JP6254040B2 - 伸縮アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、電動機の回転運動を出力ロッドの往復直線運動に変換する送りねじ機構を備える伸縮アクチュエータに関する。

従来技術として、例えば、特許文献１には、ホイールガイド部材の長さを調節するために、モータの回転運動をプッシュロッド（出力軸）の往復直線運動に変換するボールねじ機構が開示されている。

このボールねじ機構は、プッシュロッドと一体に同軸に形成されるボールねじ軸と、ボールねじ軸に外嵌されるねじ付ナットと、ボールねじ軸とねじ付ナットとの間で転動する複数のボールとから構成されている。

特表２０１２−５１１４６５号公報

ところで、特許文献１に開示された構造では、ボールねじ機構が用いられているが、製造コストを削減するために、ボールねじ軸に代替して、例えば、台形ねじ等の送りねじ機構に置き換える必要がある。

送りねじ機構を用いた場合、例えば、送りねじ軸と送りナットとの摺動部位における発熱等に起因して、送りねじ軸と送りナットとの間に介在するグリスの性状が劣化するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、グリスの性状の劣化を回避することが可能な伸縮アクチュエータを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、ねじ部を有する送りねじ軸と前記ねじ部に螺合する送りナットとからなり、電動機の回転運動を往復直線運動に変換する送りねじ機構と、前記送りねじ機構によって変位する出力ロッドとを備える伸縮アクチュエータにおいて、前記ねじ部は、山部と谷部とから構成される雄ねじを有し、前記送りねじ軸は、前記送りねじ軸の軸方向に沿った中間部に形成され、前記山部が形成されていない溝部と、前記溝部を挟んだ両側で該溝部に最も近接する前記山部と前記溝部との間に位置し、前記送りナットに形成される雌ねじと非接触で略テーパ状に形成されるテーパ部と、を有し、前記溝部の底面の深さ（Ｄ１）は、前記谷部の深さ（Ｄ２）と同じ、又は、前記谷部の深さ（Ｄ２）よりも深く形成され（Ｄ１≧Ｄ２）、前記溝部には、グリスが充填されることを特徴とする。

本発明によれば、グリスが充填される溝部と、送りねじ軸と送りナット部とのねじ同士が噛み合う摺動部位である発熱源との間にテーパ部が介在することにより、溝部を発熱源から離間する位置（遠ざかる位置）に配置することができる。この結果、本発明では、グリスの性状の劣化を好適に回避することができる。

また、本発明によれば、溝部を間に挟んだ両端側が、送りナットのねじ面によって常時閉塞されている。このため、本発明では、送りねじ軸に対する送りナットの軸方向の移動範囲（最大移動範囲）におけるグリスの排出量を抑制し、良好な潤滑状態を長期間にわたって維持することができる。

さらに、本発明によれば、グリス自体の自重、送りねじ軸の回転運動による遠心力、及び、外部から送りねじ軸に伝達される振動によって、溝部内に充填されたグリスが、送りナット側のねじ面に付着し易くなる。このため、余分なグリスは、溝部内に再度回収され、簡素な構造で適量のグリスを、送りねじ軸と送りナットとの間に供給することができる。

さらにまた、本発明によれば、送りねじ軸と送りナットとの摺動部位を良好な潤滑状態に保持することで、静摩擦係数と動摩擦係数との差を小さくすることができる。この結果、本発明では、スティックスリップ現象の発生を抑制すると共に、異音の発生を低減することができる。

さらにまた、本発明によれば、安定して低い摩擦係数が得られるため、送りねじ軸と送りナットとの摺動部位における発熱量を抑制することができる。このため、本発明では、送りねじ軸と送りナットとの摺動部位の温度上昇を抑制し、安定した潤滑状態が得られると共に、ねじ効率の安定化を達成することができる。これにより、本発明では、電動機における消費電力を低減させ、電動機を小型化することができることから、製造コストを低減することができる。

また、本発明は、前記伸縮アクチュエータは、車両のサスペンション装置を構成するアームに搭載されるアクチュエータであり、前記溝部は、前記送りナットが一側へ最大に移動した状態、及び、前記一側の反対側の他側へ最大に移動した状態のいずれの状態であっても、前記送りナットによって被覆された位置にあり、前記送りナットの移動量（Ｓ）は、前記送りナットの軸方向の全長（Ｌ）よりも小さく設定される（Ｓ＜Ｌ）ことを特徴とする。

本発明によれば、送りナットの移動量（Ｓ）が、送りナットの軸方向の全長（Ｌ）よりも小さく設定されているため（Ｓ＜Ｌ）、送りナットの移動量が一側及び他側で最大の場合であっても、溝部が送りナット内に位置して送りナットによって被覆された状態にある。これにより、溝部が外部に露呈することを好適に回避することができる。

