WO2017170295A1

WO2017170295A1 - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: WO2017170295A1
Application number: PCT/JP2017/012198
Authority: WO
Inventors: 卓志松任; 慎介平野; 篤史池田; 石河　智海
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2017-10-05
Also published as: JP6713315B2; JP2017184483A

Abstract

本発明に係る電動アクチュエータ１は、モータ１０と、モータ１０の駆動により生じた回転運動をモータ１０の出力軸１０ａと平行な向きの直線運動に変換する運動変換機構２２とを備え、運動変換機構２２は、出力軸１０ａと平行に配設されて直線運動を行う可動部２４を有する。可動部２４とその周囲の固定系との間に、可動部２４の直線運動に応じて伸縮可能なブーツ３６が配設されていると共に、ブーツ３６の周囲に、固定系を構成してブーツ３６を覆うブーツカバー３９が配設されている。

Description

電動アクチュエータ

　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など電動機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、電動機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（特許文献１を参照）。

　また、同様の運動変換機構（ねじ機構）を用いた電動アクチュエータにおいては、可動部（主に運動変換機構）が外部に露出する事態を防止する目的で、伸縮可能なブーツを可動部とその周囲の固定系との間に跨って取付けたものが知られている（特許文献２を参照）。この特許文献では、ブーツの周囲を、可動部に取付けたカバーによって覆った構成も提案されている。

特許第５２４３０１８号公報特開２０１１－１６３３５３号公報

　しかしながら、特許文献１に記載のように、ブーツを覆うためのカバーをシャフト（可動部）に取付けたのでは、カバーの重量を可動部で受け持つ必要があるため、その分の負荷を見越してシャフト径を大きくする等の変更が生じる可能性がある。シャフト径の増大は周辺部品の設計変更を含め製品（電動アクチュエータ）の大型化を招くおそれがある。そのため、この種の電動アクチュエータを上述した理由でシリーズ化することを考えた場合、ブーツカバーを可動部に取付けた構成はシリーズ化にとって必ずしも適切な構成とは言い難い。

　また、ブーツカバーを可動部に取付けた場合、ブーツカバーが可動部と一体的に移動することになるため、可動部の可動スペースだけでなくブーツカバーの可動スペースも考慮してアクチュエータの設計を行う必要が生じる。これでは、アクチュエータの小型化ひいてはシリーズ化の要請に反する結果にもなりかねない。

　以上の事情に鑑み、本発明は、大型化を避けつつブーツをカバー可能な構成を提供することで、電動アクチュエータの小型化ひいてはシリーズ化を達成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モータの出力軸と平行な向きの直線運動に変換する運動変換機構とを備え、運動変換機構は、出力軸と平行に配設されて直線運動を行う可動部を有する電動アクチュエータにおいて、可動部とその周囲の固定系との間に、可動部の直線運動に応じて伸縮可能なブーツが配設されていると共に、ブーツの周囲に、固定系を構成してブーツを覆うブーツカバーが配設されている点をもって特徴付けられる。なお、ここでいう固定系とは、電動アクチュエータを構成する要素のうち、電動アクチュエータが載置又は固定される外部の要素に対する位置関係が変化しない要素又はその集合体を意味する。

　このように、ブーツを覆うブーツカバーが、電動アクチュエータの固定系を構成するようにすることで、可動部をブーツにより確実にシールしつつも、可動部の負担を増大させることなくブーツをカバーすることが可能となる。これにより可動部のシャフト径を大きくせずに済む。また、ブーツカバーは電動アクチュエータの固定系からみて動かないため、ブーツカバーの可動域を考慮に入れて電動アクチュエータの寸法設計を行わずに済む。従って、電動アクチュエータの大型化を回避しつつもブーツを確実に保護して安定したシール性能を発揮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、可動部に、直線運動を出力するアクチュエータヘッドが設けられ、アクチュエータヘッドとモータは可動部の長手方向で同じ側に位置しており、ブーツカバーは、モータを収容するモータケースと一体に形成されているものであってもよい。

　可動部とモータの出力軸は互いに平行な位置関係にあるため、可動部にアクチュエータヘッドを設けて、このアクチュエータヘッドとモータを可動部の長手方向で同じ側に配置した場合、ブーツをモータに隣接した位置に配設することができる。従って、ブーツカバーをモータケースと一体に形成することができ、これにより、ケース類（カバーを含む）の部品点数を増やすことなく、固定系を構成するブーツカバーを設け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、ブーツが可動部の直線運動範囲内で最も収縮した状態において、ブーツがその全域にわたってブーツカバーで覆われているものであってもよい。

　電動アクチュエータはその用途に応じて前進又は後退させることで操作対象に対する出力を行う。例えば前進により操作対象に対する出力を行う場合、可動部の待機位置（出力前の状態における位置）は出力側と反対の側に最も移動した状態の位置となる。このとき、ブーツは可動部の直線運動範囲内で最も収縮した状態にあることから、この状態のブーツをその全域にわたってカバー可能なようにブーツカバーの軸方向寸法を設定することで、例えば外部からの不測の衝撃が加わり易い電動アクチュエータの移送時において、ブーツを確実に保護することができる。もちろん可動部がどのような位置にある場合であってもブーツ全体をカバーできるようにブーツカバーの軸方向寸法を設定することも考えられるが、最大ストローク量の大きさによっては、ブーツカバーが電動アクチュエータの主たる外郭から大きく突出した状態になることが想定される。これでは、上述した電動アクチュエータの小型化への要請に反する。従って、シリーズ化を踏まえた実質的な保護を検討した場合、上述の範囲に留まる程度にブーツカバーを配設することが好ましい。

