JP6111042B2

JP6111042B2 - 電動リニアアクチュエータ

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Publication number: JP6111042B2
Application number: JP2012239631A
Authority: JP
Inventors: 健介船田; 池田　良則; 良則池田; 数野　恵介; 恵介数野
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: EP2916042A4; US9476489B2; JP2014088919A; EP2916042B1; WO2014069516A1; CN104813072B; CN104813072A; US20150345602A1; EP2916042A1

Description

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、自動車のトランスミッションやパーキングブレーキ等で、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。

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。

従来の電動リニアアクチュエータとしては、例えば、ハウジングに支持された電動モータにより、ボールねじを構成するボールねじ軸を回転駆動自在とし、このボールねじ軸を回転駆動することによってナットに結合された出力部材を軸方向に変位可能としている。ボールねじ機構は、摩擦が非常に低く、出力部材側に作用するスラスト荷重によって簡単にボールねじ軸が回転してしまうので、電動モータが停止時に出力部材を位置保持する必要がある。

そこで、例えば、電動モータにブレーキ手段を設けたり、あるいは伝達手段としてウォームギアのような低効率なものを設けることがなされているが、その代表的なものとして、図１１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５０を構成する円筒状のハウジング５１は、その内部に、ボールねじ機構を収容する空洞部５１ａと、同径のシリンダ部５１ｂと、シリンダ部５１ｂに連通する流体入口（図示せず）と流体出口５１ｃとを有している。

ハウジング５１の空洞部５１ａには、一端を、ハウジング５１の外部の電動モータ（図示せず）に接続されたねじ軸５２が延在している。ねじ軸５２の外周面には、雄ねじ溝５２ａと、丸軸部５２ｂと、それらの間に配置されたフランジ部５２ｃが形成されている。丸軸部５２ｂの外周には軸受５３の内輪５３ａが嵌合され、フランジ部５２ｃに、その内方端（図中右端）が突き当てられている。また、軸受５３の外輪５３ｂの外方端（図中左端）は、ハウジング５１の空洞部５１ａに嵌め込まれた止め輪５４に当接されている。したがって、ねじ軸５２は、ハウジング５１に対して軸受５３により回転自在に支持されているが、軸方向に移動不能となっている。なお、軸受５３の外輪５３ｂの内方端と、ハウジング５１の段部５１ｄとの間には、一体化された間座５５と板ばね（緩衝部材）５６が挟持されている。

一方、ハウジング５１に対して回転のみ可能に支持された円筒状のナット５７は、ねじ軸５２を包囲するように配置され、かつ内周面に雌ねじ溝５７ａが形成されている。そして、複数のボール５８が、対向する両ねじ溝５２ａ、５７ａ間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。これらねじ軸５２と、ナット５７と、ボール５８とでボールねじ機構が構成されている。

ナット５７の外周には、矩形板状部５７ｂが半径方向に張り出すように一体成形されている。係合部である矩形板状部５７ｂは、ハウジング５１の空洞部５１ａにおける内周面に、軸線方向に沿って形成された矩形断面状の案内溝５１ｅ内に侵入し、係合可能となっている。矩形板状部５７ｂの側面（係合面）５７ｃ、５７ｃと、案内溝５１ｅの対向する側面（案内面）５１ｆ、５１ｆとの間には、所定のすきまδがそれぞれ形成されている。

矩形板状部５７ｂは、平面状の最外面に、循環部材であるチューブ５７ｄが取り付けられている。チューブ５７ｄはブラケット５７ｅにより、ナット５７に対してねじ５７ｆを用いて固定されており、ボールねじ機構の動作時に、両ねじ溝５２ａ、５７ａ間に形成された螺旋状の転走路の一端から他端へと、ボール５８を戻す機能を有する。

ナット５７の右端には、一端を閉止した中空円筒状のピストン部材５９が取り付けられている。このピストン部材５９の内部には、ねじ軸５２が出し入れ自在の構成となっている。ピストン部材５９の外周面は、ハウジング５１のシリンダ部５１ｂの内周に密着嵌合され、それに対して摺動自在となっている。ピストン部材５９の右端近傍に形成された周溝５９ａ内には、Ｏリング６０が配置され、シリンダ部５１ｂ内に充填された流体が、ピストン部材５９とシリンダ部５１ｂとの間を通過して空洞部５１ａ側に漏れないように機能している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−２３３９９７号公報

