(57)【要約】      （修正有）【課題】磁力の弱いマグネットを使用した場合でも、出力軸の回転角検出における検出精度の低下を抑制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を有するモータと、モータシャフトの軸方向一方側の部分に連結される減速機構と、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部４０と、出力部４０の回転を検出する回転検出装置と、を備え、出力部４０は、軸方向に延び、モータシャフトの軸方向一方側に配置され、回転検出装置は、出力部４０に固定され出力部の周方向に延びるマグネット６３と、マグネット６３と軸方向または径方向に対向する回転センサ６２と、を有し、マグネット６３は、周方向に配置される複数の磁極を有し、マグネット６３の少なくとも１つの磁極が、出力部４０の回転方向の角度基準位置Ｐ０に対して所定角度位置に配置される、電動アクチュエータ。【選択図】図３
2019118195.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と、
前記モータシャフトの軸方向一方側の部分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部と、
前記出力部の回転を検出する回転検出装置と、
を備え、
前記出力部は、軸方向に延び、前記モータシャフトの軸方向一方側に配置され、
前記回転検出装置は、
前記出力部に固定され前記出力部の周方向に延びるマグネットと、
前記マグネットと軸方向または径方向に対向する回転センサと、
を有し、
前記マグネットは、周方向に配置される複数の磁極を有し、
前記マグネットの少なくとも１つの磁極が、前記出力部の回転方向の角度基準位置に対して所定角度位置に配置される、電動アクチュエータ。
【請求項２】
前記マグネットと前記出力部とを位置決めする位置決め部を有する、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
【請求項３】
前記位置決め部は、前記マグネットの表面に設けられる凹部と、前記出力部に設けられ前記凹部に挿入される凸部とを含む、請求項２に記載の電動アクチュエータ。
【請求項４】
前記凹部は、前記マグネットの周方向において相対的に磁束密度が低い領域に位置する、請求項３に記載の電動アクチュエータ。
【請求項５】
前記マグネットは、前記出力部の周方向において、一対の磁極のみを有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動アクチュエータ。
【請求項６】
前記マグネットは、単一部材からなるリングマグネットである、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。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電動アクチュエータと、
前記電動アクチュエータの出力部に連結される制御シャフトと、
前記制御シャフトの姿勢に応じて、制御対象に対して異なる制御動作を実行する作動部と、
を有する回転制御機構であって、
前記電動アクチュエータは、前記出力部を一回転内の複数の角度位置で停止させることにより、前記制御シャフトの姿勢を切り替え可能であり、
前記出力部が停止される複数の角度位置において、前記回転センサは、前記マグネットの磁極に対して７０°以下の範囲に配置される、
回転制御機構。
【請求項８】
前記出力部が停止される複数の角度位置において、前記回転センサは、前記マグネットの磁極に対して３５°以下の範囲に配置される、請求項７に記載の回転制御機構。
【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、回転制御機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータと減速機構とを備えるアクチュエータが知られている。例えば、特許文献１のアクチュエータは、モータの回転軸の回転位置を検出する回転位置検出器を備える。特許文献２記載の電動アクチュエータは、減速機構に連結された出力部材の回転角度を検出するポテンショメータを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１２２１５号公報
【特許文献２】特開２０１５−０２３７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動アクチュエータにおいて、低速で回転する出力軸の回転角検出に磁気検出方式のセンサを採用する場合、出力軸に取り付けられるマグネットとして小型のマグネットを用いると、発生磁界が弱いために回転角センサの検出精度が低下することがあった。
【０００５】
本発明の一態様は、磁力の弱いマグネットを使用した場合でも、出力軸の回転角検出における検出精度の低下を抑制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１つの態様によれば、軸方向に延びるモータシャフトを有するモータと、前記モータシャフトの軸方向一方側の部分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部と、前記出力部の回転を検出する回転検出装置と、を備え、前記出力部は、軸方向に延び、前記モータシャフトの軸方向一方側に配置され、前記回転検出装置は、前記出力部に固定され前記出力部の周方向に延びるマグネットと、前記マグネットと軸方向または径方向に対向する回転センサと、を有し、前記マグネットは、周方向に配置される複数の磁極を有し、前記マグネットの少なくとも１つの磁極が、前記出力部の回転方向の角度基準位置に対して所定角度位置に配置される、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、磁力の弱いマグネットを使用した場合でも、出力軸の回転角検出における検出精度の低下を抑制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、本実施形態の電動アクチュエータを示す縦断面図である。
