JP7069937B2 - 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。

従来、電動アクチュエータに用いられる減速機構として、例えば特許文献１に、差動歯車機構を備える減速機構が開示されている。

特開２００５－２４９００１号公報

上記の減速機構では、差動歯車機構における歯車の噛み合い部分に大きな力が作用する。そのため、特許文献１記載のように、外歯歯車の歯の径方向外側の角部が尖っていると、長期の使用において内歯歯車との接触部に摩耗が生じ、減速機構の伝達効率が低下する。

本発明の一態様は、長期間にわたり減速機構の伝達効率を維持でき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。

本発明の一態様によれば、軸方向に延び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端部に連結される減速機構と、前記減速機構に接続される出力シャフト部と、を備え、前記減速機構は、前記モータシャフトに接続され、かつ、前記モータシャフトの中心軸に対して偏心した軸を中心とする外歯ギアと、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、複数の孔を有し、前記出力シャフト部に接続される接続部と、前記外歯ギアに設けられ、前記複数の孔にそれぞれ通される複数のピンと、を有し、前記外歯ギアは、軸方向に見て、歯先を構成する第１円弧と、歯底を構成する第２円弧とが交互に連続する形状の第１歯車部を有し、前記内歯ギアは、軸方向に見て、歯底を構成する第３円弧と、歯先を構成する第４円弧とが交互に連続し、前記歯先の先端部に前記第４円弧の円弧曲線よりも歯底側へ後退した逃げ部を有する形状の第２歯車部を有し、前記第１円弧の半径Ｒ１、前記第２円弧の半径Ｒ２、前記第３円弧の半径Ｒ３、および前記第４円弧の半径Ｒ４は、Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ２の関係を満たす、電動アクチュエータが提供される。

本発明の一態様によれば、長期間にわたり減速機構の伝達効率を維持できる電動アクチュエータが提供される。

図１は、実施形態の電動アクチュエータの断面図である。 図２は、減速機構を下側から見た図である。 図３は、外歯歯車の歯車部を示す部分平面図である。 図４は、内歯歯車の歯車部を示す部分平面図である。 図５は、外歯歯車と内歯歯車の噛み合い部分を拡大して示す部分平面図である。

図１は、本実施形態の電動アクチュエータの断面図である。図２は、減速機構を下側から見た図である。

図１に示すように、本実施形態の電動アクチュエータ１０は、ケース１１と、第１中心軸Ｊ１の軸方向に延びるモータシャフト２１を有するモータ２０と、減速機構３０と、出力部４０と、回転検出装置６０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、を備える。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、例えば、ボールベアリングである。第１中心軸Ｊ１の軸方向は、上下方向と平行である。

以下の説明においては、第１中心軸Ｊ１の軸方向を単に「軸方向」と呼び、軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、軸方向における図１の下側を単に「下側」と呼ぶ。また、第１中心軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、第１中心軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。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。なお、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。

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、上蓋部１２ｇと、ケースフランジ部１２ｂと、円環板部１２ｄと、ベアリング保持部１２ｅと、コネクタ部１２ｃと、を有する。

ケース筒部１２ａは、第１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。ケース筒部１２ａの内部のうち円環板部１２ｄよりも上側の部分は、制御基板収容部１２ｆである。上蓋部１２ｇは、ケース筒部１２ａの上端開口、すなわち制御基板収容部１２ｆの上端開口を塞ぐ板状の蓋である。

ケースフランジ部１２ｂは、ケース筒部１２ａの下端部から径方向外側に拡がる円環板状である。円環板部１２ｄ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１２ｄは、モータ２０の後述するステータ２３の上側を覆う。ベアリング保持部１２ｅは、円環板部１２ｄの下面から下側に突出する円筒状である。ベアリング保持部１２ｅは、第１中心軸Ｊ１を中心とし、下側に開口する。ベアリング保持部１２ｅの内周面には、第３ベアリング５３が固定されて保持される。コネクタ部１２ｃは、ケース筒部１２ａの上端部における外周面から径方向外側に延びる柱状である。コネクタ部１２ｃは、径方向外端部から径方向内側に窪む凹部を有する。コネクタ部１２ｃには、図示しない外部電源が接続される。

