JP7183568B2 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、電動アクチュエータに関する。

減速機を備える電動アクチュエータが知られる。例えば、特許文献１には、入力軸の偏心部の外周にベアリングを介して設けられたサンギアと、サンギアと噛み合うリングギアと、を有する減速機が記載される。

特開２０１６－１０９２２６号公報

上記のような減速機においては、サンギアから軸方向に突出する突出部が、出力軸が有する穴部に入り込む。これにより、突出部と穴部とを介してサンギアから出力軸に回転駆動力が伝達される。このような構成においては、穴部の内側面を介して、突出部に軸方向と直交する向きの荷重が加えられる。ここで、突出部はサンギアから軸方向に突出するため、サンギアには、突出部に加えられる荷重によって軸方向に傾く向きの回転モーメントが加えられる。これにより、サンギアが傾く虞がある。また、サンギアが傾くことに伴って入力軸が傾く虞がある。したがって、減速機の伝達効率が低下する、騒音が生じる等の不具合が生じる虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みて、外歯ギアが傾くことを抑制できる構造を有する電動アクチュエータを提供することを目的の一つとする。

本発明の電動アクチュエータの一つの態様は、中心軸を中心として回転するモータシャフトを有するモータと、前記モータシャフトの軸方向一方側の部分に連結される減速機構と、前記モータシャフトの軸方向一方側において前記モータシャフトの軸方向に延び、前記減速機構を介して前記モータシャフトの回転が伝達される出力シャフトと、前記モータシャフトと前記出力シャフトとを互いに相対回転可能に連結する第１ベアリングと、前記第１ベアリングよりも軸方向他方側において前記モータシャフトに固定される第２ベアリングと、を備える。前記出力シャフトは、軸方向一方側に窪む収容凹部を有する。前記モータシャフトの軸方向一方側の端部は、前記収容凹部内に収容される。前記第１ベアリングは、前記収容凹部内において前記モータシャフトを支持する。前記モータシャフトは、前記中心軸に対して偏心した偏心軸を中心とする偏心軸部を有する。前記減速機構は、前記偏心軸部に前記第２ベアリングを介して連結される外歯ギアと、前記外歯ギアの径方向外側を囲んで固定され、前記外歯ギアと噛み合う内歯ギアと、前記出力シャフトから径方向外側に拡がり、前記外歯ギアの軸方向一方側に位置するフランジ部と、前記フランジ部から軸方向他方側に突出し、周方向に沿って配置される複数の突出部と、を有する。前記外歯ギアは、軸方向他方側に窪む複数の穴部を有する。前記複数の穴部は、周方向に沿って配置され、かつ、内径が前記突出部の外径よりも大きい。前記複数の突出部は、前記複数の穴部のそれぞれに挿入され、前記穴部の内側面を介して、前記外歯ギアを前記中心軸回りに揺動可能に支持する。

本発明の一つの態様によれば、電動アクチュエータにおいて、外歯ギアが傾くことを抑制できる。

図１は、本実施形態の電動アクチュエータを示す断面図である。 図２は、本実施形態の電動アクチュエータの一部を示す断面図である。 図３は、本実施形態の電動アクチュエータを示す断面図であって、図２におけるIII－III断面図である。

各図においてＺ軸方向は、正の側を上側とし、負の側を下側とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸Ｊ１の軸方向は、Ｚ軸方向、すなわち上下方向と平行である。以下の説明においては、特に断りのない限り、中心軸Ｊ１の軸方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼ぶ。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

本実施形態において、上側は、軸方向他方側に相当し、下側は、軸方向一方側に相当する。なお、上側および下側とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１から図３に示す本実施形態の電動アクチュエータ１０は、例えば、車両に搭載される電動アクチュエータである。図１および図２に示すように、電動アクチュエータ１０は、ケース１１と、中心軸Ｊ１を中心として回転するモータシャフト２１を有するモータ２０と、第１ベアリング５１と、第２ベアリング５２と、第３ベアリング５３と、ブッシュ５４と、減速機構３０と、出力部４０と、予圧部材６０と、回路基板７０と、第１回転センサ７１と、取付部材７２と、第１センサマグネット７３、第２センサマグネット７４と、図示しない第２回転センサと、を備える。

図１に示すように、ケース１１は、モータ２０および減速機構３０を収容する。ケース１１は、モータ２０を収容するモータケース１２と、減速機構３０を収容する減速機構ケース１３と、を有する。モータケース１２は、ケース筒部１２ａと、円環板部１２ｂと、上蓋部１２ｃと、ベアリング保持部１２ｄと、回路基板収容部１２ｇと、を有する。

ケース筒部１２ａは、中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる円筒状である。ケース筒部１２ａは、軸方向の両側に開口する。ケース筒部１２ａは、モータ２０の径方向外側を囲む。円環板部１２ｂは、ケース筒部１２ａの内周面から径方向内側に拡がる円環板状である。円環板部１２ｂは、モータ２０の後述するステータ２３の上側を覆う。円環板部１２ｂの径方向内縁部は、下側に湾曲する。

ベアリング保持部１２ｄは、円環板部１２ｂの径方向内縁部に設けられる。ベアリング保持部１２ｄは、第３ベアリング５３を保持する。ベアリング保持部１２ｄは、保持部本体１２ｅと、支持壁部１２ｆと、を有する。保持部本体１２ｅは、円環板部１２ｂの径方向内縁部から上側に延びる円筒状である。支持壁部１２ｆは、保持部本体１２ｅの上側の端部から径方向内側に突出する。図示は省略するが、支持壁部１２ｆは、周方向に沿って延びる円環状である。

