JP2017184479A - モータケースおよび電動アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】モータケースの破損やモータの出力軸のずれを防止しつつ、モータケース内にモータを挿入した状態で当該モータの出力軸に部品を圧入することが可能なモータケースを提供する。【解決手段】一端部に底部12aを有し他端部にモータ10を挿入可能な開口部12dを有するケース本体12を備えるモータケース11であって、ケース本体12にモータ10が挿入された状態で、ケース本体12の開口部12d側に配置されるモータ10の出力軸10aの先端部10a1に対して部品56を軸方向に圧入する際に、出力軸10aの後端部10a2を支持するためのモータ軸支持部材99をケース本体12の外部から内部へ挿入可能な孔部13aを設けた。【選択図】図12
Description
本発明は、モータを収容するモータケース、当該モータケースを備える電動アクチュエータに関する。
近年、車両等の省力化、低燃費化のために電動化が進み、例えば、自動車の自動変速機やブレーキ、ステアリング等の操作を電動機の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このような用途に使用されるアクチュエータとして、電動機の回転運動を直線方向の運動に変換するボールねじ機構を用いた電動リニアアクチュエータが知られている(特許文献1参照)。
ところで、電動アクチュエータ等に用いられる各種モータにおいては、モータの出力軸(回転軸)がモータの外装フレームを貫通し、その両端部が露出(突出)しているものがある。この種のモータを用いる場合、モータの出力軸の後端部がモータケースの底部に接触するとモータの回転が阻害されるため、モータケースの底部に接触回避用の凹部等を設ける必要がある。
しかしながら、このような接触回避用の凹部等を設けたモータケースに対してモータを挿入した状態で、モータの出力軸にギヤ等の部品を圧入しようとすると、出力軸の後端部がモータケースの底部によって支持されていないため、出力軸が圧入荷重によって軸方向にずれたり外れたりする虞がある。また、モータケースが圧入荷重に対して耐えられない可能性もある。特にモータケースが樹脂製である場合は、強度の確保が難しいことから、モータケースにモータを挿入した状態で出力軸に部品圧入する方法は採用し難いといった事情がある。
そこで、本発明は、モータケースの破損やモータの出力軸のずれを防止しつつ、モータケース内にモータを挿入した状態で当該モータの出力軸に部品を圧入することが可能なモータケースおよび電動アクチュエータを提供することを目的とする。
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、一端部に底部を有し他端部にモータを挿入可能な開口部を有するケース本体を備えるモータケースであって、ケース本体にモータが挿入された状態で、ケース本体の開口部側に配置されるモータの出力軸の先端部に対して部品を軸方向に圧入する際に、出力軸の後端部を支持するためのモータ軸支持部材をケース本体の外部から内部へ挿入可能な孔部を設けたことを特徴とする。
上記ケース本体に設けられた孔部からモータ軸支持部材を挿入することで、出力軸の後端部をモータ軸支持部材によって支持することができる。これにより、出力軸の先端部に部品を圧入する際の圧入荷重をモータ軸支持部材によって受けることができるので、圧入荷重による出力軸のずれやモータケースの破損を防止することができる。
また、上記のようなモータケースの構成は、特にケース本体が樹脂製である場合に好適である。すなわち、ケース本体にモータ軸支持部材挿入用の孔部を設けることで、モータ軸支持部材によって圧入荷重を受けることができるようになるため、強度確保が困難な樹脂製のモータケースであっても、部品の圧入作業によるモータケースの破損を防止できるようになる。また、樹脂製のモータケースであっても破損を防止できるようになるため、モータケースにモータを挿入した状態で、その出力軸に部品を圧入するといった方法を採用することができるようになる。
また、ケース本体に、孔部を封止するための封止部材が装着される装着部を設けてもよい。この場合、モータの出力軸に部品を圧入後、孔部を封止することで、孔部からの異物の侵入を防止できる。
封止部材が装着される装着部の外周面は、凹凸形状に形成されていることが望ましい。装着部の外周面を凹凸形状に形成することで、防水性の高い封止構造を実現できるようになる。
また、本発明に係るモータケースは、装着部に装着される封止部材を備えるものであってもよい。
上記封止部材は、有底筒状の熱収縮チューブであることが望ましい。この場合、熱収縮チューブを、装着部の外周面に被せて熱を加えるだけで、熱収縮チューブが収縮して装着部の外周面に密着し孔部が封止される。このように、封止部材を熱収縮チューブで構成することで、簡単に孔部を封止することができる。しかも、熱収縮チューブであれば、複雑な凹凸形状の外周面に対しても確実に密着することができるので、コーキングやパテを用いる方法に比べて、安価で防水性の高い封止構造を実現できる。また、熱収縮チューブは、ゴム製のキャップとは異なり、密着後(熱収縮後)に弾性変形させて取り外すことはできないので、取り外しが困難で、分解防止にも寄与する。
本発明に係るモータケースは、モータと、モータを挿入可能なモータケースと、モータからの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部とを備える電動アクチュエータに用いることができる。これにより、モータをモータケースに収容した状態で当該モータの出力軸に対して部品を圧入しても、モータケースの破損とモータの出力軸のずれを防止しながら圧入作業を行うことが可能な電動アクチュエータを提供できる。さらに、電動アクチュエータが、孔部を封止するための封止部材を備えることで、孔部からの異物の侵入を防止できる。
