JP2002250408A

JP2002250408A - モータアクチュエータ

Info

Publication number: JP2002250408A
Application number: JP2001048126A
Authority: JP
Inventors: Seiji Tateishi; 聖二立石
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2001-02-23
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で信頼性が高く、かつ低回転速度で高ト
ルクの出力特性が得られるモータアクチュエータを得
る。【解決手段】モータアクチュエータ１０では、太陽ギ
ヤ６０とキャリア６８と遊星ギヤ８４と固定内歯ギヤ８
６とから成る遊星歯車機構に可動内歯ギヤ９２を組み合
わせた不思議歯車機構を備えている。固定内歯ギヤ８６
と可動内歯ギヤ９２との歯数差を１枚としているため、
通常の遊星歯車機構による減速比に可動内歯ギヤ９２の
歯数を乗じた値の大きな減速比が得られる。この可動内
歯ギヤ９２は単に固定内歯ギヤ８６と平行に配置される
ため、モータアクチュエータ１０の小型化が図られる。
また、固定内歯ギヤ８６がケーシング１２に径方向から
支持され変形が抑止されているため、出力特性の低化が
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動モータの回転
を減速して負荷側に伝達するモータアクチュエータに係
り、特に、減速比の大きいモータアクチュエータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、カーエアコンディショナ用シス
テムのダンパを駆動するためにモータアクチュエータ
（サーボモータ）が使用されている。このモータアクチ
ュエータは、一般的に、駆動モータと減速歯車列とこれ
らを収容するケーシングとを有して構成されており、通
常、低回転速度で高トルク（例えば、回転数５〜１０
［ｒｐｍ］、出力トルク１〜２．５［Ｎ・ｍ］）の出力
特性が要求される。

【０００３】このようなモータアクチュエータでは、小
型及び低消費電力の要求により、モータアクチュエータ
の体格に顕著に影響を及ぼす駆動モータは小型かつ低出
力とされている。このため、上記の出力特性を満足する
ために減速歯車列による減速比は必然的に大きくなり、
一般的に、駆動モータの出力特性が２０００〜５０００
［ｒｐｍ］、０．００５〜０．０２［Ｎ・ｍ］である場
合に減速比は３００〜８００とされている。これによ
り、小型の駆動モータを用いて上記所定の出力特性が得
られ、小型及び低消費電力の要求に応えるモータアクチ
ュエータが得られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
モータアクチュエータでは、上記のような大きな減速比
を得るために、減速歯車列に歯数の多い（伝達トルクに
よって決定される強度上の要求により外径が大きくな
る）歯車を用いるか、減速歯車列の段数を増す必要があ
り、一層の小型化要求に応えることが困難であった。

【０００５】また、出力軸に負荷トルクが作用した際や
出力軸がロックされた際に、噛み合い部に作用する反力
によって噛み合っている各歯車には軸間ピッチが広がる
方向に逃げが生じる。特に、外歯車と比較して変形しや
すい内歯車を減速歯車列に用いた構成の場合、上記の反
力によって内歯車が著しく変形して大きな噛み合いロス
が発生するために出力特性が低下するか、または歯車の
噛み合いが外れるという問題があった。

【０００６】本発明は、上記事実を考慮して、小型で信
頼性が高く、かつ低回転速度で高トルクの出力特性が得
られるモータアクチュエータを得ることが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明に係るモータアクチュエータは、
駆動モータと、前記駆動モータに駆動される太陽ギヤ
と、前記太陽ギヤに噛み合う遊星ギヤと、前記太陽ギヤ
と同軸的に固定配置され、前記遊星ギヤに噛み合う固定
内歯ギヤと、前記固定内歯ギヤとは異なる歯数とされ、
前記太陽ギヤと同軸的に回転可能に配置されると共に出
力軸に連結され、前記遊星ギヤに噛み合う可動内歯ギヤ
と、前記駆動モータ及び前記各ギヤを収容すると共に、
前記固定内歯ギヤを径方向から支持するケーシングと、
を備えている。

【０００８】請求項１記載のモータアクチュエータで
は、太陽ギヤと遊星ギヤと固定内歯ギヤとから成る遊星
歯車機構に、遊星ギヤに噛み合うと共に固定内歯ギヤと
は歯数が異なる可動内歯ギヤを組み合わせることによ
り、所謂不思議歯車機構を構成している。したがって、
駆動モータの回転が太陽ギヤに伝達されると、遊星ギヤ
は自転しつつ太陽ギヤを中心として公転する。この遊星
ギヤが１回転だけ公転すると、出力軸に連結された可動
内歯ギヤは、固定内歯ギヤとの歯数の差分だけ回転す
る。すなわち、本モータアクチュエータでは、入出力比
を出力回転数を入力回転数で除したものとして定義する
と、遊星歯車機構（固定要素をリングギヤ（固定内歯ギ
ヤ）、入力要素を太陽ギヤ、出力要素をキャリア（遊星
ギヤの公転）とした構成に相当する遊星歯車機構）にお
ける入出力比と、上記差分の歯数を可動内歯ギヤの全歯
数で除した入出力比とを乗じて得られる大きな総入出力
比が与えられる。なお、この総入出力比の逆数が不思議
歯車機構による減速比である。

