WO2017221843A1 - 電動式直動アクチュエータ - Google Patents

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WO2017221843A1
WO2017221843A1 PCT/JP2017/022385 JP2017022385W WO2017221843A1 WO 2017221843 A1 WO2017221843 A1 WO 2017221843A1 JP 2017022385 W JP2017022385 W JP 2017022385W WO 2017221843 A1 WO2017221843 A1 WO 2017221843A1
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electric
electric motor
linear motion
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唯 増田
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    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes

Definitions

  • the present invention relates to, for example, an electric linear actuator applied to an electric brake device.
  • Electric actuators and electric motors have been proposed in the following documents.
  • An electric disc brake device in which an electric motor is arranged coaxially with the linear motion part on the outer periphery of the linear motion part (Patent Document 1).
  • An electric brake device in which an electric motor is arranged on an axis parallel to the rotation axis of the linear motion mechanism and different from the rotation axis (Patent Document 2).
  • An electric brake device in which an electric motor is arranged on an axis parallel to the rotation axis of the linear motion mechanism and different from the rotation axis (Patent Document 2).
  • a 8-pole, 9-slot double stator type axial gap motor Patent Document 3).
  • an electric brake device using an electric linear actuator as described in Patent Documents 1 and 2 has a very limited space for mounting on a vehicle, and it is necessary to realize a function with as little space as possible.
  • an electric brake is required to have high-speed and high-precision brake force control.
  • an axial gap type synchronous motor as shown in Patent Document 3, for example, is known.
  • the axial gap motor generally tends to generate a large thrust force in the direction of the rotation axis due to a gap imbalance between the rotor and the stator and a magnetic circuit imbalance. For this reason, the support structure for the thrust force is complicated, and the cost may increase.
  • An object of the present invention is to provide an electric linear actuator that can save space, simplify a support structure against thrust force, and reduce costs.
  • the electric linear actuator of the present invention includes an electric motor, a linear motion mechanism that has a rotational input / output shaft and converts the rotational motion of the electric motor to the linear motion of the linear motion portion via the rotational input / output shaft,
  • An electric linear actuator having a housing for holding the linear motion mechanism, The linear motion mechanism and the electric motor are arranged side by side on the same axis serving as the axis of the rotation input / output shaft of the linear motion mechanism,
  • the electric motor includes a stator and a rotor arranged such that the direction of the magnetic poles that generate the interlinkage magnetic flux contributing to the torque is parallel to the rotation axis of the electric motor,
  • the rotary shaft of the electric motor and the rotary input / output shaft are the same member or a rotary member composed of a plurality of members connected concentrically, and the rotary member is a shaft of the rotary shaft relative to the housing. It is hold
  • the electric motor is a so-called axial gap motor including a stator and a rotor arranged such that the direction of the magnetic poles that generate the interlinkage magnetic flux that contributes to the torque is parallel to the rotation axis of the electric motor. It is. Further, the linear motion mechanism and the electric motor are arranged side by side on the same axis that is the axis of the rotation input / output shaft of the linear motion mechanism. Therefore, compared to a structure in which the electric motor and the direct acting actuator are arranged in parallel, an electric linear acting actuator that has a small amount of invalid space and can save space, and has a small moment of inertia and high response. realizable.
  • the speed reducer can be reduced, and the structure is simplified while saving space especially in the radial direction. Can be realized. Further, since the rotating member is held by the common restraining portion in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft with respect to the housing, the support structure for the thrust force can be simplified and the number of parts can be reduced. Thereby, space saving and cost reduction can be achieved.
  • the restraining portion may be provided in the middle of the axial direction between the linear motion portion and the electric motor.
  • the assembling property and the versatility such as the linear motion mechanism can be improved as compared with the conventional structure in which the electric motor and the actuator are arranged in parallel in the same housing.
  • the restraining portion may have a function of restraining the rotor and the rotation input / output shaft in the axial direction, and the restraining portion may be provided on the rotation input / output shaft.
  • the restraining portion includes an annular groove formed on the outer peripheral surface of the rotational input / output shaft, a retaining ring fitted into the annular groove, a screw portion formed on the outer peripheral surface of the rotational input / output shaft, and the screw portion. It is good also as a thing including the crimping part formed in the axial direction edge part of the said rotation input-and-output axis
  • a relative rotation preventing means for preventing the rotor and the rotation input / output shaft from rotating relative to each other in the circumferential direction may be provided.
  • torque can be transmitted from the rotor to the rotation input / output shaft.
  • the rotor and the rotation input / output shaft can be rotated integrally.
  • the structure can be simplified and space-saving compared to the conventional structure in which a speed reducer is interposed between the motor and the actuator. Can be achieved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric linear actuator according to an embodiment of the present invention. It is an expanded sectional view which shows the example of an axial restraint of the rotor of the same electric linear actuator. It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. It is sectional drawing of the electric linear actuator which concerns on other embodiment of this invention. It is an expanded sectional view which shows the modification about the example of an axial restraint of the rotor of the electric linear actuator which concerns on each embodiment of this invention. It is an expanded sectional view which shows the modification about the example of an axial restraint of the rotor of the electric linear actuator which concerns on each embodiment of this invention. It is sectional drawing which fractured
  • the electric linear actuator 1 is an actuator in which an electric motor 2 and a linear mechanism 3 are connected in series in the axial direction.
  • the electric linear actuator 1 includes an electric motor 2, a linear motion mechanism 3, and a housing 4.
  • the electric motor 2 of this example is a double stator type axial gap motor.
  • the linear motion mechanism 3 converts the rotational motion of the electric motor 2 into a linear motion.
  • the housing 4 holds the linear motion mechanism 3 and the electric motor 2. For simplification, some structures such as wiring are omitted.
  • the electric motor 2 will be described.
  • the electric motor 2 includes a so-called axial gap that includes a stator 7 and a rotor 8 that are arranged so that the direction of the magnetic flux that generates the interlinkage magnetic flux that contributes to the torque is parallel to the rotation axis of the electric motor 2. It is a type.
  • the stator 7 is held statically with respect to the housing 4.
  • the rotor 8 is statically held with respect to the rotation input / output shaft 5 of the linear motion mechanism 3, and generates a rotational torque by the interlinkage magnetic flux with the stator 7 arranged at an interval.
  • the rotor 8 is a field mechanism having torque generating surfaces on both axial surfaces of the rotor 8.
  • Each “statically” means a relationship in which the motions are generally synchronized (in other words, relatively constrained) excluding the influence of a clearance or the like.
  • An electric motor 2 is provided in a cylindrical housing 4.
  • a linear motion mechanism accommodating portion 4a that accommodates most of the linear motion mechanism 3
  • a motor accommodating portion 4b that accommodates the electric motor 2
  • the linear motion mechanism accommodating portion 4a and the motor accommodating portion 4b are partitioned.
  • a partition wall 4c is provided.
  • the motor housing portion 4 b is provided on one axial end side in the housing 4, and the linear motion mechanism housing portion 4 a is provided on the other axial end side in the housing 4.
  • the partition wall 4c is provided perpendicular to the axial direction of the rotation input / output shaft 5 and has a through hole into which the rotation input / output shaft 5 is inserted from the linear motion mechanism housing portion 4a to the motor housing portion 4b.
  • a motor cover 45 is provided that closes the opening end of the housing 4 on the side of the electric motor 2 (one end side in the axial direction) in a state where the electric motor 2 is housed in the motor housing portion 4 b of the housing 4.
