JP4907100B2

JP4907100B2 - 電動アクチュエータ

Info

Publication number: JP4907100B2
Application number: JP2005128416A
Authority: JP
Inventors: 直人瀬下; 克幸田中; 祐介水越; 弘幸栗原; 佳永渡邉
Original assignee: 株式会社五十嵐電機製作所
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2025-04-26
Also published as: JP2006307899A; US20060238051A1

Description

本発明は、例えば自動車のパワーテールゲートやパワースライドドア等の駆動系に用いられる電動アクチュエータに係り、特に、小型モータ式電動アクチュエータに関する。

このような電動アクチュエータは、車体への設置スペースや積載重量等に制約があるため、出力の向上と共に小型、軽量化が望まれている。

従来の電動アクチュエータは、モータ本体を構成するモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが収納されるギアケースとを分離可能に組付け、モータケース内からギアケース内に臨むモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成するとともに、モータ軸を、モータケース側の基端部、鉄心(コア)とウォーム部の中間部及びギアケース側の先端部の３点でそれぞれ軸支するような構造を有している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０３０５４５号公報（図１）

しかし、上記したような軸受構造では、モータ軸をモータケース側の内側からギアケース内に挿入し、ギアケース内の外側に形成された挿入孔に、モータ軸の先端部を回転可能に挿入して支持しているだけであり、モータ軸の軸方向のクリアランスを一定に保つことができず、しかも、モータ軸の中間部は、滑り軸受に挿入して軸支されているため、モータ軸と滑り軸受との間に僅かな隙間が生じ、これにより、モータ軸の回転駆動時に、ウォーム部とウォームホイールと噛合反力により、モータ軸の先端部側がベンディング（軸揺れ）し易く、ウォームホイールの噛合深さが減少し、ウォームホイールの破損等が発生し易いばかりでなく、モータ軸が軸方向に移動してガタツキ易くなり、振動や異音が発生し易くなる。

また、モータ軸の先端部が挿入される挿入孔を、加工ドリルによりモータケース側のギアケース内側から盲目孔状に孔明け加工を施す場合、ギアケースに挿入される加工ドリルが長くなるため、軸芯精度の確保が困難となるという問題があった。

本発明の目的は、モータ軸の軸方向のクリアランスをなくして、モータ軸の回転駆動時におけるウォームホイールの破損や、モータ軸のガタツキによる振動や異音の発生を防止するとともに、ギアケースへの孔明け加工における軸芯精度を確保することができるようにした電動アクチュエータを提供することにある。

本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）内周面に、モータ軸の基端部側に圧入固定された回転子に径方向に対峙するように、固定子が固定されたモータ本体を構成する有底円筒状のモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが枢支されて収納されるギアケースとを分離可能に組付け、モータケース側の内側から、ギアケースの内外両端部に向けて貫通形成された軸孔を通して、モータ軸を、ギアケースの外側に向けて延出させることにより、ギアケース内に臨むモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成するとともに、モータ軸の基端部、中間部及び先端部を、第１、第２及び第３の軸受装置でそれぞれ軸支した電動アクチュエータにおいて、
モータ軸の基端部が挿入され、モータケースの内底部中央に形成した凹部に嵌合係止される滑り軸受と、この滑り軸受に挿入されたモータ軸の基端部をモータケースの内底部側で突当て支持するストッパとからなる第１の軸受装置と、
ギアケース内側に開口する軸孔の内側端部に形成した拡径軸孔に、ギアケースの内側から嵌合係止されて、スラスト−ラジアル荷重を受けるボールベアリングのインナーレースに、モータ軸の中間部を挿入して支持するとともに、このインナーレースと、モータ軸のモータケース側に圧入固定された整流子との間に、ゴム弾性リングからなるカラーを、前記インナーレースに対して、常にギアケースの外側に向くスラスト方向に与圧を付与するように設けてなる第２の軸受装置と、
モータ軸の先端部が挿入され、ギアケース外側に開口する軸孔の外側端部に形成した拡径軸孔に、ギアケースの外側から嵌合係止される滑り軸受と、この滑り軸受を軸孔の拡径軸孔に外側から螺合されて挟持固定するキャップと、このキャップの中心部に外側から軸方向に挿通されて、その内側端部でモータ軸の先端部を突当て支持し、前記第１の軸受け装置のストッパーとの間において、モーター軸の軸方向におけるクリアランスを調節する調整ネジと、この調整ネジをギアケースの外側で螺合保持するロックナットとからなる第３の軸受装置とを備えること。