車両のサスペンション装置を構成するアームに搭載されるアクチュエータには、例えば、引っ張り荷重、圧縮荷重、捩じり荷重等の種々の荷重が付与される。本発明では、送りナットの最大移動量の範囲内において、溝部が送りナットによって常時被覆された状態にあり、圧縮・引っ張りの軸方向荷重や曲げ荷重に対して、送りナットが送りねじ軸の強度的負担を担っている。また、捩じり荷重に対しては、摩擦係数が安定するため、従来技術と比較して摩擦トルクの入力が抑制されて応力を低減することができる。この結果、本発明では、サスペンション装置のアームに搭載されるアクチュエータに対して好適に適用することが可能となる。

本発明では、グリスの性状の劣化を回避することが可能な伸縮アクチュエータを得ることができる。

本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータが組み込まれたリヤサスペンション装置の斜視図である。 図１の矢印Ａ方向からみた矢視図である。 本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータの軸線方向に沿った縦断面図である。 図３に示す送りねじ機構の一部拡大断面図である。 トーコントロールアクチュエータを構成する遊星歯車機構の分解斜視図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大縦断面図である。 （ａ）は、キャリア側から見た弾性カップリングの拡大正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った拡大断面図、（ｃ）は、（ａ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線に沿った拡大断面図である。 雌ねじ部材の移動量と全長との関係を示す説明図である。 グリス保持溝内に保持されたグリスが外部への流出が阻止される状態を示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、雄ねじ部材の製造工程を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、送りねじ機構の組立工程を示す断面図である。 ねじの摺動部位とグリス保持溝との位置関係を示す説明図である。 グリス保持溝内に充填されたグリスの拡散状態を示す説明図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータが組み込まれたリヤサスペンション装置の斜視図、図２は、図１の矢印Ａ方向からみた矢視図である。なお、各図中に矢印で示される、「前後」は、車両の前後方向を示し、「上下」は、車両の上下方向（鉛直方向）を示し、「左右」は、左右方向（車幅方向）を示している。

図１及び図２に示されるリヤサスペンション装置１０は、ダブルウィッシュボーン式からなり、図示しない四輪操舵車両の左後輪に配置されている。このリヤサスペンション装置１０は、後輪Ｗを回転自在に支持するナックル１２と、ナックル１２を上下動可能に車体フレームに連結するアッパアーム１４及びロアアーム１６と、後輪Ｗのトー角を制御すべくナックル１２及び図示しない車体フレームを連結するトーコントロールアクチュエータ（伸縮アクチュエータ）１８と、後輪Ｗの上下動を緩衝する懸架ばね付きダンパ２０を含んで構成されている。

アッパアーム１４及びロアアーム１６の基端は、それぞれゴムブッシュジョイント２２ａ、２２ｂによって図示しない車体フレームに連結されている。アッパアーム１４及びロアアーム１６の先端は、それぞれボールジョイント２４ａ、２４ｂを介してナックル１２の上部及び下部に連結されている。

トーコントロールアクチュエータ１８の基端は、ゴムブッシュジョイント２６ａを介して図示しない車体フレームに連結されている。トーコントロールアクチュエータ１８の先端は、ゴムブッシュジョイント２６ｂを介してナックル１２の後部に連結されている。

懸架ばね付きダンパ２０の上端は、車体（図２に示すサスペンションタワーの上壁２８）に固定されている。懸架ばね付きダンパ２０の下端は、ゴムブッシュジョイント２６ｃを介してナックル１２の上部に連結されている。

トーコントロールアクチュエータ１８を伸長方向に駆動すると、ナックル１２の後部が車幅方向外側に押されて後輪Ｗのトー角がトーイン方向に変化する。一方、トーコントロールアクチュエータ１８を収縮方向に駆動すると、ナックル１２の後部が車幅方向内側に引っ張られて後輪Ｗのトー角がトーアウト方向に変化する。従って、図示しないステアリングホイールの操作による通常の前輪の操舵に加えて、車速やステアリングホイールの操舵角に応じて後輪Ｗのトー角を制御することで、車両の直進安定性能や旋回性能を向上させることができる。

次に、図３〜図６に基づいて、トーコントロールアクチュエータ１８の構造を以下詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態に係るトーコントロールアクチュエータの軸線方向に沿った縦断面図、図４は、図３に示す送りねじ機構の一部拡大断面図、図５は、トーコントロールアクチュエータを構成する遊星歯車機構の分解斜視図、図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大縦断面図、図７（ａ）は、キャリア側から見た弾性カップリングの拡大正面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った拡大断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線に沿った拡大断面図である。

図３及び図４に示されるように、トーコントロールアクチュエータ１８は、車体フレーム側に連結されるゴムブッシュジョイント２６ａが一体に設けられた第１ハウジング３０ａと、ナックル１２側に連結されるゴムブッシュジョイント２６ｂが一体に設けられた出力ロッド３２を伸縮自在に支持する第２ハウジング３０ｂとを備える。第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂの対向部は、シール部材３４を介してインロー嵌合した状態で、各々の結合フランジ３６ａ、３６ｂを複数のボルト３８で締結することにより一体的に結合されている。

