JP2015159669A - shift switching motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、シフト切替用モータに関する。 Embodiments described herein relate generally to a shift switching motor.
動力源としてのモータは、各種分野で利用されている。モータは、その使用形態や使用環境に応じた様々な性能の開発が行われるとともに、性能やメンテナンス性の向上が行われている。 Motors as power sources are used in various fields. Motors have been developed with various performances according to the usage and usage environment, and the performance and maintainability have been improved.
ところで、近年自動車の分野においては、トランスミッションとシフトレバーを電気的に接続して、シフトレバーの状態に応じてトランスミッションを切り替えるシフトバイワイヤの採用が増えている。シフトバイワイヤの場合、シフトレバーの操作状態を示す信号に基づいてモータによりギヤ等の切り替えを行うため、小型で高出力のモータの開発が重要となる。一般に、モータは高回転域ではトルクが低く、高トルク域では回転数が低いという関係がある。そして、モータの出力は回転数×トルク×定数で表すことができるが、最大出力となる中トルク領域(中回転領域)では、ステータコアの形状とロータ側のマグネットの位置関係に起因する磁路の変化(磁気回路の切り替わり)によるインダクタンス成分の影響を受けやすく最大出力値が低下してしまうという問題があった。 By the way, in recent years, in the field of automobiles, the adoption of shift-by-wire, in which a transmission and a shift lever are electrically connected and the transmission is switched according to the state of the shift lever, is increasing. In the case of shift-by-wire, since the gears and the like are switched by the motor based on a signal indicating the operation state of the shift lever, it is important to develop a small and high-output motor. In general, the motor has a relationship that the torque is low in the high rotation range and the rotation speed is low in the high torque range. The output of the motor can be expressed by the number of revolutions × torque × constant. In the middle torque region (medium rotation region) where the maximum output is obtained, the magnetic path resulting from the positional relationship between the shape of the stator core and the magnet on the rotor side is used. There is a problem that the maximum output value is likely to be affected by the inductance component due to the change (switching of the magnetic circuit).
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、モータの最大出力値を向上することのできるシフト切替用モータを提供することを目的の1つとする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a shift switching motor capable of improving the maximum output value of the motor.
実施形態に係るシフト切替用モータは、シフト切替装置のシフト位置を切り替える駆動機構の動力源となるモータであって、当該モータは、回転軸とともに回転するロータと、当該ロータと同軸に配置されて複数のティースを備えるステータと、を含み、前記ステータは、コイルが巻回された前記ティースを中心に左右の領域に対する磁気抵抗が異なる。この態様によれば、一例として、コイルが巻回されたティースを通過する磁界が当該ティースの左右に実質的に均等に分かれることが抑制できる。その結果、1通電中における磁界の切り替わりによるインダクタンス成分の上昇が抑制可能となり、モータの最大出力値の改善(向上)ができる。 The shift switching motor according to the embodiment is a motor that is a power source of a drive mechanism that switches the shift position of the shift switching device, and the motor is disposed with a rotor that rotates together with a rotating shaft, and the rotor. A stator having a plurality of teeth, and the stator has a different magnetic resistance with respect to left and right regions around the teeth around which the coil is wound. According to this aspect, as an example, it can be suppressed that the magnetic field passing through the tooth around which the coil is wound is divided substantially equally on the left and right of the tooth. As a result, an increase in inductance component due to switching of the magnetic field during one energization can be suppressed, and the maximum output value of the motor can be improved (improved).
また、実施形態に係るシフト切替用モータの前記ステータは、前記コイルが巻回されるティースを中心に左右の領域に対する磁路の形成態様が非対称になるようにしてもよい。この態様によれば、一例として、磁路の形成態様を非対称にすることで、コイルが巻回されたティースを通過する磁界が当該ティースの左右に実質的に均等に分かれることが抑制できる。その結果、1通電中における磁界の切り替わりによるインダクタンス成分の上昇が抑制可能となり、モータの最大出力値の改善(向上)ができる。 Further, the stator of the shift switching motor according to the embodiment may be configured such that the magnetic path is formed with respect to the left and right regions asymmetrically around the teeth around which the coil is wound. According to this aspect, as an example, it is possible to suppress the magnetic field passing through the tooth around which the coil is wound from being divided substantially evenly on the left and right sides of the tooth by making the magnetic path formation asymmetrical. As a result, an increase in inductance component due to switching of the magnetic field during one energization can be suppressed, and the maximum output value of the motor can be improved (improved).
また、実施形態に係るシフト切替用モータの前記ステータの磁路の前記形成態様は、一方の磁路を形成するヨークが他方の磁路を形成するヨークより細形となるようにしてもよい。この態様によれば、一例として、ステータのヨークの形状の一方を細形とすることで、コイルが巻回されたティースを通過する磁界のうち、細形側のヨークについて磁界が通過し難いようにできる。その結果、1通電中における磁界の切り替わりによるインダクタンス成分の上昇が抑制可能となり、モータの最大出力値の改善(向上)ができる。 In the shift switching motor according to the embodiment, the magnetic path of the stator may be formed such that the yoke that forms one magnetic path is narrower than the yoke that forms the other magnetic path. According to this aspect, as an example, one of the yoke shapes of the stator is narrowed so that the magnetic field does not easily pass through the narrow yoke among the magnetic fields passing through the teeth around which the coil is wound. Can be. As a result, an increase in inductance component due to switching of the magnetic field during one energization can be suppressed, and the maximum output value of the motor can be improved (improved).
