JP6673142B2 - Rotary drive device and shift-by-wire system using the same - Google Patents
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Description
本発明は、トルクを出力可能な回転駆動装置、および、それを用いたシフトバイワイヤシステムに関する。 The present invention relates to a rotary drive capable of outputting torque and a shift-by-wire system using the same.
従来、自動車のシフトレンジ切替装置では、運転者が選択したシフトレンジを電子制御装置で検出し、この検出値に応じて回転駆動装置を駆動制御し、自動変速機のシフトレンジを切り替えるシフトバイワイヤシステムが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a shift range switching device of an automobile, a shift range selected by a driver is detected by an electronic control device, a drive control of a rotary driving device is performed according to the detected value, and a shift-by-wire system for switching a shift range of an automatic transmission. It has been known.
特許文献1のシフトバイワイヤシステムでは、回転駆動装置は、出力部が自動変速機のシフトレンジ切替装置に接続され、出力部から出力されるトルクにより自動変速機のシフトレンジを切り替え可能である。回転駆動装置には、出力部の外歯に噛み合う外歯を有する樹脂製の回転部材が設けられている。そして、当該回転部材に磁石を設け、磁石からの磁束を検出することにより、回転部材の回転位置を検出し、出力部の回転位置およびシフトレンジ切替装置のシフト位置を間接的に検出している。そのため、出力部と回転部材とのガタ等により、出力部の回転位置の検出精度が低下するおそれがある。 In the shift-by-wire system of Patent Literature 1, the output of the rotary drive device is connected to the shift range switching device of the automatic transmission, and the shift range of the automatic transmission can be switched by the torque output from the output unit. The rotary drive device is provided with a resin rotary member having external teeth that mesh with the external teeth of the output unit. Then, a magnet is provided on the rotating member, and by detecting a magnetic flux from the magnet, the rotational position of the rotating member is detected, and the rotational position of the output unit and the shift position of the shift range switching device are indirectly detected. . Therefore, there is a possibility that the detection accuracy of the rotational position of the output unit may be reduced due to play between the output unit and the rotating member.
特許文献1のシフトバイワイヤシステムでは、出力部は、強度の観点から、鉄等の磁性材料により形成されている。ここで、出力部の回転位置を直接検出するため、仮に、出力部に磁石を設けた場合、磁石からの磁束が出力部に流れ、検出する磁束の密度が低下するおそれがある。この場合、出力部の回転位置の検出精度が低下するおそれがある。 In the shift-by-wire system of Patent Document 1, the output unit is formed of a magnetic material such as iron from the viewpoint of strength. Here, in order to directly detect the rotational position of the output unit, if a magnet is provided in the output unit, the magnetic flux from the magnet may flow to the output unit, and the density of the detected magnetic flux may decrease. In this case, the detection accuracy of the rotational position of the output unit may be reduced.
特許文献2の回転駆動装置では、回転電機を収容するハウジングのうちフロントハウジング側に回転電機が設けられ、リアハウジング側に減速機が設けられている。回転電機のトルクは、ギア機構としての減速機により減速され、出力部を経由して、シフトレンジ切替装置のマニュアルシャフトに出力される。この回転駆動装置は、リアハウジングがシフトレンジ切替装置の外壁に対向または当接するようにして設けられると考えられる。ここで、減速機は回転電機の中央からシフトレンジ切替装置側に突出するようにして設けられている。そのため、リアハウジングの減速機周りの外壁とシフトレンジ切替装置の外壁との間に略環状のデッドスペースが形成されるおそれがある。したがって、回転駆動装置の搭載性が低下するおそれがある。
また、特許文献2の回転駆動装置では、出力部の回転位置を検出するための磁束密度検出部をフロントハウジング側に設ける場合、磁束密度検出部が回転電機に近い位置に配置されることになる。そのため、回転電機からの漏れ磁束により、出力部の回転位置の検出精度が低下するおそれがある。一方、磁束密度検出部を回転電機から遠いリアハウジング側に設ける場合、上述のデッドスペースがさらに増大し、回転駆動装置の搭載性がさらに低下するおそれがある。
In the rotary drive device disclosed in Patent Document 2, a rotary electric machine is provided on a front housing side of a housing for housing the rotary electric machine, and a speed reducer is provided on a rear housing side. The torque of the rotating electric machine is reduced by a speed reducer as a gear mechanism, and is output to a manual shaft of a shift range switching device via an output unit. It is considered that the rotary drive device is provided such that the rear housing faces or abuts the outer wall of the shift range switching device. Here, the speed reducer is provided so as to protrude from the center of the rotating electric machine toward the shift range switching device. Therefore, a substantially annular dead space may be formed between the outer wall of the rear housing around the speed reducer and the outer wall of the shift range switching device. Therefore, the mountability of the rotary drive may be reduced.
Further, in the rotary drive device of Patent Document 2, when a magnetic flux density detecting unit for detecting the rotational position of the output unit is provided on the front housing side, the magnetic flux density detecting unit is arranged at a position close to the rotating electric machine. . Therefore, there is a possibility that the detection accuracy of the rotational position of the output unit may be reduced due to the magnetic flux leakage from the rotating electric machine. On the other hand, when the magnetic flux density detection unit is provided on the rear housing side far from the rotary electric machine, the dead space described above may further increase, and the mountability of the rotary driving device may further decrease.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力部の回転位置の検出精度、および、搭載性が高い回転駆動装置、および、それを用いたシフトバイワイヤシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide a rotation drive device having high detection accuracy of a rotational position of an output unit and high mountability, and a shift-by-wire system using the same. Is to do.
本発明の回転駆動装置(1)は、ハウジング(10)と回転電機(3)と出力ギア(81)と出力部(86)とヨーク(90)と第1磁束発生部(93)と第2磁束発生部(94)と磁束密度検出部(141)と第1穴部(811、812、813)とを備えている。
回転電機は、ハウジング内に設けられている。
出力ギアは、磁性材料により形成されており、回転電機から出力されるトルクにより回転する。
出力部は、軸(Ax2)が出力ギアの回転中心(C1)と一致するよう出力ギアと一体に設けられ、出力ギアとともに回転する。
The rotary drive device (1) of the present invention includes a housing (10), a rotating electric machine (3), an output gear (81), an output unit (86), a yoke (90), a first magnetic flux generation unit (93), and a second. A magnetic flux generator (94), a magnetic flux density detector (141), and first holes (811, 812, 813) are provided.
The rotating electric machine is provided in the housing.
The output gear is formed of a magnetic material, and rotates by a torque output from the rotating electric machine.
The output unit is provided integrally with the output gear so that the shaft (Ax2) coincides with the rotation center (C1) of the output gear, and rotates together with the output gear.
ヨークは、出力ギアに設けられ、第1ヨーク(91)、および、出力ギアの回転中心を中心とする円弧(Arc1)に沿う弧状隙間(S1)を第1ヨークとの間に形成している第2ヨーク(92)を有している。
第1磁束発生部(93)は、第1ヨークの一端と第2ヨークの一端との間に設けられている。
第2磁束発生部(94)は、第1ヨークの他端と第2ヨークの他端との間に設けられている。
磁束密度検出部は、弧状隙間においてヨークに対し相対移動可能なようハウジングに設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。
第1穴部は、出力ギアを板厚方向に貫くよう出力ギアの回転中心とヨークとの間に形成されている。
The yoke is provided in the output gear, and forms a first yoke (91) and an arc-shaped gap (S1) along an arc (Arc1) around the rotation center of the output gear between the first yoke. It has a second yoke (92).
The first magnetic flux generator (93) is provided between one end of the first yoke and one end of the second yoke.
The second magnetic flux generator (94) is provided between the other end of the first yoke and the other end of the second yoke.
The magnetic flux density detector is provided in the housing so as to be relatively movable with respect to the yoke in the arc-shaped gap, and outputs a signal corresponding to the density of the magnetic flux passing therethrough.
The first hole is formed between the rotation center of the output gear and the yoke so as to penetrate the output gear in the thickness direction.
本発明では、第1磁束発生部および第2磁束発生部から発生した磁束は、第1ヨークおよび第2ヨークを流れ、第1ヨークと第2ヨークとの間の弧状隙間を漏れ磁束となって飛ぶ。磁束密度検出部は、弧状隙間を飛ぶ漏れ磁束の密度に応じた信号を出力する。これにより、磁束密度検出部に対するヨークの相対位置を検出でき、出力部の回転位置を検出することができる。 According to the present invention, the magnetic flux generated from the first magnetic flux generating section and the second magnetic flux generating section flows through the first yoke and the second yoke, and becomes a leakage magnetic flux through the arc-shaped gap between the first yoke and the second yoke. jump. The magnetic flux density detection unit outputs a signal corresponding to the density of the leakage magnetic flux flying through the arc gap. Thus, the relative position of the yoke with respect to the magnetic flux density detecting section can be detected, and the rotational position of the output section can be detected.
