JP2018198480A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ軸の動作精度に優れて信頼性に富む電動アクチュエータを提供する。【解決手段】電動モータ１３を有する駆動部Ａと、電動モータ１３のロータ１２の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部Ｂとを備え、運動変換機構部Ｂが、ねじ軸４１およびその外周に回転可能に嵌合されたナット４２を有する電動アクチュエータ１において、ナット４２が、内周面に螺旋溝４３ａが形成され、ロータ１２とトルク伝達可能に連結されたねじナット部４３と、ねじナット部４３の軸方向一方側の端部から軸方向に延び、内周面４４ａが螺旋溝のない円筒面に形成された筒状部４４とを一体に有し、筒状部４４の外周に、ナット４２を回転自在に支持するシール付の転がり軸受１８と、転がり軸受１８よりも軸方向一方側に配置され、ナット４２の回転角を検出する検出装置３０のロータリング（レゾルバロータ３１）とを嵌合した。【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、自動車や二輪車等の各種車両においては、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（電動モータ）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、電動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機構（ボールねじ又は送りねじ）を採用したものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１の電動アクチュエータにおいて、ねじ機構は、電動モータのロータの回転中心と同軸に配置され、アクチュエータの駆動軸（出力軸）を構成するねじ軸と、ねじ軸の外周に回転可能に嵌合され、電動モータのロータとしても機能するナットとを備え、ナットは、転がり軸受によってアクチュエータの筐体に対して回転自在に支持されている。また、同アクチュエータは、ナットに設けられた磁石と、ナットの回転運動に伴う磁石の磁束変化を検出し、検出した磁束変化に基づいて出力軸の直線運動量を導出する検出部（回転角センサ）とを具備した位置検出装置を備える。

特開２００５−３３０９４２号公報

ところで、ねじ機構は、通常、その作動性を高めるために、ねじ軸とナットの間に潤滑剤としてのグリースを介在させた状態で使用される。このグリースの一部は、ねじ軸が進退移動するのに伴って、ねじ軸の外周面に付着した状態（螺旋溝に保持された状態）でナットの外部、ひいてはアクチュエータの筐体外部に露出（漏出）する。

特許文献１の電動アクチュエータでは、位置検出装置の検出部がナットに近接配置されているため、ナットの外部に露出（漏出）したグリースの一部が検出部に付着し、磁束変化の検出精度、ひいてはアクチュエータの出力軸の動作精度が低下するおそれがある。特に、ナットとねじ軸の間に介在するグリースには、その一部がねじ軸とともにアクチュエータの筐体外部に露出した際に混入したコンタミ等の微小異物が含まれている場合も多く、微小異物を含むグリースが検出部に付着すると検出精度が低下し易くなる。

特許文献１の電動アクチュエータでは、ナットの一端を回転自在に支持する転がり軸受がナットの一端開口と検出部との間に配置されているため、ナットの外部に露出したグリースが検出部に付着する可能性は低いとも考えられる。しかしながら、転がり軸受も内部潤滑用のグリースが充填された状態で使用されるのが一般的であり、しかも同アクチュエータでは、シールを有しない開放型の転がり軸受が使用されているため、グリースが検出部に付着し易い状況にあると言える。

以上の実情に鑑み、本発明の主な目的は、検出装置の検出精度の低下を可及的に防止可能とし、もって、ねじ軸の動作精度が良好で信頼性に富む電動アクチュエータを提供することにある。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、電動モータを有する駆動部と、電動モータのロータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部とを備え、運動変換機構部が、ロータの回転中心と同軸に配置されたねじ軸と、ねじ軸の外周に回転可能に嵌合されたナットとを有し、ロータの回転運動を受けてナットが回転するのに伴ってねじ軸が軸方向に進退移動する電動アクチュエータにおいて、ナットが、内周面に螺旋溝が形成され、ロータとトルク伝達可能に連結されたねじナット部と、ねじナット部の軸方向一方側の端部から軸方向に延び、内周面が螺旋溝のない円筒面に形成された筒状部とを一体に有し、筒状部の外周に、ナットを回転自在に支持するシール付の転がり軸受と、転がり軸受よりも軸方向一方側に配置され、ナットの回転角を検出する検出装置のロータリングとが嵌合されていることを特徴とする。なお、ここでいう「ロータとトルク伝達可能に連結された」とは、電動モータのロータとナットのねじナット部とが直接的に連結される場合、および別部材を介して連結される場合の双方を含む概念である。