【０００９】ここで、可動内歯ギヤは、単に遊星ギヤと
噛み合い可能に固定内歯ギヤと同軸的かつ平行に配置さ
れるため、従来の如く多段の減速歯車列を備えた同じ減
速比を付与できる構成と比較して回転軸方向から見た投
影面積が小さく、小型化が果たされる。

【００１０】また、固定内歯ギヤは、ケーシングにより
径方向から支持されているため、出力軸に負荷トルクが
作用した際に変形が抑止され、噛み合いロスが防止され
て出力特性が維持される。さらに、出力軸がロックした
際にも噛み合い外れが防止される。

【００１１】このように、請求項１記載のモータアクチ
ュエータでは、小型で信頼性が高く、かつ低回転速度で
高トルクの出力特性が得られる。

【００１２】請求項２記載の発明に係るモータアクチュ
エータは、請求項１記載のモータアクチュエータにおい
て、前記太陽ギヤは、前記駆動モータの回転軸に連結さ
れた駆動ギヤを介して駆動される減速ギヤに一体回転可
能に連結された、ことを特徴としている。

【００１３】請求項２記載のモータアクチュエータで
は、太陽ギヤが駆動モータに連結された駆動ギヤを介し
て減速されて駆動される減速ギヤに一体回転可能に連結
されているため、一層大きな減速比を与えることができ
ると共に、上記の不思議歯車機構と駆動モータとの配置
（レイアウト）の自由度が増す。このため、モータアク
チュエータを設置される空間に応じたレイアウトとする
（例えば、不思議歯車機構の下方に駆動モータを配置し
て薄型とする等）ことができ、好適である。

【００１４】請求項３記載の発明に係るモータアクチュ
エータは、請求項１または請求項２記載のモータアクチ
ュエータにおいて、前記固定内歯ギヤは、外周形状が半
周以上に亘って前記ケーシングの内面に対応して形成さ
れ、前記ケーシングに嵌合固定された、ことを特徴とし
ている。

【００１５】請求項３記載のモータアクチュエータで
は、固定内歯ギヤの外周形状がケーシングの内面に対応
して形成され、単にケーシングに嵌合固定されるのみ
で、ケーシングに回転不能に固定されると共に径方向か
ら支持されるため、締結部材（例えば、ボルトや螺子
等）が不要とされ、構造が簡単で部品点数の削減が図ら
れると共に低コストとなる。

【００１６】請求項４記載の発明に係るモータアクチュ
エータは、請求項１または請求項２記載のモータアクチ
ュエータにおいて、前記固定内歯ギヤと前記ケーシング
とが一体に形成された、ことを特徴としている。

【００１７】請求項４記載のモータアクチュエータで
は、固定内歯ギヤがケーシングと一体に形成されている
ため、部品点数が一層削減されると共に一層低コストと
なる。

【００１８】請求項５記載の発明に係るモータアクチュ
エータは、請求項１乃至請求項４の何れか１項記載のモ
ータアクチュエータにおいて、前記遊星ギヤは、１個で
あり、前記太陽ギヤと同軸的に回転可能に支持され当該
遊星ギヤに対応したカウンタウェイトを有するキャリア
に自転可能に軸支された、ことを特徴としている。

【００１９】請求項５記載のモータアクチュエータで
は、遊星ギヤが１個であるため、不思議歯車機構の設計
が容易となる。ここで、遊星ギヤを軸支するキャリアが
この遊星ギヤに対応したカウンタウェイトを有するた
め、遊星ギヤの公転に伴ってアンバランスが生じること
がなく、振動等の発生が防止される。

【００２０】請求項６記載の発明に係るモータアクチュ
エータは、請求項５記載のモータアクチュエータにおい
て、前記キャリアは、互いに対向した一対のプレートと
当該一対のプレートを連結する複数の支柱とを有し、１
つの支柱を前記遊星ギヤの自転軸とすると共に残余の支
柱の少なくとも一部を前記カウンタウェイトとした、こ
とを特徴としている。

【００２１】請求項６記載のモータアクチュエータで
は、キャリアを構成する一対のプレートを連結する複数
の支柱の１つが遊星ギヤの自転軸となると共に残余の支
柱がカウンタウェイトとなるため、部品点数が削減され
ると共に低コストとなる。

【００２２】請求項７記載の発明に係るモータアクチュ
エータは、請求項１乃至請求項６の何れか１項記載のモ
ータアクチュエータにおいて、前記出力軸が車両の空調
用ダンパに接続され、前記駆動モータの正逆回転によっ
て前記空調用ダンパを開閉させる、ことを特徴としてい
る。

【００２３】請求項７記載のモータアクチュエータで
は、駆動モータの回転が高減速比で減速されて伝達され
る出力軸が車両の空調用ダンパに接続され、この空調用
ダンパを駆動モータの正逆回転に応じて高トルクかつ低
回転速度で開閉するため、車両の空調用ダンパ（空調装
置）に好適に適用される。

【００２４】また、このモータアクチュエータでは、上
記の如く不思議歯車機構を採用して小型化が図られてい
るため、車両内の限られたスペースに好適に配置でき、
車両の空調装置を小型化できる。さらに、固定内歯ギヤ
を径方向から支持して信頼性が向上されているため、車
両の空調用ダンパの作動に対する信頼性も向上する。

