JP2017175837A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の操作対象を個別に操作可能で、かつ組立性が良好な電動アクチュエータを実現する。【解決手段】モータ部Ａおよび運動変換機構部Ｂを収容・保持した筐体２を備え、運動変換機構部Ｂが、ロータ２４の回転中心と同軸に配置されたねじ軸３３、およびその外周に回転可能に嵌合されたナット部材３２を有し、ナット部材３２の回転に伴ってねじ軸３３が軸方向に直線運動することにより、ねじ軸３３に取り付けられた操作部Ｄが操作対象を軸方向に操作する電動アクチュエータ１であって、電装部品を保持したターミナル部Ｄ（ターミナル本体５０）が、筐体２の構成部材により軸方向両側から挟持された筒状部５０Ａを有すると共に、筒状部５０Ａに筐体２の内外を連通させる開口部５０ｃが設けられ、ねじ軸３３が、軸方向に延びた貫通穴３３ｃを有する中空状に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。

近年、自動車においては、その省力化や低燃費化のために電動化が進展し、例えば、自動変速機、ブレーキおよびステアリング等の操作を電動機（モータ）の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このようなシステムに使用される電動アクチュエータとして、モータの回転運動を直線運動に変換して出力する運動変換機構にねじ装置（ボールねじ装置）を採用したものがある（例えば、特許文献１）。この場合、ボールねじ装置のねじ軸が電動アクチュエータの出力部材を構成する。

特開２０１５−１０４２３１号公報

ところで、電動アクチュエータは、例えば、自動変速機の一種であるＤＣＴのように、２つの操作対象が同軸に配置された機器（システム）への搭載も検討され、あるいは実際に搭載されている。しかしながら、特許文献１の電動アクチュエータを上記のような機器に搭載する場合、２つのアクチュエータを個別に配置し、かつ各アクチュエータの出力部材と操作対象との連結態様に工夫を凝らす必要があることから、機器全体が複雑化・大型化するおそれがある。従って、例えば、個別に操作可能な２つの出力部材を有し、かつ２つの出力部材が同軸配置された電動アクチュエータを実現できれば、上記の問題を可及的に解消し得ると考えられる。但し、このような電動アクチュエータを実現できたとしても、その組立性（生産性）が悪く、製造コストの面で難があると、実際に普及させることが難しくなる。

以上の実情に鑑み、本発明の主な課題は、複数の操作対象（特に同軸配置された複数の操作対象）を個別に操作することができ、かつ組立性も良好な電動アクチュエータを実現することにある。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、電力の供給を受けて駆動するモータ部と、モータ部の回転運動を直線運動に変換して出力する運動変換機構部と、モータ部および運動変換機構部を収容した筐体とを備え、運動変換機構部が、モータ部のロータの回転中心と同軸に配置されたねじ軸、およびその外周に回転可能に嵌合されたナット部材を有し、ロータの回転運動を受けてナット部材が回転するのに伴ってねじ軸が軸方向に直線運動することにより、ねじ軸に取り付けられた操作部が操作対象を軸方向に操作する電動アクチュエータであって、筐体は、軸方向に結合された複数部材からなり、電装部品を保持したターミナル部が、筐体の構成部材により軸方向両側から挟持された筒状部を有すると共に、筒状部に筐体の内外を連通させる開口部が設けられ、ねじ軸が、軸方向に延びた貫通穴を有する中空状に形成されていることを特徴とする。なお、本発明でいう「電装部品」とは、例えば、モータ部に駆動電力を供給するための給電回路や、モータ部の回転制御に用いるための回転角度検出用センサなどを含む概念である。

上記の構成によれば、ねじ軸に設けた軸方向の貫通穴を、他のねじ軸に取り付けられた操作部を配置させる（挿通させる）ための部位として活用することができる。そのため、例えば、それぞれがモータ部、運動変換機構部およびターミナル部を有する２つのアクチュエータユニットを軸方向に連ねて同軸配置した場合において、一方のアクチュエータユニットのねじ軸に中空状の操作部を取り付けると共に、上記ねじ軸（および操作部）の貫通穴に他方のアクチュエータユニットのねじ軸に取り付けられた操作部を挿通させれば、コンパクトでありながら、個別に操作可能な２つの出力部材（操作部）が同軸配置された電動アクチュエータを実現することができる。なお、同様の理屈で、個別に操作可能な３つ以上の出力部材（操作部）が同軸配置された電動アクチュエータを実現することもできる。

また、上記の構成によれば、筐体を構成する部材同士を軸方向に結合し、筐体を組み立てることにより、モータ部を駆動可能な状態にすることができる。特に、ターミナル部の筒状部に筐体の内外を連通させる開口部を設けておけば、電装部品に接続される電気配線を上記の開口部を介して筐体の径方向外側に引き出すことができる。この場合、電気配線の取り回し作業をターミナル部単体の状態で完結することができるので、電動アクチュエータの組立段階で煩雑な電気配線の取り回し作業を実施する必要がなくなる。従って、２つ以上の出力部材が同軸配置され、かつ２つ以上の出力部材を個別に操作可能な電動アクチュエータであっても、組立性・生産性を高め、そのコスト低減を図ることができる。

