JP6147398B1

JP6147398B1 - Range switching device

Info

Publication number: JP6147398B1
Application number: JP2016160970A
Authority: JP
Inventors: 拓也瓜生; 雅之青田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2036-08-19
Also published as: JP2018028362A

Abstract

【課題】製品の大型化を招くことなく、回転角度検出装置をモータの近傍に配置することができて、回転角度検出装置の検出精度の低下を抑制することができるレンジ切り替え装置を提供する。【解決手段】モータ１４により駆動される駆動軸１５と、駆動軸１５のトルクを増幅する減速歯車装置１６と、自動変速機のシフトシャフトと噛合してトルクをシフトシャフトへ伝達する出力軸１７と、出力軸１７の回転角度を検出する回転角度検出装置１８を備え、出力軸１７の可動角度範囲のいずれかの位置において、回転角度検出装置１８が検知するセンサーマグネット３４による磁界の方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるように構成した。【選択図】図２Provided is a range switching device in which a rotation angle detection device can be disposed in the vicinity of a motor without causing an increase in size of a product, and a reduction in detection accuracy of the rotation angle detection device can be suppressed. A drive shaft 15 driven by a motor 14, a reduction gear device 16 that amplifies the torque of the drive shaft 15, and an output shaft 17 that meshes with a shift shaft of an automatic transmission and transmits torque to the shift shaft. The rotation angle detection device 18 for detecting the rotation angle of the output shaft 17 is provided. At any position in the movable angle range of the output shaft 17, the direction of the magnetic field by the sensor magnet 34 detected by the rotation angle detection device 18 is the motor. 14 is configured to be parallel to a line connecting the center of 14 and the center of the rotation angle detector 18. [Selection] Figure 2

Description

この発明は、車両の自動変速機のレンジ切り替えを電気信号を介して操作するレンジ切り替え装置に関するものである。 The present invention relates to a range switching device that operates range switching of an automatic transmission of a vehicle via an electrical signal.

近年、車両制御において、例えば特開２０１６−８９９６７号公報（特許文献１）に開示されているように、車両操縦者の指令により車両の自動変速機のシフトレンジを電気信号で切り替えるレンジ切り替え装置を備えたシフトバイワイヤシステムが採用されている。
レンジ切り替え装置は、自動変速機の上面や側面などに固定されて、自動変速機とエンジンあるいはボンネットなどとの間の狭小スペースに搭載されて使用されることから、外形サイズが小型であることが求められる。
さらに、レンジ位置を検知するための回転角度検出装置を、レンジ切り替え装置に内蔵するものがある。これにより得られるレンジ位置情報や回転角度の情報は、レンジ切り替え装置におけるモータ駆動のための制御情報として使用されるとともに、トランスミッションコントロールユニットなど関連する他のシステムやユニットへも伝達される。 In recent years, in vehicle control, for example, as disclosed in JP-A-2006-89967 (Patent Document 1), a range switching device that switches a shift range of an automatic transmission of a vehicle with an electrical signal according to a command from a vehicle operator. The provided shift-by-wire system is adopted.
The range switching device is fixed to the top surface or side surface of the automatic transmission and mounted in a narrow space between the automatic transmission and the engine or bonnet. Desired.
Further, there is a type in which a rotation angle detection device for detecting the range position is built in the range switching device. Range position information and rotation angle information obtained in this way are used as control information for driving the motor in the range switching device, and are also transmitted to other related systems and units such as a transmission control unit.

特開２０１６−８９９６７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-89967

従来のシフトバイワイヤシステムのレンジ切り替え装置においては、上記のように外形サイズの小型化要求に応えるために、減速機構部の軸間ピッチをできる限り小さく配置した構成で小型化を行っている。その結果、回転角度検出装置がモータの近傍に配置されることとなり、センサーマグネットの磁界には、モータから漏れ出した磁界がノイズとして重畳してしまうことにより、角度の検出精度が低下する問題があった。 In a conventional shift-by-wire system range switching device, downsizing is performed with a configuration in which the pitch between the shafts of the speed reduction mechanism is as small as possible in order to meet the demand for downsizing of the outer size as described above. As a result, the rotation angle detection device is arranged in the vicinity of the motor, and the magnetic field leaked from the motor is superimposed on the magnetic field of the sensor magnet as noise, which causes a problem that the angle detection accuracy decreases. there were.

