JP6485365B2 - 回転式アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、回転式アクチュエータに関する。

従来、車両用変速機のシフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられるアドオンタイプの回転式アクチュエータが知られている。この回転式アクチュエータは、変速機ケースの外壁に固定され、変速機ケースに設けられた接続孔を通じてシフトレンジ切替機構のコントロールロッドに接続される。シフトレンジ切替機構は、コントロールロッドの回転位置に応じて変速機のシフトレンジを切り替える。また、シフトレンジ切替機構は、コントロールロッドの回転位置がパーキングレンジに対応する位置であるとき、変速機の出力軸の回転をロックする。

上述のような構成のシフトバイワイヤシステムでは、シフトレンジがパーキングレンジである状態において回転式アクチュエータが例えば故障により動作不能となった場合、シフトレンジ切替機構による変速機の出力軸ロックを解除できなくなる。この状況で車両を移動させるには、駆動輪をリフトさせなければならない。この不都合を解消するため、特許文献１に開示されたシフトバイワイヤシステムでは、作業者が手動でコントロールロッドを回転させてシフトレンジを切り替えるための補助切替レバーが設けられている。

特開２００１−２７１９２５号公報

通常、上述のような補助切替レバーは、ケーブルを介して変速機ケース内のコントロールロッドに接続される。この場合、変速機ケースにケーブルを通すためのケーブル挿通孔を開けなければならず、また、そのケーブル挿通孔とケーブルとの間の隙間をシールしなければならない。そのため、新たにシフトバイワイヤシステムを搭載する場合、専用の変速機を開発するか、あるいは既存の変速機に大幅な改良を施す必要があり、コストがかかる。したがって、アドオンタイプの回転式アクチュエータを用いることで車両にシフトバイワイヤシステムを容易に搭載できるという利点が少なくなる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、故障時に手動によるシフトレンジの切り替えを可能としつつも、車両にシフトバイワイヤシステムを容易に搭載することができる回転式アクチュエータを提供することである。

本発明は、車両用変速機のケースの外壁に固定され、シフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられる回転式アクチュエータであって、モータと、モータの回転軸に接続されている減速機構と、モータおよび減速機構を収容しているハウジングと、シールとを備えている。減速機構は、モータの回転動力を車両用変速機のシフトレンジ切替機構に伝達する。ハウジングは、モータの回転軸のうち減速機構とは反対側の一端部が挿入されているか、または、当該一端部の延長上に位置している貫通孔を有する。シールは、貫通孔を通じてハウジングの内外を固体および液体が行き来することを抑制する。

このように構成された回転式アクチュエータは、動作不能となった場合であっても、シールを外してハウジング外から手動で回転軸の一端部を回転させることによってシフトレンジを切り替えることができる。
また、回転式アクチュエータをシフトレンジ切替機構に接続するための孔は、従来から変速機のケースの外壁に設けられている接続孔のみでよい。つまり、特許文献１のように、補助切替レバーとコントロールロッドとを接続するケーブルを通すためのケーブル挿通孔を上記接続孔とは別個に開ける必要がなく、また、そのケーブル挿通孔とケーブルとの間の隙間をシールする必要もない。そのため、回転式アクチュエータを変速機のケースに固定するための比較的小規模な改良のみ行えばよい。
したがって、本発明によれば、故障時に手動によるシフトレンジの切り替えを可能としつつも、車両にシフトバイワイヤシステムを容易に搭載することができる。

本発明の第１実施形態による回転式アクチュエータが適用されたシフトバイワイヤシステムを示す模式図である。 図１のシフトレンジ切替機構を説明する図である。 図１の回転式アクチュエータの断面図である。 本発明の第２実施形態による回転式アクチュエータの断面図である。 本発明の第３実施形態による回転式アクチュエータの断面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による回転式アクチュエータ（以下、アクチュエータ）を図１に示す。アクチュエータ１０は、車両用変速機１１（以下、変速機）のシフトバイワイヤシステム１２の駆動部として用いられている。

（シフトバイワイヤシステム）
先ず、シフトバイワイヤシステム１２の構成について図１を参照して説明する。
シフトバイワイヤシステム１２は、変速機１１のシフトレンジを指令するシフト操作装置１３と、変速機１１のシフトレンジ切替機構１４を作動させるアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０の駆動回路１５と、アクチュエータ１０の出力軸の回転角度を検出する回転角センサ１６と、制御回路１７とを備えている。制御回路１７は、シフトレンジの指令信号に応じて駆動回路１５を制御してアクチュエータ１０を駆動する。