  • the stator 7 is provided with a pair of excitation mechanisms 7A and 7B arranged to face both surfaces of the rotor 8 in the axial direction. Of these excitation mechanisms 7A and 7B, one on the partition 4c side is the first excitation mechanism 7A, and the other on the motor cover 45 side is the second excitation mechanism 7B.
  • the first excitation mechanism 7A includes a magnetic core 10A, a back yoke 9A, and a coil 11A.
  • the second excitation mechanism 7B has a magnetic core 10B, a back yoke 9B, and a coil 11B.
  • a back yoke 9A is provided in the motor housing 4b in the housing 4 so as to abut against the partition wall 4c.
  • a back yoke 9A is disposed on the opposite side of the first excitation mechanism 7A from the surface facing the rotor 8. It is considered that the back yoke 9A is preferably formed by using a magnetic material such as a laminated steel plate because the torque is improved (the same applies to the back yoke 9B).
  • a magnetic core 10A that protrudes in the axial direction from the back yoke 9A is provided. A plurality of the magnetic cores 10A are provided at regular intervals in the circumferential direction.
  • the magnetic core 10A is made of, for example, a laminated steel plate or a dust core.
  • a coil 11A is wound around each magnetic core 10A.
  • a back yoke 9B is provided so as to contact the motor cover 45, and a magnetic core 10B protruding in the axial direction from the back yoke 9B is provided. Is provided. A plurality of magnetic cores 10B are also provided at regular intervals in the circumferential direction, similarly to the magnetic core 10A. Other configurations of the magnetic core 10B and the coil 11B are the same as those of the magnetic core 10A and the coil 11A described above. It is considered preferable to use the magnetic core 10A and magnetic core 10B made of laminated steel plates or dust cores because the torque per unit copper loss is improved. However, an air-core coil that is effective in reducing component costs and torque fluctuation can be used without using a magnetic core.
  • the rotor 8 is a disk-shaped member having, for example, a permanent magnet 8a and a holding portion 8b that holds the permanent magnet 8a.
  • the holding part 8 b has a rotating shaft of the electric motor 2.
  • the holding portion 8b is made of, for example, a nonmagnetic material such as resin or stainless steel.
  • the stator 7 is configured as an excitation mechanism including a plurality of coils 11A and 11B
  • the rotor 8 is configured as a field mechanism using a permanent magnet 8a
  • the electric motor 2 is a permanent magnet synchronous motor. They are excellent in durability, torque density, etc. and are considered suitable for electric linear actuators.
  • the holding portion 8b of the electric motor 2 and the rotation input / output shaft 5 are a rotation member 53 composed of a plurality of members connected concentrically.
  • a rotating member 53 is held by the common restraining portion 54 with respect to the housing 4 in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft.
  • the restraining portion 54 has a function of restraining the rotor 8 and the rotation input / output shaft 5 in the axial direction and the radial direction.
  • the restraining portion 54 includes annular grooves 55 and 55 formed at both end portions of the outer peripheral surface of the rotation input / output shaft 5, retaining rings 56 and 56 fitted in the annular grooves 55, a motor spacer 57, and a radial A bearing 35 (FIG. 1) and a bearing case 32 (FIG. 1) are provided. Accordingly, the right end of the restraining portion 54 is a position that is present on the rightmost side of the motor spacer 57, the radial bearing 35, the bearing case 32, and the like.
  • the axial gap motor according to this embodiment is known to easily generate a strong thrust force as compared with a radial gap motor having a radial magnetic pole of a rotating shaft.
  • the thrust force generated in the rotor 8 of the axial gap motor of the embodiment the thrust force generated in one axial direction (left direction in FIG. 1) is transmitted to the linear motion mechanism 3 through the retaining rings 56 and 56. Then, the housing 4 is restrained by a thrust bearing 34 described later.
  • the thrust force generated in the other axial direction (the right direction in FIG. 1) is transmitted as the thrust force of the radial bearings 35 and 35 through the motor spacer 57 and is held by the bearing case 32 against the housing 4. .
  • a motor spacer 57 is fitted to the outer peripheral surface of the through hole of the partition wall 4c and the tip portion inserted into the motor accommodating portion 4b.
  • the motor spacer 57 is disposed at an axial position between the one retaining ring 56 in the axial direction and the radial bearing 35 on the left side in FIG. 1, and the thrust force generated in the right direction in FIG. 35.
  • the annular grooves 55, 55, the retaining rings 56, 56, the motor spacer 57, the radial bearing 35, and the bearing case 32 serve as the “axially” restraining portion 54 that restrains the rotating member 53 in the axial direction with respect to the housing 4. Equivalent to.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • a relative rotation preventing means 58 for preventing the rotor 8 and the rotation input / output shaft 5 from rotating relative to each other in the circumferential direction.
  • the relative rotation preventing means 58 includes, for example, a flat contact portion 59 formed in parallel to each other at 180 ° opposite positions on the inner peripheral surface of the rotor 8 (the inner surface of the hole through which the rotation input / output shaft 5 passes), A flat contacted portion 60 formed on the outer peripheral surface of the output shaft 5 and coupled to the flat contact portion 59.
  • the flat contact portion 59 and the flat contacted portion 60 have, for example, a two-sided width formed by a two-sided width cutting process.
  • the relative rotation preventing means 58 is not limited to the configuration with a two-sided width, and may be configured with, for example, a flat contact portion and a flat contacted portion formed by D-cut processing.
  • the relative rotation preventing means 58 includes a fitting surface formed by spline processing or serration processing on a surface where the rotor 8 and the rotation input / output shaft 5 are coupled to each other, a screw processing surface formed by screw processing, and the like. May be provided.
  • the linear motion mechanism 3 will be described. As shown in FIG. 1, most of the linear motion mechanism 3 is incorporated in the linear motion mechanism housing portion 4 a in the housing 4. The linear motion mechanism 3 applies a braking force to a brake rotor described later by the output of the electric motor 2.
  • This linear motion mechanism 3 has a linear motion portion 6, and converts the rotational motion of the electric motor 2 to the linear motion of the linear motion portion 6 via the rotation input / output shaft 5.
  • the linear motion mechanism 3 includes a rotational input / output shaft 5 that is rotationally driven by the electric motor 2 and a conversion mechanism unit 31 that converts the rotational motion of the rotational input / output shaft 5 into a linear motion.
  • the conversion mechanism portion 31 includes a linear motion portion 6, a bearing case 32, a back plate 33 that is an annular thrust plate, and a thrust bearing 34 that holds a reaction force against an axial load associated with the linear motion of the linear motion portion 6. And a radial bearing 35, a carrier 36, slide bearings 37 and 38, and a planetary roller 39.
  • a cylindrical linear motion portion 6 is supported on the inner peripheral surface of the linear motion mechanism accommodating portion 4a so as to be prevented from rotating and movable in the axial direction.
  • a spiral protrusion that protrudes inward in the radial direction and is formed in a spiral shape is provided.
  • a plurality of planetary rollers 39 are engaged with the spiral protrusions.
  • a bearing case 32 is provided on one end side in the axial direction of the linear motion portion 6 in the linear motion mechanism accommodating portion 4a.
  • the bearing case 32 includes a cylindrical boss portion 32a, a flange portion 32b extending radially outward from the boss portion 32a, and an outer cylinder portion 32c connected to the outer diameter side end of the flange portion 32b.
