(57)【要約】【課題】組立性およびねじ軸の動作精度に優れた電動アクチュエータを提供する。【解決手段】モータ部Ａと、運動変換機構部Ｂと、操作対象を操作する操作部Ｃと、モータ部Ａおよび運動変換機構部Ｂを収容した有底筒状の筐体２とを備え、運動変換機構部Ｂが、ねじ軸３３およびその外周に回転可能に嵌合されたナット３２を有し、ナット３２の回転に伴ってねじ軸３３および操作部Ｃとしてアクチュエータヘッド３９が軸方向に進退移動する電動アクチュエータ１において、ねじ軸３３の軸方向の一端部に設けた凹部Ｒの内周にアクチュエータヘッド３９に設けた凸部Ｐがすきまばめされ、ねじ軸３３とアクチュエータヘッド３９とが凹部Ｒと凸部Ｐの嵌合領域内で軸方向に係合していることによりねじ軸３３とアクチュエータヘッド３９とが連結され、ねじ軸３３に設けた凹部Ｒは、モータ部Ａの停止状態で筐体２の開口部を介して筐体２の外内に突出および収容可能である。【選択図】図１０
2018159406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、該モータ部の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部と、該運動変換機構部の出力を受けて操作対象を操作する操作部と、軸方向の一端が開口し、前記モータ部および前記運動変換機構部を収容した有底筒状の筐体とを備え、前記運動変換機構部が、前記モータ部の回転中心と同軸に配置されたねじ軸と、該ねじ軸の外周に嵌合され、前記モータ部の回転運動を受けて回転するナットとを有し、該ナットの回転に伴って、前記ねじ軸および前記操作部が軸方向に進退移動する電動アクチュエータにおいて、
前記ねじ軸の軸方向の一端部および前記操作部の何れか一方に設けた凹部の内周に他方に設けた凸部がすきまばめされ、前記ねじ軸と前記操作部とが前記凹部と前記凸部の嵌合領域内で軸方向に係合していることにより前記ねじ軸と前記操作部とが連結され、
前記ねじ軸に設けた前記凹部又は前記凸部が、前記モータ部の停止状態で前記筐体の開口部を介して前記筐体の外内に突出および収容可能であることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記ねじ軸および前記操作部に設けた径方向の貫通孔に挿通したピンにより、前記ねじ軸と前記操作部とが軸方向に係合している請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記凹部の内周面に設けた雌ねじ部に前記凸部の外周面に設けた雄ねじ部が螺着していることにより、前記ねじ軸と前記操作部とが軸方向に係合している請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記ねじ軸に径方向の軸回りに回転可能な回転体が設けられると共に、前記筐体の軸方向の一端部に筒状のガイド部材が着脱可能に連結され、
前記ガイド部材が、前記回転体が転動可能に嵌合し、前記ねじ軸の進退移動量を決定付ける軸方向の案内溝を有する請求項１〜３の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記モータ部のロータコアを支持する中空回転軸と、該中空回転軸を回転自在に支持する転がり軸受とをさらに備え、
前記ナットが、前記中空回転軸とトルク伝達可能に前記中空回転軸の内周に配置され、
前記中空回転軸に、前記転がり軸受の内側軌道面が設けられている請求項１〜４の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記転がり軸受の内側軌道面が、前記ナットの軸方向幅の内側に配置されている請求項５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、電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や二輪車等の各種車両においては、その省力化や低燃費化のために電動化が進展し、例えば、自動変速機、ブレーキおよびステアリング等の操作を電動機（モータ）の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このようなシステムに使用される電動アクチュエータとして、モータの回転運動を直線運動に変換して出力する運動変換機構にねじ機構の一種であるボールねじ機構（ボールねじ装置）を採用したものがある（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２００５−３３０９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
運動変換機構にボールねじ装置を採用した電動アクチュエータにおいては、その用途や操作対象の形状等に応じて、操作対象を操作するための操作部がねじ軸に設けられる。この点につき、特許文献１では、ねじ軸に操作部を一体的に設けた構成を採用している。しかしながら、このような構成を採用すると、操作部およびねじ軸を含んで構成される電動アクチュエータの出力部材（最終出力部材）を、用途や操作対象の形状等に応じた専用部品とする必要がある。そのため、部品を共用することによる電動アクチュエータのシリーズ化（多品種展開）を低コストに実現することができない、という問題がある。
【０００５】
