JP2009065742A - 電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 シンプルな構造によってロータ軸に過大な回転トルクが発生するのを防ぐことができる電動モータを提供する。
【解決手段】 電動モータ５のロータ軸１３を支持する第１軸受１５とリヤハウジング２０との間に、径方向へ弾性変形可能なゴムまたは金属バネよりなる弾性部材８０を配置する。「低温時×高電圧時」に「突当制御」が実施されてロータ軸１３に過負荷が加わると、ロータ軸１３に加わる捩れ力が大きくなり、ロータ軸１３に加わる偏心力が大きくなってロータ軸１３が弾性部材８０を弾性変形させて傾斜し、ロータコア１４の外周端がステータコア２１の内周端に接触する。電動モータ５の発生トルクの一部が、剛性の高いロータコア１４を介して剛性の高いステータコア２１が受けることになり、ロータ軸１３に発生する回転トルクが抑えられ、駆動対象物に対して機械的なダメージを与えない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通電によってロータ軸に回転出力が発生する電動モータに関する。

駆動対象物を回転駆動する電動モータが知られている。
しかるに、駆動対象物がロックした場合など、電動モータに過大な制動トルクが発生した場合には、電動モータが発生する過大な回転トルクが駆動対象物の構成部品に機械的なダメージを与える可能性がある。

具体的な一例として、シフトレンジ切替装置（シフト・バイ・ワイヤ：ＳＢＷ）を例に上記の不具合を説明する。
車両用の自動変速機は、シフトレンジ切替機構（パーキング切替機構を含む）を搭載しており、従来では運転者が手動にて切り替えを実施していたが、近年、シフトレンジ切替機構を、電動モータを搭載したＳＢＷアクチュエータによって切り替えるシフトレンジ切替装置が市場に広がりつつある（例えば、特許文献１）。

電動モータは、高温時に電気抵抗が大きくなることで駆動電流が下がって出力トルクが小さくなる。一方、低バッテリ電圧時においても駆動電流が下がって出力トルクが小さくなる。このため、高温時で且つ低バッテリ電圧時は、電動モータの駆動電流が最小になる（高温時×低電圧時＝駆動電流最小）。
シフトレンジ切替装置に搭載される電動モータには、「高温時×低電圧時＝駆動電流最小」の最悪条件下であっても必要トルクを発生することが要求される。
しかし、「高温時×低電圧時＝駆動電流最小」の最悪条件下に必要トルクを確保した場合、逆条件時である「低温時×高電圧時＝駆動電流最大」に大きな回転トルクが発生することになる。

ここで、シフトレンジの切替作動時は、駆動対象物（シフトレンジ切替機構側）から電動モータには切り替えに必要なトルク分の反力しか返ってこない。このため、シフトレンジの切替作動時には、温度や電圧条件に依存することなく、電動モータのロータ軸に過大な回転トルク（過負荷）は生じない。
しかし、「低温時×高電圧時」に駆動対象物がロック状態になると、ロック状態の駆動対象物を電動モータが駆動しようとして、駆動対象物に過大な回転トルク（過負荷）を与えてしまう。この結果、電動モータから駆動対象物に至る回転伝達系（減速機を含む）や、駆動対象物の構成部品に機械的なダメージを与える可能性がある。

