JP6374170B2 - アクチュエータにおける耐振動モータ固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータを組み入れたアクチュエータ、特に、電動モータが振動に耐えるように支持されているアクチュエータに関する。

自動車用途のような高負荷用途において、特にエンジン上又はその付近では、アクチュエータの各個の部品に破損又は損傷を生じるほどの高い危険性をもたらす範囲まで、振動及び内部負荷が大きな影響を与える場合がある。これらのアクチュエータに使用されるＤＣ電動モータは、典型的には、ブラシホルダーと、モータ端子と、回転子を保持して案内するベアリングとを収容する、深絞り加工され、すなわちカップ形状にされ、開口端を有する金属ハウジングを備えるものとして構成され、該開口端はプラスチック端部キャップによって閉じられる。

（アクチュエータのサイズとしては）高負荷のもと及び高振動のもとでは、端部キャップとハウジングとの間の結合部が大きな応力のもとに置かれるため、極端な場合には端部キャップがハウジングから分離し、或いは、単純に緩みを生じ、これがモータの作動に影響を与え、可聴域の雑音を増加させ、総合的に、モータの、従ってアクチュエータの性能を低下させる。

モータに関する振動の影響を減少させるための先行技術の試みは、モータからの振動が本体又はアクチュエータのケーシングに伝達されること抑制することに重点を置く傾向をもつものである。例えば、特許文献１は、車両に使用されるモータマウントであって、モータから車両本体への振動の伝達を防ぐために使用される、弾性吸音材料を有するモータマウントを記載している。このモータに取り付けられた振動吸収材は、振動を吸収できるようにするためには、ハウジングに対してモータが可動であるようにする必要がある。これは、モータシャフトと歯車列との間の位置調整及び間隔が一定でないことを意味する。これは、歯車と、ウォームと、他のいずれかの軸中心との間の距離が一定でなければならない歯車列においては好ましくない。

米国特許第５，６９６，３６０号

このように、振動源がモータの外部又は内部のいずれであっても、モータを振動に対して支持するモータマウントが必要とされている。

本発明においては、このことは、モータを、特に一部がモータであるアクチュエータのケーシングを、支持構造に固定するための耐振動方法を用いることにより達成される。

従って、１つの態様において、本発明は、内部に区画が形成されたケーシングと、ケーシングの区画内に取り付けられた電動モータと、ケーシング内に配置されて、モータによって駆動される歯車列と、モータを弾性的に区画内に押し付ける取り付けクリップとを備え、取り付けクリップが、モータの軸方向端部に係合して、モータを軸方向の動きに対して支持する複数個の指部を有するようになったアクチュエータを提供する。

歯車列は、モータのシャフト上に形成されたウォームと該ウォームにかみ合うウォームギアとを備え、モータシャフトを減速させるようになっていることが好ましい。

モータは、閉端部と開口端とを有し、該開口端に端部キャップが取り付けられたハウジングを有し、取り付けクリップは、モータのハウジングを半径方向に押し付ける本体部分と、該本体部分から延び、ケーシングに結合される複数の結合部分とを有することが好ましい。

取り付けクリップは、本体部分の軸方向端部から半径方向内向きに延びてモータの軸方向端部に弾性的に係合し、端部キャップとハウジングとを一緒に付勢する複数の指部を有することが好ましい。

取り付けクリップの本体部分は、モータのハウジングの閉端部からハウジングの開口端まで延び、複数の軸方向に延びる波形部を有し、取り付けクリップが、モータのハウジングの周りで円周方向に弾性的に広がり、モータをケーシングの区画内で付勢することができるようになっていることが好ましい。

取り付けクリップの本体部分は、軸方向に伸長できないことが好ましい。

取り付けクリップの本体部分は、複数の指部が延び、複数の軸方向に延びるビームと、軸方向に延び、各々が複数の軸方向に延びるビームの隣接する２つのビームを結合するようになった複数の弾性変形可能な湾曲ストラットとを備えることが好ましい。

取り付けクリップは、モータのハウジングを把持し、モータの端部キャップ上を延びて、端部キャップをハウジングに保持するようになっていることが好ましい。

取り付けクリップは金属製クリップであり、ケーシングはプラスチック製であることが好ましい。

取り付けクリップは、ばね鋼で製造されることが好ましい。

アクチュエータは、取り付けクリップの複数の結合部分をケーシングに結合する複数のネジをさらに備えることが好ましい。

取り付けクリップは、圧入結合によってケーシングに固定されることが好ましい。

ケーシングは、区画の付近に形成された複数の孔を有し、取り付けクリップは、ケーシングの複数の孔に圧入される複数の鉤付き突出部を有することが好ましい。

アクチュエータは、歯車列からモータに作用する半径方向の力に対してモータを支持するための、ケーシングに固定された位置決め用プレートをさらに備えることが好ましい。

位置決め用プレートは、モータをハウジングの区画内において軸方向に位置決めするように配置されることが好ましい。

本発明の好ましい実施形態は、以下に添付の図面を参照して例示的に説明される。図面において、２以上の図面に現れる類似する構造、要素、又は部品には全て、現れる図面の全てにおいて同じ参照番号が付される。図面に示された部品及び形状の特性は全て、説明及び表現を明確にするために選ばれたものであり、必ずしも縮尺通りであるとは限らない。図面は以下に列挙される。