また、実施形態に係るシフト切替用モータの前記コイルが巻回されるティースに接続される細形側の前記ヨークは、一端が前記コイルが巻回されるティースの基部側に接続され、他端が前記コイルが巻回されるティースに隣接するティースの先端から所定距離だけ前記基部側に偏った位置に非直線形状の接続部を介して接続されているようにしてもよい。この態様によれば、一例として、細形側のヨークの接続位置周辺に形成される空間を、例えば他の構成部品の配置空間として利用できる。つまり、モータの最大出力値の改善(向上)を実現しつつ、モータ周囲の空間の有効利用が可能になる。その結果、モータの性能の向上とモータの小型化に寄与できる。 Further, the yoke on the narrow side connected to the tooth around which the coil of the shift switching motor according to the embodiment is connected is connected to the base side of the tooth around which the coil is wound, and the other end May be connected via a non-linear connecting portion to a position deviated to the base side by a predetermined distance from the tip of the tooth adjacent to the tooth around which the coil is wound. According to this aspect, as an example, a space formed around the connection position of the narrow yoke can be used as an arrangement space for other components, for example. That is, it is possible to effectively use the space around the motor while improving (improving) the maximum output value of the motor. As a result, the motor performance can be improved and the motor can be miniaturized.
また、実施形態に係るシフト切替用モータの前記ステータの磁路の前記形成態様は、一方が非接続とされ、他方がヨークにより接続されているようにしてもよい。この態様によれば、一例として、コイルが巻回されたティースに対し、一方をヨークに非接続とすることで、コイルが巻回されたティースを通過する磁界が一方のヨークを通過するようにできる。その結果、1通電中における磁界の切り替わりによるインダクタンス成分の上昇が抑制可能となり、モータの最大出力値の改善(向上)ができる。 Moreover, as for the formation aspect of the magnetic path of the stator of the shift switching motor according to the embodiment, one may be disconnected and the other may be connected by a yoke. According to this aspect, as an example, one of the teeth around which the coil is wound is disconnected from the yoke so that the magnetic field passing through the teeth around which the coil is wound passes through one yoke. it can. As a result, an increase in inductance component due to switching of the magnetic field during one energization can be suppressed, and the maximum output value of the motor can be improved (improved).
また、実施形態に係るシフト切替用モータの前記ステータは、前記ティースに接続されたヨークに部品挿入用の貫通孔を有し、当該貫通孔は、前記回転軸と平行であるとともに、前記ステータの径方向において前記コイルの外形より内側に形成されているようにしてもよい。この態様によれば、一例として、モータに関連する部品の支持を省スペースで実現できる。例えばモータの回転軸のギヤと噛合するギヤの支持軸の配置が可能になり、軸間距離の短縮化が可能になり、モータを含むモータユニットの小型化に寄与できる。また、例えばモータを制御する基板を支持する支持部品の配置が可能になり、モータを含むモータユニットの小型化に寄与できる。 Further, the stator of the shift switching motor according to the embodiment has a through hole for component insertion in a yoke connected to the teeth, and the through hole is parallel to the rotation shaft and It may be formed inside the outer shape of the coil in the radial direction. According to this aspect, as an example, support of components related to the motor can be realized in a space-saving manner. For example, it is possible to dispose a support shaft for a gear that meshes with the gear of the rotation shaft of the motor, and it is possible to reduce the distance between the shafts, thereby contributing to the miniaturization of the motor unit including the motor. In addition, for example, it is possible to dispose a support component that supports a substrate that controls the motor, which can contribute to miniaturization of the motor unit including the motor.