【図２】図２は、電動アクチュエータの内部構造を出力軸側から見た斜視図である。
【図３】図３は、角度検出装置の作用説明図である。
【図４】図４は、トランスファー装置を備える四輪駆動車の構成図である。
【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。
図１および図２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、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配線部材９１と、第２配線部材９２と、第１ベアリング５１と、第２ベアリング５４と、第３ベアリング５５と、第４ベアリング５６と、を備える。モータ２０は、ロータ２２と、ステータ２３と、制御基板７０と、バスバー８０と、回転検出部７５と、を備える。ロータ２２は、第１中心軸（中心軸）Ｊ１に沿って延びるモータシャフト２１を有する。つまりモータ２０は、モータシャフト２１を有する。減速機構３０は、モータシャフト２１に連結される。出力部４０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シャフト部４１を有する。出力シャフト部４１は、第１中心軸Ｊ１の軸方向に延びる。出力シャフト部４１は、モータシャフト２１が配置される軸方向の位置とは異なる軸方向の位置に配置される。本実施形態の例では、第１中心軸Ｊ１の軸方向が、上下方向である。
【００１０】
本実施形態では、第１中心軸Ｊ１に平行な方向を単に「軸方向」と呼ぶ。軸方向のうち、モータシャフト２１から出力シャフト部４１へ向かう方向を軸方向一方側と呼び、出力シャフト部４１からモータシャフト２１へ向かう方向を軸方向他方側と呼ぶ。軸方向一方側は、第１中心軸Ｊ１に沿ってモータ２０から減速機構３０および出力部４０へ向かう方向である。軸方向他方側は、第１中心軸Ｊ１に沿って出力部４０および減速機構３０からモータ２０へ向かう方向である。本実施形態の例では、軸方向一方側が下側であり、図１の下側である。軸方向他方側は上側であり、図１の上側である。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】
第１中心軸Ｊ１を中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。径方向のうち、第１中心軸Ｊ１に接近する方向を径方向内側と呼び、第１中心軸Ｊ１から離れる方向を径方向外側と呼ぶ。第１中心軸Ｊ１を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【００１２】
ケース１１は、モータ２０、減速機構３０、出力部４０および回転検出装置６０を収容する。ケース１１は、モータケース１２と、減速機構ケース１３と、を有する。モータケース１２および減速機構ケース１３は、樹脂製である。つまり、ケース１１は樹脂製である。モータケース１２は、軸方向一方側に開口する第１開口部１２ｉを有する。減速機構ケース１３は、軸方向他方側に開口する第２開口部１３ｊを有する。ケース１１は、モータケース１２と減速機構ケース１３とが、各々の開口部を軸方向に対向させた状態で固定される構成を有する。つまり、モータケース１２と減速機構ケース１３とは、第１開口部１２ｉと第２開口部１３ｊとが軸方向に対向した状態で互いに固定される。モータケース１２と減速機構ケース１３とが互いに固定された状態において、第１開口部１２ｉの内部と第２開口部１３ｊの内部とは、互いに通じる。
【００１３】
モータケース１２には、モータ２０、第１配線部材９１および第３ベアリング５５が収容される。モータケース１２は、周壁部１２ａと、蓋体１２ｇと、仕切り壁部１２ｄと、ベアリング保持部１２ｅと、コネクタ部１２ｃと、第１配線保持部１４と、を有する。
【００１４】
周壁部１２ａは、第１中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる筒状である。周壁部１２ａは、円筒状である。周壁部１２ａは、軸方向一方側の端部が開口する。周壁部１２ａは、軸方向他方側の端部が開口する。周壁部１２ａの軸方向一方面および軸方向他方面は、それぞれ開口する。つまり周壁部１２ａは、軸方向の両側に開口する。周壁部１２ａは、第１中心軸Ｊ１に沿って第１中心軸Ｊ１の周囲を覆う。
【００１５】
周壁部１２ａには、ステータ２３が収容される。周壁部１２ａは、ステータ２３の径方向外側を囲む。周壁部１２ａの内部は、後述する仕切り壁部１２ｄにより軸方向一方側の部分と軸方向他方側の部分とに仕切られる。周壁部１２ａの内部のうち、仕切り壁部１２ｄよりも軸方向一方側の部分は、ステータ収容部である。周壁部１２ａの内部のうち、仕切り壁部１２ｄよりも軸方向他方側の部分は、制御基板収容部１２ｆである。本実施形態の例では、制御基板収容部１２ｆの内径が、ステータ収容部の内径よりも大きい。
【００１６】
蓋体１２ｇは、板状である。蓋体１２ｇは、周壁部１２ａの軸方向他方側に開口する開口部を塞ぐ。蓋体１２ｇは、制御基板収容部１２ｆの軸方向他方側の開口を塞ぐ。周壁部１２ａに対して蓋体１２ｇは、ネジ１６を用いて取り外し可能に装着される。
【００１７】
仕切り壁部１２ｄは、周壁部１２ａの内周面から径方向内側に広がる円環板状である。仕切り壁部１２ｄは、ステータ２３を軸方向他方側から覆う。仕切り壁部１２ｄは、ロータ２２およびステータ２３と、制御基板７０と、の間に位置する。仕切り壁部１２ｄは、軸方向に沿うロータ２２およびステータ２３と、制御基板７０と、の間に配置される。仕切り壁部１２ｄには、仕切り壁部１２ｄを軸方向に貫通する貫通孔が設けられる。貫通孔には、例えばコイル線等が通される。コイル線は、後述するステータ２３のコイルから延び、貫通孔内を通って、制御基板７０に電気的に接続される。