上記電動アクチュエータは、モータからの回転運動をモータの出力軸と平行な軸方向の直線運動に変換する運動変換機構部を備えるものであってもよい。
本発明によれば、モータケース内にモータを挿入した状態で当該モータの出力軸に部品を圧入しても、モータケースの破損やモータの出力軸のずれを防止することができる。
以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの組み立て状態を示す縦断面図、図2は、前記電動アクチュエータの組み立て状態を示す外観斜視図、図3は、前記電動アクチュエータの分解斜視図である。本発明に係る電動アクチュエータは、例えば、二輪車を含む自動車用の電動パーキングブレーキ機構や、電動油圧ブレーキ機構、電動シフト切替機構、電動パワーステアリングのほか、2WD/4WD電動切替機構、船外機用(船舶推進機用)の電動シフト切替機構などに適用可能である。
図1に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ1は、駆動力を発生させる駆動部2と、駆動部2からの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部3と、駆動部2から運動変換機構部3へ駆動力を伝達する駆動力伝達部4と、運動変換機構部3を支持する運動変換機構支持部5と、運動変換機構部3の運動を出力する操作部6と、運動変換機構部3の駆動を防止するロック機構部7を主な構成とする。また、駆動部2は、モータ部8と減速機構部9とで構成される。
上記電動アクチュエータ1を構成する各部分は、それぞれケースを有し、各ケース内に構成部品が収容されている。具体的に、モータ部8は、駆動用モータ10を収容するモータケース11を有し、減速機構部9は、減速ギヤ機構16を収容する減速ギヤケース17を有する。また、駆動力伝達部4は、伝達ギヤ機構28を収容する伝達ギヤケース29を有し、運動変換機構支持部5は、支持軸受40を収容する軸受ケース41を有する。そして、モータ部8と減速機構部9、減速機構部9と駆動力伝達部4、駆動力伝達部4と運動変換機構支持部5は、互いにケースごと連結分離可能に構成されている。さらに、軸受ケース41に対しては、軸ケース50が連結分離可能に構成されている。以下、電動アクチュエータ1を構成する各部の詳細な構成について説明する。
モータ部8は、運動変換機構部3を駆動させる駆動用モータ(DCモータ)10と、駆動用モータ10を収容するモータケース11を主な構成とする。モータケース11は、内部に駆動用モータ10が収容される有底円筒状のケース本体12と、ケース本体12の底部12aから外部に突出する突出部13とを有する。突出部13は、ケース本体12の内部空間と連通する孔部13aが形成されている。この孔部13aは、突出部13の外面を覆う樹脂製の封止部材14によって封止されている。
駆動用モータ10は、ケース本体12の開口部12dから内部に挿入された状態で、駆動用モータ10の挿入方向奥側の端面がケース本体12の底部12aに当接する。また、底部12aの中央部には嵌合孔12cが形成されており、この嵌合孔12cに駆動用モータ10の挿入方向奥側の突起10bが嵌合することで、突起10bから突出する出力軸10aの後端(図1の左端部)がモータケース11の底部12aと干渉するのが回避される。さらに、ケース本体12の周壁部12bの内周面は、開口部12d側から底部12a側に向かってテーパ状に縮径しており、駆動用モータ10がケース本体12内に挿入されると駆動用モータ10の挿入方向奥側の外周面が周壁部12bの内周面に接触するように構成されている。このように、駆動用モータ10は、ケース本体12内に挿入された状態で、ケース本体12の内周面との接触と嵌合孔12cとの嵌合によって支持される。
また、モータケース11を開口部12d側から見た図4に示すように、ケース本体12には、駆動用モータ10を動力電源に接続するための一対のバスバー15が取り付けられている。各バスバー15の一端部15aはモータ端子10cに対してかしめて接続され、他端部15bはケース本体12から外部に露出している(図2、図3参照)。この外部に露出するバスバー15の端部15bが動力電源に接続される。
次に、減速機構部9について説明する。
図1に示すように、減速機構部9は、駆動用モータ10の駆動力を減速して出力する減速ギヤ機構16と、減速ギヤ機構16を収容する減速ギヤケース17を主な構成とする。減速ギヤ機構16は、複数の歯車等から成る遊星歯車減速機構18で構成される。なお、遊星歯車減速機構18の詳細な構成については後述する。
図1に示すように、減速機構部9は、駆動用モータ10の駆動力を減速して出力する減速ギヤ機構16と、減速ギヤ機構16を収容する減速ギヤケース17を主な構成とする。減速ギヤ機構16は、複数の歯車等から成る遊星歯車減速機構18で構成される。なお、遊星歯車減速機構18の詳細な構成については後述する。
減速ギヤケース17には、遊星歯車減速機構18を駆動用モータ10側とは反対側から収容するための収容凹部17aが設けられている。また、減速ギヤケース17には、モータ取付部材としてのモータアダプタ19が取付可能に構成されている。モータアダプタ19は筒状の部材で、その内周面に駆動用モータ10の出力側(図1の右側)の突起10dが挿入されて嵌合される。減速ギヤケース17には、モータアダプタ19が嵌合される嵌合孔17bが形成されており、この嵌合孔17bに対してモータアダプタ19が駆動用モータ10側から挿入されて取り付けられる。
減速ギヤケース17は、モータケース11とこれとは反対側に配置される後述の伝達ギヤケース29に対して嵌合可能に構成されている。減速ギヤケース17のうち、モータケース11側に配置される部分がモータケース11の開口部12d側に内嵌され、伝達ギヤケース29側に配置される部分が伝達ギヤケース29に外嵌される。また、減速ギヤケース17は、モータケース11に対して嵌合された状態でモータアダプタ19と一緒にボルト21(図3、図6参照)によって駆動用モータ10に締結される。減速ギヤケース17の駆動用モータ10側には、減速ギヤケース17とモータケース11とが嵌合された状態で、駆動用モータ10から突出するモータ端子10cおよびこれにかしめられたバスバー15の端部15aとの干渉を回避するための凹部17cが形成されている。また、モータケース11の内周面と嵌合する減速ギヤケース17の外周面(嵌合面)には、Oリング20を装着するための装着溝17dが形成されている。
