特開 2022-53022 電動アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022053022

(43)【公開日】2022-04-05

(54)【発明の名称】電動アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/06 20060101AFI20220329BHJP

   F16H 25/20 20060101ALI20220329BHJP

【ＦＩ】

H02K7/06 A

F16H25/20 Z

H02K7/06 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020159596

(22)【出願日】2020-09-24

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100207181

【弁理士】

【氏名又は名称】岡村 朋

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 光司

【テーマコード（参考）】

3J062

5H607

【Ｆターム（参考）】

3J062AA02

3J062AB24

3J062AC07

3J062BA16

3J062CD02

3J062CD22

3J062CD57

5H607BB01

5H607BB09

5H607CC03

5H607DD03

5H607EE52

5H607EE55

(57)【要約】

【課題】本発明では、突起部が直動部材から抜け出すことを防止することを課題とする。
【解決手段】電動モータ２と、電動モータ２によって回転駆動されるネジ軸７と、ネジ軸７と螺合したナット８と、ナット８の直線運動によって揺動する揺動部材１１とを備えた電動アクチュエータ１であって、ナット８は揺動部材１１に当接し、揺動部材１１を揺動させる突起部１２を有し、突起部１２がナット８から抜け出すことを防止する抜け止め構造として、ナット８の孔部８ｂ内にサークリップ３２を備えたことを特徴とする。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モータと、前記電動モータによって回転駆動される回転部材と、前記回転部材と螺合した直動部材と、前記直動部材の直線運動によって揺動する揺動部材とを備えた電動アクチュエータであって、
前記直動部材は前記揺動部材と当接し、前記揺動部材を揺動させる突起部を有し、
前記突起部が前記直動部材から抜け出すことを防止する抜け止め構造を備えたことを特徴とする電動アクチュエータ。

【請求項2】

前記直動部材に設けられた孔部に棒状部材が挿入され、
前記突起部は、前記直動部材の表面から突出した前記棒状部材の一部であり、
前記抜け止め構造として、前記孔部内に、前記棒状部材を保持する止め輪が取り付けられる請求項１記載の電動アクチュエータ。

【請求項3】

前記抜け止め構造として、前記直動部材と前記突起部とが一体で設けられる請求項１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、電動アクチュエータに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、車両などの省力化、低燃費化のために電動化が進み、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリングなどの操作を電動機の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。

【0003】

このような用途に使用される電動アクチュエータとして、例えば特許文献１では、図９に示すように、電動モータ３００の回転運動を直線運動（図の矢印Ａ１，Ａ２方向の運動）に変換する第１の運動変換機構１００と、第１の運動変換機構１００の直線運動を電動モータ３００の回転軸と直交する軸の回転運動（図の矢印Ｂ１，Ｂ２方向の運動）に変換する第２の運動変換機構２００とを備える電動アクチュエータが開示されている。具体的に、第１の運動変換機構１００は、回転部材としてのねじ軸１０１と、ねじ軸１０１と螺合する直動部材としてのナット１０２とを有するすべりねじ機構で構成されている。一方、第２の運動変換機構２００は、円筒部２０１ａとアーム部２０１ｂとを有する揺動部材２０１で構成されている。アーム部２０１ｂには長孔２０１ｃが設けられている。また、ナット１０２の孔部にピン状の連結部材２０２が挿入されることで、連結部材２０２の一部がナット１０２から突出した突起部が形成される。この長孔２０１ｃに、ナット１０２に設けられた突起部が挿入されることにより、揺動部材２０１とナット１０２が連動可能に連結されている。

【0004】

電動モータ３００の駆動によりねじ軸１０１が正回転又は逆回転すると、ナット１０２が矢印Ａ１方向又は矢印Ａ２方向に移動することで、回転運動が直線運動に変換される。そして、ナット１０２の移動に伴って、突起部によりアーム部２０１ｂがその移動方向に押し動かされ、揺動部材２０１が円筒部２０１ａを中心に矢印Ｂ１方向または矢印Ｂ２方向に揺動する。これにより、直線運動が電動モータ３００の回転軸とは直交する軸の回転運動に変換される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－９７３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の構成では、上記のようにねじ軸の回転動作により直動部材が直線運動し、突起部が揺動部材を押し動かす際に、突起部が揺動部材からその反力を受けることになる。つまり、突起部が、直動部材が直線運動する方向とは逆方向の力を受けることになる。そして、電動モータの駆動を繰り返すと、突起部が直動部材の移動方向とは逆方向で、直動部材の移動方向の両方向（図９の左方向および右方向）へ、交互に繰り返し加圧されることになる。これにより、突起部が直動部材から抜け出す方向の力を受け、電動アクチュエータの駆動時間が増加するに伴って、突起部を構成する部材が直動部材から徐々に抜け出してしまうことを発明者らは発見した。そして最終的には、突起部を構成する部材が直動部材から抜け落ちてしまうことを発見した。

