JP2021193303A - 電動アクチュエータ - Google Patents

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Hiroshi Shirai
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Abstract

【課題】ギアと出力軸との間に大きな力が加えられる際、穴部の内周面と接触する突出部の外周面の箇所が部分的に摩耗し易くなる。この摩耗を抑制できる構造を有する電動アクチュエータを提供する。【解決手段】電動アクチュエータは、モータと、減速機構と、モータシャフトに固定されたベアリングと、を備える。モータシャフトは、モータ軸に対して偏心した偏心軸を中心とする偏心軸部を有する。減速機構は、偏心軸部にベアリングを介して連結された外歯ギアと、外歯ギアの径方向外側を囲み、外歯ギアと噛み合う内歯ギアと、モータ軸の軸方向において外歯ギアと対向して配置された対向部材と、対向部材と外歯ギアとのうちの一方の部材から他方の部材に向かって突出し、モータ軸を囲んで配置された複数の柱部材と、を有する。複数の柱部材の少なくとも1つは、一方の部材に対して、柱部材の中心軸回りに回転可能に取り付けられている。【選択図】図3

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。
減速機を備える電動アクチュエータが知られている。例えば、特許文献1には、入力軸の偏心部の外周にベアリングを介して設けられたサンギアと、サンギアと噛み合うリングギアと、を有する減速機が記載されている。
特開2016−109226号公報
上記のような減速機においては、サンギアから軸方向に突出する突出部が、出力軸が有する穴部に入り込む。これにより、突出部の外周面と穴部の内周面とを介してサンギアから出力軸に回転駆動力が伝達される。このような構成では、サンギアと出力軸との間に比較的大きな力が加えられる際、穴部の内周面と接触する突出部の外周面の箇所が、常に同じ箇所となる。そのため、突出部の外周面が部分的に摩耗しやすくなる。これにより、サンギアから出力軸への回転駆動力の伝達に不具合が生じる虞があった。
本発明は、上記事情に鑑みて、柱部材が摩耗することを抑制できる構造を有する電動アクチュエータを提供することを目的の一つとする。
本発明の電動アクチュエータの一つの態様は、モータ軸を中心として回転可能なモータシャフトを有するモータと、前記モータシャフトに連結された減速機構と、前記モータシャフトに固定されたベアリングと、を備える。前記モータシャフトは、前記モータ軸に対して偏心した偏心軸を中心とする偏心軸部を有する。前記減速機構は、前記偏心軸部に前記ベアリングを介して連結された外歯ギアと、前記外歯ギアの径方向外側を囲み、前記外歯ギアと噛み合う内歯ギアと、前記モータ軸の軸方向において前記外歯ギアと対向して配置された対向部材と、前記対向部材と前記外歯ギアとのうちの一方の部材から他方の部材に向かって突出し、前記モータ軸を囲んで配置された複数の柱部材と、を有する。前記他方の部材は、前記モータ軸を囲んで配置された複数の穴部を有する。前記複数の柱部材は、前記複数の穴部のそれぞれに挿入され、前記穴部の内側面を介して、前記外歯ギアを前記モータ軸回りに揺動可能に支持している。前記複数の柱部材の少なくとも1つは、前記一方の部材に対して、前記柱部材の中心軸回りに回転可能に取り付けられている。
本発明の一つの態様によれば、電動アクチュエータにおいて、柱部材が摩耗することを抑制できる。
図1は、第1実施形態の電動アクチュエータを示す断面図である。 図2は、第1実施形態の電動アクチュエータの一部を示す断面図であって、図1におけるII−II断面図である。 図3は、第1実施形態の柱部材を示す断面図である。 図4は、第2実施形態の柱部材を示す断面図である。
各図においてZ軸方向は、正の側(+Z側)を上側とし、負の側(−Z側)を下側とする上下方向である。各図に適宜示すモータ軸J1の軸方向は、Z軸方向、すなわち上下方向と平行である。以下の説明においては、モータ軸J1の軸方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼ぶ。また、モータ軸J1を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、モータ軸J1を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
<第1実施形態>
図1に示す本実施形態の電動アクチュエータ10は、車両に取り付けられる。より詳細には、電動アクチュエータ10は、例えば、車両の運転者のシフト操作に基づいて駆動されるパーク・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置に搭載される。図1に示すように、電動アクチュエータ10は、ケース11と、ベアリングホルダ100と、モータ20と、制御部70と、コネクタ部80と、減速機構30と、出力部40と、配線部材90と、回転検出装置60と、第1ベアリング51と、第2ベアリング52と、第3ベアリング53と、ブッシュ54と、を備える。第1ベアリング51、第2ベアリング52、および第3ベアリング53は、例えば、ボールベアリングである。
ケース11は、モータ20および減速機構30を内部に収容している。ケース11は、モータ20を内部に収容するモータケース12と、減速機構30を内部に収容する減速機構ケース13と、を有する。モータケース12は、ケース筒部12aと、壁部12bと、制御基板収容部12fと、上蓋部12cと、端子保持部12dと、第1配線保持部14と、を有する。モータケース12の各部は、後述する金属部材110を除いて樹脂製である。
ケース筒部12aは、モータ軸J1を中心として軸方向に延びる円筒状である。ケース筒部12aは、軸方向の両側に開口する。ケース筒部12aは、下側に開口する第1開口部12gを有する。すなわち、モータケース12は、第1開口部12gを有する。ケース筒部12aは、モータ20の径方向外側を囲む。
壁部12bは、ケース筒部12aの内周面から径方向内側に広がる円環状である。壁部12bは、モータ20の後述するステータ23の上側を覆う。壁部12bは、壁部12bを軸方向に貫通する孔部12hを有する。本実施形態において孔部12hは、モータ軸J1を中心とする円形状である。孔部12hの内径は、後述するホルダ筒部101の外径よりも大きい。壁部12bは、樹脂製の壁部本体12iと、金属製の金属部材110と、を有する。壁部本体12iは、ケース筒部12aの内周面から径方向内側に広がる円環状の部分である。