【００２５】なお、モータアクチュエータの出力軸は、
空調用ダンパに直接接続されるのみならず、例えば、リ
ンク機構等を介して空調用ダンパに接続されても良いこ
とは言うまでもない。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係るモータ
アクチュエータ１０について、図１乃至図４に基づいて
説明する。

【００２７】図１には、モータアクチュエータ１０の全
体構成が側面断面図にて示されている。また、図２には
図１の２−２方向から見た正面図が、図３にはモータア
クチュエータ１０の分解斜視図がそれぞれ示されてい
る。

【００２８】これらの図に示される如く、モータアクチ
ュエータ１０は、ケーシング１２を備えている。ケーシ
ング１２は、開口部１４を有する矩形薄皿状のケース本
体１６と、開口部１８を有する矩形薄皿状のケースカバ
ー２０とで構成されている。

【００２９】図２及び図３に示される如く、ケース本体
１６内部の一隅部には、底部に凹部２２Ａが形成された
小ギヤ室２２が設けられており、後述するピニオンギヤ
５４配設用とされている。また、ケース本体１６内部の
略中央部には、短円柱状空間の大ギヤ室２４が設けられ
ると共に大ギヤ室２４の中心部からは円柱状の固定支軸
２６が開口部１４側へ向けて立設されており、後述する
減速ギヤ５６等の配設及び支持用とされている。この固
定支軸２６には支持孔２８が同軸的に設けられており、
後述する回転支軸１００の支持用とされている。さら
に、固定支軸２６廻りの大ギヤ室２４底面は、薄円盤状
に隆起された凸面２４Ａとされており、減速ギヤ５６端
面との摺動面とされている。

【００３０】上記の小ギヤ室２２と大ギヤ室２４とは連
通されており、この連通部においてピニオンギヤ５４と
減速ギヤ５６が噛み合うようになっている。また、小ギ
ヤ室２２の開口部１４側には、段部３０及び段部３０か
ら開口部１４外側まで立設された複数の保持突起３１が
設けられており、それぞれ後述する駆動モータ４２の軸
方向及び径方向の位置決め用とされている。さらに、ケ
ース本体１６の大ギヤ室２４の開口部１４側には一線分
が切欠かれた略多角形状のギヤ嵌合部３２が設けられて
おり、後述する固定内歯ギヤ８６保持用とされている。

【００３１】一方、ケースカバー２０には、ケース本体
１６の小ギヤ室２２に対応する位置にモータ室３４が設
けられている。モータ室３４は、ケースカバー２０の底
面から突出した有底円筒状に形成されており、ケースカ
バー２０の内部空間と連通されている。また、モータ室
３４の底面には端子孔３６が設けられており、駆動モー
タ４２の配線用とされている。さらに、モータ室３４の
底面内側には開口部１８側へ向けて複数の係合突起３８
が立設されており、駆動モータ４２の回り止め用とされ
ている。さらにまた、ケースカバー２０の底面には、ケ
ース本体１６の大ギヤ室２４と同軸的なハブ孔４０を有
する厚肉のハブ４１が設けられており、後述する出力軸
９６挿通及び支持用とされている。

【００３２】以上のケース本体１６とケースカバー２０
とは、互いの開口部１４、１８を合わせた状態でケース
本体１６に設けられた係止爪１６Ａとケースカバー２０
に設けられた係止片２０Ａとを係止させることで接続さ
れ、内部空間を有する矩形容器状のケーシング１２を形
成する構成である。

【００３３】また、モータアクチュエータ１０は、駆動
モータ４２を備えている。駆動モータ４２は直流モータ
とされ、軸方向の一端部４４に一対の端子４６及びモー
タ室３４の係合突起３８に係合可能な係合溝４８を有し
ている。一対の端子４６は図示しない制御回路に電気的
に接続されており、この制御回路が適宜切り換えて一対
の端子４６を介して電力を供給することで駆動モータ４
２を正逆回転可能としている。また、駆動モータ４２の
端部４４とは反対側の端部５０からは、回転軸５２が回
転自在に突出されている。

【００３４】この駆動モータ４２は、端部５０がケース
本体１６の段部３０に当接されると共に保持突起３１に
よって径方向の移動及び倒れを規制されつつ、端部４４
がモータ室３４の底面に当接された状態でケーシング１
２内で保持されている。駆動モータ４２は、この状態で
係合溝４８にケースカバー２０（モータ室３４）の係合
突起３８が挿入され、ケーシング１２に対して回転不能
とされている。また、この状態では、一対の端子４６が
モータ室３４の端子孔３６から外部に露出されると共に
駆動モータ４２の回転軸５２は小ギヤ室２２内に位置し
ている。

【００３５】駆動モータ４２の回転軸５２の先端部に
は、駆動ギヤとしてのピニオンギヤ５４が設けられてい
る。ピニオンギヤ５４は、回転軸５２と同軸的かつ一体
に回転するように回転軸５２に嵌合固定されており、そ
の歯数は３５枚とされている。このピニオンギヤ５４
は、ケース本体１６の小ギヤ室２２内に回転可能に配設
されている。

