WO2022064961A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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Abstract

電動モータ2と、電動モータ2の駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構4と、電動モータ2及び運動変換機構4を収容するハウジング6と、ハウジング6に対する電動モータ2の位置を保持する位置保持部材40とを備える電動アクチュエータであって、位置保持部材40は、電動モータ2の運動変換機構4側とは反対側の端部に対して軸方向に接触した状態でハウジング6に固定される。

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、車両などの省力化又は低燃費化のために電動化が進んでいる。例えば、自動車においては、自動変速機、ブレーキ、又はステアリングなど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、下記特許文献1には、電動モータ、減速機、及びすべりねじ機構などの各機械要素をハウジング内に収容するアクチュエータが開示されている。
 具体的に、特許文献1に開示されるアクチュエータは、図55に示すように、電動モータ300の回転運動を直線運動(図の矢印A1,A2方向の運動)に変換する第1の運動変換機構100と、第1の運動変換機構100の直線運動を電動モータ300の回転軸と直交する軸の回転運動(図の矢印B1,B2方向の運動)に変換する第2の運動変換機構200とを備えている。第1の運動変換機構100は、回転部材としてのねじ軸101と、ねじ軸101と螺合する直動部材としてのナット102とを有するすべりねじ機構で構成されている。一方、第2の運動変換機構200は、円筒部201aとアーム部201bとを有する揺動部材201で構成されている。アーム部201bには長孔201cが設けられている。また、ナット102に設けられた孔部にピン状の部材が挿入されることにより、ナット102の表面に突起202が形成されている。この突起202が、揺動部材201の長孔201cに挿入されることにより、揺動部材201とナット102が連動可能に連結されている。
 電動モータ300の駆動によりねじ軸101が正回転又は逆回転すると、ナット102が矢印A1方向又は矢印A2方向に移動することで、回転運動が直線運動に変換される。そして、ナット102の移動に伴って、突起202によりアーム部201bがその移動方向に押し動かされ、揺動部材201が円筒部201aを中心に矢印B1方向または矢印B2方向に揺動する。これにより、直線運動が電動モータ300の回転軸とは直交する軸の回転運動に変換される。
 また、特許文献1に記載の電動アクチュエータにおいては、ナット102の両端面と、これらに対向する各スラスト軸受400の端面に、それぞれ突出部102a,400aが設けられている。ナット102が矢印A1方向または矢印A2方向に移動すると、ナット102がその移動方向にあるスラスト軸受400に接近することで、ナット102の突出部102aとスラスト軸受400の突出部400aとが当接する。このとき、スラスト軸受400の突出部400aはねじ軸101と一緒に回転しているので、ナット102の突出部102aとスラスト軸受400の突出部400aは互いに回転方向に係合する。これにより、ねじ軸101の回転が規制され、ナット102の移動ひいては出力側の揺動部材201の揺動が規制される。
特開2019-97352号公報
 上記のような構成の特許文献1に記載のアクチュエータにおいては、耐久性の点において改善すべき課題があった。
 そこで、本発明は、電動アクチュエータの耐久性を向上させることを目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明は、電動モータと、電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、電動モータ及び運動変換機構を収容するハウジングと、ハウジングに対する電動モータの位置を保持する位置保持部材とを備える電動アクチュエータであって、位置保持部材は、電動モータの運動変換機構側とは反対側の端部に対して軸方向に接触した状態でハウジングに固定されることを特徴とする。
 このように、本発明に係る電動アクチュエータにおいては、位置保持部材が、電動モータの運動変換機構側とは反対側の端部に対して軸方向に接触した状態でハウジングに固定されることにより、ハウジングに対する電動モータの位置保持性が向上する。すなわち、位置保持部材が電動モータの端部に対して軸方向に接触していることにより、電動モータの軸方向の変位が規制されると共に、位置保持部材と電動モータとの接触箇所で生じる摩擦力によって、電動モータの径方向の変位も規制される。このため、本発明によれば、電動モータの位置保持性が向上し、電動モータの振動などを低減できる。
 さらに、ハウジングに対する位置保持部材の固定位置が、電動モータの軸方向に変更可能である場合は、電動モータを含む各内部部品の軸方向寸法公差に応じて位置保持部材の固定位置を変更できる。従って、この場合は、位置保持部材を電動モータの端部に対して軸方向に確実に接触させることができる。
 位置保持部材が、電動モータの回転軸が挿入される軸挿入孔を有し、軸挿入孔に、電動モータから軸方向に突出する凸部が嵌合されるようにしてもよい。この場合、凸部と軸挿入孔との嵌合により、電動モータの径方向の変位をより確実に規制できる。
 電動アクチュエータが、電動モータのモータ端子に接続されるバスバーと、バスバーを保持するバスバーホルダとを備えていてもよい。また、その場合、バスバーホルダが位置保持部材に取り付けられることにより、モータ端子に対するバスバーの相対的位置を保持できる。すなわち、電動モータの位置を保持する位置保持部材に対してバスバーホルダが取り付けられることにより、モータ端子に対するバスバーの相対的位置が保持される。これにより、モータ端子とバスバーとの接続状態を安定して維持できる。また、モータ端子に接続される部材としてバスバーを用いることにより、モータ端子を回路基板などに接続するためのリード線の長さを短くできる。これにより、振動に伴うリード線の振れを抑制でき、リード線の摩耗又は断線の虞を低減できる。
 また、バスバーとモータ端子との接続作業を簡単に行えるようにしてもよい。具体的には、位置保持部材に、電動モータのモータ端子が挿入される端子挿入孔を設け、バスバーホルダに、バスバーの一端部が配置される嵌合凸部を設ける。そして、嵌合凸部を端子挿入孔に嵌合することにより、バスバーの一端部がモータ端子に接続されるようにすれば、バスバーとモータ端子との接続を簡単に行える。これにより、溶接などの接続作業が不要になり、接続作業性が向上する。また、溶接を行う場合に懸念される、溶接箇所の劣化又は損傷に伴う導通不良も回避できるので、信頼性が向上する。
 また、ハウジングに設けられた回路基板が有する基板端子と、バスバーホルダが有するバスバーとを接続するために、バスバーにリード線を設けてもよい。
 また、リード線は、バスバーホルダに着脱可能に取り付けられる構成であってもよい。
 また、バスバーは、基板端子に対してリード線を介さずに接続される構成であってもよい。
 また、位置保持部材は、電動モータのモータ端子に接続されるバスバーを保持し、バスバーホルダとしての機能を兼ねてもよい。この場合、位置保持部材に対するバスバーの組み付け作業が不要になるため、組み付け作業を簡略化できる。
 また、本発明は、電動モータの軸方向とは交差する方向に分割可能なハウジングを備える電動アクチュエータに適用されてもよい。特に、このような電動アクチュエータにおいては、電動モータとハウジングの内面との間に、電動モータの軸方向及びこれと交差する方向の隙間が生じやすい事情がある。従って、本発明をこのような電動アクチュエータに適用することにより、より大きな効果を期待できる。
 また、上記課題を解決するため、本発明は、電動モータと、電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、電動モータ及び運動変換機構を収容するハウジングと、ハウジングに対する電動モータの位置を保持する位置保持部材とを備える電動アクチュエータであって、位置保持部材は、電動モータを運動変換機構側の軸方向へ付勢する弾性部材であることを特徴とする。
 このように、本発明に係る電動アクチュエータにおいては、弾性部材によって電動モータが運動変換機構側の軸方向へ付勢されていることにより、ハウジングに対する電動モータの位置保持性が向上する。すなわち、電動モータが運動変換機構側の軸方向へ付勢されていることにより、電動モータの軸方向の変位が規制される。また、弾性部材の付勢力によって電動モータの径方向の変位も規制される。このため、本発明によれば、電動モータの位置保持性が向上し、電動モータの振動などを低減できる。
 また、弾性部材と電動モータとの間に、スペーサ部材が介在してもよい。この場合、弾性部材を軸方向に短くできる。これにより、弾性部材が座屈しにくくなり、弾性部材の姿勢が安定するので、電動モータの位置保持性がより一層向上する。
 電動アクチュエータは、弾性部材の電動モータ側とは反対側の端部を支持する支持部材を備えてもよい。また、その場合、ハウジングに対する支持部材の固定位置を、電動モータの軸方向に変更可能とすることにより、弾性部材の付勢力を調整できる。すなわち、支持部材の固定位置を電動モータの軸方向に変更すれば、弾性部材の軸方向の圧縮量を変更できるので、付勢力を調整できる。これにより、弾性部材の付勢力を適切な値に調整し、電動モータの位置を良好に保持できる。
 また、電動アクチュエータは、電動モータのモータ端子に接続されるバスバーと、バスバーを保持するバスバーホルダとを備えてもよい。この場合、モータ端子に接続される部材としてバスバーが用いられることにより、モータ端子を回路基板などに接続するためのリード線の長さを短くできる。これにより、振動に伴うリード線の振れを抑制でき、リード線の摩耗又は断線の虞を低減できる。また、弾性部材は、バスバーホルダを介して電動モータを運動変換機構側の軸方向へ付勢してもよい。
 さらに、弾性部材とバスバーホルダとの間に、スペーサ部材が介在してもよい。この場合、弾性部材を軸方向に短くできるので、弾性部材が座屈しにくくなり、弾性部材の姿勢が安定する。
 また、本発明は、電動モータの軸方向とは交差する方向に分割可能なハウジングを備える電動アクチュエータに適用されてもよい。特に、このような電動アクチュエータにおいては、電動モータとハウジングの内面との間に、電動モータの軸方向及びこれと交差する方向の隙間が生じやすい事情がある。従って、本発明をこのような電動アクチュエータに適用することにより、より大きな効果を期待できる。
 また、上記の課題を解決するため、本発明は、電動モータと、前記電動モータによって回転駆動される回転部材と、前記回転部材と螺合した直動部材と、前記直動部材の直線運動によって揺動する揺動部材とを備えた電動アクチュエータであって、前記直動部材は前記揺動部材に当接し、前記揺動部材を揺動させる突起を有し、前記突起が前記直動部材から抜け出すことを防止する抜け止め構造を備えたことを特徴とする。
 上記電動アクチュエータにより、突起の直動部材からの抜け止めが実現できる。
 直動部材に設けられた孔部に棒状部材が挿入され、突起は、直動部材の表面から突出した棒状部材の一部であり、抜け止め構造として、孔部内に、棒状部材を保持する止め輪が取り付けられるものとすることができる。
 抜け止め構造として、直動部材と突起とが一体で設けられる構成とすることができる。
 また、上記の課題を解決するため、本発明は、電動モータと、前記電動モータの回転を減速して出力する減速機と、前記電動モータの回転に伴って揺動する揺動部材と、前記揺動部材の揺動により回転する出力軸と、検知機構とを備えた電動アクチュエータであって、前記検知機構が、前記電動アクチュエータ内の可動部材の動作を検知し、前記検知機構の検知結果により、前記出力軸の回転する範囲を回転方向の一方側の位置から他方側の位置までの2地点間の範囲内に規制することを特徴とする。
 本発明は、検知機構を用いて可動部材の動作量を検知することで、出力軸の回転角度を算出でき、出力軸の回転する範囲を規制できる。このように本発明では、出力軸を2地点の位置で規制すれば十分な構成の電動アクチュエータに対して、出力軸の動作量を算出してその動作範囲を規制する構成を意図的に採用する。これにより、部材同士の衝突を生じることなく出力軸の回転範囲を規制でき、騒音の発生や部材の損耗、破損を防止できる。また、これらの部材の損耗や破損を防止するために、部材の強度を過度に補強する必要がない。従って、部材のコストを抑えることができる。
 減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、直動部材に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。
 電動モータは回転軸を備え、検知機構は、検知部と、回転軸に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。
 減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸を回転可能に支持する軸受と、ねじ軸の回転によってその回転軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、軸受に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。
 減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸の回転によってその回転軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、ねじ軸に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。
 減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、ねじ軸に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。
 電動モータはブラシレスモータであり、ブラシレスモータに設けられ、ブラシレスモータの回転位置を検知する回転検知機構を検知機構とする電動アクチュエータとすることができる。
 また、上記課題を解決するため、本発明は、電動モータと、前記電動モータの出力で回転駆動される回転部材、および、前記回転部材と螺合した直動部材を備え、前記回転部材の回転運動を前記直動部材の直線運動に変換する運動変換機構と、前記回転部材を支持する静止部材とを有する電動アクチュエータにおいて、前記電動モータに対する電力供給の開始から停止への切り替えが、前記電力供給の開始からの経過時間に基づいて行われ、前記直線運動を行う直動部材が、前記回転部材に支持された第一スラスト軸受のうち、前記回転部材に対する相対回転が許容された領域と当接することを特徴とする。
 このように、直動部材を、回転部材に支持された第一スラスト軸受のうち、回転部材に対する相対回転が許容された領域と当接させることにより、当接直後も回転部材に対する直動部材の相対回転が許容される。従って、当接直後に回転部材や直動部材に作用する衝撃荷重を小さくすることができ、電動アクチュエータ各部の変形や損傷を回避することができる。また、当接直後に直動部材に作用する回転トルクが小さくなるので、直動部材と回転部材の間でのねじ同士の噛み込みを防止することができる。従って、その後、電動モータを逆転駆動する際にも、確実に直動部材を逆方向に直線運動させることができる。
 第一スラスト軸受として、複数の転動体を有する転がり軸受を用いるのが好ましい。このように第一スラスト軸受として転がり軸受を使用することで、直動部材と第一スラスト軸受の当接直後に直動部材に作用する回転トルクを小さくすることでき、衝撃荷重の低減や直動部材と回転部材の間のねじ同士の噛み込みの防止をより効果的に達成することができる。
 静止部材と回転部材の間に、第二スラスト軸受を介在させるのが好ましい。
 この場合、第一スラスト軸受の回転側の軌道輪と、第二スラスト軸受の回転側の軌道輪とを軸方向で接触させ、もしくは両軌道輪を一体化するのが好ましい。
 これにより、直動部材と第一スラスト軸受とが当接した際に、直動部材の軸力の多くは、回転部材を介さずに第一スラスト軸受から第二スラスト軸受に直接伝播し、静止部材によって支持される。この場合、直動部材からの軸力が殆ど回転部材に作用しないため、軸力が回転部材に作用することによる電動アクチュエータ各部の変形や損傷を回避することができる。
 直動部材のストローク端の位置を厳密に管理するため、直動部材が第一スラスト軸受と当接した後で、電動モータへの電力供給を停止するのが望ましい。
 また、上記課題を解決するため、本発明は、電動モータと、電動モータの回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構と、第1の運動変換機構から出力された直線運動を電動モータの回転軸とは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構とを備える電動アクチュエータであって、第1の運動変換機構は、電動モータによって回転駆動される回転部材と、回転部材の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材とを有し、第2の運動変換機構は、電動モータの回転軸とは異なる方向の軸を中心に揺動する揺動部材を有し、直動部材と揺動部材は、揺動部材に設けられた長孔内で相対的に移動する突起を介して連動可能に構成され、突起が長孔の長手方向の端部に接触することで、直動部材の直線運動が規制されることを特徴とする。
 このように、直動部材の直線運動を、突起と長孔との接触により規制することで、駆動を規制する際の衝撃荷重や作動音を低減できるようになる。すなわち、上記特許文献1に記載されているような突出部同士を回転方向に係合させる構成に比べて、本発明では、大きく減速された揺動部材の揺動速度で突起と長孔とが接触するため、そのときの衝撃荷重や作動音を小さくすることができる。これにより、直動部材の直線運動を規制する際の衝撃荷重や作動音を低減でき、信頼性及び静寂性に優れる電動アクチュエータを提供できるようになる。
 直動部材がその直線運動範囲の中間位置に配置された状態で、長孔の長手方向の端部と突起との間隔が最大となるようにすることで、直動部材がその中間位置から一方向又はこれとは反対方向へ直線運動した際に、揺動部材の揺動に伴って長孔の長手方向の端部と突起との間隔が次第に小さくなり、突起と長孔の長手方向の端部とが接触して、直動部材のそれ以上の直線運動を規制することができる。
 第1の運動変換機構として、例えば、回転部材としてのねじ軸と、ねじ軸と直接螺合する直動部材としてのナットとを有するすべりねじ機構を用いることができる。
 また、第1の運動変換機構として、回転部材としてのねじ軸と、複数のボールと、複数のボールを介してねじ軸と螺合する直動部材としてのナットとを有するボールねじ機構を用いてもよい。
 また、上記課題を解決するため、本発明は、電動モータと、電動モータの回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構と、第1の運動変換機構から出力された直線運動を電動モータの回転軸とは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構と、電動モータと第1の運動変換機構と第2の運動変換機構を内部に収容するハウジングとを備える電動アクチュエータであって、第1の運動変換機構は、電動モータによって回転駆動される回転部材と、回転部材の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材とを有し、第2の運動変換機構は、直動部材と連動して電動モータの回転軸とは異なる方向の軸を中心に揺動する揺動部材を有し、揺動部材が前記ハウジングに接触することで、直動部材の直線運動が規制されることを特徴とするものである。
 このように、直動部材の直線運動を、揺動部材とハウジングとの接触により規制することで、駆動を規制する際の衝撃荷重や作動音を低減できるようになる。すなわち、上記特許文献1に記載されているような突出部同士を回転方向に係合させる構成に比べて、本発明では、大きく減速された揺動部材の揺動速度で揺動部材とハウジングとが接触するため、そのときの衝撃荷重や作動音を小さくすることができる。これにより、直動部材の直線運動を規制する際の衝撃荷重や作動音を低減でき、信頼性及び静寂性に優れる電動アクチュエータを提供できるようになる。
 揺動部材が、出力軸と、出力軸を中心に出力軸と一体的に揺動するアーム部とを有する場合、揺動部材のアーム部をハウジングに接触させて直動部材の直線運動を規制してもよい。あるいは、揺動部材の出力軸をハウジングに接触させて直動部材の直線運動を規制してもよい。
 また、出力軸が、その軸心と同心円状の円弧面と、円弧面の周方向両端から径方向へ立ち上がる両端面とを有する扇形の凸部又は凹部を有する場合、凸部又は凹部の両端面のいずれか一方をハウジングに接触させて、直動部材の直線運動を規制してもよい。この場合、凸部又は凹部が扇形であることで、凸部又は凹部の周方向の長さを変更することで、揺動部材の揺動範囲及び直動部材の直動範囲を調整することが可能である。また、これらの周方向長さを変更しても、両端面の大きさは変更しなくてもよいので、ハウジングに対する凸部又は凹部の接触面積を一定の面積とすることができ、接触部の耐久性を維持することができる。
 直動部材の直線運動を規制するために揺動部材とハウジングとが接触する部分は、耐摩耗性を有する材料で構成されていることが好ましい。
 また、直動部材の直線運動を規制するために揺動部材とハウジングとが接触する部分は、ハウジングの本体部よりも強度の高い材料で構成されていてもよい。
 第1の運動変換機構として、例えば、回転部材としてのねじ軸と、ねじ軸と直接螺合する直動部材としてのナットとを有するすべりねじ機構を用いることができる。
 また、第1の運動変換機構として、回転部材としてのねじ軸と、複数のボールと、複数のボールを介してねじ軸と螺合する直動部材としてのナットとを有するボールねじ機構を用いてもよい。
 本発明によれば、電動アクチュエータの耐久性が向上する。
