(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動変速装置の変速制御弁を操作するためのアクチュエータであって、
外装材と、この外装材内に配設されたステータおよびこのステータ内にモータ軸心周りに回転可能に配設されたロータからなり、該ロータが磁極を構成する磁石が内周壁面に雌ねじ部が形成された円筒状のブッシュの外周面に取り付けられて構成されているモータ本体と、一端側に形成された雄ねじ部を上記雌ねじ部に螺合させてモータ軸心位置に他端側を上記外装材から延出するように配設されたシャフトとを有するステッピングモータと、
上記外装材のモータ軸心方向の一端に連結され、上記シャフトの他端側が延出されているハウジングと、
上記シャフトの回転を規制して、上記ロータの上記モータ軸心周りの回転力を上記モータ軸心方向の移動力に変換し、該シャフトを上記モータ軸心方向に移動させる動力変換機構と、
上記ハウジングから延出する上記シャフトの他端部に取り付けられ、上記モータ軸心方向に移動されて上記変速制御弁を作動させる操作部材とを備え、
貫通孔が上記外装材の上記モータ軸心方向の他端に配設されたカバーに上記ブッシュの内部と上記外装材の外部とを連通するように穿設され、かつ、フィルタが上記モータ軸心方向の一端側から上記貫通孔を覆うように配設されていることを特徴とする自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータ。
【請求項２】
上記磁石が希土類磁石であることを特徴とする請求項１記載の自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータ。
【請求項３】
上記希土類磁石がネオジウムボンド磁石であることを特徴とする請求項２に記載の自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータ。
【請求項４】
上記動力変換機構が、上記外装材から延出する上記シャフトの延出部に径方向に突出するように形成された回転規制突起部と、溝方向を上記モータ軸心方向と一致するように上記ハウジングの内壁面に延設され、上記回転規制突起部が遊嵌される案内溝とを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータ。
【請求項５】
上記操作部材が上記ハウジングから延出している上記シャフトの先端部に射出成形により一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の自動変速装置に設けられ、変速機構を制御するための変速制御弁を操作する自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の自動変速装置、特にＣＶＴコントロール装置においては、エンジン側シャフトとドライブシャフトとの回転比が、金属ベルトにより連結された主プーリと副プーリとの直径比を変えることにより調整されている。そして、主プーリおよび副プーリの直径は、各プーリのベルト溝の幅を変えることにより連続的に変化される。さらに、このベルト溝の幅は、各プーリに設けられたドラムを移動させることにより変化される。各ドラムは、油圧回路によって移動され、その移動量を制御する変速制御弁は、アクチュエータにより操作される。
【０００３】
従来のアクチュエータは、樹脂製の外装材、外装材内に設けられたモータ本体およびモータ本体によって回転されるシャフトを有するステッピングモータと、外装材に結合されている樹脂製のハウジングと、基端部がハウジング内に位置し、かつ、先端部がハウジングから突出するように配設され、シャフトの軸方向に往復移動して変速制御弁を操作するパイプと、シャフトの回転をパイプの直線運動に変換する動力変換機構とを備えている。
