(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022135098
(43)【公開日】2022-09-15
(54)【発明の名称】電動アクチュエータ
(51)【国際特許分類】
H02K 33/00 20060101AFI20220908BHJP
H01F 7/122 20060101ALI20220908BHJP
【FI】
H02K33/00 A
H01F7/122 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021034692
(22)【出願日】2021-03-04
(71)【出願人】
【識別番号】000220505
【氏名又は名称】日本電産トーソク株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100188673
【弁理士】
【氏名又は名称】成田 友紀
(74)【代理人】
【識別番号】100179833
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 将尚
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(72)【発明者】
【氏名】陳 東明
【テーマコード(参考)】
5E048
5H633
【Fターム(参考)】
5E048AB10
5E048AC05
5E048AC06
5E048AD02
5H633BB08
5H633BB10
5H633GG02
5H633GG05
5H633GG09
5H633HH02
5H633HH07
5H633HH09
5H633JA10
5H633JB05
(57)【要約】 (修正有)
【課題】軸方向に小型化できる構造を有する電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】電動アクチュエータ100は、コア体72を有し、軸方向に移動可能な可動子70と、コア体を囲む筒状のボビン30と、ボビンの外周面に巻き回されたコイル40と、ケース10と、コイルの径方向内側に位置するマグネット50と、ケースの内部に収容された非磁性体製のスペーサ61と、を備える。マグネットは、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの軸方向の間に位置する。スペーサは、第1軸方向壁部とマグネットとの軸方向の間に位置する。ボビンの内周面には、軸方向一方側を向く段差面34aを有する段差部34が設けられている。マグネットの軸方向一方側の端部は、スペーサによって軸方向一方側から支持されている。マグネットの軸方向他方側の端部は、段差面によって軸方向他方側から支持されている。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁性体製のコア体を有し、中心軸に沿って軸方向に移動可能な可動子と、
前記コア体の径方向外側に位置し、前記コア体を囲む筒状のボビンと、
前記ボビンの外周面に巻き回されたコイルと、
前記コア体、前記ボビン、および前記コイルを内部に収容する磁性体製のケースと、
前記ケースの内部に収容され、前記コイルの径方向内側に位置するマグネットと、
前記ケースの内部に収容された非磁性体製のスペーサと、
を備え、
前記ケースは、
前記コイルの径方向外側に位置し、前記コイルを囲む周壁部と、
前記コイルの軸方向一方側に位置する第1軸方向壁部と、
前記コイルの軸方向他方側に位置する第2軸方向壁部と、
を有し、
前記マグネットは、前記第1軸方向壁部と前記第2軸方向壁部との軸方向の間に位置し、
前記スペーサは、前記第1軸方向壁部と前記マグネットとの軸方向の間に位置し、
前記ボビンの内周面には、軸方向一方側を向く段差面を有する段差部が設けられ、
前記マグネットの軸方向一方側の端部は、前記スペーサによって軸方向一方側から支持され、
前記マグネットの軸方向他方側の端部は、前記段差面によって軸方向他方側から支持されている、電動アクチュエータ。
【請求項2】
前記スペーサは、前記中心軸を囲む筒状である、請求項1に記載の電動アクチュエータ。
【請求項3】
前記第1軸方向壁部は、前記コア体の軸方向一方側に位置する第1コア部を有し、
前記第1コア部は、前記スペーサの軸方向一方側の端部が嵌め合わされた部分を有する、請求項2に記載の電動アクチュエータ。
【請求項4】
前記マグネットは、前記ボビンの径方向内側に圧入されている、請求項1から3のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項5】
前記ボビンと前記第2軸方向壁部との軸方向の間に位置し、前記ボビンに軸方向一方側向きの力を加える弾性部材をさらに備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項6】
前記コア体の径方向外側に位置し、前記コア体を囲む筒状で非磁性体製のガイド部材をさらに備え、
前記ガイド部材は、前記ボビンの径方向内側に位置し、かつ、前記コア体を軸方向に移動可能に支持し、
前記マグネットは、前記ガイド部材と前記ボビンとの径方向の間に位置する、請求項1から5のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1には、励磁コイルがそれぞれ取り付けられた2つの筒状ボビンと、2つの筒状ボビン間に挟持された永久磁石と、を備えるソレノイドが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のようなソレノイドにおいては、励磁コイルがそれぞれ取り付けられた2つの筒状ボビンを軸方向に並べて配置しているため、ソレノイドの軸方向の寸法が大型化する問題があった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みて、軸方向に小型化できる構造を有する電動アクチュエータを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の電動アクチュエータの一つの態様は、磁性体製のコア体を有し、中心軸に沿って軸方向に移動可能な可動子と、前記コア体の径方向外側に位置し、前記コア体を囲む筒状のボビンと、前記ボビンの外周面に巻き回されたコイルと、前記コア体、前記ボビン、および前記コイルを内部に収容する磁性体製のケースと、前記ケースの内部に収容され、前記コイルの径方向内側に位置するマグネットと、前記ケースの内部に収容された非磁性体製のスペーサと、を備える。前記ケースは、前記コイルの径方向外側に位置し、前記コイルを囲む周壁部と、前記コイルの軸方向一方側に位置する第1軸方向壁部と、前記コイルの軸方向他方側に位置する第2軸方向壁部と、を有する。前記マグネットは、前記第1軸方向壁部と前記第2軸方向壁部との軸方向の間に位置する。前記スペーサは、前記第1軸方向壁部と前記マグネットとの軸方向の間に位置する。前記ボビンの内周面には、軸方向一方側を向く段差面を有する段差部が設けられている。前記マグネットの軸方向一方側の端部は、前記スペーサによって軸方向一方側から支持されている。前記マグネットの軸方向他方側の端部は、前記段差面によって軸方向他方側から支持されている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一つの態様によれば、電動アクチュエータを軸方向に小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】
図1は、一実施形態の電動アクチュエータを示す断面図である。
【
図2】
図2は、一実施形態の電動アクチュエータと電動アクチュエータに連結されるアームとを示す断面図である。
【
図3】
図3は、一実施形態の電動アクチュエータの一部を示す断面図であって、可動子が最も上側に位置する状態を示す図である。
【
図4】
図4は、一実施形態の電動アクチュエータの一部を示す断面図であって、可動子が上側から下側に移動する途中の状態を示す図である。
【
図5】
図5は、一実施形態の電動アクチュエータの一部を示す断面図であって、可動子が最も下側に位置する状態を示す図である。
【
図6】
図6は、一実施形態の電動アクチュエータの一部を示す断面図であって、可動子が下側から上側に移動する途中の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図1に示す本実施形態の電動アクチュエータ100は、車両に取り付けられる電動アクチュエータである。より詳細には、電動アクチュエータ100は、例えば、車両の運転者のシフト操作に基づいて駆動されるパーク・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置に搭載される電動アクチュエータである。
【0010】
各図においては、電動アクチュエータ100の中心軸Jを示している。中心軸Jは、仮想軸線である。以下の説明においては、中心軸Jが延びる方向、つまり中心軸Jの軸方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Jを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。各図においては、軸方向と平行なZ軸を示している。以下の説明においては、軸方向のうちZ軸の矢印が向く側(+Z側)を「上側」と呼び、軸方向のうちZ軸の矢印が向く側と逆側(-Z側)を「下側」と呼ぶ。本実施形態において、上側は「軸方向一方側」に相当し、下側は「軸方向他方側」に相当する。なお、上側および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
【0011】