本発明の好ましい実施形態による、アクチュエータの分解組立図である。 図１に記載のアクチュエータの、カバーを取り外した状態における組立図である。 図１に記載のアクチュエータの一部である、モータ用取り付けクリップの斜視図である。 本発明の第２の実施形態による、モータ用取り付けクリップの斜視図である。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるアクチュエータ１０を示す。アクチュエータ１０は、自動車、特に乗用車の内燃エンジン用温度調節システムのウォーターバルブの一部である。アクチュエータ１０は、バルブが閉じられた閉鎖位置とバルブが完全に開いた開放位置との間で、バルブ部材を動かすために使用される。理想的には、バルブ部材は、バルブを通る作動液体の流れを制限するために、閉鎖位置と完全に開いた位置との間の位置に配置することができる。

アクチュエータ１０は、本体１２とカバー１４とから構成されるケーシングを有する。ケーシング１２は、典型的には小型又は超小型の小さな寸法のＤＣモータである電動モータ２０を収容する。モータ２０は、歯車列を経由して出力部材１６を駆動する。歯車列は、減速してアクチュエータ１０の出力トルクを増加させるための減速歯車装置の一部として、モータ２０のシャフト２２上に固定されるか又は形成されたウォーム３０と、該ウォーム３０にかみ合うウォームホイール３２とを含む。出力部材１６は、出力軸とすること、又は本実施形態に示すようにウォーターバルブのスピンドルが配置されるソケットを有する歯車１７とすることができる。

図２は、ケーシング１２内の組立構成を示すためにカバー１４を取り除いた、組立アクチュエータ１０を示す。

モータ２０は、深絞り加工され、開口端をもつ金属製ハウジング２４を有し、開口端は、ハウジング２４の開口端をクリンプすることで固定された、プラスチック製の端部キャップ２６によって閉じられている。端部キャップ２６は、モータ端子とモータシャフト２２を支持するためのベアリングとを支持する。モータシャフト２２を支持する第２のベアリングが、ハウジング２４の閉端部に取り付けられている。これらベアリングは、シャフト２２が該ベアリングを通って軸方向に動くのを可能にする焼結含油ブッシングであることが好ましい。シャフト２２は、該シャフト２２がブッシングを通って軸方向に動くのを制限するように配置されるカラー又はスペーサを有する。この制限された動きは、シャフトの軸方向遊びとして知られている。モータ２０は、ハウジング２４の内面に固定された永久磁石と、端部キャップ２６に支持されたブラシと、シャフト２２に固定された巻線形回転子コア及び整流子とをもつ、ブラシ形ＰＭＤCモータであることが好ましい。

上述したように、ウォーム３０とウォームホイール３２との間の反力は、モータシャフト２２上に著しい軸方向及び半径方向の力を生成する。回転方向に応じて、軸方向の力の結果として、シャフト２２上のスペーサが、軸方向外向きにベアリングを押すようになり、これは、軸負荷が端部キャップ２６をハウジング２４から離れる方向に外向きに押そうとすることを意味し、結果的に、ハウジング２４に対して端部キャップ２６を保持するクリンプ部に大きな応力がかかる。バルブが移動範囲の端部に到達した場合のように、大きな振動及び繰り返される過度の軸負荷の下では、小さな金属製のクリンプ部が、プラスチック製の比較的軟らかい材料の端部キャップ２６を通って引きずられるようになり、その結果、端部キャップ２６が緩くなり、ハウジング２４から外れる可能性がある。

アクチュエータケーシング１２は、モータ２０のための区画１８を定める。区画１８は、モータ２０が置かれる取り付け支柱（図示されていない）と、モータ２０の軸方向端部に対応する端部壁１９とを有する。しかしながら、モータ２０の部品及びケーシング１２自体の製造上の許容誤差のため及び組み立てを容易にするために、端部壁１９とモータ２０の軸方向の端部との間にある程度の隙間が設けられる。また、シャフト２２を軸負荷に対して支持するために、軸方向スラスト面をケーシング２４上に設けることができるが、回転子が自由に回転できるようにするために、幾らかの軸方向の遊びが必要である。更に、ケーシング１２はプラスチック製なので柔軟性が高く、高い振動及び大きな軸負荷の下において、軸方向スラスト面は、スペーサがベアリングに接触するのを許容するようになる。