そこで、本願発明者らは、ねじ軸と操作部とを別体とし、電動アクチュエータの組立工程の最終段階において、ねじ軸（の軸方向の一端部）および操作部の何れか一方に設けた凹部に対して他方に設けた凸部を圧入することにより両者を固定することを検討した。しかしながら、この場合、操作部をねじ軸に対して固定する際の圧入荷重がねじ軸（を含むボールねじ装置）のみならず、モータやアクチュエータの筐体に負荷されるため、電動アクチュエータの各部が変形・損傷等し、ねじ軸の動作精度等に悪影響が及ぶおそれがある。
【０００６】
このような問題は、例えば、ボールねじ装置単体の状態で、ねじ軸および操作部の何れか一方に設けた凹部に対して他方に設けた凸部を圧入することで可及的に解消することができる。しかしながら、このようにすると、ボールねじ装置とその他の部品との組付性、ひいては電動アクチュエータの組立性が低下する。
【０００７】
以上の実情に鑑み、本発明の主な課題は、ねじ軸に対する操作部の組付性に優れ、ねじ軸の動作精度が良好な電動アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、モータ部と、モータ部の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部と、運動変換機構部の出力を受けて操作対象を操作する操作部と、軸方向の一端が開口し、モータ部および運動変換機構部を収容した有底筒状の筐体とを備え、運動変換機構部が、モータ部の回転中心と同軸に配置されたねじ軸と、ねじ軸の外周に嵌合され、モータ部の回転運動を受けて回転するナットとを有し、ナットの回転に伴って、ねじ軸および操作部が軸方向に進退移動する電動アクチュエータにおいて、ねじ軸の軸方向の一端部および操作部の何れか一方に設けた凹部の内周に他方に設けた凸部がすきまばめされ、ねじ軸と操作部とが凹部と凸部の嵌合領域内で軸方向に係合していることによりねじ軸と操作部とが連結され、ねじ軸に設けた凹部又は凸部が、モータ部の停止状態で筐体の開口部を介して筐体の外内に突出および収容可能であることを特徴とする。なお、ここでいう「すきまばめ」の定義は、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ０４０１−１の規定に準拠する。
【０００９】
上記の構成によれば、操作部は、ねじ軸とは別体に設けられるので、電動アクチュエータの多品種展開（異なる用途への使用）を検討する際には、必要とされる出力が同等である限りにおいて操作部を異なる仕様のものに変更すれば良く、ねじ軸を含む運動変換機構部やモータ部を共用することができる。
【００１０】
また、上記の構成によれば、操作部をねじ軸に連結固定する際に、軸方向の圧入荷重が運動変換機構部や筐体等に作用することがなくなる。このため、ねじ軸に対する操作部の連結作業に伴って、電動アクチュエータの各部が変形・損傷等する可能性を効果的に低減することができる。また、ねじ軸（の軸方向の一端部）に設けた凹部又は凸部が、モータ部の停止状態で筐体の開口部を介して筐体の外内に突出および収容可能であることから、ねじ軸に対する操作部の連結作業は、電動アクチュエータの組立工程の最終段階でも容易に行うことができる。以上より、本発明によれば、種々の機器に適用できて汎用性が高く、操作部の組付性に優れ、しかもねじ軸の動作精度に優れた電動アクチュエータを提供することができる。
【００１１】
ねじ軸と操作部とは、例えば、凹部および凸部（ねじ軸の軸方向の一端部および操作部）に設けた径方向の貫通孔にピンを挿通させることにより、あるいは、凹部の内周面に設けた雌ねじ部に凸部の外周面に設けた雄ねじ部を螺着させることにより、軸方向で係合させることができる。
【００１２】
上記構成において、ねじ軸に径方向の軸回りに回転可能な回転体を設けると共に、筐体の軸方向の一端部に筒状のガイド部材を着脱可能に連結し、このガイド部材に、回転体が転動可能に嵌合し、ねじ軸の進退移動量（ストローク量）を決定付ける軸方向の案内溝を設けることができる。このようにすれば、例えば、必要とされるねじ軸のストローク量が異なる用途に当該電動アクチュエータを展開する際にも、案内溝の軸方向寸法が異なるガイド部材に交換すれば良く、モータ部や運動変換機構部、さらにはこれらを収容した筐体を共用することが可能となる。よって、多品種展開（シリーズ化）の容易な電動アクチュエータを実現する上で有利となる。
【００１３】
上記の構成を有する電動アクチュエータは、モータ部のロータコアを支持する中空回転軸と、中空回転軸を回転自在に支持する転がり軸受とをさらに備えるものとすることができ、この場合、ナットが、中空回転軸とトルク伝達可能に中空回転軸の内周に配置され、中空回転軸に、転がり軸受の内側軌道面が設けられた構成を採用することができる。このような構成を採用すれば、軸方向にコンパクトな中空回転軸を使用することができるので、電動アクチュエータを軸方向にコンパクト化し、使用機器に対する搭載性を高めることができる。
【００１４】
中空回転軸に上記の内側軌道面が設けられている場合、内側軌道面は、ナットの軸方向幅の内側に配置することができる。これにより、電動アクチュエータを軸方向に一層コンパクト化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上より、本発明によれば、種々の機器に適用できて汎用性が高く、ねじ軸に対する操作部の組付性に優れ、しかもねじ軸の動作精度が良好な電動アクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に電動アクチュエータの縦断面図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図３】モータのステータとターミナル部とを取り出して拡大した縦断面図である。
