WO2018079549A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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WO2018079549A1
WO2018079549A1 PCT/JP2017/038359 JP2017038359W WO2018079549A1 WO 2018079549 A1 WO2018079549 A1 WO 2018079549A1 JP 2017038359 W JP2017038359 W JP 2017038359W WO 2018079549 A1 WO2018079549 A1 WO 2018079549A1
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drive motor
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ball screw
motor
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辰徳 清水
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Ntn株式会社
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    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • the speed reduction mechanism 210 includes an input gear 211 and an output gear 212 that meshes with the input gear 211, and the input gear 211 is attached to the motor shaft of the electric motor 230 attached to the bracket 220. It has been.
  • the output gear 212 is integrally fixed to the nut 241 of the ball screw mechanism 240.
  • the nut 241 of the ball screw mechanism 240 is rotatably supported by the bracket 220 via a single row support bearing 250, so that each drive member is assembled to the bracket 220.
  • an object of the present invention is to provide an electric actuator that can accurately maintain the distance between the axes of the drive members.
  • the present invention includes a drive motor, and a motion conversion mechanism that converts a rotational motion of the drive motor into a linear motion in an axial direction parallel to the output shaft of the drive motor.
  • An electric actuator comprising a transmission gear mechanism for transmitting a driving force from a drive motor to a motion conversion mechanism, wherein a double row bearing for supporting the motion conversion mechanism and a bearing for supporting the transmission gear mechanism are mounted A drive motor is attached to the case.
  • the drive motor By attaching the drive motor to the actuator case, the drive motor, the motion conversion mechanism, and the transmission gear mechanism are attached to and supported by the same case (actuator case).
  • the relative positional accuracy of these drive members improves. That is, since these drive members are not attached to separate cases, the relative positional relationship between the drive members is not affected by the assembling accuracy between the cases, and the drive member's (diameter) shafts Distance accuracy is improved.
  • the motion conversion mechanism is supported by a double row bearing attached to the actuator case and the transmission gear mechanism is supported by a bearing attached to the actuator case, the postures of the motion conversion mechanism and the transmission gear mechanism are stable. In addition, the shake of these shafts can be reduced.
  • the relative positional relationship between the drive members is not affected by the assembly accuracy of the case, and each of the motion conversion mechanism and the transmission gear mechanism is provided. Since the shaft can be stably and reliably supported, the distance between the shafts of the drive member can be maintained with high accuracy. As a result, it is possible to prevent a decrease in operating efficiency and an increase in driving sound and vibration due to fluctuations in the inter-axis distance of the driving member.
  • the transmission gear mechanism includes a first gear arranged coaxially with the output shaft of the driving motor and a second gear meshing with the first gear
  • the output shaft of the driving motor is used as the shaft hole of the first gear.
  • the drive motor can be firmly attached to the actuator case by fastening the stay provided integrally with the drive motor to the actuator case with a plurality of bolts.
  • the distance between the speed reduction mechanism and other drive members can be reduced by attaching the speed reduction mechanism to the actuator case together with the drive motor. Accuracy can be improved.
  • the accuracy of the inter-axis distance of the drive member can be improved and the inter-axis distance can be maintained with high accuracy.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric actuator which concerns on other embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the electric actuator.
  • the electric actuator 1 includes a motor unit 4 including a drive motor 2 and a speed reduction mechanism 3, a drive transmission including a transmission gear mechanism 5 and a motion conversion mechanism 6.
  • the conversion unit 7 is the main configuration. As will be described later, the motor unit 4 may not include the speed reduction mechanism 3.
  • each part constituting the electric actuator 1 has an exterior case, and the components are accommodated or supported in each exterior case.
  • the motor unit 4 has a motor case 8 that houses the drive motor 2 and the speed reduction mechanism 3, and the drive transmission conversion unit 7 is an actuator case that supports the transmission gear mechanism 5 and the motion conversion mechanism 6.
  • the motor case 8 includes a motor case main body 69 that houses the driving motor 2 and a cap member 32 that is formed separately from the motor case main body 69.
  • the motor case main body 69 is attached to the actuator case 9 so that it can be connected and disconnected in the axial direction of the drive motor 2, and the drive motor 2 and the speed reduction mechanism 3 can also be connected and disconnected to the actuator case 9 in the axial direction. Is attached.
  • a shaft case 10 that accommodates a part of the motion conversion mechanism 6 is attached to the actuator case 9 on the opposite side to the motor case 8 side so as to be separable in the axial direction.
  • these exterior cases are mutually fastened and assembled
  • FIG. 3 is a diagram of the speed reduction mechanism viewed from the axial direction.
  • the speed reduction mechanism 3 includes a planetary gear speed reduction mechanism 11 including a plurality of gears and the like.
  • the planetary gear reduction mechanism 11 includes a ring gear 12, a sun gear 13, a plurality of planetary gears 14, and a planetary gear carrier 15.
  • a sun gear 13 is disposed in the center of the ring gear 12, and the output shaft 2 a of the drive motor 2 is press-fitted into the sun gear 13.
  • a plurality of planetary gears 14 are arranged between the ring gear 12 and the sun gear 13 so as to mesh with them. Each planetary gear 14 is rotatably held by a planetary gear carrier 15.
  • the sun gear 13 connected to the output shaft 2a of the drive motor 2 rotates, and along with this, the planetary gears 14 rotate along the ring gear 12.
  • the planetary gear carrier 15 is rotated by the revolving motion of the planetary gear 14.
  • the rotation of the driving motor 2 is decelerated and transmitted, and the rotational torque increases.
  • the driving force is transmitted through the planetary gear speed reduction mechanism 11, whereby a large output of the electric actuator 1 can be obtained, and the driving motor 2 can be downsized.
  • an inexpensive (brushed) DC motor is used as the driving motor 2, but other motors such as a brushless motor may be used.
  • the transmission gear mechanism 5 includes a small-diameter drive gear 16 as a first gear whose rotation shaft is arranged coaxially with the output shaft 2 a of the drive motor 2, and a drive A large-diameter driven gear 17 as a second gear meshing with the gear 16 is configured.
  • a gear boss 18 (see FIG. 1), which is a rotating shaft, is press-fitted into the rotation center portion of the drive gear 16, and one end portion (right end portion in FIG. 1) of the gear boss 18 is attached to the actuator case 9.
  • a rolling bearing 19 is rotatably supported.
  • the drive gear 16 and the gear boss 18 may be integrally formed by sintering.
  • the opposite end portion left end portion in FIG.
  • the gear boss 18 is connected so as to rotate integrally with the planetary gear carrier 15. Specifically, a cylindrical portion 15 a (see FIG. 1) is provided at the center of the planetary gear carrier 15, and the cylindrical portion 15 a is press-fitted to the outer peripheral surface of the gear boss 18.
