JP2022053024A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、騒音の発生や部材の破損を生じることなく、出力軸の可動範囲を２地点間で規制することを課題とする。【解決手段】電動モータ２と、電動モータ２の回転を減速して出力する減速機３と、電動モータ２の回転に伴って揺動する揺動部材１１と、揺動部材１１の揺動により回転する出力軸１４と、検知機構３０とを備えた電動アクチュエータ１であって、検知機構３０が、電動アクチュエータ１内の可動部材の動作を検知し、検知機構３０の検知結果により、出力軸１４の回転する範囲を回転方向の一方側の位置から他方側の位置までの２地点間の範囲内に規制することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。

近年、車両などの省力化、低燃費化のために電動化が進み、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリングなどの操作を電動機の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。

このような用途に使用される電動アクチュエータとして、例えば特許文献１では、図１２に示すように、電動モータ３００の回転運動を直線運動（図の矢印Ａ１，Ａ２方向の運動）に変換する第１の運動変換機構１００と、第１の運動変換機構１００の直線運動を電動モータ３００の回転軸と直交する軸の回転運動（図の矢印Ｂ１，Ｂ２方向の運動）に変換する第２の運動変換機構２００とを備える電動アクチュエータが開示されている。具体的に、第１の運動変換機構１００は、回転部材としてのねじ軸１０１と、ねじ軸１０１と螺合する直動部材としてのナット１０２とを有するすべりねじ機構で構成されている。一方、第２の運動変換機構２００は、円筒部２０１ａとアーム部２０１ｂとを有する揺動部材２０１で構成されている。アーム部２０１ｂには長孔２０１ｃが設けられており、この長孔２０１ｃにナット１０２に設けられたピン状の連結部材２０２が挿入されることで、揺動部材２０１とナット１０２が連動可能に連結されている。

電動モータ３００の駆動によりねじ軸１０１が正回転または逆回転すると、ナット１０２が矢印Ａ１方向または矢印Ａ２方向に移動することで、回転運動が直線運動に変換される。そして、ナット１０２の移動に伴って揺動部材２０１が円筒部２０１ａを中心に矢印Ｂ１方向または矢印Ｂ２方向に揺動することで、直線運動が電動モータ３００の回転軸とは直交する軸の回転運動に変換される。

また、特許文献１に記載の電動アクチュエータにおいては、ナット１０２の両端面と、これらに対向する各スラスト軸受４００の端面に、それぞれ突出部１０２ａ，４００ａが設けられている。ナット１０２が矢印Ａ１方向または矢印Ａ２方向に移動すると、ナット１０２がその移動方向にあるスラスト軸受４００に接近することで、ナット１０２の突出部１０２ａとスラスト軸受４００の突出部４００ａとが当接する。このとき、スラスト軸受４００の突出部４００ａはねじ軸１０１と一緒に回転しているので、ナット１０２の突出部１０２ａとスラスト軸受４００の突出部４００ａは互いに回転方向に係合する。これにより、ねじ軸１０１の回転が規制され、ナット１０２の移動ひいては出力側の揺動部材２０１の揺動が規制される。

特開２０１９－９７３５２号公報

出力側の部材を所定の範囲内で動作させたい場合、その動作方向の一方側の端部と他方側の端部との２地点で規制すれば足りる。従って、特許文献１のように、揺動部材をその揺動方向の両端で他の部材と係合させることで、揺動部材の可動範囲を規制する構成を採用することが可能であり、簡易な構成により部材の可動範囲を規制できる。

しかし、特許文献１の構成では、部材同士が係合する際の衝撃により騒音が発生してしまったり、衝突による破損を防止するために部材の係合部分の強度を確保が必要になり、部材がコストアップしてしまうといった問題があった。

以上のことから、本発明では、騒音の発生や部材の破損を生じることなく、出力軸の可動範囲を２地点間で規制することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、電動モータと、前記電動モータの回転を減速して出力する減速機と、前記電動モータの回転に伴って揺動する揺動部材と、前記揺動部材の揺動により回転する出力軸と、検知機構とを備えた電動アクチュエータであって、前記検知機構が、前記電動アクチュエータ内の可動部材の動作を検知し、前記検知機構の検知結果により、前記出力軸の回転する範囲を回転方向の一方側の位置から他方側の位置までの２地点間の範囲内に規制することを特徴とする。

