JP2005282601A - 回転式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 シフトレンジ切替装置に用いられる回転式アクチュエータには、大きな出力トルクと、小さな体格が要求されるが、出力トルクをアップすると大型化してしまう。
【解決手段】 ロータコア１４の内径部は、主にロータコア１４とロータ軸１３の結合を行う部分であり、電磁的には容量が余剰になっている。そこで、ロータコア１４の内径部に、減速機６の配置される側から軸方向に除肉した形状の凹部７７を設け、その凹部７７の内側にサンギヤ２６を支持するサンギヤ軸受３１の一部を配置する。このようにサンギヤ軸受３１を軸方向に延長することにより、サンギヤ２６の傾斜を防ぐことができる。サンギヤ２６の傾斜が防がれることにより、減速機６の伝達効率が向上するため、体格を大型化することなく、出力トルクを大きくできる。また、サンギヤ軸受３１の軸受負荷容量を大きくすることができるとともに、ロータコア１４の軽量化を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動機と減速機を組み合わせた回転式アクチュエータに関するものであり、特に電動機と減速機を軸方向に隣接して薄型化を図った回転式アクチュエータに関するものである。

回転式アクチュエータとして、電動機と減速機を軸方向に隣接して薄型化を図ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
回転式アクチュエータにおいて、出力トルクを向上させる場合には、次の手段が知られている。
（１）電動機を大型化する。
（２）電動機の巻線仕様を強化する（アンペアターンを大きくする）。
（３）電動機に永久磁石を搭載するものであれば、永久磁石の材質のグレードを高める。（４）電動機のコア（ステータコア、ロータコア）の材質のグレードを高める。
（５）減速機の減速比を大きくする。

しかし、上記（１）〜（５）には、次の不具合が生じてしまう。
（１’）電動機の大型化に伴い、回転式アクチュエータも大型化してしまう。
（２’）巻線仕様を強化することによって、消費電力が増加するとともに、電動機の大型化を招き、回転式アクチュエータも大型化してしまう。
（３’）、（４’）材質のグレートを高めることにより、電動機のコストが上昇し、回転式アクチュエータがコストアップしてしまう。
（５’）減速比を大きくすることにより、回転式アクチュエータの応答性が劣化するとともに、減速機が大型化して、回転式アクチュエータも大型化してしまう。

上記のように、回転式アクチュエータの出力トルクを向上させようとすると、なんらかのデメリットが生じてしまう。
一方、出力トルクを向上させる場合、回転式アクチュエータの内部における軸受の負荷が大きくなるため、軸受負荷容量を大きくする必要が生じるが、これも回転式アクチュエータの体格を大きくする要因になってしまう。
特に、シフトレンジ切替装置に用いられる回転式アクチュエータには、大きな出力トルクが要求される反面、車両への搭載スペースの制約から体格が小さいことが要求される。しかるに、上述したごとく、高出力と小型化の両立は困難であった。
特開２００４−６９０２１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの上昇を抑え、大型化を招くことなく高出力を図ることのできる回転式アクチュエータの提供にある。

［請求項１の手段］
ロータコアの内径部は、主にロータコアとロータ軸の結合を行う部分であり、電磁的には容量が余剰な状態になっている。このため、ロータコアとロータ軸の結合力を確保すれば、ロータコアの内径部において電磁的な容量の余剰分を除肉することができる。
そこで、請求項１の手段を採用する回転式アクチュエータのロータコアには、減速機が配置される側のロータコアの内径部を軸方向に除肉した形状の凹部（減速機が配置される側から軸方向に窪んだ凹部）が設けられ、その凹部の内側にサンギヤの内径部を支持する支持部分の一部を配置したものである。
これによって、サンギヤの支持部分の軸方向寸法を長くすることができ、サンギヤの傾斜（サンギヤ倒れ）を防ぐことができる。ここで、サンギヤが傾斜すると、ギヤの噛合精度が低下してギヤの伝達効率が低下し、出力トルクの低下を招いてしまう。しかるに、請求項１の手段を採用する回転式アクチュエータでは、サンギヤの傾斜を防ぐことができるため、ギヤの伝達効率が向上し、結果的に出力トルクが向上する。即ち、回転式アクチュエータの体格を大きくすることなく、回転式アクチュエータの出力トルクを向上させることができる。
ロータコアの内径部に除肉した形状の凹部を設け、サンギヤの支持部分を軸方向に長く設けることで、上記の効果（大型化を招くことなく高出力を図る）を得ることができる。即ち、電動機のコア（ステータコアとロータコア）、および電動機に永久磁石を搭載するものであれば、永久磁石の材質のグレードを高める必要が無いため、コストの上昇を抑えて上記の効果を得ることができる。
ロータコアを除肉する部分（凹部を設ける範囲）を電磁的な容量の余剰分とすることで、電動機特性に変化は生じず、電動機は出力特性の低下および消費電力の増加を招かない。
減速機の減速比を大きくすることがないため、回転式アクチュエータの応答性が劣化せず、また、回転式アクチュエータが大型化しない。
ロータコアの内径部に凹部を設けたことにより、ロータコアの軽量化を図ることができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する回転式アクチュエータの電動機は、リラクタンスモータである。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する回転式アクチュエータの減速機は、遊星歯車減速機である。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する回転式アクチュエータの減速機は、ロータ軸において偏心回転する偏心部の外周にサンギヤ軸受を介して揺動回転するサンギヤと、このサンギヤと噛合するリングギヤと、サンギヤの自転成分のみを出力軸へ伝達する伝達手段とを備える内接噛合遊星歯車減速機である。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する回転式アクチュエータのサンギヤ軸受は、転がり部材が軸方向に隣接するダブルベアリングであり、このダブルベアリングの一部が凹部の内側に配置されるものである。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する回転式アクチュエータは、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替装置を駆動するものである。

