WO2018079555A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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WO2018079555A1
WO2018079555A1 PCT/JP2017/038374 JP2017038374W WO2018079555A1 WO 2018079555 A1 WO2018079555 A1 WO 2018079555A1 JP 2017038374 W JP2017038374 W JP 2017038374W WO 2018079555 A1 WO2018079555 A1 WO 2018079555A1
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cap member
electric actuator
motor case
drive motor
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PCT/JP2017/038374
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辰徳 清水
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Ntn株式会社
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    • F16H2025/2087—Arrangements for driving the actuator using planetary gears

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • an electric actuator includes a case that accommodates a motor, a driving component, and the like, and a connector for connecting a connector connected to an external power source or a control device and an electrode provided on the motor to the case.
  • the part is provided (refer patent document 1).
  • an object of the present invention is to provide an electric actuator suitable for cost reduction and series.
  • the present invention includes a drive motor, a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the drive motor into a linear motion, and a motor case that houses the drive motor.
  • An electric actuator wherein the motor case has a motor case main body that accommodates the driving motor, and a cap member that is formed separately from the motor case main body and attached to the motor case main body, It has an insertion hole for inserting an electrode connected to the driving motor, and a connector portion for connecting a mating connector provided with a mating terminal connected to the electrode.
  • the cap member having the connector portion is formed separately from the motor case main body, even if the shape of the mating connector is changed, it can be dealt with only by changing the cap member. That is, if the cap member is changed to one having a connector portion corresponding to the shape of the mating connector, the entire motor case does not need to be modified, so that the corresponding cost associated with the modification of the mating connector can be reduced. .
  • the cap member When the cap member is attached to the motor case body and the electrode is inserted into the insertion hole in the same direction, the cap member is interfered with the electrode when the cap member is attached to the motor case body.
  • the cap member can be smoothly mounted without any trouble.
  • the mounting direction of the motor case body with respect to the actuator case and the insertion direction of the electrode with respect to the insertion hole are the same direction. It is preferable to configure. With this configuration, when the motor case body is attached to the actuator case with the cap member mounted on the motor case body, the attachment work can be performed smoothly without interfering with the electrodes.
  • the motion conversion mechanism may be a ball screw disposed on an axis parallel to the output shaft of the drive motor.
  • the electric actuator can be made into a series at a low cost and can be developed in various types.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the electric actuator which concerns on other embodiment of this invention. It is a disassembled perspective view of the electric actuator which concerns on the said other embodiment.
  • 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.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the cap member 32 and its peripheral portion.
  • the cap member 32 is a cylindrical member having one end portion in the axial direction (the right end portion in FIG. 6) opened and the other end portion (the left end portion in FIG. 6) closed.
  • the end of the cap member 32 on the opening side is a fitting portion 32c that is inserted into the motor case main body 69 and fits therein.
  • a mounting groove 32d in which an O-ring 62 as a sealing member is mounted is formed continuously in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the fitting portion 32c.
  • the insertion hole 32a for inserting the bus bar 33 is formed on the end face of the cap member 32 on the closed side.
  • a connector portion 32b to which the mating connector is connected is integrally formed around the portion where the insertion hole 32a is provided, and protrudes from the outer surface of the cap member 32 in the axial direction of the drive motor 2.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the mating connector 61 is connected to the connector portion 32b.
  • a mating connector 61 (not shown) provided inside the mating connector 61 is connected to the bus bar 33 by fitting the mating connector 61 to the outer peripheral surface of the connector portion 32 b.
  • the power supply and the drive motor 2 are electrically connected, and power can be supplied from the power supply to the drive motor 2.
  • the bus bar 33 as an electrode is formed by bending a band-shaped metal member into a predetermined shape (see FIG. 2).
  • One end of the bus bar 33 is connected to a motor terminal 2b provided on the side opposite to the side from which the output shaft 2a of the drive motor 2 protrudes, and the other end of the bus bar 33 is connected to the insertion hole 32a of the cap member 32. It is inserted and arranged in the connector part 32b.
  • the bus bar 33 and the motor terminal 2b are connected by fusing (heat caulking), crimping, or soldering.
  • the connector part 32b is formed in the elliptical cylinder shape (refer FIG. 2)
  • the shape of the connector part 32b is suitably changed according to the shape of the other party connector 61.
  • FIG. the cap member 32 which has the connector part 32b is the motor case main body 69. Since it is formed separately, even if the shape of the mating connector 61 is changed, it can be dealt with only by changing the cap member 32.