この従来のアクチュエータにおいては、パイプの往復移動に起因してハウジングの内外に圧力差が発生する。そこで、ハウジングの内外を連通する連通孔をハウジングの側壁に穿設し、パイプの往復移動に起因して発生するハウジングの内外の圧力差を緩和し、パイプをスムーズに運動させていた。また、フィルタを連通孔に配設して、油中のコンタミネーションが連通孔を介してハウジング内に侵入することを防止していた。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１８２１８号公報（段落００２４、特許請求の範囲、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のアクチュエータにおいては、ハウジングに設けられた連通孔にフィルタを接着する工程が必要となり、製造工程が増加してしまい、低コスト化が図れないという課題があった。
また、従来のアクチュエータにおいては、磁石としてフェライト磁石が用いられていたので、磁石の小型・軽量化が図れず、生産性が低下し、低コスト化が図れないという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、モータ軸心位置に配設されたシャフトをロータの回転により軸心方向に往復移動するように構成して、シャフトの往復移動に起因して発生する体積変化部をロータ内に形成し、フィルタをロータの組み込み工程で同時に固定できるようにし、製造工程の簡素化を図り、低コストの自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータを提供することを目的とする。
また、磁石に希土類磁石を用いて、磁石の小型・軽量化を図り、低コストの自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータは、外装材と、この外装材内に配設されたステータおよびこのステータ内にモータ軸心周りに回転可能に配設されたロータからなり、該ロータが磁極を構成する磁石が内周壁面に雌ねじ部が形成された円筒状のブッシュの外周面に取り付けられて構成されているモータ本体と、一端側に形成された雄ねじ部を雌ねじ部に螺合させてモータ軸心位置に他端側を外装材から延出するように配設されたシャフトとを有するステッピングモータを有している。さらに、外装材のモータ軸心方向の一端に連結されて、シャフトの他端側が延出されているハウジングと、シャフトの回転を規制して、ロータのモータ軸心周りの回転力をモータ軸心方向の移動力に変換し、該シャフトをモータ軸心方向に移動させる動力変換機構と、ハウジングから延出するシャフトの他端部に取り付けられ、モータ軸心方向に移動されて変速制御弁を作動させる操作部材とを備えている。そして、貫通孔が外装材のモータ軸心方向の他端に配設されたカバーにブッシュの内部と外装材の外部とを連通するように穿設され、かつ、フィルタがモータ軸心方向の一端側から貫通孔を覆うように配設されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る変速制御弁操作用アクチュエータを示す平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は図１の変速制御弁操作用アクチュエータの要部を示す断面図である。なお、図２中、Ａはモータ軸心を示している。
【００１０】
図１および図２において、アクチュエータ１００は、樹脂製の外装材２、この外装材２内に設けられているモータ本体３およびこのモータ本体３によりモータ軸心Ａ方向に往復動されるシャフト４を有するＰＭ型のステッピングモータ１と、シャフト４の軸心方向（モータ軸心Ａの方向に相当）に往復移動可能に配設された操作部材２２と、モータ本体３の回転力をシャフト４の軸心方向の往復移動力に変換する動力変換機構とを備えている。
【００１１】
モータ本体３は、外装材２内に固定されているステータ５と、ベアリング１４、１５を介して回転自在に支持されているロータ６とを有している。
ステータ５は、コイル７と、このコイル７から引き出されているコイルターミナル８と、このコイルターミナル８に接続されているコネクタターミナル９とを有している。そして、このコネクタターミナル９が外部コネクタ２５に接続されている。
