JP6779673B2

JP6779673B2 - 電動式直動アクチュエータ

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Publication number: JP6779673B2
Application number: JP2016123138A
Authority: JP
Inventors: 唯増田
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2036-06-22
Also published as: US20190123616A1; CN109417331A; WO2017221843A1; CN109417331B; EP3477825A1; EP3477825A4; JP2017229148A

Description

この発明は、例えば、電動ブレーキ装置に適用される電動式直動アクチュエータに関する。

電動アクチュエータおよび電動モータとして、以下の技術が提案されている。
１．直動部の外周に、この直動部と同軸に電動モータを配置した電動ディスクブレーキ装置（特許文献１）。
２．電動モータを直動機構の回転軸と異なる平行軸に配置した電動ブレーキ装置（特許文献２）。
３．８極９スロットのダブルステータ式のアキシアルギャップモータ（特許文献３）。

特開２００３−２４７５７６号公報特開２０１０−２７０７８８号公報特開２００８−１７２８８４号公報

特許文献１〜２に記載のような電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置は、一般に車両への搭載スペースが極めて限られており、可能な限り省スペースで機能を実現する必要がある。また、例えばアンチロックブレーキシステム（Antilock Brake System：略称ＡＢＳ）に代表される車輪速制御等において、電動ブレーキには高速・高精度なブレーキ力制御が求められる。

例えば特許文献１のような、アクチュエータの外周に電動モータを配置する構造では、電動モータのロータ径が大きくなるため、慣性モーメントが増大し、応答性および制御精度を損なう場合がある。あるいは、ロータの回転に必要な運動エネルギーは慣性モーメントに比例するため、高速な応答を実現するために瞬時最大の消費電力が増大し、電力を供給する電源装置のコストが高くなる可能性がある。また、例えば電動ディスクブレーキ装置のような、アクチュエータの加圧対象物が摩擦パッドのように極めて高温になる場合、電動モータが熱源に近いため、耐久性が問題となる可能性がある。

例えば特許文献２のような、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する場合、一般に電動モータおよび直動アクチュエータの外観は円筒形状となることが多い。この場合、二つの円筒が隣接するため、隙間に一定量のデッドスペースが生じてしまう場合がある。また電動モータと直動アクチュエータとの間に平行歯車のような連結機構が要求スペックによらず必要となり、コスト増となる可能性がある。その他、電動モータと直動アクチュエータそれぞれに支持構造が必要となるため、スペースおよびコストが問題になる場合がある。

省スペースで高トルクを実現するモータ構造として、例えば特許文献３に示すようなアキシアルギャップ式同期モータが知られている。しかしながら、アキシアルギャップモータは一般にロータとステータ間のギャップ不均衡および磁気回路の不均衡などにより、回転軸方向に大きなスラスト力が発生し易い。このため、前記スラスト力に対する支持構造が複雑になり、コストが増加する場合がある。

この発明の目的は、省スペース化を図ると共に、スラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができる電動式直動アクチュエータを提供することである。

この発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転運動を回転入出力軸を介して直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、を備える電動式直動アクチュエータにおいて、
前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に軸方向に並んで配置され、
前記ハウジングが、前記電動モータを収容するモータ収容部と前記直動機構を収容する直動機構収容部との軸方向の中間に両収容部を仕切る隔壁を有し、
前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、
前記電動モータの前記回転軸と前記回転入出力軸とが同一の部材または同心に連結される複数の部材から成る回転部材であり、前記ハウジングに対して前記回転部材が、前記回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部によって保持され、
前記拘束部は前記ハウジングの前記直動機構収容部内に前記隔壁に接して設けられている。

この構成によると、電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備えるいわゆるアキシアルギャップモータである。さらに直動機構と電動モータとが、直動機構の回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。このため、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する構造等に比べて、無効なスペースが少なく省スペース化を図ることができ、且つ、慣性モーメントが小さく高応答な電動式直動アクチュエータを実現できる。

