JP2011103750A

JP2011103750A - モータアクチュエータ

Info

Publication number: JP2011103750A
Application number: JP2009258471A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: JP5467186B2

Abstract

【課題】防水性能が優れたモータアクチュエータを提供する。
【解決手段】下ケース１１に、マイクロモータ１２を縦置きに配置し、ウォームホイール１７、ギヤ１８および出力ギヤ１９の軸を支持するギヤ支持部２８，２９，３０を立設し、これらギヤ支持部２８，２９，３０に支持されたウォームホイール１７、ギヤ１８および出力ギヤ１９の軸を上ケース１５に形成された対応するギヤ支持部によって押えるようにした。ウォームホイール１７、ギヤ１８および出力ギヤ１９並びにマイクロモータ１２を下ケース１１に縦置きに配置し、これらを上ケース１５で覆うように構成したことで、下ケース１１と上ケース１５との嵌合部をパッキン２０によってシールする。パッキン２０は、形状が単純で周長の短い角丸長方形とすることができ、シール性能が良く、安価にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はモータアクチュエータに関し、特に自動車の車室外に設置されて防水を必要とするモータアクチュエータに関する。

自動車のたとえば空調機にて送風経路の切り換えや温度調節に使用されているドア制御用のモータアクチュエータは、車室内に設置されているため、防水加工は特に必要ない。しかし、エンジンルームのように雨水が浸入する環境で使用とする場合、外部から水が入り込まないようにすることが必要であるため、車室内用のモータアクチュエータをそのまま適用することはできない。

車室内用のモータアクチュエータは、たとえば、特許文献１にあるように、モータと、減速ギヤ群と、これらを収容するケースとによって構成されている。ケースは、下ケースと上ケースとからなっている。モータアクチュエータは、下ケースの中にモータを横置きに設置し、下ケースに立設された軸に減速ギヤ群を回動自在に組み付け、上ケースで蓋をすることによって組み立てられる。モータアクチュエータの駆動力は、たとえば上ケースを介して減速ギヤ群の出力ギヤに連結された出力軸によって取り出される。

このように、モータアクチュエータのケースは、下ケースと上ケースとの合わせ面が出力ギヤの回転軸に直角な平面に平行な平面上にあり、下ケースと上ケースとの嵌合部は、ケース内に設置されたモータおよび減速ギヤの輪郭に沿って形成されている。

このようなモータアクチュエータを車室外用にするには、下ケースと上ケースとの嵌合部および上ケースにおける出力軸の貫通部にパッキンを設け、ケースの内部に水が浸入しないようにシールすることになる。

ところで、自動車のエンジンルームは、その内部の温度が外気温度に依存して大きく変化するため、温度差が非常に大きい。このような環境にパッキンでシールされたモータアクチュエータを設置した場合、温度が高くてケース内の圧力が高いうちは、水がかかったとしても、モータアクチュエータの内部に水が浸入することはない。しかし、水がかかった状態で、温度が低くなり、ケース内が負圧になると、水がモータアクチュエータ内に染み込んでしまう可能性がある。このため、ケースの嵌合部に設置されるパッキンは、性能のよいシール材を使用する必要がある。

特開２００６−２５０９０２号公報（図１）

上記のモータアクチュエータは、下ケースと上ケースとの嵌合部がモータおよび減速ギヤの輪郭に沿って形成されているため、そこに用いられるパッキンも単純な形状ではなく、複雑な形状に形成されることになる。しかしながら、異形のパッキンは、外側に膨らんで配置される部分と内側にへこんで配置される部分とで同じシール性能を発揮するものではなく、また、異形であることと周長が長くなることから、高価になるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、シール性能が良くて安価なパッキンによりシールされた防水機能を有するモータアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明では上記の課題を解決するために、モータと、最終段に出力ギヤを有する減速ギヤ群と、前記モータをその回転軸に直角な平面上に設置するとともに、前記平面上には前記出力ギヤの軸を支持する第１ギヤ支持部が立設された第１ケースと、前記第１ケースに設置された前記モータおよび前記減速ギヤ群を覆うように前記第１ケースに嵌合され、内部には前記出力ギヤの軸を支持して前記第１ギヤ支持部とともに軸受を構成する第２ギヤ支持部を有する第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースとの嵌合部に配置されたパッキンと、を備えていることを特徴とするモータアクチュエータが提供される。

