JP2022072571A - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】電動アクチュエータにおいて、モータ軸の軸方向におけるさらなる小型化を行う。【解決手段】電動アクチュエータ１０は、モータ軸を中心として回転可能なモータシャフト４１を有する。モータ４０と、モータシャフトに連結された伝達機構５０と、モータおよび伝達機構を内部に収容するハウジング１１と、モータ軸の軸方向に延び、軸方向両側の部分がハウジングに支持された支持シャフト９０と、を備える。モータシャフトは、中空シャフトである。支持シャフトは、モータシャフトの内部に通され、かつ、モータシャフトをモータ軸回りに回転可能に支持している。【選択図】図１

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。

モータと伝達機構と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、車両の自動変速機のシフトを切り替えるシフトバイワイヤシステムの動力源として適用される回転式アクチュエータが記載されている。

特開２０１６－１０９２２６号公報

上記のような電動アクチュエータにおいては、モータ軸の軸方向におけるさらなる小型化が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みて、軸方向に小型化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伝達機構と、前記モータおよび前記伝達機構を内部に収容するハウジングと、前記モータ軸の軸方向に延び、軸方向両側の部分が前記ハウジングに支持された支持シャフトと、を備える。前記モータシャフトは、中空シャフトである。前記支持シャフトは、前記モータシャフトの内部に通され、かつ、前記モータシャフトを前記モータ軸回りに回転可能に支持している。

本発明の一つの態様によれば、電動アクチュエータを軸方向に小型化できる。

図１は、本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、本実施形態の伝達機構を示す断面図であって、図１におけるII－II断面図である。

以下の説明においては、特に断りのない限り、各図に適宜示す仮想軸であるモータ軸Ｊ１が延びる軸方向を単に「軸方向」と呼ぶ。また、特に断りのない限り、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。

各図に適宜示すＺ軸は、軸方向を示している。以下の説明においては、軸方向のうち、Ｚ軸の矢印が向く正の側（＋Ｚ側）を「上側」と呼び、Ｚ軸の矢印が向く側と逆側の負の側（－Ｚ側）を「下側」と呼ぶ。本実施形態において、上側は、「軸方向一方側」に相当し、下側は、「軸方向他方側」に相当する。

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。

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、ハウジング１１と、モータ４０と、第１ベアリング４４ａと、第２ベアリング４４ｂと、支持シャフト９０と、伝達機構５０と、出力部６０と、基板７０と、回転センサ７４と、ステータ固定部材８０と、を備える。第１ベアリング４４ａおよび第２ベアリング４４ｂは、例えば、ボールベアリングである。

ハウジング１１は、モータ４０、第１ベアリング４４ａ、第２ベアリング４４ｂ、支持シャフト９０、伝達機構５０、出力部６０、基板７０、回転センサ７４、およびステータ固定部材８０を内部に収容している。ハウジング１１は、軸方向両側にそれぞれ開口部１２ａ，１２ｂを有する第１ハウジング部材１２と、第１ハウジング部材１２の上側の開口部１２ａを塞ぐカバー１３と、第１ハウジング部材１２の下側の開口部１２ｂを塞ぐ第２ハウジング部材１４と、を有する。

第１ハウジング部材１２は、例えば、金属製である。第１ハウジング部材１２は、例えば、ダイカストによって単一の部材として成形されたダイカスト製品である。第１ハウジング部材１２を構成する材料は、例えば、アルミニウムなどである。第１ハウジング部材１２は、電動アクチュエータ１０の筐体を構成する筒状の外壁部３０と、外壁部３０の下側の端部から径方向内側に広がる底壁部３１と、底壁部３１に設けられたモータケース部３２および出力シャフト保持部３３と、底壁部３１から下側に突出する筒状壁３９と、を有する。

図示は省略するが、外壁部３０は、例えば、四角筒状である。外壁部３０は、モータケース部３２を径方向外側から囲んでいる。本実施形態においては、外壁部３０の上側の開口部が、第１ハウジング部材１２の上側の開口部１２ａである。

モータケース部３２は、外壁部３０の内部に位置する。モータケース部３２は、モータ４０を内部に収容している。モータケース部３２は、モータ４０を径方向外側から囲む筒状である。本実施形態においてモータケース部３２の内周面は、モータ軸Ｊ１を中心とし、下側に開口する円筒状である。モータケース部３２は、モータ４０を内側に保持している。より詳細には、モータケース部３２の内周面に、モータ４０の後述するステータ４３が固定されている。モータケース部３２は、周壁部３２ｂと、蓋部３２ａと、第１支持部３２ｃと、を有する。

周壁部３２ｂは、底壁部３１から上側に延びる筒状である。周壁部３２ｂの内周面は、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円筒状である。周壁部３２ｂは、後述するステータ４３の径方向外側を囲んでいる。周壁部３２ｂの外周面は、外壁部３０の内側面に繋がっている。周壁部３２ｂの一部は、例えば、外壁部３０の一部で構成されている。

蓋部３２ａは、例えば、周壁部３２ｂの上側の端部から径方向内側に広がっている。蓋部３２ａは、モータ４０の少なくとも一部を上側から覆っている。本実施形態において蓋部３２ａは、後述するモータシャフト４１、ロータ本体４２、およびステータ４３を上側から覆っている。

