(57)【要約】【課題】例えば、モータをその回転中心の径方向や軸方向により小型化することを可能とするなど、改善された新規な構成を有した電動アクチュエータを得る。【解決手段】本発明の電動アクチュエータは、貫通孔と雌ねじ部とが設けられたインナロータと、アウタステータと、を有したモータと、貫通孔を貫通し、雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が設けられ、回転中心の軸方向に沿って移動可能に設けられた直動部材と、直動部材から回転中心の径方向外方に突出した突起と、突起の回転を制限しながら突起を軸方向に案内するガイド部と、を有したガイド構造と、直動部材に設けられた押部と、直動部材によって動かされる作動部材に設けられ押部によって押される受部と、を有し、直動部材が第一位置に位置された状態ではガイド部より回転中心の径方向内方に位置された、軸力伝達構造と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心回りに回転可能に設けられ前記回転中心に沿って貫通する貫通孔が設けられるとともに当該貫通孔の内周面に雌ねじ部が設けられたインナロータと、当該インナロータの周囲を取り囲むアウタステータと、を有したモータと、
前記貫通孔を貫通し、前記内周面と面し前記雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が設けられた外周面を有し、第一位置と当該第一位置よりも前記インナロータから前記回転中心の軸方向への突出長さが長い第二位置との間で前記回転中心の軸方向に沿って移動可能に設けられた直動部材と、
前記直動部材から前記回転中心の径方向外方に突出した突起と、前記突起の回転を制限しながら前記突起を前記軸方向に案内するガイド部と、を有したガイド構造と、
前記直動部材に設けられた押部と、前記直動部材によって動かされる作動部材に設けられ前記押部によって押される受部と、を有し、前記直動部材が前記第一位置に位置された状態では前記ガイド部より前記回転中心の径方向内方に位置された、軸力伝達構造と、
を備えた、電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記モータに対して前記軸力伝達構造の反対側に位置されて前記モータと前記軸方向に並び、電気部品と、当該電気部品が実装され前記軸方向と交差した回路基板と、を有した制御回路を備えた、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記突起の先端が三次元的な凸曲面を有した、請求項１または２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】
従来、モータと、当該モータのロータの回転を直動部材の直動に変換する回転直動変換機構と、を有した電動アクチュエータにおいて、ロータの内側を、直動部材や、多重化されたピストン、コイルスプリング等が貫通した電動アクチュエータが、知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６９６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の電動アクチュエータにあっては、ロータの内側を貫通した部品の配置や構成等に起因して、電動アクチュエータが全体的に大型化してしまう虞があった。
【０００５】
そこで、本発明の課題の一つは、例えば、より小さく構成することが可能となるなど、改善された新規な構成を有した電動アクチュエータを得ること、である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動アクチュエータは、回転中心回りに回転可能に設けられ上記回転中心に沿って貫通する貫通孔が設けられるとともに当該貫通孔の内周面に雌ねじ部が設けられたインナロータと、当該インナロータの周囲を取り囲むアウタステータと、を有したモータと、上記貫通孔を貫通し、上記内周面と面し上記雌ねじ部と噛み合う雄ねじ部が設けられた外周面を有し、第一位置と当該第一位置よりも上記インナロータから上記回転中心の軸方向への突出長さが長い第二位置との間で上記回転中心の軸方向に沿って移動可能に設けられた直動部材と、上記直動部材から上記回転中心の径方向外方に突出した突起と、上記突起の回転を制限しながら上記突起を上記軸方向に案内するガイド部と、を有したガイド構造と、上記直動部材に設けられた押部と、上記直動部材によって動かされる作動部材に設けられ上記押部によって押される受部と、を有し、上記直動部材が上記第一位置に位置された状態では上記ガイド部より上記回転中心の径方向内方に位置された、軸力伝達構造と、を備える。上記電動アクチュエータにあっては、直動部材の突起の回転を制限するとともに軸方向に案内するガイド部の、径方向内方に、直動部材と作動部材との軸力伝達構造が配置されている。このような構成によれば、例えば、ガイド部と軸力伝達構造とが軸方向にずれて配置された電動アクチュエータと比べて、電動アクチュエータを軸方向により小さく構成することができる。
