JP4002800B2 - 小型モータ式電動アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車における座席の姿勢制御を行いうるようにした、電動椅子等に使用して好適な小型モータ式電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型モータ式電動アクチュエータは、永久磁石を内蔵した直流式の小型モータ単体と、ウオーム歯車装置等の減速機構を組み合わせて構成されている。
【０００３】
各種の機能部品を組み合わせて構成されるアクチュエータは、部品点数が多く、アクチュエータ全体の体積が大きくなるため、モータと減速機構を一体的に組み付けたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
小型化のために、直流式の小型モータにおけるモータ軸に、直接ウオームを刻設し、モータ本体とウオーム減速機を一体構成した電動アクチュエータもあるが、軸受を、駆動体の負荷抵抗によってウオームに生じるスラストに対応しうる構造としなければならず、またウオームの両端に、負荷抵抗に応じてラジアル方向の力が働くため、ウオームの噛合部の両側部において、モータ軸には、ラジアル軸受を設ける必要がある。
【０００５】
そのため従来、モータ軸の両端にスラスト軸受を設けているが、モータ軸におけるウオーム側の軸端を、スラストラジアル軸受としなければならないため、ウオーム側の軸端部の構造が複雑となり、アクチュエータの組立が面倒になっている。
【０００６】
例えば、従来の電動アクチュエータのモータ軸におけるウォーム側軸端部は、ボールと当接させた玉軸受によって、スラスト力を支承しているが、この部分には、ラジアル方向の大きな力が作用するので、ラジアル軸受も必要であり、そのため、モータ軸端部の構造が複雑になっている。
【０００７】
このように、減速機構部における軸受の複雑さと、モータ軸の組付の困難さのために、従来、モータ本体部の組立は面倒なものとなっている。
【０００８】
本発明は、小型モータとウオーム減速機構を一体構造とするとともに、モータ軸の軸受構造を簡潔なものとすることにより、組み立てやすくて、コンパクトな電動アクチュエータを提供するとともに、その軸受構造に関連させて、モータ軸の回転量を符号化する電子回路を内蔵させて、単一機能部品として完結した電動アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) 有底筒状のケーシングに収容された小型モータにおける該ケーシングの開口側の外側においてウオームを備えるモータ軸と、ケーシングの開口部と連結した減速機構部のハウジングへ回転自在に枢支し、かつ前記モータ軸のウオームと噛合するウオームホイールを備え、前記モータ軸の一端を、ウオームとウオームホイールの噛合部の両側において、減速機構部のハウジングにラジアル軸受で枢支するとともに、前記モータ軸の他端を、モータのケーシングの底部に回転自在に軸受した小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
前記モータのケーシングの底部において、モータ軸を回転自在に軸受する軸受を、モータ軸の軸線両スラスト方向にスラスト軸受するとともに、回転方向にも回転自在に軸受するスラストラジアルボールベアリングとし、かつ前記スラストラジアルボールベアリングにおけるインナーレースを、前記モータ軸の軸端部に固着し、アウターレースを、ケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、ケースの外側から抜去不可能に嵌合する。
【００１０】
(２) 上記(１)項において、インナーレースが、モータ軸の軸端部に設けた縮径軸に軸孔を嵌合すると共に、縮径軸の先端に設けた雄ねじに雌ねじを螺合して、モータ軸の軸端部に固着されている。
【００１１】
(３) 上記(１)または(２)項において、アウターレースが、凹入孔の周壁に外向きに突出させたカシメ止め片により、挿着後脱出不可能に凹入孔に嵌合されている。
【００１２】
(４) 上記(１)または(２)項において、アウターレースが、凹入孔の内周に設けた雌ねじに、外周に雄ねじを刻設した蓋体を外側から螺合して、挿着後脱出不可能に凹入孔に嵌合されている。
【００１３】
(５) 有底筒状のケーシングに収容された小型モータにおける該ケーシングの開口側の外側においてウオームを備えるモータ軸と、ケーシングの開口部と連結した減速機構部のハウジングへ回転自在に枢支し、かつ前記モータ軸のウオームと噛合するウオームホイールを備え、前記モータ軸の一端を、ウオームとウオームホイールの噛合部の両側において、減速機構部のハウジングにラジアル軸受で枢支するとともに、前記モータ軸の他端を、モータのケーシングの底部に回転自在に軸受した小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
前記モータのケーシングの底部において、モータ軸を回転自在に軸受する軸受を、モータ軸の軸線両スラスト方向にスラスト軸受するとともに、回転方向にも回転自在に軸受するスラストラジアルボールベアリングとし、かつ前記当該スラストラジアルボールベアリングにおけるインナーレースを、前記モータ軸の軸端部に固着し、アウターレースを、ケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、ケースの外側から抜去不可能に嵌合し、さらに、前記減速機構部のハウジングとモータケーシングの間を挿通するモータ軸に、ハウジング側において最もモータ寄りのモータ軸孔内において、モータ軸の回転量を符号化するための回転板を設けるとともに、その回転板の回転を非接触に電気的に検出するための回転検出器を備えた電子回路基板を、減速機構部のハウジングに設けてある。