本発明の第1実施形態に係る電動アクチュエータの構成を示す斜視図である。 第1実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。 第1実施形態に係る電動アクチュエータが有する各内部部品の斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る電動アクチュエータの構成の一部を示す斜視図である。 第2実施形態に係る電動モータ、位置保持部材及びバスバーホルダの斜視図である。 本発明の第3実施形態に係る電動モータ及び位置保持部材の斜視図である。 本発明の第4実施形態に係るバスバーホルダの斜視図である。 本発明の第5実施形態に係るバスバーホルダの斜視図である。 本発明の第6実施形態に係る電動アクチュエータの構成を示す斜視図である。 第6実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。 本発明の第7実施形態に係る電動アクチュエータの構成の一部を示す断面図である。 第7実施形態に係る弾性部材及びスペーサ部材の斜視図である。 本発明の第8実施形態に係る電動アクチュエータの構成の一部を示す断面図である。 本発明の第9実施形態に係る電動アクチュエータの構成の一部を示す断面図である。 本発明の第10実施形態に係る電動アクチュエータの構成の一部を示す断面図である。 本発明の第11実施形態に係る電動アクチュエータの構成の一部を示す断面図である。 本発明の第12形態に係る電動アクチュエータの斜視図である。 第12形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 ねじ軸が挿入されたナットの斜視図である。 ねじ軸が挿入されたナットの正面図である。 ピンおよびサークリップの斜視図である。 図20のA-A線断面図である。 異なる実施形態のナットの斜視図である。 ねじ軸が挿入された図23のナットの断面図である。 本発明の第13実施形態に係る電動アクチュエータの斜視図である。 第13実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 第13実施形態に係る電動アクチュエータのブロック図である。 ナットの直線運動に伴う磁石の移動を示す図である。 ナットの直線運動に伴う磁石の移動を示す図である。 ホール素子の出力電圧と出力軸の回転角度の関係を示す図である。 本発明の第14実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 本発明の第15実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 本発明の第16実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 本発明の第17実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 本発明の第18実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 ブラシレスモータの構造を示す図である。 本発明の第19実施形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す斜視図である。 第19実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。 本発明の第20実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。 本発明の第21実施形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す側面図である。 遊星歯車減速機構の正面図である。 ナットがその直線運動範囲の中間位置に配置された状態を示す図である。 ナットが一方向へ直線運動し始めた状態を示す図である。 ナットの直線運動が規制された状態を示す図である。 本発明の第22実施形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す側面図である。 遊星歯車減速機構の正面図である。 ナットがその直線運動範囲の中間位置に配置された状態を示す図である。 ナットの直線運動が規制された状態を示す図である。 本発明の第23実施形態に係る構成を示す図である。 本発明の第24実施形態に係る構成を示す図である。 ナットの直線運動が規制された状態を示す図である。 本発明の第25実施形態に係る構成を示す図である。 ナットの直線運動が規制された状態を示す図である。 本発明の第26実施形態に係る構成を示す図である。 ナットの直線運動が規制された状態を示す図である。 従来の電動アクチュエータの構成を示す図である。
 以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。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又は構成部品など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。このため、一度説明した構成要素については、その説明を省略する。
 図1は、本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す斜視図、図2は、本実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。
 図1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、電動モータ2と、減速機3と、すべりねじ機構4と、揺動機構5と、出力軸14と、回路基板30と、ハウジング6などを備えている。
 ハウジング6は、電動モータ2、減速機3、すべりねじ機構4、揺動機構5、出力軸14、回路基板30などの各種内部部品を収容する外装部材である。本実施形態においては、ハウジング6が、2つのハウジング分割体60によって構成されている。ハウジング分割体60同士は、それぞれの合わせ面間にシール部材(図示省略)を介して組み付けられる。これにより、ハウジング6の内部空間が密閉され、ハウジング6内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体60の合わせ面(図2におけるクロスハッチング部分)が段差の無い平面である場合は、組み付け時に、ハウジング分割体60の合わせ面同士の間において多少の位置ずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。ハウジング6を密閉するシール部材は、Oリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、又はメタルガスケットなどの固体のシール材でもよいし、液状ガスケットなどの液体のシール部材でもよい。
 電動モータ2は、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータなどの小型のDCモータである。電動モータ2は、電動モータ2と減速機3との間に配置されるモータホルダ16によって保持される。本実施形態においては、電動モータ2とモータホルダ16とが、固定部材としての複数のボルト17(図2参照)によって固定される。また、電動モータ2の減速機3側とは反対側の端部には、一対のモータ端子2bが突出している。各モータ端子2bは、リード線32を介して回路基板30が有する一対の基板端子31に接続されている。
 回路基板30は、電動モータ2の駆動を制御する制御基板である。回路基板30には、外部電源から電動モータ2への電力供給のON/OFFと給電回路の切り換えを行うスイッチング素子(図示省略)が設けられている。スイッチング素子が図示しない制御部からの信号に基づいて給電回路の切り換えを行うことにより、電動モータ2が正回転したり逆回転したりする。
 すべりねじ機構4は、減速機3を介して伝達された電動モータ2の回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構である。図2に示すように、すべりねじ機構4は、回転部材としてのねじ軸7と、直動部材としてのナット8とを有している。ねじ軸7の外周面とナット8の内周面には、互いに螺合するねじ溝が形成されている。このため、ねじ軸7が回転すると、これに伴ってナット8がねじ軸7の軸方向へ直線運動する。また、ねじ軸7の軸方向両端部は、一対の軸受ユニット19によって回転可能に支持されている。各軸受ユニット19は、ラジアル軸受9と、スラスト軸受10と、これらを保持する軸受ホルダ18とを有している。
 揺動機構5は、すべりねじ機構4の直線運動を電動モータ2の軸方向とは異なる軸回りの揺動運動又は回転運動に変換する第2の運動変換機構である。図1に示すように、揺動機構5は、出力軸14に設けられた揺動部材11と、すべりねじ機構4のナット8に設けられた円柱状の突起12とを有している。本実施形態においては、突起12及び揺動部材11が、それぞれナット8を挟んで両側に1つずつ設けられている。揺動部材11は、出力軸14に対して一体的に取り付けられている。従って、揺動部材11が揺動又は回転すると、揺動部材11と一緒に出力軸14も揺動又は回転する。突起12は、揺動部材11とナット8とを連動可能に連結する連結部である。突起12は、揺動部材11に設けられた長孔11c内に挿入されている。
 出力軸14には、内周面に複数の凹凸(スプライン)が形成された連結孔14aが設けられている。この連結孔14aは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔である。操作軸が連結孔14aに挿入されて、操作軸と連結孔14aがスプライン嵌合することにより、操作軸と出力軸14が一体的に回転可能に連結される。
 減速機3は、電動モータ2の回転を減速する減速機構である。本実施形態では、減速機3として二段の遊星減速機20が用いられている。具体的に、遊星減速機20は、図2に示すように、第1太陽ギヤ21と、第1遊星ギヤ22と、第1キャリア23と、第2遊星ギヤ24と、第2キャリア25と、リングギヤ26とを有している。
 リングギヤ26は、内周面に複数の歯を有する環状の内歯車であり、第1遊星ギヤ22及び第2遊星ギヤ24を案内する一段目及び二段目の軌道リングとして機能する部材である。リングギヤ26のうち、第1遊星ギヤ22と噛み合う部分が一段目の軌道リングとして機能する部分であり、第2遊星ギヤ24と噛み合う部分が二段目の軌道リングとして機能する部分である。なお、一段目の軌道リングと二段目の軌道リングは、別体であってもよい。
 第1太陽ギヤ21は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、電動モータ2からの駆動力が入力される一段目の入力回転体として機能する部材である。第1太陽ギヤ21は、電動モータ2の回転軸2aに取り付けられている。電動モータ2が回転すると、第1太陽ギヤ21も電動モータ2の回転軸2aと一緒に回転する。
 第1遊星ギヤ22は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、一段目の遊星回転体として機能する部材である。第1遊星ギヤ22は、第1太陽ギヤ21とリングギヤ26との間に複数介在し、第1太陽ギヤ21とリングギヤ26に対して噛み合うように配置されている。また、各第1遊星ギヤ22は、第1キャリア23に回転可能に取り付けられている。
 第1キャリア23は、一段目の出力回転体及び二段目の入力回転体を兼ねる部材である。本実施形態においては、第1キャリア23が、円筒部23aと、円筒部23aから外径方向に突出するフランジ部23bとを有している。フランジ部23bには、第1遊星ギヤ22が回転可能に取り付けられている。円筒部23aには、第2遊星ギヤ24と噛み合うギヤ部23cが設けられている。なお、一段目の出力回転体として機能する部分(フランジ部23b)と、二段目の入力回転体として機能する部分(円筒部23a)は別体であってもよい。
 また、本実施形態においては、第1キャリア23の径方向の位置ずれ(振れ)を防止するため、第1キャリア23の円筒部23a内に電動モータ2の回転軸2aが挿入されている。すなわち、本実施形態において、電動モータ2の回転軸2aは、第1キャリア23を回転可能に支持する軸受としての役割も兼ねる。
 第2遊星ギヤ24は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、二段目の遊星回転体として機能する部材である。第2遊星ギヤ24は、第1キャリア23の円筒部23aとリングギヤ26との間に複数介在し、円筒部23aのギヤ部23cとリングギヤ26に対して噛み合うように配置されている。
 第2キャリア25は、二段目の出力回転体として機能する部材である。本実施形態に係る第2キャリア25は、第1キャリア23と同様に、円筒部25aと、円筒部25aから外径方向に突出するフランジ部25bとを有している。ただし、第2キャリア25の円筒部25aの外周面にはギヤ部は設けられていない。その代わりに、第2キャリア25の円筒部25aの外周面には、ねじ軸7を支持する軸受ユニット19のラジアル軸受9が装着されている。第2キャリア25のフランジ部25bには、第2遊星ギヤ24が回転可能に取り付けられている。
 また、第2キャリア25には、ねじ軸7の軸方向一端部が連結されている。本実施形態においては、第2キャリア25の円筒部25aの内周面と、ねじ軸7の一端部側の外周面に、それぞれ軸方向に伸びる複数の凹凸(スプライン)25d,7aが形成されている。これらの凹凸25d,7a同士が嵌合することにより、ねじ軸7と第2キャリア25とが一体回転可能に連結されている。
 続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。
 外部電源から電動モータ2へ電力が供給されると、電動モータ2が正回転又は逆回転することにより、電動モータ2から遊星減速機20(減速機3)へ回転運動が伝達される。すなわち、電動モータ2の回転軸2aが回転すると、その回転軸2aに連結された第1太陽ギヤ21が一体的に回転する。これより、第1太陽ギヤ21と噛み合う各第1遊星ギヤ22が回転を開始する。そして、各第1遊星ギヤ22は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転する。このとき、各第1遊星ギヤ22の公転運動が第1キャリア23の回転運動として出力されることにより、回転が減速される。
 また、第1キャリア23の回転に伴い、第1キャリア23に噛み合う各第2遊星ギヤ24が回転を開始する。これにより、各第2遊星ギヤ24は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転する。このとき、各第2遊星ギヤ24の公転運動が第2キャリア25の回転運動として出力されることにより、回転がさらに減速される。
 上記の如く減速された回転は、減速機3からすべりねじ機構4へ伝達される。すなわち、遊星減速機20の第2キャリア25が回転することにより、すべりねじ機構4のねじ軸7が第2キャリア25と一体的に回転する。ねじ軸7が回転すると、ねじ軸7の回転に伴ってナット8が直線運動する。本実施形態においては、電動モータ2が正回転すると、ナット8が図2中の矢印A1方向に前進し、反対に電動モータ2が逆回転するすると、ナット8が図2中の矢印A2方向に後退する。
 ナット8が前進又は後退すると、ナット8に設けられている突起12が揺動部材11を押し動かし、揺動部材11が図2中の矢印B1方向又は矢印B2方向に揺動又は回転する。そして、揺動部材11と一体的に出力軸14が揺動又は回転することにより、ナット8の直線運動が電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸回り(出力軸14の軸回り)の揺動運動又は回転運動として出力される。本実施形態においては、出力軸14が、電動モータ2の回転軸2aと直交する方向に配置されているため、電動モータ2の回転運動は、電動モータ2の回転軸2aとは直交する軸回りの回転運動として出力される。
 ところで、上記特許文献1に記載されているアクチュエータにおいては、ハウジングが一対のハウジング分割体から成り、電動モータなどの内部部品が一対のハウジング分割体によって挟まれて保持される。ハウジング内における内部部品の位置保持性を確保するには、内部部品がハウジングに対して隙間を介さずに収容されていることが好ましい。しかしながら、部品の組み付け性を確保するため、あるいは部品の寸法公差の影響など、内部部品とハウジングとの間において隙間の発生を回避し難い事情がある。
 同様に、図1及び図2に示す本発明の実施形態に係る電動アクチュエータにおいても、部品の組み付け性を確保するため、ハウジング6の内部空間に余裕を持たせる必要がある。具体的に、本発明の実施形態においては、電動モータ2、モータホルダ16、減速機3、すべりねじ機構4、及び一対の軸受ユニット19が、電動モータ2の軸方向に組み付けられることにより、これらの内部部品の寸法公差が軸方向に積み重なる傾向にあるため、特に電動モータ2の軸方向に寸法の余裕があるようにする必要がある。
 また、本発明の実施形態においては、各ハウジング分割体60の合わせ面のシール性を確保するために、各ハウジング分割体60によってシール部材を圧縮して挟まなければならないことも、ハウジング6と内部部品との間に隙間が生じる要因となる。すなわち、各ハウジング分割体60によってシール部材を圧縮して挟む際に、各ハウジング分割体60の内面が内部部品と干渉すると、シール部材を良好に圧縮してシール性を確保できなくなるため、ハウジング分割体60同士を組み付ける方向(電動モータ2の軸方向とは交差する方向)にも、ハウジング6と内部部品との間に隙間を設けておく必要がある。
 このように、ハウジング内に部品が組み付けられる電動アクチュエータにおいては、部品の組み付け性を確保するため、内部部品とハウジングとの間の隙間を回避し難い事情がある。しかしながら、ハウジングと内部部品との間に隙間が生じることにより、ハウジングに対する内部部品の位置保持性が低下すると、アクチュエータに生じた振動によって内部部品が摩耗したり損傷したりする虞がある。
 そこで、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、内部部品の位置保持性を向上させるため、次のような対策を講じている。以下、本実施形態における内部部品の位置保持性を確保するための構成について説明する。
 図1及び図2に示すように、本実施形態においては、内部部品の位置保持性を確保するため、電動モータ2のモータ端子2b側に、位置保持部材40が設けられている。位置保持部材40は、電動モータ2のすべりねじ機構4側とは反対側の端部に対して軸方向に接触した状態でハウジング6に固定される。
 ここで、上記「電動モータ2のすべりねじ機構4側とは反対側の端部」とは、電動モータ2のうち、回転軸2a及び各モータ端子2bを除くモータ本体部の端部であり、そのモータ本体部の軸方向中央よりもすべりねじ機構4側とは反対側の端部を意味する。本実施形態においては、図1又は図2に示すモータ端子2b側の端面2eが「電動モータ2のすべりねじ機構4側とは反対側の端部」であり、このモータ端子2b側の端面2eに対して位置保持部材40が軸方向に接触している。
 図3は、位置保持部材40及び電動モータ2を含む内部部品の斜視図である。
 図3に示すように、位置保持部材40は、電動モータ2のモータ軸方向の位置を規制する規制部41と、ハウジング6に固定される固定部42とを有している。
 規制部41には、2つの端子挿入孔40aと、1つの軸挿入孔40bとが設けられている。2つの端子挿入孔40aのうち、一方の端子挿入孔40aは、規制部41から固定部42に渡って設けられている。各端子挿入孔40aには、規制部41が電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに接触した状態で、各モータ端子2bが挿入される(図1参照)。一方、軸挿入孔40bには、規制部41が電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに接触した状態で、電動モータ2の回転軸2a及びモータ端子2b側の端面2eから突出する凸部2cが挿入される(図2参照)。この凸部2cは、電動モータ2の回転軸2aを支持する軸受部材が収容される部分である。本実施形態においては、軸挿入孔40bの内径が、電動モータ2の凸部2cの外径とほぼ同じ径に形成されているため、軸挿入孔40bに凸部2cが挿入された状態で、凸部2cと軸挿入孔40bとが嵌合する。
 固定部42には、2つのボルト挿通孔40cが設けられている。各ボルト挿通孔40cは、位置保持部材40をハウジング6に固定するためのボルト39が挿通される孔である(図1又は図2参照)。また、各ボルト挿通孔40cは、一方向に長く伸びる長孔に形成されている。この長孔(ボルト挿通孔40c)は、規制部41が電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに接触又は対向する状態で、電動モータ2の軸方向に伸びるように配置される。従って、ボルト挿通孔40cは、ハウジング6に固定されるボルト39に対して電動モータ2の軸方向に相対的に移動でき、ハウジング6に対する位置保持部材40の固定位置を電動モータ2の軸方向に変更できる。
 続いて、本実施形態における位置保持部材40の設置手順について説明する。
 本実施形態においては、電動モータ2をハウジング6に組み付けてから、位置保持部材40をハウジング6内に設置しようとすると、電動モータ2のモータ端子2b側から突出する回転軸2aが位置保持部材設置の妨げになる。このため、電動モータ2をハウジング6に組み付ける前に、位置保持部材40を電動モータ2のモータ端子2b側に取り付ける必要がある。具体的には、まず、電動モータ2、モータホルダ16、減速機3、すべりねじ機構4、揺動機構5、出力軸14、及び各軸受ユニット19を互いに組み付けて1つの組み付けユニットとし、この組み付けユニットをハウジング6内に組み付ける前に、電動モータ2のモータ端子2b側に位置保持部材40を取り付ける。具体的には、位置保持部材40の各端子挿入孔40aに各モータ端子2bを挿入し、位置保持部材40の軸挿入孔40bに電動モータ2の回転軸2a及び凸部2cを挿入して、位置保持部材40を電動モータ2のモータ端子2b側に取り付ける。
 そして、位置保持部材40が取り付けられた組み付けユニットを、一括してハウジング分割体60内に収容する。そして、位置保持部材40を電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに押し付け、その状態で、位置保持部材40の各ボルト挿通孔40cにそれぞれボルト39を挿通して、位置保持部材40をハウジング分割体60に締め付け固定する。このとき、本実施形態においては、ボルト挿通孔40cが電動モータ2の軸方向に伸びる長孔であるため、ハウジング6に対する位置保持部材40の固定位置を電動モータ2の軸方向に変更可能である。従って、電動モータ2を含む各内部部品の軸方向寸法公差に応じて位置保持部材40の固定位置を変更でき、位置保持部材40を電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに対して確実に接触させることができる。以上のようにして、位置保持部材40の設置が完了する。