【０００７】
また、上記電動アクチュエータは、例えば、上記モータに対して上記軸力伝達構造の反対側に位置されて上記モータと上記軸方向に並び、電気部品と、当該電気部品が実装され上記軸方向と交差した回路基板と、を有した制御回路を備える。このような構成によれば、例えば、制御回路がモータの径方向外方に位置された電動アクチュエータと比べて、電動アクチュエータを径方向により小さく構成することができる。
【０００８】
また、上記電動アクチュエータは、例えば、上記突起の先端が三次元的な凸曲面を有する。このような構成によれば、例えば、突起の先端が角部を有した電動アクチュエータと比べて、ガイド部が突起を軸方向に案内する際の突起とガイド部との摩擦抵抗をより小さくすることができ、これにより、モータの負荷トルクを小さくでき、ひいてはモータをより小さく構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態の電動アクチュエータの例示的かつ模式的な断面図であって、直動部材が第一位置に位置されている状態を示す図である。
【図２】図２は、実施形態の電動アクチュエータに含まれる直動部材の例示的かつ模式的な斜視図である。
【図３】図３は、図１のIII−III断面図である。
【図４】図４は、実施形態の電動アクチュエータを軸方向後方から見た例示的かつ模式的な背面図である。
【図５】図５は、実施形態の電動アクチュエータの例示的かつ模式的な断面図であって、直動部材が第二位置に位置されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
【００１１】
また、以下では、モータの回転中心Ａｘの軸方向を、単に軸方向と称し、回転中心Ａｘの径方向を、単に径方向と称し、回転中心Ａｘの周方向を、単に周方向と称する。また、図１，５の右方を軸方向前方、図１，５の左方を軸方向後方と定義し、各図において、軸方向前方を方向Ｘで示している。
【００１２】
図１は、電動アクチュエータ１００の断面図である。図１に例示されるように、電動アクチュエータ１００は、ハウジング１１０と、モータ１０と、当該モータ１０のインナロータ１２の回転を直動部材２０の直動に変換する回転直動変換機構１２０と、直動部材２０によって軸方向に動かされるピストン３０と、を備えている。
【００１３】
モータ１０や、回転直動変換機構１２０、ピストン３０等の電動アクチュエータ１００の構成部品は、ハウジング１１０内に収容されるか、あるいはハウジング１１０に支持されている。
【００１４】
ハウジング１１０は、モータハウジング１１１と、モータカバー１１２と、シリンダハウジング１１３と、を有している。モータハウジング１１１は、周壁１１１ａと底壁１１１ｂとを有している。モータハウジング１１１の形状は、略有底円筒状である。底壁１１１ｂの形状は、回転中心Ａｘと交差した略円板状であり、周壁１１１ａの形状は、底壁１１１ｂの周縁から軸方向後方（図１の左方）に延びた回転中心Ａｘを中心とする略円筒状である。モータハウジング１１１は、例えば、アルミニウム合金や鉄系材料等の金属材料で構成される。
【００１５】
モータカバー１１２の形状は、回転中心Ａｘと交差した略円板状である。モータカバー１１２は、モータハウジング１１１の周壁１１１ａの開口端１１１ｃを覆っている。モータハウジング１１１の周壁１１１ａ、底壁１１１ｂ、およびモータカバー１１２によって囲まれる室内に、モータ１０のアウタステータ１１およびインナロータ１２が収容されている。モータカバー１１２は、例えば、合成樹脂材料で構成される。
【００１６】
シリンダハウジング１１３の形状は、略有底円筒状である。シリンダハウジング１１３は、壁部１１３ａを有している。シリンダハウジング１１３の形状は、軸方向後方（図１の左方）すなわちモータ１０に向けて開放された、略有底円筒状である。シリンダハウジング１１３には、略一定の直径の内周面として、シリンダ１１３ｂが設けられている。壁部１１３ａは、シリンダ１１３ｂの隔壁とも称されうる。シリンダハウジング１１３は、例えば、アルミニウム合金や鉄系材料等の金属材料で構成される。シリンダハウジング１１３は、例えば、結合具１１４によってモータハウジング１１１と結合されている。
