(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給を受けて駆動するモータ部と、該モータ部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部とを備え、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たボールねじ軸と、複数のボールを介して前記ボールねじ軸の外周に回転自在に嵌合されると共に、軸方向に離間した二箇所に配置された転がり軸受を介して回転自在に支持された前記モータ部のロータとトルク伝達可能に設けられたボールねじナットとを有し、該ボールねじナットの回転方向に応じて、前記ボールねじ軸が軸方向一方側に前進又は軸方向他方側に後退する電動アクチュエータであって、
前記ボールねじナットの軸方向他方側にスラスト軸受が隣接配置され、
前記スラスト軸受が、２つの前記転がり軸受の間の軸方向範囲内に配置されていることを特徴とする電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記スラスト軸受が、針状ころ軸受である請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記モータ部のロータは、ロータマグネットを保持したロータコアと、外周に前記ロータコアを装着すると共に、内周に前記ボールねじナットを配置した中空回転軸とを有し、
前記中空回転軸に、２つの前記転がり軸受のうち、一方の内側軌道面が設けられている請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記内側軌道面が、前記ボールねじナットの軸方向幅の内側に配置されている請求項３に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記ボールねじ軸を、常時軸方向他方側に付勢する付勢部材を有する請求項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】
前記運動変換機構部が、前記モータ部のロータの回転を減速して前記ボールねじナットに伝達する減速機をさらに備える請求項１〜５の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項７】
前記減速機が、遊星歯車減速機である請求項６に記載の電動アクチュエータ。
【請求項８】
軸方向に結合された複数部材からなり、前記モータ部および前記運動変換機構部を収容した筐体と、前記モータ部に前記電力を供給するための給電回路を保持したターミナル部とをさらに備え、
前記ターミナル部が、前記筐体の構成部材により軸方向両側から挟持されている請求項１〜７の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項９】
前記ターミナル部は、その外周部に、前記給電回路に接続されるリード線を前記筐体の外径側に引き出すための開口部を有する請求項８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、自動車の自動変速機、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）。この場合、ボールねじ装置を構成するボールねじ軸が、電動アクチュエータの出力部材を構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電動アクチュエータにおいては、モータのロータにボールねじ装置のボールねじナットに相当する部分（以下「ナット部」という）を一体的に設け、このロータをその軸方向一方側（ボールねじ軸の前進側）および他方側（ボールねじ軸の後退側）の端部にそれぞれ配置した転がり軸受およびすべり軸受で回転自在に支持し、かつ上記の転がり軸受でロータのラジアル荷重およびスラスト荷重の双方を支持するようにしている。
【０００５】
しかしながら、上記のような荷重支持構造を採用した場合、ボールねじ軸が軸方向一方側に直線運動（前進）するのに伴ってロータのナット部に作用する反力（スラスト荷重）は、実質的に、ロータのナット部とは軸方向および径方向に離間して配置された上記の転がり軸受で支持されることになるため、反力を受けた際に生じるナット部の傾きや組付精度の誤差によるミスアライメント等によって、ボールねじ軸やロータに比較的大きなモーメント荷重が作用するおそれがある。このようなモーメント荷重が繰り返し作用すると、ボールねじ軸やロータの動作精度、さらには耐久寿命に悪影響が及ぶ可能性がある。
【０００６】
以上の実情に鑑み、本発明の課題は、ボールねじ軸やモータ部のロータに対してモーメント荷重が作用するのを可及的に抑制し、もって動作精度および耐久寿命に優れた信頼性に富む電動アクチュエータを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために創案された本発明は、電力の供給を受けて駆動するモータ部と、モータ部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部とを備え、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ボールねじ軸と、複数のボールを介してボールねじ軸の外周に回転自在に嵌合されると共に、転がり軸受を介して回転自在に支持されたモータ部のロータとトルク伝達可能に設けられたボールねじナットとを有し、ボールねじナットの回転方向に応じて、ボールねじ軸が軸方向一方側に前進又は軸方向他方側に後退する電動アクチュエータであって、ボールねじナットの軸方向他方側にスラスト軸受が隣接配置されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、ボールねじ軸が前進するのに伴ってボールねじナットに作用するスラスト荷重を、ボールねじナットの軸方向他方側に隣接配置されたスラスト軸受で直接的に支持することができる。これにより、ボールねじ軸やボールねじナットを構成部材とするボールねじ装置（運動変換機構部）、さらにはモータ部のロータにモーメント荷重が作用するのを効果的に抑制することができる。このため、動作精度および耐久寿命に優れ、信頼性に富む電動アクチュエータを実現することができる。