回路基板収容部１２ｇは、回路基板７０を収容する部分である。回路基板収容部１２ｇは、ケース筒部１２ａの上側部分の径方向内側に構成される。回路基板収容部１２ｇの底面は、円環板部１２ｂの上面である。回路基板収容部１２ｇは、上側に開口する。上蓋部１２ｃは、回路基板収容部１２ｇの上端開口を塞ぐ板状の蓋である。

減速機構ケース１３は、モータケース１２の下側に固定される。減速機構ケース１３は、蓋部１３ａと、筒部１３ｂと、突出筒部１３ｃと、を有する。蓋部１３ａは、中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。蓋部１３ａは、減速機構３０の下側を覆う。

筒部１３ｂは、蓋部１３ａの径方向外縁部から上側に突出する円筒状である。筒部１３ｂは、上側に開口する。筒部１３ｂの上端部は、ケース筒部１２ａの下端部に接触して固定される。突出筒部１３ｃは、蓋部１３ａの径方向内縁部から軸方向両側に突出する円筒状である。突出筒部１３ｃは、軸方向両側に開口する。突出筒部１３ｃの上端部は、筒部１３ｂの上端部よりも下側に位置する。突出筒部１３ｃの下端部における外周面には、Ｏリング６１が装着される。

図２に示すように、突出筒部１３ｃの内部には、軸方向に延びる円筒状のブッシュ５４が配置される。ブッシュ５４は、ブッシュ本体部５４ａと、ブッシュフランジ部５４ｂと、を有する。ブッシュ本体部５４ａは、中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる円筒状である。ブッシュ本体部５４ａは、突出筒部１３ｃに嵌め合わされる。ブッシュフランジ部５４ｂは、ブッシュ本体部５４ａの上側の端部から径方向外側に突出する。図示は省略するが、ブッシュフランジ部５４ｂは、中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。ブッシュフランジ部５４ｂは、突出筒部１３ｃの上端部に上側から接触する。これにより、ブッシュ５４が突出筒部１３ｃの内部から下側に抜けることが抑制される。

図１に示すように、モータ２０は、ケース１１のうち円環板部１２ｂよりも下側の部分に収容される。モータ２０は、ロータ２２と、ステータ２３と、を有する。ロータ２２は、モータシャフト２１と、ロータ本体２２ａと、を有する。モータシャフト２１は、第１ベアリング５１と第３ベアリング５３とによって、中心軸Ｊ１回りに回転可能に支持される。モータシャフト２１は、第１軸部２１ａと、第２軸部２１ｂと、第３軸部２１ｃと、第４軸部２１ｄと、第５軸部２１ｅと、第６軸部２１ｆと、第７軸部２１ｇと、第８軸部２１ｈと、を有する。第６軸部２１ｆを除く各軸部は、中心軸Ｊ１を中心とする軸部である。

第１軸部２１ａは、モータシャフト２１の上側の端部である。第１軸部２１ａは、ベアリング保持部１２ｄの径方向内側を介して、円環板部１２ｂよりも上側に突出する。第１軸部２１ａは、モータシャフト２１のうちで最も外径が小さい部分である。第２軸部２１ｂは、第１軸部２１ａの下側に繋がる。第２軸部２１ｂの外径は、第１軸部２１ａの外径よりも大きい。第３軸部２１ｃは、第２軸部２１ｂの下側に繋がる。第３軸部２１ｃの外径は、第２軸部２１ｂの外径よりも大きい。これにより、第２軸部２１ｂと第３軸部２１ｃとの間には、上側から下側に向かって外径が大きくなる段差部２１ｉが設けられる。すなわち、モータシャフト２１は、段差部２１ｉを有する。

第４軸部２１ｄは、第３軸部２１ｃの下側に繋がる。第４軸部２１ｄの外径は、第３軸部２１ｃの外径よりも大きい。第４軸部２１ｄには、バランスウェイト２４が固定される。バランスウェイト２４は、板面が軸方向を向く板状である。第５軸部２１ｅは、第４軸部２１ｄの下側に繋がる。第５軸部２１ｅの外径は、第４軸部２１ｄの外径よりも大きい。第５軸部２１ｅは、モータシャフト２１のうちで最も外径が大きい部分である。第５軸部２１ｅの上側の端部には、バランスウェイト２４が接触する。これにより、バランスウェイト２４をモータシャフト２１に対して軸方向に位置決めできる。

第６軸部２１ｆは、第５軸部２１ｅの下側に繋がる。第６軸部２１ｆは、中心軸Ｊ１に対して偏心した偏心軸Ｊ２を中心とする偏心軸部である。偏心軸Ｊ２は、中心軸Ｊ１と平行であり、中心軸Ｊ１の径方向外側に位置する。第６軸部２１ｆの外径は、第５軸部２１ｅの外径よりも小さい。すなわち、第５軸部２１ｅは、第６軸部２１ｆの上側に繋がり、第６軸部２１ｆよりも外径が大きい大径軸部である。第６軸部２１ｆの外径は、第４軸部２１ｄの外径よりも小さく、第３軸部２１ｃの外径よりも大きい。