【００１４】
(６) 上記(５)項において、回転板と回転検出器が、磁気式無接触回転検出センサである。
【００１５】
(７) 上記(５)項において、回転板と回転検出器が、光学式無接触回転検出センサである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明の一実施形態を示す図で、以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る上下方向を向く小型モータ式電動アクチュエータ(１)を、小型モータ(２)のモータ軸(３)の中央に沿って要部を破断した正面図である。
【００１８】
図２は、図１におけるII−II線縦断側面で、モータ軸(３)の上端部に刻設したウオーム(４)と噛合しているウォームホイール(５)の軸線中央と、ウォームホイール(５)の軸孔(６)にスプライン結合している枢軸(７)に設けた減速用中間歯車(８)を介して減速駆動させられる大径の出力歯車(９)の軸線中央を、要部を破断した図である。
【００１９】
図３は、図１におけるIII−III線横断面図で、ウオーム(４)とウォームホイール(５)の噛合部の中央の横断面を示している。
【００２０】
図４は、図１におけるIV−IV線横断面図である。
【００２１】
小型モータ(２)の有底筒状のケーシング(10)の中には、永久磁石(11)と、その永久磁石(11)に対峙する鉄心(13)にコイル(14)を巻回してモータ軸(３)に固設された回転子(12)と、ケーシング(10)の開口部(15)側においてモータ軸(３)に固着された整流子(16)と、整流子(16)の軸線と直交して摺動接触する１対のブラシ(17)とを設けてある。
【００２２】
ケーシング(10)の開口部(15)の端部には、外向きに折曲した取付け耳片(18)が設けられ、該耳片(18)は、前記ウォームホイール(５)、中間歯車(８)を備えた枢軸(７)、及び中間歯車(８)と噛合する出力歯車(９)を、それぞれ収容する減速機構部(19)のハウジング(20)の下面(21)に、止めねじ(22)により止着されている。
【００２３】
モータ軸(３)は、回転子(12)部分の直径と同一径のままで、開口部(15)より上方に延出し、ハウジング(20)の下面から上方に向けて、モータ軸(３)の周面(3a)がウォームホイール(５)の歯面に接するように、ハウジング(20)に設けた軸孔(23)に挿通されている。
【００２４】
モータ軸(３)における、ウォームホイール(５)の外周の歯面に接する個所には、ウォーム(４)が刻設され、このウォーム(４)の軸線方向の上端(4a)より先に、モータ軸(３)の軸端(3b)が延出している。
【００２５】
ハウジング(20)の軸孔(23)は、モータ軸(３)の軸端(3b)より上方に長く延びている。
モータ軸(３)の上方の軸端(3b)は、リング状のメタル軸受(24)により、ラジアル軸受されている。
【００２６】
軸孔(23)は、メタル軸受(24)が嵌合されている軸孔(23a)の下端に、拡径軸孔(23b)を連設してなり、拡径軸孔(23b)は、ウォーム(４)の下端より少し下がったところで、ハウジング(20)の下面から上方に延びる、さらに拡径された軸孔(23c)に連なっている。
【００２７】
ウォーム(４)周辺の拡径軸孔(23b)と、その拡径軸孔(23b)より大径の拡径軸孔(23c)とにより形成される段部(25)の上側には、リング状メタル軸受(26)が設けられている。
【００２８】
メタル軸受(26)の外径は、その下方の拡径軸孔(23c)の径よりは小さく、かつ上方の拡径軸孔(23b)よりは大であり、しかも前記メタル軸受(24)の外径より大となっている。
【００２９】
メタル軸受(24)の内径は、モータ軸(３)の先端(3b)を、下方の径より若干小径としてモータ軸(３)に嵌め込まれ、このメタル軸受(24)の外径は、拡径軸孔(23b)より小であり、その拡径軸孔(23b)の下端には、メタル軸受(26)が嵌合される軸孔(23d)が設けられている。メタル軸受(26)は、モータ軸(３)の中間部をラジアル軸受している。
【００３０】
モータ軸(３)の先端のメタル軸受(24)と、中間部のメタル軸受(26)は、ウォーム(４)とウォームホイール(５)の噛合部から、モータ軸(３)の軸線方向にほぼ等距離にある。
【００３１】
また、先端のメタル軸受(24)の肉厚は、中間のメタル軸受(26)に比して薄くなっている。
【００３２】
このように、先端側のメタル軸受(24)の外径を、中間部のメタル軸受(26)より小としてあるため、組立時に、先端のメタル軸受(24)を、軸孔(23)へ容易に挿通することができる。
【００３３】
上記モータ軸(３)におけるラジアル軸受された上方の先端部と反対側の端部は、前記小型モータ(２)における有底筒状ケーシング(10)の底面部(27)に、スラスト軸受されている。
【００３４】
ケーシング(10)の底面部(27)の中央には、底面板(28)を内向きに突出させることにより、外側から内側に向かって凹む凹入孔(29)を形成してある。
【００３５】
凹入孔(29)の孔底(30)には、凹入孔(29)の孔径より若干小く、モータ軸(３)の外径より少し大きい、モータ軸(３)の貫通孔(31)が設けられている。
【００３６】
凹入孔(29)には、スラストラジアルボールベアリング(32)が、モータ軸(３)と軸線を整合して、アウターレース(33)の外周を嵌合させて設けてある。
【００３７】
凹入孔(29)の周壁の外端には、複数のカシメ片(28a)が、底面板(28)を切り起して形成されており、カシメ片(28a)は、スラストラジアルボールベアリング(32)を凹入孔(29)に挿入した後、アウターレース(33)の下方外端において内側に折曲され、アウターレース(33)を挿着後脱出不可能に嵌合されている。
