(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ（３１）と、
前記ステータの内側で回転可能なロータ（４１）と、
前記ロータと一体に回転可能なモータ軸（４４）と、
前記モータ軸の回転を減速する減速機構（５０）と、
前記減速機構により減速された回転を外部へ出力可能な出力部材（６０）と、
前記モータ軸の一端部を回転可能に支持している第１ケース（２１）と、
前記モータ軸の他端部を回転可能に支持し、前記ステータ、前記ロータおよび前記減速機構を収容する収容空間を前記第１ケースとの間に区画形成している第２ケース（２２）と、
前記モータ軸または当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材を、前記第１ケース若しくは当該第１ケースに固定された部材、または、前記第２ケース若しくは当該第２ケースに固定された部材（６３）に当接させる付勢力を発生している付勢手段（８９）と、
軸方向へ往復移動可能であり、軸方向の一方へ移動するとき前記モータ軸を軸方向へ押圧可能な可動子（８６）と、
通電されると前記可動子を軸方向の他方へ移動させる磁力を発生させるソレノイドコイル（７１）と、
を備え、
前記付勢手段は、前記ソレノイドコイルの非通電時には前記可動子を介して前記モータ軸を軸方向の一方へ付勢する一方で、前記ソレノイドコイルの通電時には前記モータ軸の付勢が解除させられることを特徴とする回転式アクチュエータ（１０）。
【請求項２】
前記付勢手段は弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項１または２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、例えば車両のシフトバイワイヤシステムの駆動部などに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に開示された回転式アクチュエータは、モータと、モータの回転を減速する減速機構と、減速された回転を外部へ出力する出力部材と、モータおよび減速機構を収容しているケースとを備えている。
ケースは、モータの一端部を支持する有底筒状の第１ケースと、モータの他端部を支持する有底筒状の第２ケースとから構成されている。第１ケースと第２ケースとは、収容物に対して軸方向の両側から組み合わされて固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１では、モータのロータおよびモータ軸は、モータ軸に取り付けられた軸受、減速機構を構成するプラネタリギヤ、および、出力部材とともに一体に軸方向へ移動可能である。そして、それらロータ等の軸方向移動体と第１ケースおよび第２ケースとの間には、公差等の影響で必ずスラストガタが存在する。そのため、モータが非通電状態であるときに外部から加えられる振動等によって上記軸方向移動体が軸方向へ振られることに起因して、収容部品にストレスが作用し、当該収容部品が摩耗または破損するおそれがある。
【０００５】
これに対して、軸方向移動体とケースとの間にシムプレートを入れてスラストガタを少なくする対策が考えられる。しかしながら、この対策によってもスラストガタを完全に無くすことはできず、依然として収容部品の摩耗および破損が生じる可能性がある。
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、ケース内の収容部品の摩耗および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】
本発明による回転式アクチュエータは付勢手段、可動子およびソレノイドコイルを備えている。付勢手段は、モータ軸または当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材を、第１ケース若しくは当該第１ケースに固定された部材、または、第２ケース若しくは当該第２ケースに固定された部材に当接させる付勢力を発生している。可動子は、軸方向へ往復移動可能であり、軸方向の一方へ移動するときモータ軸を軸方向へ押圧可能である。ソレノイドコイルは、通電されると前記可動子を軸方向の他方へ移動させる磁力を発生させる。付勢手段は、ソレノイドコイルの非通電時には可動子を介してモータ軸を軸方向の一方へ付勢する一方で、ソレノイドコイルの通電時にはモータ軸の付勢が解除させられる。
【０００７】
