(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小型モータのモータ軸に連結したウォームと、そのウォームに噛合するウォームホイールと、ウォームホイールによって回転させられる出力歯車とを備える小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
ウォームホイールを枢支する枢軸に、ウォームホイールの歯幅の中央から内側に向けて延びて、枢軸に対して回転及び軸線いずれの方向にも自在に枢支されたボスの中央に連結しているハブの両側に、各ハブ面とそれぞれに対峙する円盤状の回転体を、枢軸に対して回転不可能に設けるとともに、各ハブ面とそれぞれの回転体の間に、その両者のいずれか一方に回転不可能に止着された摩擦体を設け、さらに、枢軸において、両回転体の間にハブを挟んで両端に装架した皿ばねと締め込みナットにより、両回転体を挟み付けるように締め付けて、係合離脱のトルクを調圧するようにしてなる緩衝機構を設けたことを特徴とする小型モータ式電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、姿勢制御を行いうるようにした、自動車用の電動椅子等に使用して好適な小型モータ式電動アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の小型モータ式電動アクチュエータは、永久磁石を内蔵した直流式の小型モータ単体と、ウォーム歯車装置等の減速機構を組み合わせて構成されている。
【０００３】
各種の機能部品を組み合わせて構成されるアクチュエータは、部品点数が多く、アクチュエータ全体の体積が大きくなるため、モータと減速機構を一体的に組み付けたものもある。
【０００４】
また、小型化のために、直流式の小型モータにおけるモータ軸に、直接ウォームを刻設し、モータ本体とウォーム減速機を一体構成した電動アクチュエータもある。
【０００５】
このような電動アクチュエータは、被駆動体と連結する際に、本来省スペース化を目的に作られたものであるから、別途緩衝機構等を介在させることなく、被駆動体と直結的に連結される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、被駆動体と直結的に連結された電動アクチュエータにおいては、駆動時に駆動体の動きが阻害されると、多大の負荷が減速機構に加わり、最も脆弱な部分が破損するおそれがある。
【０００７】
非駆動時においても、被駆動体に多大な衝撃的負荷が、移動方向の押し引きいずれの方向に加わっても、その衝撃荷重は、電動アクチュエータに直接作用する。
【０００８】
特に、電動アクチュエータの不可逆機能をストッパーとして利用している機構においては、駆動体側からの衝撃荷重を避けることはできない。
【０００９】
また、ストパー機能を持つ高減速率の減速機構を備える電動アクチュエータによて直結的に駆動される被駆動体は、その被駆動体側の微小な移動量も、電動アクチュエータには増大されて伝達されるので、被駆動体に対して、外付けストパーを効果的に作用させることができない。
【００１０】
すなわち、位置決め精度の高い減速機構の係止位置に対して、精度の劣る外付けストパーは、実質的に機能しない。
この場合、外付けストパーが機能するときは、電動アクチュエータの減速機能が破損した時である。
【００１１】
本発明の目的は、小型モータと高減速率のウォーム機構を、一体的に組み合わせた電動アクチュエータに、容積を増大させることなく、緩衝機構を組み付けた小型モータ式電動アクチュエータを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
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)   小型モータのモータ軸に連結したウォームと、そのウォームに噛合するウォームホイールと、ウォームホイールによって回転させられる出力歯車とを備える小型モータ式電動アクチュエータにおいて、
ウォームホイールを枢支する枢軸に、ウォームホイールの歯幅の中央から内側に向けて延びて、枢軸に対して回転及び軸線いずれの方向にも自在に枢支されたボスの中央に連結しているハブの両側に、各ハブ面とそれぞれに対峙する円盤状の回転体を、枢軸に対して回転不可能に設けるとともに、各ハブ面とそれぞれの回転体の間に、その両者のいずれか一方に回転不可能に止着された摩擦体を設け、さらに、枢軸において、両回転体の間にハブを挟んで両端に装架した皿ばねと締め込みナットにより、両回転体を挟み付けるように締め付けて、係合離脱のトルクを調圧するようにしてなる緩衝機構を設けたこと。
【発明の実施の形態】
図１〜図９は、本発明の一実施形態を示す図で、以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る上下方向を向く小型モータ式電動アクチュエータ(１)を、その小型モータ(２)のモータ軸(３)の中央に沿って要部を破断した正面図である。