【０００９】
上記構成において、モータ部のロータを支持する転がり軸受を軸方向に離間した二箇所に配置し、スラスト軸受を、２つの転がり軸受の間の軸方向範囲内に配置することができる。このようにすれば、モーメント荷重がボールねじ軸等に作用するのを一層効果的に抑制することができることに加え、スラスト軸受をコンパクト化することができる。
【００１０】
スラスト軸受として針状ころ軸受を採用すれば、軸方向にコンパクトでありながら、大きなスラスト荷重を支持することができる。
【００１１】
上記構成において、モータ部のロータは、ロータマグネットを保持したロータコアと、外周にロータコアを装着すると共に、内周にボールねじナットを配置した中空回転軸とを有するものとすることができ、この場合、中空回転軸に、軸方向に離間して配置された２つの転がり軸受のうち、一方の内側軌道面を設けることができる。このような構成を採用すれば、中空回転軸、ひいてはロータを軸方向にコンパクト化することができるので、軸方向にコンパクトで、使用機器に対する搭載性に優れた電動アクチュエータを実現することができる。
【００１２】
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、ボールねじ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。
【００１３】
ボールねじ軸を、常時軸方向他方側に付勢する付勢部材を設けることもできる。このようにすれば、例えば、モータ部に適切に駆動電力が供給されないような場合には、ボールねじ軸を自動的に原点復帰させ、操作対象の作動に悪影響を及ぼす可能性を可及的に低減することができる。
【００１４】
運動変換機構部には、ロータの回転を減速してボールねじナットに伝達する減速機を設けることができる。この場合、小型のモータを採用することができるので、軽量・コンパクトで使用機器に対する搭載性に優れた電動アクチュエータを実現することができる。減速機としては、遊星歯車減速機を採用することができる。遊星歯車減速機であれば、例えば歯車諸元を変更したり、遊星ギヤの設置段数を変更したりすることで減速比を容易に調整することができ、しかも遊星ギヤを多段に設置しても減速機、ひいては電動アクチュエータの大型化を回避することができる、という利点がある。
【００１５】
上記構成の電動アクチュエータは、軸方向に結合された複数部材からなり、モータ部および運動変換機構部を収容した筐体と、モータ部に電力を供給するための給電回路を保持したターミナル部とをさらに備えるものとすることができる。この場合、ターミナル部は、筐体の構成部材により軸方向両側から挟持することができる。これにより、電動アクチュエータの組立性を向上することができる。
【００１６】
ターミナル部は、その外周部に、給電回路に接続されるリード線を筐体の外径側に引き出すための開口部を有するものとすることができる。このようにすれば、例えば、それぞれがボールねじ軸を有する複数の電動アクチュエータを直列に接続し、かつ各ボールねじ軸を個別に直線運動させることができる電動アクチュエータを容易に実現することができる。このような電動アクチュエータは、操作対象が２以上ある使用機器、例えば、自動変速機の一種であるＤＣＴ（Ｄｕａｌ  Ｃｌｕｔｃｈ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）に搭載することができ、電動アクチュエータを含めた機器全体の軽量・コンパクト化に貢献できる。
【発明の効果】
【００１７】
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い電動アクチュエータを提供することができるので、電動アクチュエータの低コスト化およびシリーズ化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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】モータのロータと運動変換機構部とを取り出して拡大した縦断面図である。
【図４】図１のＦ−Ｆ線矢視断面図である。
【図５】ケーシングにリングギヤを組み込んだ状態を示す縦断面図である。
【図６】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７】図１のＧ−Ｇ線矢視断面図である。
【図８】図１のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【図９】図１に示す電動アクチュエータの左側面図である。
【図１０】図９のＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【図１１】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１２】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ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