上記構成において、ねじ機構からなる運動変換機構部の良好な作動性を担保する上では、互いに対向するねじ軸の外周面とナットの内周面との間の径方向隙間全域にグリースを介在させる必要はなく、上記径方向隙間のうち螺旋溝が形成されたねじナット部の内周面が面する軸方向の一部領域にグリースを介在させれば足りる。そして、本発明に係る電動アクチュエータでは、ナットが、上記ねじナット部の軸方向一方側の端部から軸方向に延び、内周面が螺旋溝のない円筒面に形成された筒状部を一体に有し、この筒状部の外周にナットの回転角を検出する検出装置のロータリングが嵌合される。この場合、ねじ軸の進退移動に伴ってナットのねじナット部の軸方向一方側にグリースが露出（漏出）しても、このグリースが径方向外側に移動（飛散）するのを筒状部で阻止することができる。そのため、グリース、およびこれに含まれるコンタミ等の微小異物が検出装置のロータリングに付着する可能性を効果的に減じることができる。

また、本発明では、ナットを回転自在に支持する転がり軸受としてシール付の転がり軸受を採用しているので、転がり軸受の内部空間に介在するグリース等の潤滑剤が検出装置のロータリングに付着する可能性も効果的に減じることができる。また、ナットのうち、ロータリングの近傍位置が上記の転がり軸受で支持されるので、ロータリングの回転精度、ひいてはナットの回転角の検出精度を高めることができるという利点もある。

以上の作用効果が相俟って、本発明によれば、ナットの回転角の検出精度の低下を可及的に防止することができる。これにより、ねじ軸の動作精度が良好で信頼性に富む電動アクチュエータを提供することができる。

運動変換機構部は、さらに、ねじ軸の外周面の螺旋溝とねじナット部の螺旋溝との間に配置された複数のボールと、ねじ軸とねじナット部との間で複数のボールを無限循環させる循環部材とを備えた、いわゆるボールねじとすることができる。ボールねじであれば、ボール等を省略したいわゆる送りねじよりもナットの回転トルクを減じることができるので、小型の電動モータを採用することができる。このため、電動アクチュエータの軽量・コンパクト化を図る上で有利となる。

上記構成において、電動アクチュエータの筐体に、その内部空間を、電動モータを収容した第１収容室と、検出装置を収容した第２収容室とに区分するリング状の隔壁を設け、隔壁の内周面とナットの外周面との間に転がり軸受を配置しても良い。このようにすれば、第１収容室と第２収容室とを隔壁および転がり軸受で隔てることができるので、第１収容室から第２収容室へのグリース等の移動を阻止することができる。

筐体は、上記隔壁を有する第１ケーシングと、第１ケーシングの軸方向一方側および軸方向他方側にそれぞれ配置され、第１ケーシングに対して着脱可能に連結された第２ケーシングおよび第３ケーシングとを備えるものとすることができる。このようにすれば、例えば、検出装置や電動モータ等に異常が生じ、これらの補修・交換作業等を実施する必要が生じた場合でも、その作業を容易に実施することができる。

電動モータのロータとナットとは、ロータの回転トルクをナットに適切に伝達可能である限りにおいて適宜の手段で連結することができる。特に、ナットのねじナット部の外周面にロータを圧入すれば、電動アクチュエータの軸方向のコンパクト化および組立性向上を図る上で有利となる。

以上の構成において、ねじ軸は中空状に形成することができる。この場合、ねじ軸の中空部に、ねじ軸の軸方向の進退移動を案内する案内部材を配置することができる。

以上より、本発明によれば、検出装置の検出精度の低下を可及的に防止することが可能となるので、ねじ軸の動作精度が良好で信頼性に富む電動アクチュエータを提供することができる。

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って、図３のＹ−Ｙ線矢視断面図である。 図１のＶ−Ｖ線矢視断面図である。 図１の左側面図である。 図１のＷ−Ｗ線矢視断面図である。 図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。 図１の部分拡大図である。 図１の部分拡大図であり、ねじ軸の一端付近の拡大図である。 ねじ軸に対して軸方向の逆入力荷重が負荷された場合における、ねじ軸の一端付近の拡大図である。 図１の分解図である。 図１に示す電動アクチュエータの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、図１は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、図２は図１のＶ−Ｖ線矢視断面図、図３は図１の左側面図、図４は図１のＷ−Ｗ線矢視断面図、図５は図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。

図１および図２に示すように、電動アクチュエータ１は、駆動部Ａ、運動変換機構部Ｂ、検出部Ｃおよびターミナル部Ｄを備え、これらは、全体として有底筒状をなす筐体２に収容・保持されている。なお、図１および図２は、電動アクチュエータ１の出力軸４が原点に位置した状態における縦断面図である。