  • the planetary gear carrier 15 may be made of resin, and the gear boss 18 may be insert-molded integrally with the planetary gear carrier 15.
  • the drive gear 16 rotates integrally with the planetary gear carrier 15 and the driven gear 17 rotates.
  • the rotation is decelerated (increased torque) from the small diameter drive gear 16 to the large diameter driven gear 17 and transmitted, but the drive gear 16 is driven to the driven gear 17 at a constant speed. You may make it transmit rotation by.
  • the motion conversion mechanism 6 includes a ball screw 20 disposed on an axis parallel to the output shaft 2 a of the drive motor 2.
  • the motion conversion mechanism 6 is not limited to the ball screw 20 and may be a sliding screw device. However, the ball screw 20 is more preferable from the viewpoint of reducing the rotational torque and reducing the size of the drive motor 2.
  • the ball screw 20 includes a ball screw nut 21, a ball screw shaft 22, a large number of balls 23, and a circulation member (not shown).
  • Helical grooves are formed on the inner peripheral surface of the ball screw nut 21 and the outer peripheral surface of the ball screw shaft 22, respectively, and balls 23 are accommodated in two rows between the spiral grooves.
  • the ball screw nut 21 is rotatably supported by a double row bearing 24 attached to the actuator case 9.
  • the double-row bearing 24 is press-fitted and fixed to the rear end side (right side in FIG. 1) of the ball screw shaft 22 from the portion where the driven gear 17 on the outer peripheral surface of the ball screw nut 21 is fixed.
  • a pin 25 as a rotation restricting member provided at the rear end portion (the right end portion in FIG. 1) is inserted into an axial guide groove 10 a formed on the inner peripheral surface of the shaft case 10. The rotation is regulated by this.
  • FIG. 1 shows a state in which the ball screw shaft 22 is disposed at the initial position where it is most retracted to the right in the drawing.
  • the electric actuator 1 includes a lock mechanism 26 (see FIG. 2) for preventing the ball screw shaft 22 from unintentionally moving back and forth.
  • the lock mechanism 26 is attached to the shaft case 10 and is configured to be engageable with and disengageable from a plurality of engagement holes 16a (see FIG. 2) formed over the circumferential direction of the drive gear 16. Even if an external force is input from the operation target device side to the ball screw shaft 22 side by the lock mechanism 26 engaging with one of the engagement holes 16a to restrict the rotation of the drive gear 16, the ball screw shaft 22 It is possible to prevent unintended advance / retreat and to keep the position in the advance / retreat direction at a predetermined position.
  • Such a configuration including the lock mechanism 26 is suitable particularly when an electric actuator is applied to an application that requires position holding.
  • a boot 27 that prevents foreign matter from entering the ball screw nut 21 is attached to the tip of the ball screw shaft 22.
  • the boot 27 includes a large-diameter end portion 27a, a small-diameter end portion 27b, and a bellows portion 27c that extends and contracts in the axial direction.
  • the small-diameter end portion 27b is fastened and fixed to the outer peripheral surface of the ball screw shaft 22 by a boot band 28.
  • the large-diameter end portion 27 a of the boot 27 is fastened and fixed to the outer peripheral surface of a cylindrical boot mounting member 30 attached to the motor case body 69 by a boot band 29.
  • a cylindrical boot cover 31 for protecting the boot 27 is provided outside the boot 27.
  • a cylindrical attachment portion 31a (see FIG. 1) is provided inside the boot cover 31, and the boot mounting member 30 is attached to the attachment portion 31a. Both the boot cover 31 and the attachment portion 31 a are provided integrally with the motor case main body 69.
  • a cap member 32 is mounted on the opposite side of the motor case body 69 from the actuator case 9 side.
  • the cap member 32 is formed with an insertion hole 32a (see FIG. 2) through which a bus bar 33 for supplying electric power from a power source (not shown) to the drive motor 2 is inserted.
  • a sensor case 34 (see FIG. 2) that houses a stroke sensor for detecting the stroke of the ball screw shaft 22 is integrally provided on the outer peripheral surface of the motor case main body 69.
  • a control signal is sent from the controller 81 of the control device 80 to the drive motor 2.
  • the target value is, for example, a stroke value calculated by the ECU based on the operation amount when the operation amount is input to the host ECU.
  • the drive motor 2 that has received the control signal starts rotational driving, and this driving force is transmitted to the ball screw shaft 22 via the planetary gear reduction mechanism 11, the drive gear 16, the driven gear 17, and the ball screw nut 21, and The ball screw shaft 22 moves forward. Thereby, the operation target device arranged on the tip end side (actuator head side) of the ball screw shaft 22 is operated.
  • the stroke value (axial position) of the ball screw shaft 22 is detected by the stroke sensor 70.
  • the detection value detected by the stroke sensor 70 is sent to the comparison unit 82 of the control device 80, and the difference between the detection value and the target value is calculated. Then, the drive motor 2 is driven until the detected value matches the target value.
  • the electric actuator 1 of this embodiment is applied to, for example, shift-by-wire, the shift position Can be reliably controlled.
  • a pressure sensor 83 is provided in the operation target device.
  • the ECU calculates a required target value (pressure command value).
  • a control signal is sent from the controller 81 to the drive motor 2, the drive motor 2 starts to rotate.
  • the ball screw shaft 22 moves forward, and the operation target device disposed on the tip end side (actuator head side) of the ball screw shaft 22 is pressurized.
  • the operation pressure of the ball screw shaft 22 at this time is detected by the pressure sensor 83, and the position of the ball screw shaft 22 is feedback-controlled based on the detected value and the target value as in the case of using the stroke sensor 70.
  • the pressure value detected by the pressure sensor 83 is fed back and the position of the ball screw shaft 22 is controlled, so that when the electric actuator 1 of the present embodiment is applied to, for example, brake-by-wire, The fluid pressure can be reliably controlled.
  • the electric actuator 100 according to the comparative example shown in FIG. 10 includes a drive motor 102, a planetary gear reduction mechanism 111 as a reduction mechanism, a drive gear 116 and a driven gear 117 as transmission gear mechanisms, as in the embodiment of the present invention.
  • the ball screw 120 is provided as a motion conversion mechanism, the configuration of the case for accommodating or supporting these drive members is different from that of the embodiment of the present invention.
  • the case that houses or supports the drive member is, in order from the left side in FIG. 10, a motor case 108 that houses the drive motor 102, a reduction gear case 160 that houses the planetary gear reduction mechanism 111, a drive gear 116, and a driven gear 117.
  • a transmission gear case 170 for housing the bearing a bearing case 180 for housing the double row bearing 124 for supporting the ball screw 120, and a shaft case 110 for housing the rear end side of the ball screw shaft 122 of the ball screw 120.
  • the drive members can be connected or separated together with the case in a state where the drive members are accommodated in the cases.