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線矢視断面図を示し、図３に、モータのロータと運動変換機構部とを取り出して拡大した縦断面図を示す。なお、図１および図２は、電動アクチュエータの出力部材を構成するボールねじ装置のボールねじ軸が原点に位置した状態を示している。原点に位置した状態とは、後述する付勢部材としての圧縮コイルばね４８のばね力によりカバー２９とばね取付カラー３６とが機械的に当接する位置にある状態のことである。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して出力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、これらは筐体２に収容・保持されている。
【００２１】
筐体２は、同軸配置された状態で軸方向に結合された複数部材からなる。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。）の端部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９，１０に示す組立用ボルト６１によりケーシング２０に対して取り付け固定されている。
【００２２】
モータ部Ａは、ケーシング２０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で構成されている。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ロータマグネットとしての永久磁石２４ｂと、中空軸状に形成され、ロータコア２４ａを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。
【００２３】
図３に示すように、ロータコア２４ａは、ロータインナ２６の軸方向一方側の肩部２６ａにサイドプレート６５をセットした後、ロータインナ２６の外周面２６ｂに嵌合される。永久磁石２４ｂ（図２参照）は、ロータコア２４ａの外周に嵌合された後、ロータインナ２６のうち、ロータコア２４ａの軸方向他方側の端部の軸方向外側に取り付けられたサイドプレート６５、およびその軸方向外側に取り付けられたサークリップ６６により位置決め固定されている。
【００２４】
図１〜図３に示すように、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の内周面に固定された軸受ホルダ２８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。
【００２５】
図１〜図３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と、減速機としての遊星歯車減速機１０とを備える。
【００２６】
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、電動アクチュエータ１の出力部材を構成するボールねじ軸３３と、複数のボール３４を介してボールねじ軸３３の外周に回転自在に嵌合されると共に、ロータインナ２６とトルク伝達可能にロータインナ２６の内周に配置されたボールねじナット３２と、循環部材としてのこま３５とを備える。ボールねじナット３２の内周面に形成された螺旋状溝３２ａと、ボールねじ軸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。このような構成により、ボールねじナット３２が回転するのに伴ってボールねじ軸３３が軸方向に直線運動する際には、両螺旋状溝３２ａ，３３ａの間でボール３４が循環する。
【００２７】
ボールねじ軸３３は、軸方向に延びた孔部（本実施形態では、軸方向両側の端面に開口した貫通穴）３３ｂを有する中空軸に形成され、孔部３３ｂにばね取付カラー３６が収容されている。ばね取付カラー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状のばね受け部３６ｂと、両部３６ａ，３６ｂを接続する筒部３６ｃとを一体に有する。
【００２８】
ボールねじ軸３３の孔部３３ｂに収容されたばね取付カラー３６は、その円形中実部３６ａとボールねじ軸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ボールねじ軸３３と連結固定される。ピン３７の両端部は、ボールねじ軸３３の外周面から径方向外側に突出しており、この突出部分にガイドカラー３８が回転自在に外嵌されている。ガイドカラー３８は、例えばＰＰＳ等の樹脂材料で形成され、ケーシング２０の小径円筒部２０ａの内周に設けられた軸方向に延びる案内溝２０ｂ（図５も併せて参照）に嵌め込まれている。このような構成により、ロータ２４の回転に伴ってボールねじナット３２がボールねじ軸３３の軸線回りに回転すると、ボールねじ軸３３は回り止めされた状態で軸方向に直線運動する。なお、ボールねじ軸３３が、軸方向他方側から軸方向一方側に向けて直線運動（前進）するか、あるいは、軸方向一方側から軸方向他方側に向けて直線運動（後退）するかは、基本的には、ロータ２４（ボールねじナット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ボールねじ軸３３が後退移動可能となっている（詳細は後述する）。
【００２９】
図１および図２に示すように、ボールねじ軸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が着脱可能に装着されている。本実施形態のアクチュエータヘッド３９は、ボールねじ軸３３が軸方向一方側に直線運動（前進）するのに伴ってその先端面が操作対象を軸方向に加圧する、いわゆる押しタイプである。
【００３０】
遊星歯車減速機１０は、図１〜図４に示すように、ケーシング２０に固定されたリングギヤ４０と、ロータインナ２６の段部内周面に圧入固定されたサンギヤ４１と、リングギヤ４０とサンギヤ４１の間に配置され、両ギヤ４０，４１に噛合った複数（本実施形態では４つ）の遊星ギヤ４２と、遊星ギヤ４２を回転自在に保持した遊星ギヤキャリア４３および遊星ギヤホルダ４４と、を備える。