筐体２は、軸方向一方側（図１および図２においては紙面左側。以下同様。）および軸方向他方側（図１および図２においては紙面右側。以下同様。）の端部が開口した筒状の第１ケーシング２０と、第１ケーシング２０の軸方向一方側および他方側にそれぞれ配置され、第１ケーシング２０に対して着脱可能に連結された第２ケーシング２２および第３ケーシング２６とからなる。第２ケーシング２２および第３ケーシング２６は、組立用ボルト２７によって第１ケーシング２０に対して連結されており、第１ケーシング２０の軸方向一方側の端部開口は第２ケーシング２２によって閉塞される。筐体２の内部空間は、第１ケーシング２０に一体的に設けられたリング状の隔壁２１により、駆動部Ａ等を収容した第１収容室２ａと、検出部Ｃを収容した第２収容室２ｂとに区分されている。第２ケーシング２２は、穴開き円盤状のベース部材２３と、ベース部材２３の中央穴に挿通された案内部材としての案内軸２４とを備える。図示例の案内軸２４は、中実のフランジ付軸からなり、取付用ボルト２５によってベース部材２３に連結されている。

図１、図２および図４に示すように、駆動部Ａは、第１ケーシング２０の内周に固定されたステータ１１と、径方向隙間を介してステータ１１の内周に対向配置されたロータ１２とを備えたラジアルギャップ型の電動モータ１３を有する。ステータ１１は、ステータコア１１ａと、ステータコア１１ａに装着された絶縁用のボビン１１ｂと、ボビン１１ｂに巻き回されたコイル１１ｃとを備える。図４に示すように、ステータコア１１ａは、その外周部に設けられた凸部を第１ケーシング２０の内周面に設けられた凹部に嵌合することにより、第１ケーシング２０に対して回り止め状態で固定されている。ロータ１２は、ロータコア１２ａと、ロータコア１２ａの外周に取り付けられた永久磁石１２ｂと、円筒状に形成され、ロータコア１２ａを外周に装着した円筒状のロータインナ１２ｃとを備える。

図１および図１０に示すように、ターミナル部Ｄは、第１ケーシング２０と第３ケーシング２６との間に画成された凹部に嵌合固定され、一部が筐体２の径方向外側に突出したコネクタ１６と、電動モータ１３のステータ１１と第１ケーシング２０との間に配置されたバスバー１７とを有する。コネクタ１６内には動力電源用の端子が設けられ、この端子はバスバー１７の端子１７ａを介してステータコイル１１ｃと電気的に接続されている。

図１、図２、図４および図５に示すように、運動変換機構部Ｂは、電動モータ１３のロータ１２と同軸に配置され、電動アクチュエータ１の出力軸４を構成するねじ軸４１と、複数のボール４５を介してねじ軸４１の外周に回転可能に嵌合されたナット４２と、ねじ軸４１が軸方向に進退移動する際に、ねじ軸４１の外周面に設けられた螺旋溝４１ｃとナット４２の内周面に設けられた螺旋溝４３ａとの間でボール４５を無限循環させる循環部材としてのこま４６とを備えたボールねじ（詳細には、こま式のボールねじ）４０で構成される。こま４６は、ナット４２（のねじナット部４３）の内周面および外周面に開口した貫通穴の内部に配置され、例えば加締めによってナット４２に固定される。貫通穴の内壁面とこれに対向するこま４６の外壁面との間には微小な隙間がある。

ナット４２は、内周面に螺旋溝４３ａが形成され、電動モータ１３のロータ１２（ロータインナ１２ｃ）とトルク伝達可能にロータインナ１２ｃの内周に配置されたねじナット部４３と、ねじナット部４３の一端から第２ケーシング２２に近接する位置まで軸方向に延びた筒状部４４とを一体に有する。本実施形態では、ねじナット部４３の外周にロータインナ１２ｃが圧入されることにより、ロータインナ１２ｃとナット４２の間で直接的にトルクが伝達される。

上記のように、本実施形態では、ナット４２のねじナット部４３の外周にロータインナ１２ｃを圧入固定したので、両者の組付性が良好である。また、ナット４２とロータインナ１２ｃ（ロータ１２）とを別体構造としたので、例えば、仕様が異なるボールねじ４０を採用する場合でも、ロータ１２、ひいては電動モータ１３を共用することが可能となる。そのため、部品を共用することによる電動アクチュエータ１の多品種展開（シリーズ化）を実現する上で有利となる。

ナット４２の筒状部４４の内周面４４ａは、螺旋溝のない平滑な円筒面に形成され、ねじ軸４１の外周面と径方向隙間を介して対向している。筒状部４４の外周面は、相対的に大径の大径外周面４４ｂと、相対的に小径の小径外周面４４ｃとを有する。大径外周面４４ｂには、転がり軸受１８（の内輪）が固定され、小径外周面４４ｂには、検出部Ｃを構成する検出装置３０の回転側（ロータリングとしてのレゾルバロータ３１）が固定されている。