金属部材110は、円環状であり、内周面に雌ネジ部を有する。金属部材110は、例えば、ナットである。金属部材110は、壁部本体12iに埋め込まれている。より詳細には、金属部材110は、壁部本体12iのうち径方向内縁部に埋め込まれている。金属部材110は、孔部12hの径方向内側面よりも径方向外側に離れた位置に位置する。金属部材110の上側の面は、壁部本体12iの上側の面よりも上側に位置する。金属部材110の上側の面は、軸方向と直交する平坦な面である。図示は省略するが、本実施形態において金属部材110は、複数設けられている。複数の金属部材110は、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。金属部材110は、例えば、3つ設けられている。
制御基板収容部12fは、後述する制御基板71を収容する部分である。制御基板収容部12fは、ケース筒部12aの上側部分の径方向内側に構成されている。制御基板収容部12fの底面は、壁部12bの上面である。制御基板収容部12fは、上側に開口する。上蓋部12cは、制御基板収容部12fの上端開口を塞ぐ板状の蓋である。端子保持部12dは、ケース筒部12aから径方向外側に突出している。端子保持部12dは、径方向外側に開口する円筒状である。端子保持部12dは、後述する端子81を保持している。
第1配線保持部14は、ケース筒部12aから径方向外側に突出している。図1では、第1配線保持部14は、ケース筒部12aから第1方向Xの負の側(−X側)に突出している。第1配線保持部14は、軸方向に延びている。第1配線保持部14の上端部の軸方向位置は、壁部12bの軸方向位置とほぼ同じである。第1配線保持部14の周方向位置は、例えば、コネクタ部80の周方向位置と異なる。
減速機構ケース13は、モータケース12の下側に位置する。減速機構ケース13は、減速機構ケース本体13iと、円筒部材16と、を有する。減速機構ケース本体13iは、樹脂製である。減速機構ケース本体13iは、底壁部13aと、筒部13bと、突出筒部13cと、第2配線保持部15と、を有する。底壁部13aは、モータ軸J1を中心とする円環状である。底壁部13aは、減速機構30の下側を覆う。
筒部13bは、底壁部13aの径方向外縁部から上側に突出する円筒状である。筒部13bは、上側に開口する。筒部13bの上端部は、ケース筒部12aの下端部に接触して固定されている。突出筒部13cは、底壁部13aの径方向内縁部から下側に突出する円筒状である。突出筒部13cは、軸方向両側に開口する。
第2配線保持部15は、筒部13bから径方向外側に突出している。図1では、第2配線保持部15は、筒部13bから、第1配線保持部14が突出する側と同じ側に突出している。第2配線保持部15は、第1配線保持部14の下側に配置されている。第2配線保持部15は、例えば、中空で上側に開口する箱状である。第2配線保持部15の内部は、筒部13bの内部と繋がっている。第2配線保持部15は、底壁部15aと、側壁部15bと、を有する。底壁部15aは、底壁部13aから径方向外側に延びている。図1では、底壁部15aは、底壁部13aから、第1配線保持部14が突出する側と同じ側に延びている。側壁部15bは、底壁部15aの外縁部から上側に延びている。本実施形態においては、底壁部13aと底壁部15aとによって減速機構ケース本体13iの底部13jが構成されている。
円筒部材16は、軸方向に延びる円筒状である。より詳細には、円筒部材16は、モータ軸J1を中心とし、軸方向両側に開口する多段の円筒状である。円筒部材16は、金属製である。本実施形態において円筒部材16は、板金製である。そのため、金属板をプレス加工することにより円筒部材16を作ることができ、円筒部材16の製造コストを低減できる。本実施形態において円筒部材16は、非磁性材である。
円筒部材16は、減速機構ケース本体13iに埋め込まれている。円筒部材16は、大径部16aと、円環部16bと、小径部16cと、を有する。大径部16aは、円筒部材16の上側部分である。大径部16aは、筒部13bに埋め込まれている。大径部16aの内周面のうち上側の端部は、減速機構ケース13の内部に露出する。図2に示すように、大径部16aは、内周面に、径方向外側に窪む位置決め凹部16dを有する。なお、図2においては、減速機構ケース本体13iの図示を省略する。
図1に示すように、円環部16bは、大径部16aの下側の端部から径方向内側に延びる円環状の部分である。本実施形態において円環部16bは、モータ軸J1を中心とする円環板状である。円環部16bは、底壁部13aに配置されている。本実施形態において円環部16bは、底壁部13aの上側の面に位置する。円環部16bの径方向外縁部は、筒部13bに埋め込まれている。円環部16bの上面のうち径方向内側寄りの部分は、減速機構ケース13の内部に露出する。円環部16bは、後述する第1マグネット63の下側を覆う。円環部16bの上面は、軸方向と直交する平坦な面である。
小径部16cは、円筒部材16の下側部分である。小径部16cは、円環部16bの径方向内縁部から下側に延びている。小径部16cの外径および内径は、大径部16aの外径および内径よりも小さい。小径部16cは、突出筒部13cの径方向内側に嵌め合わされている。小径部16cの内部には、軸方向に延びる円筒状のブッシュ54が配置されている。ブッシュ54は、小径部16cに嵌め合わされて、突出筒部13c内に固定されている。ブッシュ54は、上端部に径方向外側に突出するブッシュフランジ部54aを有する。ブッシュフランジ部54aは円環部16bの上面に接触している。これにより、ブッシュ54が小径部16cの内部から下側に抜けることが抑制される。
減速機構ケース13は、上側に開口する第2開口部13hを有する。本実施形態において第2開口部13hは、筒部13bの上側の開口と第2配線保持部15の上側の開口とによって構成される。モータケース12と減速機構ケース13とは、第1開口部12gと第2開口部13hとが軸方向に対向した状態で互いに固定されている。モータケース12と減速機構ケース13とが互いに固定された状態において、第1開口部12gの内部と第2開口部13hの内部とは、互いに繋がる。
本実施形態においてモータケース12および減速機構ケース13は、例えば、それぞれインサート成形によって作られる。モータケース12は、金属部材110と配線部材90のうち後述する第1配線部材91とをインサート部材としたインサート成形によって作られる。減速機構ケース13は、円筒部材16と配線部材90のうち後述する第2配線部材92とをインサート部材としたインサート成形によって作られる。