図２に示すように、シフトレンジ切替機構１４は、変速機１１内の油圧作動機構への油圧の供給を制御するレンジ切替弁２０と、シフトレンジを保持するディテントスプリング２１およびディテントレバー２２と、シフトレンジがパーキングレンジに切り替えられるとき変速機１１の出力軸のパークギヤ２３にパークポール２４を嵌合させて、出力軸の回転をロックするパークロッド２５と、ディテントレバー２２と一体に回転するコントロールロッド２６と、を備えている。

シフトレンジ切替機構１４は、コントロールロッド２６とともにディテントレバー２２を回転させて、ディテントレバー２２に連結されたレンジ切替弁２０およびパークロッド２５を目標シフトレンジに対応した位置に作動させる。シフトバイワイヤシステム１２では、こうしたシフトレンジの切り替えを電動で行うために、コントロールロッド２６にアクチュエータ１０を直結している。

（アクチュエータ）
次に、アクチュエータ１０の構成について図１、図３を参照して説明する。
アクチュエータ１０は、動力発生源としてのモータ３０と、モータ３０の回転動力をシフトレンジ切替機構１４に伝達する減速機構３１と、モータ３０および減速機構３１を収容しているハウジング３２と、ハウジング３２に固定されている支持部材３３とを備えている。

ハウジング３２は、カップ状の第１ハウジング部３５および第２ハウジング部３６から構成されている。第１ハウジング部３５および第２ハウジング部３６は、ボルト３７により互いに固定されており、モータ３０および減速機構３１を収容する収容空間３８を内部に区画形成している。
第２ハウジング部３６に対して第１ハウジング部３５とは反対側には、ボルト３７により共締されたブラケット３９が設けられている。アクチュエータ１０は、ブラケット３９の取付孔４０を挿通するボルト４１（図１参照）によって変速機１１のケース４２の外壁に固定される。

ケース４２には接続孔４３が設けられている。第２ハウジング部３６は、接続孔４３に嵌合する筒状の突出部４４を有している。コントロールロッド２６は、接続孔４３を通じて突出部４４内に突き出すように設けられている。
支持部材３３は、第１ハウジング部３５に固定されている。具体的には、支持部材３３は、第１ハウジング部３５の底壁部４６から第２ハウジング部３６側へ突き出している小径筒部４７と、小径筒部４７の一端から底壁部４６に沿って外側へ突き出しているフランジ部４８と、フランジ部４８の外周部から第１ハウジング部３５の筒壁部４９に沿って第２ハウジング部３６側へ突き出している大径筒部５０とを有する一体成形品である。

モータ３０は、支持部材３３の大径筒部５０に固定されているステータ５２と、ステータ５２の内側に設けられているロータ５３と、ロータ５３と共に回転軸心ＡＸ１まわりに回転する回転軸５４とを有する。回転軸５４の一端部５５は軸受５７により支持されており、また、回転軸５４の他端部５８は軸受５９により支持されている。軸受５７は、支持部材３３の小径筒部４７の内側に設けられている。軸受５９は、後述の出力軸６６の内側に設けられている。一端部５５と他端部５８との間には、ロータ５３が嵌合しているロータ嵌合部６０と、回転軸心ＡＸ１に対して偏心している偏心部６１とが設けられている。モータ３０は、ステータ５２を構成する三相巻線６２への通電電流を制御回路１７にて制御することにより双方向に回転でき、また、所望の位置で回転を停止させることができる。

減速機構３１は、内歯車６４と、遊星歯車６５と、出力軸６６とを有する。内歯車６４は、回転軸心ＡＸ１上に設けられており、ハウジング３２に固定されている。遊星歯車６５は、軸受６７により偏心軸心ＡＸ２まわりに回転可能に支持されており、内歯車６４に内接するように噛み合っている。軸受６７は、偏心部６１の外側に設けられている。遊星歯車６５は、回転軸５４が回転すると回転軸心ＡＸ１まわりに公転しながら偏心軸心ＡＸ２まわりに自転する遊星運動を行う。このときの遊星歯車６５の自転速度は、回転軸５４の回転速度に対して減速される。遊星歯車６５は、軸方向へ突き出す回転伝達用の係合突起６９を有している。

出力軸６６は、回転軸心ＡＸ１上に設けられており、軸受７０により回転軸心ＡＸ１まわりに回転可能に支持されている筒状の軸部７１と、軸部７１から外側へ突き出す環状の鍔部７２とを有する。軸受７０は、第２ハウジング部３６の突出部４４の内側に設けられている。鍔部７２は、遊星歯車６５の係合突起６９が挿入されている回転伝達用の係合穴７３を有する。遊星歯車６５の自転は、係合突起６９と係合穴７３との係合により出力軸６６に伝達される。コントロールロッド２６は、軸部７１の内側に挿入されており、出力軸６６に回転伝達可能に連結されている。