こうした従来の電動リニアアクチュエータ５０では、矩形板状部５７ｂがナット５７の半径方向に張り出すように一体成形され、この矩形板状部５７ｂがハウジング５１の空洞部５１ａにおける矩形断面状の案内溝５１ｅ内に侵入して係合しているので、ナット５７の回り止めがなされているが、ハウジング５１が鋼材であれば、耐摩耗性や強度が得られる反面、一体構造であるため、コスト面に課題を残している。また、軽量化のため、ハウジング５１がアルミ合金からなる場合、耐摩耗性や強度が不足することがあり、改善が必要になってくる。さらに、ハウジング５１がアルミ合金からなる場合、システムエラー等で制御不能となった時、荷重に押されてハウジング５１の内壁にボールねじが慣性力で衝突することが考えられる。この場合、強度不足により故障する恐れがある。

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、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、簡単な構造でナットの回り止めを行い、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上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。

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、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、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングに形成された袋孔に前記ねじ軸を回り止めするスリーブが軸方向に固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成され、前記ねじ軸の端部に植設された係止ピンが前記凹溝に係合されると共に、前記ナットの端部が前記袋孔に入り込み、前記スリーブの端面に対向し、前記ナットの端部にテーパ状の面取り部が形成されている。

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、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、ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、ハウジングに形成された袋孔にねじ軸を回り止めするスリーブが軸方向に固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成され、ねじ軸の端部に植設された係止ピンが凹溝に係合されると共に、ナットの端部が袋孔に入り込み、スリーブの端面に対向し、ナットの端部にテーパ状の面取り部が形成されているので、ナットとスリーブの干渉を避けつつ、ナットとスリーブを近付け、係止ピンの脱落を確実に防止することができ、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、簡単な構造でナットの回り止めを行い、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上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。

好ましくは、請求項２に記載の発明のように、前記ナットとスリーブとの間隔が前記係止ピンの半径よりも小さく設定されていれば、確実に係止ピンの脱落を防止することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、前記ハウジングに環状溝が形成され、この環状溝に装着された穴用の止め輪によって前記スリーブが抜け止めされると共に、前記止め輪の内径が前記係止ピンの全高さより大径に設定されていれば、ねじ軸が移動してもこの止め輪に干渉することなく、ナットの端面に当接し、干渉による止め輪の脱落を確実に防止することができると共に、ねじ軸の可動範囲を精度良く管理することができ、信頼性を高めることができる。また、止め輪とスリーブの当接面が完全な円形となるため、止め輪の装着位置に拘わらず、止め輪の全ての回転位相で有効となり、両者の当接を確実にすることができると共に、スリーブの軸方向のガタを確実に防止することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、前記ナットの端部の面取り部における端面側の外径が前記止め輪の内径よりも小径に設定されていれば、ナットが止め輪に干渉するのを避けつつ、確実に係止ピンの脱落防止を図ることができる。

また、請求項５に記載の発明のように、前記止め輪の角部が丸められてエッジが除去されていれば、ハウジングの環状溝に装着する際にコンタミが発生するのを防止することができる。

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、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、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングに形成された袋孔に前記ねじ軸を回り止めするスリーブが軸方向に固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成され、前記ねじ軸の端部に植設された係止ピンが前記凹溝に係合されると共に、前記ナットの端部が前記袋孔に入り込み、前記スリーブの端面に対向し、前記ナットの端部にテーパ状の面取り部が形成されているので、ナットとスリーブの干渉を避けつつ、ナットとスリーブを近付け、係止ピンの脱落を確実に防止することができ、ハウジングの損傷と摩耗の低減を図ると共に、簡単な構造でナットの回り止めを行い、軽量化を図りつつ、耐久性と強度を高めて信頼性の向上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。