図1に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ100は、ケース10と、ボビン30と、コイル40と、被覆部41と、マグネット50と、ガイド部材60と、スペーサ61と、可動子70と、弾性部材80と、を備える。電動アクチュエータ100は、可動子70を軸方向に移動させることで、車両のギヤがパーキングであるロック状態と、車両のギヤがパーキング以外であるアンロック状態と、を切り替え可能である。車両のギヤがパーキング以外である場合とは、例えば、車両のギヤがドライブ、ニュートラル、リバースなどである場合を含む。
【0012】
可動子70は、中心軸Jに沿って軸方向に移動可能である。可動子70は、軸方向に延びる中心軸Jに沿って配置されたシャフト71と、シャフト71に固定された磁性体製のコア体72と、を有する。シャフト71は、中心軸Jを中心として軸方向に延びる円柱状である。本実施形態においてシャフト71の外径は、軸方向の全体に亘って同じである。シャフト71は、非磁性体製である。
【0013】
なお、本明細書において「磁性体」とは、強磁性体を含む。また、本明細書において「非磁性体」とは、強磁性体ではない物質であり、反磁性体および常磁性体を含む。非磁性体は、磁性体に比べて磁束を通しにくい性質を有する。
【0014】
図2に示すように、シャフト71の上側の端部には、一方向に延びるアームAの一端が回転可能に連結されている。アームAは、アームAの中間部分に設けられた回転軸R回りに回転可能である。回転軸Rは、中心軸Jと直交する方向に延びる仮想軸線である。アームAは、例えば、車両のシフトレバーに接続されている。
【0015】
本実施形態においてコア体72は、軸方向に延び、軸方向両側に開口する筒状である。より詳細には、コア体72は、中心軸Jを中心とする円筒状である。コア体72の径方向内側には、シャフト71が軸方向に通されている。コア体72の内周面は、シャフト71の外周面に固定されている。
図1に示すように、コア体72は、コア中央部72aと、コア上部72bと、コア下部72cと、を有する。コア中央部72aは、コア体72のうち軸方向の中央に位置する部分である。コア中央部72aの外径は、軸方向の全体に亘って同じである。
【0016】
コア上部72bは、コア体72のうちコア中央部72aの上側に繋がる部分である。コア上部72bの上側の端部は、コア体72の上側の端部である。コア上部72bの外径は、コア中央部72aの外径よりも小さい。コア上部72bの外径は、コア中央部72aから上側に離れるに従って小さくなっている。コア上部72bの外周面は、下側から上側に向かうに従って外径が小さくなるテーパ面である。
【0017】
コア下部72cは、コア体72のうちコア中央部72aの下側に繋がる部分である。コア下部72cの下側の端部は、コア体72の下側の端部である。コア下部72cの外径は、コア中央部72aの外径よりも小さい。コア下部72cの外径は、コア中央部72aから下側に離れるに従って小さくなっている。コア下部72cの外周面は、上側から下側に向かうに従って外径が小さくなるテーパ面である。コア上部72bの軸方向の寸法およびコア下部72cの軸方向の寸法は、コア中央部72aの軸方向の寸法よりも小さい。コア上部72bの軸方向の寸法とコア下部72cの軸方向の寸法とは、例えば、互いに同じである。
【0018】
ケース10は、ボビン30、コイル40、マグネット50、ガイド部材60、スペーサ61、シャフト71の一部、およびコア体72を内部に収容している。ケース10は、磁性体製である。ケース10は、筒部材11と、蓋部材12と、第1コア部21と、第2コア部22と、を有する。本実施形態において筒部材11と蓋部材12と第1コア部21と第2コア部22とは、互いに別体であり、それぞれ磁性体製の部材である。
【0019】
筒部材11は、上側に開口する筒状である。本実施形態において筒部材11は、中心軸Jを中心とする円筒状である。筒部材11は、中心軸Jを囲む環状部11aと、環状部11aの径方向外周縁部から上側に延びる周壁部11bと、を有する。つまり、ケース10は、環状部11aと、周壁部11bと、を有する。本実施形態において環状部11aは、中心軸Jを中心とする円環状である。環状部11aは、板面が軸方向を向く板状である。本実施形態において周壁部11bは、中心軸Jを中心とする円筒状である。周壁部11bは、コイル40の径方向外側に位置する。周壁部11bは、コイル40を囲んでいる。
【0020】
蓋部材12は、中心軸Jを囲む環状である。本実施形態において蓋部材12は、中心軸Jを中心とする円環状である。蓋部材12は、板面が軸方向を向く板状である。蓋部材12は、筒部材11の上側の端部に固定されている。蓋部材12は、筒部材11の上側の端部から径方向内側に突出している。蓋部材12は、筒部材11の上側の開口の一部を塞いでいる。蓋部材12は、例えば、筒部材11の上側の端部に設けられた複数のカシメ部11cによって、筒部材11に固定されている。カシメ部11cは、カシメられた部分である。
【0021】
第1コア部21は、環状の蓋部材12の径方向内側に固定されている。第1コア部21は、コア体72の上側に位置する。第1コア部21には、第1コア部21を軸方向に貫通する第1貫通孔21eが設けられている。本実施形態において第1貫通孔21eは、中心軸Jを中心とする円形状の孔である。第1貫通孔21eには、シャフト71が軸方向に通されている。シャフト71は、例えば、第1貫通孔21eに隙間嵌めされている。本実施形態において第1貫通孔21eは、シャフト71を軸方向に移動可能に支持している。可動子70は、例えば、シャフト71の外周面の一部が第1貫通孔21eの内周面に接触した状態で軸方向に移動する。
【0022】
第1コア部21は、第1基部21aと、第1収容部21bと、カシメ部21mと、を有する。第1基部21aは、蓋部材12の径方向内側に嵌め合わされている。第1基部21aは、中心軸Jを中心とする円環状である。第1収容部21bは、第1基部21aの下側に繋がっている。第1収容部21bは、周壁部11bの径方向内側に位置する。第1収容部21bは、ボビン30の上側の端部における径方向内側に嵌め合わされている。第1収容部21bは、コア体72の上側の端部を内部に収容可能である。第1収容部21bは、下側に開口している。第1収容部21bは、第1底壁部21cと、第1筒状壁部21dと、を有する。
【0023】
第1底壁部21cは、第1基部21aの下側に繋がる部分である。第1底壁部21cは、コア体72の上側に位置する。本実施形態において第1底壁部21cは、中心軸Jを中心とする円環状である。第1底壁部21cの外径は、第1基部21aの外径よりも大きい。第1底壁部21cは、第1基部21aよりも径方向外側に突出している。第1底壁部21cのうち第1基部21aよりも径方向外側に位置する部分は、蓋部材12の下側の面に接触している。第1底壁部21cは、下側を向く第1底面21kを有する。第1底面21kは、中心軸Jを中心とし、第1貫通孔21eの下側の開口を囲む円環状である。第1底面21kは、軸方向と直交する平坦面である。
【0024】
第1筒状壁部21dは、第1底壁部21cの径方向外周縁部から下側に突出している。本実施形態において第1筒状壁部21dは、中心軸Jを中心とし、下側に開口する円筒状である。第1筒状壁部21dの少なくとも一部は、コイル40の径方向内側に位置する。本実施形態においては、第1筒状壁部21dの全体がコイル40の上端部における径方向内側に位置する。第1筒状壁部21dの外周面における下側部分には、下側を向く段差面21fを有する外側段差部21rが設けられている。段差面21fは、中心軸Jを中心とする円環状である。段差面21fは、軸方向と直交する平坦面である。第1筒状壁部21dの外周面のうち外側段差部21rよりも上側に位置する部分は、軸方向の全体に亘って外径が均一な円筒状である。
【0025】
第1筒状壁部21dの内周面における下側部分には、下側を向く段差面21gを有する内側段差部21sが設けられている。段差面21gは、中心軸Jを中心とする円環状である。段差面21gは、軸方向と直交する平坦面である。内側段差部21sは、外側段差部21rよりも上側に位置する。第1筒状壁部21dの内周面のうち内側段差部21sよりも下側に位置する内周面部21iは、軸方向の全体に亘って内径が均一な円筒状である。第1筒状壁部21dの内周面のうち内側段差部21sよりも上側に位置する内周面部21jは、下側から上側に向かうに従って内径が小さくなるテーパ面である。内周面部21jの内径は、内周面部21iの内径よりも小さい。内周面部21jは、内周面部21iよりも径方向内側に位置する。内周面部21jの軸方向の寸法は、内周面部21iの軸方向の寸法よりも大きい。
【0026】
外側段差部21rと内側段差部21sとが設けられていることで、第1筒状壁部21dの下側の端部には、第1嵌合部21hが設けられている。つまり、第1コア部21は、第1嵌合部21hを有する。第1嵌合部21hの内周面は、内周面部21iである。第1嵌合部21hの外周面は、第1筒状壁部21dの外周面のうち外側段差部21rよりも下側に位置する部分である。第1嵌合部21hの外周面における上側部分は、軸方向の全体に亘って外径が均一な円筒状である。第1嵌合部21hの外周面における下側部分は、上側から下側に向かうに従って外径が小さくなるテーパ面である。
【0027】
本実施形態において第1収容部21bの内面21pは、内周面部21iと内側段差部21sの段差面21gと内周面部21jと第1底面21kとによって構成されている。内周面部21iの上側の端部と内周面部21jの下側の端部とは、段差面21gによって繋げられている。内周面部21jの上側の端部は、第1底面21kの径方向外側の端部に繋がっている。本実施形態において内周面部21jおよび第1底面21kは、第1コア部21における下側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分である。
【0028】
カシメ部21mは、カシメられた部分である。カシメ部21mは、第1基部21aの上側の端部における径方向外周縁部から径方向外側に突出している。カシメ部21mは、蓋部材12の上側の面に接触している。カシメ部21mと第1底壁部21cとによって蓋部材12の径方向内周縁部が軸方向に挟まれている。これにより、第1コア部21が蓋部材12に対して固定されている。
