JP6634250B2 - 揺動装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータによって駆動される駆動歯車の回転をリンクによって出力部材の往復揺動運動に変換する揺動装置に関する。

各種の部材を駆動するアクチュエータにおいて、モータによって駆動歯車を回転させ、駆動歯車に連結したリンクを駆動歯車の１方向への回転に伴って往復移動させ、リンクの往復運動に基づいて出力歯車を揺動させる機構が用いられる。特許文献１には、この種の揺動機構を備えたアクチュエータ（揺動装置）が開示されている。

特開２０１０−９８７９５号公報

駆動歯車に連結したリンクを用いる揺動装置において、駆動歯車を覆うキャップをケースに取り付け、このキャップによって駆動歯車をケースに対して位置決めする構成が採用される。この構成では、駆動歯車の上に歯車軸が突出しないので、リンクの動きが歯車軸によって妨げられないようにすることができる。このような構造において、駆動歯車の組み付け精度を向上させるには、駆動歯車を位置決めするキャップの組み付け精度を高めることが望ましい。このため、キャップの位置決め構造を設けることが望ましい。その一方で、揺動装置の小型化のためには、キャップの位置決め構造を省スペースなものにする必要がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、駆動歯車の回転をリンクによって出力歯車の揺動運動に変換する揺動装置の小型化を図り、且つ、駆動歯車を位置決めするキャップの組み付け精度を高めることにある。

上記課題を解決するために、本発明の揺動装置は、モータと、前記モータの回転に基づいて回転するリンク駆動歯車と、前記リンク駆動歯車に一端が連結されるリンクと、前記リンクの他端が連結され、前記リンク駆動歯車の回転に基づいて揺動するリンク従動歯車と、前記リンク従動歯車と噛み合う出力歯車を備える出力部材と、前記リンク駆動歯車、前記リンク従動歯車、および前記出力部材を支持するケースと、前記リンク駆動歯車を前記ケースに対して位置決めするキャップと、を有し、前記ケースは、前記キャップに内側から当接する位置決め部を備え、前記ケースは、前記出力部材の揺動範囲を規制する規制部を備え、前記出力部材は、前記規制部と当接する位置決め突起を備え、前記ケースは、前記出力部材を回転可能に支持する軸受部を備え、前記軸受部は、前記ケースを貫通し、前記軸受部は、円筒部を備え、前記規制部は、前記出力歯車の揺動範囲に対応する角度範囲にわたって前記円筒部の端面に形成された突出部であり、前記位置決め突起は前記出力部材から径方向外側に突出することを特徴とする。

本発明によれば、リンク駆動歯車をケースに対して位置決めするキャップをケースの位置決め部に当接させるので、キャップの組み付け精度が高い。従って、キャップによって位置決めされるリンク駆動歯車の組み付け精度が高い。また、ケースの位置決め部をキャップの内側に設けるため、キャップの外周側に位置決め部を設けるスペースを確保する必要がない。従って、揺動装置を小型化できる。

本発明によれば、前記ケースは、前記出力部材の揺動範囲を規制する規制部を備え、前記出力部材は、前記規制部と当接する位置決め突起を備えるので、規制部と位置決め突起を当接させることによって出力部材を位置決めできる。従って、出力部材の揺動位置を目視で確認しながら出力部材を組み付ける必要がなく、出力部材の組み付け作業が容易である。

本発明によれば、前記ケースは、前記出力部材の基部を回転可能に支持する軸受部を備え、前記軸受部は、前記ケースを貫通するので、出力部材は、軸受部を経由してケース外の部材に揺動運動を伝達できる。

本発明によれば、前記軸受部は、円筒部を備え、前記規制部は、前記出力歯車の揺動範囲に対応する角度範囲にわたって前記円筒部の端面に形成された突出部であり、前記位置決め突起は前記出力部材から径方向外側に突出する。従って、円筒部の端面に位置決め突起を載せて周方向の一端もしくは他端に当接させることによって出力部材の揺動位置を合わせることができる。従って、出力部材の組み付け作業が容易である。

本発明において、前記キャップは、前記リンク駆動歯車を囲む周壁を備え、前記位置決め部は、前記リンク駆動歯車の回転中心を基準とする少なくとも３箇所に等角度間隔で配置され、前記周壁に内周側から当接することが望ましい。このようにすると、キャップを精度良く位置決めできる。

本発明において、前記リンク従動歯車は、前記出力歯車よりも大径であることが望ましい。このようにすると、リンク従動歯車の回転を増速して出力歯車に伝達することができる。従って、１８０°を越える角度範囲で出力歯車を揺動させることができる。

本発明によれば、リンク駆動歯車をケースに対して位置決めするキャップをケースの位置決め部に当接させるので、キャップの組み付け精度が高い。従って、キャップによって位置決めされるリンク駆動歯車の組み付け精度が高い。また、ケースの位置決め部をキャップの内側に設けるため、キャップの外周側に位置決め部を設けるスペースを確保する必要がない。従って、揺動装置を小型化できる。また、規制部と位置決め突起を当接させることによって出力部材を位置決めできるので、出力部材の揺動位置を目視で確認しながら出力部材を組み付ける必要がなく、出力部材の組み付け作業が容易である。さらに、出力部材は、軸受部を経由してケース外の部材に揺動運動を伝達できる。また、円筒部の端面に位置決め突起を載せて周方向の一端もしくは他端に当接させることによって出力部材の揺動位置を合わせることができる。従って、出力部材の組み付け作業が容易である。

