JP4767094B2 - ケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、２つの部材の間にＯリングを挟んでＯリングの内側を閉鎖空間としたケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータに関するものである。

ガスや液体が通過あるいは滞留する空間を密閉するには、通常、２つの部材の固定部に環状のシール用のリングを挟み、このリングに形成した穴に、２つの部材の固定部同士を締結するボルトを通した構造が多用される。しかしながら、この方法では、互いに別々の状態にある３つの部材を各々の位置を合わせる必要があり、手間がかかる。

そこで、図４に示すように、第１のケース部材２′と第２のケース部材３′との間にＯリング１８′を挟み、その外側で第１のケース部材２′と第２のケース部材３′とを固定してＯリング１８′の内側を閉鎖空間２００′とした構造が考えられる。このような構成は、従来技術ではなく、本願発明者が考えた構成であり、かかる構成によれば、Ｏリング１８′については、位置を厳密に合わせる必要がないという利点がある。

しかしながら、図４に示す構造では、第１のケース部材２′と第２のケース部材３′とを接合する際、第２のケース部材３′は、Ｏリング１８′の形状復帰力を受けるため、第１のケース部材２′と第２のケース部材３′とを治具で仮固定した状態で第１のケース部材２′と第２のケース部材３′を接合する必要があるなど、組み立ての際の作業性が低いという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、２つの部材の間にＯリングを挟んでＯリングの内側を閉鎖空間とした構造を効率よく組み立て可能なケース体、およびこのケース体を備えたアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、第１のケース部材と第２のケース部材との間にＯリングを挟んで当該Ｏリングの内側を閉鎖空間とするケース体において、前記第１のケース部材は、前記第２のケース部材の側に突出する筒部と、前記筒部の外側に第１の固定部とを備え、前記第２のケース部材は、前記筒部を内側に受け入れる受け部と、前記受け部の外側に第２の固定部とを備え、前記第１の固定部は、前記筒部の外側で当該筒部の軸線方向と直交する方向に延びた第１のフランジ部として構成され、前記第２の固定部は、前記受け部の外側で前記軸線方向と直交する方向に延びた第２のフランジ部として構成され、前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部は、前記軸線方向で重なった状態でケース体が固定される際のケース体側固定部を構成しており、前記Ｏリングは、前記筒部の前記軸線方向に延びる外周面に装着されて当該筒部の外周面と前記受け部の前記軸線方向に延びる内周面との間で弾性変形しており、前記Ｏリングの形状復帰力によって、前記第１のケース部材の前記筒部が前記第２のケース部材の前記受け部に嵌った状態に保持されていることを特徴とする。

本発明において、Ｏリングの形状復帰力によって、第１のケース部材の筒部が第２のケース部材の受け部に嵌った状態を保持することができる。従って、第１のケース部材と第２のケース部材とをＯリングで仮固定できるので、第１のケース部材と第２のケース部材とを治具などで仮固定する必要がなく、組み立ての作業性が高い。

また、本発明によれば、第１の固定部（第１のフランジ部）と第２の固定部（第２のフランジ部）とを重ねるだけで、筒部と受け部との間にＯリングを弾性変形した状態で保持でき、Ｏリングの内側を密閉することができる。

本発明において、前記受け部は、前記第２のケース部材において前記筒部と同一方向に突出して当該筒部を内側に受け入れる有底筒部であることが好ましい。このように構成すると、受け部を筒部と同一方向に突出した構造を採用した場合でも密閉状態を保持でき、かつ、第１のケース部材と第２のケース部材の間にモータを構成する部品などを配置するスペースを確保することができる。

本発明において、前記筒部の内側には、前記第１のケース部材と前記第２のケース部材との間に挟持された固定板部を基端側に備えた円筒体が配置されている構成を採用することができる。このように構成すると、第１のケース部材、第２のケース部材および円筒体からなる３つの部材を治具などで仮固定しなくてもＯリングの形状復帰力によって仮固定できるので、組み立ての作業性が高い。また、第１のケース部材および第２のケース部材をプレス成形品で構成した場合でも、例えば、回転中心軸の両端を第２のケース部材の受け部と、円筒体とによって支持することができる。