ロータ６は、中空円柱状のブッシュ１０と、このブッシュ１０の外周面に接着固定され、Ｎ極とＳ極とが円周方向に交互に磁化された円筒状の磁石１１とを備えている。このブッシュ１０の一端側がベアリング１４を介して外装材２にインサート成形されたカバー１６に支持され、他端側がベアリング１５を介して後述するハウジング１２のフランジ部１２ｄに支持されて、磁石１１がステータ５の内周側を回転するようになっている。このブッシュ１０の軸心位置に穿設された中心穴１０ａには、雌ねじ部１０ｂが形成されている。シャフト４は、その一端側に形成されている雄ねじ部４ａを雌ねじ部１０ｂに螺合させ、他端側をブッシュ１０から延出させて、ブッシュ１０に取り付けられている。なお、磁石１１には、高温時の減磁率が少なく、かつ、高磁束を有する希土類磁石、例えばサマリウムコバルト磁石が用いられている。
【００１２】
ハウジング１２は、中心穴１２ａを有する樹脂製の有底円筒体である。そして、案内溝１２ｂが、図２および図３に示されるように、溝方向を中心穴１２ａの穴中心の方向に一致させて中心穴１２ａの内壁面に凹設されている。また、貫通穴１２ｃがハウジング１２の先端の中心位置に中心穴１２ａと外部とを連通するように穿設されている。このように構成されたハウジング１２は、中心穴１２ａの穴中心をブッシュ１０の軸心（モータ軸心Ａ）に一致させてシャフト４と平行に延びる複数本のねじ１３により外装材２のモータ軸心Ａ方向の他端に締着固定されている。これにより、シャフト４のブッシュ１０からの延出部が、中心穴１２ａ内を通り、貫通穴１２ｃから延出している。そして、樹脂製の操作部材２２がシャフト４の貫通穴１２ｃから延出している先端部に取り付けられている。この操作部材２２が変速制御弁（図示せず）に連結される回転可能なレバー４３に係合している。
【００１３】
ガイド部材２０はシャフト４のブッシュ１０からの延出部に固着されて、ハウジング１２の中心穴１２ａ内に配設されている。このガイド部材２０の外周部には、図２および図３に示されるように、径方向に突出する回転規制突起部２０ａが形成されており、案内溝１２ｂに遊嵌されている。なお、ガイド部材２０および案内溝１２ｂが動力変換機構を構成している。
カバー１６は、金属板を有底円筒状に作製され、貫通孔１６ａがその底面に穿設されている。そして、このカバー１６は、貫通孔１６ａをロータ６のモータ軸心Ａ方向の一端側に位置するように外装材２にインサート成型されている。
【００１４】
ここで、アクチュエータ１００の組み立て方法について説明する。
まず、ステータ５と外部コネクタ２５とが樹脂モールドされて、外装材２と一体に作製される。
また、ガイド部材２０を有するシャフト４が、回転規制突起部２０ａをハウジング１２の中心穴１２ａの案内溝１２ｂ内に入るように中心穴１２ａ内に挿入され、シャフト４の先端を貫通穴１２ｃから延出させる。そして、この状態で、射出成形により、操作部材２２をハウジング１２の貫通穴１２ｃから延出しているシャフト４の先端に一体に成形する。
ついで、ベアリング１４、１５をブッシュ１０の両端部に嵌装する。そして、バネ部材２４をハウジング１２のフランジ部１２ｄに装着し、その後シャフト４の雄ねじ部４ａにブッシュ１０の雌ねじ部１０ｂを螺合して、ロータ６をシャフト４に取り付ける。
ついで、フィルタ２３を外装材２に固定されているステータ５内にモータ軸心Ａ方向の他端側から挿入する。これにより、フィルタ２３は外装材２にインサート成型されたカバー１６内に配設される。その後、シャフト４の一端側に取り付けられているロータ６をステータ５内にモータ軸心Ａ方向の他端側から挿入する。これにより、ベアリング１４がカバー１６内に嵌めこまれ、フィルタ２３がベアリング１４に押されてカバー１６の底面に密接する。そして、バネ部材２４を圧縮させながらハウジング１２を外装材２に当接させ、ねじ１３によりハウジング１２を外装材２に締着固定して、アクチュエータ１００が組み立てられる。この時、バネ部材２４の反発力がベアリング１５をカバー１６側に押圧するように作用し、フィルタ２３がベアリング１５とカバー１６の底面との間に挟持・固定され、貫通孔１６ａがフィルタ２３により覆われる。
【００１５】
つぎに、このアクチュエータ１００の動作について説明する。なお、このアクチュエータ１００は、図４に示されるように、変速機構およびこの変速機構を制御する変速制御弁４２を収容するトランスミッションケース（図示せず）内に設置され、自動変速装置４０により駆動制御される。そして、アクチュエータ１００のシャフト４の先端に取り付けられた操作部材２２が変速制御弁４２を開閉するレバー４３に係合している。