【００１７】
シリンダ１１３ｂには、ピストン３０が軸方向に往復動可能に収容されている。シリンダ１１３ｂは、略円筒面（円筒凹面）であり、ピストン３０の外周面は、略円筒面（円筒凸面）である。シリンダ１１３ｂとピストン３０の外周面との間には、微小なクリアランスが設けられている。ピストン３０は、例えば、アルミニウム合金や鉄系材料等の金属材料で構成される。ピストン３０は、電動アクチュエータ１００によって動かされる作動部材の一例である。
【００１８】
シリンダ１１３ｂ内のピストン３０よりも軸方向前方の空間は、液体や気体等の作動流体が収容された流体室Ｒである。流体室Ｒの容積は、ピストン３０の軸方向前方への動きに応じて縮小する一方、ピストン３０の軸方向後方への動きに応じて拡大する。
【００１９】
ピストン３０の軸方向後方の端部３０ａ、言い換えると流体室Ｒの反対側の端部３０ａには、軸方向前方に向けて凹む凹部３０ｂが設けられている。凹部３０ｂは、略円錐面（円錐凹面）である。
【００２０】
モータ１０は、アウタステータ１１と、インナロータ１２と、を有している。アウタステータ１１は、モータハウジング１１１に固定されている。アウタステータ１１は、鉄心１１ａと巻線１１ｂとを有している。鉄心１１ａは、例えば、軸方向に互いに積層された円環状かつ板状の複数の電磁鋼板を含んでいる。巻線１１ｂは、鉄心１１ａに設けられた径方向内方に向けて突出したティースに巻かれている。巻線１１ｂへの通電の制御により、アウタステータ１１は、極性が経時的に変化する電磁石として機能する。
【００２１】
インナロータ１２は、軸方向に互いに離間した第一ベアリング１３および第二ベアリング１４を介して、モータハウジング１１１に、回転中心Ａｘ回りに回転可能に支持されている。第一ベアリング１３は、鉄心１２ａおよび永久磁石１２ｂの軸方向前方（方向Ｘ、図１では右方）に隙間をあけて配置されている。なお、第一ベアリング１３は、鉄心１２ａまたは永久磁石１２ｂの軸方向前方に隣接して配置されてもよい。また、第一ベアリング１３の内側保持器は、インナロータ１２（の筒状部材１２ｃ）の一部分であるが、これには限定されず、第一ベアリング１３の内側保持器は、インナロータ１２とは別体であってもよい。第二ベアリング１４は、鉄心１２ａの軸方向後方（方向Ｘの反対方向、図１では左方）に隣接して配置されている。なお、第二ベアリング１４は、鉄心１２ａまたは永久磁石１２ｂの軸方向後方に隙間をあけて配置されてもよい。
【００２２】
インナロータ１２は、鉄心１２ａと、複数の永久磁石１２ｂと、筒状部材１２ｃと、を有している。鉄心１２ａ、永久磁石１２ｂ、および筒状部材１２ｃは、例えば、接着や、溶接、圧入等によって一体化されている。鉄心１２ａは、例えば、軸方向に互いに積層された円環状かつ板状の複数の電磁鋼板を含んでいる。永久磁石１２ｂは、径方向に着磁されている。極性が異なる複数の永久磁石１２ｂが、周方向に間隔をあけて配置されている。
【００２３】
鉄心１２ａおよび永久磁石１２ｂは、筒状部材１２ｃを取り囲むように配置されている。筒状部材１２ｃには、軸方向に延びた貫通孔１２ｄが設けられており、貫通孔１２ｄの内周面１２ｅは、凹凸を含む略円筒面（円筒凹面）である。内周面１２ｅには、雌ねじ部１２ｆが設けられている。本実施形態では、雌ねじ部１２ｆは、内周面１２ｅに部分的に、具体的には、内周面１２ｅの軸方向前方の端部に近い位置に、設けられている。また、雌ねじ部１２ｆはボールねじの雌ねじ部であり、螺旋状の溝である。なお、雌ねじ部１２ｆは、ボールねじ以外の雌ねじでもよいし、内周面１２ｅの軸方向の全域に設けられてもよい。筒状部材１２ｃは、例えば、アルミニウム合金や鉄系材料等の金属材料である。
【００２４】
図２は、直動部材２０の斜視図である。図１，２に例示されるように、直動部材２０は、シャフト２１とピン２２とを有している。シャフト２１の形状は、軸方向に延びた略円柱状である。シャフト２１の外周面２１ａは、凹凸を含む略円筒面（円筒凸面）である。外周面２１ａと筒状部材１２ｃ（インナロータ１２）の内周面１２ｅとの間には、クリアランスが設けられている。外周面２１ａには、雄ねじ部２１ｂが設けられている。雄ねじ部２１ｂはボールねじの雄ねじ部であり、螺旋状の溝である。雄ねじ部２１ｂと雌ねじ部１２ｆとは、複数のボール１２１を介して間接的に噛み合っている。なお、雄ねじ部２１ｂは、ボールねじ以外の雄ねじであってもよい。シャフト２１は、例えば、アルミニウム合金や鉄系材料等の金属材料である。