【００１８】
ベアリング保持部１２ｅは、筒状である。ベアリング保持部１２ｅは、第１中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる。ベアリング保持部１２ｅは、仕切り壁部１２ｄの径方向内縁部に設けられる。ベアリング保持部１２ｅの内周面には、第３ベアリング５５が固定される。ベアリング保持部１２ｅは、第３ベアリング５５を保持する。
【００１９】
コネクタ部１２ｃは、周壁部１２ａの外周面から径方向外側に突出する。コネクタ部１２ｃは、径方向に延びる筒状である。コネクタ部１２ｃは、径方向外側に開口する。本実施形態の例では、コネクタ部１２ｃが、長円筒状である。コネクタ部１２ｃの開口部の形状は、周方向の長さが軸方向の長さよりも長い長円形である。コネクタ部１２ｃは、仕切り壁部１２ｄと径方向に重なる位置に配置される。コネクタ部１２ｃは、制御基板７０からモータケース１２の外側へ延びるバスバー８０を保持する。コネクタ部１２ｃは、ケース１１外の電気的配線との接続が行われる部分である。コネクタ部１２ｃには、外部電源（図示省略）が接続される。
【００２０】
第１配線保持部１４は、周壁部１２ａから径方向外側に突出する。第１配線保持部１４は、軸方向に延びる。第１配線保持部１４は、軸方向一方側に開口する。第１配線保持部１４の軸方向他方側の端部の軸方向位置は、仕切り壁部１２ｄの軸方向位置と同じである。第１配線保持部１４の周方向位置は、コネクタ部１２ｃの周方向位置と異なる。
【００２１】
減速機構ケース１３には、減速機構３０、出力部４０、回転検出装置６０、第２配線部材９２、第１ベアリング５１、第２ベアリング５４および第４ベアリング５６が収容される。減速機構ケース１３は、底壁部１３ａと、支持筒部１３ｄと、取付け壁部１３ｈと、突出筒部１３ｃと、カバー筒部１３ｂと、第２配線保持部１５と、を有する。
【００２２】
底壁部１３ａは、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。底壁部１３ａは、減速機構３０を軸方向一方側から覆う。底壁部１３ａの軸方向他方側を向く面は、減速機構３０と軸方向に対向する。底壁部１３ａは、ケース１１の内面のうち、減速機構３０の軸方向一方側に位置する部分である。底壁部１３ａには、支持筒部１３ｄが設けられる。支持筒部１３ｄは、底壁部１３ａの軸方向他方側を向く面から軸方向他方側に突出する筒状である。支持筒部１３ｄは、円筒状である。支持筒部１３ｄは、底壁部１３ａの径方向内縁部から軸方向他方側へ延びる。支持筒部１３ｄは、軸方向他方側に開口する。支持筒部１３ｄの軸方向他方側を向く端面１３ｉは、第１中心軸Ｊ１に垂直に広がる平面状である。端面１３ｉは、円環状の平面である。端面１３ｉの軸方向位置は、後述するカバー筒部１３ｂの軸方向他方端の軸方向位置よりも、軸方向一方側に配置される。
【００２３】
取付け壁部１３ｈは、底壁部１３ａの軸方向他方側を向く面から軸方向他方側に突出する。取付け壁部１３ｈは、支持筒部１３ｄの外周面から径方向外側に延びる。取付け壁部１３ｈは、支持筒部１３ｄから後述する第２配線保持部１５内へ向けて延びる。取付け壁部１３ｈの径方向内縁部は、支持筒部１３ｄの外周面に接続する。取付け壁部１３ｈの径方向外縁部は、第２配線保持部１５内に配置される。取付け壁部１３ｈの径方向外縁部の径方向位置は、後述するカバー筒部１３ｂの内周面の径方向位置よりも、径方向外側に配置される。取付け壁部１３ｈの軸方向他方側を向く面は、支持筒部１３ｄの端面１３ｉよりも軸方向一方側に位置する。図示しないが、底壁部１３ａの軸方向他方側を向く面において取付け壁部１３ｈは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態の例では、取付け壁部１３ｈが２個で一組とされ、一組の取付け壁部１３ｈ同士が、一定の間隔をあけて互いに平行に延びる。取付け壁部１３ｈは、支持筒部１３ｄから径方向外側に延びる例えば２本のリブである。取付け壁部１３ｈは、後述する第１回転センサ６２を周方向に挟んで固定する。
【００２４】
突出筒部１３ｃは、底壁部１３ａの径方向内縁部から軸方向一方側に突出する筒状である。突出筒部１３ｃ内には、出力シャフト部４１が配置される。カバー筒部１３ｂは、底壁部１３ａの径方向外縁部から軸方向他方側に突出する筒状である。カバー筒部１３ｂは、円筒状である。カバー筒部１３ｂは、軸方向他方側に開口する。カバー筒部１３ｂは、第１中心軸Ｊ１に沿って第１中心軸Ｊ１の周囲を覆う。カバー筒部１３ｂの軸方向他方側の端部は、周壁部１２ａの軸方向一方側の端部に接触して固定される。
【００２５】
第２配線保持部１５は、カバー筒部１３ｂから径方向外側に突出する。第２配線保持部１５は、軸方向他方側に開口する箱状である。第２配線保持部１５の内部は、カバー筒部１３ｂの内部と通じる。第２配線保持部１５の軸方向一方側の端部の軸方向位置は、底壁部１３ａの軸方向位置と同じである。
第２配線保持部１５は、第１配線保持部１４と軸方向に対向する。第２配線保持部１５の内部は、第１配線保持部１４の内部と通じる。
【００２６】
ロータ２２は、モータシャフト２１と、ロータコア２２ａと、ロータマグネット２２ｂと、バランスウェイト２４と、を有する。モータシャフト２１は、第１ベアリング５１および第３ベアリング５５によって、第１中心軸Ｊ１回りに回転可能に支持される。第１ベアリング５１は、モータシャフト２１の軸方向一方側の端部に嵌め合わされる。第３ベアリング５５は、モータシャフト２１の軸方向他方側の部分に嵌め合わされる。モータシャフト２１と減速機構３０とは、第４ベアリング５６を介して、第２中心軸Ｊ２回りに相互に回転可能に連結される。第４ベアリング５６は、軸方向に沿う第１ベアリング５１と第３ベアリング５５との間に配置されて、モータシャフト２１に嵌め合わされる。第１ベアリング５１、第３ベアリング５５および第４ベアリング５６は、例えば、ボール軸受である。モータシャフト２１の軸方向他方側の端部は、ベアリング保持部１２ｅ内から軸方向他方側に突出する。モータシャフト２１の軸方向他方側の端部は、仕切り壁部１２ｄよりも軸方向他方側に突出する。