モータ２０は、取り付けクリップ４０によって区画１８内に固定される。図３には、取り付けクリップ４０が明瞭に示されている。取り付けクリップ４０は、モータ２０のハウジング２４の半径方向外面に係合し、ケーシング１２に固定された状態で、ハウジング２４の周りで弾性的に変形する。本実施形態において、クリップ４０は、４個のネジ４１によってケーシング１２に固定されており、クリップ４０は、ネジ４１が締め付けられる際に変形する。理想的には、取り付けクリップ４０は、ハウジング２４と係合する本体部分４２を有する。孔を有するラグ４３が、本体部分４２から延びる。ネジ４１は、ラグ４３の孔を貫通して取り付けクリップ４０を固定するようになっている。本体部分４２は、円周方向に波状であるか又は軸方向に延びる多数の波形を有し、本体部分４２は、円周方向に弾性的に変形すること又は広がることができる。１つの実施形態において、取り付けクリップはばね鋼で作られている。クリップ４０は、典型的には２００Ｎの力でモータ２０をケーシング１２に押し付けることが好ましい。クリップ４０の弾力性によって、通常の寸法公差にもかかわらず、モータ２０をケーシング１２に強固に固定することができる。

本体部分４２は、軸方向に剛性があるか又は少なくとも伸長できない。指部４４は、本体部分４２の軸方向端部から延び、モータ２０の軸方向の端部に対して、すなわち、端部キャップ２６及びハウジング２４の閉端部に対して弾性的な押圧力を与え、端部キャップ２６をハウジング２４に押し付ける。指部４４は、約２５０Ｎの合力で端部キャップ２６を押し付けることが好ましい。指部４４によって加えられる個々の力は異なっていてもよく、例えば、中央の指部が約１００Ｎの力を加え、外側の二つの指部が、それぞれ約７５Ｎの力を加えるようにしてもよい。

好ましい取り付けクリップ４０において、本体部分４２は、モータハウジング２４の軸方向に沿ってモータ２０の一端部から他端部に延びる複数のビーム４６を有する。隣接するビームは、湾曲ストラット４８により連結され、本体部分４２内で波形を形成する。湾曲ストラット４８は、本体部分４２がハウジング２４上に広がる際に弾性的に真っ直ぐになり、モータ２０をケーシング１２に保持する押圧力を生成する。指部４４は、ビーム４６の両端部から延びる。

アクチュエータ１０は、モータを制御する電子回路を含む回路板５０と、アクチュエータ１０を電力源及び信号線に接続し、モータ端子を回路板５０に接続するためのコネクター５４とをさらに含む。制御回路に位置フィードバック信号を提供するために、出力歯車１７の軸にはセンサー磁石が取り付けられている。

随意的に、位置決め板６０を使用して、ケーシング１２のモータ区画１８内におけるモータ２０の位置調整を改善することができる。位置決め板６０は、ウォーム３０に隣接するモータの端部に配置される。図示の実施形態において、これはハウジング２４の閉端部である。取り付けクリップ４０の指部４４は、位置決め板６０をモータ２０の端部に押し付ける。これによって、モータの出力側においてクリップ４０とハウジング１２との間で、一部がウォーム３０とウォームホイール３２との間に生成された半径方向の力によって生成された横力を良好に支持して分配することができる。位置決め板６０の縁部は、ケーシング１２に形成されたスロット内に配置される。位置決め板６０は、ウォームホイール３２からシャフト２２に加えられて該シャフト２２とモータ２０とを横向きに動かす傾向がある半径方向の力に対してモータ２０を支持する。位置決め板６０は、スロットに締り嵌め又は圧入され、ケーシング１２内におけるモータ２０の軸方向位置決めに際して、モータ２０自体の寸法公差、特にハウジング２４及び端部キャップ２６の寸法公差によって悪影響を受けない、信頼できる基準点を提供することが好ましい。

