直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサおよび直動アクチュエータ
【課題】直動アクチュエータに組み込んで使用したときにヒステリシス誤差が生じにくく、かつ、直動アクチュエータの軸方向長さを抑えることが可能な直動アクチュエータ用の荷重センサを提供する。
【解決手段】直動アクチュエータが対象物２２に印加する軸方向荷重の大きさを検出する直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサにおいて、軸方向荷重の反力をスラスト軸受４１を介して受けてたわみを生じるフランジ部材２と、磁界を発生する磁気ターゲット４と、その磁気ターゲット４に対する相対位置がフランジ部材２のたわみにより変化するよう配置された磁気センサと５を有し、フランジ部材２の軸方向端面にスラスト軸受４１の転動体４１Ｂが転がり接触する溝１０を形成する。
【解決手段】直動アクチュエータが対象物２２に印加する軸方向荷重の大きさを検出する直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサにおいて、軸方向荷重の反力をスラスト軸受４１を介して受けてたわみを生じるフランジ部材２と、磁界を発生する磁気ターゲット４と、その磁気ターゲット４に対する相対位置がフランジ部材２のたわみにより変化するよう配置された磁気センサと５を有し、フランジ部材２の軸方向端面にスラスト軸受４１の転動体４１Ｂが転がり接触する溝１０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサおよびその磁気式荷重センサを組み込んだ直動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ブレーキ装置として、摩擦パッドを油圧シリンダで駆動してブレーキディスクを押圧する油圧ブレーキ装置が採用されてきたが、近年、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のブレーキ制御の導入に伴い、油圧回路を使用しない電動ブレーキ装置が注目されている。
【０００３】
電動ブレーキ装置は、一般に、電動モータの回転が入力される回転軸と、その回転軸の回転を直動部材の軸方向移動に変換する直動機構とからなる直動アクチュエータを有し、その直動アクチュエータで摩擦パッドに軸方向荷重を印加することで、摩擦パッドをブレーキディスクに押し付けて制動力を発生する。この制動力を所望の大きさに制御するため、直動アクチュエータには、対象物に印加する軸方向荷重の大きさを検出する荷重センサが組み込まれることが多い。この直動アクチュエータ用の荷重センサは、電動ブレーキの応答性を高めるために極力微小な変位で荷重を検出するものが用いられる。
【０００４】
このような直動アクチュエータ用の荷重センサとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の直動アクチュエータ用の荷重センサは、対向一対の円環板状の押圧板と、その一対の押圧板の間に挟み込まれた水晶圧電素子と、その水晶圧電素子と片側の押圧板との間を電気的に絶縁する絶縁板と、水晶圧電素子が発生する電圧を取り出すリード線とを有する。この荷重センサは、軸方向荷重が入力されたときに、その荷重に応じた大きさの電圧が水晶圧電素子で発生するので、その電圧の大きさを計測することで軸方向荷重の大きさを検出することができる。また、水晶圧電素子の変形による押圧板の変位は微小なので、このセンサを電動ブレーキに組み込んだ場合、電動ブレーキの応答性を損なうことがない。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の荷重センサは、軸方向荷重が入力されたときに、その荷重が水晶圧電素子に直接作用するので、衝撃荷重やせん断荷重が入力されると、水晶圧電素子に割れや欠けが生じるおそれがあり、高い耐久性を確保するのが難しかった。
【０００６】
そこで、本願発明の発明者らは、高い耐久性を備え、しかも微小変位で荷重を検出することが可能な荷重センサを実現できないか検討し、そのような荷重センサとして、直動アクチュエータが対象物に印加する軸方向荷重の反力を受けてたわみを生じるフランジ部材と、磁界を発生する磁気ターゲットと、その磁気ターゲットに対する相対位置が前記フランジ部材のたわみにより変化するよう配置された磁気センサとを有する磁気式荷重センサを考案した。
【０００７】
この磁気式荷重センサは、直動アクチュエータが対象物に印加する軸方向荷重の反力を受けてフランジ部材にたわみを生じ、そのたわみにより磁気ターゲットと磁気センサの相対位置が変化し、その相対位置の変化に応じて磁気センサの出力信号が変化するので、その磁気センサの出力信号に基づいて軸方向荷重の大きさを検出することが可能である。そして、この磁気式荷重センサは、互いに非接触に配置された磁気ターゲットと磁気センサの相対位置の変化を利用して軸方向荷重を検出するので、衝撃荷重やせん断荷重が荷重センサに入力されてもセンサが故障しにくく、高い耐久性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２０１１／０３０８３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、直動アクチュエータに荷重センサを組み込む場合、その荷重センサは、対象物に印加する軸方向荷重の反力をスラスト軸受を介して受けるように組み込まれることが多い。スラスト軸受は、通常、軸方向に対向配置された一対の軌道盤と、その軌道盤の対向面間に組み込まれた複数の転動体と、これらの転動体の間隔を保持する保持器とからなる。そして、本願発明の発明者らは、このスラスト軸受の軌道盤を、上記磁気式荷重センサのフランジ部材の軸方向端面に接触させて使用した場合、検出される荷重にヒステリシス誤差が発生する可能性がある点に気付いた。
【００１０】
すなわち、スラスト軸受をフランジ部材の軸方向端面に接触させた状態で軸方向荷重が入力されると、フランジ部材にたわみが生じ、このフランジ部材のたわみに伴ってスラスト軸受の軌道盤とフランジ部材との間に発生する摩擦力が原因で、直動アクチュエータが印加する軸方向荷重の大きさが同じであっても、荷重増加時（すなわちフランジ部材のたわみが増大するとき）と荷重減少時（すなわちフランジ部材のたわみが減小するとき）とで荷重の検出値に誤差が生じる場合があることが分かった。
【００１１】
そして、本願発明の発明者らは、このヒステリシス誤差を小さくすることができれば、上記磁気式荷重センサの検出精度を高めることが可能となる点に着眼した。
【００１２】
また、電動ブレーキ装置に直動アクチュエータを組み込む場合、直動アクチュエータの軸方向長さを短くすることができれば、電動ブレーキ装置の軸方向長さが短くなり、電動ブレーキ装置周辺の部品（たとえばサスペンション）のレイアウトの自由度を高くすることが可能となる。
【００１３】
この発明が解決しようとする課題は、直動アクチュエータに組み込んで使用したときにヒステリシス誤差が生じにくく、かつ、直動アクチュエータの軸方向長さを抑えることが可能な直動アクチュエータ用の荷重センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、直動アクチュエータが対象物に印加する軸方向荷重の大きさを検出する直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサにおいて、前記軸方向荷重の反力をスラスト軸受を介して受けてたわみを生じるフランジ部材と、磁界を発生する磁気ターゲットと、その磁気ターゲットに対する相対位置が前記フランジ部材のたわみにより変化するよう配置された磁気センサとを有し、前記フランジ部材の軸方向端面に前記スラスト軸受の転動体が転がり接触する軌道面を形成した。
【００１５】
このようにすると、フランジ部材とスラスト軸受の接触が転がり接触となるので、軸方向荷重によりフランジ部材にたわみが生じたときに、そのたわみに起因する摩擦力の発生が防止され、ヒステリシス誤差の発生を抑えることが可能となる。また、スラスト軸受の一方の軌道輪が不要になるので、その軌道輪の軸方向厚さに相当する分、直動アクチュエータの軸方向長さを抑えることができる。
【００１６】
前記スラスト軸受が転動体として玉を用いたスラスト玉軸受である場合、フランジ部材の軸方向端面に形成する前記軌道面としては断面円弧状の溝を採用することができる。
【００１７】
また、前記スラスト軸受が転動体として円筒ころまたは針状ころを用いたスラストころ軸受である場合、フランジ部材の軸方向端面に形成する前記軌道面としては熱処理を施されて硬化した平面を採用することができる。
【００１８】
また、前記スラスト軸受が転動体として球面ころを用いたスラスト自動調心ころ軸受である場合、フランジ部材の軸方向端面に形成する前記軌道面としては軸方向荷重の方向に対して傾斜した断面円弧状の凹面を採用することができる。
【００１９】
前記磁気ターゲットとして、前記磁気ターゲットと磁気センサの相対変位方向に対して直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石を、反対の極性を有する磁極が前記磁気ターゲットと磁気センサの相対変位方向に並ぶように配置したものを採用し、その隣り合う磁極の境目の近傍に前記磁気センサを配置すると好ましい。
【００２０】
このようにすると、磁気センサの出力信号は、磁気ターゲットと磁気センサの軸方向の相対変位に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の相対変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサの出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で直動アクチュエータの軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００２１】
前記磁気センサとしては、磁気抵抗素子や磁気インピーダンス素子を使用することも可能であるが、ホールＩＣを使用するとコスト面で有利であり、また耐熱性の高いホールＩＣが市販されているので電動ブレーキの用途に好適である。また、前記磁気ターゲットにネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界が発生するので、磁気式荷重センサの分解性能を高くすることができる。
【００２２】