【００２７】
モータシャフト２１は、ロータコア固定軸部２１ａと、偏芯軸部２１ｂと、ウェイト取付軸部２１ｃと、大径部２１ｄと、を有する。ロータコア固定軸部２１ａは、第１中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる。ロータコア固定軸部２１ａの外周面には、ロータコアが固定される。ロータコア固定軸部２１ａにおいてロータコア２２ａよりも軸方向他方側に位置する部分には、第３ベアリング５５が嵌め合わされる。
【００２８】
偏芯軸部２１ｂは、ロータコア固定軸部２１ａよりも軸方向一方側に位置する。偏芯軸部２１ｂは、第１中心軸Ｊ１に対して偏芯する。偏芯軸部２１ｂは、第１中心軸Ｊ１に対して偏芯した第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。よって偏芯軸部２１ｂは、軸方向に延びる。偏芯軸部２１ｂには、第４ベアリング５６の内径側が嵌め合わされる。偏芯軸部２１ｂは、第４ベアリング５６を介して、減速機構３０の後述する外歯ギア３１を回転可能に支持する。
【００２９】
ウェイト取付軸部２１ｃは、軸方向に沿うロータコア固定軸部２１ａと偏芯軸部２１ｂとの間に配置される。ウェイト取付軸部２１ｃは、偏芯軸部２１ｂの軸方向他方側に位置する。ウェイト取付軸部２１ｃは、偏芯軸部２１ｂよりも大きい径を有する。ウェイト取付軸部２１ｃは、第４ベアリング５６の軸方向他方側に隣接して配置されて、ウェイト取付軸部２１ｃの軸方向一方側端部は第４ベアリング５６の内輪と軸方向に対向する。
【００３０】
大径部２１ｄは、ウェイト取付軸部２１ｃの軸方向他方側に配置される。大径部２１ｄは、ウェイト取付軸部２１ｃの軸方向他方側に位置する。大径部２１ｄは、ロータコア固定軸部２１ａの軸方向一方側に配置される。大径部２１ｄは、ロータコア固定軸部２１ａの軸方向一方側に位置する。大径部２１ｄは、ウェイト取付軸部２１ｃよりも大きい径を有する。本実施形態の例では、大径部２１ｄが、モータシャフト２１において最も大径の部分である。
【００３１】
ロータコア２２ａは、筒状であり、ロータコア固定軸部２１ａの外周面に固定される。
ロータマグネット２２ｂは、ロータコア２２ａの外周面に固定される。バランスウェイト２４は、ウェイト取付軸部２１ｃに固定される。
【００３２】
ステータ２３は、ロータ２２と径方向に隙間をあけて対向する。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。図示しないが、ステータコアは、バックヨークと、ティースと、を有する。バックヨークは、周方向に延びる環状である。ティースは、バックヨークから径方向内側へ向けて延び、周方向に互いに間隔をあけて複数配置される。
【００３３】
制御基板７０は、板状である。制御基板７０の板面は軸方向を向き、軸方向に垂直に広がる。制御基板７０は、制御基板収容部１２ｆ内に収容される。制御基板７０は、仕切り壁部１２ｄの軸方向他方側に配置される。本実施形態の例では、制御基板７０が、仕切り壁部１２ｄから軸方向他方側に離れて配置される。制御基板７０は、ステータ２３と電気的に接続される。制御基板７０には、ステータ２３のコイルのコイル線が接続される。制御基板７０には、例えば、インバータ回路が搭載される。
【００３４】
バスバー８０は、コネクタ部１２ｃに保持される。バスバー８０は、コネクタ部１２ｃに埋め込まれる。バスバー８０の両端部のうち、第１端部は、制御基板７０に固定される。バスバー８０の両端部のうち、第２端部は、コネクタ部１２ｃの径方向外側の開口部内に配置されて、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を通して、外部電源からステータ２３のコイルに電源が供給される。
【００３５】
回転検出部７５は、ロータ２２の回転を検出する。回転検出部７５は、制御基板収容部１２ｆ内に配置される。回転検出部７５は、仕切り壁部１２ｄと制御基板７０との間のスペースに配置される。回転検出部７５は、取付部材７３と、第２マグネット７４と、第２回転センサ７１と、を有する。
【００３６】
取付部材７３は、例えば、非磁性体製である。なお取付部材７３は、磁性体製であってもよい。取付部材７３は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。取付部材７３の内周面は、モータシャフト２１の外周面における軸方向他方側の端部に固定される。取付部材７３は、第３ベアリング５５およびベアリング保持部１２ｅの軸方向他方側に配置される。取付部材７３の径方向外縁部は、径方向外縁部の径方向内側に位置する部分よりも軸方向一方側に位置する。
【００３７】
第２マグネット７４は、周方向に延びる環状である。第２マグネット７４は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。第２マグネット７４の板面は軸方向を向き、軸方向に垂直に広がる。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マグネット７４は、取付部材７３に取り付けられる。第２マグネット７４は、取付部材７３の径方向外縁部において軸方向他方側を向く面に固定される。第２マグネット７４は、例えば接着剤等により、取付部材７３に固定される。第２マグネット７４の軸方向他方側および径方向外側は、マグネットカバーによって覆われる。取付部材７３および第２マグネット７４は、モータシャフト２１とともに第１中心軸Ｊ１回りに回転する。
【００３８】
第２回転センサ７１は、第２マグネット７４に隙間をあけて対向する。第２回転センサ７１は、第２マグネット７４と軸方向に対向する。第２回転センサ７１は、第２マグネット７４の軸方向他方側に位置する。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。第２回転センサ７１は、周方向に互いに等間隔をあけて複数設けられる。第２回転センサ７１は、例えば、周方向に互いに１２０度間隔をあけて３個設けられる。