本発明は、検知機構を用いて可動部材の動作量を検知することで、出力軸の回転角度を算出でき、出力軸の回転する範囲を規制できる。このように本発明では、出力軸を２地点の位置で規制すれば十分な構成の電動アクチュエータに対して、出力軸の動作量を算出してその動作範囲を規制する構成を意図的に採用する。これにより、部材同士の衝突を生じることなく出力軸の回転範囲を規制でき、騒音の発生や部材の損耗、破損を防止できる。また、これらの部材の損耗や破損を防止するために、部材の強度を過度に補強する必要がない。従って、部材のコストを抑えることができる。

減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、直動部材に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。

電動モータは回転軸を備え、検知機構は、検知部と、回転軸に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。

減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸を回転可能に支持する軸受と、ねじ軸の回転によってその回転軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、軸受に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。

減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸の回転によってその回転軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、ねじ軸に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。

減速機の出力により回転するねじ軸と、ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備え、検知機構は、検知部と、ねじ軸に設けられ、検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータとすることができる。

電動モータはブラシレスモータであり、ブラシレスモータに設けられ、ブラシレスモータの回転位置を検知する回転検知機構を検知機構とする電動アクチュエータとすることができる。

本発明によれば、騒音や部材の損耗、破損などを生じることなく、出力軸の回転範囲を２地点間の範囲内に規制できる。

本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの斜視図である。 電動アクチュエータの縦断面図である。 電動アクチュエータのブロック図である。 （ａ）、（ｂ）図は、ナットの直線運動に伴う磁石の移動を示す図である。 ホール素子の出力電圧と出力軸の回転角度の関係を示す図である。 異なる実施形態の電動アクチュエータの縦断面図である。 異なる実施形態の電動アクチュエータの縦断面図である。 異なる実施形態の電動アクチュエータの縦断面図である。 異なる実施形態の電動アクチュエータの縦断面図である。 異なる実施形態の電動アクチュエータの縦断面図である。 ブラシレスモータの構造を示す図である。 従来の電動アクチュエータを示す縦断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る電動アクチュエータの斜視図、図２は、本実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、電動モータ２と、電動モータ２の回転を減速して出力する減速機３と、減速機３から出力された回転運動を直線運動に変換する第１の運動変換機構４と、第１の運動変換機構４から出力された直線運動を電動モータ２の回転軸２ａとは異なる方向の軸の回転運動に変換する第２の運動変換機構５と、これらを収容するハウジング６とを主に備えている。

本実施形態では、電動モータ２として、ブラシ付きモータなどの小型のモータを用いている。電動モータ２は、ハウジング６内に設けられたスイッチング素子であるリレー回路（図２の蓋体２９内に設けられる）などを介して外部の電源（図示省略）に接続されている。電動モータ２の軸方向一端部側（減速機３側）には、電動モータ２を保持するモータホルダ１６が設けられている。モータホルダ１６は、ハウジング６に組み付けられている。これにより、電動モータ２は、モータホルダ１６を介してハウジング６に支持されている。また、モータホルダ１６と電動モータ２は、固定部材としての複数のボルト１７（図２参照）によって固定されている。

ハウジング６は、２つのハウジング分割体６０が組み付けられて構成される。図１では、２つのハウジング分割体６０の一方が他方に対して取り外された状態を示す。ハウジング分割体６０同士は、その合わせ面間にシール部材（図示省略）を介して組み付けられることで、ハウジング６の内部空間が密閉され、ハウジング６内への粉塵や水などの異物の侵入が防止される。特に、本実施形態のように、ハウジング分割体６０の合わせ面を、電動モータ２の回転軸２ａと平行な（段差の無い）平面とすることで、組み付け時に、ハウジング分割体６０の合わせ面同士の間で多少のずれが生じても、合わせ面同士の間に隙間が生じにくく、密閉性を確保しやすい。シール部材としては、Ｏリング、ゴムシート、樹脂シート、ジョイントシート、メタルガスケットなどの固体のシール材、あるいは、液状ガスケットなどの液体のシール部材を採用することができる。