第1磁束発生部および第2磁束発生部から発生した磁束は、磁性材料から形成されている出力ギアにも流れる。本発明では、出力ギアの回転中心とヨークとの間、すなわち、出力ギアの特定箇所に第1穴部が形成されている。そのため、出力ギアを流れる磁束の経路を絞ることができる。これにより、出力ギアに流れる磁束を少なくすることができる。したがって、弧状隙間を飛ぶ漏れ磁束の密度を高めることができる。よって、出力部の回転位置の検出精度を高めることができる。 The magnetic flux generated from the first magnetic flux generation unit and the second magnetic flux generation unit also flows to the output gear formed of a magnetic material. In the present invention, the first hole is formed between the rotation center of the output gear and the yoke, that is, at a specific location of the output gear. Therefore, the path of the magnetic flux flowing through the output gear can be reduced. Thereby, the magnetic flux flowing through the output gear can be reduced. Therefore, the density of the leakage magnetic flux flying in the arc-shaped gap can be increased. Therefore, the detection accuracy of the rotational position of the output unit can be improved.
本発明は、取付対象(130)に取り付けられ、駆動対象(101、110)を回転駆動可能な回転駆動装置(1)であって、フロントハウジング(11)とリアハウジング(12)と回転電機(3)とギア機構(50)と出力部(86)と磁束密度検出部(141)とを備えている。
リアハウジングは、フロントハウジングとの間に空間(5)を形成し、フロントハウジングとは反対側の面が取付対象に対向または当接可能に設けられる。
回転電機は、前記空間のリアハウジング側に設けられる。
ギア機構は、前記空間の回転電機に対しフロントハウジング側に設けられ、回転電機のトルクを伝達可能である。
出力部は、回転電機の径方向外側に設けられ、駆動対象に接続可能な接続部(861)を取付対象側に有し、ギア機構により伝達されたトルクを駆動対象に出力する。
磁束密度検出部は、出力部に対し相対回転可能なようフロントハウジング側に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。
The present invention relates to a rotary drive device (1) mounted on a mounting target (130) and capable of rotating and driving a driving target (101, 110), comprising a front housing (11), a rear housing (12), and a rotary electric machine ( 3), a gear mechanism (50), an output section (86), and a magnetic flux density detection section (141).
A space (5) is formed between the rear housing and the front housing, and a surface opposite to the front housing is provided so as to be able to face or abut the mounting object.
The rotating electric machine is provided on the rear housing side of the space.
The gear mechanism is provided on the front housing side with respect to the rotating electric machine in the space, and can transmit torque of the rotating electric machine.
The output unit is provided radially outside the rotating electric machine, has a connection unit (861) on the attachment target side that can be connected to the drive target, and outputs the torque transmitted by the gear mechanism to the drive target.
The magnetic flux density detecting unit is provided on the front housing side so as to be rotatable relative to the output unit, and outputs a signal corresponding to the density of the magnetic flux passing therethrough.
本発明では、ギア機構は、回転電機に対しフロントハウジング側に設けられている。そのため、回転電機に対しギア機構とは反対側に設けられるリアハウジングを平坦な形状とすることができる。これにより、回転駆動装置を取付対象に取り付けたとき、リアハウジングと取付対象との間に形成され得るデッドスペースを小さくすることができる。したがって、回転駆動装置の搭載性を向上することができる。
また、本発明では、磁束密度検出部は、フロントハウジング側に設けられる。すなわち、磁束密度検出部を、ギア機構に対し回転電機とは反対側に設けることができる。そのため、磁束密度検出部と回転電機との距離を大きくできる。これにより、回転電機からの漏れ磁束が磁束密度検出部に影響するのを抑制することができる。したがって、磁束密度検出部による出力部の回転位置の検出精度を向上することができる。
また、本発明では、磁束密度検出部はフロントハウジング側に設けられるため、磁束密度検出部をリアハウジング側に設ける場合と比べ、リアハウジングと取付対象との間に形成され得るデッドスペースの増大をさらに抑えることができる。
本発明の第1の態様は、出力ギア(81)をさらに備えている。出力ギアは、出力部の軸線方向において回転電機に対しリアハウジングとは反対側において出力部と一体に回転可能に設けられ、ギア機構により伝達されたトルクにより回転する。磁束密度検出部は、出力部の軸線方向において出力ギアに対し回転電機とは反対側に設けられている。
本発明の第2の態様では、磁束密度検出部は、出力部の軸線上に設けられている。
本発明の第3の態様は、強制駆動シャフト(160)をさらに備えている。強制駆動シャフトは、出力部の軸線上において接続部とは反対側に設けられ、トルクが入力されると出力部を強制的に回転駆動可能である。
In the present invention, the gear mechanism is provided on the front housing side with respect to the rotating electric machine. Therefore, the rear housing provided on the side opposite to the gear mechanism with respect to the rotating electric machine can have a flat shape. Thus, when the rotary drive device is mounted on the mounting target, a dead space that can be formed between the rear housing and the mounting target can be reduced. Therefore, the mountability of the rotation drive device can be improved.
Further, in the present invention, the magnetic flux density detecting section is provided on the front housing side. That is, the magnetic flux density detection unit can be provided on the side opposite to the rotating electric machine with respect to the gear mechanism. Therefore, the distance between the magnetic flux density detection unit and the rotating electric machine can be increased. Thereby, it is possible to suppress the leakage magnetic flux from the rotating electric machine from affecting the magnetic flux density detection unit. Therefore, the accuracy of detecting the rotational position of the output unit by the magnetic flux density detecting unit can be improved.
Further, in the present invention, since the magnetic flux density detecting unit is provided on the front housing side, compared to a case where the magnetic flux density detecting unit is provided on the rear housing side, an increase in dead space that can be formed between the rear housing and the mounting target is reduced. It can be further suppressed.
The first aspect of the present invention further includes an output gear (81). The output gear is provided so as to be rotatable integrally with the output unit on the side opposite to the rear housing with respect to the rotary electric machine in the axial direction of the output unit, and rotates by the torque transmitted by the gear mechanism. The magnetic flux density detection unit is provided on the opposite side of the rotating electric machine with respect to the output gear in the axial direction of the output unit.
In the second aspect of the present invention, the magnetic flux density detecting section is provided on the axis of the output section.
A third aspect of the present invention further comprises a forced drive shaft (160). The forced drive shaft is provided on the axis of the output unit on the opposite side to the connection unit, and can forcibly rotate the output unit when torque is input.
以下、本発明の複数の実施形態による回転駆動装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
図1に示す回転駆動装置としての回転式アクチュエータ1は、例えば車両の自動変速機のシフトを切り替えるシフトバイワイヤシステムの駆動部として適用される。
Hereinafter, a rotary drive device according to a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
(1st Embodiment)
The rotary actuator 1 as a rotary drive device shown in FIG. 1 is applied, for example, as a drive unit of a shift-by-wire system that switches a shift of an automatic transmission of a vehicle.