最良の形態の回転式アクチュエータは、ロータ軸の外周に固着されたロータコアを有するロータ、およびロータコアの外周に配置されたステータを備える電動機（例えば、リラクタンスモータ等）と、ロータ軸に配置されるサンギヤを有し、ロータ軸の回転を減速して出力する減速機（例えば、遊星歯車減速機、内接噛合遊星歯車減速機等）とを具備し、ロータコアの軸方向にサンギヤが隣接して配置される。
ロータコアの内径部には、減速機が配置される側から軸方向に窪んだ凹部が設けられており、サンギヤの内径部を支持する支持部分（例えば、サンギヤ軸受、ダブルベアリング等）の一部が凹部の内側（凹部の径方向の内側）に配置されるものである。

実施例１を図１〜図１４を参照して説明する。
この実施例１は、車両用自動変速機のシフトレンジ切替装置において切り替えのための動力を発生する回転式アクチュエータに本発明を適用したものであり、まずシフトレンジ切替装置を説明する。

（シフトレンジ切替装置の説明）
シフトレンジ切替装置は、回転式アクチュエータ１（図１参照）によって、車両用自動変速機２（図２参照）に搭載されたシフトレンジ切替機構３（パーキング切替機構４を含む：図３参照）を切り替えるものである。
回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替機構３を駆動するサーボ機構として用いられるものであり、同期型の電動機５と減速機６によって構成される。なお、図１の右側をフロント（あるいは前）、左側をリヤ（あるいは後）としてこの実施例１を説明する。

（電動機５の説明）
電動機５を図１、図４を参照して説明する。
この実施例１の電動機５は、永久磁石を用いないブラシレスのＳＲモータ（スイッチド・リラクタンス・モータ）であり、回転自在に支持されるロータ１１と、このロータ１１の回転中心と同軸上に配置されたステータ１２とで構成される。なお、本発明にかかる要部については後述する。

ロータ１１は、ロータ軸１３とロータコア１４で構成されるものであり、ロータ軸１３は前端と後端に配置された転がり軸受（フロント転がり軸受１５、リヤ転がり軸受１６）によって回転自在に支持される。
なお、フロント転がり軸受１５は、減速機６の出力軸１７の内周に嵌合固定されたものであり、減速機６の出力軸１７はフロントハウジング１８の内周に配置されたメタルベアリング１９によって回転自在に支持されている。つまり、ロータ軸１３の前端は、フロントハウジング１８に設けられたメタルベアリング１９→出力軸１７→フロント転がり軸受１５を介して回転自在に支持される。

ここで、メタルベアリング１９の軸方向の支持区間は、フロント転がり軸受１５の軸方向の支持区間にオーバーラップするように設けられている。このように設けることによって、減速機６の反力（具体的には、後述するサンギヤ２６とリングギヤ２７の噛合にかかる負荷の反力）に起因するロータ軸１３の傾斜を回避することができる。
一方、リヤ転がり軸受１６は、ロータ軸１３の後端の外周に圧入固定され、リヤハウジング２０によって支持されるものである。