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。すなわち、ケース１１は、蓋部１３ａを有する。蓋部１３ａは、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。蓋部１３ａの径方向外端は、ケース筒部１２ａよりも径方向外側に位置する。蓋部１３ａは、減速機構３０の下側を覆う。蓋部１３ａは、蓋部１３ａの上側の面から下側に窪む第２凹部１３ｄを有する。第２凹部１３ｄは、周方向に延びる環状である。

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の上端部は、ケースフランジ部１２ｂの下面の径方向外縁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下側に突出する円筒状である。突出筒部１３ｃは、下側に開口する。

突出筒部１３ｃの内部は、第１大径部１３ｅと、小径部１３ｆと、第２大径部１３ｇと、を有する。第１大径部１３ｅは、突出筒部１３ｃの内部の上端部であり、上側に開口して、筒部１３ｂの内部と繋がる。小径部１３ｆは、第１大径部１３ｅの下側において、第１大径部１３ｅの下端と繋がる。小径部１３ｆの内径は、第１大径部１３ｅの内径よりも小さい。第２大径部１３ｇは、小径部１３ｆの下側において、小径部１３ｆの下端に繋がる。第２大径部１３ｇは、突出筒部１３ｃの内部の下端部であり、下側に開口して、ケース１１の外部と繋がる。第２大径部１３ｇの内径は、小径部１３ｆの内径よりも大きい。第２大径部１３ｇの内径は、例えば、第１大径部１３ｅの内径と同じである。なお、第２大径部１３ｇの内径は、第１大径部１３ｅの内径より小さくてもよいし、大きくてもよい。

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、小径部１３ｆに嵌め合わされて、突出筒部１３ｃ内に固定される。ブッシュ５４の下端は、小径部１３ｆの下端よりも上側に位置する。ブッシュ５４は、上端部に径方向外側に突出するフランジ部を有する。ブッシュ５４のフランジ部は、第１大径部１３ｅと小径部１３ｆとの間の段差に上側から接触する。これにより、ブッシュ５４が小径部１３ｆから下側に抜けることが抑制される。

モータ２０は、モータシャフト２１と、ロータ２２と、ステータ２３と、制御部２４と、を有する。モータシャフト２１は、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とによって、第１中心軸Ｊ１周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、を有する。

第１軸部２１ａは、第１中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる。第１軸部２１ａは、ロータ固定軸部２１ｄと、上側軸部２１ｅと、下側軸部２１ｆと、を有する。ロータ固定軸部２１ｄの外周面には、ロータ２２が固定される。上側軸部２１ｅは、ロータ固定軸部２１ｄの上側において、ロータ固定軸部２１ｄの上端と繋がる。上側軸部２１ｅは、第１軸部２１ａの上端部であり、モータシャフト２１の上端部である。上側軸部２１ｅの外径は、ロータ固定軸部２１ｄの外径よりも小さい。上側軸部２１ｅは、第３ベアリング５３に支持される。

下側軸部２１ｆは、ロータ固定軸部２１ｄの下側において、ロータ固定軸部２１ｄの下端と繋がる。下側軸部２１ｆは、第１軸部２１ａの下端部である。下側軸部２１ｆの外径は、ロータ固定軸部２１ｄの外径よりも小さく、上側軸部２１ｅの外径よりも大きい。下側軸部２１ｆの外径は、第２ベアリング５２の内輪の内径よりも大きい。下側軸部２１ｆは、第２ベアリング５２の内輪の上側において、第２ベアリング５２の内輪と軸方向に対向する。

第２軸部２１ｂは、第１軸部２１ａの下側において、第１中心軸Ｊ１に対して偏心した第２中心軸Ｊ２を中心として延びる。第２中心軸Ｊ２は、第１中心軸Ｊ１と平行である。図１では、第２中心軸Ｊ２は、第１中心軸Ｊ１に対して左側に偏心する。第２軸部２１ｂは、第１軸部２１ａの下端と繋がる。第２軸部２１ｂの外径は、下側軸部２１ｆの外径よりも小さい。第２軸部２１ｂは、第２ベアリング５２に支持される。