これに対しては、モータの漏れ磁界を遮蔽するためのシールド部品によってセンサを包囲することで、回転角度検出装置へ重畳するモータの漏れ磁界を抑制するような対策、あるいは、モータの漏れ磁界が及ばない位置まで、回転角度検出装置を離して設置する対策が考えられる。しかしながらこれらの対策によれば、シールド部品を設置するためのスペースが必要となり製品の大型化を招いたり、あるいは、回転角度検出装置をモータから離して設置することで、再び製品の大型化を招いてしまう問題がある。 For this, measures to suppress the leakage magnetic field of the motor superimposed on the rotation angle detection device by surrounding the sensor with a shielding component for shielding the leakage magnetic field of the motor, or the leakage magnetic field of the motor Measures can be considered in which the rotation angle detection device is set apart to a position that does not reach. However, according to these measures, a space for installing shield parts is required, which leads to an increase in the size of the product, or the rotation angle detector is installed away from the motor, thereby increasing the size of the product again. There is a problem.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、製品の大型化を招くことなく、回転角度検出装置をモータの近傍に配置することができて、回転角度検出装置の検出精度の低下を抑制することができるレンジ切り替え装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The rotation angle detection device can be disposed near the motor without causing an increase in the size of the product. An object of the present invention is to provide a range switching device that can suppress a decrease in detection accuracy.

上記の問題を解決するために、この発明に係るレンジ切り替え装置は、モータにより駆動される駆動軸と、前記駆動軸のトルクを増幅する減速歯車装置と、自動変速機のシフトシャフトと噛合してトルクをシフトシャフトへ伝達する出力軸と、前記出力軸の回転角度を検出する回転角度検出装置を備え、
前記出力軸の可動角度範囲のいずれかの位置において、前記回転角度検出装置が検知す
るセンサーマグネットによる磁界の方向が、前記モータの中心と前記回転角度検出装置の中心とを結ぶ線と平行となるように構成したことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a range switching device according to the present invention is engaged with a drive shaft driven by a motor, a reduction gear device that amplifies the torque of the drive shaft, and a shift shaft of an automatic transmission. An output shaft that transmits torque to the shift shaft, and a rotation angle detection device that detects a rotation angle of the output shaft;
At any position in the movable angle range of the output shaft, the direction of the magnetic field by the sensor magnet detected by the rotation angle detection device is parallel to a line connecting the center of the motor and the center of the rotation angle detection device. It is configured as described above.

この発明のレンジ切り替え装置によれば、回転角度検出装置をモータの近傍に配置しても、回転角度検出装置の検出精度の低下を回避することができて、製品の小型化を可能にすることができる。 According to the range switching device of the present invention, even if the rotation angle detection device is arranged in the vicinity of the motor, it is possible to avoid a decrease in the detection accuracy of the rotation angle detection device and to reduce the size of the product. Can do.

この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置を備えたシフトバイワイヤシステムの全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the shift-by-wire system provided with the range switching apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the range switching apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置のセンサーマグネットの磁束の方向とレンジ位置との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the direction of the magnetic flux of the sensor magnet of the range switching apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a range position. この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置の検知磁束を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the detection magnetic flux of the rotation angle detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る回転角度検出装置の検出角度の誤差を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the error of the detection angle of the rotation angle detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２に係るレンジ切り替え装置のセンサーマグネットの磁束の方向とレンジ位置との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the direction of the magnetic flux of the sensor magnet of the range switching apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention, and a range position. この発明の実施の形態３に係るレンジ切り替え装置の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of the range switching apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention.

以下、この発明によるレンジ切り替え装置の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。 Preferred embodiments of a range switching device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るレンジ切り替え装置を備えたシフトバイワイヤシステムの全体構成を示す斜視図である。図１においてシフトバイワイヤシステム１は、レンジ切り替え装置２と、ディテント機構３と、パーキング機構４およびバルブボディ５を備えている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a shift-by-wire system including a range switching device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the shift-by-wire system 1 includes a range switching device 2, a detent mechanism 3, a parking mechanism 4, and a valve body 5.

