WO2017170035A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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WO2017170035A1
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case
electric actuator
bearing
gear
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卓志 松任
慎介 平野
篤史 池田
石河　智海
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Ntn株式会社
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    • F16H25/2454—Brakes; Rotational locks

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • Patent Document 1 includes an electric motor 100, a ball screw 200, and a gear reduction mechanism 500 that transmits the rotational motion of the electric motor 100 to the ball screw 200.
  • a conductive linear actuator is described.
  • the ball screw 200 includes a screw shaft 201 having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut 202 having a spiral screw groove formed on the inner peripheral surface and fitted on the screw shaft 201, A plurality of balls 203 accommodated in the thread grooves.
  • the gear reduction mechanism 500 includes a small-diameter first gear 501 fixed to the motor shaft 100 a of the electric motor 100, and a large-diameter second gear 502 provided on the outer periphery of the nut 202 and meshing with the first gear 501.
  • a small-diameter first gear 501 fixed to the motor shaft 100 a of the electric motor 100
  • a large-diameter second gear 502 provided on the outer periphery of the nut 202 and meshing with the first gear 501.
  • an object of the present invention is to provide an electric actuator capable of realizing compactness and improvement in design freedom.
  • the present invention includes a drive unit, a motion conversion mechanism unit that converts rotational motion from the drive unit into linear motion in an axial direction parallel to the output shaft of the drive unit, A drive force transmission unit having a transmission gear mechanism that transmits a driving force from the drive unit to the motion conversion mechanism unit, and a motion conversion mechanism support unit having a double row bearing that supports the motion conversion mechanism unit, It is arranged on one side in the axial direction with respect to the transmission gear mechanism.
  • the double row bearing is arranged on one side in the axial direction with respect to the transmission gear mechanism, so that interference between the double row bearing and other components is not considered on the side where the double row bearing is not arranged. Therefore, the degree of freedom in designing the component layout is improved and the size can be reduced.
  • the double row bearing is arranged on the side opposite to the drive unit with respect to the transmission gear mechanism, so that on the side where the double row bearing is not arranged, the drive unit is perpendicular to the axial direction with respect to the motion conversion mechanism unit. Can be placed close to. Thereby, the distance between the shafts of the drive unit and the motion conversion mechanism unit can be shortened, and the electric actuator can be miniaturized.
  • the double row bearing is preferably a double row angular contact ball bearing.
  • the double row bearing can support the axial load in both directions in addition to the radial load, and can stably and reliably support the motion converting mechanism.
  • the double row angular contact ball bearings are back-to-back. In this case, it is advantageous to the moment load.
  • the electric actuator may include a stroke sensor for detecting the stroke of the linear motion of the motion conversion mechanism.
  • a stroke sensor can be arrange
  • the electric actuator may include a boot that prevents foreign matter from entering the motion conversion mechanism.
  • the boot can be arranged without considering interference with the double row bearing by arranging the boot on the side opposite to the double row bearing with respect to the transmission gear mechanism.
  • the drive unit may include a drive motor and a motor case that houses the drive motor.
  • the outer peripheral surface of the motor case on the side of the motion conversion mechanism is arranged at a position closer to the motion conversion mechanism than the position of the virtual surface obtained by extending the outer periphery of the double row bearing in the axial direction. Since the distance between the shafts of the drive motor and the motion conversion mechanism is shortened, the electric actuator can be reduced in size.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. It is a disassembled perspective view of a deceleration mechanism part. It is a disassembled perspective view of a shaft case and the lock mechanism part attached to this.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
  • It is a control block diagram of an electric actuator. It is a control block diagram of an electric actuator. It is a longitudinal cross-sectional view of the electric actuator which concerns on other embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the conventional electric linear actuator.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an assembled state of an electric actuator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an external perspective view showing the assembled state of the electric actuator
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the electric actuator. It is.
  • the electric actuator 1 of the present embodiment includes a drive unit 2 that generates a driving force, a motion conversion mechanism unit 3 that converts a rotational motion from the drive unit 2 into a linear motion, and a drive unit 2.
  • a driving force transmission unit 4 that transmits a driving force to the motion conversion mechanism unit 3; a motion conversion mechanism support unit 5 that supports the motion conversion mechanism unit 3; an operation unit 6 that outputs the motion of the motion conversion mechanism unit 3;
  • the lock mechanism unit 7 that prevents the conversion mechanism unit 3 from being driven is mainly configured.
  • the drive unit 2 includes a motor unit 8 and a speed reduction mechanism unit 9.
  • Each part constituting the electric actuator 1 has a case, and the components are accommodated in each case.
  • the motor unit 8 has a motor case 11 that houses the drive motor 10
  • the reduction mechanism unit 9 has a reduction gear case 17 that houses the reduction gear mechanism 16.
  • the driving force transmission unit 4 includes a transmission gear case 29 that accommodates the transmission gear mechanism 28, and the motion conversion mechanism support unit 5 includes a bearing case 41 that accommodates the support bearing 40.
  • the motor unit 8 and the speed reduction mechanism unit 9, the speed reduction mechanism unit 9 and the driving force transmission unit 4, and the driving force transmission unit 4 and the motion conversion mechanism support unit 5 are configured to be connected and separated together with the case.
  • the shaft case 50 is configured to be detachable from the bearing case 41.
  • the motor unit 8 mainly includes a drive motor (DC motor) 10 that drives the motion conversion mechanism unit 3 and a motor case 11 that houses the drive motor 10.
  • the motor case 11 includes a bottomed cylindrical case main body 12 in which the driving motor 10 is accommodated, and a protrusion 13 protruding outward from the bottom 12 a of the case main body 12.
  • the protrusion 13 is formed with a hole 13 a that communicates with the internal space of the case body 12.
  • the hole 13 a is sealed by a resin sealing member 14 that covers the outer surface of the protrusion 13.
  • the driving motor 10 is inserted into the inside of the opening 12d of the case main body 12 and the end surface of the driving motor 10 in the insertion direction is in contact with the bottom 12a of the case main body 12. Further, a fitting hole 12c is formed at the center of the bottom portion 12a, and an output protruding from the protrusion 10b is obtained when the protrusion 10b on the back side in the insertion direction of the driving motor 10 is fitted into the fitting hole 12c. It is avoided that the rear end of the shaft 10a (the left end portion in FIG. 1) interferes with the bottom portion 12a of the motor case 11.
  • the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 12b of the case main body 12 is tapered from the opening portion 12d side toward the bottom portion 12a side, and is driven when the driving motor 10 is inserted into the case main body 12. It is comprised so that the outer peripheral surface of the insertion direction back side of the motor 10 for a motor may contact the inner peripheral surface of the surrounding wall part 12b.
  • the drive motor 10 is supported by the contact with the inner peripheral surface of the case main body 12 and the fitting hole 12c while being inserted into the case main body 12.
  • the case main body 12 is provided with a pair of bus bars 15 for connecting the driving motor 10 to a power source.
  • One end 15a of each bus bar 15 is caulked and connected to the motor terminal 10c, and the other end 15b is exposed to the outside from the case body 12 (see FIGS. 2 and 3).
  • the end 15b of the bus bar 15 exposed to the outside is connected to the power source.
  • the reduction mechanism unit 9 mainly includes a reduction gear mechanism 16 that reduces and outputs the driving force of the drive motor 10 and a reduction gear case 17 that houses the reduction gear mechanism 16.
  • the reduction gear mechanism 16 includes a planetary gear reduction mechanism 18 that includes a plurality of gears and the like. The detailed configuration of the planetary gear speed reduction mechanism 18 will be described later.
  • the reduction gear case 17 is provided with an accommodation recess 17a for accommodating the planetary gear reduction mechanism 18 from the side opposite to the drive motor 10 side. Further, the reduction gear case 17 is configured so that a motor adapter 19 as a motor attachment member can be attached.
  • the motor adapter 19 is a cylindrical member, and a projection 10d on the output side (right side in FIG. 1) of the driving motor 10 is inserted into and fitted into the inner peripheral surface thereof.
  • the reduction gear case 17 is formed with a fitting hole 17b into which the motor adapter 19 is fitted. The motor adapter 19 is inserted and attached to the fitting hole 17b from the drive motor 10 side.
  • the reduction gear case 17 is configured to be able to be fitted to a motor case 11 and a transmission gear case 29 described later disposed on the opposite side of the motor case 11.
  • a portion disposed on the motor case 11 side is fitted into the opening 12 d side of the motor case 11, and a portion disposed on the transmission gear case 29 side is fitted onto the transmission gear case 29.
  • the reduction gear case 17 is fastened to the drive motor 10 by a bolt 21 (see FIGS. 3 and 6) together with the motor adapter 19 while being fitted to the motor case 11.
  • a recess 17c is formed for avoiding interference.
