JP2018044634A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】直動部に対する回転部の芯ずれや傾きを可及的に抑制して、優れた動力伝達効率を得ることのできる電動アクチュエータを提供する。【解決手段】本発明に係る電動アクチュエータ１は、モータ７と、モータ７の駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構１１と、運動変換機構１１が収容されるケース１２とを備え、運動変換機構１１は、直動部３１と、直動部３１の外周に配設される回転部３０とを有する。回転部３０はその中心線方向に離間して配設される二つの軸受１３，１４で支持されると共に、二つの軸受１３，１４は、ケース１２の内周に設けられた内径寸法が一定の等径円筒面３７に取り付けられている。【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、車両等の省力化、低燃費化を目的とした電動化が進んでおり、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリング等の操作を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。このような用途に使用されるアクチュエータとして、モータの駆動により生じた回転運動を直線方向の運動に変換するボールねじ機構を用いた電動アクチュエータが知られている。

また、ボールねじ機構を用いたアクチュエータの中でも、なるべく出力の小さいモータで所定の出力を得ることを考えた場合、モータとボールねじ機構を直列に配置した構成が好適である（例えば、特許文献１を参照）。このような構成において、ボールねじ機構のねじ軸を軸方向に移動させるには、モータとボールねじ機構のナットを直結し、このナットを軸受で回転自在に支持する構成をとることが考えられる（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００９−１５６４１５号公報 特開２０１３−２３４７３５号公報

ボールねじ機構のナットを回転自在に支持する構造を採用する場合には、特許文献２に記載のように、ナットを回転自在に支持する転がり軸受をその中心線方向に離間して二ヶ所に配置する構成が好ましい。しかしながら、特許文献２に記載のアクチュエータでは、ナットの中心線方向両側にねじ軸が突出している構造をとることもあって、ナットを含むボールねじ機構を収容するケースが複数に分割された形態をとっている。そのため、ナットを回転自在に支持する二個の転がり軸受が別々のケースに取り付けられた状態となる。これでは、ケース同士を組み立てる際の誤差により、各軸受の回転中心がずれてしまい、これら軸受に支持されるナットの回転中心がねじ軸の中心線に対してずれた状態、もしくは傾いた状態となるおそれがある。このようにナット部がねじ軸に対してずれたり傾いたりした状態でアクチュエータを駆動させた場合には、上述したずれや傾きの分だけボールねじ機構の動力伝達効率が低下し、場合によっては（傾きがひどい場合には）、ナットがねじ軸にロックされてスムーズな直線運動が行えないおそれが生じる。

以上の事情に鑑み、本明細書では、直動部に対する回転部の芯ずれや傾きを可及的に抑制して、優れた動力伝達効率を得ることのできる電動アクチュエータを提供することを、解決すべき技術的課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係る電動アクチュエータによって達成される。すなわちこのアクチュエータは、モータと、モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、運動変換機構が収容されるケースとを備え、運動変換機構は、直動部と、直動部の外周に配設される回転部とを有する電動アクチュエータにおいて、回転部はその中心線方向に離間して配設される二つの軸受で支持されると共に、二つの軸受は、ケースの内周に設けられた内径寸法が一定の等径円筒面に取り付けられている点をもって特徴付けられる。

このように、本発明では、運動変換機構の回転部を二つの軸受で支持すると共に、この二つの軸受を、運動変換機構を収容するケースの内周に設けられた内径寸法が一定の等径円筒面に取り付けるようにした。このように、一個のケースに二つの軸受の取り付け面を設けることで、複数のケースに跨って軸受を取り付ける場合と比べて、組付け誤差等の影響を受けずに済む。さらには、二つの軸受の取り付け面を何れも内径寸法が一定の等径円筒面としたので、例えば段差を介した内径寸法の異なる二つの面をそれぞれ軸受の取り付け面とする場合と比べて、取り付け面の形状精度（加工精度）を容易に高めることができる。よって、各軸受の回転中心を高い精度で一致させて、これら軸受に支持される回転部の回転中心が直動部の中心線に対してずれたり傾いたりする事態を可及的に防止でき、あるいは上述したずれや傾きを極力小さく抑えることができる。これにより、モータから回転部に伝わった駆動力を直動部に効率よく伝達することが可能となる。また直動部の位置精度を高めることでアクチュエータを高精度に制御することが可能となる。

また、本発明に係る電動アクチュエータは、ケースが、金属製の筒状部材を一体的に有すると共に、筒状部材の内周に等径円筒面が設けられているものであってもよい。

この種のアクチュエータのケースは、通常、ボールねじ機構などの運動変換機構を収容するために単純な円筒形状とすることはできず、円筒形状以外の複雑な形状とならざるを得ない。ケースの形状が複雑になるほどその内周面の加工も困難になり、取り付け面を等径円筒形状に仕上げることは難しい。それに対して、取り付け面となる等径円筒面を筒状部材に設けて、この筒状部材をケースと一体的に設けるようにすれば、ケースの形状に影響を受けることなく軸受の取り付け面を等径円筒形状に仕上げることができる。また、この筒状部材を金属製とすることで、圧入嵌合等による変形を最小限に抑えて、軸受を取り付けた後の取り付け面（等径円筒面）の形状精度を維持することができると共に、ケース本体の材質をより量産性に優れた樹脂製にすることができる。よって、位置精度だけでなく加工コストの面でも好適である。

また、本発明に係る電動アクチュエータは、ケースが、等径円筒面よりも内径寸法の小さい小径部を等径円筒面の軸方向一方の側に有し、かつ小径部の内周に、直動部が摺動可能な摺動面が設けられているものであってもよい。

