(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじが形成された出力軸；
該出力軸のねじに噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット；
該ナットを回転駆動する回転駆動手段；
前記ナットの外周部に螺旋状に形成されたねじ；及び
該ナットの外周部に螺旋状に形成されたねじに係合して該ねじの回転によって軸方向に移動する可動部を有し該可動部の位置に応じた信号を出力する手段を含む位置検出手段；
を備えるリニアアクチュエータ。
【請求項２】
軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじが形成された出力軸；
該出力軸のねじに噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット；
該ナットを回転駆動する回転駆動手段；
前記ナットの外周部に螺旋状に形成されたねじ；及び
該ナットの外周面上に螺旋状に形成されたねじと噛み合う歯車および該歯車によって回転駆動される回転可動部を有し該回転可動部の回転位置に応じた信号を出力する手段を含む位置検出手段；
を備えるリニアアクチュエータ。
【請求項３】
軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじが形成された出力軸；
該出力軸のねじに噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット；
該ナットを回転駆動する回転駆動手段；
前記ナットの外周面上を周回する方向に分布する第１の歯車；及び
該第１の歯車と噛み合う第２の歯車および第２の歯車によって回転駆動される回転可動部を有し該回転可動部の回転位置に応じた信号を出力する手段を含む位置検出手段；
を備えるリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ナットは、外周面に形成されたグリス溜りである溝および該溝と前記出力軸のねじに噛み合うねじ穴に連なる連通孔を有し前記出力軸にねじ結合し、前記回転駆動手段で回転駆動されるナットと、該ナットに一体に固定され該ナットの外周面を覆い前記溝を閉塞するロックナットと、でなる請求項１，２又は３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
前記信号を出力する手段は、ポテンショメータである、請求項１，２，３又は４に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、リニアアクチュエータに関し、特にその出力軸の位置検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の後輪操舵用アクチュエータとして、リニアアクチュエータが用いられる。この種のリニアアクチュエータにおいては、一般に、駆動源である電気モ−タの回転力を出力軸の軸方向の移動力に変換する必要がある。そこで、回動自在に支持されたナットを電気モ−タの駆動軸に連結するとともに、アクチュエ−タの出力軸に形成したねじを、前記ナットに噛み合わせ、該ナットが回転すると、出力軸がその軸方向に移動するように構成される。また、この種のリニアアクチュエータにおいては、出力軸の軸方向の位置を検出するための検出手段が必要である。
【０００３】
従来の位置検出手段は、例えば実開平４−８４０７８号公報に開示されている。実開平４−８４０７８号公報においては、出力軸（支持ロッド）に設置したピンと係合する位置に位置センサ（舵角センサ）を設置して、出力軸の軸方向の位置を直接検出できるように構成してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
後輪操舵用アクチュエータの場合には、出力軸の移動ストロ−クが非常に小さく、しかも位置検出に高い分解能が要求される。しかしながら、出力軸の位置を直接検出する従来の装置においては、出力軸の移動ストロ−クが小さいため、位置検出の分解能が低い。また、出力軸の位置を検出するために、出力軸上にピンなどを設置するための特別な領域を格別に用意しなければならないので、アクチュエ−タの軸方向の長さが長くなるのは避けられない。
【０００５】
