JP2014212647A

JP2014212647A - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP2014212647A
Application number: JP2013088477A
Authority: JP
Inventors: 林　秀樹; Hideki Hayashi; 秀樹林
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: US9190884B2; US20140311262A1; JP5967005B2

Abstract

【課題】電動モータ２の軸受け６にウォーム５を軸方向に当接させてウォーム５の移動を規制する駆動装置１において、軸受係止構造をコストアップすることなく設ける。
【解決手段】駆動装置１は、次の軸方向窪み８および突出片９を中核として軸受係止構造を形成する。まず、軸方向窪み８は、底部１９に設けられる窪みであって軸受け６を圧入により収容するものであり、プレス加工により軸穴２１と同軸に設けられて軸方向一端側に開口する。また、突出片９は、軸方向窪み８を設けるプレス加工のときに同時に設けられるヨーク７の一部分であり、軸方向窪み８の内周側に突き出して軸穴２１の内周縁をなし、軸方向においてモータ回転部４と軸受け６との間に位置する。これにより、軸受係止構造の中核をなす軸方向窪み８および突出片９をプレス加工により設けることができるので、軸受係止構造をコストアップすることなく設けることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータが発生するトルクをウォームギヤにより減速して出力するウォームギヤ式の電動アクチュエータに関する。

従来から、ウォームギヤ式の電動アクチュエータでは、小型化の要求に応じるため、モータの出力軸に直接ウォームを装着するものがある。そして、モータの出力軸に直接ウォームを装着した場合、ウォームホイールからウォームに伝わるスラスト荷重が出力軸に直接伝達されるので、出力軸は、スラスト荷重により軸方向に強く付勢される。このため、スラスト荷重によって出力軸およびウォームが軸方向に移動する事態を想定して出力軸およびウォームの移動を規制する構造が必要となる。

例えば、特許文献１には、ねじ山よりも径大の鍔状のスラスト支持部をウォームに設け、スラスト支持部の軸方向の両側に第１、第２のスラスト軸受部を配置して出力軸およびウォームの移動を規制する構造が開示されている。しかし、特許文献１の規制構造によれば、スラスト支持部を有する特殊なウォームを設ける必要があり、さらに、第１、第２のスラスト軸受部を別途に装着する必要がある。このため、特許文献１の規制構造を採用した場合、コストアップになる虞が高い。

そこで、図４に示すように、ウォーム１０１の軸方向他端側への移動に対して次のような規制構造が考えられている。すなわち、図４の規制構造は、モータ１０２の軸受け１０３にウォーム１０１を軸方向に当接させてウォーム１０１の軸方向他端側への移動を規制する（なお、ウォーム１０１の軸方向一端側への移動は、例えば、電動アクチュエータ１００とは別体であってウォーム１０１の軸方向一端側に固定される規制部材１０４により規制することができる。）。

ところで、この規制構造によれば、ウォーム１０１の当接を受けた軸受け１０３が電機子コイル１０５の側に動き、スラストがたが詰まってモータ１０２がロックする虞がある。そこで、軸受け１０３が電機子コイル１０５の側に動かないようにするため、軸受け１０３を電機子コイル１０５の側で係止する軸受係止構造を設けることが考えられている。しかし、このような軸受係止構造を設けるのは、例えば、ヨーク１０６にかしめを施したり、ヨーク１０６に別部材を溶接したりする必要があり、コストアップになってしまう。

特開２０１１−１０９８６２号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、モータの軸受けにウォームを軸方向に当接させてウォームの移動を規制するウォームギヤ式の電動アクチュエータにおいて、軸受係止構造をコストアップすることなく設けることにある。

本願の第１発明によれば、電動アクチュエータは、以下のモータ回転部、ウォーム、軸受け、ヨーク、軸方向窪みおよび突出片を備える。
まず、モータ回転部は、電動モータの出力軸に一体化されて電動モータの回転子を構成する。また、ウォームは、出力軸の内、モータ回転部から軸方向一端側に突出した部分に嵌着され、軸方向にウォームホイールからスラスト荷重を受ける。また、軸受けは、軸方向においてモータ回転部とウォームとの間に位置して出力軸を回転自在に支持するとともに、ウォームに伝わるスラスト荷重によりウォームが軸方向他端側に移動したときにウォームの当接を受ける。