第１支持部３２ｃは、蓋部３２ａの径方向の中央部から下側に突出している。第１支持部３２ｃは、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円柱状である。第１支持部３２ｃは、第１支持部３２ｃの下側の面から上側に窪む嵌合穴部３２ｄを有する。つまり、第１ハウジング部材１２は、嵌合穴部３２ｄを有する。嵌合穴部３２ｄは、例えば、上側に底部を有し、下側に開口する穴である。嵌合穴部３２ｄは、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円形状の穴である。

出力シャフト保持部３３は、外壁部３０の内部に位置する。出力シャフト保持部３３は、モータケース部３２の径方向外側に位置する。出力シャフト保持部３３は、底壁部３１から上側に突出している。出力シャフト保持部３３の側面の一部は、例えば、モータケース部３２の側面の一部に繋がっている。出力シャフト保持部３３は、出力シャフト保持部３３を軸方向に貫通する孔部３３ａを有する。孔部３３ａは、例えば、出力軸Ｊ３を中心とする円形状の孔である。出力軸Ｊ３は、後述する出力シャフト６１の中心軸である。出力軸Ｊ３は、モータ軸Ｊ１と平行であり、モータ軸Ｊ１から径方向に離れて配置されている。孔部３３ａの内側には、円筒状の滑り軸受６５が嵌め合わされている。

筒状壁３９は、底壁部３１の下側の面から下側に突出している。筒状壁３９は、モータ軸Ｊ１および出力軸Ｊ３を囲む筒状である。筒状壁３９は、下側に開口している。本実施形態においては、筒状壁３９の下側の開口部が、第１ハウジング部材１２の下側の開口部１２ｂである。

本実施形態においてカバー１３は、板面が軸方向を向く板状の部材である。カバー１３は、例えば、金属製である。カバー１３は、例えば、板状の金属部材をプレス加工で成形することによって作られている。カバー１３は、例えば、複数のボルトによって第１ハウジング部材１２に固定されている。カバー１３は、例えば、基板７０を上側から覆っている。

第２ハウジング部材１４は、伝達機構５０を下側から覆っている。第２ハウジング部材１４は、例えば、金属製である。第２ハウジング部材１４は、例えば、ダイカストによって成形されている。第２ハウジング部材１４は、底壁部１４ａと、円筒部１４ｂと、フランジ部１４ｃと、嵌合筒部１４ｇと、環状凸部１４ｆと、を有する。

底壁部１４ａは、径方向に広がっている。底壁部１４ａは、モータ４０、伝達機構５０、および支持シャフト９０の下側に位置する。底壁部１４ａは、第２支持部１４ｈを有する。第２支持部１４ｈは、底壁部１４ａの径方向の中央部である。第２支持部１４ｈは、例えば、軸方向に見て、モータ軸Ｊ１を中心とする円形状である。第２支持部１４ｈは、モータシャフト４１および支持シャフト９０の下側に位置する。

第２支持部１４ｈは、第２支持部１４ｈの上側の面から下側に窪む固定穴部１４ｄを有する。つまり、第２ハウジング部材１４は、固定穴部１４ｄを有する。固定穴部１４ｄは、例えば、下側に底部を有し、上側に開口する穴である。固定穴部１４ｄは、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円形状の穴である。固定穴部１４ｄの内径は、例えば、嵌合穴部３２ｄの内径よりも小さい。

円筒部１４ｂは、底壁部１４ａの外周縁部から上側に延びている。円筒部１４ｂは、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円筒状である。円筒部１４ｂは、上側に開口している。円筒部１４ｂの内部には、後述する内歯ギア５２が嵌め合わされている。

フランジ部１４ｃは、円筒部１４ｂから径方向外側に広がっている。フランジ部１４ｃの上面は、例えば、筒状壁３９の下端面と接触している。フランジ部１４ｃは、例えば、筒状壁３９とネジで固定されている。これにより、第２ハウジング部材１４が第１ハウジング部材１２に固定されている。フランジ部１４ｃは、出力部６０と軸方向に重なる開口部１４ｅを有する。開口部１４ｅは、下側に開口している。

嵌合筒部１４ｇは、フランジ部１４ｃから上側に突出している。嵌合筒部１４ｇは、モータ軸Ｊ１および出力軸Ｊ３を囲む筒状である。嵌合筒部１４ｇは、筒状壁３９の内部に嵌め合わされている。

環状凸部１４ｆは、底壁部１４ａの上側の面のうち円筒部１４ｂよりも径方向内側の部分から上側に突出している。環状凸部１４ｆは、モータ軸Ｊ１を囲む環状である。環状凸部１４ｆは、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円環状である。環状凸部１４ｆの内径は、固定穴部１４ｄの内径よりも大きい。環状凸部１４ｆは、上側から見て、固定穴部１４ｄを囲んでいる。環状凸部１４ｆの上側の端部は、円筒部１４ｂの上側の端部よりも下側に位置する。

モータ４０の中心軸は、モータ軸Ｊ１である。モータ４０は、ロータ４０ａと、ステータ４３と、を有する。ロータ４０ａは、軸方向に延びるモータ軸Ｊ１を中心として回転可能である。ロータ４０ａは、モータシャフト４１と、ロータ本体４２と、を有する。つまり、モータ４０は、モータシャフト４１と、ロータ本体４２と、を有する。