第１ハウジング３０ａの内部の室４０ａには、駆動源となるブラシ付きのモータ（電動機）４２と、減速機として機能する遊星歯車機構４４（図５参照）とが収納されている。第２ハウジング３０ｂの内部の室４０ｂには、弾性カップリング４６と、台形ねじを用いた送りねじ機構４８とが収納されている。これらのモータ４２、遊星歯車機構４４、弾性カップリング４６、及び、送りねじ機構４８は、それぞれ、トーコントロールアクチュエータ１８の軸線Ｌ上に直列に配置されている。

モータ４２は、第１ハウジング３０ａ側に固定される環状のステータ５０と、ステータ５０内で回転可能に支持されるロータ５２とを備える。モータ４２の外郭は、フランジ５４を有するカップ状に形成されたヨーク５６と、ヨーク５６のフランジ５４に突き当てられて固定されるベアリングホルダ５８とによって構成されている。ロータ５２は、棒状の回転軸（モータ軸）６０を有する。回転軸６０の一端は、ヨーク５６の底部に設けられたボールベアリング６２ａに回転自在に支持されている。回転軸６０の他端は、ベアリングホルダ５８に設けられたボールベアリング６２ｂに回転自在に支持されている。

ベアリングホルダ５８の内面には、回転軸６０の外周面に係止されて回転軸６０と一体的に回転するコミュテータ６４に摺接するブラシ６６が支持されている。ブラシ６６から延在してブラシ６６と電気的に接続される導線６８は、第１ハウジング３０ａに設けられたグロメット７０を介して第１ハウジング３０ａの外部に引き出されている。

図３及び図５に示されるように、遊星歯車機構４４は、第１ハウジング３０ａの略円筒状の開口部７２内に嵌合して固定されるリングギヤ７４と、モータ４２の回転軸６０の先端に直接形成されたサンギヤ７６と、リングギヤ７４よりも小径で略円板状に形成されるキャリア７８と、キャリア７８の支持孔１０２に圧入されて片持ち支持される３本のピニオンピン８０と、各ピニオンピン８０を介して回転自在に支持され、リングギヤ７４及びサンギヤ７６に対して同時に噛合する３つのピニオン８４とから構成されている。遊星歯車機構４４は、入力部材であるサンギヤ７６の回転運動を、出力部材であるキャリア７８に対して減速して伝達する機能を有する。

遊星歯車機構４４の出力部材であるキャリア７８は、送りねじ機構４８の入力部材である入力フランジ８６と弾性カップリング４６を介して連結されている。

キャリア７８は、略円板状を呈し、弾性カップリング４６に対向する円形状の第１端面７９と、第１端面７９の反対側でピニオン８４側に臨む円形状の第２端面８１とを有する。キャリア７８の第１端面７９には、４個の爪部８５が周方向に沿って等角度離間して配置されていると共に、軸線Ｌ方向に沿って突出している。

図５に示されるように、弾性カップリング４６は、例えば、シリコーンゴム等のゴム体や樹脂体等で形成されている。この弾性カップリング４６は、単一の環状部４６ａと、複数の腕部４６ｂとが一体的に構成されている。環状部４６ａは、リング状からなり、その中心に円形の貫通孔９２が形成されている。複数（図５中では８つを例示）の腕部４６ｂは、環状部４６ａの外周面に所定角度だけ離間して配置され、環状部４６ａの外周面から半径外方向に放射状に突出するように配置されている。互いに隣接する腕部４６ｂ、４６ｂの間には、正面視して略Ｖ字状の溝部からなる谷部４６ｃが設けられている。

弾性カップリング４６の貫通孔９２には、コイルスプリング９４が挿通されている。このコイルスプリング９４の一端は、キャリア７８に当接し、コイルスプリング９４の他端は、入力フランジ８６に当接している（図３参照）。コイルスプリング９４のばね力によってキャリア７８と入力フランジ８６とが互いに離間する方向に付勢されている。

弾性カップリング４６の腕部４６ｂの先端側には、複数の突出部９６が設けられている。複数の突出部９６は、周方向に略等角度離間して８つ配置されている。８つの突出部９６のうち、キャリア７８と対向する腕部４６ｂの側面には、隣接する腕部４６ｂの１つおきに４本の突出部９６ａがそれぞれ突出して配置され、入力フランジ８６と対向する腕部４６ｂの側面には、隣接する腕部４６ｂの１つおきに４本の突出部９６ｂがそれぞれ配置されている。

換言すると、弾性カップリング４６の腕部４６ｂの先端側には、８つの突出部９６のうち、キャリア７８側に向かって突出する突出部９６ａと、入力フランジ８６側に向かって突出する突出部９６ｂとが交互に配置されている。キャリア７８側に向かって突出する突出部９６ａは、キャリア７８の第１端面７９と当接可能に設けられていると共に、入力フランジ８６側に向かって突出する突出部９６ｂは、入力フランジ８６の対向面９８と当接可能に設けられている。