 このように、本実施形態においては、位置保持部材40が、電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに対して軸方向に接触した状態でハウジング6に固定されるため、ハウジング6内における電動モータ2の位置保持性が向上する。すなわち、位置保持部材40によって電動モータ2の軸方向変位が規制されるので、電動モータ2の軸方向位置が保持される。さらに、本実施形態においては、上述のように、位置保持部材40を電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに押し付けた際に、位置保持部材40側とは反対側(図2における右端側)において、一方の軸受ユニット19がハウジング6の内壁面に対して突き当れられる。このため、電動モータ2から図2における右端の軸受ユニット19までの各内部部品同士の間の軸方向のガタつきも解消される。そして、この状態で位置保持部材40がハウジング6に固定されることにより、各内部部品は、軸方向のガタつきが解消された状態で位置保持される。
 また、位置保持部材40と電動モータ2との接触箇所で生じる摩擦力によって、電動モータ2の径方向の振れ(変位)も規制される。これにより、電動モータ2の軸方向の変位に加え、モータ端子2b側における径方向の振動も低減できる。さらに、本実施形態においては、電動モータ2の凸部2cが位置保持部材40の軸挿入孔40bに嵌合しているため、これらの嵌合によっても電動モータ2の径方向の振れ(変位)が規制される。
 以上のように、本実施形態においては、位置保持部材40によって電動モータ2を含む各内部部品の位置保持性が向上する。特に、電動モータ2のモータ端子2b側においては、位置保持部材40によって電動モータ2の振動が低減される。これにより、振動に伴う内部部品の摩耗又は損傷、モータ端子2bとリード線32との接続部の損傷、及び、リード線32の断線などの虞を低減できるようになる。従って、本実施形態に係る構成によれば、断線などによる導通不良の虞、及び、内部部品の摩耗又は損傷の虞が少なく、信頼性の高い電動アクチュエータを提供できるようになる。
 続いて、上述の実施形態(第1実施形態)とは異なる本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、主に異なる部分について説明し、その他の部分については基本的に上述の実施形態と同じ構成であるので説明を省略する。
 図4及び図5に、本発明の第2実施形態に係る電動アクチュエータの構成を示す。
 図5に示すように、第2実施形態に係る電動アクチュエータ1は、バスバー51を保持するバスバーホルダ50を備えている。バスバー51は、電動モータ2に電力を供給するための帯状又は板状の導電部材である。バスバーホルダ50は、内包するバスバー51との間での絶縁性を確保するため、樹脂などの絶縁材料によって構成される。本実施形態においては、2本のバスバー51がバスバーホルダ50内に収容されている。なお、バスバーホルダ50は、各バスバー51を収容せず、各バスバー51を外部に露出させた状態で保持する構成であってもよい。
 また、バスバーホルダ50には、位置保持部材40の各端子挿入孔40aに対して嵌合する2つの嵌合凸部50aが設けられている。各嵌合凸部50aが位置保持部材40の各端子挿入孔40aに挿入されて嵌合することにより、バスバーホルダ50は位置保持部材40に対して取り付けられる(図4参照)。さらに、バスバーホルダ50は、位置保持部材40に対して固定部材としての2つのボルト49によって固定される。このため、バスバーホルダ50には、各ボルト49を挿通するための2つのボルト挿通孔50bが設けられ、位置保持部材40には各ボルト49を締め付け固定するための2つのねじ孔40dが設けられている。
 また、各嵌合凸部50aの先端面(開口部)には、各バスバー51の一端部が配置されている。従って、位置保持部材40の端子挿入孔40aにモータ端子2bが挿入された状態で、バスバーホルダ50の嵌合凸部50aが端子挿入孔40aに挿入されると、バスバー51の一端部がモータ端子2bに接続される。また、バスバーホルダ50には、電動モータ2の回転軸2aが挿入される軸挿入孔50cが設けられている。
 また、バスバーホルダ50には、各バスバー51と各基板端子31(図4参照)とを接続する2本のリード線32が設けられている。各リード線32のうち、その一端部を含む一部分は、バスバーホルダ50内に収容され、バスバー51の他端部(モータ端子2bに接続される端部とは反対の端部)に接続されている。また、バスバーホルダ50から外部へ露出する各リード線32の端部には、基板端子31に接続される接続端子33が設けられている。
 このように、本発明の第2実施形態においては、位置保持部材40に対してバスバーホルダ50が取り付けられることにより、モータ端子2bに対するバスバー51の相対的位置を保持できる。すなわち、電動モータ2の位置を保持する位置保持部材40に対してバスバーホルダ50が取り付けられることにより、モータ端子2bに対するバスバー51の相対的位置が保持される。このため、モータ端子2bとバスバー51との接続状態を安定して維持できる。また、モータ端子2bに接続される部材としてバスバー51を用いることにより、モータ端子2bを回路基板30(基板端子31)などに接続するためのリード線の長さを短くできる。これにより、振動に伴うリード線の振れを抑制でき、リード線の摩耗又は断線の虞を低減できる。
 さらに、本発明の第2実施形態においては、モータ端子2bが配置される位置保持部材40の端子挿入孔40aに対して、バスバーホルダ50の嵌合凸部50aを挿入するだけで、各バスバー51を各モータ端子2bに対して簡単に接続できる。このため、溶接などの接続作業が不要になり、接続作業性が向上する。また、溶接を行う場合に懸念される、溶接箇所の劣化又は損傷に伴う導通不良も回避できるので、信頼性が向上する。
 また、図6に示す本発明の第3実施形態のように、位置保持部材40とバスバーホルダ50とを一体にし、位置保持部材40が、バスバーホルダ50としての機能を兼ねてもよい。この場合、位置保持部材40とバスバーホルダ50とを組み付ける作業が不要になるため、組み付け作業を簡略化できる。
 バスバーホルダ50と位置保持部材40とが一体である場合は、内包するバスバー51との間での絶縁性を確保するため、位置保持部材40(バスバーホルダ50)は樹脂などの絶縁材料によって構成される。一方、バスバーホルダ50と位置保持部材40とが別体である場合、位置保持部材40の材料として鉄系などの金属材料を用いてもよい。
 図7は、本発明の第4実施形態に係るバスバーホルダ50の斜視図である。
 図7に示すバスバーホルダ50には、リード線32に設けられた図示しない接続端子を着脱可能な2つの端子取付部50dが設けられている。すなわち、本実施形態においては、上述の各実施形態とは異なり、バスバーホルダ50に対してリード線32が着脱可能に構成されている。それ以外の部分は、上述の実施形態と同じ構成である。各端子取付部50d(開口部)には、バスバー51の一端部(モータ端子2bに接続される端部とは反対の端部)が配置されている。このため、リード線32の端部が端子取付部50dに挿入されて取り付けられると、リード線32がバスバー51に接続される。
 図8は、本発明の第5実施形態に係るバスバーホルダ50の斜視図である。
 図8に示すバスバーホルダ50は、嵌合凸部50aなどが設けられたホルダ本体部53と、ホルダ本体部53から各基板端子31(図1又は図2参照)の近傍まで伸びる延伸部54とを有している。そして、延伸部54には、各基板端子31に接続される2つの接続端子52が設けられている。各バスバー51は、各嵌合凸部50aの開口部からバスバーホルダ50内を通り各接続端子52まで連続して設けられている。
 この場合、バスバーホルダ50がモータ端子2bから基板端子31の近傍まで伸びているので、リード線32を介さずにモータ端子2bと基板端子31とを接続できる。これにより、リード線32を省略できるので、リード線32が振れることによる接続部の損傷又は劣化などの虞を回避できる。一方、リード線32を用いる上述の各実施形態においては、内部部品の組み付け誤差などによりモータ端子2bと基板端子31との相対的位置が変化しても、リード線32は取り回しの自由度が高いので基板端子31に対する接続を良好に行える。従って、位置保持部材40の固定位置を電動モータ2の軸方向に変化させた場合も、モータ端子2bと基板端子31と間の電気的な接続を良好に行える。
 以上、本発明の各実施形態においては、電動アクチュエータが、電動モータの位置を保持する位置保持部材40を備えることにより、ハウジングに対する電動モータの位置保持性が向上し、電動モータの振動を低減できる。これにより、振動に伴う内部部品の摩耗又は損傷、モータ端子とリード線との接続部の損傷、及び、リード線の断線などの虞を低減でき、信頼性の高い電動アクチュエータを提供できるようになる。
 なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
 例えば、電動モータの回転を減速する減速機は、上記のような二段の遊星減速機に限らず、一段の遊星減速機であってもよい。さらに、減速機は、ギヤを介して駆動力を伝達する遊星ギヤ減速機に限らず、ローラを介して駆動力を伝達する、いわゆるトラクションドライブ式の遊星減速機などであってもよい。
 また、電動モータの回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構は、上記のようなすべりねじ機構に限らず、ボールねじ機構などであってもよい。また、第1の運動変換機構の直線運動を電動モータの軸方向とは異なる軸回りの揺動運動又は回転運動に変換する第2の運動変換機構は、上記のような揺動機構に限らず、ラックアンドピニオン機構などであってもよい。
 また、本発明に係る電動アクチュエータは、減速機及び第2の運動変換機構の少なくとも一方を有しないものであってもよい。
 続いて、内部部品の位置保持性の向上を図れる電動アクチュエータのさらに別の実施形態について説明する。
 図9は、本発明の第6実施形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す斜視図、図10は、本実施形態に係る電動アクチュエータの断面図である。
 図9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、電動モータ2と、減速機3と、すべりねじ機構4と、揺動機構5と、出力軸14と、回路基板30と、ハウジング6などを備えている。
 ハウジング6は、電動モータ2、減速機3、すべりねじ機構4、揺動機構5、出力軸14、回路基板30などの各種内部部品を収容する外装部材である。本実施形態においては、ハウジング6が、2つのハウジング分割体60によって構成されている。ハウジング分割体60同士は、それぞれの合わせ面間にシール部材(図示省略)を介して組み付けられる。これにより、ハウジング6の内部空間が密閉され、ハウジング6内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体60の合わせ面(図10におけるクロスハッチング部分)が段差の無い平面である場合は、組み付け時に、ハウジング分割体60の合わせ面同士の間において多少の位置ずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。ハウジング6を密閉するシール部材は、Oリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、又はメタルガスケットなどの固体のシール材でもよいし、液状ガスケットなどの液体のシール部材でもよい。
 電動モータ2は、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータなどの小型のDCモータである。電動モータ2は、電動モータ2と減速機3との間に配置されるモータホルダ16によって保持される。本実施形態においては、電動モータ2とモータホルダ16とが、固定部材としての複数のボルト17(図10参照)によって固定される。また、電動モータ2の減速機3側とは反対側の端部には、一対のモータ端子2b(図9参照)が突出している。各モータ端子2bは、リード線32を介して回路基板30が有する一対の基板端子31に接続されている。
 回路基板30は、電動モータ2の駆動を制御する制御基板である。回路基板30には、外部電源から電動モータ2への電力供給のON/OFFと給電回路の切り換えを行うスイッチング素子(図示省略)が設けられている。スイッチング素子が図示しない制御部からの信号に基づいて給電回路の切り換えを行うことにより、電動モータ2が正回転したり逆回転したりする。
 すべりねじ機構4は、減速機3を介して伝達された電動モータ2の回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構である。図10に示すように、すべりねじ機構4は、回転部材としてのねじ軸7と、直動部材としてのナット8とを有している。ねじ軸7の外周面とナット8の内周面には、互いに螺合するねじ溝が形成されている。このため、ねじ軸7が回転すると、これに伴ってナット8がねじ軸7の軸方向へ直線運動する。また、ねじ軸7の軸方向両端部は、一対の軸受ユニット19によって回転可能に支持されている。各軸受ユニット19は、ラジアル軸受9と、スラスト軸受10と、これらを保持する軸受ホルダ18とを有している。
 揺動機構5は、すべりねじ機構4の直線運動を電動モータ2の軸方向とは異なる軸回りの揺動運動又は回転運動に変換する第2の運動変換機構である。図9に示すように、揺動機構5は、出力軸14に設けられた揺動部材11と、すべりねじ機構4のナット8に設けられた円柱状の突起12とを有している。本実施形態においては、突起12及び揺動部材11が、それぞれナット8を挟んで両側に1つずつ設けられている。揺動部材11は、出力軸14に対して一体的に取り付けられている。従って、揺動部材11が揺動又は回転すると、揺動部材11と一緒に出力軸14も揺動又は回転する。突起12は、揺動部材11とナット8とを連動可能に連結する連結部である。突起12は、揺動部材11に設けられた長孔11c内に挿入されている。
 出力軸14には、内周面に複数の凹凸(スプライン)が形成された連結孔14aが設けられている。この連結孔14aは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔である。操作軸が連結孔14aに挿入されて、操作軸と連結孔14aがスプライン嵌合することにより、操作軸と出力軸14が一体的に回転可能に連結される。
 減速機3は、電動モータ2の回転を減速する減速機構である。本実施形態では、減速機3として二段の遊星減速機20が用いられている。具体的に、遊星減速機20は、図10に示すように、第1太陽ギヤ21と、第1遊星ギヤ22と、第1キャリア23と、第2遊星ギヤ24と、第2キャリア25と、リングギヤ26とを有している。
 リングギヤ26は、内周面に複数の歯を有する環状の内歯車であり、第1遊星ギヤ22及び第2遊星ギヤ24を案内する一段目及び二段目の軌道リングとして機能する部材である。リングギヤ26のうち、第1遊星ギヤ22と噛み合う部分が一段目の軌道リングとして機能する部分であり、第2遊星ギヤ24と噛み合う部分が二段目の軌道リングとして機能する部分である。なお、一段目の軌道リングと二段目の軌道リングは、別体であってもよい。
 第1太陽ギヤ21は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、電動モータ2からの駆動力が入力される一段目の入力回転体として機能する部材である。第1太陽ギヤ21は、電動モータ2の回転軸2aに取り付けられている。電動モータ2が回転すると、第1太陽ギヤ21も電動モータ2の回転軸2aと一緒に回転する。
 第1遊星ギヤ22は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、一段目の遊星回転体として機能する部材である。第1遊星ギヤ22は、第1太陽ギヤ21とリングギヤ26との間に複数介在し、第1太陽ギヤ21とリングギヤ26に対して噛み合うように配置されている。また、各第1遊星ギヤ22は、第1キャリア23に回転可能に取り付けられている。
 第1キャリア23は、一段目の出力回転体及び二段目の入力回転体を兼ねる部材である。本実施形態においては、第1キャリア23が、円筒部23aと、円筒部23aから外径方向に突出するフランジ部23bとを有している。フランジ部23bには、第1遊星ギヤ22が回転可能に取り付けられている。円筒部23aには、第2遊星ギヤ24と噛み合うギヤ部23cが設けられている。なお、一段目の出力回転体として機能する部分(フランジ部23b)と、二段目の入力回転体として機能する部分(円筒部23a)は別体であってもよい。
 また、本実施形態においては、第1キャリア23の径方向の位置ずれ(振れ)を防止するため、第1キャリア23の円筒部23a内に電動モータ2の回転軸2aが挿入されている。すなわち、本実施形態において、電動モータ2の回転軸2aは、第1キャリア23を回転可能に支持する軸受としての役割も兼ねる。
 第2遊星ギヤ24は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、二段目の遊星回転体として機能する部材である。第2遊星ギヤ24は、第1キャリア23の円筒部23aとリングギヤ26との間に複数介在し、円筒部23aのギヤ部23cとリングギヤ26に対して噛み合うように配置されている。
 第2キャリア25は、二段目の出力回転体として機能する部材である。本実施形態に係る第2キャリア25は、第1キャリア23と同様に、円筒部25aと、円筒部25aから外径方向に突出するフランジ部25bとを有している。ただし、第2キャリア25の円筒部25aの外周面にはギヤ部は設けられていない。その代わりに、第2キャリア25の円筒部25aの外周面には、ねじ軸7を支持する軸受ユニット19のラジアル軸受9が装着されている。第2キャリア25のフランジ部25bには、第2遊星ギヤ24が回転可能に取り付けられている。
 また、第2キャリア25には、ねじ軸7の軸方向一端部が連結されている。本実施形態においては、第2キャリア25の円筒部25aの内周面と、ねじ軸7の一端部側の外周面に、それぞれ軸方向に伸びる複数の凹凸(スプライン)25d,7aが形成されている。これらの凹凸25d,7a同士が嵌合することにより、ねじ軸7と第2キャリア25とが一体回転可能に連結されている。
 続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。
 外部電源から電動モータ2へ電力が供給されると、電動モータ2が正回転又は逆回転することにより、電動モータ2から遊星減速機20(減速機3)へ回転運動が伝達される。すなわち、電動モータ2の回転軸2aが回転すると、その回転軸2aに連結された第1太陽ギヤ21が一体的に回転する。これより、第1太陽ギヤ21と噛み合う各第1遊星ギヤ22が回転を開始する。そして、各第1遊星ギヤ22は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転する。このとき、各第1遊星ギヤ22の公転運動が第1キャリア23の回転運動として出力されることにより、回転が減速される。
 また、第1キャリア23の回転に伴い、第1キャリア23に噛み合う各第2遊星ギヤ24が回転を開始する。これにより、各第2遊星ギヤ24は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転する。このとき、各第2遊星ギヤ24の公転運動が第2キャリア25の回転運動として出力されることにより、回転がさらに減速される。
 上記の如く減速された回転は、減速機3からすべりねじ機構4へ伝達される。すなわち、遊星減速機20の第2キャリア25が回転することにより、すべりねじ機構4のねじ軸7が第2キャリア25と一体的に回転する。ねじ軸7が回転すると、ねじ軸7の回転に伴ってナット8が直線運動する。本実施形態においては、電動モータ2が正回転すると、ナット8が図10中の矢印A1方向に前進し、反対に電動モータ2が逆回転するすると、ナット8が図10中の矢印A2方向に後退する。
 ナット8が前進又は後退すると、ナット8に設けられている突起12が揺動部材11を押し動かし、揺動部材11が図10中の矢印B1方向又は矢印B2方向に揺動又は回転する。そして、揺動部材11と一体的に出力軸14が揺動又は回転することにより、ナット8の直線運動が電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸回り(出力軸14の軸回り)の揺動運動又は回転運動として出力される。本実施形態においては、出力軸14が、電動モータ2の回転軸2aと直交する方向に配置されているため、電動モータ2の回転運動は、電動モータ2の回転軸2aとは直交する軸回りの回転運動として出力される。
 ところで、車載用電動アクチュエータなど、振動環境下において使用される電動アクチュエータにおいては、ハウジング内に収容される内部部品の位置保持性の確保が重要になる。しかしながら、上述のように、ハウジングは、部品の組み付け性又は部品の寸法公差などを考慮して、内部空間に余裕があるように設計されるのが一般的である。
 特に、本実施形態に係る電動アクチュエータのように、電動モータ2、モータホルダ16、減速機3、すべりねじ機構4、及び一対の軸受ユニット19が、電動モータ2の軸方向に組み付けられる構成においては、各内部部品の寸法公差が軸方向に積み重なる傾向にあるため、ハウジング6の内部空間が電動モータ2の軸方向に余裕をもつようにする必要がある。
 また、本実施形態のように、ハウジング6が2つのハウジング分割体60から成る電動アクチュエータにおいては、各ハウジング分割体60の合わせ面のシール性を確保するために、各ハウジング分割体60によってシール部材を圧縮して挟まなければならない。その際、各ハウジング分割体60の内面が内部部品と干渉すると、シール部材を良好に圧縮してシール性を確保できなくなる虞がある。そのため、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、ハウジング分割体60同士を組み付ける方向(電動モータ2の軸方向とは交差する方向)にも、ハウジング6と内部部品との間に隙間を設けておく必要がある。
