JP4732207B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、たとえば自動車のドアロック装置のロック状態を解除するための駆動力や、燃料キャップの蓋等の開閉動力を発揮するアクチュエータに関し、特に、相互に結合される第１および第２ケース半体から成るケースに、該ケースから突出する側に弾発付勢された出力軸が軸方向に往復作動することを可能として支承され、電動モータと、該電動モータの回転動力を前記ケース内に引き込む側に前記出力軸を駆動する軸方向動力に変換するようにして前記電動モータおよび前記出力軸間に設けられる動力変換手段とが前記ケースに収納されるアクチュエータに関する。

このようなアクチュエータは、特許文献１および特許文献２によって知られている。
特許第３１５３４７４号公報 特開２００４−２５７４７２号公報

ところが上記特許文献１で開示されたものでは、電動モータの回転動力が減速されて伝達されるねじ軸が出力軸に螺合されており、出力軸をケースから突出させる側に付勢するばね力を発揮するコイルばねが、ねじ軸を囲繞して出力軸およびケース間に設けられている。このため、ねじ軸の組付け時には、コイルばねをそのばね力に抗して収縮させる操作が必要であり、組付け作業が容易ではなかった。しかも出力軸を挿通させる挿通孔が相互に結合される一対のケース半体間に形成されるものであるので、両ケース半体の結合面が複雑化し、良好なシール性を得ることが難しい。

一方、特許文献２で開示されたものでは、両ケース半体の一方に出力軸を挿通せしめる挿通孔を設けることで両ケース半体の結合面を単純化し、充分なシール性を得るようにしているが、電動モータの回転動力を出力軸の軸方向動力に変換する動力変換手段の一部にラックおよびピニオンを用いているので、ラックの長さを比較的長く設定せざるを得ず、またピニオンおよび電動モータ間の減速機構の減速比を比較的大きく設定する必要があるので減速機構の設置スペースが比較的大きくなってしまい、ケース全体の大型化を招く。しかも出力軸の軸方向往復移動端を規制するために一対のストッパを必要としており、部品点数が多くなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、充分なシール性を得ることができるようにするとともにねじ軸の組付けを容易とし、さらにケースの小型化および部品点数の低減を図ったアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、相互に結合される第１および第２ケース半体から成るケースに、該ケースから突出する側に弾発付勢された出力軸が軸方向に往復作動することを可能として支承され、電動モータと、該電動モータの回転動力を前記ケース内に引き込む側に前記出力軸を駆動する軸方向動力に変換するようにして前記電動モータおよび前記出力軸間に設けられる動力変換手段とが前記ケースに収納されるアクチュエータにおいて、前記動力変換手段は、ねじ軸と、該ねじ軸および前記電動モータ間に設けられる減速機構とから成り、函状に形成される第１ケース半体の側壁に挿通孔が設けられ、前記ねじ軸を螺合せしめる螺合部を軸方向内端側に有して前記挿通孔に挿通される前記出力軸に、前記螺合部に螺合されたねじ軸の一端側を臨ませる長孔が軸方向に長く延びて設けられ、前記長孔の長手方向両端壁に当接することで前記出力軸の軸方向移動端を規制するストッパが、第１ケース半体が備える前記側壁の内面および前記螺合部間で前記長孔に挿通されて第１ケース半体に嵌合、支持され、前記ねじ軸の他端部および第１ケース半体間に、前記出力軸を前記ケースから突出させる側に前記ねじ軸を回転付勢するばね力を発揮する渦巻きばねが設けられることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記渦巻きばねを収納するばねケースが、第１ケース半体に嵌合、支持され、前記ねじ軸の他端部が前記渦巻きばねの内端に係合され、前記渦巻きばねの外端が前記ばねケースに係合されることを特徴とする。

