(57)【要約】【課題】電動アクチュエータの部品点数を削減すること。【解決手段】電動アクチュエータ１００は、引き棒２００の一方の端部２００Ｔ１側に取り付けられ、外周面に螺旋状の第１溝１２１を有するねじ軸１１１と、ねじ軸１１１が中空部分１１３Ｉに配置され、中空部分１１３Ｉの内周面の一部に第１溝１２１と対応する螺旋状の第２溝１２２を有し、かつ引き棒２００の他方の端部２００Ｔ２側が中空部分１１３Ｉから突出するローター１１３と、第１溝１２１と第２溝１２２との間に配置される複数のボール１２３と、ローター１１３に取り付けられてボール１２３を循環させるこま１１２と、ローター１１３を回転させることにより、引き棒２００をその長手方向に移動させるステーター１１０と、引き棒２００の一部と係り合って引き棒２００の回転を抑制する回転抑制部材１０７と、を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の部材であり、一方の端部側における外周面に螺旋状の第１溝を有する操作部材と、
前記操作部材が配置される中空部分を有する円筒形状の部材であり、前記中空部分の内周面の一部に前記第１溝と対応する螺旋状の第２溝を有し、かつ前記操作部材の他方の端部側が前記中空部分から突出する開口部を有するローターと、
前記第１溝と前記第２溝との間に配置される複数のボールと、
前記ローターに取り付けられて前記ボールを循環させる循環用部材と、
前記ローターの径方向外側に配置されて、前記ローターの軸を中心として前記ローターを回転させることにより、前記操作部材を前記軸方向に移動させるステーターと、
前記操作部材の一部と係り合って前記操作部材の前記軸周りの回転を抑制する回転抑制部材と、
を含む電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記循環用部材は、前記ローターの外周面から前記ローターに埋め込まれており、
前記ローターは、自身の外周面かつ前記循環用部材の外側に取り付けられた円筒形状の部材を備える、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記操作部材の前記第１溝が形成されている部分と、前記ローターの前記第２溝が形成されている部分とは、前記軸方向における荷重の方向が同一である請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記操作部材は、前記一方の端部側における外周部に、外周面に前記第１溝を有する円筒形状のねじ軸が取り付けられており、
前記ねじ軸は、前記操作部材の前記一方の端部側に取り付けられ、
前記ローターは、前記開口部側が、前記ステーターが取り付けられる筐体に、転がり軸受を介して回転可能に支持され、
前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域の中央部よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置される、請求項３に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記ねじ軸への荷重の入力位置は、前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置される、請求項４に記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記操作部材は、前記一方の端部側における外周部に、外周面に前記第１溝を有する円筒形状のねじ軸が取り付けられており、
前記ねじ軸は、前記操作部材の前記一方の端部側に取り付けられ、
前記ローターは、前記開口部とは反対側が、前記ステーターが取り付けられる筐体に、転がり軸受を介して回転可能に支持され、
前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域の中央部よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置される、請求項３に記載の電動アクチュエータ。
【請求項７】
前記ねじ軸への荷重の入力位置は、前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置される、請求項６に記載の電動アクチュエータ。
【請求項８】
前記転がり軸受は、内輪と外輪との間を封止する封止部材を、前記ローター及び前記ステーターが配置されている側に有する、請求項４から７のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項９】
前記ローターの前記開口部側は、前記転がり軸受の内輪となっている請求項４から８のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の回転運動を直線運動に変換する機構を有する電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッション又はパーキングブレーキ等の操作を電動機の力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いられるアクチュエータは、電動機から伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられるものがある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−７１００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自動車等の車両に用いられる電動アクチュエータは、質量をできるだけ小さくすること、コストをできるだけ低減すること等の要求から、部品点数はできる限り少ない方が好ましい。
【０００５】
本発明は、電動アクチュエータの部品点数を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、棒状の部材であり、一方の端部側における外周面に螺旋状の第１溝を有する操作部材と、前記操作部材が配置される中空部分を有する円筒形状の部材であり、前記中空部分の内周面の一部に前記第１溝と対応する螺旋状の第２溝を有し、かつ前記操作部材の他方の端部側が前記中空部分から突出する開口部を有するローターと、前記第１溝と前記第２溝との間に配置される複数のボールと、前記ローターに取り付けられて前記ボールを循環させる循環用部材と、前記ローターの径方向外側に配置されて、前記ローターの軸を中心として前記ローターを回転させることにより、前記操作部材を前記軸方向に移動させるステーターと、前記操作部材の一部と係り合って前記操作部材の前記軸周りの回転を抑制する回転抑制部材と、を含む電動アクチュエータである。
【０００７】
この電動アクチュエータは、ボールねじのナットと電動機のローターとを一体として、電動機のローターにボールねじのナットの機能を持たせている。このため、操作部材を進退させるための部品点数を削減でき、かつ構造も簡単にすることができる。また、この電動アクチュエータは、操作部材と回転抑制部材とを係り合わせて操作部材の回転を抑制するため、キー等の部材は不要である。その結果、この電動アクチュエータは、部品点数を削減できる。
【０００８】
本発明において、前記循環用部材は、前記ローターの外周面から前記ローターに埋め込まれており、前記ローターは、自身の外周面かつ前記循環用部材の外側に取り付けられた円筒形状の部材を備えることが好ましい。このようにすることで、ローターに複数の循環用部材が取り付けられた場合であっても、循環用部材の外側に１個の円筒形状の部材を取り付けることによってすべての循環用部材の径方向への移動が規制される。このため、循環用部材の抜け止め部材又は抜け止め機構をそれぞれの循環用部材に対して用意する必要はないので、部品点数の削減及び構造の簡略化を実現できる。