ステータ１２は、ステータコア２１およびコイル２２（具体的には、コイル２２Ｕ、２２Ｕ’、２２Ｖ、２２Ｖ’、２２Ｗ、２２Ｗ’：図４参照）から構成される。
ステータコア２１は、薄板を多数積層して形成されたものであり、リヤハウジング２０に固定されている。このステータコア２１には、内側のロータコア１４に向けて３０度毎に突設されたステータティース２３（内向突極）が設けられており、各ステータティース２３のそれぞれには各ステータティース２３毎に起磁力を発生させる複数相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’、２２Ｖ、２２Ｖ’、２２Ｗ、２２Ｗ’が巻回されている。
ここで、コイル２２Ｕ、２２Ｕ’がＵ相であり、コイル２２Ｖ、２２Ｖ’がＶ相であり、コイル２２Ｗ、２２Ｗ’がＷ相である。
詳しくは、Ｕ相のコイル２２Ｕ、２２Ｕ’のうち、コイル２２Ｕとコイル２２Ｕ’は逆磁極となるものであり、Ｖ相のコイル２２Ｖ、２２Ｖ’のうち、コイル２２Ｖとコイル２２Ｖ’は逆磁極となるものであり、Ｗ相のコイル２２Ｗ、２２Ｗ’のうち、コイル２２Ｗとコイル２２Ｗ’は逆磁極となるものである。

ロータコア１４は、薄板を多数積層して形成されたものであり、ロータ軸１３に圧入固定されている。このロータコア１４には、外周のステータコア２１に向けて４５度毎に突設されたロータティース２４（外向突極）が設けられている。そして、図４の状態からＵ相→Ｗ相→Ｖ相の順番に通電を切り替えると、ロータティース２４を磁気吸引するステータティース２３が順次切り替わってロータ１１が時計回り方向に回転し、逆にＷ相→Ｕ相→Ｖ相の順番に通電を切り替えると、ロータティース２４を磁気吸引するステータティース２３が順次切り替わってロータ１１が反時計回り方向に回転するものであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の通電が一巡する毎にロータ１１が４５度回転する構成になっている。

（減速機６の説明）
減速機６を図１、図５〜図７を参照して説明する。
この実施例１に示す減速機６は、遊星歯車減速機の１種である内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）であり、ロータ軸１３に設けられた偏心部２５を介してロータ軸１３に対して偏心回転可能な状態で取り付けられたサンギヤ２６（インナーギヤ：外歯歯車）と、このサンギヤ２６が内接噛合するリングギヤ２７（アウターギヤ：内歯歯車）と、サンギヤ２６の自転成分のみを出力軸１７に伝達する伝達手段２８とを備える。

偏心部２５は、ロータ軸１３の回転中心に対して偏心回転してサンギヤ２６を揺動回転させる軸であり、偏心部２５の外周に配置されたサンギヤ軸受３１を介してサンギヤ２６を回転自在に支持するものである。
サンギヤ２６は、上述したように、サンギヤ軸受３１を介してロータ軸１３の偏心部２５に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部２５の回転によってリングギヤ２７に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
リングギヤ２７は、フロントハウジング１８に固定されるものである。

伝達手段２８は、出力軸１７と一体に回転するフランジ３３の同一円周上に形成された複数の内ピン穴３４と、サンギヤ２６に形成され、内ピン穴３４にそれぞれ遊嵌する複数の内ピン３５とによって構成される。
複数の内ピン３５は、サンギヤ２６のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴３４は、出力軸１７の後端に設けられたフランジ３３に設けられており、内ピン３５と内ピン穴３４の嵌まり合いによって、サンギヤ２６の自転運動が出力軸１７に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、ロータ軸１３が回転してサンギヤ２６が偏心回転することにより、サンギヤ２６がロータ軸１３に対して減速回転し、その減速回転が出力軸１７に伝えられる。なお、出力軸１７は、シフトレンジ切替機構３のコントロールロッド４５（後述する）に連結される。
なお、この実施例１とは異なり、複数の内ピン穴３４をサンギヤ２６に形成し、複数の内ピン３５をフランジ３３に設けて構成しても良い。

（シフトレンジ切替機構３の説明）
シフトレンジ切替機構３を図３を参照して説明する。
シフトレンジ切替機構３（パーキング切替機構４を含む）は、上述した減速機６の出力軸１７によって切り替え駆動されるものである。
自動変速機２における各シフトレンジ（例えば、Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）の切り替えは、油圧コントロールボックス４１に設けられたマニュアルスプール弁４２を適切な位置にスライド変位させることによって行われる。

