JP2007155069A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の軸直交方向の暴れを容易に抑制することができるアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータは、収容凹部を有するケース本体２１と、収容凹部の開口を閉塞するようにケース本体２１に固定されるカバー２２と、ケース本体２１及びカバー２２の内部に収容保持され、ケース本体２１及びカバー２２の閉塞方向の直交方向に突出した回転軸３２を有するモータ本体とを備える。ケース本体２１及びカバー２２には、それらが固定された状態で閉塞方向に間隔を有し回転軸３２の軸方向に凹状の凹部６１を形成するＶ字溝２１ｃ及び台形部２２ａが形成される。回転軸３２に固定されたウォーム４１の先端には、金属ボール４１ａが回転可能に保持されている。凹部６１には、金属ボール４１ａの外部に露出した部分である球面部４１ｂの一部が収容され、該球面部４１ｂは、凹部６１の角における３点Ｘと回転軸３２の軸方向及び軸直交方向に係合される。
【選択図】図３

Description

本発明は、第１及び第２のケースの内部にモータ本体が収容保持されたアクチュエータに関するものである。

従来、車載エアコン等に装備されるアクチュエータとして、第１及び第２のケースの内部にモータ本体が収容保持されたものがある。そして、このようなアクチュエータとしては、回転軸の先端部に設けられた球面状の球面部が第１及び第２のケースの少なくとも一方の平面に当接されるものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなアクチュエータでは、例えば、回転軸に固定されるウォームの回転に基づくスラスト荷重を第１及び第２のケースの少なくとも一方の平面にて受けることができる。
特開２００５−９４９１９号公報

しかしながら、上記のようなアクチュエータでは、モータ本体のモータハウジングから外部に突出した回転軸の先端が、その回転時に軸直交方向に大きく暴れるといった虞がある。特に、回転軸を支持するモータハウジング内の含油軸受の油膜が低温条件などによって正常に形成されていない場合等、前記暴れは大きくなる。そして、このことは、例えば、騒音を増大させたり、軸受の摩耗を増大させてその寿命を低下させるといった原因となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、回転軸の軸直交方向の暴れを容易に抑制することができるアクチュエータを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、収容凹部を有する第１のケースと、前記収容凹部の開口を閉塞するように前記第１のケースに固定される第２のケースと、前記第１及び第２のケースの内部に収容保持され、前記第１及び第２のケースの閉塞方向の直交方向に突出した回転軸を有するモータ本体とを備え、前記回転軸の先端部に設けられた球面状の球面部が前記第１及び第２のケースの少なくとも一方に当接されるアクチュエータであって、前記第１及び第２のケースには、それらが固定された状態で閉塞方向に間隔を有し前記回転軸の軸方向に凹状の凹部を形成する第１及び第２の凹部形成部が形成され、前記凹部に前記球面部の一部が収容された。

同構成によれば、回転軸の軸方向に凹状の凹部に、球面部の一部が収容されるため、該球面部が凹部と軸直交方向に係合して、突出した回転軸の先端が軸直交方向に移動することが抑制される。よって、突出した回転軸の先端がその回転時に軸直交方向に大きく暴れるといったことが抑制され、ひいては、例えば、騒音を低減することができる。又、例えば、前記回転軸を支持する軸受の摩耗を低減することができ、該軸受の寿命低下を防ぐことができる。しかも、回転軸の軸方向に凹状の凹部は、第１及び第２のケースが固定された状態で閉塞方向に間隔を有する第１及び第２の凹部形成部によって形成されるものであって、第１及び第２のケースが固定されることで自動的に形成されるため、特に別体の部品を組み付けて構成する場合等に比べて、部品点数や組み付け工数を少なくすることができる。尚、回転軸の軸方向は第１及び第２のケースの閉塞方向の直交方向であって、その方向に凹状の凹部は、第１及び第２のケースのいずれか一方に一体成形することが困難である。即ち、第１及び第２のケースのいずれか一方に凹部を一体成形しようとすると、例えば閉塞方向に一対の金型にスライドコアが必要となる等、その製造が複雑化してしまう。しかし、本発明の構成によれば、閉塞方向に間隔を有するように第１及び第２の凹部形成部を形成するだけでよいため、スライドコア等を必要とせず、その製造が複雑化することがない。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記球面部は、金属ボールの一部であって、該金属ボールは、前記回転軸の先端側に固定されるウォームに対して回転可能に保持されたものである。