また、この発明では、電動モータの回転が入力される回転軸と、その回転軸の回転を直動部材の軸方向移動に変換する直動機構とを有し、その直動機構で対象物に軸方向荷重を印加する直動アクチュエータにおいて、前記軸方向荷重を対象物に印加するときに直動機構に作用する反力を受け止める部材として上記の磁気式荷重センサを組み込んだものを提供する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサは、フランジ部材とスラスト軸受の接触を転がり接触としているので、フランジ部材のたわみに起因する摩擦力がフランジ部材とスラスト軸受の間に生じにくく、ヒステリシス誤差の発生が抑えられる。また、スラスト軸受の一方の軌道輪が不要なので、その軌道輪の軸方向厚さに相当する分、直動アクチュエータの軸方向長さが短くすむ。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１実施形態の磁気式荷重センサを示す分解斜視図
【図２】図１に示す磁気式荷重センサの断面図
【図３】図２の磁気ターゲットと磁気センサの近傍の拡大断面図
【図４】図２の側面図
【図５】図３に示す磁気ターゲットと磁気センサの配置を変更した例を示す拡大断面図
【図６】図１に示す磁気式荷重センサを電動ブレーキ装置の直動アクチュエータに組み込んだ状態を示す断面図
【図７】図６の直動アクチュエータ近傍の拡大断面図
【図８】図７の磁気式荷重センサ近傍の拡大断面図
【図９】図７のIX−IX線に沿った断面図
【図１０】図７のX−X線に沿った断面図
【図１１】図８に示す磁気式荷重センサの他の例を示す拡大断面図
【図１２】図８に示す磁気式荷重センサの更に他の例を示す拡大断面図
【図１３】直動機構としてボールねじ機構を採用した例を示す直動アクチュエータの拡大断面図
【図１４】直動機構としてボールランプ機構を採用した例を示す直動アクチュエータの拡大断面図
【図１５】図１４のXV−XV線に沿った断面図
【図１６】（ａ）は図１４に示すボールと傾斜溝の関係を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から回転ディスクと直動ディスクが相対回転して両ディスクの間隔が拡大した状態を示す図
【図１７】図２に示す磁気式荷重センサと磁気ターゲットの配置を変更した変形例を示す断面図
【図１８】この発明の第２実施形態の磁気式荷重センサを示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図４に、この発明の第１実施形態の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ１を示す。この磁気式荷重センサ１は、軸方向に間隔をおいて対向する円環板状のフランジ部材２および支持部材３と、磁界を発生する磁気ターゲット４と、磁界の強さを検出する磁気センサ５とを有する。
【００２６】
フランジ部材２は、支持部材３に向けて突出する筒部６を有する。筒部６の外径面は、支持部材３の内径面と径方向に対向しており、筒部６の外径面に形成された面取り部７に磁気ターゲット４が固定され、支持部材３の内径面に形成された溝８に磁気センサ５が
固定されている。フランジ部材２および支持部材３は鉄等の金属で形成されている。
【００２７】
支持部材３は、フランジ部材２との対向面に環状突起９を有し、その環状突起９でフランジ部材２の外径側部分を支持し、フランジ部材２と支持部材３の間隔を保持している。
図２に示すように、フランジ部材２の支持部材３と対向する側とは反対の面には、周方向に連続する断面円弧状の溝１０が形成されている。この溝１０の内面は熱処理が施されて硬化されている。熱処理としては、例えば高周波焼入れが挙げられる。
【００２８】
磁気ターゲット４は、径方向内端と径方向外端に磁極を有するように半径方向に磁化された２個の永久磁石１１からなる。２個の永久磁石１１は、反対の極性を有する磁極（すなわちＮ極とＳ極）が軸方向に並ぶように隣接して配置されている。
【００２９】
永久磁石１１としては、ネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界が発生するので、磁気式荷重センサ１の分解性能を高くすることができるが、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などを使用してもよい。サマリウムコバルト磁石またはアルニコ磁石を使用すると、永久磁石１１の温度上昇に伴う磁界の減少を抑えることができる。また、プラセオジム磁石、サマリウム窒化鉄磁石を使用することもできる。
【００３０】
磁気センサ５は、２個の永久磁石１１の隣り合う磁極の境目の近傍で磁気ターゲット４と軸直交方向（図では半径方向）に対向するように配置されている。磁気センサ５としては、磁気抵抗素子（いわゆるＭＲセンサ）や、磁気インピーダンス素子（いわゆるＭＩセンサ）を使用することも可能であるが、ホールＩＣを使用するとコスト面で有利であり、また耐熱性の高いホールＩＣが市販されているので電動ブレーキの用途に好適である。
【００３１】
フランジ部材２の外周と支持部材３の外周には断面円弧状の位置決め溝１２，１３が形成され、この位置決め溝１２，１３に共通のキー部材４５（図７、図１０参照）を嵌め込むことで、磁気ターゲット４の周方向位置と磁気センサ５の周方向位置が合致するようにフランジ部材２と支持部材３を周方向に位置決めできるようになっている。
【００３２】
この磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２に支持部材３に向かう方向の軸方向荷重が作用すると、その軸方向荷重に応じてフランジ部材２が外周部を支点として軸方向にたわみ、そのたわみにより磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化し、その相対位置の変化に応じて磁気センサ５の出力信号が変化する。そのため、フランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさと、磁気センサ５の出力信号との関係を予め把握しておくことにより、磁気センサ５の出力信号に基づいてフランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００３３】
図１〜図４では、フランジ部材２に磁気ターゲット４を固定し、支持部材３に磁気センサ５を固定しているが、この磁気ターゲット４と磁気センサ５の関係を反対にしてもよい。すなわち、図５に示すように、フランジ部材２の筒部６の外径面に磁気センサ５を固定し、支持部材３の内径面に磁気ターゲット４を固定してもよい。
【００３４】
図６〜図１０に、上記の磁気式荷重センサ１を電動ブレーキ装置の直動アクチュエータ１４に組み込んだ実施形態を示す。
【００３５】
この電動ブレーキ装置は、車輪と一体に回転するブレーキディスク１５を間に挟んで対向する対向片１６，１７をブリッジ１８で連結した形状のキャリパボディ１９と、対向片１７のブレーキディスク１５に対する対向面に開口する収容孔２０に組み込まれた直動アクチュエータ１４と、左右一対の摩擦パッド２１，２２とからなる。
【００３６】
摩擦パッド２２は、対向片１７とブレーキディスク１５の間に設けられており、キャリパボディ１９に取り付けられたパッドピン（図示せず）でブレーキディスク１５の軸方向に移動可能に支持されている。他方の摩擦パッド２１は反対側の対向片１６に取り付けられている。キャリパボディ１９は、ブレーキディスク１５の軸方向にスライド可能に支持されている。
【００３７】
図７に示すように、直動アクチュエータ１４は、回転軸２３と、回転軸２３の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ２４と、これらの遊星ローラ２４を囲むように配置された外輪部材２５と、遊星ローラ２４を自転可能かつ公転可能に保持するキャリヤ２６と、外輪部材２５の軸方向後方に配置された磁気式荷重センサ１とを有する。
【００３８】
回転軸２３は、図６に示す電動モータ２７の回転が歯車２８を介して入力されることにより回転駆動される。回転軸２３は、対向片１７を軸方向に貫通して形成された収容孔２０の軸方向後側の開口から一端が突出した状態で収容孔２０に挿入され、収容孔２０からの突出部分に歯車２８がスプライン嵌合して回り止めされている。歯車２８は、収容孔２０の軸方向後側の開口を塞ぐようにボルト２９で固定した蓋３０で覆われている。蓋３０には回転軸２３を回転可能に支持する軸受３１が組み込まれている。
【００３９】
図９に示すように、遊星ローラ２４は、回転軸２３の外周の円筒面に転がり接触しており、回転軸２３が回転したときに遊星ローラ２４と回転軸２３の間の摩擦によって遊星ローラ２４も回転するようになっている。遊星ローラ２４は、周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。
【００４０】
図７に示すように、外輪部材２５は、キャリパボディ１９の対向片１７に設けられた収容孔２０内に収容され、その収容孔２０の内周で軸方向にスライド可能に支持されている。外輪部材２５の軸方向前端には、摩擦パッド２２の背面に形成された係合凸部３２に係合する係合凹部３３が形成され、この係合凸部３２と係合凹部３３の係合によって、外輪部材２５がキャリパボディ１９に対して回り止めされている。
【００４１】
外輪部材２５の内周には螺旋凸条３４が設けられ、遊星ローラ２４の外周には、螺旋凸条３４に係合する円周溝３５が設けられており、遊星ローラ２４が回転したときに、外輪部材２５の螺旋凸条３４が円周溝３５に案内されて、外輪部材２５が軸方向に移動するようになっている。この実施形態では遊星ローラ２４の外周にリード角が０度の円周溝３５を設けているが、円周溝３５のかわりに螺旋凸条３４と異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。
【００４２】
キャリヤ２６は、遊星ローラ２４を回転可能に支持するキャリヤピン２６Ａと、その各キャリヤピン２６Ａの軸方向前端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤプレート２６Ｃと、各キャリヤピン２６Ａの軸方向後端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤ本体２６Ｂとからなる。キャリヤプレート２６Ｃとキャリヤ本体２６Ｂは遊星ローラ２４を間に軸方向に対向しており、周方向に隣り合う遊星ローラ２４の間に配置された連結棒３６を介して連結されている。
【００４３】
キャリヤ本体２６Ｂは、滑り軸受３７を介して回転軸２３に支持され、回転軸２３に対して相対回転可能となっている。遊星ローラ２４とキャリヤ本体２６Ｂの間には、遊星ローラ２４の自転がキャリヤ本体２６Ｂに伝達するのを遮断するスラスト軸受３８が組み込まれている。
【００４４】
各キャリヤピン２６Ａは、周方向に間隔をおいて配置された複数のキャリヤピン２６Ａに外接するように装着された縮径リングばね３９で径方向内方に付勢されている。この縮径リングばね３９の付勢力によって、遊星ローラ２４の外周は回転軸２３の外周に押さえ付けられ、回転軸２３と遊星ローラ２４の間の滑りが防止されている。縮径リングばね３９の付勢力を遊星ローラ２４の軸方向全長にわたって作用させるため、キャリヤピン２６Ａの両端に縮径リングばね３９が設けられている。
【００４５】
磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２の軸方向後方に支持部材３が位置するように収容孔２０内に嵌め込まれている。キャリヤ２６と磁気式荷重センサ１の間には、キャリヤ２６と一体に公転する間座４０と、間座４０と磁気式荷重センサ１の間で軸方向荷重を伝達するスラスト軸受４１とが組み込まれている。フランジ部材２の内周には、回転軸２３を回転可能に支持する転がり軸受４２が組み込まれている。
【００４６】
磁気式荷重センサ１は、支持部材３の外周縁を、収容孔２０の内周に装着した止め輪４３で係止することによって軸方向後方への移動が規制されている。そして、この磁気式荷重センサ１は、間座４０とスラスト軸受４１とを介してキャリヤ本体２６Ｂを軸方向に支持することで、キャリヤ２６の軸方向後方への移動を規制している。また、キャリヤ２６は、回転軸２３の軸方向前端に装着された止め輪４４で軸方向前方への移動も規制されている。したがって、キャリヤ２６は、軸方向前方と軸方向後方の移動がいずれも規制され、キャリヤ２６に保持された遊星ローラ２４も軸方向移動が規制された状態となっている。
【００４７】
図８に示すように、スラスト軸受４１は、間座４０のフランジ部材２との対向面に形成した軸受嵌合凹部４０ａに嵌め込まれた軌道盤４１Ａと、軌道盤４１Ａとフランジ部材２の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の転動体４１Ｂと、これらの転動体４１Ｂの間隔を保持する保持器４１Ｃとからなる。このスラスト軸受４１は、転動体４１Ｂとして玉を用いたスラスト玉軸受であり、この転動体４１Ｂが、フランジ部材２の軸方向端面に直接加工された断面円弧状の溝１０に転がり接触し、溝１０がスラスト軸受４１の軌道面として機能する。
【００４８】
図７に示すように、フランジ部材２と支持部材３の外周の位置決め溝１２，１３には、収容孔２０の内周に係止したキー部材４５が嵌め込まれ（図１０参照）、このキー部材４５の嵌合によってフランジ部材２の周方向位置と支持部材３の周方向位置とが相対的に位置決めされている。
【００４９】
次に、上述した直動アクチュエータ１４の動作例を説明する。
【００５０】
電動モータ２７を作動させると、回転軸２３が回転し、遊星ローラ２４がキャリヤピン２６Ａを中心に自転しながら回転軸２３を中心に公転する。このとき螺旋凸条３４と円周溝３５の係合によって外輪部材２５と遊星ローラ２４が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ２４はキャリヤ２６と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ２４は軸方向に移動せず、外輪部材２５が軸方向に移動する。このようにして、直動アクチュエータ１４は、電動モータ２７で駆動される回転軸２３の回転を外輪部材２５の軸方向移動に変換し、その外輪部材２５で摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加することで、摩擦パッド２２をブレーキディスク１５に押し付けて制動力を発生させる。
【００５１】
ここで、外輪部材２５が摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加するとき、外輪部材２５には軸方向後方への反力が作用し、その反力は、遊星ローラ２４、キャリヤ２６、間座４０、スラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で受け止められる。そして、その反力によって磁気式荷重センサ１のフランジ部材２が軸方向後方にたわみ、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化する。このとき、その相対位置の変化に応じて磁気センサ５の出力信号が変化するので、磁気センサ５の出力信号に基づいて軸方向荷重の大きさを検出することができる。また、この磁気センサ５の出力信号を用いて電動ブレーキ装置の制動力をフィードバック制御することにより、高精度な荷重制御が実現できる。
【００５２】
上記磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２の局部の歪みではなく、フランジ部材２の変形量から軸方向荷重を検出するものであるから、直動アクチュエータ１４の温度変化や温度分布のばらつきによる影響を受けにくく、高い精度で直動アクチュエータ１４の軸方向荷重の大きさを検出することが可能である。
【００５３】
摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加したとき、フランジ部材２には主にせん断荷重が作用し、支持部材３には主に圧縮荷重が作用する。そして、磁気ターゲット４は、フランジ部材２に作用するせん断荷重によって変位する一方、磁気センサ５は、支持部材３に作用する圧縮荷重によってはほとんど変位せず、この磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位によって、軸方向荷重の検出が可能となる。
【００５４】
直動アクチュエータ１４が摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加するときの磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量は極めて小さい。例えば、直動アクチュエータ１４の印加する軸方向荷重の大きさが３０ｋＮのとき、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量は軸方向に０．１ｍｍ程度と極めて微小であるが、上記磁気式荷重センサ１は、複数の永久磁石１１を反対の磁極が磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位方向に並ぶように配置し、その隣り合う磁極の境目の近傍に磁気センサ５を配置しているので、磁気センサ５の出力信号が、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化に対して急峻に変化し、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量を高精度に検出することができる。
【００５５】
また、上記磁気式荷重センサ１は、磁気センサ５の出力信号が、磁気ターゲット４と磁気センサ５の軸方向の相対変位に対しては急峻に変化し、軸方向以外の方向の相対変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサ５の出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で直動アクチュエータ１４の軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００５６】
また、この磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２とスラスト軸受４１の接触を転がり接触としているので、軸方向荷重によりフランジ部材２にたわみが生じたときに、そのフランジ部材２のたわみに起因する摩擦力がフランジ部材２とスラスト軸受４１の間に生じにくく、ヒステリシス誤差の発生が抑えられ、荷重増加時（すなわちフランジ部材２のたわみが増大するとき）と荷重減少時（すなわちフランジ部材２のたわみが減小するとき）とで荷重の検出値に誤差が生じるのを防止することができる。
【００５７】
また、この磁気式荷重センサ１は、スラスト軸受４１のフランジ部材２側の軌道輪が不要なので、その軌道輪の軸方向厚さに相当する分、直動アクチュエータ１４の軸方向長さが短くすむ。そのため、電動ブレーキ装置の軸方向長さが短くなり、電動ブレーキ装置を車両に組み込んだときに、電動ブレーキ装置周辺の部品（たとえばサスペンション）のレイアウトの自由度が高い。
【００５８】
また、この磁気式荷重センサ１は、互いに非接触に配置された磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化を利用して軸方向荷重を検出するので、衝撃荷重やせん断荷重が荷重センサ１に入力されてもセンサ１が故障しにくく、高い耐久性を確保することができる。
【００５９】
直動アクチュエータ１４が印加する軸方向荷重の大きさを検出する方法として、外輪部材２５が摩擦パッド２２を軸方向前方に押圧するときの外輪部材２５の軸方向変位に基づいて摩擦パッド２２に対する軸方向荷重を推定する方法があるが、この方法では、摩擦パッド２２の摩耗等による外輪部材２５の原点位置の変動を把握するために別途のセンサが必要となり、構造が複雑になってしまう。これに対し、外輪部材２５が摩擦パッド２２を軸方向前方に押圧するときに作用する軸方向後方の反力を受け止める部材として上記磁気式荷重センサ１を組み込むと、摩擦パッド２２の摩耗等により外輪部材２５の原点位置が変動しても、磁気式荷重センサ１が検出する軸方向荷重に影響しない。そのため、外輪部材２５の原点位置を把握するためのセンサが不要であり、構造が単純で済む。
【００６０】
上記実施形態では、転動体４１Ｂとして玉を用いたスラスト軸受４１を例に挙げて説明したが、この発明は他の形式のスラスト軸受４１にも適用することができる。例えば、図１１に示すように、転動体４１Ｂとして円筒ころまたは針状ころを用いたスラストころ軸受を採用することができる。図１１において、フランジ部材２の支持部材３と対向する側とは反対の面には、熱処理（例えば高周波焼入れ）を施されて硬化した周方向に連続する平面４６が、スラスト軸受４１の軌道面として形成されている。
【００６１】
また、図１２に示すように、転動体４１Ｂとして球面ころを用いたスラスト自動調心ころ軸受を採用することができる。図１２において、フランジ部材２の支持部材３と対向する側とは反対の面には、軸方向荷重の方向に対して傾斜した断面円弧状の凹面４７が周方向に連続して形成されており、この凹面４７がスラスト軸受４１の軌道面として機能する。このようにスラスト自動調心ころ軸受を採用すると、間座４０とフランジ部材２の間の平行度に誤差が存在するときにも、その誤差をスラスト軸受４１が吸収するので、フランジ部材２が均一にたわみ、荷重の検出精度が安定する。
【００６２】
上記実施形態では、回転軸２３の回転を直動部材（ここでは外輪部材２５）の軸方向移動に変換する直動機構として、回転軸２３の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ２４と、遊星ローラ２４を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ２６と、複数の遊星ローラ２４を囲むように配置された外輪部材２５と、外輪部材２５の内周に設けられた螺旋凸条３４と、螺旋凸条３４と係合するように各遊星ローラ２４の外周に設けられた螺旋溝または円周溝３５とからなる遊星ローラ機構を例に挙げて説明したが、この発明は、他の構成の直動機構を採用した直動アクチュエータにも同様に適用することができる。
