WO2021182007A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

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WO2021182007A1
WO2021182007A1 PCT/JP2021/005203 JP2021005203W WO2021182007A1 WO 2021182007 A1 WO2021182007 A1 WO 2021182007A1 JP 2021005203 W JP2021005203 W JP 2021005203W WO 2021182007 A1 WO2021182007 A1 WO 2021182007A1
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WO
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bevel gear
axis
electric motor
electric actuator
casing
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PCT/JP2021/005203
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齋藤　隆英
佐藤　光司
慎太朗 石川
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Ntn株式会社
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    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator.
  • Patent Document 1 discloses an electric actuator including a forced actuating mechanism configured to forcibly rotate a rotating member (screw mechanism nut) of a motion conversion mechanism.
  • the motion conversion mechanism can be easily operated manually even when the motion conversion mechanism cannot be automatically driven due to an electrical failure such as a failure of an electric motor. It is an object of the present invention to provide an electric actuator.
  • the present invention which was devised to achieve the above object, includes an electric motor, a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into motion in a different direction and outputs the motion, and the electric motor and the motion conversion mechanism.
  • the electric actuator provided with the casing
  • the casing is provided with a through hole extending along the second axis orthogonal to the first axis along the axis of the rotation axis of the electric motor and communicating the inside and outside of the casing, and the electric motor.
  • An input receiving portion that receives an external input different from the driving power of the above is provided so as to be rotatable integrally with the rotating shaft, and at least a part of the input receiving portion is a projection surface of the opening of the through hole in the internal space of the casing. It is characterized by being located inside.
  • the electric motor is provided at the most upstream part of the power transmission path formed in the electric actuator. Therefore, if an input receiving unit that receives an external input different from the driving power of the electric motor is provided so as to be integrally rotatable with the rotating shaft of the electric motor (hereinafter, also referred to as "motor rotating shaft"), the electric motor Regardless of whether or not a speed reducer is connected to the output side, it is possible to forcibly operate the motion conversion mechanism with a small external input (forced rotational force). Further, if at least a part of the input receiving portion is located in the projection surface of the opening of the through hole provided in the casing in the internal space of the casing, the external input can be input to the input receiving portion.
  • the through hole provided in the casing is not the first axis along the axis (rotation center line) of the motor rotation axis, but the through hole in the direction along the second axis orthogonal to the first axis. It is possible to easily and appropriately apply the forced rotational force to be applied to the input receiving unit while increasing the degree of freedom in selecting the part and the tool for applying the rotational force.
  • the input receiving unit can be composed of, for example, spur gears or bevel gears fixed to the rotating shaft of the motor.
  • the input receiving portion can also be composed of a concavo-convex shape portion (for example, a spline) formed directly on the outer peripheral surface of the motor rotating shaft.
  • the electric actuator When the input receiving portion is composed of a bevel gear fixed to the motor rotating shaft, the electric actuator is arranged in a state of being rotatable around the second shaft in the projection plane of the opening of the through hole, and is arranged with the bevel gear. Further, a drive-side bevel gear that can move between the meshing position that meshes with the bevel gear and the retracted position that does not mesh with the bevel gear, and an elastic member that constantly urges the drive-side bevel gear to the retracted position side may be provided. can.
  • the rotational power of the electric motor is consumed by the meshing of the bevel gear and the bevel gear on the drive side during normal driving in which the electric actuator is not electrically depressed (driving the electric motor). While it is possible to prevent the torque from increasing unreasonably), if a force that opposes the urging force of the elastic member is applied to the bevel gear on the drive side when an electrical failure occurs in the electric actuator, the bevel gear is described above. There is an advantage that the meshing state between the drive side bevel gear and the drive side bevel gear (a state in which the motion conversion mechanism can be forcibly operated) can be easily and appropriately realized.
  • the bevel gear as the input receiving portion, the bevel gear on the drive side, and the elastic member can be housed in a gear case fixed to the electric motor (a member different from the above casing).
  • a gear case specialized for accommodating the constituent members of the forced operating mechanism such as the bevel gear, the driving side bevel gear and the elastic member is provided, for example, the shape of the driving side bevel gear and the arrangement mode of the elastic member can be arranged. It is advantageous in increasing the degree of freedom and in increasing the accuracy of movement of the drive side bevel gear between the two positions (operability of the forced operation mechanism).
  • the configuration of the present invention described above has, as motion conversion mechanisms, for example, a screw mechanism having a screw shaft on the rotation side and a nut on the linear motion side, and the first shaft and the second shaft as the nut moves linearly. It can be preferably applied to an electric actuator that includes a swinging member that swings around a third axis that is orthogonal to the shaft.
  • the motion conversion mechanism can be easily operated by hand. It is possible to provide an electric actuator capable of providing an electric actuator.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of an electric motor and a gear case constituting the electric actuator shown in FIG. 7.
  • FIG. 7 It is a partially enlarged view of FIG. 7, and is the figure which shows the state which the drive side bevel gear is located in the retracted position. It is a partially enlarged view of FIG. 7, and is the figure which shows the state which the drive side bevel gear is located at the meshing position. It is a partially enlarged view of the electric actuator which concerns on the modification, and is the figure which shows the state which the drive side bevel gear is located in the retracted position. It is a partially enlarged view of the electric actuator which concerns on the modification, and is the figure which shows the state which the drive side bevel gear is located at the meshing position.
  • the electric actuator 1 according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 includes an electric motor 10, a speed reducer 20, a motion conversion mechanism 30, a control unit (not shown), and a casing 2 containing these. To be equipped.
  • the casing 2 is a pair of casing divided bodies (first casing divided body 2a and a second casing (not shown) paired thereto, which are divided by a plane parallel to the axis of the rotating shaft (motor rotating shaft) 12 of the electric motor 10. It is formed by connecting the divided bodies) to each other.
  • the electric motor 10, the speed reducer 20, the motion conversion mechanism 30, and the control unit are the first accommodation chamber 3, the second accommodation chamber 4, the third accommodation chamber 5, and the fourth, which are partitioned in the internal space of the casing 2 by a partition wall. Each is accommodated in the containment chamber 6.
  • a sealing material such as a gasket is provided at the joint portion between the first casing divided body 2a and the second casing divided body in order to ensure the dustproof property and the waterproof property of the electric actuator 1.
  • the first casing divided body 2a is provided with a through hole 7 for communicating the inside and outside of the casing 2.
  • the through hole 7 extends along a second direction Y orthogonal to the first direction (axial direction) X along the axis of the motor rotation shaft 12, and its inner end portion opens in the inner wall surface of the first accommodation chamber 3. doing.
  • the electric actuator 1 is normally driven without any electrical failure such as a failure of the electric motor 10
  • the opening of the through hole 7 is detachably attached to the casing 2 (first casing split body 2a). It is sealed by the sealing member 8.
  • the sealing member 8 prevents solids and liquids from moving in and out of the casing 2 through the through holes 7.
  • the electric motor 10 is composed of a brushed motor or a brushless motor, and has a motor body 11 having a built-in stator coil and a rotor magnet, and a rotating shaft (motor rotating shaft) 12 that rotates in both forward and reverse directions.
  • a wiring 13 (see FIG. 8) for electrically connecting the control unit and the electric motor 10 is connected to the terminal 11a protruding outward in the axial direction of the motor body 11.
  • the control unit is provided with, for example, a relay circuit for switching ON / OFF of power supply to the electric motor 10, and power is supplied from a power source (not shown) to the electric motor 10 via the control unit.
  • the speed reducer 20 is arranged between the electric motor 10 and the motion conversion mechanism 30.