【００３１】
図４に示すように、リングギヤ４０の外周には径方向外側に突出したノッチ４０ａが周方向に離間した複数箇所（図示例では４箇所）に設けられ、各ノッチ４０ａは、ケーシング２０の内周面２０ｃの周方向に離間した複数箇所（図示例では４箇所）に設けられた軸方向溝２０ｅ（図５を併せて参照）にそれぞれ嵌合されている。これにより、リングギヤ４０は、ケーシング２０に対して回り止めされている。
【００３２】
遊星ギヤキャリア４３は、ロータインナ２６に対して相対回転可能であり、図１〜図３に示すように、ロータインナ２６の内周面とボールねじナット３２の外周面３２ｂとの間に配置された円筒部４３ａを一体に有する。円筒部４３ａの外周面はロータインナ２６の内周面（およびサンギヤ４１の内周面）と径方向隙間を介して対向し、円筒部４３ａの内周面はボールねじナット３２の外周面３２ｂに圧入嵌合されている。以上の構成を有する遊星歯車減速機１０により、モータ２５のロータ２４（ロータインナ２６）の回転が減速された上でボールねじナット３２に伝達される。これにより、回転トルクを増加することができるので、小型のモータ２５を採用することができ、電動アクチュエータ１を全体として軽量・コンパクト化することができる。
【００３３】
図１〜図３に示すように、ボールねじナット３２の軸方向一方側の端面とケーシング２０との間にスラストワッシャ４５が配設され、カバー２９の円筒部２９ａの先端部外周に取り付けられたスラスト受けリング４６とボールねじナット３２の軸方向他方側の端面との間に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。要するに、針状ころ軸受４７は、ボールねじナット３２の軸方向他方側に隣接配置されている。
【００３４】
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とボールねじ軸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、スラスト針状ころ軸受４７およびばね取付カラー３６のばね受け部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、ばね取付カラー３６と連結されたボールねじ軸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（モータ２５）に適切に駆動電力が供給されないような場合には、ボールねじ軸３３を自動的に原点復帰させ、図示しない操作対象の作動に悪影響を及ぼす可能性を可及的に低減することができる。
【００３５】
カバー２９の詳細を図９および図１０を参照して説明する。図９は、図１の左側面図であり、図１０は、図９中に示すＩ−Ｉ線矢視断面図である。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１０に示すように、カバー２９の円筒部２９ａの外周面には、転がり軸受３０が装着された軸受装着面６３と、スラスト受けリング４６が嵌合された嵌合面６４とが設けられている。また、図９に示すように、カバー２９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。
【００３６】
次に、ターミナル部Ｄを図１および図６〜図８を参照して説明する。図６は、図１に示すモータ２５のステータ２３とターミナル部Ｄとを取り出して拡大した縦断面図、図７は、図１のＧ−Ｇ線矢視断面図、図８は、図１のＨ−Ｈ線矢視断面図である。図６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および円盤状のプリント基板５２とを備える。図７および図８に示すように、ターミナル本体５０（の短筒状部）は、図９，１０に示す組立用ボルト６１が挿通される貫通穴５０Ａ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５０Ｂ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。
【００３７】
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７および図８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の外周部（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の外径側に引き出され、制御装置８０のコントローラ８１（図１２又は図１３参照）に接続される。
【００３８】
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、ボールねじ軸３３のストローク制御（原点からの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。
【００３９】
図１および図８に示すように、回転角度検出用センサ５３は、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。
【００４０】
図２、図７および図８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、ボールねじ軸３３の孔部３３ｂの内周、より詳細には、孔部３３ｂに収容されたばね取付カラー３６の筒部３６ｃ内周に配置されている。また、ばね取付カラー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、これに基づいてボールねじ軸３３の軸方向の変位量を算出する。
【００４１】