【００６３】
例えば、直動機構としてボールねじ機構を採用した直動アクチュエータの例を図１３に示す。以下、上記実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図１３において、直動アクチュエータは、回転軸２３と、回転軸２３と一体に設けられたねじ軸５０と、ねじ軸５０を囲むように設けられたナット５１と、ねじ軸５０の外周に形成されたねじ溝５２とナット５１の内周に形成されたねじ溝５３の間に組み込まれた複数のボール５４と、ナット５１のねじ溝５３の終点から始点にボール５４を戻す図示しないリターンチューブと、ナット５１の軸方向後方に配置された磁気式荷重センサ１とを有する。
【００６５】
ナット５１は、キャリパボディ１９の対向片１７に設けられた収容孔２０内に、キャリパボディ１９に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。ねじ軸５０の軸方向後端にはねじ軸５０と一体に回転する間座４０が設けられ、その間座４０がスラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で支持されている。ここで、磁気式荷重センサ１は、間座４０とスラスト軸受４１とねじ軸５０とを介してナット５１を軸方向に支持することで、ナット５１の軸方向後方への移動を規制している。
【００６６】
この直動アクチュエータは、回転軸２３を回転させることによって、ねじ軸５０とナット５１を相対回転させ、ナット５１を軸方向前方に移動させて摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加する。このとき、ねじ軸５０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座４０、スラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で受け止められる。そして、その反力によって磁気式荷重センサ１のフランジ部材２が軸方向後方にたわみ、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ５の出力信号が摩擦パッド２２に印加される軸方向荷重の大きさに応じて変化し、この磁気センサ５の出力信号に基づいて、摩擦パッド２２の押圧力を検出することができる。
【００６７】
また、直動機構としてボールランプ機構を採用した直動アクチュエータを適用した例を図１４に示す。
【００６８】
図１４において、直動アクチュエータは、回転軸２３と、回転軸２３の外周に回り止めされた回転ディスク６０と、回転ディスク６０の軸方向前方に対向して配置された直動ディスク６１と、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間に挟まれた複数のボール６２と、直動ディスク６１の軸方向後方に配置された磁気式荷重センサ１とを有する。
【００６９】
直動ディスク６１は、キャリパボディ１９の対向片１７に設けられた収容孔２０内に、キャリパボディ１９に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。回転ディスク６０の軸方向後端には回転ディスク６０と一体に回転する間座４０が設けられ、その間座４０がスラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で支持されている。ここで、磁気式荷重センサ１は、間座４０とスラスト軸受４１とを介して回転ディスク６０を軸方向に支持することで回転ディスク６０の軸方向後方への移動を規制している。
【００７０】
図１４、図１５に示すように、回転ディスク６０の直動ディスク６１に対する対向面６０ａには、周方向の一方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６３が形成され、直動ディスク６１の回転ディスク６０に対する対向面６１ａには、周方向の他方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６４が形成されている。図１６（ａ）に示すように、ボール６２は、回転ディスク６０の傾斜溝６３と直動ディスク６１の傾斜溝６４の間に組み込まれており、図１６（ｂ）に示すように、直動ディスク６１に対して回転ディスク６０が相対回転すると、傾斜溝６３，６４内をボール６２が転動して、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間隔が拡大するようになっている。
【００７１】
この直動アクチュエータは、回転軸２３を回転させることによって、直動ディスク６１と回転ディスク６０を相対回転させて、直動ディスク６１を軸方向前方に移動させて摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加する。このとき、回転ディスク６０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座４０、スラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で受け止められる。そして、その反力によって磁気式荷重センサ１のフランジ部材２が軸方向後方にたわみ、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ５の出力信号が摩擦パッド２２に印加される軸方向荷重の大きさに応じて変化し、この磁気センサ５の出力信号に基づいて、摩擦パッド２２の押圧力を検出することができる。
【００７２】
上記実施形態では、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量を高精度に検出するため、磁気ターゲット４の磁化方向が磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位方向と直交するように磁石を配置したが、図１７に示すように、磁気ターゲット４の磁化方向が磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位方向と平行となるように磁気ターゲット４を配置し、その磁気ターゲット４の近傍に磁気センサ５を配置してもよい。
【００７３】
図１８に、この発明の第２実施形態の磁気式荷重センサ７０を示す。第１実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
フランジ部材２は、支持部材３との対向面に環状突起７１を有し、その環状突起７１で支持部材３の内径側部分を支持し、フランジ部材２と支持部材３の間隔を保持している。支持部材３は、フランジ部材２に向けて突出する筒部７２を有する。筒部７２の内径面は、フランジ部材２の外径面と径方向に対向しており、筒部７２の内径面に磁気センサ５が固定され、フランジ部材２の外径面に磁気ターゲット４が固定されている。
【００７５】
この磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２に支持部材３に向かう方向の軸方向荷重が作用すると、その軸方向荷重に応じてフランジ部材２が内周部を支点として軸方向にたわみ、支持部材３も外周部を支点として軸方向にたわむ。この両部材２，３のたわみにより磁気ターゲット３と磁気センサ４の相対位置が変化し、その相対位置の変化に応じて磁気センサ５の出力信号が変化する。そして、フランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさと、磁気センサ５の出力信号との関係を予め把握しておくことにより、磁気センサ５の出力信号に基づいてフランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００７６】
このように、フランジ部材２に軸方向荷重が入力されたときに、フランジ部材２だけでなく支持部材３にもたわみが生じるようにすると、その両部材２，３のたわみにより磁気ターゲット４と磁気センサ５が相対変位するので、第１実施形態よりも荷重検出の分解能を高めることが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 磁気式荷重センサ
２ フランジ部材
４ 磁気ターゲット
５ 磁気センサ
１０ 溝
１１ 永久磁石
１４ 直動アクチュエータ
２２ 摩擦パッド
２３ 回転軸
２５ 外輪部材
２７ 電動モータ
４１ スラスト軸受
４１Ｂ 転動体
４６ 平面
４７ 凹面
５１ ナット
６１ 直動ディスク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサおよびその磁気式荷重センサを組み込んだ直動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用ブレーキ装置として、摩擦パッドを油圧シリンダで駆動してブレーキディスクを押圧する油圧ブレーキ装置が採用されてきたが、近年、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等のブレーキ制御の導入に伴い、油圧回路を使用しない電動ブレーキ装置が注目されている。
【０００３】
電動ブレーキ装置は、一般に、電動モータの回転が入力される回転軸と、その回転軸の回転を直動部材の軸方向移動に変換する直動機構とからなる直動アクチュエータを有し、その直動アクチュエータで摩擦パッドに軸方向荷重を印加することで、摩擦パッドをブレーキディスクに押し付けて制動力を発生する。この制動力を所望の大きさに制御するため、直動アクチュエータには、対象物に印加する軸方向荷重の大きさを検出する荷重センサが組み込まれることが多い。この直動アクチュエータ用の荷重センサは、電動ブレーキの応答性を高めるために極力微小な変位で荷重を検出するものが用いられる。
【０００４】
このような直動アクチュエータ用の荷重センサとして、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１の直動アクチュエータ用の荷重センサは、対向一対の円環板状の押圧板と、その一対の押圧板の間に挟み込まれた水晶圧電素子と、その水晶圧電素子と片側の押圧板との間を電気的に絶縁する絶縁板と、水晶圧電素子が発生する電圧を取り出すリード線とを有する。この荷重センサは、軸方向荷重が入力されたときに、その荷重に応じた大きさの電圧が水晶圧電素子で発生するので、その電圧の大きさを計測することで軸方向荷重の大きさを検出することができる。また、水晶圧電素子の変形による押圧板の変位は微小なので、このセンサを電動ブレーキに組み込んだ場合、電動ブレーキの応答性を損なうことがない。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の荷重センサは、軸方向荷重が入力されたときに、その荷重が水晶圧電素子に直接作用するので、衝撃荷重やせん断荷重が入力されると、水晶圧電素子に割れや欠けが生じるおそれがあり、高い耐久性を確保するのが難しかった。