  • a planetary gear speed reducer as shown in FIG. 3 is used. That is, the speed reducer 20 is arranged between the sun gear 21 provided so as to be integrally rotatable with the motor rotating shaft 12, the ring gear 22 provided so as not to rotate radially outside the sun gear 21, and the sun gear 21 and the ring gear 22.
  • a plurality of planetary gears 23 that mesh with both the sun gear 21 and the ring gear 22 and a carrier 24 that rotatably holds each planetary gear 23 and functions as an output member of the speed reducer 20 are provided.
  • the carrier 24 is rotatably connected to the screw shaft 32 that constitutes the input side (rotation side) of the motion conversion mechanism 30.
  • the speed reducer 20 having the above configuration, the rotational movement of the motor output shaft 12 is decelerated and then transmitted to the screw shaft 32 of the motion conversion mechanism 30. As a result, the rotational torque of the screw shaft 32 can be increased, so that a small electric motor 10 can be adopted.
  • the reduction gear 20 shown in FIG. 3 is a so-called one-stage reduction type planetary gear reduction gear, but the reduction gear 20 includes a multi-stage reduction type planetary gear reduction gear and a reduction gear other than the planetary gear reduction gear (for example, traction). It is also possible to adopt a drive type reducer). Further, the speed reducer 20 does not necessarily have to be provided and may be omitted.
  • the motion conversion mechanism 30 converts the rotational motion of the electric motor 10 into a motion in a different direction and outputs the motion
  • the motion conversion mechanism 30 of the present embodiment converts the rotational motion of the electric motor 10 into a linear motion.
  • Rotational motion of the screw mechanism 31 and the linear motion on the output side of the screw mechanism 31 specifically, rotational motion around the third axis Z extending in a direction orthogonal to both the first axis X and the second axis Y described above.
  • an output member 37 that outputs a rotational motion around the third axis Z.
  • the screw mechanism 31 of the present embodiment includes a screw shaft 32 on the rotating side arranged coaxially with the motor rotating shaft 12, and a nut 33 on the linear motion side fitted on the outer periphery of the screw shaft 32, and the screw shaft 32.
  • This is a so-called sliding screw mechanism in which a screw groove 32a formed on the outer diameter surface of the nut 33 and a screw groove formed on the inner diameter surface of the nut 33 are in direct contact with each other and screwed together.
  • the rotation of the nut 33 is regulated by the rocking member 36 and the like.
  • the nut 33 has a shaft-shaped swing support portion 34 projecting outward in the radial direction thereof, and the swing support portion 34 is arranged in parallel with the third shaft Z.
  • the screw shaft 32 is integrally rotatably connected to the carrier 24 which is an output member of the speed reducer 20. Therefore, when the motor rotating shaft 12 rotates and the rotational motion is input to the screw shaft 32 via the speed reducer 20, the screw shaft 32 rotates around the first shaft X, and the nut 33 advances accordingly. By (moving in the direction of arrow B1 in FIG. 1) or retreating (moving in the direction of arrow B2 in FIG. 1), the rotational motion is converted into a linear motion.
  • the screw mechanism 31 including the sliding screw mechanism is further provided with a large number of balls interposed between the screw groove 32a of the screw shaft 32 and the screw groove of the nut 33, and a circulation member for circulating the balls, so-called. It is also possible to replace it with a ball screw mechanism.
  • the screw shaft 32 is a bearing arranged on one side (right side of the paper in FIG. 1) and the other end in the axial direction, respectively (in this embodiment, a radial bearing and a thrust bearing 35 (not shown separately) provided separately). Therefore, it is rotatably supported with respect to the casing 2.
  • a radial bearing a cylindrical slide bearing or a rolling bearing (ball bearing) is used.
  • the thrust bearing 35 includes a pair of raceway rings arranged apart from each other in the axial direction of the screw shaft 32 (direction along the first axis X), and a plurality of needle-shaped rollers rotatably interposed between the raceway rings. It is a so-called needle roller bearing equipped with.
  • the thrust bearing 35 can receive the reaction force in the axial direction applied to the screw shaft 32 when the electric actuator 1 is driven. Therefore, it is possible to regulate the movement of the screw shaft 32 in the axial direction due to the reaction force applied to the screw shaft 32.
  • the output member 37 is composed of a tubular portion 38 having a spline (female spline) 38a formed on the inner peripheral surface and a spline shaft (not shown) having a male spline fitted to the female spline 38a on the outer peripheral surface.
  • NS The end of the spline shaft on the side opposite to the side that fits with the female spline 38a protrudes to the outside of the casing 2 through a through hole provided in the second casing split body (not shown), and is an operation target (not shown). And spline fit.
  • the swing member 36 includes a first engaging portion 36a that is engaged with a swing support portion 34 provided on the nut 33 in the moving direction of the nut 33, and a tubular portion 38 of the output member 37 and a rotation direction of the output member 37. It integrally has a second engaging portion 36b engaged with the above.
  • the tubular portion 38 can be provided integrally with the swing member 36, and in this case, the output member 37 is composed of a spline shaft.
  • the basic configuration of the electric actuator 1 of the present embodiment is as described above, but the electric actuator 1 has a failure of the electric motor 10, a disconnection of the power line / signal line (wiring 13: see FIG. 8), and the like.
  • the motion conversion mechanism 30 cannot be automatically driven due to an electrical failure, the motion conversion mechanism 30 can be forcibly operated by a manual operation.
  • the forced operation mechanism will be described in detail with reference mainly to FIGS. 1 to 2 and 4.
  • the forced actuating mechanism of the present embodiment can rotate integrally with the radial through hole 7 provided in the first casing dividing body 2a constituting the casing 2 and the motor rotating shaft 12. It is provided with an input receiving unit A that receives an external input (forced rotational force) different from the driving power of the electric motor 10.
  • the input receiving portion A of the present embodiment is composed of a spur gear (pinion gear) 9 fixed to the motor rotating shaft 12.
  • the spur gear 9 As shown in FIGS. 1 and 4, at least a part of the spur gear 9 provided so as to be rotatable integrally with the motor rotating shaft 12 is in the internal space of the casing 2 (the first accommodation chamber 3 defined in the casing 2). , The opening (inner opening) of the through hole 7 is arranged in the projection surface F projected along the second axis Y.
  • the motor rotating shaft 12 is provided with a protruding portion 12a protruding axially to the other side of the end surface 11b on the other side in the axial direction of the motor body 11, and a spur gear 9 is provided at the free end of the protruding portion 12a by an appropriate means.
  • the above configuration is realized by fixing.
  • the forced actuation mechanism having the above configuration is used as follows.
  • the sealing member 8 that seals the opening of the through hole 7 is removed.
  • the tip of the rotational force applying tool 14 is inserted into the first storage chamber 3 of the casing 2 through the through hole 7, and the tip of the rotational force applying tool 14 is inserted into the tip of the rotational force applying tool 14.
  • the spur gear 9 is meshed with the provided tooth surface-shaped rotational force applying portion 14a.
  • the rotational force applying portion 14a of the present embodiment is composed of a rack gear (flat rack gear) 15.
  • the rotational force applying portion 14a may be composed of the rack gear 15 as described above, or may be composed of the worm gear 16 as shown in FIG. In this case, when the rotational force applying tool 14 is rotated around the second axis Y with a body in which the rotational force applying portion 14a and the spur gear 9 are in contact with each other (meshed), the motor rotating shaft is passed through the spur gear 9. A rotational force is applied to 12, and the motor rotating shaft 12 rotates around the first shaft X.
  • a bevel gear 19 as shown in FIG. 6 may be adopted instead of the spur gear 9 as described above.