続いて、運動変換機構部3について説明する。
運動変換機構部3は、ボールねじ22で構成される。ボールねじ22は、回転体としてのボールねじナット23と、直線運動する軸部であるボールねじ軸24と、多数のボール25および循環部材としてのこま26を主な構成とする。ボールねじナット23の内周面とボールねじ軸24の外周面にそれぞれ螺旋状溝23a,24aが形成されている。両螺旋状溝23a,24aの間にボール25が充填され、こま26が組み込まれ、これにより2列のボール25が循環する。
運動変換機構部3は、ボールねじ22で構成される。ボールねじ22は、回転体としてのボールねじナット23と、直線運動する軸部であるボールねじ軸24と、多数のボール25および循環部材としてのこま26を主な構成とする。ボールねじナット23の内周面とボールねじ軸24の外周面にそれぞれ螺旋状溝23a,24aが形成されている。両螺旋状溝23a,24aの間にボール25が充填され、こま26が組み込まれ、これにより2列のボール25が循環する。
ボールねじナット23は、駆動用モータ10からの駆動力を受けて正方向または逆方向に回転する。一方、ボールねじ軸24は、その後端部(図1の右端部)に設けられた回転規制部材としてのピン27によって回転が規制されている。このため、ボールねじナット23が回転すると、ボール25が両螺旋状溝23a,24aおよびこま26に沿って循環し、ボールねじ軸24が軸方向に進退する。なお、図1は、ボールねじ軸24が最も図の右側へ後退した初期位置に配置された状態を示している。また、ボールねじ軸24は、駆動用モータ10の出力軸10aと平行に配置されており、駆動用モータ10からの回転運動はボールねじ軸24によって出力軸10aと平行な軸方向の直線運動に変換される。ボールねじ軸24の前進方向の先端部(図1の左端部)が、操作対象装置を操作する操作部(アクチュエータヘッド)6として機能する。
続いて、駆動力伝達部4について説明する。
駆動力伝達部4は、駆動部2が有する駆動用モータ10から運動変換機構部3であるボールねじ22へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構28と、伝達ギヤ機構28を収容する伝達ギヤケース29を主な構成とする。伝達ギヤ機構28は、駆動側のドライブギヤ30と、これと噛み合う被駆動側のドリブンギヤ31とを有する。
駆動力伝達部4は、駆動部2が有する駆動用モータ10から運動変換機構部3であるボールねじ22へ駆動力を伝達する伝達ギヤ機構28と、伝達ギヤ機構28を収容する伝達ギヤケース29を主な構成とする。伝達ギヤ機構28は、駆動側のドライブギヤ30と、これと噛み合う被駆動側のドリブンギヤ31とを有する。
ドライブギヤ30の回転中心部にはギヤボス32が圧入嵌合されている。ドライブギヤ30は、このギヤボス32を介して伝達ギヤケース29と後述の軸受ケース41の両ケースに装着される2つの転がり軸受33,34によって回転可能に支持される。一方、ドリブンギヤ31は、ボールねじナット23の外周面に圧入嵌合され固定されている。駆動用モータ10からの駆動力が遊星歯車減速機構18を介してドライブギヤ30に伝達されると、ドリブンギヤ31とボールねじナット23が一体的に回転し、ボールねじ軸24が進退する。
伝達ギヤケース29は、内部にドライブギヤ30およびドリブンギヤ31が収容される収容凹部29aを有する。また、伝達ギヤケース29には、ギヤボス32を挿通するための挿通孔29bが形成され、挿通孔29bの内周面には、ギヤボス32を支持する一方の転がり軸受33が装着される軸受装着面29cが形成されている。また、伝達ギヤケース29は、減速ギヤケース17の内周面と嵌合する環状突起29dを有する。この環状突起29dの外周面(嵌合面)には、Oリング35を装着するための装着溝29eが形成されている。また、伝達ギヤケース29の軸受ケース41側の面には、軸受ケース41と嵌合する溝状の嵌合凹部29fが形成されている。
また、伝達ギヤケース29は、ボールねじ軸24の先端部側(図1の左側)へ突出する円筒部29gを有する。この円筒部29gは、伝達ギヤケース29内にドリブンギヤ31が収容され、これにボールねじ22が組み付けられた状態で、ボールねじ軸24の周囲を覆うように配置される部分である。円筒部29gとボールねじ軸24の間には、伝達ギヤケース29内への異物侵入を防止するブーツ36が取り付けられる。ブーツ36は、大径端部36aと小径端部36bとこれらを繋いで軸方向に伸縮する蛇腹部36cで構成されている。大径端部36aが円筒部29gの外周面の取付部位にブーツバンド37によって締め付け固定され、小径端部36bがボールねじ軸24の外周面の取付部位にブーツバンド38によって締め付け固定される。また、円筒部29gには、ブーツ36が伸縮したときに内外で通気させるための通気孔29hが設けられている。また、上記モータケース11には、ブーツ36の周囲に配置されるブーツカバー39が一体に設けられている。
続いて、運動変換機構支持部5について説明する。
運動変換機構支持部5は、運動変換機構部3であるボールねじ22を支持する支持軸受40と、支持軸受40を収容する軸受ケース41を主な構成とする。支持軸受40は、外輪42と内輪43とこれらの間に介在する複列のボール44を主要な構成要素とする背面合わせの複列アンギュラ玉軸受で構成される。
運動変換機構支持部5は、運動変換機構部3であるボールねじ22を支持する支持軸受40と、支持軸受40を収容する軸受ケース41を主な構成とする。支持軸受40は、外輪42と内輪43とこれらの間に介在する複列のボール44を主要な構成要素とする背面合わせの複列アンギュラ玉軸受で構成される。
