(57)【要約】      （修正有）【課題】出力軸の角度位置を高速に切り換え可能な電動アクチュエータを提供する。【解決手段】軸方向に延びるモータシャフト４１を有するモータ部４０と、モータシャフトに連結される減速機構５０と、減速機構を介してモータシャフトの回転が伝達される出力シャフト６１を有する出力部と、上位装置から入力される出力シャフト回転命令に基づいてモータ部を駆動する制御部と、を備える電動アクチュエータ１０。制御部は、出力シャフト回転命令に基づいて、出力シャフトを回転開始位置から回転終了位置まで回転させるために必要なモータシャフトの回転角を決定するモータ回転角決定部と、モータ回転角決定部で決定された回転角だけモータシャフトを回転させるモータ駆動部と、を有する。【選択図】図１
2020039238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びるモータシャフトを有するモータ部と、
前記モータシャフトの軸方向一方側または軸方向他方側に連結される減速機構と、
前記減速機構を介して前記モータシャフトの回転が伝達される出力シャフトを有する出力部と、
上位装置から入力される出力シャフト回転命令に基づいて前記モータ部を駆動する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記出力シャフト回転命令に基づいて、前記出力シャフトを回転開始位置から回転終了位置まで回転させるために必要な前記モータシャフトの回転角を決定するモータ回転角決定部と、
前記モータ回転角決定部で決定された回転角だけ前記モータシャフトを回転させるモータ駆動部と、
を有する、電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記モータ回転角決定部において決定される前記モータシャフトを回転させる角度は、前記出力シャフトを回転させる角度に前記減速機構の減速比を乗じた角度よりも大きい、
請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記モータ回転角決定部において決定される前記モータシャフトを回転させる角度は、
前記出力シャフトを回転させる角度θｓと、
前記モータ部による前記出力シャフトの位置制御精度と、前記出力シャフトと前記出力シャフトに連結される被駆動シャフトとの連結部のバックラッシュと、前記減速機構のバックラッシュとの合計の角度公差上限値θａの半分の角度θａ／２と、
を加算した角度（θｓ＋θａ／２）に、前記減速機構の減速比を乗じた角度である、
請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記出力シャフトに連結される被駆動シャフトの角度位置を検出する出力部センサを有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記出力シャフトと前記モータシャフトとは、前記モータシャフトの径方向に離れて配置され、
前記出力部センサは、前記出力シャフトに連結される被駆動シャフトの角度位置を検出する、
請求項４に記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記出力部センサは、前記被駆動シャフトに装着されるセンサマグネットの磁界を検出する、
請求項５に記載の電動アクチュエータ。
【請求項７】
前記モータ回転角決定部は、前記出力シャフトの回転開始位置として、前記出力部センサにより検出される前記被駆動シャフトの角度位置を用いる、
請求項４から６のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項８】
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、
前記外歯ギアに設けられる複数の孔にそれぞれ通される複数のピンを有する出力ギアと、
を有し、
前記外歯ギアは、軸方向に見て、歯先を構成する平坦部と、歯底を構成する第１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２円弧と、歯先を構成する第３円弧とが交互に連続する形状の第２歯車部を有し、
前記第１歯車部の前記平坦部は、複数の前記第１円弧の中心を周方向に結ぶ仮想円よりも径方向内側に位置する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項９】
前記出力シャフトに連結される被駆動シャフトは自動変速機のマニュアルシャフトであり、
前記マニュアルシャフトの位置制御精度が最大変換角度の１／１０以下である、
請求項１から８のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項１０】
前記出力シャフトに連結される被駆動シャフトは自動変速機のマニュアルシャフトであり、
前記モータ部による前記出力シャフトの位置制御精度と、前記出力シャフトと前記出力シャフトに連結される被駆動シャフトとの連結部のバックラッシュと、前記減速機構のバックラッシュと、前記出力部センサの位置検出精度との合計値が、最大変換角度の１／１０以下である、
請求項４から８のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動変速機のレンジ切り換えを電動アクチュエータによって行うシフトバイワイヤ方式の変速制御装置が知られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１１５３００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の変速制御においては、電動アクチュエータのモータを回転させながら、自動変速機側でマニュアルシャフトの角度位置を検出し、マニュアルシャフトの現在位置と目標位置とを一致させるようにモータを回転させるフィードバック制御を行っていた。しかし、フィードバック制御により電動アクチュエータを駆動する場合、制御のための演算処理、およびマニュアルシャフト位置の初期化処理などが必要である。そのため、レンジ切り換えの速度を向上させることが難しかった。
【０００５】