  • a mounting groove 17 d for mounting the O-ring 20 is formed on the outer peripheral surface (fitting surface) of the reduction gear case 17 that is fitted to the inner peripheral surface of the motor case 11.
  • the motion conversion mechanism unit 3 includes a ball screw 22.
  • the ball screw 22 mainly includes a ball screw nut 23 as a rotating body, a ball screw shaft 24 that is a linearly moving shaft portion, a large number of balls 25, and a top 26 as a circulating member.
  • Helical grooves 23 a and 24 a are formed on the inner peripheral surface of the ball screw nut 23 and the outer peripheral surface of the ball screw shaft 24, respectively.
  • a ball 25 is filled between the spiral grooves 23a and 24a, and a top 26 is incorporated, whereby two rows of balls 25 circulate.
  • the ball screw nut 23 receives a driving force from the driving motor 10 and rotates in the forward direction or the reverse direction.
  • the rotation of the ball screw shaft 24 is restricted by a pin 27 as a rotation restricting member provided at the rear end portion (the right end portion in FIG. 1). Therefore, when the ball screw nut 23 rotates, the ball 25 circulates along both the spiral grooves 23a and 24a and the top 26, and the ball screw shaft 24 advances and retreats in the axial direction.
  • FIG. 1 shows a state in which the ball screw shaft 24 is disposed at the initial position where the ball screw shaft 24 is most retracted to the right in the drawing.
  • the ball screw shaft 24 is arranged in parallel with the output shaft 10a of the drive motor 10, and the rotational motion from the drive motor 10 is changed by the ball screw shaft 24 into a linear motion in the axial direction parallel to the output shaft 10a. Converted.
  • the forward end portion (left end portion in FIG. 1) of the ball screw shaft 24 functions as an operation portion (actuator head) 6 for operating the operation target device.
  • the driving force transmission unit 4 includes a transmission gear mechanism 28 that transmits driving force from the driving motor 10 of the driving unit 2 to the ball screw 22 that is the motion conversion mechanism unit 3, and a transmission gear case 29 that houses the transmission gear mechanism 28.
  • the transmission gear mechanism 28 includes a drive gear 30 on the drive side and a driven gear 31 on the driven side that meshes with the drive gear 30.
  • a gear boss 32 is press-fitted into the rotation center of the drive gear 30.
  • the drive gear 30 is rotatably supported by two rolling bearings 33 and 34 that are attached to both the transmission gear case 29 and a bearing case 41 described later via the gear boss 32.
  • the driven gear 31 is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the ball screw nut 23.
  • the transmission gear case 29 has an accommodating recess 29a in which the drive gear 30 and the driven gear 31 are accommodated. Further, the transmission gear case 29 is formed with an insertion hole 29b for inserting the gear boss 32, and a bearing mounting surface 29c on which one rolling bearing 33 supporting the gear boss 32 is mounted on the inner peripheral surface of the insertion hole 29b. Is formed. Further, the transmission gear case 29 has an annular protrusion 29 d that fits with the inner peripheral surface of the reduction gear case 17. A mounting groove 29e for mounting the O-ring 35 is formed on the outer peripheral surface (fitting surface) of the annular protrusion 29d. Further, a groove-like fitting recess 29 f that fits with the bearing case 41 is formed on the surface of the transmission gear case 29 on the bearing case 41 side.
  • the transmission gear case 29 has a cylindrical portion 29g that protrudes toward the tip end side (left side in FIG. 1) of the ball screw shaft 24.
  • the cylindrical portion 29g is a portion disposed so as to cover the periphery of the ball screw shaft 24 in a state where the driven gear 31 is accommodated in the transmission gear case 29 and the ball screw 22 is assembled thereto.
  • a boot 36 that prevents foreign matter from entering the transmission gear case 29 is attached between the cylindrical portion 29 g and the ball screw shaft 24.
  • the boot 36 includes a large-diameter end portion 36a, a small-diameter end portion 36b, and a bellows portion 36c that extends and contracts in the axial direction.
  • the large-diameter end portion 36a is fastened and fixed to the mounting portion of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 29g by the boot band 37, and the small-diameter end portion 36b is fastened and fixed to the mounting portion of the outer peripheral surface of the ball screw shaft 24 by the boot band 38.
  • the cylindrical portion 29g is provided with a vent hole 29h for venting inside and outside when the boot 36 expands and contracts.
  • the motor case 11 is integrally provided with a boot cover 39 disposed around the boot 36.
  • the motion conversion mechanism support 5 mainly includes a support bearing 40 that supports the ball screw 22 that is the motion conversion mechanism 3 and a bearing case 41 that houses the support bearing 40.
  • the support bearing 40 includes an outer ring 42 in which a double-row raceway surface 42a is formed on an inner peripheral surface, an inner ring 43 in which a double-row raceway surface 43a is formed on an outer peripheral surface, and a space between these raceway surfaces 42a and 43a. It is composed of a double row angular ball bearing in which a double row ball 44 interposed and a retainer (not shown) for holding each ball 44 are main components.
  • the support bearing 40 is housed in a sleeve 45 formed integrally with the bearing case 41, and is fixed by a retaining ring 46 attached to the inner peripheral surface of the sleeve 45. Further, the support bearing 40 is press-fitted and fixed to the outer peripheral surface of the ball screw nut 23 on the rear end side (right side in FIG. 1) of the ball screw shaft 24 with respect to the driven gear 31.
  • the support bearing 40 and the driven gear 31 fixed to the outer peripheral surface of the ball screw nut 23 are axially moved by a restriction projection 23b provided on the driven gear 31 side of the ball screw nut 23 and a restriction member 47 mounted on the support bearing 40 side. Movement is restricted.
  • the restricting member 47 is composed of a pair of semicircular arc members, and is mounted on the outer peripheral surface of the ball screw nut 23 in a state in which these are combined in an annular shape. Further, on the outer peripheral surface of the ball screw nut 23, a pressing collar 48 for holding the regulating member 47 and a retaining ring 49 for preventing the pressing collar 48 from falling off in the axial direction are mounted.
  • a protrusion 41a that fits with the fitting recess 29f of the transmission gear case 29 is provided on the transmission gear case 29 side of the bearing case 41. Further, on the transmission gear case 29 side of the bearing case 41, there is provided a gear boss accommodating portion 41 b in which a part of the gear boss 32 protruding from the transmission gear case 29 is accommodated when the bearing case 41 is fitted to the transmission gear case 29. Yes.
  • a bearing mounting surface 41c for mounting the rolling bearing 34 that supports the gear boss 32 is formed on the inner peripheral surface of the gear boss housing portion 41b.
  • a bottomed cylindrical shaft case 50 that accommodates the rear end side (right end side in FIG. 1) of the ball screw shaft 24 is a bolt 51 (see FIG. 3). ) Can be fastened.
  • a mounting groove 50 a for mounting the O-ring 52 is formed on the contact surface of the shaft case 50 with the bearing case 41.
  • a guide groove 50b into which both ends of the pin 27 provided on the ball screw shaft 24 are inserted is formed on the inner peripheral surface of the shaft case 50 so as to extend in the axial direction.
  • Guide collars 53 are rotatably mounted at both ends of the pin 27. When the ball screw shaft 24 advances and retracts in the axial direction, the guide collar 53 moves while rotating along the guide groove 50b.
  • FIGS. 1, 5, and 6 are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 1, and FIG. 6 is an exploded perspective view of the planetary gear reduction mechanism 18.
  • the planetary gear reduction mechanism 18 includes a ring gear 55, a sun gear 56, a plurality of planetary gears 57, a planetary gear carrier 58 (see FIG. 1), and a planetary gear holder 59 (see FIG. 1).
  • the ring gear 55 has a plurality of protrusions 55a protruding in the axial direction, and the housing recess 17a of the reduction gear case 17 is provided with the same number of engagement recesses 17f as the protrusions 55a (see FIG. 1).
  • a sun gear 56 is disposed in the center of the ring gear 55, and the output shaft 10a of the driving motor 10 is press-fitted into the sun gear 56.
  • Each planetary gear 57 is disposed between the ring gear 55 and the sun gear 56 so as to mesh with them.
  • Each planetary gear 57 is rotatably supported by a planetary gear carrier 58 and a planetary gear holder 59.
  • the planetary gear carrier 58 has a cylindrical portion 58a at the center thereof, and the cylindrical portion 58a is press-fitted between the outer peripheral surface of the gear boss 32 and the inner peripheral surface of the rolling bearing 33 (see FIG. 1).
  • An annular collar 75 is mounted between the inner peripheral surface of the other rolling bearing 34 and the outer peripheral surface of the gear boss 32.
  • the sun gear 56 connected to the output shaft 10a of the driving motor 10 rotates, and accordingly, each planetary gear 57 rotates. While revolving along the ring gear 55.
  • the planetary gear carrier 58 is rotated by the revolving motion of the planetary gear 57.