  • a rotational force applying tool 14 composed of a bevel gear 17 in which the rotational force applying portion 14a meshes with the bevel gear 19 is used.
  • the electric motor 10 is provided at the most upstream portion of the power transmission path formed in the electric actuator 1. Therefore, as described above, if the input receiving unit A that receives an external input different from the driving power of the electric motor 10 is provided so as to be integrally rotatable with the motor rotating shaft 12, the speed reducer is provided on the output side of the electric motor 10. Regardless of whether or not 20 is connected, the motion conversion mechanism 30 can be operated with a small external input (forced rotational force).
  • At least a part of the input receiving portion A is a projection surface F of the opening of the through hole 7 provided in the casing 2 in the internal space of the casing 2 (the inner opening of the through hole 7 is set to the second axis Y). If it is located in the projection surface F) projected along the line, when the rotational force applying tool 14 is inserted into the casing 2 through the through hole 7, the rotational force applying portion 14a and the input receiving portion A can easily come into contact with each other. Can be (engaged).
  • the through hole 7 is not the first axis X along the axis of the motor rotation shaft 12, but a through hole extending along the second axis Y orthogonal to the first axis X, so that the input receiving portion A . And while increasing the degree of freedom in selecting the rotational force applying tool 14 that applies the forced rotational force to the input receiving portion A, the forced rotational force to be applied to the input receiving portion A can be easily and appropriately applied.
  • the electric actuator 1 of the present embodiment facilitates the motion conversion mechanism 30 even when the motion conversion mechanism 30 cannot be automatically driven due to the occurrence of an electrical failure such as a failure of the electric motor 10. Can be operated. Therefore, the electric actuator 1 of the present embodiment is used for applications in which it is strongly required that the motion conversion mechanism 30 can be forcibly operated by hand even when an electrical failure occurs, for example, parking of an automatic transmission of an automobile. It can be suitably used as a lock drive actuator.
  • the electric actuator 1 according to the embodiment of the present invention has been described above, the electric actuator 1 can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention.
  • FIG. 7 is a partial plan view of the electric actuator 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the electric actuator 1 shown in FIG. 6 is a modification of the forced actuating mechanism of the electric actuator 1 shown in FIG. 6 (an electric actuator 1 in which a bevel gear 19 is used for the input receiving portion A).
  • the forced operation mechanism of the electric actuator 1 will be described in more detail with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the electric actuator 1 shown in FIG. 7 has a gear case 40 fixed to the electric motor 10, and the gear case 40 is housed in the first storage chamber 3 of the casing 2 together with the electric motor 10.
  • the gear case 40 has a convex portion 40c protruding toward the electric motor 10, and the convex portion 40c is fitted into a concave portion 11c provided in the motor body 11 (motor case) of the electric motor 10. By fitting, it is fixed to the electric motor 10 in a non-rotating state.
  • the gear case 40 accommodates the first bearing 41, the driving side bevel gear 42, the elastic member 43, the second bearing 44, and the retaining ring 45, in addition to the bevel gear 19 as the input receiving portion A fixed to the motor rotating shaft 12. doing.
  • the gear case 40 has a first hole portion 40a formed of a through hole extending along the first axis X and a second hole portion 40b extending along the second axis Y, and has an inner end of the second hole portion 40b. The portion is open to the first hole portion 40a.
  • the first bearing 41 rotatably supports the bevel gear 19 with respect to the gear case 40 around the first axis X, and here, with respect to the inner ring and the gear case 40 tightly fitted to the bevel gear 19.
  • a rolling bearing (ball bearing) having a crevice-fitted outer ring and a rolling element (ball) rotatably arranged between the inner and outer rings is used.
  • a cylindrical slide bearing may be used instead of the rolling bearing.
  • the drive-side bevel gear 42 is arranged in a state of being rotatable around the second axis Y in the projection surface F of the inner opening of the through hole 7 provided in the casing 2. Further, the drive-side bevel gear 42 is movable linearly along the second axis Y, and has a meshing position [see FIG. 9B] that meshes with the bevel gear 19 and a retracting position [see FIG. 9A] that does not mesh with the bevel gear 19. Move to and from each other. Further, on the surface of the drive-side bevel gear 42 facing the through hole 7, a tool fitting hole 42a into which the rotational force applying tool 14 is fitted is formed.
  • the tool fitting hole 42a and the rotational force applying tool 14 are all formed into, for example, a polygonal cross section or an uneven cross section.
  • the rotational force applying tool 14 fitted in the tool fitting hole 42a is rotated around the second axis Y, the drive side bevel gear 42 and the rotational force applying tool 14 are prevented from rotating relative to each other. Therefore, a forced rotational force can be appropriately applied to the driving side bevel gear 42 and, by extension, the bevel gear 19 that meshes with the bevel gear 42.
  • the second bearing 44 rotatably supports the drive-side bevel gear 42 with respect to the gear case 40 around the second axis Y, and here, the inner ring fitted to the drive-side bevel gear 42.
  • a rolling bearing (ball bearing) having an outer ring fitted to the gear case 40 and a rolling element (ball) rotatably arranged between the inner and outer rings is used.
  • a cylindrical slide bearing may be used instead of the rolling bearing.
  • the elastic member 43 of the present embodiment is made of a compression coil spring, and a drive-side bevel gear 42 that can move between the meshing position and the retracted position is constantly urged to the retracted position side.
  • Such a configuration is realized by interposing an elastic member 43 in a compressed state between the second bearing 44 (outer ring) supporting the drive-side bevel gear 42 and the flange portion 40c provided on the gear case 40.
  • the retaining ring 45 is fitted into an annular groove provided on the inner wall surface of the second hole portion 40b of the gear case 40, and is engaged with the second bearing 44 (outer ring) in the direction along the second axis Y. As a result, the drive-side bevel gear 42, the elastic member 43, and the second bearing 44 are prevented from falling out of the gear case 40.
  • FIGS. 7, 9A and FIG. 7 and 9A including the electric motor 10, bevel gear 19, gear case 40, first bearing 41, drive side bevel gear 42, elastic member 43, second bearing 44 and retaining ring 45 described above.
  • the assembly shown in FIG. 9B is assembled by the following procedure. (1) As shown in FIG. 8, the gear case 40 is fixed to the electric motor 10 (the electric motor 10 in which the bevel gear 19 is not fixed to the motor rotating shaft 12). (2) The first bearing 41 inserted into the inner circumference of the first hole 40a via the outer opening of the first hole 40a of the gear case 40 is arranged between the gear case 40 and the protruding portion 12a of the motor rotating shaft 12.
  • the bevel gear 19 inserted into the inner circumference of the first hole 40a via the outer opening of the first hole 40a is inserted into the protruding portion 12a of the motor rotating shaft 12 (the protruding portion 12a and the inner ring of the first bearing 41).
  • the outer opening of the second hole 40b After arranging the drive side bearing 42 inserted into the gear case 40 through the outer opening of the first hole 40a on the inner circumference of the second hole 40b, the outer opening of the second hole 40b
  • the elastic member 43, the second bearing 44, and the retaining ring 45 are inserted into the inner circumference of the second hole 40b, and the outer ring and the inner ring of the second bearing 44 are fixed to the gear case 40 and the drive side bevel gear 42, respectively.
  • the retaining ring 45 is fixed to the annular groove.
  • the forced actuating mechanism of the electric actuator 1 shown in FIG. 7 and the like is used as follows.
  • the sealing member 8 that seals the opening of the through hole 7 is removed.
  • the tip of the rotational force applying tool 14 is inserted into the inner circumference of the second hole 40b via the through hole 7 and the outer opening of the second hole 40b of the gear case 40 to rotate.