第１実施形態では、ハウジング３２は貫通孔７５を有しており、また、アクチュエータ１０はシール７６をさらに備えている。以下、詳しく説明する。
貫通孔７５は、ハウジング３２のうちケース４２とは反対側の壁部、すなわち、第１ハウジング部３５の底壁部４６の中央部７７に形成されている。中央部７７は、ケース４２とは反対側へ突き出している筒状の中央突起７８を有する。貫通孔７５は、中央突起７８を軸方向へ貫通するように形成されている。貫通孔７５には、モータ３０の回転軸５４のうち減速機構３１とは反対側の一端部５５が挿入されている。一端部５５は、貫通孔７５からケース４２とは反対側へ突き出しており、回転伝達用の係合部７９を外壁に有する。

シール７６は、筒状の装着部材８０と、有底筒状のキャップ８１と、フィルタ８２とを有する。装着部材８０は、中央突起７８の外側に装着されている。装着部材８０の外壁には、通路として機能する、軸方向へ延びる溝８３が形成されている。キャップ８１は、装着部材８０の外側に被せられている。フィルタ８２は、装着部材８０の端面に例えば接着等により固定されている。フィルタ８２は、固体（例えば塵）および液体（例えば雨水）を通さない一方で、気体および蒸気（例えば水蒸気）を通す多孔質膜からなる。このように構成されたシール７６は、貫通孔７５を通じてハウジング３２の内外を固体および液体が行き来することを抑制しつつ、貫通孔７５を通じてハウジング３２の内外を気体および蒸気が行き来することを許容する。つまり、シール７６は、通気性を保ちながら防塵・防水機能を発揮する。

第２ハウジング部３６の中央部７７は、シール７６の外側に形成された防護突起８４を有する。防護突起８４は、アクチュエータ１０付きの変速機１１が車両に搭載された状態（以下、車両搭載状態）において、少なくともシール７６の下半分をカバーするように設けられている。本実施形態では、防護突起８４は、車両搭載状態において上方向の一部に切欠き８５（図１参照）を有する。シール７６は、この切欠き８５を利用して外すことが可能である。シール７６を外すと、一端部５５の係合部７９はハウジング３２外に露出し、レンチまたは専用工具などを用いて回転させることができる。

（効果）
以上説明したように、第１実施形態では、アクチュエータ１０は、モータ３０、減速機構３１、ハウジング３２およびシール７６を備えている。ハウジング３２は、モータ３０の回転軸５４のうち減速機構３１とは反対側の一端部５５が挿入されている貫通孔７５を有する。シール７６は、貫通孔７５を通じてハウジング３２の内外を固体および液体が行き来することを抑制する。
このように構成されたアクチュエータ１０は、動作不能となった場合であっても、シール７６を外してハウジング３２外から手動で回転軸５４の一端部５５を回転させることによってシフトレンジを切り替えることができる。

また、アクチュエータ１０をシフトレンジ切替機構１４に接続するための孔は、従来から変速機１１のケース４２の外壁に設けられている接続孔４３のみでよい。つまり、従来のように、補助切替レバーをコントロールロッド２６に接続するケーブルを通すためのケーブル挿通孔を上記接続孔４３とは別個に開ける必要がなく、また、そのケーブル挿通孔とケーブルとの間の隙間をシールする必要もない。そのため、アクチュエータ１０を変速機１１のケース４２に固定するための比較的小規模な改良のみ行えばよい。
したがって、第１実施形態によれば、故障時に手動によるシフトレンジの切り替えを可能としつつも、車両にシフトバイワイヤシステム１２を容易に搭載することができる。

また、第１実施形態では、シール７６は、貫通孔７５を通じてハウジング３２の内外を気体および蒸気が行き来することを許容する。
これにより、シール７６は、通気性を保ちながら防塵・防水機能を発揮する。そのため、ハウジング３２の内圧変動による破損を抑制しつつ、ハウジング３２内の浸水および汚染を抑制することができる。また、シール７６は内圧調整手段を兼ねるので、シール７６とは別個に内圧調整手段を設ける必要がなくなる。

また、第１実施形態では、シール７６は、ハウジング３２外に設けられている。そして、ハウジング３２は、シール７６の外側に形成された防護突起８４を有する。
したがって、車両走行時の飛び石などからシール７６を守ることができる。