また、ヨークは、モータ回転部を軸方向一端側で覆う底部を有し、底部に出力軸を通す軸穴が設けられている。さらに、軸方向窪みは、底部に設けられる窪みであって軸受けを圧入により収容するものであり、プレス加工により軸穴と同軸に設けられて軸方向一端側に開口する。そして、突出片は、軸方向窪みを設けるプレス加工のときに同時に設けられるヨークの一部分であり、軸方向窪みの内周側に突き出して軸穴の内周縁をなし、軸方向においてモータ回転部と軸受けとの間に位置する。

これにより、突出片によって軸受けをモータ回転部の側で係止する軸受係止構造を形成することができる。また、軸受係止構造の中核をなす軸方向窪みおよび突出片をプレス加工により設けることで、軸受係止構造をコストアップすることなく設けることができる。
このため、モータの軸受けにウォームを軸方向に当接させてウォームの移動を規制するウォームギヤ式の電動アクチュエータにおいて、軸受係止構造をコストアップすることなく設けることができる。

第１発明に従属する第２発明によれば、軸受けの軸方向一端は、軸方向窪みから軸方向一端側に突出している。
これにより、ウォームと軸受けとの間の軸方向距離の設定が容易になる。このため、スラスト荷重によるウォームの軸方向他端側への移動に備え、ウォームと軸受けとの間の軸方向距離を高精度に調節することができる。

第１、第２発明に従属する第３発明によれば、出力軸は、モータ回転部から軸方向他端側にも突出している。そして、電動アクチュエータは、以下の拡大片および被当接部を備える。まず、拡大片は、出力軸の内、モータ回転部から軸方向他端側に突出した部分に設けられて径方向に広がる。また、被当接部は、ヨークに対して相対的に静止している部分であり、ウォームに伝わるスラスト荷重により出力軸が軸方向一端側に移動したときに拡大片の当接を受ける。

これにより、スラスト荷重によるウォームおよび出力軸の軸方向一端側への移動に対し、電動アクチュエータとは別体の部材を用いることなく、規制を加えることができる。このため、より低コストかつ小スペースで出力軸およびウォームの移動を規制することができる。

電動アクチュエータの構成図である（実施例１）。（ａ）〜（ｃ）は軸方向窪みおよび突出片をプレス加工により設ける方法を示す説明図である（実施例１）。電動アクチュエータの構成図である（実施例２）。電動アクチュエータの構成図である（従来例）。

実施形態の電動アクチュエータを実施例に基づき説明する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の電動アクチュエータ（以下、単に駆動装置と呼ぶ。）１の構成を、図１を用いて説明する。駆動装置１は、電動モータ２が発生するトルクをウォームギヤ３により減速して出力するものである。そして、駆動装置１は、特徴的な構成として以下のモータ回転部４、ウォーム５、軸受け６、ヨーク７、軸方向窪み８および突出片９を備える。

モータ回転部４は、電動モータ２の出力軸１１に一体化されて電動モータ２の回転子１２を構成するものである。ここで、電動モータ２は、例えば、周知の小型直流モータであり、電機子コイル１３、界磁極１４および整流子１５を有し、ブラシ（図示せず。）を介して電機子コイル１３に通電されるものである。このため、回転子１２は、出力軸１１、電機子コイル１３および整流子１５等により構成され、モータ回転部４は、電機子コイル１３および整流子１５を含むものとして構成される。

ウォーム５は、ウォームホイール（図示せず。）とともにウォームギヤ３を構成するものであり、出力軸１１の内、モータ回転部４から軸方向一端側に突出した部分に嵌着され、軸方向にウォームホイールからスラスト荷重を受ける。

軸受け６は、軸方向においてモータ回転部４とウォーム５との間に位置し、出力軸１１をモータ回転部４の軸方向一端側で回転自在に支持するものである。ここで、軸受け６は、コスト上の優位性から含浸軸受が採用されている。そして、軸受け６は、スラスト荷重により軸方向他端側に移動してきたウォーム５の当接を受ける。

なお、出力軸１１は、モータ回転部４から軸方向他端側にも突出している。そして、出力軸１１の内、軸方向他端側に突出している部分に軸受け６ａが装着され、出力軸１１は、モータ回転部４の軸方向一端側、他端側の両側で回転自在に支持される。なお、軸受け６ａも、コスト上の優位性から含浸軸受が採用されている。また、軸受け６と電機子コイル１３との間には、電機子コイル１３と界磁極１４との軸方向における重なりを調節するスペーサ１６が配置され、スペーサ１６は、回転子１２を構成してモータ回転部４に含まれる。