図２に示すように、第１の運動変換機構４は、回転部材としてのねじ軸７と、直動部材としてのナット８とを有している。ナット８は、ねじ軸７の回転に伴ってその回転軸方向に直線運動する。ねじ軸７の外周面とナット８の内周面には、それぞれねじ溝が形成されており、これらのねじ軸が直接螺合することで、すべりねじ機構を構成している。なお、第１の運動変換機構４として、ねじ軸（回転部材）とナット（直動部材）との間に複数のボールを介在させたボールねじ機構を用いてもよい。ねじ軸７は、その回転軸方向の両端部で、それぞれラジアル軸受９とスラスト軸受１０を介してハウジング６に対して回転可能に支持されている。また、ねじ軸７の一端部側と他端部側に配置される二組のラジアル軸受９およびスラスト軸受１０は、それぞれハウジング６に組み付けられる軸受ホルダ１８によって保持されている。

第２の運動変換機構５は、円筒状の出力軸１４と、出力軸１４に取り付けられる揺動部材１１とを備えている。出力軸１４は、ラジアル軸受１５（図１参照）を介して、ハウジング６に回転可能に支持されている。揺動部材１１は、出力軸１４の軸方向の両端部側にそれぞれ取り付けられており、出力軸１４を中心として出力軸１４と一体的に揺動可能（回転可能）に構成されている。また、出力軸１４には、内周面に複数の凹凸（スプライン）が形成された連結孔１４ａが設けられている。この連結孔１４ａは、図示しない操作対象に設けられた操作軸を挿入するための孔である。操作軸が連結孔１４ａに挿入されてスプライン嵌合することにより、操作軸は出力軸１４と一体的に回転可能に連結される。このように、出力軸１４は、電動アクチュエータ１の駆動力を外部（操作対象）に伝達し、その駆動力を出力する部材である。また、揺動部材１１には、図１に示す下端側で開口するスリット状の長孔１１ｃが設けられる。この長孔１１ｃには、ナット８から突出する円柱状の突起１２が挿入されている。これにより、ナット８と揺動部材１１とが突起１２を介して連動可能に構成されている。また、本実施形態では、突起１２がナット８の互いに反対側の面にそれぞれ設けられており、これに対応して長孔１１ｃを有する揺動部材１１もナット８を挟んで両側に設けられている。

減速機３は、電動モータ２と第１の運動変換機構４との間に配置されている。本実施形態では、減速機３として二段の遊星減速機２０を用いている。具体的に、遊星減速機２０は、図２に示すように、一段目の入力回転体としての第１太陽ギヤ２１と、一段目の遊星回転体としての複数の第１遊星ギヤ２２と、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねる第１キャリア２３と、二段目の遊星回転体としての複数の第２遊星ギヤ２４と、二段目の出力回転体としての第２キャリア２５と、一段目および二段目の軌道リングを兼ねるリングギヤ２６とを備えている。

第１太陽ギヤ２１は、電動モータ２の回転軸２ａに対してこれと一体的に回転するように取り付けられている。リングギヤ２６は、第１太陽ギヤ２１の外周に配置され、ハウジング６に対して回転しないように組み付けられている。第１遊星ギヤ２２は、第１太陽ギヤ２１の周方向に複数設けられる。各第１遊星ギヤ２２は第１太陽ギヤ２１とリングギヤ２６との間に介在し、それぞれに対して噛み合うように配置されている。また、各第１遊星ギヤ２２は、第１キャリア２３の円筒部２３ａから外径方向に突出するフランジ部２３ｂに回転可能に取り付けられている。第１キャリア２３の円筒部２３ａの外周面には、複数の歯が周方向に並ぶギヤ部２３ｃが設けられている。また、第１キャリア２３の円筒部２３ａの内周には、電動モータ２の回転軸２ａが相対的に回転可能な状態で挿入されている。第１キャリア２３のギヤ部２３ｃとリングギヤ２６との間には、これらと噛み合う複数の第２遊星ギヤ２４が配置されている。各第２遊星ギヤ２４は、第２キャリア２５の円筒部２５ａから外径方向に突出するフランジ部２５ｂに回転可能に取り付けられている。また、第２キャリア２５は、上記ねじ軸７の一端部側が挿入されている。第２キャリア２５の円筒部２５ａの内周面と、ねじ軸７の一端部側の外周面には、それぞれ軸方向に伸びる複数の凹凸（スプライン）２５ｄ，７ａが形成されており、これらの凹凸２５ｄ，７ａ同士がスプライン嵌合することにより、ねじ軸７は第２キャリア２５に対して軸方向に移動可能で、かつ、周方向に一体的に回転可能に連結されている。また、第２キャリア２５の円筒部２５ａの外周面には、ねじ軸７の一端部側を支持する一方のラジアル軸受９が配置されている。

