JP2012189098A

JP2012189098A - 電動機の送りねじ機構

Info

Publication number: JP2012189098A
Application number: JP2011051460A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Murata; 大輔村田; Toshiro Ichikawa; 敏朗市川; Kazumi Magai; 一美真貝; Tetsuya Kogo; 哲也高後
Original assignee: Nidec Tosok Corp
Current assignee: Nidec Powertrain Systems Corp
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】油の粘性に起因したモータの位置制御の特性低下を解消することができる電動機の送りねじ機構を提供する。
【解決手段】電動機の送りねじ機構１を構成する軸部３２を金属で形成し、その周面に雄ねじ４２を形成する。電動機の送りねじ機構１を構成する外嵌部１４を樹脂で形成し、その内周面に雌ねじ４３を形成する。雄ねじ４２が形成されたねじ形成面に、軸方向に延在する油逃がし溝９１を設け、油逃がし溝９１の一端を軸部３２の基端面９３に開口する。これにより、軸部３２と外嵌部１４間に軸方向に連通する連通空間１０１を油逃がし溝９１で形成し、連通空間１０１を基端面９３の開口部１０２を介して電動機の送りねじ機構１の基端側に開口する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータに内蔵された電動機の送りねじ機構に関する。

従来、ステッピングモータには、ロータでの回転運動を直線運動に変換する送りねじ機構が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

この送りねじ機構では、金属製の雄ねじと樹脂製の雌ねじとによって構成されており、両者には、温度による線膨張係数差が生じ得る。

このため、これを吸収する為に前記雄ねじと前記雌ねじ間には、所定のクリアランスが確保されている。

特開２００７−０２８８６１公報

しかしながら、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間のクリアランスには、ねじ端部より引き込まれた油が貯留する。

このため、低温環境下で始動する際には、内部の油の粘性抵抗が増大し、回転制御特性が低下してしまう。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、油の粘性に起因したモータの位置制御の特性低下を解消することができる電動機の送りねじ機構を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明の請求項１の電動機の送りねじ機構にあっては、周面に雄ねじが形成された軸部と、該軸部に外嵌した状態で前記雄ねじと螺合する雌ねじを備えた外嵌部とで構成され、回転運動を直線運動に変換する電動機の送りねじ機構において、前記雄ねじが形成された前記軸部のねじ形成面及び前記雌ねじが形成された前記外嵌部のねじ形成面の少なくとも一方に軸方向へ延在する油逃がし溝を設け、前記雄ねじを前記雌ねじに螺合した状態で軸方向に連通するとともに少なくとも軸方向一端側に開口する空間を前記油逃がし溝で形成した。

すなわち、螺合状態にある雄ねじと雌ねじ間には、軸方向に連通するとともに少なくとも軸方向一端側に開口する空間が油逃がし溝によって形成されている。

このため、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間に貯留された余分な油は、比較的油温が高く粘度が低下した作動時等において、前記油逃がし溝が形成する前記空間に沿って誘導され前記両ねじ間から排出される。

これにより、外気によって油温が冷やされた非作動時等に油の粘度が高まった状態であっても、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間には、必要最小限の油が貯留されているだけなので、過度な負荷入力が防止される。

また、請求項２の電動機の送りねじ機構においては、前記軸部及び前記外嵌部のいずれか一方を樹脂で構成するとともに他方を金属で構成し、金属で構成された他方に前記油逃がし溝を形成した。

これにより、前記軸部及び前記外嵌部間に生じ得る線膨張係数差を解消する為に両部材間のクリアランスを広く設定した際に、前述した作用効果の顕著性が高められる。

また、前記軸部及び前記外嵌部のうち金属で構成された部材に前記油逃がし溝を形成するため、強度の維持が容易となる。

以上説明したように本発明の請求項１の電動機の送りねじ機構にあっては、比較的油温が高く粘度が低下した作動時等において、雄ねじ及び雌ねじ間に貯留された余分な油を油逃がし溝が形成する空間を介して排出することができる。

これにより、油温が冷やされた非作動時等に油の粘度が高まった状態であっても、前記雄ねじ及び前記雌ねじ間には、必要最小限の油のみが残存するため、起動時での過度な負荷入力を回避することができる。