  • the cap member 32 is changed to one having the connector portion 32 b corresponding to the shape of the mating connector 61, it is not necessary to change the entire motor case 8. Can be reduced. As a result, electric actuators can be made into a series at a low cost and developed in a wide variety.
  • the shape and arrangement of the bus bar 33 may be changed accordingly. Good.
  • the cap member 32 is mounted on the motor case main body 69 by first mounting the O-ring 62 in the mounting groove 32d of the cap member 32 and then fitting the fitting portion 32c of the cap member 32 to the end of the motor case main body 69. Insert in the axial direction and fit together. Further, the cap member 32 is joined to the motor case main body 69 by welding or the like so that the cap member 32 does not fall off. Further, instead of welding, an engaging portion of a so-called snap fit structure using elastic deformation is provided in the fitting portion 32c of the cap member 32, and the cap member 32 is engaged with the motor case main body 69 by this engaging portion. You may let them.
  • the drive motor 2 When attaching the motor case main body 69 to which the cap member 32 is attached to the actuator case 9, the drive motor 2 is attached to the actuator case 9 before the motor case main body 69 is attached.
  • the drive motor 2 is attached to the actuator case 9 by first inserting the output shaft 2a of the drive motor 2 through the hole 35a formed in the center of the plate-like stay 35, and then, 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. Thereby, the stay 35 is integrally fixed to the drive motor 2.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • the ring gear 12 of the planetary gear speed reduction mechanism 11 is fastened together with the bolt 36 that fastens the drive motor 2 (see FIG. 9), so that the planetary gear speed reduction mechanism 11 is driven with respect to the actuator case 9. It is attached together with the motor 2.
  • the drive motor 2 is attached to the actuator case 9, and the bus bar 33 is attached to the drive motor 2 (first, the bus bar 33 is attached to the drive motor 2). Then, the drive motor 2 may be attached to the actuator case 9.)
  • the motor case main body 69 to which the cap member 32 is attached is attached to the actuator case 9. At this time, the tip end portion of the bus bar 33 (the end portion connected to the mating connector) is inserted into the insertion hole of the cap member 32 by moving the motor case body 69 in the axial direction while covering the drive motor 2. It will pass through 32a relatively and will be in the state exposed outside.
  • the mounting direction of the motor case main body 69 with respect to the actuator case 9 and the insertion direction of the bus bar 33 with respect to the insertion hole 32a are the same direction. It can be installed smoothly without interfering with. Then, the end of the motor case main body 69 is fitted to the actuator case 9, and the motor case main body 69 is fastened and fixed to the actuator case 9 with bolts.
  • the motor case main body 69 may be attached to the actuator case 9 without attaching the cap member 32 to the motor case main body 69.
  • the cap member 32 is attached to the motor case body 69.
  • the distal end portion of the bus bar 33 relatively passes through the insertion hole 32a of the cap member 32 and is exposed to the outside. It becomes.
  • the mounting direction of the cap member 32 with respect to the motor case body 69 and the insertion direction of the bus bar 33 with respect to the insertion hole 32a are also the same direction. Even when the cap member 32 is mounted after mounting 69, the mounting operation can be performed smoothly without interfering with the bus bar 33.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an electric actuator according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the electric actuator according to the other embodiment.
  • the electric actuator shown in FIGS. 10 and 11 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 9 except for the points described above. Therefore, also in the electric actuators according to other embodiments, the cap member 32 having the connector portion 32b is formed separately from the motor case main body 69, as in the embodiments shown in FIGS. Even if the shape of the mating connector is changed, it can be dealt with only by changing the cap member 32, and electric actuators can be developed in series with a low cost.
  • the mounting direction of the cap member 32 with respect to the motor case main body 69 and the insertion direction of the bus bar 33 with respect to the insertion hole 32a are the same direction. Then, the cap member 32 can be smoothly mounted without interfering with the bus bar 33. Furthermore, since the mounting direction of the motor case main body 69 with respect to the actuator case 9 is also the same direction as the insertion direction of the bus bar 33 with respect to the insertion hole 32a, the motor case main body 69 may be mounted with the cap member 32 mounted. The mounting operation can be performed smoothly without interfering with the bus bar 33.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. That is.
