JP2013234703A - Electric actuator and assembling method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、変速機における変速ギヤの位置を切り換えるために、セレクト動作およびシフト動作といった変速駆動を行うための電動アクチュエータおよびその組み立て方法に関する。 The present invention relates to an electric actuator for performing a shift drive such as a select operation and a shift operation in order to switch the position of a transmission gear in a transmission, and an assembling method thereof.
従来から、マニュアルトランスミッションのギヤ変更を自動で行う機械式自動マニュアルトランスミッション(Automated Manual Transmission)の変速装置が知られている。変速装置は、変速ギヤ等を収容する変速機と、変速機を変速駆動するための電動アクチュエータとを含んでいる。
下記特許文献1では、電動モータ等を備え、電動モータの駆動力によって、シフトセレクト軸を軸方向にスライドさせてセレクト動作を行ったり、シフトセレクト軸を軸中心に回転させてシフト動作を行ったりするシフト/セレクト駆動装置が、電動アクチュエータの一例として開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a transmission device of a mechanical automatic manual transmission that automatically changes a gear of a manual transmission is known. The transmission includes a transmission that houses a transmission gear and the like, and an electric actuator that drives the transmission to change speed.
In the following
このシフト/セレクト駆動装置は、電動モータの回転駆動力を、シフトセレクト軸を回転させる力に変換するための第1変換機構と、当該回転駆動力を、シフトセレクト軸をスライドさせる力に変換するための第2変換機構と、当該回転駆動力を第1変換機構に伝達/遮断する第1電磁クラッチと、当該回転駆動力を第2変換機構に伝達/遮断する第2電磁クラッチとをさらに備えている。 The shift / select drive device converts a rotational drive force of the electric motor into a force for rotating the shift select shaft, and converts the rotational drive force into a force for sliding the shift select shaft. And a second electromagnetic clutch for transmitting / interrupting the rotational driving force to the second conversion mechanism, and a second electromagnetic clutch for transmitting / interrupting the rotational driving force to the second conversion mechanism. ing.
電動モータの回転軸には、駆動軸の一端部がスプライン結合していて、駆動軸の他端部は、第1電磁クラッチや第2電磁クラッチにつながっている。そのため、電動モータの回転駆動力は、回転軸から出力されて駆動軸に伝達され、駆動軸から第1電磁クラッチや第2電磁クラッチを介して第1変換機構や第2変換機構に伝達される。
また、下記特許文献2に記載された動力切換システムでは、入力軸や出力軸や多板クラッチ等を有する複数の動力切換モジュールが並列状態で一体化されている。隣り合う動力切換モジュールの入力軸同士は、同軸状で結合されていて、(複数の動力切換モジュールの)並び方向における端の動力切換モジュールの入力軸の端部は、モータに連結されている。隣り合う動力切換モジュールにおいて、一方の動力切換モジュールの入力軸の端部は、断面が多角形の連結部を有していて、他方の動力切換モジュールの入力軸には、多角形の断面を有する連結孔が形成されている。一方の動力切換モジュールの入力軸の連結部が他方の動力切換モジュールの入力軸の連結孔に対して嵌め込まれることで、隣り合う動力切換モジュールの入力軸同士は、一体回転可能に結合される。モータの駆動力は、モータに近い動力切換モジュールの入力軸に伝達された後、モータから遠い動力切換モジュールの入力軸へと順番に伝達される。これにより、モータの駆動力が各動力切換モジュールに振り分けられる。
One end of the drive shaft is splined to the rotating shaft of the electric motor, and the other end of the drive shaft is connected to the first electromagnetic clutch and the second electromagnetic clutch. Therefore, the rotational driving force of the electric motor is output from the rotating shaft and transmitted to the driving shaft, and is transmitted from the driving shaft to the first conversion mechanism and the second conversion mechanism via the first electromagnetic clutch and the second electromagnetic clutch. .
Moreover, in the power switching system described in
特許文献1のシフト/セレクト駆動装置では、回転軸と駆動軸とをスプライン結合させているため、これらの軸の結合部分の存在に応じて、シフト/セレクト駆動装置全体の最大寸法が大きくなってしまう。また、回転軸および駆動軸の両方にスプライン加工を施す必要があるので、製造コストの上昇が不可避である。また、電動モータの容量(最大出力)を低減させたい場合には、当該容量に影響を与える第1電磁クラッチおよび第2電磁クラッチのイナーシャ(慣性)を低減させる必要があるが、そのために駆動軸を細くすると、駆動軸にスプライン加工を施すことが困難になる。
In the shift / select drive device of
特許文献2の動力切換システムでも、隣り合う動力切換モジュールの入力軸同士を結合したり、入力軸をモータ(モータの出力軸)に連結したりしている構成上、特許文献1と同様の問題が懸念される。
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、電動モータの回転駆動力を伝達する構成に起因する大型化や製造コストの上昇を抑制することができる電動アクチュエータおよびその製造方法を提供することを目的とする。
The power switching system of
The present invention has been made under such a background, and provides an electric actuator and a method for manufacturing the same that can suppress an increase in size and an increase in manufacturing cost due to a configuration that transmits the rotational driving force of the electric motor. For the purpose.
請求項1記載の発明は、シフトレバー(16)が連結されたシフトセレクト軸(15)を軸方向(M4)へスライドさせることで前記シフトレバーをセレクト動作させ、前記シフトセレクト軸を軸回りに回転させることによって前記シフトレバーをシフト動作させるための電動アクチュエータ(21)であって、前記シフトセレクト軸を収容する本体ハウジング(22)と、前記本体ハウジングに取り付けられ、出力軸(130)を有し、回転駆動力を発生して前記出力軸から出力する電動モータ(23)と、前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を、前記シフトセレクト軸を軸方向へスライドさせる力に変換して、前記シフトセレクト軸に伝達するセレクト変換機構(25)と、前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を、前記シフトセレクト軸を軸回りに回転させる力に変換して、前記シフトセレクト軸に伝達するシフト変換機構(24)と、前記本体ハウジングに収容され、前記出力軸と一体形成されることによって前記出力軸と一緒に一体軸(151)を構成し、前記出力軸側とは反対側において前記回転駆動力を前記セレクト変換機構およびシフト変換機構に伝達するための伝達軸(41)と、前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を前記伝達軸から前記セレクト変換機構に伝達/遮断するセレクト電磁クラッチ(45)と、前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を前記伝達軸から前記シフト変換機構に伝達/遮断するシフト電磁クラッチ(43)とを含む、電動アクチュエータである。 According to the first aspect of the present invention, the shift select shaft (15) to which the shift lever (16) is coupled is slid in the axial direction (M4) to select the shift lever, and the shift select shaft is rotated about the axis. An electric actuator (21) for shifting the shift lever by rotating, a main body housing (22) for accommodating the shift select shaft, and an output shaft (130) attached to the main body housing. And an electric motor (23) that generates a rotational driving force and outputs it from the output shaft, and is housed in the main body housing, and converts the rotational driving force into a force that slides the shift select shaft in the axial direction. , A select conversion mechanism (25) for transmitting to the shift select shaft, and the rotational driving force received in the main body housing A shift conversion mechanism (24) that converts the shift select shaft into a force that rotates the shaft around the shaft and transmits the force to the shift select shaft; and is housed in the main body housing and integrally formed with the output shaft. A transmission shaft (41) for forming an integral shaft (151) together with the output shaft, and transmitting the rotational driving force to the select conversion mechanism and the shift conversion mechanism on the side opposite to the output shaft side, and the main body A select electromagnetic clutch (45) housed in a housing and transmitting / cutting off the rotational driving force from the transmission shaft to the select conversion mechanism, and a shift conversion of the rotational driving force from the transmission shaft into the main body housing. An electric actuator including a shift electromagnetic clutch (43) that transmits / disconnects to / from the mechanism.
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、伝達軸と出力軸とが一体形成されて一体軸を構成しているので、伝達軸と出力軸との結合部分が存在しない。よって、結合部分が存在しない分だけ、一体軸が短くなり、電動アクチュエータの最大寸法を小さくすることができる。また、伝達軸と出力軸とを結合させるために両方の軸にスプライン加工等を施す必要がない。その結果、電動モータの回転駆動力を伝達する構成に起因する電動アクチュエータの大型化や製造コストの上昇を抑制することができる。
In addition, although the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later, the scope of the claims is not intended to be limited to the embodiments. The same applies hereinafter.