モータ部のステータの少なくとも一部は、ターミナル部の筒状部に嵌合しても良い。このようにすれば、筐体を組み立てるのと同時にモータ部のステータを筐体の内周に組み付けることができるので、電動アクチュエータの組立性を一層高めることができる。

モータ部のロータは、ナット部材を内周に配置し、軸方向に離間した二箇所に配置された転がり軸受により回転自在に支持された中空回転軸を有するものとすることができ、この場合、中空回転軸には、２つの転がり軸受のうち、一方の転がり軸受の内側軌道面を設けても良い。このようにすれば、中空回転軸、ひいては筐体を軸方向にコンパクト化することができる。これにより、軸方向にコンパクトで、使用機器に対する搭載性に優れた電動アクチュエータを実現することができる。

中空回転軸に上記の内側軌道面が設けられている場合に、この内側軌道面をナット部材の軸方向幅の内側に配置すれば、電動アクチュエータを軸方向に一層コンパクト化することができる。

運動変換機構部は、ロータの回転を減速してナット部材に伝達する減速機を有するものとすることができる。このようにすれば、小型のモータを採用することができるので、電動アクチュエータの軽量・コンパクト化を図ることができる。減速機としては、遊星歯車減速機を採用することができる。遊星歯車減速機であれば、例えば歯車諸元を変更したり、遊星ギヤの設置段数を変更したりすることで減速比を容易に調整することができ、しかも遊星ギヤを多段に設置しても減速機、ひいては電動アクチュエータの大型化を回避することができる、という利点がある。

以上より、本発明によれば、複数の操作対象を個別に操作することができ、かつ組立性も良好な電動アクチュエータを実現することができる。

本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 図１の部分拡大図である。 図２のＥ−Ｅ線矢視断面図である。 モータのロータと運動変換機構部とを取り出して拡大した縦断面図である。 図２のＦ−Ｆ線矢視断面図である。 モータのステータとターミナル部とを取り出して拡大した縦断面図である。 図２のＧ−Ｇ線矢視断面図である。 図２のＨ−Ｈ線矢視断面図である。 ケーシングにリングギヤを組み込んだ状態を示す縦断面図である。 （ａ）図は、図１に示す電動アクチュエータの左側面図（カバーの平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＩ−Ｉ線矢視断面図である。 図１の電動アクチュエータの制御系統を示す概略ブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの部分拡大縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図を示す。同図に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ１は、軸方向に連ねて配置（同軸配置）された第１および第２のアクチュエータユニット３，４と、両アクチュエータユニット３，４を収容・保持した筐体２とを備え、第１および第２アクチュエータユニット３，４は、それぞれが、電力の供給を受けて駆動されるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転運動を直線運動に変換して出力する運動変換機構部Ｂと、図示外の操作対象を軸方向に操作する操作部Ｃと、ターミナル部Ｄとを備える。

筐体２は、同軸配置された状態で軸方向に結合された複数部材からなる。本実施形態の筐体２は、軸方向一方側（図１においては紙面右側。以下同様。）の端部に配置されたケーシング２０と、軸方向他方側（図１においては紙面左側。以下同様。）の端部に配置されたカバー２９と、ケーシング２０とカバー２９の間に配置された中間ケーシング８０と、ケーシング２０と中間ケーシング８０の間、および中間ケーシング８０とカバー２９の間にそれぞれ配置されたターミナル部Ｄ（ターミナル本体５０）との結合体からなる。カバー２９、中間ケーシング８０および２つのターミナル本体５０は、図１０（ａ）（ｂ）に示す組立用ボルト６１によりケーシング２０に対して取り付け固定されている。従って、第１のアクチュエータユニット３のターミナル本体５０は、その軸方向両側に配置されたケーシング２０と中間ケーシング８０とで挟持され、第２のアクチュエータユニット４のターミナル本体５０は、その軸方向両側に配置された中間ケーシング８０とカバー２９とで挟持されている。

図９に拡大して示すように、ケーシング２０は、小径円筒部２０ａと大径円筒部２０ｃとを一体に有する段付き円筒状をなし、加工性（量産性）および熱伝導率に優れた金属材料、例えば、アルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金で形成される。

図１および図１０（ａ）（ｂ）に示すように、カバー２９は有底筒状をなし、軸方向一方側に突設された円筒部２９ａを一体に有する。図示は省略しているが、カバー２９の外側端面には、電動アクチュエータ１の冷却効率を高めるための冷却フィンを設けても良い。また、カバー２９には、電動アクチュエータ１の組立用ボルト６１が挿通された図示外の貫通穴と、電動アクチュエータ１を使用機器に取り付けるための取付用ボルトが挿通される貫通穴６２とが設けられている。以上の構成を有するカバー２９は、ケーシング２０と同様に、加工性（量産性）および熱伝導率に優れた金属材料、例えば、アルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金で形成される。