【００３６】ピニオンギヤ５４には、減速ギヤ５６が噛
み合っている。減速ギヤ５６は、歯数が５２枚とされ、
その中心部には大ギヤ室２４の底面とは反対側に突出さ
れた円筒軸５８が設けられている。この円筒軸５８の内
部は段付きの嵌合孔５８Ａとされている。また、減速ギ
ヤ５６の円筒軸５８廻りの端面には、円環状に隆起され
た環状凸部５９が設けられており、この環状凸部５９と
円筒軸５８との間には環状溝６０が形成されている。

【００３７】この嵌合ハブ５８の嵌合孔５８Ａには、一
端部に太陽ギヤ６２が形成された連結軸６４の段付き他
端部が減速ギヤ５６との相対回転不能に嵌合固定されて
いる。この連結軸６４の他端部には、ケース本体１６の
固定支軸２６に対応した大軸孔６６Ａが同軸的に設けら
れている。また、大軸孔６６Ａの底面から連結軸６４の
一端面（太陽ギヤ６２の端面）にかけては、固定支軸２
６の支持孔２８と略同径の小軸孔６６Ｂが設けられてい
る。なお、太陽ギヤ６２は、その歯数が１１枚とされる
と共にその外径が円筒軸５８の外径より小径とされてい
る。

【００３８】この減速ギヤ５６は、ケース本体１６の大
ギヤ室２４内において、連結軸６４の大軸孔６６Ａにケ
ース本体１６の固定支軸２６が挿入された状態で回転自
在に支持されると共に、常に太陽ギヤ６２と一体に回転
するようになっている。この状態で、減速ギヤ５６は、
上記の如く小ギヤ室２２と大ギヤ室２４との連通部にお
いてピニオンギヤ５４噛み合っており、駆動モータ４２
の回転力が伝達される構成である。

【００３９】また、減速ギヤ５６の連結軸６４突出側に
は、キャリア６８が配置されている。キャリア６８は、
互いに対向すると共に減速ギヤ５６の軸線方向と直交す
る平万状の一対のプレート７０、７２を備えている。こ
れらのプレート７０、７２は、それぞれエッジ部を丸め
た略扇形状に形成されている。このうち減速ギヤ５６側
に配置されるプレート７０の中央部には、減速ギヤ５６
の円筒軸５８の対応したキャリア軸孔７０Ａが設けられ
ている。また、プレート７０のプレート７２と対向しな
い側の端面には、キャリア軸孔７０Ａの内周面に沿って
立設された短円筒状のスカート部７４が設けられてい
る。このスカート部７４の外径は減速ギヤ５６の環状凸
部５９の内径（すなわち環状溝６０の外径）より小径と
されている。さらに、上記略扇形状のプレート７０の要
部分近傍からは、支柱としての遊星ギヤ支軸７６がプレ
ート７２側へ向けて一体に立設されている。遊星ギヤ支
軸７６は、円柱状に形成されると共にその先端部が略半
円状に切り欠かれている。さらにまた、プレート７０の
キャリア軸孔７０Ａを挟んで遊星ギヤ支軸７６とほぼ反
対側の周縁部近傍２箇所には、円筒状の支柱保持部７８
が形成されている。

【００４０】一方、プレート７２にはキャリア軸孔７０
Ａと同軸的でかつケース本体１６の支持孔２８と略同形
の透孔７２Ａが設けられている。また、プレート７２の
プレート７０と対向しない側の端面には、透孔７２Ａ廻
りが厚肉とされたハブ８０が設けられている。さらに、
プレート７２におけるプレート７０の遊星ギヤ支軸７６
に対応する位置には、この遊星ギヤ支軸７６先端部に対
応した半円状の取付孔７２Ｂが設けられている。さら
に、プレート７２におけるプレート７０の支柱保持部７
８に対応する２箇所には、支柱保持部８１が形成されて
いる。

【００４１】これらのプレート７０、７２は、遊星ギヤ
支軸７６の先端部を取付孔７２Ｂに嵌合固定させると共
に各支柱保持部７８、８１間にそれぞれ支柱８２を挿入
固定させて、互いに対向した状態で連結されている。な
お、この連結前に遊星ギヤ支軸７６が遊星ギヤ８４の軸
孔８４Ａに挿通されて、キャリア６８が遊星ギヤ８４を
回転（自転）自在に支持する構成である。このキャリア
６８では、２本の支柱８２が遊星ギヤ支軸７６及び遊星
ギヤ８４に対するカウンタウェイトとしても機能する構
成となっている。このキャリア６８に支持される遊星ギ
ヤ８４は、太陽ギヤ６２と噛み合い可能とされ、その歯
数が１７枚とされている。

【００４２】このキャリア６８は、キャリア軸孔７０Ａ
に減速ギヤ５６の円筒軸５８を挿通しスカート部７４の
端面が減速ギヤ５６の環状溝６０内に挿入された状態
で、円筒軸５８回りの回転自在に支持されている。この
状態では、プレート７０のスカート部７４突出側端面が
減速ギヤ５６環状凸部５９に当接すると共にスカート部
７４の端面が環状溝６０底面に当接しており、当該各当
接面において減速ギヤ５６とキャリア６８とが摺動する
構成である。また、この状態では、連結軸６４の一端部
に設けられた太陽ギヤ６２が遊星ギヤ８４と噛み合って
いる。なお、この状態で太陽ギヤ６２の先端面とプレー
ト７２とが干渉しないように各部の寸法が決められてい
る。また、円筒軸５８（すなわちキャリア軸孔７０Ａ）
が太陽ギヤ６２より大径であるため、キャリア６８の円
筒軸５８への組付が容易とされている。