【００２５】
ピン２２は、シャフト２１に設けられた径方向に延びた貫通孔を貫通している。ピン２２は、貫通孔に圧入されている。ピン２２は、シャフト２１の径方向の両側に突出した突起２２ａを構成している。突起２２ａの先端２２ｂは、三次元的な凸曲面、例えば半球面を有している。ピン２２は、例えば、アルミニウム合金や鉄系材料等の金属材料である。なお、突起２２ａは、シャフト２１とは別の部材ではなく、シャフト２１の一部であってもよい。
【００２６】
図３は、図１のIII−III断面図である。図１，３に例示されるように、突起２２ａは、シリンダ１１３ｂに設けられた溝１１３ｃ内に収容されている。溝１１３ｃは、シリンダ１１３ｂから径方向外方に向けて凹む、言い換えると径方向内方に向けて開放されるとともに、軸方向に沿って延びている。図３に例示されるように、溝１１３ｃは、略周方向を向いて互いに略平行に面した二つの側面１１３ｄと、径方向外方の底面とによって構成されている。溝１１３ｃの周方向の幅は、突起２２ａ（ピン２２）の直径よりも僅かに大きい。溝１１３ｃの側面１１３ｄは、突起２２ａの周方向の移動、ひいては直動部材２０の回転中心Ａｘ回りの回転を制限する。また、溝１１３ｃの二つの側面１１３ｄは、突起２２ａを軸方向に摺動可能に案内する。側面１１３ｄは、ガイド部の一例である。
【００２７】
シャフト２１の軸方向前方（図１の右方）の端部には、押部２１ｃが設けられている。押部２１ｃは、例えば、外周面２１ａよりも細い外形で軸方向前方に突出した円柱状の突起である。押部２１ｃの先端の形状は、鈍頭の円錐面状である。
【００２８】
シャフト２１から軸方向前方に突出した押部２１ｃは、ピストン３０に設けられた軸方向前方に凹む凹部３０ｂ、言い換えると軸方向後方に向けて開放された凹部３０ｂに、収容されている。押部２１ｃと凹部３０ｂとは、直動部材２０（のシャフト２１）からピストン３０へ押力（軸力）を伝達する軸力伝達構造１４０を構成している。軸力伝達構造１４０は、モータ１０の軸方向前方に位置され、モータ１０と軸方向に並んでいる。軸力伝達構造１４０は、押圧構造や、接続構造等とも称されうる。凹部３０ｂは受部の一例である。なお、本実施形態では、軸力伝達構造１４０において直動部材２０とピストン３０とは結合されていないが、直動部材２０とピストン３０とは結合されていてもよい。この場合、軸力伝達構造１４０は、結合構造とも称されうる。
【００２９】
モータカバー１１２のモータ１０とは反対側には、当該モータカバー１１２と隣接して、レゾルバ４０が設けられている。レゾルバ４０は、モータカバー１１２に固定されるステータ４１と、インナロータ１２に固定されたロータ４２と、を有している。レゾルバ４０は、インナロータ１２の回転速度を検出する回転検出装置の一例である。
【００３０】
図４は、電動アクチュエータ１００を軸方向後方から見た背面図である。モータカバー１１２のモータ１０とは反対側には、当該モータカバー１１２から離間して、制御回路５０が設けられている。言い換えると、制御回路５０は、モータ１０の軸方向後方に位置され、モータ１０と軸方向に並んでいる。制御回路５０は、回路基板５１と、回路基板５１に実装された電気部品５２と、を有している。制御回路５０においては、回路基板５１の配線と、電気部品５２とによって、モータ１０を駆動する駆動回路や、レゾルバ４０の信号によってインナロータ１２の回転（速度）を検出する回転検出回路等が構成される。回路基板５１は、軸方向と交差した（直交した）姿勢で配置され、例えば高ナットやねじ等の固定機構（不図示）を介して、ハウジング１１０に固定されている。制御回路５０は、制御装置とも称されうる。
【００３１】
このような構成の電動アクチュエータ１００において、制御回路５０によってモータ１０が駆動され、インナロータ１２が回転すると、インナロータ１２の雌ねじ部１２ｆと直動部材２０のシャフト２１の雄ねじ部２１ｂとの噛み合い、および直動部材２０の突起２２ａの溝１１３ｃの側面１１３ｄの側面による回転制限により、直動部材２０は、図１に示される第一位置Ｐ１と、図５に示される第二位置Ｐ２との間で直動する。第二位置Ｐ２に位置された直動部材２０のインナロータ１２からの軸方向一方への突出長Ｌ２は、第一位置Ｐ１に位置された直動部材２０のインナロータ１２からの軸方向一方への突出長Ｌ１よりも長い。第一位置Ｐ１は、引込位置や収納位置とも称され、第二位置Ｐ２は、突出位置や伸長位置とも称されうる。本実施形態では、直動部材２０が第一位置Ｐ１に位置された状態で、インナロータ１２が正転すると、直動部材２０は軸方向前方へ移動して第二位置Ｐ２へ到達する。他方、直動部材２０が第二位置Ｐ２に位置された状態で、インナロータ１２が逆転すると、直動部材２０は軸方向後方へ移動して第一位置Ｐ１へ到達する。本実施形態では、突起２２ａと溝１１３ｃの側面１１３ｄとによって、突起２２ａを溝１１３ｃに沿って軸方向に摺動可能に案内するガイド構造１３０（回り止め構造）が構成されている。そして、雄ねじ部２１ｂおよび雌ねじ部１２ｆの噛み合い構造と、ガイド構造１３０と、によって、回転直動変換機構１２０が構成されている。