電動モータの回転軸と回転入出力軸とが同一の部材または同心に連結される複数の部材から成る回転部材であるため、減速機を削減可能となり特に径方向の省スペース化を図りつつ構造を簡素化することが可能となる。さらにハウジングに対して回転部材が、回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部によって保持されているため、スラスト力に対する支持構造を簡素化し部品点数の低減を図ることができる。これにより省スペース化およびコスト低減を図ることができる。
前記拘束部が、前記直動部と前記電動モータとの前記軸方向の中間に設けられているため、例えば、同一のハウジング内に電動モータおよびアクチュエータを平行に配置する従来構造などと比べて、組立性の向上および直動機構などの汎用性の向上を図ることができる。

前記拘束部が、前記ハウジングの前記直動機構収容部の内周面に嵌合しかつ前記隔壁に当接した軸受ケースと、この軸受ケースの内周に設けられて前記回転入力軸を支持するラジアル軸受と、前記軸受ケースとを含み、前記ラジアル軸受がラジアル荷重およびアキシアル荷重を保持可能な軸受であってもよい。
前記直動部の直進運動に伴う軸方向の荷重に対する反作用力を保持するスラスト軸受が、前記軸受ケースと前記直動機構との間に設けられていてもよい。

この発明の電動式直動アクチュエータにおいて、前記回転入出力軸の外周面に形成された環状溝とこの環状溝に嵌り込む止め輪、前記回転入出力軸の外周面に形成されたねじ部とこのねじ部に螺合されたナット、または、前記回転入出力軸の軸方向端部に形成された加締部を含むものとしても良い。
この場合、スラスト力に対する支持構造をより確実に簡素化し得る。

前記回転子と前記回転入出力軸とが円周方向に相対回転することを阻止する相対回転阻止手段を備えても良い。この場合、回転子から回転入出力軸へのトルク伝達を可能とし得る。また、回転子と回転入出力軸とを一体に回転させることができ、例えば、モータとアクチュエータとの間に減速機を介在させた従来構造よりも、構造を簡素化することができ、省スペース化を図ることができる。

この発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転運動を回転入出力軸を介して直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、を備える電動式直動アクチュエータにおいて、前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に軸方向に並んで配置され、前記ハウジングが、前記電動モータを収容するモータ収容部と前記直動機構を収容する直動機構収容部との軸方向の中間に両収容部を仕切る隔壁を有し、前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、前記電動モータの前記回転軸と前記回転入出力軸とが同一の部材または同心に連結される複数の部材から成る回転部材であり、前記ハウジングに対して前記回転部材が、前記回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部によって保持され、前記拘束部は前記ハウジングの前記直動機構収容部内に前記隔壁に接して設けられた。このため、省スペース化を図ると共に、スラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができる。

この発明の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの断面図である。同電動式直動アクチュエータの回転子の軸方向の拘束例を示す拡大断面図である。図２のIII-III線断面図である。この発明の他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの回転子の軸方向の拘束例を示す拡大断面図である。いずれかの電動式直動アクチュエータを備えた電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。

この発明の実施形態に係る電動式直動アクチュエータを図１ないし図３と共に説明する。この電動式直動アクチュエータは、例えば、車両に搭載される電動ブレーキ装置（後述する）に適用される。
図１に示すように、この電動式直動アクチュエータ１は、電動モータ２と、直動機構３とを軸方向に直列に接続したアクチュエータである。この電動式直動アクチュエータ１は、電動モータ２と、直動機構３と、ハウジング４とを備える。この例の電動モータ２は、ダブルステータ型のアキシアルギャップモータである。直動機構３は、電動モータ２の回転運動を直進運動に変換する。ハウジング４は、直動機構３および電動モータ２を保持する。なお、簡略化のため配線等の一部構造は省略している。