【００４３】また、キャリア６８の外側には、固定内歯
ギヤ８６が配置されている。固定内歯ギヤ８６は、外形
（外周形状）がケース本体１６のギヤ嵌合部３２に対応
した多角形状とされた嵌合保持部８８と、嵌合保持部８
８の内周部に形成された固定内歯９０とが一体に形成さ
れている。固定内歯９０は、遊星ギヤ８４と噛み合い可
能に形成され、その歯数は４６枚となっている。この固
定内歯ギヤ８６は、固定内歯９０が遊星ギヤ８４の軸方
向一端側と噛み合った状態で、嵌合保持部８８がケース
本体１６のギヤ嵌合部３２に嵌合保持されている（図３
参照）。この状態では、固定内歯９０が太陽ギヤ６２と
同軸となると共に固定内歯９０の回転（ケーシング１２
に対する相対回転）が阻止され、かつ固定内歯ギヤ８６
がギヤ嵌合部３２を介してケース本体１６（ケーシング
１２）によって半周以上に亘って径方向から支持されて
いる。

【００４４】以上の太陽ギヤ６２、キャリア６８、遊星
ギヤ８４、及び固定内歯９０（固定内歯ギヤ８６）によ
って、固定要素が固定内歯９０、入力要素が太陽ギヤ６
２、出力要素がキャリア６８（遊星ギヤ８４の公転）と
なる構成に相当する遊星歯車機構が構成されている。そ
して、モータアクチュエータ１０では、この遊星歯車機
構に可動内歯ギヤ９２を組み合わせている。

【００４５】可動内歯ギヤ９２は、有底円筒状に形成さ
れ、その内周面に遊星ギヤ８４と噛み合い可能な歯数４
７枚の可動内歯９４を備えている。この可動内歯ギヤ９
２は、転移歯車とされており、負の転移係数が与えられ
る（噛み合い点における歯の周方向の厚さ寸法が小さく
なる）ことにより固定内歯ギヤ８６より歯数を１枚多く
しつつ、遊星ギヤ８４と噛み合い可能とされている。

【００４６】また、可動内歯ギヤ９２の底部には、開口
部側（遊星歯車機構側）とは反対側へ向けて出力軸９６
が同軸的かつ一体に立設されている。この出力軸９６
は、先端の一部が切欠かれた円柱状に形成され、その外
径がケースカバー２０のハブ孔４０と略同径とされてい
る。

【００４７】さらに、可動内歯ギヤ９２の底部軸心部分
には、開口部側に軸孔９８が設けられている。この軸孔
９８には回転支軸１００の一端部が挿入固定され、この
回転支軸１００は可動内歯ギヤ９２及び出力軸９６と常
に一体に回転するようになっている。この回転支軸１０
０は、ケース本体１６の固定支軸２６の支持孔２８より
若干小径の細円柱状に形成されている。

【００４８】この可動内歯ギヤ９２は、回転支軸１００
がキャリア６８の透孔７２Ａ、連結軸６４の小軸孔６６
Ｂに挿通されると共にケース本体１６（固定支軸２６）
の支持孔２８に回転自在に支持された状態（すなわち、
可動内歯ギヤ９２が回転自在に支持された状態）で、遊
星ギヤ８４の軸方向他端側に噛み合っている。この状態
では、可動内歯ギヤ９２の軸孔９８廻りの底部内面がキ
ャリア６８（プレート７２）のハブ８０端面と当接しつ
つ可動内歯ギヤ９２開口端面と固定内歯ギヤ８６端面と
の接触を阻止すると共に、可動内歯ギヤ９２の出力軸９
６突出側の端面がケースカバー２０のハブ４１端面（ケ
ーシング１２内側の端面）に当接しており、これらの当
接部位がそれぞれ可動内歯ギヤ９２とキャリア６８との
摺動面及び可動内歯ギヤ９２とケーシング１２との摺動
面となっている。また、この状態では、可動内歯ギヤ９
２と一体の出力軸９６が、ケースカバー２０のハブ４１
の透孔４０に挿通され回転自在に径方向から支持された
状態で、ケーシング１２の外部へ突出されている。

【００４９】以上により、モータアクチュエータ１０
は、上記の遊星歯車機構に可動内歯ギヤ９２が組み合わ
された不思議歯車機構を備えた構成である。この不思議
歯車機構を模式図で表すと、図４に示される構成とな
る。このモータアクチュエータ１０による減速比につい
ては、後述する本実施の形態の作用の説明において詳述
する。

【００５０】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。

【００５１】上記構成のモータアクチュエータ１０で
は、制御回路が一対の端子４６を介して駆動モータ４２
へ電力を供給すると、駆動モータ１０の回転軸５２が回
転し、回転軸５２の先端部に嵌合固定されたピニオンギ
ヤ５４が回転軸５２と一体に回転する。ピニオンギヤ５
４の回転は、これに噛み合う減速ギヤ５６へ伝達され、
第１段階の減速が果たされる。