第７軸部２１ｇは、第６軸部２１ｆの下側に繋がる。第７軸部２１ｇの外径は、第６軸部２１ｆの外径よりも小さい。第８軸部２１ｈは、第７軸部２１ｇの下側に繋がる。第８軸部２１ｈは、モータシャフト２１の下側の端部である。第８軸部２１ｈの外径は、第７軸部２１ｇの外径よりも小さい。第７軸部２１ｇおよび第８軸部２１ｈは、後述する収容凹部４１ａの内部に収容される。

ロータ本体２２ａは、モータシャフト２１の外周面に固定される。より詳細には、ロータ本体２２ａは、第３軸部２１ｃの外周面に固定される。図示は省略するが、ロータ本体２２ａは、モータシャフト２１の外周面に固定されるロータコアと、ロータコアに固定されるロータマグネットと、を有する。

ステータ２３は、ロータ２２の径方向外側に位置する。ステータ２３は、ステータコア２３ａと、複数のコイル２３ｂと、を有する。ステータコア２３ａは、ロータ２２の径方向外側を囲む円環状である。ステータコア２３ａの外周面は、ケース筒部１２ａの内周面に固定される。複数のコイル２３ｂは、例えば図示しないインシュレータを介して、ステータコア２３ａに装着される。

第１ベアリング５１、第２ベアリング５２および第３ベアリング５３は、それぞれ内輪と内輪の径方向外側に位置する外輪とを有する転がり軸受である。本実施形態において第１ベアリング５１、第２ベアリング５２および第３ベアリング５３は、例えば、内輪と外輪とが複数のボールを介して連結されるボールベアリングである。

図２に示すように、第１ベアリング５１は、内輪５１ａと、外輪５１ｂと、複数のボール５１ｃと、を有する。内輪５１ａおよび外輪５１ｂは、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。第１ベアリング５１は、モータシャフト２１のうちロータ本体２２ａよりも下側の部分に固定される。より詳細には、第１ベアリング５１は、内輪５１ａが第８軸部２１ｈに圧入されて、モータシャフト２１に固定される。第１ベアリング５１は、後述する出力シャフト４１における収容凹部４１ａ内においてモータシャフト２１を支持する。第１ベアリング５１の外輪５１ｂは、収容凹部４１ａ内に嵌め合わされる。第１ベアリング５１は、モータシャフト２１と出力シャフト４１とを互いに相対回転可能に連結する。

第２ベアリング５２は、内輪５２ａと、外輪５２ｂと、複数のボール５２ｃと、を有する。内輪５２ａおよび外輪５２ｂは、偏心軸Ｊ２を中心とする円筒状である。第２ベアリング５２は、モータシャフト２１のうちロータ本体２２ａよりも下側の部分に固定される。より詳細には、第２ベアリング５２は、内輪５２ａが第６軸部２１ｆに圧入されて、モータシャフト２１に固定される。すなわち、第２ベアリング５２は、第１ベアリング５１よりも上側においてモータシャフト２１に固定される。内輪５２ａには、第５軸部２１ｅが上側から接触する。第２ベアリング５２の内径、すなわち内輪５２ａの内径は、第１ベアリング５１の内径、すなわち内輪５１ａの内径よりも大きい。第２ベアリング５２の外径、すなわち外輪５２ｂの外径は、第１ベアリング５１の外径、すなわち外輪５１ｂの外径よりも大きい。

第２ベアリング５２の外輪５２ｂは、外輪本体部５２ｄと、接触部５２ｅと、を有する。外輪本体部５２ｄは、後述する外歯ギア３１の径方向内側に嵌め合わされる円筒状の部分である。本実施形態において接触部５２ｅは、外輪本体部５２ｄから径方向外側に突出する。より詳細には、接触部５２ｅは、外輪本体部５２ｄの上側の端部から径方向外側に突出する。図３に示すように、接触部５２ｅは、周方向に沿って延びる環状である。本実施形態において接触部５２ｅは、偏心軸Ｊ２を中心とする円環状である。図２に示すように、接触部５２ｅは、外歯ギア３１に上側から接触する。より詳細には、接触部５２ｅは、外歯ギア３１の上側の面のうち外歯ギア３１の内周縁部と接触する。

図１に示すように、第３ベアリング５３は、内輪５３ａと、外輪５３ｂと、複数のボール５３ｃと、を有する。内輪５３ａおよび外輪５３ｂは、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。第３ベアリング５３は、モータシャフト２１のうちロータ本体２２ａよりも上側の部分に固定される。より詳細には、第３ベアリング５３は、内輪５３ａが第２軸部２１ｂに圧入されて、モータシャフト２１に固定される。これにより、第３ベアリング５３は、モータシャフト２１の上側の部分を回転可能に支持する。第３ベアリング５３は、ベアリング保持部１２ｄに保持される。

内輪５３ａは、段差部２１ｉにおける上側を向く段差面に上側から接触する。すなわち、第３ベアリング５３は、段差部２１ｉにおける上側を向く段差面に上側から接触する。これにより、モータシャフト２１に対して第３ベアリング５３を容易かつ精度よく軸方向に位置決めできる。段差部２１ｉにおける上側を向く段差面は、第３軸部２１ｃの上側の端面である。外輪５３ｂは、保持部本体１２ｅの径方向内側に嵌め合わされる。