  • the tip of the force applying tool 14 is fitted into the tool fitting hole 42a of the drive side bevel gear 42.
  • the pushing force in the direction of moving the drive-side bevel gear 42 closer to the bevel gear 19, which was applied to the rotational force applying tool 14, is released. do.
  • the elastic member 43 is stretched and deformed, the drive-side bevel gear 42 is automatically moved from the meshing position to the retracted position, and the meshing state between the drive-side bevel gear 42 and the bevel gear 19 is eliminated.
  • the rotational power of the electric motor 10 is caused by the meshing of the bevel gear 19 and the drive side bevel gear 42 during normal driving in which the electric actuator 1 is not electrically depressed. While it is possible to prevent it from being consumed (the drive torque of the electric motor 10 is unreasonably increased), it drives a force that opposes the urging force of the elastic member 43 when an electrical failure occurs in the electric actuator 1. If it is applied to the side bevel gear 42, the meshing state of the bevel gear 19 and the drive side bevel gear 19 can be easily and appropriately realized. Therefore, it is advantageous to quickly and forcibly operate the motion conversion mechanism 30.
  • the electric motor 10 is a component of a forced operation mechanism such as a bevel gear 19 as an input receiving portion A, a driving side bevel gear 42 and an elastic member 43 (and a first bearing 41, a second bearing 44 and a retaining ring 45). Since it is housed in the gear case 40, which is a member different from the casing 2 and fixed to the above, in order to improve the movement accuracy (operability of the forced operation mechanism) between the above two positions of the drive side bearing gear 42. Further, it is advantageous in increasing the degree of freedom in the shape of the drive-side bevel gear 42 and the arrangement mode of the elastic member 43. That is, the shape of the drive-side bevel gear 42 and the arrangement mode of the elastic member 43 can be changed to the shapes shown in FIGS. 10 and 11, for example.
  • the elastic member 43 is provided on the driving side bevel gear 42, not between the second bearing 44 and the flange portion 40c provided on the gear case 40. It is interposed between the shaft portion 42b extending along Y and the accommodating recess of the shaft portion 42b provided in the gear case 40 in a compressed state. Even when such a configuration is adopted, the drive-side bevel gear 42 is not meshed with the bevel gear 19 in the retracted position and the bevel wheel in the same manner as in the embodiment described with reference to FIGS. 7, 9A and 9B. It can be moved between two positions of meshing positions that mesh with 19 [see FIGS. 10A, 10B, 11A and 11B].
  • FIG. 10A, 10B, 11A and 11B The embodiment shown in FIG.
  • FIG. 10 is an example in which the shaft portion 42b is provided integrally with the drive-side bevel gear 42
  • the embodiment shown in FIG. 11 is an example in which the shaft portion 42b is provided on the drive-side bevel gear 42. This is an example of a case where the member is different from the 42.
  • a swing member 36 (output member 37 that rotates around the third axis Z) that swings around the third axis Z that is orthogonal to the first axis X and the second axis Y.
  • the present invention can also be applied to the electric actuator 1 in which another motion conversion mechanism is adopted.
  • a motion conversion mechanism for example, a motion conversion mechanism in which the input side (rotation side) is composed of the nut 33 and the output side (linear motion side) is composed of the screw shaft 32, that is, the motor rotation shaft 12.