このようにケースに小径部を設けると共に、この小径部の内周に直動部の摺動面を設けることによって、一つの部品（ケース）に回転部の支持部（軸受）と直動部の支持部（摺動面）を設けることができる。これにより、それぞれの支持部を別個のケースに設ける場合と比べて、回転部の回転中心と直動部の中心線とをより高い精度で一致させることができるので、直線運動時の摺動抵抗をより一層小さくして、動力伝達効率の更なる向上を図ることが可能となる。

また、ケースが筒状部材を有する場合、本発明に係る電動アクチュエータは、筒状部材が、その軸方向一方の側から半径方向内側に突出して軸受の軸方向端面を支持する端面支持部を有するものであってもよい。

回転部は二つの軸受で支持されているため、少なくとも一方の軸受を軸方向で支持する端面支持部を設けることによって、回転部の軸方向（回転中心線に沿った方向）の移動を規制することができる。また、この際、軸受の端面支持部を等径円筒面と共に一つの部品（筒状部材）に設けることで、軸受の半径方向の位置決めだけでなく軸方向の位置決めを精度よく行うことができる。よって、軸受に支持される回転部の半径方向及び軸方向の位置精度を高めることが可能となる。

また、ケースが小径部を有する場合、本発明に係る電動アクチュエータは、小径部が、焼結金属製の滑り軸受で構成されており、ケースが、滑り軸受と筒状部材をともにインサート部品とする樹脂成形品であってもよい。

上述のように小径部を焼結金属製の滑り軸受とする場合、例えば滑り軸受に潤滑油、グリースなどの潤滑剤を含浸させることによって、直動部との間の摺動潤滑性をさらに高めることができる。よって、摺動抵抗の更なる低減化を図ることが可能となる。また、この滑り軸受と筒状部材を共にインサート部品としてケースを樹脂で成形することにより、形状精度（剛性）が特に必要な部位のみ金属製として、残りの部分を樹脂製とすることができる。よって、上述した優れた性能を発揮し得るケース全体を軽量化することができる。もちろん、インサート金型への各インサート部品の位置決めを正確に行うことにより、摺動面と等径円筒面との間の中心線を容易かつ高精度に一致させることができる点でも好適である。

また、本発明に係る電動アクチュエータは、摺動面が、その円周方向の一部をなす一つ又は二つ以上の平坦面と、平坦面とつながり円周方向の残部をなす部分円筒面とで構成されると共に、直動部の外周面のうち少なくとも摺動面と摺動する領域は、摺動面を構成する平坦面と部分円筒面とに対応する形状をなしているものであってもよい。

このように摺動面の形状を断面非真円形状にすると共に、直動部の外周面のうち摺動面と摺動する領域の形状を、摺動面に対応する形状とすることによって、直動部の中心線まわりの回転を摺動面によって規制することができる。よって、摺動面のみでもって直動部の回り止めを図りつつも直線運動自在に直動部を支持することが可能となる。

以上のように、本発明に係る電動アクチュエータによれば、直動部に対する回転部の芯ずれや傾きを可及的に抑制して、優れた動力伝達効率を得ることが可能となる。

本発明の第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に示す電動アクチュエータの外観斜視図である。 図１に示す電動アクチュエータの一部分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面を矢印Ａの向きから見た電動アクチュエータの横断面図である。 図１に示す電動アクチュエータの一部分解斜視図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を矢印Ｂの向きから見た電動アクチュエータの横断面図である。 永久磁石が取り付けられた状態のボールねじ軸の分解斜視図である。 本発明の第二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８に示す電動アクチュエータの一部分解斜視図である。 本発明の第三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１０に示す電動アクチュエータの一部分解斜視図である。 図１１とは斜視方向を変えた電動アクチュエータの一部分解斜視図である。

以下、図１〜図７に基づき、本発明の第一実施形態について説明する。なお、各図面において、実質的に同一の要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにし、一度説明した後ではその詳細な説明を省略する。後述する本発明の第二実施形態以降の説明についても同様の取扱いとする。

図１は、本発明の第一実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図を示している。また、図２は、図１に示す電動アクチュエータの外観斜視図、図３は、図１に示す電動アクチュエータの一部分解斜視図を示している。

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、駆動力を発生させる駆動部２と、駆動部２からの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部３と、駆動部２から運動変換機構部３へ駆動力を伝達する駆動力伝達部４と、運動変換機構部３を支持する運動変換機構支持部５と、運動変換機構部３の運動を出力する操作部６とを備える。本実施形態では、駆動部２は駆動力発生用のモータ（駆動用モータ７）を有し、駆動力伝達部４は、駆動部２から受けた駆動力を運動変換機構部３に伝達する駆動力伝達機構としての減速機構部８を有している。

また、上述した電動アクチュエータ１の各要素はそれぞれ、電動アクチュエータ１の外観を構成する複数のケースを有する（図２を参照）。具体的に、駆動部２は、駆動用モータ７を収容するモータケースとしてのモータカバー９を有し、駆動力伝達部４は、減速機構部８（正確には減速機構部８の一部）を収容する減速機構ケース１０を有する。また、運動変換機構部３は、運動変換機構としてのボールねじ機構１１を収容するボールねじケース１２を有する。ボールねじケース１２は、運動変換機構支持部５を構成する軸受１３，１４を収容するためのケースを兼ねている。本実施形態では、駆動部２、駆動力伝達部４、及び運動変換機構部３は、互いにケースごと連結分離可能に構成されている。以下、電動アクチュエータ１を構成する各要素の詳細を説明する。