支持軸受40は、軸受ケース41と一体に形成されたスリーブ45内に収容され、スリーブ45の内周面に装着された止め輪46で固定されている。また、支持軸受40は、ボールねじナット23の外周面に対して上記ドリブンギヤ31よりもボールねじ軸24の後端側(図1の右側)に圧入嵌合されて固定される。ボールねじナット23の外周面に固定される支持軸受40とドリブンギヤ31は、ボールねじナット23のドリブンギヤ31側に設けられた規制突起23bと、支持軸受40側に装着された規制部材47によって軸方向の移動が規制される。規制部材47は、一対の半円弧状部材で構成され、これらを環状に組み合わせた状態でボールねじナット23の外周面に装着される。さらに、ボールねじナット23の外周面には、規制部材47を保持する押さえ用カラー48と、この押さえ用カラー48の軸方向の脱落を防止する止め輪49が装着される。
軸受ケース41の伝達ギヤケース29側には、伝達ギヤケース29の嵌合凹部29fと嵌合する突条部41aが設けられている。また、軸受ケース41の伝達ギヤケース29側には、軸受ケース41が伝達ギヤケース29と嵌合した状態で、伝達ギヤケース29から突出するギヤボス32の一部が収容されるギヤボス収容部41bが設けられている。このギヤボス収容部41bの内周面には、ギヤボス32を支持する転がり軸受34を装着するための軸受装着面41cが形成されている。
軸受ケース41の伝達ギヤケース29側とは反対側には、ボールねじ軸24の後端部側(図1の右端部側)を収容する有底筒状の軸ケース50がボルト51(図3参照)で締結可能に構成されている。軸ケース50の軸受ケース41との当接面には、Oリング52を装着するための装着溝50aが形成されている。また、軸ケース50の内周面には、ボールねじ軸24に設けられたピン27の両端部が挿入される案内溝50bが軸方向に延在するように形成されている。ピン27の両端部にはそれぞれガイドカラー53が回転可能に装着されており、ボールねじ軸24が軸方向に進退する際、ガイドカラー53が案内溝50bに沿って回転しながら移動する。
図3に示すように、上記モータケース11、減速ギヤケース17、伝達ギヤケース29、軸受ケース41の各ケースの半径方向外側周辺には、これらを組み立て締結するためのボルト54を挿通するボルト挿通孔11a,17e,29i,41dが設けられている。さらに、伝達ギヤケース29と軸受ケース41の両方の半径方向外側周辺には、組立てられた電動アクチュエータ1を設置場所に取付けるための貫通孔29j,41eが設けられている。
ここで、図1、図5および図6に基づき遊星歯車減速機構18について説明する。
図5は、図1のA−A線で矢視した横断面図、図6は、遊星歯車減速機構18の分解斜視図である。
図5は、図1のA−A線で矢視した横断面図、図6は、遊星歯車減速機構18の分解斜視図である。
遊星歯車減速機構18は、リングギヤ55と、サンギヤ56と、複数の遊星ギヤ57と、遊星ギヤキャリア58(図1参照)と、遊星ギヤホルダ59(図1参照)から構成される。リングギヤ55は、軸方向に突出する複数の凸部55aを有し、減速ギヤケース17の収容凹部17aには凸部55aと同数の係合凹部17fが設けられている(図1参照)。減速ギヤケース17の係合凹部17fにリングギヤ55の凸部55aを位相合わせして組み込むことで、リングギヤ55が減速ギヤケース17に対して回り止めされて収容される。
リングギヤ55の中央にサンギヤ56が配置され、サンギヤ56には駆動用モータ10の出力軸10aが圧入嵌合される。また、リングギヤ55とサンギヤ56との間には各遊星ギヤ57がこれらと噛み合うように配置されている。各遊星ギヤ57は、遊星ギヤキャリア58と遊星ギヤホルダ59によって回転可能に支持されている。遊星ギヤキャリア58はその中央部に円筒部58aを有し、円筒部58aはギヤボス32の外周面と転がり軸受33の内周面との間に圧入嵌合されている(図1参照)。なお、他方の転がり軸受34の内周面とギヤボス32の外周面との間には、環状のカラー75が装着されている。
上記の如く構成された遊星歯車減速機構18は、駆動用モータ10が回転駆動すると、駆動用モータ10の出力軸10aに連結されたサンギヤ56が回転し、これに伴って各遊星ギヤ57が自転しながらリングギヤ55に沿って公転する。そして、この遊星ギヤ57の公転運動により遊星ギヤキャリア58が回転する。これより、駆動用モータ10の回転が減速されてドライブギヤ30に伝達され、回転トルクが増加する。このように、遊星歯車減速機構18を介して駆動力が伝達されることで、ボールねじ軸24の出力が大きく得られるようになり、駆動用モータ10の小型化を図ることが可能である。
続いて、図1、図7および図8に基づき、ロック機構部7について説明する。図7は、軸ケース50と、これに取り付けられるロック機構部7の分解斜視図、図8は、図1のB−B線で矢視した横断面図である。
ロック機構部7は、ロック部材60と、滑りねじナット61と、滑りねじ軸62と、ロック部材固定板63と、ロック用モータ(DCモータ)64と、ばね65を主な構成とする。ロック機構部7の組み立ては、まず、ロック部材60を、滑りねじナット61に対してロック部材固定板63を介してボルト84(図7参照)で締結する。次いで、ロック用モータ64を、軸ケース50に設けられたホルダ部66内に収容し、ホルダ部66から突出するロック用モータ64の出力軸64aに滑りねじ軸62を取り付ける。そして、滑りねじ軸62の外周にばね65を配置すると共に、ロック部材60が取り付けられた滑りねじナット61を滑りねじ軸62に対して螺合して装着する。このようにして、ロック機構部7の組み立てが完了する。