本発明において、前記受け部は、内側に段部を備え、前記固定板部は、前記段部と前記筒部の端部との間に挟持されている構成を採用することができる。このように構成すると、第１のケース部材と第２のケース部材との間に円筒体を保持するために必要なスペースが狭く済み、かつ、第１のケース部材、第２のケース部材および円筒体を一括して位置決めすることができる。

本発明に係るケース体は、モータを備えたアクチュエータに適用でき、かかるモータでは、前記受け部の外側に前記ステータコイルを備えた電機子が配置され、前記受け部の内側には、前記電機子とモータを構成するロータが配置される。また、前記ロータの回転中心軸は、一方端が前記受け部の底部に支持され、他方端は前記円筒体に形成された支持部に支持されている構造を採用できる。

本発明において、前記アクチュエータはリニアアクチュエータとして構成することができる。この場合、前記円筒体の内側には、前記モータのピニオンと噛み合う出力部材が軸線方向に移動可能に配置され、前記出力部材と前記円筒体との間には、当該出力部材の回転を阻止する第１の回転阻止部が形成され、前記出力部材は、前記ロータの回転に伴って軸線方向への直線運動を行う。

本発明において、前記円筒体と前記第１のケース部材との間には、当該円筒体の回転を阻止する第２の回転阻止部が形成されていることが好ましい。

本発明においては、Ｏリングの形状復帰力によって、第１のケース部材の筒部が第２のケース部材の受け部に嵌った状態を保持することができる。従って、第１のケース部材と第２のケース部材とをＯリングで仮固定できるので、第１のケース部材と第２のケース部材とを治具などで仮固定する必要がなく、組み立ての作業性が高い。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

［全体構成］
図１（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したアクチュエータの斜視図、およびこのアクチュエータからケース、ステータ、パッキンなどを外した状態を示す斜視図である。図２および図３は各々、図１に示すアクチュエータの分解斜視図、および断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）および図２に示すアクチュエータ１は、平板状の第１のケース部材２の一方面側１１に環状のパッキン１９を介してモータ機器（図示せず）に搭載され、このモータ機器において、第１のケース部材２の一方面側１１はガスなどが通る密閉空間１００になっている。

図３に示すように、第１のケース部材２の他方面側１２には、第２のケース部材３が重ねて配置され、さらに第２のケース部材２には第３のケース部材３が重ねて配置され、第１のケース部材２、第２のケース部材３、および第３のケース部材３によって、ケース体１５が構成されている。

ここで、第３のケース部材５の内部は、第２のケース部材３により２つの空間に仕切られており、第２のケース部材３と第３のケース部材５とによって囲まれた空間、および第１のケース部材２と第２のケース部材３とにより囲まれた空間を利用して、後述するステッピングモータ１０が構成されている。また、ステッピングモータ１０のロータ７の回転に伴って、矢印Ｘで示すように直動する出力軸８１（出力部）が第１のケース部材２の中央に形成された出力用開口部２９から第１のケース部材２の一方面側１１に突出している。なお、第３のケース部材５の側面部には端子台６５が一体に構成されており、この端子台６５には、ステッピングモータ１０の電機子６（ステータ）に対する給電などを行うモータ端子６６が固着されている。

また、端子台６５の上方位置では、第１のケース部材２に形成された端子穴２０を介して第１のケース部材２の一方面側１１から他方面側１２に２本の端子９が引き出されており、端子穴２０を密閉しながら端子９を引き出す構造の詳細は後述する。