図３に示されるように、入力フランジ８６は、略円板状からなり、その外周部の表裏両面を一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂに挟持されることで、回転自在に支持されている。一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂは、第２ハウジング３０ｂの内周面に締結される環状のロックナット９０により第２ハウジング３０ｂに保持されている。一対のスラストベアリング８８ａ、８８ｂのうち、一方のスラストベアリング８８ａは、第２ハウジング３０ｂと入力フランジ８６との間のスラスト荷重を支持し、他方のスラストベアリング８８ｂは、ロックナット９０と入力フランジ８６との間のスラスト荷重を支持する。

図５に示されるように、軸線Ｌ方向においてキャリア７８と対向する入力フランジ８６の対向面９８には、４個の爪部１００が周方向に沿って等角度離間して配置されていると共に、弾性カップリング４６側（キャリア７８側）に向かって所定長だけ突出している。なお、キャリア７８の第１端面７９に設けられる４個の爪部８５と、入力フランジ８６の対向面９８に設けられる４個の爪部１００とは、周方向においてその位相が約４５度だけずれるように配置されている（図６参照）。

さらに、図７（ａ）に示されるように、弾性カップリング４６の腕部４６ｂの径方向外端部には、キャリア７８側と入力フランジ８６側とに向かって交互に突出する複数の突出部９６が設けられている。この場合、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示されるように、複数の突出部９６が支点となって腕部４６ｂを弾性変形（撓曲）させる。このとき支点となる突出部９６に発生する反力が、入力フランジ８６を基準としてキャリア７８を軸線Ｌ方向に付勢することで、キャリア７８の倒れを防止することができる。なお、図６に示されるように、複数の突出部９６ａ、９６ｂは、キャリア７８の爪部８５と入力フランジ８６の爪部１００との間に周方向に沿って配置されている。

ピニオンピン８０とピニオン８４との間には、例えば、すべり軸受けやニードル軸受け等の軸受部材（図示せず）が介装されている。この軸受部材によって回転自在に支持されるピニオン８４の厚さは、ピニオンピン８０の軸方向の長さよりも大きく設定されている。このため、ピニオン８４の端面（外周に形成された歯部と略直交する面）が、キャリア７８の第２端面８１とリングギヤ７４の内径フランジ部７４ａとの間で挟持されることによって、ピニオン８４の取付姿勢を制御することができる。

弾性カップリング４６の８つの谷部４６ｃには、キャリア７８の４個の爪部８５が一つおきに係合すると共に、キャリア７８の爪部８５と異なる位相で、入力フランジ８６の４個の爪部１００が一つおきに係合する。すなわち、図６に示されるように、弾性カップリング４６の８つの谷部４６ｃには、キャリア７８の爪部８５と入力フランジ８６の爪部１００とが周方向に沿って交互に係合する。

従って、キャリア７８の回転トルクは、キャリア７８の爪部８５から、弾性カップリング４６の腕部４６ｂと、入力フランジ８６の爪部１００を介して、入力フランジ８６に伝達される。その際、弾性体で構成された弾性カップリング４６が、その弾発力によって弾性変形することで、キャリア７８及び入力フランジ８６間の軸線のズレ（芯ズレ）を吸収すると共に、回転トルクの急変を吸収して円滑な動力伝達を遂行することができる。

図５に示されるように、キャリア保持部材１０６は、金属板をプレス加工したものであり、図示しないボルトを介してリングギヤ７４に締結される。このキャリア保持部材１０６は、環状の平板からなる本体部１０６ａと、本体部１０６ａの内周を断面Ｌ字状に折り曲げたフランジ部１０６ｂとを有する。

図３に示されるように、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向の中間部の内周面には、第１スライドベアリング１０８ａが固定されている。また、第２ハウジング３０ｂの軸線Ｌ方向の端部に螺合するエンド部材１１０の内周面には、第２スライドベアリング１０８ｂが固定されている。この第１スライドベアリング１０８ａ及び第２スライドベアリング１０８ｂによって、出力ロッド３２が軸線Ｌ方向に沿って摺動自在に支持されている。

送りねじ機構４８は、入力フランジ８６の回転運動を出力ロッド３２の往復直線運動に変換する機能を有する。図３に示されるように、この送りねじ機構４８は、入力フランジ８６と一体に形成され外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部材（送りねじ軸）１１２と、雄ねじ部材１１２の雄ねじと螺合する雌ねじを内周面の一部に有し、中空の出力ロッド３２の内周面に嵌合して出力ロッド３２に固定される雌ねじ部材（送りナット）１１４とを備える。

図４に示されるように、雌ねじ部材１１４は、略円筒体からなり、ロックナット１１５を介して出力ロッド３２の内周面に固定されている。雌ねじ部材１１４の内周面には、雌ねじ部１１７ａが設けられている。雌ねじ部１１７ａは、山部１２１と谷部１２３と有する。

雄ねじ部材１１２の外周面には、雄ねじ部１１２ａが設けられている。この雄ねじ部１１２ａは、断面略台形状で半径外方向に向かって突出する山部１２９と、断面略台形状で半径内方向に窪んで形成される谷部１３１とを有する。