詳細な図示は省略しているが、回転角度検出用センサ５３の信号線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の外径側に引き出され、制御装置８０（図１２又は図１３参照）に接続される。
【００４２】
以上の構成を有する電動アクチュエータ１の組立手順を簡単に説明する。まず、図５に示すように、リングギヤ４０をケーシング２０に組み込む。次いで、図３に示すモータ２５のロータ２４と運動変換機構部Ｂのサブアセンブリをケーシング２０に挿入する。このとき、遊星ギヤ４２とリングギヤ４０とを噛み合わせ、ガイドカラー３８をケーシング２０の案内溝２０ｂに嵌合させ、さらに軸受ホルダ２８をケーシング２０の内周面２０ｃに嵌合させる。その後、図６に示すモータ２５のステータ２３とターミナル部Ｄ（ターミナル本体５０）のサブアセンブリのうち、ステータ２３をケーシング２０の内周に嵌合してから、カバー２９およびターミナル本体５０をケーシング２０に対して組立用ボルト６１（図９，１０参照）により締結する。これにより、電動アクチュエータ１が完成する。
【００４３】
以上で説明したように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１においては、ボールねじナット３２の軸方向他方側にスラスト軸受としての針状ころ軸受４７を隣接配置している。このような構成によれば、ボールねじ軸３３が前進するのに伴ってボールねじナット３２に作用するスラスト荷重を針状ころ軸受４７で直接的に支持することができる。これにより、ボールねじ軸３３やボールねじナット３２を構成部材とするボールねじ装置３１（運動変換機構部Ｂ）、さらにはモータ部Ａのロータ２４にモーメント荷重が作用するのを効果的に抑制することができる。このため、動作精度および耐久寿命に優れ、信頼性に富む電動アクチュエータを実現することができる。
【００４４】
また、針状ころ軸受４７は、ロータ２４（ロータインナ２６）を回転自在に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ので、モーメント荷重の抑制効果に一層優れる。そのため、針状ころ軸受４７として小型のものを使用できる。特に、本実施形態のように、針状ころ軸受４７を、両転がり軸受２７，３０間の軸方向中央付近に配置した場合は、モーメント荷重の抑制効果をより一層高めることができるため、針状ころ軸受４７の小型化を一層促進できる。その結果、針状ころ軸受４７およびスラスト受けリング４６等として極めて小型のものを採用することができ、これを通じて電動アクチュエータ１の筐体２の軸方向寸法Ｌ（図１参照）を短縮することが、すなわち電動アクチュエータ１を軸方向にコンパクト化することができる。
【００４５】
また、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、ボールねじナット３２の軸方向幅の内側に配置された構造が相俟って、電動アクチュエータ１を一層軸方向にコンパクト化することができる。
【００４６】
また、ロータ２４の回転バランスが取られていれば、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。この場合、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。特に、本実施形態では、モータ２５の回転運動を、遊星歯車減速機１０を介してボールねじナット３２に伝達するようにしているためにラジアル荷重の発生はなく、また、ボールねじ軸３３の直線運動に伴って生じる反力（スラスト荷重）は針状ころ軸受４７で直接的に支持される。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。
【００４７】
また、遊星ギヤキャリア４３の円筒部４３ａを遊星歯車減速機１０の出力部とし、この円筒部４３ａをボールねじナット３２の外周面３２ｂに圧入嵌合することで遊星ギヤキャリア４３とボールねじナット３２とをトルク伝達可能に連結したので、組立時の連結作業性が良好であることに加え、減速後の高トルクに対しても安定したトルク伝達が可能である。
【００４８】
また、運動変換機構部Ｂに遊星歯車減速機１０を設けたことによるモータ部Ａ（モータ２５）の小型化と、ロータインナ２６、遊星ギヤキャリア４３の円筒部４３ａおよびボールねじナット３２の半径方向での重畳構造とが相俟って、電動アクチュエータ１の筐体２の径方向寸法Ｍ（図１参照）も小さくすることができる。これにより、電動アクチュエータ１を一層コンパクト化することができ、使用機器に対する搭載性が一層向上する。
【００４９】
また、ロータインナ２６の内周面に遊星歯車減速機１０のサンギヤ４１が圧入嵌合されることで、ロータインナ２６とサンギヤ４１とがトルク伝達可能に連結されているので、この点においても組立時の連結作業性が良好である。なお、このような連結構造を採用しても、サンギヤ４１は、減速前のロータインナ２６と一体回転できれば良いので、両者間で必要とされるトルク伝達性能は十分に確保できる。さらに、ロータインナ２６とサンギヤ４１とは、ロータインナ２６を支持する転がり軸受２７の直下位置で連結されているので、サンギヤ４１の回転精度も良好である。
【００５０】
また、ロータインナ２６とボールねじナット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を共用化することができる。これにより、汎用性を向上し、部品を共用化した多品種展開による電動アクチュエータ１のシリーズ化を実現することも容易となる。
【００５１】
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等をターミナル本体５０で保持し、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、給電回路のリード線や上記センサの信号線を筐体２の外径側に引き出し可能な構造とにより、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。