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１のアクチュエータ本体を示す縦断面図である。図１の中間歯車部を示す要部拡大図である。図３の変形例を示す要部拡大図である。図１の要部拡大図である。ねじ軸の可動範囲を示す説明図である。図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面図である。図６の要部拡大図である。（ａ）は、図１のスリーブを示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＸ−ＩＸ線に沿った横断面図、（ｃ）は、スリーブの背面図である。（ａ）は、図９のスリーブの底板を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図、（ｃ）は、底板の背面図である。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。

アルミ合金製のハウジングと、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、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、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、前記ハウジングに形成された袋孔に焼結合金からなる円筒状のスリーブがこの袋孔の底部に密着するまで嵌合され、このスリーブの内周に軸方向に延び、対向する位置に一対の凹溝が形成され、前記ねじ軸の端部に植設された係止ピンが前記凹溝に係合されると共に、前記ナットの端部にテーパ状の面取り部が形成され、この面取り部の端面側の外径が前記凹溝の溝間距離よりも小径に設定されている。

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のアクチュエータ本体を示す縦断面図、図３は、図１の中間歯車部を示す要部拡大図、図４は、図３の変形例を示す要部拡大図、図５は、図１の要部拡大図、図６は、ねじ軸の可動範囲を示す説明図、図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面図、図８は、図６の要部拡大図、図９（ａ）は、図１のスリーブを示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＸ−ＩＸ線に沿った横断面図、（ｃ）は、スリーブの背面図、図１０（ａ）は、図９のスリーブの底板を示す正面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った横断面図、（ｃ）は、底板の背面図である。

この電動リニアアクチュエータ１は、図１に示すように、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（図示せず）と、この電動モータのモータ軸３ａに取付けられた入力歯車３に噛合する中間歯車４と、入力歯車３と中間歯車４、およびこの中間歯車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、このボールねじ機構８を備えたアクチュエータ本体９とを備えている。

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の衝合部には、ねじ軸１０を収容するための袋孔１１、１２が形成されている。

電動モータのモータ軸３ａは、その端部に入力歯車３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に装着された深溝玉軸受からなる転がり軸受１３によって回転自在に支持されている。平歯車からなる中間歯車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１８にキー１４を介して一体に固定されている。

駆動軸７は、ボールねじ機構８を構成するねじ軸１０と一体に構成され、この駆動軸７の一端部（図中右端部）に係止ピン１５、１５が植設されている。また、第２のハウジング２ｂの袋孔１２には後述するスリーブ１７が嵌合され、このスリーブ１７の内周に軸方向に延びる凹溝１７ａ、１７ａが研削加工によって形成されている。そして、凹溝１７ａ、１７ａは周方向に対向して配設されてねじ軸１０の係止ピン１５、１５がそれぞれ係合され、ねじ軸１０が、回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されている。なお、スリーブ１７は、円筒状のスリーブ本体３１と、このスリーブ本体３１の一端部に嵌着される底板３２から構成されている。

ボールねじ機構８は、図２に拡大して示すように、ねじ軸１０と、このねじ軸１０にボール１９を介して外挿されたナット１８とを備えている。ねじ軸１０は、外周に螺旋状のねじ溝１０ａが形成されている。一方、ナット１８は、内周にねじ軸１０のねじ溝１０ａに対応する螺旋状のねじ溝１８ａが形成され、これらねじ溝１０ａ、１８ａとの間に多数のボール１９が転動自在に収容されている。そして、ナット１８は、ハウジング２ａ、２ｂに対して、２つの支持軸受２０、２０を介して回転自在に、かつ軸方向移動不可に支承されている。２１は、ナット１８のねじ溝１８ａを連結して循環部材を構成する駒部材で、この駒部材２１によって多数のボール１９が無限循環することができる。

各ねじ溝１０ａ、１８ａ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１９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。

ナット１８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。

ナット１８の外周面１８ｂには減速機構６を構成する出力歯車５がキー１４を介して固定されると共に、この出力歯車５の両側に２つの支持軸受２０、２０が所定のシメシロを介して圧入されている。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２０、２０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２０、２０は、両端部にシールド板２０ａ、２０ａが装着された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。