ここで、本実施形態では、第１キャリア２３が、一段目の出力回転体および二段目の入力回転体を兼ねているが、一段目の出力回転体として機能する部分（第１遊星ギヤ２２を保持するフランジ部２３ｂ）と、二段目の入力回転体として機能する部分（ギヤ部２３ｃを有する円筒部２３ａ）とを別体で構成してもよい。同様に、リングギヤ２６も、一段目の軌道リングとして機能する部分（第１遊星ギヤ２２と噛み合う部分）と、二段目の軌道リングとして機能する部分（第２遊星ギヤ２４と噛み合う部分）とを別体で構成してもよい。

続いて、本実施形態に係る電動アクチュエータの動作について説明する。

上記リレー回路の切換により電源から電動モータ２へ電力が供給され、電動モータ２が正回転または逆回転すると、その回転運動が遊星減速機２０（減速機３）に伝達される。遊星減速機２０では、第１太陽ギヤ２１が電動モータ２（回転軸２ａ）と一体的に回転することで、これと噛み合う複数の第１遊星ギヤ２２が回転を開始する。各第１遊星ギヤ２２は、自転しながらリングギヤ２６に沿って公転し、その公転運動が第１遊星ギヤ２２を保持する第１キャリア２３の回転運動として出力される。これにより、電動モータ２の回転運動が一段階減速される。

また、第１キャリア２３の回転に伴って、そのギヤ部２３ｃに噛み合う複数の第２遊星ギヤ２４が回転を開始する。各第２遊星ギヤ２４は、自転しながらリングギヤ２６に沿って公転し、その公転運動が第２遊星ギヤ２４を保持する第２キャリア２５の回転運動として出力される。これにより、回転運動はさらに減速される。

以上のように、遊星減速機２０を介することで、回転軸２ａの回転運動が減速されてねじ軸７に伝達される。従って、ねじ軸７の回転トルクを増加することができ、小型の電動モータ２であっても大きな回転トルクを得ることができる。

減速機３によって減速された回転運動は、第１の運動変換機構４に伝達される。すなわち、遊星減速機２０の第２キャリア２５が回転することで、これと一体的に第１の運動変換機構４のねじ軸７が回転する。ねじ軸７が回転すると、その回転に伴ってナット８が直線運動する。ナット８は、電動モータ２が正回転する場合、図２中の矢印Ａ１方向に前進し、電動モータ２が逆回転する場合、図２中の矢印Ａ２方向に後退する。

そして、ナット８が前進または後退することで、ナット８に設けられた突起１２によって揺動部材１１が押し動かされる。これにより、揺動部材１１は、図２中の矢印Ｂ１方向または矢印Ｂ２方向に揺動運動し、これと一体的に出力軸１４が回転することで、ナット８の直線運動が電動モータ２の回転軸２ａとは異なる方向の軸（出力軸１４）の回転運動として出力される。本実施形態では、出力軸１４が、電動モータ２の回転軸２ａと直交する方向（図２の紙面に直交する方向）に配置されている。従って、電動モータ２の回転運動は、電動モータ２の回転軸２ａとは直交する軸の回転運動として出力される。

次に、ナット８の移動を検知する検知機構について説明する。

図２に示すように、検知機構３０は、被検知部としての磁石３１と、検知部としての磁気センサ３２とにより構成される。磁石３１は永久磁石である。

磁気センサ３２はハウジング６に固定されたセンサ基板３３上に設けられ、センサ基板３３に配線３４が接続される。本実施形態では、磁気センサ３２としてホール素子が用いられる。磁石３１はナット８の図１に示す下端面に固定され、ナット８と一体的に直線運動する。磁気センサ３２は磁石３１に対向している。配線３４が接続される磁気センサ３２の側を静止側であるハウジング６に設けることで、ナット８の直線移動による配線３４の揺れ動きや噛み込みなどが生じない。

センサ基板３３から延びる配線３４は、ハウジング６に設けられた貫通孔を介して外部へ延びている。そして、ハウジング６の貫通孔を構成する壁面部と配線３４との間は、ゴム等からなるグロメット３５により封止される。ただし、配線３４をハウジング６内に埋め込んで、電動アクチュエータ１内のリレー回路に接続することもできる。

