(57)【要約】【課題】構成部品の破損を抑制することができる回転式アクチュエータを提供する。【解決手段】車両のシフトバイワイヤシステムに用いられる回転式アクチュエータ１０であって、モータ３０と、モータ３０を制御する制御部１６と、モータ３０のロータアセンブリ９２を支持し、制御部１６を固定しているハウジング９１と、ロータアセンブリ９２とハウジング９１との間のスラスト移動隙間を無くすようにロータアセンブリ９２を軸方向へ付勢している付勢部９３とを備える。【選択図】図３
2020178423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のシフトバイワイヤシステム（１１）に用いられる回転式アクチュエータであって、
モータ（３０）と、
前記モータを制御する制御部（１６）と、
前記モータのロータアセンブリ（９２）を支持し、前記制御部を固定しているハウジング（９１）と、
前記ロータアセンブリと前記ハウジングとの間のスラスト移動隙間を無くすように前記ロータアセンブリを軸方向へ付勢している付勢部（９３、９５）と、
を備える回転式アクチュエータ。
【請求項２】
前記付勢部は前記ロータアセンブリを軸方向の一方または他方へ付勢している弾性体（９３、９５）である請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
【請求項３】
前記付勢部は、前記ロータアセンブリを軸方向の一方へ付勢している第１弾性体（９３）と、前記ロータアセンブリを軸方向の他方へ付勢している第２弾性体（９５）とを含む請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
【請求項４】
前記ロータアセンブリは、ロータ（３２）と、当該ロータを回転可能に支持する軸受（３４、３５）とを含み、
前記付勢部は、前記軸受の外輪（９４、９６）と前記ハウジングとの間に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のシフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられる回転式アクチュエータが知られている。特許文献１には、モータを含む作動部とモータを制御する制御部とが一体に設けられた機電一体型の回転式アクチュエータが開示されている。モータのロータは、モータ軸に内輪が圧入された軸受と共にロータアセンブリを構成している。ハウジングは、ロータアセンブリを支持し、制御部の制御基板を固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２０１８−１９４０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された構造の場合、モータ作動または車両の振動に起因してロータアセンブリが軸方向へ振動し、時には共振する。そのため、振動および共振による負荷がハウジングを介して他の構成部品に伝わり、摩耗や断線などの破損を引き起こすおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成部品の破損を抑制することができる回転式アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、車両のシフトバイワイヤシステム（１１）に用いられる回転式アクチュエータであって、モータ（３０）と、モータを制御する制御部（１６）と、モータのロータアセンブリ（９２）を支持し、制御部を固定しているハウジング（９１）と、ロータアセンブリとハウジングとの間のスラスト移動隙間を無くすようにロータアセンブリを軸方向へ付勢している付勢部（９３、９５）とを備える。
【０００７】
このように付勢部によりロータアセンブリとハウジングとの間のスラスト移動隙間を無くすことで、ロータアセンブリの振動および共振が抑制される。そのため、振動および共振に起因する構成部品の摩耗や断線などの破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態による回転式アクチュエータが適用されたシフトバイワイヤシステムを示す模式図。
【図２】図１のシフトレンジ切替機構を説明する図。
【図３】第１実施形態による回転式アクチュエータの断面図。
【図４】図３のＩＶ部分の拡大図。
【図５】第２実施形態による回転式アクチュエータの部分拡大断面図。
【図６】第３実施形態による回転式アクチュエータの部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、回転式アクチュエータ（以下、アクチュエータ）の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１０】
［第１実施形態］