  • the rotation of the drive motor 10 is decelerated and transmitted to the drive gear 30 to increase the rotational torque.
  • the driving force is transmitted through the planetary gear speed reduction mechanism 18 so that a large output of the ball screw shaft 24 can be obtained, and the driving motor 10 can be downsized.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the shaft case 50 and the lock mechanism portion 7 attached thereto
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the lock mechanism unit 7 mainly includes a lock member 60, a slide screw nut 61, a slide screw shaft 62, a lock member fixing plate 63, a lock motor (DC motor) 64, and a spring 65.
  • the lock member 60 is fastened to the slide screw nut 61 with a bolt 84 (see FIG. 7) via the lock member fixing plate 63.
  • the locking motor 64 is accommodated in a holder portion 66 provided in the shaft case 50, and the sliding screw shaft 62 is attached to the output shaft 64 a of the locking motor 64 protruding from the holder portion 66.
  • the spring 65 is disposed on the outer periphery of the sliding screw shaft 62 and the sliding screw nut 61 to which the lock member 60 is attached is screwed onto the sliding screw shaft 62 and attached. In this way, the assembly of the lock mechanism unit 7 is completed.
  • the holder portion 66 is formed in a bottomed cylindrical shape, and a cap 67 is attached to the side opposite to the bottom portion 66a.
  • the locking motor 64 contacts the bottom 66 a of the holder portion 66 and the inner surface of the cap 67. Further, in this state, the projection 64 b on the output side (left side in FIG. 1) of the locking motor 64 is fitted into the fitting hole 66 c formed in the bottom 66 a of the holder portion 66.
  • both the outer peripheral surface of the main body of the locking motor 64 and the inner peripheral surface of the peripheral wall portion 66b of the holder portion 66 are formed in the same shape that is not cylindrical, the locking motor 64 is placed in the peripheral wall portion 66b of the holder portion 66. By being inserted, the rotation of the locking motor 64 is restricted. As described above, when the lock motor 64 is accommodated in the holder portion 66, the lock motor 64 is held by the holder portion 66, and the entire lock mechanism portion 7 is held.
  • the cap 67 is formed with a hole 67a through which a cable 68 connected to the motor terminal 64d of the locking motor 64 is inserted (see FIG. 8).
  • Lock mechanism housing recesses 66d and 41f are respectively formed in the portion of the shaft case 50 where the holder portion 66 is provided and the portion of the bearing case 41 opposite thereto, and the lock mechanism housing recess 41f on the bearing case 41 side penetrates. A hole 41g is formed. As shown in FIG. 1, in a state where the shaft case 50 is attached to the bearing case 41, the output shaft 64a of the locking motor 64 protruding from the holder portion 66 and the sliding screw shaft are placed in the lock mechanism housing recesses 66d and 41f.
  • the drive gear 30 is disposed in the direction in which the lock member 60 moves forward, and the drive gear 30 is formed with an engagement hole 30a with which the tip of the lock member 60 can be engaged.
  • FIG. 9 which is a transverse sectional view taken along the line CC in FIG. 1, a plurality of engagement holes 30 a are provided in the circumferential direction of the drive gear 30.
  • the lock member 60 is engaged with any one of these engagement holes 30 a, so that the rotation of the drive gear 30 is restricted.
  • the inclined surface 30b is formed in the entrance part of each engagement hole 30a, and the lock member 60 is smoothly inserted in the engagement hole 30a along this inclined surface 30b.
  • the bearing case 41 is equipped with a lock sensor 69 for detecting the locked state (see FIG. 8).
  • the lock sensor 69 has a contact 69a made of an elastic member such as a leaf spring. When the lock member 60 moves forward and engages with the engagement hole 30a (when in a locked state), the lock member 69 When 60 presses the contact 69a, it is detected that the locked state is reached.
  • the lock member 60 In a state where no electric power is supplied to the locking motor 64, the lock member 60 is held at a position advanced by the spring 65, and the lock member 60 is engaged with the engagement hole 30 a of the drive gear 30. Is in a state. From this state, when power is supplied to the drive motor 10 to start driving the ball screw shaft 24, power is also supplied to the lock motor 64, and the lock motor 64 moves the lock member 60 backward. To drive. As a result, the sliding screw shaft 62 rotates. On the other hand, the sliding screw nut 61 is restricted from rotating by the insertion of the flat end of the locking member 60 into the through hole 41g.
  • the screw nut 61 moves backward against the urging force of the spring 65, and the lock member 60 also moves backward integrally therewith. Thereby, the front-end
  • the lock member 60 is held in the retracted position, and the drive gear 30 is held in an unlocked state.
  • the rotation of the drive gear 30 is restricted by the lock member 60, so that the ball screw shaft 24 is held in a state where it does not advance or retreat.
  • the position of the ball screw shaft 24 can be held at a predetermined position.
  • Such a configuration is particularly suitable when the electric actuator is applied to an application that requires position holding.
  • the lock member 60 is moved backward by driving the lock motor 64, but the lock motor 64 may be driven to advance the lock member 60. Further, the lock member 60 can be moved forward or backward by rotating the lock motor 64 forward and backward.
  • the electric actuator 1 of this embodiment is equipped with a stroke sensor 70 for detecting the stroke of the ball screw shaft 24 (see FIGS. 2 and 3).
  • the stroke sensor 70 is attached to a sensor base 71, and the sensor base 71 is fastened and fixed to a sensor case 76 provided on the outer peripheral surface between the motor case 11 and the boot cover 39 with bolts 72.
  • a permanent magnet 73 as a sensor target is attached to the outer peripheral surface of the portion covered with the boot 36 of the ball screw shaft 24 (see FIG. 1).
  • the permanent magnet 73 is attached to the ball screw shaft 24 via a cylindrical elastic member 74 separated at a part in the circumferential direction.
  • a control signal is sent from the controller 81 of the control device 80 to the drive motor 10.
  • the target value is, for example, a stroke value calculated by the ECU based on the operation amount when the operation amount is input to the host ECU.
  • the driving motor 10 Upon receiving the control signal, the driving motor 10 starts to rotate, and this driving force is transmitted to the ball screw shaft 24 via the planetary gear reduction mechanism 18, the drive gear 30, the driven gear 31, and the ball screw nut 23, The ball screw shaft 24 moves forward. Thereby, the operation target device arranged on the tip end side (actuator head side) of the ball screw shaft 24 is operated.
  • the stroke value (axial position) of the ball screw shaft 24 is detected by the stroke sensor 70.
  • the detection value detected by the stroke sensor 70 is sent to the comparison unit 82 of the control device 80, and the difference between the detection value and the target value is calculated. Then, the drive motor 10 is driven until the detected value matches the target value.
  • the electric actuator 1 of this embodiment is applied to a shift-by-wire, for example, the shift position Can be reliably controlled.
  • a pressure sensor 83 is provided in the operation target device.
  • the ECU calculates a required target value (pressure command value).
  • a control signal is sent from the controller 81 to the drive motor 10
  • the drive motor 10 starts to rotate.
  • the ball screw shaft 24 moves forward, and the operation target device disposed on the tip end side (actuator head side) of the ball screw shaft 24 is pressurized.
  • the operation pressure of the ball screw shaft 24 at this time is detected by the pressure sensor 83, and the position of the ball screw shaft 24 is feedback-controlled based on the detected value and the target value as in the case of using the stroke sensor 70.
  • the pressure value detected by the pressure sensor 83 is fed back and the position of the ball screw shaft 24 is controlled, so that when the electric actuator 1 of the present embodiment is applied to, for example, brake-by-wire, The fluid pressure can be reliably controlled.
  • the configuration and operation of the electric actuator 1 of the present embodiment are as described above.
  • components suitable for downsizing and improvement in design flexibility will be described.
  • the support bearing 40 that supports the ball screw 22 is disposed only on one side (right side) with respect to the driven gear 31, and supports the ball screw 22 on the opposite side (left side). There are no bearings.
  • the support bearing 40 only on one side with respect to the driven gear 31, it is not necessary to consider interference between the support bearing 40 and other components on the side where the support bearing 40 is not arranged.
  • the degree of freedom in designing the component layout is improved and the size can be reduced.
  • the support bearing 40 is disposed on the side opposite to the drive unit 2 with respect to the driven gear 31, so that the drive unit 2 is perpendicular to the axial direction of the ball screw 22. It can arrange
  • the drive unit 2 avoids interference with the outer peripheral surface of the support bearing 40, so that the position of the alternate long and short dash line ⁇ shown in FIG. Must also be located radially away from the ball screw 22.
  • This alternate long and short dash line ⁇ is a line indicating the position closest to the drive unit 2 among the virtual surfaces obtained by extending the outer peripheral surface of the support bearing 40 shown in FIG. 1 in the axial direction, and the support bearing 40 is disposed on the drive unit 2 side. Even in this case, the position on the outermost surface of the support bearing 40 is assumed to be the portion closest to the drive unit 2.