本発明の一態様は、出力軸の角度位置を高速に切り換え可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、軸方向に延びるモータシャフトを有するモータ部と、前記モータシャフトの軸方向一方側または軸方向他方側に連結される減速機構と、前記減速機構を介して前記モータシャフトの回転が伝達される出力シャフトを有する出力部と、上位装置から入力される出力シャフト回転命令に基づいて前記モータ部を駆動する制御部と、を備え、前記制御部は、前記出力シャフト回転命令に基づいて、前記出力シャフトを回転開始位置から回転終了位置まで回転させるために必要な前記モータシャフトの回転角を決定するモータ回転角決定部と、前記モータ回転角決定部で決定された回転角だけ前記モータシャフトを回転させるモータ駆動部と、を有する、電動アクチュエータが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の態様によれば、出力軸の角度位置を高速に切り換え可能な電動アクチュエータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】図２は、減速機構を示す斜視図である。
【図３】図３は、外歯ギアの歯車部を示す部分平面図である。
【図４】図４は、内歯ギアの歯車部を示す部分平面図である。
【図５】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６】図６は、実施形態の電動アクチュエータの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
各図においてＺ軸方向は、正の側を上側とし、負の側を下側とする上下方向である。各図に適宜示す仮想軸である中心軸Ｊ１の軸方向は、Ｚ軸方向、すなわち上下方向と平行である。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向である。本実施形態の場合、Ｚ軸方向に見て、モータシャフト４１の中心軸Ｊ１と出力シャフト６１の出力中心軸Ｊ３とを結ぶ方向をＸ軸方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の両方と直交する方向である。以下の説明においては、中心軸Ｊ１の軸方向と平行な方向を単に「軸方向Ｚ」と呼ぶ。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【００１０】
本実施形態において、上側は、軸方向一方側に相当する。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。
【００１１】
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。電動アクチュエータ１０は、車両に取り付けられる。電動アクチュエータ１０は、車両の運転者のシフト操作に基づいて駆動されるシフト・バイ・ワイヤ方式のアクチュエータ装置に搭載される。電動アクチュエータ１０は、モータ部４０と、減速機構５０と、出力部６０と、回路基板７０と、モータ部センサ７１と、出力部センサ７２と、ハウジング１１と、バスバーホルダ９０と、図示しないバスバーと、を備える。
【００１２】
モータ部４０は、モータシャフト４１と、第１ベアリング４４ａと、第２ベアリング４４ｂと、第３ベアリング４４ｃと、第４ベアリング４４ｄと、ロータ本体４２と、ステータ４３と、モータ部用センサマグネット４５と、マグネットホルダ４６と、を有する。モータシャフト４１は、軸方向Ｚに延びる。
【００１３】
第１ベアリング４４ａと第２ベアリング４４ｂと第３ベアリング４４ｃと第４ベアリング４４ｄとは、モータシャフト４１を中心軸Ｊ１周りに回転可能に支持する。本実施形態において、第１ベアリング４４ａ、第２ベアリング４４ｂ、第３ベアリング４４ｃ、および第４ベアリング４４ｄは、例えば、ボールベアリングである。
【００１４】
モータシャフト４１のうち第３ベアリング４４ｃに支持される部分である偏心軸部４１ａは、中心軸Ｊ１と平行で中心軸Ｊ１に対して偏心した偏心軸Ｊ２を中心として延びる円柱状である。モータシャフト４１のうち偏心軸部４１ａ以外の部分は、中心軸Ｊ１を中心として延びる円柱状である。
【００１５】
ロータ本体４２は、モータシャフト４１に固定される。より詳細には、ロータ本体４２は、モータシャフト４１の下側の部分に固定される。ロータ本体４２は、ロータコア４２ａと、ロータマグネット４２ｂと、を有する。ロータコア４２ａは、モータシャフト４１のうち偏心軸部４１ａよりも下側の部分の外周面に固定される。ロータマグネット４２ｂは、ロータコア４２ａの外周面に固定される。
【００１６】
ステータ４３は、ロータ本体４２の径方向外側に隙間を介して配置される。ステータ４３は、ロータ本体４２の径方向外側を囲む環状である。ステータ４３は、ステータコア４３ａと、インシュレータ４３ｂと、複数のコイル４３ｃと、を有する。コイル４３ｃは、インシュレータ４３ｂを介してステータコア４３ａに装着される。
【００１７】
マグネットホルダ４６は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。マグネットホルダ４６は、モータシャフト４１の上側の端部における外周面に固定される。モータ部用センサマグネット４５は、中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。モータ部用センサマグネット４５の板面は、軸方向Ｚと直交する。モータ部用センサマグネット４５は、マグネットホルダ４６の下面のうち径方向外周縁部に固定される。これにより、モータ部用センサマグネット４５は、マグネットホルダ４６を介してモータシャフト４１に取り付けられる。
本実施形態においてモータ部用センサマグネット４５は、モータシャフト４１のうち回路基板７０よりも上側に突出した部分に取り付けられ、回路基板７０の上側の面と隙間を介して対向する。
【００１８】
減速機構５０は、モータシャフト４１の上側に連結される。減速機構５０は、ロータ本体４２およびステータ４３の上側に配置される。減速機構５０は、外歯ギア５１と、内歯ギア５２と、出力ギア５３と、を有する。
【００１９】
図２は、減速機構５０を示す斜視図である。
図１および図２に示すように、外歯ギア５１は、偏心軸部４１ａの偏心軸Ｊ２を中心として、偏心軸Ｊ２の径方向に拡がる円環板状である。外歯ギア５１の径方向外側面には、歯車部が設けられる。外歯ギア５１は、モータシャフト４１に第３ベアリング４４ｃを介して接続される。これにより、減速機構５０は、モータシャフト４１に連結される。外歯ギア５１は、第３ベアリング４４ｃの外輪に径方向外側から嵌め合わされる。これにより、第３ベアリング４４ｃはモータシャフト４１と外歯ギア５１とを、偏心軸Ｊ２周りに相対的に回転可能に連結する。
【００２０】
外歯ギア５１は、外歯ギア５１を軸方向Ｚに貫通する複数の孔５１ａを有する。複数の孔５１ａは、偏心軸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に示すように、孔５１ａの軸方向Ｚに沿って視た形状は、円形状である。