本発明を適用したアクチュエータを備えるフィルタ駆動装置の斜視図である。 本発明を適用したアクチュエータの分解斜視図である。 図２のアクチュエータから第２ケースを取り外した状態を示す平面図およびその部分斜視図である。 差動歯車機構と第１出力部材および第２出力部材を第２ケース側から見た分解斜視図である。 差動歯車機構と第１出力部材および第２出力部材を第１ケース側から見た分解斜視図である。 差動歯車機構の断面図である。 第１ケースおよび揺動機構の分解斜視図である。 リンク駆動歯車をキャップで位置決めした状態を示す断面斜視図である。 出力部材および軸受部の断面斜視図である。 揺動機構の出力部材を第１ケースの軸受部に取り付けた状態を示す分解斜視図である。 変形例の差動歯車機構の断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したアクチュエータの実施の形態を説明する。後述するように、本形態のアクチュエータは、揺動装置として機能するものである。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したアクチュエータを備えるフィルタ駆動装置の斜視図である。本形態のアクチュエータ１はフィルタ駆動装置１００に用いられる。フィルタ駆動装置１００は、アクチュエータ１と、アクチュエータ１によって駆動される第１フィルタ駆動軸２００Ａおよび第２フィルタ駆動軸２００Ｂと、揺動部材駆動軸３００を備える。アクチュエータ１は、第１フィルタ駆動軸２００Ａと第２フィルタ駆動軸２００Ｂを交互に回転させるとともに、揺動部材駆動軸３００を所定の角度範囲で往復回転（揺動）させて、揺動部材駆動軸３００に取り付けられたクリーニング部材（図示省略）を揺動させる。第１フィルタ駆動軸２００Ａと第２フィルタ駆動軸２００Ｂの回転に基づき、換気装置や空調装置等の吸気口や送風口に組み込まれたフィルタ（図示省略）が図１に示す矢印Ａ１、Ａ２方向に移動する。移動するフィルタに揺動するクリーニング部材が接触することにより、フィルタに付着した異物が除去される。

本明細書において、ＸＹＺの３軸は互いに直交する方向であり、Ｘ軸方向の一方側を＋Ｘ方向、他方側を−Ｘ方向で示し、Ｙ軸方向の一方側を＋Ｙ方向、他方側を−Ｙ方向で示し、Ｚ軸方向の一方側を＋Ｚ方向、他方側を−Ｚ方向で示す。Ｚ軸方向はアクチュエータ１（揺動装置）の駆動源であるモータ２（図２参照）の回転軸線Ｌに沿う方向である。第１フィルタ駆動軸２００Ａと第２フィルタ駆動軸２００Ｂの回転軸線Ｌ１、Ｌ２および揺動部材駆動軸３００の回転軸線Ｌ３は、モータ２の回転軸線Ｌと平行である。＋Ｚ方向はアクチュエータ１（揺動装置）から第１フィルタ駆動軸２００Ａと第２フィルタ駆動軸２００Ｂ、および揺動部材駆動軸３００が突出する方向（出力側）であり、−Ｚ方向が反出力側である。

図２は本発明を適用したアクチュエータ１の分解斜視図である。また、図３（ａ）は図２のアクチュエータ１から第２ケースを取り外した状態を示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の領域Ｂを拡大した部分斜視図である。図２に示すように、アクチュエータ１は、ケース１０と、ケース１０に収容されるモータ２と、ケース１０によって回転可能に支持される第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂと、モータ２の回転に基づいて第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂを回転させる駆動力伝達機構４と、モータ２の回転に基づいて揺動部材駆動軸３００を揺動させる揺動機構７を備える。モータ２から揺動機構７への駆動力の伝達は、駆動力伝達機構４の減速歯車列４０を介して行う。

（ケース）
ケース１０は、第１フィルタ駆動軸２００Ａ、第２フィルタ駆動軸２００Ｂ、および揺動部材駆動軸３００が設けられる側（すなわち、＋Ｚ方向側）に配置される第１ケース１１と、第１ケース１１に対して−Ｚ方向側に配置される第２ケース１２を備える。ケース１０は全体としてＺ軸方向に薄い略直方体状である。

第１ケース１１は、モータ２、第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂ、駆動力伝達機構４、揺動機構７が組み付けられる端板部１１１と、端板部１１１の外周縁から−Ｚ方向に立ち上がる側板部１１２を備える。端板部１１１の＋Ｙ方向側の領域には円形の凹部１３が形成される。凹部１３にはモータ２が組み付けられる。また、端板部１１１の−Ｙ方側の領域で、且つ、−Ｘ方向側の領域には、第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂを回転可能に支持する軸受部１４Ａ、１４Ｂが形成される。軸受部１４Ａ、１４Ｂは、端板部１１１を貫通する軸孔であり、Ｙ方向に並んで配置されている。第１出力部材３Ａは、軸受部１４Ａによって回転軸線Ｌ１回りに回転可能に支持される。また、第２出力部材３Ｂは、軸受部１４Ｂによって回転軸線Ｌ２回りに回転可能に支持される。第２出力部材３Ｂおよび軸受部１４Ｂは、第１出力部材３Ａおよび軸受部１４Ａに対して＋Ｙ方向側に位置する。また、端板部１１１には、軸受部１４Ａ、１４Ｂに対して＋Ｘ方向側の領域に
凹部１５が形成され、凹部１５には揺動機構７が組み付けられる。

第２ケース１２は、第１ケース１１の端板部１１１とＺ軸方向に対向する端板部１２１と、端板部１２１の外周縁から＋Ｚ方向に立ち上がる側板部１２２を備える。第１ケース１１の側板部１１２には、複数個所に凸部１１３が形成されている。一方、第２ケース１２の側板部１２２には、第１ケース１１の凸部１１３に対応する位置にフック１２３が形成されている。フック１２３と凸部１１３とを係合させて第１ケース１１と第２ケース１２とを結合させると、ケース１０を構成できる。