第３軸部２１ｃは、第１中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる。第３軸部２１ｃは、第２軸部２１ｂの下側において、第２軸部２１ｂの下端と繋がる。第３軸部２１ｃの外径は、第２軸部２１ｂの外径よりも小さい。第３軸部２１ｃは、モータシャフト２１の下端部である。第３軸部２１ｃは、第１ベアリング５１に支持される。

ロータ２２は、ロータ固定軸部２１ｄの外周面に固定される円筒状のロータコアと、ロータコアの外周面に固定されるマグネットと、を有する。ステータ２３は、ロータ２２の径方向外側を囲む環状のステータコアと、ステータコアに装着される複数のコイルと、を有する。ステータ２３は、ケース筒部１２ａの内周面に固定される。

制御部２４は、制御基板７０と、第２取付部材７３と、第２マグネット７４、第２回転センサ７１と、バスバー８０と、を有する。制御基板７０は、軸方向と直交する平面に拡がる板状である。制御基板７０は、制御基板収容部１２ｆ内に収容され、円環板部１２ｄの上面に固定される。図示は省略するが、制御基板７０には、ステータ２３のコイルが電気的に接続される。

第２取付部材７３は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。第２取付部材７３の内周面は、ロータ固定軸部２１ｄにおけるロータ２２よりも上側の部分の外周面に固定される。第２取付部材７３の径方向外縁部は、上側に突出した位置に配置される。第２取付部材７３の径方向外縁部は、第３ベアリング５３およびベアリング保持部１２ｅの径方向外側を囲む。第２取付部材７３は、例えば、非磁性体製である。なお、第２取付部材７３は、磁性体製であってもよい。

第２マグネット７４は、第１中心軸Ｊ１を中心とし、軸方向と直交する平面に拡がる円環板状である。第２マグネット７４は、第２取付部材７３の径方向外縁部の上端面に固定される。第２マグネット７４の第２取付部材７３への固定方法は、特に限定されず、例えば、接着剤等である。第２取付部材７３と第２マグネット７４とは、モータシャフト２１とともに回転する。第２マグネット７４は、第３ベアリング５３およびベアリング保持部１２ｅの径方向外側を囲み、第３ベアリング５３と径方向に重なる位置に配置される。第２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。

第２回転センサ７１は、制御基板７０の下面に取り付けられる。第２回転センサ７１は、円環板部１２ｄを軸方向に貫通する孔部の内側に配置される。第２回転センサ７１は、第２マグネット７４と隙間を介して軸方向に対向する。第２回転センサ７１は、第２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７１は、例えばホール素子である。図示は省略するが、第２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２回転センサ７１用いて、モータシャフト２１とともに回転する第２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、モータシャフト２１の回転を検出することができる。

バスバー８０は、コネクタ部１２ｃに埋め込まれて保持される。バスバー８０の一端は、制御基板７０の上面に固定される。バスバー８０の他端は、コネクタ部１２ｃの径方向外端部に設けられた凹部からケース１１の外部に露出する。バスバー８０は、コネクタ部１２ｃに接続される外部電源と電気的に接続される。バスバー８０および制御基板７０を介して、外部電源からステータ２３のコイルに電源が供給される。

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。より詳細には、減速機構３０は、第２軸部２１ｂおよび第３軸部２１ｃ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とケースフランジ部１２ｂ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３３と、接続部３４と、を有する。

外歯ギア３１は、第２中心軸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。図２に示すように、外歯ギア３１の径方向外側面には、歯車部が設けられる。図１および図２に示すように、外歯ギア３１は、第２軸部２１ｂに第２ベアリング５２を介して接続される。すなわち、第２軸部２１ｂは、第２ベアリング５２を介して、減速機構３０接続され、減速機構３０は、モータシャフト２１に連結される。外歯ギア３１は、第２ベアリング５２の外輪に径方向外側から嵌め合わされる。これにより、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、第２中心軸Ｊ２周りに相対的に回転可能に連結する。なお、図２においては、後述する円筒部３４ｂの図示を省略している。