具体的に、シフトレンジ切替装置では、駆動対象物を回動範囲の一端にロックさせて電動モータの基準位置（電動モータの可動範囲の一方の回転位置）の学習を行う「突当制御」を行うものが知られている。
この「突当制御」が「低温時×高電圧時」に実施されると、電動モータの発生する過大な回転トルクが駆動対象物に加わり、電動モータから駆動対象物に至る回転伝達系や、駆動対象物の構成部品に機械的なダメージを与える可能性がある。
特開２００６−１９１７０９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、シンプルな構造によってロータ軸に過大な回転トルクが発生するのを防ぐことのできる電動モータの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する電動モータは、ロータ軸に加わる偏心力（偏心荷重）によりロータ軸を傾斜または偏心させる弾性部材を備え、ロータ軸が傾斜または偏心した際にロータ軸と一体に回転する回転部材が接触する被接触部材を備える。
ロータ軸にかかる回転負荷が大きくなると、ロータ軸に加わる捩れ力が大きくなり、ロータ軸に加わる偏心力が大きくなって、ロータ軸が弾性部材を弾性変形させて傾斜または偏心し、回転部材が被接触部材に接触する。回転部材が被接触部材に接触（回転部材が被接触部材に接触して回転することによる回転抵抗の増加、あるいは回転部材が被接触部材に係合してロック）することで、ロータ軸の発生トルクが抑えられる（ロータ軸の発生トルクの停止を含む）。
このように、請求項１の手段は、弾性部材を用い、ロータ軸に大きな負荷が加わることでロータ軸を傾斜または偏心させるというシンプルな構造を採用して、ロータ軸に過大な回転トルクが発生するのを防ぐことができる。そして、ロータ軸に過大な回転トルクが発生するのが防がれるため、ロータ軸により駆動される駆動対象物（回転トルクの伝達系を含む）に機械的なダメージが与えられる不具合を回避できる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する電動モータにおけるロータ軸は、軸方向に異なった位置に設けられた第１軸受と第２軸受によって回転自在に支持されるものであり、弾性部材は、第１軸受を支持する固定部材と第１軸受の間、あるいはロータ軸と第１軸受の間に介在されて、少なくてもロータ軸の径方向へ弾性変形可能な部材である。
ロータ軸にかかる回転負荷が大きくなり、ロータ軸に加わる捩れ力が大きくなってロータ軸に加わる偏心力が大きくなることでロータ軸が弾性部材を弾性変形させて傾斜し、回転部材が被接触部材に接触（回転部材が被接触部材に接触して回転することによる回転抵抗の増加、あるいは回転部材が被接触部材に係合してロック）することで、ロータ軸の発生トルクが抑えられる（ロータ軸の発生トルクの停止を含む）。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する電動モータにおける回転部材はロータコアで、被接触部材はステータコアである。そして、ロータ軸が傾斜または偏心した際に、ロータコアがステータコアに接触（ロータコアがステータコアに接触して回転することによる回転抵抗の増加、あるいはロータコアがステータコアに係合してロック）することで、ロータ軸の発生トルクが抑えられる（ロータ軸の発生トルクの停止を含む）。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する電動モータにおける回転部材はロータコアとは別体に設けられた回転摩擦部材で、被接触部材はステータコアとは別体に設けられた固定摩擦部材である。そして、ロータ軸が傾斜または偏心した際に、回転摩擦部材が固定摩擦部材に接触（回転摩擦部材が固定摩擦部材に接触して回転することによる回転抵抗の増加、あるいは回転摩擦部材が固定摩擦部材に係合してロック）することで、ロータ軸の発生トルクが抑えられる（ロータ軸の発生トルクの停止を含む）。

［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する電動モータは、減速機と組み合わされて、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替機構を駆動するものである。
電動モータは、何らかの要因（例えば、「低温時×高電圧時＝駆動電流最大」の状態で「突当制御」が実施された場合など）でロータ軸に過大な回転負荷が生じると、ロータ軸が傾斜または偏心してロータ軸の発生トルクが抑えられる（ロータ軸の発生トルクの停止を含む）。このため、電動モータによって駆動される駆動対象物（減速機およびシフトレンジ切替機構）に機械的なダメージを与えない。即ち、過負荷を要因とする減速機およびシフトレンジ切替機構の故障を防ぐことができる。

最良の形態の電動モータは、電動モータの回転出力を減速する減速機と組み合わされて、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替機構を駆動するものであり、通電によりロータ軸が回転駆動される。
この電動モータは、ロータ軸に加わる偏心力によりロータ軸を傾斜（または偏心）させる弾性部材を備える。具体的に例えば、ロータ軸は、軸方向に異なった位置に設けられた第１軸受と第２軸受によって回転自在に支持されるものであり、弾性部材は、第１軸受を支持する固定部材と第１軸受の間、あるいはロータ軸と第１軸受の間に介在されて、ロータ軸の径方向に弾性変形可能な部材（ゴム等の弾性樹脂、ウエーブワッシャ等の金属バネ等）である。
電動モータは、ロータ軸が傾斜（または偏心）した際に、ロータ軸と一体に回転する回転部材が接触する被接触部材を備えるものであり、ロータ軸にかかる回転負荷が大きくなり、ロータ軸に加わる捩れ力が大きくなることでロータ軸に加わる偏心力が大きくなると、ロータ軸が弾性部材を弾性変形させて傾斜（または偏心）する。そして、ロータ軸が傾斜（または偏心）して、回転部材が被接触部材に接触することで、ロータ軸の発生トルクが抑えられる（回転トルクの発生停止を含む）。

