JP4746910B2

JP4746910B2 - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP4746910B2
Application number: JP2005128434A
Authority: JP
Inventors: 直人瀬下; 克幸田中; 祐介水越; 弘幸栗原; 佳永渡邉; 和人横森
Original assignee: Mitsui Kinzoku ACT Corp
Current assignee: Mitsui Kinzoku ACT Corp
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-04-26
Also published as: JP2006311657A

Description

本発明は、例えば自動車のパワーテールゲートやパワースライドドア等の駆動系に用いられる電動アクチュエータに係り、特に、小型モータ式電動アクチュエータに関する。

このような電動アクチュエータは、車体への設置スペースや積載重量等に制約があるため、出力の向上と共に小型、軽量化が望まれている。

従来の電動アクチュエータの代表例では、モータ本体を構成するモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが収納されるギアケースとを分離可能に組付け、モータケース内からギアケース内に臨むモータ本体のモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成するとともに、モータケースの内周面に固定子を固定し、この固定子の内周面に、モータ軸の基端部側に圧入固定された回転子を径方向に対峙するように組付けるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０３０５４５号公報（図１）

しかし、上記したような組付け構造では、ギアケースにモータケースを組み付ける際、両者がアルミ合金等の金属同士であると、圧入嵌合による組み付けが困難であるため、両者間に僅かなクリアランスを持たせる必要があり、モータケースに振動が生じ易い。

しかも、ギアケースに対するモータケースの加工精度に誤差があると、両者の組付け精度のバラツキを助長させるため、固定子と回転子との間のクリアランスを一定に保つことができず、このような芯ずれによって、モータ性能のバラツキを招いている。

また、ギアケースとモータケースとの組付け精度を高めるためには、両者の加工精度を極端に高める必要があり、コスト高になるばかりでなく、生産性や組付け作業を低下させるという問題があった。

本発明の目的は、モータケースとギアケースとの加工精度を極端に高めることなく、両者の芯合わせが精度良く行うことができ、また、モータケースの振動を低減させ、低コストで生産性の向上を図るとともに、組付け作業を容易にかつ簡便に行うことができるようにした電動アクチュエータを提供することにある。

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）「内周面に、モータ軸の基端部側に圧入固定された回転子に径方向に対峙するように、固定子が固定されたモータ本体を構成する有頂円筒状のモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが枢支して収容されているギアケースとを分離可能に組付け、モータケース内からギアケース内に延出させたモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成した電動アクチュエータにおいて、
開口端の内周縁部を円弧面に形成した有頂円筒状のモータケースの開口端が対接するギアケースの端面に、円筒状の受筒をモータ軸の中心軸と同心的であって、前記モータケースの内周面と前記ギアケースの前記受筒の外周面との間に、周方向において間隙が設けられるように突出させて形成し、この受筒の外周面に、ゴム弾性Ｏリングを、緊張状態を維持させて挿嵌するとともに、このゴム弾性Ｏリングを、モータケースの開口端の内周縁部の円弧面と、ギアケースの端面、及び受筒の外周面とで形成される空間に、圧潰変形可能に介装させ、かつその変形部の一部を、モータケースの前記内周面および開口端の内周面の前記円弧面と、ギアケースにおける受筒の外周面との間の間隙に食い込ませる。

（２）上記（１）項において、ゴム弾性Ｏリングの断面形状を、モータケースの開口端とギアケースの端面とが当接した際に、モータケースの開口端の内周縁部の円弧面と、ギアケースの端面及び受筒の外周面とで形成される空間の内接円形状に比して、僅かに大きな円形状のものとする。

（３）上記（１）または（２）項において、モータケースの開口端に、モータ軸における径方向の対角線上に対向して位置する１対の取付け耳片を外向きに対称的に張出し形成し、この取付け耳部を備えるモータケースの開口端を、ギアケースの端面に、２点支持状態で圧接されるように締結して組み付ける。

請求項１記載の発明によると、ゴム弾性Ｏリングの圧潰変形による復元力が、モータケースの開口端の内周縁部に形成した円弧面に、径方向の外向きに押圧するように作用し、モータケースの内周面とギアケースの受筒の外周面との間の隙間が、周方向に一定になるようにモータケースを位置決めすることができるため、モータケースとギアケースとの芯合わせを精度良く行うことができる。これにより、モータケースとギアケースとの加工精度を極度に高める必要がなくなり、コストの低減化及び生産性の向上を図ることができる。また、モータケースの開口端内の周縁部と、ギアケースの端面及び受筒の外周面とで囲繞形成される空間へゴム弾性Ｏリングを介装してあるため、モータケースの振動を低減させることができる。

