JP2007181284A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】モータと減速機とからなるアクチュエータ本体と、モータを制御するコントローラとを一体化して、小形化とコストの低減とを図ったアクチュエータを提供する。
【解決手段】第１のケース半部１Ａと第２のケース半部１Ｂとからなるギアケース１の第１のケース半部１Ａの外側にモータ２を取り付け、第１のケース半部１Ａ内に減速機３を収容する。モータ２を制御する制御部の構成部品４０１を回路基板４０２に実装してなるコントローラ４をギアケースの第２のケース半部１Ｂ内に収容し、第２のケース半部１Ｂ内に樹脂を注入して硬化させることにより形成した樹脂モールド部６によりコントローラ４の少なくとも一部をモールドする。外部回路をコントローラに接続するために用いるカプラ５を第２のケース半部１Ｂの側壁に設けた切欠き部１２０内に嵌合させてギアケース１に固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モータを原動機として用いる電動アクチュエータに関するものである。

各種の制御系の操作部等を操作するアクチュエータとして、モータを原動機としたものが多く用いられている。モータを原動機として用いる電動アクチュエータは、モータと、該モータの回転を減速する減速機と、モータの回転を制御する制御部とにより構成される。この種のアクチュエータは例えば特許文献１に示されている。

従来のアクチュエータにおいては、モータ及び減速機をケース内に収容したアクチュエータ本体と、制御部の構成部品をケース内に収容したコントローラとを別々に製品化して、アクチュエータ本体とコントローラとの間をワイヤハーネスを通して接続するようにしていた。
特開２００４−１８７３７８号公報

上記のように、従来のアクチュエータにおいては、モータ及び減速機を備えたアクチュエータ本体とコントローラとを別々に製品化していたため、使用に際してアクチュエータ本体とコントローラとの間をワイヤハーネスを通して接続する必要があり、面倒であった。

また従来は、アクチュエータ本体及びコントローラの構成部品を別のケース内に収容していたため、コストが高くなるだけでなく、アクチュエータが大形になり、アクチュエータが組み込まれる装置が大形になるという問題があった。

本発明の目的は、アクチュエータ本体とコントローラとの間をワイヤハーネスを介して接続する必要性を無くして設置を簡単にするとともに、全体を一つのケース内に収容して小形化とコストの低減とを図ることができるようにしたアクチュエータを提供することにある。

本発明は、ギアケースと、ギアケース内に収容されて出力軸がギアケースから外部に導出された減速機と、ギアケースの外側に取り付けられて回転軸がギアケース内の減速機の入力部に結合されたモータとを備えたアクチュエータを対象とする。

本発明においては、モータを制御する制御部の構成部品を回路基板に実装してなるコントローラが上記ギアケース内に収容されている。そして、外部回路をコントローラに接続するために用いるカプラがギアケースに取り付けられ、モータと回路基板との間及び回路基板とカプラとの間がそれぞれギアケース内で電気的に接続されている。

上記のように構成すると、モータと減速機とからなるアクチュエータの本体部分と、モータを制御するコントローラとを一体化することができるため、ケースの数を半減させて小形化とコストの低減とを図ることができる。またアクチュエータ本体とコントローラとの間をワイヤハーネスを介して接続する必要がないため、アクチュエータの設置を簡単にすることができる。

通常、ギアケースは、第１のケース半部と第２のケース半部とに２分割されて、第１のケース半部の側壁の端面に形成された合わせ面と第２のケース半部の側壁の端面に形成された合わせ面とが突き合わされた状態で両ケース半部が相互に締結されて組み立てられる。この場合、減速機は、ギアケース内の第１のケース半部側の空間に収容されて該減速機の出力軸が第１のケース半部側から外部に導出される。またモータは、第１のケース半部の外側に取り付けられて、該モータの回転軸が第１のケース半部内で減速機の入力部に結合される。本発明においては、モータを制御する制御部の構成部品を回路基板に実装してなるコントローラがギアケースの第２のケース半部内に収容されて、モータとコントローラとの間がギアケース内で電気的に接続される。また外部回路をコントローラに接続するために用いられるカプラが第２のケース半部の側壁を貫通させて形成された切欠き部内に嵌合された状態でギアケースに固定されるとともに、ギアケース内で回路基板に電気的に接続される。コントローラは、その少なくとも一部が第２のケース半部内に注入されて硬化された樹脂によりモールドされて第２のケース半部に対して固定される。