同構成によれば、球面部は、金属ボールの一部であって、該金属ボールは、前記回転軸の先端側に固定されるウォームに対して回転可能に保持されたものであるため、回転軸（ウォーム）の回転時の摩擦抵抗を小さくすることができ、ひいては高効率化を図ることができる。又、摩擦による摩耗の虞が少なく、高寿命化を図ることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、前記第１及び第２の凹部形成部のいずれか一方は、前記閉塞方向の遠ざかる方向に向かうほど前記軸方向から見た幅が狭くなるＶ字溝であって、前記凹部は、前記軸方向から見て３角形に形成された。

同構成によれば、凹部は、前記軸方向から見て３角形に形成されるため、球面部が３点支持されることになる。よって、簡単な構成で球面部が凹部と前記軸直交方向に安定して係合される。

請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、前記第１及び第２のケースにおける前記凹部と対応した位置には、互いに係合して前記第１及び第２のケースを固定するための係止部及び被係止部が設けられた。

同構成によれば、第１及び第２のケースにおける前記凹部と対応した位置に、互いに係合して前記第１及び第２のケースを固定するための係止部及び被係止部が設けられるため、凹部に係合される球面部によって第１及び第２のケースにそれらを離間させる方向の力が加わってもそれらが離間してしまうこと（変形や組み付け解除）が防止される。

請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、前記凹部内に潤滑油が充填された。
同構成によれば、凹部内に潤滑油が充填されるため、回転軸の回転時の摩擦抵抗を小さくすることができ、ひいては高効率化を図ることができる。又、摩擦による摩耗の虞が少なく、高寿命化を図ることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、前記球面部は、前記凹部の角に対して前記軸方向から見て少なくとも３点で支持された。

同構成によれば、球面部は、凹部の角に対して軸方向から見て少なくとも３点で支持されるため、例えば凹部が軸方向から見て円形で球面部が線接触されるものに比べて、球面部と凹部との間の摩擦抵抗を小さくすることができ、しかも球面部（回転軸）を安定して支持することができる。

本発明によれば、回転軸の軸直交方向の暴れを容易に抑制することができるアクチュエータを提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
図１は、本実施の形態のアクチュエータ１０を示す分解斜視図である。尚、本実施の形態のアクチュエータ１０は車載エアコンに装備されるものであり、図示しない空調ダクト内の送風経路を切り換えるダンパを作動させるものである。

アクチュエータ１０は、ハウジング２０の内部に、モータ本体３０と、ギヤ機構（歯車機構）４０と、回路装置５０とが収容保持されて構成されている。ハウジング２０は収容凹部２１ａを有する第１のケースとしてのケース本体２１と、前記収容凹部２１ａの開口を閉塞するようにケース本体２１に固定されるカバー２２とから構成され、モータ本体３０、ギヤ機構４０及び回路装置５０はケース本体２１側（収容凹部２１ａ内）に取り付けられる。

モータ本体３０は、モータハウジング３１と、モータハウジング３１に対して回転可能に支持された回転軸３２を含む電機子とを備える。回転軸３２は、モータハウジング３１内においてその中間部と基端部が含油軸受３３によって支持され、その先端側がモータハウジング３１から突出している。尚、図１には、回転軸３２の中間部を支持する含油軸受３３のみ破線で図示している。又、回転軸３２の先端側は、ケース本体２１及びカバー２２の閉塞方向の直交方向に突出するように配置される。