 このように、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、内部部品の組み付け性とハウジングのシール性を確保するために、内部部品とハウジングとの間に、モータ軸方向及びこれとは交差する方向の隙間を確保しなければならない事情がある。しかしながら一方で、ハウジングと内部部品との間に隙間が生じると、ハウジングに対する内部部品の位置保持性が低下する懸念がある。
 そこで、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、内部部品の位置保持性を向上させるため、次のような対策を講じている。以下、本実施形態における内部部品の位置保持性を確保するための構成について説明する。
 図9及び図10に示すように、本実施形態においては、内部部品の位置保持性を確保するため、電動モータ2のモータ端子2b側に、位置保持部材としての弾性部材44が設けられている。本実施形態においては、弾性部材44としてコイルばねが用いられている。弾性部材44は、電動モータ2のすべりねじ機構4側とは反対側の端部とこれに対向するハウジング6の内面との間に配置されている。
 ここで、上記「電動モータ2のすべりねじ機構4側とは反対側の端部」とは、電動モータ2のうち、回転軸2a及び各モータ端子2bを除くモータ本体部の端部であり、そのモータ本体部の軸方向中央よりもすべりねじ機構4側とは反対側の端部を意味する。本実施形態においては、図9又は図10に示すモータ端子2b側の端面2eが「電動モータ2のすべりねじ機構4側とは反対側の端部」であり、このモータ端子2b側の端面2eとハウジング6の内面との間に、弾性部材44が配置されている。
 また、弾性部材44は、電動モータ2に設けられた凸部2cとハウジング6に設けられた凹部6aのそれぞれに対して嵌合するように配置されている。この凸部2cは、電動モータ2の回転軸2aを支持する軸受部材が収容される部分である。これにより、電動モータ2及びハウジング6に対する弾性部材44の位置ずれが防止される。
 また、弾性部材44は、電動モータ2とハウジング6との間において電動モータ2の軸方向に圧縮された状態で配置されている。これにより、電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eは、弾性部材44によってすべりねじ機構4側の軸方向へ付勢されている。
 このように、本実施形態においては、電動モータ2が弾性部材44によってすべりねじ機構4側の軸方向へ付勢されているため、電動モータ2の位置保持性が向上する。すなわち、電動モータ2がすべりねじ機構4側の軸方向へ付勢されていることにより、電動モータ2の軸方向の変位が規制される。さらに、本実施形態においては、弾性部材44の付勢力によって、電動モータ2から図10における右端の軸受ユニット19までの各内部部品がハウジング6の内壁面へ押し付けられる。このため、各内部部品同士の間の軸方向のガタつきが解消され、各内部部品は、軸方向のガタつきが解消された状態で位置保持される。
 また、弾性部材44の付勢力によって、電動モータ2の径方向の振れ(変位)も規制される。これにより、電動モータ2の軸方向の変位に加え、モータ端子2b側における径方向の振動も低減できる。さらに、本実施形態においては、弾性部材44と電動モータ2の凸部2cとが嵌合しているため、これらの嵌合によっても電動モータ2の径方向の振れ(変位)が規制される。
 以上のように、本実施形態においては、弾性部材44によって電動モータ2を含む各内部部品の位置保持性が向上する。特に、電動モータ2のモータ端子2b側においては、弾性部材44の付勢力によって電動モータ2の振動が効果的に低減される。これにより、振動に伴う内部部品の摩耗又は損傷、モータ端子2bとリード線32との接続部の損傷、及び、リード線32の断線などの虞を低減できるようになる。従って、本実施形態に係る構成によれば、断線などによる導通不良の虞、及び、内部部品の摩耗又は損傷の虞が少なく、信頼性の高い電動アクチュエータを提供できるようになる。
 続いて、上述の実施形態(第6実施形態)とは異なる実施形態について説明する。なお、以下の説明では、主に異なる部分について説明し、その他の部分については基本的に上述の実施形態と同じ構成であるので説明を省略する。
 図11に、本発明の第7実施形態の構成を示す。
 図11に示すように、第3実施形態に係る電動アクチュエータ1においては、弾性部材44が上述の実施形態に係る弾性部材よりも軸方向に短く、弾性部材44と電動モータ2との間にスペーサ部材45が介在している。スペーサ部材45は、弾性部材44よりも剛性の高い部材である。このため、本実施形態においては、電動モータ2が、スペーサ部材45を介して弾性部材44によってすべりねじ機構4側(図11における右側)へ付勢されている。
 図12に示すように、本実施形態に係るスペーサ部材45は、円筒状に形成されている。なお、スペーサ部材45は円筒状以外の形状であってもよい。スペーサ部材45の一端部には、電動モータ2の凸部2cの外周面と嵌合する嵌合凹部45aが設けられている。一方、スペーサ部材45の他端部には、弾性部材44(コイルばね)の内周面と嵌合する嵌合凸部45bが設けられている。また、嵌合凸部45bに代えて、弾性部材44の外周面と嵌合する嵌合凹部が設けられていてもよい。
 このように、本発明の第2実施形態においては、弾性部材44と電動モータ2との間にスペーサ部材45が介在しているため、弾性部材44を軸方向に短くできる。これにより、弾性部材44が座屈しにくくなり、弾性部材44の姿勢が安定するので、電動モータ2を含む各内部部品の位置保持性がより一層向上する。本実施形態において用いられる弾性部材44としては、軸方向に短いコイルばね以外に、皿ばね又はウェーブワッシャなどであってもよい。
 図13に、本発明の第8実施形態の構成を示す。
 図13に示すように、本発明の第8実施形態に係る電動アクチュエータ1は、弾性部材44の一端部を支持する支持部材46を備えている。支持部材46は、弾性部材44の電動モータ2側とは反対側の端部に対して軸方向に接触した状態で、ハウジング6に固定される。
 支持部材46は、弾性部材44の一端部を支持する支持部47と、ハウジング6に固定される固定部48とを有している。支持部47には、電動モータ2の回転軸2aが挿入される軸挿入孔46bが設けられている。一方、固定部48には、2つのボルト挿通孔46aが設けられている。各ボルト挿通孔46aには、支持部材46をハウジング6に固定するためのボルト59が挿通される。また、各ボルト挿通孔46aは、一方向に長く伸びる長孔に形成されている。この長孔(ボルト挿通孔46a)は、支持部47が電動モータ2のモータ端子2b側の端面2eに対向する状態で、電動モータ2の軸方向に伸びるように配置される。従って、ボルト挿通孔46aは、ハウジング6に固定されるボルト59に対して電動モータ2の軸方向に相対的に移動でき、ハウジング6に対する支持部材46の固定位置を電動モータ2の軸方向に変更できる。
 このように、本発明の第8実施形態においては、支持部材46の固定位置を電動モータ2の軸方向に変更できるので、その固定位置の変更により弾性部材44の付勢力を調整できる。すなわち、支持部材46の固定位置を電動モータ2の軸方向に変更することにより、弾性部材44の軸方向の圧縮量を変更でき、弾性部材44の付勢力を調整できる。これにより、電動モータ2に付与される振動の大きさなどに応じて、弾性部材44の付勢力を適切な値に設定でき、電動モータ2の振動を低減しつつ、電動モータ2を含む各内部部品の位置を良好に保持できる。
 図14に、本発明の第9実施形態の構成を示す。
 図14に示す第9実施形態に係る電動アクチュエータ1は、電動モータ2と弾性部材44との間に、バスバー51を保持するバスバーホルダ50が設けられている。すなわち、本実施形態においては、電動モータ2が、バスバーホルダ50を介して弾性部材44によってすべりねじ機構4側(図14における右側)へ付勢されている。
 バスバー51は、電動モータ2のモータ端子2bと基板端子31とを電気的に接続し、電動モータ2に電力を供給するための帯状又は板状の導電部材である。バスバーホルダ50は、内包するバスバー51との間での絶縁性を確保するため、樹脂などの絶縁材料によって構成される。本実施形態においては、2本のバスバー51がバスバーホルダ50内に収容されている。なお、バスバーホルダ50は、各バスバー51を収容せず、各バスバー51を外部に露出させた状態で保持する構成であってもよい。
 バスバーホルダ50には、電動モータ2の回転軸2aが挿入される軸挿入孔50fと、電動モータ2の各モータ端子2bが挿入される2つの端子挿入孔50eとが設けられている。また、各端子挿入孔50e内には、各バスバー51の一端部が配置されている。このため、図14に示すように、バスバーホルダ50の各端子挿入孔50e内に各モータ端子2bが挿入されると、各モータ端子2bが各バスバー51の一端部に接続される。
 このように、本発明の第9実施形態においては、モータ端子2bをバスバーホルダ50の端子挿入孔50eに挿入するだけで、モータ端子2bとバスバー51とを簡単に接続できる。このため、溶接などの接続作業が不要になり、接続作業性が向上する。また、溶接を行う場合に懸念される、溶接箇所の劣化又は損傷に伴う導通不良も回避できるので、信頼性が向上する。また、本実施形態においては、弾性部材44によってバスバーホルダ50が電動モータ2に対して軸方向に押し付けられ、バスバーホルダ50の位置が保持されるため、バスバー51とモータ端子2bとの接続状態も良好に維持できる。
 また、本実施形態においては、モータ端子2bに接続される部材としてバスバー51が用いられることにより、モータ端子2bを回路基板30(基板端子31)などに接続するためのリード線の長さを短くできる。これにより、振動に伴うリード線の振れを抑制でき、リード線の摩耗又は断線の虞を低減できる。なお、バスバー51のモータ端子2b側の端部とは反対側の端部は、基板端子31に対して、直接接続されてもよいし、リード線などを介して接続されてもよい。
 さらに、図15に示す本発明の第10実施形態のように、弾性部材44とバスバーホルダ50との間に、スペーサ部材45を介在させてもよい。この場合、電動モータ2は、スペーサ部材45とバスバーホルダ50とを介して弾性部材44によってすべりねじ機構4側(図7における右側)へ付勢される。その他の部分は、図14に示す第9実施形態の構成と同じである。
 本実施形態に係るスペーサ部材45は、基本的に図11に示す上述のスペーサ部材と同じ機能を有する部材である。従って、弾性部材44とバスバーホルダ50との間にスペーサ部材45が介在していることにより、図11に示す第7実施形態と同様に、弾性部材44を軸方向に短くできる。これにより、弾性部材44が座屈しにくくなり、弾性部材44の姿勢が安定するので、電動モータ2を含む各内部部品の位置保持性がより一層向上する。
 また、図16に示す本発明の第11実施形態のように、バスバーホルダ50とスペーサ部材45とを、インサート成型などにより分離しない一体部品としてもよい。この場合、部品点数が減るため、部品の組み付け作業を簡略化できる。その他の部分は、図15に示す第10実施形態の構成と同じである。
 以上、本発明の各実施形態においては、電動アクチュエータが、電動モータの位置を保持する弾性部材を備えることにより、ハウジングに対する電動モータの位置保持性が向上し、電動モータの振動を低減できる。これにより、振動に伴う内部部品の摩耗又は損傷、モータ端子とリード線との接続部の損傷、及び、リード線の断線などの虞を低減でき、信頼性の高い電動アクチュエータを提供できるようになる。
 なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
 例えば、電動モータの回転を減速する減速機は、上記のような二段の遊星減速機に限らず、一段の遊星減速機であってもよい。さらに、減速機は、ギヤを介して駆動力を伝達する遊星ギヤ減速機に限らず、ローラを介して駆動力を伝達する、いわゆるトラクションドライブ式の遊星減速機などであってもよい。
 また、電動モータの回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構は、上記のようなすべりねじ機構に限らず、ボールねじ機構などであってもよい。また、第1の運動変換機構の直線運動を電動モータの軸方向とは異なる軸回りの揺動運動又は回転運動に変換する第2の運動変換機構は、上記のような揺動機構に限らず、ラックアンドピニオン機構などであってもよい。
 また、本発明に係る電動アクチュエータは、減速機及び第2の運動変換機構の少なくとも一方を有しないものであってもよい。
 続いて、すべりねじ機構4のナット8に設けられた突起12の脱落を防止できる実施形態について説明する。
 図55に示す上記特許文献1のように、ねじ軸の回転運動により直動部材を直線運動させ、突起が揺動部材を押し動かす構成においては、突起が揺動部材を押し動かす際に、突起が揺動部材からその反力を受けることになる。つまり、突起が、直動部材が直線運動する方向とは逆方向の力を受けることになる。そして、電動モータの駆動を繰り返すと、突起が直動部材の移動方向とは逆方向で、直動部材の移動方向の両方向(図55の左方向および右方向)へ、交互に繰り返し加圧されることになる。これにより、突起が直動部材から抜け出す方向の力を受け、電動アクチュエータの駆動時間が増加するに伴って、突起を構成する部材が直動部材から徐々に抜け出て、最終的に抜け落ちてしまう虞がある。
 そこで、次に説明する本実施形態においては、突起の脱落を防止できる電動アクチュエータの構成を提案する。
 図17は、本発明の第12実施形態に係る電動アクチュエータの斜視図、図18は、本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
 図17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、電動モータ2と、電動モータ2の回転を減速して出力する減速機3と、減速機3から出力された回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構としてのすべりねじ機構4と、すべりねじ機構4から出力された直線運動を電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構としての揺動機構5と、これらを収容するハウジング6とを主に備えている。
 本実施形態では、電動モータ2として、ブラシ付きモータやブラシレスモータなどの小型のモータを用いている。電動モータ2は、ハウジング6内に設けられたスイッチング素子であるリレー回路(図示省略)などを介して外部の電源(図示省略)に接続されている。電動モータ2の軸方向一端部側(減速機3側)には、電動モータ2を保持するモータホルダ16が設けられている。モータホルダ16は、ハウジング6に組み付けられている。これにより、電動モータ2は、モータホルダ16を介してハウジング6に支持されている。また、モータホルダ16と電動モータ2は、固定部材としての複数のボルト17(図18参照)によって固定されている。
 ハウジング6は、2つのハウジング分割体60が組み付けられて構成される。図17では、2つのハウジング分割体60の一方が他方に対して取り外された状態を示す。ハウジング分割体60同士は、その合わせ面間にシール部材(図示省略)を介して組み付けられることで、ハウジング6の内部空間が密閉され、ハウジング6内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体60の合わせ面を、電動モータ2の回転軸2aと平行な(段差の無い)平面とすることで、組み付け時に、ハウジング分割体60の合わせ面同士の間で多少のずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。シール部材としては、Oリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、メタルガスケットなどの固体のシール材、あるいは、液状ガスケットなどの液体のシール部材を採用することができる。
 図18に示すように、すべりねじ機構4は、回転部材としてのねじ軸7と、直動部材としてのナット8とを有している。ナット8は、ねじ軸7の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する。ねじ軸7の外周面とナット8の内周面には、それぞれねじ溝が形成されており、これらのねじ軸が直接螺合している。なお、第1の運動変換機構として、ねじ軸(回転部材)とナット(直動部材)との間に複数のボールを介在させたボールねじ機構を用いてもよい。ねじ軸7は、その回転軸方向の両端部で、それぞれラジアル軸受9とスラスト軸受10を介してハウジング6に対して回転可能に支持されている。また、ねじ軸7の一端部側と他端部側に配置される二組のラジアル軸受9およびスラスト軸受10は、それぞれハウジング6に組み付けられる軸受ホルダ18によって保持されている。
 揺動機構5は、円筒状の出力軸14と、出力軸14に取り付けられる揺動部材11とを備えている。出力軸14は、ラジアル軸受15(図17参照)を介して、ハウジング6に回転可能に支持されている。揺動部材11は、出力軸14の軸方向の両端部側にそれぞれ取り付けられており、出力軸14を中心として出力軸14と一体的に揺動可能(回転可能)に構成されている。また、出力軸14には、内周面に複数の凹凸(スプライン)が形成された連結孔14aが設けられている。この連結孔14aは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔である。操作軸が連結孔14aに挿入されてスプライン嵌合することにより、操作軸は出力軸14と一体的に回転可能に連結される。また、揺動部材11には、図17に示す下端側で開口するスリット状の、凹部としての長孔11cが設けられる。この長孔11cには、ナット8から突出する円柱状の突起12が挿入されている。これにより、ナット8と揺動部材11とが突起12を介して連動可能に構成されている。また、本実施形態では、突起12がナット8の互いに反対側の面にそれぞれ設けられており、これに対応して長孔11cを有する揺動部材11もナット8を挟んで両側に設けられている。
 減速機3は、電動モータ2とすべりねじ機構4との間に配置されている。本実施形態では、減速機3として二段の遊星減速機20を用いている。具体的に、遊星減速機20は、図18に示すように、一段目の入力回転体としての第1太陽ギヤ21と、一段目の遊星回転体としての複数の第1遊星ギヤ22と、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねる第1キャリア23と、二段目の遊星回転体としての複数の第2遊星ギヤ24と、二段目の出力回転体としての第2キャリア25と、一段目および二段目の軌道リングを兼ねるリングギヤ26とを備えている。
 第1太陽ギヤ21は、電動モータ2の回転軸2aに対してこれと一体的に回転するように取り付けられている。リングギヤ26は、第1太陽ギヤ21の外周に配置され、ハウジング6に対して回転しないように組み付けられている。第1遊星ギヤ22は、第1太陽ギヤ21の周方向に複数設けられる。各第1遊星ギヤ22は第1太陽ギヤ21とリングギヤ26との間に介在し、それぞれに対して噛み合うように配置されている。また、各第1遊星ギヤ22は、第1キャリア23の円筒部23aから外径方向に突出するフランジ部23bに回転可能に取り付けられている。第1キャリア23の円筒部23aの外周面には、複数の歯が周方向に並ぶギヤ部23cが設けられている。また、第1キャリア23の円筒部23aの内周には、電動モータ2の回転軸2aが相対的に回転可能な状態で挿入されている。第1キャリア23のギヤ部23cとリングギヤ26との間には、これらと噛み合う複数の第2遊星ギヤ24が配置されている。各第2遊星ギヤ24は、第2キャリア25の円筒部25aから外径方向に突出するフランジ部25bに回転可能に取り付けられている。また、第2キャリア25は、上記ねじ軸7の一端部側が挿入されている。第2キャリア25の円筒部25aの内周面と、ねじ軸7の一端部側の外周面には、それぞれ軸方向に伸びる複数の凹凸(スプライン)25d,7aが形成されており、これらの凹凸25d,7a同士がスプライン嵌合することにより、ねじ軸7は第2キャリア25に対して軸方向に移動可能で、かつ、周方向に一体的に回転可能に連結されている。また、第2キャリア25の円筒部25aの外周面には、ねじ軸7の一端部側を支持する一方のラジアル軸受9が配置されている。
 ここで、本実施形態では、第1キャリア23が、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねているが、一段目の出力回転体として機能する部分(第1遊星ギヤ22を保持するフランジ部23b)と、二段目の入力回転体として機能する部分(ギヤ部23cを有する円筒部23a)とを別体で構成してもよい。同様に、リングギヤ26も、一段目の軌道リングとして機能する部分(第1遊星ギヤ22と噛み合う部分)と、二段目の軌道リングとして機能する部分(第2遊星ギヤ24と噛み合う部分)とを別体で構成してもよい。
 続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。
 上記リレー回路の切換により電源から電動モータ2へ電力が供給され、電動モータ2が正回転または逆回転すると、その回転運動が遊星減速機20(減速機3)に伝達される。遊星減速機20では、第1太陽ギヤ21が電動モータ2(回転軸2a)と一体的に回転することで、これと噛み合う複数の第1遊星ギヤ22が回転を開始する。各第1遊星ギヤ22は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転し、その公転運動が第1遊星ギヤ22を保持する第1キャリア23の回転運動として出力される。これにより、電動モータ2の回転運動が一段階減速される。
 また、第1キャリア23の回転に伴って、そのギヤ部23cに噛み合う複数の第2遊星ギヤ24が回転を開始する。各第2遊星ギヤ24は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転し、その公転運動が第2遊星ギヤ24を保持する第2キャリア25の回転運動として出力される。これにより、回転運動はさらに減速される。
 以上のように、遊星減速機20を介することで、回転軸2aの回転運動が減速されてねじ軸7に伝達される。従って、ねじ軸7の回転トルクを増加することができ、小型の電動モータ2であっても大きな回転トルクを得ることができる。
 減速機3によって減速された回転運動は、すべりねじ機構4に伝達される。すなわち、遊星減速機20の第2キャリア25が回転することで、これと一体的にすべりねじ機構4のねじ軸7が回転する。ねじ軸7が回転すると、その回転に伴ってナット8が直線運動する。ナット8は、電動モータ2が正回転する場合、図18中の矢印A1方向に前進し、電動モータ2が逆回転する場合、図18中の矢印A2方向に後退する。