【００３９】
減速機構３０は、モータシャフト２１の軸方向一方側の部分に連結される。減速機構３０は、モータシャフト２１の軸方向一方側の部分の径方向外側に配置される。減速機構３０は、径方向から見て偏芯軸部２１ｂに重なる位置に配置される。減速機構３０は、軸方向に沿う底壁部１３ａとステータ２３との間に配置される。
【００４０】
減速機構３０は、外歯ギア３１と、内歯ギア３３と、環状板部４０ｃと、を有する。外歯ギア３１は、第２中心軸Ｊ２を中心とする略円環板状である。外歯ギア３１の板面は軸方向を向き、軸方向に垂直に広がる。外歯ギア３１の外周面には、歯車部が設けられる。外歯ギア３１は、偏芯軸部２１ｂに第４ベアリング５６を介して接続する。つまり減速機構３０は、第４ベアリング５６を介してモータシャフト２１に連結される。第４ベアリング５６は、外歯ギア３１内に嵌め合わされる。第４ベアリング５６は、モータシャフト２１と外歯ギア３１とを、第２中心軸Ｊ２回りに相互に回転可能に連結する。
【００４１】
外歯ギア３１は、複数のピン３２を有する。ピン３２は、外歯ギア３１の軸方向一方側を向く面から軸方向一方側に突出する円柱状である。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等間隔に配置される。本実施形態の例では、ピン３２が８個設けられる。
【００４２】
内歯ギア３３は、外歯ギア３１の径方向外側を囲んで減速機構ケース１３に固定される。内歯ギア３３は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。内歯ギア３３は、カバー筒部１３ｂの内周面の窪み部１３ｎ内に配置されて、カバー筒部１３ｂに固定される。窪み部１３ｎは、カバー筒部１３ｂの内周面における軸方向他方側の端部に位置し、軸方向他方側および径方向内側に開口する。
【００４３】
内歯ギア３３は、外歯ギア３１と噛み合う。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。内歯ギア３３の歯車部は、周方向の一部（図２および図３の各左側部分）において外歯ギア３１の歯車部と噛み合う。内歯ギア３３の歯車部の歯数と、外歯ギア３１の歯車部の歯数とは、互いに異なる。内歯ギア３３の歯車部の歯数は、外歯ギア３１の歯車部の歯数よりも多い。
【００４４】
環状板部４０ｃは、出力部４０の一部である。環状板部４０ｃは、減速機構３０と出力部４０とを連結する連結部である。環状板部４０ｃは、外歯ギア３１の軸方向一方側に配置される。環状板部４０ｃは、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。環状板部４０ｃのうち径方向外側の部分は、径方向内側の部分よりも軸方向他方側に位置する。環状板部４０ｃの径方向外側の部分は、環状板部４０ｃの径方向内側の部分よりも軸方向の厚さが厚い。環状板部４０ｃは、環状板部４０ｃを軸方向に貫通する複数の孔４０ｄを有する。孔４０ｄは、環状板部４０ｃの径方向外側の部分に配置される。
【００４５】
図１および図２に示すように、複数の孔４０ｄは、第１中心軸Ｊ１を中心とする周方向に沿って等間隔に配置される。本実施形態の例では、孔４０ｄが８個設けられる。孔４０ｄの数は、ピン３２の数と同じである。孔４０ｄは、円孔状である。孔４０ｄの内径は、ピン３２の外径よりも大きい。複数の孔４０ｄには、複数のピン３２がそれぞれ挿入される。ピン３２の外周面は、孔４０ｄの内周面と内接する。つまりピン３２の外周面と、孔４０ｄの内周面とは、周面の一部において接触する。孔４０ｄの内周面は、ピン３２を介して、外歯ギア３１を揺動可能に支持する。
【００４６】
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。図１に示すように、出力部４０は、筒状壁部４０ｂと、環状板部４０ｃと、出力シャフト部４１と、を有する。筒状壁部４０ｂは、第１中心軸Ｊ１を中心として軸方向に延びる筒状である。筒状壁部４０ｂは、環状板部４０ｃの径方向内縁部から軸方向一方側に延びる円筒状である。筒状壁部４０ｂは、軸方向他方側に開口する有底の円筒状である。筒状壁部４０ｂの内周面における軸方向一方側の端部には、第１ベアリング５１が嵌め合わされる。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とを相互に回転可能に連結する。第１ベアリング５１は、モータシャフト２１と出力部４０とを、第１中心軸Ｊ１回りに相対的に回転可能に連結する。筒状壁部４０ｂの内部には、モータシャフト２１の軸方向一方側の端部が位置する。モータシャフト２１の軸方向一方側を向く端面は、筒状壁部４０ｂの底部の軸方向他方側を向く面に、隙間をあけて対向する。
【００４７】
筒状壁部４０ｂは、支持筒部１３ｄ内に配置される。筒状壁部４０ｂと支持筒部１３ｄとの間には、第２ベアリング５４が配置される。支持筒部１３ｄには、第２ベアリング５４が嵌合される。つまり支持筒部１３ｄ内に、第２ベアリング５４が嵌め合わされる。第２ベアリング５４内には、筒状壁部４０ｂが嵌め合わされる。第２ベアリング５４は、筒状壁部４０ｂの外周面と、支持筒部１３ｄの内周面との間に挟まれる。第２ベアリング５４は、ケース１１に対して出力部４０を回転可能に支持する。
【００４８】
第２ベアリング５４は、ベアリング筒部５４ａと、ベアリングフランジ部５４ｂと、を有する。ベアリング筒部５４ａ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。ベアリング筒部５４ａは、筒状壁部４０ｂと支持筒部１３ｄとの間に径方向から挟まれる。
【００４９】
