JP2023165184A - 回転機器 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の高い回転機器を実現する。【解決手段】回転機器は、筐体と、モータ及び１又は複数のギアとを備える。筐体は、第１筐体と、当該第１筐体に係合する第２筐体と、を有する。モータ及び１又は複数のギアは、当該筐体に収容される。前記第２筐体の側壁部には、第１フックが設けられ、前記第１筐体の側壁部には、前記第１フックに係合する第１突出部が設けられる。前記第１の方向において、前記第１突出部に係合する前記第１フックの面と、前記第１フックに係合する前記第１突出部の面とは接触している。前記第１フック及び前記第１突出部の一方の面は他方の面に対して傾斜しており、前記第１フックの面は、前記第１筐体の側壁部に向けられている。【選択図】図５

Description

本発明は、回転機器に関する。

アクチュエータ等に用いられる回転機器として、係合する一対の筐体内に、モータやギアを収容する回転装置が知られている。例えば、ケース及びカバーの何れか一方に弾性変形可能な舌片部を形成し、他方に舌片部に係合可能な爪部を形成し、これら舌片部と爪部とがスナップフィットにより係合するモータ装置が知られている。

特開２０１６－５４０９４１号公報 特開２０１４－０２７７７３号公報

しかし、係合部を用いて筐体を組み合わせる場合、モータ等の振動により生じた反力が、係合部に加わった場合に、係合が外れやすいので、回転機器の信頼度が低下する場合がある。

一つの側面では、信頼性の高い回転機器を実現できることを目的とする。

一つの態様において、回転機器は、筐体と、モータ及び１又は複数のギアとを備える。筐体は、第１筐体と、当該第１筐体に係合する第２筐体と、を有する。モータ及び１又は複数のギアは、当該筐体に収容される。前記第２筐体の側壁部には、第１フックが設けられ、前記第１筐体の側壁部には、前記第１フックに係合する第１突出部が設けられる。前記第１の方向において、前記第１突出部に係合する前記第１フックの面と、前記第１フックに係合する前記第１突出部の面とは接触している。前記第１フック及び前記第１突出部の一方の面は他方の面に対して傾斜しており、前記第１突出部の面は、前記第１筐体の側壁部に向けられている。

一つの態様によれば、信頼性の高い回転機器を実現できる。

図１は、実施形態における回転機器の一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態における回転機器から第１筐体を取り外した平面図である。 図３は、実施形態における第１筐体の一例を説明する斜視図である。 図４は、実施形態における第２筐体の一例を説明する斜視図である。 図５は、実施形態における筐体の一例を示す断面斜視図である。 図６は、実施形態における筐体の一例を示す別の断面斜視図である。 図７は、実施形態における回転機器の第１の係合部の一例を示す断面図である。 図８は、実施形態における回転機器の第２の係合部の一例を示す断面図である。 図９は、実施形態における回転機器の第１の係合部の一例を示す拡大断面図である。

以下に、本願の開示する回転機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。各図面において、説明を分かりやすくするために、後に説明するモータ３の回転軸３１が延在する方向をＸ軸方向とし、当該回転軸３１と直交する、後に説明する出力軸５１が延在する方向をＺ軸方向とする座標系を図示する場合がある。

［実施形態］
図１は、実施形態における回転機器の一例を示す斜視図、図２は、実施形態における回転機器から第１筐体を取り外した平面図、図３は、実施形態における第１筐体の一例を説明する斜視図、図４は、実施形態における第２筐体の一例を説明する斜視図である。また、図５は、実施形態における筐体の一例を示す断面斜視図であり、図６は、実施形態における筐体の一例を示す別の断面斜視図である。図５は、図１の平面Ｓ１で切断した断面を示し、図６は、図１の平面Ｓ２で切断した断面を示す。なお、図５及び図６では、第１筐体２１と第２筐体２２とが結合した状態を示しており、図２に示す回転機器１の内部構造は図示されていない。実施形態に係る回転機器１は、例えば、車両用の空調システムなどに用いられるアクチュエータとして好適に用いることができ、風量等を制御するためのルーバーの回動動作を制御することができる。