駆動部２は主に、例えばＤＣモータなどの駆動用モータ７と、駆動用モータ７を収容するモータカバー９とを有する。モータカバー９は、駆動用モータ７の周囲を覆う有底円筒状のカバー本体１５と、カバー本体１５の一端開口側（図１でいえば左側）から半径方向外側に突出しているフランジ部１６とを有する。

駆動用モータ７は、カバー本体１５の一端開口側から内部に挿入された状態にある。この際、カバー本体１５の内周面１５ａは、一端開口側から奥側に向けてテーパ状に縮径しており、駆動用モータ７がカバー本体１５内に挿入されると駆動用モータ７の挿入方向奥側がカバー本体１５の内周面１５ａと面当たりを避けた状態で接触するように構成されている。一方、駆動用モータ７の出力側（図１でいえば左側）の突起部７ａには、後述するモータ嵌合部１７が所定の嵌め合い（例えばインロー）で嵌合しており、これにより、駆動用モータ７は、カバー本体１５内に収容された状態で、カバー本体１５とモータ嵌合部１７とによって支持されている。なお、本実施形態では、駆動用モータ７とカバー本体１５の内底面１５ｂとの間にＯリング１８が介在しており、モータの軸方向のがたつきを抑えつつ駆動用モータ７の出力軸７ｂからのグリース等の流出を防止している。

また、図４に示すように、駆動用モータ７には、駆動用モータ７を動力電源に接続するための一対のターミナル１９，１９が取り付けられている。各ターミナル１９の一端部１９ａは駆動用モータ７のターミナル差込み溝７ｃに差し込むことで接続され、他端部１９ｂは図示しない電線を加締めにより圧着することで、外部電源との電気的接続を図っている。一対のターミナル１９，１９は、駆動用モータ７の外周に嵌合可能なターミナルホルダ２０によって保持されており（図３及び図４を参照）、これにより駆動用モータ７からの抜止めを図っている。また、カバー本体１５の底部に設けられた孔１５ｃには、グロメット２１が嵌め込まれており（図１及び図３を参照）、このグロメット２１に設けられた一対の孔２１ａ，２１ａを介して図示しない電線を外部に引き出し可能としている。

図１に示すように、駆動力伝達部４は主に、駆動力伝達機構としての減速機構部８と、減速機構部８を収容する減速機構ケース１０とで構成されている。減速機構部８は、例えば複数の歯車等からなる遊星歯車減速機構２２で構成される。なお、遊星歯車減速機構２２の詳細な構成については後述する。

減速機構ケース１０は、図３に示すように、概して筒状をなすケース本体２３と、ケース本体２３から軸方向一端側（図１でいえば左側）に突出してボールねじケース１２と嵌合するねじケース嵌合部２４と、ケース本体２３の軸方向他端側（図１でいえば右側）から半径方向内側に突出して駆動用モータ７の突起部７ａと所定の嵌め合い（例えばインロー）で嵌り合うモータ嵌合部１７とを一体に有する。上記構成をとる場合、図１に示すように減速機構ケース１０をボールねじケース１２に取り付けることにより、減速機構ケース１０のねじケース嵌合部２４がボールねじケース１２内に収容される。また、減速機構ケース１０にモータカバー９を取り付けることにより、減速機構ケース１０のケース本体２３の一部とモータ嵌合部１７がモータカバー９内に収容された状態となる。上述のように、減速機構ケース１０にねじケース嵌合部２４とモータ嵌合部１７を一体的に設ける場合、駆動用モータ７と、減速機構部８、及び後述する運動変換機構（ボールねじ機構１１）とが直列に配置された状態となることから、ねじケース嵌合部２４の中心線と、モータ嵌合部１７の嵌合孔１７ａの中心線とは一致していることが好ましい。モータ嵌合部１７に駆動用モータ７の突起部７ａを固定することで、モータ嵌合部１７の嵌合孔１７ａの中心線と、駆動用モータ７の回転中心線Ｘ（図１を参照）とを高い精度で一致させることが可能になり、ひいては後述する共通の取り付け面（等径円筒面３７）により駆動用モータ７の回転中心線Ｘとボールねじナット３０の回転中心とを一致させることが可能になるためである。

また、本実施形態では、減速機構ケース１０は、ケース本体２３から半径方向外側に伸びるフランジ部２５を一体に有しており、このフランジ部２５と、モータカバー９のフランジ部１６、及び後述するボールねじケース１２のフランジ部２６とを互いに重ね合せた状態で例えばボルト２７（図３を参照）によって相互に連結されている。なお、この際、各フランジ部１６，２５，２６の間にＯリング２８，２９（図１及び図３を参照）を介在させてもよい。

運動変換機構部３は、図１に示すように、本実施形態では運動変換機構としてのボールねじ機構１１と、ボールねじ機構１１を収容するボールねじケース１２とを有する。このうちボールねじ機構１１は、回転部としてのボールねじナット３０と、直線運動する可動部（すなわち直動部）としてのボールねじ軸３１と、多数のボール３２、及び循環部材としてのこま３３とで構成されている。ボールねじナット３０の内周面とボールねじ軸３１の外周面にはそれぞれ螺旋状溝３０ａ，３１ａが形成されている。両螺旋状溝３０ａ，３１ａの間にボール３２が充填され、こま３３が組み込まれ、これにより２列のボール３２が循環する。