したがって、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下を防止することができ、油の粘性に起因したモータの位置制御の特性低下を解消することができる。

また、請求項２の電動機の送りねじ機構においては、前記軸部及び前記外嵌部間に生じ得る線膨張係数差を解消する為に両部材間のクリアランスを広く設定した場合において、前述した作用効果をより顕著なものとすることができる。

そして、前記軸部及び前記外嵌部のうち金属で構成された部材に前記油逃がし溝を形成することで、強度の維持が容易となり、所定の剛性を維持することができる。

本発明の第１の実施の形態を示す説明図である。同実施の形態の要部を示す拡大図であり、（ａ）は第１の実施の形態を示す拡大図で、（ｂ）は第２の実施の形態を示す拡大図である。

（第１の実施の形態）

以下、本発明の第１の実施の形態を図に従って説明する。

図１は、本実施の形態にかかる電動機の送りねじ機構１を備えたステッピングモータ２を示す断面図であり、該ステッピングモータ２は、例えば自動車の自動変速機の内部に配設され、自動変速機内の油圧の制御に利用される。

このステッピングモータ２のケーシング１１内には、回転駆動部１２が設けられており、該回転駆動部１２は、コイル１３と該コイル１３の内側に配設されたローターを構成する外嵌部１４とにより構成されている。前記ケーシング１１の側部には、コネクタ接続部１５が設けられており、前記コイル１３は、このコネクタ接続部１５の電極１６に接続されている。

前記外嵌部１４は、前部ベアリング２１及び後部ベアリング２２を介して前記ケーシング１１に回動自在に支持されており、その中間部には、永久磁石２３が外嵌した状態で設けられている。これにより、前記コネクタ接続部１５の電極１６に供給される信号を制御することで、前記コイル１３から発生する磁力を可変して、前記永久磁石２３を備えた前記外嵌部１４の回転を制御できるように構成されている。

この外嵌部１４には、中空部３１が形成されており、該中空部３１には、作動軸を構成する軸部３２が挿通されている。前記ケーシング１１の前端及び後端には、前記軸部３２が挿通する前部挿通孔３３が設けられており、前記軸部３２は、前部挿通孔３３を介して前端部をケーシング１１から突出できるように構成されている。これにより、当該ステッピングモータ２は、前記軸部３２のケーシング１１からの前端部の突出量を可変できるように構成されている。

前記軸部３２の後部側の周面には、雄ねじ４２が形成されており、前記外嵌部１４の後端部の内側面には、前記雄ねじ４２と螺合する雌ねじ４３が形成されている。また、前記軸部３２の前部側の周面には、円柱の一部が欠損されてなる平面部４４が形成されており、軸部３２前部には、断面Ｄ字状の回転規制部４５が形成されている。

この軸部３２の前端部が挿通する前記前部挿通孔３３は、前記軸部３２の前記平面部４４に摺接する直線状の弦部５１が形成されており、前記回転規制部４５に適合した断面Ｄ字状に形成されている。

これにより、前記軸部３２の回転規制部４５は、前記平面部４４が前記前部挿通孔３３の弦部５１に摺動自在に係合することで、当該軸部３２の中心軸４６の延在方向への移動を許容しつつ回転を規制できるように構成されており、前記外嵌部１４からの回転運動を前記軸部３２の軸方向への直線運動に変換する前記電動機の送りねじ機構１が構成されている。

また、前記軸部３２の前部側には、ストッパ６２が設けられており、該ストッパ６２は側方へ向けて突出している。これにより、前記外嵌部１４を回転制御して前記軸部３２を図１中左側へ移動する際に、前記ストッパ６２が前記ケーシング１１前端部分に当接するまで、当該軸部３２をを移動できるように構成されている。

図２の（ａ）は、前記電動機の送りねじ機構１を構成する前記軸部３２と前記外嵌部１４との螺合部分を示す拡大図であり、この螺合状態において、前記軸部３２の雄ねじ山７１が前記外嵌部１４の雌ねじ谷７２内に配置されるとともに、前記外嵌部１４の前記雌ねじ山７３が前記軸部３２の雄ねじ谷７４内に配置されるように構成されている。