【0029】
第2コア部22は、環状部11aの径方向内側に固定されている。第2コア部22は、コア体72の下側に位置する。第2コア部22には、第2コア部22を軸方向に貫通する第2貫通孔22eが設けられている。本実施形態において第2貫通孔22eは、中心軸Jを中心とする円形状の孔である。第2貫通孔22eには、シャフト71が軸方向に通されている。シャフト71のうち第2貫通孔22eに通された部分の外周面は、第2貫通孔22eの内周面から径方向内側に離れて配置されている。本実施形態において第2貫通孔22eは、シャフト71を支持していない。
【0030】
本実施形態において第2貫通孔22eの内径は、第1貫通孔21eの内径よりも大きい。ここで、上述したように本実施形態においてシャフト71の外径は、軸方向の全体に亘って同じである。そのため、本実施形態において第2貫通孔22eの内径とシャフト71のうち第2貫通孔22eに通された部分の外径との差は、第1貫通孔21eの内径とシャフト71のうち第1貫通孔21eに通された部分の外径との差よりも大きい。第2貫通孔22eの内周面とシャフト71のうち第2貫通孔22eに通された部分の外周面との径方向の隙間は、第1貫通孔21eの内周面とシャフト71のうち第1貫通孔21eに通された部分の外周面との径方向の隙間よりも大きい。
【0031】
第2コア部22は、第2基部22aと、第2収容部22bと、カシメ部22mと、を有する。第2基部22aは、環状部11aの径方向内側に嵌め合わされている。第2基部22aは、中心軸Jを中心とする円環状である。
【0032】
第2収容部22bは、第2基部22aの上側に繋がっている。第2収容部22bは、周壁部11bの径方向内側に位置する。第2収容部22bは、ボビン30の下側の端部における径方向内側に挿入されている。第2収容部22bの外周面とボビン30の内周面との径方向の間には、隙間が設けられている。第2収容部22bは、コア体72の下側の端部を内部に収容可能である。第2収容部22bは、上側に開口している。本実施形態において第2収容部22bの外径は、第1収容部21bの外径よりも小さい。本実施形態において第2収容部22bの軸方向の寸法は、第1収容部21bの軸方向の寸法よりも小さい。第2収容部22bは、第2底壁部22cと、第2筒状壁部22dと、を有する。
【0033】
第2底壁部22cは、第2基部22aの上側に繋がる部分である。第2底壁部22cは、コア体72の下側に位置する。本実施形態において第2底壁部22cは、中心軸Jを中心とする円環状である。第2底壁部22cの外径は、第2基部22aの外径よりも大きい。第2底壁部22cは、第2基部22aよりも径方向外側に突出している。第2底壁部22cのうち第2基部22aよりも径方向外側に位置する部分は、環状部11aの上側の面に接触している。第2底壁部22cは、上側を向く第2底面22kを有する。第2底面22kは、中心軸Jを中心とし、第2貫通孔22eの上側の開口を囲む円環状である。第2底面22kは、軸方向と直交する平坦面である。
【0034】
第2筒状壁部22dは、第2底壁部22cの径方向外周縁部から上側に突出している。本実施形態において第2筒状壁部22dは、中心軸Jを中心とし、上側に開口する円筒状である。第2筒状壁部22dの少なくとも一部は、コイル40の径方向内側に位置する。本実施形態においては、第2筒状壁部22dの全体がコイル40の下端部の径方向内側に位置する。第2筒状壁部22dの外周面における上側部分には、上側を向く段差面22fを有する外側段差部22rが設けられている。段差面22fは、中心軸Jを中心とする円環状である。段差面22fは、軸方向と直交する平坦面である。第2筒状壁部22dの内周面22jは、上側から下側に向かうに従って内径が小さくなるテーパ面である。内周面22jの軸方向の寸法は、内周面部21jの軸方向の寸法よりも小さい。
【0035】
外側段差部22rが設けられていることで、第2筒状壁部22dの上側の端部には、第2嵌合部22hが設けられている。つまり、第2コア部22は、第2嵌合部22hを有する。第2嵌合部22hの内周面は、内周面22jの上側部分である。第2嵌合部22hの外周面は、第2筒状壁部22dの外周面のうち外側段差部22rよりも上側に位置する部分である。第2嵌合部22hの外周面は、軸方向の全体に亘って外径が均一な円筒状である。第2嵌合部22hの外周面は、第1嵌合部21hの内周面である内周面部21iよりも径方向内側に位置する。つまり、第2嵌合部22hの外径は、第1嵌合部21hの内径よりも小さい。
【0036】
本実施形態において第2収容部22bの内面22pは、内周面22jと第2底面22kとによって構成されている。内周面22jの下側の端部は、第2底面22kの径方向外側の端部に繋がっている。本実施形態において内面22pは、第2コア部22における上側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分である。内周面22jの面積は、内周面部21jの面積よりも小さい。第2底面22kの面積は、第1底面21kの面積よりも小さい。そのため、内面22pの合計面積は、第1コア部21における内周面部21jの面積と第1底面21kの面積との合計面積よりも小さい。つまり、第1コア部21における下側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積は、第2コア部22における上側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積よりも大きい。本実施形態において第1収容部21bの内面21pの面積は、第2収容部22bの内面22pの面積よりも大きい。
【0037】
カシメ部22mは、カシメられた部分である。カシメ部22mは、第2基部22aの下側の端部における径方向外周縁部から径方向外側に突出している。カシメ部22mは、環状部11aの下側の面に接触している。カシメ部22mと第2底壁部22cとによって環状部11aの径方向内周縁部が軸方向に挟まれている。これにより、第2コア部22が環状部11aに対して固定されている。
【0038】
本実施形態において第1コア部21の径方向の寸法は、第2コア部22の径方向の寸法よりも大きい。第1収容部21bの径方向の寸法は、第2収容部22bの径方向の寸法よりも大きい。第1収容部21bの軸方向の寸法は、第2収容部22bの軸方向の寸法よりも大きい。本実施形態において第1コア部21の体積は、第2コア部22の体積よりも大きい。第1収容部21bの体積は、第2収容部22bの体積よりも大きい。
【0039】
本実施形態においては、蓋部材12と第1コア部21とによって、コイル40の上側に位置する第1軸方向壁部10aが構成されている。また、本実施形態においては、環状部11aと第2コア部22とによって、コイル40の下側に位置する第2軸方向壁部10bが構成されている。つまり、本実施形態においてケース10は、第1コア部21を有する第1軸方向壁部10aと、第2コア部22を有する第2軸方向壁部10bと、を有する。第1軸方向壁部10aは、第1軸方向壁部10aを軸方向に貫通する第1貫通孔21eを有する。第2軸方向壁部10bは、第2軸方向壁部10bを軸方向に貫通する第2貫通孔22eを有する。
【0040】
ボビン30は、コア体72の径方向外側に位置する。ボビン30は、コア体72を囲む筒状である。本実施形態においてボビン30は、中心軸Jを中心とし、軸方向両側に開口する円筒状である。ボビン30は、周壁部11bの径方向内側に位置する。ボビン30は、環状部11aと蓋部材12との軸方向の間に位置する。ボビン30は、非磁性体製である。ボビン30は、例えば、樹脂製である。ボビン30は、ボビン本体部31と、上側フランジ部32と、下側フランジ部33と、を有する。
【0041】
ボビン本体部31は、中心軸Jを中心とし、軸方向両側に開口する円筒状である。ボビン本体部31の外径は、軸方向の全体に亘って同じである。ボビン本体部31は、第1部分31aと、第1部分31aの下側に繋がる第2部分31bと、を有する。第1部分31aの上側の端部は、ボビン本体部31の上側の端部である。第2部分31bの下側の端部は、ボビン本体部31の下側の端部である。第1部分31aの内径は、第2部分31bの内径よりも大きい。第1部分31aの外径と第2部分31bの外径とは、互いに同じである。第1部分31aの軸方向の寸法は、第2部分31bの軸方向の寸法よりも大きい。第1部分31aの内周面と第2部分31bの内周面との間には、上側を向く段差面34aを有する段差部34が設けられている。つまり、ボビン30の内周面には、上側を向く段差面34aを有する段差部34が設けられている。本実施形態において段差面34aは、軸方向と直交する平坦面である。段差面34aは、中心軸Jを中心とする円環状である。第2部分31bの内周面は、第1部分31aの内周面よりも径方向内側に突出している。
【0042】
上側フランジ部32は、ボビン本体部31の上側の端部から径方向外側に突出している。上側フランジ部32は、中心軸Jを中心とする円環状である。下側フランジ部33は、ボビン本体部31の下側の端部から径方向外側に突出している。下側フランジ部33は、中心軸Jを中心とする円環状である。
【0043】
ボビン30は、ボビン30の下側の端面から上側に窪む凹部35を有する。凹部35は、径方向内側に開口している。凹部35は、中心軸Jを中心とする円環状である。凹部35は、下側フランジ部33に設けられている。凹部35には、弾性部材80の少なくとも一部が収容されている。
【0044】
ボビン30の軸方向の寸法は、環状部11aの上側の面と蓋部材12の下側の面との間の軸方向の距離よりも小さい。ボビン30の上側の端部は、蓋部材12の下側の面の下側に隙間を介して対向して配置されている。本実施形態では、上側フランジ部32の上側の面が蓋部材12の下側の面の下側に隙間を介して対向して配置されている。ボビン30の下側の端部は、環状部11aの上側の面の上側に隙間を介して対向して配置されている。本実施形態では、下側フランジ部33の下側の面が環状部11aの上側の面の上側に隙間を介して対向して配置されている。