モータシャフト４１は、軸方向に延びている。モータシャフト４１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４１は、中空シャフトである。モータシャフト４１は、例えば、モータ軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる円筒状である。モータシャフト４１は、軸方向の両側に開口している。モータシャフト４１の内径は、例えば、軸方向の全体に亘って均一である。モータシャフト４１の内周面は、例えば、軸方向の全体に亘って、モータ軸Ｊ１を中心とする円筒状である。モータシャフト４１は、本体部４１ａと、偏心軸部４１ｂと、を有する。

本体部４１ａは、ロータ本体４２が固定された部分である。本体部４１ａは、モータ軸Ｊ１を中心とする円筒状である。本体部４１ａの上側の端部は、例えば、モータシャフト４１の上側の端部である。本体部４１ａの上側の端部は、第１支持部３２ｃの下側の面のうち嵌合穴部３２ｄの周縁部の下側に対向して配置されている。本体部４１ａの上側の端部と第１支持部３２ｃの下側の端部との間には、ワッシャ９１が設けられている。つまり、ハウジング１１のうち嵌合穴部３２ｄの周縁部とモータシャフト４１との軸方向の間には、ワッシャ９１が設けられている。

ワッシャ９１は、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円環状である。ワッシャ９１は、例えば、板面が軸方向を向く板状である。ワッシャ９１は、例えば、ウェーブワッシャである。ワッシャ９１は、支持シャフト９０を囲んでいる。ワッシャ９１の下側の面は、モータシャフト４１の上側の端面に接触している。ワッシャ９１の上側の面は、第１支持部３２ｃの下側の端面における嵌合穴部３２ｄの周縁部に接触している。

本体部４１ａは、軸方向の中央部に、外径が大きくなる拡径部４１ｃを有する。拡径部４１ｃは、本体部４１ａのうち拡径部４１ｃの軸方向両側に位置する部分のそれぞれと段差を介して繋がっている。

偏心軸部４１ｂは、本体部４１ａの下側に繋がっている。偏心軸部４１ｂの下側の端部は、例えば、モータシャフト４１の下側の端部である。偏心軸部４１ｂの下側の端部は、底壁部１４ａの上側の面のうち固定穴部１４ｄの周縁部の上側に位置する。偏心軸部４１ｂの下側の端部は、固定穴部１４ｄの周縁部と隙間を介して軸方向に対向している。偏心軸部４１ｂは、モータ軸Ｊ１に対して偏心した偏心軸Ｊ２を中心とする部分である。偏心軸Ｊ２は、モータ軸Ｊ１と平行である。偏心軸部４１ｂには、第１ベアリング４４ａの内輪が嵌め合わされて固定されている。これにより、第１ベアリング４４ａは、モータシャフト４１に固定されている。

なお、本明細書において「偏心軸部が偏心軸を中心とする」とは、偏心軸部の外周面が偏心軸を中心としていればよく、偏心軸部の内周面は偏心軸を中心としてなくてもよい。本実施形態において偏心軸部４１ｂの外周面は、偏心軸Ｊ２を中心とする円筒状である。偏心軸部４１ｂの内周面は、モータ軸Ｊ１を中心とする円筒状である。

ロータ本体４２は、モータシャフト４１を囲む環状である。ロータ本体４２は、モータシャフト４１の外周面に固定されている。より詳細には、ロータ本体４２は、本体部４１ａのうち拡径部４１ｃよりも上側に位置する部分の外周面に固定されている。図示は省略するが、ロータ本体４２は、モータシャフト４１に固定されたロータコアと、ロータコアに固定されたロータマグネットと、を有する。ロータ本体４２の径方向内周縁部は、例えば、拡径部４１ｃの上端面に接触している。

ステータ４３は、ロータ４０ａの径方向外側に位置する。ステータ４３は、ロータ本体４２の径方向外側に隙間を介して配置されている。ステータ４３は、ロータ本体４２の径方向外側を囲む環状である。ステータ４３は、例えば、ステータコア４３ａと、インシュレータ４３ｂと、複数のコイル４３ｃと、を有する。各々のコイル４３ｃは、インシュレータ４３ｂを介してステータコア４３ａのティースに装着されている。

ステータコア４３ａは、ロータ本体４２を径方向外側から囲む環状である。ステータコア４３ａは、周壁部３２ｂの内部に嵌め合わされている。本実施形態においてステータコア４３ａは、周壁部３２ｂの内部に圧入により固定されている。ステータコア４３ａは、例えば、周壁部３２ｂの内部に軽圧入されている。ステータコア４３ａの上側の端部における径方向外周縁部は、周壁部３２ｂの内周面に設けられた段差に下側から接触している。ステータコア４３ａは、例えば、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。

支持シャフト９０は、モータ軸Ｊ１の軸方向に延びている。支持シャフト９０は、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円柱状である。支持シャフト９０は、モータシャフト４１の内部に通されている。支持シャフト９０は、モータシャフト４１よりも軸方向両側に突出している。支持シャフト９０の軸方向両側部分は、ハウジング１１に支持されている。なお、支持シャフト９０の軸方向両側部分とは、支持シャフト９０のうちモータシャフト４１よりも上側に突出した部分と、支持シャフト９０のうちモータシャフト４１よりも下側に突出した部分と、を含む。