（配線取り出し部）
図２、図３に示すように、第１ケース１１は、側板部１１２の＋Ｙ方向側に位置する縁に形成された配線取り出し部３０を備える。配線取り出し部３０は、−Ｚ方向に開口する凹部３１を備えており、凹部３１には複数の端子ピン３２が配置される。複数の端子ピン３２の一端は凹部３１内で−Ｚ方向に突出する。図１に示すように、第１ケース１１と第２ケース１２とを結合させた状態で、凹部３１はケース１０の外部に露出する。従って、凹部３１内に突出する端子ピン３２にモータ２への給電用のリード線等を接続することができる。

図２に示すように、モータ２の外周面には端子部２０が設けられている。端子部２０は、複数本の端子ピン２１を備える。図３（ｂ）に示すように、第１ケース１１内において、モータ２の端子部２０は配線取り出し部３０に面しており、端子部２０から配線取り出し部３０へフラットケーブル３３が引き回される。フラットケーブル３３を介して、モータ２側の端子ピン２１と配線取り出し部３０の端子ピン３２とが接続される。なお、図３（ａ）ではフラットケーブル３３の図示を省略している。

図３（ｂ）に示すように、配線取り出し部３０は、凹部３１の−Ｙ方向側に位置する壁部３４と、壁部３４の＋Ｘ方向側の端部からモータ２側へ突出するガイド壁３５を備える。ガイド壁３５は、モータ２側を向く外周面が円弧状である。モータ２の端子部２０から配線取り出し部３０へ向かうフラットケーブル３３は、＋Ｘ方向に凸となる形状に屈曲する形状に引き回され、ガイド壁３５の円弧状の外周面に接触して案内される。すなわち、ガイド壁３５においてフラットケーブル３３と接触する部分は、フラットケーブル３３が損傷するおそれが少ない形状（円弧状の外周面）である。

（駆動力伝達機構）
図２に示すように、モータ２の出力軸には、ピニオン２２が取り付けられている。駆動力伝達機構４は、第１歯車４１、第２歯車４２、第３歯車４３によって構成される減速歯車列４０と、減速歯車列４０を介してモータ２の回転が伝達される差動歯車機構５０を備える。第１歯車４１は、駆動力伝達機構４の入力歯車であり、ピニオン２２と噛み合う大径歯車部４１１と、大径歯車部４１１の−Ｚ方向側に位置する小径歯車部４１２を備える。第２歯車４２は、第１歯車４１の小径歯車部４１２と噛み合う大径歯車部４２１と、大径歯車部４２１の−Ｚ方向側に位置する小径歯車部４２２を備える。第３歯車４３は、第２歯車４２の小径歯車部４２２と噛み合う大径歯車部４３１と、大径歯車部４３１の＋Ｚ方向側に位置する小径歯車部４３２を備える。第１歯車４１の回転中心を通る歯車軸４１３は、＋Ｚ方向の端部がモータ２の−Ｚ方向の端面に設けられた凹部（図示省略）によって支持される。また、第２歯車４２、第３歯車４３の回転中心を通る歯車軸４２３、４３３は、＋Ｚ方向の端部が第１ケース１１の端板部１１１に設けられた凹部１１４、１１５によって支持される。一方、歯車軸４１３、４２３、４３３の−Ｚ方向の端部は、第２ケース１２の端板部１２１に設けられた凹部（図示省略）によって支持される。

減速歯車列４０の最終段の歯車である第３歯車４３は、２つの出力歯車を備える。すな
わち、第３歯車４３の大径歯車部４３１は、差動歯車機構５０にモータ２の回転を伝達する出力歯車である。一方、第３歯車４３の小径歯車部４３２は、揺動機構７にモータ２の回転を伝達する出力歯車である。なお、揺動機構７にモータ２の回転を伝達する出力歯車として、大径歯車部４３１と同じ径の歯車や、大径歯車部４３１よりも径の大きい歯車を用いても良い。本形態では、小径歯車部４３２の歯数を大径歯車部４３１よりも少なくすることにより、モータ２の回転を揺動機構７に伝達する際の減速比が大きくなるように構成している。

図４は差動歯車機構５０と第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂを第２ケース１２側（−Ｚ方向側）から見た分解斜視図である。また、図５は差動歯車機構５０と第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂを第１ケース１１側（＋Ｚ方向側）から見た分解斜視図である。第１出力部材３Ａは、第１ケース１１の軸受部１４Ａによって回転可能に支持される軸体６０Ａと、軸体６０Ａの−Ｚ方向側の端部に設けられた第１被駆動歯車６１Ａを備える。また、第２出力部材３Ｂは、第１ケース１１の軸受部１４Ｂによって回転可能に支持される軸体６０Ｂと、軸体６０Ｂの−Ｚ方向側の端部に設けられた第２被駆動歯車６１Ｂを備える。第１被駆動歯車６１Ａと第２被駆動歯車６１Ｂは、それぞれ、軸体６０Ａ、６０Ｂよりも大径である。また、軸体６０Ａ、６０Ｂは、それぞれ、＋Ｚ方向の端面で開口する凹部６２を備えており、凹部６２の内周面には複数の突起６３が周方向に配列されている。凹部６２は、アクチュエータ１をフィルタ駆動装置１００に用いるとき、第１フィルタ駆動軸２００Ａと第２フィルタ駆動軸２００Ｂを回転軸線Ｌ１、Ｌ２回りに回転不能に連結するための連結部として用いられる。