図４は、代替的なクリップ７０を示す。このクリップ７０は実質的にＵ字型であり、鉤状の縁部７４をもつバネ付き挿入端部７２が形成された脚部の端部でもって、モータ２０のハウジング２４を跨ぐようになっている。脚部はさらに、軸方向に延びる内部隆起７６を形成する横方向変形部を有する。指部７８は、Ｕ型のベース部の軸方向端部から内向きに延びる。使用時、クリップ７０は、指部７８が端部キャップ２６を押し、隆起７６がハウジングの半径方向外面を押す状態で、モータ２０を跨いで覆うように配置される。脚部の端部７２は、ケーシング１２の各々の孔に押し込まれる。これらの孔は、脚部の端部の鉤部が該孔の端部壁に食い込んで移動に抗する状態で、脚部の端部７２を受け入れる寸法に作られる。クリップ７０は、脚部がケーシング１２内の孔に押し込まれる際に、弾性的に変形するか、又はハウジング２４の周りに広がる。モータ２０は、該モータ２０の各々の軸方向端部に１個ずつが配置された２個の当該クリップ７０によって保持されることが好ましい。この場合にも、位置決め板６０を使用することが好ましい。タブ７９は、接地を可能にする。

本発明は、モータ、特に端部キャップを、高い振動及び大きな軸負荷に抗して支持する方法でモータを簡単に組み込むことができるアクチュエータを提供する。同時に、モータを通常の寸法公差を許容する方法でしっかりと固定することができる。

発明の詳細な説明及び請求項において、「備える」、「含む」、「包含する」、及び「有する」といったそれぞれの動詞、及びその派生語は、包括的な意味で使用されており、記述された事項の存在を特定するものであるが、追加的な事項の存在を除外することを意味するものではない。

本発明は、１つ又はそれ以上の好ましい実施形態を参照して説明されているが、当業者であれな、様々な改良が可能であることを理解できるはずである。従って、本発明の範囲は請求項を参照して定められる。

１０ アクチュエータ
１２ ケーシング
１６ 出力部材
１８ 区画
２０ モータ
２２ シャフト
２４ ハウジング
２６ 端部キャップ
３０ ウォーム
３２ ウォームホイール
４０ 取り付けクリップ
４２ 本体部分
４４ 指部
６０ 位置決め板
７０ 取り付けクリップ
７８ 指部

Claims (13)

1. 内部に区画が形成されたケーシングと、
   前記ケーシングの前記区画内に配置された電動モータと、
   前記ケーシング内に配置され、前記モータによって駆動される歯車列と、
   前記アクチュエータが、前記モータを弾性的に前記区画に押し付ける取り付けクリップをさらに備え、該取り付けクリップが、前記モータの軸方向端部と係合して該モータを軸方向の動きに抗して支持する複数の指部と、
   を有し、
   前記取り付けクリップは、前記モータを半径方向に押し付ける本体部分を有し、該本体部分は軸方向に延びる複数のビームと、それぞれが隣接する前記ビームを連結する複数の弾性変形可能な湾曲ストラットとを有し、前記各指部は、前記モータの軸方向において対応するビームと整列されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記歯車列が、前記モータのシャフト上に形成されたウォームと、前記ウォームとかみ合ってモータシャフトの速度を減速するウォームホイールとを備える、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記モータが、閉端部及び開口端を有するハウジングと、前記開口端に取り付けられた端部キャップとを有し、
   前記本体部分が前記モータのハウジングを半径方向に押し付け、前記本体部分から延びる複数の結合部分が前記ケーシングと結合される、請求項１に記載のアクチュエータ。
4. 前記取り付けクリップが、前記本体部分の軸方向端部から半径方向内方に延び、前記モータの軸方向端部に弾性的に係合して前記端部キャップとハウジングとを一緒に付勢する複数の指部を有する、請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記取り付けクリップの前記本体部分が、軸方向に伸長できない、請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記取り付けクリップが、前記モータの前記ハウジングを把持し、前記モータの前記端部キャップ上に延びて前記端部キャップを前記ハウジングに保持する、請求項３に記載のアクチュエータ。
7. 前記取り付けクリップが金属製クリップであり、前記ケーシングがプラスチック製である、請求項１に記載のアクチュエータ。
8. 前記取り付けクリップがばね鋼製である、請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記取り付けクリップの複数の結合部分を前記ケーシングに結合する複数のネジを更に備える、請求項３に記載のアクチュエータ。
10. 前記取り付けクリップが、圧入結合によってケーシングに固定される、請求項１に記載のアクチュエータ。
11. 前記ケーシングが、前記区画に隣接して形成される複数の孔を有し、
    前記取り付けクリップが、前記ケーシング内の該複数の孔に圧入される複数の鉤付き突出部を有する、請求項１０に記載のアクチュエータ。
12. 前記ケーシングに固定され、前記歯車列から前記モータに作用する半径方向の力に抗して前記モータを支持する位置決め板をさらに備える、請求項１に記載のアクチュエータ。
13. 前記位置決め板が、前記ハウジングの前記区画内において、前記モータを軸方向に位置決めするように配置される、請求項１２に記載のアクチュエータ。