JP6442838B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータに関する。

従来、モータの回転を減速機で減速して出力するアクチュエータが知られている。こうしたアクチュエータとして、例えば特許文献１には、モータのハウジングと減速機のハウジングとを軸方向に突き合わせた状態でこれらハウジング同士をボルトによって締結することにより、モータと減速機とを連結したものが開示されている。

特開２００８−１１５８９６号公報

ところが、上記従来の構成において、モータハウジングと減速機ハウジングとは、これらの各軸端面が互いに軸方向両側から当接しているのみであるため、モータの軸線と減速機の軸線とが偏心したり傾いたりするといった軸ずれが生じ易いという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータと減速機との軸ずれを抑制できる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アクチュエータは、モータと、前記モータの回転を減速して出力する減速機とを備え、前記減速機の減速機ハウジングには、前記モータと前記減速機とが同軸上に配置されるとともに該モータの一部が収容されるように、該モータのモータハウジングが嵌合する嵌合部が形成されたことを要旨とする。

上記構成によれば、モータと減速機とが同軸上に配置されるようにモータハウジングが減速機ハウジングの嵌合部に嵌合（インロー嵌合）するため、モータの軸線と減速機の軸線とが偏心し難くなる。また、嵌合部は、モータの一部を収容するように形成されているため、アクチュエータ全体の大型化を抑制しつつ、モータハウジングが嵌合部に対して嵌合する軸方向範囲を長くすることが可能になる。これにより、モータの軸線と減速機の軸線とが傾き難くなる。

上記アクチュエータにおいて、前記モータハウジングには、径方向外側に延出されたモータ側フランジ部が形成され、前記減速機ハウジングには、前記嵌合部から径方向外側に延出された減速機側フランジ部が形成され、前記モータと前記減速機とは、締結部材によって前記モータ側フランジ部と前記減速機側フランジ部とを締結することにより、互いに連結されることが好ましい。

上記構成によれば、モータハウジングと減速機ハウジングとを締結する締結部材が、モータの外周に配置されるようになるため、アクチュエータにおける減速機部分の小径化を図ることができる。

本発明によれば、モータと減速機との軸ずれを抑制できる。

アクチュエータの断面図。 アクチュエータの組み立て工程を示す模式図。

以下、アクチュエータの一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、アクチュエータ１は、モータ２と、モータ２の回転を減速して出力する減速機３とを備えている。そして、アクチュエータ１は、例えば各種車両の駆動源として用いられ、モータ２の回転を減速して図示しない車輪のホイールに出力する。

先ず、モータの構成について説明する。
モータ２には、ブラシレスモータが採用されている。モータ２は、モータハウジング１１と、モータハウジング１１の内周に固定されたステータ１２と、ステータ１２の内周側に回転可能に配置されたロータ１３とを備えている。

詳しくは、モータハウジング１１は、有底円筒状のハウジング本体２１と、ハウジング本体２１の開口端に固定される円板状のカバー２２とを備えている。ハウジング本体２１の底部２３の中央には、軸方向に貫通した貫通孔２３ａが形成され、カバー２２の中央には、軸方向に貫通した貫通孔２２ａが形成されている。また、ハウジング本体２１の筒状部２４の開口端部には、径方向外側に延出された円環状のモータ側フランジ部２５が形成され、カバー２２の外周縁には、モータ側フランジ部２５と対向するように径方向外側に延出された円環状のモータ側フランジ部２６が形成されている。そして、モータ側フランジ部２５，２６には、それぞれ軸方向に対向する位置に挿通孔２５ａ，２６ａが形成されている。なお、ハウジング本体２１とカバー２２とはボルト２７により締結されている。

ステータ１２は、筒状部２４の内周に収容された円環状のステータコア３１と、ステータコア３１のティースに設けられたコイル３２とを備えている。ロータ１３は、丸棒状のモータ軸３３と、モータ軸３３の外周に固定された円柱状のロータコア３４と、ロータコア３４の外周に固定された複数の永久磁石３５とを備えている。モータ軸３３は、ハウジング本体２１の貫通孔２３ａに設けられた軸受３６、及びカバー２２の貫通孔２２ａに設けられた軸受３７によりモータハウジング１１に対して回転可能に支持されている。また、モータ軸３３には、減速機３側（図１中、右側）の端面に開口し、軸方向に延びた連結穴３８が形成されている。