差動歯車機構５０は、第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂの回転軸線Ｌ１、Ｌ２と平行に延びる支軸５１と、支軸５１によって回転可能に支持される駆動側回転体５２、第１出力側回転体５３、および第２出力側回転体５４と、３つの遊星歯車５５（図５参照）を備える。遊星歯車５５は、後述する遊星キャリア５３３を備える第１出力側回転体５３に保持される。差動歯車機構５０を第１ケース１１に組み付けるとき、第１ケース１１の端板部１１１に設けられた凹部１１６に支軸５１の端部を圧入し、支軸５１の根本側（第１ケース１１側）から順に、第２出力側回転体５４、第１出力側回転体５３、駆動側回転体５２の順で組み付ける。第１ケース１１と第２ケース１２とを結合させると、支軸５１のもう一方の端部は、凹部１１６と対向する位置で第２ケース１２の端板部１２１に設けられた凹部１２４（図６参照）によって支持される。

図５に示すように、駆動側回転体５２は、減速歯車列４０の最終段の歯車である第３歯車４３の大径歯車部４３１と噛み合う駆動歯車５２１が外周縁に形成された大径部５２２と、大径部５２２の中央から＋Ｚ方向に突出する小径部５２３を備える。小径部５２３の外周面には太陽歯車５２４が形成されている。太陽歯車５２４は、後述するように、第１出力側回転体５３に保持される遊星歯車５５と噛み合う。駆動側回転体５２は、大径部５２２と小径部５２３の中心を通る軸孔５２５に支軸５１を通すことによって支軸５１に回転可能に支持される。

第１出力側回転体５３は、第１出力部材３Ａの第１被駆動歯車６１Ａと噛み合う第１歯車５３１が外周面に形成された円筒部５３２と、円筒部５３２と一体に形成された遊星キャリア５３３を備える。遊星キャリア５３３は、円筒部５３２の−Ｚ方向の端部を塞ぐ端板部５３４（図４参照）と、円筒部５３２の内周側で周方向に等間隔に配置される３本の支軸５３５と、周方向に隣り合う支軸５３５の間の３箇所で円弧状に延在する壁部５３６を備える。支軸５３５および壁部５３６は、端板部５３４から＋Ｚ方向に突出する。壁部５３６の＋Ｚ方向の端面には凸部５３７が形成されている。３本の支軸５３５には、それぞれ、遊星歯車５５が回転可能な状態で取り付けられる。

第１出力側回転体５３は、端板部５３４の中央に形成された円形開口５３８（図４参照）を備える。円形開口５３８には、駆動側回転体５２の小径部５２３において太陽歯車５２４が形成されていない部分である円筒状の基端部が嵌合する。第１出力側回転体５３は、駆動側回転体５２の小径部５２３を介して支軸５１に組み付けられる。

第２出力側回転体５４は、第２出力部材３Ｂの第２被駆動歯車６１Ｂと噛み合う第２歯車５４１が外周縁に形成された端板部５４３と、端板部５４３の外周縁から＋Ｚ方向に立ち上がる円筒部５４２を備える。円筒部５４２の内周面には内歯歯車５４４（図４参照）が形成されている。第２出力側回転体５４は、端板部５４３に形成された軸孔５４５（図５参照）に支軸５１を通すことによって支軸５１に回転可能に支持される。

第１出力側回転体５３は、円筒部５３２の内周面と、遊星歯車５５および壁部５３６との間に環状の隙間が形成されている（図４参照）。第２出力側回転体５４を支軸５１に組み付けた後、第１出力側回転体５３を第２出力側回転体５４に対して組み付ける。すなわち、円筒部５３２の内周面と、遊星歯車５５および壁部５３６との隙間に第２出力側回転体５４の円筒部５４２を挿入する。これにより、円筒部５４２の内周面に形成された内歯歯車５４４と、３つの遊星歯車５５とが噛み合う。遊星歯車５５の支軸５３５の先端は、第２出力側回転体５４の端板部５４３に形成された凹部５４６によって支持される。また、壁部５３６から突出する凸部５３７は、端板部５４３に形成された凹部５４７に嵌合する。第１出力側回転体５３を組み付けた後、更に、駆動側回転体５２を支軸５１に組み付けると、３つの遊星歯車５５の内周側に太陽歯車５２４が挿入され、太陽歯車５２４と遊星歯車５５が噛み合う。

差動歯車機構５０は、駆動側回転体５２に形成された太陽歯車５２４と、第１出力側回転体５３に形成された遊星キャリア５３３および遊星キャリア５３３に保持される３つの遊星歯車５５と、第２出力側回転体５４に形成された内歯歯車５４４と、によって構成される遊星歯車機構５０Ａを備える。ここで、駆動側回転体５２は、モータ２の回転が減速歯車列４０を介して伝達される駆動歯車５２１を備えているので、駆動側回転体５２に設けられた太陽歯車５２４が遊星歯車機構５０Ａの入力要素として機能する。

一方、遊星キャリア５３３を備える第１出力側回転体５３は、第１出力部材３Ａの第１被駆動歯車６１Ａと噛み合う第１歯車５３１を備えており、内歯歯車５４４を備える第２出力側回転体５４は、第２出力部材３Ｂの第２被駆動歯車６１Ｂと噛み合う第２歯車５４１を備えている。そして、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂはいずれも回転可能である。従って、遊星歯車機構５０Ａは、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂのうち、回転負荷が大きい方に回転を伝達する部材が固定要素として機能し、回転負荷が小さい方に回転を伝達する部材が出力要素として機能する。つまり、本形態の遊星歯車機構５０Ａは、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂの回転負荷の大小に基づき、第１出力部材３Ａを回転させる第１の状態と、第２出力部材３Ｂを回転させる第２の状態に切り換えられる。