ボールねじナット３０は、駆動用モータ７で発生させた駆動力を受けて正逆何れかの方向に回転する。一方、ボールねじ軸３１は、後述する回り止め機構としての摺動面３４（図１中、ボールねじケース１２の左端部）によって回転が規制されている。このため、ボールねじナット３０が回転すると、ボール３２が両螺旋状溝３０ａ，３１ａ及びこま３３に沿って循環し、ボールねじ軸３１がその軸方向に沿って一方向に直線運動（又は往復直線運動）を行う。図１は、ボールねじ軸３１が最も図の右側へ後退した初期位置に配置された状態を示している。このボールねじ軸３１は、駆動用モータ７の出力軸７ｂと平行、さらにいえば各軸３１，７ｂの中心線が一致するように配置されており、駆動力伝達部４を介して駆動用モータ７から伝達された回転運動はボールねじ軸３１によって出力軸７ｂと平行な軸方向の直線運動に変換される。この場合、ボールねじ軸３１の前進方向の先端部（図１の左端部）が、操作対象を操作する操作部（アクチュエータヘッド）６として機能する。

ボールねじケース１２は概して筒状をなすもので（図２を参照）、ケース本体３５と、ケース本体３５の軸方向一端側（図１でいえば左側）に位置しケース本体３５より外径寸法の小さい小径部３６と、ケース本体３５の例えば軸方向他端側（図１でいえば右側）に位置するフランジ部２６とを有する。また、上記構成のボールねじケース１２とボールねじナット３０との間には、ケース本体３５の中心線方向（図１でいえば左右方向）に離間して二つの軸受１３，１４が配設されており、これら二つの軸受１３，１４によってボールねじナット３０が回転自在に支持されている。本実施形態では、二つの軸受１３，１４は何れも転がり軸受で、各々の外輪１３ａ，１４ａはともに、ケース本体３５の内周に設けられた内径寸法が一定の等径円筒面３７に所定の嵌め合いで取り付けられている（図１を参照）。

また、減速機構ケース１０の軸方向一端側（図１でいえば左側）に突出しているねじケース嵌合部２４は、等径円筒面３７に所定の嵌め合い（例えばインロー）で取り付けられている。これにより、ねじケース嵌合部２４と二つの軸受１３，１４はともに等径円筒面３７を基準にして芯出しされた状態でボールねじケース１２に固定されている。なお、このねじケース嵌合部２４の取り付けは、例えばフランジ部２５，２６間のボルト締結（図３を参照）により減速機構ケース１０をボールねじケース１２に取り付けることで、自動的に行われる。

本実施形態では、ボールねじケース１２は、金属製の筒状部材３８を一体的に有している。この場合、等径円筒面３７は、筒状部材３８の内周面で構成されている。よって、筒状部材３８の内周面は円筒度などを高精度に仕上げた状態にある。また、筒状部材３８は、等径円筒面３７の軸方向一端側（図１でいえば左側）から半径方向内側に突出する端面支持部３９を一体的に有している。この端面支持部３９の内側面３９ａはボールねじケース１２の内側空間に露出していると共に、この内側面３９ａが二つの軸受１３，１４のうち、筒状部材３８の軸方向一端側（図１でいえば左側）に位置する軸受１３に当接している。よって、内側面３９ａを基準に軸受１３の軸方向の位置決めがなされると共に、軸受１３が端面支持部３９によって軸方向に支持された状態にある。

小径部３６には、直動部としてのボールねじ軸３１が挿通されている（図１を参照）。また、小径部３６の内周には、ボールねじ軸３１が摺動可能な摺動面３４が設けられている。本実施形態では、小径部３６の先端内周部に焼結金属製の滑り軸受４０が設けられており、この滑り軸受４０の内周に摺動面３４が形成されている。なお、この滑り軸受４０にグリース、潤滑油などの潤滑剤を含浸させて、摺動面３４への上記潤滑剤の継続供給を図るようにしてもかまわない。

また、本実施形態では、摺動面３４にボールねじ軸３１の回り止め機構が付与されている。具体的に、摺動面３４は、図１及び図５に示すように、その円周方向の一部をなす一つの平坦面３４ａと、平坦面３４ａとつながり円周方向の残部をなす部分円筒面３４ｂとで構成されている。また、図１及び図５に示すように、ボールねじ軸３１の外周面のうち少なくとも摺動面３４と摺動する摺動領域３１ｂは、摺動面３４を構成する平坦面３４ａに対応する平坦面部３１ｂ１と、部分円筒面３４ｂに対応する部分円筒面部３１ｂ２とで構成されている。この場合、ボールねじ軸３１の平坦面部３１ｂ１は少なくともその最大外径部（部分円筒面部３１ｂ２との境界部分）で平坦面３４ａと接触（係合）するように各々の面３１ｂ１，３４ａの寸法が設定されている。これにより、平坦面３４ａがボールねじ軸３１の中心線まわりの回転を規制する役割を果たす。なお、図１及び図５において符号４１で示される部材は止め輪であり、ボールねじ軸３１の軸方向所定位置に取り付けることにより、摺動面３４を有する部材（ここでは滑り軸受４０）と端面同士で当接することで、ボールねじ軸３１の軸方向の移動を規制する役割を果たしている。

上述のように、ボールねじケース１２が、筒状部材３８と滑り軸受４０を有する場合、このボールねじケース１２は、例えば筒状部材３８と滑り軸受４０をともにインサート部品とする樹脂成形品とすることが可能である。この際、筒状部材３８の軸方向の位置決めを正確に行う目的で、例えば図１及び図５に示すように、ボールねじケース１２の樹脂部に筒状部材３８の位置決め孔１２ａを設けてもよい。

軸受１３，１４には、任意の製品が使用可能であり、例えば深溝玉軸受などの転がり軸受が好適に使用可能である。なお、本実施形態では、図１及び図５に示すように、ボールねじナット３０は、その軸方向中間位置に大径部３０ｂを有しており、この大径部３０ｂの両側外周に、二つの軸受（転がり軸受）１３，１４が取り付けられている。なお、本図示例では、操作部６に近い側（駆動用モータ７から遠い側）の軸受１３として、外輪１３ａと内輪１３ｂを共に具備するものを使用し、操作部６から遠い側（駆動用モータ７に近い側）の軸受１４として、外輪１４ａのみ有し内輪のないものを使用しているが、もちろん、これに限ることなく、軸受１４に外輪と内輪の双方を具備するものを使用してもよい。