 そして、ナット8が前進または後退することで、ナット8に設けられた突起12が揺動部材11(の長孔11cを形成する壁面部)に当接し、揺動部材11を押し動かす。これにより、揺動部材11は、図18中の矢印B1方向または矢印B2方向に揺動運動し、これと一体的に出力軸14が回転することで、ナット8の直線運動が電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸(出力軸14)の回転運動として出力される。本実施形態では、出力軸14が、電動モータ2の回転軸2aと直交する方向(図18の紙面に直交する方向)に配置されている。従って、電動モータ2の回転運動は、電動モータ2の回転軸2aとは直交する軸の回転運動として出力される。
 次に、ナット8およびナット8に設けられた突起12について、より詳細に説明する。
 図19および図20に示すように、ナット8は、その内側に設けられた貫通孔8a内にねじ軸7が挿入されている。ねじ軸7は貫通孔8a内の内周面に形成されたねじ溝と螺合する。ナット8は、貫通孔8aの両側に、貫通孔8aと直交する方向に開口する孔部8bを有し、この孔部8bに、それぞれ棒状部材としてのピン34が挿入されている。ピン34の一端部で、ナット8の表面よりも突出した部分が各突起12を構成する。
 ところで、前述のように電動アクチュエータ1の駆動により突起12が揺動部材11を押し動かすと(図18参照)、突起12がその反力を受ける。つまり、ナット8と一体的に移動するピン34が、ナット8の移動方向とは逆方向の力を受けることになる。そして、電動アクチュエータ1が駆動を繰り返すことで、ピン34は、ナット8の移動方向とは逆方向で、図18の右方向および左方向(矢印A1方向およびA2方向)の力を、交互に繰り返し受けることになる。これにより、ピン34に孔部8bから抜け出す方向の力が作用し、電動アクチュエータ1の駆動時間が長くなるに伴って、ピン34が孔部8bから徐々に抜け出していってしまう。これにより、突起12のナット8からの突出量が大きくなったり、ピン34が孔部8bから完全に抜け落ちてしまうおそれがある。突起12の突出量が大きくなると、突起12(ピン34)の一端がハウジング6の内面と摺動し、ハウジング6の摩耗の原因となってしまう。また、ピン34が抜け落ちることで、ナット8が揺動部材11を揺動させることができなくなってしまう。このような不具合に対処するために、本実施形態のナット8はピン34の抜け止め構造を有する。以下、この抜け止め構造について説明する。
 図21に示すように、ピン34は円筒状をなし、ナット8に挿入される他端側に、周方向にわたって(全周にわたって)形成された溝部34aを有する。溝部34aは、止め輪としてのサークリップ35が装着される部分である。サークリップ35は、その周方向の一部が欠けたC状の部材である。サークリップ35をC状とすることで、後述するピン34の圧入時に、サークリップ35が拡径しやすくなる。また、溝部34aの溝深さはサークリップ35の線径以上の深さに設定される。
 図22に示すように、ナット8の孔部8bには、部分的にその孔径が拡大された拡径部8b1が設けられる。拡径部8b1は孔部8bに周状に設けられる。拡径部8b1は、ナット8を成形した後、例えば切削可能により形成される。
 ピン34をナット8に取り付ける際には、まず、ピン34の溝部34aにサークリップ35を押し込んだ状態で、孔部8bにピン34を圧入していく。そして、サークリップ35が孔部8b内の拡径部8b1に到達すると、サークリップ35が自身の弾性力により拡径し、拡径部8b1内に入り込む。この位置で、ピン34がナット8の孔部8b内に保持される。両方の孔部8bに拡径部8b1が設けられ、両方の拡径部8b1にサークリップ35が取り付けられる。
 サークリップ35が、孔部8bの途中の拡径部8b1内に入り込み、拡径部8b1とピン34との間に保持されることで、サークリップ35がピン34(突起12)の孔部8bに対する抜け止め構造として機能する。これにより、上記のように突起12が繰り返し加圧されても、ピン34(突起12)が孔部8bから抜け出すことがない。従って、ナット8に対するピン34の組み付け性および部品としての信頼性を向上できる。
 また、突起12の抜け止め構造として、図23および図24に示すように、突起12をナット8と一体的に成形してもよい。突起12がナット8と一体で設けられることにより、上記のように突起12が繰り返し加圧されても、突起12がナット8から抜け出すことがない。
 また、突起12をナット8と一体的に成形することで、前述の図22の実施形態のように、拡径部8b1をナット8に後加工する工程や、サークリップ35をピン34に押し込み、このピン34を孔部8bに圧入する工程を省略できる。また、別途サークリップ35のような抜け止めのための部材を設ける必要もない。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に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で種々の変更を加え得ることは勿論である。
 止め輪の構造は上記のC状のサークリップ35に限らない。例えば、ピン34の圧入時に十分に拡径すれば、環状の止め輪を用いることもできる。また、必ずしも止め輪の断面は円形状に限らない。
 続いて、ナット8の軸方向移動を規制する際の変形又は損傷の回避、及び作動安定性を確保できる実施形態について説明する。
 図55に示す上記特許文献1においては、直動部材であるナットの軸方向両側の端面に突出部を設け、これらの端面と軸方向で対向するスラスト軸受の軌道輪の端面に突出部を設けている。これら突出部を回転方向で係合させることにより、ねじ軸の回転を規制し、それ以上のナットの軸方向移動を規制している。
 しかしながら、ナットの突出部と軌道輪の突出部が回転方向で係合した際に衝突荷重が発生する。従って、この衝撃荷重で運動変換機構や電動モータの構成要素が損傷もしくは変形するおそれがある。また、突出部同士の係合直後にナットに大きな回転トルクが作用するため、ナットの雌ねじにねじ軸の雄ねじが噛み込むおそれがある。この噛み込みが生じると、電動モータを逆転駆動してもナットを反転移動させることができず、電動アクチュエータの作動安定性が低下する。
 そこで、以下に説明する本実施形態においては、耐久性および作動安定性を向上させることができる電動アクチュエータの構成を提案する。
 図25は、本発明の第13実施形態に係る電動アクチュエータの斜視図、図26は、本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。
 図25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、電動モータ2と、電動モータ2の回転を減速して出力する減速機3と、減速機3から出力された回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構としてのすべりねじ機構4と、すべりねじ機構4から出力された直線運動を電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構としての揺動機構5と、これらを収容するハウジング6とを主に備えている。
 本実施形態では、電動モータ2として、ブラシ付きモータなどの小型のモータを用いている。電動モータ2は、ハウジング6内に設けられたスイッチング素子であるリレー回路(図26の蓋体29内に設けられる)などを介して外部の電源(図示省略)に接続されている。電動モータ2の軸方向一端部側(減速機3側)には、電動モータ2を保持するモータホルダ16が設けられている。モータホルダ16は、ハウジング6に組み付けられている。これにより、電動モータ2は、モータホルダ16を介してハウジング6に支持されている。また、モータホルダ16と電動モータ2は、固定部材としての複数のボルト17(図26参照)によって固定されている。
 ハウジング6は、2つのハウジング分割体60が組み付けられて構成される。図25では、2つのハウジング分割体60の一方が他方に対して取り外された状態を示す。ハウジング分割体60同士は、その合わせ面間にシール部材(図示省略)を介して組み付けられることで、ハウジング6の内部空間が密閉され、ハウジング6内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体60の合わせ面を、電動モータ2の回転軸2aと平行な(段差の無い)平面とすることで、組み付け時に、ハウジング分割体60の合わせ面同士の間で多少のずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。シール部材としては、Oリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、メタルガスケットなどの固体のシール材、あるいは、液状ガスケットなどの液体のシール部材を採用することができる。
 図26に示すように、すべりねじ機構4は、回転部材としてのねじ軸7と、直動部材としてのナット8とを有している。ナット8は、ねじ軸7の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する。ねじ軸7の外周面とナット8の内周面には、それぞれねじ溝が形成されており、これらのねじ軸が直接螺合している。なお、第1の運動変換機構として、ねじ軸(回転部材)とナット(直動部材)との間に複数のボールを介在させたボールねじ機構を用いてもよい。ねじ軸7は、その回転軸方向の両端部で、それぞれラジアル軸受9とスラスト軸受10を介してハウジング6に対して回転可能に支持されている。また、ねじ軸7の一端部側と他端部側に配置される二組のラジアル軸受9およびスラスト軸受10は、それぞれハウジング6に組み付けられる軸受ホルダ18によって保持されている。
 揺動機構5は、円筒状の出力軸14と、出力軸14に取り付けられる揺動部材11とを備えている。出力軸14は、ラジアル軸受15(図25参照)を介して、ハウジング6に回転可能に支持されている。揺動部材11は、出力軸14の軸方向の両端部側にそれぞれ取り付けられており、出力軸14を中心として出力軸14と一体的に揺動可能(回転可能)に構成されている。また、出力軸14には、内周面に複数の凹凸(スプライン)が形成された連結孔14aが設けられている。この連結孔14aは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔である。操作軸が連結孔14aに挿入されてスプライン嵌合することにより、操作軸は出力軸14と一体的に回転可能に連結される。このように、出力軸14は、電動アクチュエータ1の駆動力を外部(操作対象)に伝達し、その駆動力を出力する部材である。また、揺動部材11には、図25に示す下端側で開口するスリット状の長孔11cが設けられる。この長孔11cには、ナット8から突出する円柱状の突起12が挿入されている。これにより、ナット8と揺動部材11とが突起12を介して連動可能に構成されている。また、本実施形態では、突起12がナット8の互いに反対側の面にそれぞれ設けられており、これに対応して長孔11cを有する揺動部材11もナット8を挟んで両側に設けられている。
 減速機3は、電動モータ2とすべりねじ機構4との間に配置されている。本実施形態では、減速機3として二段の遊星減速機20を用いている。具体的に、遊星減速機20は、図26に示すように、一段目の入力回転体としての第1太陽ギヤ21と、一段目の遊星回転体としての複数の第1遊星ギヤ22と、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねる第1キャリア23と、二段目の遊星回転体としての複数の第2遊星ギヤ24と、二段目の出力回転体としての第2キャリア25と、一段目および二段目の軌道リングを兼ねるリングギヤ26とを備えている。
 第1太陽ギヤ21は、電動モータ2の回転軸2aに対してこれと一体的に回転するように取り付けられている。リングギヤ26は、第1太陽ギヤ21の外周に配置され、ハウジング6に対して回転しないように組み付けられている。第1遊星ギヤ22は、第1太陽ギヤ21の周方向に複数設けられる。各第1遊星ギヤ22は第1太陽ギヤ21とリングギヤ26との間に介在し、それぞれに対して噛み合うように配置されている。また、各第1遊星ギヤ22は、第1キャリア23の円筒部23aから外径方向に突出するフランジ部23bに回転可能に取り付けられている。第1キャリア23の円筒部23aの外周面には、複数の歯が周方向に並ぶギヤ部23cが設けられている。また、第1キャリア23の円筒部23aの内周には、電動モータ2の回転軸2aが相対的に回転可能な状態で挿入されている。第1キャリア23のギヤ部23cとリングギヤ26との間には、これらと噛み合う複数の第2遊星ギヤ24が配置されている。各第2遊星ギヤ24は、第2キャリア25の円筒部25aから外径方向に突出するフランジ部25bに回転可能に取り付けられている。また、第2キャリア25は、上記ねじ軸7の一端部側が挿入されている。第2キャリア25の円筒部25aの内周面と、ねじ軸7の一端部側の外周面には、それぞれ軸方向に伸びる複数の凹凸(スプライン)25d,7aが形成されており、これらの凹凸25d,7a同士がスプライン嵌合することにより、ねじ軸7は第2キャリア25に対して軸方向に移動可能で、かつ、周方向に一体的に回転可能に連結されている。また、第2キャリア25の円筒部25aの外周面には、ねじ軸7の一端部側を支持する一方のラジアル軸受9が配置されている。
 ここで、本実施形態では、第1キャリア23が、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねているが、一段目の出力回転体として機能する部分(第1遊星ギヤ22を保持するフランジ部23b)と、二段目の入力回転体として機能する部分(ギヤ部23cを有する円筒部23a)とを別体で構成してもよい。同様に、リングギヤ26も、一段目の軌道リングとして機能する部分(第1遊星ギヤ22と噛み合う部分)と、二段目の軌道リングとして機能する部分(第2遊星ギヤ24と噛み合う部分)とを別体で構成してもよい。
 続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。
 上記リレー回路の切換により電源から電動モータ2へ電力が供給され、電動モータ2が正回転または逆回転すると、その回転運動が遊星減速機20(減速機3)に伝達される。遊星減速機20では、第1太陽ギヤ21が電動モータ2(回転軸2a)と一体的に回転することで、これと噛み合う複数の第1遊星ギヤ22が回転を開始する。各第1遊星ギヤ22は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転し、その公転運動が第1遊星ギヤ22を保持する第1キャリア23の回転運動として出力される。これにより、電動モータ2の回転運動が一段階減速される。
 また、第1キャリア23の回転に伴って、そのギヤ部23cに噛み合う複数の第2遊星ギヤ24が回転を開始する。各第2遊星ギヤ24は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転し、その公転運動が第2遊星ギヤ24を保持する第2キャリア25の回転運動として出力される。これにより、回転運動はさらに減速される。
 以上のように、遊星減速機20を介することで、回転軸2aの回転運動が減速されてねじ軸7に伝達される。従って、ねじ軸7の回転トルクを増加することができ、小型の電動モータ2であっても大きな回転トルクを得ることができる。
 減速機3によって減速された回転運動は、すべりねじ機構4に伝達される。すなわち、遊星減速機20の第2キャリア25が回転することで、これと一体的にすべりねじ機構4のねじ軸7が回転する。ねじ軸7が回転すると、その回転に伴ってナット8が直線運動する。ナット8は、電動モータ2が正回転する場合、図26中の矢印A1方向に前進し、電動モータ2が逆回転する場合、図26中の矢印A2方向に後退する。
 そして、ナット8が前進または後退することで、ナット8に設けられた突起12によって揺動部材11が押し動かされる。これにより、揺動部材11は、図26中の矢印B1方向または矢印B2方向に揺動運動し、これと一体的に出力軸14が回転することで、ナット8の直線運動が電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸(出力軸14)の回転運動として出力される。本実施形態では、出力軸14が、電動モータ2の回転軸2aと直交する方向(図26の紙面に直交する方向)に配置されている。従って、電動モータ2の回転運動は、電動モータ2の回転軸2aとは直交する軸の回転運動として出力される。
 次に、ナット8の移動を検知する検知機構について説明する。
 図26に示すように、検知機構36は、被検知部としての磁石37と、検知部としての磁気センサ38とにより構成される。磁石37は永久磁石である。
 磁気センサ38はハウジング6に固定されたセンサ基板55上に設けられ、センサ基板55に配線56が接続される。本実施形態では、磁気センサ38としてホール素子が用いられる。磁石37はナット8の図25に示す下端面に固定され、ナット8と一体的に直線運動する。磁気センサ38は磁石37に対向している。配線56が接続される磁気センサ38の側を静止側であるハウジング6に設けることで、ナット8の直線移動による配線56の揺れ動きや噛み込みなどが生じない。
 センサ基板55から延びる配線56は、ハウジング6に設けられた貫通孔を介して外部へ延びている。そして、ハウジング6の貫通孔を構成する壁面部と配線56との間は、ゴム等からなるグロメット57により封止される。ただし、配線56をハウジング6内に埋め込んで、電動アクチュエータ1内のリレー回路に接続することもできる。
 図27に示すように、リレー回路61、制御部62、および、磁気センサ38(センサ基板55)は、電源63から電力を供給される。磁気センサ38は、磁石37を検知し、その検知結果を制御部62に入力する。制御部62はCPU等からなる。制御部62は、磁気センサ38からの入力信号に基づいて、出力軸14の回転角度を算出する。この算出結果を用いて、リレー回路61のON、OFFを切り替える。より詳細には、リレー回路61は、電動モータ2を正転あるいは逆転させるための正転用リレー回路と逆転用リレー回路をそれぞれ有し、制御部62からの入力信号に基づいて、これらの回路のいずれかをON、OFFする。リレー回路61のいずれかの回路がONされると、電動モータ2が駆動し、回転軸2aが対応する方向へ回転する。
 図28a及び図28bに示すように、ねじ軸7の回転に伴ってナット8が直線運動すると、ナット8と一体的に磁石37も移動する。この磁石37の移動を、磁石37に対向する磁気センサ38が検知することで、ナット8の移動量を算出できる。そして、前述の制御部が、ナット8の移動量から出力軸14の回転角度を算出できる。
 図26に示すように、出力軸14の回転角度の制御は、矢印B1方向の回転限度の位置から矢印B2方向の回転限度の位置までの2点間の範囲内で回転するように制御される。
 本実施形態では、図28bに示すように、出力軸14が矢印B2方向の回転限度に近い位置まで回転すると、磁気センサ38が磁石37の他端(図28bの右端)に近い位置に対向する。また、図示省略するが、出力軸14が矢印B1方向の回転限度に近い位置まで回転すると、磁気センサ38が磁石37の一端(図28bの左端)に近い位置に対向する。
 図29は、ホール素子の出力電圧と出力軸14の回転角度の関係を示す図である。図29の横軸は磁束密度B〔mT〕を示し、実線の縦軸が、ナット8(磁石37)の単位移動量当たりのホール素子の出力電圧、点線の縦軸が出力軸14の回転角度を示している。
 図29の実線に示すように、磁石37の磁束密度が大きくなるほどホール素子である磁気センサ38が出力する電圧も大きくなり、両者は比例関係にある。また、出力軸14の回転角度が小さくなるほど磁石37の磁束密度は大きくなり、両者は反比例の関係にある。以上のことから、ホール素子の出力する電圧の値とその時の出力軸14の回転角度の値は1対1で対応する。従って、ホール素子の出力電圧を測定することにより、出力軸14の回転角度を算出できる。
 以上のように、検知機構36の検知結果を用いることにより、出力軸14の回転角度を算出することができ、出力軸14の回転角度を制御できる。つまり、出力軸14の回転角度を、矢印B1方向の回転限度の位置から矢印B2方向の回転限度の位置までの2地点間の範囲内で規制できる。
 このように本実施形態では、出力軸14を2地点の位置で規制すれば十分な構成の電動アクチュエータ1に対して、出力軸14の動作量を算出してその動作範囲を規制する構成を意図的に採用している。つまり、原理的には上記2地点に限らず、2地点間の任意の位置の検知(算出)および規制が可能な構成を意図して採用している。これにより、前述の特許文献1のように、可動範囲の両端での部材同士の係合により、構造的に出力軸14の回転範囲を規制する方法と比較すると、部材同士の衝突による騒音の発生や部材の損耗、破損を防止できる。
 特に本実施形態では、電動モータ2の回転軸2aの回転運動を出力軸14の回転運動に変換する工程において、より出力軸14に近い側であるナット8の直線運動を検知するため、より上流の工程で検知動作を行う場合と比較すると、出力軸14の回転角度を精度良く算出できる。
 また、出力軸14に対してその軸方向から回転角を検知する検知機構を配置しようとすると、検知機構の配置スペースのために、電動アクチュエータ1の厚み(図26の紙面に垂直な方向の大きさ)が大きくなるおそれがある。しかし本実施形態では、ナット8の動作を検知する検知機構とし、磁石37をナット8の図26の下端面(出力軸14と反対側の端面)側のスペースを利用して磁石37や磁気センサ38を配置することで、電動アクチュエータ1を大型化することなく検知機構36を配置できる。
 また、出力軸14よりもその移動量の大きいナット8を検知するため、その検知動作が容易になる。
 次に、可動部材の動作を検知し、出力軸14の回転角度を算出するための検知機構36について、上記実施形態と異なる実施形態を順に説明する。上記実施形態と共通する構成については適宜その説明を省略する。また、配線などは適宜その記号を省略する。
 本発明の第14実施形態の検知機構36は、図30に示すように、被検知部としての被検知ギヤ64と、検知部としてのギャップセンサ65等からなる。ギャップセンサ65として、例えば、過電流式センサ、光学式センサ、超音波式センサ、静電容量センサ等を用いることができる。
 被検知ギヤ64は、回転軸2aの減速機3と反対側の端部に設けられ、回転軸2aと一体的に回転する。また、ギャップセンサ65が被検知ギヤ64と対向する位置に設けられ、例えばハウジング6に固定される。ギャップセンサ65は、配線を介して電動アクチュエータ1内のリレー回路に接続されており、リレー回路を介して電力の供給を受けたり、出力信号を制御部に入力したりする。