【００２１】
内歯ギア５２は、外歯ギア５１の径方向外側を囲んで回路基板ケース２０に固定され、外歯ギア５１と噛み合う。内歯ギア５２は、ハウジング１１の後述する金属部材２２に保持される。内歯ギア５２は、内歯ギア本体５２ａと、複数の突起部５２ｂと、を有する。
内歯ギア本体５２ａは、中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。内歯ギア本体５２ａの内周面には、歯車部が設けられる。内歯ギア本体５２ａの歯車部は、外歯ギア５１の歯車部と噛み合う。突起部５２ｂは、内歯ギア本体５２ａの外周面から径方向外側に突出する。
複数の突起部５２ｂは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。
【００２２】
図３は、外歯ギアの歯車部を示す部分平面図である。図４は、内歯ギア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。
【００２３】
外歯ギア５１は、図３に示すように、軸方向に見て、歯先を構成する平坦部５１ｃと、歯底を構成する第１円弧Ｃ１とが交互に連続する形状の第１歯車部５１ｂを有する。
内歯ギア５２は、図４に示すように、軸方向に見て、歯底を構成する第２円弧Ｃ２と、歯先を構成する第３円弧Ｃ３とが交互に連続する形状の第２歯車部５２ｃを有する。
【００２４】
図５に示す外歯ギア５１と内歯ギア５２が噛み合う部分では、外歯ギア５１の歯元の第１円弧Ｃ１と、内歯ギア５２の歯先を構成する第３円弧Ｃ３とが、互いに接触しながら移動する。外歯ギア５１と内歯ギア５２の噛み合いを、径の異なる単純円の内接接触による噛み合わせとしたことで、歯面の面圧を小さくできる。これにより、優れた潤滑性が得られ、発熱も少ないことから、高効率の減速機構となる。
【００２５】
図３に示すように、外歯ギア５１において、第１歯車部５１ｂの平坦部５１ｃは、複数の第１円弧Ｃ１の中心を周方向に結ぶ仮想円Ｃｖよりも径方向内側に位置する。外歯ギア５１に平坦部５１ｃを設けることで、外歯ギア５１の歯が内歯ギア５２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。これにより、外歯ギア５１における第１円弧Ｃ１の半径Ｒ１と、内歯ギア５２における第３円弧Ｃ３の半径Ｒ３との差を小さくできる。その結果、バックラッシュを小さくでき、電動アクチュエータ１０の位置精度が向上する。
また本実施形態では、外歯ギア５１および内歯ギア５２の歯形の基本形状を３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。
【００２６】
本実施形態の外歯ギア５１において、第１円弧Ｃ１と平坦部５１ｃとが接続される角部に、例えばＲ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍの面取り部を設けてもよい。これにより、外歯ギア５１と内歯ギア５２との噛み合い時の摩擦を小さくでき、減速機構５０の伝達効率を向上できる。一方、上記角部の面取り幅を大きくするほど減速機構５０のバックラッシュが増加するため、面取り部はＲ０．１５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２７】
本実施形態において、外歯ギア５１および内歯ギア５２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５１と内歯ギア５２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５０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５０および電動アクチュエータ１０の効率向上および長寿命化が図れる。
【００２８】
出力ギア５３は、出力ギア本体５３ａと、複数のピン５３ｂと、を有する。出力ギア本体５３ａは、外歯ギア５１および内歯ギア５２の下側に配置される。出力ギア本体５３ａは、中心軸Ｊ１を中心として径方向に拡がる円環板状である。出力ギア本体５３ａの径方向外側面には、歯車部が設けられる。出力ギア本体５３ａの歯車部は、内歯ギア本体５２ａよりも径方向外側に突出する。図１に示すように、出力ギア本体５３ａは、モータシャフト４１に第４ベアリング４４ｄを介して接続される。
【００２９】
複数のピン５３ｂは、出力ギア本体５３ａの上面から上側に突出する円筒状である。図２に示すように、複数のピン５３ｂは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置される。ピン５３ｂの外径は、孔５１ａの内径よりも小さい。複数のピン５３ｂは、複数の孔５１ａのそれぞれに下側から通される。ピン５３ｂの外周面は、孔５１ａの内周面と内接する。孔５１ａの内周面は、ピン５３ｂを介して、外歯ギア５１を中心軸Ｊ１周りに揺動可能に支持する。
【００３０】
出力部６０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。図１に示すように、出力部６０は、モータ部４０の径方向外側に配置される。出力部６０は、出力シャフト６１と、駆動ギア６２と、出力部用センサマグネット６３と、マグネットホルダ６４と、を有する。
【００３１】
図２に示すように、出力シャフト６１は、モータシャフト４１の軸方向Ｚに延びる筒状である。このように、出力シャフト６１がモータシャフト４１と同じ方向に延びるため、モータシャフト４１の回転を出力シャフト６１に伝達する減速機構５０の構造を簡単化できる。本実施形態において出力シャフト６１は円筒状である。出力シャフト６１は、仮想軸である出力中心軸Ｊ３を中心とする。出力中心軸Ｊ３は、中心軸Ｊ１と平行であり、中心軸Ｊ１から径方向に離れて配置される。すなわち、モータシャフト４１と出力シャフト６１とは、モータシャフト４１の径方向に離れて配置される。この構成によれば、モータ部４０と出力部６０とが、モータシャフト４１の径方向に並んで配置されるので、電動アクチュエータ１０を軸方向において薄型化可能である。
【００３２】
図１に示すように、出力シャフト６１は、下側に開口する開口部６１ｄを有する。本実施形態において出力シャフト６１は、軸方向両側に開口する。出力シャフト６１は、内周面の下部にスプライン溝を有する。出力シャフト６１は、円筒状の出力シャフト本体６１ａと、出力シャフト本体６１ａから出力中心軸Ｊ３の径方向外側に突出するフランジ部６１ｂと、を有する。出力シャフト６１は、モータシャフト４１の径方向においてロータ本体４２と重なる位置に配置される。出力シャフト６１の下側の端部、すなわち開口部６１ｄは、モータ部４０の下側の端部よりも上側に配置される。本実施形態においてモータ部４０の下側の端部とは、モータシャフト４１の下側の端部である。