このように構成することで、モータ軸および当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材からなる軸方向移動体と、第１ケースおよび第２ケースとの間のスラストガタを無くし、モータが非通電状態であるときに外部から加えられる振動等によって軸方向移動体が軸方向へ振られることを避けることができる。そのため、軸方向移動体が軸方向へ振られることに起因して収容部品にストレスが作用することを抑制可能である。したがって、本発明によれば、収容部品の摩耗および破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による回転式アクチュエータの断面図である。
【図２】図１の回転式アクチュエータのＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のソレノイドの拡大図であって、ソレノイドコイルの非通電状態を示す図である。
【図４】図１のソレノイドの拡大図であって、ソレノイドコイルの通電状態を示す図である。
【図５】図１の回転式アクチュエータの模式図であって、ソレノイドコイルの非通電状態を示す図である。
【図６】図１の回転式アクチュエータの模式図であって、ソレノイドコイルの通電状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
［一実施形態］
本発明の一実施形態による回転式アクチュエータを図１に示す。回転式アクチュエータ１０は、例えば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。
【００１０】
（全体構成）
先ず、回転式アクチュエータ１０の全体構成について図１、図２を参照して説明する。
回転式アクチュエータ１０は、ケース２０と、モータ３０と、減速機構５０と、出力部材６０とを備えている。
【００１１】
ケース２０は、カップ状の第１ケース２１および第２ケース２２から構成されている。第１ケース２１と第２ケース２２とは、収容物に対して軸方向の両側から組み合わされてボルト２４により固定されている。第１ケース２１にはカップ状の金属プレート２３が埋め込まれている。
【００１２】
モータ３０は、スイッチトリラクタンスモータであり、ステータ３１、ロータ４１およびモータ軸４４を備えている。
ステータ３１は、ステータコア３２および複数のコイル３７を有している。ステータコア３２は、筒状のバックヨーク３３と、バックヨーク３３から径方向内側に突き出し、コイル３７が巻回されている複数のティース３４とを形成している。バックヨーク３３は、一端部３５が金属プレート２３の内側に圧入されており、他端部３６が第２ケース２２に嵌合している。本実施形態では、ステータコア３２は、複数の金属板が軸方向へ積層されることによって作られている。
【００１３】
ロータ４１は、ステータ３１の内側で回転可能に設けられており、筒状のボス４２と、ボス４２から放射状に突き出す複数の突極４３とを有している。本実施形態では、ロータ４１は、複数の金属板が軸方向へ積層されることによって作られている。
【００１４】
モータ軸４４は、ロータ４１の内側に圧入されており、ロータ４１と一体に回転可能である。モータ軸４４の一端部４５は、軸受４８を介して第１ケース２１により回転可能に支持されており、また、モータ軸４４の他端部４６は、軸受４９を介して出力部材６０により回転可能に支持されている。モータ軸４４は、一端部４５と他端部４６との間に、それら一端部４５および他端部４６に対して偏心する偏心部４７を形成している。
【００１５】
減速機構５０は、遊星歯車装置の一種であり、リングギヤ５１およびプラネタリギヤ５２を有している。リングギヤ５１は、一端部４５および他端部４６の軸心ＡＸ１と同軸上に設けられ、第２ケース２２に固定されている。プラネタリギヤ５２は、偏心部４７の軸心である偏心軸心ＡＸ２と同軸上に設けられ、リングギヤ５１に内接するように噛み合っており、軸受５４を介して偏心部４７により遊星運動可能に支持されている。遊星運動とは、偏心軸心ＡＸ２まわりに自転しつつ軸心ＡＸ１まわりに公転する運動のことである。遊星運動時のプラネタリギヤ５２の自転速度は、モータ軸４４の回転速度に対して変速させられる。プラネタリギヤ５２は、軸方向へ突き出す回転伝達用の突起５３を形成している。
【００１６】
出力部材６０は、軸心ＡＸ１と同軸上に設けられ、軸受６１を介して第２ケース２２により回転可能に支持されており、突起５３が挿入されている通孔６２を有する。プラネタリギヤ５２の自転は、突起５３と通孔６２の内壁との係合部を介して出力部材６０に伝達される。