また、本実施形態では、ナット１８を回転自在に支持する支持軸受２０が同じ仕様の深溝玉軸受で構成されているので、前述した駆動軸７からスラスト荷重および出力歯車５を介して負荷されるラジアル荷重の両方を負荷することができると共に、組立時に誤組み防止のための確認作業を簡便化することができ、組立作業性を向上させることができる。なお、ここで、同じ仕様の深溝玉軸受とは、軸受の内径、外径、幅寸法をはじめ、転動体サイズ、個数および軸受内部すきま等が同一なものを言う。

また、一対の支持軸受２０、２０のうち一方の支持軸受２０がリング状の弾性部材からなるワッシャ２７を介して第１のハウジング２ａに装着されている。このワッシャ２７は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されたウェーブワッシャからなる。そして、その内径Ｄが支持軸受２０の内輪外径ｄよりも大径に形成されている。これにより、一対の支持軸受２０、２０の軸方向ガタをなくすことができ、円滑な回転性能を得ることができると共に、ワッシャ２７が、支持軸受２０の外輪のみに当接して回転輪となる内輪とは干渉しないため、逆スラスト荷重が生じてナット１８が第１のハウジング２ａ側に押し付けられても支持軸受２０の内輪がハウジング２ａに当接して摩擦力が上昇するのを防止し、ロック状態になるのを確実に防止することができる。

ここで、減速機構６を構成する中間歯車４について説明する。図３に示すように、歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに植設され、中間歯車４は、転がり軸受２３を介してこの歯車軸２２に回転自在に支承されている。歯車軸２２の端部のうち、例えば、第１のハウジング２ａ側の端部を圧入する場合、第２のハウジング２ｂ側の端部をすきま嵌めに設定することにより、ミスアライメント（組立誤差）を許容して円滑な回転性能を確保することができる。転がり軸受２３は、中間歯車４の内径４ａに圧入される鋼板プレス製の外輪２４と、保持器２５を介して外輪２４に転動自在に収容された複数の針状ころ２６とを備えた、所謂シェル型の針状ころ軸受で構成されている。これにより、軸受の入手性が高く、低コスト化を図ることができる。

また、中間歯車４の両側にはリング状のワッシャ２８、２８が装着され、中間歯車４が直接第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに接触するのを防止している。ここで、中間歯車４の歯部４ｂの幅が歯幅よりも小さく形成されている。これにより、ワッシャ２８との接触面積を小さくすることができ、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができる。ここで、ワッシャ２８は、強度や耐摩耗性が高いオーステナイト系ステンレス鋼板、あるいは防錆処理された冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成された平ワッシャからなる。なお、これ以外にも、例えば、黄銅や焼結金属、または、ＧＦ（グラス繊維）等の繊維状強化材が所定量充填されたＰＡ（ポリアミド）６６等の熱可塑性の合成樹脂で形成されていても良い。

さらに、転がり軸受２３の幅が中間歯車４の歯幅よりも小さく設定されている。これにより、摩擦による軸受側面の摩耗や変形を防止することができ、円滑な回転性能を得ることができる。

図４に、図３の変形例を示す。歯車軸２２は第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに植設され、中間歯車２９は、滑り軸受３０を介してこの歯車軸２２に回転自在に支承されている。本実施形態では、中間歯車２９は、歯部２９ｂの幅が歯幅と同一に形成されると共に、滑り軸受３０は、中間歯車２９の内径２９ａに圧入され、グラファイト微粉末を添加した多孔質金属からなる含油軸受（ＮＴＮ商品名；ベアファイト（登録商標））で構成されている。そして、中間歯車２９の歯幅よりも大きく設定されている。これにより、ワッシャを装着しなくても中間歯車２９が第１、第２のハウジング２ａ、２ｂに接触して摩耗するのを防止し、回転時の摩擦抵抗を抑えて円滑な回転性能を得ることができると共に、部品点数増加を抑えて低コスト化を図ることができる。なお、滑り軸受３０は、これ以外にも、例えば、射出成形を可能にした熱可塑性ポリイミド樹脂で形成されていても良い。