図１に示すように、中間ケーシング８０は、上記のカバー２９に相当する部分と、ケーシング２０の大径円筒部２０ｃに相当する部分とを一体に設けたような形状を有する。この中間ケーシング８０は、ケーシング２０およびカバー２９と同様に、加工性（量産性）および熱伝導率に優れた金属材料、例えば、アルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金で形成される。

以下、モータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびターミナル部Ｄの詳細構造を説明するが、第１および第２のアクチュエータユニット３，４は、出力部材の構成が異なる以外は、基本的に同一構造のモータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびターミナル部Ｄを備える。そのため、以下では、第１のアクチュエータユニット３を構成するモータ部Ａ等について詳細に説明することとし、第２のアクチュエータユニット４を構成するモータ部Ａ等についての詳細説明は基本的に省略する。

図２および図３に示すように、モータ部Ａは、筐体２の内周に固定されたステータ２３と、径方向隙間を介してステータ２３の内周に対向配置されたロータ２４とを備えたラジアルギャップ型のモータ（詳細には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を有する三相ブラシレスモータ）２５で構成されている。ステータ２３は、ステータコア２３ａに装着された絶縁用のボビン２３ｂと、ボビン２３ｂに巻き回されたコイル２３ｃとを備える。ロータ２４は、ロータコア２４ａと、ロータコア２４ａの外周に取り付けられたロータマグネット２４ｂと、中空状に形成され、ロータコア２４ａを外周に装着した中空回転軸としてのロータインナ２６とを備える。

図４に示すように、ロータコア２４ａは、ロータインナ２６の軸方向一方側の肩部２６ａにサイドプレート６５をセットした後、ロータインナ２６の外周面２６ｂに嵌合される。ロータマグネット２４ｂ（図３参照）は、ロータコア２４ａの外周に嵌合された後、ロータインナ２６のうち、ロータコア２４ａの軸方向他方側の端部の軸方向外側に取り付けられたサイドプレート６５、およびその軸方向外側に取り付けられたサークリップ６６により位置決め固定されている。

図２〜図４に示すように、ロータインナ２６の軸方向一方側の端部外周には転がり軸受２７の内側軌道面２７ａが形成され、転がり軸受２７の外輪２７ｂは筐体２の内周に固定された軸受ホルダ２８の内周面に装着されている。また、ロータインナ２６の軸方向他方側の端部内周に、内輪が筐体２に装着された転がり軸受３０の外輪が装着されている。このような構成により、ロータインナ２６は、転がり軸受２７，３０を介して筐体２に対して回転自在に支持されている。

図１〜図４に示すように、運動変換機構部Ｂは、ボールねじ装置３１と、減速機としての遊星歯車減速機１０とを備え、遊星歯車減速機１０は、モータ部Ａの軸方向一方側に隣接配置されている。

ボールねじ装置３１は、ロータ２４の回転中心と同軸に配置されたねじ軸３３と、複数のボール３４を介してねじ軸３３の外周に回転可能に嵌合され、ロータインナ２６の内周に配置されたナット部材３２と、循環部材としてのこま３５とを備え、ねじ軸３３は、軸方向の両端面に開口した貫通穴３３ｂを有する中空状に形成されている。ナット部材３２の内周面に形成された螺旋状溝３２ａと、ねじ軸３３の外周面に形成された螺旋状溝３３ａとの間に複数のボール３４が装填され、こま３５が組み込まれている。このような構成により、ナット部材３２が回転するのに伴ってねじ軸３３が軸方向に直線運動する際には、両螺旋状溝３２ａ，３３ａの間でボール３４が循環する。

第１のアクチュエータユニット３においては、その出力部材が、ねじ軸３３と、ねじ軸３３の貫通穴３３ｂに収容された中空状の内方部材３６と、軸方向の貫通穴を有する中空状に形成され、ねじ軸３３の軸方向一方側の端部に着脱可能に固定された操作部Ｃとしてのアクチュエータヘッド３９とで構成される。

図１に示すように、第２のアクチュエータユニット４においては、その出力部材が、ねじ軸３３と、ねじ軸３３の軸方向他方側の端部に固定されたフランジ付蓋部材９３と、ねじ軸３３の軸方向一方側の端部に着脱可能に固定された操作部Ｃとで構成される。この操作部Ｃは、ねじ軸３３の貫通穴３３ｂに嵌合固定された大径軸部９１ａと、小径軸部９１ｂと、小径軸部９１ｂの軸方向一方側の端部に設けられたフランジ部９１ｄとを有するフランジ付軸部材９１で構成されている。なお、フランジ部９１ｄは、小径軸部９１ｂとは別体に設けても構わない。