【０００９】
本発明において、前記操作部材の前記第１溝が形成されている部分と、前記ローターの前記第２溝が形成されている部分とは、前記軸方向における荷重の方向が同一であることが好ましい。このようにすることで、第１溝と第２溝との間に配置される複数のボールに対して均等に荷重が作用するので、ローターの変形が抑制される。
【００１０】
本発明において、前記操作部材は、前記一方の端部側における外周部に、外周面に前記第１溝を有する円筒形状のねじ軸が取り付けられており、前記ねじ軸は、前記操作部材の前記一方の端部側に取り付けられ、前記ローターは、前記開口部側が、前記ステーターが取り付けられる筐体に、転がり軸受を介して回転可能に支持され、前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域の中央部よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置されることが好ましい。このようにすることで、操作部材の第１溝が形成されている部分と、ローターの第２溝が形成されている部分とにおいて、軸方向における荷重の方向を同一とすることができる。その結果、この電動アクチュエータは、軸方向における位置によってボール接触点の面圧を均一にすることができる。
【００１１】
本発明において、前記ねじ軸への荷重の入力位置は、前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置されることが好ましい。このようにすることで、この電動アクチュエータは、軸方向における位置によってボール接触点の面圧をさらに均一にすることができる。
【００１２】
本発明において、前記操作部材は、前記一方の端部側における外周部に、外周面に前記第１溝を有する円筒形状のねじ軸が取り付けられており、前記ねじ軸は、前記操作部材の前記一方の端部側に取り付けられ、前記ローターは、前記開口部とは反対側が、前記ステーターが取り付けられる筐体に、転がり軸受を介して回転可能に支持され、前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域の中央部よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置されることが好ましい。このようにすることで、操作部材の第１溝が形成されている部分と、ローターの第２溝が形成されている部分とにおいて、軸方向における荷重の方向を同一とすることができる。その結果、この電動アクチュエータは、軸方向における位置によってボール接触点の面圧を均一にすることができる。
【００１３】
本発明において、前記ねじ軸への荷重の入力位置は、前記軸方向において、前記複数のボールが配置される領域よりも前記転がり軸受から離れた位置に、前記ねじ軸への荷重の入力位置が配置されることが好ましい。このようにすることで、この電動アクチュエータは、軸方向における位置によってボール接触点の面圧をさらに均一にすることができる。
【００１４】
本発明において、前記転がり軸受は、内輪と外輪との間を封止する封止部材を、前記ローター及び前記ステーターが配置されている側に有することが好ましい。このようにすることで、ステーターが配置される部分に転がり軸受の潤滑油又はグリースが飛散することを抑制できる。
【００１５】
本発明において、前記ローターの前記開口部側は、前記転がり軸受の内輪となっていることが好ましい。このようにすることで、電動アクチュエータの部品点数を削減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、電動アクチュエータの部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本実施形態に係る電動アクチュエータを備える自動変速装置の一例を示すスケルトン図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電動アクチュエータを示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る電動アクチュエータを示す斜視図である。
【図４】図４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５】図５は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備える電動機の分解斜視図である。
【図６】図６は、クラッチレリーズ軸受が引き棒に取り付けられた状態の本実施形態に係る電動アクチュエータを示す断面図である。
【図７】図７は、トルクセンサの配置の一例を示す斜視図である。
【図８】図８は、トルクセンサが取り付けられている部分を拡大して示した断面図である。
【図９】図９は、電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。
【図１０】図１０は、電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備えるボールに作用する面圧の分布を示す図である。
【図１２】図１２は、電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。
【図１３】図１３は、電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備えるボールに作用する面圧の分布を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。
【図１７】図１７は、ボール配置領域とねじ軸の荷重入力位置と転がり軸受の荷重作用位置との関係を示す図である。
【図１８】図１８は、ボール配置領域とねじ軸の荷重入力位置と転がり軸受の荷重作用位置との関係を示す図である。
【図１９】図１９は、本実施形態の変形例に係る電動アクチュエータを示す図である。
【図２０】図２０は、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいて転がり軸受の封止部材の配置を示すための断面図である。
【図２１】図２１は、転がり軸受の内輪を兼用したローターを備える電動アクチュエータを示す断面図である。
【図２２】図２２は、図１８に示す電動アクチュエータの転がり軸受を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る電動アクチュエータを備える自動変速装置の一例を示すスケルトン図である。動力伝達装置としての自動変速装置１は、自動車等の車両に用いられて、動力源としての内燃機関等の回転速度とトルクとを変換して出力する装置である。自動変速装置１は、いわゆる手動変速機（Manual Transmission）にクラッチ、操作シフト操作又はセレクト操作を行う各種アクチュエータ及びそれらを制御するＥＣＵ（Electric Control Unit）を備えたＡＭＴ（Automated Manual Transmission）である。自動変速装置１は、ＡＭＴに限定されるものではなく、例えば、２系統のクラッチを有するＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）であってもよい。自動変速装置１は、入力軸１Ｉに動力源としての内燃機関等の出力軸が連結され、出力軸１Ｅには車輪が連結される。
【００２０】