一方、パーキング切替機構４のロックとアンロックの切り替えは、パークギヤ４３の凹部４３ａとパークポール４４の凸部４４ａの係脱によって行われる。なお、パークギヤ４３は、図示しないディファレンシャルギヤを介して図示しない自動変速機２の出力軸に連結されたものであり、パークギヤ４３の回転を規制することで車両の駆動輪がロックされて、パーキングのロック状態が達成される。

減速機６によって駆動されるコントロールロッド４５には、略扇形状を呈したディテントプレート４６が図示しないスプリングピン等を打ち込むことで取り付けられている。
ディテントプレート４６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数の凹部４６ａが設けられており、油圧コントロールボックス４１に固定された板バネ４７が凹部４６ａに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。

ディテントプレート４６には、マニュアルスプール弁４２を駆動するためのピン４８が取り付けられている。
ピン４８は、マニュアルスプール弁４２の端部に設けられた溝４９に係合しており、ディテントプレート４６がコントロールロッド４５によって回動操作されると、ピン４８が円弧駆動されて、ピン４８に係合するマニュアルスプール弁４２が油圧コントロールボックス４１の内部で直線運動を行う。

コントロールロッド４５を図３中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート４６を介してピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントロールボックス４１の内部に押し込み、油圧コントロールボックス４１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のレンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。
逆方向にコントロールロッド４５を回転させると、ピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントロールボックス４１から引き出し、油圧コントロールボックス４１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。

一方、ディテントプレート４６には、パークポール４４を駆動するためのパークロッド５１が取り付けられている。このパークロッド５１の先端には円錐部５２が設けられている。
この円錐部５２は、自動変速機２のハウジングの突出部５３とパークポール４４の間に介在されるものであり、コントロールロッド４５を図３中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート４６を介してパークロッド５１が図３中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部５２がパークポール４４を押し上げる。すると、パークポール４４が軸４４ｂを中心に図３中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａに係合し、パーキング切替機構４のロック状態が達成される。

逆方向へコントロールロッド４５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド５１が図３中矢印Ｂ方向とは反対方向に引き戻され、パークポール４４を押し上げる力が無くなる。パークポール４４は、図示しないねじりコイルバネにより、図３中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａから外れ、パークギヤ４３がフリーになり、パーキング切替機構４がアンロック状態になる。

（エンコーダ６０の説明）
エンコーダ６０を図１、図８〜図１３を参照して説明する。
上述した回転式アクチュエータ１には、そのハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）内に、ロータ１１の回転角度を検出するエンコーダ６０（回転角度検出手段）が搭載されている。このエンコーダ６０によってロータ１１の回転角度を検出することにより、電動機５を脱調させることなく高速運転することができる。

このエンコーダ６０は、インクリメンタル型であり、ロータ１１と一体に回転する磁石６１と、リヤハウジング２０内に配置される磁気検出用のホールＩＣ６２（具体的には、第１、第２回転角用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂと、インデックス用ホールＩＣ６２Ｚ）と、このホールＩＣ６２をリヤハウジング２０内において支持する基板６３とを備える。

磁石６１は、図８〜図１１に示されるように、略リング円板形状を呈し、ロータ軸１３と同芯上に配置されるものであり、ロータコア１４の軸方向の端面（後面）に接合される。なお、ロータコア１４から磁石６１に対して大きな磁力影響を与える場合は、その磁力の影響を弱めるために、非磁性体の膜部材（図示しない）を介して磁石６１をロータコア１４に接合する。
また、ロータコア１４から磁石６１に対する磁力の影響が小さい時は、磁石６１をロータコア１４に直接接合する。これによって部品点数を低減でき、コストを抑えることができる。

磁石６１は、着磁された磁性体である。具体的な一例として、磁石６１は、ネオジウムマグネット（希土類磁石の一例）であり、軸方向に所定の厚みを有している。この磁石６１は、自らの磁力によってロータコア１４に接合するものである。具体的な一例を示すと、ロータコア１４との接合面に接合用の着磁がなされ、そのロータコア１４側の面に着磁された磁力によってロータコア１４に接合するものである。もちろん、磁力で接合するのではなく、接着剤等によって接合したものであっても良い。

ロータコア１４の後面には、図１０に示されるように、磁石位置決め用の穴１４ａが複数設けられている。一方、磁石６１の接合面にも、複数の突起６１ａが設けられている。そして、磁石６１の突起６１ａをロータコア１４の穴１４ａに挿入して組付けを行うことにより、ロータコア１４の回転中心と同芯上に磁石６１が組付けられる。