まず、エンジン３０の回転トルクがエンジン側シャフト３１、主プーリ３２、金属ベルト３３、副プーリ３４およびドライブシャフト３５を介して車輪３６に伝達され、車両が走行される。
【００１６】
ついで、外部コネクタ２５を介してコイル７に電力が供給されると、コイル７が励磁され、ロータ６が回転される。そして、ロータ６のブッシュ１０の雌ねじ部１０ｂとシャフト４の雄ねじ部４ａとが螺合しているので、シャフト４がロータ６と供回りしようとする。この時、ガイド部材２０の回転規制突起部２０ａが中心穴１２ａの案内溝１２ｂに係合しているので、ロータ６からシャフト４に伝達された回転トルクは回転規制突起部２０ａを介して案内溝１２ｂに受けられ、シャフト４の回転が阻止される。これにより、ロータ６の回転力がシャフト４の軸心方向の移動力に変換される。その結果、回転規制突起部２０ａが案内溝１２ｂに案内されて案内溝１２ｂ内をその溝方向に移動し、シャフト４がモータ軸心Ａ方向に直線移動する。そして、外部コネクタ２５を介してコイル７に供給される電力の極性を変えることにより、シャフト４はモータ軸心Ａ方向の逆方向に移動することになる。
【００１７】
この操作部材２２の往復移動によりレバー４３が作動される。このレバー４３の作動力がリンク４４を介して変速制御弁４２に伝達され、変速制御弁４２が開閉されることになる。そして、この変速制御弁４２の開閉により、主プーリ３２へのオイルの給排が行われ、主プーリ３２に設けられたドラム（図示せず）が移動され、主プーリ３２のベルト溝幅が調整される。これにより、金属ベルト３３により連結されている主プーリ３２と副プーリ３４との直径比が変えられ、エンジン側シャフト３１とドライブシャフト３５との回転比が調整される。
このように、自動変速装置４０の制御部４１が、速度センサ３７、３８からのエンジン側シャフト３１およびドライブシャフト３５の回転速度の検出信号に基づいてコイル７への給電量を制御することにより、エンジン側シャフト３１とドライブシャフト３５との回転比を調整している。
【００１８】
このアクチュエータ１００においては、シャフト４の往復移動に起因してブッシュ１０の中心穴１０ａとシャフト４との間の空間の容積が変動する。そして、この空間の容積変動に追従して、トランスミッションケース内のオイルがカバー１６の貫通孔１６ａを介して該空間に出入りし、シャフト４の往復移動に起因して発生するアクチュエータ１００の内外の圧力差が緩和される。この時、オイル中のコンタミネーションが貫通孔１６ａを介して該空間内に侵入することが、フィルタ２３により阻止される。これにより、シャフト４の往復運動、即ち変速制御弁４２の開閉動作がスムーズに行われる。
【００１９】
この実施の形態１によれば、サマリウムコバルト磁石を磁石１１に用いているので、従来よく使用されていたフェライト磁石に比べて、コイル７の巻き数が同一の場合、同じトルクを発生させるための磁石１１の容積・重量を小さくできる。その結果、モータ本体３を小型・軽量化できるので、小型・軽量のアクチュエータ１００を実現でき、低コスト化が図られる。また、磁石１１のサイズを小さくできるので、低コスト化が図られる。さらに、ロータ６が小型・軽量化できるので、ロータ６の組み込み性が向上し、アクチュエータの組み立て性が向上される。
【００２０】
また、コイル７の巻き数が同一の場合、同じトルクを発生させるために必要なコイル７への通電電流も、フェライト磁石を用いる従来例に比べて、低減できるので、消費電流が小さくなる。その結果、コントロールユニットの消費電力を低減できるとともに、コイル７の自己発熱量が小さくなり、耐熱信頼性が向上される。さらに、自動変速装置内は動作中高温に保持されるが、コイル７の自己発熱量が小さいので、コイル７周りの部材の耐熱性に関する品質信頼性が高くなり、コイル７のショートや断線などの発生確率が低減される。
【００２１】
また、従来例では、シャフトをブッシュに圧入し、その後磁石をブッシュの外周に接着固定しているので、ブッシュから延出するシャフトが邪魔し、磁石の接着作業性の悪化をもたらしていた。また、シャフトの圧入による応力がブッシュに発生してしまい、ブッシュの耐久性を低下させる危険性があった。