以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用及び結果(効果)は、あくまで一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)を得ることが可能である。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention are disclosed. The configuration of the embodiment shown below, and the operation and result (effect) brought about by the configuration are merely examples. The present invention can be realized by configurations other than those disclosed in the following embodiments, and various effects (including derivative effects) obtained by the basic configuration can be obtained.
図1は、本実施形態に係るシフト切替用モータ10を含むモータユニット12の断面図である。なお、図1は、インナーロータタイプのシフト切替用モータ10を含む構成を示している。モータユニット12は、不図示のシフト切替装置(変速装置)に隣接されるハウジングケース14によって覆われている。ハウジングケース14は、有底略筒状の第1ケース16と、有蓋略筒状の第2ケース18とで構成されて、開口部同士が互いに対向するように第1ケース16と第2ケース18とが嵌着されて、シフト切替用モータ10の収容空間を形成している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
第1ケース16には、第2ケース18から離れる方向に突出する略円筒状の支持部16aが形成されている。支持部16aには、略円筒状のブッシュ20が嵌着されている。そして、ブッシュ20にシフト切替用モータ10により回転する出力軸22が軸支されている。支持部16aから突出する出力軸22の先端側は、縮径された略円柱状の連結部22aを形成している。出力軸22は連結部22aを介して、後述するシフト切替装置の位置決め板に固着されている。従って、出力軸22は、位置決め板と一体で、軸線Axを中心に回転する。なお、出力軸22には、第1ケース16の内部側に略円形の支持凹部22bが形成されている。
The
ハウジングケース14内には、シフト切替装置のシフト位置を切り替える駆動機構(パーキングロック装置)の動力源として機能する誘導極型のブラシレスモータであるシフト切替用モータ10が収容及び保持されている。第2ケース18には、支持部16aと同心の有蓋略円筒状の支持凹部18aが形成されている。また、第2ケース18には、軸線Axを挟んで、半径方向の同距離の位置に複数(本実施形態では6個)の有底略円筒状の取付凹部18bが形成されている。同様に、第1ケース16には、軸線Axを挟んで、半径方向の同距離の位置に複数(本実施形態では6個)の有底略円筒状の取付凹部16bが形成されている。そして、各取付凹部16b,18bは、開口部同士が互いに対向するように配置されている。ハウジングケース14内において、対向する取付凹部16b,18bに両端が固定された支持軸24,26が収容されている。支持軸24,26は、軸線Axと平行な軸線Ax1,Ax2をそれぞれ有する。なお、図1では、支持軸24,26を示しているが、対向する取付凹部16b,18bには、同様な支持軸が固定可能である。
The
シフト切替用モータ10は、その外形をなすホルダ28及び制御基板30の間にステータ32及びロータ34を備えている。
The
ホルダ28は、ハウジングケース14内の第1ケース16側に収容されており、軸線Axに対して直交する方向に広がる略平板状の蓋壁部28aを有するとともに、軸線Axと同心で蓋壁部28aから第2ケース18側に向かって突出する略円筒状の軸挿通部28bを有する。ホルダ28は、蓋壁部28aに支持軸24,26が貫通され、かつ蓋壁部28aの周縁部が第1ケース16の内壁に形成されたフランジ部に当接する状態でハウジングケース14内に位置決めされている。
The
制御基板30は、ハウジングケース14内の第2ケース18側に収容されており、軸線Axに対して直交する方向に広がる略平板状に成形されている。制御基板30には、軸線Axと同心の略円形の軸挿通孔30aが形成されている。そして、制御基板30には支持軸24,26が貫通されている。
The
ステータ32は、ステータコア36と、複数(本実施形態では6個)のコイル38とを備えて構成される。ステータコア36は、一例として、薄板状の電磁鋼板を複数枚積層して溶接等の接合手段により一体化した、図2の平面図で示すような軸線Axと同心の略円筒形状である。ステータコア36は、内周側に突出した複数のティースを有する。本実施形態では、一例として、コイル38(図1参照)が巻回される6個のティースとコイル38が巻回されない6個のティースが交互に配置されている。以下、コイル38が巻回されるティースを巻回用ティース40という。一方、コイル38が巻回されないティースを非巻回用ティース42という。巻回用ティース40の外周側(基部側)の一方側には、幅広の主ヨーク(ヨーク)44が形成され、隣接する非巻回用ティース42に接続されている。また巻回用ティース40の外周側(基部側)の他方側には、幅狭(細形)の補助ヨーク(ヨーク)46が形成され、隣接する非巻回用ティース42に接続されている。
The
補助ヨーク46は、図2に示すように、一端が巻回用ティース40の基部側(ステータコア36の外周側)に接続されている。一方、補助ヨーク46の他端は、巻回用ティース40に隣接する非巻回用ティース42の先端から所定距離だけ基部側に偏った位置に、部品挿入用の貫通孔である挿通孔部46aを介して接続されている。挿通孔部46aは、非直線形状の細形部材(後述する接続部130)で構成されて、補助ヨーク46と非巻回用ティース42とを接続する機能を有する。挿通孔部46aの挿通孔46bは、前述した支持軸24,26の挿通を許容するように、軸線Axと平行になるように形成されている。
As shown in FIG. 2, one end of the
図1に戻り、ステータコア36は、軸挿通部28bよりも外周側の位置であって、ホルダ28及び制御基板30に挟まれ、かつ支持軸24,26が挿通孔部46aに圧入されて、蓋壁部28aに当接する状態でハウジングケース14内に位置決めされている。
Returning to FIG. 1, the