According to this configuration, since the transmission shaft and the output shaft are integrally formed to form an integral shaft, there is no coupling portion between the transmission shaft and the output shaft. Therefore, the integral shaft is shortened as much as there is no coupling portion, and the maximum dimension of the electric actuator can be reduced. Further, it is not necessary to perform spline processing or the like on both shafts in order to couple the transmission shaft and the output shaft. As a result, it is possible to suppress an increase in the size and manufacturing cost of the electric actuator due to the configuration for transmitting the rotational driving force of the electric motor.
請求項2記載の発明は、前記電動モータは、バックヨーク(135)と前記バックヨークの外周面に取り付けられる磁石(136)とを有して前記出力軸に対して分離可能に外嵌されるモータロータ(131)と、前記モータロータを取り囲むモータステータ(132)と、前記モータロータおよびモータステータを収容するモータケース(134)とを有し、前記一体軸において前記モータロータよりも前記伝達軸側の部分に対して外嵌されるレゾルバロータ(161)と、前記レゾルバロータを取り囲むレゾルバステータ(162)とを有し、前記一体軸の回転角度を検出するためのレゾルバ(160)をさらに含む、請求項1記載の電動アクチュエータである。 According to a second aspect of the present invention, the electric motor has a back yoke (135) and a magnet (136) attached to the outer peripheral surface of the back yoke, and is externally fitted so as to be separable from the output shaft. A motor rotor (131), a motor stator (132) surrounding the motor rotor, and a motor case (134) for housing the motor rotor and the motor stator, and a portion of the integral shaft closer to the transmission shaft than the motor rotor The resolver rotor (161) fitted on the outer side of the resolver rotor and a resolver stator (162) surrounding the resolver rotor, further comprising a resolver (160) for detecting a rotation angle of the integral shaft. It is an electric actuator of description.
この構成によれば、電動アクチュエータの組み立ての際、一体軸からモータロータを分離しておけば、レゾルバロータを、モータロータに邪魔されることなく円滑に一体軸に対して外嵌することができる。
また、本発明と異なり、たとえば、出力軸に凹部を設けて当該凹部に伝達軸を差し込むことで伝達軸と出力軸とをスプライン結合させる場合には、出力軸が太くなってしまうので、出力軸にレゾルバロータを外嵌することが困難となることから、出力軸にレゾルバを設けにくくなる。しかし、本発明では、伝達軸と出力軸とを一体形成して一体軸としたことによって、出力軸(一体軸全体)を細くすることができるので、出力軸にレゾルバを設けることが可能となっている。さらに、一体軸全体が短くかつ細くなることによって、一体軸の回転に係るイナーシャを低減させることが可能となるので、その分、電動モータの容量(最大出力)を少なく済ませることができる。
According to this configuration, when the electric actuator is assembled, if the motor rotor is separated from the integral shaft, the resolver rotor can be smoothly fitted onto the integral shaft without being obstructed by the motor rotor.
Also, unlike the present invention, for example, when the transmission shaft and the output shaft are splined by providing a recess in the output shaft and inserting the transmission shaft into the recess, the output shaft becomes thicker. Since it is difficult to externally attach the resolver rotor, it is difficult to provide a resolver on the output shaft. However, in the present invention, since the transmission shaft and the output shaft are integrally formed to be an integral shaft, the output shaft (the entire integral shaft) can be made thin, so that a resolver can be provided on the output shaft. ing. Further, since the inertia of the rotation of the integral shaft can be reduced by shortening and thinning the entire integral shaft, the capacity (maximum output) of the electric motor can be reduced accordingly.
請求項3記載の発明は、前記本体ハウジングに対して着脱可能に取り付けられ、前記一体軸が挿通されるとともに前記レゾルバステータが嵌め込まれる挿通孔(137)が形成され、前記モータケースが取り付けられるモータハウジング(133)をさらに含む、請求項2記載の電動アクチュエータである。
この構成によれば、モータハウジングを介してモータケースを本体ハウジングに取り付けることができ、また、モータハウジングによってレゾルバステータの位置を固定することができる。
According to a third aspect of the present invention, the motor is attached to the main body housing in a detachable manner, has an insertion hole (137) into which the integral shaft is inserted and into which the resolver stator is fitted, and to which the motor case is attached. The electric actuator according to
According to this configuration, the motor case can be attached to the main body housing via the motor housing, and the position of the resolver stator can be fixed by the motor housing.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の電動アクチュエータの組み立て方法であって、前記一体軸における伝達軸を、前記セレクト電磁クラッチおよびシフト電磁クラッチの少なくともいずれかに連結するステップと、前記一体軸に対して前記レゾルバロータを外嵌するステップと、前記レゾルバステータが前記レゾルバロータを取り囲むようにし、前記一体軸を前記挿通孔に挿通させるステップと、前記出力軸に対して前記モータロータを外嵌するステップと、前記モータステータが前記モータロータを取り囲むようにして、前記モータケースを前記モータハウジングに取り付けるステップとを含む、電動アクチュエータの組み立て方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for assembling the electric actuator according to the third aspect, wherein the transmission shaft of the integral shaft is coupled to at least one of the select electromagnetic clutch and the shift electromagnetic clutch; Externally fitting the resolver rotor with respect to a shaft; allowing the resolver stator to surround the resolver rotor; inserting the integral shaft through the insertion hole; and externally fitting the motor rotor with respect to the output shaft. And a step of attaching the motor case to the motor housing such that the motor stator surrounds the motor rotor.
この方法によれば、電動アクチュエータの組み立ての際、レゾルバロータを、モータロータが取り付けられていない一体軸に対して(モータロータに邪魔されることなく)円滑に外嵌することができる。 According to this method, when assembling the electric actuator, the resolver rotor can be smoothly fitted onto the integral shaft to which the motor rotor is not attached (without being obstructed by the motor rotor).
本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態の電動アクチュエータが適用された変速装置の概略構成を示す分解斜視図である。
変速装置1は、変速機2と、変速機2を変速駆動する変速駆動装置3とを備えている。
変速機2は、公知の常時かみ合い式の平行歯車式変速機であり、乗用車やトラックなどの車両に搭載される。変速機2は、ギヤハウジング7と、ギヤハウジング7内に収容される常時かみ合い式の平行歯車式変速機構(図示せず)とを備えている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a transmission to which an electric actuator according to an embodiment of the present invention is applied.