  • the inter-axis distance L (in the radial direction) of the driving member is affected by the assembling accuracy between the cases.
  • the positioning of the driving motor 102 with respect to the motor case 108 is performed by caulking and fixing the bus bar (band metal member) to the motor terminal provided on the output shaft 102a side.
  • the position holding force with respect to is weak and the shaft position of the drive motor 102 is not stable.
  • a rolling bearing 19 that supports the drive gear 16 and a double row bearing 24 that supports the ball screw 20 are attached to the actuator case 9, so that the drive gear 16, the driven gear 17, and the ball screw 20 are supported by the same case.
  • the drive motor 2 and the planetary gear speed reduction mechanism 11 are attached to the actuator case 9, so that the drive motor 16, the driven gear 17, and the ball screw 20 are added. 2 and the planetary gear reduction mechanism 11 are also supported by the same case (actuator case 9).
  • the drive motor 2 is attached to the actuator case 9 as shown in FIG. 6.
  • the output shaft 2 a of the drive motor 2 is inserted into the hole 35 a formed in the center of the plate-like stay 35.
  • the two bolts 37 are inserted into the bolt insertion holes 35 b of the stay 35 and screwed into the screw holes 2 c provided in the drive motor 2.
  • the stay 35 is integrally fixed to the drive motor 2.
  • another two bolts 36 are inserted into another bolt insertion hole 35c provided in the stay 35 from the side opposite to the bolt 37, and these are screw holes 9a provided in the actuator case 9 (see FIG. 2).
  • the stay 35 is fastened to the actuator case 9.
  • the drive motor 2 is directly attached to the actuator case 9 without the motor case 8 interposed therebetween.
  • 7 shows a state in which the stay 35 is fastened to the actuator case 9 with a bolt 36, which is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the drive motor 2 is inserted into the drive gear 16 because the tip end portion of the output shaft 2 a is rotatably inserted into the shaft hole 18 a of the gear boss 18.
  • the drive motor 2 is also positioned with respect to the actuator case 9 via the gear boss 18 and the rolling bearing 19.
  • the planetary gear speed reduction mechanism 11 is attached together with the drive motor 2 by the ring gear 12 being fastened to the actuator case 9 with a bolt 36 that fastens the drive motor 2 (see FIG. 7).
  • a hole 12 a is formed in order to avoid interference with the bolt 37.
  • the drive members of the drive motor 2, the planetary gear reduction mechanism 11, the drive gear 16, the driven gear 17, and the ball screw 20 are in the same case (actuator case 9). Since they are attached to each other, the relative positional relationship between these drive members is not affected by the assembling accuracy of the case, and the accuracy of the inter-axis distance L (see FIG. 1) of the drive members is improved. Further, since the drive motor 2 is directly fixed to the actuator case 9 by bolts, not by caulking with a bus bar, the position holding force against vibration can be improved and position shift can be prevented. For this reason, the inter-axis distance L of the drive member can be maintained with high accuracy, and a decrease in operating efficiency and an increase in drive sound and vibration due to fluctuations in the inter-axis distance L can be prevented.
  • one end portion of the gear boss 18 attached to the drive gear 16 is supported by the rolling bearing 19 and the other end portion is supported by the output shaft 2a of the drive motor 2, so that the drive gear 16 postures are stable. That is, as in the conventional configuration shown in FIG. 11, the drive gear 16 is supported on both ends in this embodiment, whereas the input gear 211 is supported only on one end by the motor shaft of the electric motor 230. Therefore, the shaft of the drive gear 16 is less shaken and the posture is stabilized.
  • the double row bearing 24 is used as a support bearing for supporting the ball screw 20. Therefore, as compared with the conventional configuration in which the ball screw mechanism 240 is supported by the single-row support bearing 250 shown in FIG.
  • the ball screw shaft is less shaken and the posture is stabilized.
  • the shafts of the drive gear 16 and the ball screw 20 can be stably and reliably supported, and the inter-axis distance L of the drive member can be further increased with high accuracy. Can be maintained. As a result, it is possible to provide an electric actuator with high reliability against vibration.
  • a double-row angular contact ball bearing is used as the double-row bearing 24 in order to stably support the ball screw 20.
  • the double row angular contact ball bearing as shown in FIG. 1, the two rows of balls 40 interposed between the outer ring 38 and the inner ring 39 are in contact with the raceway surface of the outer ring 38 and the raceway surface of the inner ring 39 with a contact angle. Therefore, in addition to the radial load, an axial load in both directions can be supported, and the ball screw 20 that moves linearly can be stably and reliably supported.
  • the contact angle refers to a plane (radial plane) perpendicular to the bearing center axis and an action line of the resultant force transmitted from the raceway surface to the ball 40 (dashed line passing through the center of each ball 40 shown in FIG. 1). Is the angle formed by Further, in the present embodiment, a so-called back-to-back configuration is adopted in which the action lines of the balls 40 are arranged so as to intersect with each other on the outer side in the radial direction.
  • the back-to-back double-row angular contact ball bearing is used as the double-row bearing 24, so that the ball screw 20 can be stably and reliably cantilevered with respect to loads in various directions.
  • the ball screw 20 can be cantilevered. That is, as shown in FIG. 1, the double row bearing 24 is arranged only on one side (right side) with respect to the driven gear 17 and no bearing supporting the ball screw 20 is arranged on the opposite side (left side). be able to.
  • the support bearing for supporting the ball screw 20 only on one side with respect to the driven gear 17, it is not necessary to consider interference between the support bearing and other components on the side where the support bearing is not arranged. As a result, the degree of freedom in designing the component layout is improved and the size can be reduced.
  • double row bearing 24 that supports the motion conversion mechanism 6 is not limited to a double row angular ball bearing, and a pair of single row angular ball bearings may be used in combination.
  • angular ball bearing other double-row bearings using, for example, deep groove ball bearings can also be applied.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the electric actuator according to the other embodiment.
  • the electric actuator shown in FIGS. 8 and 9 does not include the planetary gear speed reduction mechanism 11 and the lock mechanism 26 provided in the electric actuator shown in FIGS.
  • the motor case 8 (motor case main body 69) is slightly shortened in the axial direction
  • the shaft case 10 has a shape that does not have a portion that accommodates the lock mechanism 26.
  • the output shaft 2a of the drive motor 2 is press-fitted and connected to the shaft hole 18a of the gear boss 18, and the drive force of the drive motor 2 is directly driven (not via the planetary gear reduction mechanism 11). It is transmitted to the gear 16 and transmitted from the drive gear 16 to the ball screw 20 via the driven gear 17.
  • the electric actuator can be, for example, an electric parking brake mechanism for an automobile including a two-wheeled vehicle, an electric hydraulic brake mechanism, an electric shift switching mechanism, an electric power steering, and 2WD. Even in the case of developing a wide variety of / 4WD electric switching mechanisms, electric shift switching mechanisms for outboard motors (for ship propulsion devices), etc., it is possible to provide an electric actuator that is low in cost and excellent in versatility.