請求項２記載の発明によると、モータケースの開口端の内周縁部に、ゴム弾性Ｏリングの圧潰変形による復元力を確実に伝達することができ、モータケースとギアケースとの芯合せ精度を高めることができる。

請求項３記載の発明によると、モータケースをギアケースに２点支持状態で組み付けることができるため、構成部品の削減化を図ることができ、モータケースの組付け作業を、容易にかつ簡単に行うことができる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の電動アクチュエータの一実施形態を、モータ軸の一部を破断して示す縦断側面図、図２は、モータ本体と減速機構の分解斜視図、図３は、図１のIII−III線において見たモータケースとギアケースとの組付け状態を示す断面図、図４は、図３のIV−IV線において見たモータケースとギアケースとの組付け状態の要部を示す拡大断面図である。

本実施形態の電動アクチュエータ(１)は、小型のモータ本体(２)と減速機構(Ａ)とを一体的に構成してなるもので、まず、主要部のモータ本体(２)について、詳細に説明する。

モータ本体(２)は、図１及び図２に示すように、例えばアルミニウム合金を有頂円筒状に深絞り加工した薄肉のモータケース(３)と、このモータケース(３)の内周面に固定されたネオジウム系のボンド磁石(Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石)からなる固定子(４)と、この固定子(４)の内周面に径方向に対峙させた、鉄心(５)にコイル(６)を巻回して形成された回転子(７)と、この回転子(７)が圧入固定されているモータ軸(８)と、このモータ軸(８)に圧入固定された整流子(９)と、この整流子(９)への給電を行うブラシユニット(10)とを備えている。

前記ブラシユニット(10)は、図３に示すように、インシュレータ(10a)と、このインシュレータ(10a)にブラシホルダ(10b)を介して組み付けられたブラシ(10c)とで構成され、ブラシ(10c)が、前記整流子(９)の軸線と直交して摺動接触するように配置されている。

前記回転子(７)は、モータ軸(８)の基端部(8a)側に圧入固定され、前記整流子(９)は、モータケース(３)の開口端側のモータ軸(８)に、回転子(７)と隣接させて圧入固定されている。

前記モータケース(３)の開口端は、図４に示すように、その内周縁部(3a)が円弧面に加工され、かつ、モータ軸(８)の軸線に対して径方向の対角線上に対向して位置する１対の取付け耳片(11)(11)が、外向きに対称的に張出し形成されている。各取付け耳片(11)(11)は、締付ボルト(12)及びゴム弾性Ｏリング(13)を介して、軸(14)で枢支されたウォームホィール(15)が内部に収容されている減速機構(Ａ)のアルミ鋳造製ギアケース(16)の端面(16a)の受筒(24)に取り付けられている。これにより、モータケース(３)とギアケース(16)とは、分離可能に一体的に組付けられている。

前記モータ軸(８)は、前記ギアケース(16)に設けた軸孔(17)に挿入されて、ギアケース(16)内に臨むように軸方向に延出している。ギアケース(16)内に臨むモータ軸(8)の先端部(8b)には、前記ウォームホィール(15)と噛合するウォーム部(8c)が刻設されている。前記モータケース(３)内におけるモータ軸(８)の基端部(8a)の軸径は、圧入固定される回転子(７)の重さに耐えるのに充分な剛性となるように定められている。

前記軸孔(17)の軸方向における内外両端部には、それぞれ拡径軸孔(18)(19)が段付き形成されており、拡径軸孔(18)(19)には、前記モータ軸(８)のスラスト−ラジアル方向の荷重を受ける第１及び第２のボールベアリング(20)(21)が嵌合されている。

前記第１のボールベアリング(20)は、ギアケース(16)のモータケース(３)側の内側面に開口する拡径軸孔(18)に嵌合係止されて、モータ軸(８)の中間部位、すなわち、鉄心(５)及び整流子(９)が圧入固定される基端部(8a)側とウォーム部(8c)との間を軸支している。