ホルダ部66は、有底筒状に形成され、その底部66aとは反対側にキャップ67が装着されている。ロック用モータ64がホルダ部66内に挿入され、キャップ67を装着した状態で、ロック用モータ64は、ホルダ部66の底部66aとキャップ67の内面に当接する。また、この状態で、ロック用モータ64の出力側(図1の左側)の突起64bがホルダ部66の底部66aに形成された嵌合孔66cに嵌合する。ロック用モータ64の本体外周面とホルダ部66の周壁部66bの内周面はいずれも円筒形ではない同形状に形成されているため、ホルダ部66の周壁部66b内にロック用モータ64が挿入されることで、ロック用モータ64の回転が規制される。このように、ホルダ部66にロック用モータ64が収容されることで、ホルダ部66によってロック用モータ64が保持され、ロック機構部7全体が保持される。また、キャップ67には、ロック用モータ64のモータ端子64dに接続されるケーブル68を挿通するための孔部67aが形成されている(図8参照)。
軸ケース50のホルダ部66が設けられた部分とこれに対向する軸受ケース41の部分には、それぞれロック機構収容凹部66d,41fが形成され、軸受ケース41側のロック機構収容凹部41fには貫通孔41gが形成されている。図1に示すように、軸ケース50が軸受ケース41に取り付けられた状態で、ロック機構収容凹部66d,41f内には、ホルダ部66から突出するロック用モータ64の出力軸64a、滑りねじ軸62、滑りねじナット61、ロック部材固定板63、ばね65およびロック部材60の一部が収容され、貫通孔41g内には、ロック部材60の先端部側が挿入される。また、軸ケース50が軸受ケース41に取り付けられた状態では、ばね65がホルダ部66の底部66aとロック部材固定板63との間で軸方向に圧縮され、この圧縮されたばね65によってロック部材60は前進する方向(図1の左側)へ常時付勢されている。
ロック部材60が前進する方向にはドライブギヤ30が配置されており、ドライブギヤ30にはロック部材60の先端部が係合可能な係合孔30aが形成されている。図1のC−C線で矢視した横断面図である図9に示すように、係合孔30aは、ドライブギヤ30の周方向に渡って複数設けられている。ロック部材60はこれらの係合孔30aのうちのいずれかに係合されることで、ドライブギヤ30の回転が規制される。また、各係合孔30aの入口部には傾斜面30bが形成されており、この傾斜面30bに沿ってロック部材60が係合孔30aにスムーズに挿入される。
軸受ケース41には、ロック状態を検知するためのロックセンサ69が装着されている(図8参照)。ロックセンサ69は、板バネ等の弾性部材で構成された接触子69aを有しており、ロック部材60が前進して係合孔30aに係合されると(ロック状態になると)、ロック部材60が接触子69aを押すことで、ロック状態となったことが検知される。
以下、ロック機構部7の動作について説明する。
ロック用モータ64に電力が供給されていない状態では、ロック部材60はばね65によって前進した位置に保持されており、ロック部材60の先端部がドライブギヤ30の係合孔30aに係合したロック状態にある。この状態から、ボールねじ軸24の駆動を開始するために駆動用モータ10に電力が供給されると、ロック用モータ64にも電力が供給され、ロック用モータ64はロック部材60を後退させる方向に駆動する。これにより、滑りねじ軸62が回転し、一方、滑りねじナット61は貫通孔41gに対するロック部材60の平板状先端部の挿入によって回転が規制されているため、滑りねじ軸62が回転すると、滑りねじナット61がばね65の付勢力に抗して後退し、これと一体的にロック部材60も後退する。これにより、ロック部材60の先端部がドライブギヤ30の係合孔30aから離脱し、ロック状態が解除される。こうして、ボールねじ軸24を駆動させている間は、ロック部材60が後退した位置に保持され、ドライブギヤ30がロックされない状態に保持される。
ロック用モータ64に電力が供給されていない状態では、ロック部材60はばね65によって前進した位置に保持されており、ロック部材60の先端部がドライブギヤ30の係合孔30aに係合したロック状態にある。この状態から、ボールねじ軸24の駆動を開始するために駆動用モータ10に電力が供給されると、ロック用モータ64にも電力が供給され、ロック用モータ64はロック部材60を後退させる方向に駆動する。これにより、滑りねじ軸62が回転し、一方、滑りねじナット61は貫通孔41gに対するロック部材60の平板状先端部の挿入によって回転が規制されているため、滑りねじ軸62が回転すると、滑りねじナット61がばね65の付勢力に抗して後退し、これと一体的にロック部材60も後退する。これにより、ロック部材60の先端部がドライブギヤ30の係合孔30aから離脱し、ロック状態が解除される。こうして、ボールねじ軸24を駆動させている間は、ロック部材60が後退した位置に保持され、ドライブギヤ30がロックされない状態に保持される。
その後、駆動用モータ10への電力供給が遮断され、ボールねじ軸24の駆動が停止すると、ロック用モータ64への電力供給も遮断される。これにより、ロック部材60を後退させておくための駆動力が生じなくなるため、ロック部材60はばね65によって前進する方向へ押し動かされる。そして、ロック部材60の先端部がドライブギヤ30の係合孔30aに係合することでロック状態となり、ドライブギヤ30の回転が規制される。
このように、ロック部材60によってドライブギヤ30の回転が規制されることで、ボールねじ軸24が進退しない状態で保持される。これにより、操作対象装置側からボールねじ軸24側へ外力が入力されたとしても、ボールねじ軸24の位置を所定の位置に保持しておくことができる。斯かる構成は、特に位置保持が必要なアプリケーションに電動アクチュエータを適用する場合に好適である。
本実施形態では、ロック用モータ64を駆動させることにより、ロック部材60を後退させるようにしているが、反対に、ロック部材60を前進させるために、ロック用モータ64を駆動させてもよい。また、ロック用モータ64を正逆回転させることで、ロック部材60を前進させたり後退させたりすることも可能である。