詳細な図示は省略しているが、以上の構成を有するボールねじ４０は、互いに対向するねじ軸４１の外周面とナット４２のねじナット部４３の内周面との間の径方向隙間に潤滑剤としてのグリースを充填する一方、互いに対向するねじ軸４１の外周面とナット４２の筒状部４４の内周面４４ａとの間にグリースを充填しない状態で筐体２の内部に組み込まれている。

ナット４２は、電動モータ１３のロータ１２の軸方向一方側および軸方向他方側にそれぞれ配置された転がり軸受１８，１９によって、筐体２に対して回転自在に支持されている。転がり軸受１８は、第１ケーシング２０の隔壁２１の内周面とナット４２の筒状部４４の大径外周面４４ｂとの間に圧入嵌合され、隔壁２１（のフランジ部）とナット４２（の肩面）とで軸方向両側から挟持されることにより軸方向で位置決めされている。また、転がり軸受１９は、第３ケーシング２６の内周面に対して圧入嵌合される一方、ナット４２のねじナット部４３の外周面に対してすきまばめされ、第３ケーシング２６とナット４２とで軸方向両側から挟持されることにより軸方向で位置決めされている。

本実施形態では、転がり軸受１８，１９の双方がシール付の玉軸受（深溝玉軸受）で構成される。転がり軸受１８を代表例にとってその詳細を説明すると、転がり軸受１８は、図６に示すように、内輪１８ａおよび外輪１８ｂと、内輪１８ａの内側軌道面と外輪１８ｂの外側軌道面との間に転動自在に配置された複数のボール１８ｃと、複数のボール１８ｃを周方向所定間隔で保持する保持器１８ｄと、内輪１８ａと外輪１８ｂの間の環状空間に介在する潤滑剤としてのグリース（図示省略）と、保持器１８ｄの軸方向両側に配置された一対のシール部材１８ｅとを備える。図示例のシール部材１８ｅは、外径端部が外輪１８ｂの内周面に嵌合固定され、内径端部が内輪１８ａの外周面に近接配置された非接触タイプのシール部材（シールド板）であるが、内径端部に内輪１８ａの外周面と接触するシールリップが設けられた接触タイプのシール部材を採用しても良い。なお、図６は、電動モータ１３やバスバー１７を省略して描いている。

ねじ軸４１は、外周面に螺旋溝４１ｃが形成されると共に内周面４１ｄ（図１および図２参照）が径一定の円筒面に形成された中空状の軸部４１ａと、軸部４１ａの軸方向他方側の端部開口を閉塞し、先端面（他端面）が図示外の操作対象を操作（加圧）する頭部４１ｂとを一体に有する中空軸からなる。ねじ軸４１と第２ケーシング２２を構成する案内軸２４との間には、ねじ軸４１および案内軸２４に対して軸方向に相対スライド可能に中空軸状のインナシャフト４７が配置されている。インナシャフト４７は、中空状の軸部４７ａと、軸部４７ａの他端開口を閉塞する閉塞部４７ｂとを一体に有する。

図７に拡大して示すように、インナシャフト４７の軸方向一方側の端部には、軸部４７ａの内周面および外周面に開口した貫通穴４７ｄが１８０°ピッチで２つ設けられ、また、ねじ軸４１の軸方向一方側の端部には、軸部４１ａの内周面４１ｄ１および外周面に開口した貫通穴４１ｆが１８０°ピッチで２つ設けられている。インナシャフト４７は、貫通穴４７ｄ，４１ｆに嵌め込まれた断面円形の連結ピン５１によってねじ軸４１と連結されている。連結ピン５１の抜け止めを図るため、連結ピン５１の外周にリング状のピンカバー５２を圧入すると共に、各連結ピン５１の内径端部にガイドローラ５３を外嵌している。ガイドローラ５３は、連結ピン５１の内径端部に回転可能に外嵌され、案内軸２４の外周部に設けられた軸方向の案内溝２４ａに嵌合されている（図４および図５を併せて参照）。このような構成により、電動モータ１３が駆動されてロータ１２が回転し、これに伴ってナット４２がねじ軸４１の軸線回りに回転すると、ねじ軸４１を含む出力軸４は回り止めされた状態で軸方向に進退移動する。

ねじ軸４１に設けられた貫通穴４１ｆは、連結ピン５１が圧入された真円状に形成される一方で、インナシャフト４７に設けられた貫通穴４７ｄは、連結ピン５１の軸方向移動を許容する長穴（軸方向を長手方向とする長穴）に形成されている。以上の構成により、ねじ軸４１に対するインナシャフト４７の軸方向の相対スライド量は、貫通穴４７ｄの軸方向寸法の範囲内に制限される。