自動変速装置１は、本実施形態に係る電動アクチュエータ１００を備えている。電動アクチュエータ１００は、自動変速装置１が有するクラッチ４００を操作する。クラッチ４００は乾式クラッチであるが、これに限定されるものではなく、例えば、湿式クラッチでもよい。自動変速装置１がＤＣＴである場合、自動変速装置１は２系統のクラッチ４００を有する。この場合、自動変速装置１は、２台の電動アクチュエータ１００を備える。そして、それぞれの電動アクチュエータ１００は、それぞれのクラッチ４００を操作する。
【００２１】
電動アクチュエータ１００は、先端（他方の端部）にクラッチレリーズ軸受３００が取り付けられている操作部材としての引き棒２００を、その軸方向に進退させ、クラッチ４００を係合又は分離させることができる。引き棒２００の軸方向とは、引き棒２００が延在する方向、すなわち長手方向である。引き棒２００は、クラッチ４００の従動側と一体に回転する中空の動力伝達軸５００の内側に配置されている。引き棒２００は、電動アクチュエータ１００の作動により軸方向に進退可能、かつ回転不可能に支持されている。
【００２２】
引き棒２００と動力伝達軸５００との間には、複数の転がり軸受６００ａ、６００ｂ、６００ｃが配置されている。本実施形態において、複数の転がり軸受６００ａ、６００ｂ、６００ｃは、ニードル軸受（ケージ・アンド・ローラ型又はシェルニードル型）であるが、これに限定されるものではない。複数の転がり軸受６００ａ、６００ｂ、６００ｃは、引き棒２００と動力伝達軸５００とが相対回転しているときにおいて両者の接触を回避し、かつ引き棒２００の振動及び騒音の発生を抑制する。引き棒２００は、クラッチ４００を分離する場合に引張力が作用するように配置されている。引き棒２００は、クラッチ４００が係合している間は引張力も圧縮力も作用しない。
【００２３】
後述するように、引き棒２００は、トルクセンサ２０を備えている。トルクセンサ２０は、引き棒２００と動力伝達軸５００との間に配置される。複数の転がり軸受６００ａ、６００ｂ、６００ｃは、引き棒２００と動力伝達軸５００との相対変位を抑えて、トルクセンサ２０と動力伝達軸５００とのギャップを管理している。
【００２４】
電動アクチュエータ１００は、制御装置１０によって動作が制御される。制御装置１０は、例えば、演算装置（例えば、ＣＰＵ：Central Processing Unit）、制御装置、記憶装置及び入出力装置を含むコンピュータである。制御装置１０は、自動変速装置１が搭載された車両の運転者の操作に基づき、電動アクチュエータ１００を制御してクラッチ４００を断続、すなわち分離又は係合する。
【００２５】
図２、図３は、本実施形態に係る電動アクチュエータを示す斜視図である。図４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５は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備える電動機の分解斜視図である。電動アクチュエータ１００は、電動機１００Ｍと、引き棒２００とを有している。電動機１００Ｍは、アルミニウム合金製の円筒状の構造体である第１モータケース１０１と、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）製の円筒状の構造体である第２モータケース１０２と、アルミニウム合金製の略円盤状の構造体である第３モータケース１０３とを有する。これらが、電動アクチュエータ１００の筐体となる。
【００２６】
第１モータケース１０１と第２モータケース１０２とは、４本のボルト（本実施形態では六角穴付きボルト）１０５によって互いに締結されている。第２モータケース１０２と第３モータケース１０３とは、両者の接合面の円周上に４等配に設けられたカシメ部１０４によって互いに締結されている。電動アクチュエータ１００は、第１モータケース１０１に取り付けられた２本のボルト１０６によって、図１に示す自動変速装置１の筐体１Ｃに締結されている。第３モータケース１０３からは、上述したトルクセンサ２０の信号線１５０が引き出されている。
【００２７】
電動アクチュエータ１００は、引き棒２００を介して図１に示す自動変速装置１のクラッチ４００を操作する。引き棒２００は、回転抑制部材１０７を貫通している。回転抑制部材１０７は、引き棒２００の一部と係り合って、引き棒２００の軸周りの回転を抑制する。回転抑制部材１０７は、円板状の部材であり、本実施形態においては、６本の六角穴付き皿ボルト１０８によって、第１モータケース１０１の一端部に締結されて、取り付けられる。
【００２８】
回転抑制部材１０７は、引き棒２００が貫通する貫通孔１０９を有している。貫通孔１０９は、引き棒２００との摺動面に、インボリュートスプラインが配置されている。このように、貫通孔１０９は、インボリュートスプライン孔である。引き棒２００は、回転抑制部材１０７との摺動面に、第１インボリュートスプライン軸２０１が配置されている。このような構造により、引き棒２００は、貫通孔１０９に対して、軸（図４の軸Ｚｓ）方向に摺動可能かつ周方向に回転不能に案内される。第１インボリュートスプライン軸２０１と貫通孔１０９との摺動面は、わずかな隙間を有している。また、第１インボリュートスプライン軸２０１は、表面が樹脂で被覆されており、貫通孔１０９との摺動摩擦変化が小さくなるようになっている。第１インボリュートスプライン軸２０１の表面を被覆する樹脂は、例えばフッ素樹脂である。また、貫通孔１０９のインボリュートの表面を樹脂で被覆してもよい。
【００２９】
引き棒２００は、電動機１００Ｍとは反対側の端部（他方の端部）２００Ｔ２に、クラッチレリーズ軸受３００が配置されている。クラッチレリーズ軸受３００は、ナット３０１によって引き棒２００に締結されている。本実施形態において、ナット３０１は六角ナットである。ナット３０１は、クラッチレリーズ軸受３００とは反対側に、Ｕ字型の切り欠き３０２が各辺に配置されている。このＵ字型の切り欠き３０２には、スプリングピン３０３が挿入される。このような構造により、クラッチレリーズ軸受３００を引き棒２００の他方の端部２００Ｔ２に締結したナット３０１が緩まないようにしてある。
【００３０】
図４に示すように、第１モータケース１０１、第２モータケース１０２及び第３モータケース１０３の内部には、ステーター１１０と、ねじ軸１１１と、ローター１１３とが配置されている。ねじ軸１１１は、外周面に螺旋状の第１溝を有している。ねじ軸１１１は、引き棒２００の一方の端部２００Ｔ１側の一部が配置される中空部１１１Ｉを有する円筒形状の構造体である。中空部１１１Ｉは、ねじ軸１１１の一端部から他端部に向かって貫通している。中空部１１１Ｉは、貫通方向と直交する断面の形状が円形である。ねじ軸１１１は、引き棒２００の一方の端部２００Ｔ１側に取り付けられて、引き棒２００の一部をなしている。したがって、引き棒２００は、一方の端部２００Ｔ１側における外周面に螺旋状の第１溝１２１を有することになる。
【００３１】
ステーター１１０は、環状のステーターコアと、ステーターコアに巻き付けられたコイルとを有している。ステーター１１０のステーターコアは、第２モータケース１０２の内周面に圧入されている。
【００３２】
ローター１１３は、中空部分１１３Ｉを有する円筒形状の部材である。中空部分１１３Ｉは、ローター１１３の一端部から他端部に向かって貫通している。中空部分１１３Ｉは、貫通方向と直交する断面の形状が円形である。ローター１１３は、ステーター１１０の径方向内側に配置される。すなわち、ステーター１１０は、ローター１１３の径方向外側に配置される。ローター１１３は、中空部分１１３Ｉに、引き棒２００が配置される。本実施形態では、引き棒２００のねじ軸１１１が取り付けられた部分が中空部分１１３Ｉに配置される。ローター１１３はＺｓ軸を中心としてその周りを回転する。すなわち、Ｚｓ軸は、ローター１１３の回転中心軸である。