ケース11は、ケース11の外側面に位置する凹部17を有する。本実施形態において凹部17は、減速機構ケース13に設けられている。より詳細には、凹部17は、底部13jの下側の面から上側に窪んでいる。本実施形態において凹部17は、底壁部13aと底壁部15aとに跨って設けられている。凹部17は、径方向に延びている。
ベアリングホルダ100は、モータケース12に固定されている。ベアリングホルダ100は、金属製である。本実施形態においてベアリングホルダ100は、板金製である。そのため、金属板をプレス加工することによりベアリングホルダ100を作ることができ、ベアリングホルダ100の製造コストを低減できる。ベアリングホルダ100は、筒状のホルダ筒部101と、ホルダフランジ部102と、を有する。本実施形態においてホルダ筒部101は、モータ軸J1を中心とする円筒状である。ホルダ筒部101は、径方向内側に第1ベアリング51を保持している。ホルダ筒部101は、孔部12hに挿入されている。ホルダ筒部101は、制御基板収容部12fの内部から孔部12hを介して壁部12bよりも下側に突出している。
ホルダ筒部101の外径は、孔部12hの内径よりも小さい。そのため、ホルダ筒部101の径方向外側面のうち周方向の少なくとも一部は、孔部12hの径方向内側面から径方向内側に離れた位置に位置する。図1に示す例では、ホルダ筒部101の径方向外側面は、全周に亘って孔部12hの径方向内側面から径方向内側に離れた位置に位置する。
本実施形態においてホルダ筒部101は、外側筒部101aと、内側筒部101bと、を有する。外側筒部101aは、ホルダフランジ部102の径方向内縁部から下側に延びる円筒状である。外側筒部101aの径方向外側面は、ホルダ筒部101の径方向外側面である。内側筒部101bは、外側筒部101aの径方向内側において外側筒部101aの下側の端部から上側に延びる円筒状である。内側筒部101bの径方向外側面は、外側筒部101aの径方向内側面と接触する。このように、2つの筒部を径方向に重ねてホルダ筒部101を構成することで、ホルダ筒部101の強度を向上できる。内側筒部101bの径方向内側には、第1ベアリング51が保持されている。内側筒部101bの上側の端部は、第1ベアリング51よりも上側に位置する。内側筒部101bの上側の端部は、外側筒部101aの上側の端部よりも僅かに下側に位置する。
ホルダフランジ部102は、ホルダ筒部101から径方向外側に延びている。本実施形態においてホルダフランジ部102は、ホルダ筒部101の上側の端部から径方向外側に延びている。ホルダフランジ部102は、モータ軸J1を中心とする円環板状である。ホルダフランジ部102は、壁部12bの上側に位置する。ホルダフランジ部102は、壁部12bに固定されている。これにより、ベアリングホルダ100がモータケース12に固定されている。
本実施形態においてホルダフランジ部102は、壁部12bに軸方向に締め込まれる複数のネジ部材によって壁部12bに固定されている。本実施形態においてホルダフランジ部102を固定するネジ部材は、壁部12bのうち金属部材110の雌ネジ部に締め込まれている。図示は省略するが、ホルダフランジ部102を固定するネジ部材は、例えば、3つ設けられている。
ネジ部材によって固定されたホルダフランジ部102は、金属部材110の上側の面に接触している。より詳細には、ホルダフランジ部102の下側の面のうちネジ部材が貫通する貫通部の周縁部が、金属部材110の上側の面に接触している。ホルダフランジ部102は、壁部本体12iから上側に離れた位置に位置する。そのため、金属部材110によってホルダフランジ部102を精度よく軸方向に位置決めできる。また、ホルダフランジ部102が軸方向に対して傾くことを抑制できる。また、ホルダフランジ部102が壁部本体12iに直接的には接触しない。そのため、線膨張係数の違いによって樹脂製の壁部本体12iと金属製の金属部材110との間に熱変形量の差が生じた場合であっても、壁部本体12iに応力が加えられることを抑制できる。これにより、壁部本体12iが破損すること、および金属部材110が壁部本体12iから抜けること等を抑制できる。
モータ20は、モータシャフト21と、ロータ本体22と、ステータ23と、を有する。モータシャフト21は、モータ軸J1を中心として回転可能である。モータシャフト21は、第1ベアリング51と第2ベアリング52とによって、モータ軸J1回りに回転可能に支持されている。第1ベアリング51は、ベアリングホルダ100に保持され、モータシャフト21のうちロータ本体22よりも上側の部分を回転可能に支持する。第2ベアリング52は、モータシャフト21のうちロータ本体22よりも下側の部分を減速機構ケース13に対して回転可能に支持する。
モータシャフト21の上端部は、孔部12hを通って壁部12bよりも上側に突出している。モータシャフト21は、モータ軸J1に対して偏心した偏心軸J2を中心とする偏心軸部21aを有する。偏心軸J2は、モータ軸J1と平行である。偏心軸部21aは、ロータ本体22よりも下側に位置する。偏心軸部21aには、第3ベアリング53の内輪が嵌め合わされて固定されている。これにより、第3ベアリング53は、モータシャフト21に固定されている。
ロータ本体22は、モータシャフト21に固定されている。図示は省略するが、ロータ本体22は、モータシャフト21の外周面に固定された円筒状のロータコアと、ロータコアに固定されたロータマグネットと、を有する。ステータ23は、ロータ本体22と隙間を介して径方向に対向する。ステータ23は、ロータ本体22の径方向外側においてロータ本体22を囲む。ステータ23は、ロータ本体22の径方向外側を囲む環状のステータコア24と、ステータコア24に装着されたインシュレータ25と、インシュレータ25を介してステータコア24に装着された複数のコイル26と、を有する。ステータコア24は、ケース筒部12aの内周面に固定されている。これにより、ステータ23は、モータケース12に保持されている。
制御部70は、制御基板71と、第2取付部材73と、第2マグネット74、第2回転センサ72と、を有する。制御基板71は、軸方向と直交する平面に広がる板状である。制御基板71は、モータケース12に収容されている。より詳細には、制御基板71は、制御基板収容部12f内に収容され、壁部12bから上側に離れて配置される。制御基板71は、モータ20と電気的に接続された基板である。制御基板71には、ステータ23のコイル26が電気的に接続されている。制御基板71は、例えば、モータ20に供給される電流を制御する。制御基板71には、例えば、インバータ回路が搭載されている。