（２）上記（１）項において、カラーを、モータ軸の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状のゴム弾性リングからなるものとする。

請求項１記載の発明によると、調整ネジによりモータ軸の軸方向におけるクリアランスをなくすように容易に調整することができるため、モータ軸の軸方向の移動を抑止することができ、これにより、モータ軸のガタツキによる振動や異音の発生を防止することができる。
また、モータ軸の先端部を軸支する滑り軸受が、ギアケースの外側から軸孔の拡径軸孔に嵌合係止されて、キャップにより外側から固定されるようになっているため、モータ軸及び滑り軸受の組付け作業を、容易にかつ簡便に行うことができるとともに、ギアケースへの孔明け加工に使用される加工ドリルも短くでき、軸芯精度を確保することができる。

さらに、請求項１記載の発明によると、モータ軸の中間部が、スラスト−ラジアル荷重を受けるボールベアリングで軸支されているため、モータ軸の回転駆動時に、従前のようなウォーム部とウォームホイールと噛合反力によるモータ軸のベンディングを抑止することができ、ウォームホイールの噛合深さの減少によるウォームホイールの破損等の発生を防止することができる。
また、モータ軸の中央を支持するスラスト−ラジアル荷重を受けるボールベアリングのインナーレースを、モータ軸の整流子とインナーレースの間に設けたカラーにより、スラスト方向に与圧してあるため、ボールベアリングのアウターレースに対して、モータケース側のスラスト方向へ動こうとするインナーレースを前記カラーの与圧により抑止しすることができるとともに、モータ軸やボールベアリングに塗布される潤滑油の油洩れは防止される。

請求項２記載の発明によると、カラーが、モータ軸の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状を有するゴム弾性リングからなるため、モータ軸の軸方向の伸縮による吸収ストロークは拡大し、モータ軸に圧入固定される整流子の軸方向寸法及びモータケースの深さ方向の寸法等における構成部品の加工精度のバラツキを吸収し、かつ軸線方向に長いため、軸線方向への油洩れが少なく、構成部品の加工精度の向上によるコスト高は抑制される。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の電動アクチュエータの一実施形態をモータ軸の一部を破断して示す縦断側面図、図２は、モータ本体と減速機構との分解斜視図、図３は、図１のIII−III線における矢視方向から見たモータケースとギアケースとの組付け状態を示す断面図、図４は、図３のIV−IV線におけるモータケースとギアケースとの組付け状態を示す要部拡大断面図である。

本実施形態の電動アクチュエータ(１)は、小型のモータ本体(２)と減速機構(Ａ)とを一体的に構成してなるもので、まず、主要部のモータ本体(２)について、詳細に説明する。

モータ本体(２)は、図１及び図２に示すように、例えば、アルミニウム合金で有底円筒状に深絞り加工が施された薄肉なモータケース(３)と、このモータケース(３)の内周面に固定されたネオジウム系のボンド磁石(Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石)からなる固定子(４)と、この固定子(４)の内径面に径方向に対峙させた鉄心(５)にコイル(６)を巻回して形成された回転子(７)と、この回転子(７)が圧入固定されるモータ軸(８)と、このモータ軸(８)に圧入固定された整流子(９)と、この整流子(９)への給電を行うブラシユニット(10)とを備えている。

前記ブラシユニット(10)は、図３に示すように、インシュレータ(10a)と、このインシュレータ(10a)にブラシホルダ(10b)を介して組み付けられたブラシ(10c)とで構成され、ブラシ(10c)が、前記整流子(９)の軸線と直交して摺動接触するように配置されている。

前記回転子(７)は、モータ軸(８)の基端部(8a)側に圧入固定され、前記整流子(９)は、モータケース(３)の開口端側のモータ軸(８)に、回転子(７)と隣接させて圧入固定されている。