【００３３】
ローター１１３は、中空部分１１３Ｉの内周面の一部に、ねじ軸１１１が有する第１溝１２１と対応する螺旋状の第２溝１２２を有する。第１溝１２１が雄ねじ溝となり、第２溝１２２が雌ねじ溝となる。ローター１１３は、引き棒２００の他方の端部２００Ｔ２側が中空部分１１３Ｉから突出する開口部１１３Ｈを有する。ローター１１３の中空部分１１３Ｉにねじ軸１１１が配置されると、第１溝１２１と第２溝１２２とが対向する。そして、両者の間には、転走路が形成される。第１溝１２１と第２溝１２２との間の転走路には、複数のボール１２３が配置される。本実施形態において、ボール１２３は鋼球である。
【００３４】
複数のボール１２３は、ローター１１３の回転にともなって、１リード毎にねじ軸１１１のランド部を乗り越え、元の転走路に戻って循環する。本実施形態において、ボール１２３を循環させる方式は、いわゆるフロップオーバー方式を採用する。この方式においては、ローター１１３に埋め込まれた循環用部材としてのこま１１２が、複数のボール１２３を１リード毎にねじ軸１１１のランド部を乗り越えさせ、元の転走路に戻して転走路内を循環させる。このように、こま１１２は、ローター１１３に取り付けられてボール１２３の循環経路を形成し、ボール１２３を循環させる。本実施形態において、図５に示すように、こま１１２は、ローター１１３の周方向に向かって１２０度の間隔で３個取り付けられる。なお、複数のボール１２３を循環させる方式は、フロップオーバー方式に限定されるものではない。
【００３５】
複数のこま１１２は、ローター１１３の径方向外側からローター１１３に挿入され、埋め込まれる。そして、ローター１１３は、自身の外周面かつこま１１２の外側に、円筒形状の部材としてのロータラミネーションスタック１１４が取り付けられる。ロータラミネーションスタック１１４は、ローター１１３に圧入されてこれに固定される。このような構造により、こま１１２は、ローター１１３と一体に固定される。図４、図５に示すように、ロータラミネーションスタック１１４の外周面には、複数の磁石１１５が取り付けられる。磁石１１５は、例えば、永久磁石を用いることができる。複数の磁石１１５は、ロータラミネーションスタック１１４に接着されて固定される。複数の磁石１１５は、ロータラミネーションスタック１１４の内部に埋め込まれていてもよい。
【００３６】
引き棒２００は、一方の端部２００Ｔ１側の一部が径方向に向かって張り出した拡径部２０４を有している。ねじ軸１１１は、引き棒２００の一端部２００Ｔ１側において、引き棒２００が貫通して配置される中空部１１１Ｉの内径が大きくなっている。中空部１１１Ｉは、内径が小さい部分と大きい部分との間に段部１１１Ｓを有している。ねじ軸１１１の中空部１１１Ｉに配置された引き棒２００は、拡径部２０４が中空部１１１Ｉの段部１１１Ｓと係り合う。引き棒２００の一端部２００Ｔ１側において、中空部１１１Ｉには止め輪１１９Ｓが取り付けられる。止め輪１１９Ｓは、中空部１１１Ｉの内周面に形成された溝に嵌め込まれ、かつ引き棒２００の一端部２００Ｔ１と係り合う。このような構造により、引き棒２００は、拡径部２０４が、ねじ軸１１１の段部１１１Ｓ及びねじ軸１１１の中空部１１１Ｉに取り付けられた止め輪１１９Ｓと係り合う。その結果、引き棒２００とねじ軸１１１とは、軸（Ｚｓ軸）方向、すなわち、引き棒２００の延在方向（長手方向）における両者の相対的な移動が規制される。
【００３７】
ねじ軸１１１の内周面には、インボリュートスプライン孔１１６が設けられており、引き棒２００の第２インボリュートスプライン軸２０２と嵌め合わされている。インボリュートスプライン孔１１６と第２インボリュートスプライン軸２０２とが係り合うのでねじ軸１１１と引き棒２００との間で回転力が伝達される。本実施形態において、第１インボリュートスプライン軸２０１と第２インボリュートスプライン軸２０２とは、同一の諸元で設計されている。このようにすることで、両者の加工が容易になるという利点が得られる。
【００３８】
第１モータケース１０１には、ローター１１３を回転可能に支持する転がり軸受１１７が取り付けられる。本実施形態において、転がり軸受１１７は玉軸受であるが、転がり軸受１１７はローター１１３のアキシャル荷重及びラジアル荷重を支持できるものであれば、玉軸受に限定されない。転がり軸受１１７は、ローター１１３の外周部に取り付けられた軸用止め輪１１８と第１モータケース１０１の内周面に取り付けられた孔用止め輪１１９Ｂとによって、軸方向の移動が規制される。軸用止め輪１１８は、転がり軸受１１７の内輪１１７Ｉとローター１１３との間に取り付けられ、孔用止め輪１１９Ｂは第１モータケース１０１と転がり軸受１１７の外輪１１７Ｓとの間に取り付けられる。このような構造により、転がり軸受１１７は、両方向のアキシャル荷重、すなわち、軸（Ｚｓ軸）方向における両方の荷重を支持することができる。
【００３９】
ローター１１３は、転がり軸受１１７で支持される側とは反対側が、第３モータケース１０３に取り付けられた滑り軸受１２０によって回転可能に支持される。滑り軸受１２０は、ローター１１３のラジアル荷重のみを支持する。このように、ローター１１３は、転がり軸受１１７と滑り軸受１２０とによって、電動機１００Ｍの筐体としての第１モータケース１０１及び第３モータケース１０３に、回転可能に支持される。
【００４０】
ローター１１３と、複数のボール１２３と、ねじ軸１１１と、こま１１２とは、ボールねじを構成している。ローター１１３は、このボールねじのナットに相当する。すなわち、本実施形態において、ボールねじのナットと電動機１００Ｍのローター１１３とは同一の構造物によって共通になっている。上述したように、引き棒２００は回転抑制部材１０７によってＺｓ軸の周りの回転が不能になっているので、引き棒２００に取り付けられるねじ軸１１１も、Ｚｓ軸の周りの回転は不可能である。変換機構１２５が有するローター１１３が回転すると、ねじ軸１１１は、ボール１２３との摩擦によってローター１１３とともに回転しようとする。このとき、ねじ軸１１１は、引き棒２００を介して、回転抑制部材１０７によって回り止めされる。したがって、ねじ軸１１１及び引き棒２００は、変換機構１２５によって、Ｚｓ軸方向に進退する。
【００４１】
このように、ローター１１３と、複数のボール１２３と、ねじ軸１１１と、こま１１２とは、ローター１１３の回転運動を、ねじ軸１１１及びねじ軸１１１が取り付けられた引き棒２００の直線運動に変換する変換機構１２５となる。前述した直線運動は、引き棒２００の延在方向、すなわち、引き棒２００の長手方向であり、ローター１１３の回転中心軸であるＺｓ軸方向である。電動機１００Ｍが有するステーター１１０は、ローター１１３の径方向外側に配置されて、Ｚｓ軸を中心としてローター１１３を回転させる。このようにすることで、ステーター１１０は、ねじ軸１１１を介して引き棒２００をＺｓ軸方向に移動させる。
【００４２】
電動アクチュエータ１００が図１に示す自動変速装置１のクラッチ４００を分離する場合、電動機１００Ｍのローター１１３は、引き棒２００が電動機１００Ｍの筐体内に引き込まれるように回転する。クラッチ４００を分離する際の引張力は、引き棒２００の拡径部２０４及びねじ軸１１１の段部１１１Ｓを介してねじ軸１１１に伝達される。クラッチ４００を係合する場合、電動機１００Ｍのローター１１３は、引き棒２００が電動機１００Ｍの筐体内からに突き出されるように回転する。クラッチ４００が分離された後、再び係合状態に戻る過渡状態では引き棒２００に圧縮力が作用するが、この圧縮力は止め輪１１９Ｓを介してねじ軸１１１に伝達される。