ベアリングフランジ部５４ｂは、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環板状である。ベアリングフランジ部５４ｂは、ベアリング筒部５４ａの軸方向他方側の端部から径方向外側に広がる。ベアリングフランジ部５４ｂの板面は軸方向を向き、軸方向に垂直に広がる。ベアリングフランジ部５４ｂは、支持筒部１３ｄの軸方向他方側を向く端面１３ｉと、環状板部４０ｃとの間に軸方向から挟まれる。
【００５０】
出力シャフト部４１は、軸方向に延び、モータシャフト２１の軸方向一方側に配置される。出力シャフト部４１は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円柱状である。出力シャフト部４１は、筒状壁部４０ｂの底部から軸方向一方側に延びる。出力シャフト部４１は、突出筒部１３ｃ内に挿入される。出力シャフト部４１の軸方向一方側の部分は、突出筒部１３ｃよりも軸方向一方側に突出する。出力シャフト部４１の軸方向一方側の部分には、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。本実施形態において出力部４０は、単一の部材である。
【００５１】
モータシャフト２１が第１中心軸Ｊ１回りに回転させられると、偏芯軸部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。偏芯軸部２１ｂの公転は、第４ベアリング５６を介して外歯ギア３１に伝達され、外歯ギア３１は、内歯ギア３３内で第１中心軸Ｊ１回りに公転する。外歯ギア３１は、孔４０ｄ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。このとき、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。外歯ギア３１の歯数と内歯ギア３３の歯数とは互いに異なり、かつ、内歯ギア３３は、減速機構ケース１３に固定されて回転しない。このため、外歯ギア３１が、内歯ギア３３に対して第２中心軸Ｊ２回りに自転する。
【００５２】
外歯ギア３１が自転する向きは、モータシャフト２１が回転する向きと反対方向となる。外歯ギア３１の第２中心軸Ｊ２回りの回転（自転）は、孔４０ｄとピン３２とを介して、環状板部４０ｃに伝達される。これにより、環状板部４０ｃが第１中心軸Ｊ１回りに回転し、出力部４０が第１中心軸Ｊ１回りに回転する。このように、モータシャフト２１の回転が、減速機構３０を介して出力シャフト部４１に伝達される。
【００５３】
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が、Ｒ＝−（Ｎ２−Ｎ１）／Ｎ２で表される。減速比Ｒを表す式の右辺の先頭の負符号は、モータシャフト２１の回転方向に対して、減速される出力部４０の回転方向が逆向きになることを示す。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を大きくできる。これにより、出力部４０の回転トルクを大きくできる。
【００５４】
回転検出装置６０は、出力部４０の回転を検出する。図１および図２に示すように、回転検出装置６０は、第１マグネット６３と、第１回転センサ６２と、を有する。回転検出装置６０は、図１に示すように、支持筒部１３ｄの径方向外側において、底壁部１３ａと環状板部４０ｃとの間に配置される。これにより、電動アクチュエータ１０の軸方向の長さを抑えることができる。
【００５５】
第１マグネット６３は、周方向に延びる環状である。第１マグネット６３は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円筒状である。第１マグネット６３は、周方向に配置される複数の磁極を有する。本実施形態の場合、第１マグネット６３は、軸方向一方側の面に、周方向に沿って配置される１つのＮ極と１つのＳ極とを有する。第１マグネット６３は、周方向片面２極のリングマグネットである。第１マグネット６３は、単一部材からなるリングマグネットである。すなわち、第１マグネット６３として、比較的安価なマグネットを用いることができる。
【００５６】
第１マグネット６３は、出力部４０に固定される。第１マグネット６３は、環状板部４０ｃの軸方向一方側を向く面に固定される。第１マグネット６３は、環状板部４０ｃとともに第１中心軸Ｊ１回りに回転する。
【００５７】
第１回転センサ６２は、第１マグネット６３と隙間をあけて対向する。第１回転センサ６２は、第１マグネット６３と軸方向に対向する。第１回転センサ６２は、第１マグネット６３の軸方向一方側に位置する。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。第１回転センサ６２の位置における磁界は、第１マグネット６３が出力部４０とともに回転することにより変化する。この磁界の変化を、第１回転センサ６２が検出することにより、出力部４０の回転を検出可能である。第１回転センサ６２は、ケース１１に対する出力部４０の周方向の回転角度位置を検出可能である。第１回転センサ６２は、例えば、回転角度位置検出センサまたは回転角センサ等と言い換えてもよい。
【００５８】
第１回転センサ６２は、径方向から見て、支持筒部１３ｄと重なる位置に配置される。第１回転センサ６２は、支持筒部１３ｄの径方向外側に対向する位置に配置される。第１回転センサ６２は、底壁部１３ａの軸方向他方側に位置する。第１回転センサ６２は、底壁部１３ａと第１マグネット６３との間に配置される。第１回転センサ６２は、取付け壁部１３ｈに取り付けられる。第１回転センサ６２は、取付け壁部１３ｈに保持される。取付け壁部１３ｈに第１回転センサ６２が取り付けられることで、第１回転センサ６２の検出が安定する。第１回転センサ６２は、図２に示すように、３個のセンサ端子を有する。設けられる。３個のセンサ端子は、電源用のセンサ端子と、信号伝達用のセンサ端子と、接地用のセンサ端子である。３個のセンサ端子は、第２配線部材９２および第１配線部材９１を介して制御基板７０に接続される。
【００５９】