電動モータ２について説明する。
電動モータ２は、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、この電動モータ２における回転軸と平行となるように配置された固定子７および回転子８を備えた、いわゆるアキシアルギャップ型である。固定子７は、ハウジング４に対して静的に保持される。回転子８は、直動機構３の回転入出力軸５に対して静的に保持され、固定子７との鎖交磁束により回転トルクを発生する。回転子８は、この回転子８の軸方向の両面にそれぞれトルク発生面を有する界磁機構である。前記各「静的に」とは、すきま等の影響を除いて概ね運動が同期する（換言すれば、相対的に拘束された）関係を意味する。

円筒形状のハウジング４内に、電動モータ２が設けられている。ハウジング４内には、直動機構３の大部分を収容する直動機構収容部４ａと、電動モータ２を収容するモータ収容部４ｂと、これら直動機構収容部４ａ，モータ収容部４ｂを仕切る隔壁４ｃとが設けられている。モータ収容部４ｂは、ハウジング４内における軸方向一端側に設けられ、直動機構収容部４ａは、ハウジング４内における軸方向他端側に設けられている。

隔壁４ｃは、回転入出力軸５の軸方向に対して垂直に設けられ、直動機構収容部４ａからモータ収容部４ｂへの回転入出力軸５の侵入を許す貫通孔が形成されている。ハウジング４のモータ収容部４ｂに電動モータ２が収容された状態で、ハウジング４における電動モータ２側の開口端を塞ぐモータカバー４５が設けられている。

固定子７は、回転子８の軸方向の両面にそれぞれ配置される一対の励磁機構７Ａ，７Ｂを備えている。これら励磁機構７Ａ，７Ｂのうち、隔壁４ｃ側に在る一方を第１の励磁機構７Ａ、モータカバー４５側に在る他方を第２の励磁機構７Ｂとする。第１の励磁機構７Ａは、磁性体コア１０Ａ、バックヨーク９Ａ、およびコイル１１Ａを有する。第２の励磁機構７Ｂは、磁性体コア１０Ｂ、バックヨーク９Ｂ、およびコイル１１Ｂを有する。

第１の励磁機構７Ａについて説明すると、ハウジング４内のモータ収容部４ｂにおいて、隔壁４ｃに当接するようにバックヨーク９Ａが設けられている。第１の励磁機構７Ａの回転子８との対向面の反対側に、バックヨーク９Ａが配置されている。このバックヨーク９Ａは、積層鋼板などの磁性体を用いて形成すると、トルクが向上し好適と考えられる（バックヨーク９Ｂについても同じである）。このバックヨーク９Ａから軸方向に突出する磁性体コア１０Ａが設けられている。この磁性体コア１０Ａは、円周方向一定間隔おきに複数設けられている。磁性体コア１０Ａは、例えば、積層鋼板または圧粉磁心等から成る。各磁性体コア１０Ａにコイル１１Ａがそれぞれ巻回されている。

第２の励磁機構７Ｂについて説明すると、ハウジング４内のモータ収容部４ｂにおいて、モータカバー４５に当接するようにバックヨーク９Ｂが設けられ、このバックヨーク９Ｂから軸方向に突出する磁性体コア１０Ｂが設けられている。この磁性体コア１０Ｂも、磁性体コア１０Ａと同様に円周方向一定間隔おきに複数設けられている。その他磁性体コア１０Ｂおよびコイル１１Ｂは、前述の磁性体コア１０Ａおよびコイル１１Ａと同様の構成である。積層鋼板または圧粉磁心等から成る磁性体コア１０Ａ，磁性体コア１０Ｂを用いると、単位銅損あたりのトルクが向上するため好適と考えられる。但し、磁性体コアを用いず、部品コストの低減およびトルク変動の低減に効果がある空芯コイルにすることもできる。