［ケース体１５およびステッピングモータ１０の構成］
本形態のアクチュエータ１において、第１のケース部材２では、平板状のフランジ部２１（第１のフランジ部／第１の固定部）の中央部分に他方面側１２に突出する円筒部２２（筒部）が形成されており、この円筒部２２の底部には出力用開口部２９が形成されている。第２のケース部材３には、放射状に延びた３枚の平板状のフランジ部３１（第２のフランジ部／第２の固定部）と、これらのフランジ部３１の中央部分で凹む円筒状の受け部３２とが形成されており、モータ機器に搭載する際、第１のケース部材２のフランジ部２１と第２のケース部材３のフランジ部３１とを重ねた状態で穴２１１、３１１にボルトを通して、ケース体１５を装置本体側に固定する。すなわち、フランジ部２１、３１は、重なった状態でケース体側固定部として用いられる。

ここで、第１のケース部材２には位置決め用の小穴２１０が形成されている一方、第２のケース部材３にも小穴２１０と重なる位置に位置決め用の小穴３１０が形成されており、第３のケース部材５には、これらの小穴２１０、３１０を貫通する小突起５８が形成されている。

第２のケース部材３において、受け部３２は、大径部分３３と小径部分３５とからなり、大径部分３３の内側には、第１のケース部材２の円筒部２２が嵌っている。ここで、円筒部２２の外周面には、円筒部２２の外周面と受け部３２の大径部３３の内周面との間で弾性変形した状態でゴム製のＯリング１８が装着されており、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間にはＯリング１８で囲まれた閉鎖空間２００が構成されている。

また、受け部３２の内側には、大径部分３３と小径部分３５とを接続する円環状の段部３４が構成されており、この段部３４と第１のケース部材２の円筒部２２の底部（端部）との間には、円筒状のガイド部材８５（円筒体）の基端側で広がる円環状の固定板部８８が保持されている。ここで、ガイド部材８５の円筒部８７は、第１のケース部材２の出力用開口部２９から一方面側１１に突出している。

第３のケース部材５の開口縁部分は、第１のケース部材２のフランジ部２１と第２のケース部材３のフランジ部３１との重なり部分に対して接合されている。ここで、第３のケース部材５と第２のケース部材３の受け部３２とによって囲まれた環状の空間では、受け部３２の小径部分３５の周りに、コア６１にステータコイル６２が巻回された電機子６（ステータ）が配置されている。また、受け部３２の内側には、電機子６に対して受け部３２を介して対向するマグネット７１を備えたロータ７が配置され、このロータ７は、支軸７２に回転可能に支持されている。このようにしてステッピングモータ１０が構成されている。ここで、支軸７２は、一方端が受け部３２の底部３６に支持され、他方端はガイド部材８５の先端部に形成された支持板部８６に支持されている。

ガイド部材８５の内側には、出力軸８１が軸線方向に移動可能に配置され、出力軸８１の先端部は、２分割された状態で支持板部８６に形成された２つの穴の各々から突出している。このため、出力軸８１は、ガイド部材８５との干渉部分（第１の回転阻止部）によって軸線周りの回転が阻止されている。また、第１のケース部材２およびガイド部材８５には、回り止めの小穴２６、およびこの小穴２６に嵌る小突起８９（第２の回転阻止部）が各々形成されている。また、出力軸８１の内周部分には雌ネジ８２が形成されている。支軸７２にはスリーブ状のピニオン７３が回転可能に支持されており、このピニオン７３はロータ７と一体に回転可能である。また、ピニオン７３の外周面には、出力軸８１の雌ネジ８２に噛み合う雄ネジ７３０が形成されている。従って、ステータコイル６２に給電してロータ７を回転させると、ロータ７とともにピニオン７３が回転する。その結果、出力軸８１は、矢印Ｘで示すように、軸線方向の一方側に移動するとともに、ステータコイル６２に対する通電条件を変えてロータ７を反転させると、出力軸８１は軸線方向の他方側に移動する。このようにして、アクチュエータ１は、リニアアクチュエータとして構成されている。