【００３８】
スラストラジアルボールベアリング(32)におけるインナーレース(34)の内孔(35)には、モータ軸(３)の下端に設けた縮径軸(36)が挿通され、かつ縮径軸(36)の下端に設けた雄ねじ(37)には、雌ねじ(38)が下方から螺合され、インナーレース(34)とモータ軸(３)の下端は、軸線方向に移動不可能に固着されている。
【００３９】
スラストラジアルボールベアリング(32)は、アウターレース(33)とインナーレース(34)を、軸線両方向（上下方向）すなわち、両スラスト方向には移動不可能に、回転方向には、回転自在に軸支するもので、これにより、モータ軸(３)は、回転自在に、かつ軸線方向に移動不可能に軸受されることになる。
【００４０】
スラストラジアルボールベアリング(32)を嵌合した凹入孔(29)には、開口部を塞ぐキャップ(39)が、カシメ片(28)を切り起こした抜き孔(40)に、キャップ(39)に突設した係合片(41)を係止させて設けてある。
【００４１】
モータ軸(３)の回転によって減速回転させられるウォームホイール(５)は、その軸孔(６)にスプライン結合している枢軸(７)に設けた中間歯車(８)を介して、出力歯車(９)を減速回転させるようになっている。
【００４２】
出力歯車(９)は、ハウジング(20)の表面板(20a)に設けた内向き突起(42)と、裏面板(20b)に設けた凹み(43)に、当該出力歯車(９)の軸孔(44)の周辺の表面に設けた凹み(45)と、裏面に設けた突起(46)を、それぞれ表裏を対応させて嵌合して、ハウジング(20)に枢着されている。
【００４３】
出力歯車(９)の軸孔(44)は、被駆動機構に連結する連結部材が回転不可能に結合しうるように、非円型をなしている。
ハウジング(20)は、上記各歯車を装着した後、表面板(20a)と裏面板(20b)が、止めねじ(47)により固着されている。
【００４４】
モータ軸(３)には、大径の軸孔(23c)の部分において、モータ軸(３)の回転量を符号化するための回転板(48)を設けてある。
図４に示すごとく、回転板(48)の側方におけるハウジング(20)の適所には、その回転板(48)の回転を電気的に検出するための回転検出器(49)を備える電子回路基板(50)が設けられている。
【００４５】
電子回路基板(50)は、モータ軸(３)の正逆両方向の回転量を積算して、その値をディジタル信号に符号化する符号化手段を構成している。
【００４６】
なお、電子回路基板(50)は、回転検出器(49)の回転検出信号のみを検出することもある。
【００４７】
回転板(48)と回転検出器が(49)が、磁気式無接触回転検出センサによて構成される場合には、回転板(48)の周面に、回転方向に磁極を向けて帯磁された磁性体を設けるとともに、回転検出器(49)をホール素子とし、そのホール素子を回転板(48)の周面に近接させて設けてある。
【００４８】
また、回転板(48)と回転検出器(49)が、光学式無接触回転検出センサによって構成される場合には、回転板(48)の周面に、光が通過するスリット、もしくは光を反射または吸収する白黒模様を設け、回転検出器(49)をフォトカプラとして、そのフォトカプラを回転板(48)の周面に近接して設けてある。
【００４９】
電子回路基板(50)によって、モータ軸(３)の正逆両方向の回転量積算し、その値をディジタル信号に符号化する符号化手段が、符号化されたディジタル信号を記憶するメモリに、不揮発メモリを備えることにより、その符号化手段は、モータ軸(３)の正逆の回転量を、計測開始から常に絶対量として計測するアブソリュート型回転量符号化手段として働く。
【００５０】
同様に、電子回路基板(50)による符号化手段が、電池によて記憶内容が保持されるメモリを備えていることにより、この符号化手段は、モータ軸(３)の正逆の回転量を、計測開始から常に絶対量として計測するアブソリュート型回転量符号化手段として働く。
【００５１】
図５と図６は、モータのケーシング(10)の底部(27)へ、スラストラジアルボールベアリング(32)のアウターレース(33)を固着する別の実施形態を示すものである。
【００５２】
底部(27)に設けた凹入孔(29)の開口部には、雌ねじ(51)を刻設してあり、この雌ねじ(51)に、雄ねじ(53)を外周に刻設した蓋体(52)を螺着して、アウターレス(33)を、凹入孔(32)の孔底(30)と蓋体(52)とで挟み付け、凹入孔(32)に挿着後脱出不可能に固着している。
図６は。図５の底面図であり、蓋体(52)の外側には、蓋体(52)をねじ込むためのドライバーを継合する複数の穴(54)が設けられている。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、小型モータとウオーム減速機構を一体構造として、電動アクチュエータを単一機能部品にする場合に、双方の機能部を結合するモータ軸の軸受部分を、互いの機構間で干渉することなく、簡素な構造で構成できるので、アクチュエータとしての組立てを容易とするとともに、構造がコンパクトになり、かつ動作の安定性が増すとともに、小型で高精度で丈夫で、かつ安価に提供されているスラストラジアルボールベアリングを用いることにより、動作音が静粛で動作が安定し、かつ堅牢な電動アクチュエータを安価に提供することができる。また、組み立てに際して、スラストラジアルボールベアリングを、モータのケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、予め組みつけておくことができるとともに、その組み付け作業がケースの外側で行われるので、作業性を高めることが出来る。