 被検知ギヤ64が回転軸2aと一体的に回転すると、ギャップセンサ65に対向する被検知ギヤ64の歯面の凹凸の変化により、ギャップセンサ65の出力信号が変化する。この出力信号の変化の回数をカウントすることにより、被検知ギヤ64、つまり、回転軸2aの回転角度を検知(算出)できる。この検知結果に基づいて、制御部は出力軸14の回転角度を算出できる。従って、出力軸14の回転範囲を前述の2地点間で制御できる。
 また、ねじ軸7の回転角度を検知する検知機構を設けてもよい。例えば、図31に示すように、本発明の第15実施形態の検知機構36は、被検知部としてのエンコーダリング66と検知部としての磁気センサ67等からなる。
 エンコーダリング66は、ねじ軸7の他端部側に配置されるラジアル軸受9に設けられる。そして、磁気センサ67は、このエンコーダリング66に対向して、ハウジング6に固定される。エンコーダリング66は、例えばラジアル軸受9の内輪に設けられ、内輪に支持される被支持部と磁石部とを備える。エンコーダリング66は内輪と一体的に回転する。
 エンコーダリング66の磁石部には、その周方向に等間隔で磁極Nと磁極Sとが着磁されている。エンコーダリング66は、ねじ軸7と一体的に回転し、磁極Nと磁極Sとの配置を周方向に変化させる。磁気センサ67は、ねじ軸7の回転に伴うエンコーダリング66の磁極変化を検知する。そして、この磁気センサ67の検知結果により、ねじ軸7の回転角度を算出することができる。
 また図32に示す本発明の第16実施形態ように、ねじ軸7の他端側に検知機構36を配置してもよい。具体的には、検知機構36は、磁石68と磁気センサ69等からなる。磁石68はねじ軸7の他端側に形成された凹部7bに配置され、磁石68に対向する位置に磁気センサ69が設けられる。
 磁石68はその周方向に等間隔で磁極Nと磁極Sとが着磁されている。磁石68は図31の実施形態と同様、ねじ軸7と一体的に回転し、磁極Nと磁極Sとの配置を周方向に変化させる。磁気センサ69がねじ軸7の回転に伴う磁石68の磁極変化を検知することで、ねじ軸7の回転角度を算出できる。
 これらの図31および図32の実施形態では、磁気センサ69による検知結果を用いてねじ軸7の回転量を算出でき、ねじ軸7の回転量から出力軸14の回転角度を算出できる。従って、出力軸14の回転範囲を前述の2地点間で制御できる。
 以上の図30~図32の実施形態の検知機構36においても、電動アクチュエータ1をその厚み方向に大型化することなく、出力軸14の回転角度の算出および制御が可能である。また、検知動作時に部材同士の衝突も生じないため、騒音の発生や部材の破損、損耗を防止できる。さらに、出力軸14よりも動作量の大きい部材を検知対象にするため、その検知が容易になる。
 また以上の実施形態では、出力軸14よりも上流側の可動部材であるナット8、回転軸2a、および、ねじ軸7の動作を検知することで、出力軸14の回転角度を算出していた。しかし、出力軸14の回転動作を直接検知する検知機構を設けてもよい。
 例えば、図33に示すように、本発明の第17実施形態の検知機構36は、検知部としてのギャップセンサ70と、被検知部としての出力軸14の外周面14b等からなる。
 出力軸14は、外周面14b側に開口する2つの孔部14b1、14b2を有する。孔部14b1,14b2は出力軸14の周方向の異なる位置に設けられる。またギャップセンサ70は、出力軸14の外周面14bに対向して設けられる。ギャップセンサ70は、配線を介して電動アクチュエータ1内のリレー回路に接続される。
 電動モータ2の回転により、出力軸14が矢印B1方向あるいは矢印B2方向へ回転すると、孔部14b1あるいは孔部14b2がギャップセンサ70に対向し、ギャップセンサ70がその検知状態を変化させる。これにより、出力軸14の2地点を検知でき、出力軸14を範囲G内で回転させるように制御できる。また、外周面14bに孔部14b1、14b2を設ける代わりに、外周面14bにローレット加工を施したり、ギヤの歯面を設けるなどして凹凸を形成し、ギャップセンサ70により検知可能な構成としてもよい。
 また、図34に示す本発明の第18実施形態のように、出力軸14の外周面側に、被検知部としての磁石部71を設け、検知部としての磁気センサ72を磁石部71に対向して設けてもよい。磁石部71は出力軸14と一体的に回転する。磁石部71は、出力軸14の周方向にN極とS極が交互に配置される。出力軸14が回転すると、磁気センサ72に対向する磁石部71表面の磁極が変化することで、磁気センサ72の検知状態が変化する。この検知状態の変化の検知することにより、出力軸14の回転角度を算出できる。
 以上のように、これらの実施形態では、出力軸14を直に検知し、その回転角度を算出できるため、精度の良い回転角度の算出が可能になる。また、出力軸14の動作をその径方向から検知するため、電動アクチュエータ1をその厚み方向に大型化することがない。さらに、検知動作時に部材同士の衝突も生じないため、騒音の発生や部材の破損、損耗を防止できる。
 また、電動モータ2として、3相のブラシレスモータを採用し、このブラシレスモータを出力軸14の回転角度の算出に利用してもよい。
 具体的には、図35に示すように、電動モータ2は、回転軸2aと一体的に回転し、その周方向にN極とS極を交互に有する磁石73と、複数の磁気センサ74と、固定子鉄心と固定子鉄心に巻き付けられた巻線等からなる、U,V,Wの3相のコイル部75等を有する。磁気センサ74はホール素子あるいはホールICである。また、被検知部としての磁石73および検知部としての磁気センサ74により、検知機構36が構成される。電動モータ2以外の主な構成については、図26等の実施形態と同様である。
 電動モータ2は、回転軸2aと一体的に回転する磁石73の磁極変化を磁気センサ74が検知することにより、各モータ部53への通電を切り替える。
 このように、電動モータ2の回転制御のためには、磁気センサ74が検知する磁極変化のタイミングをモニタリングし、回転軸2aの回転位置を検知すれば十分である。しかし本実施形態では、制御部がこの磁極変化の回数をカウントし、回転軸2aの回転量を算出する。これにより、図30の実施形態と同様、出力軸14の回転角度を算出でき、出力軸14の回転角度を制御できる。
 このように、ブラシレスモータには、回転軸2aの回転位置を検知する回転検知機構、具体的には磁石73や磁気センサ74が設けられ、この回転検知機構により、コイル部75への通電が制御されている。そして本実施形態では、この回転検知機構を、出力軸14の回転角度を検知するための検知機構として利用する。このため、前述の実施形態のように、別途出力軸14の回転角度を算出可能にするための検知機構を設ける必要がない。従って、電動アクチュエータ1の部品数を少なくし、電動アクチュエータ1の小型化および低コスト化を実現できる。なお、ブラシレスモータに設けられる回転検知機構は、上記のものに限らず、例えばレゾルバ(レゾルバロータおよびレゾルバステータ)であってもよい。
 また、電動モータ2にブレスレスモータを採用することで、ブラシ付きモータを採用する場合と比較すると、電動モータ2を長寿命化できる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に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で種々の変更を加え得ることは勿論である。
 以上のように、電動アクチュエータ1内の可動部材である、ナット8や電動モータ2の回転軸2a、および、ねじ軸7等に、これらの可動部材と一体的に移動する被検知部を設け、被検知部の動作量を検知することで、出力軸14の回転角度を算出できる。あるいは、出力軸14、出力軸14に取り付けられた部材を被検知部とすることで、その回転量を算出できる。ただし、上記の可動部材は、電動アクチュエータ1内の可動な部材であって、その動作量の算出により、出力軸14の回転量を算出できるものであれば、上記のものに限らない。例えば、可動部材として、減速機3内のギヤに被検知部を設け、この被検知部を検知する検知部を設けてもよい。
 電動アクチュエータ1に設けられる検知機構とその配置は上記の組み合わせに限らない。検知部として、接触式センサ、磁気センサ、光学式センサ、レーザセンサ等を適宜用いることができる。
 以上の実施形態の電動アクチュエータ1では、出力軸14(および、それと一体的に回転する操作対象の操作軸)の軸線方向が、電動モータ2の回転軸2aの軸線方向に対して直交する方向である場合を例示したが、本発明はこれに限らない。例えば、電動モータの回転軸の軸線方向と出力軸の回転軸の軸線方向が平行でもよい。この場合、電動アクチュエータは、例えばその厚み方向(図26の紙面に垂直な方向)に回転軸の軸線方向を有する薄型のモータである。そして、電動モータの回転軸の正転あるいは逆転動作により、ギヤ等で構成される減速機等を介して揺動部材がそれぞれの方向へ揺動し、出力軸が正転あるいは逆転する。このような電動アクチュエータにおいても、電動アクチュエータに設けられた可動部材の動作量を検知する検知機構を設けることができる。これにより、騒音の発生や部材の損耗、破損を生じることなく、出力軸の回転角度を所定の範囲内に規制できる。
 以上の実施形態では、出力軸14と揺動部材11を別部材として備える電動アクチュエータ1としたが、本発明の電動アクチュエータ1は、出力軸と揺動部材とを同一の部材として備えたものを含むものである。つまり、本発明の電動アクチュエータは、ナット8に押し動かされて揺動する部分(揺動部材)と操作対象に設けられた操作軸が挿入されて回転する部分(出力軸)とを一体に有する部材を備えていてもよい。
 続いて、耐久性および作動安定性を向上させることができる電動アクチュエータのさらに別の実施形態について説明する。
 図36は、本発明の第19実施形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す斜視図、図37は、当該電動アクチュエータの断面図である。
 図36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、電動モータ2と、減速機3と、すべりねじ機構4と、揺動機構5と、出力軸14と、回路基板30と、ハウジング6とを備えている。
 静止部材としてのハウジング6は、電動モータ2、減速機3、すべりねじ機構4、揺動機構5、出力軸14、回路基板30などの各種内部部品を収容する外装部材である。本実施形態において、ハウジング6は、ねじ軸7の軸線と平行な平面で2つに分割されている。2つのハウジング分割体60を、それぞれの合わせ面同士を突合せた状態で連結することで、ハウジング6が形成される。ハウジング分割体60同士は、それぞれの合わせ面間にシール部材(図示省略)を介して組み付けられる。これにより、ハウジング6の内部空間が密閉され、ハウジング6内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。
 特に、本実施形態のように、ハウジング分割体60の合わせ面(図37におけるクロスハッチング部分)が段差の無い平面である場合は、組み付け時に、ハウジング分割体60の合わせ面同士の間において多少の位置ずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。ハウジング6を密閉するシール部材は、Oリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、又はメタルガスケットなどの固体のシール材でもよいし、液状ガスケットなどの液体のシール部材でもよい。
 電動モータ2は、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータなどの小型のDCモータである。電動モータ2は、電動モータ2と減速機3との間に配置されるモータホルダ16によって保持される。本実施形態においては、電動モータ2とモータホルダ16とが、固定部材としての複数のボルト17(図37参照)によって固定される。電動モータ2の減速機3側とは反対側の端部には、一対のモータ端子2bが突出している。各モータ端子2bは、リード線32を介して回路基板30が有する一対の基板端子31に接続されている。電動モータ2の減速機3側とは反対側の端部には、ハウジング6に固定した位置保持部材40が当接している。モータホルダ16と位置保持部材40によって、電動モータ2が軸方向で位置決めされる。
 回路基板30は、電動モータ2の駆動を制御する制御基板である。回路基板30には、外部電源から電動モータ2への電力供給のON/OFFと給電回路の切り換えを行うスイッチング素子(図示省略)が設けられている。スイッチング素子が図示しない制御部からの信号に基づいて給電回路の切り換えを行うことにより、電動モータ2が正回転したり逆回転したりする。
 すべりねじ機構4は、減速機3を介して伝達された電動モータ2の回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構である。図37に示すように、すべりねじ機構4は、回転部材としてのねじ軸7と、直動部材としてのナット8とを有している。ねじ軸7の外周面とナット8の内周面には、互いに螺合するねじ溝(雄ねじおよび雌ねじ)が形成されている。このため、ねじ軸7が回転すると、これに伴ってナット8がねじ軸7の軸方向へ直線運動する。ナット8とハウジング6の間には、ナット8の回転を規制する図示しない回り止め機構が設けられている。ねじ軸7の軸方向両端部は、一対の軸受ユニット19によりハウジング6に対して回転可能に支持されている。
 揺動機構5は、すべりねじ機構4の直線運動を電動モータ2の軸方向とは異なる軸回りの揺動運動又は回転運動に変換する第2の運動変換機構である。図36に示すように、揺動機構5は、出力軸14に設けられた揺動部材11と、すべりねじ機構4のナット8に設けられた円柱状の突起12とを有している。本実施形態においては、突起12及び揺動部材11が、それぞれナット8を挟んで両側に1つずつ設けられている。揺動部材11は、出力軸14に対して一体的に取り付けられている。従って、揺動部材11が揺動又は回転すると、揺動部材11と一緒に出力軸14も揺動又は回転する。突起12は、揺動部材11とナット8とを連動可能に連結する連結部である。突起12は、揺動部材11に設けられた長孔11c内に挿入されている。
 出力軸14には、内周面に複数の凹凸(スプライン)が形成された連結孔14aが設けられている。この連結孔14aは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔である。操作軸が連結孔14aに挿入されて、操作軸と連結孔14aがスプライン嵌合することにより、操作軸と出力軸14が一体的に回転可能に連結される。
 減速機3は、電動モータ2の回転を減速する減速機構である。本実施形態では、減速機3として二段の遊星減速機20が用いられている。具体的に、遊星減速機20は、図37に示すように、第1太陽ギヤ21と、第1遊星ギヤ22と、第1キャリア23と、第2遊星ギヤ24と、第2キャリア25と、リングギヤ26とを有している。
 リングギヤ26は、内周面に複数の歯を有する環状の内歯車であり、第1遊星ギヤ22及び第2遊星ギヤ24を案内する一段目及び二段目の軌道リングとして機能する部材である。リングギヤ26のうち、第1遊星ギヤ22と噛み合う部分が一段目の軌道リングとして機能する部分であり、第2遊星ギヤ24と噛み合う部分が二段目の軌道リングとして機能する部分である。なお、一段目の軌道リングと二段目の軌道リングは、別体であってもよい。
 第1太陽ギヤ21は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、電動モータ2からの駆動力が入力される一段目の入力回転体として機能する部材である。第1太陽ギヤ21は、電動モータ2の回転軸2aに取り付けられている。電動モータ2が回転すると、第1太陽ギヤ21も電動モータ2の回転軸2aと一緒に回転する。
 第1遊星ギヤ22は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、一段目の遊星回転体として機能する部材である。第1遊星ギヤ22は、第1太陽ギヤ21とリングギヤ26との間に複数介在し、第1太陽ギヤ21とリングギヤ26に対して噛み合うように配置されている。また、各第1遊星ギヤ22は、第1キャリア23に回転可能に取り付けられている。
 第1キャリア23は、一段目の出力回転体及び二段目の入力回転体を兼ねる部材である。本実施形態においては、第1キャリア23が、円筒部23aと、円筒部23aから外径方向に突出するフランジ部23bとを有している。フランジ部23bには、第1遊星ギヤ22が回転可能に取り付けられている。一方、円筒部23aには、第2遊星ギヤ24と噛み合うギヤ部23cが設けられている。なお、一段目の出力回転体として機能する部分(フランジ部23b)と、二段目の入力回転体として機能する部分(円筒部23a)は互いに連結した別体であってもよい。
 また、本実施形態においては、第1キャリア23の径方向の位置ずれ(振れ)を防止するため、第1キャリア23の円筒部23a内に電動モータ2の回転軸2aが挿入されている。すなわち、本実施形態において、電動モータ2の回転軸2aは、第1キャリア23を回転可能に支持する軸受としての役割も兼ねる。
 第2遊星ギヤ24は、外周面に複数の歯を有する外歯車であり、二段目の遊星回転体として機能する部材である。第2遊星ギヤ24は、第1キャリア23の円筒部23aとリングギヤ26との間に複数介在し、円筒部23aのギヤ部23cとリングギヤ26に対して噛み合うように配置されている。
 第2キャリア25は、二段目の出力回転体として機能する部材である。本実施形態に係る第2キャリア25は、第1キャリア23と同様に、円筒部25aと、円筒部25aから外径方向に突出するフランジ部25bとを有している。ただし、第2キャリア25の円筒部25aの外周面にはギヤ部は設けられていない。その代わりに、第2キャリア25の円筒部25aの外周面には、ねじ軸7を支持する軸受ユニット19のラジアル軸受9が装着されている。第2キャリア25のフランジ部25bには、第2遊星ギヤ24が回転可能に取り付けられている。
 また、第2キャリア25には、ねじ軸7の軸方向一端部が連結されている。本実施形態においては、第2キャリア25の円筒部25aの内周面と、ねじ軸7の一端部側の外周面に、それぞれ軸方向に伸びるスプラインが形成されている。これらのスプライン同士が嵌合することにより、ねじ軸7と第2キャリア25とが一体回転可能に連結されている。
 各軸受ユニット19は、ラジアル軸受9と、スラスト軸受10(第二スラスト軸受)と、これらの軸受9、10を支持する軸受ホルダ18とを有している。軸受ホルダ18はハウジング6に固定された静止部材である。以下、ラジアル軸受9および第二スラスト軸受10の構成を説明する。なお、以下では、図37の図面右側(電動モータ2から離れる側)に位置するラジアル軸受9および第二スラスト軸受10の構造を例に挙げて説明しているが、特に説明しない限り、図面左側に位置するラジアル軸受9および第二スラスト軸受10も同じ構成を有する。
 本実施形態のラジアル軸受9は、深溝玉軸受等の転がり軸受で構成される。ラジアル軸受9は、内輪9aと、外輪9cと、内輪9aと外輪9cの間に配置された複数の転動体(玉)9bとを備える。内輪9aがねじ軸7の外周面に圧入等の手段で固定され、外輪9cが、軸受ホルダ18の内周面に圧入等の手段で固定されている。このラジアル軸受9により、ねじ軸7が、静止部材としてのハウジング6に対してラジアル方向で回転自在に支持される。
 本実施形態の第二スラスト軸受10は、針状ころ軸受で構成される。第二スラスト軸受10は、第一軌道輪10aと、第二軌道輪10bと、両軌道輪10a,10bの間に配置された複数の転動体(針状ころ)10cとを備えている。第一軌道輪10aは、ねじ軸7に固定されて回転部材を構成する。第二軌道輪10bは、静止部材としての軸受ホルダ18に固定されている。この第二スラスト軸受10により、ねじ軸7がハウジング6に対してスラスト方向で回転自在に支持される。
 続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。
 外部電源から電動モータ2へ電力が供給されると、電動モータ2が正回転又は逆回転することにより、電動モータ2から遊星減速機20(減速機3)へ回転運動が伝達される。すなわち、電動モータ2の回転軸2aが回転すると、その回転軸2aに連結された第1太陽ギヤ21が一体的に回転する。これより、第1太陽ギヤ21と噛み合う各第1遊星ギヤ22が回転を開始する。そして、各第1遊星ギヤ22は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転する。このとき、各第1遊星ギヤ22の公転運動が第1キャリア23の回転運動として出力されることにより、回転が減速される。
 また、第1キャリア23の回転に伴い、第1キャリア23に噛み合う各第2遊星ギヤ24が回転を開始する。これにより、各第2遊星ギヤ24は、自転しながらリングギヤ26に沿って公転する。このとき、各第2遊星ギヤ24の公転運動が第2キャリア25の回転運動として出力されることにより、回転がさらに減速される。
 上記の如く減速された回転は、減速機3からすべりねじ機構4へ伝達される。すなわち、遊星減速機20の第2キャリア25が回転することにより、すべりねじ機構4のねじ軸7が第2キャリア25と一体的に回転する。ねじ軸7が回転すると、ねじ軸7の回転に伴ってナット8が直線運動する。本実施形態においては、電動モータ2が正回転すると、ナット8が図37中の矢印A1方向に前進し、反対に電動モータ2が逆回転するすると、ナット8が図37中の矢印A2方向に後退する。
 ナット8が前進又は後退すると、ナット8に設けられている突起12(図36参照)が揺動部材11を押し動かし、揺動部材11が図37中の矢印B1方向又は矢印B2方向に揺動又は回転する。そして、揺動部材11と一体的に出力軸14が揺動又は回転することにより、ナット8の直線運動が電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸回り(出力軸14の軸回り)の揺動運動又は回転運動として出力される。本実施形態においては、出力軸14が、電動モータ2の回転軸2aと直交する方向に配置されているため、電動モータ2の回転運動は、電動モータ2の回転軸2aとは直交する軸回りの回転運動として出力される。
 電動モータ2に対する電力供給の開始から電力供給の停止への切り替えは、電力供給の開始時点からの経過時間に基づいて行われる。すなわち、電動モータ2への電力供給が開始されると(モータON)、その電力供給開始のタイミングと同時にカウントを開始し、予め定めた一定時間が経過した時に電動モータ2への電力供給が停止される(モータOFF)。電力供給の開始から停止までの時間は、ナット8が一方のストローク端から他方のストローク端まで移動するまでの所要時間とする。電動モータ2を正方向に回転させる場合(ナット8はA1方向に移動する)のみならず、電動モータを逆方向に回転させる場合(ナット8はA2方向に移動する)も同じ制御が行われる。