ギヤ機構４０は、ウォーム４１と、減速ギヤ部４２と、出力ギヤ４３とが連結されて構成されている。ウォーム４１は前記回転軸３２の先端側に嵌着されており（図３（ｂ）参照）、回転軸３２とともに回転する。このウォーム４１の先端には、金属ボール４１ａが回転可能に且つ略半分が外部に露出するように保持されている（図３（ｂ）参照）。尚、本実施の形態では、金属ボール４１ａの外部に露出した部分が球面状の球面部４１ｂを構成している。減速ギヤ部４２は第１ギヤ４２ａと第２ギヤ４２ｂとから構成されており、第１ギヤ４２ａはウォーム４１及び第２ギヤ４２ｂと噛合され、第２ギヤ４２ｂは出力ギヤ４３と噛合される。出力ギヤ４３には、ハウジング２０（ケース本体２１）の出力孔２１ｂから外部に突出する出力軸４３ａが一体的に形成されており、この出力軸４３ａの端部に、図示しないダンパが連結されるようになっている。このようなギヤ機構４０において、モータ本体３０のトルクは、ウォーム４１、減速ギヤ部４２（第１ギヤ４２ａ，第２ギヤ４２ｂ）を介して出力ギヤ４３に伝達され、この出力ギヤ４３の出力軸４３ａを介してダンパに伝達される。

回路装置５０は、円盤状のパターン基板５１と、導電ユニット５２とから構成されている。パターン基板５１は、図示しない導体パターンを有し、出力ギヤ４３の一方の面（図１中、ケース本体２１側の面）に固定されており、出力ギヤ４３とともに回転する。導電ユニット５２は、パターン基板５１の導体パターンの形成面に摺接可能に配置される複数のブラシ５２ａと、アクチュエータを制御する図示しないコントローラと接続される複数の接続端子５２ｂと、モータ本体３０の電源端子３４と接続される給電端子５２ｃとを備えている。この回路装置５０では、出力ギヤ４３の回転位置情報がパターン基板５１（導体パターン）に摺設されるブラシ５２ａによって検出されることになり、前記コントローラはその回転位置情報に基づいてアクチュエータ１０を制御することになる。

ここで、前記ケース本体２１及び前記カバー２２には、それらが固定された状態で閉塞方向に間隔を有し前記回転軸３２の軸方向に凹状の凹部６１を形成する第１及び第２の凹部形成部としてのＶ字溝２１ｃ及び台形部２２ａが一体成形されている。詳しくは、ケース本体２１において前記収容凹部２１ａの内側面を構成するケース枠部２１ｄの一部（回転軸３２の先端と対応する位置）には、その厚さを厚くするように内側に突出したケース補助枠部２１ｅ（図１及び図２参照）が形成されている。そして、図２に示すように、ケース補助枠部２１ｅのカバー２２側（図２中、上側）の端面には、閉塞方向の遠ざかる方向（図２中、下方向）に向かうほど回転軸３２の軸方向から見た幅が狭くなるＶ字状のＶ字溝２１ｃが形成されている。又、カバー２２において前記ケース枠部２１ｄに印籠嵌合されるカバー枠部２２ｂの一部（回転軸３２の先端と対応する位置）には、その厚さを厚くするように内側に突出したカバー補助枠部２２ｃ（図２参照）が形成されている。そして、図２に示すように、カバー補助枠部２２ｃのケース本体２１側（図２中、下側）の端面には、閉塞方向の近づく方向（図２中、下方向）に向かうほど回転軸３２の軸方向から見た幅が狭くなる台形形状の台形部２２ａが形成されている。前記Ｖ字溝２１ｃ及び前記台形部２２ａは、図３に示すように、ケース本体２１及びカバー２２が固定された状態で台形部２２ａがＶ字溝２１ｃに嵌り込む。この状態でＶ字溝２１ｃの底（図３中、下部）と台形部２２ａの先端（図３中、下部）との間、即ち閉塞方向に間隔（隙間）が形成され、回転軸３２の軸方向に凹状で軸方向から見て３角形（詳しくは正３角形）の凹部６１が形成される。尚、本実施の形態のケース本体２１及びカバー２２は、図１に示すように、ケース枠部２１ｄの外側に形成された複数の係合爪２１ｆと、カバー枠部２２ｂの外側に形成された複数の係合片２２ｄとが互いに係合することで固定される。

そして、前記凹部６１には、図３（ｂ）に示すように、前記球面部４１ｂの一部が収容され、該球面部４１ｂは、凹部６１の角における３点Ｘ（図３（ａ）参照）と回転軸３２の軸方向及び軸直交方向に係合（支持）される。尚、本実施の形態の凹部６１内には、潤滑油としての図示しないグリスが充填されている。