【００５４】
請求項２に記載の発明によれば、インナーレースとモータ軸をねじ止めすることにより、その雌ねじを外すことにより、ウオームとウオームホイールを歯合したまま、モータのケーシングを減速機構のハウジングから外すことができるとともに、その雌ねじの螺合時 期を自在にして、電動アクチュエータの組立て、分解の自在性を高めることができる。
【００５５】
請求項３に記載の発明によれば、組み立てに際して、スラストラジアルボールベアリングを、モータのケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、予め組み付けておくことができるとともに、その組み付け作業がケースの外側で行われるので、その作業性を高めることができるとともに、カシメの作業時間は短く、かつ自働取り付け作業に適している。
【００５６】
請求項４に記載の発明によれば、組み立てに際して、スラストラジアルボールベアリングを、モータのケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、予め組みつけておくことができるとともに、その組み付け作業がケースの外側で行われるので、その作業性を高めることが出来るとともに、組み立て後、アウターレースを押圧している蓋体の雄ねじを外すことにより、分解作業を容易にすることができる。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、モーター軸を挿通する減速機構部の軸孔における、ハウジング側において最もモータ寄りのモータ軸孔は、モータ軸や中間のスラスト軸受を挿通するための余裕を取った、特に内径に精度を求めないバカ孔でなるため、そのバカ孔の中に回転板を設けることは、アクチュエータの加工精度に影響を与えることなく、またモータ軸に回転板を設けたことが、アクチュエータの動作の負担や組み立て、分解の邪魔にならない。
【００５８】
請求項５〜７に記載の発明によれば、回転板と回転検出器が非接触であるため、モータ部の組み立てや分解作業を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る小型モータ式電動アクチュエータを、小型モータのモータ軸中央に沿って要部を破断した、要部破断正面図である。
【図２】 図１におけるII−II線縦断側面である。
【図３】 図１におけるIII−III線横断平面図である。
【図４】 図１におけるIV−IV線横断平面図である。
【図５】 スラストラジアルボールベアリングを底面部に固着する別の実施形態を示す要部の破断図である。
【図６】 図５の底面図である。
【符号の説明】
(１)電動アクチュエータ
(２)小型モータ
(３)モータ軸
(3a)周面
(3b)軸端
(４)ウオーム
(4a)上端
(５)ウォームホイール
(６)軸孔
(７)軸
(８)間歯車
(９)出力歯車
(10)ケーシング
(11)永久磁石
(12)回転子
(13)鉄心
(14)コイル
(15)開口部
(16)整流子
(17)ブラシ
(18)取付け耳片
(19)減速機構部
(20)ハウジング
(20a)表面板
(20b)裏面板
(21)下面
(22)止めねじ
(23)(23a)(23b)(23c)拡径軸孔
(23d)軸孔
(24)メタル軸受
(25)段部
(26)メタル軸受
(27)底面部
(28)底面板
(29)凹入孔
(30)孔底
(31)貫通孔
(32)スラストラジアルボールベアリング
(33)アウターレース
(34)カシメ片
(35)内孔
(36)縮径軸
(37)雄ねじ
(38)雌ねじ
(39)キャップ
(40)抜き孔
(41)係合片
(42)内向き突起
(43)凹み
(44)軸孔
(45)凹み
(46)突起
(47)止めねじ
(48)回転板
(49)回転検出器
(50)電子回路基板
(51)雌ねじ
(52)蓋体
(53)雄ねじ
(54)穴
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車における座席の姿勢制御を行いうるようにした、電動椅子等に使用して好適な小型モータ式電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型モータ式電動アクチュエータは、永久磁石を内蔵した直流式の小型モータ単体と、ウオーム歯車装置等の減速機構を組み合わせて構成されている。
【０００３】
各種の機能部品を組み合わせて構成されるアクチュエータは、部品点数が多く、アクチュエータ全体の体積が大きくなるため、モータと減速機構を一体的に組み付けたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
小型化のために、直流式の小型モータにおけるモータ軸に、直接ウオームを刻設し、モータ本体とウオーム減速機を一体構成した電動アクチュエータもあるが、軸受を、駆動体の負荷抵抗によってウオームに生じるスラストに対応しうる構造としなければならず、またウオームの両端に、負荷抵抗に応じてラジアル方向の力が働くため、ウオームの噛合部の両側部において、モータ軸には、ラジアル軸受を設ける必要がある。
【０００５】
そのため従来、モータ軸の両端にスラスト軸受を設けているが、モータ軸におけるウオーム側の軸端を、スラストラジアル軸受としなければならないため、ウオーム側の軸端部の構造が複雑となり、アクチュエータの組立が面倒になっている。
【０００６】
例えば、従来の電動アクチュエータのモータ軸におけるウォーム側軸端部は、ボールと当接させた玉軸受によって、スラスト力を支承しているが、この部分には、ラジアル方向の大きな力が作用するので、ラジアル軸受も必要であり、そのため、モータ軸端部の構造が複雑になっている。
【０００７】