従って本発明は、出力軸の移動ストロ−クが比較的小さい場合であっても、高い分解能で出力軸の位置を検出しうる、リニアアクチュエータを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明のリニアアクチュエータは、軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじ（６ａ）が形成された出力軸（６）；該出力軸のねじ（６ａ）に噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット（４１，４４）；該ナットを回転駆動する回転駆動手段（2〜５）；前記ナット（４１，４４）の外周部に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）；及び、該ナットの外周部に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）に係合して該ねじの回転によって軸方向に移動する可動部（５１ａ）を有し該可動部の位置に応じた信号を出力する手段（５１）を含む位置検出手段（５１ａ，５１）；を備えるリニアアクチュエータ。
【０００７】
本願の請求項２に係る発明のリニアアクチュエータは、軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじ（６ａ）が形成された出力軸（６）；該出力軸のねじ（６ａ）に噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット（４１，４４）；該ナットを回転駆動する回転駆動手段（2〜５）；前記ナット（４１，４４）の外周部に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）；及び、該ナットの外周面上に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）と噛み合う歯車（５３）および該歯車によって回転駆動される回転可動部を有し該回転可動部の回転位置に応じた信号を出力する手段（５2）を含む位置検出手段（５３，５2）；を備える。
【０００８】
本願の請求項３に係る発明のリニアアクチュエータは、軸を中心にする回転は不可に軸方向には移動自在に支持され、外周面にねじ（６ａ）が形成された出力軸（６）；該出力軸のねじ（６ａ）に噛み合い軸方向には移動不可に回転は可能に支持されたナット（４１，４４）；該ナットを回転駆動する回転駆動手段（2〜５）；前記ナットの外周面上を周回する方向に分布する第１の歯車（４４ｅ）；及び、該第１の歯車（４４ｅ）と噛み合う第２の歯車（５５）および第２の歯車に（５５）よって回転駆動される回転可動部を有し該回転可動部の回転位置に応じた信号を出力する手段（５４）を含む位置検出手段（５５，５４）；
を備えるリニアアクチュエータ。
【０００９】
後述の実施例では、前記ナット（４１，４４）は、外周面に形成されたグリス溜りである溝（４１ｃ）および該溝（４１ｃ）と前記出力軸のねじ（６ａ）に噛み合うねじ穴に連なる連通孔（４１ｄ）を有し前記出力軸（６）にねじ結合し、前記回転駆動手段（2〜５）で回転駆動されるナット（４１）と、該ナット（４１）に一体に固定され該ナット（４１）の外周面を覆い前記溝（４１ｃ）を閉塞するロックナット（４４）と、でなる。
【００１０】
また、後述の実施例では、前記信号を出力する手段（５１／５2／５４）は、ポテンショメータ（５１／５2／５４）である。
【００１１】
なお上記括弧内に示した記号は、後述する実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したものであるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要素のみに限定されるものではない。
【００１２】
【作用】
請求項１，２および３に係る各発明においては、回転駆動手段（2〜５）によってナット（４１，４４）が回転駆動され、このナットとねじ結合した出力軸（６）が、その軸方向に移動する。この出力軸の軸方向移動量と比べると、ナットの回転によるその周面の移動量は、はるかに大きい。従って、出力軸（６）の移動ストロ−クが非常に小さい場合であっても、ナットの周面の移動量は充分に大きい。
【００１３】
出力軸（６）を直線駆動するためにナット（４１，４４）が回転駆動されると、その外周面上に螺旋状に形成されたねじ（４４ｂ）又は外周面上を周回する方向に分布する第１の歯車（４４ｅ）が回転し、それと係合する可動部（５１ａ），歯車（５３）又は第２の歯車（５５）が回転し、位置検出手段（５１／４４ｅ／５４）が直線移動位置又は回転位置に応じた信号を出力する。出力軸（６）の位置と位置検出手段が出力する信号との関係を予め調整しておけば、位置検出手段の検出値から出力軸の軸方向の位置を検出することができる。上述のように、出力軸の移動ストロ−クが非常に小さい場合であっても、ナットの周面の移動量は充分に大きいので、本発明の位置検出手段は、出力軸の僅かな位置変化となるナットの回転駆動に対しても反応し検出値が変わるので、高い検出分解能が得られる。
