JP2018078787A - アクチュエータ - Google Patents

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Abstract

【課題】分離板を無くすことができるアクチュエータを提供して、よりコンパクトなアクチュエータの構成を提供する。【解決手段】アクチュエータは、電気モータと、前記電気モータを収容するアクチュエータハウジングとを含む。前記電気モータは、ステータ及びロータを含む。前記ステータは、前記ロータを回転可能に収容するロータ収容部と、前記ロータ収容部から延在する複数の巻線支持部とを有するボビンと、前記巻線支持部にそれぞれ取り付けられる複数のステータ巻線と、前記巻線支持部と係合可能な複数のコアラミネーションユニットとを含む。前記アクチュエータハウジングは、前記アクチュエータハウジングに一体に形成される複数のモータ支持体を含む。前記モータ支持体は、前記ステータと直接係合されて、前記電気モータを、前記アクチュエータハウジングの内部に支持する。【選択図】図４

Description

[0002] 本発明は、アクチュエータ、好ましくは、自動車に関連して用いられるステッパアクチュエータに関するが、必ずしもこれに限られない。
[0003] 特に自動車に関連する電気アクチュエータの最も重要な特徴の１つは、その全体の大きさ、すなわち、その体積又は二次元のアクチュエータの設置面積である。設置面積がより重要な変数であるとき、多くの場合、電気アクチュエータの内部部品は、通常、電気モータ及び歯車列を積み重ねることによって、部品間の最適な重なりを確保するために、垂直方向に積み重ねることができる。
[0004] 通常、円筒形のステッパモータが、アクチュエータに設けられ、これには、モータを、アクチュエータハウジングの内部に、しっかりと着座させることができる設定空間量が必要である。電気モータ及び歯車列が積み重ねられるとき、分離板が、アクチュエータハウジング内に設置され、これは、アクチュエータハウジングと相補的に係合可能である。電気モータは、分離板の一方の側に着座することができ、歯車列は、他方の側に着座することができ、各々にしっかりと取り付けるが、この分離板が無いと、歯車列と電気モータのどちらとも、位置が固定しない。
[0005] 分離板は、アクチュエータハウジングの内部の貴重な内部空間をふさぐので、アクチュエータの全体のかさを増やす。また、分離板は、より多数の部品を相互係合させなければならないので、アクチュエータの組立の複雑さが増す。
[0006] 本発明は、分離板を無くすことができるアクチュエータを提供して、よりコンパクトなアクチュエータの構成を提供することによって、これらの問題の解決法を提供しようとするものである。
[0007] 本発明の第１の態様では、電気モータと、前記電気モータを収容するアクチュエータハウジングとを含むアクチュエータを提供するものである。前記電気モータは、ステータ及びロータを含む。前記ステータは、前記ロータを回転可能に収容するロータ収容部と、前記ロータ収容部から延在する複数の巻線支持部とを有するボビンと、前記巻線支持部にそれぞれ取り付けられる複数のステータ巻線と、前記巻線支持部と係合可能な複数のコアラミネーションユニットとを含む。前記アクチュエータハウジングは、前記アクチュエータハウジングに一体に形成される複数のモータ支持体を含む。前記モータ支持体は、前記ステータと直接係合されて、前記電気モータを、前記アクチュエータハウジングの内部に支持する。
[0008] 複数のモータ支持体を、電気モータが着座することができるアクチュエータのアクチュエータハウジングの一部として設けることによって、従来ではステッパアクチュエータに必要なモータ支持板を、組立から無くすことができる。これにより、組立の複雑さを軽減するとともに、アクチュエータを製造するために製造しなければならない部品の数を減らしながら、従来の設計で達成可能なものよりもコンパクトなアクチュエータが得られる。
[0009] 前記アクチュエータハウジングは、第１及び第２の収納部を有する、２つの部分からなるエンクロージャにすることができ、前記複数のモータ支持体は、前記第１及び第２の収納部の一方又は他方に設けられることが好ましい。
[0010] ２つの部分からなるハウジングを設けることによって、アクチュエータの構造を大幅に簡略化する。アクチュエータハウジングの他方の部分が、アクチュエータを収容するように係合される前に、歯車列及び電気モータは、アクチュエータハウジングの一方の部分に挿入され、位置を固定することができる。これにより、簡単な組立工程を確実にし、アクチュエータを組み立てるのにかかる時間を短縮する。
[0011] 好適な一実施形態では、前記複数の巻線支持部の各々は、前記ロータ収容部から延在する部材本体と、前記部材本体の末端のエンドキャップとを備えることができ、前記ステータ巻線は、前記部材本体の周りに取り付け可能である。各エンドキャップは、モータ支持体と相補的に係合可能にすることができ、且つ／又は、前記部材本体は、これを貫通する収容開口を含むことができ、この収容開口内に、前記コアラミネーションユニットの少なくとも一部が収容可能である。