アクチュエータは、車両のシフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられている。
【００１１】
（シフトバイワイヤシステム）
先ず、シフトバイワイヤシステムの構成について図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、シフトバイワイヤシステム１１は、変速機１２のシフトレンジを指令するシフト操作装置１３と、変速機１２のシフトレンジ切替機構１４を作動させるアクチュエータ１０とを備える。アクチュエータ１０は、モータ３０等を含む作動部１５と、シフトレンジの指令信号に応じてモータ３０を制御する制御部１６とを備える。
【００１２】
図２に示すように、シフトレンジ切替機構１４は、変速機１２（図１参照）内の油圧作動機構への油圧の供給を制御するレンジ切替弁２０と、シフトレンジを保持するディテントスプリング２１およびディテントレバー２２と、シフトレンジがパーキングレンジに切り替えられるとき変速機１２の出力軸のパークギヤ２３にパークポール２４を嵌合させて、出力軸の回転をロックするパークロッド２５と、ディテントレバー２２と一体に回転するマニュアルシャフト２６と、を備える。
【００１３】
シフトレンジ切替機構１４は、マニュアルシャフト２６とともにディテントレバー２２を回転させて、ディテントレバー２２に連結されたレンジ切替弁２０の弁体２７およびパークロッド２５を目標シフトレンジに対応した位置に移動させる。シフトバイワイヤシステム１１では、こうしたシフトレンジの切り替えを電動で行うために、マニュアルシャフト２６にアクチュエータ１０を連結している。
【００１４】
（アクチュエータ）
次に、アクチュエータ１０の構成について説明する。図３に示すように、アクチュエータ１０は、ハウジング９１内に作動部１５および制御部１６を備える機電一体型のアクチュエータである。
【００１５】
ハウジング９１は、ケース６０およびプレートカバー６７を有する。ケース６０は、筒状のアッパーケース部６１、および、カップ状のロアケース部６２を有する。アッパーケース部６１は、一端部６３と他端部６４との間に隔壁部６５を形成している。一端部６３の内側には、制御基板７１が設けられている。制御基板７１は、一端部６３の開口端に設けられたプレートカバー６７によりカバーされており、これによりシールド性が確保される。ロアケース部６２は、他端部６４に組付けられている。ロアケース部６２は、アッパーケース部６１とは反対側に突き出す筒状突出部６９を形成している。マニュアルシャフト２６は、筒状突出部６９を挿通するように配置される。
【００１６】
作動部１５は、動力発生源としてのモータ３０と、モータ３０に対して平行に配置された出力軸４０と、モータ３０の回転を減速して出力軸４０に伝達する減速機構５０とを有する。
【００１７】
モータ３０は、他端部６４のプレートケース６８に圧入固定されているステータ３１と、ステータ３１の内側に設けられているロータ３２と、ロータ３２と共に回転軸心ＡＸ１まわりに回転するモータ軸３３とを有する。モータ軸３３は、プレートケース６８に設けられた軸受３４と、ロアケース部６２に設けられた軸受３５とにより回転可能に支持されている。またモータ軸３３は、ロータ３２に対してロアケース部６２側に、回転軸心ＡＸ１に対して偏心する偏心部３６を有する。モータ３０は、ステータ３１を構成する三相巻線３８への通電電流を制御部１６にて制御することにより双方向に回転でき、また、所望の回転位置で停止させることができる。プレートカバー６７の通孔にはプラグ３９が取り付けられている。故障時にはプラグ３９を外すことで、モータ軸３３を手動で回転させることができる。
【００１８】
減速機構５０は、リングギヤ５１およびサンギヤ５２を含む第１減速部１７と、ドライブギヤ５３およびドリブンギヤ５４を含む平行軸式の第２減速部１８とを有する。リングギヤ５１は、回転軸心ＡＸ１上に設けられている。サンギヤ５２は、偏心部３６に嵌合する軸受５５により偏心軸心ＡＸ２まわりに回転可能に支持され、リングギヤ５１に内接するように噛み合っている。サンギヤ５２は、モータ軸３３が回転すると、回転軸心ＡＸ１まわりに公転しながら偏心軸心ＡＸ２まわりに自転する遊星運動を行う。このときのサンギヤ５２の自転速度は、モータ軸３３の回転速度に対して減速される。サンギヤ５２は、回転伝達用の穴部５６を有する。
【００１９】
ドライブギヤ５３は、回転軸心ＡＸ１上に設けられており、モータ軸３３に嵌合する軸受５７により回転軸心ＡＸ１まわりに回転可能に支持されている。またドライブギヤ５３は、穴部５６に挿入された回転伝達用の凸部５８を有する。サンギヤ５２の自転は、穴部５６と凸部５８との係合によりドライブギヤ５３に伝達される。穴部５６および凸部５８は伝達機構５９を構成している。ドリブンギヤ５４は、回転軸心ＡＸ１と平行であり且つ筒状突出部６９と同軸である回転軸心ＡＸ３上に設けられ、ドライブギヤ５３に外接するように噛み合っている。ドリブンギヤ５４は、ドライブギヤ５３が回転軸心ＡＸ１まわりに回転すると、回転軸心ＡＸ３まわりに回転する。このときのドリブンギヤ５４の回転速度は、ドライブギヤ５３の回転速度に対して減速される。