【００４３】
図４に示すように、引き棒２００は、長手方向に延在する通路２００Ｉを有している。通路２００Ｉは、変換機構１２５側の端部、すなわち一方の端部２００Ｔ１に開口する。通路２００Ｉは、上述したトルクセンサ２０の信号線１５０が配置されて、一方の端部２００Ｔ１に開口した開口２００Ｈから引き出される。この信号線は、第３モータケース１０３に取り付けられた保護部材１３０を通って電動機１００Ｍの筐体の外部に引き出される。保護部材１３０は、信号線と第３モータケース１０３とが直接接触することを回避するための部材であり、例えば、ゴム又は樹脂等で作られている。
【００４４】
ねじ軸１１１とボール１２３との摩擦による回転力の伝達経路は、ねじ軸１１１、引き棒２００、回転抑制部材１０７、電動アクチュエータ１００の第１モータケース１０１の順になっている。このうち、ねじ軸１１１及び引き棒２００は互いに一体に締結され、回転抑制部材１０７と第１モータケース１０１とは互いに一体に締結されている。したがって、上述した回転力の伝達経路のうち、相対運動している箇所は引き棒２００と回転抑制部材１０７との間のみである。電動アクチュエータ１００は、この部分に第１インボリュートスプライン軸２０１とインボリュートスプラインが配置された貫通孔１０９とを設けて引き棒２００の回転止めをしているので、追加の部品を必要とせず、引き棒２００をＺｓ軸方向に進退可能とし、かつ回転止めをすることができる。
【００４５】
このように、電動アクチュエータ１００は、ボールねじのナットと電動機１００Ｍのローター１１３とを一体に成形してねじ軸１１１及び引き棒２００を進退させるため、部品点数を低減でき、かつ構造も簡単にすることができる。さらに、電動アクチュエータ１００は、ボールねじのナット、すなわちローター１１３の回転によるねじ軸１１１の回転が、引き棒２００と回転抑制部材１０７とのそれぞれに一体に成形されたインボリュートスプラインによって抑制されるため、部品点数を低減できる。さらに、ローター１１３に取り付けられる複数のこま１１２は、磁石１１５を外周部に支持する１個のロータラミネーションスタック１１４によって径方向への移動が規制される。このため、こま１１２の抜け止め部材又は抜け止め機構をそれぞれのこま１１２に対して用意する必要はないので、部品点数の削減及び構造の簡略化を実現できる。
【００４６】
図６は、クラッチレリーズ軸受が引き棒に取り付けられた状態の本実施形態に係る電動アクチュエータを示す断面図である。電動アクチュエータ１００が備える引き棒２００は、図４に示す変換機構１２５とは反対側における端部（他方の端部）２００Ｔ２側に、クラッチレリーズ軸受３００が取り付けられる。クラッチレリーズ軸受３００は、クラッチ４００に引き棒２００からの入力を与える。また、本実施形態において、引き棒２００は、図１に示す自動変速装置１の動力伝達軸５００が伝達するトルクを検出するためのトルクセンサ２０を備えている。トルクセンサ２０は、一対の第１コイル２０Ａ、２０Ａと、これらに対向する位置に設けられる一対の第２コイル２０Ｂ、２０Ｂとを含む。
【００４７】
動力伝達軸５００にトルクが加わると、軸表面には張力方向（＋４５度方向）及び圧縮方向（−４５度方向）の歪みが発生する。このとき、いわゆる磁歪効果によって、張力方向では透磁率が増加し、圧縮方向では透磁率が減少する。透磁率が増加する方向を磁束が通過するようにコイルを設置すると、インダクタンスＬが増加し、透磁率が減少する方向に対してはインダクタンスＬが減少する。インダクタンスＬが増大する第１コイル２０Ａ（＋４５度検出コイル）とインダクタンスＬが減少する第２コイル２０Ｂ（−４５度検出コイル）とをブリッジ接続し、差動電圧を、例えばロックインアンプ（ＬＩＡ）で増幅することにより、動力伝達軸５００のトルクに比例する出力電圧を検出することができる。このように、トルクセンサ２０は、磁歪式のトルクセンサである。本実施形態においては、上述した通り、一対の第１コイル２０Ａ、２０Ａで引張方向の歪みを、一対の第２コイル２０Ｂ、２０Ｂで圧縮方向の歪みを検出する。
【００４８】
トルクセンサ２０は、引き棒２００の外周部に取り付けられて、動力伝達軸５００の内側から動力伝達軸５００のトルクを検出する。このようにすることで、動力伝達軸５００の外側からトルクを検出するために、自動変速装置１内であって動力伝達軸５００の外側にトルクセンサ２０を配置する必要はなくなる。その結果、トルクセンサ２０は、自動変速装置１内に存在する潤滑油等の影響を受けにくくなるので、耐久性及び信頼性が向上する。トルクセンサ２０が動力伝達軸５００の内側からトルクを検出するにあたり、動力伝達軸５００の内面は、Ｎｉ系（例えば、Ｎｉ系金属）の薄膜で被覆されることが好ましい。このようにすることで、動力伝達軸５００の透磁率変化が大きくなり、動力伝達軸５００が伝達するトルクに対するトルクセンサ２０の感度が上昇するので好ましい。Ｎｉ系の薄膜は、例えば、Ｎｉ−Ｆｅが挙げられる。Ｎｉの薄膜は、例えば、Ｎｉ系の金属のめっき又はＮｉ系の金属をスパッタリング等することによって形成することができる。
【００４９】
トルクセンサ２０の信号線１５０は、引き棒２００の進退動作とともに進退する。引き棒２００の通路２００Ｉ内で信号線１５０が動いてしまうと、通路２００Ｉ内における信号線１５０の摩擦が発生したり、信号線１５０と第１コイル２０Ａ及び第２コイル２０Ｂとの接合部に負荷が作用したりする可能性がある。そこで、本実施形態では、図６に示すように、引き棒２００から信号線１５０が引き出される開口２００Ｈ（図４参照）において信号線１５０をクランプ部材１３１で固定して、引き棒２００の通路２００Ｉ内では信号線１５０が動かないようにする。さらに、電動機１００Ｍの筐体から引き出された信号線１５０が動くための緩みを、電動機１００Ｍの外側（図６のＡで示す部分）に設ける。このようにすることで、信号線１５０の耐久性の低下が効果的に抑制される。
【００５０】
上述したように、電動アクチュエータ１００は、引き棒２００を介して、クラッチレリーズ軸受３００、トルクセンサ２０及び電動機１００Ｍを一体としたユニット構造となっている。このようにすることで、電動アクチュエータ１００は、引き棒２００と、トルクセンサ２０が配置される場所とを共通化することができるので、部品点数を削減できる。
【００５１】
図７は、トルクセンサの配置の一例を示す斜視図である。トルクセンサ２０は、引張測定用の第１コイル２０Ａ、２０Ａと圧縮測定用の第２コイル２０Ｂ、２０Ｂとの一対を有している。これに対し、図７に示すように、複数のトルクセンサを引き棒２００の軸方向及び周方向における位置を変えて配置する。本実施形態では、トルクセンサ（第１のトルクセンサ）２０と、第２のトルクセンサ２１とが、引き棒２００のＺｓ軸方向及び周方向における異なる位置に取り付けられる。
【００５２】
第１のトルクセンサ２０は、一対の第１コイル２０Ａ、２０Ａと一対の第２コイル２０Ｂ、２０Ｂとを有している。第１コイル２０Ａ、２０Ａと第２コイル２０Ｂ、２０Ｂとは、引き棒２００の周方向（図７の矢印Ｃで示す方向）においてＺｓ軸を中心とした中心角が１８０度となる位置関係となっている。第２のトルクセンサ２１は、一対の第１コイル２１Ａ、２１Ａと一対の第２コイル２１Ｂ、２１Ｂとを有している。第１コイル２１Ａ、２１Ａと第２コイル２１Ｂ、２１Ｂとは、引き棒２００の周方向においてＺｓ軸を中心とした中心角が１８０度となる位置関係となっている。
【００５３】