図２に示すように、減速機構３０は、モータシャフト２１の下側の部分の径方向外側に配置される。減速機構３０は、減速機構ケース１３の内部に収容される。減速機構３０は、蓋部１３ａとモータ２０との軸方向の間に配置される。減速機構３０は、外歯ギア３１と、内歯ギア３２と、フランジ部４２と、複数の突出部４３と、を有する。

図３に示すように、外歯ギア３１は、偏心軸部である第６軸部２１ｆの径方向外側において第６軸部２１ｆを囲む環状である。より詳細には、外歯ギア３１は、偏心軸Ｊ２を中心として、軸方向と直交する平面に拡がる略円環板状である。外歯ギア３１の径方向外側面には、歯車部が設けられる。図２に示すように、外歯ギア３１は、第６軸部２１ｆに第２ベアリング５２を介して連結される。これにより、減速機構３０は、モータシャフト２１の下側の部分に連結される。第２ベアリング５２は、モータシャフト２１と外歯ギア３１とを、偏心軸Ｊ２回りに相対回転可能に連結する。外歯ギア３１は、第２ベアリング５２の外輪本体部５２ｄに径方向外側から嵌め合わされる。

外歯ギア３１は、外歯ギア本体部３１ａと、接触凸部３１ｂと、を有する。外歯ギア本体部３１ａは、第２ベアリング５２の外輪５２ｂに固定される略円環板状の部分である。外歯ギア本体部３１ａの上側の面における内周縁部は、接触部５２ｅが接触する被接触部３１ｄである。接触凸部３１ｂは、外歯ギア本体部３１ａから下側に突出する部分である。本実施形態において接触凸部３１ｂは、外歯ギア本体部３１ａの径方向内縁部から下側に突出する。図示は省略するが、接触凸部３１ｂは、偏心軸Ｊ２を中心とする円環状である。接触凸部３１ｂの下側の面は、軸方向と直交する平坦面である。接触凸部３１ｂの下側の面は、例えば、切削加工により作られた加工面である。

外歯ギア３１は、上側に窪む複数の穴部３１ｃを有する。複数の穴部３１ｃは、外歯ギア本体部３１ａに設けられる。本実施形態において穴部３１ｃは、外歯ギア３１を軸方向に貫通する。図３に示すように、複数の穴部３１ｃは、周方向に沿って配置される。より詳細には、複数の穴部３１ｃは、偏心軸Ｊ２を中心とする周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。穴部３１ｃは、例えば、軸方向に沿って視て、円形状である。穴部３１ｃの内径は、突出部４３の外径よりも大きい。穴部３１ｃの数は、例えば、８つである。

内歯ギア３２は、外歯ギア３１の径方向外側を囲んで固定され、外歯ギア３１と噛み合う。内歯ギア３２は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。図２に示すように、内歯ギア３２の径方向外縁部は、筒部１３ｂの内周面に設けられた径方向外側に窪む段差部１３ｅに配置されて固定される。これにより、減速機構３０は、減速機構ケース１３に保持される。図３に示すように、内歯ギア３２の内周面には、歯車部が設けられる。内歯ギア３２の歯車部は、外歯ギア３１の歯車部と噛み合う。より詳細には、内歯ギア３２の歯車部は、外歯ギア３１の歯車部と周方向の一部において噛み合う。

フランジ部４２は、中心軸Ｊ１を中心として径方向に拡がる円環板状である。図２に示すように、フランジ部４２は、外歯ギア３１の下側に位置する。フランジ部４２は、ブッシュフランジ部５４ｂに上側から接触する。フランジ部４２は、後述する出力シャフト４１から径方向外側に拡がる。より詳細には、フランジ部４２は、出力シャフト４１の上側の端部から径方向外側に拡がる。

フランジ部４２は、下側に窪む接触凹部４２ａを有する。本実施形態において接触凹部４２ａは、フランジ部４２の径方向内縁部に設けられる。図示は省略するが、接触凹部４２ａは、中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。接触凹部４２ａの内周縁部は、径方向内側に開口する。接触凹部４２ａの底面は、軸方向と直交する平坦面である。接触凹部４２ａは、例えば、切削加工により作られる。すなわち、接触凹部４２ａの底面は、例えば、切削加工によって作られる加工面である。接触凹部４２ａの底面には、接触凸部３１ｂの下側の面が接触する。接触凹部４２ａの内径は、接触凸部３１ｂの外径よりも大きい。本実施形態において接触凹部４２ａの内部には、第２ベアリング５２における外輪５２ｂの下側の端部が挿入される。そのため、第２ベアリング５２を軸方向においてフランジ部４２に近づけやすく、電動アクチュエータ１０を軸方向に小型化しやすい。

複数の突出部４３は、フランジ部４２から上側に突出する。すなわち、複数の突出部４３は、フランジ部４２から外歯ギア３１に向かって突出する。図２および図３に示すように、突出部４３は、中空の円柱状である。突出部４３の内部は、下側に開口する。図３に示すように、複数の突出部４３は、周方向に沿って配置される。より詳細には、複数の突出部４３は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。突出部４３の数は、例えば、８つである。

複数の突出部４３は、複数の穴部３１ｃにそれぞれ挿入される。突出部４３の外周面は、穴部３１ｃの内周面と内接する。これにより、複数の突出部４３は、穴部３１ｃの内側面を介して、外歯ギア３１を中心軸Ｊ１回りに揺動可能に支持する。