図１および図２に示すように、ねじ軸４１の頭部４１ｂとインナシャフト４７の閉塞部４７ｂとの間には弾性部材５０が軸方向に圧縮された状態で配置されている。すなわち、弾性部材５０の一端面および他端面は、それぞれ、インナシャフト４７の閉塞部４７ｂの他端面４７ｃおよびねじ軸４１の頭部４１ｂの一端面４１ｅに圧接している。弾性部材５０としては、例えば、ゴム材料等の弾性材料で形成されたものや、圧縮コイルばねを採用することができ、本実施形態では前者を採用している。

上記の態様で弾性部材５０が設けられていることにより、インナシャフト４７は軸方向一方側に付勢され、連結ピン５１は、図７にも示すように、インナシャフト４７の貫通穴４７ｄの他端部に位置する。これにより、インナシャフト４７は弾性部材５０と連結ピン５１によって軸方向両側から拘束されるため、ねじ軸４１に対するインナシャフト４７のガタ止めがなされる。このとき、弾性部材５０をさらに軸方向に圧縮するような大きな軸方向荷重が出力軸４に作用しない限りにおいて、インナシャフト４７の一端部は、ねじ軸４１の一端部よりも軸方向一方側に位置している（ねじ軸４１の一端開口部の軸方向外側に突出している）。また、出力軸４が原点に位置した状態では、図７に拡大して示すように、インナシャフト４７の一端面が筐体２の内底面２ｃ（第２ケーシング２２）と軸方向隙間δを介して対向し、出力軸４と筐体２とが軸方向で非接触の状態に保持される。

ここで、例えば、電動アクチュエータ１の駆動中（出力軸４が軸方向他方側に前進移動し、図示外の操作対象を加圧している最中）に電動モータ１３に対する電力供給が中断されることにより、ねじ軸４１を含む出力軸４に対して出力軸４を軸方向一方側に加圧する逆入力荷重が負荷されると、出力軸４が軸方向一方側に向けて急速移動し、筐体２の底部（第２ケーシング２２）に衝突する可能性がある。出力軸４が第２ケーシング２２に衝突すると、出力軸４には、その軸線が電動モータ１３のロータ１２の回転中心に対して位置ズレするような撓みが生じる場合がある。このような撓みが生じると、ボールねじ４０のボール４５は、所定の接触点以外の接触点でもねじ軸４１の螺旋溝４１ｃと接触するため、ねじ軸４１の螺旋溝４１ｃおよびナット４２の螺旋溝４３ａとボール４５との接触状態がいわゆる三点接触となり、ボール４５が螺旋溝４１ｃ，４３ａ上を転動不能ないわゆるロック状態に陥る。ボールねじ４０がロック状態に陥ると、電動モータ１３のロータ１２の回転運動をねじ軸４１に伝達することができず、ねじ軸４１を含む出力軸４が動作不能となる。

本実施形態では、上記構成の出力軸４を採用したため、ボールねじ４０がロック状態に陥ることに起因して出力軸４が動作不能となるような重大欠陥の発生を効果的に防止することができる。その詳細理由を以下説明する。

まず、インナシャフト４７が上記態様でねじ軸４１に連結されていることにより、出力軸４が軸方向一方側に向けて急速移動した場合でも、第２ケーシング２２には、インナシャフト４７が優先的に接触（衝突）する。第２ケーシング２２にインナシャフト４７が衝突すると、インナシャフト４７がねじ軸４１に対して軸方向に相対スライドし、ねじ軸４１の頭部４１ｂとインナシャフト４７の閉塞部４７ｂとの間に介在する弾性部材５０が軸方向に圧縮される。ねじ軸４１とインナシャフト４７とはインナシャフト４７の貫通穴４７ｄに嵌め込まれた連結ピン５１によって相対スライド可能に連結されているため、図８に示すように、ねじ軸４１に対するインナシャフト４７の相対スライドに伴って連結ピン５１が貫通穴４７ｄの一端部に位置した時点で、それ以上のインナシャフト４７の相対スライド、すなわち弾性部材５０の圧縮変形が規制される。圧縮変形が規制された後には、弾性部材５０がその弾性復元力によって軸方向に伸長変形し、これに伴ってねじ軸４１が軸方向他方側に付勢される。そのため、出力軸４に逆入力荷重が負荷されるのに伴って、ねじ軸４１が第２ケーシング２２に衝突しようとしても、逆入力荷重は弾性部材５０によって減衰されるので、ねじ軸４１が第２ケーシング２２に強く衝突するのを回避することができる。以上により、ボールねじ４０がロック状態に陥り、これに伴って出力軸４が動作不能となるような重大欠陥の発生を効果的に防止することができる。

図１、図２、図５および図６に示すように、検出部Ｃは、ナット４２の回転角を検出する検出装置３０を備え、検出装置３０を含む検出部Ｃは筐体２の第２収容室２ｂに収容・配置されている。検出装置３０は、ナット４２と一体回転可能にナット４２の筒状部４４の小径外周面４４ｃに嵌合されたロータリングとしてのレゾルバロータ３１と、径方向隙間を介してレゾルバロータ３１の外周に対向配置されたレゾルバステータ３２とを備えたレゾルバで構成される。