まず、当該シフトバイワイヤシステムについて説明する。図2に示すように、シフトバイワイヤシステム100は、回転式アクチュエータ1、電子制御ユニット(以下、「ECU」という。)2、シフトレンジ切替装置110およびパーキング切替装置120等を備えている。回転式アクチュエータ1は、駆動対象としてのシフトレンジ切替装置110のマニュアルシャフト101を回転駆動する。これにより、自動変速機108のシフトレンジが切り替えられる。回転式アクチュエータ1は、ECU2によって回転が制御される。回転式アクチュエータ1は、例えば、取付対象としてのシフトレンジ切替装置110の壁部130に取り付けられる。なお、回転式アクチュエータ1は、シフトレンジ切替装置110のマニュアルシャフト101を回転駆動することにより、パーキング切替装置120のパークロッド121等を駆動する。
First, the shift-by-wire system will be described. As shown in FIG. 2, the shift-by-
シフトレンジ切替装置110は、マニュアルシャフト101、ディテントプレート102、油圧バルブボディ104および壁部130等から構成されている。壁部130は、マニュアルシャフト101、ディテントプレート102および油圧バルブボディ104等を収容している。マニュアルシャフト101は、壁部130に形成された穴部131(図1参照)を経由して、一方の端部が壁部130から飛び出すようにして設けられている。
The shift
マニュアルシャフト101は、一方の端部が回転式アクチュエータ1の出力部86にスプライン結合される(後述する)。ディテントプレート102は、マニュアルシャフト101から径外方向に延びる扇形状に形成され、マニュアルシャフト101と一体に回転する。ディテントプレート102には、マニュアルシャフト101と平行に突出するピン103が設けられている。
One end of the
ピン103は、油圧バルブボディ104に設けられるマニュアルスプール弁105の端部に係止されている。このため、マニュアルスプール弁105は、マニュアルシャフト101と一体で回転するディテントプレート102によって、軸方向へ往復移動する。マニュアルスプール弁105は、軸方向に往復移動することで、自動変速機108の油圧クラッチへの油圧供給路を切り替える。この結果、油圧クラッチの係合状態が切り替わり、自動変速機108のシフトレンジが変更される。
The
ディテントプレート102は、径方向の端部に凹部151、凹部152、凹部153および凹部154を有している。当該凹部151〜154は、例えば、それぞれ自動変速機108のシフトレンジであるPレンジ、Rレンジ、Nレンジ、およびDレンジに対応している。板ばね106の先端に支持されているストッパ107が、ディテントプレート102の凹部151〜154のいずれかと噛み合うことにより、マニュアルスプール弁105の軸方向の位置が決定する。
The
回転式アクチュエータ1からマニュアルシャフト101を経由してディテントプレート102にトルクが加わると、ストッパ107は隣接する他の凹部(凹部151〜154のいずれか)へ移動する。これにより、マニュアルスプール弁105の軸方向の位置が変化する。
When torque is applied to the
例えば、マニュアルシャフト101を図2の矢印Y方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート102を介してピン103がマニュアルスプール弁105を油圧バルブボディ104の内部に押し込み、油圧バルブボディ104内の油路がD、N、R、Pの順に切り替えられる。これにより、自動変速機108のシフトレンジがD、N、R、Pの順に切り替えられる。
For example, when the
一方、マニュアルシャフト101を反時計回り方向に回転させると、ピン103がマニュアルスプール弁105を油圧バルブボディ104から引き出し、油圧バルブボディ104内の油路がP、R、N、Dの順に切り替えられる。これにより、自動変速機108のシフトレンジがP、R、N、Dの順に切り替えられる。
このように、回転式アクチュエータ1により回転駆動されるマニュアルシャフト101の回転角度、すなわち回転方向の所定の位置は、自動変速機108の各シフトレンジに対応している。
On the other hand, when the
As described above, the rotation angle of the
パーキング切替装置120は、パークロッド121、パークポール123およびパーキングギア126等から構成されている。パークロッド121は、略L字型に形成され、一方の端部にディテントプレート102が接続されている。パークロッド121の他方の端部には、円錐部122が設けられている。ディテントプレート102の回転運動をパークロッド121が直線運動に変換することで、円錐部122は、軸方向へ往復移動する。円錐部122の側面には、パークポール123が当接している。そのため、パークロッド121が往復移動すると、パークポール123は軸部124を中心に回転駆動する。
The
パークポール123の回転方向には突部125が設けられており、この突部125がパーキングギア126の歯車に噛み合うと、パーキングギア126の回転が規制される。これにより、図示しないドライブシャフトまたはディファレンシャルギア等を経由して駆動輪がロックする。一方、パークポール123の突部125がパーキングギア126の歯車から外れると、パーキングギア126は回転可能となり、駆動輪のロックは解除する。
A
次に、回転式アクチュエータ1について説明する。
図1に示すように、回転式アクチュエータ1は、ハウジング10、入力軸20、回転電機としてのモータ3、ギア機構としての減速機50、出力軸60、出力ギア81、出力部86、ヨーク90、第1磁束発生部としての磁石93、第2磁束発生部としての磁石94、磁束密度検出部としてのホールIC141、第1穴部811、812、813、第2穴部821、822、823等を備えている。
Next, the rotary actuator 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the rotary actuator 1 includes a
ハウジング10は、フロントハウジング11、リアハウジング12、ミドルハウジング13、および、センサハウジング14を有している。リアハウジング12、ミドルハウジング13およびセンサハウジング14は、例えば樹脂により形成されている。フロントハウジング11は、例えばアルミ等の金属により形成されている。
The
リアハウジング12は、有底筒状に形成されている。ミドルハウジング13は、環状に形成され、リアハウジング12の開口部に当接するよう設けられている。フロントハウジング11は、ミドルハウジング13のリアハウジング12とは反対側に当接するよう設けられている。センサハウジング14は、フロントハウジング11のミドルハウジング13とは反対側に当接するよう設けられている。なお、本実施形態では、回転式アクチュエータ1は、リアハウジング12のフロントハウジング11とは反対側の面がシフトレンジ切替装置110の壁部130に対向するよう壁部130に取り付けられる。
The
リアハウジング12とフロントハウジング11とは、間にミドルハウジング13を挟んだ状態でボルト4により固定されている。これにより、リアハウジング12、ミドルハウジング13およびフロントハウジング11の内側に空間5が形成されている。
The
リアハウジング12とミドルハウジング13とが当接する箇所、および、ミドルハウジング13とフロントハウジング11とが当接する箇所には、それぞれ、ゴムにより形成された環状のガスケット6、7が挟み込まれている。そのため、空間5の内部と外部とは、気密または液密に保持されている。
センサハウジング14は、ボルト15によりフロントハウジング11に固定されている。
The
入力軸20は、例えば金属により形成されている。入力軸20は、一端部21、大径部22、偏心部23、他端部24を有している。一端部21、大径部22、偏心部23、他端部24は、この順で軸Ax1方向に並ぶよう一体に形成されている。
The
一端部21は、円柱状に形成されている。大径部22は、一端部21より外径が大きい円柱状に形成され、一端部21と同軸(軸Ax1)に設けられている。偏心部23は、大径部22より外径が小さい円柱状に形成され、入力軸20の回転中心である軸Ax1に対し偏心して設けられている。すなわち、偏心部23は、一端部21および大径部22に対し偏心して設けられている。他端部24は、偏心部23より外径が小さい円柱状に形成され、一端部21および大径部22と同軸(軸Ax1)に設けられている。
One
入力軸20は、他端部24をフロントベアリング16に、一端部21をリアベアリング17によって回転可能に支持されている。本実施形態では、フロントベアリング16およびリアベアリング17は、例えばボールベアリングである。
The
フロントベアリング16は、後述する出力軸60の内側に設けられている。出力軸60は、フロントハウジング11の内側に設けられた金属製で筒状のメタルベアリング18によって回転可能に支持されている。すなわち、入力軸20の他端部24は、フロントハウジング11に設けられたメタルベアリング18、出力軸60、および、フロントベアリング16を介して回転可能に支持されている。一方、入力軸20の一端部21は、リアハウジング12の底部の中央に設けられたリアベアリング17を介して回転可能に支持されている。このように、入力軸20は、ハウジング10に回転可能に支持されている。
The
回転電機としてのモータ3は、永久磁石を用いることなく駆動力を発生する3相ブラシレスモータである。モータ3は、空間5のリアハウジング12側に設けられている。すなわち、モータ3は、ハウジング10に収容されるようにして設けられている。モータ3は、ステータ30、コイル33およびロータ40を有している。
ステータ30は、略円環状に形成され、リアハウジング12にインサートモールドされた金属製のプレート8に圧入されることにより、リアハウジング12に回転不能に固定されている。
The
The
ステータ30は、例えば鉄等の磁性材料からなる薄板を板厚方向に複数積層することによって形成されている。ステータ30は、ステータコア31およびステータティース32を有している。ステータコア31は、円環状に形成されている。ステータティース32は、ステータコア31から径方向内側へ突出するよう形成されている。ステータティース32は、ステータコア31の周方向に等間隔で複数形成されている。本実施形態では、ステータティース32は、例えば12個形成されている。
The
コイル33は、複数のステータティース32のそれぞれに巻回されるようにして設けられている。コイル33は、バスバー部70に電気的に接続されている。バスバー部70は、図1に示すようにリアハウジング12の底部に設けられている。バスバー部70には、コイル33に供給される電力が流れる。バスバー部70は、ステータ30に設けられているコイル33の径方向内側に、コイル33と接続されるターミナル71を有している。コイル33は、ターミナル71と電気的に接続されている。ターミナル71には、ECU2から出力された駆動信号に基づいて電力が供給される。
The
ロータ40は、ステータ30の径方向内側に設けられている。ロータ40は、例えば鉄等の磁性材料からなる薄板を板厚方向に複数積層することによって形成されている。ロータ40は、ロータコア41および突極42を有している。ロータコア41は、円環状に形成され、入力軸20の大径部22に圧入固定されている。突極42は、ロータコア41から径方向外側のステータ30に向けて突出するよう形成されている。突極42は、ロータコア41の周方向に等間隔で複数形成されている。本実施形態では、突極42は、例えば8個形成されている。ロータ40は、ロータコア41が入力軸20に圧入固定されることにより、ハウジング10およびステータ30に対し、相対的に回転可能である。
The
コイル33に電力が供給されると、コイル33が巻回されたステータティース32に磁力が生じる。これにより、対応するロータ40の突極42がステータティース32に引き寄せられる。複数のコイル33は、例えばU相、V相、W相の3相を構成している。ECU2がU相、V相、W相の順に通電を切り替えるとロータ40は例えば周方向の一方に回転し、逆にW相、V相、U相の順に通電を切り替えるとロータ40は周方向の他方に回転する。このように、各コイル33への通電を切り替えてステータティース32に生じる磁力を制御することによって、ロータ40を任意の方向へ回転させることができる。