第2取付部材73は、モータ軸J1を中心とする円環状である。第2取付部材73の内周面は、モータシャフト21の上端部に固定されている。第2取付部材73は、第1ベアリング51およびベアリングホルダ100の上側に配置されている。第2取付部材73は、例えば、非磁性材である。なお、第2取付部材73は、磁性材であってもよい。
第2マグネット74は、モータ軸J1を中心とする円環状である。第2マグネット74は、第2取付部材73の径方向外縁部の上端面に固定されている。第2マグネット74の第2取付部材73への固定方法は、特に限定されず、例えば、接着剤による接着である。第2取付部材73と第2マグネット74とは、モータシャフト21と共に回転する。第2マグネット74は、第1ベアリング51およびホルダ筒部101の上側に配置されている。第2マグネット74は、周方向に沿って交互に配置されるN極とS極とを有する。
第2回転センサ72は、モータ20の回転を検出するセンサである。第2回転センサ72は、制御基板71の下面に取り付けられている。第2回転センサ72は、第2マグネット74と隙間を介して軸方向に対向する。第2回転センサ72は、第2マグネット74によって生じる磁界を検出する。第2回転センサ72は、例えばホール素子である。図示は省略するが、第2回転センサ72は、周方向に沿って複数、例えば3つ設けられている。第2回転センサ72は、モータシャフト21と共に回転する第2マグネット74によって生じる磁界の変化を検出することで、モータシャフト21の回転を検出することができる。
コネクタ部80は、ケース11外の電気的配線との接続が行われる部分である。コネクタ部80は、モータケース12に設けられている。コネクタ部80は、上述した端子保持部12dと、端子81と、を有する。端子81は、端子保持部12dに埋め込まれて保持されている。端子81の一端は、制御基板71に固定されている。端子81の他端は、端子保持部12dの内部を介してケース11の外部に露出する。本実施形態において端子81は、例えば、バスバーである。
コネクタ部80には、図示しない電気的配線を介して外部電源が接続される。より詳細には、端子保持部12dに外部電源が取り付けられ、外部電源が有する電気的配線が端子保持部12d内に突出した端子81の部分と電気的に接続されている。これにより、端子81は、制御基板71と電気的配線とを電気的に接続する。したがって、本実施形態では、端子81および制御基板71を介して、外部電源からステータ23のコイル26に電源が供給される。
減速機構30は、モータシャフト21の下側の部分の径方向外側に配置されている。減速機構30は、減速機構ケース13の内部に収容されている。減速機構30は、底壁部13aおよび円環部16bとモータ20との軸方向の間に配置されている。減速機構30は、外歯ギア31と、内歯ギア33と、出力フランジ部42と、複数の柱部材120と、を有する。
外歯ギア31は、偏心軸部21aの偏心軸J2を中心として、軸方向と直交する平面に広がる略円環板状である。図2に示すように、外歯ギア31の径方向外側面には、歯車部が設けられている。外歯ギア31は、偏心軸部21aに第3ベアリング53を介して連結されている。これにより、減速機構30は、モータシャフト21に連結されている。より詳細には、減速機構30は、モータシャフト21の下側の部分に連結されている。外歯ギア31は、第3ベアリング53の外輪に径方向外側から嵌め合わされている。これにより、第3ベアリング53はモータシャフト21と外歯ギア31とを、偏心軸J2回りに相対的に回転可能に連結している。
外歯ギア31は、外歯ギア31の下側の面から上側に窪む複数の穴部31aを有する。本実施形態において穴部31aは、外歯ギア31を軸方向に貫通している。複数の穴部31aは、モータ軸J1を囲んで配置されている。より詳細には、複数の穴部31aは、偏心軸J2を中心とする周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。穴部31aは、例えば、8つ設けられている。穴部31aの軸方向に沿った見た形状は、例えば、円形状である。穴部31aの内径は、後述する柱部材120のうち穴部31aに挿入された部分の外径よりも大きい。
内歯ギア33は、外歯ギア31の径方向外側を囲み、外歯ギア31と噛み合っている。内歯ギア33は、モータ軸J1を中心とする円環状である。図1に示すように、内歯ギア33は、円筒部材16の上側の端部の径方向内側に位置する。本実施形態において内歯ギア33は、ケース11に固定されている。より詳細には、内歯ギア33は、減速機構ケース13のうち金属製の円筒部材16の内周面に固定されている。そのため、減速機構ケース本体13iを樹脂製としつつ、内歯ギア33を減速機構ケース13に強固に固定できる。これにより、内歯ギア33が減速機構ケース13に対して移動することを抑制でき、内歯ギア33の位置がずれることを抑制できる。
本実施形態において内歯ギア33は、大径部16aの内周面に圧入によって固定されている。このように、減速機構30は、円筒部材16の内周面に固定され、減速機構ケース13に保持されている。図2に示すように、内歯ギア33の内周面には、歯車部が設けられている。内歯ギア33の歯車部は、外歯ギア31の歯車部と噛み合っている。より詳細には、内歯ギア33の歯車部は、外歯ギア31の歯車部と一部において噛み合っている。
内歯ギア33は、径方向外側に突出する位置決め凸部33aを有する。位置決め凸部33aは、大径部16aに設けられた位置決め凹部16dに嵌め合わされている。これにより、位置決め凸部33aが位置決め凹部16dに引っ掛かり、内歯ギア33が円筒部材16に対して周方向に相対回転することを抑制できる。
出力フランジ部42は、出力部40の一部である。図1に示すように、出力フランジ部42は、モータ軸J1の軸方向において外歯ギア31と対向して配置されている。本実施形態において出力フランジ部42は、外歯ギア31の下側に位置し、外歯ギア31と隙間を介して対向している。図2に示すように、出力フランジ部42は、例えば、モータ軸J1を中心として径方向に広がる円環板状である。出力フランジ部42は、後述する出力シャフト41の上側の端部から径方向外側に広がっている。図1に示すように、出力フランジ部42は、ブッシュフランジ部54aに上側から接触している。