 従って、本実施形態の電動アクチュエータ1では、予め定めた二つのストローク端の間のみをナット8が往復移動し、二つのストローク端の間の何れかの中間位置でナット8が停止することはない。以上に述べた電動モータ2の制御は、基板30に設けた制御回路で行う。
 このようにナット8を往復移動させる場合、ナットが二つのストローク端にそれぞれ達したことをセンサで検知し、この検知信号の受信と同時に電動モータへの給電を停止することも考えられる。しかしながら、このような構造では、センサが必要となるため、電動アクチュエータが高コスト化する。本実施形態では、ナット8の軸方向位置を検知するセンサを省略しているため、電動アクチュエータ1の低コスト化を図ることができる。
 このように電動モータ2に対する電力供給の開始と停止だけでは、ナット8のストローク端の位置が正確に定まらないため、機械的にナット8のストローク端を定めるのが好ましい。本実施形態では、ストローク端の位置を機械的に定めるため、ナット8の往復移動を規制するストッパを設けており、このストッパとして第一スラスト軸受76を使用している。
 第一スラスト軸受76は、複数の転動体を有する転がり軸受、例えば転動体として針状ころを用いた保持器付き針状ころ軸受で構成される。第一スラスト軸受76は、ねじ軸7に支持される。具体的には、ねじ軸7に固定された第一軌道輪10aが第一スラスト軸受76の軸方向一方側(ナット8との対向側とは軸方向反対側)の軌道輪として使用される。つまり第一スラスト軸受76と第二スラスト軸受10では、回転側の軌道輪が一体形成されている。第一スラスト軸受76のうち、軸方向他方側(ナット8との対向側)の軌道輪は省略されている。
 なお、図37に示すように、電動モータ2側の第一スラスト軸受76では、ねじ軸7に外径方向へ延びるフランジ部7cを設け、このフランジ部7cを一方側(ナット8との対向側とは軸方向反対側)の軌道輪として用いている。フランジ部7cは、ねじ軸7と一体に形成する他、ねじ軸7に固定した別部材で構成することもできる。この場合、ねじ軸7とは別部材のフランジ部7cも回転部材となる。
 第一スラスト軸受76においては、第一軌道輪10aおよびフランジ部7cがねじ軸7と一体に回転する回転側となる。一方、第一軌道輪10aから軸方向で最も離れた位置にある針状ころの外周面、換言すれば、ねじ軸7の軸心と直交する方向の仮想平面と、第一スラスト軸受76の各針状ころの外周面のうち、第一軌道輪10aと非接触の外周面との接点は、ねじ軸7に対する相対回転が許容された領域となる。従って、この領域(針状ころの外周面)にナット8を当接させることで、当接直後もナット8に対するねじ軸7の相対回転が許容される。
 この場合、ナット8と第一スラスト軸受76が当接した際にも、ねじ軸7やナット8に衝撃荷重は作用せず、これにより電動モータ2、減速機3、揺動機構5といった電動アクチュエータ1各部の損傷や変形を防止することができる。また、ナット8と第一スラスト軸受76の当接時に、ナット8に作用する回転トルクが小さくなるので、ナット8の雌ねじに対するねじ軸7の雄ねじの噛み込みを防止することができる。従って、その後、電動モータ2を逆転駆動する際にも、確実にナット8を逆方向に直線運動させることができる。
 なお、ナット8が第一スラスト軸受76と確実に当接できるように、ナット8が第一スラスト軸受76と当接した後で電動モータ2への電力供給を停止するように電動モータに対する電力供給時間を設定するのが好ましい。
 この場合、ナット8と第一スラスト軸受76が当接した時点で、電動モータ2に電力が継続して供給された状態(モータONの状態)となるため、ナット8と第一スラスト軸受76の衝突速度は高速となるが、そのような高速での衝突時にも、既に述べた構成により、電動アクチュエータ1各部の損傷・変形、あるいは動作不良を回避できるという効果を得ることができる。
 これに対し、既に述べた特許文献1は、本実施形態における第二スラスト軸受10の第一軌道輪10aの端面とナット8の端面にそれぞれ突出部を設け、突出部同士を回転方向で係合させる構造を開示している。この場合、第一軌道輪とナットの当接時(突出部同士の係合時)には、大きな衝撃荷重がナット及びねじ軸に作用する。また、この当接時には、第一軌道輪とナットの間の相対回転が許容されないため、突出部同士が係合した瞬間に、ナットに大きな回転トルクが作用する。そのため、ナットの雌ねじとねじ軸の雄ねじが噛み込むおそれがある。
 また、本実施形態では、第一スラスト軸受76の回転側の軌道輪と第二スラスト軸受10の回転側の軌道輪10aを一体化している。そのため、ナット8と第一スラスト軸受76とが当接した際に、ナット8の軸力の多くは、ねじ軸7を介さずに第一スラスト軸受76から第二スラスト軸受10に直接伝播し、軸受ホルダ18を介してハウジング6に支持される。この場合、ナット8からの軸力が殆どねじ軸7に作用しないため、軸力がねじ軸7に作用することによる減速機3や電動モータ2の変形や損傷を防止することができる。この効果は、第一スラスト軸受76の回転側の軌道輪と第二スラスト軸受10の回転側の軌道輪10aを別部材とし、かつ両軌道輪を軸方向で接触させた場合(図37の電動モータ2側の第一スラスト軸受76および第二スラスト軸受10を参照)にも同様に得ることができる。
 図38に本発明の第20実施形態を示す。この第20実施形態では、第一スラスト軸受76として、保持器付き玉軸受を使用している。これ例外の他の構成は、図36および図38に示す第19実施形態と共通するので、重複説明を省略する。
 本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
 例えば、電動モータの回転を減速する減速機3は、上記のような二段の遊星減速機20に限らず、一段の遊星減速機であってもよい。さらに、減速機3は、ギヤを介して駆動力を伝達する遊星ギヤ減速機に限らず、ローラを介して駆動力を伝達する、いわゆるトラクションドライブ式の遊星減速機などであってもよい。この他、減速機3として、平行軸減速機を使用することもできる。
 また、電動モータ2の回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構は、上記のようなすべりねじ機構4に限らず、ボールねじ機構などであってもよい。また、第1の運動変換機構の直線運動を電動モータの軸方向とは異なる軸回りの揺動運動又は回転運動に変換する第2の運動変換機構は、上記のような揺動機構5に限らず、ラックアンドピニオン機構などであってもよい。
 また、本発明に係る電動アクチュエータは、減速機3及び第2の運動変換機構の少なくとも一方を有しないものであってもよい。
 また、以上の実施形態では、第一スラスト軸受76の軸方向他方側(ナット8と軸方向で対向する側)の軌道輪を省略しているが、この軌道輪を使用しても上記と同様の効果を得ることができる。この軌道輪は、ねじ軸7および第一軌道輪10aを含む回転部材、並びにハウジング6および軸受ホルダ18を含む静止部材の何れにも固定されず、回転部材および静止部材の双方に対して回転フリーの状態にある。
 また、以上の実施形態では、第一スラスト軸受76、第二スラスト軸受10、およびラジアル軸受9として、複数の転動体を有する転がり軸受を使用する場合を例示したが、これらの各軸受は、低摩擦材料で形成した滑り軸受で構成することもできる。
 図39は、本発明の第21実施形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す側面図である。
 図39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、電動モータ2と、電動モータ2の回転運動を減速して出力する減速機3と、減速機3から出力された回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構としてのすべりねじ機構4と、すべりねじ機構4から出力された直線運動を電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構としての揺動機構5と、これらを収容するハウジング6とを主に備えている。
 ハウジング6は、2つのハウジング分割体60が組み付けられて構成される。図39では、2つのハウジング分割体60の一方が取り外された状態を示す。ハウジング分割体60同士は、その合わせ面間にシール部材(図示省略)を介して組み付けられることで、ハウジング6の内部空間が密閉され、ハウジング6内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体60の合わせ面を、電動モータ2の回転軸2aと平行な(段差の無い)平面とすることで、組み付け時に、ハウジング分割体60の合わせ面同士の間で多少のずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。シール部材としては、Oリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、メタルガスケットなどの固体のシール材、あるいは、液状ガスケットなどの液体のシール部材を採用することができる。
 すべりねじ機構4は、回転部材としてのねじ軸7と、ねじ軸7の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材としてのナット8とを有している。ねじ軸7の外周面とナット8の内周面には、それぞれねじ溝が形成されており、これらのねじ軸が直接螺合している。なお、すべりねじ機構4として、ねじ軸(回転部材)とナット(直動部材)との間に複数のボールを介在させたボールねじ機構を用いてもよい。ねじ軸7の両端部は、それぞれラジアル軸受9とスラスト軸受10を介してハウジング6に対して回転可能に支持されている。
 揺動機構5は、円筒状の出力軸14と、出力軸14からその径方向に伸びるアーム部27とから成る揺動部材11を備えている。出力軸14は、ハウジング6に対して回転可能に支持されている。アーム部27は、出力軸14に固定され、出力軸14を中心として出力軸14と一体的に揺動可能(回転可能)に構成されている。また、出力軸14には、内周面に複数の凹凸(スプライン)が形成された連結孔14aが設けられている。この連結孔14aは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔であり、操作軸が連結孔14aに挿入されてスプライン嵌合することにより、操作軸は出力軸14と一体的に回転可能に連結される。また、アーム部27には、出力軸14の軸心を中心として径方向に伸びる長孔11cが設けられている。この長孔11cには、ナット8から突出する円柱状の突起12が相対的に移動可能に挿入されている。これにより、ナット8と揺動部材11は、突起12を介して連動可能に構成されている。なお、本実施形態では、突起12がナット8の互いに反対側の面にそれぞれ設けられており、これに対応して長孔11cもナット8を挟んで両側に設けられている。
 減速機3は、電動モータ2とすべりねじ機構4との間に配置されている。本実施形態では、減速機3として、図40に示すような遊星歯車減速機構20を用いている。具体的に、遊星歯車減速機構20は、入力回転体としての太陽ギヤ82と、太陽ギヤ82の外周に配置された軌道リングとしてのリングギヤ83と、太陽ギヤ82とリングギヤ83との間に回転可能に配置された遊星回転体としての複数の遊星ギヤ84と、各遊星ギヤ84を回転可能に保持する出力回転体としてのキャリア85とを有している。
 太陽ギヤ82は、電動モータ2の回転軸2aに対してこれと一体的に回転するように固定されている。一方、リングギヤ83は、ハウジング6に固定されている。複数の遊星ギヤ84は、太陽ギヤ82とリングギヤ83との間でこれらと噛み合うように組み付けられている。キャリア85は、出力先のねじ軸7に対してこれと一体的に回転するように固定されている。
 本実施形態では、電動モータ2として、ブラシ付きモータ又はブラシレスモータなどを用いている。電動モータ2は、ハウジング6内に設けられたスイッチング素子である一対のリレー回路13(図39参照)に電気的に接続されている。また、電動モータ2がリレー回路13を介して電源(図示省略)に接続された状態となることで、電源から電動モータ2に給電可能な状態となる。
 続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの基本動作について説明する。
 各リレー回路13の接点が両方ともOFFの状態では、電源から電動モータ2へ電力は供給されず、電動モータ2が停止状態となっている。この状態から、制御部(図示省略)の信号によって正回転用のリレー回路13の接点がONの状態に切り換えられると、電源から電動モータ2へ正方向の電流が流れ電動モータ2が正回転するようになる。また、各リレー回路13の接点が両方ともOFFの状態から、制御部の信号によって逆回転用のリレー回路13の接点がONの状態に切り換えられると、電源から電動モータ2へ逆方向の電流が流れ電動モータ2が逆回転するようになる。このように、各リレー回路13の接点が切り換えられることで、電動モータ2を停止状態から正回転又は逆回転させることができる。
 電動モータ2が正回転又は逆回転すると、その回転運動が遊星歯車減速機構20(減速機3)に伝達される。図40に示すように、遊星歯車減速機構20においては、電動モータ2の回転軸2aが回転することで、これと一体に太陽ギヤ82が回転する。太陽ギヤ82が回転すると、これと噛み合う複数の遊星ギヤ84が回転を開始し、各遊星ギヤ84は自転しながらリングギヤ83に沿って公転する。そして、遊星ギヤ84の公転運動が、これを支持するキャリア85の回転運動として出力されることで、電動モータ2の回転運動が減速される。
 減速機3によって減速された回転運動は、第1の運動変換機構4に伝達される。すなわち、遊星歯車減速機構20のキャリア85が回転することで、これと一体的に第1の運動変換機構4のねじ軸7が回転する。一方、ナット8は、揺動部材11によってねじ軸7の回転方向に回転しないように保持されている。このため、ねじ軸7の回転に伴ってナット8が回転方向の力を受けても、ナット8の回転が規制される。これにより、ねじ軸7の回転運動はナット8の直線運動に変換され、ナット8は図39中の矢印A1方向に前進又は矢印A2方向に後退する。
 また、ナット8が前進又は後退することで、ナット8に設けられた突起12によって揺動部材11が押し動かされる。これにより、揺動部材11は、図39中の矢印B1方向又は矢印B2方向に揺動運動し、出力軸14が回転することで、ナット8の直線運動が電動モータ2の回転軸2aとは異なる方向の軸(出力軸14)の回転運動として出力される。本実施形態では、出力軸14が、電動モータ2の回転軸2aと直交する方向に配置されているため、電動モータ2の回転運動は、電動モータ2の回転軸2aとは直交する軸の回転運動として出力される。
 ところで、このような電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転を停止させるタイミングを制御するには、例えば、センサによって、電動モータの回転数や、ねじ軸の回転数、ナットの直動位置、あるいは揺動部材の揺動位置などを検知することで、これらが所定の位置に達したタイミングで電動モータへの給電を遮断する方法がある。また、別の方法として、センサを用いず、ねじ軸やナット、揺動部材の駆動をストッパ機構によって機械的に規制し、電動モータへの給電を遮断する方法がある。
 これにつき、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいては、センサを用いない安価な構成を実現するため、ナットの移動を機械的に規制する方法を採用している。以下、本実施形態におけるナットの移動規制の構成部分について説明する。
 図41に示すように、揺動部材11がねじ軸7に対して直交する方向を向き、ナット8がその直線運動範囲Eの中間位置Mに配置された状態では、長孔11cの図の下端部11c1と突起12との間隔Dは最大となっている。この状態から、図42の二点鎖線で示すように、ナット8が図の矢印A2方向に移動し、これに伴って揺動部材11が図の矢印B2方向に揺動すると、突起12はナット8の移動方向に沿った直線軌道α上を移動するのに対して、長孔11cの下端部11c1は揺動部材11の揺動方向に沿った円弧軌道β上を移動するので、長孔11の下端部11c1が突起12に対して接近し、これらの隙間がDからD´へと小さくなる。すなわち、長孔11cの長手方向の両端部11c1,11c2のうち、出力軸14の軸心を中心とする外径側の端部11c1(図の下端部)が、揺動部材11の揺動運動に伴って突起12に対して接近する。
 そして、図43に示すように、ナット8がさらに移動して所定の位置に達すると、突起12と長孔11cの下端部11c1とが接触する。これにより、突起12が長孔11cによって拘束されるので、ナット8のそれ以上の直線運動が規制される。
 また、ナット8が上記矢印A2方向とは反対方向に移動した場合は、揺動部材11の揺動に伴って、上記と同様に長孔11cの下端部11c1が突起12に接近する。そして、突起12と長孔11cの下端部11c1とが接触することで、これらの接触によりナット8のそれ以上の直線運動が規制される。このように、長孔11cの下端部11c1は、突起12との接触によりナット8の直線運動を規制する規制部として機能する。
 以上のように、本実施形態では、突起12と長孔11cの下端部11c1との接触により、ナット8の直線運動を規制することができる。また、本実施形態の構成によれば、上記特許文献1に記載の突出部同士を回転方向に係合させる構成に比べて、ナットの移動を規制する際の衝撃荷重や作動音(衝突音)を低減できるようになる。すなわち、突出部同士を回転方向に係合させる構成では、突出部同士の衝突速度が速くなり、衝撃荷重や作動音が大きくなる傾向にあるが、本発明の実施形態の場合は、ねじ軸7の回転速度から大きく減速された揺動部材11の揺動速度で突起12と長孔11cとが接触するので、これらが接触したときの衝撃荷重や作動音を小さくすることができる。これにより、ナット8や揺動部材11などへの荷重を低減でき、これらの変形などが生じにくくなると共に、静寂性も向上する。このように、本発明の実施形態の構成によれば、信頼性及び静寂性に優れる電動アクチュエータを提供できるようになる。
 また、突起12と長孔11cの下端部11c1との間隔Dを適宜変更することで、揺動部材11の揺動範囲やナット8の直線運動範囲Eを調整することが可能である。また、突起12及び長孔11cは、これらの接触による摩耗を抑制するため、焼入れなどの熱処理が施されていることが好ましい。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。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である。上述の実施形態では、長孔11cの下端部11c1が平面状に形成されているが、上記規制部として機能する長孔11cの端部は曲面状に形成されていてもよい。また、本発明は、上述の減速機を備える電動アクチュエータに限らず、減速機を備えない電動アクチュエータにも適用可能である。
 図44は、本発明の第22実施形態に係る電動アクチュエータの内部構造を示す側面図、図45は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備える遊星歯車減速機構の正面図である。
 本実施形態に係る電動アクチュエータにおいて、基本的な構成は、図39及び図40に示す上記実施形態と同様である。このため、同様の構成部分については説明を省略し、以下、異なる部分について説明する。
 図46に示すように、本実施形態では、揺動部材11を挟んで両側のハウジング6の内壁面に、それぞれ凸部77が設けられている。
 図47に示すように、ナット8が図の矢印A2方向に移動し、これに伴って揺動部材11が図の矢印B2方向に揺動すると、揺動部材11のアーム部27が凸部77の一方に接触する。これにより、揺動部材11の矢印B2方向の揺動運動が規制される。また、揺動部材11の揺動運動が規制されることで、これと連動するナット8のそれ以上の直線運動も規制される。
 また、ナット8が上記矢印A2方向とは反対方向に移動した場合は、揺動部材11が揺動することにより、アーム部27が他方の凸部77に接触する。これにより、揺動部材11の揺動運動が規制され、これに伴ってナット8のそれ以上の直線運動も規制される。このように、ハウジング6に設けられた一対の凸部77は、揺動部材11との接触によりナット8の直線運動を規制する規制部として機能する。
 以上のように、本実施形態では、揺動部材11とハウジング6の凸部77との接触により、ナット8の直線運動を規制することができる。また、本実施形態の構成によれば、上記特許文献1に記載の突出部同士を回転方向に係合させる構成に比べて、ナットの移動を規制する際の衝撃荷重や作動音(衝突音)を低減できるようになる。すなわち、突出部同士を回転方向に係合させる構成では、突出部同士の衝突速度が速くなり、衝撃荷重や作動音が大きくなる傾向にあるが、本発明の実施形態の場合は、ねじ軸7の回転速度から大きく減速された揺動部材11の揺動速度で揺動部材11のアーム部27とハウジング6の凸部77とが接触するので、これらが接触したときの衝撃荷重や作動音を小さくすることができる。これにより、ナット8や揺動部材11などへの荷重を低減でき、これらの変形などが生じにくくなると共に、静寂性も向上する。このように、本実施形態の構成によれば、信頼性及び静寂性に優れる電動アクチュエータを提供できるようになる。
 また、特許文献1に記載の構成の場合、突出部の突出量をねじ軸のリード長よりも大きくすることができないといった制約があるが、本発明の実施形態の場合は、そのような制約はない。このため、本発明の実施形態においては、凸部77を大きく形成することができ、凸部77と揺動部材11との接触面積を大きく確保することができる。従って、本発明の実施形態においては、凸部77と揺動部材11との接触荷重(接触圧)を低減できるため、耐久性が向上する。
 少なくとも、凸部77と、これに接触する揺動部材11の部分は、摩耗を抑制するため、耐摩耗性を有する材料で構成されていることが好ましい。また、摩耗が生じにくい場合は、凸部77の材料、又はこれに接触する揺動部材11の部分の材料に、弾性材(緩衝材)などを用いることも可能である。