上記のように、ギアケースを第１のケース半部と第２のケース半部とに２分割して、第１のケース半部内に減速機を収容し、第２のケース半部内にコントローラを収容すると、第１のケース半部内に減速機の構成部品を収容し、第２のケース半部内にコントローラを収容した後に両ケース半部の合わせ面を突き合わせて両ケース半部を締結することによりアクチュエータを組み立てることができるため、組み立てを簡単にすることができる。

また上記のように、コントローラを第２のケース半部内に収容して樹脂でモールドするようにすると、コントローラの固定を簡単に行うことができる。

以上のように、本発明よれば、外側にモータを取り付けたギアケース内に減速機とコントローラとを収容することにより、モータと減速機とからなるアクチュエータの本体部分と、モータを制御するコントローラとを一体化したため、ケースの数を半減させて小形化とコストの低減とを図ることができる。また本発明によれば、アクチュエータ本体とコントローラとの間をワイヤハーネスを介して接続する必要がないため、アクチュエータの設置を簡単にすることができる。

以下図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
図１ないし図４は本発明の好ましい実施形態を示したもので、図１は本発明に係わるアクチュエータの正面図、図２は図１のII−II線断面図、図３及び図４はそれぞれ図１のアクチュエータの側面図及び背面図である。

図１ないし図４において、１はほぼ直方体状に形成された第１のケース半部１Ａと、同じくほぼ直方体状に形成された第２のケース半部１Ｂとにより２つ割り形成された樹脂製のギアケースである。第１のケース半部１Ａは、横断面の輪郭形状がほぼ矩形状を呈する側壁部１０１と、側壁部１０１の一端を閉じるように形成された底壁部１０２とを一体に有し、側壁部１０１の他端の端面に合わせ面１ａが形成されている。

また第２のケース半部１Ｂは、横断面の輪郭形状がほぼ矩形状を呈する側壁部１０５と、側壁部１０５の一端を閉じるように形成された底壁部１０６とを一体に有し、側壁部１０５の他端の端面に合わせ面１ｂが形成されている。第１のケース半部１Ａの合わせ面１ａと第２のケース半部１Ｂの合わせ面１ｂとをパッキンを介して突き合わせた状態で、両ケース半部をネジ１１０で締結することによりギアケース１が組み立てられる。

第１のケース半部１Ａの底壁部１０２の一端寄りの部分の外側に直流モータ２が取り付けられている。モータ２は、第１のケース半部の底壁部１０２に固定されたステータ２Ａと、ステータ２Ａの内側に配置されたロータ２Ｂとからなっている。ステータ２Ａは、強磁性材料からなる筒状のステータヨーク２０１と、ステータヨーク２０１の内周に固定された永久磁石２０２とからなり、ステータヨーク２０１の開口端に設けられたフランジ２０１ｂがネジ２０３（図１、図３参照）により第１のケース半部の底壁部１０２に締結されて、ステータ２Ａがギアケース１に固定されている。

ロータ２Ｂは、回転軸２０４と、回転軸２０４に固定された電機子鉄心２０５と、電機子鉄心２０５に巻装された電機子コイル２０６と、回転軸２０４に取り付けられた整流子２０７とからなっている。回転軸２０４の後端部は、ステータヨーク２０１の底壁部２０１ａに保持された軸受け２０８によりステータヨーク２０１に回転自在に支持されている。また回転軸２０４の先端部側は、第１のケース半部１Ａの底壁部に形成された軸保持部１１１に設けられた凹部内に保持された軸受け２０９によりギアケースに回転自在に支持され、回転軸２０４の先端部がギアケース内に導入されている。整流子２０７には図示しない１対のブラシが接触させられ、電機子コイル２０６の端末部が、整流子２０７と、該整流子に接触させられた１対のブラシと、これらのブラシから引き出されて第１のケース半部１Ａの底壁部１０２を貫通してギアケース１内に導入された図示しないリード線とにより、後記するコントローラに接続されている。

ギアケースの第１のケース半部１Ａの底壁部の内側には、モータの回転軸を保持した軸保持部１１１に隣接させて環状の軸保持部１１２が形成されている。軸保持部１１２の側方には環状の軸保持部１１３が形成され、更に軸保持部１１３の側方にボス部１１４が形成されている。