さらに請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に加えて、前記挿通孔の断面形状が前記出力軸の回転を阻止する形状に形成されることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、渦巻きばねが第１ケース半体およびねじ軸間に設けられるので、ねじ軸を第１ケース半体側に組み込む際には渦巻きばねのばね荷重を受けることがなく組付けが容易となる。また挿通孔に差し込んで回転を規制した状態の出力軸の内端部に、渦巻きばねを巻き付けながらねじ軸を回転操作して螺合し、さらに出力軸を押し込んでいくことによるねじ作用でねじ軸を回転せしめた後、出力軸の長孔に挿通せしめるようにしてストッパを第１ケース半体に嵌合すると、渦巻きばねが発揮するばね力で出力軸はその内端部の螺合部を前記ストッパに当接させるまで移動することになり、その状態で渦巻きばねのセット荷重が定まることになるので、ばね荷重にばらつきが生じることはない。しかも前記ストッパは、長孔の軸方向両端壁に当接することで出力軸の往復移動端を規制するので、単一のストッパを用いるようにした少ない部品点数で出力軸の軸方向両側ストローク規制を行うことができるとともに、出力軸の回転規制を行うことができる。しかも動力変換機構の一部としてねじ軸を用いることで減速機構の減速比を比較的小さく設定することが可能であり、減速機構を配置するためのスペースを比較的小さくすることが可能となり、ケースの小型化を図ることができる。さらに第１ケース半体に出力軸を挿通せしめる挿通孔が設けられることで第１および第２ケース半体の結合面を単純形状とすることができ、シール性を高めることができる。

また請求項２記載の発明によれば、ばねケースに収納された渦巻きばねの内端にねじ軸を連結した状態でばねケースを第１ケース半体に組付けることで、第１ケース半体およびねじ軸間に設けられる渦巻きばねと、ねじ軸を第１ケース半体に組付けることができ、組付け作業を容易とすることができる。

さらに請求項３記載の発明によれば、組立時に挿通孔に挿通された出力軸の螺合部にねじ軸を螺合する際に、出力軸の回転を規制しておく必要があるのであるが、出力軸を挿通孔に挿通するだけで出力時の回転が規制されるので、出力軸の回転を規制するように該出力軸を手で保持しておく必要がなく、組付け作業をより一層容易とすることができる。

図１〜図８は本発明の一実施例を示すものであり、図１はアクチュエータの一部切欠き正面図、図２は図１の２ー２線断面図、図３は第１ケース半体ならびに第１ケース半体に組付けられる部品を分解して示す図、図４は図１の４−４線断面図、図５は図１の５−５線断面図、図６は出力軸およびストッパの斜視図、図７は図１の７−７線断面図、図８は渦巻きばねおよびばねケースの分解斜視図である。

先ず図１において、このアクチュエータ１１は、たとえば自動車のドアロック装置のロック状態を解除するための駆動力を発揮するものであり、ケース１２と、該ケース１２に軸方向の往復移動を可能として支承される出力軸１３と、該出力軸１３をケース１２からの突出量を大とする側に付勢する渦巻きばね１４と、電動モータ１５と、該電動モータ１５の回転動力をケース１２からの突出量を小とする側に出力軸１３を駆動する軸方向動力に変換するようにして電動モータ１５および出力軸１３間に設けられる動力変換手段１６とを備え、前記出力軸１３は、前記ケース１２から一部を突出させて該ケース１２に支承され、前記渦巻きばね１４、前記電動モータ１５および前記動力変換手段１６が前記ケース１２に収納される。

図２を併せて参照して、前記ケース１２は、函状に形成される合成樹脂製の第１ケース半体１７と、第１ケース半体１７の開口端を閉じる合成樹脂製の第２ケース半体１８とが複数のねじ部材１９，１９…で結合されて成るものであり、第１ケース半体１７の第２ケース半体１８への結合面には、第２ケース半体１８の全周にわたって無端状に連なる第１嵌合溝２０が設けられるとともに、第１嵌合溝２０の内周側を形成するようにして第２ケース半体１８側に突出する無端状の第１嵌合突部２１が突設される。一方、第２ケース半体１８の第１ケース半体１７への結合面には、無端状に連なって第１嵌合溝２０に嵌合する第２嵌合突部２２と、前記第１嵌合突部２１を嵌合するようにして無端状に連なる第２嵌合溝２３とが設けられる。而して第１嵌合溝２０に第２嵌合突部２２を嵌合し、第２嵌合溝２３に第１嵌合突部２１を嵌合するようにして前記ねじ部材１９、１９…を締めつけることにより、第１および第２ケース半体１７，１８間のシール性を得ながらケース１２が構成される。

図３を併せて参照して、電動モータ１５への外部からの電気的接続を果たすためのカプラ２４が一体に突設される側壁１７ａを有する第１ケース半体１７には、電動モータ１５の略半部を嵌合、位置決めするための位置決め凹部２５が前記側壁１７ａに隣接して形成されており、位置決め凹部２５に嵌合された前記電動モータ１５は、相互に結合される第１および第２ケース半体１７，１８間に挟持される。