本実施形態では、支持シャフト９０の上側の端部は、嵌合穴部３２ｄに隙間嵌めされて、嵌合穴部３２ｄの内周面に支持されている。つまり、ハウジング１１は、支持シャフト９０を支持する穴として嵌合穴部３２ｄを有する。これにより、第１ハウジング部材１２は、支持シャフト９０のうちモータシャフト４１よりも上側に突出した部分を支持している。支持シャフト９０の上側の端部における外周面と嵌合穴部３２ｄの内周面との径方向の隙間は、嵌合穴部３２ｄの内周面によって支持シャフト９０を支持できる程度に小さい。支持シャフト９０の上側の端部における外周面と嵌合穴部３２ｄの内周面とは、径方向に対向しており、互いに接触可能である。支持シャフト９０の外周面の一部が嵌合穴部３２ｄの内周面に接触することで、支持シャフト９０が径方向に支持される。支持シャフト９０の上側の端面は、例えば、嵌合穴部３２ｄの上側の底部と隙間を介して軸方向に対向している。

支持シャフト９０の下側の端部は、固定穴部１４ｄに固定されている。これにより、第２ハウジング部材１４は、支持シャフト９０のうちモータシャフト４１よりも下側に突出した部分を支持している。支持シャフト９０の下側の端部は、例えば、固定穴部１４ｄ内に圧入されている。支持シャフト９０の下側の端面は、例えば、固定穴部１４ｄの底部に接触している。

支持シャフト９０は、モータシャフト４１をモータ軸Ｊ１回りに回転可能に支持している。支持シャフト９０の外径は、例えば、モータシャフト４１の内径よりも僅かに小さい。本実施形態において支持シャフト９０は、モータシャフト４１の内部に隙間嵌めされている。支持シャフト９０とモータシャフト４１との径方向の隙間は、支持シャフト９０によってモータシャフト４１をモータ軸Ｊ１回りに回転可能に支持できる程度に小さい。支持シャフト９０のうちモータシャフト４１の内部に位置する部分の外周面とモータシャフト４１の内周面とは、径方向に対向しており、互いに接触可能である。モータシャフト４１の内周面の一部が支持シャフト９０の外周面に接触することで、モータシャフト４１が径方向に支持される。支持シャフト９０とモータシャフト４１との径方向の隙間には、例えば、潤滑油が設けられていてもよい。

伝達機構５０は、モータ４０の下側に位置する。伝達機構５０は、例えば、ロータ本体４２およびステータ４３の下側に位置する。伝達機構５０は、ロータ４０ａに連結されている。伝達機構５０は、例えば、モータシャフト４１の下側部分に連結されている。本実施形態において伝達機構５０は、ロータ４０ａの回転を減速して出力部６０に伝達する減速機構である。伝達機構５０は、外歯ギア５１と、内歯ギア５２と、出力ギア５３と、複数の突出部５４と、を有する。

外歯ギア５１は、偏心軸部４１ｂの偏心軸Ｊ２を中心として、偏心軸Ｊ２の径方向に広がる円環板状である。外歯ギア５１は、例えば、環状凸部１４ｆによって下側から支持されている。図２に示すように、外歯ギア５１の径方向外側面には、複数の歯部５１ａによって構成された歯車部が設けられている。外歯ギア５１は、偏心軸部４１ｂに第１ベアリング４４ａを介して連結されている。これにより、伝達機構５０は、モータシャフト４１に連結されている。より詳細には、伝達機構５０は、モータシャフト４１の下側の端部に連結されている。外歯ギア５１は、第１ベアリング４４ａ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１ベアリング４４ａは、モータシャフト４１と外歯ギア５１とを、偏心軸Ｊ２回りに相対的に回転可能に連結している。

図１に示すように、外歯ギア５１は、外歯ギア５１の上側の面から下側に窪む複数の穴部５１ｂを有する。本実施形態において穴部５１ｂは、外歯ギア５１を軸方向に貫通している。図２に示すように、複数の穴部５１ｂ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５１ｂ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５１ｂは、例えば、８つ設けられている。穴部５１ｂの軸方向に沿って見た形状は、例えば、円形状である。穴部５１ｂの内径は、突出部５４のうち穴部５１ｂに挿入された部分の外径よりも大きい。なお、穴部５１ｂは、底部を有する穴であってもよい。

内歯ギア５２は、外歯ギア５１の径方向外側を囲み、外歯ギア５１と噛み合っている。内歯ギア５２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、本実施形態において内歯ギア５２は、ハウジング１１に固定されている。内歯ギア５２は、例えば、円筒部１４ｂの内側に圧入されて固定されている。図２に示すように、内歯ギア５２の内周面には、複数の歯部５２ａを有する歯車部が設けられている。内歯ギア５２の歯車部は、外歯ギア５１の歯車部と噛み合っている。より詳細には、内歯ギア５２の歯車部は、外歯ギア５１の歯車部と周方向の一部において噛み合っている。