図１及び図２に示すように、実施形態における回転機器１は、筐体２と、筐体２に収容された、モータ３及びギア群６と、を備える。図１及び図５に示すように、筐体２は、第１筐体２１と、第１筐体２１に係合する第２筐体２２とを備えている。第１筐体２１と第２筐体２２とは、Ｚ軸方向において対向する。すなわち、筐体２は、図３に示す開口部２１２を有する第１筐体２１と、図４に示す開口部２２２を有する第２筐体２２とを、Ｚ軸方向において、開口部２１２，２２２同士を対向させた状態で連結して構成される。なお、Ｚ軸方向は、第１の方向の一例である。

図２に示すように、回転機器１は、内部に、モータ３や、このモータ３からの動力を伝達する複数のギア（以下、ギア群と呼称する）６や、このギア群６に含まれる出力ギア５０の回転角を検出するセンサー７等を備える。モータ３及びギア群６は、筐体２に収容される。なお、ギア群６は、複数のギアの一例である。

ギア群６には、モータ３の回転軸３１に装着されたウォーム１０と、第１伝達ギア６１と、第２伝達ギア６２と、出力ギア５０とが含まれる。なお、ギア群６に代えて、回転機器１が、単一のギアを備えるような構成であってもよい。第１伝達ギア６１は、図２に示すように、ウォーム１０に対して、Ｙ軸方向における正方向側に位置する。

ウォーム１０の回転は、第１伝達ギア６１のヘリカルギア６１ａに伝達されるとともに、このヘリカルギア６１ａと同軸上に設けられた、ヘリカルギア６１ａよりも小径のギア６１ｂを介して第２伝達ギア６２に伝達される。そして、第２伝達ギア６２の回転は、出力ギア５０に伝達される。また、出力ギア５０には、出力軸５１が設けられている。第１伝達ギア６１及び第２伝達ギア６２の回転軸は、出力軸５１の方向（Ｚ軸方向）に延在しており、ウォーム１０の回転軸方向（Ｘ軸方向）に対して交差する方向に延在している。

こうして、モータ３の回転は、所定の減速比で減速されて、出力軸５１から外部へ出力される。そして、この出力ギア５０の回転角がセンサー７により検出される。センサー７で検出した出力ギア５０の回転角の情報は、例えば図２に示す端子群４を介して外部に送信される。また、端子群４は、例えば図２に示すＦＰＣ８を介して、モータ３と接続されてもよい。なお、各図面においては、筐体２において出力軸５１が挿通される孔部や、筐体２の詳細な内部構造の図示を省略している。

なお、センサー７が検出するのは、出力ギア５０の回転角ではなく回転数であってもよいし、回転角及び回転数の両方であってもよい。また、本実施形態では、モータ３としてＤＣモータを採用しているが、ブラシレスモータやステッピングモータであってもよい。ブラシレスモータやステッピングモータを採用する場合、回転機器１としては、センサー７は不要となっても構わない。

図３に示すように、第１筐体２１は、筐体２の天面部となる面部２１０と、この面部２１０の外周部に設けられた側壁部２１１とを有する。開口部２１２は、側壁部２１１で囲まれている。他方、第２筐体２２は、図４に示すように、筐体２の底面部となる面部２２０と、この面部２２０の外周部に設けられた側壁部２２１とを有する。開口部２２２は、側壁部２２１で囲まれている。また、開口部２１２及び２２２には、図２に示すモータ３が収容される収容部２１３及び２２３がそれぞれ形成される。なお、筐体２は、例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の弾性を有する、又は変形可能な樹脂材料で形成される。

第１筐体２１及び第２筐体２２における一側辺の両端部には、それぞれ外方へ突出する片（以下、接合片と呼称する）９３が形成されている。接合片９３には所定の固定部材として緊締具（不図示）が挿通される孔部（以下、連結孔として呼称する）９４が設けられており、接合された第１筐体２１と第２筐体２２とは、４つの連結孔９４を介して所定の緊締具により強固に連結され、一体の筐体２を構成する。