【0045】
コイル40は、例えば、金属製の線材が中心軸J回りに螺旋状に巻き回されて構成されたソレノイドである。コイル40は、ボビン30の外周面に巻き回されている。より詳細には、コイル40は、ボビン本体部31の外周面に巻き回されている。コイル40は、中心軸Jを中心とし、軸方向に延びる円筒状である。コイル40は、コア体72の径方向外側に位置する。コイル40は、コア体72を囲んでいる。コイル40は、図示しない配線部材を介して、図示しない外部電源に電気的に接続される。
【0046】
被覆部41は、ボビン30およびコイル40の径方向外側に位置する。被覆部41は、中心軸Jを中心とする円筒状である。被覆部41は、コイル40の外周面の全体、上側フランジ部32の外周面の全体、および下側フランジ部33の外周面の全体を覆っている。被覆部41は、ボビン30およびコイル40に固定されている。被覆部41は、周壁部11bの径方向内側に嵌め合わされている。被覆部41は、例えば、樹脂製である。
【0047】
本実施形態においてマグネット50は、軸方向に延びる筒状である。より詳細には、マグネット50は、中心軸Jを中心とし、軸方向両側に開口する円筒状である。図示は省略するが、マグネット50は、例えば、半円筒状の2つのマグネットが径方向に合わされて構成されている。マグネット50は、径方向に沿って異なる磁極を有する。マグネット50の径方向内側の磁極とマグネット50の径方向外側の磁極とは、互いに異なる。本実施形態においてマグネット50は、径方向内側にN極の磁極部50Nを有する。マグネット50は、径方向外側にS極の磁極部50Sを有する。なお、マグネット50の径方向内側がS極で、マグネット50の径方向外側がN極であってもよい。本実施形態においてマグネット50は、永久磁石である。
【0048】
マグネット50は、ケース10の内部に収容されている。マグネット50は、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの軸方向に間に位置する。より詳細には、マグネット50の径方向内周縁部は、第1筒状壁部21dと第2筒状壁部22dとの軸方向の間に位置する。マグネット50の径方向外周縁部は、第1筒状壁部21dと環状部11aとの軸方向の間に位置する。本実施形態においてマグネット50は、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの両方から軸方向に離れて配置されている。マグネット50と蓋部材12との間の軸方向の距離は、マグネット50と環状部11aとの間の軸方向の距離とほぼ同じである。マグネット50と第1コア部21との間の軸方向の距離は、マグネット50と第2コア部22との間の軸方向の距離よりも小さい。
【0049】
マグネット50は、ボビン30およびコイル40の径方向内側に位置する。本実施形態においてマグネット50は、ガイド部材60とボビン30との径方向の間に位置する。マグネット50の外周面は、ボビン30の内周面に接触している。より詳細には、マグネット50の外周面は、ボビン本体部31における第1部分31aの内周面に接触している。マグネット50の下側の端面における径方向外側部分は、段差面34aに接触している。これにより、マグネット50の下側の端部は、段差面34aによって下側から支持されている。マグネット50の内周面は、ボビン本体部31における第2部分31bの内周面よりも径方向内側に位置する。本実施形態においてマグネット50は、ボビン30の径方向内側に圧入されている。マグネット50は、例えば、第1部分31aの径方向内側に軽圧入されている。
【0050】
マグネット50の軸方向の寸法は、コア体72の軸方向の寸法、ボビン30の軸方向の寸法、およびコイル40の軸方向の寸法よりも小さい。つまり、本実施形態においてコア体72の軸方向の寸法は、マグネット50の軸方向の寸法よりも大きい。マグネット50の上側の端部は、コイル40の上側の端部よりも下側に位置する。マグネット50の下側の端部は、コイル40の下側の端部よりも上側に位置する。つまり、コイル40は、マグネット50よりも軸方向両側に突出している。
【0051】
本実施形態においてマグネット50の軸方向における中央部の軸方向位置は、ケース10のうちコア体72の上側に位置する部分とケース10のうちコア体72の下側に位置する部分との間の軸方向における中央部の軸方向位置と同じである。本実施形態においてケース10のうちコア体72の上側に位置する部分は、第1底壁部21cである。本実施形態においてケース10のうちコア体72の下側に位置する部分は、第2底壁部22cである。マグネット50の軸方向における中央部の軸方向位置は、コイル40の軸方向における中央部の軸方向位置とほぼ同じである。
【0052】
ガイド部材60は、軸方向両側に開口し、軸方向に延びる筒状である。本実施形態においてガイド部材60は、中心軸Jを中心とする円筒状である。ガイド部材60は、非磁性体製である。ガイド部材60は、例えば、ステンレス鋼などの金属製である。ガイド部材60は、コア体72の径方向外側に位置する。ガイド部材60は、ボビン30およびマグネット50の径方向内側に位置する。つまり、本実施形態においてガイド部材60は、マグネット50とコア体72との径方向の間に位置する。ガイド部材60は、マグネット50の径方向内側に隙間嵌めされている。
【0053】
ガイド部材60は、コア体72を囲んでいる。ガイド部材60は、コア体72を軸方向に移動可能に支持する。ガイド部材60の径方向内側には、コア体72が隙間嵌めされている。可動子70は、例えば、コア体72の外周面の一部がガイド部材60の内周面に接触した状態で軸方向に移動する。本実施形態では、例えば、コア体72のコア中央部72aにおける外周面の一部がガイド部材60の内周面に接触した状態で可動子70が軸方向に移動する。
【0054】
ガイド部材60は、第1コア部21と第2コア部22との軸方向の間に位置する。ガイド部材60の上側の端部は、第1嵌合部21hに嵌め合わされている。より詳細には、ガイド部材60の上側の端部は、第1嵌合部21hの径方向内側に嵌め合わされている。ガイド部材60の上側の端部は、例えば、第1嵌合部21hの径方向内側に軽圧入されている。ガイド部材60の下側の端部は、第2嵌合部22hに嵌め合わされている。より詳細には、ガイド部材60の下側の端部は、第2嵌合部22hに径方向外側から嵌め合わされている。言い換えれば、第2嵌合部22hは、ガイド部材60の下側の端部における径方向内側に嵌め合わされている。第2嵌合部22hは、例えば、ガイド部材60の下側の端部における径方向内側に軽圧入されている。
【0055】
ガイド部材60の上側の端部は、段差面21gの下側に対向して配置されている。ガイド部材60の下側の端部は、段差面22fの上側に対向して配置されている。図示は省略するが、ガイド部材60の上側の端部と段差面21gとの軸方向の間、およびガイド部材60の下側の端部と段差面22fとの軸方向の間の少なくとも一方には、隙間が設けられている。
【0056】
本実施形態においてスペーサ61は、中心軸Jを囲む筒状である。より詳細には、スペーサ61は、中心軸Jを中心とし、軸方向両側に開口する円筒状である。スペーサ61は、非磁性体製である。スペーサ61は、例えば、ステンレス鋼などの金属製である。スペーサ61は、ケース10の内部に収容されている。スペーサ61は、第1軸方向壁部10aとマグネット50との軸方向の間に位置する。本実施形態においてスペーサ61は、第1コア部21の第1筒状壁部21dにおける径方向外周縁部とマグネット50の径方向外周縁部との軸方向の間に位置する。
【0057】
スペーサ61の上側の端部は、段差面21fに接触している。スペーサ61の上側の端部は、第1嵌合部21hに径方向外側から嵌め合わされている。言い換えれば、第1嵌合部21hは、スペーサ61の上側の端部の径方向内側に嵌め合わされている。このように、本実施形態において第1コア部21は、スペーサ61の上側の端部が嵌め合わされた部分として第1嵌合部21hを有する。第1嵌合部21hは、例えば、スペーサ61の上側の端部の径方向内側に軽圧入されている。スペーサ61の下側の端部は、マグネット50の上側の端面のうち径方向外周縁部に接触している。これにより、マグネット50の上側の端部は、スペーサ61によって上側から支持されている。
【0058】
スペーサ61の軸方向の寸法は、ガイド部材60の軸方向の寸法およびマグネット50の軸方向の寸法よりも小さい。スペーサ61の軸方向の寸法は、第1嵌合部21hの軸方向の寸法よりも大きい。スペーサ61の内周面と外周面との間の径方向の厚さは、ガイド部材60の内周面と外周面との間の径方向の厚さよりも大きい。スペーサ61は、ガイド部材60の径方向外側に位置する。スペーサ61は、ガイド部材60のうち第1嵌合部21hの径方向内側に嵌め合わされた部分を囲んでいる。スペーサ61は、ボビン30の径方向内側に隙間嵌めされている。より詳細には、スペーサ61は、ボビン本体部31の第1部分31aの径方向内側に隙間嵌めされている。
【0059】
本実施形態において弾性部材80は、ウェーブワッシャである。弾性部材80は、ボビン30と第2軸方向壁部10bとの軸方向の間に位置する。本実施形態において弾性部材80は、凹部35と環状部11aとの軸方向の間に位置する。弾性部材80は、中心軸Jを囲む環状である。本実施形態において弾性部材80は、第2コア部22における第2収容部22bの径方向外側に位置する。弾性部材80は、第2収容部22bを囲んでいる。弾性部材80は、ボビン30と第2軸方向壁部10bとに接触している。より詳細には、弾性部材80は、凹部35の内面のうち下側を向く底面と環状部11aの上側の面とに接触している。弾性部材80は、軸方向に圧縮弾性変形した状態となっている。これにより、弾性部材80は、ボビン30に上側向きの力を加えている。