図３に示すように、リレー回路６１、制御部６２、および、磁気センサ３２（センサ基板３３）は、電源６３から電力を供給される。磁気センサ３２は、磁石３１を検知し、その検知結果を制御部６２に入力する。制御部６２はＣＰＵ等からなる。制御部６２は、磁気センサ３２からの入力信号に基づいて、出力軸１４の回転角度を算出する。この算出結果を用いて、リレー回路６１のＯＮ、ＯＦＦを切り替える。より詳細には、リレー回路６１は、電動モータ２を正転あるいは逆転させるための正転用リレー回路と逆転用リレー回路をそれぞれ有し、制御部６２からの入力信号に基づいて、これらの回路のいずれかをＯＮ、ＯＦＦする。リレー回路６１のいずれかの回路がＯＮされると、電動モータ２が駆動し、回転軸２ａが対応する方向へ回転する。

図４（ａ）→図４（ｂ）のように、ねじ軸７の回転に伴ってナット８が直線運動すると、ナット８と一体的に磁石３１も移動する。この磁石３１の移動を、磁石３１に対向する磁気センサ３２が検知することで、ナット８の移動量を算出できる。そして、前述の制御部が、ナット８の移動量から出力軸１４の回転角度を算出できる。

図２に示すように、出力軸１４の回転角度の制御は、矢印Ｂ１方向の回転限度の位置から矢印Ｂ２方向の回転限度の位置までの２点間の範囲内で回転するように制御される。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、出力軸１４が矢印Ｂ２方向の回転限度に近い位置まで回転すると、磁気センサ３２が磁石３１の他端（図４ｂの右端）に近い位置に対向する。また、図示省略するが、出力軸１４が矢印Ｂ１方向の回転限度に近い位置まで回転すると、磁気センサ３２が磁石３１の一端（図４ｂの左端）に近い位置に対向する。

図５は、ホール素子の出力電圧と出力軸１４の回転角度の関係を示す図である。図５の横軸は磁束密度Ｂ〔ｍＴ〕を示し、実線の縦軸が、ナット８（磁石３１）の単位移動量当たりのホール素子の出力電圧、点線の縦軸が出力軸１４の回転角度を示している。

図５の実線に示すように、磁石３１の磁束密度が大きくなるほどホール素子である磁気センサ３２が出力する電圧も大きくなり、両者は比例関係にある。また、出力軸１４の回転角度が小さくなるほど磁石３１の磁束密度は大きくなり、両者は反比例の関係にある。以上のことから、ホール素子の出力する電圧の値とその時の出力軸１４の回転角度の値は１対１で対応する。従って、ホール素子の出力電圧を測定することにより、出力軸１４の回転角度を算出できる。

以上のように、検知機構３０の検知結果を用いることにより、出力軸１４の回転角度を算出することができ、出力軸１４の回転角度を制御できる。つまり、出力軸１４の回転角度を、矢印Ｂ１方向の回転限度の位置から矢印Ｂ２方向の回転限度の位置までの２地点間の範囲内で規制できる。

このように本実施形態では、出力軸１４を２地点の位置で規制すれば十分な構成の電動アクチュエータ１に対して、出力軸１４の動作量を算出してその動作範囲を規制する構成を意図的に採用している。つまり、原理的には上記２地点に限らず、２地点間の任意の位置の検知（算出）および規制が可能な構成を意図して採用している。これにより、前述の特許文献１のように、可動範囲の両端での部材同士の係合により、構造的に出力軸１４の回転範囲を規制する方法と比較すると、部材同士の衝突による騒音の発生や部材の損耗、破損を防止できる。

特に本実施形態では、電動モータ２の回転軸２ａの回転運動を出力軸１４の回転運動に変換する工程において、より出力軸１４に近い側であるナット８の直線運動を検知するため、より上流の工程で検知動作を行う場合と比較すると、出力軸１４の回転角度を精度良く算出できる。

また、出力軸１４に対してその軸方向から回転角を検知する検知機構を配置しようとすると、検知機構の配置スペースのために、電動アクチュエータ１の厚み（図２の紙面に垂直な方向の大きさ）が大きくなるおそれがある。しかし本実施形態では、ナット８の動作を検知する検知機構とし、磁石３１をナット８の図２の下端面（出力軸１４と反対側の端面）側のスペースを利用して磁石３１や磁気センサ３２を配置することで、電動アクチュエータ１を大型化することなく検知機構３０を配置できる。

また、出力軸１４よりもその移動量の大きいナット８を検知するため、その検知動作が容易になる。

次に、可動部材の動作を検知し、出力軸１４の回転角度を算出するための検知機構３０について、上記実施形態と異なる実施形態を順に説明する。上記実施形態と共通する構成については適宜その説明を省略する。また、配線などは適宜その記号を省略する。