回転子８は、例えば、永久磁石８ａと、この永久磁石８ａを保持する保持部８ｂとを有する円板状の部材である。保持部８ｂは、この電動モータ２の回転軸を有する。この保持部８ｂは、例えば、樹脂またはステンレス鋼等の非磁性材料から成る。前述のように、固定子７は複数のコイル１１Ａ，１１Ｂを含む励磁機構として構成し、回転子８は永久磁石８ａを用いた界磁機構として構成し、電動モータ２を永久磁石同期電動機とすると、耐久性、トルク密度、等に優れ、電動式直動アクチュエータに好適と考えられる。

また電動モータ２の保持部８ｂと回転入出力軸５とは、同心に連結される複数の部材から成る回転部材５３である。ハウジング４に対して回転部材５３が前記回転軸における軸方向および径方向について共通の拘束部５４によって保持されている。
図２に示すように、拘束部５４は、回転子８と回転入出力軸５とを軸方向および径方向に拘束する機能を有する。図１に示すように、この拘束部５４は、ラジアル軸受３５と、軸受ケース３２とを有する。回転入出力軸５の外周面の両端部分に環状溝５５，５５が形成され、各環状溝５５にそれぞれ止め輪５６，５６が嵌り込み、またモータ間座５７が設けられている。

この実施形態に係るアキシアルギャップモータは、回転軸の径方向の磁極を有するラジアルギャップモータと比較して、強力なスラスト力が発生し易いことで知られている。実施形態のアキシアルギャップモータの回転子８に発生するスラスト力について、軸方向一方（同図１中左方向）に発生するスラスト力は、前記止め輪５５，５５を介して、直動機構３に伝達され、後述のスラスト軸受３４によってハウジング４に対して拘束される。これに対して軸方向他方（図１中右方向）に発生するスラスト力は、モータ間座５７を通じてラジアル軸受３５，３５のスラスト力として伝達され、軸受ケース３２によってハウジング４に対して保持される。

回転入出力軸５のうち、隔壁４ｃの前記貫通孔およびモータ収容部４ｂに侵入している先端部分の外周面に、モータ間座５７が嵌合されている。このモータ間座５７は、軸方向一方の止め輪５６と図１左側のラジアル軸受３５との間の軸方向位置に配置され、前述のように図１中右方向に発生するスラスト力をラジアル軸受３５に伝達する。ラジアル軸受３５、および軸受ケース３２が、ハウジング４に対して回転部材５３を軸方向に拘束する軸方向の拘束部５４に相当する。

図３は、図２のIII-III線断面図である。
図２および図３に示すように、回転子８と回転入出力軸５とが円周方向に相対回転することを阻止する相対回転阻止手段５８が設けられている。この相対回転阻止手段５８は、例えば、回転子８の内周面の１８０度対向位置に互いに平行に形成された平面接触部５９と、回転入出力軸５の外周面に形成され平面接触部５９に結合される平面被接触部６０とを有する。これら平面接触部５９，平面被接触部６０は、例えば、二面幅カット加工により形成される二面幅である。

相対回転阻止手段５８は、二面幅だけに限定されるものではなく、例えば、Ｄカット加工により形成される平面接触部および平面被接触部としても良い。その他、相対回転阻止手段５８は、回転子８と回転入出力軸５とが互いに結合される面に、スプライン加工またはセレーション加工により形成される嵌合面、ねじ加工により形成される螺子加工面等を設けても良い。

直動機構３について説明する。
図１に示すように、ハウジング４内における直動機構収容部４ａに、直動機構３の大部分が組み込まれている。直動機構３は、電動モータ２の出力により、後述するブレーキロータに対して制動力を負荷する。この直動機構３は、電動モータ２の回転運動を回転入出力軸５を介して直動部６の直進運動に変換する。

直動機構３は、電動モータ２により回転駆動される回転入出力軸５と、この回転入出力軸５の回転運動を直進運動に変換する変換機構部３１とを有する。変換機構部３１は、直動部６と、軸受ケース３２と、環状のスラスト板であるバックプレート３３と、直動部６の直進運動に伴う軸方向の荷重に対する反作用力を保持するスラスト軸受３４と、ラジアル軸受３５と、キャリア３６と、すべり軸受３７，３８と、遊星ローラ３９とを有する。
直動機構収容部４ａの内周面に、円筒状の直動部６が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。直動部６の内周面には、径方向内方に突出し螺旋状に形成された螺旋突起が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ３９が噛合している。