[0012] 前記ボビンの形態は、有利なことに、多数の別個の取付点を、前記電気モータに設けることができ、取付点は、前記アクチュエータハウジングと容易に係合し、前記アクチュエータハウジングによって支持することができる。前記巻線支持部は、この目的のために、前記エンドキャップを介して容易にアクセス可能な接触点を設ける。
[0013] 好ましくは、前記複数の巻線支持部は、前記ロータ収容部の周囲に、角度的に等間隔に配置することができる。任意選択的に、前記ステータは、前記複数の巻線支持部とそれぞれ係合可能な複数のコアラミネーションユニットとして設けることができ、この場合、４つの前記巻線支持部を設けることができ、各巻線支持部は、前記複数のモータ支持体の１つと係合可能である。
[0014] スターモータは、この特定のアクチュエータにとって有利なモータの構成である。というのは、前記アクチュエータハウジングの前記支持体と係合されることができる前記ボビンの複数の別個の点があるからである。
[0015] 前記アクチュエータは、更に、前記ボビンと係合される電気コネクタを備えることができる。前記電気コネクタは、前記ロータの回転軸に沿って、前記ロータ収容部から離間していることができ、これに加えて又は代替的に、前記電気コネクタは、前記ロータ収容部に対して、前記複数の巻線支持部の１つの最末端に配置されることができる。前記電気コネクタは、前記巻線支持部と係合されると、前記コアラミネーションユニットよりも突出することができる。好ましくは、前記電気コネクタは、モータ支持体と相補的に係合可能にすることができる。
[0016] 電気コネクタは、電気モータを、アクチュエータハウジングを介して、外部電源又は制御装置に接続する容易な方法を提供するだけでなく、有利なことに、アクチュエータハウジングの内部の垂直にずれた支持体として働くこともでき、これにより、種々の部品を、電気モータの周りに、より簡単に設置することができる。
にすることができる。
[0017] 任意選択的に、前記アクチュエータハウジング内に取り付け可能な少なくとも１つの出力歯車を設けることができる。前記複数のモータ支持体の少なくとも１つは、前記アクチュエータハウジングの内面から延出される細長い部材として設けられることが好ましい。電気モータが着座可能なアクチュエータハウジングの内部に、突出する細長い部材を設けることによって、有利なことに、アクチュエータハウジングの内部の電気モータの三次元の位置決めを助け、潜在的にスペーサとして働いて、アクチュエータ全体としての大きさを著しく大きくすることなく、追加部品を組み込むことができるようになっている。このような部品の一例は、アクチュエータの出力歯車にすることができ、これは、作動するために、電気モータの特定の側に配置されなければならない。
[0018] 本発明の第２の態様では、ロータ収容部と、前記ロータ収容部の又はこれに隣接するステータ支持体とを有するボビンと、前記ロータ収容部に収容可能に取り付け可能なロータと、前記ステータ支持体と係合可能なステータと、前記ボビンの周りに取り付け可能な少なくとも１つのステータ巻線とを有する電気モータと、前記ボビン及び／又は前記ステータと直接係合可能であり、前記電気モータを、前記アクチュエータハウジングの内部に支持する複数のモータ支持体を有するアクチュエータハウジングとを備えるアクチュエータを提供するものである。好ましくは、前記アクチュエータは、更に、前記ボビンと係合される電気コネクタを備えることができ、前記電気コネクタは、前記複数のモータ支持体の１つと直接係合可能である。
[0019] スターモータを有するアクチュエータを設けることによって、最も有利なことに、モータ支持板を設ける必要がなく、アクチュエータハウジングに着座可能にすることができるが、特に、一体に形成された電気コネクタが、ボビンに設けられる場合、他のモータタイプをアクチュエータハウジングの内部に支持することができる手段であれば、設けることができるものと理解される。
[0020] モータ支持板無しで組み立てることができるアクチュエータハウジングを設けることによって、有利なことに、アクチュエータの組立の複雑さを軽減し、製造しなければならない部品の数を減らす一方で、それでもなお、コンパクトな組立アクチュエータの構成が得られる。
[0021] ここで、添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
本発明の第１の態様によるアクチュエータの一実施形態の斜視図であり、アクチュエータハウジングが透明であり、アクチュエータの内部部品を示す図である。 図１のアクチュエータの平面図である。 図１のアクチュエータの側方からの分解斜視図である。 分かりやすくするために、上部収納部及び歯車列を省略した、図１のアクチュエータの斜視図である。