本実施形態の検知機構３０は、図６に示すように、被検知部としての被検知ギヤ３６と、検知部としてのギャップセンサ３７等からなる。ギャップセンサ３７として、例えば、過電流式センサ、光学式センサ、超音波式センサ、静電容量センサ等を用いることができる。

被検知ギヤ３６は、回転軸２ａの減速機３と反対側の端部に設けられ、回転軸２ａと一体的に回転する。また、ギャップセンサ３７が被検知ギヤ３６と対向する位置に設けられ、例えばハウジング６に固定される。ギャップセンサ３７は、配線を介して電動アクチュエータ１内のリレー回路に接続されており、リレー回路を介して電力の供給を受けたり、出力信号を制御部に入力したりする。

被検知ギヤ３６が回転軸２ａと一体的に回転すると、ギャップセンサ３７に対向する被検知ギヤ３６の歯面の凹凸の変化により、ギャップセンサ３７の出力信号が変化する。この出力信号の変化の回数をカウントすることにより、被検知ギヤ３６、つまり、回転軸２ａの回転角度を検知（算出）できる。この検知結果に基づいて、制御部は出力軸１４の回転角度を算出できる。従って、出力軸１４の回転範囲を前述の２地点間で制御できる。

また、ねじ軸７の回転角度を検知する検知機構を設けてもよい。例えば、図７に示すように、本実施形態の検知機構３０は、被検知部としてのエンコーダリング３８と検知部としての磁気センサ３９等からなる。

エンコーダリング３８は、ねじ軸７の他端部側に配置されるラジアル軸受９に設けられる。そして、磁気センサ３９は、このエンコーダリング３８に対向して、ハウジング６に固定される。エンコーダリング３８は、例えばラジアル軸受９の内輪に設けられ、内輪に支持される被支持部と磁石部とを備える。エンコーダリング３８は内輪と一体的に回転する。

エンコーダリング３８の磁石部には、その周方向に等間隔で磁極Ｎと磁極Ｓとが着磁されている。エンコーダリング３８は、ねじ軸７と一体的に回転し、磁極Ｎと磁極Ｓとの配置を周方向に変化させる。磁気センサ３９は、ねじ軸７の回転に伴うエンコーダリング３８の磁極変化を検知する。そして、この磁気センサ３９の検知結果により、ねじ軸７の回転角度を算出することができる。

また図８に示すように、ねじ軸７の他端側に検知機構３０を配置してもよい。具体的には、検知機構３０は、磁石４０と磁気センサ４１等からなる。磁石４０はねじ軸７の他端側に形成された凹部７ｂに配置され、磁石４０に対向する位置に磁気センサ４１が設けられる。

磁石４０はその周方向に等間隔で磁極Ｎと磁極Ｓとが着磁されている。磁石４０は図７の実施形態と同様、ねじ軸７と一体的に回転し、磁極Ｎと磁極Ｓとの配置を周方向に変化させる。磁気センサ４１がねじ軸７の回転に伴う磁石４０の磁極変化を検知することで、ねじ軸７の回転角度を算出できる。

これらの図７および図８の実施形態では、磁気センサ４１による検知結果を用いてねじ軸７の回転量を算出でき、ねじ軸７の回転量から出力軸１４の回転角度を算出できる。従って、出力軸１４の回転範囲を前述の２地点間で制御できる。

以上の図６～図８の実施形態の検知機構３０においても、電動アクチュエータ１をその厚み方向に大型化することなく、出力軸１４の回転角度の算出および制御が可能である。また、検知動作時に部材同士の衝突も生じないため、騒音の発生や部材の破損、損耗を防止できる。さらに、出力軸１４よりも動作量の大きい部材を検知対象にするため、その検知が容易になる。

また以上の実施形態では、出力軸１４よりも上流側の可動部材であるナット８、回転軸２ａ、および、ねじ軸７の動作を検知することで、出力軸１４の回転角度を算出していた。しかし、出力軸１４の回転動作を直接検知する検知機構を設けてもよい。