  • hub part 32a are integrally formed.
  • the outer peripheral surface of the outer cylinder part 32c is being fixed to the inner peripheral surface of the linear motion mechanism accommodating part 4a, for example using shrink fitting or welding.
  • one end surface of the flange portion 32b in the axial direction is in contact with the partition wall 4c.
  • the method of fixing the bearing case 32 to the housing 4 is not limited to the above-described shrink fitting or welding.
  • an annular groove is formed on the inner peripheral surface of the linear motion mechanism accommodating portion 4a of the housing 4.
  • the bearing case 32 may be fixed to the housing 4 using a retaining ring or the like in the annular groove. After the bearing case 32 is fixed to the housing 4, a radial bearing 35 is fitted to the bearing case 32 and the rotary input / output shaft 5 is fitted to the radial bearing 35 as will be described later.
  • the rotating member 53 is held and restrained in the radial direction by the radial bearing 35 and the bearing case 32 with respect to the housing 4.
  • the radial bearing 35 and the bearing case 32 correspond to a radial restraint 54 that restrains the rotating member 53 in the “radial direction” with respect to the housing 4.
  • a “radial bearing 35 and a bearing case 32” that are the constraining portions 54 common to the “axial direction” and the “radial direction” are provided in the middle of the linear motion portion 6 and the electric motor 2 in the axial direction.
  • a plurality of (in this example, two) radial bearings 35 are fitted into the boss portions 32a of the bearing case 32, and the radial input / output shafts are positioned on the radial bearings 35 at positions opposite to the mating positions. 5 is fitted.
  • the rotation input / output shaft 5 is rotatably supported by the bearing case 32 via a plurality of radial bearings 35.
  • a bearing capable of holding a radial load and an axial load is applied to each radial bearing 35.
  • the radial bearing 35 and the thrust bearing 34 exert a predetermined restraining force on the bearing case 32.
  • a needle roller bearing is used as the thrust bearing 34 and a slide bearing is used as the radial bearing 35, but the present invention is not limited to this example.
  • the thrust bearing 34 for example, an arbitrary structure such as a ball bearing, a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, or a sliding bearing can be used as appropriate.
  • the radial bearing 35 for example, a bearing such as a flange bearing with a flange or a ball bearing, which can hold a radial load and an axial load, can be used as appropriate.
  • a carrier 36 that can rotate around the rotation input / output shaft 5 is provided on the inner periphery of the linear motion portion 6.
  • the carrier 36 is rotatably supported on the rotation input / output shaft 5 by slide bearings 37 and 38 fitted between the rotation input / output shaft 5.
  • slide bearings 37 and 38 fitted between the rotation input / output shaft 5.
  • the axial positions of the carrier 36 and the rotation input / output shaft 5 are constrained by a retaining ring 56 at the tip portion in the axial direction.
  • the carrier 36 is provided with a plurality of roller shafts 41 at intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of shaft insertion holes are formed at both ends of the carrier 36 in the axial direction.
  • Each shaft insertion hole is composed of a long hole extending a predetermined distance in the radial direction. Both axial ends of each roller shaft 41 are inserted into each shaft insertion hole, and these roller shafts 41 are supported so as to be movable in the radial direction within the range of each shaft insertion hole.
  • the elastic rings 42 that urge the roller shafts 41 radially inward are spanned at both axial ends of the plurality of roller shafts 41.
  • the planetary roller 39 is rotatably supported on each roller shaft 41. On the outer peripheral surface of each planetary roller 39, a circumferential groove or a spiral groove that meshes with the spiral protrusion of the linear motion portion 6 is formed. Each planetary roller 39 is interposed between the outer peripheral surface of the rotation input / output shaft 5 and the inner peripheral surface of the linear motion portion 6. Each planetary roller 39 is pressed against the outer peripheral surface of the rotation input / output shaft 5 by the urging force of the elastic ring 42. When the rotation input / output shaft 5 is rotated by the electric motor 2, each planetary roller 39 in contact with the outer peripheral surface of the rotation input / output shaft 5 is rotated by contact friction.
  • the electric motor 2 is a so-called axial gap motor, and the linear motion mechanism 3 and the electric motor 2 are connected to the axis of the rotation input / output shaft 5 of the linear motion mechanism 3.
  • the ineffective space is small and the space can be saved, and the inertia moment is small and the response is high.
  • a simple electric linear actuator can be realized.
  • the rotating member 53 is composed of a plurality of members in which the holding portion 8b of the electric motor 2 and the rotation input / output shaft 5 are concentrically connected, the speed reducer can be reduced, and the structure is simplified while particularly saving space in the radial direction. Can be realized. Further, the rotating member 53 is held by the “radial bearing 35 and the bearing case 32” which are the constraining portions 54 common to the housing 4 in the axial direction and the radial direction. In other words, the “radial bearing 35 and the bearing case 32” are also used as the axial and radial restraint portions 54. For this reason, the support structure with respect to the thrust force can be simplified and the number of parts can be reduced. Thereby, space saving and cost reduction can be achieved.
  • the radial bearing 35 and the bearing case 32 are provided in the axial direction between the linear motion portion 6 and the electric motor 2, for example, the electric motor and the actuator are arranged in parallel in the same housing.
  • the improvement of versatility such as an assembly property improvement and the linear_motion
  • the relative rotation preventing means 58 is provided, it is possible to transmit torque from the rotor 8 to the rotation input / output shaft 5. Further, the rotor 8 and the rotation input / output shaft 5 can be rotated integrally, for example, the structure can be simplified as compared with the conventional structure in which a speed reducer is interposed between the motor and the actuator, Space can be saved.
  • the rotor 8 can be mounted in a space-saving manner by using a permanent magnet 8a penetrating in the axial direction.
  • a back yoke (not shown) made of a magnetic material is provided in the middle. It is also possible to have a structure in which magnets (not shown) are attached to both sides of the back yoke in the axial direction. In this case, heat resistance can be improved.
  • the electric motor 2 includes a stator 7 provided with a coil 11 that generates a linkage magnetic flux that penetrates through both surfaces in the rotational axis direction and contributes to torque, and generates a linkage flux on one side on both sides in the axial direction of the stator 7. And rotors 8 and 8 having surfaces.
  • Each rotor 8 includes a permanent magnet 8a, a holding portion 8b for holding the permanent magnet 8a, and a back yoke 8c.
  • a retaining ring 56, a collar 15, and a motor spacer 57 are sequentially provided on the outer peripheral surface of the distal end portion of the rotation input / output shaft 5 from the distal end side.
  • One rotor 8 is positioned and fixed in the axial direction between the retaining ring 56 and the collar 15.
  • the other rotor 8 is positioned and fixed in the axial direction between the collar 15 and the motor spacer 57.
  • the retaining ring 56, the collar 15, and the motor spacer 57 define a gap (gap) width between the stator 7 and each rotor 8.
  • the stator 7 is disposed, for example, inside the motor housing portion 4b and is disposed so as to contact the motor housing portion 4b.
  • Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.
  • the electric linear actuator 1 having the double rotor structure axial gap motor described above can also save space, simplify the support structure for the thrust force, and reduce the cost. If the back yoke 8c is formed using a magnetic material, it is considered preferable because the heat resistance is improved. In addition, the same operational effects as those of the above-described embodiment are obtained.
