JP2006311654A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータ軸をギアケース側のみで片持ち状態で支持して、小型・軽量化を図り、また、組付け構造の簡素化によるコストの低減化を図るとともに、ウォームホイールの破損等の発生を防止することができるようにした電動アクチュエータを提供する。
【解決手段】 内周面に、モータ軸８の基端部８ａ側に圧入固定された回転子７に径方向に対峙するように、固定子４が固定されたモータ本体２を構成するモータケース３と、減速機構Ａを構成するウォームホイール１５が枢支されて収納されるギアケース１６とを分離可能に組付け、モータケース３内から軸孔１７を通してギアケース１６内に延出させて臨むモータ軸８の先端部８ｂ側に、ウォームホイール１５と噛合するウォーム部８ｃを形成した電動アクチュエータ１において、モータ軸８を、ギアケース１６内におけるウォーム部８ｃの両端のみで軸支されるように組付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば自動車のパワーテールゲートやパワースライドドア等の駆動系に用いられる電動アクチュエータに係り、特に、小型モータ式電動アクチュエータに関する。

このような電動アクチュエータは、車体への設置スペースや積載重量等に制約があるため、出力の向上と共に小型、軽量化が望まれている。

従来の電動アクチュエータは、モータ本体を構成するモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが収納されるギアケースとを分離可能に組付け、モータケース内からギアケース内に臨むモータ本体のモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成するとともに、モータ軸を、モータケース側の基端部、鉄心(コア)とウォーム部の中間部及びギアケース側の先端部の３点でそれぞれ軸支するような構造を有している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０３０５４５号公報（図１）

しかし、上記したような軸受構造では、モータ軸の基端部がモータケースの端部に軸受にて軸支されていることから、特に、モータ軸の基端部を軸受けする分、そのモータ軸の長さが長くなり、しかも、モータケースの端部も、軸受の収納空間の形成によって、臍のように軸方向に外向きに突出するため、モータケース自体も軸方向に長くなり、これにより、全体が大型化し、重量の軽減化にも悪影響を及ぼしている。

また、モータ軸の先端部は、ギアケース内の挿入穴に回転可能に支持されているだけであり、モータ軸と挿入穴との間に僅かな隙間が生じ、このため、モータ軸の回転駆動時に、ウォーム部とウォームホイールと噛合反力により、モータ軸の先端部側がベンディング（軸揺れ）し易く、ウォームホイールの噛合深さが減少し、ウォームホイールの破損等が発生し易いばかりでなく、モータ軸が軸方向に移動してしまうため、モータ軸の両端にスラスト荷重に対する構造上の規制が必要であり、組付け構造も複雑化し、コスト高になるという問題があった。

本発明の目的は、モータ軸をギアケース側のみで片持ち状態で支持して、小型・軽量化を図り、また、組付け構造の簡素化によるコストの低減化を図るとともに、ウォームホイールの破損等の発生を防止することができるようにした電動アクチュエータを提供することにある。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）内周面に、モータ軸の基端部側に圧入固定された回転子に径方向に対峙させて、固定子が固定されたモータ本体を構成するモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが枢支されて収納されるギアケースとを分離可能に組付け、モータケース内から軸孔を通してギアケース内に延出させて臨むモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成した電動アクチュエータにおいて、モータ軸を、ギアケース内におけるウォーム部の両端のみで軸支されるように組付ける。

（２）上記（１）項において、固定子の素材は、ネオジミウム系のボンド磁石からなる。

（３）上記（１）項において、ギアケース内に、モータ軸の中間部を軸支する第１の軸受と、モータ軸の先端部を軸支する第２の軸受とを配置するとともに、第１の軸受は、ギアケースに貫通形成された軸孔の内側に開口する拡径軸孔に内側から嵌合係止させるとともに、第２の軸受は、軸孔の外側に開口する拡径軸孔に外側から嵌合係止させて組付ける。

（４）上記（３）項において、第１及び第２の軸受は、それぞれボールベアリングからなり、これらのボールベアリングのインナーレースにモータ軸を圧入して組付け、第２の軸受を構成するボールベアリングのインナーレースに圧入されるモータ軸の先端部を、ナットにより外側から締結固定するとともに、軸孔の外側拡径軸孔に嵌合係止されるボールベアリングのアウターレースを、外側拡径軸孔に外側から螺合されるキャップにて挟持固定する。