この実施例１の磁石６１は、ロータコア１４に接合された後、図９に示されるように、ホールＩＣ６２と対向する面（後面）に回転角やインデックス検出用の着磁が施され、磁石６１の軸方向に磁力を発生するものである。
ホールＩＣ６２と対向する面（後面）における着磁について説明する。
図８に示されるように、磁石６１の後面外周側には、回転方向に回転角信号発生／停止用の多極着磁が施された回転角着磁部αが設けられており、その内周に隣接して、回転方向にインデックス信号発生／停止用のインデックス着磁部βと信号発生に関与しないインデックス非着磁部β’が設けられている。なお、磁石６１のホールＩＣ６２と対向する面（後面）に回転角やインデックス検出用の着磁を施した後に、磁石６１をロータコア１４に接合しても良い。

この実施例１の磁石６１は、図１１に示されるように、インデックス非着磁部β’とインデックス用ホールＩＣ６２Ｚの対向ギャップが大きくなるように、インデックス非着磁部β’がインデックス用ホールＩＣ６２Ｚとは異なった側（前側）に凹んで設けられている。
別の言い方をすれば、回転角着磁部αおよびインデックス着磁部βのみが凸状の島に設けられたものである。そして、この島の突出面のみに着磁が施されたものであり、着磁の施されないインデックス非着磁部β’は、インデックス非着磁部β’とインデックス用ホールＩＣ６２Ｚの対向ギャップが大きくなるように凹んで設けられている。

回転角着磁部αは、図８に示すように、回転方向に回転角信号（以下、Ａ相信号あるいはＢ相信号）発生のための多極着磁が施されたものであり、この実施例１では７．５度ピッチでＮ極とＳ極とが繰り返して着磁されたものである。即ち、回転角着磁部αは、４８極のＡ、Ｂ相センシング部を備えるものである。
インデックス着磁部βは、各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ相）のコイル２２の通電が一巡する周期（４５度間隔）でインデックス信号（以下、Ｚ相信号）を発生させるためのものであり、４５度間隔でＺ相信号発生用のＮ極が７．５度ピッチで着磁され、その回転方向の両脇にＳ極が着磁されたものである。なお、この実施例１におけるインデックス着磁部βのＮ極およびＳ極は、上述した回転角着磁部αのＮ極およびＳ極と回転角で一致するものであるが、一致しないように設けても良い。また、Ｚ相信号発生用のＳ極の着磁ピッチが７．５度ピッチの例を示すが、外周側の回転角着磁部αのＮ極の着磁ピッチと一部オーバーラップするように設けても良い。
インデックス非着磁部β’は、インデックス着磁部βとインデックス着磁部βの間（回転方向の間）にあって、Ｚ相信号を発生させない部分であり、着磁されていない部分である。

基板６３は、図１１に示すように、第１、第２回転角用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂを回転角着磁部αに対向した状態で支持するとともに、インデックス用ホールＩＣ６２Ｚをインデックス着磁部βおよびインデックス非着磁部β’に対向した状態で支持するものである。
なお、第１、第２回転角用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂは、相対角度が３．７５度（電気角で９０度）ズレて設けられており、結果的にＡ相信号とＢ相信号が相対角度で３．７５度（電気角で９０度）ズレるようになっている（図１３参照）。

基板６３は、リヤハウジング２０の内壁に支持されるものであり、図１２に示すように、非磁性体の金属板６４（例えば、アルミニウム、ステンレス等）と、この金属板６４の表面に被着して設けられた絶縁性の樹脂材料（例えば、ポリイミド等）よりなるフィルム基板６５とから構成される。なお、基板６３は、ガラス繊維入りエポキシ基板等を用いても良い。
フィルム基板６５には、金属板６４に触れない面に複数の回路パターン６５ａがプリント技術によって形成されている。基板６３の上には、ホールＩＣ６２（６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｚ）の他に、ノイズフィルタ用のコンデンサ６６等が実装されるものであり、各電気部品は各回路パターン６５ａと電気的に接続される。一方、各回路パターン６５ａの端は、リヤハウジング２０内に設けられたターミナル端子（図示しない）と電気的に接続される。なお、ターミナル端子は、外部接続用コネクタに接続されるものである。