本実施形態の電動アクチュエータ1には、ボールねじ軸24のストロークを検出するためのストロークセンサ70が搭載されている(図2、図3参照)。ストロークセンサ70はセンサベース71に取り付けられ、センサベース71はモータケース11とブーツカバー39の間の外周面に設けられたセンサケース76にボルト72で締結固定されている。一方、ボールねじ軸24のブーツ36で覆われる部分の外周面には、センサターゲットとしての永久磁石73が取り付けられている(図1参照)。本実施形態では、永久磁石73は、周方向の一部で切り離された円筒状の弾性部材74を介してボールねじ軸24に取り付けられている。ボールねじ軸24が進退すると、ストロークセンサ70に対する磁石73の位置が変化し、これに伴って変化する磁力線の向きをストロークセンサ70によって検出することで、ボールねじ軸24の軸方向位置を把握することができる。
続いて、図10に基づき、ストロークセンサ70を用いたフィードバック制御について説明する。
図10に示すように、目標値が制御装置80に送られると、制御装置80のコントローラ81から駆動用モータ10に制御信号が送られる。なお、この目標値は、例えば、車両上位のECUに操作量が入力された際に、その操作量に基づいてECUが演算したストローク値である。
図10に示すように、目標値が制御装置80に送られると、制御装置80のコントローラ81から駆動用モータ10に制御信号が送られる。なお、この目標値は、例えば、車両上位のECUに操作量が入力された際に、その操作量に基づいてECUが演算したストローク値である。
制御信号を受け取った駆動用モータ10は回転駆動を開始し、この駆動力が上記遊星歯車減速機構18、ドライブギヤ30、ドリブンギヤ31、ボールねじナット23を介してボールねじ軸24に伝達されて、ボールねじ軸24が前進する。これにより、ボールねじ軸24の先端部側(アクチュエータヘッド側)に配置される操作対象装置が操作される。
このとき、ストロークセンサ70によってボールねじ軸24のストローク値(軸方向位置)が検出される。ストロークセンサ70によって検知された検出値は制御装置80の比較部82に送られ、検出値と上記目標値との差分が算出される。そして、検出値が目標値と一致するようになるまで、駆動用モータ10を駆動させる。このように、ストロークセンサ70によって検出されたストローク値がフィードバックされてボールねじ軸24の位置が制御されることで、本実施形態の電動アクチュエータ1を、例えば、シフトバイワイヤに適用した場合、シフト位置を確実にコントロールすることができる。
次に、図11に基づき、ストロークセンサ70に代えて圧力センサ83を用いた場合のフィードバック制御について説明する。
図11に示すように、この場合は、操作対象装置に圧力センサ83が設けられている。車両上位のECUに操作量が入力されると、ECUは要求される目標値(圧力指令値)を演算する。この目標値が制御装置80に送られ、コントローラ81から駆動用モータ10に制御信号が送られると、駆動用モータ10は回転駆動を開始する。これにより、ボールねじ軸24が前進し、ボールねじ軸24の先端部側(アクチュエータヘッド側)に配置される操作対象装置が加圧操作される。
図11に示すように、この場合は、操作対象装置に圧力センサ83が設けられている。車両上位のECUに操作量が入力されると、ECUは要求される目標値(圧力指令値)を演算する。この目標値が制御装置80に送られ、コントローラ81から駆動用モータ10に制御信号が送られると、駆動用モータ10は回転駆動を開始する。これにより、ボールねじ軸24が前進し、ボールねじ軸24の先端部側(アクチュエータヘッド側)に配置される操作対象装置が加圧操作される。
このときのボールねじ軸24の操作圧力は、圧力センサ83により検出され、この検出値と目標値に基づいて、上記ストロークセンサ70を用いる場合と同様に、ボールねじ軸24の位置がフィードバック制御される。このように、圧力センサ83によって検出された圧力値がフィードバックされてボールねじ軸24の位置が制御されることで、本実施形態の電動アクチュエータ1を、例えば、ブレーキバイワイヤに適用した場合、ブレーキの液圧を確実にコントロールすることができる。
本実施形態の電動アクチュエータ1の構成および動作については以上の通りである。以下、本実施形態の電動アクチュエータ1に関して、上記駆動用モータ10の出力軸10aにサンギヤ56を圧入する際の出力軸10aの支持方法(電動アクチュエータ1の組み立て方法)および支持構造について説明する。
図12は、駆動用モータ10の出力軸10aにサンギヤ56を圧入するときの様子を示す断面図である。
図12に示すように、サンギヤ56は、駆動用モータ10がモータケース11に挿入された状態で、モータケース11の開口部12dから突出する出力軸(回転軸)10aの先端部10a1に対して軸方向に圧入される。ここで、駆動用モータ10の出力軸10aは、駆動用モータ10の外装フレームを貫通しており、サンギヤ56が圧入される先端部10a1はもちろんのこと、後端部10a2も露出(突出)している。このような駆動用モータ10を用いる場合、出力軸10aの後端部10a2がモータケース11の底部12aに接触しないようにする必要があるため、本実施形態では、モータケース11の底部12aに接触回避用の凹部(嵌合孔12c)を設けている。
図12に示すように、サンギヤ56は、駆動用モータ10がモータケース11に挿入された状態で、モータケース11の開口部12dから突出する出力軸(回転軸)10aの先端部10a1に対して軸方向に圧入される。ここで、駆動用モータ10の出力軸10aは、駆動用モータ10の外装フレームを貫通しており、サンギヤ56が圧入される先端部10a1はもちろんのこと、後端部10a2も露出(突出)している。このような駆動用モータ10を用いる場合、出力軸10aの後端部10a2がモータケース11の底部12aに接触しないようにする必要があるため、本実施形態では、モータケース11の底部12aに接触回避用の凹部(嵌合孔12c)を設けている。