シフトレンジ切替装置のＳＢＷアクチュエータに搭載される電動モータに本発明を適用した実施例を、図１〜図４を参照して説明する。
（シフトレンジ切替装置の説明）
シフトレンジ切替装置は、車両走行用のエンジン（内燃機関単独であっても良いし、内燃機関＋電動機のハイブリッドであっても良い）出力を変速する自動変速機２（図２参照）に搭載されたシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４（図３参照）を、ＳＢＷアクチュエータ１（図１参照）によって切り替えるものである。

ＳＢＷアクチュエータ１は、シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を駆動するサーボ機構であり、図１（ｂ）に示すように、同期型の電動モータ５と、この電動モータ５の回転出力を減速して出力する減速機６とを備える。そして、ＳＢＷアクチュエータ１（具体的には電動モータ５）は、図２に示すように、ＳＢＷ・ＥＣＵ７によって回転が制御される。
即ち、シフトレンジ切替装置は、ＳＢＷ・ＥＣＵ７によって電動モータ５の回転方向、回転数（回転する数）および回転角を制御することで、減速機６を介してシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４を切替駆動するものである。

次に、シフトレンジ切替装置の具体的な構成例を説明する。なお、以下では、図１（ｂ）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ＳＢＷアクチュエータ１を説明するが、実際の搭載方向に関わるものではない。
（電動モータ５の説明）
電動モータ５を、図１を参照して説明する。
この実施例１の電動モータ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。

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の後端に配置された第１軸受１５と、ロータ軸１３の前端に配置された第２軸受１６によって回転自在に支持される。
前側の第２軸受１６は、ロータ軸１３の前端を回転自在に支持する転がり軸受であり、減速機６の出力軸１７の内周に嵌合固定されたものである。第２軸受１６を支持する出力軸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→第２軸受１６を介して回転自在に支持される。
なお、メタルベアリング１９の軸方向の支持区間は、第２軸受１６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、ロータ軸１３における第２軸受１６に支持される部分（前端部）の軸芯ズレが防がれるように設けられている。
後側の第１軸受１５は、ロータ軸１３の後端を回転自在に支持する転がり軸受である。なお、リヤハウジング２０による第１軸受１５の支持構造については後述する。

ステータ１２は、ハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）内に固定されたステータコア２１および通電により磁力を発生する複数相の励磁コイル２２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。具体的に、ステータコア２１には、内側のロータコア１４に向けて所定角度毎（例えば、３０度毎）に突設されたステータティース（内向突極）が設けられており、各ステータティースのそれぞれには各ステータティース毎に磁力を発生させるための励磁コイル２２が設けられている。そして、各励磁コイル２２は、ＳＢＷ・ＥＣＵ７により通電制御される。

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に向けて所定角度毎（例えば、４５度毎）に突設されたロータティース（外向突極）が設けられている。
そして、ＳＢＷ・ＥＣＵ７により各励磁コイル２２の通電位置および通電方向を順次切り替えることで、ロータティースを磁気吸引するステータティースを順次切り替えて、ロータ１１を一方または他方へ回転させる構成になっている。

（減速機６の説明）
減速機６を、図１、図４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とともに回転するフランジ３３において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って、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およびパーキング切替機構４を駆動操作する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およびパーキング切替機構４の説明）
シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４は、ＳＢＷアクチュエータ１の出力軸（具体的には、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。
シフトレンジ切替機構３は、油圧バルブボディ４１に設けられたマニュアルスプール弁４２をシフトレンジに応じた適切な位置にスライド変位させ、自動変速機２の図示しない油圧クラッチへの油路の切り替えを行って油圧クラッチの係合状態をコントロールするものである。