【0007】

本発明では、上記事情に鑑みて、突起部が直動部材から抜け出すことを防止することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するため、本発明は、電動モータと、前記電動モータによって回転駆動される回転部材と、前記回転部材と螺合した直動部材と、前記直動部材の直線運動によって揺動する揺動部材とを備えた電動アクチュエータであって、前記直動部材は前記揺動部材に当接し、前記揺動部材を揺動させる突起部を有し、前記突起部が前記直動部材から抜け出すことを防止する抜け止め構造を備えたことを特徴とする。

【0009】

上記電動アクチュエータにより、突起部の直動部材からの抜け止めが実現できる。

【0010】

直動部材に設けられた孔部に棒状部材が挿入され、突起部は、直動部材の表面から突出した棒状部材の一部であり、抜け止め構造として、孔部内に、棒状部材を保持する止め輪が取り付けられるものとすることができる。

【0011】

抜け止め構造として、直動部材と突起部とが一体で設けられる構成とすることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、突起部の直動部材からの抜け止めが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの斜視図である。

【図2】電動アクチュエータの縦断面図である。

【図3】ねじ軸が挿入されたナットの斜視図である。

【図4】ねじ軸が挿入されたナットの正面図である。

【図5】ピンおよびサークリップの斜視図である。

【図6】図４のＡ－Ａ線断面図である。

【図7】異なる実施形態のナットの斜視図である。

【図8】ねじ軸が挿入された図７のナットの断面図である。

【図9】従来の電動アクチュエータを示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

【0015】

図１は、本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの斜視図、図２は、本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。

【0016】

図１に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、電動モータ２と、電動モータ２の回転を減速して出力する減速機３と、減速機３から出力された回転運動を直線運動に変換する第１の運動変換機構４と、第１の運動変換機構４から出力された直線運動を電動モータ２の回転軸２ａとは異なる方向の軸の回転運動に変換する第２の運動変換機構５と、これらを収容するハウジング６とを主に備えている。

【0017】

本実施形態では、電動モータ２として、ブラシ付きモータやブラシレスモータなどの小型のモータを用いている。電動モータ２は、ハウジング６内に設けられたスイッチング素子であるリレー回路（図示省略）などを介して外部の電源（図示省略）に接続されている。電動モータ２の軸方向一端部側（減速機３側）には、電動モータ２を保持するモータホルダ１６が設けられている。モータホルダ１６は、ハウジング６に組み付けられている。これにより、電動モータ２は、モータホルダ１６を介してハウジング６に支持されている。また、モータホルダ１６と電動モータ２は、固定部材としての複数のボルト１７（図２参照）によって固定されている。

【0018】

ハウジング６は、２つのハウジング分割体６０が組み付けられて構成される。図１では、２つのハウジング分割体６０の一方が他方に対して取り外された状態を示す。ハウジング分割体６０同士は、その合わせ面間にシール部材（図示省略）を介して組み付けられることで、ハウジング６の内部空間が密閉され、ハウジング６内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体６０の合わせ面を、電動モータ２の回転軸２ａと平行な（段差の無い）平面とすることで、組み付け時に、ハウジング分割体６０の合わせ面同士の間で多少のずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。シール部材としては、Ｏリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、メタルガスケットなどの固体のシール材、あるいは、液状ガスケットなどの液体のシール部材を採用することができる。