このようなモータアクチュエータによれば、第１ケースに対してモータを縦置きにし、減速ギヤ群の軸の軸受を第１ケースの第１ギヤ支持部と第２ケースの第２ギヤ支持部とで構成した。これにより、第１ケースと第２ケースとの嵌合部の周長を短くすることができるので、パッキンのコストを低減することができ、また、嵌合部の形状を単純な形状にすることができるので、パッキンのシール性能を向上させることができる。

上記構成のモータアクチュエータは、第１ケースと第２ケースとに設けた第１ギヤ支持部と第２ギヤ支持部とで減速ギヤ群の軸受を構成し、出力ギヤの軸線を含む平面に対して平行な平面上に第１ケースと第２ケースとの嵌合部を設けたことにより、その嵌合部の形状を比較的単純な形状にすることができ、その結果、嵌合部をシールするパッキンも周方向に凹凸のない単純な形状であって周長を短くすることができるので、パッキンは、安価でありながらシール性能を良くすることができるという利点がある。

本実施の形態に係るモータアクチュエータの具体的な構成を示す分解斜視図である。モータアクチュエータの組み立て途中を示す出力軸側の斜視図である。モータアクチュエータの組み立て途中を示す出力軸側とは反対側の斜視図である。下ケースを示す図であって、（Ａ）は下ケースの斜視図、（Ｂ）は下ケースの背面図、（Ｃ）は下ケースの平面図である。上ケースを示す図であって、（Ａ）は上ケースの断面図、（Ｂ）は上ケースの内部を示す底面図である。本発明によるモータアクチュエータを電動弁へ適用した場合の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係るモータアクチュエータの具体的な構成を示す分解斜視図、図２はモータアクチュエータの組み立て途中を示す出力軸側の斜視図、図３はモータアクチュエータの組み立て途中を示す出力軸側とは反対側の斜視図、図４は下ケースを示す図であって、（Ａ）は下ケースの斜視図、（Ｂ）は下ケースの背面図、（Ｃ）は下ケースの平面図であり、図５は上ケースを示す図であって、（Ａ）は上ケースの断面図、（Ｂ）は上ケースの内部を示す底面図である。

モータアクチュエータ１０は、たとえばエンジンルーム内に配管された水回路を開閉したり切り換えたり、または水回路を流れる水量を制御したりする弁を駆動するのに使用される。

このモータアクチュエータ１０は、下ケース１１と、この下ケース１１に設置されるマイクロモータ１２と、このマイクロモータ１２に連結される減速ギヤ群１３と、ポテンショメータ１４と、上ケース１５とを備えている。減速ギヤ群１３は、マイクロモータ１２の回転軸に固定されたウォーム１６と、このウォーム１６に噛合されたウォームホイール１７と、このウォームホイール１７に同軸かつ一体に形成された小径のギヤ１８と、このギヤ１８に噛合される大径の出力ギヤ１９とを備えている。下ケース１１と上ケース１５との間には、パッキン２０が配置されている。

出力ギヤ１９は、回転中心の両側にそれぞれ軸１９ａ，１９ｂが突設されている。一方の軸１９ａは、ポテンショメータ１４にこれを回転駆動するように係合され、他方の軸１９ｂは、円筒形状に形成されていて、上ケース１５に形成された開口部２２を介して出力軸２１の一端が挿入される。この挿入のとき、出力軸２１にはＯリング２３が嵌められ、開口部２２をシールしている。出力軸２１の他端は、たとえば図示しない弁の弁棒として使用される。

下ケース１１は、図４に詳細に示したように、概略長方形の基部２４を有し、その上面には、パッキン２０が配置される外周縁部の内側にリブ２５が突条されている。このリブ２５の内側には、マイクロモータ１２を縦置きに設置する台座２６が形成されている。この台座２６は、円筒形状を有していて、マイクロモータ１２のウォーム１６が固定される側とは反対側にある軸受を嵌合させて固定するようにしている。この台座２６に隣接して、マイクロモータ１２をこの台座２６に搭載するときのガイドとなるガイドピン２７が基部２４に立設されている。