【００３２】
以上の本実施形態では、図１に例示されるように、直動部材２０が第一位置Ｐ１に位置された状態で、直動部材２０の押部２１ｃとピストン３０の凹部３０ｂとを含む軸力伝達構造１４０は、溝１１３ｃの側面１１３ｄ（ガイド部）よりも径方向内方に位置されている。よって、本実施形態によれば、例えば、ガイド部と軸力伝達構造とが軸方向にずれて配置された電動アクチュエータ（不図示）と比べて、電動アクチュエータ１００が、軸方向により短く、よりコンパクトに構成されうる。
【００３３】
また、本実施形態では、図１に例示されるように、制御回路５０は、モータ１０に対して軸力伝達構造１４０の反対側に位置されるとともに、モータ１０と軸方向に並んでおり、軸方向と交差した回路基板５１を有している。よって、本実施形態によれば、例えば、制御回路がモータの径方向外方に位置された電動アクチュエータ（不図示）と比べて、電動アクチュエータ１００が、径方向により小さく、よりコンパクトに構成されうる。また、本実施形態によれば、制御回路５０とモータ１０とをより近くに配置することができるため、例えば、制御回路５０とモータ１０とを電気的に接続する配線構造が、より簡素な構成によって実現されうる。
【００３４】
また、本実施形態では、図１に例示されるように、レゾルバ４０（回転検出装置）は、モータ１０と制御回路５０との間に位置されている。よって、本実施形態によれば、制御回路５０、レゾルバ４０、およびモータ１０をより近くに配置することができるため、例えば、制御回路５０、レゾルバ４０、およびモータ１０を電気的に接続する配線構造が、より簡素な構成によって実現されうる。
【００３５】
また、本実施形態では、図２に例示されるように、突起２２ａ（ピン２２）の先端２２ｂが三次元的な凸曲面を有している。よって、本実施形態によれば、例えば、突起の先端が角部を有した電動アクチュエータ（不図示）と比べて、溝１１３ｃの側面１１３ｄ（ガイド部）が突起２２ａを軸方向に案内する際の当該突起２２ａと側面１１３ｄとの摩擦抵抗をより小さくすることができ、ひいては、モータ１０をより小型化することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各例の構成や形状は、部分的に入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、高さ、数、配置、位置等）は、適宜に変更して実施することができる。
【００３７】
例えば、モータ１０の形式や構造は、上記実施形態で開示されたものには限定されないし、軸力伝達構造１４０の構成は、上記実施形態で開示された構成には限定されない。また、ハウジング１１０では、モータハウジング１１１とシリンダハウジング１１３（の一部）とが同じ部材であってもよい。また、シリンダ１１３ｂおよびピストン３０は、車両用ブレーキのマスタシリンダおよびピストンの一部を構成してもよい。この場合、電動アクチュエータ１００は、車両用ブレーキの電動アクチュエータである。また、電動アクチュエータ１００は、ピストン３０以外の部材を駆動するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…モータ、１１…アウタステータ、１２…インナロータ、１２ａ…鉄心、１２ｂ…永久磁石、１２ｄ…貫通孔、１２ｅ…内周面、１２ｆ…雌ねじ部、２０…直動部材、２１ａ…外周面、２１ｂ…雄ねじ部、２１ｃ…押部、２２ａ…突起、２２ｂ…先端、３０…ピストン（作動部材）、３０ｂ…凹部（受部）、４０…レゾルバ（回転検出装置）、５０…制御回路、５１…回路基板、５２…電気部品、１００…電動アクチュエータ、１１３ｄ…側面（ガイド部）、１３０…ガイド構造（回り止め構造）、１４０…軸力伝達構造、Ａｘ…回転中心、Ｐ１…第一位置、Ｐ２…第二位置、Ｘ…軸方向（前方）。
【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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