本実施形態では、リアハウジング12の底部とロータコア41との間にロータリーエンコーダ72が設けられている。ロータリーエンコーダ72は、磁石73、基板74およびホールIC75等を有している。
When electric power is supplied to the
In the present embodiment, a
磁石73は、環状に形成され、N極およびS極が周方向で交互に着磁された多極磁石である。磁石73は、ロータコア41と同軸に、ロータコア41のリアハウジング12側の端部に配置されている。基板74は、リアハウジング12の底部の内壁に固定されている。ホールIC75は、磁石73に対向するようにして基板74に実装されている。
The
ホールIC75は、ホール素子および信号変換回路を有している。ホール素子は、ホール効果を利用した磁電変換素子であり、磁石73が発生する磁束の密度に比例した電気信号を出力する。信号変換回路は、ホール素子の出力信号をデジタル信号に変換する。ホールIC75は、ロータコア41の回転に同期したパルス信号を、信号ピン76を経由してECU2に出力する。ECU2は、ホールIC75からのパルス信号に基づき、ロータコア41の回転角および回転方向を検出可能である。
減速機50は、リングギア51およびサンギア52を有している。
The
The
リングギア51は、例えば鉄等の金属により円環状に形成されている。リングギア51は、ミドルハウジング13にインサートモールドされた環状のプレート9に圧入されることにより、ハウジング10に対し回動不能に固定されている。ここで、リングギア51は、入力軸20と同軸(軸Ax1)となるようハウジング10に固定されている。リングギア51は、内縁部に形成される内歯53を有している。
The
サンギア52は、例えば鉄等の金属により略円盤状に形成されている。サンギア52は、一方の面の中心から径方向に所定距離離れた位置から板厚方向へ突出するよう形成される円柱状の突出部54を有している。当該突出部54は、サンギア52の周方向に等間隔で複数形成されている。本実施形態では、突出部54は、例えば9個形成されている(図3参照)。また、サンギア52は、リングギア51の内歯53に噛み合うよう外縁部に形成される外歯55を有している。サンギア52は、入力軸20の偏心部23の外周に設けられたミドルベアリング19を介し、入力軸20に対し相対回転可能に偏心して設けられている。これにより、入力軸20が回転すると、サンギア52は、外歯55がリングギア51の内歯53に噛み合いながらリングギア51の内側で自転しつつ公転する。ここで、ミドルベアリング19は、フロントベアリング16およびリアベアリング17と同様、例えばボールベアリングである。
The
出力軸60は、例えば鉄等の金属により形成されている。出力軸60は、略円筒状の出力筒部61および略円盤状の円盤部62を有している。出力筒部61は、フロントハウジング11の内側に設けられたメタルベアリング18を介し、ハウジング10に回転可能に支持されている。ここで、出力筒部61は、入力軸20の大径部22と同軸になるよう設けられている。出力筒部61の内側にフロントベアリング16が設けられている。これにより、出力筒部61は、メタルベアリング18およびフロントベアリング16を介して入力軸20の他端部24を回転可能に支持している。
The
円盤部62は、空間5において、出力筒部61のサンギア52側の端部から径方向外側に拡がるように略円盤状に形成されている。円盤部62には、サンギア52の突出部54が入り込み可能な穴部63が形成されている。穴部63は、円盤部62を板厚方向に貫くよう形成されている。本実施形態では、穴部63は、突出部54に対応し、円盤部62の周方向に9個形成されている(図3参照)。
円盤部62の外縁部には、周方向の全範囲に亘り外歯64が形成されている(図3参照)。
The
上述の構成により、サンギア52がリングギア51の内側で自転しつつ公転すると、出力軸60の円盤部62の穴部63の内壁は、突出部54の外壁によって円盤部62の周方向に押される。これにより、サンギア52の自転成分が出力軸60に伝達される。サンギア52の自転の速度は、入力軸20の回転速度に比べて遅い。そのため、モータ3の回転出力は、減速されて出力軸60から出力される。このように、リングギア51およびサンギア52は、「減速機」として機能する。
With the above-described configuration, when the
出力ギア81は、例えば、比較的強度の高い、鉄等の磁性材料により形成されている。出力ギア81は、板状に形成されている。図3に示すように、出力ギア81は、環状部801、扇形部802および外歯85を有している。
The
環状部801は、円環状に形成されている。扇形部802は、環状部801の外縁部から径方向外側へ扇形に拡がるようにして形成されている。図3において、環状部801と扇形部802との境界を二点鎖線で示す。 The annular portion 801 is formed in an annular shape. The fan-shaped portion 802 is formed so as to fan out radially outward from the outer edge of the annular portion 801. In FIG. 3, the boundary between the annular portion 801 and the sector 802 is indicated by a two-dot chain line.
外歯85は、扇形部802の外縁部のうち周方向の一部に形成されている。出力ギア81は、外歯85が出力軸60の外歯64に噛み合うようミドルハウジング13とセンサハウジング14との間に設けられている。これにより、モータ3が回転駆動し、出力軸60が回転すると、出力ギア81は、環状部801の軸を中心に回転する。すなわち、出力ギア81は、モータ3から出力されるトルクにより回転する。ここで、環状部801の軸は、出力ギア81の回転中心C1である。
The
出力部86は、例えば、比較的強度の高い、鉄等の金属により、略円筒状に形成されている。出力部86は、一端の外壁が、出力ギア81の環状部801の内壁に嵌合するよう設けられている。出力部86は、出力ギア81の回転中心C1において、出力ギア81に対し相対回転不能に設けられている。すなわち、出力部86は、軸Ax2が出力ギア81の回転中心C1と一致するよう出力ギア81と一体に設けられている。そのため、出力部86は、出力ギア81が回転すると、回転中心C1を中心にして出力ギア81とともに回転する。
The
出力部86は、出力ギア81とは反対側の端部側が、ミドルハウジング13に設けられた筒状のメタルベアリング87の内側に位置するよう設けられている。これにより、出力部86および出力ギア81は、メタルベアリング87を介してミドルハウジング13により回転可能に支持されている。
出力部86の出力ギア81とは反対側の端部の内壁には、接続部としてのスプライン溝861が形成されている。
The
A
図1に示すように、シフトバイワイヤシステム100のマニュアルシャフト101の一端が出力部86のスプライン溝861に嵌合することにより、出力部86とマニュアルシャフト101とがスプライン結合される。これにより、出力部86は、入力軸20の回転が減速機50および出力ギア81を経由して伝達されることで、モータ3のトルクをマニュアルシャフト101に出力する。
As shown in FIG. 1, when one end of the
図2に示すように、ヨーク90は、第1ヨーク91および第2ヨーク92を有している。第1ヨーク91および第2ヨーク92は、それぞれ、例えば鉄等の磁性材料からなる円弧状の薄板を積層することにより円弧状に形成されている。第1ヨーク91および第2ヨーク92は、出力ギア81に対しセンサハウジング14側に設けられている。第1ヨーク91は、出力ギア81の扇形部802の外歯85が形成されていない外縁部に沿うよう設けられている。第2ヨーク92は、第1ヨーク91に対し出力ギア81の回転中心C1側に、第1ヨーク91から所定距離離れた位置に設けられている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、第1ヨーク91および第2ヨーク92は、それぞれ、出力ギア81の回転中心C1を中心とする円弧Arc1に沿うよう設けられている。これにより、第1ヨーク91と第2ヨーク92との間に、回転中心C1を中心とする円弧Arc1に沿う弧状の隙間である弧状隙間S1が形成されている。
Here, the
第1磁束発生部としての磁石93は、第1ヨーク91の一端と第2ヨーク92の一端との間に挟み込まれるようにして設けられている。磁石93は、S極側が第1ヨーク91の一端に当接し、N極側が第2ヨーク92の一端に当接するよう設けられている。
The
第2磁束発生部としての磁石94は、第1ヨーク91の他端と第2ヨーク92の他端との間に挟み込まれるようにして設けられている。磁石94は、N極側が第1ヨーク91の他端に当接し、S極側が第2ヨーク92の他端に当接するよう設けられている。
The
これにより、第1ヨーク91および第2ヨーク92には、磁石93、94のN極から発生した磁束が流れる。また、第1ヨーク91および第2ヨーク92を流れる磁束は、第1ヨーク91と第2ヨーク92との間の弧状隙間S1を漏れ磁束となって飛ぶ。また、磁石93、94のN極から発生した磁束は、磁性材料から形成されている出力ギア81にも流れる。
Thereby, the magnetic flux generated from the N poles of the
本実施形態では、第1ヨーク91、第2ヨーク92、磁石93、94は、樹脂からなるモールド部95により覆われている。すなわち、第1ヨーク91、第2ヨーク92、磁石93、94は、樹脂でモールドされている。
In the present embodiment, the
磁束密度検出部としてのホールIC141は、センサハウジング14から出力ギア81側に突出するよう形成されている支持部142にインサートモールドされている。すなわち、ホールIC141は、フロントハウジング11側に設けられている。支持部142は、ホールIC141を支持している。図1、2に示すように、支持部142およびホールIC141は、弧状隙間S1に位置するよう設けられている。すなわち、ホールIC141は、弧状隙間S1においてヨーク90に対し相対移動可能なようセンサハウジング14に設けられている。
The
ホールIC141は、ホールIC75と同様、ホール素子および信号変換回路を有している。ホール素子は、弧状隙間S1を飛ぶ漏れ磁束の密度に応じた信号を出力する。つまり、ホール素子は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。
The
出力ギア81および出力部86は、外歯85の周方向の長さの範囲内で回転可能である。つまり、出力ギア81および出力部86の回転可能範囲は、外歯85の周方向の長さの範囲に対応している。ここで、ホールIC141および支持部142は、ヨーク90に対し弧状隙間S1の磁石93側の端部近傍から磁石94側の端部近傍まで相対移動可能である。
The
ホールIC141は、ヨーク90の回転位置に応じた信号をECU2に出力する。ECU2は、ホールIC141からの信号に基づき、出力ギア81および出力部86の回転位置を検出可能である。これにより、ECU2は、マニュアルシャフト101の回転位置、および、自動変速機108のシフトレンジを検出可能である。
The
図2に示すように、第1穴部811は、出力ギア81の扇形部802を板厚方向に貫くよう回転中心C1とヨーク90との間に形成されている。第1穴部811は、円形に形成されている。ここで、第1穴部811は、回転中心C1とヨーク90の中央とを結ぶ第1仮想直線L1上に中心が位置するよう形成されている。なお、第1穴部811は、環状部801の外縁に沿うよう形成されている。
本実施形態では、第1仮想直線L1は、弧状隙間S1の中心を通る。
As shown in FIG. 2, the
In the present embodiment, the first virtual straight line L1 passes through the center of the arc-shaped gap S1.