　また、本発明に係る電動アクチュエータは、可動部のブーツで覆われた部分にセンサターゲットとしての磁石が配設されると共に、ブーツカバーに、磁石の直線運動方向の位置を検出する磁気センサが配設されており、ブーツが可動部の直線運動範囲内で最も伸長した状態において、磁石全体がブーツカバーで覆われているものであってもよい。

　この種の電動アクチュエータにおいては、可動部の直線運動方向位置を検出し、制御することが必要になる場合がある。そのような場合、例えば上述のように位置検出装置を磁石と磁気センサとで構成すれば、通常、樹脂又はゴムで形成されるブーツがセンサターゲットとセンサとの間に介在する場合であっても、特に悪影響を受けることなく可動部の位置を精度よく検出することが可能となる。加えて、この際、ブーツが可動部の直線運動範囲内で最も伸長した状態において、磁石全体がブーツカバーで覆われるようにブーツカバーの軸方向寸法を設定することで、他の一般的な材料に比べて脆い傾向にある磁石を常に衝撃から守ることができる。これにより長期にわたって安定した位置検出性能を発揮することが可能となる。

　本発明によれば、大型化を避けつつブーツをカバー可能な構成を提供することで、電動アクチュエータの小型化ひいてはシリーズ化を達成することができる。

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。電動アクチュエータの外観斜視図である。電動アクチュエータの分解斜視図である。モータケースを開口部側から見た図である。図１のＡ－Ａ線に沿った断面を矢印Ａの向きから見た横断面図である。減速機構部の分解斜視図である。軸ケースと、これに取付けられるロック機構部の分解斜視図である。図１のＢ－Ｂ線に沿った断面を矢印Ｂの向きから見た横断面図である。図１のＣ－Ｃ線に沿った断面を矢印Ｃの向きから見た横断面図である。図１のＤ－Ｄ線に沿った断面を矢印Ｄの向きから見た横断面図である。図１０のＥ－Ｅ線に沿った断面を矢印Ｅの向きから見た断面図である。ボールねじ軸が前進した状態における図１１の断面図である。電動アクチュエータの制御ブロック図である。電動アクチュエータの制御ブロック図である。本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。

　以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

　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組み立て状態を示す縦断面図、図２は、前記電動アクチュエータの組み立て状態を示す外観斜視図、図３は、前記電動アクチュエータの分解斜視図である。

　図１に示すように、本実施形態の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、運動変換機構部の駆動を防止するロック機構部７とを備える。駆動部２は、モータ部８と減速機構部９とで構成されている。

　上記電動アクチュエータ１を構成する各部分は、それぞれケースを有し、各ケース内に構成部品が収容されている。具体的に、モータ部８は、駆動力発生用のモータ（駆動用モータ１０）を収容するモータケース１１を有し、減速機構部９は、減速ギヤ機構１６を収容する減速ギヤケース１７を有する。また、駆動力伝達部４は、伝達ギヤ機構２８を収容する伝達ギヤケース２９を有し、運動変換機構支持部５は、支持軸受４０を収容する軸受ケース４１を有する。本実施形態では、モータ部８と減速機構部９、減速機構部９と駆動力伝達部４、駆動力伝達部４と運動変換機構支持部５は、互いにケースごと連結分離可能に構成されている。さらに、軸受ケース４１に対しては、軸ケース５０が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を構成する各部の詳細な構成について説明する。

　モータ部８は主に、運動変換機構部３を駆動させるための駆動用モータ（例えばＤＣモータ）１０と、駆動用モータ１０を収容するモータケース１１とで構成されている。モータケース１１は、内部に駆動用モータ１０が収容される有底円筒状のケース本体１２と、ケース本体１２の底部１２ａから外部に突出する突出部１３とを有する。突出部１３は、ケース本体１２の内部空間と連通する孔部１３ａが形成されている。この孔部１３ａは、突出部１３の外面を覆う樹脂製の封止部材１４によって封止されている。

　駆動用モータ１０は、ケース本体１２の開口部１２ｄから内部に挿入された状態にある。この際、駆動用モータ１０の挿入方向奥側の端面がケース本体１２の底部１２ａに当接している。また、底部１２ａの中央部には嵌合孔１２ｃが形成されており、この嵌合孔１２ｃに駆動用モータ１０の挿入方向奥側の突起１０ｂが嵌合することで、突起１０ｂから突出する駆動用モータ１０の出力軸１０ａの後端（図１の左端部）がモータケース１１の底部１２ａと干渉する事態を回避可能としている。さらに、ケース本体１２の周壁部１２ｂの内周面は、開口部１２ｄ側から底部１２ａ側に向かってテーパ状に縮径しており、駆動用モータ１０がケース本体１２内に挿入されると駆動用モータ１０の挿入方向奥側の外周面が周壁部１２ｂの内周面に接触するように構成されている。このように、駆動用モータ１０は、ケース本体１２内に収容された状態で、ケース本体１２の内周面との接触と嵌合孔１２ｃとの嵌合によって支持される。

　また、モータケース１１を開口部１２ｄ側から見た図４に示すように、ケース本体１２には、駆動用モータ１０を動力電源に接続するための一対のバスバー１５が取付けられている。各バスバー１５の一端部１５ａはモータ端子１０ｃに対して加締めることで接続され、他端部１５ｂはケース本体１２から外部に露出している（図２、図３を参照）。この外部に露出するバスバー１５の他端部１５ｂが動力電源に接続される。