（端子引き出し構造）
本形態のアクチュエータ１において、第１のケース部材２の一方面側１１から他方面側１２に２本の端子９を引き出すにあたって、第１のケース部材２の一方面側１１はガスが充満する密閉空間１００であることから、本形態では、以下の構造が採用されている。まず、第１のケース部材２には、矩形の貫通穴からなる端子穴２０が形成されている。第２のケース部材３は複数箇所で折り曲げられて、第１のケース部材２の端子穴２０が形成されている領域に対向する部分が平板部３０になっている。また、端子穴２０を塞ぐために、ゴム製のシール部材４が用いられ、シール部材４は２本の端子９と一体に成形されている。ここで、シール部材４は、端子穴２０を第１のケース部材２の他方面側１２から塞ぐ大きな直方体形状の本体部分４１と、この本体部分４１の上面から突出する小さな直方体形状の突起部分４２とを備えており、シール部材４を第１のケース部材２の他方面側１２に重ねた状態で、突起部分４２は端子穴２０に嵌るようになっている。

また、２本の端子９はいずれもＬ字形状を有しており、一方の端部がシール部材４の突起部分４２から上方に突出し、他方の端部は、シール部材４の本体部分４１の側面で突出するようにシール部材４を貫通している。すなわち、２本の端子９は、突起部分４２（第１のケース部材２の一方面側１１に位置する部分）からシール部材４の厚さ方向に延びる第１の直線部分９１と、第１の直線部分９１の下端部（シール部材４の厚さ方向の途中位置）で直角に屈曲して第１のケース部材２と第２のケース部材３との間で外側に向けて延びる第２の直線部分９２とを備えており、第１の直線部分９１の端部がシール部材４の突起部分４２から上方に突出し、第２の直線部分９２の端部は、シール部材４の本体部分４１の側面で突出している。

（組み立て方法）
このようなシール部材４を用いて端子９を引き出しながら、アクチュエータ１を組み立てるにあたっては、図２および図３に示すように、まず、第１のケース部材２の他方面側１２にシール部材４を配置し、端子穴２０に突起部分４２を嵌める。次に、第１のケース部材２に第２のケース部材３を重ねる。その際、第１のケース部材２の円筒部２２の外周面にはＯリング１８を装着しておき、円筒部２２を第２のケース部材３の受け部３２の内側に嵌める。その結果、Ｏリング１８は、第１のケース部材２の円筒部２２の外周面と第２のケース部材３の受け部３２の大径部分３３の内周面との間で弾性変形し、その形状復帰力で、第１のケース部材２と第２のケース部材３とが重なった状態が保持される。この状態で、第１のケース部材２と第２のケース部材３の平板部３０との間にはシール部材４が保持されており、端子９において、第１の直線部分９１の端部は第１のケース部材２の一方面側１１に位置し、第２の直線部分９２の端部は、第１のケース部材２の他方面側１２で端子台６５の上方に位置する。

また、第１のケース部材２と第２のケース部材３とを重ねる際、図２に示すように、第１のケース部材２の側にガイド部材８５、出力軸８１、支軸７２、ロータ７などを取り付けておくため、Ｏリング１８の形状復帰力で、第１のケース部材２と第２のケース部材３とが重なった状態が保持した際、これの部材についても、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間に保持される。

次に、第１のケース部材２のフランジ部２１と第２のケース部材３のフランジ部３１とが密着するように、矢印Ｙで示すように、第１のケース部材２に向けて第２のケース部材３を押し付けた後、第１のケース部材２のフランジ部２１と第２のケース部材３のフランジ部３１とをボルト（図示せず）などで接合する。その結果、シール部材４は、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間で弾性変形し、端子９の第２の直線部分９２とシール部材４との隙間が塞がれる。また、シール部材４は、端子９の第１の直線部分９１との間を塞ぐ方向にも弾性変形する。

次に、第２のケース部材３の小径部分３５の周りに電機子６を配置した後、第３のケース部材５を被せ、第３のケース部材５を第２のケース部材３や第１のケース部材２と固着する。次に、端子台６５のモータ端子６６および端子９にフレキシブルプリント回路基板６９を接続すると、アクチュエータ１が完成する。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、円筒部２２および受け部３２の軸線方向と直交する方向に延びたフランジ部２１、３１同士を重ねるだけで、Ｏリング１８は、第１のケース部材２の円筒部２２の外周面と受け部３２の内周面との間で弾性変形した状態に保持され、第１のケース部材２と第２のケース部材３とをＯリング１８で仮固定している。このため、第１のケース部材２と第２のケース部材３とを治具などで仮固定する必要がなく、組み立ての作業性が高い。

