JP6269154B2 - シフト切替用モータ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、シフト切替用モータに関する。

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。

特許第４７２６５２６号明細書 特開２００９−１１８６１１号公報

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。

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。

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り、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であり、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であり、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。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。また、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。また、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。また、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。

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。

図１は、実施形態に係るシフト切替用モータを含むモータユニットの概略断面図である。 図２は、実施形態に係るシフト切替用モータのステータの形状を示す平面図である。 図３は、実施形態に係るシフト切替用モータを適用可能なモータユニットの分解斜視図である。 図４は、実施形態に係るシフト切替用モータを適用可能なモータユニットを軸方向から見た場合の噛合関係を示す図である。 図５は、実施形態に係るシフト切替用モータを適用可能なパーキングロック装置の主要部を示す斜視図である。 図６は、従来のモータのステータコアの形状の一例を示す平面図である。 図７は、実施形態に係るシフト切替用モータと従来タイプのモータのＴ−Ｎ特性（トルク対回転数）の一例を示す特性図である。 図８は、実施形態に係るシフト切替用モータのステータコアの形状の第１変形例を示す平面図である。 図９は、実施形態に係るシフト切替用モータのステータコアの形状の第２変形例を示す平面図である。 図１０は、実施形態に係るシフト切替用モータのステータコアの形状の第３変形例を示す平面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (2)

1. 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り、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であり、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であり、
   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シフト切替用モータ。
2. 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請求項１に記載のシフト切替用モータ。

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