【００２０】
出力軸４０は、筒状に形成され、回転軸心ＡＸ３上に設けられている。隔壁部６５は、回転軸心ＡＸ３と同軸の貫通支持孔６６を有する。出力軸４０は、貫通支持孔６６に嵌合する第１つば付きブッシュ４６と、筒状突出部６９の内側に嵌合する第２つば付きブッシュ４７とにより回転軸心ＡＸ３まわりに回転可能に支持されている。ドリブンギヤ５４は、出力軸４０とは別部材であり、出力軸４０の外側に嵌合し、当該出力軸４０に回転伝達可能に連結されている。マニュアルシャフト２６は、出力軸４０の内側に挿入され、例えばスプライン嵌合により出力軸４０に回転伝達可能に連結される。
【００２１】
出力軸４０の一端部４１は、第１つば付きブッシュ４６により回転可能に支持されている。出力軸４０の他端部４２は、第２つば付きブッシュ４７により回転可能に支持されている。ドリブンギヤ５４は、第１つば付きブッシュ４６の第１つば部４８と第２つば付きブッシュ４７の第２つば部４９とに挟まれる形で軸方向に支持されている。なお、他の実施形態では、ドリブンギヤ５４は、例えばケース６０や他のプレート等、一対の支持部に挟まれる形で軸方向に支持されてもよい。
【００２２】
制御部１６は、モータ３０を制御する複数の電子部品と、それらの電子部品を実装した制御基板７１と、制御基板７１に実装された出力軸位置検出センサ７２と、制御基板７１に実装されたモータ位置検出センサ７３とを有する。制御基板７１は、外周部において熱かしめ部７４により隔壁部６５に固定された複数の外周固定部７５を有する。
【００２３】
上記複数の電子部品には、マイクロコンピュータ８１、ＭＯＳＦＥＴ８２、コンデンサ８３、ダイオード８４、ＡＳＩＣ８５、インダクタ８６、レジスタ８７およびコンデンサチップ８８等が含まれる。マイクロコンピュータ８１は、例えば出力軸位置検出センサ７２およびモータ位置検出センサ７３等の検出信号に基づき各種演算を行う。ＭＯＳＦＥＴ８２は、マイクロコンピュータ８１からの駆動信号によりスイッチング動作し、三相巻線３８の通電を切り替える。コンデンサ８３は、図示しない電源から入力された電力を平滑化し、また、ＭＯＳＦＥＴ８２のスイッチング動作等に起因するノイズの流出を防止する。また、コンデンサ８３は、インダクタ８６と共にフィルタ回路を構成する。ＡＳＩＣ８５は、特定の処理を高速で行うＩＣチップである。
【００２４】
出力軸位置検出センサ７２は、制御基板７１のうちマグネット４３に対向する位置に設けられている。マグネット４３は、出力軸４０に取り付けられたホルダ４４に固定されている。出力軸位置検出センサ７２は、マグネット４３が発生する磁束を検出することで、出力軸４０およびそれと一体に回転するマニュアルシャフト２６の回転位置を検出する。
【００２５】
モータ位置検出センサ７３は、制御基板７１のうちマグネット４５に対向する位置に設けられている。マグネット４５は、モータ軸３３に取り付けられたホルダ３７に固定されている。モータ位置検出センサ７３は、マグネット４５が発生する磁束を検出することで、モータ軸３３およびロータ３２の回転位置を検出する。
【００２６】
（付勢部）
次に、ロータアセンブリ９２の周辺箇所の構成について説明する。図４に示すようにロータアセンブリ９２は、ロータ３２と、ロータ３２のモータ軸３３を回転可能に支持する軸受３４、３５とを含む。アクチュエータ１０は、付勢部としての弾性体９３をさらに備える。
【００２７】
弾性体９３は、ロータアセンブリ９２とハウジング９１との間のスラスト移動隙間を無くすようにロータアセンブリ９２を軸方向へ付勢している。上記スラスト移動隙間とは、ロータアセンブリ９２とハウジング９１との間の隙間のうち、ロータアセンブリ９２の軸方向への相対移動を許容する隙間のことである。
【００２８】
第１実施形態では、弾性体９３は、ロータアセンブリ９２に対して制御基板７１側に配置されている。弾性体９３は、ゴムから構成された環状部材であり、軸受３４の外輪９４とアッパーケース部６１の隔壁部６５との間に設けられている。弾性体９３は、ロータアセンブリ９２を軸方向の一方、すなわち制御基板７１から離間する方へ付勢している。
【００２９】
弾性体９３の付勢方向は軸方向と平行であり、また、減速機構５０の各歯車の歯筋方向は軸方向と平行である。つまり、弾性体９３の付勢方向は、減速機構５０の各歯車の歯筋方向と平行である。これにより、弾性体９３によるロータアセンブリ９２の付勢によっては、減速機構５０の各歯車の歯面同士が押し付けられない。
【００３０】