また、本実施形態では、操作部６に近い側の軸受１３は、図１及び図５に示すように、板状の弾性部材４２を介して筒状部材３８の端面支持部３９で軸方向に支持されている。この板状の弾性部材４２として、例えば波ワッシャが使用可能である。上述のようにボールねじケース１２内が構成されている場合において、減速機構ケース１０のねじケース嵌合部２４が、図１に示すように、ボールねじケース１２の等径円筒面３７に嵌合されてボールねじケース１２に減速機構ケース１０が取り付けられた状態では、ねじケース嵌合部２４が駆動用モータ７に近い側の軸受１４を軸方向に押圧された状態にある。なお、図１及び図５において符号４３で示される部材はスペーサワッシャであり、板状の弾性部材４２と軸受１３の内輪１３ｂとの干渉を防止する役割を果たしている。

小径部３６とボールねじ軸３１の間には、ボールねじケース１２内への異物侵入を防止するためのブーツ４４が取り付けられる（図１を参照）。ブーツ４４は樹脂製又はゴム製であり、大径端部４４ａと小径端部４４ｂ、並びにこれら大径端部４４ａと小径端部４４ｂとをつないで軸方向に伸縮する蛇腹部４４ｃで構成されている。大径端部４４ａが小径部３６の外周面の取付け部位に第一のブーツバンド４５によって締め付け固定され、小径端部４４ｂがボールねじ軸３１の外周面の取付け部位に第二のブーツバンド４６によって締め付け固定される。また、ブーツ４４の周囲には、ブーツ４４を覆うブーツカバー４７が配設されている（図１及び図５を参照）。このブーツカバー４７は例えば軸方向に隣接するボールねじケース１２に取り付けられる。なお、図示は省略するが、ブーツ４４が伸縮した際のブーツ４４の内部空間の急激な圧力変動を緩和する目的で、例えばボールねじケース１２に通気孔を設けてもよい。

ここで、図１、図３、及び図６に基づき遊星歯車減速機構２２について説明する。図３は、遊星歯車減速機構２２の分解斜視図、図６は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面を矢印Ｂの向きから見た横断面図である。

遊星歯車減速機構２２は、リングギヤ４８と、サンギヤ４９と、複数の遊星ギヤ５０と、遊星ギヤキャリア５１と、遊星ギヤホルダ５２とで構成される。リングギヤ４８は、例えばボールねじケース１２と別体に製作した後、ボールねじケース１２に固定してもよいが、上述のように筒状部材３８や滑り軸受４０をインサート部品とする場合には、例えば金属製のリングギヤ４８を筒状部材３８等と同じくインサート部品としてボールねじケース１２と一体的に成形してもかまわない。もちろん、剛性の面で問題ないようであれば、ボールねじケース１２の樹脂部の一部としてリングギヤ４８を樹脂で形成してもよい。

図６に示すように、リングギヤ４８の中央にサンギヤ４９が配置され、サンギヤ４９には駆動用モータ７の出力軸７ｂが圧入嵌合等により連結される（図１を参照）。また、リングギヤ４８とサンギヤ４９との間には各遊星ギヤ５０がこれらリングギヤ４８及びサンギヤ４９と噛み合うように配置されている（図６を参照）。各遊星ギヤ５０は、遊星ギヤキャリア５１と遊星ギヤホルダ５２によって回転可能に支持されている。遊星ギヤキャリア５１はその最外径側に円筒部５１ａを有し（図３を参照）、この円筒部５１ａはボールねじナット３０の外周面に圧入嵌合等により連結されている（図１を参照）。これにより、駆動用モータ７からの駆動力が遊星ギヤキャリア５１を介してボールねじナット３０に回転力として伝達可能とされている。

上記の如く構成された遊星歯車減速機構２２は、駆動用モータ７が回転駆動すると、駆動用モータ７の出力軸７ｂに連結されたサンギヤ４９が回転し、これに伴って各遊星ギヤ５０が自転しながらリングギヤ４８に沿って公転する。そして、この遊星ギヤ５０の公転運動により遊星ギヤキャリア５１が回転する。これより、駆動用モータ７の回転運動が減速されてボールねじナット３０に伝達されると共に、駆動力としての回転トルクが増加した状態でボールねじナット３０に伝達される。このように、遊星歯車減速機構２２を介して駆動力が伝達されることで、ボールねじ軸３１に伝達される駆動力、ひいてはボールねじ軸３１の出力が大きく得られるようになるので、駆動用モータ７の小型化（出力の小さいモータへの変更）を図ることが可能となる。

電動アクチュエータ１には、ボールねじ軸３１に設けられた操作部６の直線移動方向（ストローク方向）の位置を検出するための位置検出装置が搭載される。この位置検出装置は、図１及び図７に示すように、ボールねじ軸３１の所定位置に設けられるセンサターゲットとしての永久磁石５３（図１を参照）と、ブーツカバー４７の所定位置に設けられる位置検出センサとしての磁気センサ５４とを有する。