小径軸部９１ｂは、第１のアクチュエータユニット３を構成する中空状のねじ軸３３（内方部材３６）およびアクチュエータヘッド３９の内周に配置されており、図３に示すように、外周面の周方向に離間した二箇所に開口した長孔状の貫通穴９１ｃを有する。そして、軸部材９１の貫通穴９１ｃには、第１のアクチュエータユニット３のねじ軸３３および内方部材３６を径方向に貫通するように嵌め込まれたピン３７が挿通されている。ピン３７の両端部にガイドカラー３８が回転自在に外嵌され、ガイドカラー３８は、ケーシング２０の小径円筒部２０ａの内周面に設けられた軸方向の案内溝２０ｂに嵌め込まれている。以上の構成により、第１のアクチュエータユニット３において、ロータ２４の回転運動を受けてナット部材３２がねじ軸３３の軸線回りに回転すると、ねじ軸３３およびアクチュエータヘッド３９を有する出力部材が回り止めされた状態で軸方向に直線運動する。また、第２のアクチュエータユニット４において、ロータ２４の回転運動を受けてナット部材３２がねじ軸３３の軸線回りに回転すると、ねじ軸３３およびフランジ付軸部材９１を有する出力部材が回り止めされた状態で軸方向に直線運動する。

遊星歯車減速機１０は、図２〜図５に示すように、筐体２に固定されたリングギヤ４０と、ロータインナ２６の段部内周面２６ｃに圧入固定されたサンギヤ４１と、リングギヤ４０とサンギヤ４１の間に配置され、両ギヤ４０，４１に噛合った複数（本実施形態では４つ）の遊星ギヤ４２と、遊星ギヤ４２を回転自在に保持した遊星ギヤキャリア４３および遊星ギヤホルダ４４と、を備え、遊星ギヤキャリア４３は、遊星ギヤ４２の公転運動を取り出して出力する。従って、遊星ギヤキャリア４３が遊星歯車減速機１０の出力部材を構成する。

図５に示すように、リングギヤ４０の外周には径方向外側に突出したノッチ４０ａが周方向に離間した複数箇所（図示例では４箇所）に設けられ、各ノッチ４０ａは、筐体２の内周面（図示例では、ケーシング２０の大径円筒部２０ｃの内周面２０ｄ）の周方向に離間した複数箇所（図示例では４箇所）に設けられた軸方向溝２０ｅ（図９を併せて参照）にそれぞれ嵌合されている。これにより、リングギヤ４０は、筐体２に対して回り止めされている。

遊星ギヤキャリア４３は、図２〜図４に示すように、遊星ギヤ４２の内周に嵌合されたピン状部と、遊星ギヤ４２の軸方向一方側に配置された円盤状部と、円盤状部の径方向内側の端部から軸方向他方側に延び、ロータインナ２６の内周面２６ｄとナット部材３２の外周面３２ｂとの間に介在する円筒部４３ａとを一体に有する。この遊星ギヤキャリア４３は、ロータインナ２６に対して相対回転可能である一方、ボールねじ装置３１のナット部材３２と一体回転可能に連結されている。本実施形態では、円筒部４３ａの外周面がロータインナ２６の内周面２６ｄ（およびサンギヤ４１の内周面）と径方向隙間を介して対向し、円筒部４３ａの内周面がナット部材３２の外周面３２ｂに圧入固定されている。

このように、円筒部４３ａの内周面をナット部材３２の外周面３２ｂに圧入することによって遊星ギヤキャリア４３とナット部材３２とをトルク伝達可能に連結すれば、組立時の連結作業性が良好であることに加え、減速後の高トルクに対しても安定したトルク伝達が可能である。また、ロータインナ２６の段部内周面２６ｃにサンギヤ４１が圧入されることで、ロータインナ２６とサンギヤ４１とがトルク伝達可能に連結されているので、この点においても組立時の連結作業性が良好である。なお、このような連結構造を採用しても、サンギヤ４１は、減速前のロータインナ２６と一体回転できれば良いので、両者間で必要とされるトルク伝達性能は十分に確保できる。さらに、ロータインナ２６とサンギヤ４１とは、ロータインナ２６を支持する転がり軸受２７の直下位置で連結されているので、サンギヤ４１の回転精度も良好である。

以上の構成を有する遊星歯車減速機１０により、モータ２５のロータ２４（ロータインナ２６）の回転運動は減速された上でナット部材３２に伝達される。これにより、回転トルクを増加することができるので、小型のモータ２５を採用することができる。

図１〜図４に示すように、ナット部材３２の軸方向一方側にはスラストワッシャ４５が隣接配置され、ナット部材３２の軸方向他方側にはスラスト軸受としての針状ころ軸受４７が隣接配置されている。針状ころ軸受４７の軸方向他方側にはスラスト受けリング４６が隣接配置されている。第１のアクチュエータユニット３においては、中間ケーシング８０の円筒部８０ａの先端部外周にスラスト受けリング４６が取り付けられ、第２のアクチュエータユニット４においては、カバー２９の円筒部２９ａの先端部外周にスラスト受けリング４６が取り付けられている。

次に、ターミナル部Ｄを図２，３および図６〜図８を参照して説明する。図２、図３および図６に示すように、ターミナル部Ｄは、筐体２の一部を構成する筒状部５０Ａ、および筒状部５０Ａの軸方向他方側の端部から径方向内側に延びる円盤状部５０Ｂを一体に有するターミナル本体５０と、ターミナル本体５０（の円盤状部５０Ｂ）に対してねじ止めされたバスバー５１および円盤状のプリント基板５２とを備える。ターミナル本体５０は、例えばＰＰＳ等の樹脂材料で形成されている。