ここで、レンジ切り替え装置２は、例えば、車両に搭載される自動変速機に取り付けられて構成されており、車両操縦者によって選択されるシフトレバー（レンジ選択手段）からのシフト信号（電気信号）が供給されるコネクタ２ａを備えている。このシフト信号に基づいてレンジ切り替え装置２は、図２において説明する出力軸１７に連結された駆動対象となるシフトシャフト６を回転駆動させ、このシフトシャフト６に取り付けられた略扇形状のディテントプレート７を正逆に回転させる。ディテントプレート７には、スプール弁８が連動するように取り付けられており、シフトシャフト６の回転によりディテントプレート７が回転すると、連動するスプール弁８がバルブボディ５の内部で往復移動し、これによってバルブボディ５の内部の油路を切り替えて、所定のレンジ位置（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に設定するように構成されている。 Here, the range switching device 2 is configured to be attached to, for example, an automatic transmission mounted on a vehicle, and a shift signal (electric signal) from a shift lever (range selection means) selected by a vehicle operator. Is provided with a connector 2a. Based on this shift signal, the range switching device 2 rotationally drives the shift shaft 6 to be driven connected to the output shaft 17 described in FIG. 2, and is a substantially fan-shaped detent plate attached to the shift shaft 6. 7 is rotated forward and backward. A spool valve 8 is attached to the detent plate 7 so as to be interlocked. When the detent plate 7 is rotated by the rotation of the shift shaft 6, the interlocking spool valve 8 is reciprocated inside the valve body 5. The oil passage inside the valve body 5 is switched and set to predetermined range positions (P, R, N, D).

また、ディテントプレート７には、略扇形状の先端部に複数の凹部７ａが設けられており、この凹部７ａは、スプール弁８の各レンジ位置（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）に対応している。さらに、ディテントスプリング９が板バネとして作用し、その先端を凹部７ａに押圧することによって、ディテントプレート７を位置決め保持するように構成されている。 Further, the detent plate 7 is provided with a plurality of recesses 7a at the substantially fan-shaped tip, and these recesses 7a correspond to the respective range positions (P, R, N, D) of the spool valve 8. Yes. Further, the detent spring 9 acts as a leaf spring, and the detent plate 7 is positioned and held by pressing the tip of the detent spring 9 against the recess 7a.

一方、パーキング機構４は、ディテントプレート７に連結されたパーキングロッド１０と、パーキングロッド１０の先端に設けられた円錐部１１と、パーキングポール１２と、
パーキングギヤ１３とを有している。パーキングロッド１０は、ディテントプレート７の正逆の回転運動に伴い、パーキングロッド１０の位置が変わることによって、その先端に設けられた円錐部１１を介してパーキングポール１２が、軸１２ａを中心に上下にシーソー運動する。この運動に伴い、パーキングポール１２の凸部１２ｂが、パーキングギヤ１３の凹部１３ａに嵌合あるいは凹部１３ａから離脱することによってパーキング機構４のロックとアンロックが実行され、自動変速機におけるパーキングギヤ１３の回転を阻止または可能とすることになる。 On the other hand, the parking mechanism 4 includes a parking rod 10 connected to the detent plate 7, a conical portion 11 provided at the tip of the parking rod 10, a parking pole 12,
And a parking gear 13. The parking rod 10 moves up and down around a shaft 12a through a conical portion 11 provided at the tip of the parking rod 10 by changing the position of the parking rod 10 in accordance with the forward and reverse rotational movement of the detent plate 7. Seesaw exercise. Along with this movement, the convex portion 12b of the parking pole 12 is engaged with or disengaged from the concave portion 13a of the parking gear 13, whereby the parking mechanism 4 is locked and unlocked, and the parking gear 13 in the automatic transmission is executed. Will be prevented or made possible.

以上のように、シフトバイワイヤシステム１においては、ディテントプレート７を介してシフトシャフト６とスプール弁８とが連動していることから、シフトシャフト６の回転角度を制御することによって、スプール弁８の位置を制御し、所定のレンジ位置に設定することが可能となるものである。 As described above, in the shift-by-wire system 1, since the shift shaft 6 and the spool valve 8 are interlocked via the detent plate 7, the rotation angle of the shift shaft 6 is controlled to control the spool valve 8. The position can be controlled and set to a predetermined range position.

なお、車両やシステムによって違いはあるものの、ＰレンジからＤレンジ間のレンジ切り替えにより、シフトシャフト６およびディテントプレート７は、一般的には５０度程度回転する。 Although there is a difference depending on the vehicle and the system, the shift shaft 6 and the detent plate 7 generally rotate about 50 degrees by the range switching from the P range to the D range.

次に、レンジ切り替え装置２の構成および動作を図２にもとづいて説明する。レンジ切り替え装置２は、モータ１４と、モータ１４により駆動される駆動軸１５と、駆動軸１５のトルクを増幅する減速歯車装置１６と、減速歯車装置１６で増幅されたトルクを、車両のシフトシャフト６に伝達する出力軸１７と、出力軸１７の回転角度を検出する回転角度検出装置１８で構成され、これらはハウジング１９とカバー２０により格納される。 Next, the configuration and operation of the range switching device 2 will be described with reference to FIG. The range switching device 2 includes a motor 14, a drive shaft 15 driven by the motor 14, a reduction gear device 16 that amplifies the torque of the drive shaft 15, and torque amplified by the reduction gear device 16, 6 and a rotation angle detector 18 for detecting the rotation angle of the output shaft 17, which are housed by a housing 19 and a cover 20.