【００３３】
出力シャフト６１には、下側から開口部６１ｄを介して被駆動シャフトＤＳが挿入されて連結される。より詳細には、被駆動シャフトＤＳの外周面に設けられたスプライン部が、出力シャフト６１の内周面に設けられたスプライン溝に嵌め合わされることで、出力シャフト６１と被駆動シャフトＤＳとが連結される。被駆動シャフトＤＳには、出力シャフト６１を介して電動アクチュエータ１０の駆動力が伝達される。これにより、電動アクチュエータ１０は、被駆動シャフトＤＳを出力中心軸Ｊ３周りに回転させる。
【００３４】
駆動ギア６２は、出力シャフト６１に固定され出力ギア５３と噛み合う。本実施形態において駆動ギア６２は、出力シャフト本体６１ａの外周面のうちフランジ部６１ｂよりも上側の部分に固定される。駆動ギア６２は、フランジ部６１ｂの上面と接触する。図２に示すように、駆動ギア６２は、出力シャフト６１から出力ギア５３に向かって延び、出力ギア５３に近づくに従って幅が大きくなる扇形ギアである。駆動ギア６２の出力ギア５３側の端部には、歯車部が設けられる。駆動ギア６２の歯車部は、出力ギア５３の歯車部と噛み合う。
【００３５】
図１に示すように、マグネットホルダ６４は、出力中心軸Ｊ３を中心として軸方向Ｚに延びる略円筒状の部材である。マグネットホルダ６４は、軸方向両側に開口する。マグネットホルダ６４は、出力シャフト６１の上側、かつ、減速機構５０の径方向外側に配置される。マグネットホルダ６４は、回路基板７０を軸方向Ｚに貫通する。マグネットホルダ６４の内部は、出力シャフト６１の内部と繋がる。マグネットホルダ６４には、出力シャフト６１に挿入された被駆動シャフトＤＳの上端部が圧入される。これにより、マグネットホルダ６４は、被駆動シャフトＤＳに固定される。
【００３６】
出力部用センサマグネット６３は、出力中心軸Ｊ３を中心とする円環状である。出力部用センサマグネット６３は、マグネットホルダ６４の上側の端部における外周面に固定される。被駆動シャフトＤＳにマグネットホルダ６４が固定されることで、出力部用センサマグネット６３は、マグネットホルダ６４を介して被駆動シャフトＤＳに固定される。出力部用センサマグネット６３は、回路基板７０の上側の面と隙間を介して対向する。
【００３７】
モータシャフト４１が中心軸Ｊ１周りに回転されると、偏心軸部４１ａは、中心軸Ｊ１を中心として周方向に公転する。偏心軸部４１ａの公転は第３ベアリング４４ｃを介して外歯ギア５１に伝達され、外歯ギア５１は、孔５１ａの内周面とピン５３ｂ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５１の歯車部と内歯ギア５２の歯車部との噛み合う位置が、周方向に変化する。したがって、内歯ギア５２に、外歯ギア５１を介してモータシャフト４１の回転力が伝達される。
【００３８】
ここで、本実施形態では、内歯ギア５２は固定されているため回転しない。そのため、内歯ギア５２に伝達される回転力の反力によって、外歯ギア５１が偏心軸Ｊ２周りに回転する。このとき外歯ギア５１の回転する向きは、モータシャフト４１の回転する向きと反対向きとなる。外歯ギア５１の偏心軸Ｊ２周りの回転は、孔５１ａとピン５３ｂとを介して、出力ギア５３に伝達される。これにより、出力ギア５３が中心軸Ｊ１周りに回転する。出力ギア５３には、モータシャフト４１の回転が減速されて伝達される。
【００３９】
出力ギア５３が回転すると、出力ギア５３に噛み合う駆動ギア６２が出力中心軸Ｊ３周りに回転する。これにより、駆動ギア６２に固定された出力シャフト６１が出力中心軸Ｊ３周りに回転する。このようにして、出力シャフト６１には、減速機構５０を介してモータシャフト４１の回転が伝達される。
【００４０】
回路基板７０は、ロータ本体４２よりも上側に配置される。回路基板７０は、減速機構５０の上側に配置される。回路基板７０は、板面が軸方向Ｚと直交する板状である。回路基板７０は、回路基板７０を軸方向Ｚに貫通する貫通孔７０ａを有する。貫通孔７０ａには、モータシャフト４１が通される。これにより、モータシャフト４１は、回路基板７０を軸方向Ｚに貫通する。回路基板７０は、図示しないバスバーを介して、ステータ４３と電気的に接続される。すなわち、回路基板７０は、モータ部４０と電気的に接続される。
【００４１】
モータ部センサ７１は、回路基板７０の上面に固定される。より詳細には、モータ部センサ７１は、回路基板７０の上側の面のうちモータ部用センサマグネット４５と隙間を介して軸方向Ｚに対向する部分に固定される。モータ部センサ７１は、モータ部用センサマグネット４５の磁界を検出する磁気センサである。モータ部センサ７１は、例えば、ホール素子である。図示は省略するが、モータ部センサ７１は、例えば、周方向に沿って３つ設けられる。モータ部センサ７１は、モータ部用センサマグネット４５の磁界を検出することでモータ部用センサマグネット４５の回転位置を検出してモータシャフト４１の回転を検出する。
【００４２】
本実施形態では、減速機構５０がモータシャフト４１の上側に連結され、回路基板７０がロータ本体４２よりも上側かつ減速機構５０の上側に配置される。そのため、回路基板７０とロータ本体４２との軸方向Ｚの間に減速機構５０が配置される。これにより、回路基板７０に固定されるモータ部センサ７１を、ロータ本体４２およびステータ４３から離して配置することができる。したがって、モータ部センサ７１がロータ本体４２およびステータ４３から生じる磁界の影響を受けにくくでき、モータ部センサ７１の検出精度を向上できる。
【００４３】
出力部センサ７２は、回路基板７０の上面に固定される。より詳細には、出力部センサ７２は、回路基板７０の上側の面のうち出力部用センサマグネット６３と隙間を介して軸方向Ｚに対向する部分に固定される。出力部センサ７２は、出力部用センサマグネット６３の磁界を検出する磁気センサである。出力部センサ７２は、例えば、ホール素子である。図示は省略するが、出力部センサ７２は、例えば、出力中心軸Ｊ３を中心とする周方向に沿って３つ設けられる。出力部センサ７２は、出力部用センサマグネット６３の磁界を検出することで出力部用センサマグネット６３の回転位置を検出して被駆動シャフトＤＳの回転を検出する。
【００４４】
本実施形態の電動アクチュエータ１０は、出力シャフト６１に連結される被駆動シャフトＤＳの角度位置を検出する出力部センサ７２を備える。具体的には、出力部センサ７２は、被駆動シャフトＤＳに装着される出力部用センサマグネット６３の磁界を検出する。この構成によれば、出力部センサ７２は、出力シャフト６１と被駆動シャフトＤＳとの連結部のバックラッシュに影響されることなく、被駆動シャフトＤＳの角度位置を高精度に検出できる。したがって、電動アクチュエータ１０は、被駆動シャフトＤＳの角度位置を、出力部センサ７２の出力に基づいて高精度に制御可能である。