雄ねじ部材１１２には、雄ねじ部材１１２と雌ねじ部材１１４との間に充填されたグリスＧを保持するグリス保持溝２００が形成されている。このグリス保持溝２００は、溝低である底面２０２と、底面２０２を挟んだ両側に対向して形成されるテーパ部２０４とから構成されている。グリス保持溝２００は、雄ねじ部材１１２の外周面に対し、少なくとも、半周から一周にわたって連続して形成され、又は、雄ねじ部材１１２の外周面の周方向に沿って１箇所若しくは複数箇所離間して形成されることが好ましい。

また、グリス保持溝２００は、雌ねじ部材１１４の摺動長さ（摺動範囲）Ｘの中央（中間部）に位置し（後記する図８参照）、雄ねじ部材１１２の外周の略一周にわたる周面で形成されている。なお、グリス保持溝２００は、「山部が形成されていない溝部」として機能するものである。

テーパ部２０４は、不完全ねじ部１２９ａの頂部とグリス保持溝２００の底面２０２との間に位置し、グリス保持溝２００の底面２０２に向かって溝幅が徐々に狭くなるように形成されている。不完全ねじ部１２９ａは、グリス保持溝２００を挟んだ軸方向の両側で該グリス保持溝２００に最も近接する山部である。テーパ部２０４は、雄ねじ部材１１２の外周面に対し、少なくとも、一周以上形成されることが好ましい。

このテーパ部２０４と、雌ねじ部材１１４に形成される雌ねじ部１１７ａの山部１２１の頂部との間には、クリアランス２０６が形成されている。このクリアランス２０６により、雌ねじ部１１７ａの山部１２１の頂部とテーパ部２０４とが、非接触状態に形成されている。なお、雄ねじ部材１１２の山部１２９において、グリス保持溝２００を間に挟んだ両側の山部のみが不完全ねじ部１２９ａとして形成されており、他の山部１２９は、完全ねじ部として形成されている。不完全ねじ部１２９ａの頂部の高さは、完全ねじ部の頂部の高さよりも低く形成されている。

図４に示されるように、雄ねじ部１１２ａの山部１２９の頂部からグリス保持溝２００の底面２０２までの深さ（Ｄ１）は、雄ねじ部１１２ａの谷部１３１の深さ（Ｄ２）よりも深く形成されている（Ｄ１＞Ｄ２）。なお、本実施形態では、グリス保持溝２００の底面２０２までの深さ（Ｄ１）が、雄ねじ部１１２ａの谷部１３１の深さ（Ｄ２）よりも深く形成しているが、これに限定されるものではなく、グリス保持溝２００の底面２０２までの深さ（Ｄ１）が、谷部の深さ（Ｄ２）と同じであってもよい（Ｄ１＝Ｄ２）。また、グリス保持溝２００の底面２０２までの深さ（Ｄ１）は、深い方がグリスＧを多量に保持することができるので、強度・耐久性の設計上可能な範囲で深いほうが望ましい。

図８は、雌ねじ部材の移動量と全長との関係を示す説明図である。なお、図８において、雌ねじ部材及び雄ねじ部材を、便宜上、簡略化して描出している。

図８において、実線で示す雌ねじ部材１１４は、一側へ最大に移動した状態（一側への最大移動量）を示したものであり、二点鎖線で示す雌ねじ部材１１４は、一側と反対側の他側へ最大に移動した状態（他側への最大移動量）を示している。雌ねじ部材１１４の移動量Ｓは、雌ねじ部材１１４の軸方向に沿った全長Ｌよりも小さく設定されている（Ｓ＜Ｌ）。

このような関係に設定することで、雌ねじ部材１１４が一側及び他側へ最大に移動した場合であっても、確実にグリス保持溝２００が雌ねじ部材１１４から外側（外部）に露出することを回避することができる（Ｌ≧Ｓ＋グリス保持溝幅）。

なお、雄ねじ部材１１２の外周面に形成されるグリス保持溝２００の位置は、グリス保持溝２００の溝中心が、図８に示されるように、雌ねじ部材１１４の一側の最大移動量及び他側の最大移動量である摺動範囲Ｘの中央位置（Ｘ／２）であることが好ましい。

図９は、グリス保持溝内に保持されたグリスが外部への流出が阻止される状態を示す説明図である。
図９に示されるように、グリス保持溝２００は、該グリス保持溝２００を挟む雌ねじ部材１１４の一組の山部１２１によって閉塞されている。すなわち、グリス保持溝２００内に保持されたグリスＧは、クリアランス２０６を介して、不完全ねじ部１２９ａと、該不完全ねじ部１２９ａに隣接する完全ねじ部１２９ｂとの間の谷部１３１側へ矢印方向に沿って流出しようとする。しかしながら、雌ねじ部材１１４の山部１２１と不完全ねじ部１２９ａの頂部から完全ねじ部１２９ｂ側へ立ち下がる壁面とが当接しているため（図９中の×印参照）、完全ねじ部１２９ｂ側へのグリスＧの流出が抑制される。このため、グリスＧは、グリス保持溝２００から外側への流出が抑制されている。