モータ１４は、永久磁石を用いたブラシレスモータであり、回転可能に支持されたロータ２１と、このロータ２１の回転中心と同軸上に配置されたステータ２２とで構成されている。ロータ２１は駆動軸１５に固定されており、磁石２３はロータ２１に接着等の手段により固定されている。磁石２３は周方向に複数の極に着磁されている。
駆動軸１５は、転がり軸受２４および２５によってハウジング１９に回転可能に保持されている。また、出力軸１７と駆動軸１５の軸中心は離間して配置され、小歯車２６と大歯車２７の噛合によって連動される。 The motor 14 is a brushless motor using a permanent magnet, and includes a rotor 21 that is rotatably supported and a stator 22 that is arranged coaxially with the rotation center of the rotor 21. The rotor 21 is fixed to the drive shaft 15, and the magnet 23 is fixed to the rotor 21 by means such as adhesion. The magnet 23 is magnetized with a plurality of poles in the circumferential direction.
The drive shaft 15 is rotatably held in the housing 19 by rolling bearings 24 and 25. Further, the shaft centers of the output shaft 17 and the drive shaft 15 are spaced apart from each other and are interlocked by meshing the small gear 26 and the large gear 27.

ステータ２２は、ステータコア２８及びコイル２９から構成されている。ステータコア２８には、径内方向に向けて突出する複数のステータティースが形成されており、各ステータティースにはコイル２９が巻回されて、それぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相を形成して３相モータの固定子結線を構成している。 The stator 22 includes a stator core 28 and a coil 29. The stator core 28 is formed with a plurality of stator teeth protruding in the radially inward direction, and a coil 29 is wound around each stator tooth to form a U phase, a V phase, and a W phase, respectively. It constitutes the stator connection of the three-phase motor.

減速歯車装置１６は、遊星歯車減速機構と平歯車減速機構によって構成されており、回転する駆動軸１５に取付けられた太陽歯車３０と、この太陽歯車３０に噛み合う遊星歯車３１と、遊星歯車３１に噛み合う内歯３２ａを内周面に有するとともに外周部に磁性材からなる環状のギヤケース３２ｂを備えた環状歯車３２と、遊星歯車３１を自転及び公転可能に支持するピン３３ａを有するキャリア３３と、遊星歯車３１と反対面側のキャリア３３に取付けられた小歯車２６と、出力軸１７に固定され小歯車２６に噛み合う大歯車２７を有している。大歯車２７は内歯が形成されて小歯車２６と噛合する。 The reduction gear device 16 includes a planetary gear reduction mechanism and a spur gear reduction mechanism, and includes a sun gear 30 attached to the rotating drive shaft 15, a planetary gear 31 meshing with the sun gear 30, and the planetary gear 31. A carrier 33 having an annular gear 32 having a meshing inner tooth 32a on the inner peripheral surface and an annular gear case 32b made of a magnetic material on the outer peripheral portion, a pin 33a for supporting the planetary gear 31 so as to rotate and revolve, and a planet A small gear 26 attached to the carrier 33 on the side opposite to the gear 31 and a large gear 27 fixed to the output shaft 17 and meshing with the small gear 26 are provided. The large gear 27 has internal teeth and meshes with the small gear 26.

出力軸１７の端部にはセンサーマグネット３４が設置されており、センサーマグネット３４と対向する位置には、出力軸１７の回転角度を検出する回転角度検出装置１８が配置されている。回転角度検出装置１８は、磁束の方向を検知する磁気抵抗素子であり、図２における矢印φで示す水平方向の磁束を検出する向きに配置される。
センサーマグネット３４の端面は、径方向に磁束を発生させることができるように２極に着磁されており、回転角度検出装置１８の位置において、水平方向で所定の磁束密度の
磁束が発生するように回転角度検出装置１８から所定距離だけ離間して配置されている。 A sensor magnet 34 is installed at the end of the output shaft 17, and a rotation angle detection device 18 that detects the rotation angle of the output shaft 17 is disposed at a position facing the sensor magnet 34. The rotation angle detector 18 is a magnetoresistive element that detects the direction of the magnetic flux, and is arranged in a direction to detect the horizontal magnetic flux indicated by an arrow φ in FIG.
The end surface of the sensor magnet 34 is magnetized in two poles so that a magnetic flux can be generated in the radial direction, and a magnetic flux having a predetermined magnetic flux density is generated in the horizontal direction at the position of the rotation angle detector 18. Are spaced apart from the rotation angle detector 18 by a predetermined distance.