　図１に示すように、減速機構部９は主に、駆動用モータ１０の駆動力を減速して出力する減速ギヤ機構１６と、減速ギヤ機構１６を収容する減速ギヤケース１７とで構成されている。減速ギヤ機構１６は、複数の歯車等からなる遊星歯車減速機構１８で構成される。なお、遊星歯車減速機構１８の詳細な構成については後述する。

　減速ギヤケース１７には、遊星歯車減速機構１８を駆動用モータ１０とは反対の側から収容するための収容凹部１７ａが設けられている。また、減速ギヤケース１７には、モータアダプタ１９が取付け可能に構成されている。モータアダプタ１９は筒状の部材で、その内周面に駆動用モータ１０の出力側（図１の右側）の突起１０ｄが挿入されることでモータアダプタ１９に駆動用モータ１０が嵌合（内嵌）されている。減速ギヤケース１７には、モータアダプタ１９が嵌合される嵌合孔１７ｂが形成されており、この嵌合孔１７ｂに対してモータアダプタ１９を駆動用モータ１０側から挿入することで減速ギヤケース１７にモータアダプタ１９が取付けられている。

　減速ギヤケース１７は、モータケース１１に対して嵌合可能に構成されると共に、モータケース１１とは反対の側に配置される後述の伝達ギヤケース２９に対して嵌合可能に構成されている。減速ギヤケース１７のうち、モータケース１１側に配置される部分がモータケース１１の開口部１２ｄ側に内嵌されると共に、伝達ギヤケース２９側に配置される部分が伝達ギヤケース２９に外嵌されている。この場合、減速ギヤケース１７は、モータケース１１に対して嵌合された状態でモータアダプタ１９と一緒にボルト２１（図３、図６を参照）によって駆動用モータ１０に締結される。減速ギヤケース１７の駆動用モータ１０側には、減速ギヤケース１７とモータケース１１とが嵌合された状態で、駆動用モータ１０から突出するモータ端子１０ｃ及びこのモータ端子１０ｃに加締められた状態のバスバー１５の一端部１５ａと減速ギヤケース１７との干渉を回避するための凹部１７ｃが形成されている。また、減速ギヤケース１７の外周面のうちモータケース１１の内周面と嵌合する小径外周面には、Ｏリング２０を装着するための装着溝１７ｄが形成されている。

　運動変換機構部３は、本実施形態ではボールねじ２２で構成される。ボールねじ２２は、回転体としてのボールねじナット２３と、直線運動する可動部（すなわちストローク部）としてのボールねじ軸２４と、多数のボール２５、及び循環部材としてのこま２６とで構成されている。ボールねじナット２３の内周面とボールねじ軸２４の外周面にそれぞれ螺旋状溝２３ａ，２４ａが形成されている。両螺旋状溝２３ａ，２４ａの間にボール２５が充填され、こま２６が組み込まれ、これにより２列のボール２５が循環する。

　ボールねじナット２３は、駆動用モータ１０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２４は、その後端部（図１の右端部）に設けられた回転規制部材としてのピン２７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２３が回転すると、ボール２５が両螺旋状溝２３ａ，２４ａ及びこま２６に沿って循環し、ボールねじ軸２４がその軸方向に沿って直線運動を行う。図１は、ボールねじ軸２４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２４は、駆動用モータ１０の出力軸１０ａと平行に配置されており、駆動力伝達部４を介して駆動用モータ１０から伝達された回転運動はボールねじ軸２４によって出力軸１０ａ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２４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。

　駆動力伝達部４は主に、駆動部２が有する駆動用モータ１０から運動変換機構部３を構成するボールねじ２２へ駆動力及び回転運動を伝達する伝達ギヤ機構２８と、伝達ギヤ機構２８を収容する伝達ギヤケース２９とで構成されている。伝達ギヤ機構２８は、駆動側のドライブギヤ３０と、これと噛み合う従動側のドリブンギヤ３１、及びギヤボス３２を有する。

　ドライブギヤ３０の回転中心部にはギヤボス３２が圧入等により嵌合されている。ドライブギヤ３０は、このギヤボス３２を介して伝達ギヤケース２９と後述する軸受ケース４１それぞれに装着される２つの転がり軸受３３，３４によって回転可能に支持されている。一方、ドリブンギヤ３１は、ボールねじナット２３の外周面に圧入等により嵌合されることで固定されている。駆動用モータ１０からの駆動力が遊星歯車減速機構１８を介してドライブギヤ３０に伝達されると、ドライブギヤ３０とドリブンギヤ３１との噛み合いにより上記駆動力がドリブンギヤ３１に伝達される。これによりドリブンギヤ３１とボールねじナット２３が一体的に回転し、ボールねじ軸２４がその長手方向に沿って前進又は後退する。

　伝達ギヤケース２９は、ドライブギヤ３０およびドリブンギヤ３１が収容される収容凹部２９ａを有する。また、伝達ギヤケース２９には、ギヤボス３２を挿通するための挿通孔２９ｂが形成され、挿通孔２９ｂの内周面には、ギヤボス３２を支持する一方の転がり軸受３３が装着される軸受装着面２９ｃが形成されている。また、伝達ギヤケース２９は、減速ギヤケース１７の内周面と嵌合する環状突起２９ｄを有する。この環状突起２９ｄの外周面（嵌合面）には、Ｏリング３５を装着するための装着溝２９ｅが形成されている。また、伝達ギヤケース２９の軸受ケース４１側の面には、軸受ケース４１と嵌合する溝状の嵌合凹部２９ｆが形成されている。