  • the support bearing 40 when the support bearing 40 is arranged on the side opposite to the drive unit 2 as in the present embodiment, the support bearing 40 does not exist on the drive unit 2 side, so that the drive unit 2 (motor case 11)
  • the outer peripheral surface on the ball screw 22 side can be arranged closer to the ball screw 22 in the radial direction than the position indicated by the alternate long and short dash line ⁇ .
  • the distance between the drive motor 10 and the ball screw shaft 24 is shortened, so that the electric actuator 1 can be downsized in the vertical direction.
  • the support bearing 40 is not disposed on the drive unit 2 side, the boot space 36, the boot cover 39, the cylindrical portion 29g to which the boot 36 is attached, as in the present embodiment, using the space for the placement, It is also possible to arrange a stroke sensor 70, a target permanent magnet 73, and the like.
  • a double-row angular ball bearing is used as the support bearing 40 in order to realize a stable cantilever of the ball screw 22.
  • the double row angular contact ball bearing since the two rows of balls 44 are in contact with the raceway surface 42a of the outer ring 42 and the raceway surface 43a of the inner ring 43 at a contact angle, in addition to the radial load, an axial load in both directions is applied.
  • the ball screw 22 that can be supported and moves linearly can be stably and reliably supported.
  • the contact angle refers to a plane (radial plane) perpendicular to the bearing center axis, and an action line of the resultant force transmitted from the raceway surface to the ball (dashed line passing through the center of each ball 44 shown in FIG. 1). Is the angle formed by
  • the so-called back-to-back configuration is adopted in which the action lines of the balls 44 are arranged so as to intersect with each other on the outer side in the radial direction.
  • no preload is applied to the ball 44, and there is a positive gap between the raceway surfaces 42a, 43a of the outer ring 42 and the inner ring 43 and the ball 44.
  • a preload may be applied to the ball 44 to form a negative gap.
  • FIG. 12 shows an electric actuator 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the electric actuator 1 shown in FIG. 12 eliminates the speed reduction mechanism portion 9, directly connects the motor portion 8 and the driving force transmission portion 4, and connects the shaft case 50 to the lock mechanism portion. 7 is replaced with one that does not have a holder portion 66 to which 7 is attached.
  • the rolling bearing 33 on the transmission gear case 29 side that press-fits the gear boss 32 and supports the gear boss 32 is omitted.
  • the motor adapter 19 to which the drive motor 10 is attached is replaced with another shape that matches the mating shape of the mating member because the mating mating member changes from the reduction gear case 17 to the transmission gear case 29.
  • Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG.
  • the electric actuator 1 of the embodiment shown in FIG. 12 is the same as the embodiment shown in FIG. 1 except that the driving force from the driving motor 10 is directly transmitted to the driving force transmission unit 4 without going through the speed reduction mechanism unit 9. Since the operation is basically controlled in the same manner, a description of the control and operation is omitted.
  • the support bearing 40 is arranged only on one side with respect to the driven gear 31. I can plan. Further, by using a back-to-back double row angular contact ball bearing as the support bearing 40, the ball screw 22 can be stably and reliably supported, and an advantageous configuration can be obtained with respect to moment load.
  • the electric actuator can be made compact and the design flexibility can be improved. Therefore, it is easy to change the design of the electric actuator corresponding to various applications and uses. Therefore, the configuration of the electric actuator according to the present invention includes, for example, an electric parking brake mechanism for an automobile including a two-wheeled vehicle, an electric hydraulic brake mechanism, an electric shift switching mechanism, an electric power steering, and a 2WD / 4WD electric motor. It is suitable for a variety of products such as a switching mechanism and an electric shift switching mechanism for outboard motors (for ship propulsion devices).
  • the present invention is not limited thereto, and a pair of single-row angular ball bearings may be used in combination.