  • An example of a motion conversion mechanism is that the rotational motion around the first axis X is converted into a linear motion in the direction along the first axis X and output.

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Abstract

電動モータ１０と、運動変換機構３０とを備えた電動アクチュエータ１において、モータ回転軸１２の軸線に沿う第１軸Ｘと直交する第２軸Ｙに沿って延び、ケーシング２の内外を連通させる貫通孔７をケーシング２に設けると共に、電動モータ１０の駆動用電力とは異なる外部入力を受ける入力受け部Ａ（例えば、平歯車９）をモータ回転軸１２と一体回転可能に設ける。入力受け部Ａの少なくとも一部を、ケーシング２の内部空間のうち貫通孔７の内側開口部の投影面Ｆ内に位置させる。

Description

電動アクチュエータ
　本発明は、電動アクチュエータに関する。
　近年、自動車をはじめとする車両においては、その省力化や低燃費化のために電動化が進展しており、例えば、自動車の自動変速機、ブレーキ、ステアリング等の操作を電動機の力で行うシステムが開発され、市場に投入されている。このようなシステムに使用されるアクチュエータとして、電動モータと、電動モータの回転運動をそれとは異なる方向の運動に変換して出力する運動変換機構とを備えたものがある。
　電動モータおよび運動変換機構を備えた電動アクチュエータにおいて、例えば、電動モータの故障、動力線・信号線の断線などといった電気的失陥の発生によって運動変換機構に電動モータの回転動力が付与されなくなった場合には、電動アクチュエータの操作対象を自動操作することができなくなる。そのため、この種の電動アクチュエータには、運動変換機構を手操作で強制的に作動させることを可能にする緊急解除機構（強制作動機構）を設ける場合がある。例えば、下記の特許文献１には、運動変換機構の回転部材（ねじ機構のナット）を強制回転させるように構成された強制作動機構を備える電動アクチュエータが開示されている。
特開２００６－４４６３２号公報
　特許文献１のように、電動モータと運動変換機構との間に減速機が設けられている場合、運動変換機構の回転部材を強制回転させるためには比較的大きな力が必要となるため、強制作動機構の操作性に難がある。電動アクチュエータは、必ずしもアクセス容易な場所に設置されるとは限らないことから、電動アクチュエータに強制作動機構を設ける場合には、強制作動機構の操作性が良好であることが望まれる。
　そこで、本発明は、電動モータの故障などといった電気的失陥が発生することによって運動変換機構を自動駆動することができなくなった場合でも、運動変換機構を手操作で容易に作動させることができる電動アクチュエータを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために創案された本発明は、電動モータと、電動モータの回転運動をそれとは異なる方向の運動に変換して出力する運動変換機構と、電動モータおよび運動変換機構を収容したケーシングとを備えた電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転軸の軸線に沿う第１軸と直交する第２軸に沿って延び、ケーシングの内外を連通させる貫通孔がケーシングに設けられると共に、電動モータの駆動用電力とは異なる外部入力を受ける入力受け部が上記回転軸と一体回転可能に設けられ、入力受け部の少なくとも一部が、ケーシングの内部空間のうち上記貫通孔の開口部の投影面内に位置していることを特徴とする。
　電動モータは、電動アクチュエータ内に形成される動力伝達経路の最上流部に設けられる。そのため、電動モータの駆動用電力とは異なる外部入力を受ける入力受け部が電動モータの回転軸（以下、「モータ回転軸」ともいう。）と一体回転可能に設けられていれば、電動モータの出力側に減速機が連結されているか否かに関わらず、小さな外部入力（強制回転力）で運動変換機構を強制的に作動させることが可能となる。また、入力受け部の少なくとも一部が、ケーシングの内部空間のうち、ケーシングに設けられた貫通孔の開口部の投影面内に位置していれば、入力受け部に外部入力を入力するための工具（回転力付与工具）を上記貫通孔を介してケーシングに挿入した際、両者を容易に接触させることができる。さらに、ケーシングに設ける貫通孔を、モータ回転軸の軸線（回転中心線）に沿う第１軸ではなく、この第１軸と直交する第２軸に沿う方向の貫通孔としたことにより、入力受け部や回転力付与工具の選択自由度を高めつつ、入力受け部に付与すべき強制回転力を容易にかつ適切に付与することができる。
　入力受け部は、例えば、モータ回転軸に固定された平歯車又はかさ歯車で構成することができる。入力受け部は、上記の各種歯車で構成する他、モータ回転軸の外周面に直接形成した凹凸形状部（例えばスプライン）で構成することも可能である。
　入力受け部をモータ回転軸に固定したかさ歯車で構成する場合、電動アクチュエータには、貫通孔の開口部の投影面内に上記第２軸回りに回転可能な状態で配置され、上記かさ歯車と噛み合う噛合位置、および上記かさ歯車と噛み合わない退避位置の間を相互に移動可能な駆動側かさ歯車と、この駆動側かさ歯車を常時退避位置側に付勢した弾性部材と、をさらに設けることができる。
　このような構成によれば、電動アクチュエータに電気的失陥が発生していない通常駆動時には、電動モータの回転動力が上記かさ歯車と駆動側かさ歯車との噛み合いによって消費される（電動モータの駆動トルクが不当に高まる）のを防止することができる一方で、電動アクチュエータに電気的失陥が発生した際、弾性部材の付勢力に抗する力を駆動側かさ歯車に付与すれば、上記かさ歯車と駆動側かさ歯車との噛み合い状態（運動変換機構を強制的に作動させ得る状態）を容易にかつ適切に実現することができるという利点がある。
　入力受け部としてのかさ歯車、駆動側かさ歯車および弾性部材は、電動モータに対して固定された（上記ケーシングとは別部材の）ギヤケースに収容することができる。このように、かさ歯車、駆動側かさ歯車および弾性部材といった強制作動機構の構成部材を収容することに特化したギヤケースを設ければ、例えば、駆動側かさ歯車の形状や弾性部材の配置態様の自由度を高める上で、また駆動側かさ歯車の上記二位置間での移動精度（強制作動機構の操作性）を高める上で有利となる。
　以上で説明した本発明の構成は、運動変換機構として、例えば、回転側のねじ軸および直動側のナットを有するねじ機構と、ナットが直線運動するのに伴って上記第１軸および第２軸と直交する第３軸を中心に揺動する揺動部材とを備えたものが採用される電動アクチュエータに好ましく適用することができる。
　以上のことから、本発明によれば、電動モータの故障などといった電気的失陥の発生によって運動変換機構を自動駆動することができなくなった場合でも、運動変換機構を手操作で容易に作動させることのできる電動アクチュエータを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータの平面図であって、一対のケーシング分割体のうちの一方を取り外した状態を示す平面図である。 図１に示す電動アクチュエータの斜視図である。 減速機の正面図である。 強制動作機構の使用時における図１のＰ－Ｐ線矢視断面図である。 変形例に係る電動アクチュエータの部分斜視図である。 変形例に係る電動アクチュエータの部分斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの部分平面図である。 図７に示す電動アクチュエータを構成する電動モータとギヤケースの分解斜視図である。 図７の部分拡大図であり、駆動側かさ歯車が退避位置に位置している状態を示す図である。 図７の部分拡大図であり、駆動側かさ歯車が噛合位置に位置している状態を示す図である。 変形例に係る電動アクチュエータの部分拡大図であり、駆動側かさ歯車が退避位置に位置している状態を示す図である。 変形例に係る電動アクチュエータの部分拡大図であり、駆動側かさ歯車が噛合位置に位置している状態を示す図である。 変形例に係る電動アクチュエータの部分拡大図であり、駆動側かさ歯車が退避位置に位置している状態を示す図である。 変形例に係る電動アクチュエータの部分拡大図であり、駆動側かさ歯車が噛合位置に位置している状態を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面（図１～図１１）に基づいて説明する。