　また、伝達ギヤケース２９は、ボールねじ軸２４の先端部側（図１の左側）へ突出する円筒部２９ｇを有する。この円筒部２９ｇは、伝達ギヤケース２９内にドリブンギヤ３１が収容され、これにボールねじ２２が組み付けられた状態で、ボールねじ軸２４の周囲を覆うように配置される部分である。円筒部２９ｇとボールねじ軸２４の間には、伝達ギヤケース２９内への異物侵入を防止するブーツ３６が取付けられる。この場合、円筒部２９ｇは電動アクチュエータ１の固定系を構成している。ブーツ３６は樹脂製又はゴム製であり、大径端部３６ａと小径端部３６ｂとこれらを繋いで軸方向に伸縮する蛇腹部３６ｃで構成されている。大径端部３６ａが円筒部２９ｇの外周面の取付け部位にブーツバンド３７によって締め付け固定され、小径端部３６ｂがボールねじ軸２４の外周面の取付け部位にブーツバンド３８によって締め付け固定される。これにより、ブーツ３６がボールねじ軸２４と円筒部２９ｇとの間に配設され、ボールねじ軸２４の直線運動に応じて伸縮自在に変形する。円筒部２９ｇには、ブーツ３６が伸縮したときに内外で通気させるための通気孔２９ｈが設けられている。

　また、上記モータケース１１には、ブーツ３６の周囲に配置されるブーツカバー３９が一体に設けられている（図１を参照）。ブーツカバー３９は電動アクチュエータ１の固定系を構成するもので、モータケース１１と一体に形成されている（図３を参照）。本実施形態では、ブーツカバー３９は円筒形状をなし、ブーツ３６との間のスペースを円周方向で均等にしている（図１０を参照）。また、この場合、ブーツカバー３９とモータケース１１のケース本体１２はともに円筒形状をなし、その外周面同士を当接させた状態で連結されている。そのため、ケース本体１２に収容されている駆動用モータ１０と、ブーツカバー３９に収容されているブーツ３６並びにボールねじ軸２４との軸間距離は本構成において非常に小さい（例えばボールねじ軸２４の長手方向寸法よりも小さい）状態にある。

　また、ボールねじ軸２４が最も後端側（操作部６と反対の側）に位置している状態（図１を参照）において、ブーツ３６はボールねじ軸２４のストローク範囲内で最も収縮した状態にある。この状態において、ブーツ３６はその全周及び長手方向全域にわたってブーツカバー３９で覆われている。

　運動変換機構支持部５は主に、運動変換機構部３であるボールねじ２２を支持する支持軸受４０と、支持軸受４０を収容する軸受ケース４１とで構成されている。支持軸受４０は、本実施形態では、外輪４２と内輪４３とこれらの間に介在する複列のボール４４を主要な構成要素とする背面合わせの複列アンギュラ玉軸受で構成される。

　支持軸受４０は、軸受ケース４１と一体に形成されたスリーブ４５内に収容され、スリーブ４５の内周面に装着された止め輪４６で固定されている。また、支持軸受４０の固定位置は、ボールねじナット２３の外周面に対して上記ドリブンギヤ３１よりもボールねじ軸２４の後端側（図１の右側）に圧入嵌合されている。ボールねじナット２３の外周面に固定される支持軸受４０とドリブンギヤ３１は、ボールねじナット２３のドリブンギヤ３１側に設けられた規制突起２３ｂと、支持軸受４０側に装着された規制部材４７によって軸方向の移動が規制される。規制部材４７は、一対の半円弧状部材で構成され、これらを環状に組み合わせた状態でボールねじナット２３の外周面に装着される。さらに、ボールねじナット２３の外周面には、規制部材４７を保持する押さえ用カラー４８と、この押さえ用カラー４８の軸方向の脱落を防止する止め輪４９が装着される。

　軸受ケース４１の伝達ギヤケース２９側には、伝達ギヤケース２９の嵌合凹部２９ｆと嵌合する突条部４１ａが設けられている。また、軸受ケース４１の伝達ギヤケース２９側には、軸受ケース４１が伝達ギヤケース２９と嵌合した状態で、伝達ギヤケース２９から突出するギヤボス３２の一部が収容されるギヤボス収容部４１ｂが設けられている。このギヤボス収容部４１ｂの内周面には、ギヤボス３２を支持する転がり軸受３４を装着するための軸受装着面４１ｃが形成されている。

　軸受ケース４１の伝達ギヤケース２９側とは反対側には、ボールねじ軸２４の後端部側（図１の右端部側）を収容する有底筒状の軸ケース５０がボルト５１（図３を参照）で締結可能に構成されている。軸ケース５０の軸受ケース４１との当接面には、Ｏリング５２を装着するための装着溝５０ａが形成されている。また、軸ケース５０の内周面には、ボールねじ軸２４に設けられたピン２７の両端部が挿入される案内溝５０ｂが軸方向に延在するように形成されている。ピン２７の両端部にはそれぞれガイドカラー５３が回転可能に装着されており、ボールねじ軸２４が軸方向に進退する際、ガイドカラー５３が案内溝５０ｂに沿って回転しながら移動する。

　図３に示すように、上記モータケース１１、減速ギヤケース１７、伝達ギヤケース２９、軸受ケース４１の各ケースの半径方向外側周辺には、これらを組み立て締結するためのボルト５４を挿通するボルト挿通孔１１ａ，１７ｅ，２９ｉ，４１ｄが設けられている。さらに、伝達ギヤケース２９と軸受ケース４１の両方の半径方向外側周辺には、組立てられた電動アクチュエータ１を設置場所に取付けるための貫通孔２９ｊ，４１ｅが設けられている。