また動力変換手段１６は、前記電動モータ１５の回転軸線と平行な軸線を有するねじ軸２８と、前記電動モータ１５の回転動力を減速して前記ねじ軸２８に伝達するギヤ式の減速機構２９とで構成される。この減速機構２９は、前記電動モータ１５のモータ軸３４に設けられる駆動ベベルギヤ３０と、該駆動ベベルギヤ３０に噛合する第１アイドルベベルギヤ３１と、第１アイドルベベルギヤ３１と一体に形成される第２アイドルベベルギヤ３２と、第２アイドルベベルギヤ３２に噛合する被動ベベルギヤ３３とを備える。

電動モータ１５から突出したモータ軸３４の先端の半部は、第１ケース半体１７に設けられる第１軸受凹部３５に嵌合されるものであり、第１および第２ケース半体１７，１８の結合時に、前記モータ軸３４の先端部は第１軸受凹部３５と、第１軸受凹部３５側に向けて第２ケース半体１８から突出される突部（図示せず）との間で回転可能に支持される。また一体に形成されている第１および第２アイドルベベルギヤ３１，３２は、それらのアイドルべべルギヤ３１，３２の中心部を貫通する第１支軸３６で回転可能に支承されるものであり、第１支軸３６の両端は、前記両アイドルベベルギヤ３１，３２の両側で第１ケース半体１７に設けられた第２および第３軸受凹部３７，３８に嵌合、支持される。しかも第２ケース半体１８には、第２および第３軸受凹部３７，３８側に向けて個別に突出する突部（図示せず）が一体に突設されており、第１および第２ケース半体１７，１８の結合によって第１支軸３６の第２および第３軸受凹部３７，３８からの離脱が阻止される。

第１ケース半体１７において前記カプラ２４が突設されている側壁１７ａには、電動モータ１５の回転軸線と平行な軸線を有するガイド筒部３９が一体に突設されており、該ガイド筒部３９内および前記側壁１７ａに設けられる挿通孔４０に、外端部に連結孔４１を有する出力軸１３が挿通され、出力軸１３の大部分を覆うブーツ４２の両端が出力軸１３の外端寄りの部分およびガイド筒部３９に装着される。

図４〜図６を併せて参照して、前記出力軸１３は、相互に平行な一対の平坦面１３ａ、１３ａを相互に反対側に有して横断面形状を非円形として形成されるものであり、前記挿通孔４０の横断面形状も出力軸１３の外面形状に対応して非円形の横断面形状を有するものであり、特に、挿通孔４０が設けられる第１ケース半体１７の深さを極力浅くしてケース１２の小型化を図るために、第１ケース半体１７の深さ方向に対して前記両平坦面１３ａ…が直交する姿勢で前記出力軸１３を挿通せしめるように前記挿通孔４０が形成される。このような挿通孔４０への出力軸１３の挿通により、出力軸１３の回転は阻止されることになるのであるが、組付け時に出力軸１３の多少の回転を許容するように前記挿通孔４０は形成される。

この出力軸１３のうちケース１２内に配置される内端部には、前記ねじ軸２８を螺合させるねじ孔４３を有する螺合部４４が設けられ、その螺合部４４に螺合されたねじ軸２８の一端側を臨ませる長孔４５が前記両平坦面１３ａ…に開口するとともに軸方向に長く延びて出力軸１３に設けられ、長孔４５は、その横断面形状が矩形状となるように形成される。

第１ケース半体１７における前記側壁１７ａの内面および前記螺合部４４間には、前記長孔４５の長手方向両端壁に当接することで前記出力軸１３の軸方向移動端を規制するようにして前記長孔４５に挿通される直方体状のストッパ４６が配置されるものであり、このストッパ４６の一端は第１ケース半体１７に嵌合、支持され、第１および第２ケース半体１８の結合時に、前記ストッパ４６の他端は第２ケース半体１８に嵌合される。

ところで、前記ねじ軸２８は、その軸方向一端側から順に、前記ねじ孔４３に螺合されるねじ４７が外周に刻設されているねじ部２８ａと、外周面を円形とした短円柱状に形成されて前記ねじ部２８ａに同軸に連なる支持部２８ｂとを一体に有するものであり、前記被動ベベルギヤ３３は、前記ねじ部２８ａとは反対側で前記支持部２８ｂに同軸にかつ一体に連なるように形成される。