しかし、この実施の形態１では、ロータ６とシャフト４とが別部品で構成されているので、磁石１１を単品のブッシュ１０の外周面に接着することになり、磁石の接着作業性が向上する。また、シャフト４がブッシュ１０に螺合により取り付けられているので、シャフト４をブッシュ１０に取り付ける際に、ブッシュ１０の耐久性を低下させるような応力がブッシュ１０に発生することもない。
【００２２】
また、シャフト４に固着されたガイド部材２０に回転規制突起部２０ａを形成し、案内溝１２ｂをハウジング１２の中心穴１２ａの内壁面に溝方向をモータ軸心Ａ方向に一致するように延設し、回転規制突起部２０ａを案内溝１２ｂに遊嵌させているので、雌ねじ部１０ｂと雄ねじ部４ａとの噛合部を介してシャフト４に伝達されたロータ６の回転力は回転規制突起部２０ａを介して案内溝１２ｂに受けられ、モータ軸心Ａ方向の移動力に変換される。このように、動力変換機構が簡易な構造で実現でき、低コスト化が図られる。
【００２３】
また、貫通孔１６ａがロータ６の内部と外装材２の外部とを連通するように外装材２のモータ軸心Ａ方向の一端に穿設されているので、シャフト４の往復運動に起因して発生するアクチュエータ１００の内外の圧力差が、貫通孔１６ａを介してのオイルの出入りにより緩和され、シャフト４の往復運動がスムーズに行われる。また、フィルタ２３が貫通孔１６ａを覆うように配設されているので、オイル中のコンタミネーションのモータ本体３内への侵入が阻止され、シャフト４の往復運動がスムーズに行われる。
【００２４】
また、貫通孔１６ａが外装材２のモータ軸心Ａ方向の一端に穿設され、フィルタ２３がモータ軸心Ａ方向の他端側から貫通孔１６ａを覆うように配設され、シャフト４を組み込んだロータ６がモータ軸心Ａ方向の他端側から外装材２内に固定されているステータ５内に挿入され、さらにハウジング１２がモータ軸心Ａ方向の他端側から外装材２に取り付けられているので、フィルタ２３、シャフト４、ロータ６およびハウジング１２の取り付け方向が一方向、即ちモータ軸心Ａ方向となり、アクチュエータの組み立て作業性が向上される。
また、フィルタ２３がブッシュ１０を回転自在に支持するベアリング１４とカバー１６との間に挟持されて取り付けられているので、接着などのフィルタ２３の固定手段が不要となり、低コスト化が図られる。さらに、バネ部材２４がハウジング１２のフランジ部１２ｄとブッシュ１０を回転自在に支持するベアリング１５との間に縮設されているので、バネ部材２４の付勢力がベアリング１５およびブッシュ１０を介してベアリング１４に作用し、フィルタ２３の固定力が長期的に安定して確保される。
【００２５】
また、操作部材２２が、シャフト４の他端側をハウジング１２の貫通穴１２ｃから延出するようにシャフト４をハウジング１２に組み込んだ状態で、射出成形により、シャフト４の他端部に一体に形成されているので、部品点数が削減され、アクチュエータの組み立て作業性が向上される。
【００２６】
ここで、アクチュエータ１００は、Ｔ／Ｍ（トランスミッション）内に設置され、例えば、−４０℃〜１５０℃の温度領域で使用される。希土類磁石は、フェライト磁石に比べ高磁束密度を有しており、モータ本体の小型・軽量化を実現できる。しかし、希土類磁石は高温時に不可逆的に減磁し、発生トルクが小さくなる傾向を有することから、自動変速装置に適用するアクチュエータの磁石としては、高温、例えば１３０℃〜１５０℃における減磁率が１５％以下の希土類磁石を用いることが望ましい。
また、磁石１１に用いられる希土類磁石がサマリウムコバルト磁石に限定されるものではないことはいうまでもないことである。
【００２７】
なお、上記実施の形態１では、ロータ６の回転力をモータ軸心Ａ方向の移動力として変換し、シャフト４をモータ軸心Ａ方向に移動させてシャフト４の他端部に取り付けられた操作部材２２を動作させる構造のアクチュエータについで説明しているが、シャフトをロータに固着し、シャフトの回転力をモータ軸心Ａ方向の移動力に変換し、中間部材をモータ軸心Ａ方向に移動させて中間部材の他端部に取り付けられた操作部材を動作させる構造のアクチュエータに適用してもよい。この構造のアクチュエータにおいても、磁石１１に希土類磁石を用いることにより、モータ本体の小型・軽量化が図られる。