　ここで、図１、図５および図６に基づき遊星歯車減速機構１８について説明する。図５は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面を矢印Ａの向きから見た横断面図、図６は、遊星歯車減速機構１８の分解斜視図である。

　遊星歯車減速機構１８は、リングギヤ５５と、サンギヤ５６と、複数の遊星ギヤ５７と、遊星ギヤキャリア５８（図１を参照）と、遊星ギヤホルダ５９（図１を参照）から構成される。リングギヤ５５は、軸方向に突出する複数の凸部５５ａを有し、減速ギヤケース１７の収容凹部１７ａには凸部５５ａと同数の係合凹部１７ｆが設けられている（図１を参照）。減速ギヤケース１７の係合凹部１７ｆにリングギヤ５５の凸部５５ａを位相合わせした状態で組み込むことにより、リングギヤ５５が減速ギヤケース１７に対して回り止めされて収容されている。

　リングギヤ５５の中央にサンギヤ５６が配置され、サンギヤ５６には駆動用モータ１０の出力軸１０ａが圧入嵌合される。また、リングギヤ５５とサンギヤ５６との間には各遊星ギヤ５７がこれらリングギヤ５５及びサンギヤ５６と噛み合うように配置されている。各遊星ギヤ５７は、遊星ギヤキャリア５８と遊星ギヤホルダ５９によって回転可能に支持されている。遊星ギヤキャリア５８はその中央部に円筒部５８ａを有し、円筒部５８ａは上述の如くギヤボス３２の外周面と転がり軸受３３の内周面との間に圧入嵌合されている（図１を参照）。なお、他方の転がり軸受３４の内周面とギヤボス３２の外周面との間には、環状のカラー７５が装着されている。

　上記の如く構成された遊星歯車減速機構１８は、駆動用モータ１０が回転駆動すると、駆動用モータ１０の出力軸１０ａに連結されたサンギヤ５６が回転し、これに伴って各遊星ギヤ５７が自転しながらリングギヤ５５に沿って公転する。そして、この遊星ギヤ５７の公転運動により遊星ギヤキャリア５８が回転する。これより、駆動用モータ１０の回転運動が減速されてドライブギヤ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ドライブギヤ３０に伝達される。このように、遊星歯車減速機構１８を介して駆動力が伝達されることで、ボールねじ軸２４に伝達される駆動力、ひいてはボールねじ軸２４の出力が大きく得られるようになるので、駆動用モータ１０の小型化を図ることが可能となる。

　続いて、図１、図７および図８に基づき、ロック機構部７の詳細を説明する。図７は、軸ケース５０と、これに取付けられるロック機構部７の分解斜視図、図８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。

　ロック機構部７は、ロック部材６０と、滑りねじナット６１と、滑りねじ軸６２と、ロック部材固定板６３と、ロック用駆動源としてのロック用モータ（例えばＤＣモータ）６４と、ばね６５を主な構成とする。ロック機構部７は例えば以下の手順で組み立てられる。まず、ロック部材６０を、滑りねじナット６１に対してロック部材固定板６３を介してボルト８４（図７を参照）で締結する。次いで、ロック用モータ６４を、軸ケース５０に設けられたホルダ部６６内に収容し、ホルダ部６６から突出するロック用モータ６４の出力軸６４ａに滑りねじ軸６２を取付ける。そして、滑りねじ軸６２の外周にばね６５を配置すると共に、ロック部材６０が取付けられた滑りねじナット６１を滑りねじ軸６２に対して螺合して装着する。このようにして、ロック機構部７の組み立てが完了する。

　ホルダ部６６は、有底筒状に形成され、その底部６６ａとは反対側にキャップ６７が装着されている。ロック用モータ６４がホルダ部６６内に挿入され、キャップ６７を装着した状態で、ロック用モータ６４は、ホルダ部６６の底部６６ａとキャップ６７の内面に当接する。また、この状態で、ロック用モータ６４の出力側（図１の左側）の突起６４ｂがホルダ部６６の底部６６ａに形成された嵌合孔６６ｃに嵌合する。ロック用モータ６４の本体外周面とホルダ部６６の周壁部６６ｂの内周面はいずれも円筒形ではない同じ形状に形成されているため、ホルダ部６６の周壁部６６ｂ内にロック用モータ６４が挿入されることで、ロック用モータ６４の回転が規制される。このように、ホルダ部６６にロック用モータ６４が収容されることで、ホルダ部６６によってロック用モータ６４が保持され、ロック機構部７全体が保持される。また、キャップ６７には、ロック用モータ６４のモータ端子６４ｄに接続されるケーブル６８を挿通するための孔部６７ａが形成されている（図８を参照）。なお、ホルダ部６６は、本実施形態では軸ケース５０にその一部として一体的に設けられているが、もちろんホルダ部６６を軸ケース５０と別体に形成して、軸受ケース４１に取付けるようにしてもかまわない。

　軸ケース５０のホルダ部６６が設けられた部分とこれに対向する軸受ケース４１の部分には、それぞれロック機構収容凹部６６ｄ，４１ｆが形成され、軸受ケース４１側のロック機構収容凹部４１ｆには貫通孔４１ｇが形成されている。図１に示すように、軸ケース５０が軸受ケース４１に取付けられた状態で、ロック機構収容凹部６６ｄ，４１ｆ内には、ホルダ部６６から突出するロック用モータ６４の出力軸６４ａ、滑りねじ軸６２、滑りねじナット６１、ロック部材固定板６３、ばね６５およびロック部材６０の一部が収容され、貫通孔４１ｇ内には、ロック部材６０の先端部側が挿入される。また、軸ケース５０が軸受ケース４１に取付けられた状態では、ばね６５がホルダ部６６の底部６６ａとロック部材固定板６３との間で軸方向に圧縮され、この圧縮されたばね６５によってロック部材６０は前進する方向（図１の左側）へ常時付勢されている。