出力フランジ部42は、出力フランジ部42を軸方向に貫通する複数の貫通孔42aを有する。図2に示すように、複数の貫通孔42aは、モータ軸J1を囲んで配置されている。より詳細には、複数の貫通孔42aは、モータ軸J1を中心とする周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。貫通孔42aは、例えば、8つ設けられている。貫通孔42aの軸方向に沿って見た形状は、円形状である。貫通孔42aの内径は、後述する柱部材本体121の外径よりも大きい。本実施形態において出力フランジ部42は、「対向部材」に相当する。
図2および図3に示すように、複数の柱部材120は、中心軸J3を中心として軸方向に延びる円柱状の部材である。本実施形態において中心軸J3は、モータ軸J1と平行である。中心軸J3は、柱部材120の中心軸である。本実施形態において複数の柱部材120は、複数の貫通孔42aのそれぞれに通されて出力フランジ部42に取り付けられている。図2に示すように、複数の柱部材120は、モータ軸J1を囲んで配置されている。より詳細には、複数の柱部材120は、例えば、モータ軸J1を中心とする周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。柱部材120は、例えば、8つ設けられている。
図3に示すように、柱部材120は、出力フランジ部42から上側に突出している。これにより、本実施形態において柱部材120は、出力フランジ部42から外歯ギア31に向かって突出している。複数の柱部材120は、複数の穴部31aのそれぞれに下側から挿入されている。柱部材120は、柱部材本体121と、第1フランジ部122と、第2フランジ部123と、を有する。
柱部材本体121は、中心軸J3を中心として軸方向に延びる円柱状である。柱部材本体121の外径は、例えば、軸方向の全体に亘って同じである。柱部材本体121の外径は、貫通孔42aの内径および穴部31aの内径よりも小さい。柱部材本体121は、貫通孔42aを軸方向に貫通して配置されている。柱部材本体121は、貫通孔42a内に隙間嵌めされている。柱部材本体121の外周面と貫通孔42aの内周面との間には、僅かな隙間が設けられている。
柱部材本体121の上側部分は、貫通孔42aよりも上側に突出している。柱部材本体121の上側部分は、穴部31a内に挿入されている。柱部材本体121の外周面と穴部31aの内周面との間には、柱部材本体121が穴部31aの内周面に沿って揺動できる程度の隙間が設けられている。柱部材本体121の下側部分は、下端部を除いて貫通孔42aの内部に挿入されている。柱部材本体121の下端部は、貫通孔42aよりも下側に突出している。
図2に示すように、柱部材本体121のうち穴部31aの内部に挿入された部分の外周面は、穴部31aの内周面と内接している。複数の柱部材本体121は、穴部31aの内周面を介して、外歯ギア31をモータ軸J1回りに揺動可能に支持している。言い換えれば、複数の柱部材120は、穴部31aの内側面を介して、外歯ギア31をモータ軸J1回りに揺動可能に支持している。
図3に示すように、柱部材本体121は、外周面に溝121aを有する。溝121aは、柱部材本体121の外周面から中心軸J3を中心とする径方向の内側に窪んでいる。溝121aは、中心軸J3を中心とする円環状である。溝121aは、柱部材本体121のうち貫通孔42aよりも上側に位置する部分の外周面に設けられている。
第1フランジ部122および第2フランジ部123は、柱部材本体121から中心軸J3を中心とする径方向の外側に広がっている。第1フランジ部122と第2フランジ部123とは、出力フランジ部42のうち貫通孔42aの周縁部を軸方向に挟んで配置されている。第1フランジ部122と第2フランジ部123との軸方向の距離は、出力フランジ部42のうち第1フランジ部122と第2フランジ部123とに挟まれた部分の軸方向の寸法よりも僅かに大きい。
本実施形態において第1フランジ部122は、柱部材本体121の下側の端部から、中心軸J3を中心とする径方向の外側に広がっている。第1フランジ部122は、例えば、中心軸J3を中心とする円環状である。第1フランジ部122は、例えば、柱部材本体121と一体成形されている。第1フランジ部122の外径は、貫通孔42aの内径よりも大きい。第1フランジ部122は、出力フランジ部42の下側に位置する。第1フランジ部122の上側の面は、出力フランジ部42の下側の面と軸方向に対向している。図3の例では、第1フランジ部122の上側の面は、出力フランジ部42の下側の面と僅かな隙間を介して対向して配置されている。第1フランジ部122の上側の面は、出力フランジ部42の下側の面と接触していてもよい。
本実施形態において第2フランジ部123は、柱部材本体121に取り付けられた止め輪である。第2フランジ部123は、例えば、柱部材本体121を囲むC形止め輪である。第2フランジ部123の外径は、例えば、第1フランジ部122の外径よりも小さい。第2フランジ部123は、柱部材本体121の溝121aに嵌め込まれて、柱部材本体121に取り付けられている。
第2フランジ部123は、柱部材本体121のうち貫通孔42aよりも上側に位置する。第2フランジ部123は、出力フランジ部42の上側に位置する。第2フランジ部123の下側の面は、出力フランジ部42の上側の面と軸方向に対向している。図3の例では、第2フランジ部123の下側の面は、出力フランジ部42の上側の面と接触している。第2フランジ部123の下側の面は、出力フランジ部42の上側の面と僅かな隙間を介して対向して配置されていてもよい。
複数の柱部材120の少なくとも1つは、出力フランジ部42に対して、柱部材120の中心軸J3回りに回転可能に取り付けられている。図2に示すように、本実施形態において複数の柱部材120のそれぞれは、出力フランジ部42に対して、各柱部材120の中心軸J3回りに回転可能に取り付けられている。
出力部40は、電動アクチュエータ10の駆動力を出力する部分である。出力部40には、減速機構30を介してモータシャフト21の回転が伝達される。図1に示すように、出力部40は、減速機構ケース13の内部に収容されている。出力部40は、出力シャフト41と、出力フランジ部42と、を有する。本実施形態において出力部40は、単一の部材である。