【００１７】
以上のように構成された回転式アクチュエータ１０では、コイル３７が各相ごとに順番に通電されると回転磁界が発生し、この回転磁界により生じる磁気的吸引力または反発力を受けてロータ４１が回転する。ロータ４１と共にモータ軸４４が軸心ＡＸ１まわりに回転するとプラネタリギヤ５２が遊星運動し、モータ軸４４の回転に対して減速させられたプラネタリギヤ５２の自転が出力部材６０から外部へ出力される。
【００１８】
（特徴構成）
次に、回転式アクチュエータ１０の特徴構成について図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、回転式アクチュエータ１０は、第１ケース２１の外側であってモータ３０に対して減速機構５０とは反対側にソレノイド７０を備えている。以下では、ソレノイド７０に対するモータ３０側を「軸方向の一方」と記載し、モータ３０に対するソレノイド７０側を「軸方向の他方」と記載する。
【００１９】
図３に示すように、ソレノイド７０は、ソレノイドコイル７１、ボビン７２、固定子コア７３、ヨーク７４、ハウジング７９、可動子８６およびウェーブワッシャ８９を備えている。
ソレノイドコイル７１は、筒状のボビン７２に巻かれた導線からなる環状のコイルである。
固定子コア７３は、磁性材料からなる円板状部材であり、ソレノイドコイル７１に対して軸方向の他方側に設けられている。
【００２０】
ヨーク７４は、磁性材料からなる筒状部材であり、ソレノイドコイル７１の外側に設けられている外側筒部７５と、ソレノイドコイル７１に対して軸方向の一方側で外側筒部７５に接続している底部７６と、ソレノイドコイル７１の内側で底部７６から固定子コア７３側に突き出している内側筒部７７とを有する。外側筒部７５は固定子コア７３に接触している。内側筒部７７は、固定子コア７３との間に所定のギャップ７８を隔てて設けられている。
【００２１】
ハウジング７９は、ヨーク７４と固定子コア７３とをモールドしている本体部８１と、ソレノイドコイル７１を通電するための端子８２を固定しているコネクタ部８３と、ボルト８４により第１ケース２１に締結されている締結部８５とを有する。
【００２２】
可動子８６は、ヨーク７４の内側で軸方向へ往復移動可能であり、プランジャ８７および可動子コア８８を有する。プランジャ８７は、モータ軸４４に対して軸方向の他方側でモータ軸４４と同軸上に設けられており、軸方向の一方へ移動するときモータ軸４４を軸方向へ押圧可能である。可動子コア８８は、磁性材料からなる筒状部材であり、プランジャ８７の外側に固定されている。可動子コア８８は、ソレノイドコイル７１が通電されると、図４に示すようにヨーク７４の内側筒部７７と固定子コア７３との間を磁気的にバイパスするように軸方向の他方側に移動する。つまり、ソレノイドコイル７１は、通電されると可動子８６を軸方向の他方へ移動させる磁力を発生させる。
【００２３】
ウェーブワッシャ８９は、固定子コア７３と可動子コア８８との間に設けられている弾性部材であり、可動子８６を軸方向の一方へ付勢している。ウェーブワッシャ８９は、図３に示すようにソレノイドコイル７１の非通電時には可動子８６を介してモータ軸４４を軸方向の一方へ付勢する。このときの付勢力は、図５に示すように、ロータ４１、軸受４８、４９、５４、およびプラネタリギヤ５２と共にモータ軸４４と一体に軸方向へ移動可能な部材である出力部材６０を、第２ケース２２に固定された部材である軸受６１のフランジ部６３に当接可能なよう設定されている。
【００２４】
一方、図４、図６に示すようにソレノイドコイル７１の通電により可動子８６が軸方向の他方へ移動させられると、ウェーブワッシャ８９によるモータ軸４４の付勢は解除される。ソレノイド７０の通電により発生する磁力は、ウェーブワッシャ８９の付勢力に抗して可動子８６を軸方向の他方へ移動可能なよう設定されている。ウェーブワッシャ８９は、特許請求の範囲に記載の「付勢手段」に相当する。
【００２５】
（効果）
以上説明したように、本実施形態では、回転式アクチュエータ１０はウェーブワッシャ８９を備えている。ウェーブワッシャ８９は、モータ軸４４と一体に軸方向へ移動可能な出力部材６０を、第２ケース２２に固定された軸受６１のフランジ部６３に当接させる付勢力を発生している。
【００２６】