  • the present invention is described as an example in which the present invention is applied to an electric actuator that converts the rotational motion of the driving motor into linear motion in the axial direction parallel to the output shaft of the driving motor. Is applicable not only to this type of electric actuator but also to an electric actuator that converts the rotational motion of the drive motor into a linear motion that is coaxial with the output shaft of the drive motor.
  • the present invention is described as an example in which the present invention is applied to an electric actuator including a connector unit for supplying power to a driving motor from a motive power source, but the present invention is not limited thereto.
  • the present invention can be similarly applied to an electric actuator provided with a connector portion for inputting a control signal from a control device to a drive motor.

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Abstract

駆動用モータ２と、駆動用モータ２の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構６と、駆動用モータ２を収容するモータケース８とを備える電動アクチュエータであって、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てモータケース本体６９に装着されたキャップ部材３２とを有し、キャップ部材３２は、駆動用モータ２に接続された電極３３を挿通させる挿通孔３２ａと、電極３３に接続される相手側端子が設けられた相手側コネクタを接続するためのコネクタ部３２ｂとを有する。

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電動リニアアクチュエータが知られている。
　一般的に、電動アクチュエータは、モータや駆動部品等を収容するケースを備えており、ケースには、外部電源又は制御装置に接続されたコネクタとモータに設けられた電極とを接続するためのコネクタ部が設けられている（特許文献１参照）。
特開２０１３－２０４６９７号公報
　しかしながら、コネクタ部をケースと一体に形成すると、相手側コネクタの形状が変更された場合に、コネクタ部をケースごと変更する必要があり、電動アクチュエータをシリーズ化して多品種展開するにあたって高コストとなるといった課題がある。
　そこで、本発明は、低コスト化およびシリーズ化に好適な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直線運動に変換する運動変換機構と、駆動用モータを収容するモータケースとを備える電動アクチュエータであって、モータケースは、駆動用モータを収容するモータケース本体と、モータケース本体とは別体に形成されてモータケース本体に装着されたキャップ部材とを有し、キャップ部材は、駆動用モータに接続された電極を挿通させる挿通孔と、電極に接続される相手側端子が設けられた相手側コネクタを接続するためのコネクタ部とを有することを特徴とする。
　このように、コネクタ部を有するキャップ部材がモータケース本体とは別体に形成されているので、相手側コネクタの形状が変更されたとしても、キャップ部材を変更するだけで対応できる。すなわち、キャップ部材を、相手側コネクタの形状に対応したコネクタ部を有するものに変更すれば、モータケース全体を変更しなくてもよいので、相手方コネクタの変更に伴う対応コストを低減することができる。
　モータケース本体に対するキャップ部材の装着方向と、挿通孔に対する電極の挿通方向とが、同じ方向となるように構成することで、モータケース本体に対してキャップ部材を装着する際に、電極と干渉することなくキャップ部材の装着をスムーズに行うことができるようになる。
　また、モータケース本体が取り付けられると共に、運動変換機構を支持するアクチュエータケースを備える構成においては、アクチュエータケースに対するモータケース本体の取付方向と、挿通孔に対する電極の挿通方向とが、同じ方向となるように構成することが好ましい。このように構成することで、キャップ部材がモータケース本体に装着された状態でモータケース本体をアクチュエータケースに取り付ける場合に、電極と干渉することなくスムーズに取付作業を行うことができるようになる。
　上記運動変換機構は、駆動用モータの出力軸と平行な軸上に配置されるボールねじであってもよい。
　本発明によれば、相手側コネクタの形状が変更されたとしても、キャップ部材を変更するだけで対応できるので、電動アクチュエータを低コストでシリーズ化して多品種展開することができる。