【００２８】
実施の形態２．
この実施の形態２では、希土類磁石であるネオジウムボンド磁石を磁石１１に用いている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
このネオジウムボンド磁石は、樹脂をバインダとして粉末成形したもので、例えば射出成形により製造される。そこで、このネオジウムボンド磁石は、サマリウムコバルト磁石などの焼結磁石に比べて、割れにくく、かつ、高い寸法精度が得られる。
従って、この実施の形態２では、ネオジウムボンド磁石を磁石１１に用いているので、磁石の接着工程や組み立て工程における磁石１１の割れに起因する歩留まりの低下も抑制され、より低コスト化が図られる。
【００２９】
なお、上記各実施の形態では、磁石１１をブッシュ１０の外周面に接着してロータ６を作製するものとして説明しているが、ロータ６の構成はこれに限定されるものではなく、例えば磁石１１を樹脂でインサート成型してブッシュと磁石とが一体成形されたロータ構成としてもよい。
また、上記各実施の形態では、樹脂製のガイド部材２０とシャフト４とを別部品に作製し、ガイド部材２０をシャフト４に固着するものとして説明しているが、シャフトの製造過程で、シャフトの一部を径方向に突出させて、回転規制突起部をシャフトと一体に形成するようにしてもよい。
また、上記各実施の形態では、ガイド部材２０に突設された回転規制突起部２０ａと中心穴１２ａの内壁面にモータ軸心Ａ方向に延設された案内溝１２ｂとから動力変換機構を構成するものとしているが、ガイド部材２０に凹部を形成し、この凹部に遊嵌する案内突起を中心穴１２ａの内壁面にモータ軸心Ａ方向に延設して、動力変換機構を構成してもよい。
また、上記各実施の形態では、ステータ５と外部コネクタ２５とを樹脂モールドして外装材と一体に構成するものとしているが、ステータ５と外部コネクタ２５と外装材とを一体化する構成はこれに限定されるものではなく、例えばステータ５と外部コネクタ２５とを樹脂製もしくは金属製の筐体（外装材）に組み込んで一体化してもよく、ステータ５と外部コネクタ２５とを一体化したものを樹脂製もしくは金属製の筐体（外装材）に組み込んで一体化してもよい。そして、金属製の筐体を用いれば、ステータでの発熱を効率的に放熱する効果が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、貫通孔がブッシュの内部と外装材の外部とを連通するように外装材のモータ軸心方向の他端に穿設され、かつ、フィルタがモータ軸心方向の一端側から貫通孔を覆うように配設されているので、フィルタ、ロータ、シャフトおよびハウジングの組み付け方向がモータ軸心方向に一致し、組み立て性が向上され、安価な自動変速装置の変速制御弁操作用アクチュエータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る変速制御弁操作用アクチュエータを示す平面図である。
【図２】  図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】  図１の変速制御弁操作用アクチュエータの要部を示す断面図である。
【図４】  この発明によるアクチュエータを用いた自動変速装置の動作を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  ステッピングモータ、２  外装材、３  モータ本体、４  シャフト、４ａ雄ねじ部、５  ステータ、６  ロータ、１０  ブッシュ、１０ｂ  雌ねじ部、１１  磁石、１２  ハウジング、１２ｂ  案内溝、２０ａ  回転規制突起部、２２  操作部材、４０  自動変速装置、４２  変速制御弁、１００  アクチュエータ、Ａ  モータ軸心。
【図１】
0003723796.tif 000002
【図２】
0003723796.tif 000003
【図３】
0003723796.tif 000004
【図４】
0003723796.tif 000005