図３には、ディテントプレート７に形成された各レンジと、センサーマグネット３４の磁束の方向との位置関係を模式的に示している。実施の形態１においては、ディテントプレート７がＰレンジとＤレンジとの中間位置にある時に、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるようにセンサーマグネット３４を配置している。 FIG. 3 schematically shows the positional relationship between each range formed on the detent plate 7 and the direction of the magnetic flux of the sensor magnet 34. In the first embodiment, when the detent plate 7 is at an intermediate position between the P range and the D range, the direction of the magnetic flux 34 a of the sensor magnet 34 is a line connecting the center of the motor 14 and the center of the rotation angle detection device 18. The sensor magnet 34 is arranged so as to be parallel to each other.

上記の構成によるレンジ切り替え装置２において、車両操縦者により選択されるシフトレバー（レンジ選択手段）からのシフト信号が入力されると、モータ１４のコイル２９には、駆動軸１５を回転させるための回転磁界を発生させる電流が流されて、駆動軸１５が回転する。そして駆動軸１５に発生するトルクは減速歯車装置１６により増幅されて、出力軸１７を経てシフトシャフト６に伝達される。これによりディテントプレート７が回転して、目標のレンジへの切り替えが実行される。 In the range switching device 2 configured as described above, when a shift signal from a shift lever (range selection means) selected by the vehicle operator is input, the coil 29 of the motor 14 is used to rotate the drive shaft 15. A current that generates a rotating magnetic field is applied to rotate the drive shaft 15. The torque generated on the drive shaft 15 is amplified by the reduction gear device 16 and transmitted to the shift shaft 6 via the output shaft 17. As a result, the detent plate 7 rotates and the switching to the target range is executed.

ここで、ギヤケース３２ｂは、モータ１４から漏れ出す磁界を集磁して再びモータ１４へ戻すための磁気誘導部材となっている。これによりモータ１４からの漏れ磁束１４ａは、ステータ２２の外周面から漏れ出して、ギヤケース３２ｂやロータ２１へ向かって、図３の下方へ向かいながらギヤケース３２ｂの径内方向へ流れる。同様に、ロータ２１からの漏れ磁束１４ａは、同様の経路をステータ２２に向けて逆方向に流れる。このような漏れ磁束の交番挙動は、回転磁界を発生させるための通電相の切り換えに伴って交互に発生する。 Here, the gear case 32 b is a magnetic induction member for collecting the magnetic field leaking from the motor 14 and returning it to the motor 14 again. As a result, the leakage magnetic flux 14a from the motor 14 leaks from the outer peripheral surface of the stator 22 and flows toward the gear case 32b and the rotor 21 in the radial direction of the gear case 32b while moving downward in FIG. Similarly, the leakage magnetic flux 14 a from the rotor 21 flows in the opposite direction toward the stator 22 through the same path. Such an alternating behavior of the leakage magnetic flux alternately occurs as the energized phase is switched to generate the rotating magnetic field.

このような磁束の流れにおいて、回転角度検出装置１８の位置においては、センサーマグネット３４の磁束３４ａとモータ１４からの漏れ磁束１４ａが通過するが、このうち、回転角度検出装置１８が検知するのは、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａの水平成分との合成磁束の方向である。
この関係を模式的に示したものが図４である。センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとが交差する角度をβとした場合、漏れ磁束１４ａの重畳により、回転角度検出装置１８が検知する磁束は、センサーマグネット３４の磁束３４ａに対してθだけ傾けられることを示している。 In such a flow of magnetic flux, the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 and the leakage magnetic flux 14a from the motor 14 pass at the position of the rotation angle detection device 18. Of these, the rotation angle detection device 18 detects that. The direction of the combined magnetic flux of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 and the horizontal component of the leakage magnetic flux 14a.
FIG. 4 schematically shows this relationship. When the angle at which the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 intersects the leakage magnetic flux 14a is β, the magnetic flux detected by the rotation angle detection device 18 by the superposition of the leakage magnetic flux 14a is only θ relative to the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34. Indicates that it can be tilted.