次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）回転軸３２の軸方向に凹状の凹部６１に、球面部４１ｂの一部が収容されるため、該球面部４１ｂが凹部６１と軸直交方向に係合して、モータハウジング３１から突出した回転軸３２の先端が軸直交方向に移動することが抑制される。よって、突出した回転軸３２の先端がその回転時に軸直交方向に大きく暴れるといったことが抑制され、ひいては、例えば、騒音を低減することができる。又、例えば、回転軸３２を支持する含油軸受３３の摩耗を低減することができ、該含油軸受３３の寿命低下を防ぐことができる。しかも、回転軸３２の軸方向に凹状の凹部６１は、ケース本体２１及びカバー２２が固定された状態で閉塞方向に間隔を有するＶ字溝２１ｃ及び台形部２２ａによって形成されるものであって、ケース本体２１及びカバー２２が固定されることで自動的に形成される。よって、特に別体の部品を組み付けて構成する場合等に比べて、部品点数や組み付け工数を少なくすることができる。尚、回転軸３２の軸方向はケース本体２１及びカバー２２の閉塞方向の直交方向であって、その方向に凹状の凹部は、ケース本体２１及びカバー２２のいずれか一方に一体成形することが困難である。即ち、ケース本体２１及びカバー２２のいずれか一方に凹部を一体成形しようとすると、例えば閉塞方向に一対の金型にスライドコアが必要となる等、その製造が複雑化してしまう。しかし、本発明の構成によれば、閉塞方向に間隔を有するようにＶ字溝２１ｃ及び台形部２２ａを形成するだけでよいため、スライドコア等を必要とせず、その製造が複雑化することがない。

（２）球面部４１ｂは、金属ボール４１ａの一部であって、該金属ボール４１ａは、回転軸３２の先端側に固定されるウォーム４１に対して回転可能に保持されたものであるため、回転軸３２（ウォーム４１）の回転時の摩擦抵抗を小さくすることができ、ひいては高効率化を図ることができる。又、摩擦による摩耗の虞が少なく、高寿命化を図ることができる。

（３）凹部６１は、回転軸３２の軸方向から見て３角形に形成されるため、球面部４１ｂが３点支持されることになる。よって、簡単な構成で球面部４１ｂが凹部６１と軸直交方向に安定して係合（支持）される。又、球面部４１ｂは、凹部６１の角に対して３点支持されるため、例えば凹部が軸方向から見て円形で球面部が線接触されるものに比べて、球面部と凹部との間の摩擦抵抗を小さくすることができる。

（４）凹部６１内にグリスが充填されるため、回転軸３２の回転時の摩擦抵抗を小さくすることができ、ひいては高効率化を図ることができる。又、摩擦による摩耗の虞が少なく、高寿命化を図ることができる。

上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態のケース本体２１及びカバー２２は、図１に示すように、複数の係合爪２１ｆと複数の係合片２２ｄとが互いに係合することで固定されるとしたが、図４に示すように、同様の係止部としての係合爪２１ｇと被係止部としての係合片２２ｅを、凹部６１と対応した位置（凹部６１の背面）に設けてもよい。このようにすると、凹部６１と対応した位置でのケース本体２１及びカバー２２の固定力が強くなり、凹部６１に係合される球面部４１ｂによってケース本体２１及びカバー２２にそれらを離間させる方向の力が加わってもそれらが離間してしまうこと（変形や組み付け解除）が防止される。尚、勿論、係止部としての係合爪２１ｇと被係止部としての係合片２２ｅは、互いに係合してケース本体２１及びカバー２２を固定することができれば、他の形状の係止部や被係止部に変更してもよい。

又、ケース本体２１及びカバー２２の固定構造は、他の固定構造、例えばネジ止めや接着等に変更してもよい。尚、例えば、ケース本体２１及びカバー２２をネジ止めにて固定する場合、そのネジ止めする箇所を凹部６１と対応した位置にすれば、凹部６１と対応した位置でのケース本体２１及びカバー２２の固定力が強くなる。