第１、第２回転角用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂおよびインデックス用ホールＩＣ６２Ｚは、ホール素子とON-OFF信号発生ＩＣを一体化したものであり、通過する磁束量に応じた出力を発生するホール素子と、このホール素子に与えられるＮ極側の磁束密度が閾値（例えば、０．９〜５ｍＴ）を超えた際に回転角信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号）を発生（信号ON）し、Ｓ極側の磁束密度が閾値（例えば、−０．９〜−５ｍＴ）よりもＳ極側に大きくなると回転角信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号）を停止（信号OFF ）するものである。
なお、この実施例１ではホール素子とON-OFF信号発生回路を一体化したホールＩＣ（第１、第２回転角用ホールＩＣ６２Ａ、６２Ｂおよびインデックス用ホールＩＣ６２Ｚ）を例に示すが、ホール素子とON-OFF信号発生回路を別に配置しても良い。具体的には、ON-OFF信号発生回路をホール素子とは別に基板６３の上に組み込んでも良いし、制御回路（例えばＥＣＵ７０の内部）に組み込んでも良い。
また、この実施例１では、ホールＩＣ６２を用いた磁気検出型のエンコーダ６０を用いる例を示すが、ピックアップコイルを用いたエンコーダや、光の断続等による光学式エンコーダを用いても良い。

次に、図１３（Ａ）、（Ｂ）を用いてエンコーダ６０によるＡ相信号、Ｂ相信号、Ｚ相信号の出力波形について説明する。
Ａ相信号およびＢ相信号は、相対角度３．７５度（電気角で９０度）の位相差を持った出力信号であり、実施例１ではロータ１１が１５度回転する毎にＡ相信号とＢ相信号がそれぞれ１周期出力されるように構成されている。
Ｚ相信号は、ロータ１１が４５度回転する毎に１回ずつ出力されるモータ通電切替用のインデックス信号（この実施例１ではON信号）であり、このＺ相信号によって電動機５の通電相と、Ａ相、Ｂ相の相対位置関係を定義できる。

この実施例１で示したように、エンコーダ６０が回転式アクチュエータ１の内部に搭載されるため、エンコーダ６０を搭載した回転式アクチュエータ１を小型化できる。また、この実施例１では、ロータコア１４の後側に磁石６１およびホールＩＣ６２を配置する構造であるため、エンコーダ６０を内蔵した回転式アクチュエータ１の径方向寸法の大径化を阻止でき、車両搭載性を向上できる。

（ＥＣＵ７０の説明）
ＥＣＵ７０を図２を参照して説明する。
ＥＣＵ７０は、乗員によって操作されるレンジ操作手段（図示しない）、エンコーダ６０によって検出されるロータ１１の回転角度等に基づいて電動機５の回転を制御し、減速機６を介して駆動されるシフトレンジ切替機構３を切替制御するものである。

ここで、図２中に示す符号７１は車載バッテリ、符号７２はシフトレンジおよび回転式アクチュエータ１の状態を示す表示装置類（通常運転時の視覚表示手段、警告灯、警告ブザー等）、符号７３は電動機５の給電回路、符号７４は車速センサ、符号７５はレンジ位置検出センサ、ブレーキスイッチ、その他の車両状態を検出するセンサ類を示す。
図１４に、電動機５の給電回路７３を示す。
この実施例１のコイル２２Ｕ、２２Ｖ、２２Ｗおよびコイル２２Ｕ’、２２Ｖ’、２２Ｗ’は、それぞれスター結線されたものであり、それぞれ極性の異なる相毎に給電を行うスイッチング素子７６に接続され、ＥＣＵ７０によって個別に通電状態が切替可能に設けられている。

〔実施例１の特徴〕
回転式アクチュエータ１には、コストの上昇および大型化を招くことなく、出力トルクの増大を図る要求がある。
ロータコア１４の内径部は、主にロータコア１４とロータ軸１３の結合を行う部分であり、電磁的には従来より容量が余剰な状態になっている。ロータコア１４とロータ軸１３の結合力を確保すれば、ロータコア１４の内径部において電磁的な容量の余剰分を除肉することができる。
そこで、実施例１では、ロータコア１４の内径部に、減速機６が配置されるフロント側からリヤ側に向けて軸方向に除肉した形状の凹部７７を設け、その凹部７７の内側（除肉部分の内部）にサンギヤ２６を支持する支持部分（この実施例では、サンギヤ軸受３１）の一部（リヤ側）を配置した。ロータコア１４を凹部７７によって径方向へ除肉する範囲（量）は、ロータコア１４の内径部において電磁的な容量の余剰分の範囲内とされるものである。また、ロータコア１４を凹部７７によって軸方向へ除肉する範囲（量）は、ロータコア１４とロータ軸１３の結合力が所定の値（結合に必要な値）以上を確保し得る範囲内とされるものである。