上述してきた筐体２の構成において、本実施形態では、第１筐体２１の外周部をなす側壁部２１１の角部にボス部２９が設けられ、第２筐体２２の角部に第２の貫通孔２９２が設けられている。すなわち、第１筐体２１には、たとえばボルトやビスなどの締結具を挿通可能な第１の貫通孔２９１を有する円筒状のボス部２９が面部２１０から突出して形成されている。そして、第２筐体２２には、ボス部２９が嵌合する第２の貫通孔２９２が設けられる。

ボス部２９は複数設けられており、それに応じて第２の貫通孔２９２も複数設けられている。複数のボス部２９は、それぞれ第１筐体２１の複数の角部に設けられており、複数の第２の貫通孔２９２についても、それぞれ第２筐体２２の複数の角部に設けられている。本実施形態では、第１筐体２１の面部２１０及び第２筐体２２の面部２２０は、平面視で略矩形形状をしており、それぞれ角部にボス部２９及び第２の貫通孔２９２が設けられる。なお、実施形態において、ボス部２９及び第２の貫通孔２９２は、４隅の角部のうち３カ所に形成されているが、これに限られず、４隅の角部すべてに設けられていてもよく、またその他の場所に設けられていてもよい。

また、第１筐体２１と第２筐体２２には、それぞれ互いに対応する延在部２１９，２２９が形成されている。延在部２１９、２２９は、Ｘ軸正方向側、本実施形態においては端子群４が延在する方向に突出している。これら延在部２１９，２２９同士が接合して図１に示すコネクタ部２０９が形成される。このコネクタ部２０９には、図２に示す端子群４が保持される。

また、第２筐体２２の側壁部２２１には、第１フック２４０が設けられ、第１筐体２１の側壁部２１１には、第１フック２４０に係合する第１突出部２３０が設けられる。第１フック２４０は、支持部２２４により支持される。第１突出部２３０は、第１筐体２１の側壁部２１１の外周部に一体に形成される。第１フック２４０及び支持部２２４は、第２筐体２２の側壁部２２１に一体に形成されている。実施形態において、第１突出部２３０及び第１フック２４０は、Ｘ軸正方向側、すなわち延在部２１９が延在する側の側壁部２１１及び２２１に形成される。なお、以下において、第１突出部２３０と第１フック２４０とをまとめて、第１の係合部と表記する場合がある。

また、図１に示すように、第２筐体２２には、第２フック２６０が設けられており、第１筐体２１には、第２突出部２５０が設けられている。第２フック２６０は、支持部２２５により支持される。第２突出部２５０は、第１筐体２１の側壁部２１１の外周部に一体に形成されている。第２フック２６０及び支持部２２５は、第２筐体２２の側壁部２２１に一体に形成されている。かかる第２フック２６０が、第１筐体２１の第２突出部２５０に係合する。実施形態において、第２突出部２５０及び第２フック２６０は、図３及び図４に示すように、Ｘ軸負方向側、Ｙ軸正方向側及びＹ軸負方向側の側壁部２１１及び２２１に、それぞれ形成される。なお、以下において、第２突出部２５０と第２フック２６０とをまとめて、第２の係合部と表記する場合がある。

なお、フックが第１筐体２１に形成され、突出部が第２筐体２２に形成されていてもよい。実施形態において、図１に示すように、第１筐体２１の延在部２１９には、第３フック２７０が形成され、第２筐体２２の延在部２２９には、第３突出部２８０が形成される。