本実施形態において穴部３１ｃおよび突出部４３は、径方向に沿って視て、第２ベアリング５２および第６軸部２１ｆと重なる。言い換えれば、穴部３１ｃと突出部４３と第２ベアリング５２と第６軸部２１ｆとのそれぞれは、軸方向において互いに同じ位置に位置する部分を有する。

出力部４０は、電動アクチュエータ１０の駆動力を出力する部分である。出力部４０は、出力シャフト４１と、フランジ部４２と、突出部４３と、を有する。すなわち、上述した減速機構３０の一部であるフランジ部４２および突出部４３は、出力部４０の一部でもある。本実施形態において出力部４０は、単一の部材である。

出力シャフト４１は、モータシャフト２１の下側においてモータシャフト２１の軸方向に延びる。出力シャフト４１は、中心軸Ｊ１を中心とする円柱状である。出力シャフト４１は、フランジ部４２の径方向内縁部から下側に延びる。出力シャフト４１は、ブッシュ５４の径方向内側に嵌め合わされる。出力シャフト４１は、ブッシュ５４によって中心軸Ｊ１回りに回転可能に支持される。出力シャフト４１は、突出筒部１３ｃの内部に通される。本実施形態において出力シャフト４１の下端部は、突出筒部１３ｃの下端部と軸方向において同じ位置に位置する。

出力シャフト４１は、収容凹部４１ａと、連結凹部４１ｂと、を有する。収容凹部４１ａは、出力シャフト４１の上側の端部から下側に窪む。図示は省略するが、収容凹部４１ａは、軸方向に沿って視て、中心軸Ｊ１を中心とする円形状である。収容凹部４１ａには、モータシャフト２１の下側の端部が収容される。本実施形態において収容凹部４１ａには、第７軸部２１ｇと第８軸部２１ｈとが収容される。モータシャフト２１の下端面は、収容凹部４１ａの底面よりも上側に位置する。モータシャフト２１の下端面は、収容凹部４１ａの底面と隙間を介して軸方向に対向する。

連結凹部４１ｂは、出力シャフト４１の下側の端部から上側に窪む。図示は省略するが、連結凹部４１ｂは、軸方向に沿って視て、中心軸Ｊ１を中心とする略円形状である。連結凹部４１ｂの内周面には、周方向に沿って複数のスプライン溝が設けられる。連結凹部４１ｂには、電動アクチュエータ１０の駆動力が出力される他の部材が挿入されて連結される。他の部材は、例えば、車両におけるマニュアルシャフトである。電動アクチュエータ１０は、運転者のシフト操作に基づいてマニュアルシャフトを駆動させ、車両のギアを切り換える。

モータシャフト２１が中心軸Ｊ１回りに回転されると、偏心軸部である第６軸部２１ｆは、中心軸Ｊ１を中心として周方向に公転する。第６軸部２１ｆの公転は第２ベアリング５２を介して外歯ギア３１に伝達され、外歯ギア３１は、穴部３１ｃの内周面と突出部４３の外周面との内接する位置が変化しつつ、揺動する。これにより、外歯ギア３１の歯車部と内歯ギア３２の歯車部とが噛み合う位置が、周方向に変化する。したがって、内歯ギア３２に、外歯ギア３１を介してモータシャフト２１の回転力が伝達される。

ここで、本実施形態では、内歯ギア３２は固定されているため回転しない。そのため、内歯ギア３２に伝達される回転力の反力によって、外歯ギア３１が偏心軸Ｊ２回りに回転する。このとき外歯ギア３１の回転する向きは、モータシャフト２１の回転する向きと反対向きとなる。外歯ギア３１の偏心軸Ｊ２回りの回転は、穴部３１ｃと突出部４３とを介して、フランジ部４２に伝達される。これにより、出力シャフト４１が中心軸Ｊ１回りに回転する。このようにして、出力シャフト４１には、減速機構３０を介してモータシャフト２１の回転が伝達される。

出力シャフト４１の回転は、減速機構３０によって、モータシャフト２１の回転に対して減速される。具体的に、本実施形態の減速機構３０の構成では、モータシャフト２１の回転に対する出力シャフト４１の回転の減速比Ｒは、Ｒ＝－（Ｎ２－Ｎ１）／Ｎ２で表される。減速比Ｒを表す式の先頭の負符号は、モータシャフト２１の回転する向きに対して、減速される出力シャフト４１の回転の向きが逆向きとなることを示している。Ｎ１は、外歯ギア３１の歯数であり、Ｎ２は、内歯ギア３２の歯数である。一例として、外歯ギア３１の歯数Ｎ１が５９で、内歯ギア３２の歯数Ｎ２が６０の場合、減速比Ｒは、－１／６０となる。

このように、本実施形態の減速機構３０によれば、モータシャフト２１の回転に対する出力シャフト４１の回転の減速比Ｒを比較的大きくできる。そのため、出力シャフト４１の回転トルクを比較的大きくできる。

ここで、上述したようにして減速機構３０が作動する場合、突出部４３の外周面と穴部３１ｃの内周面とが接触する部分に軸方向と直交する向きの荷重が生じる。このとき、例えば荷重の生じる位置が外歯ギア３１に対して軸方向に離れていると、外歯ギア３１には、荷重によって軸方向に傾く向きの回転モーメントが生じ、外歯ギア３１が傾く虞がある。したがって、減速機の伝達効率が低下する、騒音が生じる等の不具合が生じる場合があった。特に、上述したように本実施形態の減速機構３０では、出力シャフト４１の回転トルクが比較的大きくなるため、突出部４３の外周面と穴部３１ｃの内周面とが接触する部分に掛かる荷重が比較的大きくなる。これにより、より外歯ギア３１が傾く虞があった。