外歯ギア３１は、複数のピン３２を有する。図１に示すように、ピン３２は、下側に突出する円柱状である。図２に示すように、複数のピン３２は、第２中心軸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。図２では、ピン３２は、例えば、８つ設けられる。

内歯ギア３３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。図１および図２に示すように、内歯ギア３３は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。図１に示すように、内歯ギア３３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凹部内に配置されて固定される。図２に示すように、内歯ギア３３の内周面には、歯車部が設けられる。内歯ギア３３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３３の歯車部は、外歯ギア３１の歯車部と一部（図２では左側部分）において噛み合う。

図３は、外歯歯車の歯車部を示す部分平面図である。図４は、内歯歯車の歯車部を示す部分平面図である。図５は、外歯歯車と内歯歯車の噛み合い部分を拡大して示す部分平面図である。

外歯ギア３１は、図３に示すように、軸方向に見て、歯先を構成する第１円弧Ｃ１と、歯底を構成する第２円弧Ｃ２とが交互に連続する形状の第１歯車部３１ａを有する。
内歯ギア３３は、図４に示すように、軸方向に見て、歯底を構成する第３円弧Ｃ３と、歯先を構成する第４円弧Ｃ４とが交互に連続し、かつ歯先の先端部に第４円弧Ｃ４の円弧曲線よりも歯底側へ後退する逃げ部３３ｂを有する形状の第２歯車部３３ａを有する。

図５に示す外歯ギア３１と内歯ギア３３が噛み合う部分において、外歯ギア３１の歯先は、内歯ギア３３の歯溝の内側を、径方向外側に突出する凸曲線状に移動する。そのため、外歯ギア３１の第１円弧Ｃ１と第２円弧Ｃ２との接続点３１ｂが、内歯ギア３３の歯面との初期接触位置となる。従来の減速機構では、外歯ギアの歯先の角部が内歯ギアの歯面に接触する構成であったため、初期接触位置での摩擦が大きく、外歯ギア３１と内歯ギア３３との伝達効率が低下していた。

一方、本実施形態の減速機構３０では、外歯ギア３１が、第１円弧Ｃ１と第２円弧Ｃ２とを連結した形状であることにより、外歯ギア３１の歯面が軸方向から見て角部のない曲線形状となる。第１円弧Ｃ１と第２円弧Ｃ２との接続点３１ｂの周辺における歯面形状がなだらかな曲線状となる。この構成により、図５に示す外歯ギア３１と内歯ギア３３との噛み合い部Ｍを、なだらかな曲面接触とすることができる。その結果、減速機構３０における歯の摩耗が抑制され、長期間にわたって使用しても効率が低下しにくくなる。また本実施形態では、外歯ギア３１および内歯ギア３３の歯形の基本形状を４つの円弧で構成できるため、製造が容易で精度を高めやすい。

内歯ギア３３に逃げ部３３ｂを設けることで、外歯ギア３１の歯が内歯ギア３３の歯溝から抜ける際の歯同士の接触を避けることができる。より具体的には、本実施形態において、内歯ギア３３の逃げ部３３ｂが第４円弧Ｃ４の円弧曲線から後退する後退長さＬｒは、外歯ギア３１の第１円弧Ｃ１の半径Ｒ１と等しい。この構成により、外歯ギア３１の歯たけが長くなる分だけ内歯ギア３３の歯たけが短くなるので、歯先同士の干渉を避けることができる。

本実施形態では、外歯ギア３１の歯先円は、図３に示すように、３つ以上の第２円弧Ｃ２の中心を結ぶ仮想円Ｃｖに一致する。より詳細には、本実施形態では、内歯ギア３３に逃げ部３３ｂを有することで、外歯ギア３１の歯たけを長くでき、歯先円を仮想円Ｃｖと重なる位置に配置できる。これにより、図５に示すように、外歯ギア３１が内歯ギア３３の歯溝のより奥側で接触するので、バックラッシを小さくでき、電動アクチュエータ１０の位置精度が向上する。