  • the support bearing 40 other than the angular ball bearing, for example, another double row bearing using a deep groove ball bearing or the like can be applied. Even when such a double-row bearing is used, the ball screw 22 is supported on one side with respect to the driven gear 31 by the double-row bearing, so that it is possible to improve the degree of freedom in design and reduce the size in the same manner as described above. is there.
  • the support bearing 40 may be one in which the outer ring 42 is configured integrally with the bearing case 41, or the inner ring 43 may be configured integrally with the ball screw nut 23.
  • the motion conversion mechanism 3 is not limited to the ball screw 22 but may be a sliding screw device.
  • the ball screw 22 is preferable from the viewpoint of reducing the rotational torque and reducing the size of the drive motor 10.
  • the reduction mechanism 9 may be a reduction mechanism other than the planetary gear reduction mechanism 18. Further, the rotational drive may be transmitted at a constant speed between the drive gear 30 and the driven gear 31 or may be transmitted at a reduced speed.

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Abstract

本発明に係る電動アクチュエータは、駆動部（２）と、駆動部（２）からの回転運動を駆動部（２）の出力軸（１０ａ）と平行な軸方向の直線運動に変換する運動変換機構部（３）と、駆動部（２）から運動変換機構部（３）へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構（２８）を有する駆動力伝達部（４）と、運動変換機構部（３）を支持する複列軸受（４０）を有する運動変換機構支持部（５）とを備え、複列軸受（４０）は、伝達ギヤ機構（２８）に対して軸方向の片側に配置される。

Description

電動アクチュエータ
　本発明は、電動アクチュエータに関する。
　近年、車両等の省力化、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、ステアリング等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アクチュエータとして、電動機の回転運動を直線方向の運動に変換するボールねじ機構を用いた電動リニアアクチュエータが知られている。
　例えば、特許文献１には、図１３に示すように、電動モータ１００と、ボールねじ２００と、電動モータ１００の回転運動をボールねじ２００に伝達する歯車減速機構５００とを主な構成要素とする電導リニアアクチュエータが記載されている。ここで、ボールねじ２００は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸２０１と、ねじ軸２０１に外嵌され内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナット２０２と、両ねじ溝に収容された多数のボール２０３とを有する。歯車減速機構５００は、電動モータ１００のモータ軸１００ａに固定された小径の第１歯車５０１と、ナット２０２の外周に設けられ、第１歯車５０１に噛み合う大径の第２歯車５０２とを有する。これらの歯車５０１，５０２を介して電動モータ１００の駆動力がナット２０２に伝達されると、ナット２０２が回転し、ねじ軸２０１が直動運動する。
特許第５２４３０１８号公報
　ところで、上記特許文献１に記載の電導リニアアクチュエータにおいては、ナット２０２を支持するために、２つの転がり軸受６００，７００が第２歯車５０２を挟んでナット２０２の両側に配置されている。しかしながら、このような位置に転がり軸受６００，７００を配置すると、他の構成部品をボールねじ２００の周囲に配置するにあたって、第２歯車５０２を挟んだ両側において各転がり軸受６００，７００との干渉を回避しなければならないといったレイアウト上の制約が発生し、コンパクト化や設計変更の支障となることがある。
　そこで、本発明は、コンパクト化や設計自由度の向上を実現できる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、駆動部と、駆動部からの回転運動を駆動部の出力軸と平行な軸方向の直線運動に変換する運動変換機構部と、駆動部から運動変換機構部へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構を有する駆動力伝達部と、運動変換機構部を支持する複列軸受を有する運動変換機構支持部とを備え、複列軸受は、伝達ギヤ機構に対して軸方向の片側に配置されることを特徴とする。
　このように、複列軸受が伝達ギヤ機構に対して軸方向の片側に配置されることで、複列軸受が配置されない側においては複列軸受と他の構成部品との干渉を考慮しなくてもよいため、部品レイアウトの設計自由度が向上し、小型化も図れるようになる。
　さらに、複列軸受が伝達ギヤ機構に対して駆動部とは反対側に配置されることで、複列軸受が配置されない側では駆動部を運動変換機構部に対してその軸方向と直交する方向に近づけて配置することができる。これにより、駆動部と運動変換機構部との軸間距離を短くすることができ、電動アクチュエータの小型化を図れる。
　上記複列軸受は、複列アンギュラ玉軸受であることが望ましい。この場合は、複列軸受が、ラジアル荷重に加えて、両方向のアキシャル荷重を支承でき、運動変換機構部を安定的かつ確実に支持することができる。
　さらに、複列アンギュラ玉軸受は、背面合わせであることが望ましい。この場合は、モーメント荷重に対しても有利となる。
　また、電動アクチュエータは、運動変換機構部の直線運動のストロークを検出するためのストロークセンサを備えるものであってもよい。この場合、ストロークセンサを、伝達ギヤ機構に対して複列軸受とは反対側に配置することで、複列軸受との干渉を考慮することなくストロークセンサを配置できる。
　また、電動アクチュエータは、運動変換機構部への異物侵入を防止するブーツを備えるものであってもよい。この場合、ブーツを、伝達ギヤ機構に対して複列軸受とは反対側に配置することで、複列軸受との干渉を考慮することなくブーツを配置できる。
　駆動部は、駆動用モータと、駆動用モータを収容するモータケースとを有するものであってもよい。この場合、モータケースの運動変換機構部側の外周面が、複列軸受の外周面を軸方向に延長させた仮想面の位置よりも運動変換機構部に接近した位置に配置されることで、駆動用モータと運動変換機構部との軸間距離が短くなるため、電動アクチュエータの小型化を図れる。
　本発明によれば、コンパクト化や設計自由度の向上を実現できる電動アクチュエータを提供することができる。
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である。 電動アクチュエータの外観斜視図である。 電動アクチュエータの分解斜視図である。 モータケースを開口部側から見た図である。 図１のＡ－Ａ線で矢視した横断面図である。 減速機構部の分解斜視図である。 軸ケースと、これに取り付けられるロック機構部の分解斜視図である。 図１のＢ－Ｂ線で矢視した横断面図である。 図１のＣ－Ｃ線で矢視した横断面図である。 電動アクチュエータの制御ブロック図である。 電動アクチュエータの制御ブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの縦断面図である。 従来の電動リニアアクチュエータの縦断面図である。
　以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの組み立て状態を示す縦断面図、図２は、前記電動アクチュエータの組み立て状態を示す外観斜視図、図３は、前記電動アクチュエータの分解斜視図である。
　図１に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ１は、駆動力を発生させる駆動部２と、駆動部２からの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部３と、駆動部２から運動変換機構部３へ駆動力を伝達する駆動力伝達部４と、運動変換機構部３を支持する運動変換機構支持部５と、運動変換機構部３の運動を出力する操作部６と、運動変換機構部３の駆動を防止するロック機構部７を主な構成とする。また、駆動部２は、モータ部８と減速機構部９とで構成される。
　上記電動アクチュエータ１を構成する各部分は、それぞれケースを有し、各ケース内に構成部品が収容されている。具体的に、モータ部８は、駆動用モータ１０を収容するモータケース１１を有し、減速機構部９は、減速ギヤ機構１６を収容する減速ギヤケース１７を有する。また、駆動力伝達部４は、伝達ギヤ機構２８を収容する伝達ギヤケース２９を有し、運動変換機構支持部５は、支持軸受４０を収容する軸受ケース４１を有する。そして、モータ部８と減速機構部９、減速機構部９と駆動力伝達部４、駆動力伝達部４と運動変換機構支持部５は、互いにケースごと連結分離可能に構成されている。さらに、軸受ケース４１に対しては、軸ケース５０が連結分離可能に構成されている。以下、電動アクチュエータ１を構成する各部の詳細な構成について説明する。