これに対して、本実施形態によれば、突出部４３が挿入される穴部３１ｃは、外歯ギア３１に設けられる。そのため、突出部４３の外周面と穴部３１ｃの内周面とが接触する部分に生じる荷重を、外歯ギア３１と軸方向において同じ位置に生じさせやすい。これにより、荷重を外歯ギア３１によって径方向に直接的に受けることができ、外歯ギア３１が傾く向きに回転モーメントが生じることを抑制できる。したがって、外歯ギア３１が傾くことを抑制でき、かつ、モータシャフト２１が傾くことを抑制できる。そのため、減速機構３０の伝達効率が低下する、騒音が生じる等の不具合が生じることを抑制できる。

また、本実施形態では、モータシャフト２１を支持するベアリングの一つである第１ベアリング５１が、出力シャフト４１とモータシャフト２１とを連結するベアリングであり、第２ベアリング５２と軸方向にずれた位置に位置する。そのため、第１ベアリング５１が例えばケース１１に固定される場合に比べて、モータシャフト２１の支持が不安定になりやすい。これにより、特に外歯ギア３１とモータシャフト２１とが傾きやすい場合があった。したがって、上述した外歯ギア３１およびモータシャフト２１が傾くことを抑制できる効果は、第１ベアリング５１が第２ベアリング５２と軸方向にずれた位置において、出力シャフト４１とモータシャフト２１とを連結する場合に特に有用に得られる。

また、本実施形態によれば、穴部３１ｃおよび突出部４３は、径方向に沿って視て、第２ベアリング５２および第６軸部２１ｆと重なる。そのため、穴部３１ｃおよび突出部４３に生じる荷重を、外歯ギア３１と第２ベアリング５２と第６軸部２１ｆとによって径方向に直接的に受けることができる。これにより、外歯ギア３１が傾く向きに回転モーメントが生じることをより抑制できる。したがって、外歯ギア３１およびモータシャフト２１が傾くことをより抑制できる。

図１に示すように、予圧部材６０は、外輪５３ｂと支持壁部１２ｆとの軸方向の間に位置する。予圧部材６０は、外輪５３ｂの上側の面と支持壁部１２ｆの下側の面とに接触する。予圧部材６０は、弾性部材であり、軸方向に圧縮弾性変形した状態で配置される。これにより、予圧部材６０は、外輪５３ｂに対して下側向きの弾性力を加える。外輪５３ｂに加えられた弾性力は、ボール５３ｃおよび内輪５３ａを介してモータシャフト２１に伝達される。これにより、予圧部材６０は、第３ベアリング５３を介してモータシャフト２１に下側向きの予圧を加える。本実施形態において予圧部材６０は、例えば、ウェーブワッシャである。

予圧部材６０によってモータシャフト２１に下側向きの予圧が加えられると、第５軸部２１ｅを介して第２ベアリング５２の内輪５２ａに下側向きの力が加えられる。そして、内輪５２ａに下側向きの力が加えられることで、ボール５２ｃを介して、外輪５２ｂにも下側向きの力が加えられる。そのため、接触部５２ｅによって、外歯ギア３１に対して下側向きの力を加えることができる。これにより、外歯ギア３１がモータシャフト２１に対して上側にずれることを抑制できる。

接触部５２ｅは、外歯ギア３１をフランジ部４２に押し付けて接触させる。これにより、外歯ギア３１は、接触部５２ｅとフランジ部４２とに軸方向に接触した状態で挟まれる。そのため、外歯ギア３１が第２ベアリング５２に対して軸方向両側にずれることを抑制できる。これにより、減速機構３０の伝達効率が低下する、騒音が生じる等の不具合が生じることを抑制できる。また、外歯ギア３１とブッシュフランジ部５４ｂとによってフランジ部４２を軸方向に挟んで押さえることもできるため、出力シャフト４１が軸方向にずれることも抑制できる。

また、本実施形態によれば、接触部５２ｅは、周方向に沿って延びる環状である。そのため、接触部５２ｅによって周方向の全体に亘って外歯ギア３１を上側から押さえることができる。これにより、外歯ギア３１が軸方向にずれることをより安定して抑制できる。

また、本実施形態によれば、接触部５２ｅは、外輪本体部５２ｄから径方向外側に突出して外歯ギア３１の上側の面のうち外歯ギア３１の内周縁部と接触する。そのため、外歯ギア３１の形状を複雑化することなく、第２ベアリング５２によって容易に外歯ギア３１を上側から押さえることができる。

また、本実施形態によれば、外歯ギア３１には接触凸部３１ｂが設けられ、フランジ部４２には接触凹部４２ａが設けられる。そして、接触凸部３１ｂの下側の面は、接触凹部４２ａの底面に接触する。そのため、接触凸部３１ｂの下側の面と接触凹部４２ａの底面とを面精度よく加工することで、外歯ギア３１とフランジ部４２とを互いに傾くことなく精度よく接触させることができる。これにより、外歯ギア３１の下側の面全体およびフランジ部４２の上側の面全体を精度よく加工することなく、部分的に切削加工等を行うことで、外歯ギア３１とフランジ部４２とを精度よく接触させることができる。したがって、電動アクチュエータ１０を製造する手間およびコストを低減しつつ、組み立て精度に優れた電動アクチュエータ１０が得られる。