なお、外歯ギア３１の歯先円の位置は、仮想円Ｃｖに対して多少ずれていてもよい。ただし、第１円弧Ｃ１が径方向内側に行くほどバックラッシが増える。また、外歯ギア３１の歯たけが長くなると内歯ギア３３の歯先と干渉しやすくなる。したがって、外歯ギア３１の歯先円と仮想円Ｃｖとのずれ幅は、第１円弧Ｃ１の半径Ｒ１の０．５倍以下であることが好ましい。

本実施形態では、図５に示すように、外歯ギア３１の歯面は、第１円弧Ｃ１と第２円弧Ｃ２との接続点３１ｂから径方向内側の部分で内歯ギア３３の歯面と接触し、内歯ギア３３の歯面は、逃げ部３３ｂ以外の部分で外歯ギア３１の歯面と接触する。外歯ギア３１の第１円弧Ｃ１の部分を内歯ギア３３の歯面に接触しない範囲とすることで、第２円弧Ｃ２よりも曲率の大きい第１円弧Ｃ１を設けることによるバックラッシの増加を抑制できる。すなわち、位置精度を低下させることなく、減速機構３０の伝達効率を高めることができる。

本実施形態では、図４に示すように、内歯ギア３３の逃げ部３３ｂの先端面は、内歯ギア３３の中心と同心の円筒面ＣＳの一部である。この構成により、内歯ギア３３の製造工程において、逃げ部３３ｂを加工しやすくなる。

図５に示すように、第１円弧Ｃ１の半径Ｒ１、第２円弧Ｃ２の半径Ｒ２、第３円弧Ｃ３の半径Ｒ３、および第４円弧Ｃ４の半径Ｒ４は、Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ２の関係を満たす。すなわち、本実施形態では、外歯ギア３１の歯先の幅が、内歯ギア３３の歯先の幅よりも狭い。歯先の幅が狭い外歯ギア３１の先端に逃げ部が設けられていると、歯先に鋭角な角部が発生しやすい。本実施形態の外歯ギア３１の先端を円弧状とする構成は、幅の狭い外歯ギア３１に用いることで、より効果的である。

本実施形態において、外歯ギア３１および内歯ギア３３の少なくとも一方の歯面に、潤滑油を保持する凹部を有する構成としてもよい。上記歯面の凹部は、例えばショットブラスト処理またはコイニング処理により設けることができる。この構成によれば、外歯ギア３１と内歯ギア３３の噛み合い部分に適量の潤滑油を保持できる。これにより、例えば低温時に潤滑油の粘度が上昇して流動しにくくなった場合でも、減速機構３０が動きにくくなるのを抑制できる。また、ギアの摩擦が低減されることにより、減速機構３０および電動アクチュエータ１０の寿命が延びる。

図１に示すように、接続部３４は、外歯ギア３１の下側に配置される。接続部３４は、円環部３４ａと、円筒部３４ｂと、を有する。円環部３４ａは、第１中心軸Ｊ１を中心として径方向に拡がる円環板状である。円環部３４ａは、円環部３４ａを軸方向に貫通する複数の孔３４ｃを有する。すなわち、接続部３４は、複数の孔３４ｃを有する。

図２に示すように、複数の孔３４ｃは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。図２では、孔３４ｃは、例えば、８つ設けられる。孔３４ｃの軸方向に沿って視た形状は、円形状である。孔３４ｃの内径は、ピン３２の外径よりも大きい。図１および図２に示すように、複数の孔３４ｃには、外歯ギア３１に設けられた複数のピン３２がそれぞれ通される。ピン３２の外周面は、孔３４ｃの内周面と内接する。孔３４ｃの内周面は、ピン３２を介して、外歯ギア３１を第１中心軸Ｊ１周りに揺動可能に支持する。