  • the stator 7 has a shape penetrating in the axial direction as shown in FIG. 4, and a back yoke (not shown) made of a magnetic material is disposed in the middle, and coils (not shown) are attached to both sides of the back yoke. It can also be set as the shape to match. When this structure is used, high torque can be realized with relatively low power consumption.
  • a threaded portion 61 and a nut 62 may be applied to restrain the rotor 8 in the rotational axis direction, instead of the annular groove 55 and the retaining ring 56 in FIG.
  • a screw portion 61 is formed on the outer peripheral surface of the rotary input / output shaft 5, and a nut 62 is screwed to the screw portion 61.
  • the rotor 8 is positioned and fixed between the seat surface of the nut 62 and the motor spacer 57 in the axial direction.
  • the above-described inner peripheral surface of the rotor 8 and the outer peripheral surface of the rotation input / output shaft 5 may be screw-engaged or may be a fitting that is not screw-coupled.
  • a structure without the nut 62 may be used.
  • a caulking portion 63 may be applied to restrain the rotor 8 in the rotation axis direction, instead of the annular groove 55 and the retaining ring 56 in FIG.
  • a caulking portion 63 is formed at the axial end of the rotation input / output shaft 5.
  • a caulking portion 63 is formed by caulking the axial end of the rotation input / output shaft 5.
  • the support structure for the thrust force can be simplified and the number of parts can be reduced as compared with the configurations of FIGS. 2 and 5A.
  • a single type axial gap motor in which each of the stator and the rotor has an interlinkage magnetic flux generating surface only on one side can be configured. This configuration is suitable for constructing a more space-saving actuator when the required motor torque is relatively small.
  • FIG. 6 is a partially broken cross-sectional view of the electric brake device including any one of the electric linear actuators 1 described above.
  • the electric brake device includes any one of the electric linear actuator 1 described above, a brake rotor 44 that is a rotating member that rotates integrally with a wheel, and a friction pad that generates a braking force in contact with the brake rotor 44 ( Frictional material) 43 and a control device (not shown) for controlling the electric linear actuator 1.
  • the vehicle is provided with calipers 51 so as to surround the outer peripheral side portion of the brake rotor 44.
  • the caliper 51 is provided integrally with the housing 4 of the electric linear actuator 1.
  • a claw 52 is provided at the end of the caliper 51 on the outboard side.
  • the claw portion 52 faces the side surface of the brake rotor 44 on the outboard side in the axial direction.
  • the claw portion 52 supports the friction pad 43 on the outboard side.
  • the inboard friction pad 43 is supported on the outboard side end of the linear motion portion 6 of the linear motion mechanism 3.
  • the friction pad 43 faces the side surface on the inboard side of the brake rotor 44 in the axial direction.
  • the electric linear actuator 1 drives the friction pad 43 to contact or separate from the brake rotor 44.
  • a mount (not shown) is supported by a knuckle (not shown) in the vehicle.
  • a pair of pin support pieces (not shown) are provided at both longitudinal ends of the mount.
  • a slide pin (not shown) extending parallel to the axial direction is provided at each end portion of the pin support pieces.
  • a caliper 51 is supported by these slide pins so as to be slidable in the axial direction.
  • the control device controls the rotation of the electric motor of the electric linear actuator 1 according to the amount of operation of a brake pedal (not shown).
  • a brake pedal (not shown).
  • the friction pad 43 on the inboard side contacts the brake rotor 44 by driving the electric linear actuator 1 and presses the brake rotor 44 in the axial direction.
  • the caliper 51 slides to the inboard side by the reaction force of the pressing force.
  • the friction pad 43 on the outboard side supported by the claw portion 52 of the caliper 51 contacts the brake rotor 44.
  • a braking force is applied to the brake rotor 44 by strongly holding the brake rotor 44 from both sides in the axial direction by the friction pads 43 on the outboard side and the inboard side.
  • the electric linear actuator 1 can save space, the electric brake device can be mounted on a vehicle in which the space for mounting the electric linear actuator 1 is extremely limited. Therefore, the versatility of the electric brake device can be enhanced, and the electric brake device can be mounted on various vehicles. In addition, since the electric linear actuator 1 can simplify the support structure against the thrust force and reduce the cost, the cost of the entire electric brake device can be reduced.
  • the holding part 8b of the electric motor 2 and the rotation input / output shaft 5 may be a rotating member made of the same member. It is considered that the rotor is preferable when the permanent magnet is held by a holding portion made of a non-magnetic material, with less loss, but the permanent magnet can also be held by a holding portion made of a magnetic material.
  • the rotor may have a structure in which a single magnet magnetized on a plurality of axial magnetic poles is directly fixed to the rotation input / output shaft without using a holding portion.
  • the rotary input / output shaft can be formed in a stepped shape having different outer diameters depending on the axial position.
  • the electric motor may be configured as a DC motor using a permanent magnet as a stator and a coil and a brush as a rotor, or an iron core having a shape in which the stator inductance changes as the rotor rotates.
  • the structure of the reluctance motor using can also be taken.
  • various screw mechanisms such as a ball screw, a mechanism using an inclination of a ball ramp, etc. can be used in addition to the planetary roller.
  • the components necessary for the application of the electric linear actuator such as a sensor and thermistor for detecting the motor angle, and wiring components for each electrical system, are appropriately provided. It is also possible to apply the electric linear actuator of each embodiment to, for example, a press device other than the electric brake device.