このように構成することで、モータ軸４４および当該モータ軸４４と一体に軸方向へ移動可能な部材（ロータ４１、軸受４８、４９、５４、プラネタリギヤ５２および出力部材６０）からなる軸方向移動体と、第１ケース２１および第２ケース２２との間のスラストガタを無くし、モータ３０が非通電状態であるときに外部から加えられる振動等によって軸方向移動体が軸方向へ振られることを避けることができる。そのため、軸方向移動体が軸方向へ振られることに起因してケース２１、２２内の収容部品にストレスが作用することを抑制可能である。したがって、本実施形態によれば、ケース２１、２２内の収容部品の摩耗および破損を抑制することができる。
【００２７】
また、本実施形態では、弾性部材であるウェーブワッシャ８９により軸方向移動体を付勢している。
そのため、電力を消費せずに軸方向移動体を軸方向の一方へ付勢することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、回転式アクチュエータ１０は、可動子８６およびソレノイドコイル７１を含むソレノイド７０を備えている。可動子８６は、軸方向へ往復移動可能であり、軸方向の一方へ移動するときモータ軸４４を軸方向へ押圧可能である。ソレノイドコイル７１は、可動子８６の外側に設けられ、通電されると可動子８６を軸方向の他方へ移動させる磁力を発生させる。そして、ウェーブワッシャ８９は、ソレノイドコイル７１の非通電時には可動子８６を介してモータ軸４４を軸方向の一方へ付勢する一方で、ソレノイドコイル７１の通電時にはモータ軸４４の付勢を解除させられる。
【００２９】
これにより、モータ３０を駆動するときはウェーブワッシャ８９によるモータ軸４４の付勢を解除することによって、出力部材６０のフランジ部６３への押し付けがモータ３０駆動時の回転抵抗となることを避けることができる。
【００３０】
また、本実施形態では、回転式アクチュエータ１０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る。
シフトバイワイヤシステムが作動するのは車両用変速機のシフトレンジを切り換えるときだけであり、モータ３０の駆動時間帯は非駆動時間帯と比べて圧倒的に少ない。そのため、ソレノイド７０の通電を必要とする時間帯をモータ３０の駆動時間帯と同じに設定することによって、ソレノイド７０の電力消費量を極力抑えることができる。
【００３１】
［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、付勢手段は、例えば皿ばね、コイルばね等の他のばねであってもよいし、ゴム等の他の弾性部材であってもよい。また、付勢手段は、弾性部材に限らず、電気的駆動部から構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータ作動時に付勢手段によるモータ軸の付勢を解除する手段は、ソレノイドに限らず、例えばモータ等の電気的駆動部、または、油圧シリンダ等の油圧式駆動部などの他の形式の駆動部であってもよい。
【００３２】
本発明の他の実施形態では、付勢手段の付勢力は、ソレノイドの可動子を介さず直接的にモータ軸に伝達されてもよい。また、付勢手段の付勢力は、軸方向へ直線的に移動する部材（可動子）を介してモータ軸に伝達されるのみならず、例えば梃子や回転体等を介してモータ軸に伝達されてもよい。
本発明の他の実施形態では、付勢手段は、モータ軸または当該モータ軸と一体に軸方向へ移動可能な部材を、第１ケース、第１ケースに固定された部材、または、第２ケースに当接させてもよい。
【００３３】
本発明の他の実施形態では、モータは、スイッチトリラクタンスモータに限らず、他の種類のシンクロナスモータ等であってもよい。
本発明の他の実施形態では、減速機構は、他の種類の遊星歯車装置であってもよいし、例えば平歯車減速機構などの他の形式のものであってもよい。
本発明の他の実施形態では、回転式アクチュエータは、車両のシフトバイワイヤシステム以外の装置に用いられてもよい。
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】
【００３４】
１０・・・回転式アクチュエータ
２１・・・第１ケース
２２・・・第２ケース
３１・・・ステータ
４１・・・ロータ
４４・・・モータ軸
５０・・・減速機構
６０・・・出力部材
８９・・・ウェーブワッシャ（付勢手段）
【図１】
0006327130.tif 000002
【図２】
0006327130.tif 000003
【図３】
0006327130.tif 000004
【図４】
0006327130.tif 000005
【図５】
0006327130.tif 000006
【図６】
0006327130.tif 000007