請求項１記載の発明によると、モータ軸を、ギアケース内におけるウォーム部の両端のみで軸支されるように片持ち状態で組付けているため、モータ軸の基端部における軸方向の長さを短くすることができるとともに、モータケースの端部に従前のような軸受収納空間を形成する必要がなく、モータケースの軸方向の長さも縮小化でき、これにより、全体の小型・軽量化を図ることができる。
また、モータ軸の基端部を軸支するための軸受が不要になることから、構成部品の削減化による組付け構造の簡素化により、コストの低減化を図ることができる。

請求項２記載の発明によると、固定子の磁力を高めることができ、従前と同様な出力の基で、固定子の厚さを薄くすることができるため、モータケースの縮径化を図ることができるとともに、回転子を構成する鉄心の軸方向における幅寸法を狭くすることができ、これにより、全体の小型・軽量化を図ることができる。

請求項３記載の発明によると、ギアケースの軸孔に内側から挿入されるモータ軸の先端部が、ギアケースの外側から軸支されるように組付けられるため、ギアケースへのモータ軸の組付け作業を容易にかつ簡便に行うことができる。

請求項４記載の発明によると、モータ軸のスラスト−ラジアル方向の荷重を、モータ軸の先端部を軸支するボールベアリングで支持しているため、従前のようなモータ軸の回転駆動時におけるウォーム部とウォームホイールと噛合反力によるモータ軸のベンディングを抑止することができ、これにより、ウォームホイールの破損等の発生を防止することができる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明すると、図１は、本発明の電動アクチュエータの一実施形態をモータ軸の一部を破断して示す縦断側面図、図２は、モータ本体と減速機構との分解斜視図、図３は、図１のIII−III線における矢視方向から見たモータケースとギアケースとの組付け状態を示す断面図、図４は、図３のIV−IV線におけるモータケースとギアケースとの組付け状態を示す要部拡大断面図である。

本実施形態の電動アクチュエータ(１)は、小型のモータ本体(２)と減速機構(Ａ)とを一体的に構成してなるもので、まず、主要部のモータ本体(２)について、詳細に説明する。

モータ本体(２)は、図１及び図２に示すように、例えば、アルミニウム合金で有底円筒状に深絞り加工が施された薄肉なモータケース(３)と、このモータケース(３)の内周面に固定されたネオジミウム系のボンド磁石(Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石)からなる固定子(４)と、この固定子(４)の内径面に径方向に対峙させた鉄心(５)にコイル(６)を巻回して形成された回転子(７)と、この回転子(７)が圧入固定されるモータ軸(８)と、このモータ軸(８)に圧入固定された整流子(９)と、この整流子(９)への給電を行うブラシユニット(10)とを備える。

前記ブラシユニット(10)は、図３に示すように、インシュレータ(10a)と、このインシュレータ(10a)にブラシホルダ(10b)を介して組み付けられたブラシ(10c)とで構成され、ブラシ(10c)が、前記整流子(９)の軸線と直交して摺動接触するように配置されている。

前記回転子(７)は、モータ軸(８)の基端部(8a)側に圧入固定され、前記整流子(９)は、モータケース(３)の開口端側のモータ軸(８)に、回転子(７)と隣接させて圧入固定されている。

前記モータケース(３)の開口端は、図４に示すように、その内周縁部(3a)がＲ面に加工されているとともに、モータ軸(８)の軸線に対して径方向の対角線上に対向して位置するように、一対の取付け耳部(11)(11)が、外向きに折曲させて対称的に張出し形成され、これらの取付け耳部(11)(11)は、それぞれ締付ボルト(12)(12)及びゴム弾性Ｏリング(13)を介して、軸(14)で枢支されたウォームホィール(15)が内部に収容された減速機構(Ａ)のアルミ鋳造製ギアケース(16)の端面(16a)に取り付けられており、これにより、モータケース(３)とギアケース(16)とを分離可能に一体的に組付けている。

前記モータ軸(８)は、前記ギアケース(16)に貫通形成された軸孔(17)に挿入されて、ギアケース(16)内に臨むように軸方向に延出させてなるとともに、そのギアケース(16)内に臨む先端部(8b)側には、前記ウォームホィール(15)と噛合するウォーム部(8c)が刻設されるようになっているもので、前記モータケース(３)内におけるモータ軸(８)の基端部(8a)は、圧入固定される回転子(７)の重さに耐え得るに充分な剛性となるように、ある程度の太さの軸径を有して設定されている。