直動機構収容部４ａにおける直動部６の軸方向一端側に、軸受ケース３２が設けられている。この軸受ケース３２は、円筒状のボス部３２ａと、このボス部３２ａから径方向外方に延びるフランジ部３２ｂと、このフランジ部３２ｂの外径側端に繋がる外筒部３２ｃとを有する。これら外筒部３２ｃ、フランジ部３２ｂ、およびボス部３２ａは一体に形成されている。直動機構収容部４ａの内周面に、外筒部３２ｃの外周面が例えば焼嵌めまたは溶接等を用いて固定されている。これと共に、隔壁４ｃにフランジ部３２ｂの軸方向一端面が当接されている。

なおハウジング４に対する軸受ケース３２の固定方法は、前記焼嵌めまたは溶接だけに限定されるものではなく、図示しないが、例えば、ハウジング４の直動機構収容部４ａの内周面に、環状溝を設け、この環状溝に止め輪等を用いて軸受ケース３２をハウジング４に固定しても良い。ハウジング４に軸受ケース３２が固定されたうえで、後述するように軸受ケース３２にラジアル軸受３５が嵌合され、さらにラジアル軸受３５に回転入出力軸５が嵌合されている。

したがって、ハウジング４に対して、回転部材５３が、ラジアル軸受３５および軸受ケース３２によって前記径方向に保持され拘束される。ラジアル軸受３５および軸受ケース３２が、ハウジング４に対して回転部材５３を径方向に拘束する径方向の拘束部５４に相当する。軸方向および径方向について共通の拘束部５４である「ラジアル軸受３５および軸受ケース３２」が、直動部６と電動モータ２との軸方向の中間に設けられる。

軸受ケース３２におけるボス部３２ａ内に複数（この例では二つ）のラジアル軸受３５が嵌合され、これらラジアル軸受３５の内径面に回転入出力軸５が嵌合されている。回転入出力軸５は、軸受ケース３２に複数のラジアル軸受３５を介して回転自在に支持される。各ラジアル軸受３５は、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を保持可能な軸受が適用される。ラジアル軸受３５およびスラスト軸受３４は、軸受ケース３２に対して所定の拘束力を発揮する。

この実施形態では、スラスト軸受３４として針状ころ軸受、ラジアル軸受３５としてすべり軸受を用いているが、この例に限定されるものではない。スラスト軸受３４として、例えば、玉軸受、円筒ころ軸受、テーパころ軸受、すべり軸受等、任意の構造を適宜用いることができる。ラジアル軸受３５として、例えば、フランジ付のすべり軸受または玉軸受等の軸受であって、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を保持可能な軸受を適宜用いることができる。

直動部６の内周には、回転入出力軸５を中心に回転可能なキャリア３６が設けられている。キャリア３６は、回転入出力軸５との間に嵌合されたすべり軸受３７，３８により、回転入出力軸５に回転自在に支持されている。軸受ケース３２に対して、キャリア３６および回転入出力軸５の軸方向位置が、軸方向先端部分の止め輪５６により拘束される。

キャリア３６には、複数のローラ軸４１が周方向に間隔を空けて設けられている。キャリア３６の軸方向両端部には、それぞれ軸挿入孔が複数形成されている。各軸挿入孔は、径方向に所定距離延びる長孔から成る。各軸挿入孔に各ローラ軸４１の軸方向両端部が挿入されて、これらローラ軸４１が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸４１における軸方向両端部には、これらローラ軸４１を径方向内方に付勢する弾性リング４２がそれぞれ掛け渡されている。