本実施形態では、第１マグネット６３の少なくとも１つの磁極の位置が、出力部４０の回転方向の角度基準位置に対して所定角度位置に配置される。すなわち、第１マグネット６３と、出力部４０とが、位置決めされた状態で固定される。本実施形態では、第１マグネット６３のＮ極およびＳ極の位置が、出力部４０の角度基準位置に対して位置決めされた状態で固定される。
【００６０】
第１マグネット６３は、内周面から径方向外側へ凹む凹部６３ａを有する。出力部４０は、環状板部４０ｃの軸方向一方側を向く面から軸方向一方側へ突出する凸部４０ｅを有する。凸部４０ｅが凹部６３ａに挿入されることで、第１マグネット６３と出力部４０とが周方向に位置決めされる。したがって、電動アクチュエータ１０は、凹部６３ａと凸部４０ｅからなる位置決め部３４を有する。位置決め部３４を有することにより、第１マグネット６３を容易に所定位置に配置できる。これにより、電動アクチュエータ１０の組み立て作業が容易になる。
【００６１】
第１マグネット６３の凹部６３ａは、第１マグネット６３の周方向において、相対的に磁束密度が低い領域に位置する。本実施形態では、凹部６３ａは、第１マグネット６３のＮ極の位置から９０°ずれた角度位置の内周部に配置される。第１マグネット６３のＮ極とＳ極は、中心軸Ｊ１を介して互いに径方向の反対側に位置するから、Ｎ極から９０°ずれた位置は、第１マグネット６３において、磁束密度が最も低い部分である。
【００６２】
凹部６３ａが設けられる位置では、第１マグネット６３の体積が小さくなるため、磁束密度が低下する。そこで、凹部６３ａを、第１マグネット６３のうちの磁束密度が低い部分に配置することで、Ｎ極、Ｓ極周辺の磁束密度を低下させることなく、第１マグネット６３と出力部４０との位置決めが可能である。この構成により、磁力の弱い小型のマグネットを用いる場合でも、角度検出の不具合を生じにくい回転検出装置６０とすることができる。
【００６３】
図３は、第１マグネット６３と出力部４０とを、軸方向一方側から見た平面図である。図３では、第１マグネット６３の径方向外側に、第１マグネット６３によって生じる磁界の磁束密度分布ＭＦが表示されている。なお、磁束密度分布ＭＦは、第１マグネット６３の軸方向一方側を向く面における軸方向の磁束密度分布である。
【００６４】
図３に示すように、出力部４０は、出力シャフト部４１の外周面に、角度基準位置Ｐ０を有する。本実施形態の場合、角度基準位置Ｐ０は、出力シャフト部４１におけるスプライン刃抜け部４１ａの周方向の中心位置である。角度基準位置Ｐ０は、電動アクチュエータ１０が接続される外部機器に対して出力シャフト部４１の角度位置を示す標識である。したがって、角度基準位置Ｐ０は、出力シャフト部４１に表示された線や図形の位置であってもよい。
【００６５】
第１マグネット６３は、第１マグネット６３のＮ極が出力部４０の角度基準位置Ｐ０に対して、図３に示す角度γだけずれた位置に配置される。角度γは、電動アクチュエータ１０が使用される際に、出力部４０が停止される角度位置の配置に応じて設定される。以下に、本実施形態の電動アクチュエータ１０を、四輪駆動車のトランスファー装置の回転制御機構に用いる場合を例示して説明する。
【００６６】
図４は、トランスファー装置を備える四輪駆動車の構成図である。
図４に示す四輪駆動車は、エンジン１と、トランスミッション２と、トランスファー装置３と、を備える。トランスファー装置３は、フロントプロペラシャフト４Ｆを介してフロントデファレンシャル５Ｆと接続される。フロントデファレンシャル５Ｆはアスクルシャフトを介して２つの前輪６に連結される。トランスファー装置３は、リアプロペラシャフト４Ｒを介してリアデファレンシャル５Ｒと接続される。リアデファレンシャル５Ｒは、アスクルシャフトを介して２つの後輪７に連結される。
【００６７】
トランスファー装置３は、二駆四駆切換機構として機能する回転制御機構１００を備える。回転制御機構１００は、電動アクチュエータ１０と、電動アクチュエータ１０の出力部４０の出力シャフト部４１に連結される制御シャフト１０１と、制御シャフト１０１に連結される作動部１０２とを有する。作動部１０２は、制御シャフト１０１の姿勢に応じて、制御対象であるトランスファー装置３に対して二駆四駆切り換え動作を実行する。
【００６８】
トランスファー装置３は、第１駆動モード〜第３駆動モードの３種類の駆動モードを切り換え可能である。第１駆動モードは、高速変速段の二輪駆動とする「２Ｈモード」である。第２駆動モードは、高速変速段の四輪駆動とする「４Ｈモード」である。第３駆動モードは、低速変速段の四輪駆動とする「４Ｌモード」である。
【００６９】
回転制御機構１００は、電動アクチュエータ１０により制御シャフト１０１を回転駆動し、制御シャフト１０１を１回転内の所定角度位置に停止させることにより駆動モードの切り換えを実行する。制御シャフト１０１は、トランスファー装置３を２Ｈモードに切り換える「２Ｈポジション」、４Ｈモードに切り換える「４Ｈポジション」、４Ｌモードに切り換える「４Ｌポジション」の３箇所のポジション間で回転駆動される。作動部１０２は、制御シャフト１０１の角度位置が、切り換える駆動モードに対応する角度位置に一致したときに、トランスファー装置３に対して駆動モードを切り換える制御を実行する。
【００７０】
図３には、制御シャフト１０１が２Ｈポジション、４Ｈポジション、４Ｌポジションに配置されるときに、第１回転センサ６２に対向する第１マグネット６３の部位が示されている。回転制御機構１００において、電動アクチュエータ１０は、第１マグネット６３の２Ｈポジション、４Ｈポジション、４Ｌポジションに対応する角度位置を、第１回転センサ６２と対向する位置に一致させるように出力部４０を回転させる。
【００７１】
本実施形態では、制御シャフト１０１が２Ｈポジション、４Ｈポジション、４Ｌポジションに停止されたときに、第１回転センサ６２と対向する第１マグネット６３の部位が、Ｎ極またはＳ極から７０°以内の角度位置に配置されるように、第１マグネット６３における２Ｈポジション、４Ｈポジション、４Ｌポジションの検出位置が設定される。