パーキング切替機構４は、車両の駆動軸（ドライブシャフト等）と連動して回転するパーキングギヤ４３と、固定部材（自動変速機２のハウジング等）に支持されるパークポール４４との噛合および噛合解除を実行させて、パークギヤ４３のロック（パーキング状態）とアンロック（パーキング解除状態）の切り替えを実行するものである。具体的に、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が行われるものであり、パークギヤ４３の回転を規制することで、ドライブシャフトやディファレンシャルギヤ等を介して車両の駆動輪がロックされて、車両のパーキング状態が達成される。

ＳＢＷアクチュエータ１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が取り付けられ、コントロールロッド４５とディテントプレート４６が一体に回転するように設けられている。
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、油圧バルブボディ４１（または自動変速機２内部の任意部位）に固定されたディテントスプリング４７の先端の係合部４７ａ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。なお、この実施例では、板バネを用いたディテント機構を示すが、コイルスプリング等を用いた他のディテント機構であっても良い。

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に噛合しており、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に噛合するマニュアルスプール弁４２が油圧バルブボディ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を油圧バルブボディ４１の内部に押し込み、油圧バルブボディ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のシフトレンジが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を油圧バルブボディ４１から引き出し、油圧バルブボディ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のシフトレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。

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に噛合し、パーキング切替機構４によるロック状態（パーキング状態）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のアンロック状態（パーキング解除状態）が達成される。

（エンコーダ６０の説明）
上述したＳＢＷアクチュエータ１には、図１に示すように、ハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）の内部に、ロータ１１の回転角度を検出するエンコーダ６０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、電動モータ５を脱調させることなく高速運転することができる。
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内において磁石６１と対向配置されて磁石６１における磁束発生部の通過を検出する磁気検出用のホールＩＣ６２（例えば、磁石６１の多極着磁の磁束を検出する回転角度検出用ホールＩＣ、および励磁コイル２２の各相の通電が一巡する毎に発生する磁束を検出するインデックス信号用ホールＩＣ等）とで構成され、ホールＩＣ６２はリヤハウジング２０内に固定される基板６３によって支持される。

（ＳＢＷ・ＥＣＵ７の説明）
ＳＢＷ・ＥＣＵ７を図２を参照して説明する。
ＳＢＷ・ＥＣＵ７は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭ、ＳＲＡＭまたはＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路、電源回路等で構成された周知構造のマイクロコンピュータを搭載するものであり、ＳＢＷ・ＥＣＵ７を内蔵するケース内に電動モータ５のコイル駆動回路が搭載されたものであっても良いし、ＳＢＷ・ＥＣＵ７のケースの外部にコイル駆動回路を搭載するものであっても良い。

ここで、図２中における符号７１は起動スイッチ（イグニッションスイッチ、アクセサリースイッチ等）、符号７２は車載バッテリ、符号７３はシフトレンジ切替装置の状態（シフトレンジの切替状態）などを乗員に表示する表示装置類、符号７４は車速センサ、符号７５は乗員が設定したシフトレンジ位置の検出センサ（シフトレンジ操作手段）、ブレーキスイッチなど、車両状態を検出する他のセンサ類である。

ＳＢＷ・ＥＣＵ７には、エンコーダ６０の出力からロータ１１の回転速度、回転数、回転角度を把握するロータ読取手段や、乗員によって操作されるシフトレンジ操作手段とＳＢＷ・ＥＣＵ７が認識するシフトレンジ位置とが一致するように電動モータ５を制御する通常制御手段や、電動モータ５の基準位置をＳＢＷ・ＥＣＵ７に識別させる突当制御手段など、種々の制御プログラムが搭載されている。