【００４５】
ハウジング１１は、モータ部４０、減速機構５０、出力部６０、回路基板７０、モータ部センサ７１、出力部センサ７２、バスバーホルダ９０および図示しないバスバーを収容する。ハウジング１１は、モータケース３０と、回路基板ケース２０と、を有する。モータケース３０は、上側に開口する。図１に示すように、モータケース３０は、モータケース本体３１と、ステータ固定部材３７と、を有する。すなわち、ハウジング１１は、モータケース本体３１と、ステータ固定部材３７と、を有する。
【００４６】
回路基板ケース２０は、略直方体の箱状である。回路基板ケース２０は、モータケース３０の上側に取り付けられる。回路基板ケース２０は、モータケース３０の開口を塞ぐ。回路基板ケース２０は、回路基板７０を収容する。回路基板ケース２０は、回路基板ケース本体２１と、金属部材２２と、回路基板ケースカバー２６と、を有する。すなわち、ハウジング１１は、回路基板ケース本体２１と、金属部材２２と、回路基板ケースカバー２６と、を有する。
【００４７】
図１に示すように、回路基板ケース本体２１は、上側に開口する箱状である。回路基板ケース本体２１は、軸方向Ｚに沿って視て、モータケース本体３１よりも大きく、モータケース本体３１の全体と重なる。回路基板ケース本体２１は、底壁２１ａと、側壁２１ｂと、を有する。すなわち、回路基板ケース２０は、底壁２１ａと、側壁２１ｂと、を有する。底壁２１ａは、軸方向Ｚと直交する平面に沿って拡がる。底壁２１ａは、軸方向Ｚに沿って視て、モータケース本体３１よりも径方向外側に拡がる。底壁２１ａは、モータケース３０の上側の開口を塞ぐ。底壁２１ａは、ステータ４３の上側を覆う。
【００４８】
底壁２１ａは、底壁２１ａの下側の面から上側に窪む凹部２１ｃを有する。底壁２１ａは、底壁２１ａを軸方向Ｚに貫通する中央貫通孔２１ｄを有する。中央貫通孔２１ｄは、凹部２１ｃの底面から底壁２１ａの上側の面まで底壁２１ａを貫通する。中央貫通孔２１ｄは、軸方向Ｚに沿って視て、中心軸Ｊ１を中心とする円形状である。中央貫通孔２１ｄには、モータシャフト４１が通される。
【００４９】
側壁２１ｂは、底壁２１ａの外縁部から上側に突出する角筒状である。側壁２１ｂの内側には、回路基板７０が収容される。すなわち、回路基板ケース２０は、底壁２１ａよりも上側において回路基板７０を収容する。側壁２１ｂは、上側に開口する。側壁２１ｂの上側の開口、すなわち回路基板ケース２０の上側の開口は、回路基板ケースカバー２６によって塞がれる。回路基板ケースカバー２６は、例えば、金属製である。
【００５０】
金属部材２２は、金属製である。図１に示すように、金属部材２２は、回路基板ケース本体２１に保持される。すなわち、金属部材２２は、ハウジング本体１１ａに保持される。金属部材２２は、凹部２１ｃ内に収容されて保持される。本実施形態において金属部材２２の一部は、ハウジング本体１１ａに埋め込まれる。そのため、金型に金属部材２２を挿入して樹脂を流し込むインサート成形を用いて、ハウジング本体１１ａの一部または全体を作ることができる。したがって、ハウジング１１の作製が容易である。本実施形態では、ハウジング本体１１ａのうち回路基板ケース本体２１が、金型に金属部材２２を挿入して樹脂を流し込むインサート成形によって作られる。
【００５１】
金属部材２２は、ベアリング保持部２３と、腕部２５と、出力シャフト支持部２４と、を有する。ベアリング保持部２３は、円環板部２３ａと、外側筒部２３ｂと、内側筒部２３ｃと、天板部２３ｄと、を有する。円環板部２３ａは、中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。円環板部２３ａの板面は、軸方向Ｚと直交する。
【００５２】
外側筒部２３ｂは、円環板部２３ａの外周縁部から下側に突出する円筒状である。外側筒部２３ｂの径方向内側に、内歯ギア５２が固定される。これにより、減速機構５０は、金属部材２２を介して底壁２１ａの下側の面に保持される。外側筒部２３ｂは、中央貫通孔２１ｄの径方向内側に埋め込まれることにより、回路基板ケース本体２１に保持される。
【００５３】
内側筒部２３ｃは、円環板部２３ａの内周縁部から上側に突出する円筒状である。内側筒部２３ｃの径方向内側には、第１ベアリング４４ａが保持される。これにより、ベアリング保持部２３は、第１ベアリング４４ａを保持する。内側筒部２３ｃは、底壁２１ａよりも上側に突出する。内側筒部２３ｃは、側壁２１ｂの径方向内側に配置される。内側筒部２３ｃは、貫通孔７０ａを介して回路基板７０を軸方向Ｚに貫通し、回路基板７０よりも上側に突出する。
【００５４】
これにより、内側筒部２３ｃに保持される第１ベアリング４４ａの少なくとも一部は、貫通孔７０ａに挿入される。そのため、第１ベアリング４４ａによって、モータシャフト４１のうちモータ部用センサマグネット４５が取り付けられる部分に近い位置で、モータシャフト４１を支持することができる。これにより、モータシャフト４１のうちモータ部用センサマグネット４５が取り付けられる部分の軸がぶれることを抑制でき、モータ部用センサマグネット４５の位置がぶれることを抑制できる。したがって、モータ部センサ７１によるモータシャフト４１の回転検出精度が低下することを抑制できる。また、径方向に沿って視て、第１ベアリング４４ａと回路基板７０とを重ねて配置できるため、電動アクチュエータ１０を軸方向Ｚに小型化しやすい。
【００５５】
本明細書において「ベアリング保持部が第１ベアリングを保持する」とは、ベアリング保持部が第１ベアリングを径方向に位置決めできればよく、第１ベアリングがベアリング保持部に固定されなくてもよい。本実施形態において第１ベアリング４４ａは、内側筒部２３ｃに嵌め合わされることで、径方向に位置決めされる。第１ベアリング４４ａは、内側筒部２３ｃに対して固定されない。
【００５６】
天板部２３ｄは、内側筒部２３ｃの上側の端部から径方向内側に突出する。天板部２３ｄは、中心軸Ｊ１を中心とする円環状であり、板面が軸方向Ｚと直交する板状である。天板部２３ｄの内側には、モータシャフト４１の上側の端部が通される。天板部２３ｄの内周縁部は、下側に湾曲する。天板部２３ｄは、第１ベアリング４４ａの上側を覆う。
【００５７】
天板部２３ｄと第１ベアリング４４ａとの軸方向Ｚの間には、予圧部材４７が配置される。すなわち、電動アクチュエータ１０は、予圧部材４７を備える。予圧部材４７は、周方向に沿って延びる円環状のウェーブワッシャである。予圧部材４７は、天板部２３ｄの下側の面と第１ベアリング４４ａの外輪の上側の端部とに接触する。予圧部材４７は、第１ベアリング４４ａの外輪に対して下向きの予圧を加える。