しかしながら、モータケース11の底部12aに接触回避用の凹部を設けると、このままでは出力軸10aの後端部10a2が軸方向で支持されていないため、サンギヤ56を出力軸10aに圧入する際に、出力軸10aが圧入荷重によって軸方向にずれたり外れたりする虞がある。また、モータケース11が圧入荷重に対して耐えられない可能性もある。
そこで、本実施形態では、サンギヤ56を圧入する際に出力軸10aの後端部10a2を支持できるようにするため、モータケース11にモータ軸支持部材99を外部から挿入可能な孔部13aを設けている。モータ軸支持部材99は、ベース部99bと、ベース部99bから突出する支持部としての突起99aとを有する。図12に示すように、駆動用モータ10をモータケース11内に挿入した状態で、まず(出力軸10aにサンギヤ56を圧入する前に)、モータ軸支持部材99の突起99aをモータケース11の孔部13aに挿入し、突起99aの先端面を出力軸10aの後端部10a2に接触させる。なお、この状態で、モータ軸支持部材99は、図示しない固定部材などによって保持される。
そして、サンギヤ56を出力軸10aの先端部10a1に圧入する。このとき、出力軸10aには軸方向の圧入荷重が作用するが、圧入荷重はモータ軸支持部材99が受けるので、出力軸10aが軸方向にずれたり外れたりすることがなく、出力軸10aの軸方向位置を保持することができる。また、モータ軸支持部材99が圧入荷重を受けることで、モータケース11の底部12aに作用する荷重を大幅に軽減することができる。これにより、サンギヤ56の圧入作業によるモータケース11の破損を防止することができる。
このように、モータケース11に、出力軸10aの後端部10a2を支持するためのモータ軸支持部材99を挿入可能な孔部13aを設けることで、モータ軸支持部材99によって圧入荷重を受けることができるようになるため、圧入荷重による出力軸10aのずれやモータケース11の破損を防止することが可能となる。また、このような構成は、特にモータケース11が樹脂製である場合に好適である。すなわち、モータケース11にモータ軸支持部材挿入用の孔部13aを設けることで、モータ軸支持部材99によって圧入荷重を受けることができるようになるため、強度確保が困難な樹脂製のモータケース11であっても、部品の圧入作業によるモータケース11の破損を防止できるようになる。また、樹脂製のモータケース11であっても破損を防止できるようになるため、モータケース11に駆動用モータ10を挿入した状態で、その出力軸10aに部品を圧入するといった電動アクチュエータの組み立て方法を採用することができるようになる。
出力軸10aに対するサンギヤ56の圧入が完了した後は、モータ軸支持部材99をモータケース11の孔部13aから離脱させ、孔部13aを封止部材14で封止する(図1参照)。これにより、孔部13aからの異物の侵入を防止することができる。本実施形態では、封止部材14としてPET等の熱収縮材料から成る有底筒状の熱収縮チューブを用いている。この熱収縮チューブを、突出部13の外周面に被せて熱を加えることで、熱収縮チューブが収縮して突出部13の外周面に密着し孔部13aが封止される。
このように、封止部材14として熱収縮チューブを用いることで、簡単に孔部13aを封止することができる。しかも、熱収縮チューブであれば、複雑な凹凸形状の外周面に対しても確実に密着させることができるので、コーキングやパテを用いる方法に比べて、安価で防水性の高い封止構造を実現できる。なお、熱収縮チューブが装着される突出部(装着部)13の外周面は凹凸の無い面であってもよいが、凹凸形状の外周面とすることで高い防水性を得ることができる。また、熱収縮チューブは、ゴム製のキャップとは異なり、密着後(熱収縮後)に弾性変形させて取り外すことはできないので、取り外しが困難で、電動アクチュエータの分解防止にも寄与する。なお、封止部材14としては、熱収縮チューブに限らず、ゴムを用いてもよい。
図13は、本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータ1である。
図13に示す電動アクチュエータ1は、図1に示す電動アクチュエータ1と比べて、減速機構部9をなくして、モータ部8と駆動力伝達部4を直接連結し、軸ケース50を、ロック機構部7を取り付けるホルダ部66のないものに取り換えている。この場合、駆動用モータ10の出力軸10aは、減速機構部9がないので、ギヤボス32に圧入嵌合し、ギヤボス32を支持する伝達ギヤケース29側の転がり軸受33は省略している。また、駆動用モータ10が取り付けられるモータアダプタ19は、嵌合する相手部材が減速ギヤケース17から伝達ギヤケース29に変わるので、相手部材の嵌合形状に合った別の形状のものに換えている。その他の構成は、図1に示す実施形態と同様である。なお、図13に示す実施形態の電動アクチュエータ1は、駆動用モータ10からの駆動力が減速機構部9を介さずに駆動力伝達部4に直接伝達される以外、図1に示す実施形態と基本的に同様に制御されて動作するので、制御および動作に関する説明は省略する。
図13に示す電動アクチュエータ1は、図1に示す電動アクチュエータ1と比べて、減速機構部9をなくして、モータ部8と駆動力伝達部4を直接連結し、軸ケース50を、ロック機構部7を取り付けるホルダ部66のないものに取り換えている。この場合、駆動用モータ10の出力軸10aは、減速機構部9がないので、ギヤボス32に圧入嵌合し、ギヤボス32を支持する伝達ギヤケース29側の転がり軸受33は省略している。また、駆動用モータ10が取り付けられるモータアダプタ19は、嵌合する相手部材が減速ギヤケース17から伝達ギヤケース29に変わるので、相手部材の嵌合形状に合った別の形状のものに換えている。その他の構成は、図1に示す実施形態と同様である。なお、図13に示す実施形態の電動アクチュエータ1は、駆動用モータ10からの駆動力が減速機構部9を介さずに駆動力伝達部4に直接伝達される以外、図1に示す実施形態と基本的に同様に制御されて動作するので、制御および動作に関する説明は省略する。