レゾルバステータ３２は、周方向に離間した複数箇所（本実施形態では７箇所。図５参照。）に配置された固定ピン３５により、第１ケーシング２０の内周面に回り止め状態で固定されている。詳細な図示は省略しているが、レゾルバステータ３２は、電動モータ１３のステータ１１と同様に、ステータコア、ステータコアに装着された絶縁用のボビンおよびボビンに巻き回されたコイルを備える。ステータコイルには信号線や電源線を含むハーネス（電気配線）３３の一端が電気的に接続されており、ハーネス３３は、第２ケーシング２２のベース部材２３に固定されたグロメット３４の孔部を介して筐体２の軸方向外側に引き出される。筐体２の外側に引き出されたハーネス３３の他端は、図示外の制御装置や電源と電気的に接続される。

図５に示すように、レゾルバロータ３１は、いわゆるキー嵌合によってナット４２の筒状部４４に対して回り止めされている。また、レゾルバロータ３１は、ナット４２に設けた肩面４４ｄと、レゾルバロータ３１の軸方向一方側に配置された位置決め手段とで軸方向両側から挟持されることにより、ナット４２の筒状部４４に対して軸方向で位置決めされている。本実施形態において、上記の位置決め手段は、レゾルバロータ３１の軸方向一方側に隣接配置され、ナット４２の筒状部４４の小径外周面４４ｃに圧入されたＯリング３６と、Ｏリング３６の軸方向一方側に隣接配置され、筒状部４４の小径外周面４４ｃに設けられた環状溝に嵌合された止め輪３７とを備える。

本実施形態の検出装置３０は以上の構成を有し、検出装置３０は、レゾルバロータ３１がナット４２と一体回転するのに伴ってレゾルバロータ３１とレゾルバステータ３２の間で生じるリアクタンス変化により発生する電気信号に基づきナット４２の回転角を検出する。電気信号（検出値）は、ハーネス３３を介して電動アクチュエータ１の外部に設けられた図示外の制御装置に入力され、制御装置は、入力された電気信号に基づいて、ねじ軸４１（出力軸４）を所定量軸方向移動させるための制御信号を電動モータ１３に送る。

以上の構成を有する電動アクチュエータ１の組立手順の一例を図９に基づいて簡単に説明する。

まず、連結ピン５１等を用いてねじ軸４１、インナーシャフト４７および弾性部材５０のアセンブリを作製し、このアセンブリと複数のボール４５とを、こま４６、ロータインナ１２ｃおよび転がり軸受１８が組み付けられたナット４２の内周に組み込む。これにより、ボールねじ４０を含むボールねじアセンブリを作製する。次に、電動モータ１３のステータ１１外周にバスバー１７を組み付けたステータアセンブリ、ロータインナ１２ｃを除く電動モータ１３のロータ１２のロータアセンブリ、および上記ボールねじアセンブリを第１ケーシング２０の内周に組み込んだ後、この第１ケーシング２０に対して転がり軸受１９を装着した第３ケーシング２６を仮固定する。これにより、図９の最も右側に配置したアセンブリ、詳細には、電動モータ１３、ボールねじ４０、一対の転がり軸受１８，１９、第１ケーシング２０および第３ケーシング２６などからなるアセンブリが得られる。

次いで、Ｏリング３６および止め輪３７を用いてレゾルバロータ３１をナット４２の筒状部４４の外周に位置決め固定すると共に、固定ピン３５を用いてレゾルバステータ３２を第１ケーシング２０の内周に固定する。最後に、組立用ボルト２７を用いて、第２ケーシング２２、第１ケーシング２０および第３ケーシング２６を連結する。これにより、図１および図２に縦断面図で示され、図１０に斜視図で示された電動アクチュエータ１が得られる。

以上で説明したように、本発明に係る電動アクチュエータ１では、ボールねじ４０（運動変換機構部Ｂ）を構成するナット４２が、内周面に螺旋溝４３ａが形成され、ロータ１２（ロータインナ１２ｃ）とトルク伝達可能に連結されたねじナット部４３と、ねじナット部４３の軸方向一方側の端部から軸方向に延び、内周面４４ａが螺旋溝のない円筒面に形成された筒状部４４とを一体に有する。係る構成において、ボールねじ４０の作動性を担保する上では、互いに対向するねじ軸４１の外周面とナット４２の内周面との間の径方向隙間全域にグリースを介在させる必要はなく、前述したように、上記径方向隙間のうち螺旋溝４３ａが形成されたねじナット部４３の内周面が面する軸方向の一部領域にグリースを介在させれば足りる。そして、本発明に係る電動アクチュエータ１では、ナット４２の筒状部４４の外周にナット４２の回転角を検出する検出装置３０のロータリング（レゾルバロータ３１）が嵌合される。この場合、ねじ軸４１の進退移動に伴ってナット４２のねじナット部４３の軸方向一方側にグリースが露出（漏出）しても、このグリースが径方向外側に移動（飛散）するのをねじナット部４３と一体的に設けられた筒状部４４で阻止することができる。そのため、グリース（特に、ねじナット部４３の軸方向一方側に露出したグリース）、およびこれに含まれるコンタミ等の微小異物が検出装置３０のレゾルバロータ３１に到達・付着する可能性を効果的に減じることができる。