各ローラ軸４１に、遊星ローラ３９が回転自在に支持される。各遊星ローラ３９の外周面には、直動部６の螺旋突起に噛合する円周溝または螺旋溝が形成されている。各遊星ローラ３９は、回転入出力軸５の外周面と、直動部６の内周面との間に介在される。弾性リング４２の付勢力により、各遊星ローラ３９が回転入出力軸５の外周面に押し付けられる。電動モータ２により回転入出力軸５が回転することで、この回転入出力軸５の外周面に接触する各遊星ローラ３９が接触摩擦により回転する。これにより直動部６が軸方向に移動することで、この直動部６の軸方向先端に設けられた摩擦パッド４３（図６）がブレーキロータ４４（図６）に対して当接離隔する。

以上説明した電動式直動アクチュエータ１によれば、電動モータ２はいわゆるアキシアルギャップモータであり、さらに直動機構３と電動モータ２とが、直動機構３の回転入出力軸５の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。このため、特許文献２のような、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する構造等に比べて、無効なスペースが少なく省スペース化を図ることができ、且つ、慣性モーメントが小さく高応答な電動式直動アクチュエータを実現できる。

電動モータ２の保持部８ｂと回転入出力軸５とが同心に連結される複数の部材から成る回転部材５３であるため、減速機を削減可能となり特に径方向の省スペース化を図りつつ構造を簡素化することが可能となる。さらにハウジング４に対して回転部材５３が、軸方向および径方向について共通の拘束部５４である「ラジアル軸受３５および軸受ケース３２」によって保持されている。換言すれば、「ラジアル軸受３５および軸受ケース３２」が軸方向および径方向の拘束部５４として兼用されている。このため、スラスト力に対する支持構造を簡素化し部品点数の低減を図ることができる。これにより省スペース化およびコスト低減を図ることができる。

ラジアル軸受３５および軸受ケース３２が、直動部６と電動モータ２との軸方向の中間に設けられるため、例えば、同一のハウジング内に電動モータおよびアクチュエータを平行に配置する従来構造などと比べて、組立性の向上および直動機構３などの汎用性の向上を図ることができる。

前記相対回転阻止手段５８を備えたため、回転子８から回転入出力軸５へのトルク伝達を可能とし得る。また、回転子８と回転入出力軸５とを一体に回転させることができ、例えば、モータとアクチュエータとの間に減速機を介在させた従来構造よりも、構造を簡素化することができ、省スペース化を図ることができる。

回転子８は、図１に示すように、軸方向に貫通する永久磁石８ａを用いると、省スペースな実装が可能となるが、例えば、中間に磁性体から成るバックヨーク（図示せず）を配置し、そのバックヨークの軸方向両面に磁石（図示せず）を貼り合わせる構造とすることもできる。この場合、耐熱性を向上させることができる。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図４に示す電動式直動アクチュエータ１では、電動モータ２として、中間に軸方向両面に磁極を持つ固定子７を配置し、この固定子７の両側に回転子８，８を配置するダブルロータ構造のアキシアルギャップモータを用いる例を示す。この電動モータ２は、回転軸方向両面に貫通してトルクに寄与する鎖交磁束を発生するコイル１１を配設した固定子７と、この固定子７の軸方向両側に片面に鎖交磁束発生面を有する回転子８，８とを備える。

各回転子８は、永久磁石８ａ、この永久磁石８ａを保持する保持部８ｂ、およびバックヨーク８ｃを備えている。回転入出力軸５の先端部分の外周面に、先端側から順次、止め輪５６、カラー１５、モータ間座５７が設けられている。止め輪５６とカラー１５との間に、一方の回転子８が軸方向に位置決めされ固定されている。カラー１５とモータ間座５７との間に、他方の回転子８が軸方向に位置決めされ固定されている。止め輪５６、カラー１５、およびモータ間座５７により、固定子７と各回転子８とのギャップ（隙間）が定められる。固定子７は例えばモータ収容部４ｂ内側に配置され、モータ収容部４ｂに当接するように配置されている。その他前述の実施形態と同様の構成となっている。