前記第２のボールベアリング(21)は、モータケース(３)の反対側であるギアケース(16)の外側面に開口する外側拡径軸孔(19)に外側から嵌合係止されて、モータ軸(８)の先端部(8b)を軸支している。これにより、モータ軸(８)の、ギアケース(16)内におけるウォーム(8c)の両端のみが軸支されるように片持ち状態で組付けられ、モータ軸(８)の基端部(8a)側は、自由状態となっている。

これにより、モータ軸(８)の基端部(8a)における軸方向の長さを短くし、しかも、モータケース(３)の端部に、従前のような軸受収納空間を形成する必要をなくして、モータケース(３)の軸方向の長さを縮小させることにより、全体の小型化および軽量化を図るとともに、モータ軸(８)の基端部(8a)における軸受けを不要にして、構成部品の削減化による組付け構造を簡素化し、コストの低減化を図っている。

前記モータ軸(８)の先端部(8b)は、外周面にネジ切り加工が施された縮径軸となっており、前記軸孔(17)の外側拡径軸孔(19)に外側から嵌合される第２のボールベアリング(21)のインナーレース(21a)に圧入されて外側に向けて突出され、その突出端部に外側からナット(22)を螺合して、前記インナーレース(21a)に締結固定されるようになっており、これにより、モータ軸(８)のスラスト方向の移動は抑止されている。

前記外側拡径軸孔(19)に嵌合係止されるアウターレース(21b)は、軸孔(17)に外側から螺合されるキャップ(23)に挟持固定され、前記ナット(22)によるインナーレース(21a)の締結固定と共に、モータ軸(８)の先端部(8b)におけるスラスト-ラジアル方向の移動を抑止してある。これにより、モータ軸(８)の回転駆動時、ウォーム部(8c)とウォームホイール(15)との噛合反力によるモータ軸(８)の先端部(8b)側の撓曲は抑止しされ、ウォームホイール(15)の破損等を防止している。

前記モータケース(３)の開口端側を向くギアケース(16)の端面(16a)（図４）には、前記軸孔(17)の中心軸周りに円筒状の受筒(24)が同心円状に突出形成されている。図４に示すように、この受筒(24)の外周面(24a)に、ゴム弾性Ｏリング(13)を拡張させながら挿嵌し、次いで、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)を嵌合させるとともに、各取付け耳片(11)をギアケース(16)の端面(16a)に密着させた後、締付ボルト(12)(12)で締結することにより、モータケース(３)は、２点支持状態でギアケース(16)に組み付けられている。

すなわち、前記ゴム弾性Ｏリング(13)は、図４中に２点破線で示すように、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)と、ギアケース(16)の受口部(24)の外周面(24a)とで形成される空間(Ｓ)の内接円形状よりも僅かに大きな断面の円形状態をなし、組付け時、モータケース(３)の開口端側を、受口部(24)の外周面(24a)に押し込み嵌合させる際に、モータケース(３)の内周縁部(3a)の当接による押圧力で弾性的に圧潰変形するようにし、その変形部の一部を、モータケース(３)の内周面と、ギアケース(16)の受筒(24)の外周面(24a)との間の僅かな隙間(ａ)に食い込ませるようにしてある。ゴム弾性Ｏリング(13)の復元力により、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)を径方向の外向きに均等に押圧させ、前記隙間(ａ)が周方向に一定となるように位置決めした後、モータケース(３)の取付け耳片(11)をギアケース(16)の端面(16a)に圧接させて、締結ボルト(12)(12)で締結する。これにより、モータケース(３)とギアケース(16)との軸まわりの芯合わせが精度良く行われるようになっている。

前記ギアケース(16)の内面に軸方向に突出形成された受筒(24)の内周面には、環状凹部(25)が形成され、この環状凹部(25)には、前記整流子(９)の軸線と直交して摺動接触するブラシ(10c)を保持するブラシユニット(10)のインシュレータ(10a)が、ボルト(26)によって組み付けられている。

図１に示すように、前記モータ軸(８)の中間部を軸支する第１のボールベアリング(20)は、モータケース(３)側に圧入固定された整流子(９)と近接するように配置され、それらの間においてモータ軸(８)には、カラー(27)が設けられている。