【００７２】
制御シャフト１０１の２Ｈポジション、４Ｈポジション、４Ｌポジションのそれぞれにおいて、ケース１１に対する角度基準位置Ｐ０の相対位置が一意に決まる。例えば図３には、制御シャフト１０１が２Ｈポジションに配置される状態が示されている。この２Ｈポジションにおいて、角度基準位置Ｐ０は、ケース１１に固定されている第１回転センサ６２に対して角度βだけずれた位置に配置される。
【００７３】
このときに、第１回転センサ６２と第１マグネット６３のＮ極との角度αが、７０°以下の範囲となるように、第１マグネット６３が出力部４０に対して位置決めされる。４Ｈポジションおよび４Ｌポジションについても、２Ｈポジションと同様に、出力部４０が所定の停止位置にあるときに、第１回転センサ６２とに対して第１マグネット６３のＮ極またはＳ極が７０°以下の範囲となるように、第１マグネット６３の位置が設定される。
【００７４】
図３に示す例では、制御シャフト１０１を２Ｈポジションに配置するときに、第１マグネット６３のＮ極から１５°〜２５°離れた部位が、第１回転センサ６２に対向する。制御シャフト１０１を４Ｈポジションに配置するときには、第１マグネット６３のＳ極から２０°〜３０°離れた部位が、第１回転センサ６２に対向する。制御シャフト１０１を４Ｌポジションに配置するときには、第１マグネット６３のＮ極から０°〜１５°離れた部位が、第１回転センサ６２に対向する。
【００７５】
すなわち、２Ｈポジションと４Ｌポジションとの間隔が１５°程度で比較的近く、４Ｈポジションは４Ｌポジションのほぼ反対側に位置するので、２Ｈポジションと４Ｌポジションにおける第１回転センサ６２との対向部位をＮ極の近くに配置し、４Ｈポジションにおける第１回転センサ６２との対向部位をＳ極の近くに配置している。
【００７６】
このような構成とすることにより、回転制御機構１００の動作時に、第１回転センサ６２と対向する第１マグネット６３の部位を、第１マグネット６３において磁束密度が高い部位とすることができる。すなわち、第１マグネット６３のうち、磁束密度が低い部位を角度検出に用いないため、磁束密度が高い部位において、第１回転センサ６２による磁界検出が可能な磁界強度を有していればよい。これにより、第１マグネット６３として、磁力の弱い小型のマグネットを用いた場合でも、制御シャフト１０１の各ポジションに対応する出力部４０の角度位置を精度よく検出できる。
【００７７】
また本実施形態のように、制御シャフト１０１が２Ｈポジション、４Ｈポジション、４Ｌポジションに停止されたときに、第１回転センサ６２と対向する第１マグネット６３の部位が、Ｎ極またはＳ極から３５°以内の角度位置に配置される構成とすれば、第１マグネット６３のうち、より磁束密度が高い部位を用いて角度検出を行える。これにより、出力部４０の角度位置検出精度の向上、あるいは第１マグネット６３の小型化が図れる。
【００７８】
第１配線部材９１および第２配線部材９２は、制御基板７０と第１回転センサ６２とを電気的に接続する。第１配線部材９１および第２配線部材９２は、３本の配線をそれぞれ有する。第１配線部材９１は、モータケース１２に保持される。第１配線部材９１は、第１配線保持部１４を通る。第１配線部材９１の少なくとも一部は、第１配線保持部１４に埋め込まれる。第１配線部材９１は、制御基板７０と第２配線部材９２とに電気的に接続される。第２配線部材９２は、減速機構ケース１３に保持される。第２配線部材９２は、第２配線保持部１５を通る。第２配線部材９２の少なくとも一部は、第２配線保持部１５に埋め込まれる。第２配線部材９２は、第１回転センサ６２と第１配線部材９１とに電気的に接続される。モータケース１２と減速機構ケース１３とが組み立てられることで、第１配線部材９１と第２配線部材９２とは、互いに電気的に接続される。
【００７９】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。
例えば本実施形態では、第１マグネット６３として周方向片面２極のリングマグネットを用いる場合について説明したが、第１マグネット６３としては、複数のＮ極と複数のＳ極が周方向に交互に配置される片面多極のリングマグネットを用いてもよい。また、第１マグネット６３は、円環状に限られず、例えば円弧状のマグネットであってもよい。本実施形態の場合、制御シャフト１０１の停止位置に対応する第１マグネット６３の部位（図３に示す２Ｈ、４Ｈ、４Ｌ）は、１８０°以下の角度範囲に配置される。そのため、１８０°以上の周方向長さを有する円弧状マグネットであれば、第１マグネット６３として使用可能である。
【００８０】
本実施形態では、第１マグネット６３と出力部４０とを位置決めする位置決め部３４が、凹部６３ａと凸部４０ｅとの嵌合構造である場合について説明したが、位置決め部３４として、第１マグネット６３に設けられる凸部と、出力部４０に設けられる凹部とが嵌合される構造としてもよい。また、第１マグネット６３および出力部４０の表面に、それぞれの基準位置を示す線や図形などの標識を表示し、第１マグネット６３の標識と出力部４０の標識とを位置合わせする構造としてもよい。
【００８１】
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例およびなお書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００８２】
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、３４…位置決め部、４０…出力部、４０ｅ…凸部、６０…回転検出装置、６３ａ…凹部、１００…回転制御機構、１０１…制御シャフト、１０２…作動部、Ｐ０…角度基準位置、α，β，γ…角度
【図１】
2019118195.tif 000003
【図２】
2019118195.tif 000004
【図３】
2019118195.tif 000005
【図４】
2019118195.tif 000006