このように、減速機構部における軸受の複雑さと、モータ軸の組付の困難さのために、従来、モータ本体部の組立は面倒なものとなっている。
【０００８】
本発明は、小型モータとウオーム減速機構を一体構造とするとともに、モータ軸の軸受構造を簡潔なものとすることにより、組み立てやすくて、コンパクトな電動アクチュエータを提供するとともに、その軸受構造に関連させて、モータ軸の回転量を符号化する電子回路を内蔵させて、単一機能部品として完結した電動アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
(１) 有底筒状のケーシングに収容された小型モータにおける該ケーシングの開口側の外側においてウオームを備えるモータ軸と、ケーシングの開口部と連結した減速機構部のハウジングへ回転自在に枢支し、かつ前記モータ軸のウオームと噛合するウオームホイールを備え、前記モータ軸の一端を、ウオームとウオームホイールの噛合部の両側において、減速機構部のハウジングにラジアル軸受で枢支するとともに、前記モータ軸の他端を、モータのケーシングの底部に回転自在に軸受した小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
前記モータのケーシングの底部において、モータ軸を回転自在に軸受する軸受を、モータ軸の軸線両スラスト方向にスラスト軸受するとともに、回転方向にも回転自在に軸受するスラストラジアルボールベアリングとし、かつ前記スラストラジアルボールベアリングにおけるインナーレースを、前記モータ軸の軸端部に固着し、アウターレースを、ケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、ケースの外側から抜去不可能に嵌合する。
【００１０】
(２) 上記(１)項において、インナーレースが、モータ軸の軸端部に設けた縮径軸に軸孔を嵌合すると共に、縮径軸の先端に設けた雄ねじに雌ねじを螺合して、モータ軸の軸端部に固着されている。
【００１１】
(３) 上記(１)または(２)項において、アウターレースが、凹入孔の周壁に外向きに突出させたカシメ止め片により、挿着後脱出不可能に凹入孔に嵌合されている。
【００１２】
(４) 上記(１)または(２)項において、アウターレースが、凹入孔の内周に設けた雌ねじに、外周に雄ねじを刻設した蓋体を外側から螺合して、挿着後脱出不可能に凹入孔に嵌合されている。
【００１３】
(５) 有底筒状のケーシングに収容された小型モータにおける該ケーシングの開口側の外側においてウオームを備えるモータ軸と、ケーシングの開口部と連結した減速機構部のハウジングへ回転自在に枢支し、かつ前記モータ軸のウオームと噛合するウオームホイールを備え、前記モータ軸の一端を、ウオームとウオームホイールの噛合部の両側において、減速機構部のハウジングにラジアル軸受で枢支するとともに、前記モータ軸の他端を、モータのケーシングの底部に回転自在に軸受した小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
前記モータのケーシングの底部において、モータ軸を回転自在に軸受する軸受を、モータ軸の軸線両スラスト方向にスラスト軸受するとともに、回転方向にも回転自在に軸受するスラストラジアルボールベアリングとし、かつ前記当該スラストラジアルボールベアリングにおけるインナーレースを、前記モータ軸の軸端部に固着し、アウターレースを、ケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、ケースの外側から抜去不可能に嵌合し、さらに、前記減速機構部のハウジングとモータケーシングの間を挿通するモータ軸に、ハウジング側において最もモータ寄りのモータ軸孔内において、モータ軸の回転量を符号化するための回転板を設けるとともに、その回転板の回転を非接触に電気的に検出するための回転検出器を備えた電子回路基板を、減速機構部のハウジングに設けてある。
【００１４】
(６) 上記(５)項において、回転板と回転検出器が、磁気式無接触回転検出センサである。
【００１５】
(７) 上記(５)項において、回転板と回転検出器が、光学式無接触回転検出センサである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明の一実施形態を示す図で、以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る上下方向を向く小型モータ式電動アクチュエータ(１)を、小型モータ(２)のモータ軸(３)の中央に沿って要部を破断した正面図である。
【００１８】
図２は、図１におけるII−II線縦断側面で、モータ軸(３)の上端部に刻設したウオーム(４)と噛合しているウォームホイール(５)の軸線中央と、ウォームホイール(５)の軸孔(６)にスプライン結合している枢軸(７)に設けた減速用中間歯車(８)を介して減速駆動させられる大径の出力歯車(９)の軸線中央を、要部を破断した図である。
【００１９】
図３は、図１におけるIII−III線横断面図で、ウオーム(４)とウォームホイール(５)の噛合部の中央の横断面を示している。
【００２０】
図４は、図１におけるIV−IV線横断面図である。
【００２１】
小型モータ(２)の有底筒状のケーシング(10)の中には、永久磁石(11)と、その永久磁石(11)に対峙する鉄心(13)にコイル(14)を巻回してモータ軸(３)に固設された回転子(12)と、ケーシング(10)の開口部(15)側においてモータ軸(３)に固着された整流子(16)と、整流子(16)の軸線と直交して摺動接触する１対のブラシ(17)とを設けてある。
【００２２】
