JP7367576B2 - 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が知られている。特許文献１に開示された回転式アクチュエータでは、ハウジングに呼吸用通路が形成されており、ハウジングの外壁にフィルタユニットが取り付けられている。フィルタユニットは、ハウジングの外壁の管状突起に圧入された筒状の保持部材と、保持部材の端部に設けられた膜状のフィルタと、フィルタを覆うように保持部材の外側に設けられた有底筒状のキャップとを有する。ハウジングは、フィルタユニット周りを囲うように形成された防護壁を有する。

特開２００９－１７７９８２号公報

特許文献１のようにハウジングの外壁から突出するようにフィルタユニットが設けられると、回転式アクチュエータの車両への搭載性が低下する。特にキャップを有するフィルタユニットの場合、キャップ形状に起因してフィルタユニット内部に水や泥が溜まって呼吸できなくなるのを防ぐために、車両への搭載方向に制約が生じ、搭載性が一層低下する。また、外力によりフィルタユニットが外れるのを防ぐために、ハウジングに防護壁を設ける必要がある。

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、車両への搭載性が向上した回転式アクチュエータを提供することである。

本発明の回転式アクチュエータ（１０）は、車両用シフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられ、駆動対象（１８）を回転駆動可能である。第一の態様の回転式アクチュエータは、モータ（３０）と、モータを収容する収容空間（６１）を有するハウジング（２０）と、ハウジングに固定されたブラケット（２９）と、ハウジングに形成された通孔であり、ハウジングに対する外部の空間としての外部空間（６３）と収容空間とを連通可能な呼吸穴部（６２）と、ハウジングの外壁面（６６）よりも内側に設けられ、呼吸穴部を経由した収容空間と外部空間との間の固体および液体の流通を規制しつつ、呼吸穴部を経由した収容空間と外部空間との間の気体の流通を許容するフィルタ（６７）とを備える。ブラケットは、呼吸穴部の外部空間側の開口（７４）との間に隙間（７５）を空けて配置され、開口とブラケットとが対向する方向からみて、開口がブラケットにより完全に覆われている。

これによりフィルタがハウジングの外壁から突出するように設けられるのを回避できる。また、車両への搭載方向の制約が無くなり、ハウジングに防護壁が不要になる。そのため、回転式アクチュエータの車両への搭載性が向上する。

第１実施形態の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説明する模式図。 第１実施形態の回転式アクチュエータの断面図。 図２のＩＩＩ部拡大図であって、呼吸穴部周辺を示す断面図 図３のリアハウジング、呼吸穴部およびブラケットを矢印ＩＶ方向から見た図。 第２実施形態の回転式アクチュエータの呼吸穴部周辺を示す断面図。 図５の出力部材、呼吸穴部およびコントロール軸を矢印ＶＩ方向から見た図。 第３実施形態の回転式アクチュエータの呼吸穴部周辺を示す断面図。 第４実施形態の回転式アクチュエータの呼吸穴部周辺を示す断面図。 第５実施形態の回転式アクチュエータの呼吸穴部周辺を示す断面図。

以下、回転式アクチュエータ（以下、アクチュエータ）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］
図１に示すように、第１実施形態のアクチュエータ１０は、車両用変速機１１のケース１２の外壁に固定され、シフトバイワイヤシステム１３の駆動部として用いられる。アクチュエータ１０は、シフト操作装置１４からの指令信号に応じて制御装置１５により駆動制御されることで、変速機１１のシフトレンジ切替機構１６を作動させてシフトレンジを切り替える。

（アクチュエータ）
先ず、アクチュエータ１０の全体構成について図２を参照して説明する。アクチュエータ１０は、ハウジング２０、モータ３０および減速機４０を備える。

ハウジング２０は、カップ状のフロントハウジング２１およびリアハウジング２２を有する。フロントハウジング２１およびリアハウジング２２は、開口部同士が組み合わされてボルト２３により互いに締結されている。フロントハウジング２１には、有底筒状の金属プレート２４が埋め込まれている。リアハウジング２２は、フロントハウジング２１とは反対側に突き出す筒状突出部２８を有する。リアハウジング２２の外壁にはブラケット２９が固定されている。アクチュエータ１０は、ブラケット２９を用いて変速機１１のケース１２（図１参照）に取り付けられる。