基部２４の上面には、また、ウォームホイール１７およびギヤ１８を下から支持するギヤ支持部２８，２９が立設されている。これらギヤ支持部２８，２９の上端面には、ウォームホイール１７およびギヤ１８の軸１７ａ，１８ａを回動自在に受け入れるＵ字状の溝２８ａ，２９ａが形成されている。同様に、出力ギヤ１９およびポテンショメータ１４を下から支持するギヤ支持部３０および１対のポテンショメータ支持部３１が基部２４の上面に立設されている。ギヤ支持部３０の上端面には、出力ギヤ１９の軸１９ｂを回動自在に受け入れるＵ字状の溝３０ａが形成されている。ポテンショメータ支持部３１は、ポテンショメータ１４を載せる弧状の載置面３１ａを有している。１対のポテンショメータ支持部３１の一方は、ギヤ支持部２８と一体に形成され、他方は、補強部３１ｂと一体に形成されている。なお、基部２４の下面に突設されているのは、ポテンショメータ１４の電極が収容されるコネクタハウジングである。

上ケース１５は、図５に示したように、その内部に、マイクロモータ１２の回転軸が出ている側の本体上部を拘束するように形成された嵌合部３２と、本体上部の一部を上から押え付ける当接部３３とを有している。上ケース１５は、また、下ケース１１のギヤ支持部２８，２９に対向する位置にギヤ支持部３４，３５を有し、ウォームホイール１７およびギヤ１８の軸１７ａ，１８ａを上から押えるようにしている。このギヤ支持部３４，３５の端面は、軸１７ａ，１８ａの外形に合わせてＵ字状の溝３４ａ，３５ａが形成され、ギヤ支持部２８，２９とともに軸受を構成している。さらに、上ケース１５は、下ケース１１のギヤ支持部３０に対向する位置にギヤ支持部３６を有し、出力ギヤ１９の軸１９ｂを上から押えるようにしている。このギヤ支持部３６の先端は、軸１９ｂの外形に合わせてＵ字状の溝３６ａが形成され、ギヤ支持部３０の溝３０ａと協働して軸受を構成している。また、上ケース１５は、ポテンショメータ１４を上から押え付ける当接部３７を有している。

出力軸２１は、出力ギヤ１９と嵌合することによって連結される。このとき、空回りを防ぐために、出力軸２１およびこれが嵌合される軸１９ｂの中央部の嵌合穴には、セレーションが形成されている。図示はしないが、出力軸２１および軸１９ｂの嵌合穴には、キーおよびキー溝を形成しておくのが好ましい。

このモータアクチュエータ１０の組み立ては、最初に、下ケース１１に、収容するすべての要素を組み付ける。すなわち、回転軸にウォーム１６があらかじめ固定されたマイクロモータ１２をガイドピン２７に沿って上から落としながら下ケース１１の台座２６に縦置きに搭載する。次に、出力ギヤ１９の軸１９ａをポテンショメータ１４に連結した状態で、そのポテンショメータ１４をポテンショメータ支持部３１の載置面３１ａに搭載し、出力ギヤ１９の軸１９ｂをギヤ支持部３０の溝３０ａに載せる。次に、ウォームホイール１７の軸１７ａをギヤ支持部２８の溝２８ａに載せ、ギヤ１８の軸１８ａをギヤ支持部２９の溝２９ａに載せる。そして、パッキン２０を下ケース１１の基部２４に載せ、その上に上ケース１５を被せ、適当な固定手段にて下ケース１１および上ケース１５を固定して、モータアクチュエータ１０が完成される。このとき、上ケース１５の開口部２２と出力ギヤ１９の軸１９ｂとは、同一軸線上となるようにしてあるので、Ｏリング２３を嵌めた出力軸２１を開口部２２に挿入することにより、出力軸２１が軸１９ｂの中央部の嵌合穴に嵌合され、連結される。