第１のトルクセンサ２０と第２のトルクセンサ２１とは、引き棒２００の周方向においてＺｓ軸を中心とした中心角がθ度となる位置関係となっている。また、第１のトルクセンサ２０と第２のトルクセンサ２１とは、引き棒２００のＺｓ軸方向、すなわち長手方向又は延在方向において、所定の間隔を設けて配置される。このように、第１のトルクセンサ２０と第２のトルクセンサ２１とが、引き棒２００のＺｓ軸方向及び周方向における異なる位置に取り付けられることにより、動力伝達軸５００の回転変動による誤差を補正することができる。
【００５４】
図８は、トルクセンサが取り付けられている部分を拡大して示した断面図である。本実施形態において、トルクセンサ２０、より具体的には第１コイル２０Ａ及び第２コイル２０Ｂと引き棒２００との間には、樹脂３０が介在している。樹脂３０は、例えば、６６ナイロン又はＰＰＳ（Polyphenylene sulfide：ポリフェニレンスルファイド）を用いることができる。一般に、このような樹脂は、比透磁率が空気と同程度であって非常に小さいために磁束を通しにくい。このため、樹脂３０は、第１コイル２０Ａ及び第２コイル２０Ｂから発生した磁束が引き棒２００へ漏れて、動力伝達軸５００へ通る磁束が減少することを抑制できる。その結果、特に、引き棒２００が金属製である場合、引き棒２００への磁束の漏れが抑制されるので、トルクセンサ２０の感度低下が抑制される。
【００５５】
また、引き棒２００を非磁性の材料としてもよい。非磁性体は、比透磁率が小さいために磁束を通しにくい。このため、引き棒２００への磁束の漏れをさらに低減して、トルクセンサ２０の感度低下をさらに抑制できる。非磁性の材料としては、例えば、樹脂を用いることができる。引き棒２００を樹脂で製造する場合、引き棒２００の内部に第１コイル２０Ａ及び第２コイル２０Ｂを引き棒２００とともに一体で成型してもよい。このようにすることで、引き棒２００への磁束の漏れをさらに低減して、トルクセンサ２０の感度低下をさらに抑制できる。また、第１コイル２０Ａ及び第２コイル２０Ｂを引き棒２００とともに一体成型することにより、引き棒２００とトルクセンサ２０との組み立てが容易になる。
【００５６】
トルクセンサ２０は、磁歪効果を利用して動力伝達軸５００のトルクを検出する。このとき、トルクセンサ２０と動力伝達軸５００との間に磁性流体３１を存在させてもよい。このようにすることで、トルクセンサ２０と動力伝達軸５００との間の空気層が磁性流体３１に置き換わり、両者の間の磁気抵抗が低下するので、トルクセンサ２０の感度が向上する。
【００５７】
図９、図１０、図１２、図１３は、電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。図１１、図１４は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備えるボールに作用する面圧の分布を示す図である。図１５、図１６は、本実施形態に係る電動アクチュエータが備えるねじ軸とローターとの間における力の関係を示す模式図である。図４に示す電動アクチュエータ１００は、ボールねじを利用した変換機構１２５を用いて、ローター１１３の回転運動をねじ軸１１１及び引き棒２００の直線運動に変換する。この場合、ナットとしてのローター１１３又はねじ軸１１１のいずれか一方を回転不能かつ軸方向に進退可能に支持する必要がある。このため、ローター１１３又はねじ軸１１１のいずれか一方は、回転可能で軸方向に進退不能の構造になる。ローター１１３を回転可能とし、ねじ軸１１１及び引き棒２００を進退可能とすると、ローター１１３には軸方向における荷重を電動機１００Ｍの筐体に伝達する軸受が必要になる。本実施形態では、図４に示す転がり軸受１１７、軸用止め輪１１８及び孔用止め輪１１９Ｂが、ローター１１３からの軸（Ｚｓ軸であり、ローター１１３の回転中心軸）方向における力を筐体としての第１モータケース１０１に伝達する。
【００５８】
変換機構１２５はボールねじを利用しているが、複数のボール１２３に対して均等に荷重が負荷されないと、過度に荷重を受け持つボール１２３があることになる。その結果、過度に荷重を受け持つボール１２３は、軌道輪との接触点（適宜ボール接触点という）において面圧が大きくなる可能性がある。このため、ボール接触点の面圧が過度に増加することを抑制するために、複数のボール１２３にはなるべく均等に荷重が負荷されることが望ましい。
【００５９】
ボール接触点の面圧を下げるためには、ボール１２３の直径を大きくする等の必要がある。一方、ボール１２３に対して均等に荷重が負荷される場合、ボール接触点の面圧は低く抑えられるため、ボール１２３の直径は小さくてよく、ボールねじを利用する変換機構１２５の寸法を小さくすることができる。図９、図１０は、ボール１２３が均等に荷重を受け持たない場合の例を示す。図１１は、ボール１２３が均等に荷重を受け持たない場合のボール接触点における面圧Ｐｘと、軸方向における位置Ｐｚとの関係を示している（図１４も同様）。図９、図１０の符号ＳＦは、ローター１１３から荷重を受ける部分（荷重支持部ＳＦという）を示している（以下同様）。荷重支持部ＳＦは、例えば、電動機１００Ｍの筐体（本実施形態では第１モータケース１０１等）である。
【００６０】
図９は、ねじ軸１１１に対して圧縮方向に荷重（圧縮荷重）Ｆａを負荷した場合を示している。図中のＬｐは、ねじ軸１１１の荷重作用点を示す（以下同様）。圧縮荷重Ｆａはボール１２３を介してナットとしてのローター１１３に伝達し、ローター１１３を介して荷重支持部ＳＦに伝達される。このとき、ローター１１３は、引張方向に荷重（引張荷重）Ｆｔが負荷されることになる。図１０は、ねじ軸１１１に対して引張方向の荷重（引張荷重）Ｆｂを負荷した場合を示している。引張荷重Ｆｂは、ボール１２３を介してローター１１３に伝達し、ローター１１３を介して荷重支持部ＳＦに伝達される。このとき、ローター１１３は、圧縮方向に荷重（圧縮荷重）Ｆｐが負荷されることになる。図９、図１０に示す例は、いずれも、ねじ軸１１１への荷重の入力位置と、ローター１１３からの荷重を受ける荷重支持部ＳＦとが、複数のボール１２３が配置される領域に対し、Ｚｓ軸方向における同じ側にある。
【００６１】
圧縮荷重Ｆａが作用するねじ軸１１１とは異なる引張荷重Ｆｔがローター１１３に作用する場合、複数のボール１２３には均等に荷重が作用しない。また、引張荷重Ｆｂが作用するねじ軸１１１とは異なる圧縮荷重Ｆｐがローター１１３に作用する場合も同様に、複数のボール１２３には均等に荷重が作用しない。その結果、図１１に示すように、軸方向、すなわち、ローター１１３の回転中心軸であるＺｓ方向における位置Ｐｚによってボール接触点の面圧Ｐｘが異なってしまう。
【００６２】
電動アクチュエータ１００は、ローター１１３にボールねじのナットが形成されている。複数のボール１２３に均等に荷重が作用しない場合、負荷が大きい位置ではローター１１３の弾性変形による広がりが大きくなり、負荷が小さい位置ではローター１１３の弾性変形による広がりは小さくなる。その結果、例えば、図９に示すように、軸方向における位置によってローター１１３の直径が変化し、ローター１１３とステーター１１０とのエアギャップＧａが不均一になる可能性がある。電動アクチュエータ１００が備える電動機１００Ｍをできるだけ小型軽量化するために、ローター１１３の厚みを小さくすることが望ましい。このため、ローター１１３の厚みを小さくすると、複数のボール１２３に作用する荷重が不均一になった場合におけるローター１１３の弾性変形はより大きくなってエアギャップＧａもより大きくなる可能性がある。その結果、電動機１００Ｍは、トルクの発生が不安定になる可能性もある。ローター１１３にボールねじのナットを設けた変機構造１２５においては、複数のボール１２３に対して均等に荷重を作用させることが、電動機１００Ｍに安定してトルクを発生させるために重要である。