ロータコア１４は、上述したように、薄板を多数積層して形成したものであり、この実施例１のロータコア１４は、内径がロータ軸１３を圧入する寸法の積層薄板群と、内径がサンギヤ２６のサンギヤ軸受３１を保持している部位の外径寸法とロータ軸１３の偏心部２５の偏心量の２倍の値を足し合わせた寸法より大きい積層薄板群とからなるものである。そして、内径が大きい多数の積層薄板の内側に凹部７７（軸方向に除肉した形状）が形成されるものである。
ここで、従来では、ロータコア１４とサンギヤ２６の対向距離を短くする軸方向の制約から、サンギヤ軸受３１はシングルベアリングが用いられていた。
しかるに、ロータコア１４の内側の減速機６側に凹部７７を設けることで、その凹部７７の内部にサンギヤ軸受３１の一部を延長して配置することができる。これによって、サンギヤ軸受３１を、サンギヤ２６の内径部から凹部７７の内側まで軸方向に延長して設けることができる。この実施例１では、サンギヤ軸受３１の径寸法を増加させることなく、且つサンギヤ軸受３１の軸方向寸法を長くするために、転がり部材（この実施例ではボール）が軸方向に隣接するダブルベアリングを用いており、このダブルベアリングのリヤ側の一部が凹部７７の内側に配置される構造になっている。

このように、ロータコア１４の内径部に凹部７７を設けることで、サンギヤ２６の支持部分（サンギヤ軸受３１）の軸方向寸法を従来に比較して長くすることができるため、サンギヤ２６の傾斜（サンギヤ倒れ）を防ぐことができる。
ここで、サンギヤ２６に高負荷が加わるなどしてサンギヤ２６が傾斜すると、サンギヤ２６とリングギヤ２７の噛合精度が低下して減速機６（内接噛合遊星歯車減速機）におけるトルクの伝達効率が低下して、回転式アクチュエータ１の出力トルクの低下を招いてしまう。
しかるに、この実施例１の回転式アクチュエータ１では、上述したように、サンギヤ２６の支持部分（サンギヤ軸受３１）をロータコア１４の内側まで延長配置するため、サンギヤ２６に高負荷が加えられてもサンギヤ２６の傾斜を防ぐことができる。これによって減速機６におけるトルクの伝達効率が従来に比較して向上し、結果的に回転式アクチュエータ１の出力トルクが向上する。即ち、回転式アクチュエータ１の体格を大きくすることなく、回転式アクチュエータ１の出力トルクを向上させることができる。

一方、回転式アクチュエータ１の出力トルクを向上させる場合、回転式アクチュエータ１の内部における軸受の負荷が大きくなり、軸受負荷容量を大きくする必要が生じる。特に、サンギヤ軸受３１には、軸方向への薄型化のために軸方向の制約が大きく、サンギヤ軸受３１の軸受負荷容量を大きくするのは困難であった。
しかるに、この実施例１の回転式アクチュエータ１では、上述したように、サンギヤ２６の支持部分（サンギヤ軸受３１）をロータコア１４の内側まで延長するため、回転式アクチュエータ１の体格を大型化することなく、サンギヤ軸受３１の軸受負荷容量を大きくすることができる。

また、ロータコア１４の内径を除肉した形状の凹部７７を設け、サンギヤ２６の支持部分（サンギヤ軸受３１）を軸方向に長く設けることで、上記の効果（大型化を招くことなく高出力を図る）を得ることができる。即ち、本実施例の回転式アクチュエータ１は、電動機５のコア（ロータコア１４とステータコア２１）のコストの上昇を抑えて上記の効果を得ることができる。
さらに、ロータコア１４を除肉する部分を電磁的な容量の余剰分としたことで、電動機５の特性に変化はなく、出力特性の低下および電力消費の増加を招かない。また、減速機６の減速比は変化しないため、回転式アクチュエータ１の応答性が劣化せず、また、回転式アクチュエータ１が大型化しない。
そしてさらに、ロータコア１４の内径部に凹部７７を設けたことにより、ロータコア１４の軽量化を図ることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、電動機５の一例としてリラクタンス型のＳＲモータを用いる例を示したが、シンクロナス・リラクタンス・モータなど、他のリラクタンスモータを用いても良い。
上記実施例では、電動機５の一例としてブラシレスモータを用いる例を示したが、ロータ１１側にコイルを設けてそのロータコイルへ給電するブラシモータを用いても良い。
上記の実施例では、電動機５の一例として永久磁石を用いない電動モータを用いる例を示したが、永久磁石を搭載した電動モータを用いても良い。