　モータ部８は、運動変換機構部３を駆動させる駆動用モータ（ＤＣモータ）１０と、駆動用モータ１０を収容するモータケース１１を主な構成とする。モータケース１１は、内部に駆動用モータ１０が収容される有底円筒状のケース本体１２と、ケース本体１２の底部１２ａから外部に突出する突出部１３とを有する。突出部１３は、ケース本体１２の内部空間と連通する孔部１３ａが形成されている。この孔部１３ａは、突出部１３の外面を覆う樹脂製の封止部材１４によって封止されている。
　駆動用モータ１０は、ケース本体１２の開口部１２ｄから内部に挿入された状態で、駆動用モータ１０の挿入方向奥側の端面がケース本体１２の底部１２ａに当接する。また、底部１２ａの中央部には嵌合孔１２ｃが形成されており、この嵌合孔１２ｃに駆動用モータ１０の挿入方向奥側の突起１０ｂが嵌合することで、突起１０ｂから突出する出力軸１０ａの後端（図１の左端部）がモータケース１１の底部１２ａと干渉するのが回避される。さらに、ケース本体１２の周壁部１２ｂの内周面は、開口部１２ｄ側から底部１２ａ側に向かってテーパ状に縮径しており、駆動用モータ１０がケース本体１２内に挿入されると駆動用モータ１０の挿入方向奥側の外周面が周壁部１２ｂの内周面に接触するように構成されている。このように、駆動用モータ１０は、ケース本体１２内に挿入された状態で、ケース本体１２の内周面との接触と嵌合孔１２ｃとの嵌合によって支持される。
　また、モータケース１１を開口部１２ｄ側から見た図４に示すように、ケース本体１２には、駆動用モータ１０を動力電源に接続するための一対のバスバー１５が取り付けられている。各バスバー１５の一端部１５ａはモータ端子１０ｃに対してかしめて接続され、他端部１５ｂはケース本体１２から外部に露出している（図２、図３参照）。この外部に露出するバスバー１５の端部１５ｂが動力電源に接続される。
　次に、減速機構部９について説明する。
　図１に示すように、減速機構部９は、駆動用モータ１０の駆動力を減速して出力する減速ギヤ機構１６と、減速ギヤ機構１６を収容する減速ギヤケース１７を主な構成とする。減速ギヤ機構１６は、複数の歯車等から成る遊星歯車減速機構１８で構成される。なお、遊星歯車減速機構１８の詳細な構成については後述する。
　減速ギヤケース１７には、遊星歯車減速機構１８を駆動用モータ１０側とは反対側から収容するための収容凹部１７ａが設けられている。また、減速ギヤケース１７には、モータ取付部材としてのモータアダプタ１９が取付可能に構成されている。モータアダプタ１９は筒状の部材で、その内周面に駆動用モータ１０の出力側（図１の右側）の突起１０ｄが挿入されて嵌合される。減速ギヤケース１７には、モータアダプタ１９が嵌合される嵌合孔１７ｂが形成されており、この嵌合孔１７ｂに対してモータアダプタ１９が駆動用モータ１０側から挿入されて取り付けられる。
　減速ギヤケース１７は、モータケース１１とこれとは反対側に配置される後述の伝達ギヤケース２９に対して嵌合可能に構成されている。減速ギヤケース１７のうち、モータケース１１側に配置される部分がモータケース１１の開口部１２ｄ側に内嵌され、伝達ギヤケース２９側に配置される部分が伝達ギヤケース２９に外嵌される。また、減速ギヤケース１７は、モータケース１１に対して嵌合された状態でモータアダプタ１９と一緒にボルト２１（図３、図６参照）によって駆動用モータ１０に締結される。減速ギヤケース１７の駆動用モータ１０側には、減速ギヤケース１７とモータケース１１とが嵌合された状態で、駆動用モータ１０から突出するモータ端子１０ｃおよびこれにかしめられたバスバー１５の端部１５ａとの干渉を回避するための凹部１７ｃが形成されている。また、モータケース１１の内周面と嵌合する減速ギヤケース１７の外周面（嵌合面）には、Ｏリング２０を装着するための装着溝１７ｄが形成されている。
　続いて、運動変換機構部３について説明する。
　運動変換機構部３は、ボールねじ２２で構成される。ボールねじ２２は、回転体としてのボールねじナット２３と、直線運動する軸部であるボールねじ軸２４と、多数のボール２５および循環部材としてのこま２６を主な構成とする。ボールねじナット２３の内周面とボールねじ軸２４の外周面にそれぞれ螺旋状溝２３ａ，２４ａが形成されている。両螺旋状溝２３ａ，２４ａの間にボール２５が充填され、こま２６が組み込まれ、これにより２列のボール２５が循環する。
　ボールねじナット２３は、駆動用モータ１０からの駆動力を受けて正方向または逆方向に回転する。一方、ボールねじ軸２４は、その後端部（図１の右端部）に設けられた回転規制部材としてのピン２７によって回転が規制されている。このため、ボールねじナット２３が回転すると、ボール２５が両螺旋状溝２３ａ，２４ａおよびこま２６に沿って循環し、ボールねじ軸２４が軸方向に進退する。なお、図１は、ボールねじ軸２４が最も図の右側へ後退した初期位置に配置された状態を示している。また、ボールねじ軸２４は、駆動用モータ１０の出力軸１０ａと平行に配置されており、駆動用モータ１０からの回転運動はボールねじ軸２４によって出力軸１０ａと平行な軸方向の直線運動に変換される。ボールねじ軸２４の前進方向の先端部（図１の左端部）が、操作対象装置を操作する操作部（アクチュエータヘッド）６として機能する。
　続いて、駆動力伝達部４について説明する。
　駆動力伝達部４は、駆動部２が有する駆動用モータ１０から運動変換機構部３であるボールねじ２２へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構２８と、伝達ギヤ機構２８を収容する伝達ギヤケース２９を主な構成とする。伝達ギヤ機構２８は、駆動側のドライブギヤ３０と、これと噛み合う被駆動側のドリブンギヤ３１とを有する。
　ドライブギヤ３０の回転中心部にはギヤボス３２が圧入嵌合されている。ドライブギヤ３０は、このギヤボス３２を介して伝達ギヤケース２９と後述の軸受ケース４１の両ケースに装着される２つの転がり軸受３３，３４によって回転可能に支持される。一方、ドリブンギヤ３１は、ボールねじナット２３の外周面に圧入嵌合され固定されている。駆動用モータ１０からの駆動力が遊星歯車減速機構１８を介してドライブギヤ３０に伝達されると、ドリブンギヤ３１とボールねじナット２３が一体的に回転し、ボールねじ軸２４が進退する。
　伝達ギヤケース２９は、内部にドライブギヤ３０およびドリブンギヤ３１が収容される収容凹部２９ａを有する。また、伝達ギヤケース２９には、ギヤボス３２を挿通するための挿通孔２９ｂが形成され、挿通孔２９ｂの内周面には、ギヤボス３２を支持する一方の転がり軸受３３が装着される軸受装着面２９ｃが形成されている。また、伝達ギヤケース２９は、減速ギヤケース１７の内周面と嵌合する環状突起２９ｄを有する。この環状突起２９ｄの外周面（嵌合面）には、Ｏリング３５を装着するための装着溝２９ｅが形成されている。また、伝達ギヤケース２９の軸受ケース４１側の面には、軸受ケース４１と嵌合する溝状の嵌合凹部２９ｆが形成されている。
　また、伝達ギヤケース２９は、ボールねじ軸２４の先端部側（図１の左側）へ突出する円筒部２９ｇを有する。この円筒部２９ｇは、伝達ギヤケース２９内にドリブンギヤ３１が収容され、これにボールねじ２２が組み付けられた状態で、ボールねじ軸２４の周囲を覆うように配置される部分である。円筒部２９ｇとボールねじ軸２４の間には、伝達ギヤケース２９内への異物侵入を防止するブーツ３６が取り付けられる。ブーツ３６は、大径端部３６ａと小径端部３６ｂとこれらを繋いで軸方向に伸縮する蛇腹部３６ｃで構成されている。大径端部３６ａが円筒部２９ｇの外周面の取付部位にブーツバンド３７によって締め付け固定され、小径端部３６ｂがボールねじ軸２４の外周面の取付部位にブーツバンド３８によって締め付け固定される。また、円筒部２９ｇには、ブーツ３６が伸縮したときに内外で通気させるための通気孔２９ｈが設けられている。また、上記モータケース１１には、ブーツ３６の周囲に配置されるブーツカバー３９が一体に設けられている。
　続いて、運動変換機構支持部５について説明する。
　運動変換機構支持部５は、運動変換機構部３であるボールねじ２２を支持する支持軸受４０と、支持軸受４０を収容する軸受ケース４１を主な構成とする。支持軸受４０は、内周面に複列の軌道面４２ａが形成された外輪４２と、外周面に複列の軌道面４３ａが形成された内輪４３と、これらの軌道面４２ａ，４３ａの間に介在する複列のボール４４、および各ボール４４を保持する図示しない保持器を主要な構成要素とする複列アンギュラ玉軸受で構成される。
　支持軸受４０は、軸受ケース４１と一体に形成されたスリーブ４５内に収容され、スリーブ４５の内周面に装着された止め輪４６で固定されている。また、支持軸受４０は、ボールねじナット２３の外周面に対して上記ドリブンギヤ３１よりもボールねじ軸２４の後端側（図１の右側）に圧入嵌合されて固定される。ボールねじナット２３の外周面に固定される支持軸受４０とドリブンギヤ３１は、ボールねじナット２３のドリブンギヤ３１側に設けられた規制突起２３ｂと、支持軸受４０側に装着された規制部材４７によって軸方向の移動が規制される。規制部材４７は、一対の半円弧状部材で構成され、これらを環状に組み合わせた状態でボールねじナット２３の外周面に装着される。さらに、ボールねじナット２３の外周面には、規制部材４７を保持する押さえ用カラー４８と、この押さえ用カラー４８の軸方向の脱落を防止する止め輪４９が装着される。
　軸受ケース４１の伝達ギヤケース２９側には、伝達ギヤケース２９の嵌合凹部２９ｆと嵌合する突条部４１ａが設けられている。また、軸受ケース４１の伝達ギヤケース２９側には、軸受ケース４１が伝達ギヤケース２９と嵌合した状態で、伝達ギヤケース２９から突出するギヤボス３２の一部が収容されるギヤボス収容部４１ｂが設けられている。このギヤボス収容部４１ｂの内周面には、ギヤボス３２を支持する転がり軸受３４を装着するための軸受装着面４１ｃが形成されている。
　軸受ケース４１の伝達ギヤケース２９側とは反対側には、ボールねじ軸２４の後端部側（図１の右端部側）を収容する有底筒状の軸ケース５０がボルト５１（図３参照）で締結可能に構成されている。軸ケース５０の軸受ケース４１との当接面には、Ｏリング５２を装着するための装着溝５０ａが形成されている。また、軸ケース５０の内周面には、ボールねじ軸２４に設けられたピン２７の両端部が挿入される案内溝５０ｂが軸方向に延在するように形成されている。ピン２７の両端部にはそれぞれガイドカラー５３が回転可能に装着されており、ボールねじ軸２４が軸方向に進退する際、ガイドカラー５３が案内溝５０ｂに沿って回転しながら移動する。