特に、レゾルバロータ３１は、その外周に配置されたレゾルバステータ３２との対向部がナット４２の回転角を検出するための検出部として機能するので、レゾルバロータ３１の検出部と、ボールねじ４０のグリース充填領域との離間距離を大きく確保することができる。そのため、検出装置３０のレゾルバロータ３１にグリースが到達・付着する可能性を一層効果的に減じることができる。

また、本発明では、シール付の転がり軸受１８によってナット４２を回転自在に支持しているので、転がり軸受１８の内部空間に介在するグリースが検出装置３０のレゾルバロータ３１に付着する可能性も効果的に減じることができる。また、転がり軸受１８は、レゾルバロータ３１の近傍に配置される（ナット４２のうち、レゾルバロータ３１の近傍位置を支持する）ので、レゾルバロータ３１の回転精度、ひいてはナット４２の回転角の検出精度を高めることができるという利点もある。

また、本発明では、筐体２に、その内部空間を、電動モータ１３（駆動部Ａ）を収容した第１収容室２ａと、検出装置３０（検出部Ｃ）を収容した第２収容室２ｂとに区分するリング状の隔壁２１を設け、隔壁２１の内周面とナット４２の外周面との間に転がり軸受１８を配置（固定）したので、第１収容室２ａ内に介在するグリースやコンタミ等の微小異物が第２収容室２ｂへ侵入するのを隔壁２１および転がり軸受１８によって阻止することができる。

なお、本実施形態では、運動変換機構部Ｂにこま式のボールねじ４０を採用しているので、第１収容室２ａ内にグリース等が介在し易い状況にあると言える。すなわち、こま式のボールねじ４０を採用した本実施形態では、ナット４２（のねじナット部４３）の内周面および外周面に開口した貫通孔を設け、この貫通穴にこま４６を組み込んでいる。そのため、ナット４２のねじナット部４３とねじ軸４１の間の径方向隙間に介在させたグリース等が、上記貫通穴の内壁面とこれに対向するこま４６の外壁面との間の隙間を介して第１収容室２ａに侵入し易い。このように、第１収容室２ａにグリース等が侵入しても、上記態様で転がり軸受１８を固定しておけば、隔壁２１および転がり軸受１８によって第１収容室２ａに介在するグリース等が第２収容室２ｂに侵入するのを阻止することができる。従って、検出装置３０を収容した第２収容室２ａを、グリースが存在しない、あるいはグリース存在量が僅かな清浄な状態に保ち易くなる。

また、本実施形態では、検出装置３０にレゾルバを採用している。レゾルバは、耐環境性に優れるという特長を有することから、電動モータ１３の回転駆動等に伴って筐体２の内部温度が上昇しても、回転角の検出精度が低下し難い。また、レゾルバは、回転角の絶対値を検出することができる、電力供給が停止されても検出値が消失しない、などといった特長も有する。

以上で述べた作用効果が相俟って、本発明によれば、ナット４２の回転角の検出精度の低下を可及的に防止することができる。これにより、ねじ軸４１、ひいてはねじ軸４１を含む出力軸４の動作精度が良好で信頼性に富む電動アクチュエータ１を実現することができる。

また、本実施形態の電動アクチュエータ１を構成する筐体２は、隔壁２１を一体に有する第１ケーシング２０と、第１ケーシング２０の軸方向一方側および軸方向他方側にそれぞれ配置され、第１ケーシング２０に対して着脱可能に連結された第２ケーシング２２および第３ケーシング２６とからなる。このような構成を採用すれば、電動アクチュエータ１の組立性を高め得ることに加え、例えば、検出装置３０や電動モータ１３等に異常が生じ、これらの補修・交換作業等を実施する必要が生じた場合でも、その作業を容易に実施することができるという利点がある。