【００６３】
図１２、図１３に示す例は、いずれも図９、図１０に示す例とは異なり、ねじ軸１１１への荷重の入力位置と、ローター１１３からの荷重を受ける荷重支持部ＳＦとが、Ｚｓ軸方向において、複数のボール１２３が配置される領域（ボール配置領域）の両側にある。ボール配置領域は、ボールねじの有効軌道部である。このようなねじ軸１１１への荷重の入力位置と荷重支持部ＳＦとの配置とすると、ねじ軸１１１に対して圧縮方向に荷重（圧縮荷重）Ｆａを負荷した場合、図１２に示すように、ローター１１３は、圧縮方向に荷重（圧縮荷重）Ｆｐが負荷されることになる。また、図１３に示すように、ねじ軸１１１に対して引張方向の荷重（引張荷重）Ｆｂを負荷した場合、図１３に示すように、ローター１１３は、引張方向に荷重（引張荷重）Ｆｔが負荷されることになる。
【００６４】
圧縮荷重Ｆａがねじ軸１１１及びローター１１３に作用する場合、複数のボール１２３には均等に荷重が作用する。また、引張荷重Ｆｂがねじ軸１１１及びローター１１３に作用する場合も同様に、複数のボール１２３には均等に荷重が作用する。その結果、図１４に示すように、軸方向における位置Ｐｚによって面圧Ｐｘは略一定になる。
【００６５】
図１５に示すように、電動アクチュエータ１００は、引き棒２００からの圧縮荷重Ｆａが、引き棒２００の止め輪１１９Ｓを介してねじ軸１１１に入力される。また、図１６に示すように、電動アクチュエータ１００は、引き棒２００からの引張荷重Ｆｂが、引き棒２００の拡径部２０４からねじ軸１１１の段部１１１Ｓを介してねじ軸１１１へ入力される。すなわち、ねじ軸１１１への荷重の入力位置（荷重入力位置）ＩＰは、段部１１１Ｓと拡径部２０４とが接する部分及びねじ軸１１１に止め輪１１９Ｓが取り付けられる部分となる。
【００６６】
図１５、図１６に示すように、ローター１１３からの荷重は、ローター１１３の拡径部１１３Ｆ又はローター１１３に取り付けられた軸用止め輪１１８から転がり軸受１１７及び孔用止め輪１１９Ｂを介して、第１モータケース１０１に伝達される。すなわち、ローター１１３から荷重を受ける部分である荷重支持部ＳＦは、第１モータケース１０１の孔用止め輪１１９Ｂが取り付けられる部分となる。
【００６７】
図１５、図１６に示すように、荷重入力位置ＩＰと荷重支持部ＳＦとは、軸Ｚｓ方向において、ボール配置領域の両側に配置される。このため、図１５に示すように、引き棒２００に圧縮荷重Ｆａが発生し、これがねじ軸１１１に入力された場合、ねじ軸１１１の第１溝１２１が形成されている部分とローター１１３の第２溝１２２が形成されている部分とには、いずれも引張荷重Ｆｔが発生する。また、図１６に示すように、引き棒２００に引張荷重Ｆｂが発生し、これがねじ軸１１１に入力された場合、ねじ軸１１１の第１溝１２１が形成されている部分とローター１１３の第２溝１２２が形成されている部分とには、いずれも圧縮荷重Ｆｐが発生する。
【００６８】
このように、本実施形態において、引き棒２００の一部であるねじ軸１１１の第１溝１２１が形成されている部分と、ローター１１３の第２溝１２２が形成されている部分とは、Ｚｓ軸方向における荷重の方向が同一になる。その結果、軸方向における位置Ｐｚによって面圧Ｐｘは略一定になる。このため、電動機１００Ｍは、エアギャップＧａのばらつきが抑制されるので、安定してトルクを発生することができる。
【００６９】
図１７、図１８は、ボール配置領域とねじ軸の荷重入力位置と転がり軸受の荷重作用位置との関係を示す図である。図１７に示す電動アクチュエータ１００の電動機１００Ｍは、ねじ軸１１１への荷重入力位置ＩＰが、ボール軸１１１の一端部１１１Ｔ１側に存在する。より具体的には、ねじ軸１１１への荷重入力位置ＩＰは、ボール配置領域ＢＲ内に配置される。また、転がり軸受１１７の荷重作用位置Ｌｂは、ボール軸１１１の他端部１１１Ｔ２側に存在する。
【００７０】
このように、ねじ軸１１１の一端部１１１Ｔ１側における段部１１１Ｓと拡径部２０４とが接する部分の荷重入力位置ＩＰがボール配置領域ＢＲ内に存在すると、ねじ軸１１１及びローター１１３には、荷重入力位置ＩＰを境としてそれぞれ圧縮荷重Ｆｐと引張荷重Ｆｔとの両方が混在して作用する。ねじ軸１１１に止め輪１１９Ｓが取り付けられる部分の荷重入力位置ＩＰがボール配置領域ＢＲ内に存在する場合も同様である。図１７は、引き棒２００の荷重作用点Ｌｐに引張荷重Ｆｂが作用した場合を示しているが、圧縮荷重が引き棒２００の荷重作用点Ｌｐに作用した場合も、ねじ軸１１１及びローター１１３には、荷重入力位置ＩＰを境としてそれぞれ圧縮荷重Ｆｐと引張荷重Ｆｔとの両方が混在して作用する。
【００７１】
本実施形態において、両方の荷重入力位置ＩＰは、軸（Ｚｓ軸）方向において、α／２の位置Ａよりもローター１１３の他方の端部１１３Ｔ２側に取り付けられた転がり軸受１１７から離れた位置、すなわち、ねじ軸１１１の一端部１１１Ｔ１側とすることが好ましい。このようにすることで、ねじ軸１１１及びローター１１３に圧縮荷重Ｆｐと引張荷重Ｆｔとの両方が作用する影響を低減することができる。その結果、電動アクチュエータ１００は、圧縮荷重Ｆｐと引張荷重Ｆｔとの両方が作用することによる影響を低減できるので、軸方向における位置によってボール接触点の面圧は略一定になる。このため、電動アクチュエータ１００は、エアギャップのばらつきを抑制できるので、安定してトルクを発生することができる。
【００７２】
ねじ軸１１１の一端部１１１Ｔ１は、引き棒２００の一方の端部２００Ｔ１側及びローター１１３の一方の端部１１３Ｔ１側である。αは、ねじ軸１１１の軸（Ｚｓ軸）方向におけるボール配置領域ＢＲの寸法である。α／２の位置Ａは、軸（Ｚｓ軸）方向におけるボール配置領域ＢＲの中央部である。
【００７３】
図１８に示す電動アクチュエータ１００ａのように、両方の荷重入力位置ＩＰは、軸（Ｚｓ軸）方向において、ボール配置領域ＢＲよりもローター１１３の他方の端部１１３Ｔ２側に取り付けられた転がり軸受１１７から離れた位置、すなわち、ねじ軸１１１の一端部１１１Ｔ１側とすることが好ましい。この場合、ねじ軸１１１の荷重入力位置ＩＰと転がり軸受１１７の荷重作用位置Ｌｂとは、ねじ軸１１１の軸（Ｚｓ軸）方向において、ボール配置領域ＢＲの両側に存在して、これを挟むように配置されることになる。このようにすることで、電動アクチュエータ１００ａは、ねじ軸１１１及びローター１１３に、圧縮荷重Ｆｐと引張荷重Ｆｔとの両方が作用することを回避できる。その結果、電動アクチュエータ１００ａは、圧縮荷重Ｆｐと引張荷重Ｆｔとの両方が作用することによる影響を回避できるので、軸方向における位置によってボール接触点の面圧は略一定になる。このため、電動アクチュエータ１００ａは、エアギャップのばらつきをさらに抑制できるので、安定してトルクを発生することができる。
【００７４】
本実施形態において、転がり軸受１１７の荷重作用位置Ｌｂは、ボール配置領域ＢＲよりも転がり軸受１１７側に存在する。このようにすることで、電動アクチュエータ１００をコンパクトにすることができる。
【００７５】
図１９は、本実施形態の変形例に係る電動アクチュエータを示す図である。電動アクチュエータ１００ｂが備えるローター１１３ｂは、開口部１１３Ｈとは反対側が、ステーター１１０が取り付けられる筐体に、転がり軸受１１７を介して回転可能に支持される。すなわち、ローター１１３ｂは、一方の端部１１３Ｔ１側、すなわち開口部１１３Ｈとは反対側に転がり軸受１１７が取り付けられ、他方の端部１１３Ｔ２側に滑り軸受１２０が取り付けられる。ねじ軸１１１ｂから見た場合、転がり軸受１１７は、ねじ軸１１１ｂの一端部１１１Ｔ１側に配置される。
【００７６】