また、図３に示すように、第１筐体２１の側壁部２１１のＺ軸負方向側の端部には、Ｚ軸負方向側に突出する第１対向面２１５と、Ｚ軸正方向側に位置する第２対向面２１７とが形成される。実施形態において、第１対向面２１５は、第２対向面２１７よりも内側、すなわち開口部２１２に近い位置に形成される。同様に、第２筐体２２の側壁部２２１のＺ軸正方向側の端部には、図４に示すように、Ｚ軸正方向側に突出する第４対向面２２８と、Ｚ軸負方向側に位置する第３対向面２２６とを備える。図４に示すように、第３対向面２２６は、第４対向面２２８よりも内側、すなわち開口部２２２に近い位置に形成される。なお、第１対向面２１５及び第２対向面２１７は、第１筐体の側壁部の端部の一例であり、第３対向面２２６及び第４対向面２２８は、第２筐体の側壁部の端部の一例である。

実施形態において、図５及び図６に示すように、筐体２において、第２筐体２２の第４対向面２２８は、第１筐体２１の第２対向面２１７と対向する位置に形成され、第３対向面２２６は、第１対向面２１５と対向する位置に形成される。かかる構成において、第１対向面２１５及び第２対向面２１７と、第４対向面２２８及び第３対向面２２６は係合している。

こうして、第１筐体２１と第２筐体２２を突き合わせて、図１に示す筐体２が形成される。すなわち、第２筐体２２の第１フック２４０を第１筐体２１の第１突出部２３０に係合させることで、第１筐体２１と第２筐体２２とが一体化され、前述したモータ３やギア群６などを収容する筐体２が構成される。

実施形態において、図７及び図８に示すように、第１の係合部の形状は、第２の係合部の形状と異なる。図７は、実施形態における回転機器の第１の係合部の一例を示す断面図、図８は、実施形態における回転機器の第２の係合部の一例を示す断面図である。図７は、図３の枠Ｆ１に示す部分を拡大した図であり、図８は、図４の枠Ｆ２に示す部分を拡大した図である。なお、図７においては、図１に示す平面Ｓ１に存在しない、第２筐体２２の支持部２２４を、破線にて図示している。後に説明する図９についても同様である。また、図８においては、図１に示す平面Ｓ２に存在しない第２筐体２２の第２フック２６０の支持部２２５を、破線にて図示している。

図７に示すように、第２筐体２２に形成される第１フック２４０は、傾斜面２４１を備える。傾斜面２４１は、第１筐体２１に形成される第１突出部２３０と接する。具体的には、Ｚ軸方向において、第１突出部２３０に係合する第１フック２４０の傾斜面２４１と、第１フック２４０に係合する第１突出部２３０の傾斜面２３１とは接触している。同様に、第２筐体２２に形成される第２フック２６０の傾斜面２６１は、図８に示すように、第１筐体２１に形成される第２突出部２５０の傾斜面２５１と接触する。なお、傾斜面２４１は、第１フックの面の一例であり、傾斜面２３１は、第１突出部の面の一例である。

図８に示すように、第２フック２６０の傾斜面２６１は、第１筐体２１の側壁部２１１と対向するように傾斜している。すなわち、第２突出部２５０の傾斜面２５１は、第２筐体２２の外側に向けられており、第２フック２６０の傾斜面２６１は、第２筐体２２の内側に向けられている。なお、傾斜面２５１及び２６１は、例えば、Ｘ軸方向、すなわちＺ軸方向に略直交する方向に延在していてもよい。この場合、傾斜面２５１及び２６１は、第２筐体２２の側壁部２２１に略直交する方向に向けられる。

一方、図７に示すように、第１突出部２３０の傾斜面２３１は、第１筐体２１の側壁部２１１に向けられている。また、第１フック２４０の傾斜面２４１は、傾斜面２３１と略同一の角度に傾いて形成される。すなわち、傾斜面２４１は、第２筐体２２の側壁部２２１とは反対の方向に向けられている。この場合において、第１突出部２３０の傾斜面２３１は、第１筐体２１の内側に向けられており、第１フック２４０の傾斜面２４１は、第１筐体２１の側壁部２２１よりも外側に向けられている。すなわち、実施形態における第１突出部２３０及び第１フック２４０は、いわゆる逆テーパ形状を備える。