【0019】

図２に示すように、第１の運動変換機構４は、回転部材としてのねじ軸７と、直動部材としてのナット８とを有している。ナット８は、ねじ軸７の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する。ねじ軸７の外周面とナット８の内周面には、それぞれねじ溝が形成されており、これらのねじ軸が直接螺合することで、すべりねじ機構を構成している。なお、第１の運動変換機構４として、ねじ軸（回転部材）とナット（直動部材）との間に複数のボールを介在させたボールねじ機構を用いてもよい。ねじ軸７は、その回転軸方向の両端部で、それぞれラジアル軸受９とスラスト軸受１０を介してハウジング６に対して回転可能に支持されている。また、ねじ軸７の一端部側と他端部側に配置される二組のラジアル軸受９およびスラスト軸受１０は、それぞれハウジング６に組み付けられる軸受ホルダ１８によって保持されている。

【0020】

第２の運動変換機構５は、円筒状の出力軸１４と、出力軸１４に取り付けられる揺動部材１１とを備えている。出力軸１４は、ラジアル軸受１５（図１参照）を介して、ハウジング６に回転可能に支持されている。揺動部材１１は、出力軸１４の軸方向の両端部側にそれぞれ取り付けられており、出力軸１４を中心として出力軸１４と一体的に揺動可能（回転可能）に構成されている。また、出力軸１４には、内周面に複数の凹凸（スプライン）が形成された連結孔１４ａが設けられている。この連結孔１４ａは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔である。操作軸が連結孔１４ａに挿入されてスプライン嵌合することにより、操作軸は出力軸１４と一体的に回転可能に連結される。また、揺動部材１１には、図１に示す下端側で開口するスリット状の、凹部としての長孔１１ｃが設けられる。この長孔１１ｃには、ナット８から突出する円柱状の突起部１２が挿入されている。これにより、ナット８と揺動部材１１とが突起部１２を介して連動可能に構成されている。また、本実施形態では、突起部１２がナット８の互いに反対側の面にそれぞれ設けられており、これに対応して長孔１１ｃを有する揺動部材１１もナット８を挟んで両側に設けられている。

【0021】

減速機３は、電動モータ２と第１の運動変換機構４との間に配置されている。本実施形態では、減速機３として二段の遊星減速機２０を用いている。具体的に、遊星減速機２０は、図２に示すように、一段目の入力回転体としての第１太陽ギヤ２１と、一段目の遊星回転体としての複数の第１遊星ギヤ２２と、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねる第１キャリア２３と、二段目の遊星回転体としての複数の第２遊星ギヤ２４と、二段目の出力回転体としての第２キャリア２５と、一段目および二段目の軌道リングを兼ねるリングギヤ２６とを備えている。

【0022】

第１太陽ギヤ２１は、電動モータ２の回転軸２ａに対してこれと一体的に回転するように取り付けられている。リングギヤ２６は、第１太陽ギヤ２１の外周に配置され、ハウジング６に対して回転しないように組み付けられている。第１遊星ギヤ２２は、第１太陽ギヤ２１の周方向に複数設けられる。各第１遊星ギヤ２２は第１太陽ギヤ２１とリングギヤ２６との間に介在し、それぞれに対して噛み合うように配置されている。また、各第１遊星ギヤ２２は、第１キャリア２３の円筒部２３ａから外径方向に突出するフランジ部２３ｂに回転可能に取り付けられている。第１キャリア２３の円筒部２３ａの外周面には、複数の歯が周方向に並ぶギヤ部２３ｃが設けられている。また、第１キャリア２３の円筒部２３ａの内周には、電動モータ２の回転軸２ａが相対的に回転可能な状態で挿入されている。第１キャリア２３のギヤ部２３ｃとリングギヤ２６との間には、これらと噛み合う複数の第２遊星ギヤ２４が配置されている。各第２遊星ギヤ２４は、第２キャリア２５の円筒部２５ａから外径方向に突出するフランジ部２５ｂに回転可能に取り付けられている。また、第２キャリア２５は、上記ねじ軸７の一端部側が挿入されている。第２キャリア２５の円筒部２５ａの内周面と、ねじ軸７の一端部側の外周面には、それぞれ軸方向に伸びる複数の凹凸（スプライン）２５ｄ，７ａが形成されており、これらの凹凸２５ｄ，７ａ同士がスプライン嵌合することにより、ねじ軸７は第２キャリア２５に対して軸方向に移動可能で、かつ、周方向に一体的に回転可能に連結されている。また、第２キャリア２５の円筒部２５ａの外周面には、ねじ軸７の一端部側を支持する一方のラジアル軸受９が配置されている。