[0026] 図１〜図３を参照すると、アクチュエータ（全体を符号１０で示す）が設けられ、これは、好ましくは、自動車に関連して、例えば、暖房／換気／空調（ＨＶＡＣ）システムの一部として用いるのに適したステッパアクチュエータとして設けられる。
[0027] ステッパアクチュエータ１０は、アクチュエータハウジング１６内に収容される電気モータ１２及び歯車列１４を備える。本構成では、歯車列１４の個々の歯車の少なくとも一部は、それらの設置面積が、アクチュエータハウジング１６内に設置されると、電気モータ１２の設置面積と重なるような向きに配置される。
[0028] ここで、電気モータ１２は、中央ロータ１８と、ロータ１８の周りに取り付けられるステータ２６とを有するスターモータとして形成される。ステータ２６は、ボビン２２、複数のステータ巻線２４、及び複数のコアラミネーションユニット２８を含む。ボビン２２は、ロータ１８が回転可能に収容される収容部２０と、収容部２０から半径方向に延在し、ステータ巻線２４がそれぞれ巻き付けられる複数の巻線支持部３０とを含む。図示の実施形態では、４つのこのような巻線支持部３０が示される。コアラミネーションユニット２８は、ボビン２２と係合可能であり、それぞれ、ステータ巻線２４に隣接する。コアラミネーションユニット２８は、単一の部品として構成することができ、それは、複数の部分からなるボビンを有することによって実現することができるので、図示の構成は、表示を目的とするものにすぎないと理解される。
[0029] 各巻線支持部３０は、好ましくは細長い部材本体を備え、これは、ロータ１８から遠ざかる方向に半径方向に延在し、エンドキャップ３２で終端する。エンドキャップ３２は、少なくとも一部が、部材本体から横方向に隆起して延在して、部材本体の外面に対して、肩部を形成するようになっている。ステータ巻線２４は、各巻線支持部３０の外面の周りに巻き付けることができ、エンドキャップ３２は、ステータ巻線２４が、巻線支持部３０の外面から滑り落ちるのを防ぐ。
[0030] 図示の実施形態では、部材本体の各々は、２つの平行な互いに離間した本体部から形成され、これらは、関連するエンドキャップ３２の収容開口と共に、部材本体のコアラミネーションユニット受け口を形成する。
[0031] 各コアラミネーションユニット２８は、３つの結合アーム、すなわち、２つの外側ステータアーム３４と、中央ステータアーム３６とを有する。各外側ステータアーム３４の端部は、好ましくは、ロータ１８に隣接するボビン２２の湾曲と一致するように形成される。中央ステータアーム３６は、コアラミネーションユニット受け口内に収容可能であり、コアラミネーションユニット２８を、そのそれぞれの巻線支持部３０の所定の位置に保持する。
[0032] 巻線支持部３０の１つに、好ましくは、電気コネクタ３８を設けることができ、電気コネクタ３８は、コネクタ本体４０と、コネクタ本体４０から延在する少なくとも１つの導電素子４２とを有する。ここで、電気コネクタ３８は、雄係合コネクタとして形成され、導電素子４２は、６つの突出ピン４４として形成され、これらは、コネクタ本体４０を貫通して、対応するコネクタ端子４６内に延びる。もちろん、雌係合コネクタを含む任意の適切な形態の電気コネクタを設けることができる。
[0033] 電気コネクタ３８は、好ましくは、ボビン２２と一体に形成することができ、この場合、ボビン２２は、巻線支持部３０のエンドキャップ３２から延在し、電気コネクタ３８が取り付けられる。電気コネクタ３８は、巻線支持部３０の平面内だけでなく、ロータ１８の回転軸に対して平行な方向にも、ロータ１８から離間している。これにより、ボビン２２の高さが増加する。
[0034] 電気コネクタ３８が、収容開口から隆起して着座することによって、対応する巻線支持部３０と係合可能なコアラミネーションユニット２８は、巻線支持部３０と難なく係合されることができる。電気コネクタ３８は、巻線支持部３０の長手方向に、エンドキャップ３２の最末端部よりも突出することもできる。例えば、ピン４４が、エンドキャップ３２から外方に突出して、ボビン２２に、上から見て、全体的に細長い十字形の輪郭を与える。
[0035] アクチュエータハウジング１６は、好ましくは、相補的に相互係合可能な第１及び第２の（好ましくは上部及び下部）収納部４８，５０を有する、２つの部分からなるハウジングとして形成される。第１の収納部４８は、電気モータを収容するように形成され、ここで、実質的に十字形の本体領域５２と、組み立てられると、電気コネクタ３８に位置合わせされて、電気モータ１２と、例えば、電源及び／又は制御電子機器との前方の電気接続を可能にするようになっているコネクタアクセスポート５４とを有する。
[0036] ここで、第２の収納部５０は、深い本体領域５６を有して形成され、深い本体領域５６内には、歯車列１４の少なくとも出力歯車５８が着座可能であり、深い本体領域５６は、出力歯車５８が貫通して突出することができるアクセス開口６０を有する。この深い本体領域５６は、一旦組み立てられると、第１の収納部４８のコネクタアクセスポート５４に又はこれに隣接して着座することができ、好ましくは一体に形成されるコネクタアクセスポート５４の少なくとも１つの板状部６２を有することができる。