ヨーク７は、電動モータ２の外郭をなすものであり、モータ回転部４を外周側で覆う円筒状の側部１８、および、モータ回転部４を軸方向一端側で覆う底部１９を有し、側部１８の内周に界磁極１４としての永久磁石が装着されている。なお、モータ回転部４の軸方向他端側はエンドベル２０で覆われている。そして、底部１９およびエンドベル２０には、それぞれ出力軸１１を通す軸穴２１、２１ａが設けられている。

軸方向窪み８は、底部１９に設けられる窪みであり、プレス加工により軸穴２１と同軸に設けられ、軸方向他端側に窪むとともに軸方向一端側に開口する。そして、軸方向窪み８には、軸受け６が圧入により収容されている。ここで、軸受け６は、自身の軸方向一端が軸方向窪み８から軸方向一端側に突出するように収容されている。なお、エンドベル２０にも同様の窪み８ａが設けられており、窪み８ａに軸受け６ａが圧入されている。

突出片９は、軸方向窪み８を設けるプレス加工のときに同時に設けられるヨーク７の一部分であり、軸方向窪み８の内周側に突き出して軸穴２１の内周縁をなし、軸方向に関してモータ回転部４と軸受け６との間に位置する。ここで、突出片９は、例えば、図２に示すようにして設けられる。

すなわち、ヨーク７の素材の内、底部１９になる素材部分２２は、軸穴２１よりも大幅に小径の孔２３を有している（図２（ａ）参照。）。そして、素材部分２２をプレス加工することにより軸方向窪み８および突出片９が成型される。このとき、凹２４Ａ、凸２４Ｂそれぞれを有する金型２５Ａ、２５Ｂが用いられ、孔２３を凹２４Ａ、凸２４Ｂにより挟んで成型することで、軸方向窪み８および突出片９が同軸に成型される（図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）参照。）。

そして、突出片９は、軸受け６をモータ回転部４の側（軸方向他端側）で係止する軸受係止構造を形成する。つまり、ウォーム５がスラスト荷重により軸方向他端側に移動して軸受け６に当接すると、突出片９は、軸受け６を係止して、軸受け６の軸方向他端側への移動を規制する。
なお、ウォーム５の軸方向一端側への移動は、例えば、駆動装置１とは別体であってウォーム５の軸方向一端側に固定される規制部材２７により規制することができる。

〔実施例１の効果〕
実施例１の駆動装置１は、次の軸方向窪み８および突出片９を中核として軸受係止構造を形成する。まず、軸方向窪み８は、底部１９に設けられる窪みであって軸受け６を圧入により収容するものであり、プレス加工により軸穴２１と同軸に設けられて軸方向一端側に開口する。また、突出片９は、軸方向窪み８を設けるプレス加工のときに同時に設けられるヨーク７の一部分であり、軸方向窪み８の内周側に突き出して軸穴２１の内周縁をなし、軸方向においてモータ回転部４と軸受け６との間に位置する。

これにより、軸受係止構造の中核をなす軸方向窪み８および突出片９をプレス加工により設けることができる。このため、駆動装置１において、軸受係止構造をコストアップすることなく設けることができる。
なお、軸受け６として含浸軸受を採用する場合、出力軸１１は軸受け６に対して滑りやすいので、ウォーム５が軸受け６に当接したときにウォーム５から軸受け６に作用する力は大きくなりやすい。このため、低コストで軸受係止構造を設ける効果は、軸受け６として含浸軸受を採用する場合、特に顕著に得られる。

さらに、軸受け６ａにも含浸軸受が採用されている場合に軸受係止構造を設けないと、整流子１５が軸受け６ａに当接して整流子１５にオイルが付着し、短絡発生の虞が高まる。これに対し、突出片９を中核とする軸受係止構造を設けて軸受け６および回転子１２の移動を確実に規制することで、整流子１５の軸受け６ａへの当接を防止して短絡発生の虞が高まるのを低コストで阻止することができる。

また、軸受け６の軸方向一端は、軸方向窪み８から軸方向一端側に突出している。
これにより、ウォーム５と軸受け６との間の軸方向距離の設定が容易になる。このため、スラスト荷重によるウォーム５の軸方向他端側への移動に備え、ウォーム５と軸受け６との間の軸方向距離を高精度に調節することができる。