【００５２】すなわち、減速ギヤの回転数は、ピニオン
ギヤ５４の歯数（３５枚）を減速ギヤ５６の歯数（５２
枚）で除した入出力比（３５／５２）に駆動モータ４２
の回転軸５２の回転数を乗じて得た回転数となる。

【００５３】減速ギヤ５６が回転されると、この減速ギ
ヤ５６に嵌合固定された連結軸６４に設けられた太陽ギ
ヤ６２が減速ギヤ５６と一体に回転する。太陽ギヤ６２
の回転は、これと噛み合う遊星ギヤ８４へ伝達される。
この遊星ギヤ８４は、回転不能に固定された固定内歯ギ
ヤ８６（固定内歯９０）と噛み合っているため、キャリ
ア６８の遊星ギヤ支軸７６回りに自転すると共に太陽ギ
ヤ６２周りに公転する。すなわち、遊星ギヤ８４を軸支
すると供に太陽ギヤ６２と同軸的な回転可能に支持され
たキャリヤ６８が回転され、第２段階の減速が果たされ
る。

【００５４】このキャリア６８（遊星ギヤ８４の公転）
の回転数は、太陽ギヤ６２の歯数（１１枚）を太陽ギヤ
６２の歯数と固定内歯ギヤ８６の歯数（４６枚）との和
（５７枚）で除した入出力比（１１／５７）に太陽ギヤ
６２の回転数（すなわち、減速ギヤ５６の回転数）を乗
じて得た回転数となる。この入出力比は、上記した構成
に相当する遊星歯車機構による入出力比に他ならない。

【００５５】キャリア６８が回転されると、この回転は
キャリア６８が支持する遊星ギヤ８４に噛み合う可動内
歯ギヤ９２へ伝達される。この可動内歯ギヤ９２は、共
に遊星ギヤ８４に噛み合う固定内歯ギヤ８６より歯数が
１枚だけ多いため、遊星ギヤ８４の１公転（キャリア６
８の１回転）につき１歯分だけ回転される。これによ
り、第３段階の減速が果たされる。

【００５６】すなわち、可動内歯ギヤ９２の回転数は、
可動内歯ギヤの歯数（４７枚）と固定内歯ギヤの歯数
（４６枚）との差分（１枚）を可動内歯ギヤの歯数で除
した入出力比（１／４７）にキャリア６８の回転数を乗
じて得た回転数となる。

【００５７】可動内歯ギヤ９２が回転されると、これと
一体に形成された出力軸９６が回転される。出力軸９６
の回転は、これに連結された負荷システム（例えば、車
載用エアコンディショナ用システムのダンパ）へ伝達さ
れる。

【００５８】このように、本実施の形態に係るモータア
クチュエータ１０では、第１段階乃至第３段階の減速が
果たされ、大きな減速比を得ることができる。すなわ
ち、駆動モータ４２の回転数は、上記各入出力比を乗じ
て得た値（略１／３６１．８）に減速される。換言すれ
ば、モータアクチュエータ１０の総減速比は略３６１．
８であり、駆動モータ４２の出力トルクは略３６１．８
倍に増幅される。

【００５９】なお、上記各ギヤの歯数は一例を示すもの
に過ぎず、モータアクチュエータ１０の入出力比を一般
式で表すと以下のようになる。ここで、図４にも示され
る如く、「Ｚ」は各ギヤの歯数を示し、「Ｚ」の添字は
上記した各ギヤの符号に相当（例えば、減速ギヤ５６の
歯数は、「Ｚ５６」と表す）する。

【００６０】（入出力比）＝（Ｚ５４／Ｚ５６）×（Ｚ
６２／（Ｚ６２＋Ｚ８６））×（（Ｚ９２−Ｚ８６）／
Ｚ９２）上式において、右辺第１項がピニオンギヤ５４と減速ギ
ヤ５６による入出力比を、右辺第２項が遊星歯車機構に
よる入出力比を、右辺第３項が不思議歯車機構を付加し
たことによる入出力比をそれぞれ与えている。したがっ
て、上記各ギヤの歯数を適宜変更することにより、負荷
側システムに要求される出力特性に応じた所望の減速比
（入出力比）を得ることができる。

【００６１】ここで、可動内歯ギヤ９２は、単に遊星ギ
ヤ８４と噛み合い可能に固定内歯ギヤ８６と同軸的かつ
平行に配置されるため、従来の如く多段の減速歯車列を
備えた同じ減速比を付与できる構成と比較して回転軸方
向から見た投影面積が小さく、小型化が果たされる。

【００６２】また、固定内歯ギヤ８６は、ケーシング１
２（ケース本体１６）により径方向から支持されている
ため、出力軸９６に負荷トルクが作用した際に変形が抑
止され、噛み合いロスが防止されて出力特性が維持され
る。さらに、出力軸９６がロックした際にも遊星ギヤ８
４との噛み合い外れが防止される。

【００６３】このように、本実施の形態に係るモータア
クチュエータ１０では、小型で信頼性が高く、かつ低回
転速度で高トルクの出力特性が得られる。

【００６４】またここで、太陽ギヤ６２が駆動モータ４
２に連結されたピニオンギヤ５４を介して減速されて駆
動される減速ギヤ５６に一体回転可能に連結されている
ため、減速比を高くしつつ上記の不思議歯車機構と駆動
モータ４２とのレイアウトの自由度が増す。このため、
上記構成の如く、駆動モータ４２の上方に不思議歯車機
構を構成する各ギヤを配置してモータアクチュエータ１
０を薄型化でき、好適である。