[0037] 第２の収納部５０は、深い本体領域５６に隣接し、電気モータ１２を収容するようになっている浅い本体領域６４を含むこともできる。図示の実施形態では、好ましくは、第２の収納部５０の外周に又はこれに隣接して、浅い本体領域６４から突出する複数の細長い部材６６がある。細長い部材６６は、好ましくは、第２の収納部５０の一部として一体に形成されるが、アクチュエータ１０の製造及び／又は組立を簡略化するなら、第２の収納部５０と解除可能に係合可能にすることができると考えられる。
[0038] 本発明は、モータ支持板を用いる必要がなく、アクチュエータハウジング１６を、電気モータ１２及び歯車列１４の直接的な支持体として利用する。図４に、アクチュエータハウジング１６の第２の収納部５０内への電気モータ１２の挿入を示す。
[0039] 電気モータ１２は、好ましくは、ボビン２２及び／又はコアラミネーションユニット２８と直接接触して、複数のモータ支持体上に直接取り付け可能であり、モータ支持板を不要にすることができるようになっている。
[0040] 図示の実施形態では、突出する細長い部材６６の各々は、位置合わせされて、対応するステータ係合部材の端部で又はこれに隣接して、電気モータ１２と接触するようになっている。これは、好ましくは、巻線支持部３０のエンドキャップ３２が、係合されたコアラミネーションユニット２８から隆起して突出して、リップ又は肩部を形成し、これが、対応する細長い部材６６の最末端に載置又は係合して、電気モータ１２を所定の位置に支持することができることによって、実現することができる。
[0041] 更に、電気コネクタ３８は、第２の収納部５０の別個の支持体と係合することもできる。この場合、電気コネクタ３８のコネクタ本体４０は、コネクタアクセスポート５４の板状部６２に着座可能であり、細長い部材６６の対応する接触点から垂直に離間している支持体を供するようにすることができる。
[0042] アクチュエータ１０を組み立てるため、歯車列１４は、回転作動可能であるように、アクチュエータハウジング１６に挿入することができ、アクチュエータハウジング１６内に、予め形成された座があり、これらは、歯車列１４の歯車の位置を規定する。
[0043] 一旦歯車がアクチュエータハウジング１６内に設置されると、電気モータ１２（好ましくは、予め組み立てられている）は、アクチュエータハウジング１６に挿入することができる。これは、コネクタアクセスポート５４の板状部６２と当接又はその他により係合するように、電気コネクタ３８を着座させるとともに、ボビン２２及び／又はコアラミネーションユニット２８を、細長い部材６６上に着座させることによって、電気モータ１２を、複数の異なる支持位置（ここでは、４つのこのような支持体がある）において、アクチュエータハウジング１６で直接支持することによって、実現することができる。好ましくは、支持体は、巻線支持部３０の数及び位置と一致する。
[0044] この組立は、好ましくは、第２の収納部５０のみで完了し、その後、第１の収納部４８は、第２の収納部５０と収容可能に係合されて、アクチュエータハウジング１６を密封し、完成した単一のアクチュエータ１０を形成する。この密封は、解除可能等にすることができる。好ましくは、第１及び第２の収納部４８，５０は、例えば、接着剤を用いて、且つ／又は、２つの部分を互いに溶接することによって、不可逆的に連結される。
[0045] したがって、形成されるアクチュエータ１０は、コンパクトな装置であり、関連部品の全てが、内部の所定の位置に封入され、電気入力がコネクタアクセスポート５４にあり、駆動出力がアクセス開口６０にあり、アクチュエータの駆動の前方の接続を行うようになっている。アクチュエータ１０は、組立が比較的簡単であり、組立を完了するために必要な材料及び部品は、従来のアクチュエータの構成よりも少ない。
[0046] スターモータに関連して、上記の発明を説明してきたが、アクチュエータハウジングに挿入される電気モータの少なくとも一部と当接又はその他により係合することができる、アクチュエータハウジングの適当な支持体が設けられる場合、本発明の概念は、他の形態のモータに拡張することができるものと理解される。例えば、係合領域を有するステータを有する円筒形モータを設けることができると考えられる。
[0047] 上記の実施形態では、歯車列は、電気モータの前に、アクチュエータハウジング内に設置されると説明されているが、設置順は、容易に逆にすることができ、これは、アクチュエータハウジングの構造に依存し得ることにも留意されたい。
[0048] したがって、別個のモータ支持板又は分離板を設ける必要がなく、電気モータ及び歯車列を収容するアクチュエータを提供することができる。これは、１つ又はそれ以上の支持体を設け、この支持体から、電気モータを、アクチュエータハウジングに直接取り付けることができて、組立の複雑さ及びアクチュエータを製造するのに必要な部品の数を共に低減することによって、実現される。