（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、アクチュエータ１０は、モータ３０と、モータ３０を制御する制御部１６と、モータ３０のロータアセンブリ９２を支持し、制御部１６を固定しているハウジング９１と、ロータアセンブリ９２とハウジング９１との間のスラスト移動隙間を無くすようにロータアセンブリ９２を軸方向へ付勢している付勢部としての弾性体９３とを備える。
【００３１】
このように弾性体９３によりロータアセンブリ９２とハウジング９１との間のスラスト移動隙間を無くすことで、ロータアセンブリ９２の振動および共振が抑制される。これにより、振動および共振による衝撃がハウジング９１を介して他の構成部品に伝わることが抑制される。そのため、構成部品の摩耗や断線などの破損を抑制することができる。特に、制御基板７１に伝わる衝撃が効果的に抑制されるので、制御基板７１に実装された電子部品８１〜８８やはんだの耐久性の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、弾性体９３の付勢方向は、減速機構５０の各歯車の歯筋方向と平行である。これにより、弾性体９３によるロータアセンブリ９２の付勢によっては、減速機構５０の各歯車の歯面同士が押し付けられない。そのため、減速機構５０のギヤ効率を低下させることなく構成部品の破損を抑制することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、付勢部はロータアセンブリ９２を軸方向の一方へ付勢している弾性体９３である。これによりロータアセンブリ９２に対する付勢荷重を容易に発生させることができる。また、１つの部材により構成部品の破損を抑制することができ、装置体格の大型化を抑制可能である。また、例えばソレノイド等を用いてロータアセンブリ９２を付勢する形態とは異なり、電源が不要である。
【００３４】
また、第１実施形態では、ロータアセンブリ９２は、ロータ３２と、ロータ３２を回転可能に支持する軸受３４、３５とを含む。弾性体９３は、軸受３４の外輪９４とアッパーケース部６１の隔壁部６５との間に設けられている。回転しない部材同士の間に弾性体９３が設けられるため、弾性体９３の摩耗が抑制される。
【００３５】
［第２実施形態］
第２実施形態では、図５に示すようにアクチュエータ１０は、付勢部としての弾性体９５を備える。弾性体９５は、ロータアセンブリ９２に対して制御基板７１とは反対側に配置されている。弾性体９５は、ゴムから構成された環状部材であり、軸受３５の外輪９６とロアケース部６２の底部９７との間に設けられている。弾性体９５は、ロータアセンブリ９２とハウジング９１との間のスラスト移動隙間を無くすように、ロータアセンブリ９２を軸方向の他方、すなわち制御基板７１に接近する方へ付勢している。
【００３６】
以上のように弾性体９５がロータアセンブリ９２を軸方向の他方に付勢してもよい。それでも弾性体９５によりロータアセンブリ９２とハウジング９１との間のスラスト移動隙間を無くすことで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、付勢方向が軸方向の一方に限られないので、装置構造の自由度が向上する。
【００３７】
［第３実施形態］
第３実施形態では、図６に示すようにアクチュエータ１０は、第１付勢部としての弾性体９３と、第２付勢部としての弾性体９５とを備える。このように弾性体９３および弾性体９５によりロータアセンブリ９２とハウジング９１との間のスラスト移動隙間を無くすことで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
［他の実施形態］
他の実施形態では、付勢部は、ゴムに限らず、他の材料からなる弾性体であってもよい。また、付勢部は、コイルばね又は板ばね等のばねから構成されてもよい。また、弾性体は、環状に限らず円盤状などであってもよいし、１つに限らず周方向に複数設けられてもよい。また、付勢部は、モータ軸とハウジングとの間など、固定部材と回転部材との間に設けられてもよい。
【００３９】
他の実施形態では、制御基板は、熱かしめに限らず、ねじ締結、接着、圧入、プレスフィット等の他の固定方法で固定されてもよい。また、制御基板は、ケースに限らず、ハウジングの他の部位であるプレートカバーに固定されてもよい。
【００４０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０：回転式アクチュエータ
１１：シフトバイワイヤシステム
１６：制御部
３０：モータ
９１：ハウジング
９２：ロータアセンブリ
９３、９５：弾性体（付勢部）
【図１】
2020178423.tif 000003
【図２】
2020178423.tif 000004
【図３】
2020178423.tif 000005
【図４】
2020178423.tif 000006
【図５】
2020178423.tif 000007
【図６】
2020178423.tif 000008