このモータアクチュエータ１０によれば、下ケース１１と上ケース１５との合わせ面が出力ギヤ１９の回転軸を含む平面に平行な平面上、または、マイクロモータ１２の回転軸に直角な平面に平行な平面上に来るようにしている。これにより、下ケース１１に縦置きに搭載されるウォームホイール１７、ギヤ１８、出力ギヤ１９およびマイクロモータ１２は、従来の横置きの場合に比べて、下ケース１１への投影面積が大幅に小さくなり、しかも、概略長方形の中に納めることができる。このことは、パッキン２０の形状が単純で周長が短いので、シール性能の良い角丸長方形にすることを可能にしている。

図６は本発明によるモータアクチュエータを電動弁へ適用した場合の一例を示す図である。
この電動弁は、バタフライ弁４０とモータアクチュエータ１０とを備えている。バタフライ弁４０は、筒状のボディ４１，４２を有し、その内部にゴム製の弾性スリーブ４３が設けられ、その弾性スリーブ４３の内側にボディ４１，４２内の通路を開閉する弁体４４が配置されている。この弁体４４は、楕円形状の外形を有し、その短径方向に形成された嵌合部にボディ４１および弾性スリーブ４３を介して出力軸２１が貫通配置されている。出力軸２１の先端は、弾性スリーブ４３を介してボディ４１に形成された軸受に嵌入されている。

これにより、モータアクチュエータ１０がその出力軸２１を回動させると、それに連動して弁体４４が回動する。楕円形状の弁体４４がボディ４１，４２の軸線方向に向いているとき、バタフライ弁４０は全開となり、弁体４４が回動してその外周縁部が弾性スリーブ４３に押し当てられることによって、バタフライ弁４０は全閉となる。また、モータアクチュエータ１０が弁体４４をその全開位置と全閉位置との間になるように出力軸２１の回転位置を制御することにより、バタフライ弁４０は、流量制御することができる。

この電動弁は、図示はしないが、ボディ４１を弁体４４の回動中心にて交差するように三方または四方に延びる形状にすることにより、三方電動弁または四方電動弁を構成することができる。

１０モータアクチュエータ
１１下ケース
１２マイクロモータ
１３減速ギヤ群
１４ポテンショメータ
１５上ケース
１６ウォーム
１７ウォームホイール
１７ａ軸
１８ギヤ
１８ａ軸
１９出力ギヤ
１９ａ，１９ｂ軸
２０パッキン
２１出力軸
２２開口部
２３Ｏリング
２４基部
２５リブ
２６台座
２７ガイドピン
２８，２９，３０ギヤ支持部
２８ａ，２９ａ，３０ａ溝
３１ポテンショメータ支持部
３１ａ載置面
３１ｂ補強部
３２嵌合部
３３当接部
３４，３５，３６ギヤ支持部
３４ａ，３５ａ，３６ａ溝
３７当接部
４０バタフライ弁
４１，４２ボディ
４３弾性スリーブ
４４弁体

Claims

モータと、
最終段に出力ギヤを有する減速ギヤ群と、
前記モータをその回転軸に直角な平面上に設置するとともに、前記平面上には前記出力ギヤの軸を支持する第１ギヤ支持部が立設された第１ケースと、
前記第１ケースに設置された前記モータおよび前記減速ギヤ群を覆うように前記第１ケースに嵌合され、内部には前記出力ギヤの軸を支持して前記第１ギヤ支持部とともに軸受を構成する第２ギヤ支持部を有する第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースとの嵌合部に配置されたパッキンと、
を備えていることを特徴とするモータアクチュエータ。
前記出力ギヤの軸の中央部に形成された嵌合穴に、前記第２ケースに形成された開口部を介して挿入することにより嵌合される出力軸を備えている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。
前記出力ギヤの前記出力軸が嵌合される側と反対側に配置されて前記出力ギヤの回転位置を検出するポテンショメータを備えていることを特徴とする請求項２記載のモータアクチュエータ。
前記減速ギヤ群は、前記出力ギヤと、前記モータの回転軸に設けられたウォームと、前記ウォームに噛合されるウォームホイールと、前記ウォームホイールと同軸かつ一体に形成されて前記出力ギヤに噛合される中間のギヤとを有している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。
前記第１ケースと前記第２ケースとの嵌合部および前記パッキンは、角丸長方形の形状を有している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。