【００６５】さらに、固定内歯ギヤ８６は、その嵌合保
持部８８の外形（外周形状）がケース本体１６のギヤ嵌
合部３２に対応して形成され、単にケース本体１６のギ
ヤ嵌合部３２に嵌合固定されるのみで、ケーシング１２
に回転不能に固定されると共に径方向から支持されるた
め、締結部材（例えば、ボルトや螺子等）が不要とさ
れ、構造が簡単で部品点数の削減が図られると共に低コ
ストとなる。

【００６６】さらにここで、遊星ギヤ８４が１個とされ
ているため、遊星歯車機構及び不思議歯車機構の設計が
容易となる。また、遊星ギヤ８４を軸支するキャリア６
８がこの遊星ギヤ８４に対応したカウンタウェイトを有
するため、遊星ギヤ８４の公転に伴ってアンバランスが
生じることがなく、振動等の発生が防止される。特に、
このカウンタウェイトがキャリア６８を構成し一対のプ
レート７０、７２を連結する支柱８２であるため、部品
点数が一層削減されると共に一層低コストとなる。

【００６７】なお、上記の実施の形態では、固定内歯ギ
ヤ８６がケース本体１６のギヤ嵌合部３２に嵌合固定さ
れる構成としたが、本発明はこれに限定されず、固定内
歯８６がケース本体１６と一体に形成されても良く、固
定内歯ギヤ８６が溶接や接着等によってケース本体１６
に固定されても良い。また、固定内歯ギヤ８６の嵌合保
持部８８の形状（ケース本体１６のギヤ嵌合部３２の形
状）は、上記の略多角形状に限定されることはなく、適
宜所望の形状とすることができる（但し、固定内歯９０
と同軸の円形状以外の形状とすることが望ましい）。さ
らに、ケーシング１２は、ケース本体１６とケースカバ
ー２０とに２分割される構成に限定されず、両側開口の
ケース本体１６の両開口部をそれぞれカバー部材で被覆
する構成としても良い。この構成は、上記の如くケース
本体１６と一体に形成された固定内歯ギヤ８６の両側に
各ギヤ等の部品を配置する場合に好適である。

【００６８】また、上記の実施の形態では、太陽ギヤ６
２に伝達される回転がピニオンギヤ５４及び減速ギヤ５
６によって減速される構成としたが、本発明はこれ限定
されず、例えば、太陽ギヤ６２に伝達される回転がウォ
ーム及びウォームホイールによって減速されても良く、
太陽ギヤ６２が駆動モータ４２に直接駆動されても良
い。また、太陽ギヤ６２と駆動モータ４２との間で減速
を行う場合の減速段数が１段に限定されることはなく、
所望の減速比に応じて多段減速されても良いことは言う
までもない。

【００６９】さらに、上記の実施の形態では、遊星ギヤ
８４が１個である構成としたが、本発明はこれに限定さ
れず、遊星ギヤ８４を複数備えた構成としてもよい。こ
の場合、キャリア６８のカウンタウェイト（支柱８２）
は不要とできる。また、キャリア６８は直接的には遊星
歯車機構の入力、出力、及び固定のどの要素ともならな
いため、モータアクチュエータ１０がキャリア６８を備
えない構成としても良い。

【００７０】さらにまた、上記の実施の形態では、可動
内歯ギヤ９２と出力軸９６とが一体に形成された構成と
したが、本発明はこれに限定されず、これらが別個に形
成された構成としても良い。この場合、出力軸９６が中
間部材（例えば、出力軸ロック時の緩衝部材等）を介し
て可動内歯ギヤ９２の回転を伝達されても良く、この中
間部材が減速手段であっても良い。

【００７１】次に、本実施の形態に係るモータアクチュ
エータ１０を車両用のエアコンディショナ装置（空調装
置）１１０に適用した例について説明する。

【００７２】図５には、エアコンディショナ装置１１０
の概略図が示されている。

【００７３】この図に示される如く、エアコンディショ
ナ装置１１０は、３個のモータアクチュエータ１０（以
下、各別にモータアクチュエータ１０Ａ、１０Ｂ、１０
Ｃという）を備えている。各モータアクチュエータ１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、ぞれぞれ駆動モータ４２（端子
４６）がコントローラ１１２に電気的に接続されてお
り、コントローラ１１２の操作に応じて駆動（正回転ま
たは逆回転）されるようになっている。

【００７４】モータアクチュエータ１０Ａは、内気導入
用ダクト１１４Ａと外気導入用ダクト１１４Ｂとの切り
替え用のダンパ１１４に接続され、このダンパ１１４を
駆動するようになっている。

【００７５】また、モータアクチュエータ１０Ｂは、吹
き出し口切り替え用のダンパ１１６、１１８を駆動する
ようになっている。具体的には、ダンパ１１６によっ
て、デフロスタに至るダクト１１６Ａと車室内の吹き出
し口に至るダクト１１６Ｂとが切り替えられる構成であ
り、さらに、ダクト１１６Ｂは、ダンパ１１８によっ
て、ダッシュボード（インストルメントパネル）付近の
吹き出し口に至るダクト１１８Ａと足元に設けられる吹
き出し口に至るダクト１１８Ｂとに切り替えられる構成
である。