 上述の実施形態(本発明の第22実施形態)では、凸部77がハウジング6と一体に構成されているが、図48に示す本発明の第23実施形態のように、凸部77を、ハウジング6の主要部を構成する本体部78とは別体で構成してもよい。このように、凸部77を別体で構成することで、凸部77と本体部78とを互いに異なる材料で構成することが容易となる。例えば、本体部78の材質として、軽量化のためにアルミニウムを用いた場合に、凸部77の材質として、本体部78よりも強度の高い鉄系などの材質を用いることができ、凸部77の耐摩耗性を確保することできる。
 また、ハウジング6に凸部77を設ける構成に代えて、図49に示す本発明の第24実施形態のように、揺動部材11のアーム部27に一対の凸部79を設けてもよい。
 この場合、図50に示すように、揺動部材11が図の矢印B2方向に揺動すると、アーム部27の一方の凸部79がハウジング6の内壁面に接触することで、揺動部材11の揺動運動とナット8の直線運動が規制される。
 また、揺動部材11が上記矢印B2方向とは反対方向に揺動した場合は、アーム部27の他方の凸部79がハウジング6の内壁面に接触する。これにより、揺動部材11の揺動運動とナット8の直線運動が規制される。
 この場合も、上述の実施形態と同様に、ねじ軸7の回転速度から大きく減速された揺動部材11の揺動速度で、揺動部材11とハウジング6とが接触するので、これらが接触したときの衝撃荷重や作動音を小さくすることが可能である。また、凸部79には、特許文献1に記載の突出部のような大きさ(突出量)の制約もないので、ハウジング6との接触面積を大きく確保することができる。なお、凸部79は、アーム部27と一体であってもよいし、別体であってもよい。
 続いて、図51に示す本発明の第25実施形態では、上述の実施形態とは異なり、出力軸14の外周面に凹部80が設けられ、ハウジング6の内壁面に出力軸14の凹部80内に配置される凸部77が設けられている。出力軸14の凹部80は、出力軸14の軸心と同心円状の円弧面80aと、その円弧面80aの周方向両端から径方向へ立ち上がる両端面80b,80cとを有する扇形に形成されている。また、これに対応して、ハウジング6の凸部77も、出力軸14の軸心と同心円状の円弧面77aと、その円弧面77aの周方向両端から径方向へ立ち上がる両端面77b,77cとを有する扇形に形成されている。
 この場合、図52に示すように、揺動部材11が図の矢印B2方向に揺動すると、凹部80の一方の端面80bが凸部77の一方の端面77bに接触する。これにより、揺動部材11の矢印B2方向の揺動運動が規制され、これに伴ってナット8のそれ以上の直線運動も規制される。
 また、揺動部材11が上記矢印B2方向とは反対方向に揺動した場合は、凹部80の他方の端面80cが凸部77の他方の端面77cに接触することで、揺動部材11の揺動運動とナット8の直線運動が規制される。なお、凹部80及び凸部77の互いに対向する円弧面80a,77a同士は、摺動しないように常に非接触となるように配置されている。
 このように、本実施形態では、出力軸14に設けられた凹部80と、ハウジング6に設けられた凸部77とが、互いに接触することによりナット8の直線運動を規制する規制部として機能することで、上述の実施形態と同様、ナットの移動を規制する際の衝撃荷重や作動音(衝突音)を低減できるようになる。すなわち、この場合も、ねじ軸7の回転速度から大きく減速された揺動部材11の揺動速度で、出力軸14の凹部80とハウジング6の凸部77とが接触するので、これらが接触したときの衝撃荷重や作動音を小さくすることができる。また、凹部80や凸部77には、特許文献1に記載の突出部のような大きさ(突出量)の制約もないので、接触面積を大きく確保することができ、耐久性を向上させることができる。
 また、凹部80又は凸部77の一方の端面80b,77bから他方の端面80c,77cまでの周方向の長さを変更することで、揺動部材11の揺動範囲及びナット8の直動範囲を調整することが可能である。その場合、凹部80又は凸部77の周方向の長さを変更するだけで、両端面の大きさは変更しなくてもよいので、凹部80及び凸部77の接触面積を一定の面積とすることができ、接触部の耐久性を維持することが可能である。
 また、図51に示す実施形態とは反対に、図53に示す第26実施形態のように、出力軸14の外周面に凸部79を設け、ハウジング6の内壁面に凹部81を設けてもよい。この場合も、凸部79及び凹部81はそれぞれ扇形に形成されている。すなわち、凸部79は、出力軸14の軸心と同心円状の円弧面79aと、その円弧面79aの周方向両端から径方向へ立ち上がる両端面79b,79cとを有し、凹部81も、出力軸14の軸心と同心円の円弧面81aと、その円弧面81aの周方向両端から径方向へ立ち上がる両端面81b,81cとを有している。
 この場合、図54に示すように、揺動部材11が図の矢印B2方向に揺動すると、凸部79の一方の端面79cが凹部81の一方の端面81cに接触することで、揺動部材11の揺動運動とナット8の直線運動が規制される。
 また、揺動部材11が上記矢印B2方向とは反対方向に揺動した場合は、凸部79の他方の端面79bが凹部81の他方の端面81bに接触することで、揺動部材11の揺動運動とナット8の直線運動が規制される。なお、本実施形態においても、凸部79及び凹部81の互いに対向する円弧面79a,81a同士は、摺動しないように常に非接触となるように配置されている。
 このように、本実施形態では、出力軸14に設けられた凸部79と、ハウジング6に設けられた凹部81とが、互いに接触することによりナット8の直線運動を規制する規制部として機能することで、上述の実施形態と同様、ナットの移動を規制する際の衝撃荷重や作動音(衝突音)を低減できるようになる。すなわち、この場合も、ねじ軸7の回転速度から大きく減速された揺動部材11の揺動速度で、出力軸14の凸部79とハウジング6の凹部81とが接触するので、これらが接触したときの衝撃荷重や作動音を小さくすることが可能である。また、凸部79や凹部81には、特許文献1に記載の突出部のような大きさ(突出量)の制約もないので、接触面積を大きく確保することができ、耐久性を向上させることができる。また、本実施形態においても、凸部79及び凹部81が扇形であることで、これらの周方向長さを変更して揺動部材11の揺動範囲やナット8の直動範囲を調整しても、両端面の大きさは変更しなくてもよい。このため、凸部79及び凹部81の接触面積を一定の面積とすることができ、耐久性を維持することが可能である。
 出力軸14に設けられる凹部80(図51)又は凸部79(図53)は、出力軸14と一体であってもよいし、別体であってもよい。出力軸14の凹部80又は凸部79、及びこれらと接触するハウジング6の凸部77(図51)又は凹部81(図53)は、耐摩耗性を有する材料で構成されていることが好ましい。また、ハウジング6の凸部77又は凹部81は、ハウジング6と一体であってもよいし、別体であってもよい。凸部77又は凹部81をハウジングとは別体とすることで、これらの材料としてハウジング6の本体部よりも強度の高い材料を適用しやすくなる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。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である。例えば、本発明は、上述の減速機を備える電動アクチュエータに限らず、減速機を備えない電動アクチュエータにも適用可能である。
 1   電動アクチュエータ
 2   電動モータ
 2a  回転軸
 2b  モータ端子
 2c  凸部
 4   すべりねじ機構(第1の運動変換機構)
 6   ハウジング(静止部材)
 7   ねじ軸(回転部材)
 8   ナット(直動部材)
 8b  孔部
 8b1 拡径部
 9   ラジアル軸受(軸受)
 10  第二スラスト軸受
 10a 第一軌道輪(回転側の軌道輪)
 11  揺動部材
 11c 長孔(凹部)
 12  突起
 14  出力軸
 14b 出力軸の外周面
 30  回路基板
 31  基板端子
 32  リード線
 34  ピン(棒状部材)
 35  サークリップ(止め輪)
 36  検知機構
 37  磁石(被検知部)
 38  磁気センサ(検知部)
 40  位置保持部材
 40a 端子挿入孔
 40b 端子挿入孔
 44  弾性部材(位置保持部材)
 45  スペーサ部材
 50  バスバーホルダ
 50a 嵌合凸部
 51  バスバー
 77  凸部
 78  本体部
 79  凸部
 80  凹部
 81  凹部

Claims (43)

  1.  電動モータと、前記電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、前記電動モータ及び前記運動変換機構を収容するハウジングと、前記ハウジングに対する前記電動モータの位置を保持する位置保持部材とを備える電動アクチュエータであって、
     前記位置保持部材は、前記電動モータの前記運動変換機構側とは反対側の端部に対して軸方向に接触した状態で前記ハウジングに固定される電動アクチュエータ。
  2.  前記ハウジングに対する前記位置保持部材の固定位置は、前記電動モータの軸方向に変更可能である請求項1に記載の電動アクチュエータ。
  3.  前記位置保持部材は、前記電動モータの回転軸が挿入される軸挿入孔を有し、
     前記軸挿入孔に、前記電動モータから軸方向に突出する凸部が嵌合される請求項1又は2に記載の電動アクチュエータ。
  4.  前記電動モータのモータ端子に接続されるバスバーと、前記バスバーを保持するバスバーホルダとを備え、
     前記バスバーホルダは、前記位置保持部材に取り付けられる請求項1から3のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  5.  前記位置保持部材は、前記電動モータのモータ端子が挿入される端子挿入孔を有し、
     前記バスバーホルダは、前記バスバーの一端部が配置される嵌合凸部を有し、
     前記嵌合凸部が前記端子挿入孔に嵌合された状態で、前記バスバーの一端部が前記モータ端子に接続される請求項4に記載の電動アクチュエータ。
  6.  前記ハウジングに、基板端子を有する回路基板が設けられ、
     前記バスバーホルダに、前記バスバーと前記基板端子とを接続するリード線が設けられる請求項4又は5に記載の電動アクチュエータ。
  7.  前記ハウジングに、基板端子を有する回路基板が設けられ、
     前記バスバーホルダに、前記バスバーと前記基板端子とを接続するリード線が着脱可能に取り付けられる請求項4又は5に記載の電動アクチュエータ。
  8.  前記ハウジングに、基板端子を有する回路基板が設けられ、
     前記バスバーが、前記基板端子に対してリード線を介さずに接続される請求項4又は5に記載の電動アクチュエータ。
  9.  前記位置保持部材が、前記電動モータのモータ端子に接続されるバスバーを保持する請求項1から3のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  10.  前記ハウジングは、前記電動モータの軸方向とは交差する方向に分割可能である請求項1から9のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  11.  電動モータと、前記電動モータの駆動により生じた回転運動を直線運動に変換する運動変換機構と、前記電動モータ及び前記運動変換機構を収容するハウジングと、前記ハウジングに対する前記電動モータの位置を保持する位置保持部材とを備える電動アクチュエータであって、
     前記位置保持部材は、前記電動モータを前記運動変換機構側の軸方向へ付勢する弾性部材である電動アクチュエータ。
  12.  前記弾性部材と前記電動モータとの間に、スペーサ部材が介在する請求項11に記載の電動アクチュエータ。
  13.  前記弾性部材の前記電動モータ側とは反対側の端部を支持する支持部材を備え、
     前記ハウジングに対する前記支持部材の固定位置は、前記電動モータの軸方向に変更可能である請求項11に記載の電動アクチュエータ。
  14.  前記電動モータのモータ端子に接続されるバスバーと、前記バスバーを保持するバスバーホルダとを備え、
     前記弾性部材は、前記バスバーホルダを介して前記電動モータを前記運動変換機構側の軸方向へ付勢する請求項11に記載の電動アクチュエータ。
  15.  前記弾性部材と前記バスバーホルダとの間に、スペーサ部材が介在する請求項14に記載の電動アクチュエータ。
  16.  前記ハウジングは、前記電動モータの軸方向とは交差する方向に分割可能である請求項11から15のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  17.  電動モータと、前記電動モータによって回転駆動される回転部材と、前記回転部材と螺合した直動部材と、前記直動部材の直線運動によって揺動する揺動部材とを備えた電動アクチュエータであって、
     前記直動部材は前記揺動部材と当接し、前記揺動部材を揺動させる突起を有し、
     前記突起が前記直動部材から抜け出すことを防止する抜け止め構造を備えたことを特徴とする電動アクチュエータ。
  18.  前記直動部材に設けられた孔部に棒状部材が挿入され、
     前記突起は、前記直動部材の表面から突出した前記棒状部材の一部であり、
     前記抜け止め構造として、前記孔部内に、前記棒状部材を保持する止め輪が取り付けられる請求項17記載の電動アクチュエータ。
  19.  前記抜け止め構造として、前記直動部材と前記突起とが一体で設けられる請求項17記載の電動アクチュエータ。
  20.  電動モータと、前記電動モータの回転を減速して出力する減速機と、前記電動モータの回転に伴って揺動する揺動部材と、前記揺動部材の揺動により回転する出力軸と、検知機構とを備えた電動アクチュエータであって、
     前記検知機構が、前記電動アクチュエータ内の可動部材の動作を検知し、
     前記検知機構の検知結果により、前記出力軸の回転する範囲を回転方向の一方側の位置から他方側の位置までの2地点間の範囲内に規制することを特徴とする電動アクチュエータ。
  21.  前記減速機の出力により回転するねじ軸と、前記ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、前記揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備えた請求項20記載の電動アクチュエータであって、
     前記検知機構は、検知部と、前記直動部材に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータ。
  22.  前記電動モータは回転軸を備え、
     前記検知機構は、検知部と、前記回転軸に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む請求項20記載の電動アクチュエータ。
  23.  前記減速機の出力により回転するねじ軸と、前記ねじ軸を回転可能に支持する軸受と、前記ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、前記揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備える請求項20記載の電動アクチュエータであって、
     前記検知機構は、検知部と、前記軸受に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータ。
  24.  前記減速機の出力により回転するねじ軸と、前記ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、前記揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備えた請求項20記載の電動アクチュエータであって、
     前記検知機構は、検知部と、前記ねじ軸に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータ。
  25.  前記検知機構は、検知部と、前記出力軸の外周面、あるいは、前記出力軸の外周面側に設けられた部材であり、前記検知部によって検知される被検知部とを含む請求項20記載の電動アクチュエータ。
  26.  前記電動モータはブラシレスモータであり、
     前記ブラシレスモータに設けられ、前記ブラシレスモータの回転位置を検知する回転検知機構を前記検知機構とする請求項20記載の電動アクチュエータ。
  27.  電動モータと、前記電動モータの出力で回転駆動される回転部材、および、前記回転部材と螺合した直動部材を備え、前記回転部材の回転運動を前記直動部材の直線運動に変換する運動変換機構と、前記回転部材を支持する静止部材とを有する電動アクチュエータにおいて、
     前記電動モータに対する電力供給の開始から停止への切り替えが、前記電力供給の開始からの経過時間に基づいて行われ、
     前記直線運動を行う直動部材が、前記回転部材に支持された第一スラスト軸受のうち、前記回転部材に対する相対回転が許容された領域と当接することを特徴とする電動アクチュエータ。
  28.  前記第一スラスト軸受として、複数の転動体を有する転がり軸受を用いた請求項27に記載の電動アクチュエータ。
  29.  前記静止部材と前記回転部材の間に、第二スラスト軸受を介在させた請求項27または28に記載の電動アクチュエータ。
  30.  前記第一スラスト軸受の回転側の軌道輪と、前記第二スラスト軸受の回転側の軌道輪とを軸方向で接触させ、もしくは両軌道輪を一体化した請求項29に記載の電動アクチュエータ。
  31.  前記直動部材が前記第一スラスト軸受と当接した後で、前記電動モータへの電力供給を停止する請求項27から30のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  32.  電動モータと、前記電動モータの回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構と、前記第1の運動変換機構から出力された直線運動を前記電動モータの回転軸とは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構とを備える電動アクチュエータであって、
     前記第1の運動変換機構は、前記電動モータによって回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材とを有し、
     前記第2の運動変換機構は、前記電動モータの回転軸とは異なる方向の軸を中心に揺動する揺動部材を有し、
     前記直動部材と前記揺動部材は、前記揺動部材に設けられた長孔内で相対的に移動する突起を介して連動可能に構成され、
     前記突起が前記長孔の長手方向の端部に接触することで、前記直動部材の直線運動が規制されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  33.  前記直動部材がその直線運動範囲の中間位置に配置された状態で、前記長孔の長手方向の端部と前記突起との間隔が最大となるようにした請求項32に記載の電動アクチュエータ。
  34.  前記第1の運動変換機構は、前記回転部材としてのねじ軸と、前記ねじ軸と直接螺合する前記直動部材としてのナットとを有するすべりねじ機構である請求項32又は33に記載の電動アクチュエータ。
  35.  前記第1の運動変換機構は、前記回転部材としてのねじ軸と、複数のボールと、前記複数のボールを介して前記ねじ軸と螺合する前記直動部材としてのナットとを有するボールねじ機構である請求項32又は33に記載の電動アクチュエータ。
  36.  電動モータと、前記電動モータの回転運動を直線運動に変換する第1の運動変換機構と、前記第1の運動変換機構から出力された直線運動を前記電動モータの回転軸とは異なる方向の軸の回転運動に変換する第2の運動変換機構と、前記電動モータと前記第1の運動変換機構と前記第2の運動変換機構を内部に収容するハウジングとを備える電動アクチュエータであって、
     前記第1の運動変換機構は、前記電動モータによって回転駆動される回転部材と、前記回転部材の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する直動部材とを有し、
     前記第2の運動変換機構は、前記直動部材と連動して前記電動モータの回転軸とは異なる方向の軸を中心に揺動する揺動部材を有し、
     前記揺動部材が前記ハウジングに接触することで、前記直動部材の直線運動が規制されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  37.  前記揺動部材は、出力軸と、前記出力軸を中心に前記出力軸と一体的に揺動するアーム部とを有し、
     前記アーム部が前記ハウジングに接触することで、前記直動部材の直線運動が規制される請求項36に記載の電動アクチュエータ。
  38.  前記揺動部材は、出力軸と、前記出力軸を中心に前記出力軸と一体的に揺動するアーム部とを有し、
     前記出力軸が前記ハウジングに接触することで、前記直動部材の直線運動が規制される請求項36に記載の電動アクチュエータ。
  39.  前記出力軸は、その軸心と同心円状の円弧面と、前記円弧面の周方向両端から径方向へ立ち上がる両端面とを有する扇形の凸部又は凹部を有し、
     前記凸部又は前記凹部の両端面のいずれか一方が前記ハウジングに接触することにで、前記直動部材の直線運動が規制される請求項38に記載の電動アクチュエータ。
  40.  前記直動部材の直線運動を規制するために前記揺動部材と前記ハウジングとが接触する部分は、耐摩耗性を有する材料で構成されている請求項36から39のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  41.  前記直動部材の直線運動を規制するために前記揺動部材と前記ハウジングとが接触する部分は、前記ハウジングの本体部よりも強度の高い材料で構成されている請求項36から40のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  42.  前記第1の運動変換機構は、前記回転部材としてのねじ軸と、前記ねじ軸と直接螺合する前記直動部材としてのナットとを有するすべりねじ機構である請求項36から41のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
  43.  前記第1の運動変換機構は、前記回転部材としてのねじ軸と、複数のボールと、前記複数のボールを介して前記ねじ軸と螺合する前記直動部材としてのナットとを有するボールねじ機構である請求項36から41のいずれか1項に記載の電動アクチュエータ。
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