また、モータ２は、ロータ１３の回転角を検出するレゾルバ１５と、軸方向に間隔を空けて配置される２枚の配線基板１６，１７とを備えている。配線基板１６，１７には、レゾルバ１５及びステータ１２のコイル３２を外部の制御装置（図示略）に接続するための各種配線が形成されている。なお、レゾルバ１５及び配線基板１６，１７は、カバー２２を挟んでステータ１２及びロータ１３と反対側に設けられている。

次に、減速機の構成について詳細に説明する。
減速機３には、偏心揺動型（ハイポサイクロイド型）の遊星歯車装置が採用されている。減速機３は、減速機ハウジング４１と、モータ軸３３の軸線Ｌ１と同軸上に配置されて該モータ軸３３と一体回転するカムシャフト４２を備えている。また、減速機３は、カムシャフト４２（後述する軸部６１）の軸線Ｌ２と同軸上に配置された内歯車４３と、カムシャフト４２に相対回転可能に支持されることにより内歯車４３の内周に該内歯車４３に対して偏心して配置された２つの外歯車４４と、カムシャフト４２に入力された回転を出力するキャリヤ４５とを備えている。

詳しくは、減速機ハウジング４１は、有底円筒状に形成されており、円板状の底部５１と、底部５１からモータ２側（図１中、左側）に延びる円筒状の収容部５２と、収容部５２からモータ２側に延びる円筒状の嵌合部５３とを有している。底部５１の中央には、その軸方向に貫通した貫通孔５１ａが形成されている。嵌合部５３の内径は、収容部５２の内径よりもやや大きく、モータハウジング１１の筒状部２４の外径と略等しく設定されている。また、嵌合部５３には、径方向外側に延出された減速機側フランジ部５４が形成されており、減速機側フランジ部５４には、上記モータ側フランジ部２５，２６に形成された挿通孔２５ａ，２６ａと対向する位置にネジ穴５４ａが形成されている。また、減速機側フランジ部５４には、アクチュエータ１を車両に取り付けるためのボルト（図示略）が挿通される取付孔５４ｂが形成されている。

なお、本実施形態の減速機ハウジング４１は、鋳造やプレス加工等によりおおまかな形状を成形した後、その筒状部分の内周に対して、収容部５２の中心と嵌合部５３の中心とが同軸上に配置されるように切削加工を行ってこれら収容部５２及び嵌合部５３を形成することで製造される。また、収容部５２及び嵌合部５３は底部５１のモータ２側に連続して形成されていることから、これら収容部５２及び嵌合部５３を形成する際には、治具（図示略）に固定された減速機ハウジング４１に対し、一方向のみから工具（図示略）が挿入されて切削加工が行われる。

収容部５２には、カムシャフト４２、内歯車４３、外歯車４４及びキャリヤ４５が収容され、嵌合部５３には、モータ軸３３の軸線Ｌ１とカムシャフト４２の軸線Ｌ２とが同軸上に配置されるとともにモータ２の一部が収容されるように、ハウジング本体２１の筒状部２４が嵌合（インロー嵌合）されている。そして、モータ側フランジ部２５，２６の挿通孔２５ａ，２６ａを介して締結部材としてのボルト５５が減速機側フランジ部５４のネジ穴５４ａに螺着されることで、モータハウジング１１と減速機ハウジング４１とが締結されている。これにより、減速機ハウジング４１の開口がモータ２により閉塞されている。つまり、モータ２は、減速機ハウジング４１の開口を閉塞するカバーとしても機能している。また、モータハウジング１１の外周と嵌合部５３の内周との間には、Ｏリング等のシール部材５６が介在されており、減速機ハウジング４１内への異物の混入や減速機３のグリース漏れが防止されている。

カムシャフト４２は、モータ軸３３と同軸上に配置される丸棒状の軸部６１、及び軸部６１の途中に隣接して設けられた２つの円板状のカム部６２を有している。２つのカム部６２は、カムシャフト４２（軸部６１）の軸線Ｌ２に対して所定量偏心するとともに該軸線Ｌ２周りに互いに略１８０°ずれた位置にそれぞれ軸線Ｌ３，Ｌ４を有している。そして、カムシャフト４２は、軸部６１の軸端部がモータ軸３３の連結穴３８に対してセレーション嵌合等することにより、モータ軸３３と同軸上で一体回転可能に連結されている。