【００１４】
【実施例】
一実施例の後輪操舵アクチュエータの縦断面図をＡ１−Ａ２線で分割して図１と図２に示す。また、図１のＩＸ−ＩＸ線断面を図９に示す。図１及び図２に示す後輪操舵アクチュエータについて説明する。この後輪操舵アクチュエータのケ−シング１は、円筒状に形成されており、材質は鉄である。ケ−シング１は、コストを低減するために、鉄パイプを加工して成形してある。勿論、放熱性がよく加工のしやすいパイプ材であれば、鉄以外の他の材料を使用しても構わない。ケ−シング１の両端部には、それぞれ軸受け部材１５及び１６が装着されている。軸受け部材１５及び１６は、アルミニウムで構成されている。アクチュエータ軸６は、ケ−シング１の中心を貫通する形で配置されており、軸受け部材１５及び１６によって、軸方向に移動自在に支持されている。
【００１５】
図６に示すように、アクチュエータ軸６の左端近傍には軸方向に延びる、インボリュ−ト形状の凹凸が全周に渡って形成されており、それがスプライン６ｄを形成している。スプライン６ｄを支持する軸受け部材１５の軸受部６２にもスプラインが形成されており、これらのスプラインが互いに噛み合っているので、アクチュエ−タ軸６の回転方向の動きは阻止される。
【００１６】
軸受け部材１５の縦断面を図１７に示し、図１７のＸVIII−ＸVIII線から見た状態を図１８に示す。図１７及び図１８に示すように、この実施例では、軸受部６２に全周に渡ってスプラインが形成されているのではなく、軸受部６２にはスプラインの形成された接触領域６２ａ，６２ｂ，６２ｃと、スプラインの形成されない非接触領域６２ｄ，６２ｅ，６２ｆとが形成されている。接触領域６２ａ，６２ｂ，６２ｃ及び非接触領域６２ｄ，６２ｅ，６２ｆは、周方向の角度で各々、６０度の領域を占めており、周方向に均等に配置されている。従って、アクチュエ−タ軸６は、そのスプライン６ｄの部分が、軸受部６２の３箇所の接触領域６２ａ，６２ｂ及び６２ｃと接触した状態で支持されている。
【００１７】
回り止めをするために軸をスプラインで支持する場合には、その部分に隙間ができにくくなるが、全周に渡って形成したスプラインで支持する場合には、その部分の接触面積が非常に大きくなるため、摺動抵抗が大きくなるという問題がある。しかしこの例では、スプラインを形成する領域が一部分だけであり、接触しない領域６２ｄ，６２ｅ及び６２ｆがあるので、軸受部６２とアクチュエータ軸６との接触面積は比較的小さく、摺動抵抗も小さい。
【００１８】
ところで、アクチュエータ軸６のスプライン６ｄと軸受部６２の接触領域６２ａ，６２ｂ，６２ｃとの間に隙間があると、アクチュエータ軸６が動き始める時にそれが軸受部６２に当たり、打音が発生する。この打音を抑制するために、この実施例では、軸受部６２を樹脂で構成してある。
【００１９】
再び図１及び図２を参照して説明を続ける。この後輪操舵アクチュエータの一般的な使用形態においては、アクチュエータ軸６の両端に、自動車の後左車輪及び後右車輪の操舵部材が連結され、アクチュエータ軸６が軸方向に移動することによって、後輪の操舵が実施される。
【００２０】
アクチュエータ軸６の駆動源は、電気モ−タであり、この後輪操舵アクチュエ−タに内蔵され、一体に構成されている。この実施例の電気モ−タは、一般的な電気モ−タとは異なり、固定子に電気コイル２を設け、固定子の内側の回転子に永久磁石５を設けてある。また電気コイル２は、３相構成になっている。永久磁石５の磁極の位置に応じて、電気コイル２から所定の移動磁界を発生することにより、永久磁石５と一体になった回転子が回転駆動される。
【００２１】
電気コイル２のサブアセンブリＡＳ１の構成を図３に示す、図３のＩＶ−ＩＶ線から見た状態を図４に示す。図３及び図４を参照すると、サブアセンブリＡＳ１は、円筒状に構成されており、外径がケ−シング１の内径よりも僅かに小さく形成され、ケ−シング１の内側に配置できるようになっている。電気コイル２は、多数の鉄板を厚み方向に積層して構成した鉄心６１に巻回され、端子６４と電気的に接続されている。
【００２２】