　ロック部材６０が前進する方向にはドライブギヤ３０が配置されており、ドライブギヤ３０にはロック部材６０の先端部が係合可能な係合孔３０ａが形成されている。図１のＣ－Ｃ線に沿った断面を矢印Ｃの向きから見た横断面図である図９に示すように、係合孔３０ａは、ドライブギヤ３０の周方向にわたって複数箇所に設けられている。ロック部材６０はこれらの係合孔３０ａのうちのいずれかに係合されることで、ドライブギヤ３０の回転が規制される。また、各係合孔３０ａの入口部には傾斜面３０ｂが形成されていてもよい（図９を参照）。このように係合孔３０ａを形成することで、この傾斜面３０ｂに沿ってロック部材６０が係合孔３０ａにスムーズに挿入される効果が期待できる。

　軸受ケース４１には、ロック状態を検知するためのロックセンサ６９が装着されている（図８を参照）。ロックセンサ６９は、板バネ等の弾性部材で構成された接触子６９ａを有する接触式センサであり、ロック部材６０が前進して係合孔３０ａに係合されると（ロック状態になると）、ロック部材６０が接触子６９ａを押すことで、ロック状態となったことが検知される。

　上記構成のロック機構部７は、例えば以下に述べる動作を行う。すなわち、ロック用モータ６４に電力が供給されていない状態では、ロック部材６０はばね６５によって前進した位置に保持されており、ロック部材６０の先端部がドライブギヤ３０の係合孔３０ａに係合したロック状態にある。この状態から、ボールねじ軸２４の駆動を開始するために駆動用モータ１０に電力が供給されると、ロック用モータ６４にも電力が供給され、ロック用モータ６４はロック部材６０を後退させる方向に駆動する。これにより、滑りねじ軸６２が回転し、一方、滑りねじナット６１は貫通孔４１ｇに対するロック部材６０の平板状先端部の挿入によって回転が規制されているため、滑りねじ軸６２が回転すると、滑りねじナット６１がばね６５の付勢力に抗して後退し、これと一体的にロック部材６０も後退する。これにより、ロック部材６０の先端部がドライブギヤ３０の係合孔３０ａから離脱し、ロック状態が解除される。こうして、ボールねじ軸２４を駆動させている間は、ロック部材６０が後退した位置に保持され、ドライブギヤ３０がロックされない状態に保持される。

　その後、駆動用モータ１０への電力供給が遮断され、ボールねじ軸２４の駆動が停止すると、ロック用モータ６４への電力供給も遮断される。これにより、ロック部材６０を後退させておくための駆動力が生じなくなるため、ロック部材６０はばね６５によって前進する方向へ押し動かされる。そして、ロック部材６０の先端部がドライブギヤ３０の係合孔３０ａに係合することでロック状態となり、ドライブギヤ３０の回転が規制される。

　このように、ロック部材６０によってドライブギヤ３０の回転が規制されることで、ボールねじ軸２４が進退しない状態で保持される。これにより、操作対象側からボールねじ軸２４側へ外力が入力されたとしても、ボールねじ軸２４の位置を所定の位置に保持しておくことができる。上記構成は、特に位置保持が必要なアプリケーションに電動アクチュエータを適用する場合に好適である。

　本実施形態では、ロック用モータ６４を駆動させることにより、ロック部材６０を後退させるようにしているが、反対に、ロック部材６０を前進させるために、ロック用モータ６４を駆動させてもよい。また、ロック用モータ６４を正逆回転させることで、ロック部材６０を前進させたり後退させたりすることも可能である。

　電動アクチュエータ１には、ボールねじ軸２４に設けられた操作部６の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、ボールねじ軸２４に設けられるセンサターゲットとしての永久磁石７３（図１を参照）と、ブーツ３６を覆うブーツカバー３９に、永久磁石７３のストローク方向の位置を検出するストロークセンサとしての磁気センサ７０が配設されている（図２及び図３を参照）。

　ここで、磁気センサ７０は、モータケース１１と一体的に形成されたブーツカバー３９に設けられている。具体的には、図１０に示すように、モータケース１１のうち駆動用モータ１０が収容される部分（ケース本体１２）とブーツカバー３９との連結部近傍に、モータケース１１の外側に向けて開口したセンサケース７６が設けられている。本実施形態のように、モータケース１１のケース本体１２とブーツカバー３９がともに円筒状をなす場合、ケース本体１２とブーツカバー３９との連結部近傍は、モータケース１１の外周面が内側に後退している箇所（後退部）となる。そのため、当該箇所にセンサケース７６を設けることで、モータケース１１の外側に向けたセンサケース７６の突出度合いが極力抑えられた状態となっている。この場合、センサケース７６に、二個の磁気センサ７０を取付けたセンサベース７１がボルト７２で締結固定されることで、磁気センサ７０がセンサケース７６内の所定位置に配設される（図３を参照）。これにより、磁気センサ７０は、ブーツカバー３９を介して永久磁石７３と対向した状態となる。正確には、磁気センサ７０の検知面７０ａが、図１０に示す向きから見て、永久磁石７３と向かい合う状態となるように、磁気センサ７０がボールねじ軸２４の半径方向外側に配設されている。この場合、磁気センサ７０は、ブーツカバー３９とセンサケース７６、及びセンサベース７１とで覆われた状態となる。