本実施形態では、図５に示すように、第２のハウジング２ｂの袋孔１２の開口部に環状溝３３が形成され、この環状溝３３に装着された穴用の止め輪３４によってスリーブ１７の軸方向の抜け止めがなされている。止め輪３４は冷間圧延鋼板からプレス加工にて形成され、スリーブ１７の端面を押圧するように装着されていると共に、第２のハウジング２ｂの環状溝３３に装着する際にコンタミが発生するのを防止するため、角部が丸められエッジが除去されている。これにより、スリーブ１７の軸方向のガタを確実に防止することができる。なお、止め輪３４の内径Ｈｓは、係止ピン１５の全高さＨｐより大径に設定されている。そして、図６に示すように、ねじ軸１０（７）が図中左側（矢印にて示す）に移動しても止め輪３４に干渉することなく、ナット１８の端面に当接するように設定されている。これにより、干渉による止め輪３４の脱落を確実に防止することができると共に、ねじ軸１０の可動範囲Ｌを精度良く管理することができ、信頼性を高めることができる。また、図７に示すように、止め輪３４とスリーブ１７の当接面が完全な円形となるため、止め輪３４の装着位置に拘わらず、止め輪３４の全ての回転位相で有効となり、両者の当接を確実にすることができる。

また、図８に示すように、係止ピン１５がスリーブ１７の凹溝１７ａ、１７ａから脱落しないように、ナット１８とスリーブ１７との間隔が設定されると共に、ナット１８の端部にテーパ状の面取り部１８ｃが形成され、この面取り部１８ｃの端面側の外径が凹溝１７ａ、１７ａの溝間距離よりも小径に設定されている。特に、ナット１８とスリーブ１７との間隔を係止ピン１５の半径よりも小さくすることにより、確実に係止ピン１５がスリーブ１７の凹溝１７ａ、１７ａから脱落するのを防ぐことができる。これにより、ナット１８が止め輪３４やスリーブ１７に干渉することなく、スリーブ１７に接近させて配置することができ、コンパクト化を図ることができる。

ここで、スリーブ１７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（ＭｅｔａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ）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。

前記金属粉として、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。スリーブ１７は、浸炭焼入れおよび焼戻し温度を調整して行われる。また、スリーブ１７の材料としてこれ以外にも、Ｎｉが３．０〜１０．０ｗｔ％含有し、加工性、耐食性に優れた材料（日本粉末冶金工業規格のＦＥＮ８）、あるいは、Ｃが０．０７ｗｔ％、Ｃｒが１７ｗｔ％、Ｎｉが４ｗｔ％、Ｃｕが４ｗｔ％、残りがＦｅ等からなる析出硬化系ステンレスＳＵＳ６３０であっても良い。このＳＵＳ６３０は、固溶化熱処理で２０〜３３ＨＲＣの範囲に表面硬さを適切に上げることができ、強靭性と高硬度を確保することができる。

ねじ軸１０を回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持するスリーブ１７は、第２のハウジング２ｂの袋孔１２に嵌合されるが、このスリーブ１７はカップ状に形成され、図９に示すように、円筒状のスリーブ本体３１と、このスリーブ本体３１の一端部に嵌着される底板３２とで構成されている。そして、袋孔１２の底部に密着するまで嵌合されている。このスリーブ本体３１のスリーブ本体３１の内周に軸方向に延びる凹溝１７ａ、１７ａが研削加工によって形成され、スリーブ本体３１の外周には対向する位置に平坦面３５、３５が形成されている。なお、この平坦面３５は凹溝１７ａ、１７ａと略直交する位置に形成されている。これにより、薄肉となる部分をなくし、スリーブ１７自体の強度を確保することができると共に、２体構造によりスリーブ１７の構造が簡素化され、量産性が一段と向上する。

スリーブ１７の底板３２は、図１０に示すように、スリーブ本体３１の形状に沿った形状に形成され、スリーブ本体３１の端部に嵌合される側面に一対の突起３２ａ、３２ａが一体に形成されている。これらの突起３２ａ、３２ａがスリーブ本体３１の凹溝１７ａ、１７ａに係合することにより底板３２がスリーブ本体３１に嵌着される。