The
The
変速駆動装置3は、変速機2の前記変速機構(図示せず)にシフト動作またはセレクト動作を行わせるシフトセレクト軸15と、シフトセレクト軸15をシフト動作またはセレクト動作させるための共通の駆動源として用いられる電動アクチュエータ21とを含む。なお、図1は、各部材を簡略化して示した図なので、各部材の詳しい構成(特に電動アクチュエータ21について)は、後述する図2以降に図示されている。
The
シフトセレクト軸15は、所定方向(図示されたM4の方向)に長手の軸状体である。シフトセレクト軸15の途中部には、ギヤハウジング7内に収容されるシフトレバー16の一端16Aが連結されている。シフトレバー16は、シフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに、シフトセレクト軸15と同伴回転する。シフトセレクト軸15の先端側(図1に示す右奥側)は、ギヤハウジング7外に突出している。ここで、シフトレバー16は、シフトセレクト軸15が軸回りに回転したり軸方向M4へスライドしたりするに応じて、実際のシフト動作やセレクト動作を行う。そして、電動アクチュエータ21は、シフトセレクト軸15を回転させることでシフトレバー16をシフト動作させ、シフトセレクト軸15をスライドさせることでシフトレバー16をセレクト動作させる(詳しくは後述する)。
The shift
ギヤハウジング7内には、互いに平行に延びる複数のシフトロッド10A,10B,10Cが収容されている。各シフトロッド10A,10B,10Cには、シフトレバー16の他端16Bと係合可能なシフトブロック12A,12B,12Cが固定されている。また、各シフトロッド10A,10B,10Cには、変速機2内のクラッチスリーブ(図示せず)と係合するシフトフォーク11が設けられている。なお、図1では、シフトロッド10Aに設けられたシフトフォーク11のみを示している。
In the
電動アクチュエータ21により、シフトセレクト軸15が、その軸方向M4に移動(スライド)されると、シフトレバー16が軸方向M4に移動される。その結果、シフトレバー16の他端16Bがシフトブロック12A,12B,12Cのいずれかに対して選択的に係合し、これによりセレクト動作が達成される。
一方、電動アクチュエータ21によりシフトセレクト軸15がその中心軸線17まわりに回転されると、シフトレバー16が中心軸線17まわりに揺動する。その結果、シフトレバー16と係合しているいずれかのシフトブロック12A,12B,12Cが、シフトロッド10A,10B,10Cの軸方向M1,M2,M3に移動し、これにより、シフト動作が達成される。なお、このシフト動作のために必要なシフトセレクト軸15の回転角は360°(シフトセレクト軸15一周分)よりも著しく小さい(たとえば120°程度)。
When the shift
On the other hand, when the shift
図2は、図1に示す変速装置における変速駆動装置の構成を示す斜視図である。図3は、変速駆動装置の構成を示す底面図である。図4は、変速駆動装置の構成を示す断面図である。図5は、図4のA−A線に沿う断面図である。
以下では、図2〜図5を参照して、変速駆動装置3、特に、電動アクチュエータ21の構成について説明する。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a speed change drive unit in the speed change apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a bottom view showing the configuration of the speed change drive device. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the speed change drive device. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
Below, with reference to FIGS. 2-5, the structure of the speed-
電動アクチュエータ21は、ギヤハウジング7(図1参照)の外表面に固定されている。図4に示すように、電動アクチュエータ21は、その外郭をなしてシフトセレクト軸15等を収容するボックス状の本体ハウジング22を備えている。
具体的には、電動アクチュエータ21は、本体ハウジング22の他に、図2に示す取付ステー18を備えている。取付ステー18は、本体部19と、延設部20とを一体的に備えている。
The
Specifically, the
本体部19は、平面視(底面視)でホームベース形状(略五角形)の輪郭を有するブロック形状である(図3も参照)。本体部19の一側面には、凹状に窪む平面視矩形状の中空部分19Aが形成されている。
延設部20は、円管状であり、本体部19から本体ハウジング22側へ延びている。延設部20において本体ハウジング22側(図3における下側)の端部には、延設部20の径方向へ張り出すフランジ部20Aが一体的に設けられている。延設部20の延びる方向から見たときのフランジ部20Aの輪郭は、略矩形状をなしている。フランジ部20Aが本体ハウジング22に接触した状態で、フランジ部20A(四隅の部分)および本体ハウジング22に対して共通の複数(ここでは4本)のボルト14が組み付けられている。これにより、取付ステー18が本体ハウジング22に対して固定されている。
The
The extending
そして、延設部20の延びる方向から見た場合において、本体部19で延設部20の中空部分の円中心と一致する部分には、本体部19を貫通して中空部分19Aに連通する丸い挿通孔19Bが形成されている。図2では、挿通孔19Bは、本体部19において延設部20側に形成されている。
取付ステー18では、本体部19がギヤハウジング7(図1参照)に対してボルト(図示せず)によって組み付けられている。これによって、電動アクチュエータ21(換言すれば、変速駆動装置3全体)は、ギヤハウジング7の外表面に固定されている。この状態で、シフトセレクト軸15では、シフトレバー16側の部分が、本体ハウジング22の外にはみ出ている。シフトセレクト軸15において本体ハウジング22の外にはみ出た部分は、延設部20の内部および本体部19の中空部分19A内に配置されている。この状態で、当該部分は、本体部19の挿通孔19Bに対して挿通されているとともに、本体部19の中空部分19Aから外部に露出されている。シフトレバー16は、本体部19の中空部分19Aに配置されており、本体ハウジング22の外にはみ出ている。そして、シフトレバー16の他端16Bは、中空部分19Aから本体部19の外側へはみ出ており、前述したシフトブロック12A,12B,12C(図1参照)のいずれかに係合している。
When viewed from the extending direction of the extending
In the mounting
図4を参照して、電動アクチュエータ21は、電動モータ23と、シフト変換機構24と、セレクト変換機構25と、切換ユニット26とを備えている。
電動モータ23は、たとえばブラシレスモータからなり、回転駆動力を発生させるためのものである。電動モータ23は、出力軸130と、モータロータ131と、モータステータ132と、モータハウジング133と、モータケース134とを含んでいる。
Referring to FIG. 4, the
The
出力軸130は、所定方向(図4では左右方向)に延びている。
モータロータ131は、バックヨーク135と、磁石136とを含んでいる。バックヨーク135は、電動モータ23における磁束の漏れを防いで磁石136の磁力を最大限にするための磁性部品である。バックヨーク135は、環状であって、軸方向に所定の厚みを有している。磁石136は、複数設けられており、バックヨーク135の外周面において周方向に並ぶように取り付けられている。バックヨーク135の中空部分に対して出力軸130が挿通されることによって、モータロータ131は、出力軸130に対して分離可能に外嵌されており、出力軸130の軸中心を中心として、出力軸130と一体回転可能である。
The
The
モータステータ132は、図示しないコイル等で構成されている。
モータハウジング133は、出力軸130と直交する方向(図4では上下方向)に延びる板状である。モータハウジング133には、モータハウジング133を厚さ方向(出力軸130と平行な方向)に貫通する丸い挿通孔137と、挿通孔137を区画する略円筒状の内周面138とが形成されている。内周面138は、軸方向(挿通孔137の深さ方向)における複数の位置で適宜縮径されたり拡径されたりしている。内周面138において、挿通孔137の深さ方向における途中部分に一致する部分には、挿通孔137内(丸い挿通孔137の径方向内側)へ張り出したリブ139が設けられている。挿通孔137は、リブ139によって、リブ139より一方側(図4では左側)の第1スペース141と、リブ139より他方側(図4では右側)の第2スペース142とに仕切られている。第1スペース141には、環状の転がり軸受143が嵌め込まれている。転がり軸受143では、外輪が第1スペース141における内周面138に対して内嵌されている。モータハウジング133において第1スペース141側の側面(図4では左側面)には、挿通孔137と同軸状をなす円筒状の段部133Aが当該側面から張り出すように形成されている。また、モータハウジング133では、その端部(図4では上下の端部)が、ボルト149によって本体ハウジング22に固定されている。換言すれば、モータハウジング133は、本体ハウジング22に対してボルト149を介して着脱可能に取り付けられている。
The
The
モータケース134は、略円筒状であって、軸方向における一端に、モータケース134の内部を露出させる開口144が形成されている。モータケース134において、軸方向における開口144とは反対側の円板状部分が、モータケース134の軸方向における他端を塞ぐ底145である。底145においてモータケース134の内部を臨む側面(図4における底145の右側面)の円中心位置には、開口144側へ突出する環状のリブ146が形成されている。リブ146に囲まれたスペース147には、環状の転がり軸受148が嵌め込まれている。転がり軸受148では、外輪がリブ146の内周面に対して内嵌されている。モータケース134は、開口144を縁取る部分がモータハウジング133の段部133Aに対して外嵌されることによって、モータハウジング133に取り付けられており、この状態で、転がり軸受143,148が同軸状に配置されている。このように、モータハウジング133を介してモータケース134を本体ハウジング22に取り付けることができる。また、モータケース134の開口144がモータハウジング133の段部133Aによって塞がれているので、モータケース134内に異物が侵入することが防止されている。