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Abstract

省スペース化を図ると共に、スラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができる電動式直動アクチュエータを提供する。この電動式直動アクチュエータ(1)は、電動モータ(2)と、直動機構(3)と、ハウジング(4)とを備える。直動機構(3)と電動モータ(2)とが、直動機構(3)の回転入出力軸(5)の軸心となる同一の軸心上に並んで配置される。電動モータ(2)は、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、電動モータ(2)における回転軸と平行となるように配置された固定子(7)および回転子(8)を備える。電動モータ(2)の回転軸と回転入出力軸(5)とが同心に連結される複数の部材から成る回転部材(53)である。ハウジング(4)に対して回転部材(53)が、前記回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部(54)によって保持されている。

Description

電動式直動アクチュエータ 関連出願
　本出願は、２０１６年６月２２日出願の特願２０１６－１２３１３８の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、例えば、電動ブレーキ装置に適用される電動式直動アクチュエータに関する。
　電動アクチュエータおよび電動モータが、以下の文献に提案されている。
　１．直動部の外周に、この直動部と同軸に電動モータを配置した電動ディスクブレーキ装置（特許文献１）。
　２．電動モータを直動機構の回転軸と平行で該回転軸と異なる軸に配置した電動ブレーキ装置（特許文献２）。
　３．８極９スロットのダブルステータ式のアキシアルギャップモータ（特許文献３）。
特開２００３－２４７５７６号公報 特開２０１０－２７０７８８号公報 特開２００８－１７２８８４号公報
　特許文献１～２に記載のような電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置は、一般に車両への搭載スペースが極めて限られており、可能な限り省スペースで機能を実現する必要がある。また、例えばアンチロックブレーキシステム（Antilock Brake System：略称ＡＢＳ）に代表される車輪速制御等において、電動ブレーキは、高速・高精度なブレーキ力制御が求められる。
　例えば特許文献１のような、アクチュエータの外周に電動モータを配置する構造では、電動モータのロータ径が大きくなるため、慣性モーメントが増大し、応答性および制御精度を損なう場合がある。あるいは、ロータの回転に必要な運動エネルギーは慣性モーメントに比例するため、高速な応答を実現するために瞬時最大の消費電力が増大し、電力を供給する電源装置のコストが高くなる可能性がある。また、例えば電動ディスクブレーキ装置のように、アクチュエータの加圧対象物が摩擦パッドのように極めて高温になる場合、電動モータが熱源に近いため、耐久性が問題となる可能性がある。
　例えば特許文献２のような、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する場合、一般に電動モータおよび直動アクチュエータの外観は円筒形状となることが多く、二つの円筒が隣接するため、隙間に一定量のデッドスペースが生じてしまう可能性がある。また電動モータと直動アクチュエータとの間に平行歯車のような連結機構が要求スペックによらず必要となり、コスト増となる可能性がある。その他、電動モータと直動アクチュエータそれぞれに支持構造が必要となるため、スペースおよびコストが問題になる場合がある。
　省スペースで高トルクを実現するモータ構造として、例えば特許文献３に示すようなアキシアルギャップ式同期モータが知られている。しかしながら、アキシアルギャップモータは一般にロータとステータ間のギャップ不均衡および磁気回路の不均衡などにより、回転軸方向に大きなスラスト力が発生し易い。このため、前記スラスト力に対する支持構造が複雑になり、コストが増加する場合がある。
　この発明の目的は、省スペース化を図ると共に、スラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができる電動式直動アクチュエータを提供することである。
　この発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、回転入出力軸を有し該回転入出力軸を介してこの電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、を備える電動式直動アクチュエータであって、
　前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置され、
　前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、
　前記電動モータの前記回転軸と前記回転入出力軸とが同一の部材または同心に連結される複数の部材から成る回転部材であり、前記ハウジングに対して前記回転部材が、前記回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部によって保持されている。
　この構成によると、電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備えるいわゆるアキシアルギャップモータである。さらに直動機構と電動モータとが、直動機構の回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。このため、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する構造等に比べて、無効なスペースが少なく省スペース化を図ることができ、且つ、慣性モーメントが小さく高応答な電動式直動アクチュエータを実現できる。
　回転部材が電動モータの回転軸と回転入出力軸とが同一の部材または同心に連結される複数の部材から成るため、減速機を削減可能となり特に径方向の省スペース化を図りつつ構造を簡素化することが可能となる。さらにハウジングに対して回転部材が、回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部によって保持されているため、スラスト力に対する支持構造を簡素化し部品点数の低減を図ることができる。これにより省スペース化およびコスト低減を図ることができる。
　前記拘束部が、前記直動部と前記電動モータとの前記軸方向の中間に設けられても良い。この場合、例えば、同一のハウジング内に電動モータおよびアクチュエータを平行に配置する従来構造などと比べて、組立性の向上および直動機構などの汎用性の向上を図ることができる。
　前記拘束部は、前記回転子と前記回転入出力軸とを前記軸方向に拘束する機能を有し、前記拘束部が前記回転入出力軸に設けられていても良い。この場合、前記拘束部は、前記回転入出力軸の外周面に形成された環状溝とこの環状溝に嵌り込む止め輪、前記回転入出力軸の外周面に形成されたねじ部とこのねじ部に螺合されたナット、または、前記回転入出力軸の軸方向端部に形成された加締部を含むものとしても良い。これにより、スラスト力に対する支持構造をより確実に簡素化し得る。
　前記回転子と前記回転入出力軸とが円周方向に相対回転することを阻止する相対回転阻止手段を備えても良い。この場合、回転子から回転入出力軸へのトルク伝達を可能とし得る。また、回転子と回転入出力軸とを一体に回転させることができ、例えば、モータとアクチュエータとの間に減速機を介在させた従来構造よりも、構造を簡素化することができ、省スペース化を図ることができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態に係る電動式直動アクチュエータの断面図である。 同電動式直動アクチュエータの回転子の軸方向の拘束例を示す拡大断面図である。 図２のIII-III線断面図である。 この発明の他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの断面図である。 この発明の各実施形態に係る電動式直動アクチュエータの回転子の軸方向の拘束例についてその変形例を示す拡大断面図である。 この発明の各実施形態に係る電動式直動アクチュエータの回転子の軸方向の拘束例についてその変形例を示す拡大断面図である。 いずれかの電動式直動アクチュエータを備えた電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。