一方、凹溝１７ａに係合する係止ピン１５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼あるいはＳＣｒ４３５等の浸炭軸受鋼で形成され、その表面には、炭素含有量０．８０ｗｔ％以上、５８ＨＲＣ以上の浸炭窒化層が形成されている。なお、係止ピン１５に針状ころ軸受に使用される針状ころを適用することにより、５８ＨＲＣ以上の表面硬さが得られ、耐摩耗性が優れていると共に、入手性が良く、低コスト化を図ることができる。

ここで、図７に示すように、第２のハウジング２ｂの袋孔１２には、スリーブ１７の平坦面３５、３５に対応して平面部３６、３６が形成されている。そして、この平面部３６とスリーブ１７の平坦面３５が嵌合することによって、スリーブ１７の回り止めがなされている。これにより、スリーブ１７の形状が簡素化でき、軽量化を図りつつ、加工工数の削減による低コスト化ができると共に、第２のハウジング２ｂの損傷と摩耗の低減を図ると共に、耐久性と強度を高めて信頼性の向上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。なお、ここでは、スリーブ１７の平坦面３２は対向する２面とされているが、負荷されるトルクによって１面であっても良い。

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。

本発明に係る電動リニアアクチュエータは、一般産業用の電動機、自動車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。

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入力歯車
３ａモータ軸
４、２９中間歯車
４ａ、２９ａ中間歯車の内径
４ｂ、２９ｂ歯部
５出力歯車
６減速機構
７駆動軸
８ボールねじ機構
９アクチュエータ本体
１０ねじ軸
１０ａ、１８ａねじ溝
１１、１２袋孔
１３、２３転がり軸受
１４キー
１５係止ピン
１７スリーブ
１７ａ凹溝
１８ナット
１８ｂナットの外周面
１８ｃナットの面取り部
１９ボール
２０支持軸受
２０ａシールド板
２１駒部材
２２歯車軸
２４外輪
２５保持器
２６針状ころ
２７、２８ワッシャ
３０滑り軸受
３１スリーブ本体
３２底板
３２ａ突起
３３環状溝
３４止め輪
３５平坦面
３６平面部
５０電動リニアアクチュエータ
５１ハウジング
５１ａ空洞部
５１ｂシリンダ部
５１ｃ流体出口
５１ｄ段部
５１ｅ案内溝
５１ｆ案内溝の側面
５２ねじ軸
５２ａ雄ねじ溝
５２ｂ丸軸部
５２ｃフランジ部
５３軸受
５３ａ内輪
５３ｂ外輪
５４止め輪
５５間座
５６板ばね
５７ナット
５７ａ雌ねじ溝
５７ｂ矩形板状部
５７ｃ矩形板状部の側面
５７ｄチューブ
５７ｅブラケット
５７ｆねじ
５８ボール
５９ピストン部材
５９ａ周溝
６０Ｏリング
Ｄワッシャの内径
ｄ支持軸受の内輪外径
Ｌねじ軸の可動範囲
δ 矩形板状部の側面と案内溝の対向する側面との間のすきま

Claims

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、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、前記ハウジングに対して回転不可に、かつ軸方向移動可能に支持されたねじ軸とで構成された電動リニアアクチュエータにおいて、
前記ハウジングに形成された袋孔に前記ねじ軸を回り止めするスリーブが軸方向に固定され、このスリーブの内周に軸方向に延びる凹溝が形成され、前記ねじ軸の端部に植設された係止ピンが前記凹溝に係合されると共に、
前記ナットの端部が前記袋孔に入り込み、前記スリーブの端面に対向し、
前記ナットの端部にテーパ状の面取り部が形成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。
前記ナットとスリーブとの間隔が前記係止ピンの半径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。
前記ハウジングに環状溝が形成され、この環状溝に装着された穴用の止め輪によって前記スリーブが抜け止めされると共に、前記止め輪の内径が前記係止ピンの全高さより大径に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。
前記ナットの端部の面取り部における端面側の外径が前記止め輪の内径よりも小径に設定されている請求項３に記載の電動リニアアクチュエータ。
前記止め輪の角部が丸められてエッジが除去されている請求項３または４に記載の電動リニアアクチュエータ。