前記モータケース(３)の開口端は、図４に示すように、その内周縁部(3a)が曲面に加工されているとともに、モータ軸(８)の軸線に対して径方向の対角線上に対向して位置するように、１対の取付け耳部(11)(11)が、外向きに折曲させて対称的に張出し形成され、これらの取付け耳部(11)(11)は、それぞれ締付ボルト(12)(12)及びゴム弾性Ｏリング(13)を介して、軸(14)で枢支されたウォームホイール(15)が内部に収容された減速機構(Ａ)のアルミ鋳造製ギアケース(16)の端面(16a)に取り付けられており、これにより、モータケース(３)とギアケース(16)とを分離可能に一体的に組付けている。

前記モータ軸(８)は、前記ギアケース(16)に貫通形成された軸孔(17)に挿入されて、ギアケース(16)内に臨むように軸方向に延出させてなるとともに、そのギアケース(16)内に臨む先端部(8b)側には、前記ウォームホイール(15)と噛合するウォーム部(8c)が刻設されるようになっており、前記モータケース(３)内におけるモータ軸(８)の基端部(8a)は、圧入固定される回転子(７)の重さに耐え得るに充分な剛性となるような太さの径を有している。

前記モータ軸(８)の基端部(8a)は、モータケース(３)の内底部中央に形成された凹部(18)に装着されている第１の軸受装置(19)により軸支されている。

第１の軸受装置(19)は、前記凹部(18)に嵌合係止される滑り軸受(20)と、この滑り軸受(20)に挿入されたモータ軸(8)の基端部(8a)を、ボール(21)を介してモータケース(３)の内底部(3b)側で突当て支持するストッパ(22)とから構成されている。

前記モータ軸(８)の中間部(8d)、すなわち、鉄心(５)及び整流子(９)が圧入固定される基端部(8a)側とウォーム部(8c)との間は、モータケース(３)側のギアケース(16)の内側端面(16a)に開口する軸孔(17)の内側端部に形成した内側拡径軸孔(23)に組み付けられている第２の軸受装置(24)により軸支されている。

第２の軸受装置(24)は、前記軸孔(17)の拡径軸孔(23)にギアケース(16)の内側から嵌合係止されるボールベアリング(25)からなり、このボールベアリング(25)のインナーレース(25a)に、モータ軸(８)の中間部(8d)が枢支されるように組み付けられている。

前記モータ軸(８)の先端部(8b)は、ギアケース(16)の外側端面(16b)に開口する軸孔(17)の外側端部に形成した外側拡径軸孔(26)に、ギアケース(16)の外側から組み付けられる第３の軸受装置(27)により軸支されている。

第３の軸受装置(27)は、前記拡径軸孔(26)にギアケース(16)の外側から嵌合係止される滑り軸受(28)と、この滑り軸受(28)を軸孔(８)の拡径軸孔(26)にギアケース(16)の外側から螺合されて挟持状態で固定するキャップ(29)と、このキャップ(29)の中心部に貫通させた挿入孔(30)にギアケース(16)の外側から軸方向に挿通されて、その内側端部(32a)でモータ軸(８)の先端部(8b)をボール(31)を介して突当て支持する調整ネジ(32)と、この調整ネジ(32)の外側端部(32b)をキャップ(29)の外側に突出させてギアケース(16)の外側で螺合保持するロックナット(33)とから構成されているとともに、前記モータ軸(８)の先端部(8b)は、滑り軸受(28)に挿入させて支持されており、前記ロックナット(33)は、ギアケース(16)の外側端面(16b)に、前記挿入孔(30)と一致させて溶接固定されている。

そして、上記の構成により、モータ軸(８)の軸方向におけるクリアランスを、調整ネジ(32)の回転によりなくすように調整し、モータ軸(８)の軸方向の移動を抑止して、モータ軸(８)のガタツキによる振動や異音の発生を防止している。