  • the configuration of the electric actuator according to another embodiment is the same as that of the embodiment shown in FIGS. 1 to 7 except for the points described above. Therefore, also in the electric actuators according to other embodiments, the drive motor 2 is attached to the actuator case 9 without the motor case 8 as in the embodiments shown in FIGS. That is, also in other embodiments, the drive members of the drive motor 2, the drive gear 16, the driven gear 17, and the ball screw 20 are attached to the same case (actuator case 9). The relationship is not affected by the assembly accuracy of the case, and the accuracy of the inter-axis distance L of the drive member is improved. Similarly to the embodiment shown in FIGS.
  • the drive gear 16 is supported by a bearing 19 attached to the actuator case 9, and the ball screw 20 is supported by a double row bearing 24 attached to the actuator case 9. Since they are supported, the postures of the drive gear 16 and the ball screw 20 are stabilized, and the shafts are not easily shaken.

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Abstract

駆動用モータ２と、駆動用モータ２の回転運動を駆動用モータ２の出力軸２ａと平行な軸方向の直線運動に変換する運動変換機構６と、駆動用モータ２から運動変換機構６へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構５とを備える電動アクチュエータであって、運動変換機構６を支持する複列軸受２４と、伝達ギヤ機構５を支持する軸受１９と、が取り付けられるアクチュエータケース９に、駆動用モータ２を取り付けた。

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、低燃費化のために電動化が進み、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リニアアクチュエータが知られている。
　例えば、特許文献１では、減速機構やボールねじ機構を１つのブラケットに組み付けることで、これらの駆動部材が二分割されたハウジングに装着される従来の構成に比べて、部品点数を少なくし、簡素な構造による軽量化と共に、組立工数を低減して低コスト化を図った電動リニアアクチュエータが提案されている。具体的には、図１１に示すように、減速機構２１０は入力歯車２１１とこれと噛み合う出力歯車２１２とで構成され、入力歯車２１１は、ブラケット２２０に取り付けられた電動モータ２３０のモータ軸に取り付けられている。一方、出力歯車２１２は、ボールねじ機構２４０のナット２４１に一体に固定されている。そして、ボールねじ機構２４０のナット２４１は、単列の支持軸受２５０を介してブラケット２２０に回転可能に支持されることで、各駆動部材がブラケット２２０に対して組付けられている。
特開２０１３－３８８４６号公報
　ところで、電動モータの駆動力をボールねじ機構へ効率良く伝達するには、駆動部材の軸間距離Ｌ（図１１参照）を精度良く維持することが求められる。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、特に減速機構２１０の入力歯車２１１とボールねじ機構２４０のナット２４１の、ブラケット２２０に対する支持に不安があり、電動リニアアクチュエータに振動が付与された場合などに、これらの軸に振れが生じて軸間距離が変動する虞があった。
　そこで、本発明は、駆動部材の軸間距離を精度良く維持することができる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、駆動用モータと、駆動用モータの回転運動を駆動用モータの出力軸と平行な軸方向の直線運動に変換する運動変換機構と、駆動用モータから運動変換機構へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構とを備える電動アクチュエータであって、運動変換機構を支持する複列軸受と、伝達ギヤ機構を支持する軸受と、が取り付けられるアクチュエータケースに、駆動用モータを取り付けたことを特徴とする。
　このように、アクチュエータケースに駆動用モータを取り付けることで、駆動用モータと運動変換機構と伝達ギヤ機構とが、同一のケース（アクチュエータケース）対して取り付けられて支持される。これにより、これらの駆動部材同士の相対的位置精度が向上する。すなわち、これらの駆動部材が別個のケースに取り付けられていないので、駆動部材同士の相対的位置関係がケース同士の組付け精度の影響を受けることがなく、駆動部材の（径方向の）軸間距離の精度が向上する。また、運動変換機構がアクチュエータケースに取り付けられた複列軸受によって支持されると共に、伝達ギヤ機構がアクチュエータケースに取り付けられた軸受によって支持されているので、運動変換機構および伝達ギヤ機構の姿勢が安定し、これらの軸の振れを低減することができる。このように、本発明に係る電動アクチュエータの構成によれば、各駆動部材の相対的位置関係がケースの組付け精度の影響を受けることがなくなることに加え、運動変換機構および伝達ギヤ機構のそれぞれの軸を安定して確実に支持することができるので、駆動部材の軸間距離を高精度に維持することができる。これにより、駆動部材の軸間距離が変動することによる作動効率の低下、駆動音や振動の増大を防止することができる。
　伝達ギヤ機構が、駆動用モータの出力軸と同軸上に配置される第１歯車と、第１歯車に噛み合う第２歯車とを備える場合、駆動用モータの出力軸を第１歯車の軸孔に挿入することで第１歯車に対して駆動用モータを位置決めすることができる。これにより、第１歯車に対する駆動用モータの位置決め精度が向上する。
　駆動用モータに一体的に設けられたステーを複数のボルトによってアクチュエータケースに締結することで、アクチュエータケースに対して駆動用モータを強固に取り付けることができる。これにより、振動に対する位置保持力が向上し、駆動用モータの位置ずれを防止することができるので、駆動部材の軸間距離を高精度に維持することができる。
　駆動用モータの回転運動を減速して伝達ギヤ機構へ出力する減速機構を備える場合、減速機構を駆動用モータと一緒にアクチュエータケースに取り付けることで、減速機構と他の駆動部材との軸間距離の精度も向上させることができる。
　本発明によれば、駆動部材の軸間距離の精度が向上すると共に、当該軸間距離を高精度に維持することができる。これにより、軸間距離が変動することによる作動効率の低下、駆動音や振動の増大を防止することができる。
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分解斜視図である。 遊星歯車減速機構を軸方向から見た図である。 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。 駆動用モータとステーの取付方法を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ線で矢視した横断面図である。 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。 上記他の実施形態に係る電動アクチュエータの分解斜視図である。 比較例に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 従来の電動リニア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縦断面図、図２は、前記電動アクチュエータの分解斜視図である。