また、熱硬化性樹脂により予め成形したホルダ３Ａが、サブアセンブリＡＳ１に装着されている。このホルダ３Ａの外周は、サブアセンブリＡＳ１の最外周（端子６４を除く）に位置しており、その外径はケ−シング１の内径とほぼ同一になっている。従って、サブアセンブリＡＳ１をケ−シング１内に挿入した時に、ケ−シング１の内壁とホルダ３Ａの外周との隙間はほとんどなくなる。ホルダ３Ａの外周面に沿って、環状の凹部３Ａａが形成されており、該凹部３Ａａに、ゴム製のＯリング４６が装着されている。ケ−シング１が金属製であり、ホルダ３Ａが樹脂製であるため、温度が変化すると、両者の熱膨張率の違いによって、それらの境界に隙間が生じる可能性があるが、隙間が生じた場合でも、Ｏリング４６がその隙間を塞ぐので、外部から電気コイル２等の部分への水分等の侵入を確実に防止することができる。
【００２３】
このサブアセンブリＡＳ１は、ケ−シング１の内側に挿入された後、樹脂材料（熱可塑性樹脂）３Ｂによって図１及び図２に示すようにケ−シング１に一体成形される。実際には、サブアセンブリＡＳ１は、ケ−シング１の外側からの凸状のうち込みにより形成された内壁面の凸部１ａによって図示左右方向に対して位置決めされ、凸部１ｂによって回り止めされた後、それに所定の型がはめ込まれ、該型の内部に流動状態の樹脂材料３Ｂが注入される。この樹脂材料３Ｂは、硬化して型と一致する形に成形される。このようにして一体成形された樹脂材料３Ｂによって、それとケ−シング１及びサブアセンブリＡＳ１が一体に固定された状態を図５に示す。また、樹脂材料３Ｂの一体成形によって、図５に示すように、後述する遊星歯車機構７のリングギア１２が同時に形成される。
【００２４】
ところで、樹脂材料３Ｂを成形する際に、それが収縮するので、樹脂材料３Ｂの外周面とケ−シング１の内壁との境界部分６３には、成形後に隙間が生じ易い。このような隙間ができると、外部からの水分等がアクチュエータ内に侵入し、それによって電気部品等が劣化するので、その隙間をなくするためにシ−ルをする必要が生じる。しかしこの実施例では、予め成形されたホルダ３Ａの外周面がケ−シング１の内壁と密着しているので、樹脂材料３Ｂの外周面とケ−シング１の内壁との境界部分６３に隙間ができた場合であっても、ホルダ３Ａの部分で確実にシ−ルされるので、水分等は電気コイル２の方へ侵入しない。従って、境界部分６３を格別にシ−ルする必要はない。ホルダ３Ａの外周面とケ−シング１の内壁との境界は、弾性体で構成されるＯリング４６を使用してシ−ルできるので、シ−ルが簡単である。
【００２５】
この実施例のように構成すると、電気コイル２及び鉄心６１とケ−シング１とが近接して配置されているので、電気コイル２の発生する熱がケ−シング１に伝わりやすく、アクチュエータ内部の温度上昇を抑制することができる。
【００２６】
一方、図１，図２に示すアクチュエータの電気モ−タの回転子は、図７に示すように、円筒状に形成した鉄製の回転子部材４，該回転子部材４の外周に装着した円筒状の永久磁石５，環状の永久磁石１３及び動力伝達部材１１で構成されており、その両端が、動力伝達部材１１に固定されたベアリング１０と、軸受け部材１６に固定されるベアリング１７によって、回動自在に支持される。
【００２７】
永久磁石５は、希土類のネオジウムで構成してあり、図１２に示すように、円周方向に４つの磁極を形成している。また、永久磁石５の外径は、電気コイル２のサブアセンブリＡＳ１の内径より僅かに小さく、回転子部材４の内径は、アクチュエ−タ軸６の外径よりも僅かに大きく形成してある。従ってこの回転子は、図９に示すように、サブアセンブリＡＳ１とアクチュエータ軸６との間のリング状の空間中で回転することができる。
【００２８】
動力伝達部材１１は、樹脂の一体成形により構成されており、略円筒状に形成されている。また動力伝達部材１１は、回転子部材４と同軸に配置されており、一体成形により形成された突起１１ｃによって、回転子部材４の一端にそれと一体に固定されている。また、動力伝達部材１１の大径部１１ｃの外径は、ベアリング１０の内径よりも大きく形成されており、大径部１１ｃがベアリング１０を固定している。即ち、動力伝達部材１１を成形する際に、ベアリング１０の一部分もそれと一体に固定されている。更に、動力伝達部材１１の一端の回転子部材４から突出した小径部の外周には、歯車１１ａが形成されている。この歯車１１ａは、図８に示すように、遊星歯車機構７の１つのサンギアを構成している。従って、電気モ−タを駆動すると、動力伝達部材１１の歯車１１ａが回転し、駆動力が遊星歯車機構７に伝達される。
【００２９】
遊星歯車機構７の構成を図８に示し、図８のＸ−Ｘ線断面を図１０に示し、図８のＸＩ−ＸＩ線断面を図１１に示す。図８，図１０及び図１１を参照して説明する。遊星歯車機構７は、２組の遊星歯車を直列に連結して構成してある。第１組の遊星歯車は、図１０に示すように、歯車（サンギア）１１ａ，プラネタリギア２１，２２，２３及び２４，ならびにリングギア１２で構成されており、第２組の遊星歯車は、図１１に示すように、サンギア２９ａ，プラネタリギア３１，３２，３３及び３４，ならびにリングギア１２で構成されている。２組の遊星歯車で共通に使用されるリングギア１２は、樹脂部材３Ｂをケ−シング１に一体成形する際に、同時に成形されている。