第1穴部812は、出力ギア81の扇形部802を板厚方向に貫くよう回転中心C1とヨーク90との間に形成されている。第1穴部812は、第1穴部811と同様、円形に形成されている。ここで、第1穴部812は、回転中心C1とヨーク90の一端、すなわち、磁石93の近傍とを結ぶ第2仮想直線L21上に中心が位置するよう形成されている。なお、第1穴部812は、環状部801の外縁に沿うよう形成されている。
The first hole 812 is formed between the rotation center C1 and the
第1穴部813は、出力ギア81の扇形部802を板厚方向に貫くよう回転中心C1とヨーク90との間に形成されている。第1穴部813は、第1穴部812と同様、円形に形成されている。ここで、第1穴部813は、回転中心C1とヨーク90の他端、すなわち、磁石94の近傍とを結ぶ第2仮想直線L22上に中心が位置するよう形成されている。なお、第1穴部813は、環状部801の外縁に沿うよう形成されている。
本実施形態では、第1穴部811、812、813は、出力ギア81の周方向に等間隔で形成されている。
The first hole 813 is formed between the rotation center C1 and the
In the present embodiment, the
第2穴部821は、出力ギア81の扇形部802を板厚方向に貫くよう弧状隙間S1に対応する位置に形成されている。第2穴部821は、円形に形成されている。第2穴部821は、第1仮想直線L1に対し磁石94側に形成されている。
The
第2穴部822は、出力ギア81の扇形部802を板厚方向に貫くよう弧状隙間S1に対応する位置に形成されている。第2穴部822は、第2穴部821と同様、円形に形成されている。第2穴部822は、第1仮想直線L1と第2仮想直線L21との中間位置に形成されている。
The second hole 822 is formed at a position corresponding to the arc-shaped gap S1 so as to penetrate the sector 802 of the
第2穴部823は、出力ギア81の扇形部802を板厚方向に貫くよう弧状隙間S1に対応する位置に形成されている。第2穴部823は、第2穴部822と同様、円形に形成されている。第2穴部823は、第2仮想直線L22の近傍に形成されている。
出力ギア81には、第1穴部811、812、813、第2穴部821、822、823の他にも、穴部831、832、841が形成されている。
The second hole 823 is formed at a position corresponding to the arc-shaped gap S1 so as to penetrate the sector 802 of the
The
穴部831、832、841は、出力ギア81の扇形部802を板厚方向に貫くよう形成されている。穴部831、832は、第1穴部811と同様、円形に形成されている。穴部831、832は、環状部801と外歯85との間に形成されている。穴部841は、第2穴部821と同様、円形に形成されている。穴部841は、環状部801と外歯85との間の磁石93の近傍に形成されている。
The holes 831, 832, 841 are formed so as to penetrate the sector 802 of the
磁石93、94のN極から発生し、ヨーク90および出力ギア81を流れる磁束、ならびに、弧状隙間S1を飛ぶ漏れ磁束を図3に示す。ここで、磁束を示す矢印の向きは磁束の方向に対応し、矢印の線の長さは磁束密度の高さに対応している。
FIG. 3 shows the magnetic flux generated from the N poles of the
図3に示すように、弧状隙間S1を飛ぶ漏れ磁束の密度は、磁石93または磁石94に近い位置ほど高く、第1仮想直線L1に近い位置ほど低い。また、弧状隙間S1を飛ぶ漏れ磁束の方向は、第1仮想直線L1を境に磁石93側と磁石94側とで反転する。そのため、弧状隙間S1の第1仮想直線L1に対応する位置では、磁束密度がゼロとなる。また、出力ギア81には第1穴部811、812、813が形成されているため、出力ギア81に流れる磁束の経路が絞られている。
As shown in FIG. 3, the density of the leakage magnetic flux flying in the arc-shaped gap S1 is higher at a position closer to the
以上説明したように、(1)本実施形態の回転式アクチュエータ1は、ハウジング10とモータ3と出力ギア81と出力部86とヨーク90と磁石93と磁石94とホールIC141と第1穴部811、812、813とを備えている。
モータ3は、ハウジング10内に設けられている。
出力ギア81は、磁性材料により形成されており、モータ3から出力されるトルクにより回転する。
出力部86は、軸Ax2が出力ギア81の回転中心C1と一致するよう出力ギア81と一体に設けられ、出力ギア81とともに回転する。
As described above, (1) the rotary actuator 1 of the present embodiment includes the
The
The
The
ヨーク90は、出力ギア81に設けられ、第1ヨーク91、および、出力ギア81の回転中心C1を中心とする円弧Arc1に沿う弧状隙間S1を第1ヨーク91との間に形成している第2ヨーク92を有している。
磁石93は、第1ヨーク91の一端と第2ヨーク92の一端との間に設けられている。
磁石94は、第1ヨーク91の他端と第2ヨーク92の他端との間に設けられている。
ホールIC141は、弧状隙間S1においてヨーク90に対し相対移動可能なようハウジング10に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。
第1穴部811、812、813は、出力ギア81を板厚方向に貫くよう出力ギア81の回転中心C1とヨーク90との間に形成されている。
The
The
The
The
The
本実施形態では、磁石93および磁石94から発生した磁束は、第1ヨーク91および第2ヨーク92を流れ、第1ヨーク91と第2ヨーク92との間の弧状隙間S1を漏れ磁束となって飛ぶ。ホールIC141は、弧状隙間S1を飛ぶ漏れ磁束の密度に応じた信号を出力する。これにより、ホールIC141に対するヨーク90の相対位置を検出でき、出力部86の回転位置を検出することができる。
In the present embodiment, the magnetic flux generated from the
磁石93および磁石94から発生した磁束は、磁性材料から形成されている出力ギア81にも流れる。本実施形態では、出力ギア81の回転中心C1とヨーク90との間、すなわち、出力ギア81の特定箇所に第1穴部811、812、813が形成されている。そのため、出力ギア81を流れる磁束の経路を絞ることができる。これにより、出力ギア81に流れる磁束を少なくすることができる。したがって、弧状隙間S1を飛ぶ漏れ磁束の密度を高めることができる。よって、出力部86の回転位置の検出精度を高めることができる。
The magnetic flux generated from the
ところで、ヨーク90、磁石93および磁石94を、例えば、出力部86の回転により回転する、出力部86とは別体の回転部材に設けた場合、出力部86と回転部材とのガタ等により、出力部86の回転位置の検出精度が低下するおそれがある。本実施形態では、回転式アクチュエータ1のトルクが出力される出力部86と一体の出力ギア81にヨーク90、磁石93および磁石94が設けられている。そのため、出力部86の回転位置を高精度に検出することができる。
By the way, when the
また、ヨーク90が設けられる出力ギア81は、比較的強度の高い磁性材料により形成されている。そのため、出力ギア81は、回転式アクチュエータ1のトルクが出力される出力部86までの動力の伝達経路の途中に用いるのに好適である。
The
また、(2)本実施形態では、第1穴部811は、回転中心C1とヨーク90の中央とを結ぶ第1仮想直線L1上に形成されている。弧状隙間S1の第1仮想直線L1に対応する位置では、磁束密度がゼロとなる。そのため、第1仮想直線L1上の第1穴部811により、出力ギア81のうち、弧状隙間S1において磁束密度がゼロとなる位置に対応する部位に流れる磁束の経路を絞ることができる。これにより、弧状隙間S1において磁束密度がゼロとなる位置近傍の磁束密度を高めることができる。したがって、仮に出力ギア81に第1穴部811が形成されていない場合、弧状隙間S1において磁束密度がゼロとなる位置の近傍では漏れ磁束の密度が低下するところ、本実施形態では、弧状隙間S1において磁束密度がゼロとなる位置近傍の磁束密度を高めることができるため、特に出力ギア81および出力部86の回転可能範囲の中央における出力部86の回転位置の検出精度を高めることができる。よって、出力ギア81および出力部86の回転可能範囲の全域に亘り、出力部86の回転位置の検出精度を高くすることができる。
(2) In the present embodiment, the
また、(3)本実施形態では、第1穴部812は、回転中心C1とヨーク90の一端とを結ぶ第2仮想直線L21上に形成されている。また、第1穴部813は、回転中心C1とヨーク90の他端とを結ぶ第2仮想直線L22上に形成されている。そのため、弧状隙間S1のうち、磁石93側の端部、および、磁石94側の端部における磁束密度を高めることができる。これにより、特に出力ギア81および出力部86の回転可能範囲の両端部における出力部86の回転位置の検出精度を高めることができる。
(3) In the present embodiment, the first hole 812 is formed on the second virtual straight line L21 connecting the rotation center C1 and one end of the
また、(4)本実施形態では、第1穴部(811、812、813)は、出力ギア81の周方向に複数形成されている。そのため、弧状隙間S1の長さ方向における磁束密度を均一に高めることができる。なお、本実施形態では、第1穴部(811、812、813)は、出力ギア81の周方向に等間隔で3つ形成されている。
(4) In the present embodiment, a plurality of first holes (811, 812, 813) are formed in the circumferential direction of the
また、(5)本実施形態は、出力ギア81を板厚方向に貫くよう弧状隙間S1に対応する位置に形成されている第2穴部821、822、823をさらに備えている。そのため、出力ギア81のうち、弧状隙間S1に対応する部位に流れる磁束を少なくすることができる。これにより、弧状隙間S1を飛ぶ漏れ磁束の密度をより高めることができる。したがって、出力部86の回転位置の検出精度をより高めることができる。
(5) The present embodiment further includes
また、(6)本実施形態は、取付対象としての壁部130に取り付けられ、駆動対象としてのシフトレンジ切替装置110のマニュアルシャフト101を回転駆動可能な回転式アクチュエータ1であって、フロントハウジング11とリアハウジング12とモータ3と減速機50と出力部86とホールIC141とを備えている。
リアハウジング12は、フロントハウジング11との間に空間5を形成し、フロントハウジング11とは反対側の面が壁部130に対向可能に設けられる。