図１に示すように、出力ギア５３は、外歯ギア５１および内歯ギア５２の上側に配置されている。出力ギア５３は、外歯ギア５１と軸方向に対向して配置されている。出力ギア５３は、軸方向に見て外歯ギア５１と重なって配置されている。出力ギア５３は、モータシャフト４１に第２ベアリング４４ｂを介して連結されている。より詳細には、出力ギア５３は、本体部４１ａのうち拡径部４１ｃよりも下側に位置する部分に第２ベアリング４４ｂを介して連結されている。第２ベアリング４４ｂの内輪は、例えば、拡径部４１ｃの下側の端面に接触している。

出力ギア５３は、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円環状である。出力ギア５３の径方向外側面には、歯車部が設けられている。出力ギア５３の歯車部は、出力ギア５３の外周に沿って並ぶ複数の歯部を有する。出力ギア５３は、後述する駆動ギア６２と噛み合っている。

出力ギア５３は、出力ギア５３を軸方向に貫通する複数の固定孔５３ａを有する。図示は省略するが、複数の固定孔５３ａは、モータ軸Ｊ１を囲んで配置されている。より詳細には、複数の固定孔５３ａ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。固定孔５３ａは、例えば、８つ設けられている。固定孔５３ａの軸方向に沿って見た形状は、例えば、円形状である。

本実施形態において突出部５４は、軸方向に延びる円柱状の部材である。各突出部５４の上側部分は、例えば、各固定孔５３ａ内に固定されている。各突出部５４の下側部分は、固定孔５３ａよりも下側に位置する。これにより、複数の突出部５４は、出力ギア５３から外歯ギア５１に向かって軸方向に突出している。図２に示すように、複数の突出部５４は、モータ軸Ｊ１を囲んで配置されている。複数の突出部５４は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。突出部５４は、例えば、８つ設けられている。

図１に示すように、複数の突出部５４は、複数の穴部５１ｂのそれぞれに上側から挿入されている。突出部５４のうち穴部５１ｂ内に挿入された部分の外径は、穴部５１ｂの内径よりも小さい。突出部５４の外周面は、穴部５１ｂの内側面と内接している。複数の突出部５４は、穴部５１ｂの内側面を介して、外歯ギア５１をモータ軸Ｊ１回りに揺動可能に支持している。

出力部６０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６０は、モータ４０の径方向外側に配置されている。出力部６０は、出力シャフト６１と、駆動ギア６２と、滑り軸受６５と、センサマグネット６３と、を有する。

出力シャフト６１は、モータシャフト４１の軸方向に延びる筒状である。このように、出力シャフト６１がモータシャフト４１と同じ方向に延びているため、モータシャフト４１の回転を出力シャフト６１に伝達する伝達機構５０の構造を簡単化できる。出力シャフト６１は、伝達機構５０を介してモータシャフト４１に連結されている。本実施形態において出力シャフト６１は、出力軸Ｊ３を中心とする円筒状である。なお、以下の説明においては、出力シャフト６１の径方向、つまり出力軸Ｊ３を中心とする径方向を「出力径方向」と呼ぶ。

モータシャフト４１と出力シャフト６１とは、軸方向と直交する方向に互いに離れて配置されている。言い換えれば、モータシャフト４１と出力シャフト６１とは、モータシャフト４１の径方向に互いに離れて配置されている。そのため、モータシャフト４１と出力シャフト６１とが軸方向に並んで配置される場合に比べて、電動アクチュエータ１０を軸方向に小型化できる。

出力シャフト６１の下側の端部は、第２ハウジング部材１４の開口部１４ｅを通じて下側に露出している。出力シャフト６１は、下側に開口している。出力シャフト６１は、内周面に、スプライン溝を有する。出力シャフト６１は、例えば、モータシャフト４１の径方向においてロータ本体４２と重なる位置に配置されている。出力シャフト６１の下側部分には、シャフトフランジ部６１ｂが設けられている。シャフトフランジ部６１ｂは、出力径方向の外側に突出している。シャフトフランジ部６１ｂは、出力軸Ｊ３を中心とする円環状である。シャフトフランジ部６１ｂは、第２ハウジング部材１４によって下側から支持されている。

出力シャフト６１には、下側から被駆動シャフトＤＳが挿入されて連結される。より詳細には、被駆動シャフトＤＳの外周面に設けられたスプライン部が、出力シャフト６１の内周面に設けられたスプライン溝に嵌め合わされることで、出力シャフト６１と被駆動シャフトＤＳとが連結される。被駆動シャフトＤＳには、出力シャフト６１を介して電動アクチュエータ１０の駆動力が伝達される。これにより、電動アクチュエータ１０は、被駆動シャフトＤＳを出力軸Ｊ３回りに回転させる。

駆動ギア６２は、出力シャフト６１に固定されている。駆動ギア６２は、出力シャフト６１から出力ギア５３に向かって延びている。駆動ギア６２は、出力ギア５３と噛み合っている。図示は省略するが、駆動ギア６２は、例えば、軸方向に見て、略扇形形状である。出力軸Ｊ３を中心とする周方向における駆動ギア６２の寸法は、出力径方向の外側に向かうに従って大きくなっている。駆動ギア６２は、出力径方向の外端部に歯車部を有する。駆動ギア６２の歯車部は、出力軸Ｊ３を中心とする周方向に沿って並ぶ複数の歯部を有する。駆動ギア６２の歯車部は、出力ギア５３の歯車部と噛み合っている。これにより、駆動ギア６２は、伝達機構５０に接続されている。駆動ギア６２には、伝達機構５０を介してモータ４０の回転が伝達される。