すなわち、前記軸部３２は、ＳＵＳ等の金属で形成されており、当該軸部３２の周面には、前記雄ねじ４２が切削加工や転造加工等で形成されている。一方、前記外嵌部１４は、樹脂製であり、前記雌ねじ４３も樹脂で形成されている。これにより、前記軸部３２及び前記外嵌部１４のいずれか一方が樹脂で構成されており、他方が金属で構成されている。

前記軸部３２の前記雄ねじ４２と前記外嵌部１４の前記雌ねじ４３との間には、間隙８１が確保されており、金属製の前記雄ねじ４２と樹脂製の前記雌ねじ４３との線膨張係数差によって膨張差が生じた場合であっても、これを吸収できるように構成されている。

金属製の前記軸部３２において前記雄ねじ４２が形成されたねじ形成面を構成する周面には、前記雄ねじ山７１と交差する方向に延在した油逃がし溝９１が切削により形成されており、該油逃がし溝９１は、軸方向に延設されている。この油逃がし溝９１の深さは、前記雄ねじ山７１の高さ寸法より大きな寸法に設定されており、当該油逃がし溝９１の底面９２は、前記雄ねじ谷７４より当該軸部３２の中心側に達している。また、当該油逃がし溝９１の一端は、前記軸部３２の基端に達しており、当該軸部３２の基端面９３には、前記油逃がし溝９１の一端が開口している。

これにより、当該軸部３２の前記雄ねじ４２を前記外嵌部１４の前記雌ねじ４３に螺合した状態で、前記雄ねじ山７１で区画された両側の雄ねじ谷７４，７４は、前記油逃がし溝９１で連通されており、前記軸部３２と前記外嵌部１４との間には、軸方向に連通する連通空間１０１が前記油逃がし溝９１によって形成されている。

また、この油逃がし溝９１の一端は、前記基端面９３に開口しており、前記軸部３２と前記外嵌部１４間に形成された前記連通空間１０１は、前記基端面９３に開口した開口部１０２を介して、当該電動機の送りねじ機構１の基端側に開口している。

以上の構成にかかる本実施の形態において、このステッピングモータ２は、例えば自動車の自動変速機内の油中で使用されており、電動機の送りねじ機構１には、油が進入する。

このとき、螺合状態にある軸部３２の雄ねじ４２と外嵌部１４の雌ねじ４３間には、軸方向に連通するとともに軸方向基端側に開口する連通空間１０１が油逃がし溝９１によって形成されている。

このため、前記雄ねじ４２及び前記雌ねじ４３間に貯留された余分な油は、例えば作動時にコイル１３からの熱を受けて粘度が低下した状態おいて、前記油逃がし溝９１が形成する前記連通空間１０１に沿って基端側に誘導され、当該電動機の送りねじ機構１の基端側より排出される。

これにより、外気によって油温が冷やされた非作動時等に油の粘度が高まった場合であっても、前記雄ねじ４２及び前記雌ねじ４３間には、必要最小限の油が貯留されているだけなので、当該ステッピングモータ２起動時での過度な負荷入力を回避することができる。

したがって、油の粘性抵抗の増大に伴う低温始動時での回転制御特性の低下を防止することができ、油の粘性に起因したステッピングモータ２の位置制御の特性低下を解消することができる。

ここで、本実施の形態では、前記軸部３２が金属で構成される一方、前記外嵌部１４は樹脂で構成されており、前記軸部３２及び前記外嵌部１４間に生じ得る線膨張係数差を解消する為に両部材間の間隙８１は、若干広く設定されている。これにより、この間隙８１への油の進入量が増加するため、前述した作用効果をより顕著なものとすることができる。

そして、金属で構成された前記軸部３２に前記油逃がし溝９１を形成したので、強度の維持が容易となり、所定の剛性を確保することができる。

（第２の実施の形態）

図２の（ｂ）は第２の実施の形態を示すものであり、第１の実施の形態と同一又は同等部分に付いては同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分に付いてのみ説明する。