図５には、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとを単一方向のベクトルとしてモデル化した場合の、角度βに対する角度θの変化を示す。なお、角度θの値は、β＝９０°におけるθの値を１とした時の割合で示す。
これによれば、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとの交差する角度βが、９０°ないし−９０°に近づくにつれて、センサーマグネット３４の磁束３４ａに対する合成磁束３５の傾き角度θの絶対値は大きくなる。すなわち、回転角度検出装置１８で検出される出力軸１７の回転角度は、θで示される角度の分の誤差を生じることになる。
言い換えれば、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａの水平成分とが平行に近づくほど、漏れ磁束１４ａの重畳による影響は小さくなり、前記の誤差θは小さくなる。 FIG. 5 shows a change in the angle θ with respect to the angle β when the magnetic flux 34a and the leakage magnetic flux 14a of the sensor magnet 34 are modeled as vectors in a single direction. Note that the value of the angle θ is shown as a ratio when the value of θ at β = 90 ° is 1.
According to this, as the angle β at which the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 intersects the leakage magnetic flux 14a approaches 90 ° to −90 °, the absolute value of the inclination angle θ of the combined magnetic flux 35 with respect to the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 Will grow. That is, the rotation angle of the output shaft 17 detected by the rotation angle detector 18 causes an error corresponding to the angle indicated by θ.
In other words, as the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 and the horizontal component of the leakage magnetic flux 14a approach each other, the influence of the superposition of the leakage magnetic flux 14a becomes smaller, and the error θ becomes smaller.

実施の形態1においては、図３に示すように、ディテントプレート７がＰレンジとＤレ
ンジとの中間位置にある時に、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるよう配置しているので、この位置において、回転角度検出装置１８による検出角度の誤差が最も小さくなる。さらに可動範囲の両端であるＰレンジおよびＤレンジであっても、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向は、漏れ磁束１４ａと直交はしない。 In the first embodiment, as shown in FIG. 3, when the detent plate 7 is at an intermediate position between the P range and the D range, the direction of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 is the center of the motor 14 and the rotation angle detection device. Since it is arranged so as to be parallel to the line connecting the centers of the 18, the error of the detected angle by the rotation angle detecting device 18 becomes the smallest at this position. Furthermore, even in the P range and D range, which are both ends of the movable range, the direction of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 is not orthogonal to the leakage magnetic flux 14a.

これにより、ＰレンジからＤレンジまでの全範囲において、センサーマグネット３４の磁束３４ａと漏れ磁束１４ａとが直交することがなく、さらに、可動範囲の全般で検出誤差θが小さい領域を使用することができるので、回転角度検出装置１８の検出精度の低下が抑えられる。 As a result, in the entire range from the P range to the D range, the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 and the leakage magnetic flux 14a are not orthogonal to each other, and furthermore, an area where the detection error θ is small in the entire movable range can be used. Therefore, a decrease in detection accuracy of the rotation angle detection device 18 can be suppressed.

これまで説明したように、実施の形態１のレンジ切り替え装置によれば、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向とモータ１４からの漏れ磁束１４ａの水平成分とが、直交することなく平行に近くなる配置にしているので、漏れ磁束１４ａの重畳による影響を最小限に抑えることができて、回転角度検出装置１８の検出精度の低下を抑えることができる。これにより、モータ１４の近傍に回転角度検出装置１８を設置することが可能となる。そしてモータ１４の漏れ磁界１４ａの影響を受けないようにするために、回転角度検出装置１８をモータ１４から離れた位置に設置する対策を行った場合と比べて、レンジ切り替え装置を小型に構成することが可能となる。 As described so far, according to the range switching device of the first embodiment, the arrangement in which the direction of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 and the horizontal component of the leakage magnetic flux 14a from the motor 14 are close to each other without being orthogonal. Therefore, the influence of the superposition of the leakage magnetic flux 14a can be suppressed to a minimum, and a decrease in detection accuracy of the rotation angle detection device 18 can be suppressed. As a result, the rotation angle detection device 18 can be installed in the vicinity of the motor 14. Then, in order not to be affected by the leakage magnetic field 14a of the motor 14, the range switching device is configured to be smaller compared to the case where a measure for installing the rotation angle detection device 18 at a position away from the motor 14 is taken. It becomes possible.

さらに、ロータ２１とステータ２２の極数が多い多極のモータ１４を使用する場合であっても、モータ１４から放射状に漏れ出す磁束を、磁気誘導部材である環状歯車３２によって集磁することができる。このため、使用するモータ１４の極数の制約を受けることなく、回転角度検出装置１８の検出精度の低下を抑えることができる。 Further, even when the multi-pole motor 14 having a large number of poles of the rotor 21 and the stator 22 is used, the magnetic flux leaking radially from the motor 14 can be collected by the annular gear 32 that is a magnetic induction member. it can. For this reason, the fall of the detection accuracy of the rotation angle detection apparatus 18 can be suppressed, without receiving restrictions on the number of poles of the motor 14 to be used.