【００５２】
本実施形態の電動アクチュエータ１は、以上で説明したような特徴的な構成を有することから、動作精度および耐久寿命に優れて信頼性に富み、軽量・コンパクトで使用機器に対する搭載性に優れ、かつ低コストでシリーズ化も容易である。
【００５３】
最後に、図１および図１１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１１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。
【００５４】
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に伝達される。具体的には、ロータ２４が回転すると、ロータインナ２６に連結された遊星歯車減速機１０のサンギヤ４１が回転し、これに伴って遊星ギヤ４２が公転すると共に遊星ギヤキャリア４３が回転する。これにより、ロータ２４の回転運動が遊星ギヤキャリア４３に連結されたボールねじナット３２に伝達される。このとき、遊星ギヤ４２の公転運動により、ロータ２４の回転数が減速されるので、ボールねじナット３２に伝達される回転トルクが増加する。
【００５５】
ロータ２４の回転運動を受けてボールねじナット３２が回転すると、ボールねじ軸３３は、回り止めされた状態で前進する。この際、ボールねじ軸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、ボールねじ軸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が図示しない操作対象を操作（加圧）する。
【００５６】
ボールねじ軸３３の軸方向位置（軸方向の変位量）は、図１１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。
【００５７】
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定されるわけではない。
【００５８】
例えば、ボールねじナット３２の軸方向他方側に隣接配置するスラスト軸受としては、針状ころ軸受４７以外の転がり軸受、例えば円筒ころ軸受を採用することもできる。但し、スラスト荷重の支持能力や、軸受の軸方向寸法を考慮すると、針状ころ軸受４７が好ましい。
【００５９】
また、以上で説明した実施形態においては、ボールねじ軸３３の軸方向の両端面に開口した孔部３３ｂ（軸方向の貫通穴）を設けることによって、ボールねじ軸３３を中空状に形成すると共に、ボールねじ軸３３の内周にストローク検出用センサ５５を配置したが、ボールねじ軸３３に軸方向他方側の端面のみに開口した軸方向に延びる孔部３３ｂを設けることでボールねじ軸３３を中空状に形成することも可能である。
【００６０】
また、以上で説明した実施形態においては、ボールねじ軸３３を常時原点側に付勢する付勢部材としての圧縮コイルばね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。
【００６１】
また、運動変換機構部Ｂを構成する減速機には、遊星歯車減速機１０以外の減速機を採用しても良い。また、本発明は、減速機を具備した電動アクチュエータ１のみならず、減速機を具備しない電動アクチュエータ１に適用することも可能である。図示は省略するが、減速機を省略する場合には、ボールねじナット３２とロータインナ２６とを直接的にトルク伝達可能に連結すれば良い。
【００６２】
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。
【００６３】
図１２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１２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１１を参照して説明した場合と同様に、ボールねじ軸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、ボールねじ軸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。
【００６４】
ボールねじ軸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。
【００６５】
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】
【００６６】
１        電動アクチュエータ
２        筐体
１０      遊星歯車減速機（減速機）
２０      ケーシング
２４      ロータ
２５      モータ
２６      ロータインナ（中空回転軸）
２９      カバー
３１      ボールねじ装置
３２      ボールねじナット
３３      ボールねじ軸
３４      ボール
４０      リングギヤ
４１      サンギヤ
４２      遊星ギヤ
４３      遊星ギヤキャリア
４７      針状ころ軸受（スラスト軸受）
４８      圧縮コイルばね（付勢部材）
５０      ターミナル本体
５０ｃ    開口部
Ａ        モータ部
Ｂ        運動変換機構部
Ｃ        操作部
Ｄ        ターミナル部
Ｌ        筐体の軸方向寸法
Ｍ        筐体の径方向寸法
【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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