　図１および図２に示す本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ１は、電動モータ１０と、減速機２０と、運動変換機構３０と、図示外の制御ユニットと、これらを収容したケーシング２とを備える。
　ケーシング２は、電動モータ１０の回転軸（モータ回転軸）１２の軸線と平行な平面で分割された一対のケーシング分割体（第１ケーシング分割体２ａおよびこれと対をなす図示外の第２ケーシング分割体）を互いに結合することで形成される。電動モータ１０、減速機２０、運動変換機構３０および制御ユニットは、仕切壁によってケーシング２の内部空間に区画形成された第１収容室３、第２収容室４、第３収容室５および第４収容室６にそれぞれ収容される。第１ケーシング分割体２ａと第２ケーシング分割体の結合部には、電動アクチュエータ１の防塵性および防水性を担保するため、ガスケット等のシール材が設けられる。
　第１ケーシング分割体２ａには、ケーシング２の内外を連通させる貫通孔７が設けられている。貫通孔７は、モータ回転軸１２の軸線に沿う第１方向（軸方向）Ｘと直交する第２方向Ｙに沿って延びており、その内側端部は第１収容室３の内壁面に開口している。電動モータ１０の故障などといった電気的失陥が発生していない電動アクチュエータ１の通常駆動時、貫通孔７の開口部は、取り外し可能にケーシング２（第１ケーシング分割体２ａ）に対して取り付けられた封止部材８によって封口される。封止部材８は、貫通孔７を介してケーシング２の内外を固体および液体が行き来するのを防止する。
　電動モータ１０は、ブラシ付モータあるいはブラシレスモータで構成され、ステータコイルやロータマグネットを内蔵したモータ本体１１と、正逆両方向に回転する回転軸（モータ回転軸）１２とを有する。モータ本体１１の軸方向外側に突出した端子１１ａには、制御ユニットと電動モータ１０とを電気的に接続するための配線１３（図８参照）が接続される。制御ユニットは、例えば、電動モータ１０への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるリレー回路等を備えるものとされ、図示外の動力電源から電動モータ１０への電力供給は制御ユニットを介して行われる。
　減速機２０は、電動モータ１０と運動変換機構３０の間に配置されている。減速機２０としては、例えば図３に示すような遊星歯車減速機が使用される。すなわち、減速機２０は、モータ回転軸１２と一体回転可能に設けられたサンギヤ２１と、サンギヤ２１の径方向外側に回転不可能に設けられたリングギヤ２２と、サンギヤ２１とリングギヤ２２の間に配置され、サンギヤ２１およびリングギヤ２２の双方に噛み合った複数の遊星ギヤ２３と、各遊星ギヤ２３を回転自在に保持し、減速機２０の出力部材として機能するキャリア２４とを備える。キャリア２４は、運動変換機構３０の入力側（回転側）を構成するねじ軸３２と一体回転可能に連結されている。
　以上の構成を有する減速機２０により、モータ出力軸１２の回転運動は、減速された上で運動変換機構３０のねじ軸３２に伝達される。これにより、ねじ軸３２の回転トルクを増加することができるので、小型の電動モータ１０を採用することができる。
　図３に示す減速機２０は、いわゆる一段減速型の遊星歯車減速機であるが、減速機２０としては、多段減速型の遊星歯車減速機や、遊星歯車減速機以外の減速機（例えば、トラクションドライブ型減速機）を採用することも可能である。また、減速機２０は必ずしも設ける必要はなく、省略しても構わない。
　運動変換機構３０は、電動モータ１０の回転運動をそれとは異なる方向の運動に変換して出力するものであり、本実施形態の運動変換機構３０は、電動モータ１０の回転運動を直線運動に変換するねじ機構３１と、ねじ機構３１の出力側の直線運動を回転運動（詳細には、上記の第１軸Ｘおよび第２軸Ｙの双方と直交する方向に延びる第３軸Ｚ回りの回転運動）に変換する揺動部材３６と、第３軸Ｚ回りの回転運動を出力する出力部材３７とを備える。
　本実施形態のねじ機構３１は、モータ回転軸１２と同軸に配置された回転側のねじ軸３２と、ねじ軸３２の外周に嵌合された直動側のナット３３とを備え、ねじ軸３２の外径面に形成されたねじ溝３２ａと、ナット３３の内径面に形成されたねじ溝とが直接接触して螺合した、いわゆるすべりねじ機構である。ナット３３の回転は揺動部材３６等によって規制されている。ナット３３は、その径方向外側に突設された軸状の揺動支持部３４を有し、この揺動支持部３４は第３軸Ｚと平行に配置されている。
　上記のとおり、ねじ軸３２は、減速機２０の出力部材であるキャリア２４と一体回転可能に連結されている。そのため、モータ回転軸１２が回転し、その回転運動が減速機２０を介してねじ軸３２に入力されると、ねじ軸３２が第１軸Ｘ回りに回転し、これに伴ってナット３３が前進（図１の矢印Ｂ１方向に移動）又は後退（図１の矢印Ｂ２方向に移動）することで、回転運動が直線運動に変換される。なお、すべりねじ機構からなるねじ機構３１は、ねじ軸３２のねじ溝３２ａおよびナット３３のねじ溝の間に介在する多数のボールと、ボールを循環させるための循環部材とをさらに備えた、いわゆるボールねじ機構に置き換えることも可能である。
　ねじ軸３２は、その軸方向一方側（図１の紙面右側）および他方側の端部にそれぞれ配置された軸受（本実施形態では、個別に設けられた図示外のラジアル軸受およびスラスト軸受３５）により、ケーシング２に対して回転自在に支持されている。ラジアル軸受としては、円筒状のすべり軸受、あるいは転がり軸受（玉軸受）が使用される。スラスト軸受３５は、ねじ軸３２の軸方向（第１軸Ｘに沿う方向）に離間して配置された一対の軌道輪と、両軌道輪の間に転動自在に介在する複数の針状ころとを備えた、いわゆる針状ころ軸受である。このようなスラスト軸受３５が設けられていることにより、電動アクチュエータ１の駆動時に、ねじ軸３２に負荷される軸方向の反力をスラスト軸受３５で受け止めることができる。そのため、ねじ軸３２に負荷される反力により、ねじ軸３２が軸方向に移動するのを規制することができる。
　出力部材３７は、内周面にスプライン（雌スプライン）３８ａが形成された筒状部３８と、外周面に雌スプライン３８ａと嵌合する雄スプラインが形成された図示外のスプライン軸とで構成される。スプライン軸のうち、雌スプライン３８ａと嵌合する側と反対側の端部は、図示外の第２ケーシング分割体に設けられた貫通孔を介してケーシング２の外側に突出し、図示外の操作対象とスプライン嵌合する。
　揺動部材３６は、ナット３３に設けられた揺動支持部３４とナット３３の移動方向で係合した第１係合部３６ａと、出力部材３７の筒状部３８と出力部材３７の回転方向で係合した第２係合部３６ｂとを一体に有する。なお、筒状部３８は揺動部材３６と一体に設けることもでき、この場合、出力部材３７は、スプライン軸で構成されることになる。
　以上の構成を有する電動アクチュエータ１において、モータ回転軸１２が正回転すると、この回転運動が減速機２０を介してねじ軸３２に伝達されてねじ軸３２が第１軸Ｘ回りに正回転し、ねじ軸３２に螺合したナット３３が前進（図１の矢印Ｂ１方向に移動）する。これに伴い、ナット３３の移動方向でナット３３の揺動支持部３４と係合した揺動部材３６が第３軸Ｚ回りに図１の矢印Ｃ１方向に揺動すると、出力部材３７も矢印Ｃ１方向に回転する。一方、モータ回転軸１２が逆回転すると、ねじ軸３２が第１軸Ｘ回りに逆回転し、ねじ軸３２に螺合したナット３３が後退（図１の矢印Ｂ２方向に移動）する。これに伴い、揺動部材３６が第３軸Ｚ回りに図１の矢印Ｃ２方向に揺動すると、出力部材３７も矢印Ｃ２方向に回転する。上記態様で出力部材３７が回転することにより、電動モータ１０の回転運動（第１軸Ｘ回りの回転運動）とは異なる方向の回転運動（第３軸Ｚ回りの回転運動）が出力される。
　本実施形態の電動アクチュエータ１の基本的構成は以上で説明した通りであるが、この電動アクチュエータ１は、電動モータ１０の故障、動力線・信号線（配線１３：図８参照）の断線などといった電気的失陥が発生することによって運動変換機構３０を自動駆動することができなくなったときに、運動変換機構３０を手操作によって強制的に作動させることができる強制作動機構を有している。以下、強制作動機構について、主に図１－図２および図４を参照しながら詳細に説明する。
　図１および図２に示すように、本実施形態の強制作動機構は、ケーシング２を構成する第１ケーシング分割体２ａに設けられた径方向の貫通孔７と、モータ回転軸１２と一体回転可能に設けられ、電動モータ１０の駆動用電力とは異なる外部入力（強制回転力）を受ける入力受け部Ａとを備える。本実施形態の入力受け部Ａは、モータ回転軸１２に固定された平歯車（ピニオンギヤ）９で構成される。