【0060】
本実施形態の電動アクチュエータ100においては、コイル40に流す電流の向きを切り替えることで、可動子70を軸方向の両側にそれぞれ移動させることができる。
図1および
図3においては、可動子70が最も上側に位置する状態を示している。
図4においては、可動子70が最も上側に位置する状態から最も下側の位置まで移動する途中の状態を示している。
図2および
図5においては、可動子70が最も下側に位置する状態を示している。
図6においては、可動子70が最も下側に位置する状態から最も上側の位置まで移動する途中の状態を示している。以下の説明においては、可動子70が最も上側に位置する状態を「第1状態S1」と呼び、可動子70が最も下側に位置する状態を「第2状態S2」と呼ぶ。
【0061】
図1および
図3に示すように、第1状態S1において、コア体72のコア上部72bは、第1収容部21bの内部に収容される。本実施形態では、第1状態S1において、コア上部72bの上側の端面は第1底面21kに接触し、コア上部72bの外周面は内周面部21jに接触する。第1状態S1において、コア体72の下側の端部は、マグネット50の下側の端部よりも上側に位置する。第1状態S1において、コア体72の軸方向の中央部は、マグネット50の上側部分の径方向内側に位置する。第1状態S1において、マグネット50の軸方向の中央部は、コア中央部72aの下側部分の径方向外側に位置する。
【0062】
図3に示すように、第1状態S1においては、マグネット50からの磁束がコア体72とケース10とを流れる磁気回路Mm1が構成される。
図3に矢印で示すように、磁気回路Mm1において、マグネット50の磁極部50Nから径方向内側に放出された磁束は、コア体72内を上側に流れて、第1コア部21に流入する。第1コア部21に流入した磁束は、径方向外側に流れて、蓋部材12を通って周壁部11bに流入する。周壁部11bに流入した磁束は、下側に流れて、径方向外側からマグネット50の磁極部50Sに流入する。磁気回路Mm1によってコア体72と第1コア部21との間には互いに引き合う磁力が生じる。これにより、コイル40に電流を流さない状態であっても、可動子70が最も上側に位置する第1状態S1が維持される。
【0063】
なお、
図3において図示は省略するが、第1状態S1においては、
図4に示す磁気回路Mm2も生じている。
図4に矢印で示すように、磁気回路Mm2において、マグネット50の磁極部50Nから径方向内側に放出された磁束は、コア体72内を下側に流れて、第2コア部22に流入する。第2コア部22に流入した磁束は、径方向外側に流れて、環状部11aを通って周壁部11bに流入する。周壁部11bに流入した磁束は、上側に流れて、径方向外側からマグネット50の磁極部50Sに流入する。磁気回路Mm2によってコア体72と第2コア部22との間には互いに引き合う磁力が生じる。しかしながら、第1状態S1においては、コア体72と第2コア部22との間の軸方向距離がコア体72と第1コア部21との間の軸方向距離よりも大きいため、磁気回路Mm2に流れる磁束は磁気回路Mm1に流れる磁束よりも少ない。これにより、コア体72と第2コア部22との間に生じる磁力は、コア体72と第1コア部21との間に生じる磁力よりも小さい。したがって、第1状態S1において磁気回路Mm2が生じていても、可動子70が下側に移動することが抑制される。
【0064】
第1状態S1においてコイル40に電流を所定の方向に流すことで、可動子70を下側に移動させることができる。具体的には、
図4に示す磁気回路Ms1が生じる向きにコイル40に電流を流すことで、第1状態S1の可動子70を下側に移動させることができる。
図4の例では、上側から見て時計回りに流れる向きにコイル40に電流が流されている。
図4に矢印で示すように、磁気回路Ms1においては、コイル40の径方向内側に生じた下側向きの磁束が、コア体72から第2コア部22に流入する。第2コア部22に流入した磁束は、径方向外側に流れて、環状部11aを通って周壁部11bに流入する。周壁部11bに流入した磁束は、周壁部11bを上側に流れて蓋部材12に流入する。蓋部材12に流入した磁束は、径方向内側に流れて、第1コア部21に流入する。第1コア部21に流入した磁束は、下側に流れ、上側からコア体72に戻る。
【0065】
磁気回路Ms1においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きは、
図3に示す磁気回路Mm1においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きと逆向きとなっている。そのため、磁気回路Ms1が生じることで磁気回路Mm1の少なくとも一部が打ち消される。これにより、コア体72と第1コア部21との間に生じる磁力が弱められる。一方、磁気回路Ms1においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きは、
図4に示す磁気回路Mm2においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きと同じ向きとなっている。そのため、磁気回路Mm2に起因して生じるコア体72と第2コア部22との間の磁力を、磁気回路Ms1によって強めることができる。これらにより、コア体72と第1コア部21との間に生じる磁力よりも、コア体72と第2コア部22との間に生じる磁力の方が大きくなり、可動子70に下側向きの推進力PF1が生じる。したがって、推進力PF1によって可動子70が下側に移動し、可動子70が最も下側に位置する第2状態S2となる。このように、
図4に示す磁気回路Ms1が生じる向きにコイル40に電流を流すことで、可動子70を第1状態S1から第2状態S2にすることができる。
【0066】
なお、磁気回路Mm2によって生じるコア体72と第2コア部22との間の磁力は、可動子70が下側に移動するに従って大きくなる。一方、磁気回路Mm1によって生じるコア体72と第1コア部21との間の磁力は、可動子70が下側に移動するに従って小さくなる。
【0067】
図5に示すように、第2状態S2において、コア体72のコア下部72cは、第2収容部22bの内部に収容される。本実施形態では、第2状態S2において、コア下部72cの下側の端面は第2底面22kに接触し、コア下部72cの外周面は内周面22jに接触する。第2状態S2において、コア体72の上側の端部は、マグネット50の上側の端部よりも上側に位置する。第2状態S2において、コア体72の軸方向の中央部は、マグネット50の下側部分の径方向内側に位置する。第2状態S2において、マグネット50の軸方向の中央部は、コア中央部72aの上側部分の径方向外側に位置する。
【0068】
第2状態S2においては、磁気回路Mm2が構成される。上述したように磁気回路Mm2によってコア体72と第2コア部22との間には互いに引き合う磁力が生じる。これにより、コイル40に電流を流さない状態であっても、可動子70が最も下側に位置する第2状態S2が維持される。なお、
図5において図示は省略するが、第2状態S2においては、
図3に示す磁気回路Mm1も生じている。しかしながら、第2状態S2においては、コア体72と第1コア部21との間の軸方向距離がコア体72と第2コア部22との間の軸方向距離よりも大きいため、磁気回路Mm1に流れる磁束は磁気回路Mm2に流れる磁束よりも少ない。これにより、コア体72と第1コア部21との間に生じる磁力は、コア体72と第2コア部22との間に生じる磁力よりも小さい。したがって、第2状態S2において磁気回路Mm1が生じていても、可動子70が上側に移動することが抑制される。
【0069】
第2状態S2においてコイル40に電流を所定の方向に流すことで、可動子70を上側に移動させることができる。具体的には、
図6に示す磁気回路Ms2が生じる向きにコイル40に電流を流すことで、第2状態S2の可動子70を上側に移動させることができる。
図6の例では、上側から見て反時計回りに流れる向きにコイル40に電流が流されている。つまり、第2状態S2の可動子70を上側に移動させる際にコイル40に流す電流の向きは、第1状態S1の可動子70を下側に移動させる際にコイル40に流す電流の向きと逆向きである。
図6に矢印で示すように、磁気回路Ms2においては、コイル40の径方向内側に生じた上側向きの磁束が、コア体72から第1コア部21に流入する。第1コア部21に流入した磁束は、径方向外側に流れて、蓋部材12を通って周壁部11bに流入する。周壁部11bに流入した磁束は、周壁部11bを下側に流れて環状部11aに流入する。環状部11aに流入した磁束は、径方向内側に流れて、第2コア部22に流入する。第2コア部22に流入した磁束は、上側に流れ、下側からコア体72に戻る。
【0070】
磁気回路Ms2においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きは、
図5に示す磁気回路Mm2においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きと逆向きとなっている。そのため、磁気回路Ms2が生じることで磁気回路Mm2の少なくとも一部が打ち消される。これにより、コア体72と第2コア部22との間に生じる磁力が弱められる。一方、磁気回路Ms2においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きは、
図6に示す磁気回路Mm1においてコア体72およびケース10を磁束が流れる向きと同じ向きとなっている。そのため、磁気回路Mm1に起因して生じるコア体72と第1コア部21との間の磁力を、磁気回路Ms2によって強めることができる。これらにより、コア体72と第2コア部22との間に生じる磁力よりも、コア体72と第1コア部21との間に生じる磁力の方が大きくなり、可動子70に上側向きの推進力PF2が生じる。したがって、推進力PF2によって可動子70が上側に移動し、可動子70が最も上側に位置する第1状態S1となる。このように、