出力シャフト41は、モータシャフト21の下側においてモータシャフト21の軸方向に延びている。出力シャフト41は、円筒部41aと、出力シャフト本体部41bと、を有する。円筒部41aは、出力フランジ部42の内縁から下側に延びる円筒状である。円筒部41aは、底部を有し上側に開口する円筒状である。円筒部41aは、ブッシュ54の径方向内側に嵌め合わされている。これにより、出力シャフト41は、ブッシュ54を介して円筒部材16に回転可能に支持されている。上述したように円筒部材16には、減速機構30が固定されている。そのため、金属製の円筒部材16によって、減速機構30と出力シャフト41とを共に支持することができる。これにより、減速機構30と出力シャフト41とを軸精度よく配置することができる。
円筒部41aの内部には、第2ベアリング52が収容されている。第2ベアリング52の外輪は、円筒部41aの内部に嵌め合わされている。これにより、第2ベアリング52は、モータシャフト21と出力シャフト41とを互いに相対回転可能に連結している。円筒部41aの内部には、モータシャフト21の下端部が位置する。モータシャフト21の下端面は、円筒部41aの底部の上面と隙間を介して対向している。
出力シャフト本体部41bは、円筒部41aの底部から下側に延びている。本実施形態において出力シャフト本体部41bは、モータ軸J1を中心とする円柱状である。出力シャフト本体部41bの外径は、円筒部41aの外径および内径よりも小さい。出力シャフト本体部41bの下端部は、突出筒部13cよりも下側に突出している。出力シャフト本体部41bの下端部には、電動アクチュエータ10の駆動力が出力される他の部材が取り付けられる。
モータシャフト21がモータ軸J1回りに回転されると、偏心軸部21aは、モータ軸J1を中心として周方向に公転する。偏心軸部21aの公転は第3ベアリング53を介して外歯ギア31に伝達され、外歯ギア31は、穴部31aの内周面と柱部材120の外周面との内接する位置が変化しつつ、揺動する。これにより、外歯ギア31の歯車部と内歯ギア33の歯車部とが噛み合う位置が、周方向に変化する。したがって、内歯ギア33に、外歯ギア31を介してモータシャフト21の回転力が伝達される。
ここで、本実施形態では、内歯ギア33はケース11に固定されているため回転しない。そのため、内歯ギア33に伝達される回転力の反力によって、外歯ギア31が偏心軸J2回りに回転する。このとき外歯ギア31の回転する向きは、モータシャフト21の回転する向きと反対向きとなる。外歯ギア31の偏心軸J2回りの回転は、穴部31aと柱部材120とを介して、出力フランジ部42に伝達される。これにより、出力シャフト41がモータ軸J1回りに回転する。このようにして、出力シャフト41には、減速機構30を介してモータシャフト21の回転が伝達される。
出力シャフト41の回転は、減速機構30によって、モータシャフト21の回転に対して減速される。本実施形態の減速機構30によれば、モータシャフト21の回転に対する出力シャフト41の回転の減速比を比較的大きくできる。そのため、出力シャフト41の回転トルクを比較的大きくできる。
配線部材90は、後述する第1回転センサ61に電気的に接続されている。本実施形態において配線部材90は、回転検出装置60の第1回転センサ61と制御部70の制御基板71とを繋ぐための部材である。本実施形態において配線部材90は、細長で板状のバスバーである。図示は省略するが、本実施形態において配線部材90は、3つ設けられている。各配線部材90のそれぞれは、第1配線部材91と、第2配線部材92と、が接続されて構成されている。
第1配線部材91は、第2配線保持部15の内部から制御基板収容部12fの内部まで延びている。第1配線部材91の一部は、第1配線保持部14、ケース筒部12a、および壁部本体12iに埋め込まれている。これにより、第1配線部材91は、モータケース12に保持されている。
第1配線部材91の下端部91aは、第1配線保持部14から下側に突出し、第2配線保持部15の内部に位置する。第1配線部材91の上端部91bは、壁部本体12iから上側に突出して制御基板71に接続されている。これにより、第1配線部材91は、制御基板71に電気的に接続され、コネクタ部80を介してケース11外の電気的配線と電気的に接続される。
第2配線部材92の一部は、底部13jに埋め込まれている。これにより、第2配線部材92は、減速機構ケース13に保持されている。第2配線部材92の上端部92aは、底壁部15aから上側に突出している。第2配線部材92の上端部92aは、第1配線部材91の下端部91aと接続されている。第2配線部材92の下端部92bは、底部13jを貫通して凹部17の内部に突出している。これにより、配線部材90は、ケース11の内部からケース11を貫通して、一端部が凹部17の内部に突出している。
回転検出装置60は、出力部40の回転を検出する。回転検出装置60は、第1マグネット63と、被覆部62と、第1回転センサ61と、を有する。第1マグネット63は、モータ軸J1を中心とする円環状である。第1マグネット63は、出力部40に取り付けられている。第1マグネット63は、柱部材120の下側に位置する。第1マグネット63の下側の端部は、円環部16bの上側に隙間を介して対向している。
第1回転センサ61は、凹部17の内部に位置する。第1回転センサ61は、円環部16bを挟んで第1マグネット63の下側に位置する。第1回転センサ61は、第1マグネット63によって生じる磁界を検出する磁気センサである。第1回転センサ61は、例えばホール素子である。出力部40と共に回転する第1マグネット63によって生じる磁界の変化を検出することで、第1回転センサ61は、出力部40の回転を検出することができる。ここで、本実施形態によれば、円筒部材16は非磁性材である。そのため、第1マグネット63と第1回転センサ61との間に円筒部材16が位置しても、第1回転センサ61による第1マグネット63の磁界の検出精度が低下することを抑制できる。
被覆部62は、凹部17の内部に位置する。本実施形態において被覆部62は、凹部17の内部に充填されている。被覆部62は、樹脂製である。第2配線部材92の下端部92b、すなわち配線部材90の一端部および第1回転センサ61は、被覆部62に埋め込まれて覆われている。そのため、凹部17内に位置する配線部材90の一端部および第1回転センサ61に水分等が接触することを阻止できる。