【０００６】
そこで、本願発明の発明者らは、高い耐久性を備え、しかも微小変位で荷重を検出することが可能な荷重センサを実現できないか検討し、そのような荷重センサとして、直動アクチュエータが対象物に印加する軸方向荷重の反力を受けてたわみを生じるフランジ部材と、磁界を発生する磁気ターゲットと、その磁気ターゲットに対する相対位置が前記フランジ部材のたわみにより変化するよう配置された磁気センサとを有する磁気式荷重センサを考案した。
【０００７】
この磁気式荷重センサは、直動アクチュエータが対象物に印加する軸方向荷重の反力を受けてフランジ部材にたわみを生じ、そのたわみにより磁気ターゲットと磁気センサの相対位置が変化し、その相対位置の変化に応じて磁気センサの出力信号が変化するので、その磁気センサの出力信号に基づいて軸方向荷重の大きさを検出することが可能である。そして、この磁気式荷重センサは、互いに非接触に配置された磁気ターゲットと磁気センサの相対位置の変化を利用して軸方向荷重を検出するので、衝撃荷重やせん断荷重が荷重センサに入力されてもセンサが故障しにくく、高い耐久性を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２０１１／０３０８３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、直動アクチュエータに荷重センサを組み込む場合、その荷重センサは、対象物に印加する軸方向荷重の反力をスラスト軸受を介して受けるように組み込まれることが多い。スラスト軸受は、通常、軸方向に対向配置された一対の軌道盤と、その軌道盤の対向面間に組み込まれた複数の転動体と、これらの転動体の間隔を保持する保持器とからなる。そして、本願発明の発明者らは、このスラスト軸受の軌道盤を、上記磁気式荷重センサのフランジ部材の軸方向端面に接触させて使用した場合、検出される荷重にヒステリシス誤差が発生する可能性がある点に気付いた。
【００１０】
すなわち、スラスト軸受をフランジ部材の軸方向端面に接触させた状態で軸方向荷重が入力されると、フランジ部材にたわみが生じ、このフランジ部材のたわみに伴ってスラスト軸受の軌道盤とフランジ部材との間に発生する摩擦力が原因で、直動アクチュエータが印加する軸方向荷重の大きさが同じであっても、荷重増加時（すなわちフランジ部材のたわみが増大するとき）と荷重減少時（すなわちフランジ部材のたわみが減小するとき）とで荷重の検出値に誤差が生じる場合があることが分かった。
【００１１】
そして、本願発明の発明者らは、このヒステリシス誤差を小さくすることができれば、上記磁気式荷重センサの検出精度を高めることが可能となる点に着眼した。
【００１２】
また、電動ブレーキ装置に直動アクチュエータを組み込む場合、直動アクチュエータの軸方向長さを短くすることができれば、電動ブレーキ装置の軸方向長さが短くなり、電動ブレーキ装置周辺の部品（たとえばサスペンション）のレイアウトの自由度を高くすることが可能となる。
【００１３】
この発明が解決しようとする課題は、直動アクチュエータに組み込んで使用したときにヒステリシス誤差が生じにくく、かつ、直動アクチュエータの軸方向長さを抑えることが可能な直動アクチュエータ用の荷重センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、直動アクチュエータが対象物に印加する軸方向荷重の大きさを検出する直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサにおいて、前記軸方向荷重の反力をスラスト軸受を介して受けてたわみを生じるフランジ部材と、磁界を発生する磁気ターゲットと、その磁気ターゲットに対する相対位置が前記フランジ部材のたわみにより変化するよう配置された磁気センサとを有し、前記フランジ部材の軸方向端面に前記スラスト軸受の転動体が転がり接触する軌道面を形成した。
【００１５】
このようにすると、フランジ部材とスラスト軸受の接触が転がり接触となるので、軸方向荷重によりフランジ部材にたわみが生じたときに、そのたわみに起因する摩擦力の発生が防止され、ヒステリシス誤差の発生を抑えることが可能となる。また、スラスト軸受の一方の軌道輪が不要になるので、その軌道輪の軸方向厚さに相当する分、直動アクチュエータの軸方向長さを抑えることができる。
【００１６】
前記スラスト軸受が転動体として玉を用いたスラスト玉軸受である場合、フランジ部材の軸方向端面に形成する前記軌道面としては断面円弧状の溝を採用することができる。
【００１７】
また、前記スラスト軸受が転動体として円筒ころまたは針状ころを用いたスラストころ軸受である場合、フランジ部材の軸方向端面に形成する前記軌道面としては熱処理を施されて硬化した平面を採用することができる。
【００１８】
また、前記スラスト軸受が転動体として球面ころを用いたスラスト自動調心ころ軸受である場合、フランジ部材の軸方向端面に形成する前記軌道面としては軸方向荷重の方向に対して傾斜した断面円弧状の凹面を採用することができる。
【００１９】
前記磁気ターゲットとして、前記磁気ターゲットと磁気センサの相対変位方向に対して直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石を、反対の極性を有する磁極が前記磁気ターゲットと磁気センサの相対変位方向に並ぶように配置したものを採用し、その隣り合う磁極の境目の近傍に前記磁気センサを配置すると好ましい。
【００２０】
このようにすると、磁気センサの出力信号は、磁気ターゲットと磁気センサの軸方向の相対変位に対して急峻に変化し、一方、軸方向以外の方向の相対変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサの出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で直動アクチュエータの軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００２１】
前記磁気センサとしては、磁気抵抗素子や磁気インピーダンス素子を使用することも可能であるが、ホールＩＣを使用するとコスト面で有利であり、また耐熱性の高いホールＩＣが市販されているので電動ブレーキの用途に好適である。また、前記磁気ターゲットにネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界が発生するので、磁気式荷重センサの分解性能を高くすることができる。
【００２２】
また、この発明では、電動モータの回転が入力される回転軸と、その回転軸の回転を直動部材の軸方向移動に変換する直動機構とを有し、その直動機構で対象物に軸方向荷重を印加する直動アクチュエータにおいて、前記軸方向荷重を対象物に印加するときに直動機構に作用する反力を受け止める部材として上記の磁気式荷重センサを組み込んだものを提供する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサは、フランジ部材とスラスト軸受の接触を転がり接触としているので、フランジ部材のたわみに起因する摩擦力がフランジ部材とスラスト軸受の間に生じにくく、ヒステリシス誤差の発生が抑えられる。また、スラスト軸受の一方の軌道輪が不要なので、その軌道輪の軸方向厚さに相当する分、直動アクチュエータの軸方向長さが短くすむ。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１実施形態の磁気式荷重センサを示す分解斜視図
【図２】図１に示す磁気式荷重センサの断面図
【図３】図２の磁気ターゲットと磁気センサの近傍の拡大断面図
【図４】図２の側面図
【図５】図３に示す磁気ターゲットと磁気センサの配置を変更した例を示す拡大断面図
【図６】図１に示す磁気式荷重センサを電動ブレーキ装置の直動アクチュエータに組み込んだ状態を示す断面図
【図７】図６の直動アクチュエータ近傍の拡大断面図
【図８】図７の磁気式荷重センサ近傍の拡大断面図
【図９】図７のIX−IX線に沿った断面図
【図１０】図７のX−X線に沿った断面図
【図１１】図８に示す磁気式荷重センサの他の例を示す拡大断面図
【図１２】図８に示す磁気式荷重センサの更に他の例を示す拡大断面図
【図１３】直動機構としてボールねじ機構を採用した例を示す直動アクチュエータの拡大断面図
【図１４】直動機構としてボールランプ機構を採用した例を示す直動アクチュエータの拡大断面図
【図１５】図１４のXV−XV線に沿った断面図
【図１６】（ａ）は図１４に示すボールと傾斜溝の関係を示す図、（ｂ）は（ａ）に示す状態から回転ディスクと直動ディスクが相対回転して両ディスクの間隔が拡大した状態を示す図
【図１７】図２に示す磁気式荷重センサと磁気ターゲットの配置を変更した変形例を示す断面図
【図１８】この発明の第２実施形態の磁気式荷重センサを示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図４に、この発明の第１実施形態の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ１を示す。この磁気式荷重センサ１は、軸方向に間隔をおいて対向する円環板状のフランジ部材２および支持部材３と、磁界を発生する磁気ターゲット４と、磁界の強さを検出する磁気センサ５とを有する。
【００２６】
フランジ部材２は、支持部材３に向けて突出する筒部６を有する。筒部６の外径面は、支持部材３の内径面と径方向に対向しており、筒部６の外径面に形成された面取り部７に磁気ターゲット４が固定され、支持部材３の内径面に形成された溝８に磁気センサ５が
固定されている。フランジ部材２および支持部材３は鉄等の金属で形成されている。
【００２７】
支持部材３は、フランジ部材２との対向面に環状突起９を有し、その環状突起９でフランジ部材２の外径側部分を支持し、フランジ部材２と支持部材３の間隔を保持している。
図２に示すように、フランジ部材２の支持部材３と対向する側とは反対の面には、周方向に連続する断面円弧状の溝１０が形成されている。この溝１０の内面は熱処理が施されて硬化されている。熱処理としては、例えば高周波焼入れが挙げられる。
【００２８】
磁気ターゲット４は、径方向内端と径方向外端に磁極を有するように半径方向に磁化された２個の永久磁石１１からなる。２個の永久磁石１１は、反対の極性を有する磁極（すなわちＮ極とＳ極）が軸方向に並ぶように隣接して配置されている。
【００２９】
永久磁石１１としては、ネオジム磁石を使用すると、省スペースで強力な磁界が発生するので、磁気式荷重センサ１の分解性能を高くすることができるが、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石などを使用してもよい。サマリウムコバルト磁石またはアルニコ磁石を使用すると、永久磁石１１の温度上昇に伴う磁界の減少を抑えることができる。また、プラセオジム磁石、サマリウム窒化鉄磁石を使用することもできる。