【００３０】
第１組のプラネタリギア２１，２２，２３及び２４は、それぞれ軸２５，２６，２７及び２８によって回動自在に支持されており、軸２５，２６，２７及び２８は、ド−ナツ形状の連結板２９に固定されている。連結板２９の中央部に設けた円筒状の突出部分の外周に、第２組のサンギア２９ａが形成されている。第２組のプラネタリギア３１，３２，３３及び３４は、それぞれ軸３５，３６，３７及び３８によって回動自在に支持されており、軸３５，３６，３７及び３８は、図２に示すようにナット４１に固定されている。
【００３１】
従って、回転子部材４が回転すると、それと一体になったサンギア１１ａが回転するので、第１組のプラネタリギア２１，２２，２３及び２４がサンギア１１ａの周りを公転し、プラネタリギア２１，２２，２３及び２４の軸２５〜２８と結合された連結板２９が回転するので、それに形成された第２組のサンギア２９ａが回転し、第２組のプラネタリギア３１，３２，３３及び３４がサンギア２９ａの周りを公転し、プラネタリギア３１，３２，３３及び３４を支持する軸３５〜３８と結合されたナット４１が回転する。
【００３２】
ナット４１の正面図を図１５に示し、その縦断面を図１６に示す。図１６に示すように、ナット４１の一端面にねじ穴４１ｇが形成してあり、その部分で前記軸３５〜３８と結合されている。ナット４１は、その外周に配置されたベアリング４２によってケ−シング１の内部に回動自在に支持されているが、それの軸方向の動きは阻止される。ベアリング４２の外周側の部材は、図２に示すようにケ−シング１の内周面の段差と軸受け部材１５とで挟まれるので、軸方向の動きが阻止される。また図１３に示すように、ナット４１の周面と当接するベアリング４２の内周側の部材は、図２に示すように軸方向の一端が突起４１ｂに当接し、他端側がロックナット４４の端面４４ｄで押さえられているので、ナット４１に固定されている。
【００３３】
図１６に示すように、ナット４１の内周面には台形ネジ（ねじ山が台形状のもの）４１ａが形成してあり、この台形ネジ４１ａが、図２に示すように、アクチュエ−タ軸６に形成した台形ネジ６ａと噛み合っている。従って、ナット４１が回転すると、台形ネジ４１ａのねじ山が軸方向に移動し、それと噛み合っている台形ネジ６ａが軸方向に移動するので、アクチュエータ軸６がその軸方向に移動する。即ち、ナット４１と台形ネジ６ａとで構成される変換機構８によって、遊星歯車機構７の回転運動がアクチュエータ軸６の直線運動に変換される。なおこの変換機構８は、ボ−ルねじで構成してもよい。
【００３４】
ところで、アクチュエータ軸６には、車輪からの比較的大きな外力が加わる。従って、アクチュエータ軸６を動かす時には、その駆動部分である台形ネジ６ａとナット４１の台形ネじ４１ａとの接触部分には、大きな摩擦力が生じる。このため、台形ネジ６ａ，４１ａの接触部分にグリスなどの潤滑剤を塗付してその部分の摩擦係数を小さくしておかないと、短期間で著しい摩耗を生じたり、動作不良が生じる場合がある。しかしながら、このような接触部分に塗付されたグリスは、その部分が動く度にその周囲に飛散したり時間の経過とともに拡散したりするので、比較的短期間で消費されなくなってしまう。このため通常は、短い周期で点検を実施し、その度にグリスを塗付し直す必要がある。
【００３５】
この実施例では、台形ネジ６ａ，４１ａの接触部分のグリスが短期間で絶えることがないように、特別な機構が設けてある。図１３，図１５，図１６及び図１９を参照して説明する。図１９は図１３のＸIX−ＸIX線断面図である。図１６に示すように、ナット４１の軸方向の中央部には、その内周面に沿う位置に形成した環状の溝部４１ｅと、外周面に沿う位置に形成した環状の溝部４１ｃと、連通孔４１ｄが形成されている。連通孔４１ｄは、溝部４１ｅと４１ｃとを連通する。また図１３に示すように、ねじ４４ａ，４１ｆで固定される円筒形状のロックナット４４が、ナット４１の外周を覆うので、溝部４１ｃは閉塞された環状の空間、即ちグリス溜りを形成する。また図１９に示すように、溝部４１ｅも閉塞された環状の空間、即ちグリス溜りを形成する。
【００３６】
このアクチュエータを組み立てる時には、グリス溜りであるナット４１の溝部４１ｅ，４１ｃ及び連通孔４１ｄにグリスを充填してからロックナット４４を取り付けて溝部４１ｃを閉塞する。従って、このアクチュエータを使用する時には、溝部４１ｅ，４１ｃ及び連通孔４１ｄにグリスが溜っている。そして、ナット４１が回転し、台形ネジ４１ａ及び６ａが動くと、それに伴なって溝部４１ｅ内のグリスが、自然に少しずつ台形ネジ４１ａ及び６ａの接触部分に塗付される。