ケーシング(10)の開口部(15)の端部には、外向きに折曲した取付け耳片(18)が設けられ、該耳片(18)は、前記ウォームホイール(５)、中間歯車(８)を備えた枢軸(７)、及び中間歯車(８)と噛合する出力歯車(９)を、それぞれ収容する減速機構部(19)のハウジング(20)の下面(21)に、止めねじ(22)により止着されている。
【００２３】
モータ軸(３)は、回転子(12)部分の直径と同一径のままで、開口部(15)より上方に延出し、ハウジング(20)の下面から上方に向けて、モータ軸(３)の周面(3a)がウォームホイール(５)の歯面に接するように、ハウジング(20)に設けた軸孔(23)に挿通されている。
【００２４】
モータ軸(３)における、ウォームホイール(５)の外周の歯面に接する個所には、ウォーム(４)が刻設され、このウォーム(４)の軸線方向の上端(4a)より先に、モータ軸(３)の軸端(3b)が延出している。
【００２５】
ハウジング(20)の軸孔(23)は、モータ軸(３)の軸端(3b)より上方に長く延びている。
モータ軸(３)の上方の軸端(3b)は、リング状のメタル軸受(24)により、ラジアル軸受されている。
【００２６】
軸孔(23)は、メタル軸受(24)が嵌合されている軸孔(23a)の下端に、拡径軸孔(23b)を連設してなり、拡径軸孔(23b)は、ウォーム(４)の下端より少し下がったところで、ハウジング(20)の下面から上方に延びる、さらに拡径された軸孔(23c)に連なっている。
【００２７】
ウォーム(４)周辺の拡径軸孔(23b)と、その拡径軸孔(23b)より大径の拡径軸孔(23c)とにより形成される段部(25)の上側には、リング状メタル軸受(26)が設けられている。
【００２８】
メタル軸受(26)の外径は、その下方の拡径軸孔(23c)の径よりは小さく、かつ上方の拡径軸孔(23b)よりは大であり、しかも前記メタル軸受(24)の外径より大となっている。
【００２９】
メタル軸受(24)の内径は、モータ軸(３)の先端(3b)を、下方の径より若干小径としてモータ軸(３)に嵌め込まれ、このメタル軸受(24)の外径は、拡径軸孔(23b)より小であり、その拡径軸孔(23b)の下端には、メタル軸受(26)が嵌合される軸孔(23d)が設けられている。メタル軸受(26)は、モータ軸(３)の中間部をラジアル軸受している。
【００３０】
モータ軸(３)の先端のメタル軸受(24)と、中間部のメタル軸受(26)は、ウォーム(４)とウォームホイール(５)の噛合部から、モータ軸(３)の軸線方向にほぼ等距離にある。
【００３１】
また、先端のメタル軸受(24)の肉厚は、中間のメタル軸受(26)に比して薄くなっている。
【００３２】
このように、先端側のメタル軸受(24)の外径を、中間部のメタル軸受(26)より小としてあるため、組立時に、先端のメタル軸受(24)を、軸孔(23)へ容易に挿通することができる。
【００３３】
上記モータ軸(３)におけるラジアル軸受された上方の先端部と反対側の端部は、前記小型モータ(２)における有底筒状ケーシング(10)の底面部(27)に、スラスト軸受されている。
【００３４】
ケーシング(10)の底面部(27)の中央には、底面板(28)を内向きに突出させることにより、外側から内側に向かって凹む凹入孔(29)を形成してある。
【００３５】
凹入孔(29)の孔底(30)には、凹入孔(29)の孔径より若干小く、モータ軸(３)の外径より少し大きい、モータ軸(３)の貫通孔(31)が設けられている。
【００３６】
凹入孔(29)には、スラストラジアルボールベアリング(32)が、モータ軸(３)と軸線を整合して、アウターレース(33)の外周を嵌合させて設けてある。
【００３７】
凹入孔(29)の周壁の外端には、複数のカシメ片(28a)が、底面板(28)を切り起して形成されており、カシメ片(28a)は、スラストラジアルボールベアリング(32)を凹入孔(29)に挿入した後、アウターレース(33)の下方外端において内側に折曲され、アウターレース(33)を挿着後脱出不可能に嵌合されている。
【００３８】
スラストラジアルボールベアリング(32)におけるインナーレース(34)の内孔(35)には、モータ軸(３)の下端に設けた縮径軸(36)が挿通され、かつ縮径軸(36)の下端に設けた雄ねじ(37)には、雌ねじ(38)が下方から螺合され、インナーレース(34)とモータ軸(３)の下端は、軸線方向に移動不可能に固着されている。
【００３９】
スラストラジアルボールベアリング(32)は、アウターレース(33)とインナーレース(34)を、軸線両方向（上下方向）すなわち、両スラスト方向には移動不可能に、回転方向には、回転自在に軸支するもので、これにより、モータ軸(３)は、回転自在に、かつ軸線方向に移動不可能に軸受されることになる。
【００４０】
スラストラジアルボールベアリング(32)を嵌合した凹入孔(29)には、開口部を塞ぐキャップ(39)が、カシメ片(28)を切り起こした抜き孔(40)に、キャップ(39)に突設した係合片(41)を係止させて設けてある。
【００４１】
モータ軸(３)の回転によって減速回転させられるウォームホイール(５)は、その軸孔(６)にスプライン結合している枢軸(７)に設けた中間歯車(８)を介して、出力歯車(９)を減速回転させるようになっている。
【００４２】
出力歯車(９)は、ハウジング(20)の表面板(20a)に設けた内向き突起(42)と、裏面板(20b)に設けた凹み(43)に、当該出力歯車(９)の軸孔(44)の周辺の表面に設けた凹み(45)と、裏面に設けた突起(46)を、それぞれ表裏を対応させて嵌合して、ハウジング(20)に枢着されている。
【００４３】
出力歯車(９)の軸孔(44)は、被駆動機構に連結する連結部材が回転不可能に結合しうるように、非円型をなしている。