すなわち、第１の状態は、第１出力側回転体５３が遊星歯車機構５０Ａの出力要素となる状態であり、駆動歯車５２１の回転が第１歯車５３１に伝達され、第１歯車５３１と噛み合う第１被駆動歯車６１Ａを介して第１出力部材３Ａが回転する状態である。第１の状態では、第２出力側回転体５４が遊星歯車機構５０Ａの固定要素となる。また、第２の状態は、第２出力側回転体５４が遊星歯車機構５０Ａの出力要素となる状態であり、駆動歯車５２１の回転が第２歯車５４１に伝達され、第２歯車５４１と噛み合う第２被駆動歯車６１Ｂを介して第２出力部材３Ｂが回転する状態である。第２の状態では、第１出力側回転体５３が遊星歯車機構５０Ａの固定要素となる。

図６は差動歯車機構５０の断面図である。この図に示すように、第１出力側回転体５３
、第２出力側回転体５４、および駆動側回転体５２を支軸５１に組み付けると、入力歯車である駆動歯車５２１と、２つの出力歯車である第１歯車５３１と第２歯車５４１が差動歯車機構５０の外周面を構成する。つまり、差動歯車機構５０のＺ軸方向の寸法は、これら３つの歯車の厚さによって決まる。本形態では、第２歯車５４１の外径Ｄ１は、他の２つの歯車（第１歯車５３１、駆動歯車５２１）の歯底径Ｄ２よりも小さい。このため、第１歯車５３１と噛み合う第１被駆動歯車６１Ａが第２歯車５４１の外周側まで張り出す厚さとなっているが、第１被駆動歯車６１Ａと第２歯車５４１とが干渉することはない。

駆動力伝達機構４は、減速歯車列４０と遊星歯車機構５０Ａを備えているので、モータ２の回転を所定の減速比で減速して第１出力部材３Ａもしくは第２出力部材３Ｂに伝達する。モータ２と第１出力部材３Ａとの間の減速比を第１の減速比とし、モータ２と第２出力部材３Ｂとの間の減速比を第２の減速比とすると、本形態では第１の減速比と第２の減速比がほぼ等しい。従って、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂをほぼ等しいトルクで駆動できる。

（揺動機構）
図７は、第１ケース１１および揺動機構７の分解斜視図である。本形態のアクチュエータ１は、揺動部材駆動軸３００を所定の角度範囲で揺動させるための揺動機構７を備えており、揺動装置１Ａとして機能する。揺動機構７は、リンク駆動歯車７１と、リンク従動歯車７２と、リンク駆動歯車７１を位置決めするキャップ７３と、リンク駆動歯車７１とリンク従動歯車７２を連結するリンク７４と、リンク従動歯車７２の回転（揺動）が伝達される出力部材７５を備える。出力部材７５は、リンク従動歯車７２と噛み合う出力歯車７６が形成された第１部材７５１と、第１部材７５１と一体に回転する第２部材７５２を備える。第１部材７５１は、出力歯車７６の＋Ｚ方向側で出力歯車７６よりも大径に形成された円板部７５３と、円板部７５３から径方向外側に突出する位置決め突起７５４を備える。出力歯車７６の中心にはＺ軸方向に延びる軸体７５５が取り付けられている。

上述したように、第１ケース１１の端板部１１１には、第１出力部材３Ａ、第２出力部材３Ｂ、および差動歯車機構５０が組み付けられた領域の＋Ｘ方向側に凹部１５が形成されている。凹部１５には、キャップ取付部１６と、軸受部１７、１８が形成されている。軸受部１８はキャップ取付部１６の−Ｙ方向側に位置し、軸受部１７は軸受部１８の−Ｘ方向側に位置する。キャップ取付部１６にはリンク駆動歯車７１とキャップ７３が取り付けられる。軸受部１７は、出力部材７５の基部を回転可能に支持する。また、軸受部１８は、リンク従動歯車７２の回転中心に設けられた軸体７２１を支持する。

キャップ取付部１６は、環状凸部１６１と、環状凸部１６１の中央に形成された突出部の上端面に設けられた凹部１６２と、環状凸部１６１の内周縁に沿う３箇所に形成された位置決め部１６３を備える。凹部１６２には、リンク駆動歯車７１の回転中心に設けられた軸体７１１（図８参照）の端部が組み付けられる。位置決め部１６３は、環状凸部１６１よりも−Ｚ方向への突出寸法が大きい突起状である。位置決め部１６３は、凹部１６２の中心（すなわち、リンク駆動歯車７１の回転中心）を基準として周方向に等角度間隔で配置されている。

軸受部１７は、端板部１１１から−Ｚ方向に立ち上がる円筒部１７１を備える。円筒部１７１の内周側には、端板部１１１を貫通する軸孔が形成されている。円筒部１７１の外周面には、環状凸部１６１が繋がっている。図７に示すように、軸受部１７は、円筒部１７１の−Ｚ方向の端面に形成された規制部１７３を備える。規制部１７３は、−Ｚ方向に突出する突出部である。規制部１７３は、出力歯車７６の揺動範囲に対応する所定の角度範囲にわたって円筒部１７１の端面に形成されている。規制部１７３の周方向の一端１７４、および周方向の他端１７５には段差部が形成されている。