　この発明の一実施形態に係る電動式直動アクチュエータを図１ないし図３と共に説明する。この電動式直動アクチュエータは、例えば、車両に搭載される電動ブレーキ装置（後述する）に適用される。図１に示すように、この電動式直動アクチュエータ１は、電動モータ２と、直動機構３とを軸方向に直列に接続したアクチュエータである。この電動式直動アクチュエータ１は、電動モータ２と、直動機構３と、ハウジング４とを備える。この例の電動モータ２は、ダブルステータ型のアキシアルギャップモータである。直動機構３は、電動モータ２の回転運動を直進運動に変換する。ハウジング４は、直動機構３および電動モータ２を保持する。なお、簡略化のため配線等の一部構造は省略している。
　電動モータ２について説明する。電動モータ２は、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、この電動モータ２における回転軸と平行となるように配置された固定子７および回転子８を備えた、いわゆるアキシアルギャップ型である。固定子７は、ハウジング４に対して静的に保持される。回転子８は、直動機構３の回転入出力軸５に対して静的に保持され、間隔を隔てて配置された固定子７との鎖交磁束により回転トルクを発生する。回転子８は、この回転子８の軸方向の両面にそれぞれトルク発生面を有する界磁機構である。前記各「静的に」とは、すきま等の影響を除いて概ね運動が同期する（換言すれば、相対的に拘束された）関係を意味する。
　円筒形状のハウジング４内に、電動モータ２が設けられている。ハウジング４内には、直動機構３の大部分を収容する直動機構収容部４ａと、電動モータ２を収容するモータ収容部４ｂと、これら直動機構収容部４ａ，モータ収容部４ｂを仕切る隔壁４ｃとが設けられている。モータ収容部４ｂは、ハウジング４内における軸方向一端側に設けられ、直動機構収容部４ａは、ハウジング４内における軸方向他端側に設けられている。
　隔壁４ｃは、回転入出力軸５の軸方向に対して垂直に設けられ、直動機構収容部４ａからモータ収容部４ｂへ回転入出力軸５が挿入される貫通孔が形成されている。ハウジング４のモータ収容部４ｂに電動モータ２が収容された状態で、ハウジング４における電動モータ２側（前記軸方向一端側）の開口端を塞ぐモータカバー４５が設けられている。
　固定子７は、回転子８の軸方向の両面にそれぞれ対向して配置される一対の励磁機構７Ａ，７Ｂを備えている。これら励磁機構７Ａ，７Ｂのうち、隔壁４ｃ側に在る一方を第１の励磁機構７Ａ、モータカバー４５側に在る他方を第２の励磁機構７Ｂとする。第１の励磁機構７Ａは、磁性体コア１０Ａ、バックヨーク９Ａ、およびコイル１１Ａを有する。第２の励磁機構７Ｂは、磁性体コア１０Ｂ、バックヨーク９Ｂ、およびコイル１１Ｂを有する。
　第１の励磁機構７Ａについて説明すると、ハウジング４内のモータ収容部４ｂにおいて、隔壁４ｃに当接するようにバックヨーク９Ａが設けられている。第１の励磁機構７Ａの回転子８との対向面とは反対側に、バックヨーク９Ａが配置されている。このバックヨーク９Ａは、積層鋼板などの磁性体を用いて形成すると、トルクが向上し好適と考えられる（バックヨーク９Ｂについても同じである）。このバックヨーク９Ａから軸方向に突出する磁性体コア１０Ａが設けられている。この磁性体コア１０Ａは、円周方向一定間隔おきに複数設けられている。磁性体コア１０Ａは、例えば、積層鋼板または圧粉磁心等から成る。各磁性体コア１０Ａにコイル１１Ａがそれぞれ巻回されている。
　第２の励磁機構７Ｂについて説明すると、ハウジング４内のモータ収容部４ｂにおいて、モータカバー４５に当接するようにバックヨーク９Ｂが設けられ、このバックヨーク９Ｂから軸方向に突出する磁性体コア１０Ｂが設けられている。この磁性体コア１０Ｂも、磁性体コア１０Ａと同様に円周方向一定間隔おきに複数設けられている。磁性体コア１０Ｂおよびコイル１１Ｂのその他の構成は、前述の磁性体コア１０Ａおよびコイル１１Ａと同様の構成である。積層鋼板または圧粉磁心等から成る磁性体コア１０Ａ，磁性体コア１０Ｂを用いると、単位銅損あたりのトルクが向上するため好適と考えられる。但し、磁性体コアを用いず、部品コストの低減およびトルク変動の低減に効果がある空芯コイルにすることもできる。
　回転子８は、例えば、永久磁石８ａと、この永久磁石８ａを保持する保持部８ｂとを有する円板状の部材である。保持部８ｂは、この電動モータ２の回転軸を有する。この保持部８ｂは、例えば、樹脂またはステンレス鋼等の非磁性材料から成る。前述のように、固定子７は複数のコイル１１Ａ，１１Ｂを含む励磁機構として構成し、回転子８は永久磁石８ａを用いた界磁機構として構成し、電動モータ２を永久磁石同期電動機とすると、耐久性、トルク密度、等に優れ、電動式直動アクチュエータに好適と考えられる。
　また電動モータ２の保持部８ｂと回転入出力軸５とは、同心に連結される複数の部材から成る回転部材５３である。ハウジング４に対して回転部材５３が前記回転軸における軸方向および径方向について共通の拘束部５４によって保持されている。
　図２に示すように、拘束部５４は、回転子８と回転入出力軸５とを軸方向および径方向に拘束する機能を有する。この拘束部５４は、回転入出力軸５の外周面の両端部分に形成された環状溝５５，５５と、各環状溝５５にそれぞれ嵌り込む止め輪５６，５６と、モータ間座５７と、ラジアル軸受３５（図１）と、軸受ケース３２（図１）とを有する。よって、拘束部５４の右方端は、こうしたモータ間座５７、ラジアル軸受３５、または軸受ケース３２等のうちの最も右側に存在する位置である。
　この実施形態に係るアキシアルギャップモータは、回転軸の径方向の磁極を有するラジアルギャップモータと比較して、強力なスラスト力が発生し易いことで知られている。実施形態のアキシアルギャップモータの回転子８に発生するスラスト力について、軸方向一方（図１の左方向）に発生するスラスト力は、前記止め輪５６，５６を介して、直動機構３に伝達され、後述のスラスト軸受３４によってハウジング４に対して拘束される。これに対して軸方向他方（図１の右方向）に発生するスラスト力は、モータ間座５７を通じてラジアル軸受３５，３５のスラスト力として伝達され、軸受ケース３２によってハウジング４に対して保持される。
　回転入出力軸５のうち、隔壁４ｃの前記貫通孔およびモータ収容部４ｂに挿入されている先端部分の外周面に、モータ間座５７が嵌合されている。このモータ間座５７は、軸方向一方の止め輪５６と図１左側のラジアル軸受３５との間の軸方向位置に配置され、前述のように図１の右方向に発生するスラスト力をラジアル軸受３５に伝達する。環状溝５５，５５、止め輪５６，５６、モータ間座５７、ラジアル軸受３５、および軸受ケース３２が、ハウジング４に対して回転部材５３を軸方向に拘束する「軸方向」の拘束部５４に相当する。
　図３は、図２のIII-III線断面図である。図２および図３に示すように、回転子８と回転入出力軸５とがそれらの間で円周方向に相対回転することを阻止する相対回転阻止手段５８が設けられている。この相対回転阻止手段５８は、例えば、回転子８の内周面（回転入出力軸５が貫通する孔の内面）の１８０度対向位置に互いに平行に形成された平面接触部５９と、回転入出力軸５の外周面に形成され平面接触部５９に結合される平面被接触部６０とを有する。これら平面接触部５９，平面被接触部６０は、例えば、二面幅カット加工により形成される二面幅である。
　相対回転阻止手段５８は、二面幅での構成だけに限定されるものではなく、例えば、Ｄカット加工により形成される平面接触部および平面被接触部で構成されても良い。その他、相対回転阻止手段５８は、回転子８と回転入出力軸５とが互いに結合される面に、スプライン加工またはセレーション加工により形成される嵌合面、ねじ加工により形成される螺子加工面等が設けられても良い。
　直動機構３について説明する。図１に示すように、ハウジング４内における直動機構収容部４ａに、直動機構３の大部分が組み込まれている。直動機構３は、電動モータ２の出力により、後述するブレーキロータに対して制動力を負荷する。この直動機構３は、直動部６を有し、回転入出力軸５を介して電動モータ２の回転運動を直動部６の直進運動に変換する。
　直動機構３は、電動モータ２により回転駆動される回転入出力軸５と、この回転入出力軸５の回転運動を直進運動に変換する変換機構部３１とを有する。変換機構部３１は、直動部６と、軸受ケース３２と、環状のスラスト板であるバックプレート３３と、直動部６の直進運動に伴う軸方向の荷重に対する反作用力を保持するスラスト軸受３４と、ラジアル軸受３５と、キャリア３６と、すべり軸受３７，３８と、遊星ローラ３９とを有する。