通常制御手段は、乗員によって操作されるシフトレンジ操作手段の操作位置（シフトレンジ）に基づいて、電動モータ５の回転方向、回転数（回転する数）および回転角の決定を行い、その決定に基づいて複数相よりなる各励磁コイル２２を通電制御して、電動モータ５の回転方向、回転数および回転角の制御を行うシフトレンジ切替設定のための制御プログラムである。具体的にＳＢＷ・ＥＣＵ７は、電動モータ５を回転させる際、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複数相の励磁コイル２２の通電状態を切り替える同期運転を実施して、電動モータ５の回転方向、回転数および回転角の制御を行い、減速機６を介してシフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４の切替制御を実施する。

突当制御手段は、運転開始毎（起動スイッチ７１のＯＮ毎）、あるいは運転開始回数が所定回数に達した毎、あるいは運転開始時のシフトの設定位置が不明な場合、あるいは所定の学習条件が成立した場合に、電動モータ５を通電して、シフトレンジ切替機構３の可動部材を可動範囲の一方の限界位置（例えば、パーキング側の移動限界位置）に突き当てて、電動モータ５の基準位置（電動モータ５の可動範囲の一方の回転位置）をＳＢＷ・ＥＣＵ７に識別させる学習プログラムであり、突当制御を所定時間実施したら、あるいはエンコーダ６０から読み込まれるロータ１１の回転角度の変化が所定時間停止したら、あるいはＳＢＷ・ＥＣＵ７が電動モータ５の「基準位置」を認識したら、突当制御を終了するように設けられている。

（実施例１の背景技術）
一般に、金属は温度が高くなるほど電気抵抗率が高くなる特性を有する。電動モータ５も同様に、高温時に電気抵抗が大きくなり、逆に低温時に電気抵抗が小さくなる。一方、電動モータ５に印加されるバッテリ電圧は、車載バッテリ７２の状態や、車両の運転状態に応じて、高い場合や低い場合がある。
このため、高温時で且つ低バッテリ電圧時に、電動モータ５の駆動電流は最小になってしまう（高温時×低電圧時＝駆動電流最小）。
ここで、ＳＢＷアクチュエータ１に搭載される電動モータ５には、「高温時×低電圧時＝駆動電流最小」の最悪条件下であっても必要トルクを発生することが要求される。
しかし、「高温時×低電圧時＝駆動電流最小」の最悪条件下に必要トルクを確保した場合、逆条件時である「低温時×高電圧時＝駆動電流最大」に大きな回転トルクが発生することになる。

このため、「低温時×高電圧時」に「突当制御」が実施されてシフトレンジ切替機構３の可動部材を可動範囲の一方の限界位置に突き当ててロックさせると、ロック状態のシフトレンジ切替機構３を電動モータ５が駆動しようとして、電動モータ５から駆動対象物（シフトレンジ切替機構３およびパーキング切替機構４）に至る回転伝達系に過大な出力トルク（過負荷）が加わる。この結果、減速機６や、ディテントスプリング４７の係合部４７ａなど、回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等に機械的なダメージを与える可能性がある。

（実施例１の特徴）
上記の不具合を回避するために、この実施例１のシフトレンジ切替装置は、下記に示す技術を採用している。
電動モータ５は、ロータ軸１３に加わる偏心力によりロータ軸１３を傾斜させる環状の弾性部材８０を備える。
電動モータ５は、ロータ軸１３が傾斜した際に、ロータ軸１３と一体に回転する回転部材が接触する被接触部材を備える。

上記特徴を図１（ａ）、（ｂ）を参照して具体的に説明する。
ロータ軸１３は、軸方向に異なった位置（後側と前側）に設けられた第１軸受１５と第２軸受１６によって回転自在に支持されるものであり、弾性部材８０は、リヤハウジング２０（第１軸受１５を支持する固定部材に相当する）と第１軸受１５との間に介在される。
ここで、第１軸受１５は、インナーレース、アウターレース、転がり部材（ボール等）、および転がり部材の前後を閉塞して内部のグリスが外部へ漏れるのを防ぐ環状プレートよりなる周知な構造を採用しており、インナーレースの内周面がロータ軸１３の後端外周に圧入固定されることで、第１軸受１５がロータ軸１３に装着される。