図6に示す磁気回路Ms2が生じる向きにコイル40に電流を流すことで、可動子70を第2状態S2から第1状態S1にすることができる。
【0071】
なお、磁気回路Mm1によって生じるコア体72と第1コア部21との間の磁力は、可動子70が上側に移動するに従って大きくなる。一方、磁気回路Mm2によって生じるコア体72と第2コア部22との間の磁力は、可動子70が上側に移動するに従って小さくなる。
【0072】
以上のように、本実施形態の電動アクチュエータ100は、可動子70が最も上側に位置する第1状態S1と可動子70が最も下側に位置する第2状態S2とを、コイル40に電流を流すことなく保持可能な自己保持型のソレノイドアクチュエータである。また、電動アクチュエータ100においては、コイル40に流す電流の向きを変えることで、可動子70を軸方向両側のいずれにも移動させることができる。
【0073】
本実施形態によれば、マグネット50がコイル40の径方向内側に位置する。そのため、上述したように、1つのコイル40に電流を流すことで生じる磁気回路Ms1,Ms2によって、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1と磁気回路Mm2との一方を弱めて、他方を強めることができる。これにより、コイル40に流す電流の向きに応じて、コア体72とケース10の上側部分との間に生じる磁力とコア体72とケース10の下側部分との間に生じる磁力とのバランスを変えることができる。したがって、上述したようにして、1つのコイル40に流す電流の向きを切り替えることで、可動子70を軸方向両側にそれぞれ移動させることができる。そのため、コイル40を2つ以上設ける必要がなく、電動アクチュエータ100を軸方向に小型化できる。また、1つのコイル40に流す電流の向きを変えることのみで可動子70を軸方向両側に移動させることができるため、コイル40が複数設けられる場合に比べて、コイル40に供給する電流の制御を容易にできる。
【0074】
また、可動子70が軸方向に移動することで、可動子70が移動する側に位置するケース10の部分とコア体72とを磁束が流れる磁気回路を強めつつ、可動子70が移動する側と逆側に位置するケース10の部分とコア体72とを磁束が流れる磁気回路を弱めることができる。そのため、ケース10の上側部分とケース10の下側部分との一方にコア体72が十分に近づいた状態において、ケース10の上側部分とケース10の下側部分との他方とコア体72とに生じるマグネット50の磁気回路に流れる磁束を、ケース10の上側部分とケース10の下側部分との一方とコア体72とに生じるマグネット50の磁気回路に流れる磁束に対して、十分に小さくできる。これにより、可動子70が最も上側に位置する第1状態S1および可動子70が最も下側に位置する第2状態S2において、コイル40に電流を流すことなく、マグネット50によって生じる磁力のみで可動子70の軸方向位置を保持することができる。したがって、1つのコイル40を備える自己保持型の電動アクチュエータ100が得られる。
【0075】
また、本実施形態によれば、マグネット50は、コイル40の径方向内側に位置する。そのため、例えばマグネット50がコイル40の径方向外側に位置する場合に比べて、マグネット50をコア体72に近づけて配置できる。これにより、マグネット50の磁束をコア体72に流しやすい。したがって、コア体72を通る磁気回路Mm1,Mm2をマグネット50によって好適に生じさせやすい。そのため、可動子70をより好適に軸方向に移動させることができ、かつ、第1状態S1および第2状態S2において可動子70をより好適に保持できる。
【0076】
また、本実施形態によれば、マグネット50は、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの軸方向に間に位置し、かつ、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの両方から軸方向に離れて配置されている。そのため、マグネット50の磁束がマグネット50から第1軸方向壁部10aおよび第2軸方向壁部10bに直接流れることを抑制できる。これにより、マグネット50の磁束をより好適にコア体72に流しやすくできる。したがって、コア体72を通る磁気回路Mm1,Mm2をマグネット50によって、より好適に生じさせやすい。そのため、可動子70をより好適に軸方向に移動させることができ、かつ、第1状態S1および第2状態S2において可動子70をより好適に保持できる。
【0077】
また、本実施形態によれば、第1軸方向壁部10aは、コア体72の上側に位置する第1コア部21を有し、第2軸方向壁部10bは、コア体72の下側に位置する第2コア部22を有する。そのため、第1コア部21および第2コア部22を介して、コア体72とケース10との間で磁束を流しやすい。これにより、各磁気回路Mm1,Mm2,Ms1,Ms2を生じさせやすくできる。
【0078】
また、本実施形態によれば、マグネット50の軸方向における中央部の軸方向位置は、ケース10のうちコア体72の上側に位置する部分、つまり第1底壁部21cとケース10のうちコア体72の下側に位置する部分、つまり第2底壁部22cとの間の軸方向における中央部の軸方向位置と同じである。そのため、例えばコア体72が第1底壁部21cと第2底壁部22cとの軸方向の中央に位置する場合において、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1と磁気回路Mm2とを比較的同程度に生じさせやすい。これにより、可動子70を軸方向両側のそれぞれに移動させやすくでき、かつ、第1状態S1および第2状態S2の両方において可動子70を好適に保持しやすくできる。
【0079】
また、本実施形態によれば、コイル40は、マグネット50よりも軸方向両側に突出している。そのため、コイル40を軸方向に比較的大きくでき、コイル40に電流を流すことで生じる磁気回路Ms1,Ms2に流れる磁束を比較的多くしやすい。これにより、磁気回路Ms1,Ms2によって、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1と磁気回路Mm2との一方を弱めやすくでき、かつ、磁気回路Mm1と磁気回路Mm2との他方を強めやすくできる。
【0080】
また、本実施形態によれば、コア体72の軸方向の寸法は、マグネット50の軸方向の寸法よりも大きい。そのため、第1状態S1および第2状態S2のそれぞれにおいて、コア体72のうちマグネット50の径方向内側に位置する部分の軸方向の寸法を大きくできる。これにより、第1状態S1および第2状態S2のそれぞれにおいて、マグネット50からコア体72に流れる磁束の量を好適に多くできる。したがって、第1状態S1においてマグネット50によって生じる磁気回路Mm1に流れる磁束の量を好適に多くでき、第2状態S2においてマグネット50によって生じる磁気回路Mm2に流れる磁束の量を好適に多くできる。そのため、第1状態S1および第2状態S2のそれぞれにおいて、可動子70の軸方向位置をより好適に保持できる。
【0081】
また、本実施形態によれば、スペーサ61は、第1軸方向壁部10aとマグネット50との軸方向の間に位置する。ボビン30の内周面には、上側を向く段差面34aを有する段差部34が設けられている。マグネット50の上側の端部は、スペーサ61によって上側から支持され、マグネット50の下側の端部は、段差面34aによって下側から支持されている。そのため、スペーサ61とボビン30の段差面34aとによってマグネット50を挟んで軸方向に位置決めできる。これにより、ボビン30に巻き回されたコイル40に対して、マグネット50を好適に軸方向に位置決めできる。したがって、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1,Mm2とコイル40によって生じる磁気回路Ms1,Ms2とのバランスが崩れることが抑制される。そのため、上述した可動子70の軸方向の移動に不具合が生じることを抑制できる。また、マグネット50の下側の端部を段差面34aに接触させてからスペーサ61をマグネット50の上側に配置する組立方法を採用できる。そのため、マグネット50をコイル40に対して軸方向に位置決めしつつ、電動アクチュエータ100の組み立て性が低下することを抑制できる。
【0082】
また、本実施形態によれば、スペーサ61は、中心軸Jを囲む筒状である。そのため、スペーサ61によってマグネット50をより安定して支持することができる。
【0083】
また、本実施形態によれば、第1コア部21は、スペーサ61の上側の端部が嵌め合わされた部分として第1嵌合部21hを有する。そのため、スペーサ61の上側の端部を第1コア部21に安定して保持させることができる。これにより、スペーサ61の径方向位置がずれることを抑制できる。したがって、スペーサ61によってマグネット50をより安定して支持することができる。
【0084】
また、本実施形態によれば、マグネット50は、ボビン30の径方向内側に圧入されている。そのため、マグネット50をボビン30に好適に保持させることができる。これにより、マグネット50の径方向位置がコイル40に対してずれることを抑制できる。したがって、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1,Mm2とコイル40によって生じる磁気回路Ms1,Ms2とのバランスが崩れることをより抑制できる。そのため、上述した可動子70の軸方向の移動に不具合が生じることをより抑制できる。
【0085】