　直動機構収容部４ａの内周面に、円筒状の直動部６が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。直動部６の内周面には、径方向内方に突出し螺旋状に形成された螺旋突起が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ３９が噛合している。
　直動機構収容部４ａにおける直動部６の軸方向一端側に、軸受ケース３２が設けられている。この軸受ケース３２は、円筒状のボス部３２ａと、このボス部３２ａから径方向外方に延びるフランジ部３２ｂと、このフランジ部３２ｂの外径側端に繋がる外筒部３２ｃとを有する。これら外筒部３２ｃ、フランジ部３２ｂ、およびボス部３２ａは一体に形成されている。直動機構収容部４ａの内周面に、外筒部３２ｃの外周面が、例えば焼嵌めまたは溶接等を用いて固定されている。これと共に、隔壁４ｃにフランジ部３２ｂの軸方向一端面が当接されている。
　なおハウジング４に対する軸受ケース３２の固定方法は、前記の焼嵌めまたは溶接だけに限定されるものではなく、図示しないが、例えば、ハウジング４の直動機構収容部４ａの内周面に環状溝を設け、この環状溝に止め輪等を用いて軸受ケース３２をハウジング４に固定しても良い。ハウジング４に軸受ケース３２が固定されたうえで、後述するように軸受ケース３２にラジアル軸受３５が嵌合され、さらにラジアル軸受３５に回転入出力軸５が嵌合されている。
　したがって、ハウジング４に対して、回転部材５３が、ラジアル軸受３５および軸受ケース３２によって前記径方向に保持され拘束される。ラジアル軸受３５および軸受ケース３２が、ハウジング４に対して回転部材５３を「径方向」に拘束する径方向の拘束部５４に相当する。「軸方向」および「径方向」について共通の拘束部５４である「ラジアル軸受３５および軸受ケース３２」が、直動部６と電動モータ２との軸方向の中間に設けられる。
　軸受ケース３２におけるボス部３２ａ内に複数（この例では二つ）のラジアル軸受３５が嵌合され、さらにこれらラジアル軸受３５には、該篏合位置とは反対側の位置において、回転入出力軸５が嵌合されている。回転入出力軸５は、軸受ケース３２に複数のラジアル軸受３５を介して回転自在に支持される。各ラジアル軸受３５には、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を保持可能な軸受が適用される。ラジアル軸受３５およびスラスト軸受３４は、軸受ケース３２に対して所定の拘束力を発揮する。
　この実施形態では、スラスト軸受３４として針状ころ軸受、ラジアル軸受３５としてすべり軸受を用いているが、この例に限定されるものではない。スラスト軸受３４として、例えば、玉軸受、円筒ころ軸受、テーパころ軸受、すべり軸受等、任意の構造を適宜用いることができる。ラジアル軸受３５として、例えば、フランジ付のすべり軸受または玉軸受等の軸受であって、ラジアル荷重およびアキシアル荷重を保持可能な軸受を適宜用いることができる。
　直動部６の内周には、回転入出力軸５を中心に回転可能なキャリア３６が設けられている。キャリア３６は、回転入出力軸５との間に嵌合されたすべり軸受３７，３８により、回転入出力軸５に回転自在に支持されている。軸受ケース３２に対して、キャリア３６および回転入出力軸５の軸方向位置が、軸方向先端部分の止め輪５６により拘束される。
　キャリア３６には、複数のローラ軸４１が周方向に間隔を空けて設けられている。キャリア３６の軸方向両端部には、それぞれ軸挿入孔が複数形成されている。各軸挿入孔は、径方向に所定距離延びる長孔から成る。各軸挿入孔に各ローラ軸４１の軸方向両端部が挿入されて、これらローラ軸４１が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸４１における軸方向両端部には、これらローラ軸４１を径方向内方に付勢する弾性リング４２がそれぞれ掛け渡されている。
　各ローラ軸４１に、遊星ローラ３９が回転自在に支持される。各遊星ローラ３９の外周面には、直動部６の螺旋突起に噛合する円周溝または螺旋溝が形成されている。各遊星ローラ３９は、回転入出力軸５の外周面と、直動部６の内周面との間に介在される。弾性リング４２の付勢力により、各遊星ローラ３９が回転入出力軸５の外周面に押し付けられる。電動モータ２により回転入出力軸５が回転することで、この回転入出力軸５の外周面に接触する各遊星ローラ３９が接触摩擦により回転する。これにより直動部６が軸方向に移動することで、この直動部６の軸方向先端に設けられた摩擦パッド４３（図６）がブレーキロータ４４（図６）に対して当接または離隔する。
　以上説明した電動式直動アクチュエータ１によれば、電動モータ２はいわゆるアキシアルギャップモータであり、さらに直動機構３と電動モータ２とが、直動機構３の回転入出力軸５の軸心となる同一の軸心上に並んで配置されている。このため、特許文献２のような、電動モータと直動アクチュエータとを平行に配置する構造等に比べて、無効なスペースが少なく省スペース化を図ることができ、且つ、慣性モーメントが小さく高応答な電動式直動アクチュエータを実現できる。
　回転部材５３が電動モータ２の保持部８ｂと回転入出力軸５とが同心に連結される複数の部材から成るため、減速機を削減可能となり特に径方向の省スペース化を図りつつ構造を簡素化することが可能となる。さらにハウジング４に対して回転部材５３が、軸方向および径方向について共通の拘束部５４である「ラジアル軸受３５および軸受ケース３２」によって保持されている。換言すれば、「ラジアル軸受３５および軸受ケース３２」が軸方向および径方向の拘束部５４として兼用されている。このため、スラスト力に対する支持構造を簡素化し部品点数の低減を図ることができる。これにより省スペース化およびコスト低減を図ることができる。
　ラジアル軸受３５および軸受ケース３２（拘束部５４の一部）が、直動部６と電動モータ２との軸方向の中間に設けられるため、例えば、同一のハウジング内に電動モータおよびアクチュエータを平行に配置する従来構造などと比べて、組立性の向上および直動機構３などの汎用性の向上を図ることができる。
　前記相対回転阻止手段５８を備えたため、回転子８から回転入出力軸５へのトルク伝達を可能とし得る。また、回転子８と回転入出力軸５とを一体に回転させることができ、例えば、モータとアクチュエータとの間に減速機を介在させた従来構造よりも、構造を簡素化することができ、省スペース化を図ることができる。
　回転子８は、図１に示すように、軸方向に貫通する永久磁石８ａを用いると、省スペースな実装が可能となるが、例えば、中間に磁性体から成るバックヨーク（図示せず）を配置し、そのバックヨークの軸方向両面に磁石（図示せず）を貼り合わせる構造とすることもできる。この場合、耐熱性を向上させることができる。
　他の実施形態について説明する。以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
　図４に示す電動式直動アクチュエータ１では、電動モータ２として、中間に軸方向両面に磁極を持つ固定子７を配置し、この固定子７の両側に回転子８，８を配置するダブルロータ構造のアキシアルギャップモータを用いる例を示す。この電動モータ２は、回転軸方向両面に貫通してトルクに寄与する鎖交磁束を発生するコイル１１を配設した固定子７と、この固定子７の軸方向両側に片面に鎖交磁束発生面を有する回転子８，８とを備える。
　各回転子８は、永久磁石８ａ、この永久磁石８ａを保持する保持部８ｂ、およびバックヨーク８ｃを備えている。回転入出力軸５の先端部分の外周面に、先端側から順次、止め輪５６、カラー１５、モータ間座５７が設けられている。止め輪５６とカラー１５との間に、一方の回転子８が軸方向に位置決めされ固定されている。カラー１５とモータ間座５７との間に、他方の回転子８が軸方向に位置決めされ固定されている。止め輪５６、カラー１５、およびモータ間座５７により、固定子７と各回転子８との間のギャップ（隙間）幅が定められる。固定子７は例えばモータ収容部４ｂ内側に配置され、モータ収容部４ｂに当接するように配置されている。その他前述の実施形態と同様の構成となっている。
　以上説明したダブルロータ構造のアキシアルギャップモータを備えた電動式直動アクチュエータ１においても、省スペース化を図ると共に、スラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができる。前記バックヨーク８ｃを、磁性体を用いて形成すると、耐熱性が向上し好適と考えられる。その他前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。