前記軸孔(17)の軸方向における内外両端部には、拡径軸孔(18)(19)が段付き形成されており、これらの内外両拡径軸孔(18)(19)には、前記モータ軸(８)のスラスト−ラジアル方向の荷重を受ける第１及び第２のボールベアリング(20)(21)が嵌合係止されるように配置されている。

前記第１のボールベアリング(20)は、モータケース(３)側に相当するギアケース(16)の内面に開口する内側拡径軸孔(18)に嵌合係止されて、モータ軸(８)の中間部位、すなわち、鉄心(５)及び整流子(９)が圧入固定される基端部(8a)側とウォーム部(8c)との間を軸支している。

前記第２のボールベアリング(21)は、モータケース(３)の反対側に相当するギアケース(16)の外面に開口する外側拡径軸孔(19)に外側から嵌合係止されて、モータ軸(８)の先端部(8b)を軸支し、これにより、モータ軸(８)の基端部(8a)側が開放状態となるように、モータ軸(８)が、ギアケース(16)内におけるウォーム部(8c)の両端のみで軸支されるように片持ち状態で組付けられている。

これにより、モータ軸(８)の基端部(8a)における軸方向の長さを短くし、しかも、モータケース(３)の端部に、従前のような軸受収納空間を形成する必要をなくして、モータケース(３)の軸方向の長さを縮小させることにより、全体の小型・軽量化を図るとともに、モータ軸(８)の基端部(8a)における軸受けを不要にして、構成部品の削減化による組付け構造を簡素化し、コストの低減化を図っている。

前記モータ軸(８)の先端部(8b)は、外周面にネジ切り加工が施された縮径軸となっており、前記軸孔(17)の外側拡径軸孔(19)に外側から嵌合される第２のボールベアリング(21)のインナーレース(21a)に圧入されて外側に向け突出させ、その突出端部に外側からナット(22)を螺合させて、前記インナーレース(21a)に締結固定されるようになっているもので、これにより、モータ軸(８)のスラスト方向の移動を抑止している。

前記外側拡径軸孔(19)に嵌合係止されるアウターレース(21b)は、軸孔(17)に外側から螺合されるキャップ(23)にて挟持固定され、前記ナット(22)によるインナーレース(21a)の締結固定と共にモータ軸(８)の先端部(8b)におけるスラスト-ラジアル方向の移動を抑止してなるもので、これにより、モータ軸(８)の回転駆動時、ウォーム部(8c)とウォームホイール(15)との噛合反力によるモータ軸(８)の先端部(8b)側のベンディングを抑止して、ウォームホイール(16)の破損等の発生を防止している。

前記モータケース(３)の開口端側に対接するギアケース(16)の端面(16a)には、前記軸孔(17)の中心軸廻りに円筒状の受口部(24)が同心円状に突出形成されており、図４に示すように、この受口部(24)の外周面(24a)にゴム弾性Ｏリング(13)を拡張させながら緊張状態を維持するように挿嵌し、次いで、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)を嵌合させるとともに、各々の取付け耳部(11)(11)をギアケース(16)の端面(16a)に密着させた後、締付ボルト(12)(12)で締結することにより、モータケース(３)が２点支持状態でギアケース(16)に組み付けられるようになっている。

すなわち、前記ゴム弾性Ｏリング(13)は、図４に２点破線で示すように、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)とギアケース(16)の受口部(24)の外周面(24a)とで囲繞盛形成される空間(Ｓ)の面積よりも少なくとも僅かに大きな断面円形状を有し、組付け時、モータケース(３)の開口端側を、受口部(24)の外周面(24a)に押し込み嵌合させる際において、モータケース(３)の内周縁部(3a)の当接による押圧力で弾性的に圧潰変形するようにし、その変形部の一部を、モータケース(３)の内周面とギアケース(16)の受口部(24)の外周面(24a)との間の僅かな隙間(ａ)に食い込ませるようにして、その復元力で、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)を径方向の外向きに均等に押圧するように作用させ、前記隙間(ａ)が周方向に一定となるように位置決めした後、モータケース(３)の取付け耳部(11)(11)をギアケース(16)の端面(16a)に圧接させて、締結ボルト(12)(12)で同時に締結することにより行われるもので、これにより、モータケース(３)とギアケース(16)との軸中心の芯合わせが精度良く行えるようになっている。

前記ギアケース(16)の内面に突出形成された受口部(24)の内周面には、環状凹部(25)が形成されていて、この環状凹部(25)には、前記整流子(９)の軸線と直交して摺動接触するブラシ(10c)を保持するブラシユニット(10)のインシュレータ(10a)がボルト(26)によって組み付けられている。