また、本実施形態によれば、電動アクチュエータ100は、ボビン30と第2軸方向壁部10bとの軸方向の間に位置し、ボビン30に上側向きの力を加える弾性部材80を備える。そのため、弾性部材80によってボビン30に加えられる上側向きの力によって、段差面34aをマグネット50の下側の端部に押し付けることができる。これにより、マグネット50をスペーサ61に押し付けることができ、段差面34aとスペーサ61との軸方向の間でより好適にマグネット50を挟んで保持することができる。また、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの間の軸方向の距離に寸法公差などのずれが生じても、当該ずれを弾性部材80の弾性変形によって吸収することができる。そのため、ケース10の寸法のずれによらず、マグネット50を段差面34aとスペーサ61との両方に好適に接触させることができる。これにより、コイル40に対してマグネット50をより好適に位置決めできる。
【0086】
また、本実施形態によれば、電動アクチュエータ100は、コア体72を軸方向に移動可能に支持するガイド部材60を備える。そのため、ガイド部材60によって、コア体72が径方向に傾くことを抑制できる。これにより、コア体72を軸方向に好適に移動させることができる。
【0087】
また、本実施形態によれば、マグネット50は、ガイド部材60とボビン30との径方向の間に位置する。そのため、ガイド部材60とボビン30とによって、マグネット50の位置が径方向にずれることをより抑制できる。これにより、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1,Mm2とコイル40によって生じる磁気回路Ms1,Ms2とのバランスが崩れることをより抑制できる。したがって、上述した可動子70の軸方向の移動に不具合が生じることをより抑制できる。
【0088】
また、本実施形態によれば、第1コア部21における下側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積は、第2コア部22における上側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積よりも大きい。そのため、コア体72と第1コア部21との間に流れる磁束の量を、コア体72と第2コア部22との間に流れる磁束の量よりも多くできる。これにより、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1に流れる磁束の量を、マグネット50によって生じる磁気回路Mm2に流れる磁束の量よりも多くできる。したがって、第2状態S2から第1状態S1に変化する際に可動子70に生じる上側向きの推進力PF2の大きさを、第1状態S1から第2状態S2に変化する際に可動子70に生じる下側向きの推進力PF1の大きさよりも大きくできる。そのため、シャフト71を介して他の機器に伝達される電動アクチュエータ100の出力を、可動子70が移動する向きによって異ならせることができる。これにより、例えば、必要な駆動力が互いに異なる2つの駆動を電動アクチュエータ100によって行う場合に、各駆動に必要な駆動力に合わせてシャフト71から出力される電動アクチュエータ100の出力を変えることができる。したがって、例えば必要な駆動力のうち大きい方の駆動力に合わせて電動アクチュエータ100全体の出力を大きくすることなく、異なる駆動力が必要な2つの駆動を電動アクチュエータ100によって行うことができる。そのため、電動アクチュエータ100を小型化しやすい。
【0089】
また、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1に流れる磁束の量をマグネット50によって生じる磁気回路Mm2に流れる磁束の量よりも多くできるため、第1状態S1において可動子70を保持する保持力を、第2状態S2において可動子70を保持する保持力よりも大きくできる。これにより、可動子70の保持状態の一方において他方よりも大きな保持力が必要な場合に、当該一方の保持状態を第1状態S1とすることで、可動子70の状態を好適に保持することができる。
【0090】
本実施形態では、電動アクチュエータ100が第1状態S1の場合に車両のギヤがパーキングであるロック状態となり、電動アクチュエータ100が第2状態S2の場合に車両のギヤがパーキング以外であるアンロック状態となる。そのため、第1状態S1において可動子70を保持する保持力を大きくできることで、車両のギヤがパーキングであるロック状態を好適に保持できる。
【0091】
また、
図2に示すように、本実施形態では、アームAのうちシャフト71に連結される端部に対して回転軸Rを挟んで逆側に位置する部分に上側向きの力を加えることで、アームAを介してシャフト71に下側向きの力を加えることが可能な構造となっている。そのため、仮にコイル40に電流を流しても第1状態S1の可動子70が下側に移動しない場合であっても、アームAを介してシャフト71に下側向きの力を加えることで、可動子70を下側に移動させて、可動子70を第2状態S2にできる。したがって、可動子70に生じる下側向きの推進力PF1が足りない場合であっても、可動子70を第1状態S1から第2状態S2に切り替えることができる。つまり、推進力PF1を比較的小さくしても、第1状態S1から第2状態S2への切り替えが可能である。一方、本実施形態では、アームAを介しては可動子70に上側向きの力を加えられない構造となっている。そのため、可動子70に生じる上側向きの推進力PF2は、十分に大きくすることが好ましい。これに対して、本実施形態では、上述したように、推進力PF2の大きさを、推進力PF1の大きさよりも大きくできる。そのため、可動子70を第2状態S2から第1状態S1に切り替えるための推進力PF2が足りなくなることを抑制できる。以上のように、本実施形態によれば、パーク・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置に搭載された電動アクチュエータ100において、可動子70の状態を好適に切り替えることができる。
【0092】
また、本実施形態によれば、第1コア部21は、コア体72の上側の端部を内部に収容可能な第1収容部21bを有する。そのため、第1状態S1においてコア体72と対向する第1コア部21の面積を大きくできる。これにより、第1状態S1においてマグネット50によって生じる磁気回路Mm1に流れる磁束の量を好適に多くできる。したがって、可動子70をより好適に第1状態S1に保持できる。
【0093】
また、本実施形態によれば、第2コア部22は、コア体72の下側の端部を内部に収容可能な第2収容部22bを有する。そのため、第2状態S2においてコア体72と対向する第2コア部22の面積を大きくできる。これにより、第2状態S2においてマグネット50によって生じる磁気回路Mm2に流れる磁束の量を好適に多くできる。したがって、可動子70をより好適に第2状態S2に保持できる。
【0094】
また、本実施形態によれば、第1収容部21bの内面21pの面積は、第2収容部22bの内面22pの面積よりも大きい。そのため、第1状態S1における可動子70の保持力を、第2状態S2における可動子70の保持力よりも好適に大きくできる。また、推進力PF2の大きさを、推進力PF1の大きさよりも好適に大きくできる。
【0095】
また、本実施形態によれば、第1収容部21bは、コア体72の上側に位置する第1底壁部21cと、第1底壁部21cの径方向外周縁部から下側に突出する第1筒状壁部21dと、を有する。そのため、第2状態S2から上側に移動してきたコア体72の上端部を、容易に第1筒状壁部21d内に収容しつつ、第1底壁部21cによってコア体72の軸方向位置を第1状態S1の位置に容易に位置決めできる。
【0096】
また、本実施形態によれば、第2収容部22bは、コア体72の下側に位置する第2底壁部22cと、第2底壁部22cの径方向外周縁部から上側に突出する第2筒状壁部22dと、を有する。そのため、第1状態S1から下側に移動してきたコア体72の下端部を、容易に第2筒状壁部22d内に収容しつつ、第2底壁部22cによってコア体72の軸方向位置を第2状態S2の位置に容易に位置決めできる。
【0097】
また、本実施形態によれば、第1筒状壁部21dの少なくとも一部および第2筒状壁部22dの少なくとも一部は、コイル40の径方向内側に位置する。そのため、第1筒状壁部21dおよび第2筒状壁部22dを軸方向に大きくして各収容部の内面21p,22pの面積を大きくしつつ、電動アクチュエータ100全体が軸方向に大型化することを抑制できる。
【0098】
また、本実施形態によれば、第1コア部21の体積は、第2コア部22の体積よりも大きい。そのため、コア体72と第1コア部21との間に流れる磁束の量を、コア体72と第2コア部22との間に流れる磁束の量よりも、より多くしやすい。したがって、第2状態S2から第1状態S1に変化する際に可動子70に生じる上側向きの推進力PF2の大きさを、第1状態S1から第2状態S2に変化する際に可動子70に生じる下側向きの推進力PF1の大きさよりも、より大きくしやすい。
【0099】
また、本実施形態によれば、第1コア部21の径方向の寸法は、第2コア部22の径方向の寸法よりも大きい。そのため、第1コア部21における下側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積を、第2コア部22における上側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積よりも容易に大きくできる。
【0100】
また、例えば、第1コア部21における下側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積と第2コア部22における上側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積とを同じにした場合であっても、マグネット50を第1軸方向壁部10aに対して、より近づけて配置すれば、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1に流れる磁束の量を、マグネット50によって生じる磁気回路Mm2に流れる磁束の量よりも多くできる。しかしながら、この場合には、マグネット50の磁束が第2軸方向壁部10bへと流れにくくなり、マグネット50の軸方向位置の僅かなずれによっても、磁気回路Mm1と磁気回路Mm2とのバランスが崩れやすい。そのため、可動子70の軸方向の移動に不具合が生じやすい。