上述したように、外歯ギア31から出力フランジ部42に回転が伝達される際においては、外歯ギア31が揺動し、柱部材120の外周面と穴部31aの内周面との接触する位置が変化する。ここで、柱部材120の外周面と穴部31aの内周面との間に最も大きく力が加えられるのは、外歯ギア31の歯部と内歯ギア33の歯部との噛み合いを進める際である。この際、従来の構成では、穴部31aの内周面に接触する柱部材の外周面の箇所が常に同じ箇所となり、柱部材の外周面が部分的に摩耗しやすい場合があった。柱部材の外周面が部分的に摩耗すると、例えば、軸方向に見た柱部材の形状が楕円形状に近くなる。この場合、減速機構によるトルクの伝達効率が低下する、および減速機構を介した出力部の回転角度の精度が低下する等の不具合が生じる虞がある。
これに対して、本実施形態によれば、複数の柱部材120の少なくとも1つは、出力フランジ部42に対して、柱部材120の中心軸J3回りに回転可能に取り付けられている。そのため、モータシャフト21の回転が外歯ギア31を介して出力フランジ部42に伝達される際、例えば柱部材120の外周面と穴部31aの内周面との間に摩擦力が生じると、柱部材120が中心軸J3回りに回転する。これにより、柱部材120の外周面と穴部31aの内周面とが擦れることを抑制できる。したがって、柱部材120が摩耗することを抑制できる。また、穴部31aの内周面が摩耗することも抑制できる。また、柱部材120の外周面と穴部31aの内周面とが擦れる場合であっても、柱部材120が回転することで、穴部31aの内周面と比較的強く接触する際における柱部材120の外周面の箇所を変化させることができる。そのため、柱部材120の外周面の同じ箇所が比較的強く擦れ続けることを抑制できる。これにより、柱部材120が摩耗することを抑制できる。したがって、トルクの伝達効率が低下する、および出力部40の回転角度の精度が低下する等の不具合が減速機構30に生じることを抑制できる。
また、本実施形態によれば、複数の柱部材120のそれぞれは、出力フランジ部42に対して、各柱部材120の中心軸J3回りに回転可能に取り付けられている。そのため、上述したようにして、各柱部材120が摩耗することを抑制できる。したがって、減速機構30に不具合が生じることをより抑制できる。
また、本実施形態によれば、柱部材120は、出力フランジ部42に設けられた貫通孔42a内に隙間嵌めされた柱部材本体121と、柱部材本体121から中心軸J3を中心とする径方向の外側に広がる第1フランジ部122および第2フランジ部123と、を有する。第1フランジ部122と第2フランジ部123とは、出力フランジ部42のうち貫通孔42aの周縁部をモータ軸J1の軸方向に挟んで配置されている。そのため、第1フランジ部122および第2フランジ部123によって、柱部材120が出力フランジ部42から軸方向に抜けることを抑制できる。また、柱部材本体121は、貫通孔42a内に隙間嵌めされているため、貫通孔42a内で中心軸J3回りに回転可能である。したがって、柱部材120が中心軸J3回り回転可能な状態で、柱部材120を出力フランジ部42に対して容易に取り付けることができる。
また、本実施形態によれば、第2フランジ部123は、柱部材本体121に取り付けられた止め輪である。そのため、柱部材本体121を貫通孔42aに下側から通した後に、柱部材本体121に対して抜け止めとして第2フランジ部123を取り付ける組立方法を採用できる。これにより、柱部材120を出力フランジ部42に対して、より容易に取り付けることができる。
また、本実施形態によれば、外歯ギア31と軸方向に対向して配置された対向部材は、出力部40に設けられた出力フランジ部42である。そのため、出力部40を外歯ギア31と軸方向に対向する位置に配置することができる。これにより、本実施形態のようなモータシャフト21と出力シャフト41とが軸方向に並んで配置される構成を採用しやすい。
<第2実施形態>
図4に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ210において、柱部材220の柱部材本体221は、大径部221aと、小径部221bと、を有する。大径部221aは、柱部材本体221の下側部分である。大径部221aは、貫通孔42a内に隙間嵌めされている。小径部221bは、柱部材本体221の上側部分である。小径部221bの外径は、大径部221aの外径よりも小さい。小径部221bは、大径部221aの上側に段差を介して繋がっている。小径部221bは、貫通孔42aよりも上側に突出している。小径部221bは、外歯ギア31の穴部31a内に挿入されている。
本実施形態において第2フランジ部223は、柱部材本体221のうち外歯ギア31に向かって突出した部分に固定された筒部材である。本実施形態において柱部材本体221のうち外歯ギア31に向かって突出した部分とは、貫通孔42aよりも上側に突出する小径部221bである。第2フランジ部223は、中心軸J3を中心とし、軸方向の両側に開口する円筒状である。第2フランジ部223は、小径部221bに嵌め合わされている。第2フランジ部223は、例えば、圧入により小径部221bに固定されている。すなわち、第2フランジ部223の内側には、例えば、小径部221bが圧入されている。第2フランジ部223の内周面は、小径部221bの外周面と接触している。
第2フランジ部223の下側の端部は、小径部221bと大径部221aとの間の段差に上側から接触している。第2フランジ部223の上側の端部における軸方向位置は、例えば、小径部221bの上側の端部における軸方向位置と同じである。筒部材としての第2フランジ部223は、穴部31aに挿入され、穴部31aの内側面を介して外歯ギア31をモータ軸J1回りに揺動可能に支持している。第2フランジ部223の外周面は、穴部31aの内周面と内接している。
第1フランジ部122と第2フランジ部223とによって出力フランジ部42を軸方向に挟むことで、柱部材220が貫通孔42aから軸方向に抜け出ることが抑制されている。本実施形態のその他の構成は、第1実施形態のその他の構成と同様にできる。
本実施形態によれば、第2フランジ部223が柱部材本体221と別体となっており、かつ、第2フランジ部223の外周面が穴部31aの内周面と接触する。そのため、柱部材220のうち穴部31aの内周面と接触する部分を構成する材料と、柱部材本体221を構成する材料とを、互いに異なる材料にすることができる。これにより、例えば、柱部材本体221を構成する材料を比較的安価な材料としつつ、第2フランジ部223を構成する材料を穴部31aの内周面との間の摩擦係数が比較的小さくなる材料とすることができる。これにより、電動アクチュエータ210の製造コストが増加することを抑制しつつ、柱部材220が摩耗することをより抑制できる。