例えば、図９に示すように、本実施形態の検知機構３０は、検知部としてのギャップセンサ４２と、被検知部としての出力軸１４の外周面１４ｂ等からなる。

出力軸１４は、外周面１４ｂ側に開口する２つの孔部１４ｂ１、１４ｂ２を有する。孔部１４ｂ１，１４ｂ２は出力軸１４の周方向の異なる位置に設けられる。またギャップセンサ４２は、出力軸１４の外周面１４ｂに対向して設けられる。ギャップセンサ４２は、配線を介して電動アクチュエータ１内のリレー回路に接続される。

電動モータ２の回転により、出力軸１４が矢印Ｂ１方向あるいは矢印Ｂ２方向へ回転すると、孔部１４ｂ１あるいは孔部１４ｂ２がギャップセンサ４２に対向し、ギャップセンサ４２がその検知状態を変化させる。これにより、出力軸１４の２地点を検知でき、出力軸１４を範囲Ｄ内で回転させるように制御できる。また、外周面１４ｂに孔部１４ｂ１、１４ｂ２を設ける代わりに、外周面１４ｂにローレット加工を施したり、ギヤの歯面を設けるなどして凹凸を形成し、ギャップセンサ４２により検知可能な構成としてもよい。

また、図１０に示すように、出力軸１４の外周面側に、被検知部としての磁石部４３を設け、検知部としての磁気センサ４４を磁石部４３に対向して設けてもよい。磁石部４３は出力軸１４と一体的に回転する。磁石部４３は、出力軸１４の周方向にＮ極とＳ極が交互に配置される。出力軸１４が回転すると、磁気センサ４４に対向する磁石部４３表面の磁極が変化することで、磁気センサ４４の検知状態が変化する。この検知状態の変化の検知することにより、出力軸１４の回転角度を算出できる。

以上のように、これらの実施形態では、出力軸１４を直に検知し、その回転角度を算出できるため、精度の良い回転角度の算出が可能になる。また、出力軸１４の動作をその径方向から検知するため、電動アクチュエータ１をその厚み方向に大型化することがない。さらに、検知動作時に部材同士の衝突も生じないため、騒音の発生や部材の破損、損耗を防止できる。

また、電動モータ２として、３相のブラシレスモータを採用し、このブラシレスモータを出力軸１４の回転角度の算出に利用してもよい。

具体的には、図１１に示すように、電動モータ２は、回転軸２ａと一体的に回転し、その周方向にＮ極とＳ極を交互に有する磁石５１と、複数の磁気センサ５２と、固定子鉄心と固定子鉄心に巻き付けられた巻線等からなる、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のコイル部５３等を有する。磁気センサ５２はホール素子あるいはホールＩＣである。また、被検知部としての磁石５１および検知部としての磁気センサ５２により、検知機構３０が構成される。電動モータ２以外の主な構成については、図２等の実施形態と同様である。

電動モータ２は、回転軸２ａと一体的に回転する磁石５１の磁極変化を磁気センサ５２が検知することにより、各モータ部５３への通電を切り替える。

このように、電動モータ２の回転制御のためには、磁気センサ５２が検知する磁極変化のタイミングをモニタリングし、回転軸２ａの回転位置を検知すれば十分である。しかし本実施形態では、制御部がこの磁極変化の回数をカウントし、回転軸２ａの回転量を算出する。これにより、図６の実施形態と同様、出力軸１４の回転角度を算出でき、出力軸１４の回転角度を制御できる。

このように、ブラシレスモータには、回転軸２ａの回転位置を検知する回転検知機構、具体的には磁石５１や磁気センサ５２が設けられ、この回転検知機構により、モータ部５３への通電が制御されている。そして本実施形態では、この回転検知機構を、出力軸１４の回転角度を検知するための検知機構として利用する。このため、前述の実施形態のように、別途出力軸１４の回転角度を算出可能にするための検知機構を設ける必要がない。従って、電動アクチュエータ１の部品数を少なくし、電動アクチュエータ１の小型化および低コスト化を実現できる。なお、ブラシレスモータに設けられる回転検知機構は、上記のものに限らず、例えばレゾルバ（レゾルバロータおよびレゾルバステータ）であってもよい。

また、電動モータ２にブレスレスモータを採用することで、ブラシ付きモータを採用する場合と比較すると、電動モータ２を長寿命化できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に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で種々の変更を加え得ることは勿論である。