【図４】図１のＧ−Ｇ線矢視断面図である。
【図５】図１のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【図６】図１の左側面図である。
【図７】図２のＦ−Ｆ線矢視断面図である。
【図８】ガイド部材の組付方法を説明する正面図である。
【図９】軸方向寸法が異なるガイド部材の組付方法を説明する正面図である。
【図１０】電動アクチュエータの要部拡大縦断面図であって、ねじ軸に対するアクチュエータヘッドの連結作業が完了した状態を示す図である。
【図１１】ねじ軸に対して変形例に係るアクチュエータヘッドの連結作業が完了した状態を示す図である。
【図１２】他の実施形態に係るねじ軸とアクチュエータヘッドの連結方法を説明する斜視図である。
【図１３】図１の電動アクチュエータの制御系統を示す概略ブロック図である。
【図１４】他の実施形態に係る電動アクチュエータの制御系統を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図を示し、図２に、図１のＥ−Ｅ線矢視断面図を示す。図１および図２に示すように、電動アクチュエータ１は、電力の供給を受けて駆動されるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部Ｂと、図示外の操作対象を操作する操作部Ｃと、ターミナル部Ｄとを備え、モータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびターミナル部Ｄは有底筒状の筐体２に収容・保持されている。なお、図１および図２は、電動アクチュエータ１の出力部材が原点に位置した状態を示している。ここでいう「原点に位置した状態」とは、後述する圧縮コイルばね４８のばね力（弾性復元力）により、ねじ軸３３（に連結された内方部材３６）の端面が、これに対向するカバー２９の端面と機械的に当接する位置にある状態のことである。
【００１９】
筐体２は、軸方向に結合された複数の部材からなる。本実施形態の筐体２は、軸方向一方側（図１および図２においては紙面右側。以下同様。）および軸方向他方側（図１および図２においては紙面左側。以下同様。）の端部が開口した筒状のケーシング２０と、ケーシング２０の軸方向他方側の端部開口を閉塞するカバー２９と、ケーシング２０とカバー２９の間に配置され、ターミナル部Ｄを構成するターミナル本体５０と、ケーシング２０の軸方向一方側に配置された筒状のガイド部材１０との結合体からなる。カバー２９およびターミナル本体５０は、図６に示す組立用ボルト６１によりケーシング２０に対して連結されており、ガイド部材１０は、後述する手段によってケーシング２０に対して着脱可能に連結されている。
【００２０】
モータ部Ａは、ケーシング２０の内周に固定されたステータ２３と、径方向隙間を介してステータ２３の内周に対向配置されたロータ２４とを備えたラジアルギャップ型のモータ（詳細には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を有する三相ブラシレスモータ）２５を有する。ステータ２３は、ステータコア２３ａに装着された絶縁用のボビン２３ｂと、ボビン２３ｂに巻き回されたコイル２３ｃとを備える。ロータ２４は、ロータコア２４ａと、ロータコア２４ａの外周に取り付けられた永久磁石２４ｂと、中空軸状に形成され、ロータコア２４ａを支持（外周に装着）した中空回転軸としてのロータインナ２６とを備える。
【００２１】
ロータインナ２６の軸方向一方側の端部外周には転がり軸受２７の内側軌道面２７ａが形成され、転がり軸受２７の外輪２７ｂはケーシング２０の内周面に装着されている。また、ロータインナ２６の軸方向他方側の端部内周面と、カバー２９の円筒部２９ａの外周面との間に転がり軸受３０が装着されている。このような構成により、ロータインナ２６は、転がり軸受２７，３０を介して筐体２に対して回転自在に支持されている。転がり軸受２７は、後述するナット３２の軸方向幅の内側に配置されている。
【００２２】
図１および図２に示すように、本実施形態の運動変換機構部Ｂは、ボールねじ装置３１で構成される。
【００２３】
ボールねじ装置３１は、ロータ２４（ロータインナ２６）と同軸に配置され、操作部Ｃとしてのアクチュエータヘッド３９とともに電動アクチュエータ１の出力部材を構成するねじ軸３３と、複数のボール３４を介してねじ軸３３の外周に回転自在に嵌合されたナット３２と、循環部材としてのこま３５とを備える。ナット３２の内周面に形成された螺旋状溝３２ａと、ねじ軸３３の外周面に形成された螺旋状溝３３ａとの間に複数のボール３４が装填され、こま３５が組み込まれている。ナット３２は、モータ２５のロータインナ２６とトルク伝達可能にロータインナ２６の内周に固定（本実施形態では圧入）されている。このような構成により、モータ部Ａ（ロータインナ２６）の回転運動を受けてナット３２がねじ軸３３の軸線回りに回転すると、ねじ軸３３が軸方向に直線運動（進退移動）する。ねじ軸３３が進退移動する際には、両螺旋状溝３２ａ，３３ａの間でボール３４が循環する。