【0023】

ここで、本実施形態では、第１キャリア２３が、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねているが、一段目の出力回転体として機能する部分（第１遊星ギヤ２２を保持するフランジ部２３ｂ）と、二段目の入力回転体として機能する部分（ギヤ部２３ｃを有する円筒部２３ａ）とを別体で構成してもよい。同様に、リングギヤ２６も、一段目の軌道リングとして機能する部分（第１遊星ギヤ２２と噛み合う部分）と、二段目の軌道リングとして機能する部分（第２遊星ギヤ２４と噛み合う部分）とを別体で構成してもよい。

【0024】

続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。

【0025】

上記リレー回路の切換により電源から電動モータ２へ電力が供給され、電動モータ２が正回転または逆回転すると、その回転運動が遊星減速機２０（減速機３）に伝達される。遊星減速機２０では、第１太陽ギヤ２１が電動モータ２（回転軸２ａ）と一体的に回転することで、これと噛み合う複数の第１遊星ギヤ２２が回転を開始する。各第１遊星ギヤ２２は、自転しながらリングギヤ２６に沿って公転し、その公転運動が第１遊星ギヤ２２を保持する第１キャリア２３の回転運動として出力される。これにより、電動モータ２の回転運動が一段階減速される。

【0026】

また、第１キャリア２３の回転に伴って、そのギヤ部２３ｃに噛み合う複数の第２遊星ギヤ２４が回転を開始する。各第２遊星ギヤ２４は、自転しながらリングギヤ２６に沿って公転し、その公転運動が第２遊星ギヤ２４を保持する第２キャリア２５の回転運動として出力される。これにより、回転運動はさらに減速される。

【0027】

以上のように、遊星減速機２０を介することで、回転軸２ａの回転運動が減速されてねじ軸７に伝達される。従って、ねじ軸７の回転トルクを増加することができ、小型の電動モータ２であっても大きな回転トルクを得ることができる。

【0028】

減速機３によって減速された回転運動は、第１の運動変換機構４に伝達される。すなわち、遊星減速機２０の第２キャリア２５が回転することで、これと一体的に第１の運動変換機構４のねじ軸７が回転する。ねじ軸７が回転すると、その回転に伴ってナット８が直線運動する。ナット８は、電動モータ２が正回転する場合、図２中の矢印Ａ１方向に前進し、電動モータ２が逆回転する場合、図２中の矢印Ａ２方向に後退する。

【0029】

そして、ナット８が前進または後退することで、ナット８に設けられた突起部１２が揺動部材１１（の長孔１１ｃを形成する壁面部）に当接し、揺動部材１１を押し動かす。これにより、揺動部材１１は、図２中の矢印Ｂ１方向または矢印Ｂ２方向に揺動運動し、これと一体的に出力軸１４が回転することで、ナット８の直線運動が電動モータ２の回転軸２ａとは異なる方向の軸（出力軸１４）の回転運動として出力される。本実施形態では、出力軸１４が、電動モータ２の回転軸２ａと直交する方向（図２の紙面に直交する方向）に配置されている。従って、電動モータ２の回転運動は、電動モータ２の回転軸２ａとは直交する軸の回転運動として出力される。

【0030】

次に、ナット８およびナット８に設けられた突起部１２について、より詳細に説明する。

【0031】

図３および図４に示すように、ナット８は、その内側に設けられた貫通孔８ａ内にねじ軸７が挿入されている。ねじ軸７は貫通孔８ａ内の内周面に形成されたねじ溝と螺合する。ナット８は、貫通孔８ａの両側に、貫通孔８ａと直交する方向に開口する孔部８ｂを有し、この孔部８ｂに、それぞれ棒状部材としてのピン３１が挿入されている。ピン３１の一端部で、ナット８の表面よりも突出した部分が各突起部１２を構成する。