【００３０】
磁気センサ５は、２個の永久磁石１１の隣り合う磁極の境目の近傍で磁気ターゲット４と軸直交方向（図では半径方向）に対向するように配置されている。磁気センサ５としては、磁気抵抗素子（いわゆるＭＲセンサ）や、磁気インピーダンス素子（いわゆるＭＩセンサ）を使用することも可能であるが、ホールＩＣを使用するとコスト面で有利であり、また耐熱性の高いホールＩＣが市販されているので電動ブレーキの用途に好適である。
【００３１】
フランジ部材２の外周と支持部材３の外周には断面円弧状の位置決め溝１２，１３が形成され、この位置決め溝１２，１３に共通のキー部材４５（図７、図１０参照）を嵌め込むことで、磁気ターゲット４の周方向位置と磁気センサ５の周方向位置が合致するようにフランジ部材２と支持部材３を周方向に位置決めできるようになっている。
【００３２】
この磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２に支持部材３に向かう方向の軸方向荷重が作用すると、その軸方向荷重に応じてフランジ部材２が外周部を支点として軸方向にたわみ、そのたわみにより磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化し、その相対位置の変化に応じて磁気センサ５の出力信号が変化する。そのため、フランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさと、磁気センサ５の出力信号との関係を予め把握しておくことにより、磁気センサ５の出力信号に基づいてフランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００３３】
図１〜図４では、フランジ部材２に磁気ターゲット４を固定し、支持部材３に磁気センサ５を固定しているが、この磁気ターゲット４と磁気センサ５の関係を反対にしてもよい。すなわち、図５に示すように、フランジ部材２の筒部６の外径面に磁気センサ５を固定し、支持部材３の内径面に磁気ターゲット４を固定してもよい。
【００３４】
図６〜図１０に、上記の磁気式荷重センサ１を電動ブレーキ装置の直動アクチュエータ１４に組み込んだ実施形態を示す。
【００３５】
この電動ブレーキ装置は、車輪と一体に回転するブレーキディスク１５を間に挟んで対向する対向片１６，１７をブリッジ１８で連結した形状のキャリパボディ１９と、対向片１７のブレーキディスク１５に対する対向面に開口する収容孔２０に組み込まれた直動アクチュエータ１４と、左右一対の摩擦パッド２１，２２とからなる。
【００３６】
摩擦パッド２２は、対向片１７とブレーキディスク１５の間に設けられており、キャリパボディ１９に取り付けられたパッドピン（図示せず）でブレーキディスク１５の軸方向に移動可能に支持されている。他方の摩擦パッド２１は反対側の対向片１６に取り付けられている。キャリパボディ１９は、ブレーキディスク１５の軸方向にスライド可能に支持されている。
【００３７】
図７に示すように、直動アクチュエータ１４は、回転軸２３と、回転軸２３の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ２４と、これらの遊星ローラ２４を囲むように配置された外輪部材２５と、遊星ローラ２４を自転可能かつ公転可能に保持するキャリヤ２６と、外輪部材２５の軸方向後方に配置された磁気式荷重センサ１とを有する。
【００３８】
回転軸２３は、図６に示す電動モータ２７の回転が歯車２８を介して入力されることにより回転駆動される。回転軸２３は、対向片１７を軸方向に貫通して形成された収容孔２０の軸方向後側の開口から一端が突出した状態で収容孔２０に挿入され、収容孔２０からの突出部分に歯車２８がスプライン嵌合して回り止めされている。歯車２８は、収容孔２０の軸方向後側の開口を塞ぐようにボルト２９で固定した蓋３０で覆われている。蓋３０には回転軸２３を回転可能に支持する軸受３１が組み込まれている。
【００３９】
図９に示すように、遊星ローラ２４は、回転軸２３の外周の円筒面に転がり接触しており、回転軸２３が回転したときに遊星ローラ２４と回転軸２３の間の摩擦によって遊星ローラ２４も回転するようになっている。遊星ローラ２４は、周方向に一定の間隔をおいて複数設けられている。
【００４０】
図７に示すように、外輪部材２５は、キャリパボディ１９の対向片１７に設けられた収容孔２０内に収容され、その収容孔２０の内周で軸方向にスライド可能に支持されている。外輪部材２５の軸方向前端には、摩擦パッド２２の背面に形成された係合凸部３２に係合する係合凹部３３が形成され、この係合凸部３２と係合凹部３３の係合によって、外輪部材２５がキャリパボディ１９に対して回り止めされている。
【００４１】
外輪部材２５の内周には螺旋凸条３４が設けられ、遊星ローラ２４の外周には、螺旋凸条３４に係合する円周溝３５が設けられており、遊星ローラ２４が回転したときに、外輪部材２５の螺旋凸条３４が円周溝３５に案内されて、外輪部材２５が軸方向に移動するようになっている。この実施形態では遊星ローラ２４の外周にリード角が０度の円周溝３５を設けているが、円周溝３５のかわりに螺旋凸条３４と異なるリード角をもつ螺旋溝を設けてもよい。
【００４２】
キャリヤ２６は、遊星ローラ２４を回転可能に支持するキャリヤピン２６Ａと、その各キャリヤピン２６Ａの軸方向前端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤプレート２６Ｃと、各キャリヤピン２６Ａの軸方向後端の周方向間隔を一定に保持する環状のキャリヤ本体２６Ｂとからなる。キャリヤプレート２６Ｃとキャリヤ本体２６Ｂは遊星ローラ２４を間に軸方向に対向しており、周方向に隣り合う遊星ローラ２４の間に配置された連結棒３６を介して連結されている。
【００４３】
キャリヤ本体２６Ｂは、滑り軸受３７を介して回転軸２３に支持され、回転軸２３に対して相対回転可能となっている。遊星ローラ２４とキャリヤ本体２６Ｂの間には、遊星ローラ２４の自転がキャリヤ本体２６Ｂに伝達するのを遮断するスラスト軸受３８が組み込まれている。
【００４４】
各キャリヤピン２６Ａは、周方向に間隔をおいて配置された複数のキャリヤピン２６Ａに外接するように装着された縮径リングばね３９で径方向内方に付勢されている。この縮径リングばね３９の付勢力によって、遊星ローラ２４の外周は回転軸２３の外周に押さえ付けられ、回転軸２３と遊星ローラ２４の間の滑りが防止されている。縮径リングばね３９の付勢力を遊星ローラ２４の軸方向全長にわたって作用させるため、キャリヤピン２６Ａの両端に縮径リングばね３９が設けられている。
【００４５】
磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２の軸方向後方に支持部材３が位置するように収容孔２０内に嵌め込まれている。キャリヤ２６と磁気式荷重センサ１の間には、キャリヤ２６と一体に公転する間座４０と、間座４０と磁気式荷重センサ１の間で軸方向荷重を伝達するスラスト軸受４１とが組み込まれている。フランジ部材２の内周には、回転軸２３を回転可能に支持する転がり軸受４２が組み込まれている。
【００４６】
磁気式荷重センサ１は、支持部材３の外周縁を、収容孔２０の内周に装着した止め輪４３で係止することによって軸方向後方への移動が規制されている。そして、この磁気式荷重センサ１は、間座４０とスラスト軸受４１とを介してキャリヤ本体２６Ｂを軸方向に支持することで、キャリヤ２６の軸方向後方への移動を規制している。また、キャリヤ２６は、回転軸２３の軸方向前端に装着された止め輪４４で軸方向前方への移動も規制されている。したがって、キャリヤ２６は、軸方向前方と軸方向後方の移動がいずれも規制され、キャリヤ２６に保持された遊星ローラ２４も軸方向移動が規制された状態となっている。
【００４７】
図８に示すように、スラスト軸受４１は、間座４０のフランジ部材２との対向面に形成した軸受嵌合凹部４０ａに嵌め込まれた軌道盤４１Ａと、軌道盤４１Ａとフランジ部材２の間に周方向に間隔をおいて組み込まれた複数の転動体４１Ｂと、これらの転動体４１Ｂの間隔を保持する保持器４１Ｃとからなる。このスラスト軸受４１は、転動体４１Ｂとして玉を用いたスラスト玉軸受であり、この転動体４１Ｂが、フランジ部材２の軸方向端面に直接加工された断面円弧状の溝１０に転がり接触し、溝１０がスラスト軸受４１の軌道面として機能する。
【００４８】
図７に示すように、フランジ部材２と支持部材３の外周の位置決め溝１２，１３には、収容孔２０の内周に係止したキー部材４５が嵌め込まれ（図１０参照）、このキー部材４５の嵌合によってフランジ部材２の周方向位置と支持部材３の周方向位置とが相対的に位置決めされている。
【００４９】
次に、上述した直動アクチュエータ１４の動作例を説明する。
【００５０】
電動モータ２７を作動させると、回転軸２３が回転し、遊星ローラ２４がキャリヤピン２６Ａを中心に自転しながら回転軸２３を中心に公転する。このとき螺旋凸条３４と円周溝３５の係合によって外輪部材２５と遊星ローラ２４が軸方向に相対移動するが、遊星ローラ２４はキャリヤ２６と共に軸方向の移動が規制されているので、遊星ローラ２４は軸方向に移動せず、外輪部材２５が軸方向に移動する。このようにして、直動アクチュエータ１４は、電動モータ２７で駆動される回転軸２３の回転を外輪部材２５の軸方向移動に変換し、その外輪部材２５で摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加することで、摩擦パッド２２をブレーキディスク１５に押し付けて制動力を発生させる。
【００５１】
ここで、外輪部材２５が摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加するとき、外輪部材２５には軸方向後方への反力が作用し、その反力は、遊星ローラ２４、キャリヤ２６、間座４０、スラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で受け止められる。そして、その反力によって磁気式荷重センサ１のフランジ部材２が軸方向後方にたわみ、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化する。このとき、その相対位置の変化に応じて磁気センサ５の出力信号が変化するので、磁気センサ５の出力信号に基づいて軸方向荷重の大きさを検出することができる。また、この磁気センサ５の出力信号を用いて電動ブレーキ装置の制動力をフィードバック制御することにより、高精度な荷重制御が実現できる。
【００５２】
上記磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２の局部の歪みではなく、フランジ部材２の変形量から軸方向荷重を検出するものであるから、直動アクチュエータ１４の温度変化や温度分布のばらつきによる影響を受けにくく、高い精度で直動アクチュエータ１４の軸方向荷重の大きさを検出することが可能である。
【００５３】
摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加したとき、フランジ部材２には主にせん断荷重が作用し、支持部材３には主に圧縮荷重が作用する。そして、磁気ターゲット４は、フランジ部材２に作用するせん断荷重によって変位する一方、磁気センサ５は、支持部材３に作用する圧縮荷重によってはほとんど変位せず、この磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位によって、軸方向荷重の検出が可能となる。
【００５４】
直動アクチュエータ１４が摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加するときの磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量は極めて小さい。例えば、直動アクチュエータ１４の印加する軸方向荷重の大きさが３０ｋＮのとき、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量は軸方向に０．１ｍｍ程度と極めて微小であるが、上記磁気式荷重センサ１は、複数の永久磁石１１を反対の磁極が磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位方向に並ぶように配置し、その隣り合う磁極の境目の近傍に磁気センサ５を配置しているので、磁気センサ５の出力信号が、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化に対して急峻に変化し、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量を高精度に検出することができる。
【００５５】
また、上記磁気式荷重センサ１は、磁気センサ５の出力信号が、磁気ターゲット４と磁気センサ５の軸方向の相対変位に対しては急峻に変化し、軸方向以外の方向の相対変位に対してはあまり変化しないという軸方向の指向性を示す。そのため、磁気センサ５の出力信号が外部振動の影響を受けにくく、安定した精度で直動アクチュエータ１４の軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００５６】
また、この磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２とスラスト軸受４１の接触を転がり接触としているので、軸方向荷重によりフランジ部材２にたわみが生じたときに、そのフランジ部材２のたわみに起因する摩擦力がフランジ部材２とスラスト軸受４１の間に生じにくく、ヒステリシス誤差の発生が抑えられ、荷重増加時（すなわちフランジ部材２のたわみが増大するとき）と荷重減少時（すなわちフランジ部材２のたわみが減小するとき）とで荷重の検出値に誤差が生じるのを防止することができる。
【００５７】
また、この磁気式荷重センサ１は、スラスト軸受４１のフランジ部材２側の軌道輪が不要なので、その軌道輪の軸方向厚さに相当する分、直動アクチュエータ１４の軸方向長さが短くすむ。そのため、電動ブレーキ装置の軸方向長さが短くなり、電動ブレーキ装置を車両に組み込んだときに、電動ブレーキ装置周辺の部品（たとえばサスペンション）のレイアウトの自由度が高い。
【００５８】
また、この磁気式荷重センサ１は、互いに非接触に配置された磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化を利用して軸方向荷重を検出するので、衝撃荷重やせん断荷重が荷重センサ１に入力されてもセンサ１が故障しにくく、高い耐久性を確保することができる。
【００５９】
直動アクチュエータ１４が印加する軸方向荷重の大きさを検出する方法として、外輪部材２５が摩擦パッド２２を軸方向前方に押圧するときの外輪部材２５の軸方向変位に基づいて摩擦パッド２２に対する軸方向荷重を推定する方法があるが、この方法では、摩擦パッド２２の摩耗等による外輪部材２５の原点位置の変動を把握するために別途のセンサが必要となり、構造が複雑になってしまう。これに対し、外輪部材２５が摩擦パッド２２を軸方向前方に押圧するときに作用する軸方向後方の反力を受け止める部材として上記磁気式荷重センサ１を組み込むと、摩擦パッド２２の摩耗等により外輪部材２５の原点位置が変動しても、磁気式荷重センサ１が検出する軸方向荷重に影響しない。そのため、外輪部材２５の原点位置を把握するためのセンサが不要であり、構造が単純で済む。
【００６０】
上記実施形態では、転動体４１Ｂとして玉を用いたスラスト軸受４１を例に挙げて説明したが、この発明は他の形式のスラスト軸受４１にも適用することができる。例えば、図１１に示すように、転動体４１Ｂとして円筒ころまたは針状ころを用いたスラストころ軸受を採用することができる。図１１において、フランジ部材２の支持部材３と対向する側とは反対の面には、熱処理（例えば高周波焼入れ）を施されて硬化した周方向に連続する平面４６が、スラスト軸受４１の軌道面として形成されている。
【００６１】
また、図１２に示すように、転動体４１Ｂとして球面ころを用いたスラスト自動調心ころ軸受を採用することができる。図１２において、フランジ部材２の支持部材３と対向する側とは反対の面には、軸方向荷重の方向に対して傾斜した断面円弧状の凹面４７が周方向に連続して形成されており、この凹面４７がスラスト軸受４１の軌道面として機能する。このようにスラスト自動調心ころ軸受を採用すると、間座４０とフランジ部材２の間の平行度に誤差が存在するときにも、その誤差をスラスト軸受４１が吸収するので、フランジ部材２が均一にたわみ、荷重の検出精度が安定する。
【００６２】
上記実施形態では、回転軸２３の回転を直動部材（ここでは外輪部材２５）の軸方向移動に変換する直動機構として、回転軸２３の外周の円筒面に転がり接触する複数の遊星ローラ２４と、遊星ローラ２４を自転可能かつ公転可能に保持し、軸方向移動を規制されたキャリヤ２６と、複数の遊星ローラ２４を囲むように配置された外輪部材２５と、外輪部材２５の内周に設けられた螺旋凸条３４と、螺旋凸条３４と係合するように各遊星ローラ２４の外周に設けられた螺旋溝または円周溝３５とからなる遊星ローラ機構を例に挙げて説明したが、この発明は、他の構成の直動機構を採用した直動アクチュエータにも同様に適用することができる。
【００６３】
例えば、直動機構としてボールねじ機構を採用した直動アクチュエータの例を図１３に示す。以下、上記実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
図１３において、直動アクチュエータは、回転軸２３と、回転軸２３と一体に設けられたねじ軸５０と、ねじ軸５０を囲むように設けられたナット５１と、ねじ軸５０の外周に形成されたねじ溝５２とナット５１の内周に形成されたねじ溝５３の間に組み込まれた複数のボール５４と、ナット５１のねじ溝５３の終点から始点にボール５４を戻す図示しないリターンチューブと、ナット５１の軸方向後方に配置された磁気式荷重センサ１とを有する。
【００６５】
ナット５１は、キャリパボディ１９の対向片１７に設けられた収容孔２０内に、キャリパボディ１９に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。ねじ軸５０の軸方向後端にはねじ軸５０と一体に回転する間座４０が設けられ、その間座４０がスラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で支持されている。ここで、磁気式荷重センサ１は、間座４０とスラスト軸受４１とねじ軸５０とを介してナット５１を軸方向に支持することで、ナット５１の軸方向後方への移動を規制している。
【００６６】
この直動アクチュエータは、回転軸２３を回転させることによって、ねじ軸５０とナット５１を相対回転させ、ナット５１を軸方向前方に移動させて摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加する。このとき、ねじ軸５０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座４０、スラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で受け止められる。そして、その反力によって磁気式荷重センサ１のフランジ部材２が軸方向後方にたわみ、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ５の出力信号が摩擦パッド２２に印加される軸方向荷重の大きさに応じて変化し、この磁気センサ５の出力信号に基づいて、摩擦パッド２２の押圧力を検出することができる。
【００６７】
また、直動機構としてボールランプ機構を採用した直動アクチュエータを適用した例を図１４に示す。
【００６８】
図１４において、直動アクチュエータは、回転軸２３と、回転軸２３の外周に回り止めされた回転ディスク６０と、回転ディスク６０の軸方向前方に対向して配置された直動ディスク６１と、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間に挟まれた複数のボール６２と、直動ディスク６１の軸方向後方に配置された磁気式荷重センサ１とを有する。
【００６９】
直動ディスク６１は、キャリパボディ１９の対向片１７に設けられた収容孔２０内に、キャリパボディ１９に対して回り止めされた状態で軸方向にスライド可能に収容されている。回転ディスク６０の軸方向後端には回転ディスク６０と一体に回転する間座４０が設けられ、その間座４０がスラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で支持されている。ここで、磁気式荷重センサ１は、間座４０とスラスト軸受４１とを介して回転ディスク６０を軸方向に支持することで回転ディスク６０の軸方向後方への移動を規制している。
【００７０】
図１４、図１５に示すように、回転ディスク６０の直動ディスク６１に対する対向面６０ａには、周方向の一方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６３が形成され、直動ディスク６１の回転ディスク６０に対する対向面６１ａには、周方向の他方向に沿って深さが次第に浅くなる傾斜溝６４が形成されている。図１６（ａ）に示すように、ボール６２は、回転ディスク６０の傾斜溝６３と直動ディスク６１の傾斜溝６４の間に組み込まれており、図１６（ｂ）に示すように、直動ディスク６１に対して回転ディスク６０が相対回転すると、傾斜溝６３，６４内をボール６２が転動して、回転ディスク６０と直動ディスク６１の間隔が拡大するようになっている。
【００７１】