また、柱部材本体221を構成する材料を比較的加工しやすい材料としつつ、第2フランジ部223を構成する材料を比較的強度が高い材料とすることもできる。これにより、電動アクチュエータ210の製造に要する工数および時間が増大することを抑制しつつ、柱部材220が摩耗することをより抑制できる。
本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の技術的思想の範囲内において、他の構成および方法を採用することもできる。複数の柱部材は、対向部材と外歯ギアとのうちの一方の部材から他方の部材に向かって突出していればよい。上述した実施形態では、対向部材としての出力フランジ部42を一方の部材とし、外歯ギア31を他方の部材としたが、これに限られない。複数の柱部材は、外歯ギアから対向部材に向かって突出してもよい。この場合、複数の穴部は、対向部材に設けられる。例えば、上述した第1実施形態では、複数の柱部材120は、外歯ギア31から出力フランジ部42に向かって下側に突出してもよい。この場合、出力フランジ部42には、複数の柱部材120がそれぞれ挿入される複数の穴部が設けられる。
複数の柱部材のうち一部の柱部材は、取り付けられた部材に対して柱部材の中心軸回りに回転不能に固定されてもよい。柱部材を一方の部材に対して中心軸回りに回転可能に取り付ける方法は、特に限定されない。例えば、柱部材を取り付ける部材に埋め込まれたボールベアリングの内輪に、柱部材が固定されていてもよい。
第1フランジ部と第2フランジ部との両方が、柱部材本体に取り付けられた止め輪であってもよい。止め輪の種類は、特に限定されない。第1フランジ部または第2フランジ部としての止め輪は、例えば、E形止め輪であってもよい。第1フランジ部が、穴部に挿入された筒部材であってもよい。第1フランジ部および第2フランジ部は、設けられなくてもよい。
対向部材は、出力部に設けられなくてもよい。この場合、例えば、対向部材がケースに固定され、内歯ギアがケースに固定されていなくてもよい。この場合、モータシャフトの回転は、外歯ギアを介して内歯ギアに伝達される。この場合、内歯ギアが出力部の一部であってもよい。
本発明が適用される電動アクチュエータの用途は、特に限定されない。電動アクチュエータは、運転者のシフト操作に基づいて駆動されるシフト・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置に搭載されてもよい。また、電動アクチュエータは、車両以外の機器に搭載されてもよい。なお、以上に、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
10,210…電動アクチュエータ、11…ケース、20…モータ、21…モータシャフト、21a…偏心軸部、30…減速機構、31…外歯ギア、31a…穴部、33…内歯ギア、40…出力部、42…出力フランジ部(対向部材)、42a…貫通孔、53…第3ベアリング(ベアリング)、120,220…柱部材、121,221…柱部材本体、122…第1フランジ部、123…第2フランジ部、223…第2フランジ部(筒部材)、J1…モータ軸、J2…偏心軸、J3…中心軸、Z…軸方向

Claims (6)

  1. モータ軸を中心として回転可能なモータシャフトを有するモータと、
    前記モータシャフトに連結された減速機構と、
    前記モータシャフトに固定されたベアリングと、
    を備え、
    前記モータシャフトは、前記モータ軸に対して偏心した偏心軸を中心とする偏心軸部を有し、
    前記減速機構は、
    前記偏心軸部に前記ベアリングを介して連結された外歯ギアと、
    前記外歯ギアの径方向外側を囲み、前記外歯ギアと噛み合う内歯ギアと、
    前記モータ軸の軸方向において前記外歯ギアと対向して配置された対向部材と、
    前記対向部材と前記外歯ギアとのうちの一方の部材から他方の部材に向かって突出し、前記モータ軸を囲んで配置された複数の柱部材と、
    を有し、
    前記他方の部材は、前記モータ軸を囲んで配置された複数の穴部を有し、
    前記複数の柱部材は、前記複数の穴部のそれぞれに挿入され、前記穴部の内側面を介して、前記外歯ギアを前記モータ軸回りに揺動可能に支持し、
    前記複数の柱部材の少なくとも1つは、前記一方の部材に対して、前記柱部材の中心軸回りに回転可能に取り付けられている、電動アクチュエータ。
  2. 前記複数の柱部材のそれぞれは、前記一方の部材に対して、各前記柱部材の中心軸回りに回転可能に取り付けられている、請求項1に記載の電動アクチュエータ。
  3. 前記一方の部材は、前記一方の部材を前記モータ軸の軸方向に貫通する複数の貫通孔を有し、
    前記複数の柱部材は、前記複数の貫通孔のそれぞれに通されて前記一方の部材に取り付けられ、
    前記柱部材は、
    前記貫通孔を貫通して配置され、前記貫通孔内に隙間嵌めされた柱部材本体と、
    前記柱部材本体から前記中心軸を中心とする径方向の外側に広がる第1フランジ部および第2フランジ部と、
    を有し、
    前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とは、前記一方の部材のうち前記貫通孔の周縁部を前記モータ軸の軸方向に挟んで配置されている、請求項1または2に記載の電動アクチュエータ。
  4. 前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とのうち少なくとも一方は、前記柱部材本体に取り付けられた止め輪である、請求項3に記載の電動アクチュエータ。
  5. 前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とのうち一方は、前記柱部材本体のうち前記他方の部材に向かって突出した部分に固定された筒部材であり、
    前記筒部材は、前記穴部に挿入され、前記穴部の内側面を介して前記外歯ギアを前記モータ軸回りに揺動可能に支持している、請求項3または4に記載の電動アクチュエータ。
  6. 前記モータを内部に収容するケースと、
    前記減速機構を介して前記モータシャフトの回転が伝達される出力部と、
    をさらに備え、
    前記内歯ギアは、前記ケースに固定され、
    前記出力部は、前記対向部材を有する、請求項1から5のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
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