以上、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ１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、ナット４２のねじナット部４３の外周にロータインナ１２ｃを圧入することにより、電動モータ１３のロータ１２の回転運動をナット４２に直接伝達するようにしたが、駆動部Ａのうち、電動モータ１３の出力側に遊星歯車減速機や遊星ローラ減速機等の減速機を設け、減速機を介してロータ１２の回転運動をナット４２に伝達することもできる。詳細な図示は省略するが、駆動部Ａに減速機を設ける場合、減速機の入力側とロータインナ１２ｃとをトルク伝達可能に連結すると共に、減速機の出力側とナット４２とをトルク伝達可能に連結すれば良い。この場合、電動モータ１３の回転トルクを増加させることができるので、電動モータ１３を小型化することができ、これを通じて電動アクチュエータ１を軽量・コンパクト化することができる。

また、以上で説明した実施形態においては、ラジアルギャップ型の電動モータ１３を採用したが、アキシャルギャップ型の電動モータを採用しても構わない。

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にボールねじ４０を採用したが、本発明は、運動変換機構部Ｂに、ボール４５および循環部材としてのこま４６が省略された、いわゆる送りねじを採用する場合にも適用することができる。但し、送りねじは、ボールねじに比べてナット４２を回転させるために大トルクを必要とするため、電動モータ、ひいては電動アクチュエータ１の大型化・重量化を招来する可能性がある。そのため、運動変換機構部Ｂにはボールねじ４０を採用するのが好ましい。小型の電動モータを採用でき、電動アクチュエータ１の軽量・コンパクト化、さらには使用機器への搭載性向上を図る上で有利となるからである。

また、本発明は、ねじ軸４１（出力軸４）の軸方向の移動量を検出する、いわゆるストローク検出用センサが別途設けられる電動アクチュエータ１にも適用することができる。詳細な図示は省略するが、ストローク検出用センサを別途設ける場合には、これが設けられることによる電動アクチュエータ１の大型化を回避するため、例えば、中空状に形成された案内軸２４の内周にホールセンサからなるストローク検出用センサを固定的に配置すると共に、インナーシャフト４７の軸部４７ａに、ストローク検出用センサと径方向隙間を介して対向するようにターゲットとしての永久磁石を取り付けるのが好ましい。

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
４ 出力軸
１１ ステータ
１２ ロータ
１２ｃ ロータインナ
１３ 電動モータ
１８ 転がり軸受
１８ｅ シール部材
２０ 第１ケーシング
２１ 隔壁
２２ 第２ケーシング
２４ 案内軸（案内部材）
２６ 第３ケーシング
３０ 検出装置
３１ レゾルバロータ（ロータリング）
３２ レゾルバステータ
４０ ボールねじ
４１ ねじ軸
４１ｃ 螺旋溝
４２ ナット
４３ ねじナット部
４３ａ 螺旋溝
４４ 筒状部
４４ａ 内周面
４５ ボール
４６ こま（循環部材）
４７ インナシャフト
５０ 弾性部材
５１ 連結ピン
Ａ 駆動部
Ｂ 運動変換機構部
Ｃ 検出部
Ｄ ターミナル部

Claims (6)

1. 電動モータを有する駆動部と、前記電動モータのロータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部とを備え、該運動変換機構部が、前記ロータの回転中心と同軸配置されたねじ軸と、該ねじ軸の外周に回転可能に嵌合されたナットとを有し、前記ロータの回転運動を受けて前記ナットが回転するのに伴って前記ねじ軸が軸方向に進退移動する電動アクチュエータにおいて、
   前記ナットが、内周面に螺旋溝が形成され、前記ロータとトルク伝達可能に連結されたねじナット部と、該ねじナット部の軸方向一方側の端部から軸方向に延び、内周面が螺旋溝のない円筒面に形成された筒状部とを一体に有し、
   前記筒状部の外周に、前記ナットを回転自在に支持するシール付の転がり軸受と、該転がり軸受よりも軸方向一方側に配置され、前記ナットの回転角を検出する検出装置のロータリングとが嵌合されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記運動変換機構部が、さらに、前記ねじ軸の外周面の螺旋溝と前記ねじナット部の螺旋溝との間に配置された複数のボールと、前記ねじ軸と前記ねじナット部との間で複数のボールを無限循環させる循環部材とを備える請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記電動アクチュエータの筐体が、その内部空間を、前記電動モータを収容した第１収容室と、前記検出装置を収容した第２収容室とに区分するリング状の隔壁を有し、
   前記隔壁の内周面と前記ナットの外周面との間に前記転がり軸受を配置した請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記筐体が、前記隔壁を有する第１ケーシングと、該第１ケーシングの軸方向一方側および軸方向他方側にそれぞれ配置され、第１ケーシングに対して着脱可能に連結された第２ケーシングおよび第３ケーシングとを備える請求項３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記ロータが、前記ねじナット部の外周面に圧入されている請求項１〜４の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
6. 前記ねじ軸が中空状に形成され、
   前記ねじ軸の中空部に、前記ねじ軸の軸方向の進退移動を案内する案内部材が配置されている請求項１〜５の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。

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