本実施形態では、シフト切替用モータ10が誘導極型であることに対応して、複数(12個)のティース、すなわち6個の巻回用ティース40及び6個の非巻回用ティース42を交互に配置している。なお、ステータコア36の形状に基づく特性に関しては後述する。
In this embodiment, in response to the fact that the
ロータ34は、回転軸48と、ロータコア50と、マグネット52とを備えて構成される。回転軸48は軸線Axと同軸に配置されている。そして、回転軸48は、両端に形成された略円柱状の支持部48a,48bと、支持部48bよりも拡径された略円柱状の挿通部48cと、当該挿通部48cよりも更に拡径された略円柱状の固定部48dと、当該固定部48dに連設された第1ヘリカルギヤ部48eとを一体化して構成されている。支持部48aは、出力軸22の支持凹部22bの内周側に配置され、当該支持凹部22bとの間に介設されたベアリング54によって出力軸22に軸支されている。支持部48bは、第2ケース18の支持凹部18aの内周側に配置されており、当該支持凹部18aとの間に介設されたベアリング56によって第2ケース18に軸支されている。これにより、回転軸48は、軸線Axの周りに回転可能となっている。
The
挿通部48cは、支持部48bに隣接配置されており、回転自在に制御基板30を貫通する。固定部48dは、挿通部48cに隣接配置されており、その先端部はホルダ28の軸挿通部28bの内周側に配置されている。第1ヘリカルギヤ部48eは、軸挿通部28bの内周側であって支持部48a及び固定部48dの間に配置されている。第1ヘリカルギヤ部48eの歯先円の直径は固定部48dの直径、すなわち回転軸48の最大径以下に設定されている。そして、第1ヘリカルギヤ部48eは、そのギヤ径が十分に小さくなるように小歯数・大ねじれ角を有する、いわゆる小歯数ヘリカルギヤとなっている。
The
ロータコア50は、ホルダ28の軸挿通部28b及び制御基板30の間で回転軸48の固定部48dが貫通した状態で固定される略円盤状の連結部50aと、当該連結部50aの外周部からホルダ28に近付く方向に突出する略円筒状の本体部50bとが一体化され構成されている。本体部50bは、軸線Axと同心でホルダ28の軸挿通部28b及びステータコア36の間に配置されており、軸挿通部28bに嵌着された略円筒状のブッシュ58を介して回転可能に支持されている。マグネット52は、ステータコア36の内周側で本体部50bの外周面に固着されており、等角度間隔に磁極の極性(N極、S極)が切り替わるように略円筒状に成型されている。マグネット52は例えばリング形状とすることが可能で、正弦波着磁を行うことで、ステータコア36を上述したような特徴的な形状にした場合でもコギングやトルクリップルの抑制が可能となる。
The
このように、ハウジングケース14内にシフト切替用モータ10が収容及び保持されている。そして、シフト切替用モータ10に対して電源供給がなされると、ステータ32の形成する回転磁界と相互作用するロータ34(マグネット52)が軸線Axの周りを回転するようになっている。
Thus, the
なお、支持軸24には、ホルダ28の蓋壁部28aと第1ケース16との間に挟まれる状態で、中間ギヤ60が回転可能に支持されている。この中間ギヤ60は、蓋壁部28a及び出力軸22の間に挟まれる略円盤状の第2ヘリカルギヤ部60aと、当該第2ヘリカルギヤ部60aから第1ケース16に向かって突出して取付凹部16bの開口端側周縁部に当接する平歯車状の駆動ギヤ部60bとを一体化して構成されている。そして、中間ギヤ60は、第2ヘリカルギヤ部60aが回転軸48の第1ヘリカルギヤ部48eと噛合する。従って、回転軸48が回転すると、これに連動して中間ギヤ60が回転する。この際、回転軸48の回転は第1ヘリカルギヤ部48e及び第2ヘリカルギヤ部60aのギヤ比に応じて減速されて中間ギヤ60に伝達される。なお、軸線方向の位置において、中間ギヤ60の駆動ギヤ部60bは、出力軸22のハウジングケース14内に突出する部位と重なっている。
Note that the
図3には、シフト切替用モータ10を適用可能なモータユニット12(シフト装置の一部)の分解斜視図である。具体的には、シフト切替用モータ10のステータ32が発生する回転磁界によって回転するロータ(ロータ34)により動作する第1ヘリカルギヤ部48eの斜視図が示されている。そして、この第1ヘリカルギヤ部48eと噛合する第2ヘリカルギヤ部60a(支持軸24に固着する中間ギヤ60)と、当該中間ギヤ60によって回動する従動レバー62と出力軸22との関係が斜視図で示されている。図3に示すように、出力軸22の支持凹部22bに対応する突出する部位は、従動レバー62に貫通した状態で固定されている。この従動レバー62は、軸線Axを中心とする略扇形の小径部62aと当該小径部62aよりも拡径された略扇形の大径部62bとを一体化した構造を有する。小径部62a及び大径部62bは、軸線Axを中心とする周方向に連続するように互いに繋がっている。そして、大径部62bには、軸線Axを中心とする略円弧状の挿入孔62cが形成されている。
FIG. 3 is an exploded perspective view of a motor unit 12 (a part of the shift device) to which the
また、図4は、シフト切替用モータ10を適用可能なモータユニット12を軸方向から見た場合の噛合関係を示す図である。図4に示すように、従動レバー62の挿入孔62cの軸線Axを中心とする径方向の開口幅は、駆動ギヤ部60bの直径よりも大きく設定されており、挿入孔62cの外周側の内壁面には、挿入孔62cに挿入された駆動ギヤ部60bと噛合する扇形の内歯車64が形成されている。したがって、中間ギヤ60(駆動ギヤ部60b)が回転すると、これに連動して内歯車64(従動レバー62)が出力軸22と共に回転する。このとき、中間ギヤ60の回転は、駆動ギヤ部60b及び内歯車64のギヤ比に応じて減速されて従動レバー62等に伝達される。
FIG. 4 is a diagram showing a meshing relationship when the
このように、本実施形態のシフト切替用モータ10を含むモータユニット12は、減速第一段となる第1ヘリカルギヤ部48e及び第2ヘリカルギヤ部60aのギヤ比、及び減速第二段となる駆動ギヤ部60b及び内歯車64のギヤ比によって減速される。なお、回転軸48及び出力軸22が互いに同軸になるように組み合わされていることにより、モータユニット12の小型化を実現している。
As described above, the