The
電動モータ23では、モータロータ131が、モータケース134の内部であって転がり軸受143,148の間の領域に収容されている。また、前述したモータステータ132が、モータケース134内に収容されてモータケース134の内周面に取り付けられ、モータロータ131を非接触で取り囲んでいる。そして、モータロータ131が一体化された出力軸130が、転がり軸受143,148のそれぞれの中空部分(換言すれば、前述したモータハウジング133の挿通孔137およびスペース147)に対して挿通されている。これによって、モータロータ131および出力軸130が、転がり軸受143,148を介して、モータハウジング133およびモータケース134によって回転可能に支持されている。出力軸130では、その一部がモータハウジング133の挿通孔137から電動モータ23の外部(図4ではモータハウジング133よりも右側)へ露出されている。電動モータ23では、図示しない電源から電力を受けると、モータロータ131および出力軸130が一体回転し、これによって回転駆動力(回転トルク)が発生する。電動モータ23は、発生させた回転駆動力を出力軸130から出力する。なお、電動モータ23は、正逆回転可能である。
In the
また、電動モータ23に関連して、電動アクチュエータ21は、レゾルバ160を含んでいる。レゾルバ160は、モータハウジング133の挿通孔137における第2スペース142に収納されている。レゾルバ160は、出力軸130に対して外嵌される環状のレゾルバロータ161と、レゾルバロータ161を非接触で取り囲むレゾルバステータ162とを含んでいる。レゾルバロータ161は、出力軸130と一体回転可能である。レゾルバステータ162は、環状であって、コイル(図示せず)を内蔵している。レゾルバステータ162は、モータハウジング133の挿通孔137の第2スペース142に対して嵌め込まれている。詳しくは、レゾルバステータ162は、第2スペース142における内周面138に対して内嵌されている。これにより、モータハウジング133によってレゾルバステータ162の位置を固定することができる。レゾルバ160は、レゾルバロータ161が出力軸130と一体回転することで生じる電圧変化によって、出力軸130の回転角度を検出する。
In relation to the
シフト変換機構24は、電動モータ23の回転駆動力を、シフトセレクト軸15を中心軸線17まわり(軸回り)に回転させる力に変換してシフトセレクト軸15に伝達するためのものである。セレクト変換機構25は、電動モータ23の回転駆動力を、シフトセレクト軸15をその軸方向M4(図4における紙面に直交する方向)へ移動(スライド)させる力に変換してシフトセレクト軸15に伝達するためのものである。切換ユニット26は、電動モータ23の回転駆動力の伝達先を、シフト変換機構24とセレクト変換機構25との間で切り換えるためのものである。電動モータ23が本体ハウジング22に対して外から取り付けられているのに対し、シフト変換機構24、セレクト変換機構25および切換ユニット26は、本体ハウジング22内に収容されている。
The
本体ハウジング22では、電動モータ23側(図4における左側)に、モータ用開口部13が形成されている。モータ用開口部13は、略板状の蓋27によって閉塞されている。蓋27は、本体ハウジング22の一部である。これらの本体ハウジング22および蓋27は、それぞれたとえば鋳鉄やアルミニウムなどの金属材料を用いて形成されており、蓋27の外周が本体ハウジング22のモータ用開口部13に嵌め合わされている。蓋27には、その内面(図4に示す右面)と外面(図4に示す左面)とを貫通する円形の貫通孔29が形成されている。また、蓋27の外面には、電動モータ23のモータハウジング133が固定されている。電動モータ23は、モータケース134およびモータハウジング133が本体ハウジング22外に露出するように取り付けられている。電動モータ23の出力軸130は、シフトセレクト軸15と、平面視(図4において上方から見た場合)における食い違い角が90°の食い違い角の関係をなして配置されている。そのため、出力軸130は、軸方向M4と直交する所定の方向(図4に示す左右方向)に沿って延びている。出力軸130(電動モータ23からはみ出した部分)は、蓋27の貫通孔29を介して本体ハウジング22の内部に臨んでおり、切換ユニット26に対向している。
In the
本体ハウジング22は、前述したようにボックス状であり、シフトセレクト軸15における先端側(図1に示す右奥側)の領域や、シフト変換機構24、セレクト変換機構25および切換ユニット26の各構成部品を主に収容する。詳しくは、図5に示すように、本体ハウジング22は、側方(図5における右側)に底を有する箱状をなしている。本体ハウジング22は、底壁111と、底壁111の一端部(図5に示す上端部)と、他端部(図5に示す下端部)とからそれぞれ、互いに平行に立ち上がる一対の側壁112,113とを主に備えている。本体ハウジング22には、側壁112,113の先端部(図5に示す左端部)などによって区画された開口部115が形成されている。開口部115は平板状の蓋114によって閉塞されている。蓋114は、本体ハウジング22の一部をなしている。
As described above, the
図5に示すように、底壁111の内側の底面111Aは、平坦面によって形成されている。底壁111には、シフトセレクト軸15の途中部(後述するスプライン部120およびラック部122よりも基端(図5における右端)寄り)を支持するため軸ホルダ116が形成されている。軸ホルダ116は、底壁111と一体的に形成されており、底壁111の外壁面(底面111Aとは反対側の面)よりも外方に膨出してたとえば直方体状をなしている(図2も参照)。前述した取付ステー18のフランジ部20Aは、軸ホルダ116に対して、ボルト14で固定される(図2参照)。底壁111および軸ホルダ116には、断面円形の(丸い)通過孔104が形成されている。通過孔104は、軸ホルダ116および底壁111を、それらの厚み方向(図5に示す左右方向。底面111Aと直交する方向)に貫通している。通過孔104には、シフトセレクト軸15が挿通されている。通過孔104は、シフトセレクト軸15(通過孔104を塞いでいる部分)よりも若干大径である。そのため、底壁111および軸ホルダ116において通過孔104を区画する内周面とシフトセレクト軸15の外周面との間には、本体ハウジング22の内外を連通させる隙間Sが形成されている。
As shown in FIG. 5, the
通過孔104の内周面には、すべり軸受101が内嵌固定されている。すべり軸受101は、通過孔104に挿通されているシフトセレクト軸15の途中部(後述する閉塞部150)の外周を取り囲み、当該シフトセレクト軸15の閉塞部150の外周を摺接支持している。
軸ホルダ116において、厚み方向(図5に示す左右方向)における途中には、ロックボール106が配設されている。具体的には、通過孔104の内周面と、軸ホルダ116の外周面とを貫通する貫通孔105内にロックボール106が収容されている。ロックボール106は、通過孔104の中心軸線(すなわちシフトセレクト軸15の中心軸線17)と直交する方向に延びる略円筒状をなすとともに、当該方向に沿って移動可能に設けられている。ロックボール106の先端部は半球状をなしており、次に述べる係合溝107に係合する。
A
In the
ここで、シフトセレクト軸15において通過孔104をちょうど塞ぐ部分(軸方向M4において通過孔104と一致する位置にある部分)を閉塞部150ということにする。閉塞部150は、シフトセレクト軸15に対して同軸状で一体化された円筒体であって、通過孔104を塞ぐ位置に配置されている。閉塞部150の外周には、軸方向M4に間隔を空けて、周方向に延びる複数本(たとえば3本)の係合溝107が形成されている。各係合溝107は全周にわたって設定されている。ロックボール106がその長手方向に移動することにより、先端部が通過孔104の内周面よりも中心軸線17側(図5に示す下方)に突出して、その先端部が係合溝107と係合して、シフトセレクト軸15の軸方向M4における移動を阻止する。これにより、シフトセレクト軸15は、軸方向M4への移動が阻止された状態で、一定力で保持される。ただし、この状態では、シフトセレクト軸15の不意の動きが防止されているだけであるので、この状態でも、シフトセレクト軸15の軸回りの回転および軸方向M4へのスライドは可能である。
Here, a portion that just closes the
図5に示すように、シフトセレクト軸15において、通過孔104よりも先端側(本体ハウジング22の内側)の部分には、スプライン部120と、後述するピニオンギヤ36が噛み合うラック部122とが、通過孔104に近い側からこの順で設けられている。つまり、シフトセレクト軸15において、スプライン部120およびラック部122は、本体ハウジング22内側へ通過孔104から離れた位置にあり、特に、ラック部122は、スプライン部120に比べて本体ハウジング22内側へ通過孔104から離れた位置にある。スプライン部120およびラック部122は、いずれも、シフトセレクト軸15に対して同軸状で一体化される円筒体であり、軸方向に所定の長さを有している。スプライン部120およびラック部122は、シフトセレクト軸15の軸部15A(シフトセレクト軸15のうち、スプライン部120およびラック部122を除く部分)よりも大径である。
As shown in FIG. 5, in the shift
スプライン部120の外周面には、スプライン121(軸方向に延びる筋状の凸部)が周方向に間隔を隔てつつ、全域に亘って形成されている。
ラック部122の外周面には、その周方向における全域に、ラック歯形成領域125が設けられている。ラック歯形成領域125では、ラック部122の軸方向M4の一端(図5に示す左端)から他端(図5に示す右端)にわたって、複数のラック歯123がそれぞれ中心軸線17に沿って互いに平行に延びている。ラック歯形成領域125のラック歯123が、後述するピニオンギヤ36と噛み合っている。
On the outer peripheral surface of the
A rack
ここで、シフトセレクト軸15における、本体ハウジング22に収容される部分は、すべり軸受101によって摺接支持されている。なお、シフトセレクト軸15においてラック部122に対してスプライン部120の反対側における先端部(図5における左端部)は、本体ハウジング22の蓋114を貫通して本体ハウジング22の外に突出している。当該先端部には、円環状のすべり軸受102を介して、円筒状のキャップ100が外嵌されている。シフトセレクト軸15は、すべり軸受102によっても摺接支持されている。