図７および図８に示すように、ターミナル本体５０（の筒状部５０Ａ）は、図１０（ａ）（ｂ）に示す組立用ボルト６１が挿通される貫通穴５０Ｃと、電動アクチュエータ１を使用機器に取り付けるためのボルトが挿通される貫通穴５０Ｄとを有する。そして、第１のアクチュエータユニット３のターミナル本体５０は、組立用ボルト６１により、ケーシング２０と中間ケーシング８０の間で挟持され（図１，２参照）、また、第２のアクチュエータユニット４のターミナル本体５０は、組立用ボルト６１により、中間ケーシング８０とカバー２９の間で挟持される（図１参照）。

ターミナル部Ｄ（ターミナル本体５０）は、モータ２５に駆動電力を供給するための給電回路をはじめとする電装部品を保持している。給電回路は、図７および図８に示すように、ステータ２３のコイル２３ｃをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相別にバスバー５１の端子５１ａに結線し、さらに、図３に示すように、バスバー５１の端子５１ｂと、ターミナル本体５０の端子台５０ａとをねじ７０で締結することで構成される。端子台５０ａは、図示外のリード線が接続される端子５０ｂを有し、上記のリード線は、ターミナル本体５０の筒状部５０Ａに設けられた開口部５０ｃ（図１，２を参照）を介して筐体２の外径側に引き出され、制御装置８０のコントローラ８１（図１１参照）に接続される。

図１，２および図８に示すように、本実施形態のターミナル部Ｄ（ターミナル本体５０）は、モータ２５の回転制御に用いる回転角度検出用センサ５３も保持している。回転角度検出用センサ５３は、プリント基板５２に取り付けられており、ロータインナ２６の軸方向他方側の端部に取り付けられたパルサリング５４と軸方向隙間を介して対向配置されている。この回転角度検出用センサ５３は、モータ２５のＵ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれに電流を流すタイミングを決めるものであり、例えば、磁気センサの一種であるホールセンサが使用される。詳細な図示は省略しているが、回転角度検出用センサ５３の信号線は、上記のリード線と同様に、ターミナル本体５０の開口部５０ｃ（図１，２参照）を介して筐体２の外径側に引き出され、制御装置８０のコントローラ８１（図１１参照）に接続される。

以上の構成を有する電動アクチュエータ１の組立手順を簡単に説明する。まず、第１のアクチュエータユニット３のリングギヤ４０をケーシング２０に組み込み（図９参照）、また、第２のアクチュエータユニット４のリングギヤ４０を中間ケーシング８０に組み込む。

次いで、第１のアクチュエータユニット３のロータ２４および運動変換機構部Ｂ、並びに第２のアクチュエータユニット４の操作部Ｃ（フランジ付軸部材９１）のサブアセンブリ（図４参照）をケーシング２０に挿入する。このとき、遊星ギヤ４２とケーシング２０に固定されたリングギヤ４０とを噛み合わせ、ガイドカラー３８をケーシング２０の案内溝２０ｂに嵌合させ、さらに軸受ホルダ２８をケーシング２０の内周面２０ｄに嵌合させる。また、第２のアクチュエータユニット４のロータ２４と運動変換機構部Ｂのサブアセンブリ（図示せず）を中間ケーシング８０に挿入する。このとき、遊星ギヤ４２と中間ケーシング８０に固定されたリングギヤ４０とを噛み合わせ、軸受ホルダ２８を中間ケーシング８０の内周面に嵌合させる。

その後、第１のアクチュエータユニット３のステータ２３とターミナル部Ｄ（ターミナル本体５０）のサブアセンブリ（図６参照）のうち、ステータ２３をケーシング２０の内周に嵌合すると共に、第２のアクチュエータユニット４のステータ２３とターミナル部Ｄのサブアセンブリのうち、ステータ２３を中間ケーシング８０の内周に嵌合する。このとき、フランジ付軸部材９１の大径軸部９１ａを、第２のアクチュエータユニット４のねじ軸３３の内周に嵌合する。最後に、カバー２９、第２のアクチュエータユニット４のターミナル本体５０、中間ケーシング８０および第１のアクチュエータユニット３のターミナル本体５０をケーシング２０に対して組立用ボルト６１（図９，１０参照）により締結する。これにより、電動アクチュエータ１が完成する。

以上で説明した電動アクチュエータ１（各アクチュエータユニット３，４）においては、その出力部材を構成するボールねじ装置３１のねじ軸３３が、軸方向に延びた貫通穴３３ｂを有する中空状に形成されている。このような構成によれば、ねじ軸３３に設けた貫通穴３３ｂを、他のねじ軸に取り付けられた操作部Ｃを挿通させるための部位として活用することができる。そのため、上記の電動アクチュエータ１のように、それぞれがモータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびターミナル部Ｄを有する第１および第２のアクチュエータユニット３，４を軸方向に連ねて同軸配置した場合において、第１のアクチュエータユニット３のねじ軸３３に中空状の操作部Ｄ（アクチュエータヘッド３９）を取り付けると共に、上記ねじ軸３３（およびアクチュエータヘッド３９）の貫通穴に、第２のアクチュエータユニット４のねじ軸３３に取り付けられた操作部Ｄ（フランジ付軸部材９１の小径軸部９１ｂ）を挿通させれば、全体としてコンパクトな構成でありながら、個別に操作可能な２つの出力部材が同軸配置された電動アクチュエータ１を実現することができる。