図5は、上述したようにシフト切替用モータ10(モータユニット12)を適用可能なパーキングロック装置100の主要部を示す斜視図である。図5に示すように、シフト切替装置に含まれるパーキングロック装置100は、パーキングギヤ102及び当該パーキングギヤ102と係脱するロックポール104を有している。パーキングギヤ102及びロックポール104は、車両に備えられた変速装置のハウジングケース(図示略)内に設けられている。パーキングギヤ102は、変速装置のハウジングケース内に貫挿されたエンジンのクランク軸(図示略)に固着され、当該クランク軸と一体回転するようになっている。そして、パーキングギヤ102は、その歯102aにロックポール104の係止爪104aが噛合することによって、その回転が規制される。ロックポール104は、パーキングギヤ102に隣接配置され、変速装置のハウジングケース内に固設された図示しない中間プレートに揺動可能に支持されている。ロックポール104は、その基端部が中間プレートに設けた支軸106に対して回動可能に支持され、当該支軸106の中心軸線C1を回転中心として回動可能になっている。
FIG. 5 is a perspective view showing the main part of the
ロックポール104のパーキングギヤ102に対向する側の中間部には、係止爪104aが形成されている。ロックポール104は、パーキングギヤ102の歯102aに近付く方向に回動して、係止爪104aがパーキングギヤ102の歯102aと噛合する位置(以下、ロック位置という)に案内される。そして、ロックポール104は、係止爪104aがロック位置に案内されることでパーキングギヤ102の回転を不能にさせるようになっている。
A locking
一方に、ロックポール104は、パーキングギヤ102の歯102aから離間する方向に回動して、図5に示すような係止爪104aが、パーキングギヤ102の歯102aとの噛合を解除する位置(以下、アンロック位置という)に案内される。そして、ロックポール104は、係止爪104aがアンロック位置に案内されることでパーキングギヤ102の回転を可能にさせるようになっている。
On the other hand, the
ロックポール104の切替機構として機能する位置決め版108は、その基端部に連結アーム108aを延出形成している。この連結アーム108aには、パークロッド110が回動可能に連結固定されている。パークロッド110は、基端部が略L字状に屈曲して、その屈曲した先端部からさらにL字状に屈曲して形成されたロッド部110aを有している。ロッド部110aは、ロックポール104の係止爪104aの背面位置まで延出形成されている。そして、パークロッド110は、位置決め板108の往復回動に伴いロッド部110aがロックポール104と交差する方向に往復移動する。
The
パークロッド110のロッド部110aには、コイルスプリング112が貫挿されている。コイルスプリング112は、その基端部がロッド部110aに形成したストッパ片110bに係合され、先端部がロッド部110aに摺動可能に貫挿された制御カム114と係合されている。制御カム114は、コイルスプリング112にて、常にロッド部110aの先端側に向かって付勢されている。そして、制御カム114は、そのテーパコーン状のカム面114aがロックポール104の係止爪104aの背面に摺接するようになっている。従って、パークロッド110のロッド部110aが位置決め板108の往復回動に伴い往復移動すると、制御カム114は、ロックポール104の係止爪104aの背面と接触しながら往復移動(摺動)する。その結果、制御カム114の摺動に基づいて、ロックポール104は、支軸106の中心軸線C1を回転中心として回動する。つまり、ロックポール104は、位置決め板108の回動によって、ロック位置とアンロック位置との間を回動することになる。
A
ロックポール104が図5に示すアンロック位置にあるときに、位置決め板108が反時計回り方向に回ると、パークロッド110及び制御カム114がロックポール104側に移動する。制御カム114の移動に伴いロックポール104はパーキングギヤ102側に回動する。これによって、ロックポール104は、アンロック位置からロック位置に案内される。
When the
一方、ロックポール104がロック位置にある状態から、位置決め板108が時計回り方向に回ると、パークロッド110及び制御カム114がロックポール104から離間する方向に後退移動する。制御カム114の後退移動に伴いロックポール104はパーキングギヤ102から離反するように回動する。これによって、ロックポール104は、ロック位置からアンロック位置に案内される。
On the other hand, when the
なお、本実施形態では、ロックポール104は、図示しない弾性部材にて、図5において反時計回り方向に弾性力が与えられていて、常時、制御カム114に弾性的に接触している。位置決め板108は、その円弧状の周面108bに、一対のロック保持凹部116及びアンロック保持凹部118が形成されている。ロック保持凹部116は位置決め板108の周面108bの一側(図5において時計回り方向側)に形成されている。一方、アンロック保持凹部118は位置決め板108の周面108bの他側(図1において反時計回り方向側)に形成されている。ロック保持凹部116及びアンロック保持凹部118の間の周面108bの形状は山形形状であって、最も高い最頂点がロック保持凹部116側に偏倚した非対称の山形形状である。詳細には、最頂点を境にロック保持凹部116側の周面108bは急な傾斜として形成され、アンロック保持凹部118側の周面108bは緩やかな傾斜として形成されている。
In the present embodiment, the
位置決め板108の周面108bには、位置決めスプリング120の先端部に設けたローラ120aが弾性的に接触している。位置決めスプリング120は、例えば板ばねで構成され、その基端部が図示しない中間プレートに固定され、先端部に設けたローラ120aを位置決め板108の周面108bに対して常に押圧している。
A
そして、位置決め板108がロックポール104のアンロック位置に相当する図5に示す第1回動位置(以下、「アンロック回動位置」ともいう)にあるとき、位置決めスプリング120は、ローラ120aがアンロック保持凹部118に嵌合することで、当該回動位置に位置決め版108を付勢保持する。一方、位置決め板108がロックポール104のロック位置に相当する第2回動位置(以下、「ロック回動位置」ともいう)にあるとき、位置決めスプリング120は、ローラ120aがロック保持凹部116に嵌合することで、当該回動位置に位置決め板108を付勢保持する。詳述すると、位置決め板108が図5に示すアンロック回動位置にある状態(第1状態)から反時計回り方向に回動すると、位置決めスプリング120のローラ120aはアンロック保持凹部118から外れてロック保持凹部116に向かって周面108b上を摺動する。そして、ローラ120aがアンロック保持凹部118から周面108bの最頂点を越えてロック保持凹部116に達すると、周面108bに押し付けられているローラ120aがロック保持凹部116に嵌合するようになっている。このとき、位置決め板108は、位置決めスプリング120によりロック回動位置に付勢保持される。
When the