・上記実施の形態では、球面部４１ｂは、回転軸３２の先端側に固定されるウォーム４１に対して回転可能に保持された金属ボール４１ａの一部であるとしたが、これに限定されず、球面状で回転軸３２の先端部に設けられていれば、他の構成のものに変更してもよい。例えば、回転軸３２の先端側に固定される樹脂製のウォームの先端に球面状（半球状）の球面部を一体成形してもよい。

・上記実施の形態では、凹部６１は、回転軸３２の軸方向から見て３角形に形成されるとしたが、これに限定されず、他の形状、例えば、回転軸３２の軸方向から見て４角形や５角形に形成される凹部に変更してもよい。つまり、球面部４１ｂを凹部の角に対して４点や５点等で支持するようにしてもよい。このように、球面部４１ｂを４点以上で支持するようにしても、例えば凹部が軸方向から見て円形で球面部が線接触されるものに比べて、球面部と凹部との間の摩擦抵抗を小さくすることができる。又、勿論、凹部が軸方向から見て円形で球面部が線接触されるように変更してもよい。尚、これらの場合、第１及び第２の凹部形成部としてのＶ字溝２１ｃ及び台形部２２ａを凹部の形状に応じて変更する必要がある。

・上記実施の形態では、車載エアコンに装備されるアクチュエータ１０に具体化したが、これに限定されず、ギヤ機構４０の構成を変更するなどして、他の装置に装備されるアクチュエータに変更して具体化もよい。

本実施の形態におけるアクチュエータの分解斜視図。 （ａ）本実施の形態におけるＶ字溝及び台形部を説明するための軸方向から見た正面図。（ｂ）同じくＶ字溝及び台形部を説明するための断面図。 （ａ）本実施の形態における凹部を説明するための軸方向から見た正面図。（ｂ）同じく凹部を説明するための断面図。 別例における係合爪と係合片を説明するための断面図。

符号の説明

２１…ケース本体（第１のケース）、２１ａ…収容凹部、２１ｃ…Ｖ字溝（第１の凹部形成部）、２１ｆ…係合爪（係止部）、２２…カバー（第２のケース）、２２ａ…台形部（第２の凹部形成部）、２２ｅ…係合片（被係止部）、３０…モータ本体、３２…回転軸、４１…ウォーム、４１ａ…金属ボール、４１ｂ…球面部、６１…凹部。

Claims (6)

1. 収容凹部を有する第１のケースと、
   前記収容凹部の開口を閉塞するように前記第１のケースに固定される第２のケースと、
   前記第１及び第２のケースの内部に収容保持され、前記第１及び第２のケースの閉塞方向の直交方向に突出した回転軸を有するモータ本体と
   を備え、前記回転軸の先端部に設けられた球面状の球面部が前記第１及び第２のケースの少なくとも一方に当接されるアクチュエータであって、
   前記第１及び第２のケースには、それらが固定された状態で閉塞方向に間隔を有し前記回転軸の軸方向に凹状の凹部を形成する第１及び第２の凹部形成部が形成され、
   前記凹部に前記球面部の一部が収容されたことを特徴とするアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記球面部は、金属ボールの一部であって、該金属ボールは、前記回転軸の先端側に固定されるウォームに対して回転可能に保持されたものであることを特徴とするアクチュエータ。
3. 請求項１又は２に記載のアクチュエータにおいて、
   前記第１及び第２の凹部形成部のいずれか一方は、前記閉塞方向の遠ざかる方向に向かうほど前記軸方向から見た幅が狭くなるＶ字溝であって、
   前記凹部は、前記軸方向から見て３角形に形成されたことを特徴とするアクチュエータ。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、
   前記第１及び第２のケースにおける前記凹部と対応した位置には、互いに係合して前記第１及び第２のケースを固定するための係止部及び被係止部が設けられたことを特徴とするアクチュエータ。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、
   前記凹部内に潤滑油が充填されたことを特徴とするアクチュエータ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクチュエータにおいて、
   前記球面部は、前記凹部の角に対して前記軸方向から見て少なくとも３点で支持されたことを特徴とするアクチュエータ。

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