また、第１フック２４０は、第１筐体２１の側壁部２１１に接触している。より具体的には、図９に示すように、第１フック２４０の側面２４３が、第１筐体２１の側壁部２１１と接触している。図９は、実施形態における回転機器の第１の係合部の一例を示す拡大断面図である。図９に示すように、第１フック２４０の側面２４３は、Ｚ軸方向と略同一の方向に延在する。また、第１筐体２１の側壁部２１１における、側面２４３と対向する部分も、Ｚ軸方向と略同一の方向に延在する。

筐体２において、第１筐体２１と第２筐体２２が離れる方向に外力が作用した場合、フック及び突出部に加わる反力は、フックと突出部とが接触する接触面における接線に対して垂直に作用する。例えば、図８に示す第２フック２６０及び第２突出部２５０においては、矢印Ｄ０に示す方向に作用する。この場合、第２フック２６０には、第２フック２６０を第２突出部２５０から引き離す方向Ｄ９に作用する力が加わる。

一方、第１フック２４０及び第１突出部２３０に加わる反力は、図９の矢印Ｄ１に示すように、第１突出部２３０と第１フック２４０とを引き離す方向に作用する。しかし、第１突出部２３０の傾斜面２３１は、第２筐体２２の内側に向けられており、第１フック２４０の傾斜面２４１は、第２筐体２２の外側に向けられているので、第１フック２４０が第１突出部２３０から外れることが抑制される。

具体的には、図９の矢印Ｄ１に示す応力により、第１フック２４０の側面２４３は、図９の矢印Ｄ２に示すように、第１筐体２１の側壁部２１１に押し付けられる。また、第１フック２４０には、図９の矢印Ｒ１に示す方向回転モーメントがさらに加わることで、第１フック２４０が第１筐体２１の側壁部２１１及び第１突出部２３０に押し付けられる。これにより、第１フック２４０が形成された第２筐体２２が、第１筐体２１から外れることが抑制される。

第２フック２６０において、第２突出部２５０と接触する傾斜面２６１は、図８に示すように、矢印Ｄ０に示す方向において、第１筐体２１の側壁部２１１と対向する。一方、第１フック２４０と第１突出部２３０とが係合された状態において、第１突出部２３０の傾斜面２３１と第１フック２４０の傾斜面２４１とは、図９の矢印Ｄ１に示す方向、すなわちＺ軸方向に対して傾斜した方向において対向する。

また、第１フック２４０を第１突出部２３０に取り付け、又は第１突出部２３０から取り外す場合、図９に示す第１フック２４０の先端部２４２を、第１突出部２３０の先端部２３２よりも、Ｚ軸正方向側に移動する必要がある。実施形態において、第１フック２４０を第１突出部２３０に取り付ける場合、例えば第１フック２４０を、筐体２を形成する部材（例：樹脂）の伸縮を利用し、図７の矢印の方向に引き延ばすことにより、第１フック２４０の先端部２４２を、第１突出部２３０の先端部２３２よりもＺ軸正方向側に移動させる。

以上説明したように、実施形態における回転機器１は、第１筐体２１と、第１筐体２１に係合する第２筐体２２と、を有する筐体２と、筐体２に収容された、モータ３および１又は複数のギア６と、を備える。第１筐体２１と第２筐体２２とは、第１の方向において対向しており、第２筐体２２の側壁部２２１には、第１フック２４０が設けられ、第１筐体２１の側壁部２１１には、第１フック２４０に係合する第１突出部２３０が設けられる。第１の方向において、第１突出部２３０に係合する第１フック２４０の面２４１と、第１フック２４０に係合する第１突出部２３０の面２３１とは接触している。第１フック２４０及び第１突出部２３０の一方の面は他方の面に対して傾斜しており、第１突出部２３０の面２３１は、第１筐体２１の側壁部２１１に向けられている。かかる構成によれば、第１筐体２１と第２筐体２２とが離れる方向に外力が作用したとしても、第１の係合部が有する傾斜面２４１及び傾斜面２４１に作用する反力により、第１フック２４０が第１突出部２３０から外れることが抑制されるので、ウォーム１０を備えた回転機器１の静音化を実現できる。