以上説明したダブルロータ構造のアキシアルギャップモータを備えた電動式直動アクチュエータ１においても、省スペース化を図ると共に、スラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができる。前記バックヨーク８ｃを磁性体を用いて形成すると、耐熱性が向上し好適と考えられる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
固定子７は、本図４のように軸方向に貫通する形状とする他、中間に磁性体から成るバックヨーク（図示せず）を配置し、そのバックヨークの両面に図示外のコイルを貼り合わせる形状とすることもできる。本構造を用いると、比較的省電力で高トルクを実現できる。

回転子８の回転軸方向の拘束に、図２の環状溝５５および止め輪５６に代えて、図５（ａ）に示すように、ねじ部６１およびナット６２を適用しても良い。回転入出力軸５の外周面にねじ部６１が形成され、このねじ部６１にナット６２が螺合されている。このナット６２の座面とモータ間座５７との間に回転子８が軸方向に位置決めされて固定されている。この構成において、回転子８の内周面と回転入出力軸５の外周面とが、ねじ係合されていても良く、ねじ結合ではない嵌め合いでも良い。回転子８の内周面と回転入出力軸５の外周面とがねじ係合されている場合、ナット６２を用いない構造としても良い。

回転子８の回転軸方向の拘束に、図２の環状溝５５および止め輪５６に代えて、図５（ｂ）に示すように、加締部６３を適用しても良い。回転入出力軸５の軸方向端部に、加締部６３が形成されている。回転入出力軸５の軸方向端部が加締め加工されることで、加締部６３が形成される。この場合、図２、図５（ａ）の構成よりも、スラスト力に対する支持構造を簡素化し部品点数の低減を図れる。

図示しないが、固定子と回転子それぞれが片面のみ鎖交磁束発生面を有するシングル型アキシアルギャップモータを構成することもできる。この構成は、要求されるモータトルクが比較的小さいような場合、より省スペースなアクチュエータを構成するうえで好適となる。

図６は、いずれかの電動式直動アクチュエータ１を備えた電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。この電動ブレーキ装置は、いずれかの電動式直動アクチュエータ１と、車輪と一体に回転する回転部材であるブレーキロータ４４と、このブレーキロータ４４と接触して制動力を発生する摩擦パッド（摩擦材）４３と、電動式直動アクチュエータ１を制御する図示外の制御装置とを備える。車両には、ブレーキロータ４４の外周側部分を囲むようにキャリパ５１がそれぞれ設けられる。キャリパ５１は、電動式直動アクチュエータ１のハウジング４に一体に設けられている。

キャリパ５１のアウトボード側の端部に、爪部５２が設けられる。爪部５２は、ブレーキロータ４４のアウトボード側の側面と軸方向で対向する。この爪部５２にアウトボード側の摩擦パッド４３が支持されている。
キャリパ５１のうち、直動機構３の直動部６のアウトボード側端に、インボード側の摩擦パッド４３が支持されている。この摩擦パッド４３は、ブレーキロータ４４のインボード側の側面と軸方向で対向する。電動式直動アクチュエータ１は、摩擦パッド４３をブレーキロータ４４に対して当接離隔させる駆動を行う。

車両における図示外のナックルに、マウント（図示せず）が支持される。このマウントの長手方向両端部には、一対のピン支持片（図示せず）が設けられる。これらピン支持片のそれぞれ端部に、軸方向に平行に延びる図示外のスライドピンが設けられる。これらスライドピンに、キャリパ５１が軸方向にスライド自在に支持されている。

前記制御装置は、図示外のブレーキペダルの操作量に応じて、電動式直動アクチュエータ１の電動モータを制御する。制動時、電動式直動アクチュエータ１の駆動によりインボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接して、ブレーキロータ４４を軸方向に押圧する。その押圧力の反力によりキャリパ５１がインボード側にスライドする。これにより、キャリパ５１の爪部５２に支持されたアウトボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接する。これらアウトボード側およびインボード側の摩擦パッド４３，４３で、ブレーキロータ４４を軸方向両側から強く挟持することで、ブレーキロータ４４に制動力が負荷される。