　固定子７は、本図４のように軸方向に貫通する形状とする他、中間に磁性体から成るバックヨーク（図示せず）を配置し、そのバックヨークの両面に図示外のコイルを貼り合わせる形状とすることもできる。本構造を用いると、比較的省電力で高トルクを実現できる。
　回転子８の回転軸方向の拘束に、図２の環状溝５５および止め輪５６に代えて、図５Ａに示すように、ねじ部６１およびナット６２を適用しても良い。回転入出力軸５の外周面にねじ部６１が形成され、このねじ部６１にナット６２が螺合されている。このナット６２の座面とモータ間座５７との間に回転子８が軸方向に位置決めされて固定されている。この構成において、回転子８の上述の内周面と回転入出力軸５の外周面とが、ねじ係合されていても良く、ねじ結合ではない嵌め合いでも良い。回転子８の内周面と回転入出力軸５の外周面とがねじ係合されている場合、ナット６２を用いない構造としても良い。
　回転子８の回転軸方向の拘束に、図２の環状溝５５および止め輪５６に代えて、図５Ｂに示すように、加締部６３を適用しても良い。回転入出力軸５の軸方向端部に、加締部６３が形成されている。回転入出力軸５の軸方向端部が加締め加工されることで、加締部６３が形成される。この場合、図２、図５Ａの構成よりも、スラスト力に対する支持構造を簡素化し部品点数の低減を図れる。
　図示しないが、固定子と回転子それぞれが片面のみ鎖交磁束発生面を有するシングル型アキシアルギャップモータを構成することもできる。この構成は、要求されるモータトルクが比較的小さいような場合、より省スペースなアクチュエータを構成するうえで好適となる。
　図６は、上述のいずれかの電動式直動アクチュエータ１を備えた電動ブレーキ装置の一部破断した断面図である。この電動ブレーキ装置は、前記のいずれかの電動式直動アクチュエータ１と、車輪と一体に回転する回転部材であるブレーキロータ４４と、このブレーキロータ４４と接触して制動力を発生する摩擦パッド（摩擦材）４３とを基本的に備え、更に電動式直動アクチュエータ１を制御する図示外の制御装置とを備える。車両には、ブレーキロータ４４の外周側部分を囲むようにキャリパ５１がそれぞれ設けられる。キャリパ５１は、電動式直動アクチュエータ１のハウジング４に一体に設けられている。
　キャリパ５１のアウトボード側の端部に、爪部５２が設けられる。爪部５２は、ブレーキロータ４４のアウトボード側の側面と軸方向で対向する。この爪部５２にアウトボード側の摩擦パッド４３が支持されている。キャリパ５１のうち、直動機構３の直動部６のアウトボード側端に、インボード側の摩擦パッド４３が支持されている。この摩擦パッド４３は、ブレーキロータ４４のインボード側の側面と軸方向で対向する。電動式直動アクチュエータ１は、摩擦パッド４３をブレーキロータ４４に対して当接または離隔させる駆動を行う。
　車両における図示外のナックルに、マウント（図示せず）が支持される。このマウントの長手方向両端部には、一対のピン支持片（図示せず）が設けられる。これらピン支持片のそれぞれ端部に、軸方向に平行に延びる図示外のスライドピンが設けられる。これらスライドピンに、キャリパ５１が軸方向にスライド自在に支持されている。
　前記制御装置は、図示外のブレーキペダルの操作量に応じて、電動式直動アクチュエータ１の電動モータの回転を制御する。制動時、電動式直動アクチュエータ１の駆動によりインボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接して、ブレーキロータ４４を軸方向に押圧する。その押圧力の反力によりキャリパ５１がインボード側にスライドする。これにより、キャリパ５１の爪部５２に支持されたアウトボード側の摩擦パッド４３がブレーキロータ４４に当接する。これらアウトボード側およびインボード側の摩擦パッド４３，４３で、ブレーキロータ４４を軸方向両側から強く挟持することで、ブレーキロータ４４に制動力が負荷される。
　この構成によると、電動式直動アクチュエータ１が省スペース化を図れるため、電動式直動アクチュエータ１の搭載スペースが極めて限られた車両にも、この電動ブレーキ装置を搭載することが可能となる。したがって、電動ブレーキ装置の汎用性を高めることができ、種々な車両にこの電動ブレーキ装置を搭載することができる。また電動式直動アクチュエータ１はスラスト力に対する支持構造を簡素化しコスト低減を図ることができるため、電動ブレーキ装置全体のコスト低減を図れる。
　電動モータ２の保持部８ｂと回転入出力軸５とが同一の部材から成る回転部材であっても良い。回転子は、非磁性材料から成る保持部で永久磁石を保持すると、損失が少なく好適と考えられるが、磁性材から成る保持部で永久磁石を保持することもできる。回転子は、保持部を用いずに、複数の軸方向磁極に着磁された単一の磁石を、直接、回転入出力軸に固定する構造とすることもできる。
　前記モータ間座を用いる代わりに、回転入出力軸を軸方向位置に応じて外径寸法が異なる段付形状とすることもできる。電動モータは、例えば、固定子に永久磁石、回転子にコイルおよびブラシ等を用いたＤＣモータの構成を採ることもでき、あるいは、回転子が回転することによって固定子インダクタンスが変化する形状の鉄心を用いたリラクタンスモータの構成を採ることもできる。
　直動機構の変換機構部として、遊星ローラ以外にボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。モータ角度を検出するセンサやサーミスタ、各電装系の配線部品など、電動式直動アクチュエータの適用に必要な構成は適宜設けられるものとする。各実施形態の電動式直動アクチュエータを、電動ブレーキ装置以外の、例えば、プレス装置に適用することも可能である。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更、削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
１…電動式直動アクチュエータ
２…電動モータ
３…直動機構
４…ハウジング
５…回転入出力軸
６…直動部
７…固定子
８…回転子
５３…回転部材
５４…拘束部
５５…環状溝
５６…止め輪
５８…相対回転阻止手段
６１…ねじ部
６２…ナット
６３…加締部

Claims (5)

  1. 　電動モータと、回転入出力軸を有し該回転入出力軸を介してこの電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、この直動機構を保持するハウジングと、を備える電動式直動アクチュエータであって、
    　前記直動機構と前記電動モータとが、前記直動機構の前記回転入出力軸の軸心となる同一の軸心上に並んで配置され、
    　前記電動モータは、トルクに寄与する鎖交磁束を発生する磁極の向きが、前記電動モータにおける回転軸と平行となるように配置された固定子および回転子を備え、
    　前記電動モータの前記回転軸と前記回転入出力軸とが同一の部材または同心に連結される複数の部材から成る回転部材であり、前記ハウジングに対して前記回転部材が、前記回転軸における、軸方向および径方向について共通の拘束部によって保持された電動式直動アクチュエータ。
  2. 　請求項１に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記拘束部が、前記直動部と前記電動モータとの前記軸方向の中間に設けられた電動式直動アクチュエータ。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記拘束部は、前記回転子と前記回転入出力軸とを前記軸方向に拘束する機能を有し、前記拘束部が前記回転入出力軸に設けられている電動式直動アクチュエータ。
  4. 　請求項３に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記拘束部は、前記回転入出力軸の外周面に形成された環状溝とこの環状溝に嵌り込む止め輪、前記回転入出力軸の外周面に形成されたねじ部とこのねじ部に螺合されたナット、または、前記回転入出力軸の軸方向端部に形成された加締部を含む電動式直動アクチュエータ。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記回転子と前記回転入出力軸とが円周方向に相対回転することを阻止する相対回転阻止手段を備えた電動式直動アクチュエータ。
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