一方、位置決め板108がロック回動位置にある状態(第2状態)から、時計回り方向に回動すると、位置決めスプリング120のローラ120aはロック保持凹部116から外れてアンロック保持凹部118に向かって周面108b上を摺動する。そして、ローラ120aがロック保持凹部116から周面108bの最頂点を越えてアンロック保持凹部118に達すると、周面108bに押し付けられているローラ120aがアンロック保持凹部118に嵌合するようになっている。このとき、位置決め板108は、位置決めスプリング120によりアンロック回動位置に付勢保持される。
On the other hand, when the
上述したように、出力軸22と一体回転する位置決め板108の回動範囲は、アンロック回動位置及びロック回動位置の間に制限されている。したがって、扇形の内歯車64(図4参照)の形成範囲は、少なくとも位置決め板108の回動範囲に相当する駆動ギヤ部60bとの噛合範囲を含むように設定されている。換言すれば、位置決め板108の回動範囲が制限されていることで、扇形の内歯車64で所要の回転伝達が満たされている。
As described above, the rotation range of the
そして、シフト切替用モータ10の駆動により回転軸48が回転すると、その回転が第1ヘリカルギヤ部48e及び第2ヘリカルギヤ部60a間で減速されて中間ギヤ60に伝達される。中間ギヤ60が回転すると、その回転が駆動ギヤ部60b及び内歯車64間で更に減速されて従動レバー62に伝達される。そして、従動レバー62の回転に伴い出力軸22が位置決め板108と共に回転する。これにより、位置決め板108は、アンロック回動位置に向かって一方向に回動し、あるいはロック回動位置に向かって他方向に回動する。
When the
ここで、図6に従来のインナーロータ用のステータコア240の形状を比較例として示す。ステータコア240の場合、巻回用ティース242を中心とした場合、左右の領域に対する磁路の形成態様が対称である。ステータコア240の場合も、図2に示すステータコア36と同様に、6個の巻回用ティース242と6個の非巻回用ティース244とが交互に配置されている。各巻回用ティース242にコイルが巻回されて、当該コイルに電流が流れた場合、巻回用ティース242の左右で磁路の形成態様(磁気抵抗の状態)が実質的に同じになる。その結果、巻回用ティース242を通過する磁界は、当該巻回用ティース242の左右の非巻回用ティース244を同様な態様で形成されることになる(同様な磁界P1,P2を形成する)。そして、ステータコア240を含んで構成され誘導極モータは、1通電中に左右の磁気回路がロータのマグネットの位置によって切り替わることになる。そのときに遅れが生じて、それがインダクタンス成分として現れる。インダクタンス成分は、電流値と回転数に依存する。したがって、回転数が高いときほど、また電流値が高いときほど、電流値に依存するトルクが大きいときほどインダクタンス成分の影響を受ける。
Here, the shape of the
モータの出力値は、回転数×トルク×定数で表すことができるので、最大出力となる中トルク領域(中回転領域)では、上述したようにステータコアの形状とロータ側のマグネットの位置関係とに起因する磁路の変化(磁気回路の切り替わり)によるインダクタンス成分の影響を受けやすく最大出力値が低下してしまう傾向がある。図7は、モータのトルクTと回転数Nの関係を示すT−N特性の一例である。ステータコア240を用いたモータに対応するT−N特性を曲線Pで示す。前述したように、インダクタンス成分の影響を受け、中間領域(中回転領域、中トルク領域)で特性が凹状に弓なりになり、回転数×トルク×定数で示される出力(最大出力)が低下してしまうことが示されている。
Since the output value of the motor can be expressed by the number of revolutions x torque x constant, in the middle torque region (medium rotation region) where the maximum output is obtained, as described above, the shape of the stator core and the positional relationship of the magnet on the rotor side There is a tendency that the maximum output value is likely to be affected by an inductance component due to a change in magnetic path (switching of a magnetic circuit) due to this. FIG. 7 is an example of a TN characteristic indicating the relationship between the motor torque T and the rotational speed N. In FIG. A TN characteristic corresponding to a motor using the
一方、本実施形態において、ステータコア36は図2に示すように特徴的な形状を有する。つまり、ステータコア36は、巻回用ティース40を中心とした場合、左右の領域に対する磁気抵抗が異なるようにしている。換言すれば、巻回用ティース40を中心とした場合、左右の領域に対する磁路の形成態様が非対称になるようにしている。具体的には、巻回用ティース40を通過する磁路の形成態様が、巻回用ティース40の左右で異なる。例えば、一方の磁路を形成するヨーク(補助ヨーク46)が他方の磁路を形成するヨーク(主ヨーク44)より細形である。このように、巻回用ティース40を中心とした場合、左右の磁路の形成態様を異ならせることにより、巻回用ティース40を通過する磁界が当該巻回用ティース40の左右に実質的に均等に分かれることが抑制できる。換言すれば、巻回用ティース40を中心とした場合、隣接する左右の領域のうち一方の磁気抵抗を大きくする、または磁路を狭く(細く)して磁界を通過し難くする。
On the other hand, in this embodiment, the
図2の例の場合、コイル38が巻回されるティース(巻回用ティース40)に接続される細形側のヨーク(補助ヨーク46)は、一端が巻回用ティース40の基部側(ステータコア36の外周側)に接続されている。また、補助ヨーク46の他端が巻回用ティース40に隣接するティース(非巻回用ティース42)の先端(ステータコア36の内周側)から所定距離だけ基部側(外周側)に偏った位置に接続されている。なお、この補助ヨーク46の他端は、非直線形状の接続部130を介して接続されている。この接続部130は、部品挿入用の挿通孔部(貫通孔)46aを形成し、図1に示す支持軸24,26等が挿通可能である。挿通孔部46aは、出力軸22と平行であるとともに、コイル38の外形より内側に形成されている。