【0101】
これに対して、本実施形態によれば、上述したように、第1コア部21における下側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積は、第2コア部22における上側を向く面のうち軸方向に見てコア体72と重なる部分の面積よりも大きい。また、マグネット50は、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの軸方向に間に位置し、かつ、第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの両方から軸方向に離れて配置されている。そのため、マグネット50を第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの両方から軸方向に或る程度離して配置できる。これにより、マグネット50が軸方向に僅かにずれても磁気回路Mm1と磁気回路Mm2とのバランスが崩れにくく、かつ、マグネット50によって生じる磁気回路Mm1に流れる磁束の量をマグネット50によって生じる磁気回路Mm2に流れる磁束の量よりも多くできる。
【0102】
また、本実施形態では、上述したように、マグネット50の軸方向における中央部の軸方向位置は、ケース10のうちコア体72の上側に位置する部分とケース10のうちコア体72の下側に位置する部分との間の軸方向における中央部の軸方向位置と同じである。そのため、マグネット50を第1軸方向壁部10aと第2軸方向壁部10bとの両方からより好適に軸方向に離して配置できる。これにより、マグネット50が軸方向に僅かにずれた場合であっても、磁気回路Mm1と磁気回路Mm2とのバランスが崩れることをより抑制できる。
【0103】
また、本実施形態によれば、ガイド部材60は、コア体72を軸方向に移動可能に支持している。第1貫通孔21eは、シャフト71を軸方向に移動可能に支持している。そのため、ガイド部材60と第1貫通孔21eとによって可動子70を軸方向に移動可能に支持できる。これにより、可動子70を軸方向に移動可能に支持する部分の面積を大きくできる。したがって、可動子70を安定して支持できる。また、軸方向位置が異なる2つの部分によって可動子70を支持することで、可動子70が径方向に傾くことを好適に抑制できる。
【0104】
また、本実施形態によれば、第2貫通孔22eの内径とシャフト71のうち第2貫通孔22eに通された部分の外径との差は、第1貫通孔21eの内径とシャフト71のうち第1貫通孔21eに通された部分の外径との差よりも大きい。そのため、第2貫通孔22eの内周面をシャフト71の外周面から離すことができ、第2貫通孔22eの内周面にシャフト71の外周面が接触することを抑制できる。これにより、シャフト71の支持部分を第1貫通孔21eのみにすることができ、シャフト71とケース10との間に生じる摩擦力を小さくできる。したがって、シャフト71に比較的大きな径方向の力が加えられる場合であっても、シャフト71が擦れて摩耗することを抑制できる。
【0105】
また、本実施形態によれば、第2貫通孔22eの内径は、第1貫通孔21eの内径よりも大きい。そのため、シャフト71のうち第1貫通孔21eに通された部分の外径とシャフト71のうち第2貫通孔22eに通された部分の外径とを同じにしても、第2貫通孔22eの内径とシャフト71のうち第2貫通孔22eに通された部分の外径との差を、第1貫通孔21eの内径とシャフト71のうち第1貫通孔21eに通された部分の外径との差よりも大きくできる。これにより、シャフト71の形状を単純な形状にしやすい。
【0106】
また、本実施形態によれば、第1貫通孔21eは、第1コア部21に設けられ、第2貫通孔22eは、第2コア部22に設けられている。そのため、比較的大きい推進力PF2によってコア体72が第1コア部21に向かって移動する際に、第1コア部21に設けられた第1貫通孔21eによってシャフト71を支持することができる。これにより、推進力PF2によってコア体72の運動量が比較的大きくなる場合に、可動子70をコア体72に比較的近い位置で支持することができる。したがって、コア体72の運動量が比較的大きくなった場合であっても、コア体72が径方向に傾くことをより好適に抑制できる。
【0107】
また、本実施形態によれば、ガイド部材60は、第1コア部21と第2コア部22との軸方向の間に位置する。そのため、ガイド部材60を第1コア部21と第2コア部22とによって軸方向に挟んで支持することができる。これにより、ガイド部材60の軸方向位置がずれることを抑制できる。したがって、ガイド部材60によって、コア体72が径方向に傾くことをより抑制できる。そのため、コア体72をより軸方向に好適に移動させることができる。
【0108】
また、本実施形態によれば、第1コア部21は、ガイド部材60の上側の端部が嵌め合わされた第1嵌合部21hを有する。第2コア部22は、ガイド部材60の下側の端部が嵌め合わされた第2嵌合部22hを有する。そのため、第1コア部21と第2コア部22とによって、ガイド部材60の径方向位置がずれることを抑制できる。これにより、ガイド部材60によって、コア体72が径方向に傾くことをより抑制できる。したがって、コア体72をより軸方向に好適に移動させることができる。
【0109】
また、本実施形態によれば、ガイド部材60は、マグネット50とコア体72との径方向の間に位置する。そのため、ガイド部材60によってコア体72を軸方向に移動可能に支持しつつ、ガイド部材60によってマグネット50を径方向に位置決めできる。
【0110】
本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の技術的思想の範囲内において、他の構成および他の方法を採用することもできる。マグネットは、スペーサとボビンの内周面に設けられた段差部の段差面とによって軸方向両側から支持されるならば、どのように支持されていてもよい。マグネットは、ボビンの径方向内側に隙間嵌めされていてもよい。マグネットは、接着剤によってボビンに固定されてもよい。マグネットとコイルとの軸方向の相対的な寸法関係は、特に限定されない。マグネットの軸方向の寸法は、コイルの軸方向の寸法より大きくてもよい。マグネットは、3つ以上の別体のマグネットによって構成されてもよい。マグネットは、単一の部材であってもよい。マグネットとコア体との軸方向の相対的な寸法関係は、特に限定されない。マグネットの軸方向の寸法は、コア体の軸方向の寸法より大きくてもよい。
【0111】
第1コア部の形状および第2コア部の形状は、特に限定されない。第1コア部の形状と第2コア部の形状とは、互いに同じであってもよい。第1コア部の体積は、第2コア部の体積と同じであってもよいし、第2コア部の体積より小さくてもよい。第1コア部の径方向の寸法は、第2コア部の径方向の寸法と同じであってもよいし、第2コア部の径方向の寸法より小さくてもよい。第1コア部における軸方向他方側を向く面のうち軸方向に見てコア体と重なる部分の面積は、第2コア部における軸方向一方側を向く面のうち軸方向に見てコア体と重なる部分の面積と同じであってもよいし、第2コア部における軸方向一方側を向く面のうち軸方向に見てコア体と重なる部分の面積より小さくてもよい。
【0112】
第1コア部は、第1収容部を有しなくてもよい。第2コア部は、第2収容部を有しなくてもよい。第1コア部は、スペーサの軸方向一方側の端部が嵌め合わされた部分を有しなくてもよい。第1コア部は、第1嵌合部を有しなくてもよい。第2コア部は、第2嵌合部を有しなくてもよい。
【0113】
第2貫通孔の内径とシャフトのうち第2貫通孔に通された部分の外径との差は、第1貫通孔の内径とシャフトのうち第1貫通孔に通された部分の外径との差と同じであってもよいし、第1貫通孔の内径とシャフトのうち第1貫通孔に通された部分の外径との差より小さくてもよい。第1貫通孔の内径と第2貫通孔の内径とは、互いに同じであってもよい。第1貫通孔と第2貫通孔との両方によってシャフトが軸方向に移動可能に支持されてもよい。第1貫通孔と第2貫通孔との両方がシャフトを支持しなくてもよい。第1貫通孔が第2コア部に設けられ、第2貫通孔が第1コア部に設けられてもよい。
【0114】
スペーサは、どのような形状であってもよい。スペーサは、周方向に沿って複数設けられてもよい。スペーサは、どのように保持されてもよい。スペーサの軸方向一方側の端部は、第1コア部に嵌め合わされなくてもよい。弾性部材は、ボビンと第2軸方向壁部との軸方向の間に位置し、ボビンに軸方向一方側向きの力を加えるならば、どのような種類の弾性部材であってもよい。弾性部材は、コイルスプリングであってもよい。弾性部材は、設けられなくてもよい。ガイド部材は、どのように保持されてもよい。ガイド部材は、設けられなくてもよい。
【0115】
本発明が適用される電動アクチュエータの用途は、特に限定されない。電動アクチュエータは、車両の運転者のシフト操作に基づいて駆動されるシフト・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置に搭載されてもよい。また、電動アクチュエータは、車両以外の機器に搭載されてもよい。なお、本明細書において説明した各構成および各方法は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0116】
10…ケース、10a…第1軸方向壁部、10b…第2軸方向壁部、11b…周壁部、21…第1コア部、30…ボビン、34…段差部、34a…段差面、40…コイル、50…マグネット、60…ガイド部材、61…スペーサ、70…可動子、72…コア体、80…弾性部材、100…電動アクチュエータ、J…中心軸