図８はリンク駆動歯車７１をキャップ７３で位置決めした状態を示す断面斜視図（図３のＣ１−Ｃ１位置の断面斜視図）である。リンク駆動歯車７１は、凹部１６２に組み付けられる軸体７１１を介して回転可能に支持される。リンク駆動歯車７１の中央には−Ｚ方向に突出する円形凸部７１２が形成されている。キャップ７３は、リンク駆動歯車７１の外周部に端板部１１１と逆の側（−Ｚ方向側）から当接する環状部７３１と、環状部７３１の外周縁から端板部１１１の側に延びる周壁７３２を備える。環状部７３１の中央には円形の開口７３５が形成され、開口７３５にリンク駆動歯車７１の円形凸部７１２が嵌合する。これにより、キャップ７３に対してリンク駆動歯車７１が位置決めされるとともに、リンク駆動歯車７１を介して軸体７１１の上端が位置決めされる。つまり、キャップ７３に形成された開口７３５とキャップ取付部１６に形成された凹部１６２によって、リンク駆動歯車７１を回転可能に支持する上下の軸受が構成される。

キャップ７３は、周壁７３２の＋Ｚ方向の端面が環状凸部１６１の−Ｚ方向の端面に当接することによってＺ軸方向に位置決めされる。そして、周壁７３２の内周面にキャップ取付部１６の位置決め部１６３が３点で当接することによって、Ｚ軸方向と交差する方向で第１ケース１１に対して位置決めされる。位置決め部１６３は、凹部１６２と同軸の位置にキャップ７３を位置決めする。上記のように、キャップ７３に形成された開口７３５の内周面がリンク駆動歯車７１の軸受として機能するので、キャップ７３を凹部１６２と同軸に位置決めすることによって、リンク駆動歯車７１は、キャップ７３を介して凹部１６２と同軸の位置に位置決めされる。キャップ７３には、周壁７３２の外周側の２箇所にボス部７３３が形成される。キャップ７３は、ボス部７３３を介して端板部１１１にネジ固定される。

周壁７３２は、周方向の一部を切り欠いた切り欠き部７３４を備える。切り欠き部７３４は、減速歯車列４０の最終段の歯車である第３歯車４３の小径歯車部４３２に面する。小径歯車部４３２は、切り欠き部７３４を経由してリンク駆動歯車７１と噛み合う。従って、減速歯車列４０を介して、リンク駆動歯車７１にモータ２の回転が所定の減速比で減速されて伝達される。

リンク従動歯車７２は、軸体７２１を介して軸受部１８によって回転可能に支持される。リンク従動歯車７２には、リンク７４の一端が連結され、リンク７４の他端はリンク駆動歯車７１の円形凸部７１２に連結される。リンク駆動歯車７１が１回転すると、リンク７４はＸ軸方向に１往復し、リンク従動歯車７２は所定の角度範囲で往復回転（すなわち、往復揺動）する。リンク従動歯車７２は、周方向の一部の範囲に歯部７２２が形成されている。

図９は出力部材７５および軸受部１７の断面斜視図（図３のＣ２−Ｃ２位置の断面斜視図）である。また、図１０は、揺動機構７の出力部材７５を第１ケース１１の軸受部１７に取り付けた状態を示す分解斜視図である。図９に示すように、出力部材７５は、出力歯車７６よりも大径の部分が軸受部１７によって回転可能に支持される。軸受部１７は端板部１１１を貫通するので、出力部材７５の＋Ｚ方向側の端部は端板部１１１の＋Ｚ方向側に突出する。従って、出力部材７５に上述した揺動部材駆動軸３００（図１参照）を連結し、出力部材７５の揺動運動を揺動部材駆動軸３００に伝達できる。

図１０に示すように、出力部材７５を軸受部１７に取り付けると、出力部材７５の位置決め突起７５４は円筒部１７１の端面に載った状態となる。出力部材７５は、位置決め突起７５４が規制部１７３の周方向の一端１７４に当接する位置と、位置決め突起７５４が規制部１７３の周方向の他端１７５に当接する位置との間で揺動可能である。位置決め突起７５４を規制部１７３の周方向の一端１７４もしくは他端１７５に当接させるように出
力部材７５を組み付けることで、出力歯車７６の回転位置を容易に合わせることができる。

揺動機構７は、出力歯車７６よりもリンク従動歯車７２の方が大径であり、リンク従動歯車７２と出力歯車７６によって増速機構を構成している。本形態では、出力歯車７６の揺動角度がリンク従動歯車７２の揺動角度の倍となるように両歯車の歯数を設定している。このように、増速機構を用いることにより、１８０度を越える角度範囲で出力歯車７６を揺動させることができる。

（作用効果）
以上のように、本形態のアクチュエータ１（揺動装置１Ａ）は、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂを共通のモータ２によって駆動できる。また、駆動力伝達機構４は、駆動歯車５２１の回転が第１出力側回転体５３の第１歯車５３１に伝達される第１の状態と、駆動歯車５２１の回転が第２出力側回転体５４の第２歯車５４１に伝達される第２の状態に切り換えられる。このようにすると、モータ２の駆動力を第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂのどちらか一方に切り換えて伝達できるので、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂを共通のモータ２で駆動する構成でありながら、モータ２を大型化する必要がない。従って、アクチュエータ１を小型化することができる。また、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂの回転負荷の大小によって駆動力の伝達先を切り換えることができるので、回転負荷の小さい方を先に駆動し、その結果、先に駆動した方の回転負荷が大きくなると、駆動力の伝達先をもう一方に切り換えてもう一方を駆動できる。従って、共通のモータ２で第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂを交互に駆動できる。

また、本形態のアクチュエータ１（揺動装置１Ａ）は、減速比の大きい遊星歯車機構５０Ａを用いるとともに、第１出力部材３Ａに形成された第１被駆動歯車６１Ａ、および第２出力部材３Ｂに形成された第２被駆動歯車６１Ｂが遊星歯車機構５０Ａの出力要素に形成された第１歯車５３１、および第２歯車５４１と直接噛み合っている。従って、駆動力伝達機構４の設置スペースを小さくすることができ、且つ、減速比を増大させることができる。従って、モータ２と第１出力部材３Ａ、第２出力部材３Ｂとの間の減速比が大きく、且つ、小型のアクチュエータを実現できる。