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。 キャップ部材およびその周辺部の断面図である。 コネクタ部に相手側コネクタを接続した状態を示す斜視図である。 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。
　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。
　本実施形態に係る電動アクチュエータ１の全体構成および動作については以上の通りである。以下、本実施形態に係る電動アクチュエータ１に関して、キャップ部材３２およびその周辺部の構成について詳しく説明する。
　図６は、キャップ部材３２およびその周辺部の断面図である。
　図６に示すように、キャップ部材３２は、軸方向の一端部（図６の右端部）が開口し、他端部（図６の左端部）が閉塞された円筒状の部材である。キャップ部材３２の開口側の端部は、モータケース本体６９内に挿入されて嵌合する嵌合部３２ｃとなっている。嵌合部３２ｃの外周面には、シール部材としてのＯリング６２が装着される装着溝３２ｄが周方向に連続して形成されている。一方、キャップ部材３２の閉塞された側の端面には、バスバー３３を挿通するための上記挿通孔３２ａが形成されている。また、挿通孔３２ａが設けられた部分の周囲には、相手側コネクタが接続されるコネクタ部３２ｂが一体に形成され、キャップ部材３２の外面から駆動用モータ２の軸方向に突出している。
　図７は、コネクタ部３２ｂに相手側コネクタ６１を接続した状態を示す斜視図である。
　図７に示すように、コネクタ部３２ｂの外周面に相手側コネクタ６１を嵌合することで、相手側コネクタ６１の内側に設けられた図示しない相手側端子がバスバー３３に接続される。これにより、動力電源と駆動用モータ２とが電気的に接続され、動力電源から駆動用モータ２へ電力が供給可能な状態となる。
　電極としてのバスバー３３は、帯状の金属部材を所定形状に曲げ加工されて形成されている（図２参照）。バスバー３３の一端部は、駆動用モータ２の出力軸２ａが突出する側とは反対側に設けられたモータ端子２ｂに接続され、バスバー３３の他端部は、キャップ部材３２の挿通孔３２ａに挿通されてコネクタ部３２ｂ内に配置されている。バスバー３３とモータ端子２ｂは、ヒュージング（熱加締め）、圧着、あるいは、はんだ付け等で接続される。
　ところで、本実施形態では、コネクタ部３２ｂは楕円形の筒状に形成されているが（図２参照）、コネクタ部３２ｂの形状は相手側コネクタ６１の形状に応じて適宜変更される。このように相手側コネクタ６１の形状に応じてコネクタ部３２ｂの形状を変更する必要があるが、本実施形態に係る電動アクチュエータ１では、コネクタ部３２ｂを有するキャップ部材３２がモータケース本体６９とは別体に形成されているので、相手側コネクタ６１の形状が変更されたとしても、キャップ部材３２を変更するだけで対応できる。すなわち、キャップ部材３２を、相手側コネクタ６１の形状に対応したコネクタ部３２ｂを有するものに変更すれば、モータケース８全体を変更しなくてもよいので、相手方コネクタ６１の変更に伴う対応コストを低減することができる。これにより、電動アクチュエータを低コストでシリーズ化し多品種展開することができる。なお、相手側コネクタ６１の形状変更に伴って、相手側コネクタ６１に設けられた相手側端子の形状や配置も変更される場合は、これに対応してバスバー３３の形状や配置も変更すればよい。
　モータケース本体６９に対するキャップ部材３２の装着は、まず、キャップ部材３２の装着溝３２ｄにＯリング６２を装着してから、キャップ部材３２の嵌合部３２ｃをモータケース本体６９の端部に対して軸方向に挿入して互いに嵌合させる。さらに、キャップ部材３２が脱落しないように、モータケース本体６９に対してキャップ部材３２を溶着などによって接合する。また、溶着の代わりに、キャップ部材３２の嵌合部３２ｃに弾性変形を利用した所謂スナップフィット構造の係合部を設け、この係合部によってキャップ部材３２をモータケース本体６９に対して係合させてもよい。
　キャップ部材３２が装着されたモータケース本体６９を、アクチュエータケース９に対して取り付けるにあたっては、モータケース本体６９の取付よりも先に、アクチュエータケース９に対する駆動用モータ２の取付を行う。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８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）に螺合させる。これにより、ステー３５がアクチュエータケース９に対して締結されて、駆動用モータ２がアクチュエータケース９に対して取り付けられる。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９に示す。また、このとき、駆動用モータ２を締結するボルト３６で遊星歯車減速機構１１のリングギヤ１２が共締めされることで（図９参照）、遊星歯車減速機構１１はアクチュエータケース９に対して駆動用モータ２と一緒に取り付けられる。
　上記のように、アクチュエータケース９に対して駆動用モータ２を取り付け、さらに、駆動用モータ２にバスバー３３を取り付けた状態にしてから（先に、バスバー３３を駆動用モータ２に対して取り付けてから、駆動用モータ２をアクチュエータケース９に対して取り付けてもよい。）、上記キャップ部材３２が装着されたモータケース本体６９をアクチュエータケース９に対して取り付ける。このとき、モータケース本体６９を駆動用モータ２に対して被せるようにしながら軸方向に移動させることで、バスバー３３の先端部（相手側コネクタと接続される端部）がキャップ部材３２の挿通孔３２ａを相対的に通過し、外部に露出した状態となる。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、アクチュエータケース９に対するモータケース本体６９の取付方向と、挿通孔３２ａに対するバスバー３３の挿通方向とが、同じ方向となっているため、バスバー３３と干渉することなくスムーズに取付作業を行うことができる。そして、モータケース本体６９の端部をアクチュエータケース９に対して嵌合させ、モータケース本体６９をアクチュエータケース９に対してボルトで締め付け固定する。