この構成によると、電動式直動アクチュエータ１が省スペース化を図れるため、電動式直動アクチュエータ１の搭載スペースが極めて限られた車両にも、この電動ブレーキ装置を搭載することが可能となる。したがって、電動ブレーキ装置の汎用性を高めることができ、種々な車両にこの電動ブレーキ装置を搭載することができる。また電動式直動アクチュエータ１はスラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができるため、電動ブレーキ装置全体のコスト低減を図れる。

電動モータ２の保持部８ｂと回転入出力軸５とが同一の部材から成る回転部材であっても良い。
回転子は、非磁性材料から成る保持部で永久磁石を保持すると、損失が少なく好適と考えられるが、磁性材から成る保持部で永久磁石を保持することもできる。回転子は、保持部を用いずに、複数の軸方向磁極に着磁された単一の磁石を、直接、回転入出力軸に固定する構造とすることもできる。

前記モータ間座を用いる代わりに、回転入出力軸を軸方向位置に応じて外径寸法が異なる段付形状とすることもできる。
電動モータは、例えば、固定子に永久磁石、回転子にコイルおよびブラシ等を用いたＤＣモータの構成を採ることもでき、あるいは、回転子が回転することによって固定子インダクタンスが変化する形状の鉄心を用いたリラクタンスモータの構成を採ることもできる。

直動機構の変換機構部として、遊星ローラ以外にボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。
モータ角度を検出するセンサやサーミスタ、各電装系の配線部品など、電動式直動アクチュエータの適用に必要な構成は適宜設けられるものとする。
各実施形態の電動式直動アクチュエータを、電動ブレーキ装置以外の、例えば、プレス装置に適用することも可能である。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…電動式直動アクチュエータ
２…電動モータ
３…直動機構
４…ハウジング
５…回転入出力軸
６…直動部
７…固定子
８…回転子
５３…回転部材
５４…拘束部
５５…環状溝
５６…止め輪
５８…相対回転阻止手段
６１…ねじ部
６２…ナット
６３…加締部

Claims

電動モータと、この電動モータの回転運動を回転入出力軸を介して直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、を備える電動式直動アクチュエータにおいて、
前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に軸方向に並んで配置され、
前記ハウジングが、前記電動モータを収容するモータ収容部と前記直動機構を収容する直動機構収容部との軸方向の中間に両収容部を仕切る隔壁を有し、
前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、
前記電動モータの前記回転軸と前記回転入出力軸とが同一の部材または同心に連結される複数の部材から成る回転部材であり、前記ハウジングに対して前記回転部材が、前記回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部によって保持され、
前記拘束部は前記ハウジングの前記直動機構収容部内に前記隔壁に接して設けられた、電動式直動アクチュエータ。
請求項１に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記拘束部が、前記ハウジングの前記直動機構収容部の内周面に嵌合しかつ前記隔壁に当接した軸受ケースと、この軸受ケースの内周に設けられて前記回転入力軸を支持するラジアル軸受とを含み、前記ラジアル軸受がラジアル荷重およびアキシアル荷重を保持可能な軸受である電動式直動アクチュエータ。
請求項２に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記直動部の直進運動に伴う軸方向の荷重に対する反作用力を保持するスラスト軸受が、前記軸受ケースと前記直動機構との間に設けられた電動式直動アクチュエータ。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記回転入出力軸の外周面に形成された環状溝とこの環状溝に嵌り込む止め輪、前記回転入出力軸の外周面に形成されたねじ部とこのねじ部に螺合されたナット、または、前記回転入出力軸の軸方向端部に形成された加締部を含む電動式直動アクチュエータ。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記回転子と前記回転入出力軸とが円周方向に相対回転することを阻止する相対回転阻止手段を備えた電動式直動アクチュエータ。