図13に示す電動アクチュエータ1においては、図1に示す電動アクチュエータ1とは異なり、駆動用モータ10の出力軸10aにギヤボス32が圧入されているが、このギヤボス32の圧入作業時においても、上述の実施形態と同様に、モータ軸支持部材99を用いることで、出力軸10aのずれやモータケース11の破損を防止しながら圧入作業を行うことができるようになる。また、上述の実施形態と同様に、圧入作業後に孔部13aを封止する封止部材14として熱収縮チューブを用いることで、簡単かつ安価で高い防水性の封止構造が得られる。
以上、部品圧入時におけるモータ出力軸の支持方法(電動アクチュエータの組み立て方法)や、これと実現するためのモータケースの構造について、サンギヤやギヤボスを圧入する場合を例に説明したが、これらのトルク伝達部材以外の部品を圧入する場合にも同様の方法やモータケースの構造を適用可能である。また、これらを適用可能な電動アクチュエータは、上記実施形態のような駆動部からの回転運動を駆動部の出力軸と平行な軸方向の直線運動に変換する電動アクチュエータに限らず、駆動部からの回転運動を駆動部の出力軸と同軸状の直線運動に変換する電動アクチュエータであってもよい。また、本発明に係るモータケースは、電動アクチュエータ以外の装置に用いられるものであってもよい。さらに、モータケース内に挿入されるモータは、DCモータに限らず、他の種類のモータであってもよい。
運動変換機構部3は、ボールねじ22に限らず、滑りねじ装置であってもよい。ただし、回転トルクを低減して、駆動用モータ10を小型化する観点からすれば、ボールねじ22の方が好適である。また、上述の実施形態では、運動変換機構部3を支持する支持軸受40として、複列のアンギュラ玉軸受を使用した構成を例示したが、これに限らず、一対の単列のアンギュラ玉軸受を組み合せて使用してもよい。また、支持軸受40としては、アンギュラ玉軸受のほかに、例えば、深溝玉軸受等を用いた他の複列軸受を適用することも可能である。
減速機構部9は、遊星歯車減速機構18以外の減速機構でもよい。また、ドライブギヤ30とドリブンギヤ31との間で回転駆動を等速で伝達するようにしてもよいし、減速して伝達するようにしてもよい。
以上のように、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
1 電動アクチュエータ
2 駆動部
3 運動変換機構部
4 駆動力伝達部
5 運動変換機構支持部
6 操作部
7 ロック機構部
8 モータ部
9 減速機構部
10 駆動用モータ
10a 出力軸
11 モータケース
12 ケース本体
12a 底部
12d 開口部
13 突出部(装着部)
13a 孔部
14 封止部材
99 モータ軸支持部材
2 駆動部
3 運動変換機構部
4 駆動力伝達部
5 運動変換機構支持部
6 操作部
7 ロック機構部
8 モータ部
9 減速機構部
10 駆動用モータ
10a 出力軸
11 モータケース
12 ケース本体
12a 底部
12d 開口部
13 突出部(装着部)
13a 孔部
14 封止部材
99 モータ軸支持部材
Claims (8)
- 一端部に底部を有し他端部にモータを挿入可能な開口部を有するケース本体を備えるモータケースであって、
前記ケース本体に前記モータが挿入された状態で、前記ケース本体の前記開口部側に配置される前記モータの出力軸の先端部に対して部品を軸方向に圧入する際に、前記出力軸の後端部を支持するためのモータ軸支持部材を前記ケース本体の外部から内部へ挿入可能な孔部を設けたことを特徴とするモータケース。 - 前記ケース本体は、樹脂製である請求項1に記載のモータケース。
- 前記ケース本体に、前記孔部を封止するための封止部材が装着される装着部を設けた請求項1又は2に記載のモータケース。
- 前記封止部材が装着される前記装着部の外周面が、凹凸形状に形成されている請求項3に記載のモータケース。
- 前記装着部に装着される前記封止部材を備える請求項3又は4に記載のモータケース。
- 前記封止部材は、有底筒状の熱収縮チューブである請求項5に記載のモータケース。
- モータと、前記モータを挿入可能なモータケースと、前記モータからの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構部とを備える電動アクチュエータにおいて、
前記モータケースは、一端部に底部を有し他端部に前記モータを挿入可能な開口部を有するケース本体を備え、
前記モータの出力軸の後端部が配置される前記底部の箇所に、外部へ貫通する孔部を設け、
前記孔部を封止するための封止部材を備えることを特徴とする電動アクチュエータ。 - 前記運動変換機構部は、前記モータからの回転運動を前記モータの出力軸と平行な軸方向の直線運動に変換する請求項7に記載の電動アクチュエータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016069083A JP2017184479A (ja) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | モータケースおよび電動アクチュエータ |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109915559A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种短型水下电动直线缸机构 |
-
2016
- 2016-03-30 JP JP2016069083A patent/JP2017184479A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109915559A (zh) * | 2017-12-13 | 2019-06-21 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种短型水下电动直线缸机构 |
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