【００２４】
ねじ軸３３は、軸方向の両端が開口した中空状に形成され、内周に内方部材３６が収容されている。内方部材３６は、例えばＰＰＳ等の樹脂材料で形成され、軸方向一方側の端部に設けられた円形中実部３６ａと、軸方向他方側の端部に設けられたフランジ部３６ｂと、両部３６ａ，３６ｂを接続する筒部３６ｃとを一体に有する有底筒状をなす。ねじ軸３３の内周に収容された内方部材３６は、その円形中実部３６ａとねじ軸３３とを径方向に貫通するようにピン３７を嵌め込むことによってねじ軸３３と連結される。ピン３７の両端部は、ねじ軸３３の外周面から径方向外側に突出しており、この突出部分に、ＰＰＳ等の樹脂材料で形成された回転体としてのガイドカラー３８が外嵌されている。
【００２５】
ケーシング２０は小径円筒部２０ａを有し、この小径円筒部２０ａに筒状のガイド部材１０が着脱可能に連結されている。ガイドカラー３８は、ガイド部材１０の内周に設けられた軸方向の案内溝１１に嵌合され、ねじ軸３３の進退移動時には案内溝１１を転動する。このような構成により、モータ２５の回転に伴ってナット３２がねじ軸３３の軸線回りに回転すると、ねじ軸３３は回り止めされた状態で軸方向に進退移動する。なお、ねじ軸３３が、軸方向一方側に直線運動（前進）するか、あるいは、軸方向他方側に直線運動（後退）するかは、基本的には、ナット３２の回転方向に応じて決定付けられるが、本実施形態では、付勢部材としての圧縮コイルばね４８のばね力によってもねじ軸３３が後退移動可能となっている（詳細は後述する）。
【００２６】
図１および図２に示すように、ねじ軸３３の軸方向一方側の端部には、操作部Ｃとしてのアクチュエータヘッド３９が連結されており、ねじ軸３３およびこれに連結されたアクチュエータヘッド３９で電動アクチュエータ１の出力部材が構成される。アクチュエータヘッド３９としては、電動アクチュエータ１の用途に応じたものが選択使用される。図示例のアクチュエータヘッド３９は、ねじ軸３３が前進するのに伴って図示外の操作対象を軸方向に加圧操作する、いわゆる押しタイプのアクチュエータヘッドである。
【００２７】
図１および図２に示すように、カバー２９は、ねじ軸３３の外周に配置された円筒部２９ａを有し、この円筒部２９ａの先端部外周にスラスト受けリング４６が取り付けられている。スラスト受けリング４６とナット部材３２との間にはスラスト軸受としての針状ころ軸受４７が配設されている。かかる態様で針状ころ軸受４７が配設されていることにより、ねじ軸３３が軸方向一方側に直線運動するのに伴って生じる反力（スラスト荷重）が滑らかに支持される。
【００２８】
針状ころ軸受４７は、ロータインナ２６を支持する転がり軸受２７，３０間の軸方向範囲内に配置されている。この場合、モーメント荷重に対して有利であるため、針状ころ軸受４７、さらにはスラスト受けリング４６等として小型のものが採用可能となり、電動アクチュエータ１をコンパクト化することができる。
【００２９】
図１および図２に示すように、カバー２９の円筒部２９ａの内周面２９ｂとねじ軸３３の外周面との間には、付勢部材としての圧縮コイルばね４８が配設されている。圧縮コイルばね４８の軸方向一方側および他方側の端部は、それぞれ、針状ころ軸受４７および内方部材３６のフランジ部３６ｂに当接している。このように設けられた圧縮コイルばね４８のばね力により、内方部材３６と連結されたねじ軸３３が常時原点側に付勢される。このようにすれば、例えば、モータ部Ａに適切に駆動電力が供給されないような場合には、ねじ軸３３を自動的に原点復帰させることができるので、図示しない操作対象の作動性に悪影響が及び難くなる。
【００３０】
以上で説明したカバー２９は、加工性（量産性）および熱伝導率に優れた金属材料、例えば、アルミニウム合金、亜鉛合金又はマグネシウム合金で形成される。図示は省略しているが、カバー２９の外側表面には、電動アクチュエータ１の冷却効率を高めるための冷却フィンを設けても良い。図６に示すように、カバー２９の外周部には、電動アクチュエータ１の組立用ボルト６１が挿通された図示外の貫通穴と、電動アクチュエータ１を使用機器に取り付けるための取付用ボルトが挿通される貫通穴６２とが設けられている。
【００３１】
次に、ターミナル部Ｄを図１〜図５を参照して説明する。図３に示すように、ターミナル部Ｄは、筐体２の一部を構成する短筒状部、および短筒状部の軸方向他方側の端部から径方向内側に延びる円盤状部を一体に有するターミナル本体５０と、ターミナル本体５０（の円盤状部）に対してねじ止めされたバスバー５１およびプリント基板５２とを備える。図４および図５に示すように、ターミナル本体５０の短筒状部は、図６に示す組立用ボルト６１が挿通される貫通穴６８と、電動アクチュエータ１を使用機器に取り付けるためのボルトが挿通される貫通穴６９とを有し、上記の組立用ボルト６１により、ケーシング２０とカバー２９の間で挟持される（図１，２参照）。ターミナル本体５０は、例えばＰＰＳ等の樹脂材料で形成される。
【００３２】