弾性部材８０は、少なくてもロータ軸１３の径方向に弾性変形可能なものであり、円筒形状を呈したゴム等の弾性変形可能な弾性樹脂であっても良いし、円筒形状を呈したウエーブワッシャ等の金属バネであっても良い。
この弾性部材８０は、第１軸受１５の外周面（具体的にはアウターレースの外周面）と、リヤハウジング２０における軸受支持用のボス穴の内周面（具体的にはリヤハウジング２０において樹脂２０ａにモールドされた金属製のベースフレーム２０ｂの略中心部に形成された筒部ボス部の内周面）との間に圧縮された状態で配置される。

電動モータ５は、弾性部材８０が径方向へ弾性変形して所定量傾斜した際に、ロータ軸１３と一体に回転する回転部材と、被接触部材とが接触する。
この実施例における回転部材はロータコア１４で、被接触部材はステータコア２１であり、ロータ軸１３が所定量傾斜した際に、ロータコア１４におけるロータティースの外周端が、ステータコア２１におけるステータティースの内周端に接触してロータ軸１３に発生する回転トルクを抑制する。
なお、ロータコア１４とステータコア２１の接触量が少ない場合は、ロータコア１４とステータコア２１が掠る（擦れる）ことで回転トルクが抑制され、ロータ軸１３の傾斜が大きくなるとロータコア１４とステータコア２１の接触量が多くなって回転トルクの抑制量が多くなり、さらにロータ軸１３の傾斜が大きくなるとロータコア１４がステータコア２１に係止（ロック）してロータ軸１３の回転が停止する。

弾性部材８０における径方向の弾性力は、「低温時×高電圧時＝駆動電流最大」に「突当制御」が実施されて、シフトレンジ切替機構３の可動部材が可動範囲の一方の限界位置にロックして電動モータ５のロータ軸１３に過大な回転トルクが発生する時で、減速機６の反力（具体的に、サンギヤ２６とリングギヤ２７の噛合にかかる負荷の反力）に起因する捩れ力がロータ軸１３に加わる時に、ロータコア１４とステータコア２１が接触を開始する弾性力に設定されている。
理解補助のために具体的な一例を示すと、ＳＢＷアクチュエータ１の使用温度の変動設定範囲が−４０℃〜１２０℃で、バッテリ電圧の変動設定範囲が１０Ｖ〜１５Ｖである場合、１００℃で１４Ｖの時にロータコア１４とステータコア２１が接触を開始する弾性力となるように、弾性部材８０における径方向の弾性力が設定されている。

（実施例１の効果）
ＳＢＷアクチュエータ１に搭載される電動モータ５は、「低温時×高電圧時＝駆動電流最大」に「突当制御」が実施された場合や、ＳＢＷアクチュエータ１の出力軸１７に予期せぬ過負荷が加わった場合など、ロータ軸１３に過大な回転トルク（過負荷）が加わると、ロータ軸１３に加わる捩れ力が大きくなり、ロータ軸１３に加わる偏心力が大きくなってロータ軸１３が弾性部材８０を弾性変形させて傾斜し、ロータティースの外周端がステータティースの内周端に接触する。このように、ロータティースがステータティースに接触することで、電動モータ５の発生する回転トルクの一部が、剛性の高いロータコア１４を介して剛性の高いステータコア２１が受けることになり、ロータ軸１３に発生する回転トルクが抑えられる。

即ち、「低温時×高電圧時＝駆動電流最大」に「突当制御」が実施されて、シフトレンジ切替機構３の可動部材を可動範囲の一方の限界位置に突き当ててロックさせても、電動モータ５の発生トルクが抑えられる。このため、減速機６や、ディテントスプリング４７の係合部４７ａなど、回転伝達系の部品や、可動部材と固定部材の係合部等に機械的なダメージを与える不具合を回避できる。
また、第１軸受１５とリヤハウジング２０との間に環状の弾性部材８０を介在させるというシンプルな構造を採用するのみで、過負荷が生じた場合にロータコア１４をステータコア２１に接触させて電動モータ５の発生トルクを抑えることができる。即ち、シンプルな構造によって過負荷の発生を防ぎ、シフトレンジ切替装置の信頼性を高めることができる。