また、本形態の駆動力伝達機構４は、第２出力側回転体５４に形成された第２歯車５４１の外径は、第１出力側回転体５３に形成された第１歯車５３１の歯底径よりも小さい。従って、第１歯車５３１と噛み合う第１被駆動歯車６１Ａを第２歯車５４１の外周側に張り出させることができる。よって、歯車同士の噛み合い幅を確保し、且つ、第１出力側回転体５３の薄型化を図ることができる。その結果、差動歯車機構５０をＺ軸方向に薄型化できる。

また、本形態の駆動力伝達機構４は、第１ケース１１に支軸５１を取り付け、第２出力側回転体５４、第１出力側回転体５３、駆動側回転体５２、の順で３つの回転体を第１ケース１１内に落とし込むことによって差動歯車機構５０を組み立てることができる。よって、駆動力伝達機構４の組立が容易である。

また、本形態の駆動力伝達機構４は、モータ２と第１出力部材３Ａの間の減速比（第１の減速比）と、モータ２と第２出力部材３Ｂの間の減速比（第２の減速比）とがほぼ等しいので、第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂをほぼ同一のトルクで駆動することができる。なお、第１の減速比と第２の減速比は同一にすることが望ましい。第１の減速比と第２の減速比が同一であれば、同一のトルクで第１出力部材３Ａと第２出力部材３Ｂを駆動できる。

また、本形態のアクチュエータ１（揺動装置１Ａ）は、第１フィルタ駆動軸２００Ａと第２フィルタ駆動軸２００Ｂを交互に回転させるだけでなく、モータ２の回転に基づいて揺動部材駆動軸３００を揺動させる機能を備える。そして、本形態では、揺動機構７を構成するリンク駆動歯車７１がキャップ７３を介して第１ケース１１に位置決めされ、キャップ７３に形成された開口７３５とキャップ取付部１６に形成された凹部１６２によってリンク駆動歯車７１の上下の軸受が構成される。そして、キャップ７３は、第１ケース１１の位置決め部１６３に当接して位置決めされる。このように、第１ケース１１に位置決め部１６３を設けたことにより、キャップ７３の組み付け精度が高く、キャップ７３を介して位置決めされるリンク駆動歯車７１の組み付け精度が高い。そして、位置決め部１６３はキャップ７３の内側で等角度間隔の３箇所に設けられ、キャップ７３の周壁７３２に対して内周側から３箇所で当接する。このような構成では、キャップ７３の外周側に位置決め部を設けるスペースを確保する必要がないので、揺動装置１Ａを小型化できる。また、キャップ７３の位置決め作業が容易である。なお、位置決め部１６３は４箇所以上であってもよい。

また、本形態の揺動機構７は、出力部材７５を回転可能に支持する軸受部１７が第１ケース１１に設けられ、軸受部１７は出力部材７５の揺動範囲を規制する規制部１７３を備えるとともに、出力部材７５には位置決め突起７５４が設けられる。従って、規制部１７３と位置決め突起７５４を当接させることによって出力部材７５の揺動位置を合わせることができる。よって、出力部材７５の揺動位置を目視で確認しながら出力部材７５を組み付ける必要がなく、出力部材７５の組み付け作業が容易である。

また、本形態の揺動機構７は、出力部材７５の基部を回転可能に支持する軸受部１７が第１ケース１１の端板部１１１を貫通する軸孔を備える。従って、出力部材７５は、軸受部１７を経由して、ケース１０の外部に設けられた揺動部材駆動軸３００に揺動運動を伝達できる。

また、本形態の揺動機構７は、出力歯車７６よりもリンク従動歯車７２の方が大径であり、リンク従動歯車７２と出力歯車７６によって増速機構を構成している。従って、１８０度を越える角度範囲で出力歯車７６を揺動させることができる。

（変形例）
図１１は、変形例の差動歯車機構の展開図である。上記形態では、駆動歯車５２１、第１歯車５３１、および第２歯車５４１のうち、第２歯車５４１の外径Ｄ１が他の２つの歯車の歯底径Ｄ２よりも小さく、駆動歯車５２１と第１歯車５３１の歯底径Ｄ２および外径は同一であったが、変形例の差動歯車機構５０は、図１１に示すように、第２歯車５４１の外径Ｄ１が第１歯車５３１の歯底径Ｄ２よりも小さく、加えて、第１歯車５３１の外径Ｄ３が駆動歯車５２１の歯底径Ｄ４よりも小さい。

このように、変形例の差動歯車機構５０は、３つの回転体の歯車（駆動歯車５２１、第１歯車５３１、および第２歯車５４１）のそれぞれについて、Ｚ軸方向に隣り合う２つの歯車の一方の外径が他方の歯底径よりも小さい寸法に設定されている。このような寸法設定であれば、第１歯車５３１と噛み合う第１被駆動歯車６１Ａを第２歯車５４１の外周側に張り出させるだけでなく、駆動歯車５２１と噛み合う大径歯車部４３１についても第１歯車５３１の外周側に張り出させることができる。従って、３つの回転体のそれぞれについて薄型化を図ることができ、且つ、歯車同士の噛み合い幅を確保できる。よって、差動歯車機構５０をＺ軸方向に薄型化でき、アクチュエータ１をＺ軸方向に薄型化できる。加えて、駆動歯車５２１を第１歯車５３１および第２歯車５４１よりも大径にすることができるので、減速比を大きくすることができる。