内歯車４３は、円筒状に形成されている。内歯車４３の外径は、減速機ハウジング４１の収容部５２の内径と略等しく設定されている。内歯車４３の内周面における軸方向中央部には、径方向内側に突出する複数の内歯が形成されている。そして、内歯車４３は、その中心がカムシャフト４２の軸線Ｌ２と同軸上に配置されるように、リングネジ６３によって収容部５２の内周に固定されている。

各外歯車４４は、円板状に形成されている。各外歯車４４の外周面には、径方向外側に突出する複数の外歯が形成されている。なお、外歯の歯数は、内歯の歯数よりも少なく設定されている。各外歯車４４の中央には、軸方向に貫通した中央孔４４ａが形成されており、中央孔４４ａに設けられた軸受６５を介して各カム部６２の外周に相対回転可能に設けられている。これにより、２つの外歯車４４の中心は、それぞれカム部６２の軸線Ｌ３，Ｌ４上に位置しており、２つの外歯車４４は、カムシャフト４２の軸線Ｌ２周りに互いに１８０°回転した位置に配置されている。また、各外歯車４４における中央孔４４ａと外歯との間の部分には、周方向に間隔を空けて形成された複数のピン通孔６６が形成されている。各ピン通孔６６は、丸孔状に形成されており、各外歯車４４の中心を中心とする同心円上にそれぞれ配置されている。

キャリヤ４５は、ピン通孔６６に挿入される複数のピン部材７１と、ピン部材７１の一端部（図１中、左側）に連結された第１プレート７２と、ピン部材７１の他端部（図１中、右側）に連結された第２プレート７３とを備えている。なお、本実施形態のピン部材７１は、円柱状に形成されたピン本体と、ピン本体の外周に設けられた軸受とからなる。そして、各ピン部材７１は、ピン通孔６６内に挿入された状態で、カムシャフト４２の軸線Ｌ２を中心とした同心円上に配置されており、ピン通孔６６の内周面の一部とピン部材７１の外周面の一部とが接触している。これにより、キャリヤ４５は、ピン部材７１を介して外歯車４４との間でトルクを伝達可能となっており、モータ２の駆動により内歯車４３の内周で揺動（公転）しつつ自転する外歯車４４の自転成分のみがピン部材７１を介してキャリヤ４５から取り出されるようになっている。

第１プレート７２は、円板状に形成されている。第１プレート７２の中央には、中央孔７２ａが形成されている。そして、第１プレート７２は、その外周と内歯車４３の軸方向端部との間に設けられた軸受７６、及び中央孔７２ａとカムシャフト４２の外周との間に設けられた軸受７７により減速機ハウジング４１及びカムシャフト４２に対して相対回転可能に支持されている。第２プレート７３は、円板状に形成されている。第２プレート７３には、第１プレート７２側に開口する丸穴状の凹部７８が形成されるとともに、第１プレート７２と反対側に突出する円環状の凸部７９が形成されている。凸部７９と減速機ハウジング４１の底部５１の貫通孔５１ａとの間には、リップシール等のシール部材８０が設けられている。また、凸部７９の内周には、円柱状の蓋部材８１が嵌合されており、凸部７９と蓋部材８１との間には、Ｏリング等のシール部材８２が設けられている。これらシール部材８０，８２により、異物の混入や減速機３のグリース漏れが防止されている。そして、第２プレート７３は、その外周と内歯車４３の軸方向端部との間に設けられた軸受８３、及びカムシャフト４２の外周と凹部７８との間に設けられた軸受８４により減速機ハウジング４１及びカムシャフト４２に対して相対回転可能に支持されている。第１及び第２プレート７２，７３は、それぞれボルト８５，８６によってピン部材７１と一体回転可能に連結されている。なお、凸部７９には、図示しない車輪のホイールが連結されるようになっている。

次に、本実施形態のアクチュエータの動作について説明する。
アクチュエータ１では、制御装置から駆動電力がモータ２（コイル３２）に供給されることによりロータ１３（モータ軸３３）が回転し、減速機３のカムシャフト４２に回転が入力される。カムシャフト４２が回転すると、外歯車４４は、内歯車４３との噛合位置を周方向に移動させることにより外歯の軌跡がハイポサイクロイド曲線を描く態様で揺動しつつ、内歯と外歯の歯数差に応じて自転（外歯車４４の中心Ｏ２周りに回転）する。そして、外歯車４４の自転分の回転がピン通孔６６からピン部材７１を介してキャリヤ４５に伝達され、図示しない車輪が回転する。