また、モータ軸(８)の先端部(8b)を軸支する滑り軸受(28)は、ギアケース(３)の外側から軸孔(８)の拡径軸孔(26)に嵌合係止されて、キャップ(29)により外側から挟持状態で固定されるようになっているため、モータ軸(８)及び滑り軸受(27)の組付け作業を容易にかつ簡便に行え、かつ、ギアケース(16)への拡径軸孔(26)の孔明け加工は、ギアケース(３)の外側から行えるため、使用される加工ドリルも短かいもので良く、これにより、拡径軸孔(26)の軸芯精度を確保することができる。

さらに、モータ軸(８)の中間部(8d)が、スラスト−ラジアル荷重を受けるボールベアリング(25)で軸支されているため、モータ軸(８)の回転駆動時に、従前のようなウォーム部(8c)とウォームホイール(15)と噛合反力によるモータ軸(８)のベンディングは抑止されている。

前記モータケース(３)の開口端側に対接するギアケース(16)の端面(16a)には、前記軸孔(17)の中心軸廻りに円筒状の受口部(34)が同心円状に突出形成されており、図４に示すように、この受口部(34)の外周面(34a)にゴム弾性Ｏリング(13)を拡張させながら、緊張状態を維持するように挿嵌し、次いで、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)を嵌合させるとともに、各々の取付け耳部(11)(11)を、ギアケース(16)の端面(16a)に密着させた後、締付ボルト(12)(12)で締結することにより、モータケース(３)が、２点支持状態でギアケース(16)に組み付けられるようになっている。

すなわち、前記ゴム弾性Ｏリング(13)は、図４に２点破線で示すように、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)と、ギアケース(16)の受口部(34)の外周面(34a)とで形成される空間(Ｓ)の面積より、僅かに大きな断面円形状を有し、組付け時、モータケース(３)の開口端側を、受口部(34)の外周面(34a)に押し込み嵌合させる際において、モータケース(３)の内周縁部(3a)の当接による押圧力で弾性的に圧潰変形するようにし、その変形部の一部を、モータケース(３)の内周面とギアケース(16)の受口部(34)の外周面(34a)との間の僅かな隙間(ａ)に食い込ませるようにして、その復元力で、モータケース(３)の開口端内周縁部(3a)を径方向の外向きに均等に押圧するように作用させ、前記隙間(ａ)が周方向に一定となるように位置決めした後、モータケース(３)の取付け耳部(11)(11)をギアケース(16)の端面(16a)に圧接させて、締結ボルト(12)(12)で同時に締結することにより行われるもので、これにより、モータケース(３)とギアケース(16)との軸中心の芯合わせが、精度良く行えるようになっている。

前記ギアケース(16)の内面に突出形成された受口部(34)の内周面には、環状凹部(35)が形成されていて、この環状凹部(35)には、前記整流子(９)の軸線と直交して摺動接触するブラシ(10c)を保持するブラシユニット(10)のインシュレータ(10a)がボルト(36)によって組み付けられている。

図１に示すように、前記モータ軸(８)の中間部(8d)を軸支するボールベアリング(25)は、モータケース(３)側に圧入固定された整流子(９)と互いに近接して位置するように配置されており、それらの間のモータ軸(８)には、カラー(37)が設けられている。

前記カラー(37)は、モータ軸(８)の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状のゴム弾性リングからなり、前記ボールベアリング(25)のインナーレース(25a)に、その片側端面が圧接するように組付けて、前記インナーレース(25a)に対して、常にギアケース(16)の外側に向くスラスト方向に与圧を付与している。

これにより、モータ軸(８)の回転駆動時、ウォーム部(8c)とウォームホイール(15)との噛合反力で、ボールベアリング(25)のアウターレース(25b)に対して、モータケース(３)側のスラスト方向へ動こうとするインナーレース(25a)を、前記カラー(37)の与圧により抑止し、インナーレース(25a)のガタツキに伴う振動及び異音の発生を防止するとともに、モータ軸(８)やボールベアリング(25)に塗布される潤滑油の油洩れは防止されている。

また、カラー(37)は、モータ軸(８)の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状を有するゴム弾性リングからなるため、モータ軸(８)の軸方向の伸縮による吸収ストロークが拡大し、モータ軸(８)に圧入固定される整流子(９)の軸方向寸法、及びモータケース(３)の深さ方向寸法等における構成部品の加工精度のバラツキを吸収し、従前のような構成部品の加工精度を向上させるためのコスト高は防止されている。