In the case of the example of FIG. 2, one end of the narrow side yoke (auxiliary yoke 46) connected to the tooth (winding tooth 40) around which the
図2に示すようなステータコア36をシフト切替用モータ10のステータ32に採用することで、以下に示す特性が得られる。詳細には、巻回用ティース40と、当該巻回用ティース40に隣接する2個の非巻回用ティース42のうち一方の非巻回用ティース42と、を接続する主ヨーク44は、従来通りの十分に広い幅で構成されている。つまり、十分な磁路を確保できるように構成されている。それに対し、巻回用ティース40と他方の非巻回用ティース42とを接続する補助ヨーク46は、主ヨーク44と比較して十分に幅が狭く(細形で)、磁路としての機能を低下させるように構成されている。つまり、巻回用ティース40を通過する磁界は、主ヨーク44で接続された非巻回用ティース42を含んで形成される磁路を主として通過するようになる(図2中の磁界Q1)。一方、補助ヨーク46で接続された非巻回用ティース42を含んで形成される磁路には、磁界が僅かしか通過しないようにできる。その結果、1通電中に左右の磁気回路がロータ34のマグネット52の位置によって切り替わっても、補助ヨーク46で接続された非巻回用ティース42を含んで形成される磁路に磁界が通過し難く、インダクタンス成分が現れることが抑制できる。
By adopting the
図7において、ステータコア36を用いたシフト切替用モータ10に対応するトルクTと回転数Nの関係を示すT−N特性の一例を曲線Qで示す。上述したように、巻回用ティース40に接続されるヨークの一方を細形にして磁界が通過し難くすることによりインダクタンス成分の発生を抑制することで、ステータコア240を用いた場合の曲線Pの凹状の弓なり形状を改善して曲線Qを得ることができる。特に中間領域(中回転領域、中トルク領域)の特性を、直線に近づけることができる。その結果、回転数×トルク×定数で示される出力(最大出力)が改善できる。例えば、トルクT1を発生させるように電流値を決定した場合、ステータコア240を適用したモータの回転数がN1であるのに対し、ステータコア36を適用したシフト切替用モータ10の回転数がN2に増加する。つまり、シフト切替装置のシフト切替動作の速度が向上できる。シフトバイワイヤの場合、ユーザの操作(シフト操作)に対して実際にシフト切り替えが実行(完了)されるまでのタイムラグの短縮が望まれる。本実施形態のステータコア36を適用したシフト切替用モータ10の場合、トルクの低下を招くことなく回転数の向上が可能になるので、シフト切替動作のときのタイムラグの短縮が可能になり、ユーザに与えるタイムラグによる違和感を改善または、タイムラグを感じさせないようにすることができる。なお、回転数が向上してもトルクが低下しないので、ロック位置で歯102aと係止爪104aがしっかり噛み合っている場合(例えば坂路パーキングの場合)等でも、スムーズにアンロック位置に移行させることができる。
In FIG. 7, an example of a TN characteristic indicating a relationship between the torque T and the rotation speed N corresponding to the
なお、図2に示すように、本実施形態では、挿通孔部46aの形成位置の接続部130が非直線形状で構成されている。磁界は、磁路が直線形状より非直線形状の方は通過し難くなる。つまり、補助ヨーク46の一部に、非直線形状の部分を設けることにより、磁界がさらに通過し難くなり、インダクタンス成分の発生抑制効果を向上できる。また、挿通孔部46aを形成する接続部130は、非巻回用ティース42の先端から所定距離だけ基部側(外周側)に偏った位置に接続されている。ステータコア36の内周側に配置されるロータ34と接続部130が接近し過ぎると新たな磁路が形成されてしまうため、これを防止するためである。また、挿通孔部46aは、巻回用ティース40に巻回されるコイル38の外形より内側に形成されている。このような構成にすることで、挿通孔部46aを用いてシフト切替用モータ10に組み付けられる他部品と軸線Axとの軸間距離を縮めることができる。例えば、挿通孔部46aに挿入される支持軸24は、中間ギヤ60の支持軸となる。挿通孔部46aの形成位置を軸線Axに近づける(挿通孔部46aをコイル38の外形より内側に設定する)ことにより、中間ギヤ60の直径の低減が可能になり、モータユニット12の小型化に寄与できる。同様に、挿通孔部46aに挿入する支持軸26等により、他部品、例えば、シフト切替用モータ10の制御用の基板やセンサ、コンデンサ等を支持する場合も、その配置位置を軸線Axに近づけることができるので、モータユニット12の小型化に寄与できる。また、挿通孔部46aを軸線Ax側に偏らせることにより形成されるスペースYを他部品の収容スペースとして利用可能になり、ステータコア36周辺のスペースの利用効率の向上に寄与できる。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
図8は、ステータコア36の第1変形例であるステータコア36aの平面図である。基本構成は、図2に示すステータコア36と同じであり、ステータコア36aの形状(主ヨーク44、補助ヨーク46の形状)に基づく効果もステータコア36と同様である。ただし、ステータコア36aでは、挿通孔部46aが省略されている。すなわち、コイル38が巻回されるティース(巻回用ティース40)に接続される細形側のヨーク(補助ヨーク46)は、一端が巻回用ティース40の基部側(ステータコア36aの外周側)に接続されている。また、補助ヨーク46の他端が巻回用ティース40に隣接するティース(非巻回用ティース42)の先端(ステータコア36aの内周側)から所定距離だけ基部側(外周側)に偏った位置で、非直線形状の接続部130を介して接続されている。この構成によれば、ステータコア36aの形状が簡略化され、製造コストの低減に寄与できる。また、ステータコア36aの周囲のスペースYaが拡大され、他部品の配置等スペースの有効利用性が向上する。
FIG. 8 is a plan view of a
図9は、ステータコア36の第2変形例であるステータコア36bの平面図である。基本構成は、図8に示すステータコア36aと同じであり、ステータコア36bの形状(主ヨーク44、補助ヨーク46の形状)に基づく効果もステータコア36aと同様である。ただし、ステータコア36bでは、巻回用ティース40、非巻回用ティース42のレイアウトを変更して巻回用ティース40の中心をステータコア36bの半径方向と一致させている。また、主ヨーク44、補助ヨーク46を巻回用ティース40と直交する方向に配置している。この場合もコイル38が巻回されるティース(巻回用ティース40)に接続される細形側のヨーク(補助ヨーク46)は、一端が巻回用ティース40の基部側(ステータコア36bの外周側)に接続されている。また、補助ヨーク46の他端が巻回用ティース40に隣接するティース(非巻回用ティース42)の先端(ステータコア36bの内周側)から所定距離だけ基部側(外周側)に偏った位置で、非直線形状の接続部130を介して接続されている。この構成によれば、ステータコア36bの周囲のスペースYbが拡大され、他部品の配置等スペースの有効利用性が向上する。