　図１及び図２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、駆動用モータ２と減速機構３とを備えるモータ部４と、伝達ギヤ機構５と運動変換機構６とを備える駆動伝達変換部７を主な構成とする。なお、後述のように、モータ部４は減速機構３を備えないものであってもよい。
　上記電動アクチュエータ１を構成する各部分は、それぞれ外装ケースを有し、各外装ケース内に構成部品が収容又は支持されている。具体的に、モータ部４は、駆動用モータ２と減速機構３とを収容するモータケース８を有し、駆動伝達変換部７は、伝達ギヤ機構５と運動変換機構６とを支持するアクチュエータケース９を有する。また、モータケース８は、駆動用モータ２を収容するモータケース本体６９と、モータケース本体６９とは別体に形成されたキャップ部材３２とを有する。モータケース本体６９は、アクチュエータケース９に対して駆動用モータ２の軸方向に連結分離可能に取り付けられており、駆動用モータ２と減速機構３もアクチュエータケース９に対して軸方向に連結分離可能に取り付けられている。さらに、アクチュエータケース９のモータケース８側とは反対側には、運動変換機構６の一部を収容する軸ケース１０が軸方向に連結分離可能に取り付けられている。なお、これらの外装ケース同士は互いにボルトで締結されて組み付けされている。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。
　図３は、減速機構を軸方向から見た図である。
　減速機構３は、複数の歯車等から成る遊星歯車減速機構１１で構成される。図３に示すように、遊星歯車減速機構１１は、リングギヤ１２と、サンギヤ１３と、複数の遊星ギヤ１４と、遊星ギヤキャリア１５から構成される。
　リングギヤ１２の中央には、サンギヤ１３が配置され、サンギヤ１３には駆動用モータ２の出力軸２ａが圧入嵌合されている。また、リングギヤ１２とサンギヤ１３との間には複数の遊星ギヤ１４がこれらと噛み合うように配置されている。各遊星ギヤ１４は、遊星ギヤキャリア１５によって回転可能に保持されている。
　遊星歯車減速機構１１は、駆動用モータ２が回転駆動すると、駆動用モータ２の出力軸２ａに連結されたサンギヤ１３が回転し、これに伴って各遊星ギヤ１４が自転しながらリングギヤ１２に沿って公転する。そして、この遊星ギヤ１４の公転運動により遊星ギヤキャリア１５が回転する。これにより、駆動用モータ２の回転が減速されて伝達され、回転トルクが増加する。このように、遊星歯車減速機構１１を介して駆動力が伝達されることで、電動アクチュエータ１の出力が大きく得られるようになり、駆動用モータ２の小型化を図ることが可能である。本実施形態では、駆動用モータ２として、安価な（ブラシ付き）ＤＣモータを用いているが、ブラシレスモータ等の他のモータを用いてもよい。
　次に、図１および図２に示すように、伝達ギヤ機構５は、回転軸が駆動用モータ２の出力軸２ａと同軸上に配置される第１歯車としての小径のドライブギヤ１６と、ドライブギヤ１６に噛み合う第２歯車としての大径のドリブンギヤ１７とで構成される。ドライブギヤ１６の回転中心部には回転軸であるギヤボス１８（図１参照）が圧入嵌合され、ギヤボス１８の軸方向の一端部（図１における右端部）は、アクチュエータケース９に取り付けられた転がり軸受１９によって回転可能に支持されている。なお、ドライブギヤ１６とギヤボス１８は、焼結により一体に成型されていてもよい。一方、ギヤボスの反対側の端部（図１における左端部）は、当該端部側に開口する軸孔１８ａ内に駆動用モータ２の出力軸２ａが挿入されることで支持されている。すなわち、駆動用モータ２の出力軸２ａは、ギヤボス１８に対して相対的に回転可能な滑り軸受の関係で挿入されている。
　ギヤボス１８は、遊星ギヤキャリア１５と一体的に回転するように連結されている。詳しくは、遊星ギヤキャリア１５の中央部に円筒部１５ａ（図１参照）が設けられており、この円筒部１５ａがギヤボス１８の外周面に圧入嵌合されている。なお、遊星ギヤキャリア１５を樹脂とし、ギヤボス１８を遊星ギヤキャリア１５と一体にインサート成型してもよい。これにより、駆動用モータ２が回転駆動し、これに伴って遊星ギヤキャリア１５が回転すると、遊星ギヤキャリア１５と一体的にドライブギヤ１６が回転し、ドリブンギヤ１７が回転する。なお、本実施形態では、小径のドライブギヤ１６から大径のドリブンギヤ１７へ回転が減速されて（トルクを増大させて）伝達するように構成されているが、ドライブギヤ１６からドリブンギヤ１７へ等速で回転を伝達するようにしてもよい。
　続いて、運動変換機構について説明する。
　運動変換機構６は、駆動用モータ２の出力軸２ａと平行な軸上に配置されるボールねじ２０で構成される。なお、運動変換機構６は、ボールねじ２０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２を小型化する観点からすれば、ボールねじ２０の方が好適である。
　ボールねじ２０は、ボールねじナット２１と、ボールねじ軸２２と、多数のボール２３と、図示しない循環部材とを備える。ボールねじナット２１の内周面とボールねじ軸２２の外周面には、それぞれ螺旋状溝が形成されており、両螺旋状溝の間にボール２３が２列に収容されている。
　ボールねじナット２１は、アクチュエータケース９に取り付けられた複列軸受２４によって回転可能に支持されている。複列軸受２４は、ボールねじナット２１の外周面上のドリブンギヤ１７が固定されている箇所よりもボールねじ軸２２の後端側（図１の右側）に圧入嵌合されて固定されている。一方、ボールねじ軸２２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２５が軸ケース１０の内周面に形成された軸方向の案内溝１０ａに挿入されることで回転が規制されている。
　ボールねじナット２１が回転すると、これに伴って複数のボール２３が螺旋状溝に沿って移動しながら循環部材を介して循環し、ボールねじ軸２２が軸ケース１０の案内溝１０ａに沿って軸方向に進退する。このように、ボールねじ軸２２が進退することで、駆動用モータ２からの回転運動が駆動用モータ２の出力軸２ａと平行な軸方向の直線運動に変換される。そして、ボールねじ軸２２の前進方向の先端部（図１の左端部）が、操作対象装置を操作する操作部（アクチュエータヘッド）として機能する。なお、図１は、ボールねじ軸２２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。
　また、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、ボールねじ軸２２の意図しない進退を防止するためのロック機構２６（図２参照）を備えている。ロック機構２６は、軸ケース１０に装着されており、ドライブギヤ１６の周方向に渡って形成された複数の係合孔１６ａ（図２参照）に対して係脱可能に構成されている。ロック機構２６が係合孔１６ａの１つに係合してドライブギヤ１６の回転を規制することで、操作対象装置側からボールねじ軸２２側へ外力が入力されたとしても、ボールねじ軸２２の意図しない進退を防止し、その進退方向の位置を所定の位置に保持しておくことが可能である。斯かるロック機構２６を備える構成は、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。
　ボールねじ軸２２の先端部側には、ボールねじナット２１内に異物が侵入するのを防止するブーツ２７が装着されている。ブーツ２７は、大径端部２７ａと小径端部２７ｂとこれらを繋いで軸方向に伸縮する蛇腹部２７ｃで構成され、小径端部２７ｂがボールねじ軸２２の外周面にブーツバンド２８によって締め付け固定されている。ブーツ２７の大径端部２７ａは、モータケース本体６９に取り付けられた円筒状のブーツ装着部材３０の外周面にブーツバンド２９によって締め付け固定されている。
　また、ブーツ２７の外側には、ブーツ２７を保護するための円筒状のブーツカバー３１が設けられている。ブーツカバー３１の内側には、円筒状の取付部３１ａ（図１参照）が設けられており、この取付部３１ａに対してブーツ装着部材３０が取り付けられている。ブーツカバー３１および取付部３１ａは、いずれもモータケース本体６９に一体に設けられている。
　また、モータケース本体６９のアクチュエータケース９側とは反対側には、キャップ部材３２が装着されている。キャップ部材３２には、図示しない動力電源から駆動用モータ２に電力を供給するためのバスバー３３を挿通させる挿通孔３２ａ（図２参照）が形成されている。さらに、モータケース本体６９の外周面には、ボールねじ軸２２のストロークを検出するためのストロークセンサが収容されるセンサケース３４（図２参照）が一体に設けられている。
　続いて、図４に基づき、ストロークセンサを用いた電動アクチュエータのフィードバック制御について説明する。