また、電動アクチュエータ１の筐体２は、軸方向に結合された複数部材からなり、給電回路等の電装部品を保持したターミナル部Ｄが、筐体２の構成部材により軸方向両側から挟持されている。要するに、本実施形態の電動アクチュエータ１では、第１のアクチュエータユニット３用の電装部品を保持したターミナル本体５０、および第２のアクチュエータユニット４用の電装部品を保持したターミナル本体５０のそれぞれを、ケーシング２９と中間ケーシング８０、および中間ケーシング８０とカバー２９で軸方向に挟持するサンドイッチ構造を採用している。このような構成によれば、筐体２を構成する部材同士を軸方向に結合し、筐体２を組み立てることにより、モータ部Ａを駆動可能な状態にすることができる。

特に、ターミナル本体５０の筒状部５０Ａに筐体２の内外を連通させる開口部５０ｃを設けておけば、給電回路に接続されるリード線や、回転角度検出用センサ５３に接続される信号線等の電気配線を上記の開口部５０ｃを介して筐体２の径方向外側に引き出すことができる。この場合、電気配線の取り回し作業をターミナル部Ｄ単体の状態で完結することができるので、電動アクチュエータ１（筐体２）の組立段階で煩雑な電気配線の取り回し作業を別途実施する必要がなくなる。従って、本実施形態のように、個別に操作可能な２つの出力部材が同軸配置された電動アクチュエータ１であっても、組立性・生産性を高め、そのコスト低減を図ることができる。

また、本実施形態では、図１や図６等に示すように、モータ２５のステータ２３の一部が、ターミナル本体５０の筒状部５０Ａの内周に嵌合されている。この場合、筐体２を組み立てるのと同時にステータ２３を筐体２の内周に組み付けることができるので、この点からも電動アクチュエータ１の組立性が一層高まる。

また、上記のように、電気配線の取り回し作業をターミナル本体５０単体の状態で完結することができれば、例えば、モータ２５や遊星歯車減速機１０等に仕様変更が生じた場合でも、ターミナル本体５０の結合相手部材（ケーシング２０や中間ケーシング８０）の被結合部形状が同じである限りにおいて、ターミナル本体５０を共用することができる。これにより、部品・部材の共用化による電動アクチュエータ１の多品種展開（シリーズ化）にも容易に対応することができる。

また、運動変換機構部Ｂに遊星歯車減速機１０を設けたことにより実現されるモータ部Ａ（モータ２５）の小型化と、ロータインナ２６、遊星ギヤキャリア４３の円筒部４３ａおよびナット部材３２の半径方向での重畳構造とが相俟って、筐体２の径方向寸法Ｍ（図２参照）を極力小さくすることができる。

また、中空回転軸としてのロータインナ２６は、ロータコア２４ａの軸方向一方側の端部に近接配置された転がり軸受２７の内側軌道面２７ａを有し、この転がり軸受２７により軸方向一方側の端部が回転自在に支持されている。このような構造により、ロータインナ２６を軸方向にコンパクト化することができる。これに加えて、転がり軸受２７がナット部材３２の軸方向幅の内側に配置された構造が相俟って、両アクチュエータユニット３，４、ひいては電動アクチュエータ１を一層軸方向にコンパクト化することができる。これにより、使用機器に対する搭載性に優れ、使用機器のコンパクト化にも貢献し得る電動アクチュエータ１を実現することができる。

また、ロータ２４の回転バランスが取られていれば、ロータインナ２６を支持する転がり軸受２７，３０は、ロータ２４の自重程度のラジアル荷重を支持できれば良い。この場合、転がり軸受２７の内側軌道面２７ａを一体に有するロータインナ２６は、高強度の材料で形成する必要がなく、例えば、焼入れ焼戻し等の熱処理が省略された安価な軟鋼材で形成しても必要強度を確保することができる。特に、本実施形態の電動アクチュエータ１（両アクチュエータユニット３，４のそれぞれ）では、モータ２５の回転運動が遊星歯車減速機１０を介してナット部材３２に伝達されるためにラジアル荷重の発生はなく、また、ねじ軸３３の直線運動に伴って生じる反力（スラスト荷重）は、ナット部材３２の軸方向他方側に隣接配置された針状ころ軸受４７で直接的に支持される。従って、転がり軸受２７は、ラジアル方向の位置決め機能を有していれば足りるため、転がり軸受２７の内側軌道面２７ａを一体に有するロータインナ２６は、上記のような材料仕様で足りる。これにより、電動アクチュエータ１を低コスト化することができる。