【００７６】さらに、モータアクチュエータ１０Ｃは、
冷風と温風との混合割合を調整するダンパ１２０を駆動
してヒータコア１２２を開閉するようになっている。

【００７７】なお、各モータアクチュエータ１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃの出力軸９６が直接的に接続され、その回
転運動を各ダンパ１１４、１１６、１１８、１２０の揺
動運動に変換する変換機構（例えば、リンク機構）につ
いては、公知であり、かつ本発明とは直接の関係がない
ため、その説明を省略する。

【００７８】以上の各モータアクチュエータ１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃは、各駆動モータ４２がコントローラ１１
２の操作に応じてそれぞれ正逆回転し、この回転を高減
速比で減速して各ダンパ１１４、１１６、１１８、１２
０を高トルクかつ低回転速度で開閉するため、エアコン
ディショナ装置１１０に好適に適用される。

【００７９】また、各モータアクチュエータ１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃは、上記の如く不思議歯車機構を採用して
小型化が図られているため、車両内（エアコンディショ
ナ装置１１０内）の限られたスペースに好適に配置で
き、エアコンディショナ装置１１０を小型化できる。さ
らに、固定内歯ギヤ８６がケーシング１２によって径方
向から支持されて各モータアクチュエータ１０Ａ、１０
Ｂ、１０Ｃの信頼性が向上されているため、エアコンデ
ィショナ装置１１０（各ダンパ１１４等の作動）に対す
る信頼性も向上する。

【００８０】なお、上記の実施の形態では、エアコンデ
ィショナ装置１１０が３個のモータアクチュエータ１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを備えた構成としたが、本発明はこ
れに限定されず、ダンパの数に応じてモータアクチュエ
ータ１０の数を増減できることは言うまでもない。ま
た、エアコンディショナ装置１１０が複数備えるモータ
アクチュエータの一部にのみモータアクチュエータ１０
を適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るモータアクチュエータの全
体構成を示す側面断面図である。

【図２】図１の２−２線に沿った正面図である。

【図３】本実施の形態に係るモータアクチュエータの分
解斜視図である。

【図４】本実施の形態に係るモータアクチュエータを構
成する不思議歯車機構の模式図である。

【図５】本実施の形態に係るモータアクチュエータをエ
アコンディショナ装置に適用した例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１０モータアクチュエータ１２ケーシング４２駆動モータ５２回転軸５４ピニオンギヤ（駆動ギヤ）５６減速ギヤ６２太陽ギヤ６８キャリア７０、７２プレート７６遊星ギヤ支軸７６（支柱、自転軸）８２支柱（カウンタウェイト）８４遊星ギヤ８６固定内歯ギヤ９２可動内歯ギヤ１１０エアコンディショナ装置（空気調節装置）１１４、１１６、１１８、１２０ダンパ（空調用ダン
パ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動モータと、前記駆動モータに駆動される太陽ギヤと、前記太陽ギヤに噛み合う遊星ギヤと、前記太陽ギヤと同軸的に固定配置され、前記遊星ギヤに
噛み合う固定内歯ギヤと、前記固定内歯ギヤとは異なる歯数とされ、前記太陽ギヤ
と同軸的に回転可能に配置されると共に出力軸に連結さ
れ、前記遊星ギヤに噛み合う可動内歯ギヤと、前記駆動モータ及び前記各ギヤを収容すると共に、前記
固定内歯ギヤを径方向から支持するケーシングと、を備えたモータアクチュエータ。
【請求項２】前記太陽ギヤは、前記駆動モータの回転
軸に連結された駆動ギヤを介して駆動される減速ギヤに
一体回転可能に連結された、ことを特徴とする請求項１
記載のモータアクチュエータ。
【請求項３】前記固定内歯ギヤは、外周形状が半周以
上に亘って前記ケーシングの内面に対応して形成され、
前記ケーシングに嵌合固定された、ことを特徴とする請
求項１または請求項２記載のモータアクチュエータ。
【請求項４】前記固定内歯ギヤと前記ケーシングとが
一体に形成された、ことを特徴とする請求項１または請
求項２記載のモータアクチュエータ。
【請求項５】前記遊星ギヤは、１個であり、前記太陽
ギヤと同軸的に回転可能に支持され当該遊星ギヤに対応
したカウンタウェイトを有するキャリアに自転可能に軸
支された、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何
れか１項記載のモータアクチュエータ。
【請求項６】前記キャリアは、互いに対向した一対の
プレートと当該一対のプレートを連結する複数の支柱と
を有し、１つの支柱を前記遊星ギヤの自転軸とすると共
に残余の支柱の少なくとも一部を前記カウンタウェイト
とした、ことを特徴とする請求項５記載のモータアクチ
ュエータ。
【請求項７】前記出力軸が車両の空調用ダンパに接続
され、前記駆動モータの正逆回転によって前記空調用ダ
ンパを開閉させる、ことを特徴とする請求項１乃至請求
項６の何れか１項記載のモータアクチュエータ。