ターミナル部Ｄ（ターミナル本体５０）は、モータ２５に駆動電力を供給するための給電回路を保持している。給電回路は、図４および図５に示すように、ステータ２３のコイル２３ｃをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相別にバスバー５１の端子５１ａに結線し、さらに、図２に示すように、バスバー５１の端子５１ｂと、ターミナル本体５０の端子台５０ａとをねじ７０で締結することで構成される。端子台５０ａは、図示外のリード線が接続される端子５０ｂを有し、上記のリード線は、ターミナル本体５０の短筒状部に設けられた開口部５０ｃ（図１参照）を介して筐体２の外側に引き出され、制御装置８０のコントローラ８１（図１３又は図１４参照）に接続される。
【００３３】
本実施形態の電動アクチュエータ１には２種類のセンサが搭載されており、これら２種類のセンサはターミナル部Ｄに保持されている。図１等に示すように、２種類のセンサのうちの一方は、モータ２５の回転制御に用いる回転角度検出用センサ５３であり、他方は、ねじ軸３３のストローク制御（軸方向の変位量検出）のために用いるストローク検出用センサ５５である。回転角度検出用センサ５３およびストローク検出用センサ５５としては、何れも、磁気センサの一種であるホールセンサが使用される。
【００３４】
図１および図５に示すように、回転角度検出用センサ５３は、円盤状をなしたプリント基板５２に取り付けられており、ロータインナ２６の軸方向他方側の端部に取り付けられたパルサリング５４と軸方向隙間を介して対向配置されている。この回転角度検出用センサ５３は、モータ２５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに電流を流すタイミングを決める。
【００３５】
図２および図５に示すように、ストローク検出用センサ５５は、軸方向に延び、軸方向他方側の端部がプリント基板５２に接続された帯状のプリント基板５６に取り付けられている。プリント基板５６およびストローク検出用センサ５５は、ねじ軸３３の内周、より詳細には、ねじ軸３３の内周に収容された内方部材３６の筒部３６ｃ内周に配置されている。また、内方部材３６の筒部３６ｃの内周には、ストローク検出用センサ５５と径方向隙間を介して対向するようにターゲットとしての永久磁石５７が取り付けられており、本実施形態では軸方向に離間した二箇所に永久磁石５７が取り付けられている。そして、ホールセンサからなるストローク検出用センサ５５は、永久磁石５７の周囲に形成される軸方向および径方向の磁界をそれぞれ検出し、これに基づいてねじ軸３３の軸方向の変位量を算出する。
【００３６】
詳細な図示は省略しているが、回転角度検出用センサ５３およびストローク検出用センサ５５の信号線は、何れも、ターミナル本体５０の開口部５０ｃ（図１参照）を介して筐体２の外側に引き出され、制御装置８０（図１３又は図１４参照）に接続される。
【００３７】
本実施形態の電動アクチュエータ１の基本的な構成は以上で説明したとおりであり、この電動アクチュエータ１は以下のような作用効果を奏し得る。
【００３８】
まず、中空回転軸としてのロータインナ２６は、ロータコア２４ａの軸方向一方側の端部に近接配置された転がり軸受２７により軸方向一方側の端部が回転自在に支持され、ロータコア２４ａの軸方向他方側の端部に近接配置された転がり軸受３０により軸方向他方側の端部が回転自在に支持されている。このような構造により、ロータインナ２６を軸方向にコンパクト化することができる。これに加えて、転がり軸受２７がナット３２の軸方向幅の内側に配置された構造、およびロータインナ２６とナット３２の半径方向での重畳構造が相俟って、筐体２、ひいては電動アクチュエータ１を軸方向および径方向にコンパクト化することができる。これにより、電動アクチュエータ１の使用機器に対する搭載性が向上する。
【００３９】
また、通常、ロータ２４は、その回転バランスが取られている。この場合、ロータインナ２６を支持する転がり軸受２７，３０は、ロータ２４の自重程度のラジアル荷重を支持できれば良いため、転がり軸受２７の内側軌道面２７ａを一体に有するロータインナ２６は、高強度の材料で形成する必要がなく、例えば、焼入れ焼戻し等の熱処理が省略された安価な軟鋼材で形成しても必要強度を確保することができる。また、ねじ軸３３の直線運動に伴って生じる反力（スラスト荷重）は専用の針状ころ軸受４７で支持される。従って、転がり軸受２７は、ラジアル方向の位置決め機能を有していれば足りるため、転がり軸受２７の内側軌道面２７ａを一体に有するロータインナ２６は、上記のような材料仕様で足りる。これにより、電動アクチュエータ１を低コスト化することができる。
【００４０】
また、ロータインナ２６とナット３２とを別体構造としたので、例えば、仕様が異なるボールねじ装置３１を採用する場合でも、ロータインナ２６（ひいてはモータ部Ａ）を共用することができる。これにより、部品を共用することによる電動アクチュエータ１の多品種展開（シリーズ化）を容易に実現することが可能となる。
【００４１】
また、給電回路、回転角度検出用センサ５３およびストローク検出用センサ５５等の電装部品をターミナル本体５０でまとめて保持し、このターミナル本体５０（ターミナル部Ｄ）をケーシング２０とカバー２９とで軸方向に挟持するサンドイッチ構造を採用したので、組立性が良好である。さらに、上記のサンドイッチ構造と、ターミナル本体５０の外周部（短筒状部）に設けた開口部５０ｃを介して給電回路のリード線や上記センサの信号線を筐体２の外側に引き出し可能にした構造とにより、複数の電動アクチュエータ１（モータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびターミナル部Ｄをユニット化したもの）を軸方向に連ねて配置してなり、複数の操作対象を個別に操作可能な電動アクチュエータを実現することもできる。