また、円筒部２２の内側にガイド部材８５を配置した場合でも、第１のケース部材２、第２のケース部材３およびガイド部材８５からなる３つの部材を治具などで仮固定しなくてもＯリング１８の形状復帰力によって仮固定できるので、組み立ての作業性が高い。しかも、ガイド部材８５の固定板部８８は、受け部３２内側の段部３４と円筒部２２の端部との間に挟持されているため、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間にガイド部材８５を保持するために必要なスペースが狭く済み、かつ、第１のケース部材２、第２のケース部材３およびガイド部材８５を一括して位置決めすることができる。また、第１のケース部材２および第２のケース部材３をプレス成形品で構成した場合、支軸７２の両端部を第１のケース部材２および第２のケース部材３によって支持することは困難であるが、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間にガイド部材８５を配置すれば、第２のケース部材３の受け部３２の底部３６とガイド部材８５とによって支軸７２の両端部を支持することができ、閉鎖空間２００にステッピングモータ１０のロータ７を配置することができる。

また、第１のケース部材２では、円筒部２２が円筒部２２の外側を全周で囲むフランジ部２１から突出しているため、ガスが通過あるいは滞留する密閉空間１００の壁面の全体あるいはその一部を第１のケース部材２のフランジ部２１で構成することができる。

さらに、受け部３２は、第２のケース部材３において円筒部２２と同一方向に突出して円筒部２２を内側に受け入れる有底筒部であるため、受け部３２を円筒部２２と同一方向に突出した構造を採用した場合でも密閉状態を保持できる。すなわち、ロータ７などが配置された閉鎖空間２００は、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間がＯリング１８で密封され、かつ、受け部３２の底部は閉鎖されているため、ガスなどが漏れることがない。

しかも、受け部３２は、第２のケース部材３において円筒部２２と同一方向に突出して円筒部２２を内側に受け入れているため、第１のケース部材２と第２のケース部材３の間にステッピングモータ１０を構成する部品などを配置する大きなスペースが確保することができる。従って、受け部３２の内側にロータ７を配置し、受け部３２の外側に電機子６を配置でき、このように構成すると、第２のケース部材３の外側から内側に配線を行わなくてもステッピングモータ１０を構成できる。それ故、第２のケース部材３の内側と外側との密閉状態を保持したまま、ロータ７の回転を第１のケース部材２の一方面側１１に伝達することができる。

さらにまた、端子９は、シール部材４の厚さ方向の途中位置で屈曲して第１のケース部材２と第２のケース部材３との間で延びているため、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間ではシール部材４を押し付ける方向と交差している。従って、第１のケース部材２と第２のケース部材３との間でシール部材４を押し付けて弾性変形させると、シール部材４が弾性変形する方向は、端子９の周りを塞ぐ方向と一致するため、シール性が高い。従って、第１のケース部材２の一方面側１１をガスが充満する密閉空間１００とした状態で、密閉空間１００と外部との間で端子９を介して通電することができ、その場合でも、第１のケース部材２の一方面側１１から端子９とシール部材４との隙間を経て第１のケース部材２の他方面側１２にガスなどが漏れることがない。また、シール部材４は、ゴム製であり、端子９と一体成形されているので、端子９が途中で屈曲している場合でも、端子９がシール部材４を貫通している構造を容易に構成することができる。また、第１のケース部材２および第２のケース部材３は、シール部材４と当接する部分が板状であるため、端子９の第２の直線部分９２を広い領域にわたって塞ぐ状態にシール部材４を弾性変形させることができる。