センサマグネット６３は、出力シャフト６１に固定されている。センサマグネット６３は、例えば、出力シャフト６１の上端部に設けられた凹部に嵌め込まれている。センサマグネット６３は、例えば、軸方向に見て、出力軸Ｊ３を中心とする円形状である。センサマグネット６３は、回転センサ７４の下側に隙間を空けて配置されている。

モータシャフト４１がモータ軸Ｊ１回りに回転されると、偏心軸部４１ｂは、モータ軸Ｊ１を中心として周方向に公転する。偏心軸部４１ｂの公転は第１ベアリング４４ａを介して外歯ギア５１に伝達され、外歯ギア５１は、穴部５１ｂの内周面と突出部５４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５１の歯車部と内歯ギア５２の歯車部との噛み合う位置が、周方向に変化する。したがって、内歯ギア５２に、外歯ギア５１を介してモータシャフト４１の回転力が伝達される。

ここで、本実施形態では、内歯ギア５２はハウジング１１に固定されているため回転しない。そのため、内歯ギア５２に伝達される回転力の反力によって、外歯ギア５１が偏心軸Ｊ２回りに回転する。このとき外歯ギア５１の回転する向きは、モータシャフト４１の回転する向きと反対向きとなる。外歯ギア５１の偏心軸Ｊ２回りの回転は、穴部５１ｂと突出部５４とを介して、出力ギア５３に伝達される。これにより、出力ギア５３がモータ軸Ｊ１回りに回転する。出力ギア５３には、モータシャフト４１の回転が減速されて伝達される。

出力ギア５３が回転すると、出力ギア５３に噛み合う駆動ギア６２が出力軸Ｊ３回りに回転する。これにより、駆動ギア６２に固定された出力シャフト６１が出力軸Ｊ３回りに回転する。このようにして、出力シャフト６１には、伝達機構５０を介してロータ４０ａの回転が伝達される。このような伝達機構５０の構成によれば、モータシャフト４１の回転に対して、出力シャフト６１の回転を比較的大きく減速できる。そのため、出力シャフト６１の回転トルクを比較的大きくできる。したがって、電動アクチュエータ１０を小型化しつつ、電動アクチュエータ１０の出力を確保しやすい。電動アクチュエータ１０において出力シャフト６１は、例えば、１周しない範囲内で双方向に回転させられる。

基板７０は、板面が軸方向を向く板状である。基板７０の板面は、例えば、軸方向と直交する。基板７０は、モータケース部３２を挟んでモータ４０の上側に位置する。基板７０は、蓋部３２ａの上側に位置する。基板７０は、軸方向に見て、モータシャフト４１および出力シャフト６１に重なっている。図示は省略するが、基板７０の板面には、配線パターンが設けられている。基板７０には、モータ４０に供給される電力を調整可能なインバータ回路が設けられている。

回転センサ７４は、基板７０の下面に固定されている。より詳細には、回転センサ７４は、基板７０の下側の面のうちセンサマグネット６３と隙間を介して軸方向に対向する部分に固定されている。回転センサ７４は、センサマグネット６３および出力シャフト６１の上側に位置する。回転センサ７４は、センサマグネット６３の磁界を検出可能な磁気センサである。回転センサ７４は、例えば、磁気抵抗効果素子である。回転センサ７４は、センサマグネット６３の磁界を検出することでセンサマグネット６３の回転位置を検出して出力シャフト６１の回転を検出する。なお、回転センサ７４は、ホールＩＣなどのホール素子であってもよい。

ステータ固定部材８０は、モータケース部３２の内部に固定されている。ステータ固定部材８０は、固定筒部８１と、仕切部８２と、を有する。固定筒部８１は、モータ軸Ｊ１を囲む筒状である。固定筒部８１は、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円筒状である。固定筒部８１は、上側に開口している。固定筒部８１は、周壁部３２ｂの内部に嵌め合わされている。本実施形態において固定筒部８１は、周壁部３２ｂの内部に圧入により固定されている。これにより、本実施形態においてステータ固定部材８０は、周壁部３２ｂの内部に圧入により固定されている。固定筒部８１は、例えば、周壁部３２ｂの下側の端部に下側から圧入されている。固定筒部８１の上側の端部は、ステータコア４３ａの下側の面における径方向外縁部に接触している。

仕切部８２は、固定筒部８１の内周面から径方向内側に突出している。本実施形態において仕切部８２は、固定筒部８１の下側の端部における内周面から径方向内側に突出している。仕切部８２は、モータ軸Ｊ１を囲む環状である。仕切部８２は、例えば、モータ軸Ｊ１を中心とする円環状である。仕切部８２は、例えば、板面が軸方向を向く板状である。仕切部８２の板面は、例えば、軸方向と直交している。

仕切部８２は、モータ４０と伝達機構５０との軸方向の間に位置する。仕切部８２は、例えば、ステータ４３と出力ギア５３との軸方向の間、およびステータ４３と駆動ギア６２との軸方向の間に跨って配置されている。仕切部８２は、例えば、出力ギア５３と駆動ギア６２とが噛み合っている部分を上側から覆っている。