前記カラー(27)は、モータ軸(８)の中心に向けて拡開する断面等脚台形状のゴムの弾性リング状のもので、前記第１のボールベアリング(20)のインナーレース(20a)に、その端面が圧接するように組付けられて、前記インナーレース(20a)に、常にギアケース(16)の外側方を向く軸方向の力を付与している。

これにより、モータ軸(８)の回転時、ウォーム(8c)とウォームホイール(15)との噛合反力により、ボールベアリング(20)のアウターレース(20b)に対して、モータケース(３)側の軸方向へ移動しようとするインナーレース(20a)を、前記カラー(27)の与圧により抑止し、インナーレース(20a)のガタツキに伴う振動及び異音の発生を防止するとともに、モータ軸(８)やボールベアリング(20)に塗布される潤滑油の油洩れを防止している。

また、カラー(27)は、モータ軸(８)の中心に向けて拡開する断面等脚台形状を有するゴム弾性リングからなるため、モータ軸(８)の軸方向の伸縮による吸収ストロークが拡大し、モータ軸(８)に圧入固定される整流子(９)の軸方向の寸法、及びモータケース(３)の深さ方向の寸法等の構成部品の加工精度のバラツキは吸収され、従前のような構成部品の加工精度の向上によるコスト高は低減されている。

本発明の電動アクチュエータの一実施形態を、モータ軸の一部を破断して示す縦断側面図である。モータ本体と減速機構との分解斜視図である。図１のIII−III線におけるモータケースとギアケースとの組付け状態を示す断面図である。図３のIV−IV線におけるモータケースとギアケースとの組付け状態を示す要部拡大断面図である。

(１) 電動アクチュエータ
(２) モータ本体
(３) モータケース
(3a) 開口端内周縁部
(４) 固定子
(５) 鉄心
(６) コイル
(７) 回転子
(８) モータ軸
(8a) 基端部
(8b) 先端部
(8c) ウォーム
(９) 整流子
(10) ブラシユニット
(10a) インシュレータ
(10b) ブラシホルダ
(10c) ブラシ
(11) 取付け耳片
(12) 締付ボルト
(13) ゴム弾性Ｏリング
(14) 軸
(15) ウォームホィール
(16) ギアケース
(16a) 端面
(17) 軸孔
(18) 内側拡径軸孔
(19) 外側拡径軸孔
(20) 第１のボールベアリング
(20a) インナーレース
(20b) アウターレース
(21) 第２のボールベアリング
(21a) インナーレース
(21b) アウターレース
(22) ナット
(23) キャップ
(24) 受筒
(24a) 外周面
(25) 環状凹部
(26) ボルト
(27) カラー

Claims

内周面に、モータ軸の基端部側に圧入固定された回転子に径方向に対峙するように、固定子が固定されたモータ本体を構成する有頂円筒状のモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが枢支して収容されているギアケースとを分離可能に組付け、モータケース内からギアケース内に延出させたモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成した電動アクチュエータにおいて、
開口端の内周縁部を円弧面に形成した有頂円筒状のモータケースの開口端が対接するギアケースの端面に、円筒状の受筒をモータ軸の中心軸と同心的であって、前記モータケースの内周面と前記ギアケースの前記受筒の外周面との間に、周方向において間隙が設けられるように突出させて形成し、この受筒の外周面に、ゴム弾性Ｏリングを、緊張状態を維持させて挿嵌するとともに、このゴム弾性Ｏリングを、モータケースの開口端の内周縁部の円弧面と、ギアケースの端面、及び受筒の外周面とで形成される空間に、圧潰変形可能に介装させ、かつその変形部の一部を、モータケースの前記内周面および開口端の内周面の前記円弧面と、ギアケースにおける受筒の外周面との間の間隙に食い込ませたことを特徴とする電動アクチュエータ。
ゴム弾性Ｏリングの断面形状を、モータケースの開口端とギアケースの端面とが当接した際に、モータケースの開口端の内周縁部の円弧面と、ギアケースの端面及び受筒の外周面とで形成される空間の内接円形状に比して、僅かに大きな円形状を有するものとした、請求項１記載の電動アクチュエータ。
モータケースの開口端に、モータ軸における径方向の対角線上に対向して位置する１対の取付け耳片を外向きに対称的に張出し形成し、この取付け耳部を備えるモータケースの開口端を、ギアケースの端面に、２点支持状態で圧接されるように締結して組み付けてなる請求項１または２記載の電動アクチュエータ。