　また、磁気センサ７０は、ブーツカバー３９の軸方向（ストローク方向）中間位置に配設されている（図１１を参照）。この際、永久磁石７３との位置関係でいえば、ボールねじ軸２４に取付けられる永久磁石７３のストローク範囲内（図１１及び図１２を参照）に磁気センサ７０を配設するのがよい。

　磁気センサ７０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７０の周囲を覆うセンサベース７１（特にセンサベース７１のうち磁気センサ７０と接するベースプレート７１ａ）、センサケース７６、及びブーツカバー３９は何れも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７３は、可動部となるボールねじ軸２４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２４のうち操作部６と螺旋状溝２４ａとの間に永久磁石７３が配設されている。

　また、磁気センサ７０との位置関係でみると、図１１に示すように、永久磁石７３は、ボールねじ軸２４の外周面のうちブーツ３６で覆われた部分に配設されている。これにより磁気センサ７０と永久磁石７３との間には常にブーツ３６が存在した状態になっている。

　また、ブーツカバー３９との位置関係でみると、ブーツ３６がボールねじ軸２４のストローク範囲内で最も収縮した状態（図１及び図１１を参照）ではもちろん、ブーツ３６がボールねじ軸２４のストローク範囲内で最も伸長した状態（図１２を参照）においても、永久磁石７３全体がブーツカバー３９で覆われている。

　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２４が進退すると、磁気センサ７０に対する永久磁石７３の位置が変化し（図１１及び図１２を参照）、これに伴って磁気センサ７０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７０によって検出することで、永久磁石７３のストローク方向位置ひいてはボールねじ軸２４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。

　続いて、図１３に基づき、磁気センサ７０を用いたフィードバック制御について説明する。

　図１３に示すように、目標値が制御装置８０に送られると、制御装置８０のコントローラ８１から駆動用モータ１０に制御信号が送られる。なお、この目標値は、例えば、車両上位のＥＣＵに操作量が入力された際に、その操作量に基づいてＥＣＵが演算したストローク値である。

　制御信号を受け取った駆動用モータ１０は回転駆動を開始し、この駆動力が上記遊星歯車減速機構１８、ドライブギヤ３０、ドリブンギヤ３１、ボールねじナット２３を介してボールねじ軸２４に伝達される。その結果、ボールねじ軸２４が駆動用モータ１０の出力軸１０ａと平行な向きに前進（又は後退）する。これにより、ボールねじ軸２４の先端部側（アクチュエータヘッド側）に配置される操作対象が操作される。

　このとき、磁気センサ７０によってボールねじ軸２４のストローク値（軸方向位置）が検出される。磁気センサ７０によって検知された検出値は制御装置８０の比較部８２に送られ、検出値と上記目標値との差分が算出される。そして、検出値が目標値と一致するようになるまで、駆動用モータ１０を駆動させる。このように、磁気センサ７０によって検出されたストローク値がフィードバックされてボールねじ軸２４の位置が制御されることで、本実施形態の電動アクチュエータ１を、例えば、シフトバイワイヤに適用した場合、シフト位置を確実にコントロールすることができる。

　以上はストロークセンサ（磁気センサ７０）を電動アクチュエータ１に搭載した場合における制御例であるが、例えばストロークセンサに代えて圧力センサ８３を用いたフィードバック制御を行うことも可能である。その一例を図１４に基づいて説明する。

　図１４に示すように、この場合は、操作対象装置に圧力センサ８３が設けられている。車両上位のＥＣＵに操作量が入力されると、ＥＣＵは要求される目標値（圧力指令値）を演算する。この目標値が制御装置８０に送られ、コントローラ８１から駆動用モータ１０に制御信号が送られると、駆動用モータ１０は回転駆動を開始する。これにより、ボールねじ軸２４が前進し、ボールねじ軸２４の先端部側（アクチュエータヘッド側）に配置される操作対象装置が加圧操作される。

　このときのボールねじ軸２４の操作圧力は、圧力センサ８３により検出され、この検出値と目標値に基づいて、上記ストロークセンサ（磁気センサ７０）を用いる場合と同様に、ボールねじ軸２４の位置がフィードバック制御される。このように、圧力センサ８３によって検出された圧力値がフィードバックされてボールねじ軸２４の位置が制御されることで、本実施形態の電動アクチュエータ１を、例えば、ブレーキバイワイヤに適用した場合、ブレーキの液圧を確実にコントロールすることができる。

　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、電動アクチュエータ１の可動部であるボールねじ２２内部をシールするブーツ３６をボールねじ軸２４と伝達ギヤケース２９の円筒部２９ｇとの間に配設すると共に、このブーツ３６を覆うブーツカバー３９が、電動アクチュエータ１の固定系を構成するようにした。本実施形態でいう固定系とは、電動アクチュエータ１の外形をなし、設置箇所に直接又は間接的に固定される各ケース１１，１７，２９，４１，５０，７６、及びこれらケース１１，１７，２９，４１，５０，７６に一体的に固定される部材を意味する。このように構成することで、可動部であるボールねじ２２内部をブーツ３６により確実にシールしつつも、可動部となるボールねじ軸２４の負担を増大させることなくブーツ３６をカバーすることが可能となる。これによりボールねじ軸２４のシャフト径を大きくせずに済む。また、ブーツカバー３９は電動アクチュエータ１の固定系からみて動かないため、ブーツカバー３９の可動域を考慮に入れて電動アクチュエータ１の寸法設計を行わずに済む。従って、電動アクチュエータ１の大型化を回避しつつもブーツ３６を確実に保護して安定したシール性能を発揮することが可能となる。