このうち、磁気センサ５４は、図１及び図５に示すように、センサ基板５５と一体的に形成されており、このセンサ基板５５は適当な連結部材５６によりセンサケース５７に固定されている。そして、このセンサ基板５５をセンサケース５７に取り付けてなるセンサアセンブリ５８を、ブーツカバー４７の円周方向所定位置に設けられたセンサ取付け部４７ａに嵌合等により取り付けることにより、磁気センサ５４がブーツカバー４７の円周方向所定位置に設置されると共に、ブーツ４４及びブーツカバー４７を介して永久磁石５３と対向した状態となる（図１を参照）。この場合、磁気センサ５４は、ブーツカバー４７とセンサケース５７とで覆われた状態となる（図１を参照）。

磁気センサ５４としては、任意のタイプが使用でき、その中でもホールＩＣ、リニアホールＩＣなどホール効果を利用して磁場の向き及び大きさを検出可能なタイプの磁気センサが好適に使用可能である。

また、磁気センサ５４の周囲を覆うセンサケース５７とブーツカバー４７は共に非磁性材料で形成されるのがよく、例えば樹脂で形成される。

一方、センサターゲットとなる永久磁石５３は、可動部となるボールねじ軸３１に配設されている。詳細には、図１に示すように、ボールねじ軸３１のうち操作部６と螺旋状溝３１ａとの間に永久磁石５３が配設されている。

図７は、永久磁石５３を含むセンサターゲットユニット５９が取り付けられた状態のボールねじ軸３１の分解斜視図を示している。図７に示すように、ボールねじ軸３１の軸方向所定位置には切欠き部３１ｃが形成されており、この切欠き部３１ｃにセンサターゲットユニット５９が取り付けられている。

一方、センサターゲットユニット５９は、図７に示すように、永久磁石５３と、永久磁石５３を保持する第一の磁石ホルダ６０及び第二の磁石ホルダ６１とを備える。第一の磁石ホルダ６０には、ボールねじ軸３１の切欠き部３１ｃに嵌合可能な一対又は複数対（図示例では二対）の嵌合爪６０ａが設けられている。また、嵌合爪６０ａの突出側と反対の側に、永久磁石５３を収容可能な収容部６０ｂが設けられている。

嵌合爪６０ａは取り付け対象となるボールねじ軸３１の外周面に略倣った形状をなしており（図５を参照）、例えば平坦面部３１ｂ１の側から第一の磁石ホルダ６０を押し込むことで、各対の嵌合爪６０ａが互いに離間する向きに変形（弾性変形）し、然る後、切欠き部３１ｃの表面に密着する形状に向かって復元するようになっている。

収容部６０ｂの形状は、収容対象となる永久磁石５３に準じて設定されている。本図示例では、図７に示すように、円柱形状をなす永久磁石５３に準じて円筒状をなす収容部６０ｂが第一の磁石ホルダ６０に形成されている。収容部６０ｂはその軸方向一端側のみを開口しており、この開口部６０ｂ１の側から永久磁石５３を挿入して、この開口部６０ｂ１を塞ぐように第二の磁石ホルダ６１を切欠き部３１ｃに嵌め込むことで、永久磁石５３を所定の軸方向位置で第一及び第二の磁石ホルダ６０，６１により挟持可能としている。よって、上記構成のセンサターゲットユニット５９を切欠き部３１ｃに取り付けることで、ボールねじ軸３１上における所定の軸方向位置に永久磁石５３が固定された状態となる（図１を参照）。

上記構成の各磁石ホルダ６０，６１の材質は基本的に任意である。例えば永久磁石５３がその周囲に形成する磁場に及ぼす影響を考慮した場合、各磁石ホルダ６０，６１は非磁性材料で形成するのがよく、嵌合爪６０ａの弾性変形性を併せて考慮した場合、樹脂製とするのがよい。

また、永久磁石５３は、その両端面５３ａ，５３ｂ（図１を参照）に直交する向きを着磁方向としている。すなわち、一方の端面５３ａがＮ極、他方の端面５３ｂがＳ極となるように着磁された状態にある。これにより、ボールねじ軸３１に取り付けられた状態における永久磁石５３の着磁方向が、ボールねじ軸３１の直線運動方向に一致するようにしている（図１を参照）。

以上のように構成された位置検出装置において、ボールねじ軸３１が進退すると、磁気センサ５４に対する永久磁石５３の位置が変化し、これに伴って磁気センサ５４の配設箇所における磁場も変化する。よって、この磁場（例えば磁束密度の向き及び強さ）の変化を磁気センサ５４によって検出することで、永久磁石５３のストローク方向位置ひいてはボールねじ軸３１の一端側に設けられた操作部６のストローク方向位置を取得することができる。

本実施形態の電動アクチュエータ１の構成および動作については以上の通りである。以下、本実施形態の電動アクチュエータ１に関して、本発明の作用効果を説明する。

上述のように、本実施形態の電動アクチュエータ１は、運動変換機構の回転部としてのボールねじナット３０を二つの軸受１３，１４で支持すると共に、この二つの軸受１３，１４を、ボールねじ機構１１を収容するボールねじケース１２の内周に設けられた内径寸法が一定の等径円筒面３７に取り付けてなる構成とした。このように、一個のボールねじケース１２に各軸受１３，１４の取り付け面を設けることで、複数のケースに跨って軸受１３，１４を取り付ける場合と比べて、組付け誤差等の影響を受けずに済む。さらには、二つの軸受１３，１４の取り付け面を何れも内径寸法が一定の等径円筒面３７としたので、例えば段差を介した内径寸法の異なる二つの面をそれぞれ軸受１３，１４の取り付け面とする場合と比べて、取り付け面の形状精度（加工精度）を容易に高めることができる。よって、各軸受１３，１４の回転中心を高い精度で一致させて、これら軸受１３，１４に支持されるボールねじナット３０の回転中心が直動部としてのボールねじ軸３１の中心線に対してずれたり傾いたりする事態を可及的に防止でき、あるいはずれや傾きを極力小さく抑えることができる。これにより、駆動用モータ７からボールねじナット３０に伝わった駆動力をボールねじ軸３１に効率よく伝達することが可能となる。またボールねじ軸３１の位置精度を高めることで電動アクチュエータ１を高精度に制御することが可能となる。