　図４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２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２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１１、ドライブギヤ１６、ドリブンギヤ１７、ボールねじナット２１を介してボールねじ軸２２に伝達されて、ボールねじ軸２２が前進する。これにより、ボールねじ軸２２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操作される。
　このとき、ストロークセンサ７０によってボールねじ軸２２のストローク値（軸方向位置）が検出される。ストロークセンサ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２を駆動させる。このように、ストロークセンサ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２２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。
　次に、図５に基づき、ストロークセンサ７０に代えて圧力センサ８３を用いた場合のフィードバック制御について説明する。
　図５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２に制御信号が送られると、駆動用モータ２は回転駆動を開始する。これにより、ボールねじ軸２２が前進し、ボールねじ軸２２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２２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７０を用いる場合と同様に、ボールねじ軸２２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２２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。
　ここで、本発明とは別の比較例に係る電動アクチュエータの構成について説明する。
　図１０に示す比較例に係る電動アクチュエータ１００は、上記本発明の実施形態と同様に、駆動用モータ１０２、減速機構としての遊星歯車減速機構１１１、伝達ギヤ機構としてのドライブギヤ１１６およびドリブンギヤ１１７、運動変換機構としてのボールねじ１２０を備えているが、本発明の実施形態に対してこれらの駆動部材を収容又は支持するケースの構成が異なっている。
　具体的に、駆動部材を収容又は支持するケースは、図１０における左側から順に、駆動用モータ１０２を収容するモータケース１０８、遊星歯車減速機構１１１を収容する減速ギヤケース１６０、ドライブギヤ１１６およびドリブンギヤ１１７を収容する伝達ギヤケース１７０、ボールねじ１２０を支持する複列軸受１２４を収容する軸受ケース１８０、ボールねじ１２０のボールねじ軸１２２の後端部側を収容する軸ケース１１０とで構成されている。斯かるケースの構成によれば、各ケース内に駆動部材を収容した状態で、ケースごと駆動部材同士を連結したり分離したりすることができる。
　しかしながら、このような構成の場合、駆動部材の（径方向の）軸間距離Ｌがケース同士の組付け精度の影響を受けるといった問題がある。また、比較例では、モータケース１０８に対する駆動用モータ１０２の位置決めを、出力軸１０２ａ側に設けられたモータ端子にバスバー（帯状の金属部材）を加締めて固定することで行っているため、振動に対する位置保持力が弱く、駆動用モータ１０２の軸位置が安定しないといった問題がある。
　斯かる課題を有する比較例に対し、上記本発明の実施形態に係る電動アクチュエータ１では、図１に示すように、ドライブギヤ１６を支持する転がり軸受１９とボールねじ２０を支持する複列軸受２４とがアクチュエータケース９に取り付けられていることで、ドライブギヤ１６、ドリブンギヤ１７、ボールねじ２０を同一のケースで支持している。さらに、本実施形態に係る電動アクチュエータ１では、アクチュエータケース９に、駆動用モータ２と遊星歯車減速機構１１とを取り付けることで、ドライブギヤ１６、ドリブンギヤ１７、ボールねじ２０に加えて、駆動用モータ２および遊星歯車減速機構１１も、同一のケース（アクチュエータケース９）によって支持している。
　具体的に、アクチュエータケース９に対する駆動用モータ２の取付は、図６に示すように、まず、板状のステー３５の中央に形成された孔部３５ａに駆動用モータ２の出力軸２ａを挿通し、次いで、２本のボルト３７をステー３５のボルト挿通孔３５ｂに挿通して駆動用モータ２に設けられたねじ孔２ｃに螺合させる。これにより、ステー３５が駆動用モータ２に対して一体的に固定される。そして、別の２本のボルト３６を上記ボルト３７とは反対側からステー３５に設けられた別のボルト挿通孔３５ｃに挿通し、これらをアクチュエータケース９に設けられたねじ孔９ａ（図２参照）に螺合させ、ステー３５をアクチュエータケース９に対して締結する。これによって、アクチュエータケース９に対して駆動用モータ２がモータケース８を介さずに直接取り付けられる。また、ステー３５がアクチュエータケース９に対してボルト３６で締結された状態を、図１のＡ－Ａ線で矢視した横断面図である図７に示す。駆動用モータ２がアクチュエータケース９に取り付けられた状態では、駆動用モータ２は、その出力軸２ａの先端部がギヤボス１８の軸孔１８ａに回転可能に挿入されていることで、ドライブギヤ１６に対して位置決めされる。また、駆動用モータ２は、ギヤボス１８および転がり軸受１９を介してアクチュエータケース９に対しても位置決めされる。
　遊星歯車減速機構１１は、リングギヤ１２が駆動用モータ２を締結するボルト３６でアクチュエータケース９に対して共締めされることで（図７参照）、駆動用モータ２と一緒に取り付けられる。リングギヤ１２には、ボルト３７との干渉を回避するために孔部１２ａ（図１参照）が形成されており、リングギヤ１２がアクチュエータケース９に取り付けられた状態では、リングギヤ１２はステー３５に対して接触した状態で保持される。
　このように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１においては、駆動用モータ２、遊星歯車減速機構１１、ドライブギヤ１６、ドリブンギヤ１７、ボールねじ２０の各駆動部材が同一のケース（アクチュエータケース９）に対して取り付けられているので、これらの駆動部材の相対的位置関係がケースの組付け精度の影響を受けることがなくなり、駆動部材の軸間距離Ｌ（図１参照）の精度が向上する。また、駆動用モータ２は、バスバーによる加締め固定ではなく、ボルトで直接アクチュエータケース９に対して固定されているので、振動に対する位置保持力が向上し、位置ずれを防止することができる。このため、駆動部材の軸間距離Ｌを高精度に維持することができ、軸間距離Ｌが変動することによる作動効率の低下や駆動音や振動の増大を防止することができる。
　さらに、本実施形態では、ドライブギヤ１６に取り付けられたギヤボス１８の一端部が、転がり軸受１９によって支持され、他端部が、駆動用モータ２の出力軸２ａによって支持されているので、ドライブギヤ１６の姿勢が安定する。すなわち、図１１に示す従来の構成のように、電動モータ２３０のモータ軸によって入力歯車２１１を一端部側でのみ支持する構成に対して、本実施形態では、ドライブギヤ１６を両端部側で支持しているので、ドライブギヤ１６の軸の振れが少なくなり姿勢が安定する。また、本実施形態では、ボールねじ２０を支持する支持軸受として複列軸受２４を用いている。従って、図１１に示す単列の支持軸受２５０でボールねじ機構２４０を支持する従来の構成と比べて、ボールねじの軸の振れが少なくなり姿勢が安定する。このように、本実施形態に係る構成によれば、ドライブギヤ１６およびボールねじ２０のそれぞれの軸を安定して確実に支持することができ、より一層、駆動部材の軸間距離Ｌを高精度に維持することができる。これにより、振動に対する信頼性の高い電動アクチュエータを提供することができるようになる。
　また、本実施形態では、ボールねじ２０を安定して支持するために、複列軸受２４として複列アンギュラ玉軸受を用いている。複列アンギュラ玉軸受は、図１に示すように、外輪３８と内輪３９の間に介在する２列のボール４０が、いずれも接触角をもって外輪３８の軌道面と内輪３９の軌道面に接触しているため、ラジアル荷重に加えて、両方向のアキシャル荷重を支承でき、直線運動するボールねじ２０を安定的かつ確実に支持することができる。ここで、接触角とは、軸受中心軸に垂直な平面（ラジアル平面）と、軌道面からボール４０へ伝えられる力の合力の作用線（図１に示す各ボール４０の中心を通る一点鎖線）とが成す角度である。さらに、本実施形態では、各ボール４０の上記作用線が半径方向外側で交差するように配置される、所謂背面合わせの構成を採用しているため、モーメント荷重に対しても有利である。このように、本実施形態では、複列軸受２４として背面合わせの複列アンギュラ玉軸受を用いることで、種々の方向の荷重に対してボールねじ２０を安定して確実に片持ち支持することができ、ボールねじ２０の軸に振れが生じることによる作動効率の低下、駆動音や振動の増大を防止することができる。