この点に関し、従来の送りねじ構造では、組立時にグリスを塗布しても、グリスは摺動区間Ｘ（図８参照）の左右外側に押し出されてしまい、組立当初の塗布の状態が長く続くことはない。このため、ねじの摺動面は、境界潤滑領域で接触状態が固定潤滑に近い状態となる。従って、従来の送りねじ構造では、速度の低い領域で摩擦係数が上昇し、動き出したとき（速度の高い領域）の摩擦係数との差が大きくなる。これにより、組立当初は発生しなかったスティックスリップ現象が使用回数の増加に伴って発生し易くなる。これに伴って、従来の送りねじ構造では、断続的な異音が発生し、商品性が悪化したり、また、動力伝達部にはスティックスリップ現象による繰り返し荷重が入力されてしまうので、耐久性を劣化させる。このため、従来の送りねじ構造では、上記の点を見込んで強度設計をしなければならず、システムが大型化する不具合がある。

これに対して、本実施形態では、余分なグリスＧは、グリス保持溝２００及び不完全ねじ部１２９ａで構成される空間内に概ね留まるので、従来のように、ねじ摺動面からグリスＧが途切れてしまうことを抑制することができる。

図３に戻って、出力ロッド３２の外周には、環状のストッパ１１６が装着されている。出力ロッド３２が伸長方向に向かって最大位置まで変位したとき、ストッパ１１６が第２ハウジング３０ｂに固定されたエンド部材１１０と当接することにより、その変位が規制されてストッパ機能が発揮される。このストッパ１１６を設けることにより、出力ロッド３２が第２ハウジング３０ｂから脱落することを確実に防止することができる。

第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２の間には、第２ハウジング３０ｂと出力ロッド３２との隙間内に水（水分）や塵埃等が進入することを防止するためにシール機構が設けられている。このシール機構は、伸縮可能な蛇腹部を有するゴム製のブーツ１２０と、ブーツ１２０の両端の嵌合部を締結する異径のバンド１２２ａ、１２２ｂとから構成されている。ブーツ１２０の一端部は、第２ハウジング３０ｂの端部外周面に形成される環状段部１１８に嵌合され、ブーツ１２０の他端部は、出力ロッド３２に形成された環状溝１１９に嵌合するように設けられている。

出力ロッド３２が伸長変位すると、第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂ内の室４０ａ、４０ｂの容積が増加し、これとは反対に出力ロッド３２が収縮変位すると、第１ハウジング３０ａ及び第２ハウジング３０ｂ内の室４０ａ、４０ｂの容積が減少する。このため、室４０ａ、４０ｂ内の圧力が変動してトーコントロールアクチュエータ１８の円滑な作動を妨げるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、中空の出力ロッド３２の内部空間とブーツ１２０の内部空間とが、出力ロッド３２に形成された通気孔１２４を介して連通しているため、圧力変動がブーツ１２０の変形により緩和され、トーコントロールアクチュエータ１８を円滑に作動させることができる。

第２ハウジング３０ｂには、トーコントロールアクチュエータ１８を伸縮制御する際、出力ロッド３２のストローク位置（変位量）を検出して図示しない制御装置に検出信号をフィードバックするストロークセンサ１２６が配設されている。このストロークセンサ１２６は、出力ロッド３２の外周面にボルト１２８を介して固定される永久磁石１３０と、永久磁石１３０の位置を磁気的に検出するコイル等の検出部１３２が収納されたセンサ本体１３４とを備える。第２ハウジング３０ｂには、出力ロッド３２の変位に伴って永久磁石１３０との干渉を回避するために、軸線Ｌ方向に延在する長溝（開口）１３６が形成されている。

本実施形態に係るトーコントロールアクチュエータ１８が組み付けられたリヤサスペンション装置１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

図３において、後輪Ｗのトー角を変更すべく図示しない制御装置から出力される駆動信号に基づいてモータ４２を駆動すると、モータ４２の回転軸６０に形成されたサンギヤ７６の回転運動が、遊星歯車機構４４（サンギヤ７６と同時に噛合するリングギヤ７４及びピニオン８４）で減速されてキャリア７８に出力される。キャリア７８の回転運動は、弾性カップリング４６を介して入力フランジ８６に伝達され、入力フランジ８６と一体的に連結された雄ねじ部材１１２を回転させる。雄ねじ部材１１２が回転すると、雄ねじ部材１１２に螺合する雌ねじ部材１１４が軸線Ｌ方向に変位し、雌ねじ部材１１４に連結された出力ロッド３２が第２ハウジング３０ｂから進退動作することで、トーコントロールアクチュエータ１８が伸縮して後輪Ｗのトー角が変更される。