また、本実施形態によれば、予圧部材６０は、第３ベアリング５３を介してモータシャフト２１に下側向きの予圧を加える。そして、第３ベアリング５３は、段差部２１ｉにおける上側を向く段差面に上側から接触する。そのため、予圧部材６０によって第３ベアリング５３に加えられた下側向きの力を段差部２１ｉの段差面を介して、モータシャフト２１に伝えやすい。これにより、外歯ギア３１をより安定して押さえることができ、外歯ギア３１が軸方向にずれることをより抑制できる。

また、上述したように、段差部２１ｉによって第３ベアリング５３をモータシャフト２１に対して軸方向に位置決めできる。そのため、第３ベアリング５３の軸方向の位置がばらつくことを抑制でき、第３ベアリング５３と支持壁部１２ｆとの軸方向の距離がばらつくことを抑制できる。これにより、本実施形態のように予圧部材６０が弾性部材であるような場合に、第３ベアリング５３の外輪５３ｂと支持壁部１２ｆとの軸方向の間に位置する予圧部材６０の圧縮弾性変形量を安定させることができる。したがって、予圧部材６０がモータシャフト２１に加える予圧がばらつくことを抑制できる。言い換えれば、製造される電動アクチュエータ１０ごとに予圧部材６０の弾性係数を変えることなく、モータシャフト２１に一定の予圧を加えやすい。

回路基板７０は、軸方向と直交する平面に拡がる板状である。回路基板７０は、モータケース１２に収容される。より詳細には、回路基板７０は、回路基板収容部１２ｇ内に収容され、円環板部１２ｂから上側に離れて配置される。回路基板７０は、モータ２０と電気的に接続される基板である。回路基板７０には、コイル２３ｂが電気的に接続される。回路基板７０は、例えば、モータ２０に供給される電流を制御する。すなわち、回路基板７０には、例えば、インバータ回路が搭載される。

取付部材７２は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。取付部材７２の内周面は、モータシャフト２１の上端部、すなわち第１軸部２１ａの外周面に固定される。取付部材７２は、ベアリング保持部１２ｄの上側に位置する。取付部材７２は、例えば、非磁性体製である。なお、取付部材７２は、磁性体製であってもよい。

第１センサマグネット７３は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。第１センサマグネット７３は、取付部材７２の径方向外縁部の上端面に固定される。第１センサマグネット７３の取付部材７２への固定方法は、特に限定されず、例えば、接着剤による接着である。取付部材７２と第１センサマグネット７３とは、モータシャフト２１とともに回転する。第１センサマグネット７３は、ベアリング保持部１２ｄの上側に位置する。第１センサマグネット７３は、周方向に沿って交互に配置されるＮ極とＳ極とを有する。第１センサマグネット７３の上面は、マグネットカバーによって覆われる。

第１回転センサ７１は、モータ２０の回転を検出するセンサである。第１回転センサ７１は、回路基板７０の下面に取り付けられる。第１回転センサ７１は、第１センサマグネット７３および第１センサマグネット７３の上面を覆うマグネットカバーと隙間を介して軸方向に対向する。第１回転センサ７１は、第１センサマグネット７３によって生じる磁界を検出する。第１回転センサ７１は、例えばホール素子である。図示は省略するが、第１回転センサ７１は、周方向に沿って複数、例えば３つ設けられる。第１回転センサ７１を用いて、モータシャフト２１とともに回転する第１センサマグネット７３によって生じる磁界の変化を検出することで、モータシャフト２１の回転を検出することができる。なお、第１回転センサ７１は、磁気抵抗素子であってもよい。

第２センサマグネット７４は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。第２センサマグネット７４は、フランジ部４２の下面に固定される。第２センサマグネット７４は、突出筒部１３ｃの上端部、収容凹部４１ａおよびブッシュ５４の径方向外側に位置し、突出筒部１３ｃの上端部、収容凹部４１ａおよびブッシュ５４を囲む。第２センサマグネット７４は、周方向に沿って交互に配置されるＮ極とＳ極とを有する。

図示しない第２回転センサは、第２センサマグネット７４によって生じる磁界を検出する。第２回転センサは、例えばホール素子である。第２回転センサ用いて、出力部４０とともに回転する第２センサマグネット７４によって生じる磁界の変化を検出することで、出力シャフト４１の回転を検出することができる。なお、第２回転センサは、磁気抵抗素子であってもよい。

本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。外歯ギアに設けられた穴部は、外歯ギアを貫通しない底部を有する穴部であってもよい。穴部は、外歯ギアに設けられているならば、特に限定されず、第２ベアリングと軸方向に異なる位置に設けられてもよい。その場合であっても、外歯ギアに突出部が設けられる場合に比べて、外歯ギアが傾く向きの回転モーメントが生じることを抑制できる。