図１に示すように、円筒部３４ｂは、円環部３４ａの内縁から下側に延びる円筒状である。円筒部３４ｂは、軸方向両側に開口する円筒状の円筒部本体３４ｄと、円筒部本体３４ｄの下端部から径方向内側に突出し、周方向に延びる円環板状の円環底板部３４ｅと、を有する。円筒部本体３４ｄの上端部における内周面には、第１ベアリング５１が固定される。円筒部本体３４ｄの下端部および円環底板部３４ｅは、第１大径部１３ｅに挿入される。円環底板部３４ｅの下面は、ブッシュ５４のフランジ部の上面と接触する。本実施形態において接続部３４は、単一の部材である。

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、上述した減速機構３０の接続部３４と、出力シャフト部４１と、を有する。上述したように、接続部３４の円筒部本体３４ｄの上端部における内周面には、モータシャフト２１を支持する第１ベアリング５１が固定される。これにより、第１ベアリング５１は、モータシャフト２１と出力部４０とを互いに相対回転可能に連結する。

出力シャフト部４１は、軸方向に延び、モータシャフト２１の下側に配置される。本実施形態において出力シャフト部４１は、第１中心軸Ｊ１を中心とする多段の円柱状である。出力シャフト部４１は、被支持部４１ａと、フランジ部４１ｂと、被取付部４１ｃと、を有する。

出力シャフト部４１は、接続部３４に固定されて接続される。より詳細には、出力シャフト部４１は、例えば、被支持部４１ａまたはフランジ部４１ｂが円環底板部３４ｅと溶接されることで、接続部３４に固定される。これにより、出力シャフト部４１は、円筒部３４ｂの下側の端部に接続される。

出力シャフト部４１の被支持部４１ａは、ブッシュ５４の径方向内側に挿入される。被支持部４１ａは、ブッシュ５４に、第１中心軸Ｊ１周りに回転可能に支持される。被支持部４１ａの下端は、第２大径部１３ｇ内に位置する。フランジ部４１ｂは、被支持部４１ａの上端部から径方向外側に拡がる。フランジ部４１ｂは、円筒部本体３４ｄの径方向内側に位置する。出力シャフト部４１は、フランジ部４１ｂの下面が円環底板部３４ｅの上面と接触する状態で接続部３４に接合される。被取付部４１ｃは、被支持部４１ａの下側において、被支持部４１ａの下端と繋がる。被取付部４１ｃは、突出筒部１３ｃよりも下側に突出する。被取付部４１ｃ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取り付けられる。

出力部４０は、上側から下側に窪む第１凹部４０ａを有する。本実施形態において第１凹部４０ａは、円筒部本体３４ｄの内周面と出力シャフト部４１の上端面とによって構成される。第１ベアリング５１は、第１凹部４０ａの径方向内側面に固定される。第１ベアリング５１に支持される第３軸部２１ｃ、すなわちモータシャフト２１の下側の端部は、第１凹部４０ａ内に収容される。

第１凹部４０ａの下側の底面、すなわち本実施形態では出力シャフト部４１の上端面と、モータシャフト２１の下側の端面、すなわち本実施形態では第３軸部２１ｃの下端面との間には、隙間ＤＰが設けられる。

モータシャフト２１が第１中心軸Ｊ１周りに回転されると、第２軸部２１ｂ（第２中心軸Ｊ２）は、第１中心軸Ｊ１を中心として周方向に公転する。第２軸部２１ｂ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、孔３４ｃの内周面とピン３２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３３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３３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３３は固定されているため回転しない。そのため、内歯ギア３３に伝達される回転力の反力によって、外歯ギア３１が第２中心軸Ｊ２周りに回転する。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の第２中心軸Ｊ２周りの回転は、孔３４ｃとピン３２とを介して、接続部３４に伝達される。これにより、接続部３４が第１中心軸Ｊ１周りに回転し、出力部４０が第１中心軸Ｊ１周りに回転する。このようにして、出力シャフト部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。

出力部４０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部４０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、減速される出力部４０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３３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３３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部４０の回転の減速比Ｒを比較的大きくできる。そのため、出力部４０の回転トルクを比較的大きくできる。