次に、本実施形態で使用される送りねじ機構４８の製造方法について説明する。
図１０（ａ）〜（ｄ）は、雄ねじ部材の製造工程を示す断面図である。
図１０（ａ）に示されるように、成形品である雄ねじ部材１１２の成形素材３００は、略円柱体からなり、その中央には、成形後にグリス保持溝２００となる断面テーパ状の切り欠き部３０２が形成されている。この切り欠き部３０２は、雄ねじ部１１２ａの谷部１３１の外径（深さ）に略同等であり、最小面積は雄ねじ部１１２ａと同等に設定している。切り欠き部３０２は、その両側のテーパ面３０４によって素材外径部３０６に接続されている。

図１０（ｂ）は、成形素材３００を転造ダイス３０８ａ、３０８ｂのキャビティ内にセットした状態を示している。このセット状態から、例えば、上側の転造ダイス３０８ａ及び下側の転造ダイス３０８ｂを互いに成形素材３００に対して押し込むと（加圧すると）、図１０（ｃ）のようになる。成形素材３００の素材外径部３０６は、転造ダイス３０８ａ、３０８ｂの成形凸部に押圧されて、その肉が隣接する成形凸部間の凹部に回り込み、雄ねじ部材１１２の山部１２９を形成していく。しかし、切り欠き部３０２の底部３０２ａとテーパ面３０４は、成形凸部によって押圧される量が全くないか、素材外径部３０６から切り欠き部３０２にかけて徐々に少なくなっていくので、転造ダイス３０８ａ、３０８ｂの切り欠き部３０２に充填される量は、その量に応じて少なくなる。

最終的には、図１０（ｄ）に示される成形品である雄ねじ部材１１２が形成される。成形品では、テーパ部２０４が、頂部からグリス保持溝２００の底面２０２にかけて徐々に山部の幅寸法及び高さ寸法が減少して滑らかな形状となり、不完全ねじ部１２９ａが形成される。

本実施形態では、成形素材３００の状態で切り欠き部３０２の両側にテーパ面３０４を形成し、この成形素材３００に対して転造成形でねじ面を成形すると、成形品のグリス保持溝２００の両端の不完全ねじ部１２９ａから完全ねじ部１２９ｂに徐々に移行する形状となる。本実施形態では、転造成形を用いることにより、簡素な構造及び製造方法で雄ねじ部材１１２を容易に製造することができる。

次に、送りねじ機構４８の組立順序について説明する。
図１１（ａ）〜（ｃ）は、送りねじ機構の組立工程を示す断面図である。
図１１（ａ）に示されるように、先ず、雄ねじ部材１１２の軸方向に沿った外周面の全体に所定量のグリスＧを塗布すると共に、中央のグリス保持溝２００内にグリスＧを充填した後、雌ねじ部材１１４に対して雄ねじ部材１１２を螺入して組み込む。

続いて、図１１（ｂ）に示されるように、完全ねじ部１２９ｂでは、グリスＧが雌ねじ部材１１４によって押し出されてしまうが、一側の不完全ねじ部１２９ａからグリス保持溝２００にかけて雄ねじ部材１１２の山部の高さ及び幅が減少していくので、グリスＧの押し出しが無く、グリスＧがその部位に留まる。図１１（ｃ）に示されるように、雌ねじ部材１１４が、再び、雄ねじ部材１１２の他側の完全ねじ部１２９ｂに移行すると、グリス保持溝２００と、グリス保持溝２００を挟んで両側のテーパ部２０４にはグリスＧが残存する。この残存するグリスＧによってその後の潤滑作用が発揮される。

図１２は、ねじの摺動部位とグリス保持溝との位置関係を示す説明図である。
図１２に示されるように、本実施形態では、グリスＧが充填されるグリス保持溝２００と、雄ねじ部材１１２と雌ねじ部材１１４とのねじ同士が噛み合う摺動部位である発熱源との間にテーパ部２０４が介在することにより、雄ねじ部材１１２の軸方向においてグリス保持溝２００を発熱源から離間する位置（遠ざかる位置）に配置することができる。この結果、本実施形態では、グリスＧの性状の劣化を好適に回避することができる。

図９に示されるように、本実施形態では、グリス保持溝２００を間に挟んだ両端側が、雌ねじ部材１１４の山部１２１のねじ面によって常時閉塞されている。このため、本実施形態では、雄ねじ部材１１２に対する雌ねじ部材１１４の軸方向の移動範囲（最大移動範囲）におけるグリスＧの排出量を抑制し、良好な潤滑状態を長期間にわたって維持することができる。

図１３は、グリス保持溝内に充填されたグリスの拡散状態を示す説明図である。
図１３に示されるように、本実施形態では、グリスＧ自体の自重、雄ねじ部材１１２の回転運動による遠心力、及び、外部から雄ねじ部材１１２に伝達される振動によって、グリス保持溝２００内に充填されたグリスＧが、雌ねじ部材１１４側のねじ面（谷部１２３）に付着し易くなる。このため、余分なグリスＧは、グリス保持溝２００内に再度回収され、簡素な構造で適量のグリスＧを、雄ねじ部材１１２と雌ねじ部材１１４との間に供給することができる。なお、本実施形態では、グリス保持溝２００内に充填される潤滑材としてグリスのような半固体潤滑剤に限定され、液体潤滑剤を用いることは、好ましくない。