上記の実施例では、減速機６の一例として内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動されるサンギヤ２６、このサンギヤ２６の周囲に等間隔に複数配置されたプラネタリピニオン、このプラネタリピニオンの周辺に噛み合うリングギヤ等により構成されたタイプの遊星歯車減速装置を用いても良い。この場合、サンギヤ２６はサンギヤ軸受３１を介して支持されるのでは無く、ロータ軸１３に支持される構造になるが、サンギヤ２６の支持部分を軸方向へ長く設けることができるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。
上記の実施例では、減速機６の一例として内接噛合遊星歯車減速機（サイクロイド減速機）を用いる例を示したが、ロータ軸１３によって駆動されるサンギヤ２６、このサンギヤ２６に噛合する複数のギヤ列等により構成された歯車列の組み合わせよりなる減速装置を用いても良い。この場合も、サンギヤ２６の支持部分を軸方向へ長く設けることができるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。

上記の実施例では、自動変速機２のシフトレンジ切替装置において切り替えのための回転トルクを発生する回転式アクチュエータ１に本発明を適用する例を示したが、カムシャフトの進角位相を可変する回転式アクチュエータなど、電動機と減速機を組み合わせてなる他の回転式アクチュエータに本発明を適用することができる。

回転式アクチュエータの断面図である。 シフトレンジ切替装置のシステム構成図である。 パーキング切替機構を含むシフトレンジ切替機構の斜視図である。 電動機の正面図である。 減速機をリヤ側から見た斜視図である。 減速機をフロント側から見た斜視図である。 減速機をフロント側から見た分解斜視図である。 磁石の着磁状態を示す平面図および断面図である。 磁石が組付けられたロータの断面図である。 磁石の組付けを示す説明図である。 エンコーダの説明用の概略斜視図である。 基板の平面図である。 ロータが回転した際におけるＡ、Ｂ、Ｚ相の出力波形図である。 電動機の給電回路図である。

符号の説明

１ 回転式アクチュエータ
２ 自動変速機
５ 電動機（リラクタンスモータ）
６ 減速機（遊星歯車減速機、内接噛合遊星歯車減速機）
１１ ロータ
１２ ステータ
１３ ロータ軸
１４ ロータコア
１７ 出力軸
２５ 偏心部
２６ サンギヤ
２７ リングギヤ
２８ 伝達手段
３１ サンギヤ軸受（サンギヤの支持部分、ダブルベアリング）
７７ 凹部

Claims (6)

1. ロータ軸の外周に固着されたロータコアを有するロータ、および前記ロータコアの外周に配置されたステータを備える電動機と、
   前記ロータ軸に配置されるサンギヤを有し、前記ロータ軸の回転を減速して出力する減速機とを具備し、
   前記ロータコアの軸方向に前記サンギヤが隣接して配置される回転式アクチュエータにおいて、
   前記ロータコアの内径部には、前記減速機が配置される側から軸方向に窪んだ凹部が設けられ、
   前記サンギヤの内径部を支持する支持部分の一部が前記凹部の内側に配置されることを特徴とする回転式アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の回転式アクチュエータにおいて、
   前記電動機は、リラクタンスモータであることを特徴とする回転式アクチュエータ。
3. 請求項１または請求項２に記載の回転式アクチュエータにおいて、
   前記減速機は、遊星歯車減速機であることを特徴とする回転式アクチュエータ。
4. 請求項３に記載の回転式アクチュエータにおいて、
   前記遊星歯車減速機は、前記ロータ軸において偏心回転する偏心部の外周にサンギヤ軸受を介して揺動回転する前記サンギヤと、
   このサンギヤと噛合するリングギヤと、
   前記サンギヤの自転成分のみを出力軸へ伝達する伝達手段と、
   を備える内接噛合遊星歯車減速機であることを特徴とする回転式アクチュエータ。
5. 請求項４に記載の回転式アクチュエータにおいて、
   前記サンギヤ軸受は、転がり部材が軸方向に隣接するダブルベアリングであり、
   このダブルベアリングの一部が前記凹部の内側に配置されることを特徴とする回転式アクチュエータ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の回転式アクチュエータにおいて、
   この回転式アクチュエータは、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替装置を駆動することを特徴とする回転式アクチュエータ。
   

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