ギアケースの第２のケース半部１Ｂの底壁部１０６の内側には、第１のケース半部１Ａの軸保持部１１２及び１１３にそれぞれ相対する円柱状の軸保持部１１５及び１１６が形成されている。また第２のケース半部１Ｂの側壁部１０５のモータ１寄りの端部には、合わせ面１ｂ側に開口したカプラ取付用切欠き部１２０が、側壁部１０５を厚み方向に貫通した状態で形成され、この切欠き部１２０と第１のケース半部１Ａの合わせ面１ａとの内側にカプラ取付孔が形成されている。

ギアケース１の第１のケース半部１Ａ内にモータ２の回転を減速する減速機３が収容されている。図示の例では、第１のケース半部１Ａ内に導入された回転軸２０４の先端に減速機３の入力段を構成する小歯車３０１が取り付けられ、相対する軸保持部１１２及び１１５に一端及び他端が支持された軸３０２に、減速機３の２段目を構成する歯車３０３が回転自在に支持されている。歯車３０３は、軸線方向に並ぶ大歯車３０３ａと小歯車３０３ｂとからなっていて、その小歯車３０３ｂを第２のケース半部１Ｂ側に位置させた状態で取り付けられ、大歯車３０３ａが小歯車３０１に噛み合わされている。

また相対する軸保持部１１３と１１６に一端及び他端が支持された軸３０４に減速機３の３段目を構成する歯車３０５が回転自在に支持されている。この歯車３０５は、軸線方向に並ぶ大歯車３０５ａと小歯車３０５ｂとからなっていて、大歯車３０５ａを第２のケース半部側に位置させた状態で取り付けられ、大歯車３０５ａが小歯車３０３ｂに噛み合わされている。

更に、第１のケース半部１Ａのボス部１１４により減速機の出力軸３０６が回転自在に支持され、この出力軸３０６のケース１内に位置する端部に減速機３の出力段を構成する歯車３０７が取り付けられている。出力段を構成する歯車３０７は、該歯車３０７とともに減速機の３段目を構成する小歯車３０５ｂに噛み合わされている。

第２のケース半部２Ｂ内には、モータ２を制御する制御部を構成する部品４０１を回路基板４０２に実装してなるコントローラ４が収容されている。図示の例では、回路基板４０２に軸保持部１１５及び１１６を貫通させるための孔が設けられ、回路基板に設けられた孔に軸保持部１１５及び１１６を嵌合させた状態で、回路基板４０２が第２のケース半部１Ｂの底壁部１０６の内面に対向配置されている。

回路基板４０２のモータ寄りの端部には、コントローラを外部の回路に接続するために用いるカプラ５が取り付けられている。カプラ５は、絶縁材料により形成されたカプラ本体５０１と、互いに平行に配置されてカプラ本体５０１内に埋設された複数のリード状導体５０２とからなっている。カプラ本体５０１は、一方向に開口した凹所５０１a1を先端に有する頭部５０１ａと、頭部５０１ａの後端部から凹所５０１a1の開口方向に対して直角な方向に突出した首部５０１ｂとを一体に有し、首部５０１ｂの頭部５０１ａ寄りの部分の外周にはＯリング嵌合溝５０１b1が形成されている。リード状導体５０２の一端５０２ａはカプラ本体の頭部５０１ａの凹所５０１a1内に導出され、他端５０２ｂは、首部５０１ｂの頭部５０１ａと反対側の端部から外部に引き出されている。図示の例では、リード状導体５０２が５本（図１参照）設けられていて、凹所５０１a1内に導出されたリード状導体５０２の一端５０２ａによりカプラの接触子が構成されている。リード状導体５０２の一端５０２ａにより構成された接触子と凹所５０１a1とにより、外部回路につながる相手側カプラを接続する相手側カプラ接続部５ａが構成されている。カプラ５は、その頭部５０１ａの先端に設けられた凹所５０１a1の開口方向を回路基板４０２の板面と直角な方向に向けた状態で配置され、リード状導体５０２の他端５０２ｂが回路基板４０２側に折り曲げられて、該回路基板に形成された導電パターンに半田付けされることにより、カプラ５がコントローラ４に電気的及び機械的に接続されている。