FIG. 9 is a plan view of a
図10、ステータコア36の第3変形例であるステータコア36cの平面図である。ステータコア36cは、他のステータコア36,36a,36bと異なり、ステータの磁路の形成態様は、一方が非接続とされ、他方がヨークにより接続されている。すなわち、巻回用ティース40は、一方側に隣接する非巻回用ティース42のみと接続されている。つまり、主ヨーク44は存在するが、図9等に示す補助ヨーク46は存在しない。この構成により、巻回用ティース40を通過する磁界は、磁界Q1のみとなり、他のステータコア36,36a,36bよりインダクタンス成分の抑制効果が向上し、シフト切替用モータ10の最高出力向上に寄与できる。ただし、ステータコア36cの場合、補助ヨーク46が存在しないため主ヨーク44で接続された巻回用ティース40と非巻回用ティース42のティースセット132が6個に分離した状態で存在することになる。そのため、ステータコア36cは、ステータコア36としての略円筒形状を維持するために、6個のティースセット132を例えば樹脂134でモールドしている。図10の例では、一例として、隣接するティースセット132の隙間を完全に埋めて略円筒形状を維持する例を示している。変形例においては、樹脂134を用いたモールド形状を適宜選択してもよく、例えば、他部品を配置可能なスペースを形成したり、樹脂134を用いて、他部品を支持したり固定したりするようにしてもよい。なお、モータ構造において、樹脂134を用いたモールドの場合、一般的には放熱対策が必要になる。しかし、シフト切替用モータ10は、主としてロック位置(パーキング位置)とアンロック位置(非パーキング位置)との切替時にのみ駆動するため、その駆動頻度はあまり高くなく、連続的な発熱は生じ難いので、樹脂134は、シフト切替用モータ10の性能に影響しないと見なすことができる。
FIG. 10 is a plan view of a
このように、巻回用ティース40を中心に左右の領域に対する磁気抵抗が異なるようにヨーク形状を選択(決定)、またはヨークを片側のみとすることで、磁界の流れの調整が可能になり、インダクタンス成分の抑制(調整)が可能になる。つまり、ステータコアの形状によりシフト切替用モータ10の性能調整(最高出力値の調整)ができる。その結果、仕様に対応した特性を有するシフト切替用モータ10を容易に提供できる。
Thus, by selecting (determining) the yoke shape so that the magnetic resistance to the left and right regions around the winding
上述した各実施形態においては、シフト切替用モータ10の適用例として、図1に示すように、中間ギヤ60等を含むモータユニット12を示したが、図1の構成例に限定されない。例えば、シフト切替用モータ10が単体で存在し、別体の減速装置等に接続される構成でもよく、同様な効果を得ることができる。また、図3〜図5に示すシフト切替装置の構成も一例であり、同様な機能を実現する構成であれば、シフト切替用モータ10やモータユニット12の適用が可能であり、同様な効果を得ることができる。
In each of the embodiments described above, the
図2及び図8〜図10に示すステータコア36,36a,36b,36cは巻回用ティース40が6個で構成される例を示したが、巻回用ティース40を中心に左右の領域に対する磁気抵抗が異なる構成であればよい。つまり、要求されるモータ特性に応じて巻回用ティース40の数は適宜選択可能であり,同様な効果を得ることができる。また、図2に示すステータコア36では、補助ヨーク46の数と同数の挿通孔部46aが形成された例を示した。別の実施例では、挿通孔部46aを有する補助ヨーク46と挿通孔部46aを有さない補助ヨーク46を設けてもよい。例えば、挿通孔部46aの形成数を2個等、適宜増減してもよい。この場合、拡大されたスペースYを形成可能であり、他部品のレイアウト性が向上する。また、挿通孔部46aを図2のように全ての補助ヨーク46に形成しておいて、利用する挿通孔部46aを選択するようにしてもよい。この場合、例えば、モータユニット12における中間ギヤ60の配置位置の変更が可能となり、モータユニット12内のレイアウト性の向上ができる。
The
なお、本実施形態では、ステータコア36,36a,36b,36cをシフト切替用モータ10に適用する例を示したが、ステータコア36,36a,36b,36cは、他の用途に利用するモータにも適用可能であり、同様な効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The embodiments of the present invention are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…シフト切替用モータ、12…モータユニット、22…出力軸、32…ステータ、34…ロータ、36…ステータコア、38…コイル、40…巻回用ティース、42…非巻回用ティース、44…主ヨーク、46…補助ヨーク、46a…挿通孔部、100…パーキングロック装置、130…接続部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ステータは、コイルが巻回された前記ティースを中心に左右の領域に対する磁気抵抗が異なるシフト切替用モータ。 A motor that is a power source of a drive mechanism that switches a shift position of a shift switching device, the motor including a rotor that rotates together with a rotating shaft, and a stator that is arranged coaxially with the rotor and includes a plurality of teeth. ,
The stator is a shift switching motor having different magnetic resistances with respect to left and right regions around the tooth around which the coil is wound.
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