次に、本実施形態のアクチュエータの組み立てについて説明する。
図２の左側部分に示すように、モータハウジング１１内にステータ１２やロータ１３等の各構成部品を組み付けてモータ２を組み立てる。その後、図示しない評価装置も用いてモータ２の効率等を測定する。また、図２の右側部分に示すように、減速機ハウジング４１の収容部５２内に、カムシャフト４２、内歯車４３、外歯車４４及びキャリヤ４５等の各構成部品を組み付けて減速機３を組み立てる。その後、図示しない評価用のモータにカムシャフト４２を連結し、減速機３の効率やバックラッシ等を測定する。そして、同図に示すように、所定の評価基準を満たすモータ２と減速機３とを、再度分解することなく、そのまま連結することによりアクチュエータ１が製造される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）モータハウジング１１を減速機ハウジング４１の嵌合部５３にインロー嵌合したため、モータ軸３３の軸線Ｌ１とカムシャフト４２の軸線Ｌ２とが偏心し難くなる。また、嵌合部５３を、モータ２におけるステータ１２及びロータ１３の略全体を含む部分が収容されるように形成したため、アクチュエータ１全体の大型化を抑制しつつ、モータハウジング１１が嵌合部５３に対して嵌合する軸方向範囲を長くでき、モータ軸３３の軸線Ｌ１とカムシャフト４２の軸線Ｌ２とが傾き難くなる。これにより、モータ２と減速機３との軸ずれを抑制できる。また、筒状部２４と嵌合部５３との間のシール部材５６、底部５１の貫通孔５１ａと第２プレート７３の凸部７９とのシール部材８０、及び凸部７９と蓋部材８１の間のシール部材８２の三箇所のシールにより、減速機ハウジング４１内への異物の侵入及びグリース漏れを抑制でき、シール構造の簡素化を図ることができる。

（２）モータハウジング１１と減速機ハウジング４１とを締結するボルト５５が、モータ２の外周に配置されるようにしたため、アクチュエータ１における減速機３部分の小径化を図ることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態において、例えば継ぎ手（カップリング）を用いてモータ軸３３とカムシャフト４２とを一体回転可能に連結してもよい。

・上記実施形態では、モータハウジング１１と減速機ハウジング４１とを締結する締結部材としてボルト５５を用いたが、これに限らず、例えばリベット等の他の締結部材を用いてもよい。

・上記実施形態において、モータハウジング１１と減速機ハウジング４１とを締結するボルト５５が、減速機３の外周に配置されるように該減速機ハウジング４１を形成してもよい。

・上記実施形態では、減速機３をＫ−Ｈ−Ｖ型である偏心揺動型の遊星歯車装置を用いて構成した。しかし、これに限らず、例えば太陽歯車、内歯車及び遊星歯車を有する２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車装置等、他の歯車装置を用いて構成してもよい。

１…アクチュエータ、２…モータ、３…減速機、１１…モータハウジング、２１…ハウジング本体、２２…カバー、２５，２６…モータ側フランジ部、４１…減速機ハウジング、５３…嵌合部、５４…減速機側フランジ部、５５…ボルト（締結部材）、５６，８０…シール部材、Ｌ１〜Ｌ４…軸線。

Claims (2)

1. モータ軸を有するモータと、
   前記モータ軸とは別体であって、該モータ軸に一体回転可能に連結された入力軸を有し、該入力軸に入力される前記モータの回転を減速して出力する減速機とを備え、
   前記減速機の減速機ハウジングには、前記モータと前記減速機とが同軸上に配置されるとともに該モータの一部が収容されるように、該モータのモータハウジングが隙間なく嵌合する嵌合部が形成されたアクチュエータ。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
   前記モータハウジングには、径方向外側に延出されたモータ側フランジ部が形成され、
   前記減速機ハウジングには、前記嵌合部から径方向外側に延出された減速機側フランジ部が形成され、
   前記モータと前記減速機とは、締結部材によって前記モータ側フランジ部と前記減速機側フランジ部とを締結することにより、互いに連結されたことを特徴とするアクチュエータ。