【００５８】
腕部２５は、ベアリング保持部２３からモータシャフト４１の径方向外側に延びる。腕部２５は、板面が軸方向Ｚと直交する板状である。腕部２５は、ベアリング保持部２３と出力シャフト支持部２４とを繋ぐ。これにより、金属部材２２のうちベアリング保持部２３と出力シャフト支持部２４と以外の部分の大きさを最小限に抑えやすく、金属部材２２を小型化しやすい。したがって、ハウジング１１の製造コストを低減しやすく、ハウジング１１の重量を小さくしやすい。
【００５９】
出力シャフト支持部２４は、腕部２５の径方向外側の端部に繋がる。出力シャフト支持部２４は、出力中心軸Ｊ３を中心とする円環状であり、板面が軸方向Ｚと直交する板状である。このように、本実施形態によれば、出力シャフト支持部２４および腕部２５が板状であるため、出力シャフト支持部２４および腕部２５を金属製の板部材を打ち抜く、または折り曲げる等のプレス加工によって容易に作ることができる。本実施形態において金属部材２２は、金属製の板部材をプレス加工することによって作られる単一の部材である。
【００６０】
出力シャフト支持部２４は、出力シャフト支持部２４を軸方向Ｚに貫通する貫通孔２４ａを有する。貫通孔２４ａには、出力シャフト本体６１ａの上側の端部である嵌合部６１ｃが嵌め合わされる。すなわち、出力シャフト６１は、貫通孔２４ａに嵌め合わされる嵌合部６１ｃを有する。これにより、出力シャフト支持部２４は、出力シャフト６１を支持する。
【００６１】
本実施形態によれば、金属製の金属部材２２によって第１ベアリング４４ａを保持でき、かつ、出力シャフト６１を支持できる。これにより、第１ベアリング４４ａに支持されるモータシャフト４１と出力シャフト６１とを、相対位置精度よく配置できる。また、金属部材２２が保持されるハウジング本体１１ａは、樹脂製であるため、ハウジング１１を軽量化できる。また、金属部材２２は、金属製であるため、樹脂に比べて強度および耐熱性が高い。そのため、ハウジング１１に外力および熱が加えられた場合であっても、金属部材２２が大きく変形・損傷することを抑制でき、モータシャフト４１と出力シャフト６１とがずれることを抑制できる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、貫通孔２４ａに嵌合部６１ｃを嵌め合わせることで、出力シャフト６１を金属部材２２に対して、容易に支持させることができ、かつ、容易に位置決めすることができる。したがって、電動アクチュエータ１０の組み立て作業性が向上する。
【００６３】
モータケース本体３１は、モータ収容部３２と、出力部保持部３３と、を有する。モータ収容部３２は、底部を有し上側に開口する筒状である。モータ収容部３２は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。モータ収容部３２は、モータ部４０を収容する。すなわち、モータケース本体３１は、モータ部４０を収容する。
【００６４】
なお、本明細書において「モータケース本体がモータ部を収容する」とは、モータケース本体によってモータ部の一部が収容されればよく、モータ部の他の一部がモータケース本体の外部に突出してもよい。本実施形態では、モータケース本体３１、すなわちモータ収容部３２は、モータシャフト４１の下側の部分、ロータ本体４２、ステータ４３、および第２ベアリング４４ｂを収容する。
【００６５】
ステータ固定部材３７は、底部を有し上側に開口する筒状である。ステータ固定部材３７は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。ステータ固定部材３７は、モータ収容部３２の内側に嵌め合わされる。ステータ固定部材３７の底部には周方向に沿って配置される複数の貫通孔が設けられる。ステータ固定部材３７の貫通孔には、モータ収容部３２の底部に設けられた複数の突起がそれぞれ嵌め合わされる。
【００６６】
ステータ固定部材３７の上側の端部は、モータ収容部３２よりも上側に突出する。ステータ固定部材３７の底部には、第２ベアリング４４ｂが保持される。ステータ固定部材３７の内周面には、ステータ４３の外周面が固定される。ステータ固定部材３７は、金属製である。モータケース３０は、例えば、金型にステータ固定部材３７が挿入された状態で樹脂が流し込まれるインサート成形によって作られる。
【００６７】
バスバーホルダ９０は、ステータ固定部材３７の上側の開口に配置される。バスバーホルダ９０は、中心軸Ｊ１を中心とする円環状であり、板面が軸方向Ｚと直交する板状である。バスバーホルダ９０は、図示しないバスバーを保持する。バスバーホルダ９０は、ステータ４３の上側を覆う。
【００６８】
出力部保持部３３は、モータ収容部３２の径方向外側に位置する。出力部保持部３３は、基部３３ａと、出力シャフト保持部３３ｂと、を有する。基部３３ａは、モータ収容部３２から径方向外側へ延びる。出力シャフト保持部３３ｂは、モータ収容部３２から延びる基部３３ａの径方向外側の先端部に位置する。出力シャフト保持部３３ｂは、出力中心軸Ｊ３を中心とする円筒状である。出力シャフト保持部３３ｂは、基部３３ａから軸方向両側に突出する。出力シャフト保持部３３ｂは、軸方向両側に開口する。出力シャフト保持部３３ｂの内部は、基部３３ａを軸方向Ｚに貫通する。
【００６９】
出力シャフト保持部３３ｂの内側には、円筒状のブッシュ６５が嵌め合わされる。ブッシュ６５の上側の端部には、出力中心軸Ｊ３を中心とする径方向の外側に突出するフランジ部が設けられる。ブッシュ６５のフランジ部は、出力シャフト保持部３３ｂの上側の端部によって下側から支持される。ブッシュ６５の内側には、出力シャフト本体６１ａのうちフランジ部６１ｂよりも下側の部分が嵌め合わされる。ブッシュ６５は、出力シャフト６１を出力中心軸Ｊ３周りに回転可能に支持する。フランジ部６１ｂは、ブッシュ６５のフランジ部を介して出力シャフト保持部３３ｂの上側の端部によって下側から支持される。出力シャフト６１の下側の開口部６１ｄは、ブッシュ６５よりも下側に配置される。
【００７０】
図６は、本実施形態の電動アクチュエータの機能ブロック図である。
本実施形態の電動アクチュエータ１０は、電動アクチュエータ１０の動作を制御する制御部１００を有する。制御部１００は、モータ部４０および出力部センサ７２と電気的に接続される。制御部１００は、回路基板７０に実装される。制御部１００は、電動アクチュエータ１０の図示しない外部接続コネクタを介して、上位装置ＭＣと電気的に接続される。なお、制御部１００は、ハウジング１１の外側に位置する基板に実装されていてもよい。