特に、本実施形態では、ボールねじケース１２を、金属製の筒状部材３８が一体的に設けられたものとし、かつ筒状部材３８の内周に等径円筒面３７を設けるようにした。このようにすれば、ボールねじケース１２の形状がたとえ複雑であったとしても当該形状に影響を受けることなく軸受１３，１４の取り付け面のみを等径円筒形状に仕上げることができる。また、この筒状部材３８を金属製とすることで、軸受１３，１４を取り付けた状態においても取り付け面（等径円筒面３７）の形状精度を維持することができると共に、ボールねじケース１２の材質をより量産性に優れた樹脂製にすることができる。よって、位置精度だけでなく加工コストの面でも好適である。

以下、本発明の第二実施形態を図８及び図９に基づいて説明する。

図８は、本発明の第二実施形態に係る電動アクチュエータ１０１の縦断面図を示している。また、図９は、図８に示す電動アクチュエータ１０１の一部分解斜視図を示している。これらの図に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１０１は、減速機構部８を省略した構成をなすものである。図１に示す電動アクチュエータ１と比較すると、減速機構部８（遊星歯車減速機構２２）を省略する代わりに、連結部としてのカップリング６２を配設し、このカップリング６２により、駆動用モータ７とボールねじナット３０とを直接連結している。この場合、カップリング６２は外周に平坦面６２ａを有しており、例えばボールねじナット３０の軸方向他端側の内周面３０ｃ（図８を参照）に嵌め合い等により嵌合固定することによりボールねじナット３０との連結、及びトルク伝達を可能としている。

一方、上記以外の構成は、第一実施形態に係る電動アクチュエータ１と同様である。すなわち、本実施形態では、第一実施形態に係る減速機構ケース１０を、カップリング６２を収容する駆動力伝達機構ケースとしてそのまま使用している。よって、図９に示すように、遊星歯車減速機構２２を構成するリングギヤ４８は残っているが、減速機構ケース１０内に収容される部材はカップリング６２と駆動用モータ７の出力軸７ｂの一部、及びボールねじナット３０の一部のみであるから、リングギヤ４８と干渉するおそれはない。よって、第一実施形態に係る減速機構ケース１０をそのまま駆動力伝達機構ケースとして使用することができる。このように、図１に示す電動アクチュエータ１と図８に示す電動アクチュエータ１０１とでは、一部の部品（減速機構部８とカップリング６２）を取り換えるだけで、その他の多くの部品を共通の部品で構成することができる。これにより、用意すべき部品の種類を減らすことができるので、上述した電動アクチュエータのシリーズ化を低コストに実現できる。

なお、本実施形態においても、ボールねじナット３０の回転支持構造は第一実施形態と同様であるから、各軸受１３，１４の回転中心を高い精度で一致させて、これら軸受１３，１４に支持されるボールねじナット３０の回転中心が直動部としてのボールねじ軸３１の中心線に対してずれたり傾いたりする事態を可及的に防止でき、あるいはずれや傾きを極力小さく抑えることができる。従って、駆動用モータ７からボールねじナット３０に伝わった駆動力をボールねじ軸３１に効率よく伝達することが可能となる。

以下、本発明の第三実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。

図１０は、本発明の第三実施形態に係る電動アクチュエータ２０１の縦断面図を示している。また、図１１は、図１０に示す電動アクチュエータ２０１の一部分解斜視図、図１２は、図１１とは斜視方向を変えた電動アクチュエータ２０１の要部分解斜視図をそれぞれ示している。これらの図に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ２０１は、図１に示す電動アクチュエータ１と比較して、駆動用モータを異なる種類のもの、具体的には第一及び第二実施形態に係る駆動用モータ７よりも出力の大きい駆動用モータ６３に変更すると共に、この駆動用モータ６３の電源供給構造を変更している。

具体的には、図１０に示すように、駆動力伝達機構ケース６４は、図１に示す減速機構ケース１０と同様、ケース本体２３と、ねじケース嵌合部２４と、モータ嵌合部１７、及びフランジ部２５とを一体に有する。一方で、この駆動力伝達機構ケース６４には、駆動用モータ６３を動力電源に接続するための一対のバスバー６５が取り付けられている（内蔵されている）。各バスバー６５の一端部６５ａは、図１２に示すように、駆動用モータ６３から軸方向に突出している端子６３ａに対して例えば加締め等に密着させることで接続され、他端部６５ｂはケース本体２３（フランジ部２５）から外部に露出している（図１０〜図１２を参照）。これにより、バスバー６５を介した駆動用モータ６３と動力電源との電気的接続を可能としている。この場合、グロメット２１（図３を参照）は不要となるので、モータカバー６６の底部に孔は開いていない（塞がっている）。

一方、上記以外の構成は、第二実施形態に係る電動アクチュエータ１０１と同様である。すなわち、本実施形態では、第二実施形態に係る運動変換機構部３（ボールねじ機構１１及びボールねじケース１２）と、運動変換機構支持部５と、操作部６、及び駆動用モータ６３とボールねじナット３０との連結を図る連結部（カップリング６２）をそのまま使用している。このように、図８に示す電動アクチュエータ１０１と図１０に示す電動アクチュエータ２０１とでは、主に一部の部品（減速機構ケース１０と駆動力伝達機構ケース６４）を取り換えるだけで、その他の多くの部品を共通の部品で構成することができる。これにより、用意すべき部品の種類を減らすことができるので、上述した電動アクチュエータのシリーズ化を低コストに実現できる。なお、電動アクチュエータ１，１０１，２０１のシリーズ化に伴う多品種展開の具体例としては、二輪車を含む自動車用のＥＧＲバルブやトランスミッションコントロールバルブなど、従来ソレノイドが使用されている電動機構などを例示することができる。