〔実施例２〕
実施例２の駆動装置１は、以下に説明する拡大片２９および被当接部３０を備える（図３参照。）。
まず、拡大片２９は、出力軸１１の内、モータ回転部４から軸方向他端側に突出した部分に設けられて径方向に広がるものであり、例えば、溶接等により出力軸１１に一体化されている。

また、被当接部３０は、ヨーク７に対して相対的に静止している部分であり、ウォーム５に伝わるスラスト荷重により出力軸１１が軸方向一端側に移動したときに拡大片２９の当接を受ける。そして、実施例２の駆動装置１によれば、被当接部３０は軸受け６ａである。すなわち、実施例２のエンドベル２０によれば、窪み８ａが軸方向一端側に窪み、かつ、軸方向他端側に開口している。また、軸受け６ａは窪み８ａに圧入され、軸受け６ａの軸方向他端は窪み８ａから軸方向他端側に突出している。

これにより、軸受け６ａは被当接部３０として機能し、拡大片２９は、軸受け６ａの軸方向他端に当接して出力軸１１の軸方向一端側への移動を規制する。このため、スラスト荷重によるウォーム５および出力軸１１の軸方向一端側への移動に対し、駆動装置１とは別体の規制部材２７（図１参照。）を用いることなく、規制を加えることができる。この結果、より低コストかつ小スペースで出力軸１１およびウォーム５の移動を規制することができる。

〔変形例〕
駆動装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例の駆動装置１によれば、電動モータ２は、ブラシ付の小型直流モータであったが、ブラシレスの小型ＤＣモータ等、他のモータを電動モータ２として採用してもよい。
また、軸受け６は、コスト上の優位性から含浸軸受が採用されていたが、含浸軸受以外の軸受を軸受け６として採用してもよい。

１駆動装置（電動アクチュエータ）２電動モータ４モータ回転部５ウォーム６軸受け７ヨーク８軸方向窪み９突出片１１出力軸１２回転子１９底部２１軸穴

Claims

電動モータ（２）の出力軸（１１）に一体化されて前記電動モータ（２）の回転子（１２）を構成するモータ回転部（４）と、
前記出力軸（１１）の内、前記モータ回転部（４）から軸方向一端側に突出した部分に嵌着され、軸方向にウォームホイールからスラスト荷重を受けるウォーム（５）と、
軸方向において前記モータ回転部（４）と前記ウォーム（５）との間に位置して前記出力軸（１１）を回転自在に支持するとともに、前記ウォーム（５）に伝わるスラスト荷重により前記ウォーム（５）が軸方向他端側に移動したときに前記ウォーム（５）の当接を受ける軸受け（６）と、
前記モータ回転部（４）を軸方向一端側で覆う底部（１９）を有し、この底部（１９）に前記出力軸（１１）を通す軸穴（２１）が設けられたヨーク（７）と、
前記底部（１９）に設けられる窪みであって前記軸受け（６）を圧入により収容するものであり、プレス加工により前記軸穴（２１）と同軸に設けられて軸方向一端側に開口する軸方向窪み（８）と、
この軸方向窪み（８）を設けるプレス加工のときに同時に設けられる前記ヨーク（７）の一部分であり、前記軸方向窪み（８）の内周側に突き出して前記軸穴（２１）の内周縁をなし、前記軸方向において前記モータ回転部（４）と前記軸受け（６）との間に位置する突出片（９）とを備える電動アクチュエータ（１）。
請求項１に記載の電動アクチュエータ（１）において、
前記軸受け（６）の軸方向一端は、前記軸方向窪み（８）から軸方向一端側に突出していることを特徴とする電動アクチュエータ（１）。
請求項１または請求項２に記載の電動アクチュエータ（１）において、
前記出力軸（１１）は、前記モータ回転部（４）から軸方向他端側にも突出しており、
前記電動アクチュエータ（１）は、
前記出力軸（１１）の内、前記モータ回転部（４）から軸方向他端側に突出した部分に設けられて径方向に広がる拡大片（２９）と、
前記ヨーク（７）に対して相対的に静止している部分であり、前記ウォーム（５）に伝わるスラスト荷重により前記出力軸（１１）が軸方向一端側に移動したときに前記拡大片（２９）の当接を受ける被当接部（３０）とを備えることを特徴とする電動アクチュエータ（１）。