また、上記のように、ナット部材３２に作用するスラスト荷重を針状ころ軸受４７で直接的に支持するようにしておけば、ボールねじ装置３１（運動変換機構部Ｂ）、さらにはモータ２５のロータ２４にモーメント荷重が作用するのを効果的に抑制することができる。特に、本実施形態のように、針状ころ軸受４７を、転がり軸受２７，３０の間の軸方向範囲内に配置しておけば、モーメント荷重の抑制効果を高めることができる。このようにモーメント荷重を抑制できれば、電動アクチュエータ１の出力部材の動作精度および耐久寿命を高めることができることに加え、針状ころ軸受４７として小型のものを使用できる。

なお、本実施形態では、針状ころ軸受４７を、両転がり軸受２７，３０の間の軸方向中央付近に配置しており、この場合には、モーメント荷重の抑制効果をより一層高めることができる。このため、針状ころ軸受４７の小型化を一層促進できる。その結果、針状ころ軸受４７およびスラスト受けリング４６等として極めて小型のものを採用することができるため、電動アクチュエータ１が軸方向に長寸化するのを可及的に防止することができる。

最後に、以上の構成を有する電動アクチュエータ１のうち、第１のアクチュエータユニット３の作動態様を図２および図１１を参照して簡単に説明する。図１１は、圧力制御の例であり、図示外の操作対象に圧力センサ８３が設けられている。なお、第２のアクチュエータユニット４の作動態様は、第１のアクチュエータユニット３と基本的に同じであるから説明を省略する。

まず、例えば、図示しない車両上位のＥＣＵに操作量が入力されると、この操作量に基づいてＥＣＵは要求される圧力指令値を演算する。この圧力指令値が制御装置８０のコントローラ８１に送られると、コントローラ８１は、圧力指令値に必要なモータ回転角の制御信号を演算し、この制御信号をモータ２５に送る。

コントローラ８１から送られた制御信号に基づいてロータ２４が回転すると、この回転運動が運動変換機構部Ｂに伝達される。具体的には、ロータ２４が回転すると、ロータインナ２６に連結された遊星歯車減速機１０のサンギヤ４１が回転し、これに伴って遊星ギヤ４２が公転すると共に遊星ギヤキャリア４３が回転する。これにより、ロータ２４の回転運動が遊星ギヤキャリア４３の円筒部４３ａに連結されたナット部材３２に伝達される。このとき、遊星ギヤ４２の公転運動により、ロータ２４の回転数が減速されるので、ナット部材３２に伝達される回転トルクが増加する。

ロータ２４の回転運動を受けてナット部材３２が回転すると、ねじ軸３３は、回り止めされた状態で軸方向に直線運動（軸方向一方側に前進）する。この際、ねじ軸３３はコントローラ８１の制御信号に基づく位置まで前進し、ねじ軸３３の軸方向一方側の端部に固定されたアクチュエータヘッド３９が図示しない操作対象を操作する。

ねじ軸３３（アクチュエータヘッド３９）の操作圧力は、外部に設置された圧力センサ８３により検出され、その検出信号は制御装置８０の比較部８２に送られる。そして、比較部８２は、圧力センサ８３により検出された検出値と圧力指令値との差分を算出し、コントローラ８１はこの算出値および回転角度検出用センサ５３から送られた信号に基づいてモータ２５に制御信号を送る。このようにして、ねじ軸３３（アクチュエータヘッド３９）の軸方向位置がフィードバック制御される。なお、モータ２５やセンサ５３を駆動するための電力は、車両に設けられた図示しないバッテリ等の外部電源から、制御装置８０およびターミナル部Ｄに保持された給電回路を介してモータ２５等に供給される。

以上、本発明の実施形態に係る電動アクチュエータ１（アクチュエータユニット３，４）について説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限られない。

例えば、以上で説明した実施形態においては、運動変換機構部Ｂにボールねじ装置３１を採用したが、運動変換機構部Ｂに、ボール３４およびこま３５を省略したねじ装置が採用される電動アクチュエータにも本発明は適用できる。但し、ねじ軸３３の作動性等を考慮するとボールねじ装置３１を採用するのが好ましい。

また、ナット部材３２の軸方向他方側に隣接配置するスラスト軸受としては、針状ころ軸受４７以外の転がり軸受、例えば円筒ころ軸受を採用することもできる。但し、スラスト荷重の支持能力や、軸受の軸方向寸法を考慮すると、針状ころ軸受４７が好ましい。

また、以上で説明した実施形態においては、運動変換機構部Ｂに遊星歯車減速機１０を設けているが、減速機としては、遊星歯車減速機１０以外の減速機を採用することもできる。

また、遊星歯車減速機１０をはじめとする減速機は必ずしも設ける必要はなく、必要でない場合は省略しても構わない。遊星歯車減速機１０を省略する場合には、モータ２５のロータ２４（ロータインナ２６）とボールねじ装置３１のナット部材３２とを直接的にトルク伝達可能に連結しても構わないが、このようにすると、ロータインナ２６およびナット部材３２の少なくとも一方に異なる形状のものを採用する必要が生じる。そのため、遊星歯車減速機１０を省略する場合には、ロータインナ２６の内周面２６ｄとナット部材３２の外周面３２ｂとの間に円筒状の中間部材を配置し、この中間部材の外周面および内周面のそれぞれを、ロータインナ２６の内周面２６ｄおよびナット部材３２の外周面３２ｂとトルク伝達可能に結合させるのが好ましい（図示省略）。これにより、遊星歯車減速機１０を省略した場合でも、モータ部Ａ（モータ２５）およびボールねじ装置３１の少なくとも一方を共用することが可能となるので、コスト増を抑制することができる。