以上のように、電動アクチュエータ１内の可動部材である、ナット８や電動モータ２の回転軸２ａ、および、ねじ軸７等に、これらの可動部材と一体的に移動する被検知部を設け、被検知部の動作量を検知することで、出力軸１４の回転角度を算出できる。あるいは、出力軸１４、出力軸１４に取り付けられた部材を被検知部とすることで、その回転量を算出できる。ただし、上記の可動部材は、電動アクチュエータ１内の可動な部材であって、その動作量の算出により、出力軸１４の回転量を算出できるものであれば、上記のものに限らない。例えば、可動部材として、減速機３内のギヤに被検知部を設け、この被検知部を検知する検知部を設けてもよい。

電動アクチュエータ１に設けられる検知機構とその配置は上記の組み合わせに限らない。検知部として、接触式センサ、磁気センサ、光学式センサ、レーザセンサ等を適宜用いることができる。

以上の実施形態の電動アクチュエータ１では、出力軸１４（および、それと一体的に回転する操作対象の操作軸）の軸線方向が、電動モータ２の回転軸２ａの軸線方向に対して直交する方向である場合を例示したが、本発明はこれに限らない。例えば、電動モータの回転軸の軸線方向と出力軸の回転軸の軸線方向が平行でもよい。この場合、電動アクチュエータは、例えばその厚み方向（図２の紙面に垂直な方向）に回転軸の軸線方向を有する薄型のモータである。そして、電動モータの回転軸の正転あるいは逆転動作により、ギヤ等で構成される減速機等を介して揺動部材がそれぞれの方向へ揺動し、出力軸が正転あるいは逆転する。このような電動アクチュエータにおいても、電動アクチュエータに設けられた可動部材の動作量を検知する検知機構を設けることができる。これにより、騒音の発生や部材の損耗、破損を生じることなく、出力軸の回転角度を所定の範囲内に規制できる。

以上の実施形態では、出力軸１４と揺動部材１１を別部材として備える電動アクチュエータ１としたが、本発明の電動アクチュエータ１は、出力軸と揺動部材とを同一の部材として備えたものを含むものである。つまり、本発明の電動アクチュエータは、ナット８に押し動かされて揺動する部分（揺動部材）と操作対象に設けられた操作軸が挿入されて回転する部分（出力軸）とを一体に有する部材を備えていてもよい。

１ 電動アクチュエータ
２ 電動モータ
２ａ 回転軸
３ 減速機
６ ハウジング
７ ねじ軸
８ ナット（直動部材）
９ ラジアル軸受（軸受）
１１ 揺動部材
１４ 出力軸
１４ｂ 出力軸の外周面
３０ 検知機構
３１ 磁石（被検知部）
３２ 磁気センサ（検知部）

Claims (7)

1. 電動モータと、前記電動モータの回転を減速して出力する減速機と、前記電動モータの回転に伴って揺動する揺動部材と、前記揺動部材の揺動により回転する出力軸と、検知機構とを備えた電動アクチュエータであって、
   前記検知機構が、前記電動アクチュエータ内の可動部材の動作を検知し、
   前記検知機構の検知結果により、前記出力軸の回転する範囲を回転方向の一方側の位置から他方側の位置までの２地点間の範囲内に規制することを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 前記減速機の出力により回転するねじ軸と、前記ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、前記揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備えた請求項１記載の電動アクチュエータであって、
   前記検知機構は、検知部と、前記直動部材に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータ。
3. 前記電動モータは回転軸を備え、
   前記検知機構は、検知部と、前記回転軸に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む請求項１記載の電動アクチュエータ。
4. 前記減速機の出力により回転するねじ軸と、前記ねじ軸を回転可能に支持する軸受と、前記ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、前記揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備える請求項１記載の電動アクチュエータであって、
   前記検知機構は、検知部と、前記軸受に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータ。
5. 前記減速機の出力により回転するねじ軸と、前記ねじ軸の回転によってその軸方向に直線運動し、前記揺動部材を揺動させる直動部材とをさらに備えた請求項１記載の電動アクチュエータであって、
   前記検知機構は、検知部と、前記ねじ軸に設けられ、前記検知部によって検知される被検知部とを含む電動アクチュエータ。
6. 前記検知機構は、検知部と、前記出力軸の外周面、あるいは、前記出力軸の外周面側に設けられた部材であり、前記検知部によって検知される被検知部とを含む請求項１記載の電動アクチュエータ。
7. 前記電動モータはブラシレスモータであり、
   前記ブラシレスモータに設けられ、前記ブラシレスモータの回転位置を検知する回転検知機構を前記検知機構とする請求項１記載の電動アクチュエータ。

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