　また、ボールねじ２０を支持する支持軸受として複列軸受２４を用いることで、ボールねじ２０を片持ち支持することが可能となる。すなわち、図１に示すように、複列軸受２４を、ドリブンギヤ１７に対して片側（右側）のみに配置し、反対側（左側）にはボールねじ２０を支持する軸受は一切配置しない構成とすることができる。このように、ボールねじ２０を支持する支持軸受をドリブンギヤ１７に対して片側のみに配置することで、支持軸受が配置されない側においては支持軸受と他の構成部品との干渉を考慮しなくてもよくなり、部品レイアウトの設計自由度が向上し、小型化も図れるようになる。
　なお、運動変換機構６を支持する複列軸受２４は、複列のアンギュラ玉軸受に限らず、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。アンギュラ玉軸受のほかに、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。
　図８は、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、図９は、当該他の実施形態に係る電動アクチュエータの分解斜視図である。
　図８および図９に示す電動アクチュエータは、図１～図７に示す電動アクチュエータが備える遊星歯車減速機構１１とロック機構２６とを備えていない。このため、モータケース８（モータケース本体６９）が軸方向に少し短くなり、軸ケース１０はロック機構２６を収容する部分を有しない形状となっている。また、この場合、駆動用モータ２の出力軸２ａはギヤボス１８の軸孔１８ａに圧入して連結されており、駆動用モータ２の駆動力は、（遊星歯車減速機構１１を介さず）直接ドライブギヤ１６に伝達され、ドライブギヤ１６からドリブンギヤ１７を介してボールねじ２０へと伝達される。
　このように、遊星歯車減速機構１１とロック機構２６とを省略し、モータケース８（モータケース本体６９）と軸ケース１０を別のものに交換するだけで、多くの共通部分を換えることなく、別の用途や仕様に応じた電動アクチュエータを構成することができる。従って、本実施形態に係る電動アクチュエータの構成によれば、電動アクチュエータを、例えば、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に多品種展開する場合にも、低コストで汎用性に優れる電動アクチュエータを提供することができる。
　なお、他の実施形態に係る電動アクチュエータの構成について、上述の点以外は図１～図７に示す実施形態と同様に構成されている。従って、他の実施形態に係る電動アクチュエータにおいても、図１～図７に示す実施形態と同様に、駆動用モータ２がモータケース８を介さずにアクチュエータケース９に取り付けられている。すなわち、他の実施形態においても、駆動用モータ２、ドライブギヤ１６、ドリブンギヤ１７、ボールねじ２０の各駆動部材が同一のケース（アクチュエータケース９）に取り付けられているため、駆動部材の相対的位置関係がケースの組付け精度の影響を受けることがなく、駆動部材の軸間距離Ｌの精度が向上する。また、図１～図７に示す実施形態と同様に、ドライブギヤ１６がアクチュエータケース９に取り付けられた軸受１９によって支持されると共に、ボールねじ２０がアクチュエータケース９に取り付けられた複列軸受２４によって支持されているので、ドライブギヤ１６とボールねじ２０の姿勢が安定し、これらの軸の振れが生じにくい構成となっている。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、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る。
　１　　　電動アクチュエータ
　２　　　駆動用モータ
　２ａ　　出力軸
　３　　　減速機構
　５　　　伝達ギヤ機構
　６　　　運動変換機構
　８　　　モータケース
　９　　　アクチュエータケース
　１６　　ドライブギヤ（第１歯車）
　１７　　ドリブンギヤ（第２歯車）
　１８　　ギヤボス
　１８ａ　軸孔
　１９　　転がり軸受
　２４　　複列軸受
　３５　　ステー

Claims (4)

  1. 　駆動用モータと、前記駆動用モータの回転運動を前記駆動用モータの出力軸と平行な軸方向の直線運動に変換する運動変換機構と、前記駆動用モータから前記運動変換機構へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構とを備える電動アクチュエータであって、
    　前記運動変換機構を支持する複列軸受と、前記伝達ギヤ機構を支持する軸受と、が取り付けられるアクチュエータケースに、前記駆動用モータを取り付けたことを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 　前記伝達ギヤ機構は、前記駆動用モータの出力軸と同軸上に配置される第１歯車と、前記第１歯車に噛み合う第２歯車とを備え、
    　前記駆動用モータは、その出力軸が前記第１歯車の軸孔に挿入されることで前記第１歯車に対して位置決めされる請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記駆動用モータに一体的に設けられたステーを複数のボルトによって前記アクチュエータケースに締結した請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記駆動用モータの回転運動を減速して前記伝達ギヤ機構へ出力する減速機構を備え、
    　前記減速機構を前記駆動用モータと一緒に前記アクチュエータケースに取り付けた請求項１から３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3626990B1 (en) * 2018-09-19 2023-08-23 FTE automotive GmbH Electric clutch actuator with gear mechanism bearing plate

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112136268A (zh) * 2018-06-08 2020-12-25 爱信艾达株式会社 旋转电机以及具备旋转电机的车用驱动装置
JP2021191315A (ja) * 2018-06-26 2021-12-16 オリンパス株式会社 挿入機器
WO2020004377A1 (ja) 2018-06-29 2020-01-02 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
CN109915567B (zh) * 2019-03-27 2023-08-01 南京理工大学 一种多级同步丝杠推杆机构
JP2021010269A (ja) * 2019-07-02 2021-01-28 本田技研工業株式会社 駆動ユニット及び車両
US11836018B2 (en) 2020-03-19 2023-12-05 Canrig Robotic Technologies As Robotic system including an internal cooling system
US11719044B2 (en) 2020-03-19 2023-08-08 Canrig Robotic Technologies As Robotic system including an electrical clamping system
DE102020118449A1 (de) * 2020-07-13 2022-01-13 Ewellix AB Linearaktuator, Gehäuse, Betätigungssystem und Zusammenbauverfahren
CN112696477B (zh) * 2020-12-07 2022-08-19 西伯瀚(泰兴)传动技术有限公司 一种高精度的往复对称式拨架结构
US20220381282A1 (en) * 2021-05-25 2022-12-01 Brady Fox-Mudge Self tightening nut and bolt system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006022950A (ja) * 2004-06-08 2006-01-26 Smc Corp 減速比自動切換装置