　特に、本実施形態に係る電動アクチュエータ１においては、可動部となるボールねじ軸２４と駆動用モータ１０の出力軸１０ａは互いに平行な位置関係にあるため（図１を参照）、ボールねじ軸２４にアクチュエータヘッドとしての操作部６を設けて、この操作部６と駆動用モータ１０をボールねじ軸２４の長手方向で同じ側に配置した場合、ブーツ３６を駆動用モータ１０に隣接した位置に配設することができる。従って、ブーツカバー３９をモータケース１１（のケース本体１２）と一体に形成することができ、これにより、ケース類（カバーを含む）の部品点数を増やすことなく、ブーツカバー３９を固定系の一部として配設することが可能となる。

　なお、減速機構部９とロック機構部７が必要ない場合は、図１５に示すように、減速機構部９とロック機構部７とを有しない電動アクチュエータ１を構成することができる。図１５に示す電動アクチュエータ１は、図１に示す電動アクチュエータ１と比べて、減速機構部９をなくして、モータ部８と駆動力伝達部４を直接連結し、軸ケース５０を、ロック機構部７を取付けるホルダ部６６のないものに取り換えている。この場合、駆動用モータ１０の出力軸１０ａは、減速機構部９がないので、ギヤボス３２に圧入嵌合し、ギヤボス３２を支持する伝達ギヤケース２９側の転がり軸受３３は省略している。また、駆動用モータ１０の出力軸１０ａが取付けられるモータアダプタ１９は、嵌合する相手部材が減速ギヤケース１７から伝達ギヤケース２９に変わるので、相手部材の嵌合形状に合った別の形状のものに換えている。その他の構成は、図１に示す実施形態と同様である。なお、図１５に示す実施形態の電動アクチュエータ１は、駆動用モータ１０からの駆動力が減速機構部９を介さずに駆動力伝達部４に直接伝達される以外、図１に示す実施形態と基本的に同様に制御されて動作するので、制御および動作に関する説明は省略する。

　このように、図１に示す電動アクチュエータ１と図１５に示す電動アクチュエータ１とでは、一部の部品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、低コストでシリーズ化を実現できる。特に、上述の実施形態では、モータケース１１の開口部１２ｄ側の内径と、減速ギヤケース１７のモータケース１１側の外径、および伝達ギヤケース２９の減速ギヤケース１７側の外径は、いずれも同じ径に形成されており、モータケース１１は減速ギヤケース１７と伝達ギヤケース２９のいずれに対しても嵌合可能に構成されている。このため、減速機構部９を省略しても、モータアダプタ１９を別のものに換えるだけで、モータ部８と駆動力伝達部４を互いに連結することができる。また、ブーツカバー３９が一体的に形成されたモータケース１１と伝達ギヤケース２９を変更することなくそのまま使用できる。これによりブーツカバー３９を搭載する場合においても、電動アクチュエータ１のシリーズ化を低コストに達成することが可能となる。なお、電動アクチュエータ１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電動パーキングブレーキ機構や、電動油圧ブレーキ機構、電動シフト切替機構、電動パワーステアリングのほか、２ＷＤ／４ＷＤ電動切替機構、船外機用（船舶推進機用）の電動シフト切替機構などを例示することができる。

　また、以上の実施形態では、減速機構部９とロック機構部７の両方とも有するものと両方とも有しないものを例に説明したが、いずれか一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。また、上述の例では、ロック機構部７の有無に応じて軸ケース５０を変更しているが、軸ケース５０を、ボールねじ軸２４の長さに応じて異なる形状又はサイズのものに変更してもよい。

　運動変換機構部３は、ボールねじ２２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１０を小型化する観点からすれば、ボールねじ２２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を支持する支持軸受４０として、複列のアンギュラ玉軸受を使用した構成を例示したが、これに限らず、一対の単列のアンギュラ玉軸受を組み合せて使用してもよい。また、支持軸受４０には、アンギュラ玉軸受に限らず、例えば、深溝玉軸受等を用いた他の複列軸受を適用することも可能である。

　減速機構部９は、遊星歯車減速機構１８以外の減速機構でもよい。また、ドライブギヤ３０とドリブンギヤ３１とのギヤ比を変えることで、駆動力伝達部４が減速機構としての機能を兼ねるようにしてもよい。

　また、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、請求の範囲によって示され、さらに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。

Claims

　モータと、前記モータの駆動により生じた回転運動を前記モータの出力軸と平行な向きの直線運動に変換する運動変換機構とを備え、前記運動変換機構は、前記出力軸と平行に配設されて直線運動を行う可動部を有する電動アクチュエータにおいて、
　前記可動部とその周囲の固定系との間に、前記可動部の前記直線運動に応じて伸縮可能なブーツが配設されていると共に、
　前記ブーツの周囲に、前記固定系を構成して前記ブーツを覆うブーツカバーが配設されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
　前記可動部に、前記直線運動を出力するアクチュエータヘッドが設けられ、前記アクチュエータヘッドと前記モータは前記可動部の長手方向で同じ側に位置しており、
　前記ブーツカバーは、前記モータを収容するモータケースと一体に形成されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
　前記ブーツが前記可動部の前記直線運動範囲内で最も収縮した状態において、前記ブーツがその全域にわたって前記ブーツカバーで覆われている請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
　前記可動部の前記ブーツで覆われた部分にセンサターゲットとしての磁石が配設されると共に、前記ブーツカバーに、前記磁石の前記直線運動方向の位置を検出する磁気センサが配設されており、
　前記ブーツが前記可動部の直線運動範囲内で最も伸長した状態において、前記磁石全体が前記ブーツカバーで覆われている請求項１～３の何れかに記載の電動アクチュエータ。