【００４２】
本実施形態の電動アクチュエータ１は、以上で説明した特徴的な構成に加え、以下説明する特徴的な構成を備える。その詳細を、図１、図２および図７〜１２に基づいて説明する。
【００４３】
まず、図１および図２に示すように、ねじ軸３３の直線運動を案内する筒状のガイド部材１０は、筐体２（ケーシング２０）の軸方向一方側の端部に着脱可能に連結されている。すなわち、ガイド部材１０は、ねじ軸３３に設けられたガイドカラー３８が転動可能に嵌合した軸方向の案内溝１１を有し、この案内溝１１は、電動アクチュエータ１の用途に応じて必要とされるねじ軸３３のストローク量に見合った軸方向寸法を有する。ガイド部材１０は、内周面に案内溝１１が形成された内径側円筒部１０Ａと、内径側円筒部１０Ａの径方向外側に設けられた外径側円筒部１０Ｂと、両円筒部１０Ａ，１０Ｂを接続する円盤部１０Ｃとを一体に有し、両円筒部１０Ａ，１０Ｂの間（内径側円筒部１０Ａの外周面１０Ａａと外径側円筒部１０Ｂの内周面１０Ｂａとの間）には、ケーシング２０の小径円筒部２０ａが嵌合される環状溝１２が形成されている。
【００４４】
ケーシング２０に対するガイド部材１０の組付性を考慮し、外径側円筒部１０Ｂの内周面１０Ｂａとケーシング２０の小径円筒部２０ａの外周面との間のはめあい、および内径側円筒部１０Ａの外周面１０Ａａとケーシング２０の小径円筒部２０ａの内周面との間のはめあいは、何れもすきまばめ（日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  ０４０１−１参照）とされる。図示は省略しているが、ガイド部材１０の外径側円筒部１０Ｂとケーシング２０の小径円筒部２０ａとの間には、必要に応じてＯリング等のシール部材が配設され、これによってケーシング２０とガイド部材１０間のシール性が担保される。ガイド部材１０は、ケーシング２０の小径円筒部２０ａの自由端が、環状溝１２の溝底面１２ａ（円盤部１０Ｃの軸方向他方側の端面）に当接するまで押し込まれ、その後、ガイド部材１０の外径側円筒部１０Ｂとケーシング２０の小径円筒部２０ａとの間にピン（例えば、スプリングピン）１３を挿入することにより、ケーシング２０に対する相対移動が規制されるようにしてケーシング２０に連結される。
【００４５】
本実施形態で採用しているケーシング２０とガイド部材１０の連結構造について、図７および図８を参照して詳細に説明する。図７に示すように、ガイド部材１０の外径側円筒部１０Ｂには、その周方向に離間した二箇所に形成された切欠き部１０Ｄと、二つの切欠き部１０Ｄに開口した貫通孔１０Ｅとが設けられている。また、ケーシング２０の小径円筒部２０ａの外周面には、上記の貫通孔１０Ｅの延在方向に沿う切欠き部２０ｂが形成されている。そして、図８に示すように、貫通孔１０Ｅと切欠き部２０ｂの位相合わせを行った状態でガイド部材１０の環状溝１２にケーシング２０の小径円筒部２０ａを嵌合し、小径円筒部２０ａの自由端が環状溝１２の溝底面１２ａに当接した時点で貫通孔１０Ｅにピン１３を挿入する。これにより、ガイド部材１０は、ケーシング２０（筐体２）に対する軸方向の相対移動および相対回転が規制されるようにして、ケーシング２０に対して連結固定される。
【００４６】
以上で説明した構成（手順）によれば、ガイド部材１０を、容易にかつ精度良くケーシング２０に対して連結することができる。詳細な図示は省略するが、ピン１３を抜き取った後、ガイド部材１０とケーシング２０とを相対的に離反移動させれば、ガイド部材１０をケーシング２０から分離することができる。このため、ガイド部材１０は、例えば図９に示すように、（案内溝１１の）軸方向寸法が異なるガイド部材１０’に容易に変更することができる。図９に示すガイド部材１０’は、図８に示したガイド部材１０（軸方向寸法がＷ１のガイド部材１０）よりも大きい軸方向寸法Ｗ２を有し、案内溝１１の軸方向寸法が延長された以外は、図８に示すガイド部材１０と実質的に同様の構成を有する。
【００４７】
そのため、本実施形態の電動アクチュエータ１は、モータ部Ａ、運動変換機構部Ｂおよびこれらを収容したケーシング２０（筐体２）等、その構成部品の大半を共用しつつ、ねじ軸３３に必要とされるストローク量が異なる用途に応じた仕様に変更することが容易に行い得る。
【００４８】
次に、前述したとおり、操作部Ｃとしてのアクチュエータヘッド３９はねじ軸３３とは別体に設けられており、電動アクチュエータ１の組立工程の最終段階、すなわち、内周にモータ部Ａや運動変換機構部Ｂ等が組み付けられた筐体２に対してガイド部材１０を連結した後（図８等参照）にねじ軸３３の軸方向一方側の端部に連結される。
【００４９】