【００１４】
図２は、図１におけるII−II線縦断側面で、モータ軸(３)の上端部に刻設したウォーム(４)と噛合しているウォームホイール(５)の軸線中央と、ウォームホイール(５)の軸孔(６)を貫通している枢軸(７)に設けた減速用中間歯車(８)を介して減速駆動させられる大径の出力歯車(９)の軸線中央を、要部を破断して示す図である。
【００１５】
図３は、図１におけるIII−III線横断面図で、ウォーム(４)とウォームホイール(５)の噛合部、およびウォームホイール(５)の枢軸(７)の中央の横断面を、要部を破断して示している。
【００１６】
図４は、図３に示すウォームホイール(５)の枢軸(７)と、その枢軸(７)に装備された本発明の要部をなす緩衝機構（Ａ）の横断面図である。
【００１７】
図５〜図７は、図４における各部断面図、図８は、図４の正面図、図９は、図４の背面図である。
【００１８】
本発明は、小型モータと減速機構と緩衝機構を、各部の構造部材を不可分に共通的に利用して、一体的に構成してなるもので、まず主要部の小型モータ(２)について、詳細に説明する。
【００１９】
小型モータ(２)の有底筒状のケーシング(10)の中には、永久磁石(11)と、その永久磁石(11)に対峙する鉄心(13)へコイル(14)を巻回してモータ軸(３)に固設された回転子(12)と、ケーシング(10)の開口部(15)側においてモータ軸(３)に固着された整流子(16)と、整流子(16)の軸線と直交して摺動接触する１対のブラシ(17)とを設けてある。
【００２０】
ケーシング(10)の開口部(15)の端部には、外向きに折曲した取付け耳片(18)が設けられ、該耳片(18)は、前記ウォームホイール(５)、中間歯車(８)を備えた枢軸(７)、及び中間歯車(８)と噛合する出力歯車(９)をそれぞれ収容する減速機構部(19)のハウジング(20)の下面(21)に、止めねじ(22)により止着されている。
【００２１】
モータ軸(３)は、回転子(12)の部分の直径と同一径のままで、開口部(15)より上方に延出し、ハウジング(20)の下面から上方に向けて、モータ軸(３)の周面(3a)がウォームホイール(５)の歯面に接するように、ハウジング(20)に設けた軸孔(23)に挿通されている。
【００２２】
モータ軸(３)における、ウォームホイール(５)の外周の歯面に接する個所には、ウォーム(４)が刻設され、モータ軸(３)の軸端(3b)は、ウォーム(４)の軸線方向の上端(4a)より先まで延びている。
【００２３】
ハウジング(20)の軸孔(23)は、モータ軸(３)の軸端(3b)より上方に長く延びている。
モータ軸(３)の上方の軸端(3b)は、リング状のメタル軸受(24)により、ラジアル軸受されている。
【００２４】
軸孔(23)は、メタル軸受(24)が嵌合されている軸孔(23a)の下端に、拡径軸孔(23b)を連設してなり、拡径軸孔(23b)は、ウォーム(４)の下端より少し下がったところで、ハウジング(20)の下面から上方に延びる、さらに拡径された軸孔(23c)に連なっている。
【００２５】
ウォーム(４)の周辺の拡径軸孔(23b)と、その拡径軸孔(23b)より大径の拡径軸孔(23c)とにより形成される段部(25)の上側には、リング状メタル軸受(26)が設けられている。このメタル軸受(26)は、モータ軸(３)の中間部をラジアル軸受している。
【００２６】
モータ軸(３)の上端のメタル軸受(24)と、中間部のメタル軸受(26)は、ウォーム(４)とウォームホイール(５)の噛合部から、モータ軸(３)の軸線方向にほぼ等距離にあり、噛合部に生じるラジアル推力を安定して支えている。
【００２７】
上記モータ軸(３)の下端部は、小型モータ(２)における有底筒状ケーシング(10)の底面部(27)に、スラスト軸受されている。
【００２８】
ケーシング(10)の底面部(27)の中央には、底面板(28)を上向きに突出させることにより、上向きの凹入孔(29)を形成してある。凹入孔(29)には、スラストラジアルボールベアリング(30)のアウターレース(31)が嵌合されている。
【００２９】
凹入孔(29)の周壁の下端には、複数のカシメ片(32)が、底面板(28)を切り起して形成されており、カシメ片(32)は、スラストラジアルボールベアリング(30)を凹入孔(29)に挿入した後、アウターレース(31)の下端において内側に折曲され、アウターレース(31)を脱出不可能に支持している。
【００３０】
スラストラジアルボールベアリング(30)におけるインナーレース(33)の内孔(34)には、モータ軸(３)の下端に設けた縮径軸(35)が挿通され、かつ縮径軸(35)の下端に設けた雄ねじ(36)には、ナット(36a)が下方から螺合され、インナーレース(31)とモータ軸(３)の下端は、軸線方向に移動不可能に固着されている。
【００３１】
本発明においては、上記小型モータ(２)のモータ軸(３)に刻設されたウォーム(４)によって駆動されるウォームホイール(５)の枢軸(７)には、緩衝機構（Ａ）が設けられている。
【００３２】