　図３に示すように、上記モータケース１１、減速ギヤケース１７、伝達ギヤケース２９、軸受ケース４１の各ケースの半径方向外側周辺には、これらを組み立て締結するためのボルト５４を挿通するボルト挿通孔１１ａ，１７ｅ，２９ｉ，４１ｄが設けられている。さらに、伝達ギヤケース２９と軸受ケース４１の両方の半径方向外側周辺には、組立てられた電動アクチュエータ１を設置場所に取付けるための貫通孔２９ｊ，４１ｅが設けられている。
　ここで、図１、図５および図６に基づき遊星歯車減速機構１８について説明する。
　図５は、図１のＡ－Ａ線で矢視した横断面図、図６は、遊星歯車減速機構１８の分解斜視図である。
　遊星歯車減速機構１８は、リングギヤ５５と、サンギヤ５６と、複数の遊星ギヤ５７と、遊星ギヤキャリア５８（図１参照）と、遊星ギヤホルダ５９（図１参照）から構成される。リングギヤ５５は、軸方向に突出する複数の凸部５５ａを有し、減速ギヤケース１７の収容凹部１７ａには凸部５５ａと同数の係合凹部１７ｆが設けられている（図１参照）。減速ギヤケース１７の係合凹部１７ｆにリングギヤ５５の凸部５５ａを位相合わせして組み込むことで、リングギヤ５５が減速ギヤケース１７に対して回り止めされて収容される。
　リングギヤ５５の中央にサンギヤ５６が配置され、サンギヤ５６には駆動用モータ１０の出力軸１０ａが圧入嵌合される。また、リングギヤ５５とサンギヤ５６との間には各遊星ギヤ５７がこれらと噛み合うように配置されている。各遊星ギヤ５７は、遊星ギヤキャリア５８と遊星ギヤホルダ５９によって回転可能に支持されている。遊星ギヤキャリア５８はその中央部に円筒部５８ａを有し、円筒部５８ａはギヤボス３２の外周面と転がり軸受３３の内周面との間に圧入嵌合されている（図１参照）。なお、他方の転がり軸受３４の内周面とギヤボス３２の外周面との間には、環状のカラー７５が装着されている。
　上記の如く構成された遊星歯車減速機構１８は、駆動用モータ１０が回転駆動すると、駆動用モータ１０の出力軸１０ａに連結されたサンギヤ５６が回転し、これに伴って各遊星ギヤ５７が自転しながらリングギヤ５５に沿って公転する。そして、この遊星ギヤ５７の公転運動により遊星ギヤキャリア５８が回転する。これにより、駆動用モータ１０の回転が減速されてドライブギヤ３０に伝達され、回転トルクが増加する。このように、遊星歯車減速機構１８を介して駆動力が伝達されることで、ボールねじ軸２４の出力が大きく得られるようになり、駆動用モータ１０の小型化を図ることが可能である。
　続いて、図１、図７および図８に基づき、ロック機構部７について説明する。図７は、軸ケース５０と、これに取り付けられるロック機構部７の分解斜視図、図８は、図１のＢ－Ｂ線で矢視した横断面図である。
　ロック機構部７は、ロック部材６０と、滑りねじナット６１と、滑りねじ軸６２と、ロック部材固定板６３と、ロック用モータ（ＤＣモータ）６４と、ばね６５を主な構成とする。ロック機構部７の組み立ては、まず、ロック部材６０を、滑りねじナット６１に対してロック部材固定板６３を介してボルト８４（図７参照）で締結する。次いで、ロック用モータ６４を、軸ケース５０に設けられたホルダ部６６内に収容し、ホルダ部６６から突出するロック用モータ６４の出力軸６４ａに滑りねじ軸６２を取り付ける。そして、滑りねじ軸６２の外周にばね６５を配置すると共に、ロック部材６０が取り付けられた滑りねじナット６１を滑りねじ軸６２に対して螺合して装着する。このようにして、ロック機構部７の組み立てが完了する。
　ホルダ部６６は、有底筒状に形成され、その底部６６ａとは反対側にキャップ６７が装着されている。ロック用モータ６４がホルダ部６６内に挿入され、キャップ６７を装着した状態で、ロック用モータ６４は、ホルダ部６６の底部６６ａとキャップ６７の内面に当接する。また、この状態で、ロック用モータ６４の出力側（図１の左側）の突起６４ｂがホルダ部６６の底部６６ａに形成された嵌合孔６６ｃに嵌合する。ロック用モータ６４の本体外周面とホルダ部６６の周壁部６６ｂの内周面はいずれも円筒形ではない同形状に形成されているため、ホルダ部６６の周壁部６６ｂ内にロック用モータ６４が挿入されることで、ロック用モータ６４の回転が規制される。このように、ホルダ部６６にロック用モータ６４が収容されることで、ホルダ部６６によってロック用モータ６４が保持され、ロック機構部７全体が保持される。また、キャップ６７には、ロック用モータ６４のモータ端子６４ｄに接続されるケーブル６８を挿通するための孔部６７ａが形成されている（図８参照）。
　軸ケース５０のホルダ部６６が設けられた部分とこれに対向する軸受ケース４１の部分には、それぞれロック機構収容凹部６６ｄ，４１ｆが形成され、軸受ケース４１側のロック機構収容凹部４１ｆには貫通孔４１ｇが形成されている。図１に示すように、軸ケース５０が軸受ケース４１に取り付けられた状態で、ロック機構収容凹部６６ｄ，４１ｆ内には、ホルダ部６６から突出するロック用モータ６４の出力軸６４ａ、滑りねじ軸６２、滑りねじナット６１、ロック部材固定板６３、ばね６５およびロック部材６０の一部が収容され、貫通孔４１ｇ内には、ロック部材６０の先端部側が挿入される。また、軸ケース５０が軸受ケース４１に取り付けられた状態では、ばね６５がホルダ部６６の底部６６ａとロック部材固定板６３との間で軸方向に圧縮され、この圧縮されたばね６５によってロック部材６０は前進する方向（図１の左側）へ常時付勢されている。
　ロック部材６０が前進する方向にはドライブギヤ３０が配置されており、ドライブギヤ３０にはロック部材６０の先端部が係合可能な係合孔３０ａが形成されている。図１のＣ－Ｃ線で矢視した横断面図である図９に示すように、係合孔３０ａは、ドライブギヤ３０の周方向に渡って複数設けられている。ロック部材６０はこれらの係合孔３０ａのうちのいずれかに係合されることで、ドライブギヤ３０の回転が規制される。また、各係合孔３０ａの入口部には傾斜面３０ｂが形成されており、この傾斜面３０ｂに沿ってロック部材６０が係合孔３０ａにスムーズに挿入される。
　軸受ケース４１には、ロック状態を検知するためのロックセンサ６９が装着されている（図８参照）。ロックセンサ６９は、板バネ等の弾性部材で構成された接触子６９ａを有しており、ロック部材６０が前進して係合孔３０ａに係合されると（ロック状態になると）、ロック部材６０が接触子６９ａを押すことで、ロック状態となったことが検知される。
　以下、ロック機構部７の動作について説明する。
　ロック用モータ６４に電力が供給されていない状態では、ロック部材６０はばね６５によって前進した位置に保持されており、ロック部材６０の先端部がドライブギヤ３０の係合孔３０ａに係合したロック状態にある。この状態から、ボールねじ軸２４の駆動を開始するために駆動用モータ１０に電力が供給されると、ロック用モータ６４にも電力が供給され、ロック用モータ６４はロック部材６０を後退させる方向に駆動する。これにより、滑りねじ軸６２が回転し、一方、滑りねじナット６１は貫通孔４１ｇに対するロック部材６０の平板状先端部の挿入によって回転が規制されているため、滑りねじ軸６２が回転すると、滑りねじナット６１がばね６５の付勢力に抗して後退し、これと一体的にロック部材６０も後退する。これにより、ロック部材６０の先端部がドライブギヤ３０の係合孔３０ａから離脱し、ロック状態が解除される。こうして、ボールねじ軸２４を駆動させている間は、ロック部材６０が後退した位置に保持され、ドライブギヤ３０がロックされない状態に保持される。
　その後、駆動用モータ１０への電力供給が遮断され、ボールねじ軸２４の駆動が停止すると、ロック用モータ６４への電力供給も遮断される。これにより、ロック部材６０を後退させておくための駆動力が生じなくなるため、ロック部材６０はばね６５によって前進する方向へ押し動かされる。そして、ロック部材６０の先端部がドライブギヤ３０の係合孔３０ａに係合することでロック状態となり、ドライブギヤ３０の回転が規制される。
　このように、ロック部材６０によってドライブギヤ３０の回転が規制されることで、ボールねじ軸２４が進退しない状態で保持される。これにより、操作対象装置側からボールねじ軸２４側へ外力が入力されたとしても、ボールねじ軸２４の位置を所定の位置に保持しておくことができる。斯かる構成は、特に位置保持が必要なアプリケーションに電動アクチュエータを適用する場合に好適である。
　本実施形態では、ロック用モータ６４を駆動させることにより、ロック部材６０を後退させるようにしているが、反対に、ロック部材６０を前進させるために、ロック用モータ６４を駆動させてもよい。また、ロック用モータ６４を正逆回転させることで、ロック部材６０を前進させたり後退させたりすることも可能である。
　本実施形態の電動アクチュエータ１には、ボールねじ軸２４のストロークを検出するためのストロークセンサ７０が搭載されている（図２、図３参照）。ストロークセンサ７０はセンサベース７１に取り付けられ、センサベース７１はモータケース１１とブーツカバー３９の間の外周面に設けられたセンサケース７６にボルト７２で締結固定されている。一方、ボールねじ軸２４のブーツ３６で覆われる部分の外周面には、センサターゲットとしての永久磁石７３が取り付けられている（図１参照）。本実施形態では、永久磁石７３は、周方向の一部で切り離された円筒状の弾性部材７４を介してボールねじ軸２４に取り付けられている。ボールねじ軸２４が進退すると、ストロークセンサ７０に対する磁石７３の位置が変化し、これに伴って変化する磁力線の向きをストロークセンサ７０によって検出することで、ボールねじ軸２４の軸方向位置を把握することができる。
　続いて、図１０に基づき、ストロークセンサ７０を用いたフィードバック制御について説明する。
　図１０に示すように、目標値が制御装置８０に送られると、制御装置８０のコントローラ８１から駆動用モータ１０に制御信号が送られる。なお、この目標値は、例えば、車両上位のＥＣＵに操作量が入力された際に、その操作量に基づいてＥＣＵが演算したストローク値である。
　制御信号を受け取った駆動用モータ１０は回転駆動を開始し、この駆動力が上記遊星歯車減速機構１８、ドライブギヤ３０、ドリブンギヤ３１、ボールねじナット２３を介してボールねじ軸２４に伝達されて、ボールねじ軸２４が前進する。これにより、ボールねじ軸２４の先端部側（アクチュエータヘッド側）に配置される操作対象装置が操作される。
　このとき、ストロークセンサ７０によってボールねじ軸２４のストローク値（軸方向位置）が検出される。ストロークセンサ７０によって検知された検出値は制御装置８０の比較部８２に送られ、検出値と上記目標値との差分が算出される。そして、検出値が目標値と一致するようになるまで、駆動用モータ１０を駆動させる。このように、ストロークセンサ７０によって検出されたストローク値がフィードバックされてボールねじ軸２４の位置が制御されることで、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。