図１０は、図２に示す電動アクチュエータ１の要部拡大図であって、ねじ軸３３に対するアクチュエータヘッド３９の連結作業が完了した状態を示す図である。アクチュエータヘッド３９は、ねじ軸３３の軸方向一方側の端部に設けられた凹部Ｒ（ここでは、ねじ軸３３の中空部の軸方向一方側の端部）の内周に嵌合された凸部Ｐを有し、凹部Ｒに対する凸部Ｐのはめあい（ねじ軸３３の内周面３３ｂとこれに対向するアクチュエータヘッド３９の外周面３９ｂとの間のはめあい）は、いわゆるすきまばめとされる。そのため、ねじ軸３３の内周面３３ｂは、図１０中の拡大図に示すように、微小な隙間幅を有する径方向隙間δを介してアクチュエータヘッド３９の外周面３９ｂと対向している。ねじ軸３３の軸方向一方側の端部およびアクチュエータヘッド３９の凸部Ｐには、径方向の貫通孔３３ｃ，３９ａがそれぞれ形成されており、この貫通孔３３ｃ，３９ａに径一定の中実軸からなる連結ピン４０が挿通されている。これにより、ねじ軸３３とアクチュエータヘッド３９とは、凹部Ｒと凸部Ｐの嵌合領域内で軸方向に係合し、両者３３，３９の軸方向の相対移動および相対回転が規制されるようにして連結される。
【００５０】
図示例の連結ピン４０は、径一定の中実軸であることから、何らの対策も講じていなければ、何らかの拍子に連結ピン４０が抜け落ちる可能性がある。そのため、本実施形態では、貫通孔３３ｃ，３９ａに連結ピン４０を挿通させた後、ねじ軸３３に加締め部３３ｄを形成することにより、連結ピン４０の抜け落ちを可及的に防止するようにしている。
【００５１】
ねじ軸３３のうち、少なくともアクチュエータヘッド３９の凸部Ｐが嵌合される被嵌合部（凹部Ｒ）は、モータ部Ａの停止状態において、筐体２の軸方向一方側の開口部（ここでは、ケーシング２０の小径円筒部２０ａに連結されたガイド部材１０の軸方向一方側の開口部）を介して筐体２の外内に突出および収容可能とされる。そして、ねじ軸３３に対するアクチュエータヘッド３９の連結作業、すなわち、ねじ軸３３の凹部Ｒへのアクチュエータヘッド３９の凸部Ｐの嵌合、ねじ軸３３およびアクチュエータヘッド３９にそれぞれ設けた貫通孔３３ｃ，３９ａへの連結ピン４０の挿通、および加締め部３３ｄの形成は、図１０に示すように、ねじ軸３３の凹部Ｒを筐体２の外側に突出させた状態で行われる。
【００５２】
このようにすれば、電動アクチュエータ１の組立工程の最終段階でねじ軸３３に対してアクチュエータヘッド３９を連結するようにしても、ねじ軸３３に対するアクチュエータヘッド３９の連結固定時に、ねじ軸３３（を含むボールねじ装置３１）、モータ部Ａ、さらにはこれを収容した筐体２等に軸方向の圧入荷重が作用することがなくなる。このため、ねじ軸３３に対するアクチュエータヘッド３９の連結作業に伴って、電動アクチュエータ１の各部が変形・損傷等する可能性を効果的に低減することができ、これを通じてねじ軸３３の動作精度が良好で信頼性に富む電動アクチュエータ１を実現することができる。
【００５３】
なお、このような作用効果を享受するために採り得る構成は上記のものに限られない。すなわち、以上では、中実の連結ピン４０を用いてねじ軸３３とアクチュエータヘッド３９とを連結したが、このような連結ピン４０に替えて、例えば図１１に示すような中空状のスプリングピン４１を使用することも可能である。この場合、貫通孔３３ｃ，３９ｃにスプリングピン４１を挿通させた後、スプリングピン４１の両端部を拡径させてねじ軸３３と係合させることにより、スプリングピン４１の抜け止めを図ることができる。
【００５４】
また、ねじ軸３３とアクチュエータヘッド３９とは、以上で説明した軸状部材（中実の連結ピン４０や中空状のスプリングピン４１）に替えて、ねじ軸３３とアクチュエータヘッド３９とを螺着させることによって連結することも可能である。その一例を図１２に示す。図示例では、内周面に雌ねじ部が設けられたねじ軸３３の凹部Ｒに対し、外周面に雄ねじ部が設けられたアクチュエータヘッド３９の凸部Ｐを螺着させることにより、ねじ軸３３とアクチュエータヘッド３９とを軸方向で係合させ、両者を連結している。なお、詳細な図示は省略しているが、この場合も、アクチュエータヘッド３９の凸部Ｐは、その外周面（雄ねじ部の頂部）が、ねじ軸３３の凹部Ｒの内周面（雌ねじ部の底部）と径方向隙間を介して対向する。そのため、図１２に示す構成も本発明の範囲に含まれる。
【００５５】
本実施形態の電動アクチュエータ１は、前述した種々の特徴的な構成が相俟って、軽量・コンパクトで使用機器に対する搭載性に優れ、ねじ軸３３の動作精度が良好で信頼性に富み、しかも組立およびシリーズ化も容易である、という特長を有する。
【００５６】
最後に、図１および図１３を参照して本実施形態の電動アクチュエータ１の作動態様を簡単に説明する。例えば、図示しない車両上位のＥＣＵに操作量が入力されると、この操作量に基づいてＥＣＵは要求される位置指令値を演算する。図１３に示すように、位置指令値は制御装置８０のコントローラ８１に送られ、コントローラ８１は、位置指令値に必要なモータ回転角の制御信号を演算し、この制御信号をモータ２５に送る。
【００５７】
コントローラ８１から送られた制御信号に基づいてロータ２４（ロータインナ２６）が回転すると、この回転運動が運動変換機構部Ｂ、すなわちボールねじ装置３１のナット３２に伝達される。ロータインナ２６の回転運動を受けてナット３２が回転すると、ねじ軸３３は、回り止めされた状態で軸方向一方側に直線運動（前進）する。この際、ねじ軸３３はコントローラ８１の制御信号に基づく位置まで前進し、ねじ軸３３の軸方向一方側の端部に連結されたアクチュエータヘッド３９が図示しない操作対象を操作する。
【００５８】