図１に示すように、前記モータ軸(８)の中間部を軸支する第１のボールベアリング(20)は、モータケース(３)側に圧入固定された整流子(９)と互いに近接して位置するように配置されており、それらの間のモータ軸(８)には、カラー(27)が介在されている。

前記カラー(27)は、モータ軸(８)の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状のゴム弾性リングからなり、前記第１のボールベアリング(20)のインナーレース(20a)に、その片側端面が圧接するように組付けて、前記インナーレース(20a)に対して、常にギアケース(16)の外側に向く軸方向に与圧を付与している。

これにより、モータ軸(８)の回転駆動時、ウォーム部(8c)とウォームホイール(15)との噛合反力で、ボールベアリング(20)のアウターレース(20b)に対して、モータケース(３)側の軸方向へ移動しようとするインナーレース(20a)を前記カラー(27)の与圧により抑止し、インナーレース(20a)のガタツキに伴う振動及び異音の発生を防止するとともに、モータ軸(８)やボールベアリング(20)に塗布される潤滑油の油洩れを防止している。

また、カラー(27)は、モータ軸(８)の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状を有するゴム弾性リングからなるため、モータ軸(８)の軸方向の伸縮による吸収ストロークが拡大し、モータ軸(８)に圧入固定される整流子(９)の軸方向寸法及びモータケース(３)の深さ方向寸法等における構成部品の加工精度のバラツキを吸収し、従前のような構成部品の加工精度の向上によるコスト高を低減している。

本発明の電動アクチュエータの一実施形態をモータ軸の一部を破断して示す縦断側面図である。 モータ本体と減速機構との分解斜視図である。 図１のIII−III線における矢視方向から見たモータケースとギアケースとの組付け状態を示す断面図である。 図３のIV−IV線におけるモータケースとギアケースとの組付け状態を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

(１) 電動アクチュエータ
(２) モータ本体
(３) モータケース
(3a) 開口端内周縁部(Ｒ面)
(４) 固定子
(５) 鉄心
(６) コイル
(７) 回転子
(８) モータ軸
(8a) 基端部
(8b) 先端部
(8c) ウォーム部
(９) 整流子
(10) ブラシユニット
(10a) インシュレータ
(10b) ブラシホルダ
(10c) ブラシ
(11) 取付け耳部
(12) 締付ボルト
(13) ゴム弾性Ｏリング
(14) 軸
(15) ウォームホィール
(16) ギアケース
(16a) 端面
(17) 軸孔
(18) 内側拡径軸孔
(19) 外側拡径軸孔
(20) 第１のボールベアリング
(20a) インナーレース
(20b) アウターレース
(21) 第２のボールベアリング
(21a) インナーレース
(21b) アウターレース
(22) ナット
(23) キャップ
(24) 受口部
(24a) 外周面
(25) 環状凹部
(26) ボルト
(27) カラー

Claims (4)

1. 内周面に、モータ軸の基端部側に圧入固定された回転子に径方向に対峙するように、固定子が固定されたモータ本体を構成するモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが枢支されて収納されるギアケースとを分離可能に組付け、モータケース内から軸孔を通してギアケース内に延出させて臨むモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成した電動アクチュエータにおいて、
   モータ軸を、ギアケース内におけるウォーム部の両端のみで軸支されるように組付けたことを特徴とする電動アクチュエータ。
2. 固定子の素材は、ネオジウム系のボンド磁石からなる請求項１記載の電動アクチュエータ。
3. ギアケース内に、モータ軸の中間部を軸支する第１の軸受と、モータ軸の先端部を軸支する第２の軸受とを配置するとともに、第１の軸受は、ギアケースに貫通形成された軸孔の内側に開口する拡径軸孔に内側から嵌合係止させるとともに、第２の軸受は、軸孔の外側に開口する拡径軸孔に外側から嵌合係止させて組付けた請求項１記載の電動アクチュエータ。
4. 第１及び第２の軸受は、それぞれボールベアリングからなり、これらのボールベアリングのインナーレースにモータ軸を圧入して組付け、第２の軸受を構成するボールベアリングのインナーレースに圧入されるモータ軸の先端部を、ナットにより外側から締結固定するとともに、軸孔の外側拡径軸孔に嵌合係止されるボールベアリングのアウターレースを、外側拡径軸孔に外側から螺合されるキャップにて挟持固定した請求項３記載の電動アクチュエータ。
   

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