すなわち、前記軸部３２は、樹脂で形成されており、該軸部３２の外周面には、樹脂製の前記雄ねじ４２が形成されている。また、前記外嵌部１４は、ＳＵＳ等の金属で形成されており、当該外嵌部１４の内周面には、金属製の前記雌ねじ４３が切削形成されている。これにより、前記軸部３２及び前記外嵌部１４のいずれか一方が樹脂で構成されており、他方が金属で構成されている。

金属製の前記外嵌部１４において前記雌ねじ４３が形成されたねじ形成面を構成する内周面には、前記雌ねじ山７３と交差する方向に延在した油逃がし溝２０１が切削により形成されており、該油逃がし溝２０１は、軸方向に延設されている。この油逃がし溝２０１の深さは、前記雌ねじ山７３の高さ寸法より大きな寸法に設定されており、当該油逃がし溝２０１の底面２０２は、前記雌ねじ谷７２より当該外嵌部１４の外周側に達している。また、当該油逃がし溝２０１の一端は、前記外嵌部１４の基端に達しており、当該外嵌部１４の基端面には、前記油逃がし溝２０１の一端が開口している（図示省略）。

これにより、前記軸部３２の前記雄ねじ４２を前記外嵌部１４の前記雌ねじ４３に螺合した状態で、前記雌ねじ山７３で区画された両側の雌ねじ谷７２，７２は、前記油逃がし溝２０１で連通されており、前記軸部３２と前記外嵌部１４との間には、軸方向に連通する連通空間２１１が前記油逃がし溝２０１によって形成されている。

また、この油逃がし溝２０１の一端は、前記外嵌部１４の基端面に開口しており、前記軸部３２と前記外嵌部１４間に形成された前記連通空間２１１は、前記外嵌部１４の基端面に開口した開口部を介して、当該電動機の送りねじ機構１の基端側に開口している。

以上の構成にかかる本実施の形態において、螺合状態にある軸部３２の雄ねじ４２と外嵌部１４の雌ねじ４３間には、軸方向に連通するとともに軸方向基端側に開口する連通空間２１１が油逃がし溝２０１によって形成されている。

このため、前記雄ねじ４２及び前記雌ねじ４３間に貯留された余分な油は、例えば作動時にコイル１３からの熱を受けて粘度が低下した状態おいて、前記油逃がし溝２０１が形成する前記連通空間２１１に沿って基端側に誘導され、当該電動機の送りねじ機構１の基端側より排出される。

このとき、本実施の形態においては、前記軸部３２が樹脂で構成される一方、前記外嵌部１４は金属で構成されており、前記軸部３２及び前記外嵌部１４間に生じ得る線膨張係数差を解消する為に両部材間の間隙８１は、若干広く設定されている。これにより、この間隙８１への油の進入量は増加するため、前述した作用効果をより顕著なものとすることができる。

そして、金属で構成された前記外嵌部１４に前記油逃がし溝２０１を形成したので、強度の維持が容易となり、所定の剛性を確保することができる。

なお、前述した両実施の形態では、金属製の部材側に油逃がし溝９１，２０１を形成したベストモードに付いて説明したが、これに限定されるものではなく、樹脂製の部材側に油逃がし溝９１，２０１を形成しても課題を解決することができる。

１電動機の送りねじ機構
２ステッピングモータ
１４外嵌部
３２軸部
４２雄ねじ
４３雌ねじ
８１間隙
９１油逃がし溝
１０１連通空間
２０１油逃がし溝
２１１連通空間

Claims

周面に雄ねじが形成された軸部と、該軸部に外嵌した状態で前記雄ねじと螺合する雌ねじを備えた外嵌部とで構成され、回転運動を直線運動に変換する電動機の送りねじ機構において、
前記雄ねじが形成された前記軸部のねじ形成面及び前記雌ねじが形成された前記外嵌部のねじ形成面の少なくとも一方に軸方向へ延在する油逃がし溝を設け、前記雄ねじを前記雌ねじに螺合した状態で軸方向に連通するとともに少なくとも軸方向一端側に開口する空間を前記油逃がし溝で形成したことを特徴とする電動機の送りねじ機構。
前記軸部及び前記外嵌部のいずれか一方を樹脂で構成するとともに他方を金属で構成し、金属で構成された他方に前記油逃がし溝を形成したことを特徴とする請求項１記載の電動機の送りねじ機構。