　また、上記組付け手順とは異なり、モータケース本体６９に対してキャップ部材３２を装着しない状態で、アクチュエータケース９に対してモータケース本体６９を取り付けてもよい。この場合、アクチュエータケース９に対して駆動用モータ２、モータケース本体６９を順に取り付けた後で、モータケース本体６９に対してキャップ部材３２を装着する。このとき、キャップ部材３２がモータケース本体６９に対して軸方向に装着されるのに伴って、バスバー３３の先端部がキャップ部材３２の挿通孔３２ａを相対的に通過し、外部に露出した状態となる。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、モータケース本体６９に対するキャップ部材３２の装着方向と、挿通孔３２ａに対するバスバー３３の挿通方向も、同じ方向となっているため、モータケース本体６９の取付を行ってからキャップ部材３２の装着を行う場合も、バスバー３３と干渉することなくスムーズに装着作業を行うことが可能である。
　図１０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１１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１０および図１１に示す電動アクチュエータは、図１～図９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９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９に示す実施形態と同様に、コネクタ部３２ｂを有するキャップ部材３２がモータケース本体６９とは別体に形成されているので、相手側コネクタの形状が変更されたとしても、キャップ部材３２を変更するだけで対応でき、電動アクチュエータを低コストでシリーズ化して多品種展開することができる。
　また、他の実施形態においても、モータケース本体６９に対するキャップ部材３２の装着方向と、挿通孔３２ａに対するバスバー３３の挿通方向とが、同じ方向となっているため、モータケース本体６９の取付を行ってから、バスバー３３と干渉することなくキャップ部材３２の装着をスムーズに行うことができる。さらに、アクチュエータケース９に対するモータケース本体６９の取付方向も、挿通孔３２ａに対するバスバー３３の挿通方向と同じ方向となっているため、キャップ部材３２が装着された状態でモータケース本体６９を取り付ける場合も、バスバー３３と干渉することなくスムーズに取付作業を行うことができる。
　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。上述の実施形態では、本発明を、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電動アクチュエータに適用した場合を例に挙げているが、本発明は、この種の電動アクチュエータに限らず、駆動用モータの回転運動を駆動用モータの出力軸と同軸上の直線運動に変換する電動アクチュエータに対しても適用可能である。また、上述の実施形態では、本発明を、動力電源から駆動用モータに給電するためのコネクタ部を備える電動アクチュエータに適用した場合を例に挙げているが、本発明は、これに限らず、制御装置から駆動用モータに制御信号を入力するためのコネクタ部を備える電動アクチュエータにも同様に適用可能である。
　１　　　電動アクチュエータ
　２　　　駆動用モータ
　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
　２０　　ボールねじ
　３２　　キャップ部材
　３２ａ　挿通孔
　３２ｂ　コネクタ部
　６１　　相手側コネクタ
　６９　　モータケース本体

Claims (4)

  1. 　駆動用モータと、前記駆動用モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、前記駆動用モータを収容するモータケースとを備える電動アクチュエータであって、
    　前記モータケースは、前記駆動用モータを収容するモータケース本体と、前記モータケース本体とは別体に形成されて前記モータケース本体に装着されたキャップ部材とを有し、
    　前記キャップ部材は、前記駆動用モータに接続された電極を挿通させる挿通孔と、前記電極に接続される相手側端子が設けられた相手側コネクタを接続するためのコネクタ部とを有することを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 　前記モータケース本体に対する前記キャップ部材の装着方向と、前記挿通孔に対する前記電極の挿通方向とが、同じ方向となるように構成されている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記モータケース本体が取り付けられると共に、前記運動変換機構を支持するアクチュエータケースを備え、
    　前記アクチュエータケースに対する前記モータケース本体の取付方向と、前記挿通孔に対する前記電極の挿通方向とが、同じ方向となるように構成されている請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記運動変換機構は、前記駆動用モータの出力軸と平行な軸上に配置されるボールねじである請求項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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