要で、単純な円筒体構成となっていてもよい。
【実施例２】
【００３７】
図３には、本発明の実施例２に係る電動リニアアクチュエータの要部構成を示している。
図３（ａ）は、図１のＩＶ−ＩＶ線に対応する断面図、（ｂ）は、（ａ）のナットの支持軸に対するフランジ付き弾性体取付部の分解斜視図である。
【００３８】
この実施例２は、前述した実施例１と基本的には緩衝用の弾性体の構成のみが異なり、その他同一部品同一部位あるいは同一機能の部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３９】
本実施例２では、実施例１のように金属キャップが設けられておらず、弾性体のみで構成されている。弾性体２０はフランジ付き円筒形状で、弾性体２０の支持軸１２の付け根側端部にフランジ２０ａが設けられている。このフランジ２０ａがナット８とリンクアーム２ａとの隙間Ａに収納されて、抜け止めが図られ、振動に対して脱落することなく、振動減衰効果を得ることができる。もっとも、抜け止めを他の手段で行えば、フランジ２０ａは不要で、単純な円筒体構成となっていてもよい。この実施例２では、弾性体２０がリンクアーム２ａに直接接触するので、比較的作動回数が少ないものや荷重が小さい場合に有効である。
【００４０】
なお、上記各実施例では、リンク２が二股に分かれて支持軸１２を挟持するような構成となっているが、リンクに支持軸１２が挿入される連結穴を有する形状となっていてもよい。
【００４１】
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】
【００４２】
本発明に係る電動リニアアクチュエータは、電動モータのモータ軸と同軸状に連結され、モータ軸の回転運動を軸方向運動に変換するボールねじを備え、このボールねじにおけるねじ軸を、一対の支持軸受でハウジングに対して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承した構成の電動リニアアクチュエータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係る電動リニアアクチュエータを示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、（ｂ）は、（ａ）のナットの支持軸に対する弾性体とフランジ付き金属キャップ取付部の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施例２に係る電動リニアアクチュエータの要部構成を示すもので、（ａ）は、図１のＩＶ−ＩＶ線に対応する断面図、（ｂ）は、（ａ）のナットの支持軸に対するフランジ付き弾性体取付部の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・電動リニアアクチュエータ
２・・・・・・・・・・・・・・・・・リンク
２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・リンクアーム
３・・・・・・・・・・・・・・・・・ボールねじ
４・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
５・・・・・・・・・・・・・・・・・電動モータ
５ａ・・・・・・・・・・・・・・・・モータ軸
６・・・・・・・・・・・・・・・・・カップリング
７・・・・・・・・・・・・・・・・・ねじ軸
７ａ、８ａ・・・・・・・・・・・・・ねじ溝
８・・・・・・・・・・・・・・・・・ナット
９・・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
１０、１１・・・・・・・・・・・・・支持軸受
１２・・・・・・・・・・・・・・・・支持軸
１４・・・・・・・・・・・・・・・・駒部材
２０・・・・・・・・・・・・・・・・弾性体
２０ａ・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
２１・・・・・・・・・・・・・・・・金属キャップ
２１ａ・・・・・・・・・・・・・・・キャップ本体
２１ｂ・・・・・・・・・・・・・・・フランジ
２１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・内向きフランジ
【図１】
2009162314.tif 000003
【図２】
2009162314.tif 000004
【図３】
2009162314.tif 000005