　図１および図４に示すように、モータ回転軸１２と一体回転可能に設けられた平歯車９の少なくとも一部は、ケーシング２の内部空間（に画成された第１収容室３）のうち、貫通孔７の開口部（内側開口部）を第２軸Ｙに沿って投影した投影面Ｆ内に配置される。ここでは、モータ回転軸１２にモータ本体１１の軸方向他方側の端面１１ｂよりも軸方向他方側に突出した突出部１２ａを設け、この突出部１２ａの自由端に平歯車９を適宜の手段で固定することによって上記の構成を実現している。
　上記の構成を有する強制作動機構は、以下のようにして使用される。電気的失陥の発生によって電動アクチュエータ１（の運動変換機構３０）を自動駆動することができなくなると、まず、貫通孔７の開口部を封口している封止部材８を取り外す。封止部材８を取り外した後（図４参照）、貫通孔７を介してケーシング２の第１収容室３に回転力付与工具１４の先端部を挿入し、回転力付与工具１４の先端部に設けられた歯面状の回転力付与部１４ａと平歯車９とを噛合させる。本実施形態の回転力付与部１４ａはラックギヤ（平面ラックギヤ）１５で構成される。従って、回転力付与部１４ａと平歯車９とを噛み合わせた後、回転力付与工具１４を第２軸Ｙに沿って直線運動させると、平歯車９を介してモータ回転軸１２に回転力が付与されてモータ回転軸１２が第１軸Ｘ回りに回転する。これにより、減速機２０、さらには運動変換機構３０を強制的に作動させることができる。
　なお、回転力付与部１４ａは、上記のようにラックギヤ１５で構成する他、図５に示すようなウォームギヤ１６で構成することも可能である。この場合、回転力付与部１４ａと平歯車９とを接触させた（噛み合わせた）状体で回転力付与工具１４を第２軸Ｙ回りに回転させると、平歯車９を介してモータ回転軸１２に回転力が付与されてモータ回転軸１２が第１軸Ｘ回りに回転することになる。
　また、入力受け部Ａとしては、上記のような平歯車９に替えて、図６に示すようなかさ歯車１９を採用しても良い。この場合には、回転力付与部１４ａがかさ歯車１９と噛み合うかさ歯車１７で構成された回転力付与工具１４を使用する。
　電動モータ１０は、電動アクチュエータ１内に形成される動力伝達経路の最上流部に設けられる。そのため、上記のように、電動モータ１０の駆動用電力とは異なる外部入力を受ける入力受け部Ａがモータ回転軸１２と一体回転可能に設けられていれば、電動モータ１０の出力側に減速機２０が連結されているか否かに関わらず、小さな外部入力（強制回転力）でもって運動変換機構３０を作動させることができる。
　また、入力受け部Ａの少なくとも一部が、ケーシング２の内部空間のうち、ケーシング２に設けられた貫通孔７の開口部の投影面Ｆ（貫通孔７の内側開口部を第２軸Ｙに沿って投影した投影面Ｆ）内に位置していれば、回転力付与工具１４を貫通孔７を介してケーシング２に挿入した際、回転力付与部１４ａと入力受け部Ａとを容易に接触（噛合）させることができる。さらに、上記貫通孔７を、モータ回転軸１２の軸線に沿う第１軸Ｘではなく、この第１軸Ｘと直交する第２軸Ｙに沿って延びる貫通孔としたことにより、入力受け部Ａ、およびこれに強制回転力を付与する回転力付与工具１４の選択自由度を高めつつ、入力受け部Ａに付与すべき強制回転力を容易にかつ適切に付与することができる。
　以上のことから、本実施形態の電動アクチュエータ１は、電動モータ１０の故障などといった電気的失陥の発生によって運動変換機構３０を自動駆動することができなくなった場合でも、運動変換機構３０を容易に作動させることができる。従って、本実施形態の電動アクチュエータ１は、電気的失陥が発生したときでも運動変換機構３０を手操作で強制的に作動させ得ることが強く求められる用途、例えば、自動車の自動変速機のパーキングロック駆動用アクチュエータとして好適に採用し得る。
　以上、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ１について説明したが、電動アクチュエータ１には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を施すことが可能である。
　図７は、本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータ１の部分平面図である。同図に示す電動アクチュエータ１は、図６に示す電動アクチュエータ１（入力受け部Ａにかさ歯車１９を採用した電動アクチュエータ１）の強制作動機構に変更を施したものである。以下、図８および図９も参照しながら、この電動アクチュエータ１の強制作動機構についてより詳細に説明する。
　図７に示す電動アクチュエータ１は、電動モータ１０に対して固定されたギヤケース４０を有しており、このギヤケース４０は、電動モータ１０とともにケーシング２の第１収容室３に収容されている。ギヤケース４０は、図８にも示すように、電動モータ１０側に突出した凸部４０ｃを有し、この凸部４０ｃを電動モータ１０のモータ本体１１（モータケース）に設けられた凹部１１ｃに嵌合することにより、電動モータ１０に対して回り止め状態で固定される。
　ギヤケース４０は、モータ回転軸１２に固定された入力受け部Ａとしてのかさ歯車１９の他に、第１軸受４１、駆動側かさ歯車４２、弾性部材４３、第２軸受４４および止め輪４５を収容している。このギヤケース４０は、第１軸Ｘに沿って延びる貫通孔からなる第１孔部４０ａと、第２軸Ｙに沿って延びる第２孔部４０ｂとを有し、第２孔部４０ｂの内側端部は第１孔部４０ａに開口している。
　第１軸受４１は、かさ歯車１９をギヤケース４０に対して第１軸Ｘ回りに回転自在に支持するものであり、ここでは、かさ歯車１９に対してしまりばめされた内輪、ギヤケース４０に対してすきまばめされた外輪、および内外輪間に転動自在に配された転動体（ボール）を備えた転がり軸受（玉軸受）が使用される。第１軸受４１は、転がり軸受に替えて円筒状のすべり軸受を使用しても構わない。なお、上記の「しまりばめ」および「すきまばめ」は、ＪＩＳ　Ｂ　０４０１に規定された「しまりばめ」および「すきまばめ」の定義に準ずる（以下同様）。
　駆動側かさ歯車４２は、ケーシング２に設けられた貫通孔７の内側開口部の投影面Ｆ内に、第２軸Ｙ回りに回転可能な状態で配置されている。また、この駆動側かさ歯車４２は、第２軸Ｙに沿って直線移動可能とされ、かさ歯車１９と噛み合う噛合位置［図９Ｂ参照］と、かさ歯車１９と噛み合わない退避位置［図９Ａ参照］との間を相互に移動する。また、駆動側かさ歯車４２のうち、貫通孔７と対向する面には、回転力付与工具１４が嵌合される工具嵌合孔４２ａが形成されている。図示は省略しているが、工具嵌合孔４２ａおよび回転力付与工具１４は、何れも、例えば、断面多角形状、断面凹凸形状などに形成されている。これにより、工具嵌合孔４２ａに嵌合した回転力付与工具１４を第２軸Ｙ回りに回転させた際に、駆動側かさ歯車４２と回転力付与工具１４が相対回転するのを防止することができるので、駆動側かさ歯車４２、ひいてはこれに噛み合うかさ歯車１９に強制回転力を適切に付与することができる。
　第２軸受４４は、駆動側かさ歯車４２をギヤケース４０に対して第２軸Ｙ回りに回転自在に支持するものであり、ここでは、駆動側かさ歯車４２に対してしまりばめされた内輪、ギヤケース４０に対してすきまばめされた外輪、および内外輪間に転動自在に配された転動体（ボール）を備えた転がり軸受（玉軸受）を使用している。第２軸受４３は、転がり軸受に替えて円筒状のすべり軸受を使用しても構わない。
　本実施形態の弾性部材４３は圧縮コイルばねからなり、噛合位置および退避位置の間を相互に移動可能な駆動側かさ歯車４２を常時退避位置側に付勢している。係る構成は、駆動側かさ歯車４２を支持した第２軸受４４（の外輪）と、ギヤケース４０に設けられた鍔部４０ｃとの間に弾性部材４３を圧縮状態で介在させることによって実現される。
　止め輪４５は、ギヤケース４０の第２孔部４０ｂの内壁面に設けられた環状溝に嵌合され、第２軸受４４（の外輪）と第２軸Ｙに沿う方向で係合している。これにより、駆動側かさ歯車４２、弾性部材４３および第２軸受４４のギヤケース４０外への抜け落ちが防止される。
　参考までに、以上で説明した電動モータ１０、かさ歯車１９、ギヤケース４０、第１軸受４１、駆動側かさ歯車４２、弾性部材４３、第２軸受４４および止め輪４５からなる図７、図９Ａおよび図９Ｂに示すアセンブリは、以下のような手順で組み立てられる。
（１）図８に示すように、電動モータ１０（モータ回転軸１２にかさ歯車１９が固定されていない電動モータ１０）にギヤケース４０を固定する。