また、例えば、図１２に示すように、ねじ軸３３（の内周に配置した内方部材３６）の軸方向他方側の端部に設けたフランジ部と、ナット部材３２（図示例では、ナット部材３２の軸方向他方側に隣接配置された針状ころ軸受４７）との間には、軸方向に圧縮された状態の弾性部材（図示例では、圧縮コイルばね）４８を配設しても良い。

このようにすれば、運動変換機構部Ｂを筐体２の内周に収容した状態においては、圧縮コイルばね４８のばね力により、ねじ軸３３を常時軸方向他方側（原点側）に付勢することができる。この場合、例えば、モータ２５に適切に駆動電力が供給されないような場合には、ねじ軸３３を自動的に原点復帰させ、図示しない操作対象の作動に悪影響を及ぼす可能性を可及的に低減することができるという利点がある。また、上記態様で圧縮コイルばね４８を設けておけば、ナット部材３２に軸方向の与圧を付与することができるので、ナット部材３２とねじ軸３３との間に一般的に設けられる運転隙間に起因した応答遅れを解消し、ねじ軸３３の作動性を高めることもできる。なお、図１２は、図１に示す電動アクチュエータ１のうち、第１のアクチュエータユニット３の運動変換機構部Ｂに圧縮コイルばね４８を配設したものであるが、このような圧縮コイルばね４８を第２のアクチュエータユニット４の運動変換機構部Ｂに配設することももちろん可能である。

また、以上で説明した電動アクチュエータ１は、モータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびターミナル部Ｄの構成・構造を同じくした第１および第２のアクチュエータユニット３，４を軸方向に連ねて同軸配置したものであるが、両アクチュエータユニット３，４のモータ部Ａ等の構成・構造は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において互いに異ならせても構わない。

さらに、本発明は、それぞれがモータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびターミナル部Ｄを有するアクチュエータユニットを３つ以上軸方向に連ねて同軸配置する場合にも適用できる。

本発明は前述した実施形態に何ら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。

１ 電動アクチュエータ
２ 筐体
３ 第１のアクチュエータユニット
４ 第２のアクチュエータユニット
１０ 遊星歯車減速機（減速機）
２０ ケーシング
２３ ステータ
２４ ロータ
２５ モータ
２６ ロータインナ（中空回転軸）
２９ カバー
３１ ボールねじ装置
３２ ナット部材
３３ ねじ軸
３３ｂ 貫通穴
３４ ボール
３９ アクチュエータヘッド（操作部）
４７ 針状ころ軸受（スラスト軸受）
５０ ターミナル本体
５０Ａ 筒状部
５０Ｂ 円盤状部
５０ｃ 開口部
８０ 中間ケーシング
９１ フランジ付軸部材（操作部）
Ａ モータ部
Ｂ 運動変換機構部
Ｃ 操作部
Ｄ ターミナル部

Claims (7)

1. 電力の供給を受けて駆動するモータ部と、該モータ部の回転運動を直線運動に変換して出力する運動変換機構部と、前記モータ部および前記運動変換機構部を収容した筐体とを備え、前記運動変換機構部が、前記モータ部のロータの回転中心と同軸に配置されたねじ軸、およびその外周に回転可能に嵌合されたナット部材を有し、前記ロータの回転運動を受けて前記ナット部材が回転するのに伴って前記ねじ軸が軸方向に直線運動することにより、前記ねじ軸に取り付けられた操作部が操作対象を軸方向に操作する電動アクチュエータであって、
   前記筐体は、軸方向に結合された複数部材からなり、
   電装部品を保持したターミナル部が、前記筐体の構成部材により軸方向両側から挟持された筒状部を有すると共に、該筒状部に前記筐体の内外を連通させる開口部が設けられ、
   前記ねじ軸が、軸方向に延びた貫通穴を有する中空状に形成されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記モータ部のステータの少なくとも一部が、前記筒状部に嵌合されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記ロータは、前記ナット部材を内周に配置し、軸方向に離間した二箇所に配置された転がり軸受により前記筐体に対して回転自在に支持された中空回転軸を有し、
   前記中空回転軸は、２つの前記転がり軸受のうち、一方の前記転がり軸受の内側軌道面を有する請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記内側軌道面が、前記ナット部材の軸方向幅の内側に配置されている請求項３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記運動変換機構部が、前記ロータの回転を減速して前記ナット部材に伝達する減速機を有する請求項１〜４の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
6. 前記減速機が遊星歯車減速機である請求項５に記載の電動アクチュエータ。
7. それぞれが前記モータ部、前記運動変換機構部および前記ターミナル部を有する２つ以上のアクチュエータユニットを軸方向に連ねて同軸配置してなる請求項１〜６の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。

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