JP2013038846A (ja) 2011-08-04 2013-02-21 Ntn Corp 電動リニアアクチュエータ
JP2013103696A (ja) * 2011-11-16 2013-05-30 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
CN104505978A (zh) * 2014-04-29 2015-04-08 西北工业大学 一种螺母驱动型行星滚柱丝杠副作动器

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2956451A (en) * 1959-02-17 1960-10-18 Bowman Spencer Planetary gear-type speed reducer
US5240462A (en) * 1991-03-19 1993-08-31 Isel Co., Ltd. Planetary reduction gear
DE4401164A1 (de) * 1994-01-17 1995-07-20 Alpha Getriebebau Gmbh An einen Elektromotor anflanschbares Getriebe
FI102004B (fi) * 1996-01-10 1998-09-30 Valmet Voimansiirto Oy Vaihteisto
JP2000120810A (ja) 1998-10-14 2000-04-28 Tsuoisu Kk モータ組み込み減速機
US6702060B2 (en) * 2001-06-27 2004-03-09 Nsk Ltd. Electric power steering apparatus
JP4145158B2 (ja) * 2003-02-03 2008-09-03 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
CN100402893C (zh) * 2004-06-08 2008-07-16 Smc株式会社 自动减速比转换装置
CN2733106Y (zh) * 2004-07-06 2005-10-12 上海内德机械有限公司 螺母自转型传动装置
CN2739421Y (zh) * 2004-07-09 2005-11-09 柯振辉 改进的传动机构的壳体
FR2880093B1 (fr) * 2004-12-23 2008-07-04 Redex Sa Boite de transmission a train d'engrenage planetaire
WO2006070889A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 Nsk Ltd. 電動パワーステアリング装置
JP2006266310A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Ntn Corp 電動リニアアクチュエータ
JP2007211793A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Ntn Corp ボールねじ軸の支持構造
JP4735977B2 (ja) 2006-06-27 2011-07-27 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
US8272284B2 (en) 2006-10-10 2012-09-25 Ntn Corporation Electronically driven linear actuator
JP2008116037A (ja) * 2006-10-10 2008-05-22 Ntn Corp 電動アクチュエータ
JP2008105649A (ja) * 2006-10-27 2008-05-08 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
TWI426685B (zh) * 2008-04-17 2014-02-11 Smc Kk 電動致動器
EP2479084B1 (en) * 2011-01-21 2014-09-17 Jtekt Corporation Electric power steering device
CN102619767B (zh) * 2011-01-28 2015-11-18 宁波市君纬电气有限公司 用于伺服电机的采用力矩控制的散热风扇
WO2013107518A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Aktiebolaget Skf Gear-driven bearing unit
JP5827157B2 (ja) * 2012-03-21 2015-12-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動アクチュエータの端子接続構造
CN103527737B (zh) * 2012-07-05 2016-08-03 北京精密机电控制设备研究所 一种平行式机电作动器
CN203067702U (zh) * 2013-01-28 2013-07-17 常州市第八纺织机械有限公司 碳纤维铺纬夹纱用传动装置
JP2016070324A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 Ntn株式会社 電動アクチュエータ
CN104358790B (zh) * 2014-10-23 2017-08-04 上海新世纪机器人有限公司 电机与减速箱的连接结构
KR102116600B1 (ko) * 2014-11-04 2020-05-28 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤 전동 배력 장치
JP2016109229A (ja) * 2014-12-08 2016-06-20 日本精工株式会社 直動アクチュエータおよびこれを備える電動ブレーキブースタ装置
US9879766B2 (en) * 2015-04-28 2018-01-30 Nidec Corporation Rotary transmitting assembly, device for converting rotary motion to linear motion, and motor
JP6740580B2 (ja) * 2015-08-21 2020-08-19 株式会社ジェイテクト ステアリング装置
US9772013B2 (en) * 2015-09-28 2017-09-26 Moteck Electric Corp. Safety linear actuator assembly
US10745958B2 (en) * 2015-11-24 2020-08-18 U-Shin Ltd. Door opening and closing apparatus for vehicle
CN205283334U (zh) * 2015-12-23 2016-06-01 施俊 储能电机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006022950A (ja) * 2004-06-08 2006-01-26 Smc Corp 減速比自動切換装置
JP2013038846A (ja) 2011-08-04 2013-02-21 Ntn Corp 電動リニアアクチュエータ
JP2013103696A (ja) * 2011-11-16 2013-05-30 Jtekt Corp 電動パワーステアリング装置
CN104505978A (zh) * 2014-04-29 2015-04-08 西北工业大学 一种螺母驱动型行星滚柱丝杠副作动器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3534506A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3626990B1 (en) * 2018-09-19 2023-08-23 FTE automotive GmbH Electric clutch actuator with gear mechanism bearing plate

Also Published As

Publication number Publication date
CN109923767A (zh) 2019-06-21
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EP3534506A1 (en) 2019-09-04
US11085512B2 (en) 2021-08-10

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