Here, a portion of the shift
図4に示すように、切換ユニット26は、電動モータ23の出力軸130と同軸状で一体化された伝達軸41と、伝達軸41と同軸にかつ、同伴回転可能に設けられた環状の回転体である第1ロータ42と、伝達軸41に同軸にかつ、同伴回転可能に設けられた環状の回転体である第2ロータ44と、第1ロータ42と第2ロータ44との間で伝達軸41の連結先を切り換えるためのクラッチ機構39とを備えている。
As shown in FIG. 4, the switching
伝達軸41は、電動モータ23側に設けられて電動モータ23の出力軸130に連続する小径の主軸部46と、主軸部46の第1ロータ42側の軸方向端部(図4に示す右端部)に、主軸部46と一体的に設けられ、主軸部46よりも大径の大径部47とを備えている。伝達軸41と電動モータ23の出力軸130とは一体形成されていて、伝達軸41および出力軸130のまとまりは、1本の一体軸151(図4においてドットで塗り潰した部分)を構成している。換言すれば、伝達軸41は、出力軸130と一体形成されることによって出力軸130と一緒に一体軸151を構成している。一体軸151において電動モータ23側(図4では左側)の部分が出力軸130であって、一体軸151において電動モータ23とは反対側(図4では右側)の部分が伝達軸41である。伝達軸41は、後述するように、電動モータ23側(出力軸130側)とは反対側の大径部47において、電動モータ23の回転駆動力をシフト変換機構24およびセレクト変換機構25に伝達するためのものである。
The
第1ロータ42は、伝達軸41に対し電動モータ23側と反対側(図4における右側)に配置されている。第1ロータ42は、電動モータ23側の軸方向端部(図4に示す左端部)の外周から径方向外方に向けて張り出す第1アーマチュアハブ54を備えている。第1アーマチュアハブ54は、大径部47の電動モータ23側と反対側の面(図4に示す右面)に対向して配置されている。
The
第2ロータ44は、伝達軸41の大径部47に対し第1ロータ42と反対側、すなわち電動モータ23側(図4における左側)に配置されており、伝達軸41の主軸部46の周囲を非接触状態で取り囲んでいる。第2ロータ44は、電動モータ23側と反対側の軸方向端部(図4に示す右端部)の外周から径方向外方に向けて張り出す第2アーマチュアハブ55を備えている。第2アーマチュアハブ55は、大径部47の電動モータ23側の面(図4に示す左面)に対向して配置されている。言い換えれば、第1ロータ42(の第1アーマチュアハブ54)および第2ロータ44(の第2アーマチュアハブ55)が、伝達軸41の大径部47を挟むように配置されている。この状態で、第1ロータ42と、第2ロータ44と、伝達軸41とは、同軸状に配置されていて、それぞれが軸回りに回転可能である。
The
クラッチ機構39は、第1ロータ42と断続して、伝達軸41と第1ロータ42とを連結/解放するシフト電磁クラッチ43と、第2ロータ44と断続して、伝達軸41と第2ロータ44とを連結/解放するセレクト電磁クラッチ45とを備えている。シフト電磁クラッチ43は、電動モータ23からの回転駆動力を第1ロータ42に伝達して第1ロータ42を回転させることができる。セレクト電磁クラッチ45は、電動モータ23からの回転駆動力を第2ロータ44に伝達して第2ロータ44を回転させることができる。
The
シフト電磁クラッチ43は、第1フィールド48と第1アーマチュア49とを備えている。第1アーマチュア49は、伝達軸41の大径部47の軸方向他方側の面(図4に示す右面)に設けられ、第1アーマチュアハブ54の電動モータ23側の面(図4に示す左面)と微小間隔を隔てて配置されており、伝達軸41と同軸状をなす略円環板状をなしている。第1アーマチュア49は、伝達軸41(大径部47)とともに回転する回転体である。第1アーマチュア49は、鉄などの強磁性体を用いて形成されている。第1フィールド48は、周方向から見た断面が横に傾いたU字をなす環状のホルダ170と、ホルダ170に収容され、周方向から見た断面がU字をなす環状のボビン31と、ボビン31内(U字の内側)に内蔵される第1電磁コイル50とを含む環状体である。ホルダ170の外周面が本体ハウジング22の内周面に固定されることによって、第1フィールド48は、本体ハウジング22に固定されている。ホルダ170の内周面には、環状の転がり軸受154が嵌め込まれている。転がり軸受154の外輪がホルダ170の内周面に固定(内嵌)され、転がり軸受154の内輪が第1ロータ42に固定(外嵌)されている。これにより、ホルダ170は、第1ロータ42を回転可能に支持している。
The shift electromagnetic clutch 43 includes a
セレクト電磁クラッチ45は、第2フィールド51と、第2アーマチュア52とを備えている。第2アーマチュア52は、伝達軸41の大径部47の軸方向一方側の面(図4に示す左面)に設けられ、第2アーマチュアハブ55の電動モータ23と反対側の面(図4に示す右面)と微小間隔を隔てて配置されており、伝達軸41と同軸状をなす略円環板状をなしている。第2アーマチュア52は、伝達軸41(大径部47)とともに回転する回転体である。第2アーマチュア52は鉄などの強磁性体を用いて形成されている。第2フィールド51は、周方向から見た断面が横に傾いたU字をなす環状のホルダ171と、ホルダ171に収容され、周方向から見た断面がU字をなす環状のボビン32と、ボビン32内(U字の内側)に内蔵される第2電磁コイル53とを含む環状体である。ホルダ171の外周面が本体ハウジング22の内周面に固定されることによって、第2フィールド51は、本体ハウジング22に固定されている。ホルダ171の内周面には、環状の転がり軸受155が嵌め込まれている。転がり軸受155の外輪がホルダ171の内周面に固定(内嵌)され、転がり軸受155の内輪が第2ロータ44に固定(外嵌)されている。これにより、ホルダ171は、第2ロータ44を回転可能に支持している。
The select electromagnetic clutch 45 includes a
第1フィールド48および第2フィールド51は、大径部47、第1アーマチュアハブ54および第2アーマチュアハブ55を挟んで、軸方向(第1ロータ42、第2ロータ44および伝達軸41のそれぞれの中心軸の延びる方向であり、図4では左右方向)に沿って並んで配置されている。
クラッチ機構39には、シフト電磁クラッチ43およびセレクト電磁クラッチ45を駆動するためのクラッチ駆動回路(図示せず)が接続されている。クラッチ駆動回路に関連して、ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)88および操作レバー93が設けられている。ECU88は、所定のプログラムに応じた自動変速指令や、操作者(ドライバー)による操作レバー93の操作や、レゾルバ160から入力された検出結果(出力軸130の回転角度)等に応じて、モータドライバ(図示せず)を介して電動モータ23を駆動制御したり、クラッチ駆動回路を介してシフト電磁クラッチ43およびセレクト電磁クラッチ45を駆動制御したりする。なお、図4では、ECU88から出力される信号やECU88に入力される信号が、破線矢印で示されている。また、ECU88は、車体に固定されていてもよく、ギヤハウジング7(図1参照)内に収容されていてもよい。
The
A clutch drive circuit (not shown) for driving the shift electromagnetic clutch 43 and the select electromagnetic clutch 45 is connected to the
また、前述したクラッチ駆動回路には、配線などを介して電源(たとえば24V。図示せず)から電圧供給(給電)されている。クラッチ駆動回路は、リレー回路などを含む構成であり、シフト電磁クラッチ43およびセレクト電磁クラッチ45に対し、それぞれ個別に給電および給電停止を切換え可能に設けられている。なお、クラッチ駆動回路は、シフト電磁クラッチ43およびセレクト電磁クラッチ45の双方を駆動する構成に限られず、シフト電磁クラッチ43を駆動するためのクラッチ駆動回路と、セレクト電磁クラッチ45を駆動するためのクラッチ駆動回路とを個別に設けることもできる。
In addition, the above-described clutch drive circuit is supplied with voltage (powered) from a power source (for example, 24 V, not shown) via wiring or the like. The clutch drive circuit includes a relay circuit and the like, and is provided so that power supply and power supply stop can be individually switched for the shift electromagnetic clutch 43 and the select
クラッチ駆動回路によるシフト電磁クラッチ43に対する給電により、第1電磁コイル50に通電されると、第1電磁コイル50が励磁状態になり、第1電磁コイル50を含む第1フィールド48に電磁吸引力が発生する。そして、第1アーマチュア49が、第1フィールド48に吸引されて第1フィールド48に向けて変形し、第1アーマチュアハブ54と摩擦接触する。したがって、第1電磁コイル50への通電により、第1アーマチュア49側の(伝達軸41の)大径部47が、第1アーマチュアハブ54(第1ロータ42)に接続され、伝達軸41が第1ロータ42に連結される。そして、第1電磁コイル50に対する電圧供給が停止され、第1電磁コイル50に電流が流れなくなることにより、第1アーマチュア49に対する吸引力もなくなり、第1アーマチュア49が元の形状に復帰する。これにより、シフト電磁クラッチ43が接続状態から切断状態になり、伝達軸41が第1ロータ42から解放(遮断)される。つまり、シフト電磁クラッチ43に対する給電/給電停止を切り換えることにより、シフト電磁クラッチ43の接続状態と切断状態とを切り換えることができる。接続状態のシフト電磁クラッチ43は、電動モータ23からの回転駆動力を、伝達軸41からシフト変換機構24に伝達することができ、切断状態のシフト電磁クラッチ43は、当該回転駆動力を、伝達軸41からシフト変換機構24に対して遮断することができる。