モータ3は、空間5のリアハウジング12側に設けられる。
ギア機構としての減速機50は、空間5のモータ3に対しフロントハウジング11側に設けられ、モータ3のトルクを伝達可能である。
出力部86は、モータ3の径方向外側に設けられ、シフトレンジ切替装置110のマニュアルシャフト101に接続可能なスプライン溝861を壁部130側に有し、減速機50により伝達されたトルクをシフトレンジ切替装置110のマニュアルシャフト101に出力する。
ホールIC141は、出力部86に対し相対回転可能なようフロントハウジング11側に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する。
(6) The present embodiment relates to a rotary actuator 1 which is attached to a
The
The
The
The
The
本実施形態では、減速機50は、モータ3に対しフロントハウジング11側に設けられている。そのため、モータ3に対し減速機50とは反対側に設けられるリアハウジング12を平坦な形状とすることができる。これにより、回転式アクチュエータ1を壁部130に取り付けたとき、リアハウジング12と壁部130との間に形成され得るデッドスペースを小さくすることができる。したがって、回転式アクチュエータ1の搭載性を向上することができる。
また、本実施形態では、ホールIC141は、フロントハウジング11側に設けられる。すなわち、ホールIC141を、減速機50に対しモータ3とは反対側に設けることができる。そのため、ホールIC141とモータ3との距離を大きくできる。これにより、モータ3からの漏れ磁束がホールIC141に影響するのを抑制することができる。したがって、ホールIC141による出力部86の回転位置の検出精度を向上することができる。
また、本実施形態では、ホールIC141はフロントハウジング11側に設けられるため、ホールIC141をリアハウジング12側に設ける場合と比べ、リアハウジング12と壁部130との間に形成され得るデッドスペースの増大をさらに抑えることができる。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the
Further, in the present embodiment, since the
また、(7)本実施形態は、モータ3のリアハウジング12とは反対側において出力部86と一体に回転可能に設けられ、減速機50により伝達されたトルクにより回転する出力ギア81を備えている。ホールIC141は、出力ギア81に対しモータ3とは反対側に設けられている。そのため、ホールIC141とモータ3との距離を大きくすることができるとともに、モータ3からの漏れ磁束を出力ギア81で遮ることができる。これにより、モータ3からの漏れ磁束がホールIC141に影響するのをより一層抑制することができる。
Also, (7) the present embodiment includes an
また、(11)本実施形態のシフトバイワイヤシステム100は、上述の回転式アクチュエータ1とシフトレンジ切替装置110とを備えている。シフトレンジ切替装置110は、回転式アクチュエータ1の出力部86に接続され、出力部86から出力されるトルクにより自動変速機108のシフトレンジを切り替え可能である。
(11) The shift-by-
本実施形態の回転式アクチュエータ1は、出力部86の回転位置の検出精度が高いため、出力部86が接続されるマニュアルシャフト101の回転位置、および、自動変速機108のシフトレンジを高精度に検出可能である。
In the rotary actuator 1 of the present embodiment, since the detection accuracy of the rotation position of the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による回転式アクチュエータを図4、5に示す。
第2実施形態は、強制駆動シャフト160をさらに備えている。
強制駆動シャフト160は、例えば金属により長尺状に形成され、出力部86の軸線(Ax2)上においてスプライン溝861とは反対側に設けられている。本実施形態では、強制駆動シャフト160は、出力部86と同軸上に設けられている。
強制駆動シャフト160は、トルクが入力されると出力部86を強制的に回転駆動可能である。本実施形態では、強制駆動シャフト160により出力部86が強制的に回転駆動されると、マニュアルシャフト101は、パークポール123の突部125とパーキングギア126との噛み合いが解除される方向、すなわち、ストッパ107が凹部151(Pレンジ)から凹部154(Dレンジ)側へ移動する方向に回転する。
例えば、シフトレンジがPレンジのとき回転式アクチュエータ1が作動不能となった場合でも、手動で強制駆動シャフト160を回転させることにより、Pレンジ(駆動輪のロック)を解除することができる。
(2nd Embodiment)
FIGS. 4 and 5 show a rotary actuator according to a second embodiment of the present invention.
The second embodiment further includes a forced
The
When the torque is input, the forced
For example, even if the rotary actuator 1 becomes inoperable when the shift range is the P range, the P range (locking of the drive wheels) can be released by manually rotating the forced
本実施形態では、回転式アクチュエータ1は、リアハウジング12のフロントハウジング11とは反対側の面がシフトレンジ切替装置110の壁部130に当接するよう壁部130に取り付けられる(図4参照)。
図5に示すように、本実施形態では、ヨーク90は、減速機50と強制駆動シャフト160との間に設けられている。
なお、本実施形態では、出力ギア81と出力部86とは、同一の部材により一体に形成されている。また、本実施形態では、第1実施形態で示した第1穴部811、第2穴部821は形成されていない。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は第1実施形態と同様である。そのため、第2実施形態は、第1実施形態と同様の構成については、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
In this embodiment, the rotary actuator 1 is attached to the
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the
In the present embodiment, the
The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the points described above. Therefore, in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained for the same configuration as in the first embodiment.
以上説明したように、(9)本実施形態は、強制駆動シャフト160をさらに備えている。強制駆動シャフト160は、出力部86の軸線上においてスプライン溝861とは反対側に設けられ、トルクが入力されると出力部86を強制的に回転駆動可能である。そのため、シフトレンジがPレンジのとき回転式アクチュエータ1が作動不能となった場合でも、手動で強制駆動シャフト160を回転させることにより、Pレンジ(駆動輪のロック)を解除することができる。
As described above, (9) the present embodiment further includes the forced
また、(10)本実施形態は、出力ギア81とヨーク90とを備えている。ホールIC141は、第1ヨーク91と第2ヨーク92との間に形成される弧状隙間S1においてヨーク90に対し相対移動可能である。ヨーク90は、減速機50と強制駆動シャフト160との間に設けられている。このように、本実施形態では、強制駆動シャフト160を設けたことにより形成される減速機50と強制駆動シャフト160との間のスペースにヨーク90を配置することにより、当該スペースを有効に活用することができる。
(10) The present embodiment includes the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態による回転式アクチュエータを図6に示す。第3実施形態は、ホールIC141の配置等が第2実施形態と異なる。
第3実施形態では、第2実施形態で示したヨーク90および強制駆動シャフト160を備えていない。また、ホールIC141は、出力部86の軸線(Ax2)上に設けられている。より具体的には、ホールIC141は、出力部86の軸線(Ax2)上に設けられたセンサハウジング14の内側の支持部142により支持されている。
出力部86のスプライン溝861とは反対側の端部には、磁石143が設けられている。そのため、磁石143は、出力部86とともに回転可能である。磁石143は、出力部86の軸線(Ax2)上においてホールIC141と対向するようにして設けられている。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a rotary actuator according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment differs from the second embodiment in the arrangement and the like of the
In the third embodiment, the
A
ホールIC141は、磁石143が発生する磁束の密度に応じた信号を出力する。これにより、ホールIC141に対する磁石143の相対回転位置を検出でき、出力部86の回転位置を検出することができる。
なお、第3実施形態においても、ホールIC141は、出力ギア81に対しモータ3とは反対側に設けられている。そのため、ホールIC141とモータ3との距離を大きくすることができるとともに、モータ3からの漏れ磁束を出力ギア81で遮ることができる。また、第3実施形態では、ホールIC141が出力部86の軸線(Ax2)上に設けられているため、第2実施形態と比べ、ホールIC141とモータ3との距離がより大きい。
第3実施形態は、上述した点以外の構成は第2実施形態と同様である。そのため、第3実施形態は、第2実施形態と同様の構成については、第2実施形態と同様の効果を奏することができる。
The
Note that, also in the third embodiment, the
The configuration of the third embodiment is the same as that of the second embodiment except for the points described above. Therefore, in the third embodiment, the same configuration as that of the second embodiment can provide the same effect as that of the second embodiment.