【００３７】
グリス溜りは閉塞された空間であるため、アクチュエータの動作に伴なって、その空間内のグリスが飛散することはない。溝部４１ｅ内のグリス量が減少すると、連通孔４１ｄを介して、溝部４１ｃ内のグリスが溝部４１ｅ内に移動し、補給される。また、連通孔４１ｄの空間は溝部４１ｅ及び４１ｃの大きさに比べて小さいので、溝部４１ｃ内のグリスが短時間で溝部４１ｅ内に一気に移動することはなく、時間の経過に伴なってグリスは徐々に移動する。従って、長期間に渡ってグリスがグリス溜り内に保持され、グリスは少しずつ消費されるので、長期間に渡って、台形ネジ４１ａ及び６ａの接触部分にグリスを塗付し続けることができる。即ち、長期間に渡って点検やグリスの補給を実施しなくても、接触部分に異常摩耗等が生じにくい。
【００３８】
図１を参照すると、回転子部材４上には、永久磁石５から離れた位置に、もう１つの小さい永久磁石１３が設置してある。この永久磁石１３上に形成される磁極は、永久磁石５の磁極と同一の配置（図１２参照）になっている。また、永久磁石１３の近傍には、ホ−ル素子９が配置してある。ホ−ル素子９は、ケ−シング１と一体になった軸受け部材１６上に固定されている。従って、回転子部材４が回転し、永久磁石１３の磁極が回転すると、ホ−ル素子９からパルス信号が発生する。ホ−ル素子９が出力するパルス信号を参照することにより、電気モ−タの回転子の磁極位置を知ることができる。
【００３９】
ロックナット４４の外観を図１４に示す。図１４を参照すると、ロックナット４４の外周面には、螺旋状に、ねじ４４ｂが形成してある。また、図１３に示すように、ロックナット４４は、ナット４１の外周にねじ４４ａ，４１ｆで固定される。更に、ロックナット４４の上方にはポテンショメ−タ５１が設置されており、ポテンショメ−タ５１の可動部５１ａの先端が、ロックナット４４の外周面のねじ４４ｂと係合している。図２に示すように、ポテンショメ−タ５１は軸受け部材１５に固定されている。またポテンショメ−タ５１の可動部は、直線的に軸方向に摺動自在になっている。
【００４０】
従って、電気モ−タの駆動力によってナット４１が回転すると、アクチュエ−タ軸６がその軸方向に移動すると同時に、ねじ４４ｂと係合するポテンショメ−タ５１の可動部５１ａが軸方向に移動する。即ち、ポテンショメ−タ５１はアクチュエ−タ軸６の位置を示す信号を出力する。
【００４１】
後輪操舵アクチュエータの場合、アクチュエータ軸６の移動ストロ−クが非常に小さいので、もしもポテンショメ−タの可動部を直接、アクチュエータ軸６に結合すると、位置検出の分解能が低くなるのは避けられない。しかしこの実施例では、高い分解能でアクチュエータ軸６の位置を検出することができる。即ち、アクチュエータ軸６を駆動するナット４１の回転に伴なうねじ４４ｂの軸方向の移動ストロ−クは、アクチュエータ軸６の移動ストロ−クよりも大きいので、ポテンショメ−タ５１の可動部５１ａの移動ストロ−クが比較的大きく、従って検出分解能が高くなる。
【００４２】
なお、アクチュエータ軸６の位置検出については、図２０及び図２１のように構成を変更してもよい。図２０の実施例では、回転する可動部を有するポテンショメ−タ５２を用いている。また、ロックナット４４は図１４と同一のものであり、ポテンショメ−タ５２の可動部の軸に固定した歯車５３が、ロックナット４４の外周面のねじ４４ｂと係合している。図２１の実施例においては、外周面に歯車４４ｅを形成したロックナット４４Ｂを用いている。また、回転する可動部を有するポテンショメ−タ５４を用いている。ポテンショメ−タ５４の可動部の軸に固定した歯車５５が、ロックナット４４Ｂ外周の歯車４４ｅと噛み合っている。
【００４３】
ところで、アクチュエータ軸６は、図６に示すように、互いに径が異なる大径部６ｂと小径部６ｃを有している。小径部６ｃは、径が一定の単なる軸であり、大径部６ｂには、前述の台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅが形成されている。また小径部６ｃは、図１に示すように回転子部材４の内側を貫通する位置に存在している。
【００４４】