　次に、図１１に基づき、ストロークセンサ７０に代えて圧力センサ８３を用いた場合のフィードバック制御について説明する。
　図１１に示すように、この場合は、操作対象装置に圧力センサ８３が設けられている。車両上位のＥＣＵに操作量が入力されると、ＥＣＵは要求される目標値（圧力指令値）を演算する。この目標値が制御装置８０に送られ、コントローラ８１から駆動用モータ１０に制御信号が送られると、駆動用モータ１０は回転駆動を開始する。これにより、ボールねじ軸２４が前進し、ボールねじ軸２４の先端部側（アクチュエータヘッド側）に配置される操作対象装置が加圧操作される。
　このときのボールねじ軸２４の操作圧力は、圧力センサ８３により検出され、この検出値と目標値に基づいて、上記ストロークセンサ７０を用いる場合と同様に、ボールねじ軸２４の位置がフィードバック制御される。このように、圧力センサ８３によって検出された圧力値がフィードバックされてボールねじ軸２４の位置が制御されることで、本実施形態の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。
　本実施形態の電動アクチュエータ１の構成および動作については以上の通りである。以下、本実施形態の電動アクチュエータ１に関して、小型化および設計自由度の向上に好適な構成部分について説明する。
　図１に示すように、本実施形態では、ボールねじ２２を支持する支持軸受４０が、ドリブンギヤ３１に対して片側（右側）のみに配置され、反対側（左側）にはボールねじ２２を支持する軸受は一切配置されていない。このように、支持軸受４０をドリブンギヤ３１に対して片側のみに配置することで、支持軸受４０が配置されない側においては支持軸受４０と他の構成部品との干渉を考慮しなくてもよいため、部品レイアウトの設計自由度が向上し、小型化も図れるようになる。
　具体的に、本実施形態では、支持軸受４０がドリブンギヤ３１に対して駆動部２とは反対側に配置されていることで、駆動部２をボールねじ２２に対してその軸方向と直交する方向（半径方向）に近づけて配置することができる。ここで、本実施形態とは異なり、支持軸受４０を駆動部２側に配置すると、駆動部２は支持軸受４０の外周面との干渉を回避するため、図１に示す一点鎖線αの位置よりもボールねじ２２から半径方向に離れた位置に配置されなければならない。この一点鎖線αは、図１に示す支持軸受４０の外周面を軸方向に延長させた仮想面のうち最も駆動部２側の位置を示す線であり、支持軸受４０を駆動部２側に配置した場合においても、当該支持軸受４０の外周面の最も駆動部２側の部分が配置されると想定される位置である。
　これに対し、本実施形態のように、支持軸受４０を駆動部２とは反対側に配置した場合は、支持軸受４０が駆動部２側に存在しないため、駆動部２（モータケース１１）のボールねじ２２側の外周面を、上記一点鎖線αで示す位置よりもボールねじ２２に対して半径方向に接近させて配置することができる。これにより、駆動用モータ１０とボールねじ軸２４との軸間距離が短くなるため、電動アクチュエータ１の縦方向の小型化を図れる。また、支持軸受４０が駆動部２側に配置されていないことで、その配置スペースを利用して、本実施形態のように、ブーツ３６や、ブーツカバー３９、ブーツ３６が取り付けられる円筒部２９ｇ、ストロークセンサ７０、ターゲットとなる永久磁石７３等を配置することも可能である。
　また、本実施形態では、ボールねじ２２の安定した片持ちを実現するため、支持軸受４０として複列アンギュラ玉軸受を用いている。複列アンギュラ玉軸受は、２列のボール４４が、いずれも接触角をもって外輪４２の軌道面４２ａと内輪４３の軌道面４３ａに接触しているため、ラジアル荷重に加えて、両方向のアキシャル荷重を支承でき、直線運動するボールねじ２２を安定的かつ確実に支持することができる。ここで、接触角とは、軸受中心軸に垂直な平面（ラジアル平面）と、軌道面からボールへ伝えられる力の合力の作用線（図１に示す各ボール４４の中心を通る一点鎖線）とが成す角度である。特に、本実施形態では、各ボール４４の上記作用線が半径方向外側で交差するように配置される、所謂背面合わせの構成となっているため、モーメント荷重に対しても有利である。
　本実施形態の支持軸受４０においては、ボール４４に予圧は付与されておらず、外輪４２および内輪４３の各軌道面４２ａ，４３ａとボール４４との間は正隙間となっている。また、反対に、ボール４４に予圧を付与して負隙間としてもよい。
　図１２は、本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータ１である。
　図１２に示す電動アクチュエータ１は、図１に示す電動アクチュエータ１と比べて、減速機構部９をなくして、モータ部８と駆動力伝達部４を直接連結し、軸ケース５０を、ロック機構部７を取り付けるホルダ部６６のないものに取り換えている。この場合、駆動用モータ１０の出力軸１０ａは、減速機構部９がないので、ギヤボス３２に圧入嵌合し、ギヤボス３２を支持する伝達ギヤケース２９側の転がり軸受３３は省略している。また、駆動用モータ１０が取り付けられるモータアダプタ１９は、嵌合する相手部材が減速ギヤケース１７から伝達ギヤケース２９に変わるので、相手部材の嵌合形状に合った別の形状のものに換えている。その他の構成は、図１に示す実施形態と同様である。なお、図１２に示す実施形態の電動アクチュエータ１は、駆動用モータ１０からの駆動力が減速機構部９を介さずに駆動力伝達部４に直接伝達される以外、図１に示す実施形態と基本的に同様に制御されて動作するので、制御および動作に関する説明は省略する。
　図１２に示す電動アクチュエータ１においても、図１に示す電動アクチュエータ１と同様に、支持軸受４０がドリブンギヤ３１に対して片側のみに配置されていることで、設計自由度が向上し、小型化を図れる。また、支持軸受４０として、背面合わせの複列アンギュラ玉軸受を用いることで、ボールねじ２２を安定的かつ確実に支持することができると共に、モーメント荷重に対しても有利な構成となる。
　以上のように、本発明によれば、電動アクチュエータのコンパクト化や設計自由度の向上を実現可能であるので、種々の用途、使用に対応した電動アクチュエータの設計変更が行いやすくなる。従って、本発明に係る電動アクチュエータの構成は、電動アクチュエータを、例えば、二輪車を含む自動車用の電動パーキングブレーキ機構や、電動油圧ブレーキ機構、電動シフト切替機構、電動パワーステアリングのほか、２ＷＤ／４ＷＤ電動切替機構、船外機用（船舶推進機用）の電動シフト切替機構などの用途、使用に対応させてシリーズ化し、多品種展開する際に好適である。
　上述の実施形態では、支持軸受４０として複列アンギュラ玉軸受を用いたものを例に説明したが、これに限らず、一対の単列のアンギュラ玉軸受を組み合せて使用してもよい。また、支持軸受４０としては、アンギュラ玉軸受のほかに、例えば、深溝玉軸受等を用いた他の複列軸受を適用することも可能である。このような複列軸受を用いた場合も、複列軸受によってボールねじ２２をドリブンギヤ３１に対して片側で支持することで、上記と同様に設計自由度の向上や小型化を図ることが可能である。また、支持軸受４０は、外輪４２が軸受ケース４１と一体的に構成されたものであってもよいし、内輪４３がボールねじナット２３と一体的に構成されたものであってもよい。
　上記運動変換機構部３は、ボールねじ２２に限らず、滑りねじ装置であってもよい。ただし、回転トルクを低減して、駆動用モータ１０を小型化する観点からすれば、ボールねじ２２の方が好適である。
　上記減速機構部９は、遊星歯車減速機構１８以外の減速機構でもよい。また、ドライブギヤ３０とドリブンギヤ３１との間で回転駆動を等速で伝達するようにしてもよいし、減速して伝達するようにしてもよい。
　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、請求の範囲によって示され、さらに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。
　１　　　電動アクチュエータ
　２　　　駆動部
　３　　　運動変換機構部
　４　　　駆動力伝達部
　５　　　運動変換機構支持部
　６　　　操作部
　７　　　ロック機構部
　８　　　モータ部
　９　　　減速機構部
　１０　　駆動用モータ
　１０ａ　出力軸
　２８　　伝達ギヤ機構
　３６　　ブーツ
　４０　　支持軸受
　７０　　ストロークセンサ

Claims (7)

  1. 　駆動部と、前記駆動部からの回転運動を前記駆動部の出力軸と平行な軸方向の直線運動に変換する運動変換機構部と、前記駆動部から前記運動変換機構部へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構を有する駆動力伝達部と、前記運動変換機構部を支持する複列軸受を有する運動変換機構支持部とを備え、
    　前記複列軸受は、前記伝達ギヤ機構に対して軸方向の片側に配置されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 　前記複列軸受は、前記伝達ギヤ機構に対して前記駆動部とは反対側に配置される請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記複列軸受は、複列アンギュラ玉軸受である請求項１又は２に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記複列アンギュラ玉軸受は、背面合わせである請求項３に記載の電動アクチュエータ。
  5. 　前記運動変換機構部の直線運動のストロークを検出するためのストロークセンサを備え、
    　前記ストロークセンサは、前記伝達ギヤ機構に対して前記複列軸受とは反対側に配置される請求項１から４のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
  6. 　前記運動変換機構部への異物侵入を防止するブーツを備え、
    　前記ブーツは、前記伝達ギヤ機構に対して前記複列軸受とは反対側に配置される請求項１から５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
  7. 　前記駆動部は、駆動用モータと、前記駆動用モータを収容するモータケースとを有し、
    　前記モータケースの前記運動変換機構部側の外周面は、前記複列軸受の外周面を軸方向に延長させた仮想面の位置よりも前記運動変換機構部に接近した位置に配置される請求項２に記載の電動アクチュエータ。
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