この直動アクチュエータは、回転軸２３を回転させることによって、直動ディスク６１と回転ディスク６０を相対回転させて、直動ディスク６１を軸方向前方に移動させて摩擦パッド２２に軸方向荷重を印加する。このとき、回転ディスク６０には、軸方向後方への反力が作用し、その反力は、間座４０、スラスト軸受４１を介して磁気式荷重センサ１で受け止められる。そして、その反力によって磁気式荷重センサ１のフランジ部材２が軸方向後方にたわみ、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置が変化する。そのため、上記実施形態と同様、磁気センサ５の出力信号が摩擦パッド２２に印加される軸方向荷重の大きさに応じて変化し、この磁気センサ５の出力信号に基づいて、摩擦パッド２２の押圧力を検出することができる。
【００７２】
上記実施形態では、磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対位置の変化量を高精度に検出するため、磁気ターゲット４の磁化方向が磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位方向と直交するように磁石を配置したが、図１７に示すように、磁気ターゲット４の磁化方向が磁気ターゲット４と磁気センサ５の相対変位方向と平行となるように磁気ターゲット４を配置し、その磁気ターゲット４の近傍に磁気センサ５を配置してもよい。
【００７３】
図１８に、この発明の第２実施形態の磁気式荷重センサ７０を示す。第１実施形態に対応する部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
フランジ部材２は、支持部材３との対向面に環状突起７１を有し、その環状突起７１で支持部材３の内径側部分を支持し、フランジ部材２と支持部材３の間隔を保持している。支持部材３は、フランジ部材２に向けて突出する筒部７２を有する。筒部７２の内径面は、フランジ部材２の外径面と径方向に対向しており、筒部７２の内径面に磁気センサ５が固定され、フランジ部材２の外径面に磁気ターゲット４が固定されている。
【００７５】
この磁気式荷重センサ１は、フランジ部材２に支持部材３に向かう方向の軸方向荷重が作用すると、その軸方向荷重に応じてフランジ部材２が内周部を支点として軸方向にたわみ、支持部材３も外周部を支点として軸方向にたわむ。この両部材２，３のたわみにより磁気ターゲット３と磁気センサ４の相対位置が変化し、その相対位置の変化に応じて磁気センサ５の出力信号が変化する。そして、フランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさと、磁気センサ５の出力信号との関係を予め把握しておくことにより、磁気センサ５の出力信号に基づいてフランジ部材２に作用する軸方向荷重の大きさを検出することができる。
【００７６】
このように、フランジ部材２に軸方向荷重が入力されたときに、フランジ部材２だけでなく支持部材３にもたわみが生じるようにすると、その両部材２，３のたわみにより磁気ターゲット４と磁気センサ５が相対変位するので、第１実施形態よりも荷重検出の分解能を高めることが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１ 磁気式荷重センサ
２ フランジ部材
４ 磁気ターゲット
５ 磁気センサ
１０ 溝
１１ 永久磁石
１４ 直動アクチュエータ
２２ 摩擦パッド
２３ 回転軸
２５ 外輪部材
２７ 電動モータ
４１ スラスト軸受
４１Ｂ 転動体
４６ 平面
４７ 凹面
５１ ナット
６１ 直動ディスク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直動アクチュエータが対象物（２２）に印加する軸方向荷重の大きさを検出する直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサにおいて、
前記軸方向荷重の反力をスラスト軸受（４１）を介して受けてたわみを生じるフランジ部材（２）と、磁界を発生する磁気ターゲット（４）と、その磁気ターゲット（４）に対する相対位置が前記フランジ部材（２）のたわみにより変化するよう配置された磁気センサ（５）とを有し、前記フランジ部材（２）の軸方向端面に前記スラスト軸受（４１）の転動体（４１Ｂ）が転がり接触する軌道面を形成したことを特徴とする直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項２】
前記スラスト軸受（４１）が転動体（４１Ｂ）として玉を用いたスラスト玉軸受であり、前記軌道面が断面円弧状の溝（１０）である請求項１に記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項３】
前記スラスト軸受が転動体（４１Ｂ）として円筒ころまたは針状ころを用いたスラストころ軸受であり、前記軌道面が熱処理を施されて硬化した平面（４６）である請求項１に記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項４】
前記スラスト軸受（４１）が転動体（４１Ｂ）として球面ころを用いたスラスト自動調心ころ軸受であり、前記軌道面が、前記軸方向荷重の方向に対して傾斜した断面円弧状の凹面（４７）である請求項１に記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項５】
前記磁気ターゲット（４）が、前記磁気ターゲット（４）と磁気センサ（５）の相対変位方向に対して直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石（１１）を、反対の極性を有する磁極が前記磁気ターゲット（４）と磁気センサ（５）の相対変位方向に並ぶように配置したものであり、その隣り合う磁極の境目の近傍に前記磁気センサ（５）を配置した請求項１から４のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項６】
前記磁気センサ（５）としてホールＩＣを使用した請求項１から５のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項７】
前記磁気センサ（５）として磁気抵抗素子を使用した請求項１から５のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項８】
前記磁気センサ（５）として磁気インピーダンス素子を使用した請求項１から５のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項９】
前記磁気ターゲット（４）にネオジム磁石を使用した請求項１から８のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項１０】
電動モータ（２７）の回転が入力される回転軸（２３）と、その回転軸（２３）の回転を直動部材（２５，５１，６１）の軸方向移動に変換する直動機構とを有し、その直動機構で対象物（２２）に軸方向荷重を印加する直動アクチュエータにおいて、前記軸方向荷重を対象物（２２）に印加するときに直動機構に作用する反力を受け止める部材として請求項１から９のいずれかに記載の磁気式荷重センサを組み込んだ直動アクチュエータ。
【請求項１】
直動アクチュエータが対象物（２２）に印加する軸方向荷重の大きさを検出する直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサにおいて、
前記軸方向荷重の反力をスラスト軸受（４１）を介して受けてたわみを生じるフランジ部材（２）と、磁界を発生する磁気ターゲット（４）と、その磁気ターゲット（４）に対する相対位置が前記フランジ部材（２）のたわみにより変化するよう配置された磁気センサ（５）とを有し、前記フランジ部材（２）の軸方向端面に前記スラスト軸受（４１）の転動体（４１Ｂ）が転がり接触する軌道面を形成したことを特徴とする直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項２】
前記スラスト軸受（４１）が転動体（４１Ｂ）として玉を用いたスラスト玉軸受であり、前記軌道面が断面円弧状の溝（１０）である請求項１に記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項３】
前記スラスト軸受が転動体（４１Ｂ）として円筒ころまたは針状ころを用いたスラストころ軸受であり、前記軌道面が熱処理を施されて硬化した平面（４６）である請求項１に記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項４】
前記スラスト軸受（４１）が転動体（４１Ｂ）として球面ころを用いたスラスト自動調心ころ軸受であり、前記軌道面が、前記軸方向荷重の方向に対して傾斜した断面円弧状の凹面（４７）である請求項１に記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項５】
前記磁気ターゲット（４）が、前記磁気ターゲット（４）と磁気センサ（５）の相対変位方向に対して直交する方向を磁化方向とする複数の永久磁石（１１）を、反対の極性を有する磁極が前記磁気ターゲット（４）と磁気センサ（５）の相対変位方向に並ぶように配置したものであり、その隣り合う磁極の境目の近傍に前記磁気センサ（５）を配置した請求項１から４のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項６】
前記磁気センサ（５）としてホールＩＣを使用した請求項１から５のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項７】
前記磁気センサ（５）として磁気抵抗素子を使用した請求項１から５のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項８】
前記磁気センサ（５）として磁気インピーダンス素子を使用した請求項１から５のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項９】
前記磁気ターゲット（４）にネオジム磁石を使用した請求項１から８のいずれかに記載の直動アクチュエータ用の磁気式荷重センサ。
【請求項１０】
電動モータ（２７）の回転が入力される回転軸（２３）と、その回転軸（２３）の回転を直動部材（２５，５１，６１）の軸方向移動に変換する直動機構とを有し、その直動機構で対象物（２２）に軸方向荷重を印加する直動アクチュエータにおいて、前記軸方向荷重を対象物（２２）に印加するときに直動機構に作用する反力を受け止める部材として請求項１から９のいずれかに記載の磁気式荷重センサを組み込んだ直動アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−８３５５０（Ｐ２０１３−８３５５０Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３７０４（Ｐ２０１１−２２３７０４）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
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