この実施例のアクチュエータを小型化するには、電気モ−タの部分の径をできる限り小さくするのが効果的である。また、電気モ−タの内側にアクチュエータ軸６が存在するので、アクチュエータ軸６の径を小さくすれば、その外側に配置される電気モ−タ全体の大きさを小さくできる。しかしながら、アクチュエータ軸６には充分に大きな機械的強度が要求されるので、アクチュエータ軸６を細くするには限界がある。しかも、アクチュエータ軸６には台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅを設けるので、それらの凹部は径が細く、機械的強度が小さい。従って、径が均一な１本の軸材料を加工してアクチュエータ軸６を構成すると、台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅの部分の機械的強度の制約により、加工しない部分のアクチュエータ軸６の径を、必要な機械的強度に比べてかなり大きめにせざるを得ない。
【００４５】
この実施例では、大径部６ｂと小径部６ｃを有する１本の軸材料を加工してアクチュエ−タ軸６を構成してあり、大径部６ｂを加工して台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅの部分を形成してあり、小径部６ｃは加工せずにそのままの形で電気モ−タの中心を通る位置に配置してある。そして、小径部６ｃは、アクチュエ−タ軸６に要求される機械的強度が得られる、必要最小限の径にしてある。大径部６ｂは最初の材料の径が大きいので、それを加工して台形ネジ６ａ，スプライン６ｄ及び溝６ｅを凹部として形成した後でも、充分に大きな機械的強度を有している。このため、電気モ−タの中心を通るアクチュエータ軸６の小径部６ｃの径が、従来のアクチュエータと比べてはるかに小さくなっており、その結果として電気モ−タ全体の大きさも充分に小型化されている。
【００４６】
次にこの実施例の後輪操舵アクチュエータを製造する工程について説明する。まず、鉄心６１を有する所定の巻き枠に電気コイル２を巻き、更に予め成形したホルダ３Ａを装着し端子６４等の配線を施したものを、サブアセンブリＡＳ１として組立てる。なおこの実施例では、電気コイル２は図１の断面において、長円形に周回するように巻回されている。
【００４７】
このサブアセンブリＡＳ１をケ−シング１内に図１の右側から挿入して所定位置に固定した後、図示しない金型Ａ及び図示しない金型Ｂをケ−シング１内に挿入して、これらの金型Ａ及び金型Ｂを位置決めする。
【００４８】
ケ−シング１，サブアセンブリＡＳ１，金型Ａ及び金型Ｂで形成される空間（隙間）に、外側からモ−ルド成形用の流動状態の樹脂材料３Ｂを流し込み、樹脂を隙間に充填する。樹脂が硬化したら、金型Ａ及び金型Ｂをケ−シング１から取り外す。
【００４９】
この結果、硬化した樹脂によって、樹脂部材３Ｂがモ−ルド成形されると同時に、樹脂部材３Ｂによって、ホルダ３Ａを含むサブアセンブリＡＳ１が、ケ−シング１内に固定される。また、金型Ｂの外径はケ−シング１の内径よりも少し小さく、その外周の一部分に歯形が形成されているので、樹脂部材３Ｂの一部分（内壁）には、前記リングギア１２が、モ−ルド成形によって形成される。
【００５０】
回転子のサブアセンブリを作る時には、まず、図示しない金型Ｃ及び金型Ｄを回転子部材４に装着し、またベアリング１０を所定位置に配置してそれを金型Ｃ及び金型Ｄで挟み込む。金型Ｃ及び金型Ｄの隙間（動力伝達部材１１の部分）にモ−ルド成形用の樹脂を注入する。この樹脂が硬化すると、動力伝達部材１１が形成される。このモ−ルド成形の際に、動力伝達部材１１の突出部分の外周に、歯車（サンギア）１１ａが形成され、ベアリング１０が一体に固定される。また、回転子部材４の先端部分には穴４ａが形成してあるため、モ−ルド成形によって、動力伝達部材１１には突起１１ｂが形成される。このため、回転子部材４の穴４ａと動力伝達部材１１の突起１１ｂとの係合によって、動力伝達部材１１と回転子部材４とが確実に連結される。この後で、回転子部材４上に、円筒形状の永久磁石５及びリング形状の永久磁石１３を固着する。
【００５１】
アクチュエータ軸６にナット４１を装着し、ナット４１に軸３５，３６，３７及び３８を装着し、軸３５，３６，３７及び３８にプラネタリギア３１，３２，３３及び３４を装着する。更に、アクチュエータ軸６に連結板２９を装着し、連結板２９に軸２５，２６，２７及び２８を装着し、軸２５，２６，２７及び２８にプラネタリギア２１，２２，２３及び２４を装着する。次に、回転子のサブアセンブリをアクチュエータ軸６に装着した後、アクチュエータ軸６をそれと一体になった部品とともに、モ−ルド成形が終了したケ−シング１の内部に、左端から右に向かって挿入する。更にケ−シング１の内部に左端側からベアリング４２を挿入し、ロックナット４４をナットに固定し、予めポテンショメ−タ５１を装着した軸受け部材１５をケ−シング１に装着する。更にホ−ル素子９，ベアリング１７，及び軸受け部材１６を一体化したサブアセンブリを、ケ−シング１の右端側から差し込み、ケ−シング１に固定する。