〔変形例〕
上記の実施例では、ロータ軸１３が傾斜した際に、ロータコア１４がステータコア２１に接触することでロータ軸１３に発生する回転トルクを抑える例を示したが、図５に示すように、ロータコア１４とは別体に回転摩擦部材８１を設けるとともに、ステータコア２１とは別体に固定摩擦部材８２を設け、ロータ軸１３が傾斜した際に、回転摩擦部材８１の外周縁が固定摩擦部材８２の内周縁に接触することでロータ軸１３に発生する回転トルクを抑えても良い。なお、固定摩擦部材８２として、電動モータ５のハウジングの内周面を利用しても良い。

上記の実施例では、弾性部材８０を第１軸受１５とリヤハウジング２０（具体的にはベースフレーム２０ｂの円筒ボス部）との間に介在させる例を示したが、弾性部材８０をロータ軸１３と第１軸受１５との間に介在させても良い。
上記の実施例では、シフトレンジ切替装置に用いられる電動モータ５に本発明を適用する例を示したが、電動モータ５の駆動対象物は限定されるものではなく、他の用途に用いられる電動モータ（例えば、車両走行用電動モータ、車両冷媒圧縮機駆動用電動モータ、ワイパー駆動用電動モータなど、種々の車両用電動モータはもちろん、製造装置等における電動モータ、ロボットアーム駆動用電動モータなど）に本発明を適用しても良い。また、交流モータ、直流モータなど、モータ形式に関わらず本発明を適用しても良い。もちろん、減速機を用いない電動モータに本発明を適用しても良い。

第１軸受の支持部を軸方向から見た説明図、およびＳＢＷアクチュエータの軸方向に沿う断面図である（実施例１）。 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およびシフトレンジ切替機構の斜視図である。 減速機をフロント側から見た斜視図である。 電動モータの要部概略図である（変形例）。

符号の説明

１ ＳＢＷアクチュエータ
２ 自動変速機
３ シフトレンジ切替機構
５ 電動モータ
６ 減速機
１３ ロータ軸
１４ ロータコア（実施例１における回転部材）
１５ 第１軸受
１６ 第２軸受
２０ リヤハウジング（第１軸受を支持する固定部材）
２１ ステータコア（実施例１における被接触部材）
８０ 弾性部材
８１ 回転摩擦部材（変形例における回転部材）
８２ 固定摩擦部材（変形例における被接触部材）

Claims (5)

1. 通電によりロータ軸が回転駆動される電動モータにおいて、
   この電動モータは、前記ロータ軸に加わる偏心力により前記ロータ軸を傾斜または偏心させる弾性部材を備えるとともに、前記ロータ軸が傾斜または偏心した際に、当該ロータ軸と一体に回転する回転部材が接触する被接触部材を備えることを特徴とする電動モータ。
2. 請求項１に記載の電動モータにおいて、
   前記ロータ軸は、軸方向に異なった位置に設けられた第１軸受と第２軸受によって回転自在に支持されるものであり、
   前記弾性部材は、前記第１軸受を支持する固定部材と前記第１軸受の間、あるいは前記ロータ軸と前記第１軸受の間に介在されて、前記ロータ軸の径方向に弾性変形可能な部材であることを特徴とする電動モータ。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動モータにおいて、
   前記回転部材はロータコアで、前記被接触部材はステータコアであり、
   前記ロータ軸が傾斜または偏心した際に、前記ロータコアが前記ステータコアに接触して前記ロータ軸の回転トルクを抑制することを特徴とする電動モータ。
4. 請求項１または請求項２に記載の電動モータにおいて、
   前記回転部材はロータコアとは別体に設けられた回転摩擦部材で、前記被接触部材はステータコアとは別体に設けられた固定摩擦部材であり、
   前記ロータ軸が傾斜または偏心した際に、前記回転摩擦部材が前記固定摩擦部材に接触して前記ロータ軸の回転トルクを抑制することを特徴とする電動モータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動モータにおいて、
   この電動モータは、当該電動モータの回転出力を減速する減速機と組み合わされて、車両用自動変速機に搭載されたシフトレンジ切替機構を駆動することを特徴とする電動モータ。

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