本実施形態によれば、モータシャフト４１は、中空シャフトである。支持シャフト９０は、モータシャフト４１の内部に通され、モータシャフト４１をモータ軸Ｊ１回りに回転可能に支持している。そのため、モータシャフト４１を回転可能に支持するために、ボールベアリングなどのベアリングを用いる必要がない。これにより、モータシャフト４１の軸方向両端部にベアリングによって支持される部分を設ける必要がなく、モータシャフト４１の軸方向の寸法を小型化できる。したがって、電動アクチュエータ１０を軸方向に小型化できる。

また、ボールベアリングなどの転がり軸受によってモータシャフト４１を支持する場合、モータシャフト４１の外周面に転がり軸受の内輪を圧入して、モータシャフト４１に転がり軸受を固定する作業が必要となる。そのため、モータシャフト４１を組み付ける作業の工数および時間が増大する問題があった。これに対して、本実施形態によれば、モータシャフト４１を回転可能に支持するためのベアリングを設ける必要がないため、モータシャフト４１を組み付ける作業の工数および時間を低減できる。

また、本実施形態によれば、ハウジング１１は、支持シャフト９０のうちモータシャフト４１よりも上側に突出した部分を支持する第１ハウジング部材１２と、支持シャフト９０のうちモータシャフト４１よりも下側に突出した部分を支持し、第１ハウジング部材１２に固定された第２ハウジング部材１４と、を有する。そのため、第１ハウジング部材１２と第２ハウジング部材１４とを固定することで、支持シャフト９０の軸方向両側部分を容易に支持することができる。また、支持シャフト９０を各ハウジング部材によって支持させることで、第１ハウジング部材１２と第２ハウジング部材１４とを径方向に位置合わせすることができる。これにより、第１ハウジング部材１２と第２ハウジング部材１４とを容易に精度よく配置することができる。

また、本実施形態によれば、第２ハウジング部材１４は、支持シャフト９０が固定された固定穴部１４ｄを有する。そのため、第１ハウジング部材１２と第２ハウジング部材１４とを固定する際、支持シャフト９０を第２ハウジング部材１４の固定穴部１４ｄに固定しておくことで、支持シャフト９０が脱落することを抑制できる。これにより、第１ハウジング部材１２と第２ハウジング部材１４との固定作業を容易にできる。また、本実施形態によれば、第１ハウジング部材１２は、支持シャフト９０が隙間嵌めされた嵌合穴部３２ｄを有する。そのため、第１ハウジング部材１２と第２ハウジング部材１４とを固定する際、第２ハウジング部材１４に固定された支持シャフト９０を第１ハウジング部材１２の嵌合穴部３２ｄに隙間嵌めすることで、第１ハウジング部材１２に対して支持シャフト９０を容易に支持させることができる。これにより、例えば第１ハウジング部材１２にも圧入などによって支持シャフト９０を支持させる場合に比べて、第１ハウジング部材１２と第２ハウジング部材１４との固定作業を容易にできる。

また、本実施形態によれば、ハウジング１１のうち嵌合穴部３２ｄの周縁部とモータシャフト４１との軸方向の間には、ワッシャ９１が設けられている。そのため、モータシャフト４１の上側の端部が嵌合穴部３２ｄの周縁部に直接的に接触する場合に比べて、モータシャフト４１と第１ハウジング部材１２との間における摩擦を小さくでき、モータシャフト４１が滑らかに回転しやすくできる。また、ワッシャ９１をウェーブワッシャとすることで、モータシャフト４１を上側から押さえることができる。そのため、モータシャフト４１が軸方向にずれることを抑制できる。また、モータシャフト４１がワッシャ９１によって上側から下側に向けて押されることで、第１ベアリング４４ａおよび第２ベアリング４４ｂに予圧を加えることができる。

また、本実施形態によれば、伝達機構５０は、偏心軸部４１ｂに第１ベアリング４４ａを介して連結された外歯ギア５１と、モータシャフト４１に第２ベアリング４４ｂを介して連結された出力ギア５３と、を有する。このように、モータシャフト４１に伝達機構５０を連結するために複数のベアリングを必要とする場合、ベアリングをモータシャフト４１に取り付けるためにモータシャフト４１の軸方向の寸法が大きくなりやすい。これに対して、本実施形態によれば、モータシャフト４１を回転可能に支持するためのベアリングを設ける必要がなくモータシャフト４１を軸方向に小型化できる。つまり、モータシャフト４１を軸方向に小型化できる効果は、複数のベアリングを介してモータシャフト４１に連結される伝達機構５０を備える電動アクチュエータ１０において、より有用に得られる。

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、他の構成を採用することもできる。支持シャフトは、モータ軸の軸方向に延びて中空のモータシャフトに通され、モータシャフトをモータ軸回りに回転可能に支持できるならば、どのような形状であってもよい。支持シャフトは、軸方向両側部分がハウジングに支持されているならば、ハウジングに対してどのように支持されていてもよい。支持シャフトは、ハウジングの少なくとも一部を構成する同一の単一部材によって軸方向両側部分が支持されていてもよい。支持シャフトは、ハウジングに固定された別部材を介してハウジングに支持されてもよい。