なお、実施の形態１においては、環状歯車３２を磁気誘導部材としたが、この形態に限定されるものではなく、モータ１４の中心軸と同心の略扇型ないし略円環状に形成しても良い。この場合、磁気誘導部材の外周長さは、モータ１４の周方向に沿った回転角度検出装置１８の長さ以上であればよく、内周の位置は、ロータ２１の外周位置よりも径内方向の位置であれば同様の効果を得ることができる。 In the first embodiment, the annular gear 32 is a magnetic induction member. However, the present invention is not limited to this configuration, and may be formed in a substantially fan shape or a substantially annular shape concentric with the central axis of the motor 14. good. In this case, the outer circumferential length of the magnetic induction member may be equal to or longer than the length of the rotation angle detecting device 18 along the circumferential direction of the motor 14, and the inner circumferential position is in the radial inner direction than the outer circumferential position of the rotor 21. The same effect can be obtained if the position is.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るレンジ切り替え装置について説明する。図６は、実施の形態２に係るレンジ切り替え装置を説明する図で、実施の形態１の図３に相当する図である。実施の形態２に係るレンジ切り替え装置は、シフトシャフト６がＰレンジ位置にある状態において、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるようにセンサーマグネット３４を配置している。なお、その他の構成は実施の形態と同様であり、説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
Next, a range switching apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the range switching apparatus according to the second embodiment and corresponds to FIG. 3 of the first embodiment. In the range switching device according to the second embodiment, in the state where the shift shaft 6 is in the P range position, the direction of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 is a line connecting the center of the motor 14 and the center of the rotation angle detection device 18. The sensor magnet 34 is arranged so as to be parallel. Other configurations are the same as those in the embodiment, and a description thereof will be omitted.

Ｐレンジにおいては、車両を安全に停車させるために、円錐部１１を所定位置まで確実に移動させて、パーキングポール１２がパーキングギヤ１３へ嵌合させることが必要となる。このためレンジ切り替え装置２に対しては、Ｐレンジ位置への正確な位置決め動作が求められる。 In the P range, in order to stop the vehicle safely, it is necessary to securely move the conical portion 11 to a predetermined position so that the parking pole 12 is fitted to the parking gear 13. Therefore, an accurate positioning operation to the P range position is required for the range switching device 2.

この場合であっても、実施の形態２によれば、Ｐレンジの位置にて、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向と、モータ１４の漏れ磁束１４ａとが平行に配置されているので、Ｐレンジの位置での回転角度検出装置１８の検出精度の低下は抑えられて、レンジ切り替え装置２による正確な位置決めを行うことができる。 Even in this case, according to the second embodiment, the direction of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 and the leakage magnetic flux 14a of the motor 14 are arranged in parallel at the position of the P range. A decrease in the detection accuracy of the rotation angle detection device 18 at the position is suppressed, and accurate positioning by the range switching device 2 can be performed.

実施の形態２においては、Ｐレンジの状態において、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるようにセンサーマグネット３４を配置しているが、これに限定されるものではない。
すなわち、ディテントプレート７によって規定されるいずれかのレンジの位置において、センサーマグネット３４の磁束３４ａの方向が、モータ１４の中心と回転角度検出装置１８の中心とを結ぶ線と平行となるように配置することで、そのレンジの位置での回転角度検出装置１８の検出精度の低下を抑え、レンジ切り替え装置２による正確な位置決めを行うことができる。 In the second embodiment, the sensor magnet 34 is arranged so that the direction of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 is parallel to a line connecting the center of the motor 14 and the center of the rotation angle detection device 18 in the P range state. However, the present invention is not limited to this.
In other words, the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 is arranged so that the direction of the magnetic flux 34a of the sensor magnet 34 is parallel to a line connecting the center of the motor 14 and the center of the rotation angle detection device 18 at any range position defined by the detent plate 7. By doing so, it is possible to suppress a decrease in the detection accuracy of the rotation angle detection device 18 at the position of the range and perform accurate positioning by the range switching device 2.

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るレンジ切り替え装置について説明する。図７は、実施の形態３に係るレンジ切り替え装置を説明する図で、実施の形態１の図２に相当する図である。実施の形態３に係るレンジ切り替え装置は、ピン３３ａの端部に磁性材料からなる円板状部材３６が固定されている。なお、その他の構成は実施の形態と同様であり、説明を省略する。 Embodiment 3 FIG.
Next, a range switching apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram for explaining the range switching device according to the third embodiment, and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment. In the range switching device according to the third embodiment, a disk-like member 36 made of a magnetic material is fixed to the end of the pin 33a. Other configurations are the same as those in the embodiment, and a description thereof will be omitted.