予圧部材は、モータシャフトに下側向きの予圧を加えることができるならば、特に限定されない。予圧部材は、例えば、コイルスプリングであってもよい。予圧部材は、設けられなくてもよい。第２ベアリングの接触部は、外歯ギアに上側から接触するならば、特に限定されない。接触部は、外輪本体部と別部材であってもよい。この場合、接触部は、例えば、外輪本体部に設けられた溝に取り付けられたＣリングであってもよい。また、接触部は、外輪本体部に設けられてもよい。この場合、外歯ギアが外輪本体部の下側に延びる延伸部を有し、接触部が、延伸部と接触する外輪本体部の下側の端部であってもよい。接触部は、設けられなくてもよい。各ベアリングは、ボールベアリング以外の転がり軸受であってもよい。各ベアリングは、例えば、ころ軸受等であってもよい。

上述した実施形態の電動アクチュエータの用途は、特に限定されない。上述した実施形態の電動アクチュエータは、車両以外の機器に搭載されてもよい。また、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１０…電動アクチュエータ、２０…モータ、２１…モータシャフト、２１ｅ…第５軸部（大径軸部）、２１ｆ…第６軸部（偏心軸部）、２１ｉ…段差部、３０…減速機構、３１…外歯ギア、３１ａ…外歯ギア本体部、３１ｂ…接触凸部、３１ｃ…穴部、３２…内歯ギア、４１…出力シャフト、４１ａ…収容凹部、４２…フランジ部、４２ａ…接触凹部、４３…突出部、５１…第１ベアリング、５２ａ…内輪、５２ｂ…外輪、５２…第２ベアリング、５２ｄ…外輪本体部、５２ｅ…接触部、５３…第３ベアリング、６０…予圧部材、Ｊ１…中心軸、Ｊ２…偏心軸

Claims (7)

1. 中心軸を中心として回転するモータシャフトを有するモータと、
   前記モータシャフトの軸方向一方側の部分に連結される減速機構と、
   前記モータシャフトの軸方向一方側において前記モータシャフトの軸方向に延び、前記減速機構を介して前記モータシャフトの回転が伝達される出力シャフトと、
   前記モータシャフトと前記出力シャフトとを互いに相対回転可能に連結する第１ベアリングと、
   前記第１ベアリングよりも軸方向他方側において前記モータシャフトに固定される第２ベアリングと、
   を備え、
   前記出力シャフトは、軸方向一方側に窪む収容凹部を有し、
   前記モータシャフトの軸方向一方側の端部は、前記収容凹部内に収容され、
   前記第１ベアリングは、前記収容凹部内において前記モータシャフトを支持し、
   前記モータシャフトは、前記中心軸に対して偏心した偏心軸を中心とする偏心軸部を有し、
   前記減速機構は、
   前記偏心軸部に前記第２ベアリングを介して連結される外歯ギアと、
   前記外歯ギアの径方向外側を囲んで固定され、前記外歯ギアと噛み合う内歯ギアと、
   前記出力シャフトから径方向外側に拡がり、前記外歯ギアの軸方向一方側に位置するフランジ部と、
   前記フランジ部から軸方向他方側に突出し、周方向に沿って配置される複数の突出部と、
   を有し、
   前記外歯ギアは、軸方向他方側に窪む複数の穴部を有し、
   前記複数の穴部は、周方向に沿って配置され、かつ、内径が前記突出部の外径よりも大きく、
   前記複数の突出部は、前記複数の穴部のそれぞれに挿入され、前記穴部の内側面を介して、前記外歯ギアを前記中心軸回りに揺動可能に支持し、
   前記モータシャフトに軸方向一方側向きの予圧を加える予圧部材をさらに備え、
   前記第２ベアリングは、内輪と前記内輪の径方向外側に位置する外輪とを有する転がり軸受であり、
   前記モータシャフトは、前記偏心軸部の軸方向他方側に繋がる大径軸部を有し、
   前記大径軸部は、前記偏心軸部よりも外径が大きく、前記内輪に軸方向他方側から接触し、
   前記外輪は、前記外歯ギアに軸方向他方側から接触する接触部を有する、電動アクチュエータ。
2. 前記穴部および前記突出部は、径方向に沿って視て、前記第２ベアリングおよび前記偏心軸部と重なる、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記接触部は、周方向に沿って延びる環状である、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記外歯ギアは、前記偏心軸部の径方向外側において前記偏心軸部を囲む環状であり、
   前記外輪は、前記外歯ギアの径方向内側に嵌め合わされる外輪本体部を有し、
   前記接触部は、前記外輪本体部から径方向外側に突出し、前記外歯ギアの軸方向他方側の面のうち前記外歯ギアの内周縁部と接触する、請求項１または３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記接触部は、前記外歯ギアを前記フランジ部に押し付けて接触させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
6. 前記外歯ギアは、
   外歯ギア本体部と、
   前記外歯ギア本体部から軸方向一方側に突出する接触凸部と、
   を有し、
   前記フランジ部は、軸方向一方側に窪む接触凹部を有し、
   前記接触凸部の軸方向一方側の面は、前記接触凹部の底面に接触する、請求項５に記載の電動アクチュエータ。
7. 前記モータシャフトの軸方向他方側の部分を回転可能に支持する第３ベアリングをさらに備え、
   前記予圧部材は、前記第３ベアリングを介して前記モータシャフトに軸方向一方側向きの予圧を加え、
   前記モータシャフトは、軸方向他方側から軸方向一方側に向かって外径が大きくなる段差部を有し、
   前記第３ベアリングは、前記段差部における軸方向他方側を向く段差面に軸方向他方側から接触する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。

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