而して前記支持部２８ｂは、図２で明示するように、第１および第２ケース半体１７，１８にそれぞれ設けられる軸受部４８，４９間に回転可能に挟持される。また被動ベベルギヤ３３は、第１および第２ケース半体１７，１８にそれぞれ設けられて外方に膨出する膨出部５１，５２内に配置されるものであり、それらの膨出部５１，５２によってねじ軸２８の軸方向位置が規制される。

またねじ軸２８は、前記被動ベベルギヤ３３に一体にかつ同軸に連なるばね係合部２８ｃを一体に有しており、該ばね係合部２８ｃから前記被動ベベルギヤ３３および前記支持部２８ｂに至るまでねじ軸２８の他端部側に第２支軸５３の一端側が同軸に挿入され、ねじ軸２８から突出した第２支軸５３の他端部は、第１ケース半体１７に設けられた第４軸受凹部５４に嵌合、支持される。しかも第２ケース半体１８には、第４軸受凹部５４側に向けて突出する突部５５が一体に突設されており、第１および第２ケース半体１７，１８の結合によって第２支軸５３の第４軸受凹部５４からの離脱が阻止される。

図７および図８を併せて参照して、前記ねじ軸２８の他端部および第１ケース半体１７間には、前記出力軸１３を前記ケース１２から突出させる側に前記ねじ軸２８を回転付勢するばね力を発揮する渦巻きばね１４が設けられるものであり、この渦巻きばね１４はばねケース５６に収納される。

而して前記ねじ軸２８の他端部であるばね係合部２８ｃのたとえば周方向に等間隔をあけた２箇所には係止孔５７，５７がそれぞれ設けられており、それらの係止孔５７…のいずれかに、前記渦巻きばね１４の内端に設けられる屈曲係合部１４ａが係合される。また渦巻きばね１４の外端に設けられる屈曲係合部１４ｂは、前記ばねケース５６に係合される。

前記ばねケース５６は、第１ケース半体１７に嵌合支持されるものであり、第１および第２ケース半体１７，１８の結合状態では、第１および第２ケース半体１７，１８間に挟持される。

次にこの実施例の作用について説明すると、電動モータ１５と、該電動モータ１５の回転動力を前記ケース１２内に引き込む側に前記出力軸１３を駆動する軸方向動力に変換するようにして電動モータ１５および出力軸１３間に設けられる動力変換手段１６は、ねじ軸２８と、該ねじ軸２８および電動モータ１５間に設けられる減速機構２９とから成るものであり、ねじ軸２８および第１ケース半体１７間には、出力軸１３をケース１２から突出させる側にねじ軸２８を回転付勢するばね力を発揮する渦巻きばね１４が設けられている。したがってねじ軸２８を第１ケース半体１７側に組み込む際には渦巻きばね１４のばね荷重を受けることがなく組付けが容易となる。しかも動力変換手段１６の一部としてねじ軸２８を用いることで減速機構２９の減速比を比較的小さく設定することが可能であり、減速機構２９を配置するためのスペースを比較的小さくすることが可能となり、ケース１２の小型化を図ることができる。

また函状に形成される第１ケース半体１７の側壁１７ａには挿通孔４０が設けられ、ねじ軸２８を螺合せしめる螺合部４４を軸方向内端側に有して挿通孔４０に挿通される出力軸１３には、螺合部４４に螺合されたねじ軸２８の一端側を臨ませる長孔４５が軸方向に長く延びて設けられ、長孔４５の長手方向両端壁に当接することで出力軸１３の軸方向移動端を規制するストッパ４６が、第１ケース半体１７が備える側壁１７ａの内面および螺合部４４間で長孔４５に挿通されて第１ケース半体１７に嵌合、支持されている。

したがって挿通孔４０に差し込んで回転を規制した状態の出力軸１３の内端部に、渦巻きばね１４を巻き付けながらねじ軸２８を回転操作して螺合し、さらに出力軸１３を押し込んでいくことによるねじ作用でねじ軸２８を回転せしめた後、出力軸１３の長孔４５に挿通せしめるようにしてストッパ４６を第１ケース半体１７に嵌合すると、渦巻きばね１４が発揮するばね力で出力軸１３はその内端部の螺合部４４を前記ストッパ４６に当接させるまで移動することになり、ねじ軸２８の回転数で渦巻きばね１４のねじり回転数が定まるので、渦巻きばね１４のセット荷重が定まることになり、ばね荷重にばらつきが生じることはない。また第１ケース半体１７に出力軸１３を挿通せしめる挿通孔４０が設けられることで第１および第２ケース半体１７，１８の結合面を単純形状とすることができ、シール性を高めることができる。またストッパ４６は、長孔４５の軸方向両端壁に当接することで出力軸１３の往復移動端を規制するので、単一のストッパ４６を用いるようにした少ない部品点数で出力軸１３の軸方向両側ストローク規制を行うことができるとともに、出力軸１３の回転規制を行うことができる。