これによれば、環状歯車３２を樹脂や真鍮などの非磁性材料で構成した場合であっても、加工が容易な円板状部材３６を用いて磁気誘導部材を構成することができる。また、円板状部材３６はキャリア３３とともに回転運動を行うが、円板状に形成されているので、回転しても磁気誘導部材としての磁気通路の長さは変化しない。従って、モータ１４からの漏れ磁束１４ａを集磁することができて、既述の実施の形態と同様の効果が得られる。 According to this, even if the annular gear 32 is made of a nonmagnetic material such as resin or brass, the magnetic induction member can be constituted by using the disk-like member 36 that can be easily processed. Further, the disk-shaped member 36 rotates together with the carrier 33. However, since the disk-shaped member 36 is formed in a disk shape, the length of the magnetic path as the magnetic induction member does not change even if it rotates. Therefore, the leakage magnetic flux 14a from the motor 14 can be collected, and the same effect as the above-described embodiment can be obtained.

なお、上記の各実施の形態においては、モータ１４をブラシレスモータとして説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータであっても、この発明の適用によって同様の効果を得ることができる。また、モータ１４はラジアルギャップを有したインナーロータ式モータとして説明したが、これに限定されるものではなく、アウターロータ式モータで構成してもよく、さらにはアキシャルギャップを有したモータであってもよい。 In each of the above embodiments, the motor 14 has been described as a brushless motor. However, the present invention is not limited to this, and a similar effect can be obtained by applying the present invention to a motor with a brush. it can. Further, although the motor 14 has been described as an inner rotor type motor having a radial gap, it is not limited to this, and may be constituted by an outer rotor type motor, and further a motor having an axial gap. Also good.

また、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 In addition, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.

１シフトバイワイヤシステム、２レンジ切り替え装置、２ａコネクタ、３ディテント機構、４パーキング機構、５バルブボディ、６シフトシャフト、７ディテントプレート、７ａ凹部、８スプール弁、９ディテントスプリング、１０パーキングロッド、１１円錐部、１２パーキングポール、１２ａ軸、１２ｂ凸部、１３パーキングギヤ、１３ａ凹部、１４モータ、１５駆動軸、１６減速歯車装置、１７出力軸、１８回転角度検出装置、１９ハウジング、２０カバー、２１ロータ、２２ステータ、２３磁石、２４、２５転がり軸受、２６小歯車、２７大歯車、２８ステータコア、２９コイル、３０太陽歯車、３１遊星歯車、３２環状歯車、３２ａ内歯、３２ｂギヤケース、３３キャリア、３３ａピン、３４センサーマグネット、３４ａ磁束、３５合成磁束、３６円板状部材 1 shift-by-wire system, 2 range switching device, 2a connector, 3 detent mechanism, 4 parking mechanism, 5 valve body, 6 shift shaft, 7 detent plate, 7a recess, 8 spool valve, 9 detent spring, 10 parking rod, 11 cone Part, 12 parking pole, 12a shaft, 12b convex part, 13 parking gear, 13a concave part, 14 motor, 15 drive shaft, 16 reduction gear device, 17 output shaft, 18 rotation angle detection device, 19 housing, 20 cover, 21 rotor , 22 Stator, 23 Magnet, 24, 25 Rolling bearing, 26 Small gear, 27 Large gear, 28 Stator core, 29 Coil, 30 Sun gear, 31 Planetary gear, 32 Annular gear, 32a Internal gear, 32b Gear case, 33 Carrier 33a pins, 34 sensor magnet, 34a flux, 35 synthetic flux, 36 discoid member

Claims

A drive shaft driven by a motor; a reduction gear device that amplifies the torque of the drive shaft; an output shaft that meshes with a shift shaft of an automatic transmission and transmits torque to the shift shaft; and a rotation angle of the output shaft. A rotation angle detection device for detecting,
At any position in the movable angle range of the output shaft, the direction of the magnetic field by the sensor magnet detected by the rotation angle detection device is parallel to a line connecting the center of the motor and the center of the rotation angle detection device. A range switching device characterized by being configured as described above.

2. The device according to claim 1, wherein at a predetermined range position, the magnetic field direction by the sensor magnet is arranged to be parallel to a line connecting the center of the motor and the center of the rotation angle detection device. Range switching device.

3. The range switching device according to claim 1, wherein a magnetic induction member made of a magnetic material is disposed at a position facing an end surface of the motor on a side where the rotation angle detection device is disposed.

The range switching device according to claim 3, wherein the magnetic induction member is a component of the reduction gear device.