ハウジング(20)は、上記各歯車を装着した後、表面板(20a)と裏面板(20b)が、止めねじ(47)により固着されている。
【００４４】
モータ軸(３)には、大径の軸孔(23c)の部分において、モータ軸(３)の回転量を符号化するための回転板(48)を設けてある。
図４に示すごとく、回転板(48)の側方におけるハウジング(20)の適所には、その回転板(48)の回転を電気的に検出するための回転検出器(49)を備える電子回路基板(50)が設けられている。
【００４５】
電子回路基板(50)は、モータ軸(３)の正逆両方向の回転量を積算して、その値をディジタル信号に符号化する符号化手段を構成している。
【００４６】
なお、電子回路基板(50)は、回転検出器(49)の回転検出信号のみを検出することもある。
【００４７】
回転板(48)と回転検出器が(49)が、磁気式無接触回転検出センサによて構成される場合には、回転板(48)の周面に、回転方向に磁極を向けて帯磁された磁性体を設けるとともに、回転検出器(49)をホール素子とし、そのホール素子を回転板(48)の周面に近接させて設けてある。
【００４８】
また、回転板(48)と回転検出器(49)が、光学式無接触回転検出センサによって構成される場合には、回転板(48)の周面に、光が通過するスリット、もしくは光を反射または吸収する白黒模様を設け、回転検出器(49)をフォトカプラとして、そのフォトカプラを回転板(48)の周面に近接して設けてある。
【００４９】
電子回路基板(50)によって、モータ軸(３)の正逆両方向の回転量積算し、その値をディジタル信号に符号化する符号化手段が、符号化されたディジタル信号を記憶するメモリに、不揮発メモリを備えることにより、その符号化手段は、モータ軸(３)の正逆の回転量を、計測開始から常に絶対量として計測するアブソリュート型回転量符号化手段として働く。
【００５０】
同様に、電子回路基板(50)による符号化手段が、電池によて記憶内容が保持されるメモリを備えていることにより、この符号化手段は、モータ軸(３)の正逆の回転量を、計測開始から常に絶対量として計測するアブソリュート型回転量符号化手段として働く。
【００５１】
図５と図６は、モータのケーシング(10)の底部(27)へ、スラストラジアルボールベアリング(32)のアウターレース(33)を固着する別の実施形態を示すものである。
【００５２】
底部(27)に設けた凹入孔(29)の開口部には、雌ねじ(51)を刻設してあり、この雌ねじ(51)に、雄ねじ(53)を外周に刻設した蓋体(52)を螺着して、アウターレス(33)を、凹入孔(32)の孔底(30)と蓋体(52)とで挟み付け、凹入孔(32)に挿着後脱出不可能に固着している。
図６は。図５の底面図であり、蓋体(52)の外側には、蓋体(52)をねじ込むためのドライバーを継合する複数の穴(54)が設けられている。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、小型モータとウオーム減速機構を一体構造として、電動アクチュエータを単一機能部品にする場合に、双方の機能部を結合するモータ軸の軸受部分を、互いの機構間で干渉することなく、簡素な構造で構成できるので、アクチュエータとしての組立てを容易とするとともに、構造がコンパクトになり、かつ動作の安定性が増すとともに、小型で高精度で丈夫で、かつ安価に提供されているスラストラジアルボールベアリングを用いることにより、動作音が静粛で動作が安定し、かつ堅牢な電動アクチュエータを安価に提供することができる。また、組み立てに際して、スラストラジアルボールベアリングを、モータのケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、予め組みつけておくことができるとともに、その組み付け作業がケースの外側で行われるので、作業性を高めることが出来る。
【００５４】
請求項２に記載の発明によれば、インナーレースとモータ軸をねじ止めすることにより、その雌ねじを外すことにより、ウオームとウオームホイールを歯合したまま、モータのケーシングを減速機構のハウジングから外すことができるとともに、その雌ねじの螺合時 期を自在にして、電動アクチュエータの組立て、分解の自在性を高めることができる。
【００５５】
請求項３に記載の発明によれば、組み立てに際して、スラストラジアルボールベアリングを、モータのケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、予め組み付けておくことができるとともに、その組み付け作業がケースの外側で行われるので、その作業性を高めることができるとともに、カシメの作業時間は短く、かつ自働取り付け作業に適している。
【００５６】
請求項４に記載の発明によれば、組み立てに際して、スラストラジアルボールベアリングを、モータのケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、予め組みつけておくことができるとともに、その組み付け作業がケースの外側で行われるので、その作業性を高めることが出来るとともに、組み立て後、アウターレースを押圧している蓋体の雄ねじを外すことにより、分解作業を容易にすることができる。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、モーター軸を挿通する減速機構部の軸孔における、ハウジング側において最もモータ寄りのモータ軸孔は、モータ軸や中間のスラスト軸受を挿通するための余裕を取った、特に内径に精度を求めないバカ孔でなるため、そのバカ孔の中に回転板を設けることは、アクチュエータの加工精度に影響を与えることなく、またモータ軸に回転板を設けたことが、アクチュエータの動作の負担や組み立て、分解の邪魔にならない。