【００７１】
制御部１００は、電動アクチュエータ１０に接続される上位装置ＭＣからの出力シャフト回転命令Ｃｍｄに基づいてモータ部４０を駆動する。本実施形態の場合、制御部１００は、出力シャフト回転命令Ｃｍｄを解釈してモータ部４０の回転角を決定するモータ回転角決定部１０１と、上位装置ＭＣとの通信を実行する外部インターフェース１０２と、出力部センサ７２との通信を実行するセンサインターフェース１０３と、モータ部４０を駆動するモータ駆動部１０４と、を含む。制御部１００は、集積回路として構成されていてもよく、複数の電子回路の組合せにより構成されていてもよい。制御部１００は、一部または全部の機能がソフトウェアにより実装される構成としてもよい。
【００７２】
モータ回転角決定部１０１は、出力シャフト回転命令Ｃｍｄに基づいて、出力シャフト６１を回転開始位置から回転終了位置まで回転させるために必要なモータシャフト４１を回転させる角度θｍを決定する。
外部インターフェース１０２は、制御部１００と上位装置ＭＣとの間で各種情報の送受信を実行する。
センサインターフェース１０３は、出力部センサ７２から角度位置情報を取得する。
モータ駆動部１０４は、モータ回転角決定部１０１で決定された角度θｍだけモータシャフト４１を回転させる。
【００７３】
次に、本実施形態の電動アクチュエータ１０を自動変速機のレンジ切換用のアクチュエータ装置に用いた場合の動作について説明する。
上記の場合、上位装置ＭＣは、車両のＥＣＵ（電子制御ユニット）であり、被駆動シャフトＤＳは、自動変速機のマニュアルバルブに接続されるマニュアルシャフトである。なお、被駆動シャフトＤＳ自体がマニュアルシャフトである構成に限定されず、ギヤおよびボールねじなどを介して被駆動シャフトＤＳと自動変速機のマニュアルシャフトとが連結される構成であってもよい。
【００７４】
図６に示すように、自動変速機のマニュアルシャフトとして機能する被駆動シャフトＤＳには、被駆動シャフトＤＳとともに回転されるディテントレバー２０１が連結される。ディテントレバー２０１には、油圧制御装置２０２のマニュアルバルブ２０３が連結される。ディテントレバー２０１の回転動作に伴い、マニュアルバルブ２０３が油圧制御装置２０２に対して相対的に進退される。
【００７５】
ディテントレバー２０１は、先端部に凹部と凸部とが連続する位置決め部２０１ａを有する。位置決め部２０１ａの凹部には、油圧制御装置２０２に一端を固定されたディテントスプリング２０５の先端に位置するローラ２０６が挿入される。ローラ２０６は、ディテントスプリング２０５のバネ力により位置決め部２０１ａの凹部に押し込まれる。ディテントレバー２０１は、ディテントスプリング２０５によりシフトレンジに対応した角度に保持される。
【００７６】
上位装置ＭＣは、運転者のシフトレバー操作によりレンジが切り換えられると、電動アクチュエータ１０に対して、マニュアルシャフト（被駆動シャフトＤＳ）の角度位置を変更するための出力シャフト回転命令Ｃｍｄを出力する。
【００７７】
制御部１００は、外部インターフェース１０２を介して出力シャフト回転命令Ｃｍｄを受信する。制御部１００は、センサインターフェース１０３を介して出力部センサ７２から被駆動シャフトＤＳの現在の角度位置Ｐ０を取得する。
制御部１００は、モータ回転角決定部１０１において、出力シャフト回転命令Ｃｍｄに基づいて、出力シャフト６１を回転させる角度を算出する。具体的に、出力部センサ７２から取得する被駆動シャフトＤＳの角度位置Ｐ０に基づいて、現在のシフトレンジＳＲ０を取得する。また、モータ回転角決定部１０１は、出力シャフト回転命令Ｃｍｄに含まれる移動先のシフトレンジＳＲ１を取得する。
【００７８】
モータ回転角決定部１０１は、複数のシフトレンジをそれぞれ被駆動シャフトＤＳの角度位置に変換するテーブルを有する。モータ回転角決定部１０１は、上記テーブルを参照することにより、現在のシフトレンジＳＲ０および移動先のシフトレンジＳＲ１を被駆動シャフトＤＳの角度位置に変換し、得られた角度位置から出力シャフト６１および被駆動シャフトＤＳを回転させる角度θｓを算出する。
【００７９】
モータ回転角決定部１０１は、出力シャフト６１の回転開始位置ＳＰとして、出力部センサ７２により検出される被駆動シャフトＤＳの角度位置Ｐ０を設定する。モータ回転角決定部１０１は、出力シャフト６１を回転させる角度θｓに、減速機構５０の減速比（例えば６０）を乗じた値を、モータ部４０のモータシャフト４１を回転させる角度θｍとして決定する。
【００８０】
制御部１００は、モータ駆動部１０４によりモータ部４０を駆動し、モータシャフト４１を角度θｍだけ回転させる。これにより、減速機構５０を介して出力シャフト６１および被駆動シャフトＤＳが、角度θｓだけ回転される。被駆動シャフトＤＳに連結されるディテントレバー２０１が所定角度回転され、マニュアルバルブ２０３が移動されることにより、自動変速機のシフトレンジが切り換わる。
【００８１】
なお、モータシャフト４１を回転させる角度θｍとして、出力シャフト６１を回転させる角度θｓに減速機構５０の減速比を乗じた角度よりも大きい角度を設定してもよい。電動アクチュエータ１０の駆動開始時の不感帯を予め勘案して角度θｍを決定することで、被駆動シャフトＤＳの回転終了位置における位置精度を高めることができる。
【００８２】
モータシャフト４１を回転させる角度θｍとして、出力シャフト６１を回転させる角度θｓよりも大きくする度合いは、電動アクチュエータ１０に連結された状態における被駆動シャフトＤＳのガタの大きさに応じて設定してもよい。電動アクチュエータ１０に連結された状態における被駆動シャフトＤＳのガタの大きさは、モータ部４０による出力シャフト６１の位置制御精度と、出力シャフト６１と被駆動シャフトＤＳとの連結部のバックラッシュと、減速機構５０のバックラッシュとの合計の角度公差±θａとして規定可能である。
【００８３】
上記の場合に、モータシャフト４１を回転させる角度θｍは、出力シャフトを回転させる角度θｓと、角度公差±θａの上限値θａの半分の角度（θａ／２）とを加算した角度（θｓ＋θａ／２）に、減速機構５０の減速比を乗じた角度とすることができる。この構成によれば、電動アクチュエータ１０の機械精度に起因する被駆動シャフトＤＳのガタの上限値の１／２を、駆動開始時の不感帯として設定し、その分だけ多く被駆動シャフトＤＳを回転させる。これにより、図６に示すディテントレバー２０１において、ガタによる回転不足の幅が小さくなり、被駆動シャフトＤＳの回転終了位置における角度のずれ幅を小さくできる。
【００８４】