しかも渦巻きばね１４を収納するばねケース５６が、第１ケース半体１７に嵌合、支持され、ねじ軸２８の他端部が渦巻きばね１４の内端の屈曲係合部１４ａに係合され、渦巻きばね１４の外端の屈曲係合部１４ｂがばねケース５６に係合されるので、ばねケース５６に収納された渦巻きばね１４の内端にねじ軸２８を連結した状態でばねケース５６を第１ケース半体１７に組付けることで、第１ケース半体１７およびねじ軸２８間に設けられる渦巻きばね１４と、ねじ軸２８を第１ケース半体１７に組付けることができ、組付け作業を容易とすることができる。

さらに挿通孔４０に挿通された出力軸１３の螺合部４４にねじ軸２８を螺合する際に、出力軸１３の回転を規制しておく必要があるのであるが、挿通孔４０の断面形状が出力軸１３の回転を阻止する形状に形成されるので、出力軸１３を挿通孔４０に挿通するだけで出力軸１３の回転が規制されることになり、出力軸１３の回転を規制するように該出力軸１３を手で保持しておく必要がなく、組付け作業をより一層容易とすることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

アクチュエータの一部切欠き正面面である。 図１の２ー２線断面図である。 第１ケース半体ならびに第１ケース半体に組付けられる部品を分解して示す図である。 図１の４−４線断面図である。 図１の５−５線断面図である。 出力軸およびストッパの斜視図である。 図１の７−７線断面図である。 渦巻きばねおよびばねケースの分解斜視図である。

符号の説明

１１・・・アクチュエータ
１２・・・ケース
１３・・・出力軸
１５・・・電動モータ
１６・・・動力変換手段
１７・・・第１ケース半体
１７ａ・・・第１ケース半体の側壁
１８・・・第２ケース半体
２８・・・ねじ軸
２９・・・減速機構
４０・・・挿通孔
４４・・・螺合部
４５・・・長孔
４６・・・ストッパ
５６・・・ばねケース

Claims (3)

1. 相互に結合される第１および第２ケース半体（１７，１８）から成るケース（１２）に、該ケース（１２）から突出する側に弾発付勢された出力軸（１３）が軸方向に往復作動することを可能として支承され、電動モータ（１５）と、該電動モータ（１５）の回転動力を前記ケース（１２）内に引き込む側に前記出力軸（１３）を駆動する軸方向動力に変換するようにして前記電動モータ（１５）および前記出力軸（１３）間に設けられる動力変換手段（１６）とが前記ケース（１２）に収納されるアクチュエータにおいて、前記動力変換手段（１６）は、ねじ軸（２８）と、該ねじ軸（２８）および前記電動モータ（１５）間に設けられる減速機構（２９）とから成り、函状に形成される第１ケース半体（１７）の側壁（１７ａ）に挿通孔（４０）が設けられ、前記ねじ軸（２８）を螺合せしめる螺合部（４４）を軸方向内端側に有して前記挿通孔（４０）に挿通される前記出力軸（１３）に、前記螺合部（４４）に螺合されたねじ軸（２８）の一端側を臨ませる長孔（４５）が軸方向に長く延びて設けられ、前記長孔（４５）の長手方向両端壁に当接することで前記出力軸（１３）の軸方向移動端を規制するストッパ（４６）が、第１ケース半体（１７）が備える前記側壁（１７ａ）の内面および前記螺合部（４４）間で前記長孔（４５）に挿通されて第１ケース半体（１７）に嵌合、支持され、前記ねじ軸（２８）の他端部および第１ケース半体（１７）間に、前記出力軸（１３）を前記ケース（１２）から突出させる側に前記ねじ軸（２８）を回転付勢するばね力を発揮する渦巻きばね（１４）が設けられることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記渦巻きばね（１４）を収納するばねケース（５６）が、第１ケース半体（１７）に嵌合、支持され、前記ねじ軸（２８）の他端部が前記渦巻きばね（１４）の内端に係合され、前記渦巻きばね（１４）の外端が前記ばねケース（５６）に係合されることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記挿通孔（４０）の断面形状が前記出力軸（１３）の回転を阻止する形状に形成されることを特徴とする請求項１または２記載のアクチュエータ。

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