支持シャフトは、軸方向端部以外の部分がハウジングに支持されていてもよい。例えば、上述した実施形態において、モータシャフト４１よりも上側に突出した支持シャフト９０の部分のうち、支持シャフト９０の上端部よりも下側に位置する部分が第１ハウジング部材１２に支持されていてもよい。

支持シャフトの軸方向両側部分は、共にハウジングに固定されていてもよいし、共にハウジングに固定されていなくてもよい。第１ハウジング部材および第２ハウジング部材の両方は、支持シャフトが隙間嵌めされて支持シャフトを支持する嵌合穴部を有していてもよい。第１ハウジング部材および第２ハウジング部材の両方は、支持シャフトが圧入などにより固定されて支持シャフトを支持する固定穴部を有していてもよい。上述した実施形態において、第１ハウジング部材１２が固定穴部１４ｄを有し、第２ハウジング部材１４が嵌合穴部３２ｄを有してもよい。嵌合穴部および固定穴部は、それぞれハウジングの一部を貫通する貫通孔であってもよい。固定穴部には、支持シャフトがどのように固定されてもよい。固定穴部には、支持シャフトが接着剤により固定されてもよい。支持シャフトの軸方向両側部分が共にハウジングに固定されていない場合、支持シャフトは、回転可能に配置されていてもよい。

上述した実施形態では、モータシャフト４１の上端部と嵌合穴部３２ｄの周縁部との間にワッシャ９１が設けられる構成としたが、これに限られない。モータシャフト４１の下端部と、支持シャフト９０を支持する穴である固定穴部１４ｄの周縁部との間にワッシャが設けられていてもよい。この場合、モータシャフト４１の上端部と嵌合穴部３２ｄの周縁部との間には、ワッシャ９１が設けられていてもよいし、ワッシャ９１が設けられていなくてもよい。ワッシャの種類は特に限定されず、ワッシャは、スリップワッシャであってもよい。ワッシャは、モータシャフトの軸方向両端部とハウジングとの軸方向の間のいずれにも設けられていなくてもよい。

伝達機構は、モータシャフトの回転を伝達できる機構ならば、特に限定されない。伝達機構は、増速機構であってもよいし、モータシャフトの回転を変速しない機構であってもよい。伝達機構が減速機構である場合、減速機構の構造は、特に限定されない。複数の突出部は外歯ギアに設けられ、複数の穴部は出力ギアに設けられてもよい。この場合、突出部は、外歯ギアから出力ギアに向かって突出し、穴部に挿入される。突出部が出力ギアに設けられる場合、突出部と出力ギアとは、同一の単一部材の一部であってもよい。突出部が外歯ギアに設けられる場合、突出部と外歯ギアとは、同一の単一部材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…電動アクチュエータ、１１…ハウジング、１２…第１ハウジング部材、１４…第２ハウジング部材、１４ｄ…固定穴部、３２ｄ…嵌合穴部、４０…モータ、４１…モータシャフト、４１ｂ…偏心軸部、４４ａ…第１ベアリング、４４ｂ…第２ベアリング、５０…伝達機構、５１…外歯ギア、５１ｂ…穴部、５２…内歯ギア、５３…出力ギア、５４…突出部、９０…支持シャフト、９１…ワッシャ、Ｊ１…モータ軸、Ｊ２…偏心軸

Claims (5)

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伝達機構と、
   前記モータおよび前記伝達機構を内部に収容するハウジングと、
   前記モータ軸の軸方向に延び、軸方向両側の部分が前記ハウジングに支持された支持シャフトと、
   を備え、
   前記モータシャフトは、中空シャフトであり、
   前記支持シャフトは、前記モータシャフトの内部に通され、かつ、前記モータシャフトを前記モータ軸回りに回転可能に支持している、電動アクチュエータ。
2. 前記ハウジングは、
   前記支持シャフトのうち前記モータシャフトよりも軸方向一方側に突出した部分を支持する第１ハウジング部材と、
   前記第１ハウジング部材に固定され、前記支持シャフトのうち前記モータシャフトよりも軸方向他方側に突出した部分を支持する第２ハウジング部材と、
   を有する、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材とのうちの一方は、前記支持シャフトが固定された固定穴部を有し、
   前記第１ハウジング部材と前記第２ハウジング部材とのうちの他方は、前記支持シャフトが隙間嵌めされた嵌合穴部を有する、請求項２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記ハウジングは、前記支持シャフトを支持する穴を有し、
   前記ハウジングのうち前記穴の周縁部と前記モータシャフトとの軸方向の間には、ワッシャが設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
5. 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、
   前記伝達機構は、
   前記偏心軸部に第１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、
   前記モータシャフトに第２ベアリングを介して連結され、前記外歯ギアと軸方向に対向して配置された出力ギアと、
   前記出力ギアと前記外歯ギアとのうちの一方から他方に向かって突出し、前記モータ軸を囲んで配置された複数の突出部と、
   を有し、
   前記出力ギアと前記外歯ギアとのうちの他方は、前記モータ軸を囲んで配置された複数の穴部を有し、
   前記複数の突出部は、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、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。

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