以上説明したように、(8)本実施形態では、ホールIC141は、出力部86の軸線(Ax2)上に設けられている。そのため、ホールIC141とモータ3との距離をより大きくでき、モータ3からの漏れ磁束がホールIC141に影響するのをより一層抑制することができる。また、ヨーク90を省略できるため、部材点数の削減、体格の小型化、および、磁気回路の簡素化に寄与する。また、第2実施形態のように出力部86の軸線から離れた位置にホールIC141が配置される構成では、出力軸60および出力ギア81が傾くと、ヨーク90とホールIC141との距離が変化し、ホールIC141の検出精度が低下するおそれがある。一方、本実施形態では、ホールIC141が出力部86の軸線(Ax2)上に設けられているため、出力部86が傾いたとしても、磁石143とホールIC141との距離の変化が少なく、ホールIC141の検出精度の低下を抑えることができる。
As described above, (8) in the present embodiment, the
(他の実施形態)
上述の実施形態では、第1穴部が出力ギアの周方向に等間隔で3つ(811、812、813)形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、第1穴部は、出力ギアの周方向に等間隔で形成されていなくてもよい。また、第1穴部は、出力ギアに1つ、2つ、または、4つ以上形成されていてもよい。また、第1穴部は、第1仮想直線L1、または、第2仮想直線L21、L22上に中心が位置するよう形成されていなくてもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, an example has been described in which three (811, 812, 813) first hole portions are formed at equal intervals in the circumferential direction of the output gear. On the other hand, in other embodiments of the present invention, the first holes may not be formed at equal intervals in the circumferential direction of the output gear. Further, one, two, or four or more first holes may be formed in the output gear. The first hole may not be formed such that the center is located on the first virtual straight line L1 or the second virtual straight lines L21 and L22.
また、本発明の他の実施形態では、第1穴部および第2穴部は、円形に限らず、楕円形、三角形、矩形または多角形等、どのような形状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、第2穴部は、3つ(821、822、823)に限らず、出力ギアに1つ、2つ、または、4つ以上形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、第2穴部は、出力ギアに形成されていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、穴部831、832、841のうち少なくとも1つは、出力ギア81に形成されていなくてもよい。
Further, in another embodiment of the present invention, the first hole and the second hole are not limited to a circle, but may be formed in any shape such as an ellipse, a triangle, a rectangle, or a polygon.
In another embodiment of the present invention, the number of the second holes is not limited to three (821, 822, 823), but one, two, or four or more may be formed in the output gear. .
Further, in another embodiment of the present invention, the second hole may not be formed in the output gear.
In another embodiment of the present invention, at least one of the holes 831, 832, 841 may not be formed in the
また、上述の実施形態では、ギア機構として、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機を備える例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、減速機に代えて、入力軸の回転を増速して出力軸に伝達する増速機をギア機構として備えることとしてもよい。または、減速機に代えて、入力軸の回転を等速で出力軸に伝達する機構を備えることとしてもよい。あるいは、これら減速機や増速機等の機構を備えることなく、入力軸と出力軸とを相対回転不能に一体に結合または形成する構成としてもよい。すなわち、出力軸は、入力軸の回転が伝達されることによって回転電機のトルクを駆動対象のシャフトに出力可能であればよい。 In the above-described embodiment, an example has been described in which the gear mechanism includes a speed reducer that reduces the rotation of the input shaft and transmits the rotation to the output shaft. On the other hand, in another embodiment of the present invention, instead of the speed reducer, a speed increaser that speeds up the rotation of the input shaft and transmits the rotation to the output shaft may be provided as a gear mechanism. Alternatively, a mechanism for transmitting the rotation of the input shaft to the output shaft at a constant speed may be provided instead of the speed reducer. Alternatively, the input shaft and the output shaft may be integrally connected or formed so as not to rotate relative to each other without providing a mechanism such as a speed reducer or a speed increaser. That is, the output shaft only needs to be able to output the torque of the rotary electric machine to the driven shaft by transmitting the rotation of the input shaft.
また、上述の実施形態では、回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置のハウジングに取り付ける例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、回転式アクチュエータをシフトレンジ切替装置のハウジング以外の部位あるいは装置の外壁等に取り付けることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、回転電機は、3相ブラシレスモータに限らず、他の形式のモータであってもよい。
In the above-described embodiment, an example has been described in which the rotary actuator is attached to the housing of the shift range switching device. On the other hand, in another embodiment of the present invention, the rotary actuator may be attached to a portion other than the housing of the shift range switching device, an outer wall of the device, or the like.
In another embodiment of the present invention, the rotating electric machine is not limited to a three-phase brushless motor, but may be another type of motor.
また、本発明の他の実施形態では、ディテントプレートの凹部は、いくつ形成されていてもよい。すなわち、本発明を適用可能な自動変速機のレンジの数は4つに限らない。
本発明によるシフトバイワイヤシステムは、上述の実施形態と同様に「P」、「R」、「N」、「D」の4ポジションを切り替える無段変速機(CVT)やHV(ハイブリッド車)の自動変速機(A/T)の他、「P」または「notP」の2ポジションを切り替えるEV(電気自動車)もしくはHVのパーキング機構等のレンジ切替に用いることもできる。
また、本発明の他の実施形態では、回転式アクチュエータは、車両のシフトバイワイヤシステムのシフトレンジ切替装置またはパーキング切替装置以外の装置等を駆動対象、取付対象としてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
Further, in another embodiment of the present invention, any number of concave portions of the detent plate may be formed. That is, the number of ranges of the automatic transmission to which the present invention can be applied is not limited to four.
The shift-by-wire system according to the present invention is an automatic transmission for a continuously variable transmission (CVT) or HV (hybrid vehicle) that switches between four positions “P”, “R”, “N”, and “D” as in the above-described embodiment. In addition to the transmission (A / T), it can also be used for range switching of an EV (electric vehicle) or HV parking mechanism that switches between two positions of “P” or “notP”.
Further, in another embodiment of the present invention, the rotary actuator may be a device other than a shift range switching device or a parking switching device of a shift-by-wire system of a vehicle, and may be a driving target or a mounting target.
As described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.