本発明の電動アクチュエータの一実施形態を示す縦断側面図である。モータ本体と減速機構との分解斜視図である。図１のIII−III線におけるモータケースとギアケースとの組付け状態を示す断面図である。図３のIV−IV線におけるモータケースとギアケースとの組付け状態を示す要部拡大断面図である。

(１) 電動アクチュエータ
(２) モータ本体
(３) モータケース
(3a) 開口端内周縁部(Ｒ面)
(４) 固定子
(５) 鉄心
(６) コイル
(７) 回転子
(８) モータ軸
(8a) 基端部
(8b) 先端部
(8c) ウォーム部
(8d) 中間部
(９) 整流子
(10) ブラシユニット
(10a) インシュレータ
(10b) ブラシホルダ
(10c) ブラシ
(11) 取付け耳部
(12) 締付ボルト
(13) ゴム弾性Ｏリング
(14) 軸
(15) ウォームホイール
(16) ギアケース
(16a) 内側端面
(16b) 内側端面
(17) 軸孔
(18) 凹部
(19) 第１の軸受装置
(20) 滑り軸受
(21) ボール
(22) ストッパ
(23) 拡径軸孔
(24) 第２の軸受装置
(25) ボールベアリング
(25a) インナーレース
(25b) アウターレース
(26) 内側拡径軸孔
(27) 第３の軸受装置
(28) 滑り軸受
(29) キャップ
(30) 挿入孔
(31) ボール
(32) 調整ネジ
(32a) 内側端部
(32b) 外側端部
(33) ロックナット
(34) 受口部
(34a) 外周面
(35) 環状凹部
(36) ボルト
(37) カラー

Claims

内周面に、モータ軸の基端部側に圧入固定された回転子に径方向に対峙するように、固定子が固定されたモータ本体を構成する有底円筒状のモータケースと、減速機構を構成するウォームホイールが枢支されて収納されるギアケースとを分離可能に組付け、モータケース側の内側から、ギアケースの内外両端部に向けて貫通形成された軸孔を通して、モータ軸を、ギアケースの外側に向けて延出させることにより、ギアケース内に臨むモータ軸の先端部側に、ウォームホイールと噛合するウォーム部を形成するとともに、モータ軸の基端部、中間部及び先端部を、第１、第２及び第３の軸受装置でそれぞれ軸支した電動アクチュエータにおいて、
モータ軸の基端部が挿入され、モータケースの内底部中央に形成した凹部に嵌合係止される滑り軸受と、この滑り軸受に挿入されたモータ軸の基端部をモータケースの内底部側で突当て支持するストッパとからなる第１の軸受装置と、
ギアケース内側に開口する軸孔の内側端部に形成した拡径軸孔に、ギアケースの内側から嵌合係止されて、スラスト−ラジアル荷重を受けるボールベアリングのインナーレースに、モータ軸の中間部を挿入して支持するとともに、このインナーレースと、モータ軸のモータケース側に圧入固定された整流子との間に、ゴム弾性リングからなるカラーを、前記インナーレースに対して、常にギアケースの外側に向くスラスト方向に与圧を付与するように設けてなる第２の軸受装置と、
モータ軸の先端部が挿入され、ギアケース外側に開口する軸孔の外側端部に形成した拡径軸孔に、ギアケースの外側から嵌合係止される滑り軸受と、この滑り軸受を軸孔の拡径軸孔に外側から螺合されて挟持固定するキャップと、このキャップの中心部に外側から軸方向に挿通されて、その内側端部でモータ軸の先端部を突当て支持し、前記第１の軸受け装置のストッパーとの間において、モーター軸の軸方向におけるクリアランスを調節する調整ネジと、この調整ネジをギアケースの外側で螺合保持するロックナットとからなる第３の軸受装置とを備えることを特徴とする電動アクチュエータ。
カラーを、モータ軸の軸中心に向けて末広がりとなる断面等脚台形状のゴム弾性リングからなるものとした請求項１記載の電動アクチュエータ。