また、このように、駆動歯車５２１、第１歯車５３１、第２歯車５４１の順で外径が小さくなっていれば、支軸５１に差動歯車機構５０の部品を組み付けるとき、径が小さい部品から順に組み付けることができる。従って、駆動力伝達機構の組み立てが容易である。

（他の実施形態）
（１）上記実施の形態では、モータ２の回転に基づいて第１出力部材３Ａおよび第２出力部材３Ｂを交互に回転させる差動歯車機構５０として、遊星歯車機構５０Ａを備えるものを用いたが、モータ２の回転を２つの出力部材に振り分けて回転させる他の差動機構を用いても良い。

（２）上記形態のアクチュエータ１は、フィルタ駆動装置に用いられ、フィルタ駆動軸を回転させるものであったが、アクチュエータ１は、他の駆動軸を駆動する装置に用いることもできる。

（３）上記形態のアクチュエータ１は、揺動部材駆動軸３００を揺動させる揺動装置１Ａとして機能するものであり、揺動部材駆動軸３００はフィルタをクリーニングする部材を駆動するものであったが、クリーニング部材以外の揺動部材を駆動する揺動装置１Ａとして用いることもできる。

１…アクチュエータ、１Ａ…揺動装置、２…モータ、３Ａ…第１出力部材、３Ｂ…第２出力部材、４…駆動力伝達機構、７…揺動機構、１０…ケース、１１…第１ケース、１２…第２ケース、１３…凹部、１４Ａ…軸受部、１４Ｂ…軸受部、１５…凹部、１６…キャップ取付部、１７…軸受部、１８…軸受部、２０…端子部、２１…端子ピン、２２…ピニオン、３０…配線取り出し部、３１…凹部、３２…端子ピン、３３…フラットケーブル、３４…壁部、３５…ガイド壁、４０…減速歯車列、４１…第１歯車、４２…第２歯車、４３…第３歯車、５０…差動歯車機構、５０Ａ…遊星歯車機構、５１…支軸、５２…駆動側回転体、５３…第１出力側回転体、５４…第２出力側回転体、５５…遊星歯車、６０Ａ…軸体、６０Ｂ…軸体、６１Ａ…第１被駆動歯車、６１Ｂ…第２被駆動歯車、６２…凹部、６３…突起、７１…リンク駆動歯車、７２…リンク従動歯車、７３…キャップ、７４…リンク、７５…出力部材、７６…出力歯車、１００…フィルタ駆動装置、１１１…端板部、１１２…側板部、１１３…凸部、１１４、１１５、１１６…凹部、１２１…端板部、１２２…側板部、１２３…フック、１２４…凹部、１６１…環状凸部、１６２…凹部、１６３…位置決め部、１７１…円筒部、１７３…規制部、１７４…一端、１７５…他端、２００Ａ…フィルタ駆動軸、２００Ｂ…フィルタ駆動軸、３００…揺動部材駆動軸、４１１…大径歯車部、４１２…小径歯車部、４１３…歯車軸、４２１…大径歯車部、４２２…小径歯車部、４２３…歯車軸、４３１…大径歯車部、４３２…小径歯車部、４３３…歯車軸、５２１…駆動歯車、５２２…大径部、５２３…小径部、５２４…太陽歯車、５２５…軸孔、５３１…第１歯車、５３２…円筒部、５３３…遊星キャリア、５３４…端板部、５３５…支軸、５３６…壁部、５３７…凸部、５３８…円形開口、５４１…第２歯車、５４２…円筒部、５４３…端板部、５４４…内歯歯車、５４５…軸孔、５４６、５４７…凹部、７１１…軸体、７１２…円形凸部、７２１…軸体、７２２…歯部、７３１…環状部、７３２…周壁、７３３…ボス部、７３４…切り欠き部、７３５…開口、７５１…第１部材、７５２…第２部材、７５３…円板部、７５４…位置決め突起、７５５…軸体、Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…回転軸線、Ｄ１…第２歯車の外径、Ｄ２…第１歯車と駆動歯車の歯底径、Ｄ３…第１歯車の外径、Ｄ４…駆動歯車の歯底径

Claims (3)

1. モータと、
   前記モータの回転に基づいて回転するリンク駆動歯車と、
   前記リンク駆動歯車に一端が連結されるリンクと、
   前記リンクの他端が連結され、前記リンク駆動歯車の回転に基づいて揺動するリンク従動歯車と、
   前記リンク従動歯車と噛み合う出力歯車を備える出力部材と、
   前記リンク駆動歯車、前記リンク従動歯車、および前記出力部材を支持するケースと、
   前記リンク駆動歯車を前記ケースに対して位置決めするキャップと、を有し、
   前記ケースは、前記キャップに内側から当接する位置決め部を備え、
   前記ケースは、前記出力部材の揺動範囲を規制する規制部を備え、
   前記出力部材は、前記規制部と当接する位置決め突起を備え、
   前記ケースは、前記出力部材を回転可能に支持する軸受部を備え、
   前記軸受部は、前記ケースを貫通し、
   前記軸受部は、円筒部を備え、
   前記規制部は、前記出力歯車の揺動範囲に対応する角度範囲にわたって前記円筒部の端面に形成された突出部であり、
   前記位置決め突起は前記出力部材から径方向外側に突出することを特徴とする揺動装置。
2. 前記キャップは、前記リンク駆動歯車を囲む周壁を備え、
   前記位置決め部は、前記リンク駆動歯車の回転中心を基準とする少なくとも３箇所に等角度間隔で配置され、前記周壁に内周側から当接することを特徴とする請求項１に記載の揺動装置。
3. 前記リンク従動歯車は、前記出力歯車よりも大径であることを特徴とする請求項１または２に記載の揺動装置。