ねじ軸１１１は、他端部１１１Ｔ２側、すなわち、ローター１１３ｂの他方の端部１１３Ｔ２側（開口部１１３Ｈ側）に、引き棒２００ｂが差し込まれる開口部１１１Ｈを有している。引き棒２００は、一方の端部２００Ｔ１側に径方向外側に張り出す拡径部２０４ｂを有している。拡径部２０４ｂからは、一方の端部２００Ｔ１に向かって棒状の部分２００ｂｂが延在している。棒状の部分２００ｂｂは、ねじ軸１１１の段部１１１Ｓｂを貫通する段部貫通孔１１１ＨＩに差し込まれる。この状態で、ねじ軸１１１の他端部１１１Ｔ２側に止め輪１１９Ｓが取り付けられると、引き棒２００ｂの他方の端部２００Ｔ２側で、引き棒２００の拡径部２０４ｂとねじ軸１１１とが止め輪１１９Ｓを介して固定される。
【００７７】
ねじ軸１１１ｂの荷重入力位置ＩＰは、ねじ軸１１１の他端部１１１Ｔ２側における段部１１１Ｓｂと拡径部２０４ｂとが接する部分及びねじ軸１１１Ｓに止め輪１１９Ｓが取り付けられる部分である。ねじ軸１１１ｂの荷重入力位置ＩＰと転がり軸受１１７の荷重作用位置Ｌｂとは、これらの軸（Ｚｓ軸）方向において、ボール配置領域ＢＲの両側に配置される。すなわち、両方の荷重入力位置ＩＰは、軸（Ｚｓ軸）方向において、ボール配置領域ＢＲよりも転がり軸受１１７から離れた位置に配置される。
【００７８】
このようにすることで、電動アクチュエータ１００ｂは、ねじ軸１１１ｂ及びローター１１３ｂに圧縮荷重と引張荷重との両方が作用することによる影響を回避できる。このため、電動アクチュエータ１００ｂは、軸方向における位置によってボール接触点の面圧は略一定になる。その結果、電動アクチュエータ１００ｂは、エアギャップのばらつきをさらに抑制できるので、安定してトルクを発生することができる。なお、本実施形態において、両方の荷重入力位置ＩＰは、軸（Ｚｓ軸）方向において、ボール配置領域ＢＲの中央部よりもローター１１３ｂの一方の端部１１３Ｔ１側に取り付けられた転がり軸受１１７から離れた位置、すなわち、ねじ軸１１１ｂの他端部１１１Ｔ２側としてもよい。
【００７９】
図２０は、本実施形態に係る電動アクチュエータにおいて転がり軸受の封止部材の配置を示すための断面図である。上述したように、電動アクチュエータ１００、１１０ａ、１００ｂは、ローター１１３がボールねじのナットと一体となっている。このため、転がり軸受１１７は、電動アクチュエータ１００等の筐体としての第１から第３モータケース１０１、１０２、１０３内に、ローター１１３と隣接して配置される。このような配置の場合、ボールねじ及び転がり軸受１１７の潤滑油又はグリース等が筐体の内部、より具体的にはステーター１１０が配置されている空間に侵入する可能性がある。その結果、電動アクチュエータ１００等は能力を最大限に発揮できない可能性もある。そこで、電動アクチュエータ１００等は、潤滑油又はグリース等を、筐体内部のステーター１１０が配置されている空間に侵入させない構造が必要となる。図２０に示す電動アクチュエータ１００ｃは、転がり軸受１１７の内輪１１７Ｉと外輪１１７Ｓとの間を封止する封止部材５０を、筐体の内部側であって、ローター１１３及びステーター１１０が配置されている側に有している。このようにすることで、潤滑油又はグリース等が、筐体のステーター１１０が配置されている空間に侵入する可能性を低減できるので、電動アクチュエータ１００は能力を最大限に発揮することができる。封止部材５０は、上述した電動アクチュエータ１００、１１０ａ、１００ｂが有する転がり軸受１１７に設けてもよい。
【００８０】
本実施形態に係る電動アクチュエータ１００等を自動車等の車両用として用いる場合、質量をできるだけ小さくすること、コストをできるだけ低減すること等の要求から、電動アクチュエータ１００等は、できる限り部品点数が少ない構成が望ましい。このため、ボールねじのナットを兼ねるローター１１３の一部を、ローター１１３を支持する転がり軸受１１７の内輪１１７Ｉと兼用してもよい。
【００８１】
図２１は、転がり軸受の内輪を兼用したローターを備える電動アクチュエータを示す断面図である。図２２は、図２１に示す電動アクチュエータの転がり軸受を示す拡大図である。電動アクチュエータ１００ｃのローター１１３ｄは、回転抑制部材１０７と対向する開口部１１３Ｈｄ側が、転がり軸受１１７ｄの内輪１１３ＩＲとなっている。転がり軸受１１７ｄは、この内輪１１３ＩＲと、転動体１１７Ｂと、外輪１１７Ｓとを含む。このようにすることで、電動アクチュエータ１００ｄは部品点数が削減される。
【００８２】
転がり軸受の内輪とボールねじのナットとは、それぞれの材料に求められる機能が共通するため、同一の材料を使用することができる。このような材料としては、例えば、ＳＣＭ４２０Ｈの浸炭材である。さらに、力の作用する方向を考慮して、図１９に示すように、内輪１１３ＩＲの肩高さを高くする。すなわち、内輪１１３ＩＲの肩部１１３Ｔ（図１８に示す開口部１１３Ｈｄ側）を、径方向（図１９の矢印ｒで示す方向）に向かって伸ばし、転動体１１７Ｂを挟んだ反対側よりも肩部１１３Ｔの直径を大きくする。このようにすることで、ローター１１３ｄの抜け止め及び転がり軸受１１７ｄにアキシャル荷重を大きく負荷できるといった利点がある。さらに、ローター１１３ｄと転がり軸受１１７ｄの内輪１１３ＩＲとを一体化することにより、電動アクチュエータ１００ｄの軸方向における寸法を小さくできるという利点もある。これは、前述した一体化によって、転がり軸受１１７ｄの抜け止めのために止め輪が不要になるため、その分、電動アクチュエータ１００ｄの軸方向における寸法を小さくできるからである。
【００８３】
以上、本実施形態について説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  自動変速装置
１Ｃ  筐体
２０Ａ、２１Ａ  第１コイル
２０Ｂ、２１Ｂ  第２コイル
２０  トルクセンサ（第１のトルクセンサ）
２１  第２のトルクセンサ
３０  樹脂
３１  磁性流体
５０  封止部材
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ  電動アクチュエータ
１００Ｍ  電動機
１０１  第１モータケース
１０２  第２モータケース
１０３  第３モータケース
１０４  カシメ部
１０７  回転抑制部材
１０９  貫通孔
１１０  ステーター
１１１  ねじ軸
１１１Ｉ  中空部
１１１Ｓ  段部
１１３、１１３ｂ、１１３ｄ  ローター
１１３Ｈ、１１３Ｈｄ  開口部
１１３Ｆ  拡径部
１１３Ｉ  中空部分
１１３ＩＲ  内輪
１１３Ｔ  肩部
１１４  ロータラミネーションスタック
１１５  磁石
１１６  インボリュートスプライン孔
１１７、１１７ｄ、６００ａ、６００ｂ、６００ｃ  転がり軸受
１１７Ｂ  転動体
１１７Ｉ  内輪
１１７Ｓ  外輪
１１８  軸用止め輪
１１９Ｂ  孔用止め輪
１１９Ｓ  止め輪
１２０  滑り軸受
１２１  第１溝
１２２  第２溝
１２３  ボール
１２５  変換機構
１３１  クランプ部材
１５０  信号線
２００  引き棒
２００Ｈ  開口
２００Ｔ１  一方の端部
２００Ｔ２  他方の端部
２００Ｉ  通路
２０１  第１インボリュートスプライン軸
２０２  第２インボリュートスプライン軸
２０４  拡径部
３００  クラッチレリーズ軸受
４００  クラッチ
５００  動力伝達軸
Ｆａ、Ｆｐ  圧縮荷重
Ｆｂ、Ｆｔ  引張荷重
Ｇａ  エアギャップ
ＩＰ  荷重入力位置
Ｌｂ  荷重作用位置
ＳＦ  荷重支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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