カプラ５は、その頭部５０１ａをギアケース１の側壁部の外側に露呈させ、かつその首部５０１ｂを、第２のケース半部１Ｂの切欠き部１２０内に嵌合させた状態で配置されている。カプラ５の首部５０１ｂの外周に形成されたＯリング嵌合溝５０１b1内にはＯリング（図示せず。）が嵌合され、このＯリングにより、カプラ５とギアケース１との嵌合部の液密が図られている。この状態で第２のケース半部１Ｂ内にエポキシ樹脂などの樹脂が注入されて硬化させられることにより、回路基板４０１と該回路基板に実装された部品４０１の少なくとも一部とをモールドする樹脂モールド部６が形成され、この樹脂モールド部６によりコントローラ４がギアケース１に対して固定されている。また、切欠き部１２０内に嵌合されたカプラの首部５０１ｂが、第２のケース半部に締結された第１のケース半部の合わせ面１ａにより押さえつけられた状態で、カプラ５がギアケース１の側壁部に固定されている。

上記実施形態のように構成すると、モータ２と減速機３とからなるアクチュエータの本体部分と、モータ２を制御するコントローラ４とを一体化することができるため、ケースの数を半減させて小形化とコストの低減とを図ることができる。またアクチュエータ本体とコントローラとの間をワイヤハーネスを介して接続する必要がないため、アクチュエータの設置を簡単にすることができる。

上記のように、ギアケース１を第１のケース半部１Ａと第２のケース半部１Ｂとに２分割して、第１のケース半部１Ａ内に減速機３を収容し、第２のケース半部１Ｂ内にコントローラ４を収容する構造にすると、第１のケース半部１Ａ内に減速機３を収容し、第２のケース半部１Ｂ内にコントローラ４を収容した後に両ケース半部の合わせ面を突き合わせて両ケース半部を締結することによりアクチュエータを組み立てることができるため、アクチュエータの組み立てを簡単にすることができる。

本発明に係わるアクチュエータの正面図である。 図１のアクチュエータのII−II線断面図である。 図１のアクチュエータの側面図である。 図１のアクチュエータの背面図である。

符号の説明

１ ケース
１Ａ 第１のケース半部
１Ｂ 第２のケース半部
２ モータ
３ 減速機
４ コントローラ
５ カプラ
６ 樹脂モールド部

Claims (2)

1. ギアケースと、前記ギアケース内に収容されて出力軸が前記ギアケースから外部に導出された減速機と、前記ギアケースの外側に取り付けられて回転軸が前記ギアケース内の減速機の入力部に結合されたモータとを備えたアクチュエータにおいて、
   前記モータを制御する制御部の構成部品を回路基板に実装してなるコントローラが前記ギアケース内に収容され、
   外部回路を前記コントローラに接続するために用いるカプラが前記ギアケースに取り付けられ、
   前記モータと前記回路基板との間及び前記回路基板と前記カプラとの間が前記ギアケース内で電気的に接続されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. ギアケースと、前記ギアケース内に収容されて出力軸が前記ギアケースから外部に導出された減速機と、前記ギアケースの外側に取り付けられて回転軸が前記ギアケース内の減速機の入力部に結合されたモータとを備えたアクチュエータにおいて、
   前記ギアケースは、第１のケース半部と第２のケース半部とに２分割されて、前記第１のケース半部の側壁の端面に形成された合わせ面と第２のケース半部の側壁の端面に形成された合わせ面とが突き合わされた状態で前記両ケース半部が相互に締結され、
   前記減速機は、前記ギアケース内の前記第１のケース半部側の空間に収容されて該減速機の出力軸が前記第１のケース半部側から外部に導出され、
   前記モータは、前記第１のケース半部の外側に取り付けられて、該モータの回転軸が前記第１のケース半部内で前記減速機の入力部に結合され、
   前記モータを制御する制御部の構成部品を回路基板に実装してなるコントローラが前記ギアケースの第２のケース半部内に収容されて、前記モータと前記コントローラとの間が前記ギアケース内で電気的に接続され、
   外部回路を前記コントローラに接続するために用いられるカプラが前記第２のケース半部の側壁を貫通させて形成された切欠き部内に嵌合された状態で前記ギアケースに固定されるとともに前記ギアケース内で前記回路基板に電気的に接続され、
   前記コントローラは、その少なくとも一部が前記第２のケース半部内に注入されて硬化された樹脂によりモールドされて前記第２のケース半部に対して固定されていることを特徴とするアクチュエータ。
   

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