［変形例］
以上、本実施形態における構成について説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、逆テーパ形状のフックが、第１筐体２１に形成され、第２筐体２２に逆テーパ形状の突出部が形成されていてもよい。

また、逆テーパ形状は、モータ３の近辺等、振動等により応力が加わりやすい係合部に形成されることが好ましい。ただし、筐体２が、複数の逆テーパ形状の係合部との組み合わせを備えていてもよく、全ての係合部に逆テーパ形状が形成されていてもよい。例えば、第２フック２６０及び第２突出部２５０、又は第３フック２７０及び第３突出部２８０が、第１フック２４０及び第１突出部２３０と同様の逆テーパ形状を備えていてもよい。

また、係合部を構成するフックと突出部とのうち、いずれか一方だけが逆テーパ形状であってもよい。この場合において、例えばフックのみに逆テーパ形状が形成されると、突出部からフックに加わる応力が、図９に示す矢印Ｒ１とは反対の方向に加わることにより、フックが突出部から外れやすくなる。そこで、フックと突出部とのいずれか一方のみに逆テーパ形状を形成する場合は、突出部のみを逆テーパ形状とすることが好ましい。

以上、本発明を実施形態及び各変形例に基づき説明したが、本発明は実施形態及び各変形例に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での種々の変更が可能であることも言うまでもない。そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 回転機器、２ 筐体、３ モータ、４ 端子群、６ ギア群、７ センサー、８ ＦＰＣ、１０ ウォーム、２１ 第１筐体、２２ 第２筐体、２９ ボス部、３１ 回転軸、５０ 出力ギア、５１ 出力軸、６１ 第１伝達ギア、６１ａ ヘリカルギア、６１ｂ ギア、６２ 第２伝達ギア、９３ 接合片、９４ 連結孔、２０９ コネクタ部、２１０，２２０ 面部、２１１，２２１ 側壁部、２１２，２２２ 開口部、２１５ 第１対向面、２１７ 第２対向面、２１９，２２９ 延在部、２２６ 第３対向面、２２８ 第４対向面、２３０ 第１突出部、２４０ 第１フック、２５０ 第２突出部、２６０ 第２フック、２７０ 第３フック、２８０ 第３突出部、２３１，２４１，２５１，２６１ 傾斜面、２３２，２４２ 先端部、２４３ 側面、２９１ 第１の貫通孔、２９２ 第２の貫通孔

Claims (6)

1. 第１筐体と、当該第１筐体に係合する第２筐体と、を有する筐体と、
   前記筐体に収容された、モータおよび１又は複数のギアと、
   を備え、
   前記第１筐体と前記第２筐体とは、第１の方向において対向しており、
   前記第２筐体の側壁部には、第１フックが設けられ、
   前記第１筐体の側壁部には、前記第１フックに係合する第１突出部が設けられ、
   前記第１の方向において、前記第１突出部に係合する前記第１フックの面と、前記第１フックに係合する前記第１突出部の面とは接触しており、
   第１フック及び前記第１突出部の一方の面は他方の面に対して傾斜しており、
   前記第１突出部の面は、前記第１筐体の側壁部に向けられている、
   回転機器。
2. 前記第１突出部の面は、前記第２筐体の内側に向けられており、
   前記第１フックの面は傾斜しており、前記第２筐体の外側に向けられている、請求項１に記載の回転機器。
3. 前記第１突出部は、前記第１筐体の側壁部に設けられている、請求項１又は２に記載の回転機器。
4. 前記第２筐体には、第２フックが設けられており、
   前記第１筐体には、第２突出部が設けられている、
   請求項１乃至３のいずれか１つに記載の回転機器。
5. 前記第１筐体の側壁部の端部と前記第２筐体の側壁部の端部は係合している、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の回転機器。
6. 前記第１フックは、前記第１筐体の側壁部に接触している、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の回転機器。

Images