[0049] 「備える（comprises/comprising）」という語及び「有する／含む（having/including）」という語は、本発明を参照して本明細書で用いられる場合、説明する特徴、整数、工程又は部品の存在を規定するために使用され、他の１つ以上の特徴、整数、工程、部品又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。
[0050] 明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本発明の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本発明の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。
[0051] 上記の実施形態は単なる例示であり、本明細書で定義する本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が、当業者にとって明らかである。
１０ アクチュエータ
１２ 電気モータ
１４ 歯車列
１６ アクチュエータハウジング
１８ ロータ
２０ 収容部
２２ ボビン
２４ ステータ巻線
２６ ステータ
２８ コアラミネーションユニット
３０ 巻線支持部
３２ エンドキャップ
３４ 外側ステータアーム
３６ 中央ステータアーム
３８ 電気コネクタ
４０ コネクタ本体
４２ 導電素子
４４ 突出ピン
４６ コネクタ端子
４８ 第１の収納部
５０ 第２の収納部
５２ 本体領域
５４ コネクタアクセスポート
５６ 深い本体領域
５８ 出力歯車
６０ アクセス開口
６２ 板状部
６４ 浅い本体領域
６６ 細長い部材

Claims (10)

  1. 電気モータと、
    アクチュエータハウジングと、
    を備えるアクチュエータであって、
    前記電気モータは、ロータ及びステータを備え、
    前記ステータは、
    前記ロータを回転可能に収容するロータ収容部と、前記ロータ収容部から延在する複数の巻線支持部とを有するボビンと、
    前記巻線支持部にそれぞれ取り付けられる複数のステータ巻線と、
    前記複数の巻線に対応する前記複数の巻線支持部と係合される複数のコアラミネーションユニットと、
    を備え、
    前記アクチュエータハウジングは、前記アクチュエータハウジングに一体に形成される複数のモータ支持体を有し、前記モータ支持体は、前記ステータと直接係合されて、前記電気モータを、前記アクチュエータハウジングの内部に支持する、
    ことを特徴とするアクチュエータ。
  2. 前記アクチュエータハウジングは、第１及び第２の収納部を有する、２つの部分からなるエンクロージャであり、前記複数のモータ支持体は、前記第１及び第２の収納部の一方に設けられることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 前記ステータは、更に、前記ボビンと係合される電気コネクタを備え、前記モータ支持体の１つは、前記電気コネクタを直接支持することを特徴とする、請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
  4. 前記電気コネクタは、前記ロータの回転軸に沿って、前記ロータ収容部から離間していることを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ。
  5. 前記電気コネクタは、前記ロータ収容部に対して、前記複数の巻線支持部の１つの最末端に配置されることを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ。
  6. 前記電気コネクタは、前記１つの巻線支持部と係合される前記コアラミネーションユニットの対応する１つよりも突出することを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ。
  7. 前記モータ支持体の前記１つは、前記アクチュエータハウジングの１つの側から延在する板状部であることを特徴とする、請求項３に記載のアクチュエータ。
  8. 更に、前記アクチュエータハウジング内に取り付け可能な少なくとも１つの出力歯車を備えることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
  9. 前記複数のモータ支持体の少なくとも１つは、前記アクチュエータハウジングの内面から延出される細長い部材として設けられることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
  10. 前記モータ支持体は、前記アクチュエータハウジングに不連続に配置されることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
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