図３と図４に示す如く、ウォームホイール(５)の枢軸(７)の前端は、ハウジング(20)に設けた軸孔(37)に、同じく後端は、ハウジング(20)の蓋(38)に設けた軸孔(39)に、それぞれ遊嵌されている。
【００３３】
枢軸(７)の後方には、前述の出力歯車(９)と噛合する中間歯車(８)を直接刻設してあり、かつ中間歯車(８)の後端には、蓋(38)の軸孔(39)に嵌合する縮径軸(40)が設けられている。
【００３４】
枢軸(７)の前端には、前記ハウジング(20)の軸孔(37)に嵌合する縮径軸(41)が設けられ、その縮径軸(41)より後方に、順次、第１の拡径軸(42)、第２の拡径軸(43)、第３の拡径軸(44)が設けられ、第３の拡径軸(44)の後方には、前記中間歯車(８)が、第３の拡径軸(44)の径より大径のピッチ円をもって連設されている。
【００３５】
図８に示す如く、第１の拡径軸(42)は、軸の側面を対向する２個所で切欠(42a)した非円型をなし、拡径軸(42)には、被駆動体の位置を検出するための回転検出器の回転板(45)が、回転不可能に嵌合されている。
【００３６】
図２〜図４に示す如く、第２の拡径軸(43)には、雄ねじ(46)が刻設され、雄ねじ(46)には、ナット(47)が螺合されている。
【００３７】
第３の拡径軸(44)は、図５、図６に示す如く、軸の側面を切欠(48)して、断面形を非円型とされている。
なお、雄ねじ(46)を刻設する前は、第２と第３の拡径軸(43)(44)は、実質的に同径であってもよい。
【００３８】
第３の拡径軸(44)の中央には、ウォームホイール(５)のボス(5a)の円形の軸孔(６)が遊嵌されている。
ウォームホイール(５)は、歯部(5b)の歯幅の中央部から内側に向けてハブ(5c)が延び、ハブ(5c)は、ボス(5a)の中央部に連結されている。
【００３９】
ウォームホイール(５)のボス(5a)の、軸線方向の長さは、ハブ(5c)の肉厚より大としてあり、歯部(5b)とボス(5a)の間のハブ面(5d)は、円環状の凹み(5e)となっている。
【００４０】
図５、図６に示す如く、歯部(5b)の内周の一部は内方に突出(5f)し、凹み(5e)の外周は非円形になっている。
【００４１】
図６に示す如く、外周を非円形とした凹み(5e)の中には、外向きに摩擦材(49)を添着した円環状の摩擦板(50)が、外周を凹み(5e)の外周に合致させて、ウォームホイール(５)に対して回転不可能に装着されている。
【００４２】
摩擦板(50)は、ウォームホイール(５)における前後両方ハブ面(5d)の凹み(5e)に、摩擦材(49)を外向きにして、それぞれ１組ずつが装着されている。
【００４３】
これらの両摩擦板(50)の摩擦材(49)に、凹み(5e)の外側から、それぞれ摺動板(51)を当接してある。
【００４４】
図５に示す如く、摺動板(51)は円環状をなし、内孔(51a)を非円形の第３の拡径軸(44)の断面形に合致させて、拡径軸(44)に対しては回転不可能に嵌合し、前記摩擦板(50)に対応する回転板を形成している。
【００４５】
軸線方向後方の摺動板(51)と、その後方の中間歯車(８)の間には、皿ばね(52)が挟設されている。
【００４６】
前方にある摺動板(51)の前方には、第２の縮径軸(43)に螺合したナット(47)が当接し、このナット(47)を後方に向けて螺入することにより、第３の拡径軸(44)に嵌装した皿ばね(52)を圧縮しつつ、両方の摩擦板(50)と摺動板(51)を圧接するようになっている。
【００４７】
摩擦板(50)は、ウォームホイール(５)に対して回転不可能になっており、摺動板(51)は、第３の拡径軸(43)、即ち枢軸(７)に対して回転不可能に嵌合している。
【００４８】
この結果、ウォームホイール(５)は、小型モータ(２)と直結結合されており、枢軸(７)は、中間歯車(８)と出力歯車(９)を介して、被駆動体と直結的に連結されれば、互いに直結しているモータ側と被駆動体側の間に、摩擦板(50)と摺動板(51)が介在することになり、この摩擦板(50)と摺動板(51)による摩擦クラッチ機構が、緩衝機構（Ａ）を形成している。
【００４９】
この緩衝機構（Ａ）は、小型モータ(２)が回転して、被駆動体を移動させているときに、被駆動体の移動に障害を生じると、駆動力の伝達系には多大の負荷が発生することになるが、その負荷は、摩擦板(50)と摺動板(51)の間のトルクが増大すると、その摩擦力に応じて滑りを生じ、動力の伝達を遮断する。
【００５０】
また、小型モータ(２)が回転していないとき、被駆動体に、その移動方向に衝撃的荷重が加わったり、多大な荷重が加われば、その荷重は、モータの駆動力を伝える伝達系を逆に介して、モータ側に伝達されるが、ウォーム機構等の高減速率の減速機構を介在する従来の小型モータ式アクチュエータにおいては、移動量として伝達される荷重を解放することができない。
【００５１】
しかし、本発明においては、ウォームホイール(５)の枢軸(７)に緩衝機構（Ａ）を設けてあるから、被駆動体側からの荷重は、緩衝機構（Ａ）をなす摩擦クラッチ機構の滑り構造により解放される。