制御部１００は、モータ駆動部１０４により被駆動シャフトＤＳを回転させた後、センサインターフェース１０３を介して出力部センサ７２の出力信号を取得する。制御部１００は、出力部センサ７２の出力信号に基づいて被駆動シャフトＤＳの角度位置Ｐ１を取得する。制御部１００は、取得した角度位置Ｐ１と、レンジ切り換え動作により被駆動シャフトＤＳが配置されるべき角度位置（Ｐ０＋θｓ）とを比較する。比較の結果、角度位置Ｐ１と角度位置（Ｐ０＋θｓ）とが一致しない場合、制御部１００は、外部インターフェース１０２を介して、上位装置ＭＣにエラー情報を出力する。
【００８５】
以上に説明したように、本実施形態の電動アクチュエータ１０は、オープンループ制御により被駆動シャフトＤＳを回転させ、自動変速機のレンジ切換を実行する。本実施形態の電動アクチュエータ１０では、減速機構５０において外歯ギア５１と内歯ギア５２の歯形を最適化することによりバックラッシュを低減し、かつ、被駆動シャフトＤＳの角度位置を出力部センサ７２により直接検知することにより位置検出精度を向上させている。これらの構成により、被駆動シャフトＤＳを高精度に位置制御可能とした結果、被駆動シャフトＤＳの角度位置のフィードバックを不要とし、オープンループ制御によるレンジ切換が可能となった。
【００８６】
より詳細には、本実施形態の電動アクチュエータ１０では、位置精度は最大変換角度の１／１０以下である。最大変換角度は、本実施形態では、電動アクチュエータ１０により被駆動シャフトＤＳが回転される角度の最大範囲であり、例えば約２０°である。
本実施形態の電動アクチュエータ１０においては、モータ部４０による出力シャフト６１の位置制御精度と、出力シャフト６１と被駆動シャフトＤＳとの連結部のバックラッシュと、減速機構５０のバックラッシュと、出力部センサ７２の位置検出精度との合計が、最大変換角度の１／１０以下である。この構成によれば、被駆動シャフトＤＳが自動変速機のマニュアルシャフトである場合に、ディテントレバー２０１の角度位置を最大変換角度の１／１０以下の精度で制御でき、一般的な車両用の自動変速機において正確なレンジ切り換えが可能である。
【００８７】
本実施形態の電動アクチュエータ１０によれば、出力部センサ７２の検出値をフィードバックしながら被駆動シャフトＤＳを回転させるクローズドループ制御と比較して、モータ部４０を高速に動作させ、被駆動シャフトＤＳを高速回転させることができる。したがって、本実施形態の電動アクチュエータ１０を自動変速機に用いることで、レンジ切換の速度が向上する。
【００８８】
また本実施形態の電動アクチュエータ１０によれば、自動変速機のレンジ切換速度向上させることができるため、例えば、車両のイグニッション・オン時に、発進可能状態となるまでの時間を短縮できる。
また本実施形態の電動アクチュエータ１０によれば、被駆動シャフトＤＳの角度位置は、回転開始位置ＳＰを設定するための検出にのみ用い、被駆動シャフトＤＳの回転中には角度位置のフィードバックを行わない。そのため、被駆動シャフトＤＳの位置制御精度は、外乱による出力部センサ７２の検出精度変化の影響を受けにくい。よって本実施形態の電動アクチュエータ１０によれば、被駆動シャフトＤＳの角度制御のロバスト性が向上する。
【００８９】
また本実施形態の電動アクチュエータ１０によれば、出力部センサ７２により出力シャフト６１および被駆動シャフトＤＳの角度位置を直接検知できるため、出力シャフト６１の初期位置検出が不要である。仮に、電動アクチュエータ１０において、出力部センサ７２を用いずに出力シャフト６１の初期位置検出を行う場合、被駆動シャフトＤＳを回転限界位置まで回転させて初期位置を検出する、あるいは、扇状の駆動ギア６２を一方向に回転させてハウジング本体１１ａに接触させるなどの動作が実行される。初期位置検出の実行中はレンジ切換できないため、例えばイグニッション・オン時の発進タイムラグとなる。また、初期位置検出動作時に、被駆動シャフトＤＳが回転止めに突き当たったり、駆動ギア６２とハウジング本体１１ａとが接触する際に、異音が発生する。本実施形態の電動アクチュエータ１０によれば、上記した初期位置検出の副作用が発生せず、優れた運転性および静音性が得られる。
【００９０】
本発明は上述の実施形態に限られず、他の構成を採用することもできる。
本実施形態では、電動アクチュエータ１０に内蔵される出力部センサ７２により被駆動シャフトＤＳの角度位置を検出する構成としたが、被駆動シャフトＤＳの角度位置は、電動アクチュエータ１０の外部に設けられるセンサにより検出してもよい。例えば、被駆動シャフトＤＳの角度位置は、被駆動シャフトＤＳを備える自動変速機において検出可能である。この場合、上位装置ＭＣは、自動変速機において検出される被駆動シャフトＤＳの角度位置を含む出力シャフト回転命令Ｃｍｄを電動アクチュエータ１０に対して送信する。
【００９１】
本実施形態では、モータ回転角決定部１０１において、出力シャフト６１および被駆動シャフトＤＳを回転させる角度を算出する構成としたが、上位装置ＭＣから供給される出力シャフト回転命令Ｃｍｄに、出力シャフト６１および被駆動シャフトＤＳを回転させる角度が含まれる構成としてもよい。この構成によれば、モータ回転角決定部１０１での演算が少なくなるので、電動アクチュエータ１０をより高速に動作させることができる。また、被駆動シャフトＤＳの角度位置を自動変速機において検出する構成では、電動アクチュエータにおいて被駆動シャフトＤＳの現在の角度位置を検出しないため、上位装置ＭＣから、出力シャフト６１および被駆動シャフトＤＳを回転させる角度を含む出力シャフト回転命令Ｃｍｄを電動アクチュエータに対して供給することが好ましい。
【００９２】
上述した実施形態の電動アクチュエータの用途は、特に限定されず、車両以外に搭載されてもよい。また、上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００９３】
１０…電動アクチュエータ、４０…モータ部、４１…モータシャフト、５０…減速機構、５１…外歯ギア、５１ａ…孔、５１ｂ…第１歯車部、５１ｃ…平坦部、５２…内歯ギア、５２ｃ…第２歯車部、５３…出力ギア、５３ｂ…ピン、６０…出力部、６１…出力シャフト、７２…出力部センサ、１００…制御部、１０１…モータ回転角決定部、１０４…モータ駆動部、Ｃ１…第１円弧、Ｃ２…第２円弧、Ｃ３…第３円弧、Ｃｍｄ…出力シャフト回転命令、Ｃｖ…仮想円、ＤＳ…被駆動シャフト、Ｊ１…中心軸、ＭＣ…上位装置、Ｐ０，Ｐ１…角度位置、ＳＰ…回転開始位置、Ｚ…軸方向、θ…回転角、θａ…角度公差上限値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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