さらにまた、本実施形態では、雄ねじ部材１１２と雌ねじ部材１１４との摺動部位がグリスＧによって良好な潤滑状態に保持されることで、静摩擦係数と動摩擦係数との差を小さくすることができる。この結果、本実施形態では、スティックスリップ現象の発生を抑制することにより、スティックスリップ現象による異音の発生を低減することができる。

さらにまた、本実施形態では、安定して低い摩擦係数が得られるため、雄ねじ部材１１２と雌ねじ部材１１４との摺動部位における発熱量を抑制することができる。このため、本実施形態では、雄ねじ部材１１２と雌ねじ部材１１４との摺動部位の温度上昇を抑制し、安定した潤滑状態が得られると共に、ねじ効率の安定化を達成することができる。これにより、本実施形態では、モータ４２における消費電力を低減させ、モータ４２を小型化することができることから、製造コストを低減することができる。

さらにまた、本実施形態では、雌ねじ部材１１４の移動量（Ｓ）が、雌ねじ部材１１４の軸方向の全長（Ｌ）よりも小さく設定されているため（Ｓ＜Ｌ）、雌ねじ部材１１４の移動量が最大の場合であっても、グリス保持溝２００が雌ねじ部材１１４内に位置して雌ねじ部材１１４によって被覆された状態にある。これにより、グリス保持溝２００が外部に露呈することを好適に回避することができる。

さらにまた、リヤサスペンション装置１０に組み込まれるトーコントロールアクチュエータ１８には、例えば、引っ張り荷重、圧縮荷重、捩じり荷重等の種々の荷重が付与される。本実施形態では、雌ねじ部材１１４の最大移動量（Ｘ）の範囲内において、グリス保持溝２００が雌ねじ部材１１４によって常時被覆された状態にあり、圧縮・引っ張りの軸方向荷重や曲げ荷重に対して、雌ねじ部材１１４が雄ねじ部材１１２の強度的負担を担っている。換言すると、雄ねじ部材１１２は、圧縮・引っ張りの軸方向荷重や曲げ荷重に対し、雌ねじ部材１１４によって補強されている。

また、捩じり荷重に対しては、摩擦係数が安定するため、従来技術と比較して摩擦トルクの入力が抑制されて応力を低減することができる。この結果、本実施形態では、リヤサスペンション装置１０に組み込まれるトーコントロールアクチュエータ１８に対して好適に適用することが可能となる。

なお、本実施形態では、車両のリヤサスペンション装置１０に組み込まれるトーコントロールアクチュエータ１８に基づいて説明しているが、これに限定されるものではなく、出力部材を往復動作させる他の伸縮アクチュエータにも適用することができる。

１８ トーコントロールアクチュエータ（伸縮アクチュエータ）
３２ 出力ロッド
４２ モータ（電動機）
４８ 送りねじ機構
１１２ 雄ねじ部材（送りねじ軸）
１１２ａ 雄ねじ部（ねじ部）
１１４ 雌ねじ部材（送りナット）
１１７ａ 雌ねじ部（雌ねじ）
１２９ 山部
１３１ 谷部
２００ グリス保持溝（溝部）
２０２ 底面
２０４ テーパ部
Ｇ グリス
Ｓ 移動量
Ｌ 全長
Ｄ１ グリス保持溝の底面の深さ
Ｄ２ 谷部の深さ

Claims (2)

1. ねじ部を有する送りねじ軸と前記ねじ部に螺合する送りナットとからなり、電動機の回転運動を往復直線運動に変換する送りねじ機構と、前記送りねじ機構によって変位する出力ロッドとを備える伸縮アクチュエータにおいて、
   前記ねじ部は、山部と谷部とから構成される雄ねじを有し、
   前記送りねじ軸は、
   前記送りねじ軸の軸方向に沿った中間部に形成され、前記山部が形成されていない溝部と、
   前記溝部を挟んだ両側で該溝部に最も近接する前記山部と前記溝部との間に位置し、前記送りナットに形成される雌ねじと非接触で略テーパ状に形成されるテーパ部と、
   を有し、
   前記溝部の底面の深さ（Ｄ１）は、前記谷部の深さ（Ｄ２）と同じ、又は、前記谷部の深さ（Ｄ２）よりも深く形成され（Ｄ１≧Ｄ２）、
   前記溝部には、グリスが充填されることを特徴とする伸縮アクチュエータ。
2. 請求項１記載の伸縮アクチュエータにおいて、
   前記伸縮アクチュエータは、車両のサスペンション装置を構成するアームに搭載されるアクチュエータであり、
   前記溝部は、前記送りナットが一側へ最大に移動した状態、及び、前記一側と反対側の他側へ最大に移動した状態のいずれの状態であっても、前記送りナットによって被覆された位置にあり、
   前記送りナットの移動量（Ｓ）は、前記送りナットの軸方向の全長（Ｌ）よりも小さく設定される（Ｓ＜Ｌ）ことを特徴とする伸縮アクチュエータ。

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