また、第１実施形態では、回転軸５４の一端部５５は、貫通孔７５からケース４２とは反対側に突き出しており、回転伝達用の係合部７９を外壁に有する。
したがって、ハウジング３２外で一端部５５を操作することができ、確実に回転軸５４を回転させることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態では、図４に示すように、ハウジング９０は第１ハウジング部９１を有する。第１ハウジング部９１の底壁部９２の中央部９３は、中央突起および防護突起を有していない。また、中央部９３は、回転軸９４の一端部９５と比べて大きな貫通孔９６を有する。一端部９５は、貫通孔９６に挿入されているが、貫通孔９６を貫通してはいない。一端部９５には回転伝達用の係合部８９が形成されている。

シール９７は、貫通孔９６の内壁に装着された筒状の装着部材９８と、装着部材９８の端面に例えば接着等により固定されたフィルタ９９とを有する。フィルタ９９は、フィルタ８２と同様の多孔質膜からなる。本実施形態では、フィルタ９９は貫通孔９６内に設けられている。

以上説明したように、第２実施形態では、ハウジング９０は、回転軸９４の一端部９５が挿入されている貫通孔９６を有する。シール９７は、貫通孔９６を通じてハウジング９０の内外を固体および液体が行き来することを抑制する。したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、故障時に手動によるシフトレンジの切り替えを可能としつつも、車両にシフトバイワイヤシステム１２を容易に搭載することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態では、図５に示すように、第１ハウジング部３５の中央部７７は、その外側に位置する外側部８７と比べて、モータ３０とは反対側へ厚くなるように形成されている。また、支持部材１００のフランジ部１０１の内周部は、モータ３０とは反対側へオフセットしている。このオフセット分だけ、小径筒部１０２および軸受５７は、モータ３０とは反対側へ位置させられている。

以上説明したように、第３実施形態では、貫通孔７５およびシール７６が設けられているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。
また、第３実施形態では、第１実施形態と比べて、軸受５７がモータ３０から離れて配置されている。これにより軸受５７がモータ３０の熱源から遠くなり、軸受５７のグリース寿命が延びる。また、軸受５７とモータ３０との間の空間が大きくなり、当該空間に熱がこもることが緩和される。また、回転軸５４を軸方向の外側で支持することができる。

［他の実施形態］
本発明の他の実施形態では、回転軸の一端部がハウジングの貫通孔に挿入されていなくてもよい。貫通孔は、一端部の延長上に位置していてもよい。
本発明の他の実施形態では、シールは、回転軸と貫通孔との間の隙間に設けられるオイルシールなどから構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、シールは、装着部材を有さず、フィルタのみから構成されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１０・・・回転式アクチュエータ
１１・・・車両用変速機
１２・・・シフトバイワイヤシステム
１４・・・シフトレンジ切替機構
３０・・・モータ
３１・・・減速機構
３２、９０・・・ハウジング
４２・・・ケース
５４、９４・・・回転軸
５５、９５・・・一端部
７５、９６・・・貫通孔
７６、９７・・・シール

Claims (5)

1. 車両用変速機（１１）のケース（４２）の外壁に固定され、シフトバイワイヤシステム（１２）の駆動部として用いられる回転式アクチュエータであって、
   モータ（３０）と、
   前記モータの回転軸（５４、９４）に接続されており、前記モータの回転動力を前記車両用変速機のシフトレンジ切替機構（１４）に伝達する減速機構（３１）と、
   前記モータおよび前記減速機構を収容しており、前記回転軸のうち前記減速機構とは反対側の一端部（５５、９５）が挿入されているか、または、当該一端部の延長上に位置している貫通孔（７５、９６）を有するハウジング（３２、９０）と、
   前記貫通孔を通じて前記ハウジングの内外を固体および液体が行き来することを抑制するシール（７６、９７）と、
   を備える回転式アクチュエータ。
2. 前記シールは、前記貫通孔を通じて前記ハウジングの内外を気体および蒸気が行き来することを許容する請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
3. 前記シールは、前記ハウジング外に設けられており、
   前記ハウジングは、前記シールの外側に形成された防護突起（８４）を有する請求項１または２に記載の回転式アクチュエータ。
4. 前記回転軸（５４）の前記一端部（５５）は、前記貫通孔から前記ケースとは反対側に突き出しており、回転伝達用の係合部（７９）を外壁に有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。
5. 前記回転軸の前記一端部を支持している軸受（５７）と、当該軸受を保持しており前記ハウジングに固定されている支持部材（１００）とをさらに備え、
   前記支持部材は、前記軸受の外側に嵌合している筒部（１０２）と、当該筒部の端部から外側へ突き出すフランジ部（１０１）とを有する一体成形品であり、
   前記フランジ部の内周部は、前記モータとは反対側へオフセットしている請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。

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