回転検出装置６０は、出力部４０の回転を検出する。回転検出装置６０は、回路基板６１と、第１取付部材６４と、第１マグネット６３と、第１回転センサ６２と、を有する。回路基板６１には、第１回転センサ６２が取り付けられる。回路基板６１は、軸方向と直交する平面に拡がる板状である。回路基板６１は、円筒部本体３４ｄの径方向外側を囲む円環板状である。

回路基板６１は、図示しない配線を介して、制御基板７０と電気的に接続される。これにより、回転検出装置６０と制御部２４とが電気的に接続され、コネクタ部１２ｃに接続される外部電源から回転検出装置６０に電源が供給される。

第１取付部材６４は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。第１取付部材６４は、出力部４０に固定される。より詳細には、第１取付部材６４は、接続部３４に固定される。第１取付部材６４を接続部３４に固定する方法は、特に限定されず、例えば、接着剤等である。第１マグネット６３は、第１中心軸Ｊ１を中心とし、軸方向と直交する平面に拡がる円環板状である。第１マグネット６３は、第１取付部材６４の径方向外縁部の下端面に固定される。

第１回転センサ６２は、回路基板６１の上面に取り付けられる。第１回転センサ６２は、第１マグネット６３と隙間を介して軸方向に対向する。第１回転センサ６２は、第１マグネット６３によって生じる磁界を検出する。第１回転センサ６２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６２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６２を用いて、出力部４０とともに回転する第１マグネット６３によって生じる磁界の変化を検出することで、回転検出装置６０は、出力部４０の回転を検出することができる。

１０…電動アクチュエータ、２０…モータ、２１…モータシャフト、３０…減速機構、３１…外歯ギア、３１ａ…第１歯車部、３１ｂ…接続点、３２…ピン、３３…内歯ギア、３３ａ…第２歯車部、３３ｂ…逃げ部、３４ｃ…孔、Ｃ１…第１円弧、Ｃ２…第２円弧、Ｃ３…第３円弧、Ｃ４…第４円弧、ＣＳ…円筒面、Ｃｖ…仮想円、Ｌｒ…後退長さ、Ｍ…部、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４…半径

Claims (6)

1. 軸方向に延び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端部に連結される減速機構と、
   前記減速機構に接続される出力シャフト部と、
   を備え、
   前記減速機構は、
   前記モータシャフトに接続され、かつ、前記モータシャフトの中心軸に対して偏心した軸を中心とする外歯ギアと、
   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、
   複数の孔を有し、前記出力シャフト部に接続される接続部と、
   前記外歯ギアに設けられ、前記複数の孔にそれぞれ通される複数のピンと、
   を有し、
   前記外歯ギアは、軸方向に見て、歯先を構成する第１円弧と、歯底を構成する第２円弧とが交互に連続する形状の第１歯車部を有し、
   前記内歯ギアは、軸方向に見て、歯底を構成する第３円弧と、歯先を構成する第４円弧とが交互に連続し、前記歯先の先端部に前記第４円弧の円弧曲線よりも歯底側へ後退した
   逃げ部を有する形状の第２歯車部を有し、
   前記第１円弧の半径Ｒ１、前記第２円弧の半径Ｒ２、前記第３円弧の半径Ｒ３、および前記第４円弧の半径Ｒ４は、Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ２の関係を満たす、
   電動アクチュエータ。
2. 前記外歯ギアの歯先円は、３つ以上の前記第２円弧の中心を通る仮想円と重なる位置に配置される、
   請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記外歯ギアの歯面は、前記第１円弧と前記第２円弧との接続点から径方向内側の部分で前記内歯ギアの歯面と接触し、
   前記内歯ギアの歯面は、前記逃げ部以外の部分で前記外歯ギアの歯面と接触する、
   請求項１または２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記内歯ギアの前記逃げ部の先端面は、前記内歯ギアの中心と同心の円筒面の一部である、
   請求項１または２に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記逃げ部の前記円弧曲線からの後退長さと、前記第１円弧の半径とが等しい、
   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. 前記外歯ギアおよび前記内歯ギアの少なくとも一方の歯面に、潤滑油を保持する凹部を有する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。

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