1 回転式アクチュエータ(回転駆動装置)、3 モータ(回転電機)、10 ハウジング、81 出力ギア、86 出力部、90 ヨーク、91 第1ヨーク、92 第2ヨーク、93 磁石(第1磁束発生部)、94 磁石(第2磁束発生部)、141 ホールIC(磁束密度検出部)、811、812、813 第1穴部、Ax2 軸、C1 回転中心、Arc1 円弧、S1 弧状隙間、130 壁部(取付対象)、101 マニュアルシャフト(駆動対象)、110 シフトレンジ切替装置(駆動対象)、11 フロントハウジング、5 空間、12 リアハウジング、50 減速機(ギア機構)、861 スプライン溝(接続部) Reference Signs List 1 rotary actuator (rotary driving device), 3 motor (rotary electric machine), 10 housing, 81 output gear, 86 output section, 90 yoke, 91 first yoke, 92 second yoke, 93 magnet (first magnetic flux generating section) , 94 magnet (second magnetic flux generating unit), 141 Hall IC (magnetic flux density detecting unit), 811, 812, 813 first hole, Ax2 axis, C1 rotation center, Arc1 arc, S1 arc-shaped gap, 130 wall (mounting) Target), 101 manual shaft (drive target), 110 shift range switching device (drive target), 11 front housing, 5 spaces, 12 rear housing, 50 reduction gear (gear mechanism), 861 spline groove (connection part)
Claims (13)
前記ハウジング内に設けられている回転電機(3)と、
磁性材料により形成されており、前記回転電機から出力されるトルクにより回転する出力ギア(81)と、
軸(Ax2)が前記出力ギアの回転中心(C1)と一致するよう前記出力ギアと一体に設けられ、前記出力ギアとともに回転する出力部(86)と、
前記出力ギアに設けられ、第1ヨーク(91)、および、前記回転中心を中心とする円弧(Arc1)に沿う弧状隙間(S1)を前記第1ヨークとの間に形成している第2ヨーク(92)を有するヨーク(90)と、
前記第1ヨークの一端と前記第2ヨークの一端との間に設けられる第1磁束発生部(93)と、
前記第1ヨークの他端と前記第2ヨークの他端との間に設けられる第2磁束発生部(94)と、
前記弧状隙間において前記ヨークに対し相対移動可能なよう前記ハウジングに設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出部(141)と、
前記出力ギアを板厚方向に貫くよう前記回転中心と前記ヨークとの間に形成されている第1穴部(811、812、813)と、
を備える回転駆動装置(1)。 A housing (10);
A rotating electric machine (3) provided in the housing;
An output gear (81) formed of a magnetic material and rotated by torque output from the rotating electric machine;
An output section (86) provided integrally with the output gear so that a shaft (Ax2) coincides with the rotation center (C1) of the output gear, and rotating together with the output gear;
A second yoke provided on the output gear and having a first yoke (91) and an arc-shaped gap (S1) along an arc (Arc1) centered on the rotation center between the first yoke and the first yoke; A yoke (90) having (92);
A first magnetic flux generator (93) provided between one end of the first yoke and one end of the second yoke;
A second magnetic flux generator (94) provided between the other end of the first yoke and the other end of the second yoke;
A magnetic flux density detector (141) provided in the housing so as to be relatively movable with respect to the yoke in the arc-shaped gap, and outputting a signal corresponding to a density of a magnetic flux passing therethrough;
First holes (811, 812, 813) formed between the rotation center and the yoke so as to penetrate the output gear in the thickness direction;
A rotary drive device (1) comprising:
フロントハウジング(11)と、
前記フロントハウジングとの間に空間(5)を形成し、前記フロントハウジングとは反対側の面が前記取付対象に対向または当接可能に設けられるリアハウジング(12)と、
前記空間の前記リアハウジング側に設けられる回転電機(3)と、
前記空間の前記回転電機に対し前記フロントハウジング側に設けられ、前記回転電機のトルクを伝達可能なギア機構(50)と、
前記回転電機の径方向外側に設けられ、前記駆動対象に接続可能な接続部(861)を前記取付対象側に有し、前記ギア機構により伝達されたトルクを前記駆動対象に出力する出力部(86)と、
前記出力部に対し相対回転可能なよう前記フロントハウジング側に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出部(141)と、
前記出力部の軸線方向において前記回転電機に対し前記リアハウジングとは反対側において前記出力部と一体に回転可能に設けられ、前記ギア機構により伝達されたトルクにより回転する出力ギア(81)と、
を備え、
前記磁束密度検出部は、前記出力部の軸線方向において前記出力ギアに対し前記回転電機とは反対側に設けられている回転駆動装置。 A rotation drive device (1) attached to the attachment target (130) and capable of rotationally driving the drive target (101, 110),
A front housing (11),
A rear housing (12) that forms a space (5) between the front housing and the front housing, and a surface opposite to the front housing is provided so as to be able to face or abut the mounting object;
A rotating electric machine (3) provided on the rear housing side of the space;
A gear mechanism (50) provided on the front housing side with respect to the rotating electric machine in the space, and capable of transmitting torque of the rotating electric machine;
An output unit (861) provided on a radially outer side of the rotating electric machine and connectable to the driven object on the attachment target side, and configured to output torque transmitted by the gear mechanism to the driven object. 86),
A magnetic flux density detector (141) provided on the front housing side so as to be rotatable relative to the output unit and outputting a signal corresponding to the density of a magnetic flux passing therethrough;
An output gear (81) that is provided so as to be rotatable integrally with the output unit on the side opposite to the rear housing with respect to the rotating electric machine in the axial direction of the output unit, and that rotates by torque transmitted by the gear mechanism;
Equipped with a,
The magnetic flux density detecting unit, the rotary drive device that provided on the side opposite to the rotating electrical machine with respect to the output gear in the axial direction of the output section.
フロントハウジング(11)と、
前記フロントハウジングとの間に空間(5)を形成し、前記フロントハウジングとは反対側の面が前記取付対象に対向または当接可能に設けられるリアハウジング(12)と、
前記空間の前記リアハウジング側に設けられる回転電機(3)と、
前記空間の前記回転電機に対し前記フロントハウジング側に設けられ、前記回転電機のトルクを伝達可能なギア機構(50)と、
前記回転電機の径方向外側に設けられ、前記駆動対象に接続可能な接続部(861)を前記取付対象側に有し、前記ギア機構により伝達されたトルクを前記駆動対象に出力する出力部(86)と、
前記出力部に対し相対回転可能なよう前記フロントハウジング側に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出部(141)と、
を備え、
前記磁束密度検出部は、前記出力部の軸線上に設けられている回転駆動装置。 A rotation drive device (1) attached to the attachment target (130) and capable of rotationally driving the drive target (101, 110),
A front housing (11),
A rear housing (12) that forms a space (5) between the front housing and the front housing, and a surface opposite to the front housing is provided so as to be able to face or abut the mounting object;
A rotating electric machine (3) provided on the rear housing side of the space;
A gear mechanism (50) provided on the front housing side with respect to the rotating electric machine in the space, and capable of transmitting torque of the rotating electric machine;
An output unit (861) provided on a radially outer side of the rotating electric machine and connectable to the driven object on the attachment target side, and configured to output torque transmitted by the gear mechanism to the driven object. 86),
A magnetic flux density detector (141) provided on the front housing side so as to be rotatable relative to the output unit and outputting a signal corresponding to the density of a magnetic flux passing therethrough;
Equipped with a,
The magnetic flux density detecting unit, the rotary drive device that provided on the axis of the output unit.
フロントハウジング(11)と、
前記フロントハウジングとの間に空間(5)を形成し、前記フロントハウジングとは反対側の面が前記取付対象に対向または当接可能に設けられるリアハウジング(12)と、
前記空間の前記リアハウジング側に設けられる回転電機(3)と、
前記空間の前記回転電機に対し前記フロントハウジング側に設けられ、前記回転電機のトルクを伝達可能なギア機構(50)と、
前記回転電機の径方向外側に設けられ、前記駆動対象に接続可能な接続部(861)を前記取付対象側に有し、前記ギア機構により伝達されたトルクを前記駆動対象に出力する出力部(86)と、
前記出力部に対し相対回転可能なよう前記フロントハウジング側に設けられ、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出部(141)と、
前記出力部の軸線上において前記接続部とは反対側に設けられ、トルクが入力されると前記出力部を強制的に回転駆動可能な強制駆動シャフト(160)と、
を備える回転駆動装置。 A rotation drive device (1) attached to the attachment target (130) and capable of rotationally driving the drive target (101, 110),
A front housing (11),
A rear housing (12) that forms a space (5) between the front housing and the front housing, and a surface opposite to the front housing is provided so as to be able to face or abut the mounting object;
A rotating electric machine (3) provided on the rear housing side of the space;
A gear mechanism (50) provided on the front housing side with respect to the rotating electric machine in the space, and capable of transmitting torque of the rotating electric machine;
An output unit (861) provided on a radially outer side of the rotating electric machine and connectable to the driven object on the attachment target side, and configured to output torque transmitted by the gear mechanism to the driven object. 86),
A magnetic flux density detector (141) provided on the front housing side so as to be rotatable relative to the output unit and outputting a signal corresponding to the density of a magnetic flux passing therethrough;
A forced drive shaft (160) provided on the axis of the output unit on the opposite side to the connection unit and capable of forcibly driving the output unit to rotate when torque is input;
A rotary drive device comprising:
前記出力ギアに設けられ、第1ヨーク(91)、および、前記出力ギアの回転中心(C1)を中心とする円弧(Arc1)に沿う弧状隙間(S1)を前記第1ヨークとの間に形成している第2ヨーク(92)を有するヨーク(90)と、をさらに備え、
前記磁束密度検出部は、前記弧状隙間において前記ヨークに対し相対移動可能であり、
前記ヨークは、前記ギア機構と前記強制駆動シャフトとの間に設けられている請求項8または10に記載の回転駆動装置。 An output gear (81) rotatably provided integrally with the output section on the opposite side of the rotary electric machine from the rear housing, and rotated by torque transmitted by the gear mechanism;
A first yoke (91) is provided in the output gear, and an arc-shaped gap (S1) is formed between the first yoke and an arc (Arc1) around the rotation center (C1) of the output gear. A yoke (90) having a second yoke (92).
The magnetic flux density detector is relatively movable with respect to the yoke in the arc-shaped gap,
The rotary drive device according to claim 8 , wherein the yoke is provided between the gear mechanism and the forced drive shaft.
前記出力部に接続され、前記出力部から出力されるトルクにより自動変速機(108)のシフトレンジを切り替え可能なシフトレンジ切替装置(110)と、
を備えるシフトバイワイヤシステム(100)。 A rotary drive device according to any one of claims 1 to 12 ,
A shift range switching device (110) connected to the output unit and capable of switching a shift range of the automatic transmission (108) by torque output from the output unit;
A shift-by-wire system (100) comprising:
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