When the first electromagnetic coil 50 is energized by supplying power to the shift electromagnetic clutch 43 by the clutch drive circuit, the first electromagnetic coil 50 is in an excited state, and an electromagnetic attractive force is applied to the
一方、クラッチ駆動回路によるセレクト電磁クラッチ45に対する給電により、第2電磁コイル53に通電されると、その第2電磁コイル53が励磁状態になり、第2電磁コイル53を含む第2フィールド51に電磁吸引力が発生する。そして、第2アーマチュア52が第2フィールド51に吸引されて第2フィールド51に向けて変形し、第2アーマチュア52が第2アーマチュアハブ55と摩擦接触する。したがって、第2電磁コイル53への通電により、第2アーマチュア52側の(伝達軸41の)大径部47が、第2アーマチュアハブ55(第2ロータ44)に接続され、伝達軸41が第2ロータ44に連結される。そして、第2電磁コイル53に対する電圧供給が停止され、第2電磁コイル53に電流が流れなくなることにより、第2アーマチュア52に対する吸引力もなくなり、第2アーマチュア52が元の形状に復帰する。これにより、セレクト電磁クラッチ45が接続状態から切断状態になり、伝達軸41が第2ロータ44から解放(遮断)される。つまり、第2電磁コイル53への給電/給電停止を切り換えることにより、セレクト電磁クラッチ45の接続状態と、切断状態とを切り換えることができる。接続状態のセレクト電磁クラッチ45は、電動モータ23からの回転駆動力を、伝達軸41からセレクト変換機構25に伝達することができ、切断状態のセレクト電磁クラッチ45は、当該回転駆動力を、伝達軸41からセレクト変換機構25に対して遮断することができる。
On the other hand, when power is supplied to the select electromagnetic clutch 45 by the clutch drive circuit and the second
電動アクチュエータ21の制御では、通常、シフト電磁クラッチ43およびセレクト電磁クラッチ45の一方のみが選択的に接続されるようになっている。すなわち、シフト電磁クラッチ43が接続状態にあるときには、セレクト電磁クラッチ45が切断状態にあり、セレクト電磁クラッチ45が接続状態にあるときには、シフト電磁クラッチ43が切断状態にある。
In the control of the
第2ロータ44の外周には、小径の円環状の第1歯車56が外嵌固定されている。第1歯車56は第2ロータ44と同軸に設けられている。第1歯車56は転がり軸受57によって支持されている。転がり軸受57の外輪は、第1歯車56に内嵌固定されている。転がり軸受57の内輪は、伝達軸41の主軸部46(一体軸151)の外周に外嵌固定されている。
A small-diameter annular
シフト変換機構24は、回転運動を直線運動に変換する減速機としてのボールねじ機構58と、このボールねじ機構58に備えられるナット59と、ナット59の軸方向移動に伴ってシフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに回動するアーム60とを主に備えている。
ボールねじ機構58は、第1ロータ42と同軸(すなわち伝達軸41と同軸)に延びるねじ軸61と、ねじ軸61にボール(図示せず)を介して螺合する前述したナット59とを備えている。ねじ軸61は、図4の上方から見た平面視において、シフトセレクト軸15と、食い違い角が90°の食い違い軸の関係をなしている。言い換えれば、ねじ軸61の軸方向およびシフトセレクト軸15の軸方向M4の双方に直交する方向(図4の上方)から見て、ねじ軸61およびシフトセレクト軸15は互いに直交している。
The
The
ねじ軸61は、転がり軸受64,67によって軸方向への移動が規制されつつ支持されている。具体的には、ねじ軸61の一端部(図4に示す左端部)は転がり軸受64によって支持されており、また、ねじ軸61の他端部(図4に示す右端部)は転がり軸受67によって支持されている。これらの転がり軸受64,67により、ねじ軸61がその中心軸線80(図5参照)まわりに回転可能に支持されている。
The
転がり軸受64の内輪は、ねじ軸61の一端部に外嵌固定されている。また、転がり軸受64の外輪は、本体ハウジング22に固定されている。また、転がり軸受64の外輪には、ロックナット66が係合されて、ねじ軸61の軸方向の他方(図4に示す右方)への転がり軸受64の移動が規制されている。ねじ軸61の一端部における転がり軸受64よりも電動モータ23側(図4に示す左側)の部分は、第1ロータ42の内周に挿通されて、この第1ロータ42に同伴回転可能に連結されている。転がり軸受67の内輪は、ねじ軸61の他端部に外嵌固定されている。転がり軸受67の外輪は、本体ハウジング22に固定されている。
An inner ring of the rolling
ナット59の一側面(図4に示す手前側側面。図5に示す左側側面)、および当該一側面とは反対側の他側面(図4に示す奥側側面。図5に示す右側側面)には、それぞれシフトセレクト軸15の軸方向M4に沿う方向(図4の紙面に直交する方向)に延びる円柱状の突出軸70(図4では一方のみ図示。図5を併せて参照)が突出形成されている。一対の突出軸70は、同軸状に配置されている(図5参照)。ナット59は、アーム60の第1係合部72(後述する)によって、ねじ軸61まわりの回転が規制されている。したがって、ねじ軸61が回転されると、ねじ軸61の回転に同伴して、ナット59がねじ軸61の軸方向に移動する。なお、図5では、ねじ軸61の軸方向に関し、図4に示すナット59の位置よりも、第1ロータ42に対し離反する方向(図4に示す右方)にナット59が位置するときのナット59およびアーム60の断面状態を示している。
On one side of the nut 59 (front side shown in FIG. 4; left side shown in FIG. 5) and on the other side opposite to the one side (back side shown in FIG. 4. right side shown in FIG. 5) Is a cylindrical protruding shaft 70 (only one is shown in FIG. 4; see also FIG. 5) extending in a direction along the axial direction M4 of the shift select shaft 15 (a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 4). Has been. The pair of protruding
図4および図5に示すように、アーム60は、ナット59に係合するための第1係合部72と、シフトセレクト軸15のスプライン部120にスプライン嵌合するための第2係合部73(図5参照)と、第1係合部72と第2係合部73とを接続する直線状の接続ロッド74とを備えている。接続ロッド74は、たとえば、その全長にわたって断面矩形状をなしている。第2係合部73は、リング状(円環状)をなし、シフトセレクト軸15のスプライン部120に対して外嵌されている。第2係合部73の内周面には、スプライン75が形成されており、第2係合部73のスプライン75とスプライン部120のスプライン121とが噛み合うことで、第2係合部73とスプライン部120とのスプライン嵌合が達成されている。なお、第2係合部73は、円環板状をなしているが、円筒状(軸方向に所定の厚みを有する形状)をなしていてもよい。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第1係合部72は、互いに対向する一対の支持板部76(図4では、一方の支持板部76のみを図示)と、一対の支持板部76の基端辺同士を連結する連結板部77とを備え、側面視で略U字状をなしている。各支持板部76には、各突出軸70の外周と、当該突出軸70の回転を許容しつつ係合するU字係合溝78が形成されている。U字係合溝78は、前記の基端辺と反対側の先端辺(図4および図5における上端辺)から切り欠かれている。そのため、第1係合部72は、ナット59に、突出軸70まわりに相対回転可能にかつ、ねじ軸61の軸方向に同行移動可能に係合している。また、各U字係合溝78と各突出軸70との係合により、ナット59では、アーム60の第1係合部72によってねじ軸61まわりの回転が規制されている。したがって、ねじ軸61の回転に伴って、ナット59および第1係合部72がねじ軸61の軸方向に移動する。
The
前述したように、シフトセレクト軸15のスプライン部120の外周と、第2係合部73の内周とはスプライン嵌合している。具体的には、第2係合部73の内周に設けられたスプライン75に、スプライン部120の外周に設けられたスプライン121が噛み合っている。このとき、スプライン121とスプライン75との間には噛合いのための隙間が確保されている。言い換えれば、シフトセレクト軸15のスプライン部120の外周に対して、第2係合部73が、当該シフトセレクト軸15に対して相対回転不能にかつ相対軸方向移動が許容された状態で連結されている。したがって、シフト電磁クラッチ43が接続状態にあって、ねじ軸61が回転し、これに伴ってナット59がねじ軸61の軸方向に移動すると、アーム60がシフトセレクト軸15の中心軸線17まわりに回動し、このアーム60の揺動に同伴してシフトセレクト軸15が、中心軸線17まわりに回転する。つまり、スプライン部120が電動モータ23の回転駆動力を第2係合部73から受けることで、シフトセレクト軸15が軸回りに回転する。これにより、前述したシフト動作が達成される。
As described above, the outer periphery of the
図4に示すように、セレクト変換機構25は、前述した第1歯車56と、伝達軸41と平行に延びた状態で回転可能に設けられたピニオン軸95と、ピニオン軸95の一端部(図4に示す左端部)寄りの所定位置に同軸に固定されて第1歯車56と噛み合う第2歯車81と、ピニオン軸95の他端部(図4に示す右端部)寄りの所定位置に同軸に固定された小径のピニオンギヤ36とを備え、全体として減速機を構成している。なお、第2歯車81は、第1歯車56およびピニオンギヤ36の双方よりも大径に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