（２）ギヤケース４０の第１孔部４０ａの外側開口部を介して第１孔部４０ａの内周に挿入した第１軸受４１をギヤケース４０とモータ回転軸１２の突出部１２ａとの間に配置してから、第１孔部４０ａの外側開口部を介して第１孔部４０ａの内周に挿入したかさ歯車１９をモータ回転軸１２の突出部１２ａ（突出部１２ａと第１軸受４１の内輪との間）に固定する。
（３）第１孔部４０ａの外側開口部を介してギヤケース４０内に挿入した駆動側かさ歯車４２を第２孔部４０ｂの内周に配置してから、第２孔部４０ｂの外側開口部を介して弾性部材４３、第２軸受４４および止め輪４５を第２孔部４０ｂの内周に挿入し、第２軸受４４の外輪および内輪をギヤケース４０および駆動側かさ歯車４２にそれぞれ固定すると共に、止め輪４５を環状溝に固定する。
　図７等に示す電動アクチュエータ１の強制作動機構は、以下のようにして使用される。電気的失陥の発生によって電動アクチュエータ１を自動駆動することができなくなると、まず、貫通孔７の開口部を封口している封止部材８を取り外す。封止部材８を取り外した後、貫通孔７およびギヤケース４０の第２孔部４０ｂの外側開口部を介して第２孔部４０ｂの内周に回転力付与工具１４の先端部を挿入し、回転力付与工具１４の先端部を駆動側かさ歯車４２の工具嵌合孔４２ａに嵌合する。次いで、回転力付与工具１４を、弾性部材４３の付勢力（弾性復元力）に抗して第２軸Ｙに沿って押し込むと、弾性部材４３が圧縮変形するのと同時に、退避位置に位置していた駆動側かさ歯車４２（および第２軸受４４）がかさ歯車１９に対して接近移動し、駆動側かさ歯車４２がかさ歯車１９と噛み合う噛合位置に移動する［図９Ｂ参照］。このように、駆動側かさ歯車４２が噛合位置に移動した後、回転力付与工具１４を第２軸Ｙ回りに回転させると、駆動側かさ歯車４２およびかさ歯車１９を介してモータ回転軸１２に回転力が付与されてモータ回転軸１２が第１軸Ｘ回りに回転する。これにより、減速機２０、さらには運動変換機構３０を強制的に作動させることができる。
　なお、運動変換機構３０を強制的に作動させる必要がなくなった際には、回転力付与工具１４に付与していた、駆動側かさ歯車４２をかさ歯車１９に接近移動させる方向の押し込み力を解放する。これに伴い、弾性部材４３が伸長変形し、駆動側かさ歯車４２が噛合位置から退避位置へと自動的に移動し、駆動側かさ歯車４２とかさ歯車１９との噛み合い状態が解消される。
　以上で説明した本実施形態の構成によれば、電動アクチュエータ１に電気的失陥が発生していない通常駆動時には、電動モータ１０の回転動力がかさ歯車１９と駆動側かさ歯車４２との噛み合いによって消費される（電動モータ１０の駆動トルクが不当に高まる）のを防止することができる一方で、電動アクチュエータ１に電気的失陥が発生した際、弾性部材４３の付勢力に抗する力を駆動側かさ歯車４２に付与すれば、かさ歯車１９と駆動側かさ歯車１９との噛み合い状態を容易にかつ適切に実現することができる。そのため、運動変換機構３０を迅速に強制作動する上で有利となる。
　また、入力受け部Ａとしてのかさ歯車１９、駆動側かさ歯車４２および弾性部材４３（並びに、第１軸受４１、第２軸受４４および止め輪４５）といった強制作動機構の構成部材を、電動モータ１０に対して固定された、ケーシング２とは別部材のギヤケース４０に収容しているので、駆動側かさ歯車４２の上記二位置間での移動精度（強制作動機構の操作性）を高める上で、また、駆動側かさ歯車４２の形状や弾性部材４３の配置態様の自由度を高める上で有利となる。すなわち、駆動側かさ歯車４２の形状や弾性部材４３の配置態様は、例えば図１０や図１１に示すかたちに変更することができる。
　図１０および図１１に示す実施形態は、何れも、弾性部材４３を、第２軸受４４とギヤケース４０に設けた鍔部４０ｃとの間ではなく、駆動側かさ歯車４２に設けられた第２軸Ｙに沿って延びる軸部４２ｂと、ギヤケース４０に設けられた軸部４２ｂの収容凹部との間に圧縮状態で介在させている。このような構成を採用した場合でも、図７、図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明した実施形態と同様にして、駆動側かさ歯車４２を、かさ歯車１９と噛み合わない退避位置およびかさ場車１９と噛み合う噛合位置の二位置間で移動させることができる［図１０Ａ，図１０Ｂ、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照］。なお、図１０に示す実施形態は、上記の軸部４２ｂを駆動側かさ歯車４２と一体に設けた場合の一例であり、図１１に示す実施形態は、上記の軸部４２ｂを駆動側かさ歯車４２とは別部材で構成した場合の一例である。
　以上では、ねじ機構３１に加えて、第１軸Ｘおよび第２軸Ｙと直交する第３軸Ｚ回りに揺動する揺動部材３６（第３軸Ｚ回りに回転する出力部材３７）を有する運動変換機構３０が採用された電動アクチュエータ１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、他の運動変換機構が採用された電動アクチュエータ１に適用することも可能である。他の運動変換機構としては、例えば、入力側（回転側）がナット３３で構成されると共に、出力側（直動側）がねじ軸３２で構成された運動変換機構、すなわちモータ回転軸１２の第１軸Ｘ回りの回転運動が、第１軸Ｘに沿う方向の直線運動に変換されて出力される運動変換機構を挙げることができる。
　本発明は以上で説明した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは言うまでもない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
　１　　　　電動アクチュエータ
　２　　　　ケーシング
　２ａ　　　第１ケーシング分割体
　３　　　　第１収容室
　７　　　　貫通孔
　８　　　　封止部材
　９　　　　平歯車（入力受け部）
　１０　　　電動モータ
　１２　　　回転軸
　１４　　　回転力付与工具
　１４ａ　　回転力付与部
　１５　　　ラックギヤ
　１６　　　ウォームギヤ
　１７　　　かさ歯車
　１９　　　かさ歯車（入力受け部）
　２０　　　減速機
　３０　　　運動変換機構
　３１　　　ねじ機構
　３２　　　ねじ軸
　３３　　　ナット
　３５　　　スラスト軸受
　３６　　　揺動部材
　４０　　　ギヤケース
　４２　　　駆動側かさ歯車
　４３　　　弾性部材
　Ａ　　　　入力受け部
　Ｆ　　　　投影面
　Ｘ　　　　第１軸
　Ｙ　　　　第２軸
　Ｚ　　　　第３軸

Claims (6)

  1. 　電動モータと、該電動モータの回転運動をそれとは異なる方向の運動に変換して出力する運動変換機構と、前記電動モータおよび前記運動変換機構を収容したケーシングとを備えた電動アクチュエータにおいて、
    　前記電動モータの回転軸の軸線に沿う第１軸と直交する第２軸に沿って延び、前記ケーシングの内外を連通させる貫通孔が前記ケーシングに設けられると共に、前記電動モータの駆動用電力とは異なる外部入力を受ける入力受け部が前記回転軸と一体回転可能に設けられ、
    　前記入力受け部の少なくとも一部が、前記ケーシングの内部空間のうち前記貫通孔の開口部の投影面内に位置していることを特徴とする電動アクチュエータ。
  2. 　前記入力受け部が、前記回転軸に固定された平歯車である請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  3. 　前記入力受け部が、前記回転軸に固定されたかさ歯車である請求項１に記載の電動アクチュエータ。
  4. 　前記貫通孔の開口部の投影面内に前記第２軸回りに回転可能な状態で配置され、前記かさ歯車と噛み合う噛合位置、および前記かさ歯車と噛み合わない退避位置の間を相互に移動可能な駆動側かさ歯車と、
    　前記駆動側かさ歯車を常時退避位置側に付勢した弾性部材と、をさらに備える請求項３に記載の電動アクチュエータ。
  5. 　前記かさ歯車、前記駆動側かさ歯車および前記弾性部材を収容し、前記電動モータに対して固定されたギヤケースをさらに備える請求項４に記載の電動アクチュエータ。
  6. 　前記運動変換機構は、回転側のねじ軸および直動側のナットを有するねじ機構と、前記ナットが直線運動するのに伴って前記第１軸および前記第２軸と直交する第３軸を中心に揺動する揺動部材とを備える請求項１～５の何れか一項に記載の電動アクチュエータ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000217304A (ja) * 1999-01-19 2000-08-04 Asmo Co Ltd 電動アクチュエ―タ

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