ねじ軸３３の軸方向位置（軸方向の変位量）は、図１３にも示すように、ストローク検出用センサ５５により検出され、その検出信号は制御装置８０の比較部８２に送られる。そして、比較部８２は、ストローク検出用センサ５５により検出された検出値と位置指令値との差分を算出し、コントローラ８１はこの算出値および回転角度検出用センサ５３から送られた信号に基づいてモータ２５に制御信号を送る。このようにして、アクチュエータヘッド３９の位置がフィードバック制御される。このため、本実施形態の電動アクチュエータ１を、例えば、シフト・バイ・ワイヤに適用した場合、シフト位置を確実にコントロールすることができる。なお、モータ２５やセンサ５３，５５等を駆動するための電力は、車両側に設けられたバッテリ等の外部電源（図示せず）から、制御装置８０およびターミナル部Ｄに保持された給電回路を介してモータ２５等に供給される。
【００５９】
以上、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ１について説明を行ったが、本発明の実施の形態はこれに限られない。
【００６０】
例えば、以上で説明した実施形態においては、ねじ軸３３に対して操作部Ｃとしてのアクチュエータヘッド３９を連結するに際し、ねじ軸３３に設けた凹部Ｒの内周にアクチュエータヘッド３９に設けた凸部Ｐを嵌合（すきまばめ）するようにしたが、これとは逆に、アクチュエータヘッド３９に凹部Ｒを設け、この凹部Ｒの内周にねじ軸３３に設けた凸部Ｐを嵌合するようにしても構わない。
【００６１】
また、以上で説明した実施形態においては、ねじ軸３３を常時原点側に付勢する圧縮コイルばね４８を設けているが、圧縮コイルばね４８は付勢する機能を必要とする用途に応じて設ければよく、必要としない場合は省略しても構わない。
【００６２】
また、以上で説明した実施形態においては、ロータインナ２６およびその内周に配置したナット３２をトルク伝達可能に連結することにより、ロータインナ２６（モータ部Ａ）の回転運動をナット３２（運動変換機構部Ｂ）に直接伝達するようにしたが、ロータインナ２６とナット３２の間のトルク伝達経路上に減速機（例えば、遊星歯車減速機や遊星ローラ減速機）を設け、減速機の入力側とロータインナ２６とをトルク伝達可能に連結すると共に、減速機の出力側とナット３２とをトルク伝達可能に連結することにより、ロータインナ２６の回転を減速してナット３２に伝達するようにしても良い。この場合、モータ２５の回転トルクを増加させることができるので、モータ２５を小型化することができ、これを通じて電動アクチュエータ１を軽量・コンパクト化することができる。
【００６３】
また、以上で説明した実施形態においては、ラジアルギャップ型のモータ２５を採用したが、アキシャルギャップ型のモータを採用しても構わない。また、以上で説明した実施形態においては、運動変換機構部Ｂをボールねじ装置３１で構成したが、本発明は、運動変換機構部Ｂに、ボール３４および循環部材としてのこま３５が省略された、いわゆるすべりねじを使用する場合にも好ましく適用することができる。
【００６４】
また、以上で説明した実施形態においては、ストローク検出用センサ５５を使用するようにしているが、使用機器によっては、ストローク検出用センサ５５を使用しない場合もある。
【００６５】
図１４に基づき、ストローク検出用センサ５５を使用しない場合における電動アクチュエータ１の作動態様の一例を説明する。図１４は、圧力制御の例であり、図示外の操作対象に圧力センサ８３が設けられている。図示外のＥＣＵに操作量が入力されると、ＥＣＵは要求される圧力指令値を演算する。この圧力指令値が制御装置８０のコントローラ８１に送られると、コントローラ８１は、圧力指令値に必要なモータ回転角の制御信号を演算し、この制御信号をモータ２５に送る。そして、図１３を参照して説明した場合と同様に、ねじ軸３３がコントローラ８１の制御信号に基づく位置まで前進し、ねじ軸３３の軸方向一方側の端部に固定されたアクチュエータヘッド３９が図示外の操作対象を操作する。
【００６６】
ねじ軸３３（アクチュエータヘッド３９）の操作圧力は、外部に設置された圧力センサ８３により検出され、フィードバック制御される。このため、ストローク検出用センサ５５を使用しない電動アクチュエータ１を例えばブレーキバイワイヤに適用した場合、ブレーキの液圧を確実にコントロールすることができる。
【００６７】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００６８】
１        電動アクチュエータ
２        筐体
１０      ガイド部材
１１      案内溝
２０      ケーシング
２３      ステータ
２４      ロータ
２５      モータ
２６      ロータインナ（中空回転軸）
２７      転がり軸受
２７ａ    内側軌道面
３１      ボールねじ装置
３２      ナット
３３      ねじ軸
３８      ガイドカラー（回転体）
３９      アクチュエータヘッド（操作部）
４７      針状ころ軸受
Ａ        モータ部
Ｂ        運動変換機構部
Ｃ        操作部
Ｄ        ターミナル部
Ｐ        凸部
Ｒ        凹部
δ        径方向隙間
【図１】
2018159406.tif 000003
【図２】
2018159406.tif 000004
【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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