ピニオン軸95の一端部(図4に示す左端部)は、本体ハウジング22に固定された転がり軸受96によって支持されている。転がり軸受96の内輪は、ピニオン軸95の一端部(図4に示す左端部)に外嵌固定されている。また、転がり軸受96の外輪は、蓋27の内面に形成された円筒状の凹部97内に固定されている。また、ピニオン軸95の他端部(図4に示す右端部)は、転がり軸受84によって支持されている。ピニオンギヤ36とラック部122(図5参照)とがラック・アンド・ピニオン機構により噛み合っているので、セレクト電磁クラッチ45が接続状態にあって、伝達軸41の回転に伴ってピニオン軸95が回転すると、これに伴って、シフトセレクト軸15が軸方向M4(図1参照)に移動する。つまり、ラック部122が電動モータ23の駆動力をピニオンギヤ36から受けることで、シフトセレクト軸15が軸方向にスライドする。これにより、前述したセレクト動作が達成される。なお、シフトセレクト軸15がスライドしても、第2係合部73とスプライン部120とのスプライン嵌合は維持されている。
One end portion (left end portion shown in FIG. 4) of the
ここで、図2を参照して、前述した本体ハウジング22は、第1本体ハウジング22Aと、第2本体ハウジング22Bとを有している。なお、第1本体ハウジング22Aと第2本体ハウジング22Bとは一体化されていて、これらのハウジングの継ぎ目に隙間は存在しない。そのため、第1本体ハウジング22Aと第2本体ハウジング22Bとの継ぎ目から本体ハウジング22の内外が連通することはない。
Here, referring to FIG. 2, the
第1本体ハウジング22Aは、図2における本体ハウジング22の右側部分をなす略直方体のボックス形状であり、主にシフトセレクト軸15、ボールねじ機構58、アーム60およびピニオンギヤ36(図4参照)を収容している。第1本体ハウジング22Aは、前述した底壁111、側壁112、側壁113および蓋114(図5参照)等によって区画されている。
The first
第2本体ハウジング22Bは、第1本体ハウジング22Aから、平面視においてシフトセレクト軸15に直交する方向(図2における左側)へ延び出る中空円筒状である。第2本体ハウジング22Bにおいて第1本体ハウジング22Aとは反対側の端面には、前述したモータ用開口部13が形成されていて、この端面に対して、蓋27を介して電動モータ23(モータハウジング133)が取り付けられている(図4参照)。図4を参照して、第2本体ハウジング22B内には、前述した切換ユニット26や第1歯車81等が収容されている。
The second
図6および図7は、電動アクチュエータの組み立て手順を説明するための要部断面図である。
以下では、電動アクチュエータ21における要部、詳しくは、一体軸151と切換ユニット26(クラッチ機構39)と電動モータ23とを組み合わせる手順について説明する。なお、一体軸151の伝達軸41における大径部47には、第1アーマチュア49および第2アーマチュア52が予め取り付けられているものとする。
6 and 7 are cross-sectional views of relevant parts for explaining the assembly procedure of the electric actuator.
Below, the principal part in the
図6を参照して、まず、一体軸151と、クラッチ機構39におけるセレクト電磁クラッチ45(第2ロータ44や第1歯車56や転がり軸受57,154が既に組み込まれている)とを組み合わせる。その際、一体軸151を、出力軸130側から、クラッチ機構39の第2ロータ44の中空部分および転がり軸受57の中空部分に対してこの順番で挿通する。一体軸151における伝達軸41の大径部47が第2ロータ44に対して所定の隙間(若干の余裕を持って第2アーマチュア52を収容できる隙間)を隔てるまで接近すると、一体軸151とセレクト電磁クラッチ45との組立が完了する。このとき、一体軸151では、伝達軸41がセレクト電磁クラッチ45に連結されている一方で、出力軸130の全部と、伝達軸41の一部(出力軸130側の一部)とが、セレクト電磁クラッチ45からはみ出している。
With reference to FIG. 6, first, the
次いで、レゾルバ160のレゾルバロータ161の中空部分に対して一体軸151を出力軸130側から挿通することによって、レゾルバロータ161を一体軸151に対して出力軸130側から外嵌し、この状態で、セレクト電磁クラッチ45側へ動かす。一体軸151に対して外嵌されたレゾルバロータ161が、セレクト電磁クラッチ45の手前の位置に来て、出力軸130と伝達軸41との境界部分近傍に対して外嵌された状態になると、一体軸151に対するレゾルバロータ161の組み付けが完了する(図7参照)。
Next, the
次いで、モータハウジング133の挿通孔137において、第1スペース141に転がり軸受143を嵌め込み、第2スペース142にレゾルバ160のレゾルバステータ162を嵌め込むことにより、モータハウジング133と転がり軸受143とレゾルバステータ162とを一体化して1つのユニット180にする。転がり軸受143およびレゾルバステータ162の中空部分ならびに挿通孔137によって、ユニット180は、環状体になっている。
Next, in the
次いで、ユニット180の中空部分(転がり軸受143およびレゾルバステータ162の中空部分ならびに挿通孔137)に対して一体軸151を出力軸130側から挿通する。このとき、ユニット180の中空部分では、レゾルバステータ162の中空部分に対して一体軸151が最初に挿通されるようにする。このようにすることによって、ユニット180を一体軸151に対して出力軸130側から外嵌し、この状態で、セレクト電磁クラッチ45側へ動かす。レゾルバステータ162がレゾルバロータ161を取り囲むと(一体軸151の軸方向におけるレゾルバロータ161およびレゾルバステータ162の位置が一致すると)、一体軸151に対するユニット180の組み付けが完了する。この時点の状態が、図7に示されている。
Next, the
次いで、電動モータ23のモータロータ131の中空部分に対して一体軸151を出力軸130側から挿通することによって、モータロータ131を一体軸151に対して出力軸130側から外嵌し、この状態で、セレクト電磁クラッチ45側へ動かす。一体軸151(出力軸130)に対して外嵌されたモータロータ131が、ユニット180の手前の位置に来ると、一体軸151に対するモータロータ131の組み付けが完了する(図4参照)。このとき、レゾルバロータ161は、一体軸151においてモータロータ131よりも伝達軸41側の部分に対して外嵌されていることになる(図4参照)。
Next, by inserting the
次いで、モータステータ132および転がり軸受148が予め取り付けられたモータケース134を、(一体軸151に組み付けられた)モータロータ131に対して取り付ける。このとき、モータロータ131がモータケース134の開口144からモータケース134内に収容されるようにする。モータロータ131がモータステータ132によって取り囲まれ、かつ、一体軸151(出力軸130)の先端が転がり軸受148の中空部分に挿通され、さらに、開口144にモータハウジング133の段部133Aが嵌まり込んだ状態になると、モータロータ131およびモータハウジング133に対するモータケース134の取り付けが完了し、電動モータ23が完成する(図4参照)。
Next, the
なお、その後にクラッチ機構39のシフト電磁クラッチ43(第1ロータ42や転がり軸受154が予め取り付けられている)を一体軸151の伝達軸41の大径部47に対して対向させることで、シフト電磁クラッチ43を一体軸151(伝達軸41)に組み付ける(連結する)。または、モータロータ131に対するモータケース134の組み立てが完了する前の任意のタイミングで、シフト電磁クラッチ43を一体軸151に対して連結してもよい。また、クラッチ機構39において、セレクト電磁クラッチ45よりも先にシフト電磁クラッチ43を一体軸151(伝達軸41)に連結してもよいし、シフト電磁クラッチ43およびセレクト電磁クラッチ45の両方を一体軸151に一度に連結してもよい。
After that, the shift electromagnetic clutch 43 (the
そして、このように組み立てられたクラッチ機構39(切換ユニット26)、一体軸151、ユニット180および電動モータ23のまとまりを、本体ハウジング22に対して組み付ける。具体的には、クラッチ機構39および一体軸151の一部(伝達軸41)を本体ハウジング22内に収納し、ユニット180におけるモータハウジング133をボルト149によって本体ハウジング22に固定する(図4参照)。以上により、図4に示すように、一体軸151、クラッチ機構39および電動モータ23の周辺における電動アクチュエータ21の組み立てが完了する。
Then, the assembly of the clutch mechanism 39 (switching unit 26), the
以上のように、この電動アクチュエータ21では、伝達軸41と出力軸130とが一体形成されて一体軸151を構成しているので、伝達軸41と出力軸130との結合部分が存在しない。よって、結合部分が存在しない分だけ、一体軸151が短くなり(この実施形態では30mm程度短くなる)、電動アクチュエータ21の(一体軸151の軸方向における)最大寸法を小さくすることができる。また、伝達軸41と出力軸130とを結合させるために両方の軸にスプライン加工等を施したり、伝達軸41と出力軸130とを継手(連結カップリング等)を介して結合させたりする必要がない。その結果、電動モータ23の回転駆動力を伝達する構成に起因する電動アクチュエータ21の大型化や製造コストの上昇を抑制することができる。換言すれば、電動アクチュエータ21の小型化・軽量化や製造コストの低減を図ることができる。
As described above, in the
また、伝達軸41と出力軸130とを一体形成して一体軸151としたことによって、伝達軸41と出力軸130との回転方向における位相を調整する手間を省くことができる。
また、本発明と異なり、たとえば、出力軸130に凹部を設けて当該凹部に伝達軸41を差し込むことで伝達軸41と出力軸130とをスプライン結合させる場合には、出力軸130が太くなってしまうので、出力軸130にレゾルバロータ161を外嵌することが困難となることから、出力軸130にレゾルバ160を設けにくくなる。しかし、本発明では、伝達軸41と出力軸130とを一体形成して一体軸151としたことによって、出力軸130(一体軸151全体)を細くすることができるので、出力軸130にレゾルバ160を設けることが可能となっている。さらに、一体軸151全体が短くかつ細くなることによって、一体軸151の回転に係るイナーシャを低減させることが可能となるので、その分、電動モータ23の容量(最大出力)を少なく済ませることができる。