【００５２】
さらに、被駆動体側からの荷重の解放だけではなく、被駆動体の移動位置の位置決めに、ストッパーを用いることが可能となる。
【００５３】
従来の小型モータ式電動アクチュエータは、不可逆駆動するウォーム機構が、そのストッパーの役割をしているため、被駆動体側に別途ストッパーを設けても、そのストッパーは機能しない。
【００５４】
そのため、従来のアクチュエータにおいては、被駆動体側に生じる衝撃荷重に対して、十分に耐えうる丈夫な構造にしなければならず、大きくかつ重くなっていた。
【００５５】
しかし、本発明によると、被駆動体側に、耐衝撃性の位置決め手段、すなわちストッパーを設けることにより、小型モータ式電動アクチュエータとして、被駆動体を十分に駆動しうる耐荷重構造とすればよいため、小型軽量化を図ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
発明によれば、小型モータとウォーム減速機構、並びに緩衝機構を一体構造とすることにより、多目的で使いやすい小型モータ式電動アクチュエータを提供するとともに、被駆動体に生じる衝撃荷重に対する構造上の強度を、被駆動体の通常時に駆動しうる程度に低減して、容積や重量を小さくすることができ、被駆動体に加わる衝撃荷重の程度に応じて、係合離脱のトルクを容易に設定できる。
また、緩衝機構は、ウォーム減速機構として不可欠のウォームホイールのハブにおける両方のハブ面の凹みにおいて、枢軸に装備するため、容積を増大することがないとともに、ハブの両面に緩衝機構を設けることにより、伝達力を大とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る小型モータ式電動アクチュエータの要部を、小型モータのモータ軸の中央に沿って破断した正面図である。
【図２】  図１におけるII−II線縦断側面である。
【図３】  図１におけるIII−III線横断平面図である。
【図４】  図４における枢軸の部分を拡大して示す横断図である。
【図５】  図４におけるＶ−Ｖ線縦断側面である。
【図６】  図４におけるVI−VI線縦断側面である。
【図７】  図４におけるVII−VII線縦断側面である。
【図８】  図４における枢軸の正面図である。
【図９】  図４における枢軸の背面図である。
【符号の説明】
(１)      電動アクチュエータ
(２)      小型モータ
(３)      モータ軸
(3a)      周面
(3b)      軸端
(４)      ウォーム
(4a)      上端
(５)      ウォームホイール
(5a)      ボス
(5b)      歯部
(5c)      ハブ
(5d)      ハブ面
(5e)      凹み
(5f)      突出
(６)      軸孔
(７)      軸
(８)      間歯車
(９)      出力歯車
(10)      ケーシング
(11)      永久磁石
(12)      回転子
(13)      鉄心
(14)      コイル
(15)      開口部
(16)      整流子
(17)      ブラシ
(18)      取付け耳片
(19)      減速機構部
(20)      ハウジング
(20a)      表面板
(20b)      裏面板
(21)      下面
(22)      止めねじ
(23)(23a)(23b)(23c)  拡径軸孔
(23d)      軸孔
(24)      メタル軸受
(25)      段部
(26)      メタル軸受
(27)      底面部
(28)      底面板
(29)      凹入孔
(30)      スラストラジアルボールベアリング
(31)      アウターレース
(32)      カシメ片
(33)      インナーレース
(34)      内孔
(35)      縮径軸
(36)      雄ねじ
(36a)     ナット
(37)      軸孔
(38)      蓋
(39)      軸孔
(40)      縮径軸
(42)(43)(44)  拡径軸
(42a)     切欠
(45)      回転板
(46)      雄ねじ
(47)      ナット
(48)      切欠
(49)      摩擦材
(50)      摩擦板
(51)      摺動板（回転板）
(52)      皿ばね
【図１】
0004116848.tif 000002
【図２】
0004116848.tif 000003
【図３】
0004116848.tif 000004
【図４】
0004116848.tif 000005
【図５】
0004116848.tif 000006
【図６】
0004116848.tif 000007
【図７】
0004116848.tif 000008
【図８】
0004116848.tif 000009
【図９】
0004116848.tif 000010