【００５８】
請求項５〜７に記載の発明によれば、回転板と回転検出器が非接触であるため、モータ部の組み立てや分解作業を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る小型モータ式電動アクチュエータを、小型モータのモータ軸中央に沿って要部を破断した、要部破断正面図である。
【図２】 図１におけるII−II線縦断側面である。
【図３】 図１におけるIII−III線横断平面図である。
【図４】 図１におけるIV−IV線横断平面図である。
【図５】 スラストラジアルボールベアリングを底面部に固着する別の実施形態を示す要部の破断図である。
【図６】 図５の底面図である。
【符号の説明】
(１)電動アクチュエータ
(２)小型モータ
(３)モータ軸
(3a)周面
(3b)軸端
(４)ウオーム
(4a)上端
(５)ウォームホイール
(６)軸孔
(７)軸
(８)間歯車
(９)出力歯車
(10)ケーシング
(11)永久磁石
(12)回転子
(13)鉄心
(14)コイル
(15)開口部
(16)整流子
(17)ブラシ
(18)取付け耳片
(19)減速機構部
(20)ハウジング
(20a)表面板
(20b)裏面板
(21)下面
(22)止めねじ
(23)(23a)(23b)(23c)拡径軸孔
(23d)軸孔
(24)メタル軸受
(25)段部
(26)メタル軸受
(27)底面部
(28)底面板
(29)凹入孔
(30)孔底
(31)貫通孔
(32)スラストラジアルボールベアリング
(33)アウターレース
(34)カシメ片
(35)内孔
(36)縮径軸
(37)雄ねじ
(38)雌ねじ
(39)キャップ
(40)抜き孔
(41)係合片
(42)内向き突起
(43)凹み
(44)軸孔
(45)凹み
(46)突起
(47)止めねじ
(48)回転板
(49)回転検出器
(50)電子回路基板
(51)雌ねじ
(52)蓋体
(53)雄ねじ
(54)穴
Claims (7)
- 有底筒状のケーシングに収容された小型モータにおける該ケーシングの開口側の外側においてウオームを備えるモータ軸と、ケーシングの開口部と連結した減速機構部のハウジングへ回転自在に枢支し、かつ前記モータ軸のウオームと噛合するウオームホイールを備え、前記モータ軸の一端を、ウオームとウオームホイールの噛合部の両側において、減速機構部のハウジングにラジアル軸受で枢支するとともに、前記モータ軸の他端を、モータのケーシングの底部に回転自在に軸受した小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
前記モータのケーシングの底部において、モータ軸を回転自在に軸受する軸受を、モータ軸の軸線両スラスト方向にスラスト軸受するとともに、回転方向にも回転自在に軸受するスラストラジアルボールベアリングとし、かつ前記スラストラジアルボールベアリングにおけるインナーレースを、前記モータ軸の軸端部に固着し、アウターレースを、ケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、ケースの外側から抜去不可能に嵌合したことを特徴とする小型モータ式電動アクチュエータ。 - インナーレースが、モータ軸の軸端部に設けた縮径軸に軸孔を嵌合すると共に、縮径軸の先端に設けた雄ねじに雌ねじを螺合して、モータ軸の軸端部に固着されている、請求項１記載の小型モータ式電動アクチュエータ。
- アウターレースが、凹入孔の周壁に外向きに突出させたカシメ止め片により、挿着後脱出不可能に凹入孔に嵌合されている、請求項１または２記載の小型モータ式電動アクチュエータ。
- アウターレースが、凹入孔の内周に設けた雌ねじに、外周に雄ねじを刻設した蓋体を外側から螺合して、挿着後脱出不可能に凹入孔に嵌合されている、請求項１または２記載の小型モータ式電動アクチュエータ。
- 有底筒状のケーシングに収容された小型モータにおける該ケーシングの開口側の外側においてウオームを備えるモータ軸と、ケーシングの開口部と連結した減速機構部のハウジングへ回転自在に枢支し、かつ前記モータ軸のウオームと噛合するウオームホイールを備え、前記モータ軸の一端を、ウオームとウオームホイールの噛合部の両側において、減速機構部のハウジングにラジアル軸受で枢支するとともに、前記モータ軸の他端を、モータのケーシングの底部に回転自在に軸受した小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
前記モータのケーシングの底部において、モータ軸を回転自在に軸受する軸受を、モータ軸の軸線両スラスト方向にスラスト軸受するとともに、回転方向にも回転自在に軸受するスラストラジアルボールベアリングとし、かつ前記当該スラストラジアルボールベアリングにおけるインナーレースを、前記モータ軸の軸端部に固着し、アウターレースを、ケーシングの底面を内側に突出した外側凹入孔に、ケースの外側から抜去不可能に嵌合し、さらに前記減速機構部のハウジングとモータケーシングの間を挿通するモータ軸に、ハウジング側において最もモータ寄りのモータ軸孔内において、モータ軸の回転量を符号化するための回転板を設けるとともに、その回転板の回転を非接触に電気的に検出するための回転検出器を備えた電子回路基板を、減速機構部のハウジングに設けたことを特徴とする小型モータ式電動アクチュエータ。 - 回転板と回転検出器が、磁気式無接触回転検出センサである、請求項５記載の小型モータ式電動アクチュエータ。
- 回転板と回転検出器が、光学式無接触回転検出センサである、請求項５記載の小型モータ式電動アクチュエータ。
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