In addition, since the
Unlike the present invention, for example, when the
ここで、レゾルバ160のレゾルバロータ161を出力軸130に外嵌させることができるように、モータロータ131が出力軸130(一体軸151)に対して分離可能である(一体軸151と一体形成されていない)。そのため、電動アクチュエータ21の組み立ての際、このように一体軸151からモータロータ131を分離しておけば、レゾルバロータ161を、モータロータ131に邪魔されることなく円滑に一体軸151に対して外嵌することができる(図6および図7参照)。この場合には、電動モータ23(出力軸130以外の部分)の組み立てと、クラッチ機構39(レゾルバ160を含む)の組み立てとを同時進行させ、最後に、電動モータ23とクラッチ機構39とを組み合わせることが可能となる。
Here, the
以上、この発明の一実施形態について説明したが、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
15…シフトセレクト軸、16…シフトレバー、21…電動アクチュエータ、22…本体ハウジング、23…電動モータ、24…シフト変換機構、25…セレクト変換機構、41…伝達軸、43…シフト電磁クラッチ、45…セレクト電磁クラッチ、130…出力軸、131…モータロータ、132…モータステータ、133…モータハウジング、134…モータケース、135…バックヨーク、136…磁石、137…挿通孔、151…一体軸、160…レゾルバ、161…レゾルバロータ、162…レゾルバステータ、M4…軸方向
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記シフトセレクト軸を収容する本体ハウジングと、
前記本体ハウジングに取り付けられ、出力軸を有し、回転駆動力を発生して前記出力軸から出力する電動モータと、
前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を、前記シフトセレクト軸を軸方向へスライドさせる力に変換して、前記シフトセレクト軸に伝達するセレクト変換機構と、
前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を、前記シフトセレクト軸を軸回りに回転させる力に変換して、前記シフトセレクト軸に伝達するシフト変換機構と、
前記本体ハウジングに収容され、前記出力軸と一体形成されることによって前記出力軸と一緒に一体軸を構成し、前記出力軸側とは反対側において前記回転駆動力を前記セレクト変換機構およびシフト変換機構に伝達するための伝達軸と、
前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を前記伝達軸から前記セレクト変換機構に伝達/遮断するセレクト電磁クラッチと、
前記本体ハウジングに収容され、前記回転駆動力を前記伝達軸から前記シフト変換機構に伝達/遮断するシフト電磁クラッチとを含む、電動アクチュエータ。 An electric actuator for causing the shift lever to perform a select operation by sliding a shift select shaft to which the shift lever is coupled in the axial direction, and causing the shift lever to perform a shift operation by rotating the shift select shaft about the axis. And
A body housing for accommodating the shift select shaft;
An electric motor attached to the main body housing, having an output shaft, generating a rotational driving force and outputting from the output shaft;
A select conversion mechanism that is housed in the main body housing, converts the rotational driving force into a force that slides the shift select shaft in the axial direction, and transmits the force to the shift select shaft;
A shift conversion mechanism that is housed in the main body housing, converts the rotational driving force into a force that rotates the shift select shaft around an axis, and transmits the force to the shift select shaft;
Housed in the main body housing and formed integrally with the output shaft to form an integral shaft together with the output shaft, and the rotational driving force on the side opposite to the output shaft side is converted to the select conversion mechanism and the shift conversion. A transmission shaft for transmitting to the mechanism;
A select electromagnetic clutch housed in the main body housing and transmitting / blocking the rotational driving force from the transmission shaft to the select conversion mechanism;
An electric actuator including a shift electromagnetic clutch housed in the main body housing and transmitting / blocking the rotational driving force from the transmission shaft to the shift conversion mechanism.
前記一体軸において前記モータロータよりも前記伝達軸側の部分に対して外嵌されるレゾルバロータと、前記レゾルバロータを取り囲むレゾルバステータとを有し、前記一体軸の回転角度を検出するためのレゾルバをさらに含む、請求項1記載の電動アクチュエータ。 The electric motor includes a back yoke and a magnet attached to an outer peripheral surface of the back yoke, and a motor rotor that is detachably fitted to the output shaft, a motor stator that surrounds the motor rotor, the motor rotor, A motor case that houses the motor stator,
A resolver rotor that is externally fitted to a portion closer to the transmission shaft than the motor rotor in the integrated shaft; and a resolver stator that surrounds the resolver rotor; and a resolver for detecting a rotation angle of the integrated shaft. The electric actuator according to claim 1, further comprising:
前記一体軸における伝達軸を、前記セレクト電磁クラッチおよびシフト電磁クラッチの少なくともいずれかに連結するステップと、
前記一体軸に対して前記レゾルバロータを外嵌するステップと、
前記レゾルバステータが前記レゾルバロータを取り囲むようにし、前記一体軸を前記挿通孔に挿通させるステップと、
前記出力軸に対して前記モータロータを外嵌するステップと、
前記モータステータが前記モータロータを取り囲むようにして、前記モータケースを前記モータハウジングに取り付けるステップとを含む、電動アクチュエータの組み立て方法。 An electric actuator assembly method according to claim 3,
Connecting the transmission shaft in the integral shaft to at least one of the select electromagnetic clutch and the shift electromagnetic clutch;
Externally fitting the resolver rotor to the integral shaft;
Allowing the resolver stator to surround the resolver rotor, and inserting the integral shaft into the insertion hole;
Externally fitting the motor rotor to the output shaft;
Attaching the motor case to the motor housing such that the motor stator surrounds the motor rotor.
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