【００５２】
勿論、以上に説明した各種部品の組付けの手順は一例であり、可能であれば、必要に応じて組付けの手順を変更してもよい。
【００５３】
このアクチュエータは、電気コイル２がケ−シング１側にあるため、また、ケ−シング１が鉄パイプであり、サブアセンブリＡＳ１とケ−シング１とが直接接触するか、又は薄い樹脂を介して隣接するため、その部分の熱抵抗が小さく、アクチュエ−タ自体が小型であっても、非常に放熱性が良い。また、電気コイル２が回転しない構成であるため、イナ−シャが小さく、小型でも大きな出力が得られる。
【００５４】
なお上記実施例においては、変換機構に台形ねじを使用するので、車輪が路面から力を受けても回転子が回転せず、逆効率ゼロとなる。よって、後輪の操舵に適する。また、変換機構にボ−ルねじを使用すると、完全には逆効率がゼロにならないが、この場合には、例えば遊星歯車機構のギア比等を予め考慮することにより、動作上の不具合をなくすることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のとおり本発明においては、出力軸を駆動するナットの外周面に連結した位置検出手段によって出力軸の位置を検出するので、出力軸の移動ストロ−クが非常に小さい場合であっても、位置検出手段の可動部の移動ストロ−クを大きくとることができ、高い検出分解能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の後輪操舵アクチュエータの右側半分を示す縦断面図である。
【図２】図１の装置の左側半分を示す縦断面図である。
【図３】電気コイルのサブアセンブリを示す縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線から見た側面図である。
【図５】内周面に樹脂材料３Ｂで一体成形が施されたケ−シングの縦断面図である。
【図６】アクチュエータ軸６の一部分を示す正面図である。
【図７】電気モ−タの回転子部分を示す縦断面図である。
【図８】回転子と連結された遊星歯車機構７を示す縦断面図である。
【図９】図１のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】図８のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】図８のＸII−ＸII線断面図である。
【図１３】ナット４１とロックナット４４を示す縦断面図である。
【図１４】ロックナット４４の外観を示す正面図である。
【図１５】ナット４１の外観を示す正面図である。
【図１６】ナット４１の縦断面図である。
【図１７】軸受け部材１５を示す縦断面図である。
【図１８】図１７のＸVIII−ＸVIII線から見た側面図である。
【図１９】図１３のＸIX−ＸIX線から見た縦断面図である。
【図２０】変形実施例のロックナット４４の外観を示す正面図である。
【図２１】変形実施例のロックナット４４の外観を示す正面図である。
【符号の説明】
１：ケ−シング  １ａ，１ｂ：凸部
２：電気コイル  ３Ａ：ホルダ
３Ａａ：凹部    ３Ｂ：樹脂材料
４：回転子部材  ４ａ：穴
５，１３：永久磁石
６：アクチュエータ軸
６ａ：台形ネジ  ６ｂ：大径部
６ｃ：小径部    ６ｄ：スプライン
６ｅ：溝        ７：遊星歯車機構
８：変換機構    ９：ホ−ル素子
１０，１７：ベアリング
１１：動力伝達部材
１１ａ：歯車    １１ｂ：突起
１１ｃ：大径部  １２：リングギア
１５，１６：軸受け部材
２１，２２，２３，２４：プラネタリギア
２５，２６，２７，２８：軸
２９：連結板    ２９ａ：サンギア
３１，３２，３３，３４：プラネタリギア
３５，３６，３７，３８：軸
４１：ナット    ４１ａ：台形ネジ
４１ｂ：突起    ４１ｃ：溝部
４１ｄ：連通孔  ４１ｅ：溝部
４１ｆ，４４ａ：ねじ
４２：ベアリング
４３ａ：レバ−  ４４：ロックナット
４４ａ：ねじ    ４４ｃ：内周面
４４ｄ：端面    ４４ｅ：歯車
４６：Ｏリング  ５１，５２，５４：ポテンショメ−タ
５１ａ：可動部  ５３，５５：歯車
６１：鉄心      ６２：軸受部
６２ａ，６２ｂ，６２ｃ：接触領域
６２ｄ，６２ｅ，６２ｆ：非接触領域
６３：境界部分  ６４：端子
ＡＳ１：サブアセンブリ
【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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