（その他の実施の形態）
上記形態では、出力軸８１がロータ７の回転に伴って直線運動を行うように構成されていたが、ロータ７の回転により、出力軸８１が回転するアクチュエータ１に本発明を適用してもよい。また、上記形態では、第１のケース部材２の一方面側１１は、ガスが充満する密閉空間１００とした例を説明したが、密閉空間１００が液体が充満する場合に本発明を適用することができる。

（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したアクチュエータの斜視図、およびこのアクチュエータからケース、ステータ、パッキンなどを外した状態を示す斜視図である。 図１に示すアクチュエータの分解斜視図である。 図１に示すアクチュエータの断面図である。 従来の端子引き出し構造を示す説明図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ 第１のケース部材
３ 第２のケース部材
４ シール部材
５ 第３のケース部材
６ 電機子
７ ロータ
９ 端子
１０ ステッピングモータ
１１ 仕切り板の一方面側
１２ 仕切り板の他方面側
１５ ケース体
１８ Ｏリング
２１ 第１のケース部材のフランジ部（第１のフランジ部／第１の固定部）
２２ 第１のケース部材の円筒部
２９ 出力用開口部
３０ 第２のケース部材の平板部
３１ 第２のケース部材のフランジ部（第２のフランジ部／第２の固定部）
３２ 第２のケース部材の受け部
８４ 出力軸（出力部材）
８５ ガイド部材（円筒体）
２００ 閉鎖空間

Claims (7)

1. 第１のケース部材と第２のケース部材との間にＯリングを挟んで当該Ｏリングの内側を閉鎖空間とするケース体において、
   前記第１のケース部材は、前記第２のケース部材の側に突出する筒部と、前記筒部の外側に第１の固定部とを備え、
   前記第２のケース部材は、前記筒部を内側に受け入れる受け部と、前記受け部の外側に第２の固定部とを備え、
   前記第１の固定部は、前記筒部の外側で当該筒部の軸線方向と直交する方向に延びた第１のフランジ部として構成され、
   前記第２の固定部は、前記受け部の外側で前記軸線方向と直交する方向に延びた第２のフランジ部として構成され、
   前記第１のフランジ部と前記第２のフランジ部は、前記軸線方向で重なった状態でケース体が固定される際のケース体側固定部を構成しており、
   前記Ｏリングは、前記筒部の前記軸線方向に延びる外周面に装着されて当該筒部の外周面と前記受け部の前記軸線方向に延びる内周面との間で弾性変形しており、前記Ｏリングの形状復帰力によって、前記第１のケース部材の前記筒部が前記第２のケース部材の前記受け部に嵌った状態に保持されていることを特徴とするケース体。
2. 請求項１において、
   前記受け部は、前記第２のケース部材において前記筒部と同一方向に突出して当該筒部を内側に受け入れる有底筒部であることを特徴とするケース体。
3. 請求項２において、
   前記筒部の内側には、前記第１のケース部材と前記第２のケース部材との間に挟持された固定板部を基端側に備えた円筒体が配置されていることを特徴とするケース体。
4. 請求項３において、
   前記受け部は内側に段部を備え、
   前記固定板部は、前記段部と前記筒部の端部との間に挟持されていることを特徴とするケース体。
5. 請求項３または４に規定するケース体を備えたアクチュエータであって、
   前記受け部の外側には、ステータコイルを備えた電機子が配置され、
   前記受け部の内側には、前記電機子とモータを構成するロータが配置され、
   前記ロータの回転中心軸は、一方端が前記受け部の底部に支持され、他方端は前記円筒体に形成された支持部に支持されていることを特徴とするアクチュエータ。
6. 請求項５において、
   前記円筒体の内側には、前記モータのピニオンと噛み合う出力部材が軸線方向に移動可能に配置され、
   前記出力部材と前記円筒体との間には、当該出力部材の回転を阻止する第１の回転阻止部が形成され、
   前記出力部材は、前記ロータの回転に伴って軸線方向への直線運動を行うことを特徴とするアクチュエータ。
7. 請求項６において、
   前記円筒体と前記第１のケース部材との間には、当該円筒体の回転を阻止する第２の回転阻止部が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。

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