なお、上記実施形態（第三実施形態）では、バスバー６５を有する駆動力伝達機構ケース６４を有する一方で、減速機構部８を有しない構成をなすものを例示したが、もちろん駆動力伝達機構ケース６４と減速機構部８の両方を有する電動アクチュエータを構成することも可能である。

運動変換機構部３は、ボールねじ機構１１に限らず、滑りねじ装置であってもよい。ただし、回転トルクを低減して、駆動用モータ７を小型化する観点からすれば、ボールねじ機構１１の方が好適である。また、上述の実施形態では、運動変換機構部３を支持する軸受１３，１４として、深溝玉軸受を使用した構成を例示したが、これに限らず、例えばアンギュラ玉軸受を使用してもよい。さらにいえば、条件次第では、軸受１３，１４を、転がり軸受に限らず、滑り軸受など他の種類の軸受を使用することも可能である。

１，１０１，２０１ 電動アクチュエータ
２ 駆動部
３ 運動変換機構部
４ 駆動力伝達部
５ 運動変換機構支持部
６ 操作部
７ 駆動用モータ
７ａ 突起部
７ｂ 出力軸
７ｃ ターミナル差込み溝
８ 減速機構部
９ モータカバー
１０ 減速機構ケース
１１ ボールねじ機構
１２ ボールねじケース
１２ａ 位置決め孔
１３，１４ 軸受
１３ａ，１４ａ 外輪
１３ｂ 内輪
１５ カバー本体
１５ａ 内周面
１５ｂ 内底面
１５ｃ 孔
１６，２５，２６ フランジ部
１７ モータ嵌合部
１７ａ 嵌合孔
１８，２８，２９ Ｏリング
１９ ターミナル
１９ａ 一端部
１９ｂ 他端部
２０ ターミナルホルダ
２１ グロメット
２１ａ 孔
２２ 遊星歯車減速機構
２３ ケース本体
２４ ねじケース嵌合部
２７ ボルト
３０ ボールねじナット
３０ａ 螺旋状溝
３０ｂ 大径部
３０ｃ 内周面
３１ ボールねじ軸
３１ａ 螺旋状溝
３１ｂ 摺動領域
３１ｂ１ 平坦面部
３１ｂ２ 部分円筒面部
３１ｃ 切欠き部
３２ ボール
３３ こま
３４ 摺動面
３４ａ 平坦面
３４ｂ 部分円筒面
３５ ケース本体
３６ 小径部
３７ 等径円筒面
３８ 筒状部材
３９ 端面支持部
３９ａ 内側面
４０ 滑り軸受
４１ 止め輪
４２ 板状の弾性部材
４３ スペースワッシャ
４４ ブーツ
４４ａ 大径端部
４４ｂ 小径端部
４４ｃ 蛇腹部
４５ 第一のブーツバンド
４６ 第二のブーツバンド
４７ ブーツカバー
４７ａ センサ取付け部
４８ リングギヤ
４９ サンギヤ
５０ 遊星ギヤ
５１ 遊星ギヤキャリア
５１ａ 円筒部
５２ 遊星ギヤホルダ
５３ 永久磁石
５３ａ，５３ｂ 端面
５４ 磁気センサ
５５ センサ基板
５６ 連結部材
５７ センサケース
５８ センサアセンブリ
５９ センサターゲットユニット
６０ 第一の磁石ホルダ
６０ａ 嵌合爪
６０ｂ 収容部
６０ｂ１ 開口部
６１ 第二の磁石ホルダ
６２ カップリング
６２ａ 平坦面
６３ 駆動用モータ
６３ａ 端子
６４ 駆動力伝達機構ケース
６５ バスバー
６５ａ 一端部
６５ｂ 他端部
６６ モータカバー

Claims (6)

1. モータと、前記モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、前記運動変換機構が収容されるケースとを備え、前記運動変換機構は、直動部と、前記直動部の外周に配設される回転部とを有する電動アクチュエータにおいて、
   前記回転部はその中心線方向に離間して配設される二つの軸受で支持されると共に、
   前記二つの軸受は、前記ケースの内周に設けられた内径寸法が一定の等径円筒面に取り付けられていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記ケースは、金属製の筒状部材を一体的に有すると共に、前記筒状部材の内周に前記等径円筒面が設けられている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記ケースは、前記等径円筒面よりも内径寸法の小さい小径部を前記等径円筒面の軸方向一方の側に有し、かつ前記小径部の内周に、前記直動部が摺動可能な摺動面が設けられている請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記筒状部材は、その軸方向一方の側から半径方向内側に突出して前記軸受の軸方向端面を支持する端面支持部を有する請求項３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記小径部は、焼結金属製の滑り軸受で構成されており、前記ケースは、前記滑り軸受と前記筒状部材をともにインサート部品とする樹脂成形品である請求項３又は４に記載の電動アクチュエータ。
6. 前記摺動面は、その円周方向の一部をなす一つ又は二つ以上の平坦面と、前記平坦面とつながり前記円周方向の残部をなす部分円筒面とで構成されると共に、
   前記直動部の外周面のうち少なくとも前記摺動面と摺動する領域は、前記摺動面を構成する前記平坦面と前記部分円筒面とに対応する形状をなしている請求項３〜５の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。

Images