【0032】

ところで、前述のように電動アクチュエータ１の駆動により突起部１２が揺動部材１１を押し動かすと（図２参照）、突起部１２がその反力を受ける。つまり、ナット８と一体的に移動するピン３１が、ナット８の移動方向とは逆方向の力を受けることになる。そして、電動アクチュエータ１が駆動を繰り返すことで、ピン３１は、ナット８の移動方向とは逆方向で、図２の右方向および左方向（矢印Ａ１方向およびＡ２方向）の力を、交互に繰り返し受けることになる。これにより、ピン３１に孔部８ｂから抜け出す方向の力が作用し、電動アクチュエータ１の駆動時間が長くなるに伴って、ピン３１が孔部８ｂから徐々に抜け出していってしまう。これにより、突起部１２のナット８からの突出量が大きくなったり、ピン３１が孔部８ｂから完全に抜け落ちてしまうおそれがある。突起部１２の突出量が大きくなると、突起部１２（ピン３１）の一端がハウジング６の内面と摺動し、ハウジング６の摩耗の原因となってしまう。また、ピン３１が抜け落ちることで、ナット８が揺動部材１１を揺動させることができなくなってしまう。このような不具合に対処するために、本実施形態のナット８はピン３１の抜け止め構造を有する。以下、この抜け止め構造について説明する。

【0033】

図５に示すように、ピン３１は円筒状をなし、ナット８に挿入される他端側に、周方向にわたって（全周にわたって）形成された溝部３１ａを有する。溝部３１ａは、止め輪としてのサークリップ３２が装着される部分である。サークリップ３２は、その周方向の一部が欠けたＣ状の部材である。サークリップ３２をＣ状とすることで、後述するピン３１の圧入時に、サークリップ３２が拡径しやすくなる。また、溝部３１ａの溝深さはサークリップ３２の線径以上の深さに設定される。

【0034】

図６に示すように、ナット８の孔部８ｂには、部分的にその孔径が拡大された拡径部８ｂ１が設けられる。拡径部８ｂ１は孔部８ｂに周状に設けられる。拡径部８ｂ１は、ナット８を成形した後、例えば切削可能により形成される。

【0035】

ピン３１をナット８に取り付ける際には、まず、ピン３１の溝部３１ａにサークリップ３２を押し込んだ状態で、孔部８ｂにピン３１を圧入していく。そして、サークリップ３２が孔部８ｂ内の拡径部８ｂ１に到達すると、サークリップ３２が自身の弾性力により拡径し、拡径部８ｂ１内に入り込む。この位置で、ピン３１がナット８の孔部８ｂ内に保持される。両方の孔部８ｂに拡径部８ｂ１が設けられ、両方の拡径部８ｂ１にサークリップ３２が取り付けられる。

【0036】

サークリップ３２が、孔部８ｂの途中の拡径部８ｂ１内に入り込み、拡径部８ｂ１とピン３１との間に保持されることで、サークリップ３２がピン３１（突起部１２）の孔部８ｂに対する抜け止め構造として機能する。これにより、上記のように突起部１２が繰り返し加圧されても、ピン３１（突起部１２）が孔部８ｂから抜け出すことがない。従って、ナット８に対するピン３１の組み付け性および部品としての信頼性を向上できる。

【0037】

また、突起部１２の抜け止め構造として、図７および図８に示すように、突起部１２をナット８と一体的に成形してもよい。突起部１２がナット８と一体で設けられることにより、上記のように突起部１２が繰り返し加圧されても、突起部１２がナット８から抜け出すことがない。

【0038】

また、突起部１２をナット８と一体的に成形することで、前述の図６の実施形態のように、拡径部８ｂ１をナット８に後加工する工程や、サークリップ３２をピン３１に押し込み、このピン３１を孔部８ｂに圧入する工程を省略できる。また、別途サークリップ３２のような抜け止めのための部材を設ける必要もない。

【0039】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

【0040】

止め輪の構造は上記のＣ状のサークリップ３２に限らない。例えば、ピン３１の圧入時に十分に拡径すれば、環状の止め輪を用いることもできる。また、必ずしも止め輪の断面は円形状に限らない。

【符号の説明】

【0041】

１ 電動アクチュエータ
２ 電動モータ
２ａ 回転軸
３ 減速機
６ ハウジング
７ ねじ軸
８ ナット（直動部材）
８ｂ 孔部
８ｂ１ 拡径部
９ ラジアル軸受（軸受）
１１ 揺動部材
１１ｃ 長孔（凹部）
１２ 突起部
１４ 出力軸
３１ ピン（棒状部材）
３２ サークリップ（止め輪）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】