モータ３０は、ステータ３１、ロータ３４およびシャフト３７を有する。ステータ３１は、金属プレート２４に例えば圧入等により固定された環状のステータコア３２と、ステータコア３２に設けられたコイル３３とを有する。ロータ３４は、ステータ３１の内側において回転可能に設けられている。シャフト３７は、モータ側軸受３５および減速機側軸受３６により回転軸心ＡＸ１まわりに回転可能に支持され、ロータ３４とともに回転してモータ３０のトルクを出力する。モータ側軸受３５は、金属プレート２４に設けられている。減速機側軸受３６は、後述の出力部材４４に設けられている。

減速機４０は、偏心軸４１、リングギア４２、偏心ギア４３、出力部材４４および伝達機構４５を備える。偏心軸４１は、回転軸心ＡＸ１に対して偏心する偏心軸心ＡＸ２上に設けられ、シャフト３７と一体に形成されている。リングギア４２は、回転軸心ＡＸ１と同軸上に設けられ、リアハウジング２２に固定されている。偏心ギア４３は、リングギア４２の内歯部４６と噛み合う外歯部４７を有し、偏心軸４１に設けられた軸受４８により遊星運動可能に支持されている。遊星運動とは、偏心軸心ＡＸ２まわりに自転しつつ回転軸心ＡＸ１まわりに公転する運動のことである。遊星運動時の偏心ギア４３の自転速度は、シャフト３７の回転速度に対して減速させられる。

出力部材４４は、回転軸心ＡＸ１と同軸上に設けられ、リアハウジング２２に設けられた軸受４９により回転可能に支持されている。出力部材４４は、「駆動対象」としてのコントロール軸１８にモータ３０のトルクを出力する出力部である。伝達機構４５は、偏心ギア４３に形成された係合突起５１と、出力部材４４に形成されて係合突起５１が挿入された係合孔５２とから構成され、偏心ギア４３の偏心軸心ＡＸ２まわりの回転を出力部材４４に伝達する。

アクチュエータ１０では、コイル３３の通電相が切り替えられることにより回転磁界が発生し、この回転磁界により生じる磁気的吸引力または反発力を受けてロータ３４が回転する。ロータ３４と共に偏心軸４１が回転軸心ＡＸ１まわりに回転すると偏心ギア４３が遊星運動し、ロータ３４の回転に対して減速させられた偏心ギア４３の回転が出力部材４４から外部に出力される。

（呼吸穴部およびフィルタ）
次に、ハウジング２０内外の呼吸のための構成について図２～図４を参照して説明する。ハウジング２０は、モータ３０および減速機４０を収容する収容空間６１を有する。収容空間６１は、フロントハウジング２１およびリアハウジング２２の内部空間から構成されている。リアハウジング２２には呼吸穴部６２が設けられている。呼吸穴部６２は、リアハウジング２２に形成された通孔であり、ハウジング２０に対する外部の空間（以下、外部空間）６３と収容空間６１とを連通させている。

呼吸穴部６２は、カップ状のリアハウジング２２のうち、底部の外周部であってリングギア４２付近に形成されている。リングギア４２は、呼吸穴部６２の収容空間６１側の開口（以下、内側開口）６４との間に隙間（以下、内側隙間）６５を空けて配置されている。内側隙間６５は収容空間６１の一部である。

ハウジング２０の外壁面６６よりも内側に位置する内側開口６４には、フィルタ６７が設けられている。フィルタ６７は、内側開口６４の縁部６８に貼り付けられたシールタイプフィルタである。フィルタ６７は、防水透湿機能をもつ膜であって、呼吸穴部６２を経由した収容空間６１と外部空間６３との間の固体および液体の流通を規制しつつ、呼吸穴部６２を経由した収容空間６１と外部空間６３との間の気体の流通を許容する。固体は例えば砂や塵などであり、液体は雨水や泥水である。気体は例えば空気などである。呼吸穴部６２およびフィルタ６７により、収容空間６１と外部空間６３との圧力差を低減しつつ、収容空間６１への異物や水などの侵入を抑制することができる。

リアハウジング２２には、金属製のカラー７１がインサート成形されている。ボルト２３は、カラー７１を挿通してフロントハウジング２１のインサートナット７２に螺合している。カラー７１は、呼吸穴部６２の貫通方向において、呼吸穴部６２の外部空間６３側の開口（以下、外側開口）７４と比べて外部空間６３側に長くなっている。ボルト２３とカラー７１との間にはブラケット２９が挟持されている。ブラケット２９は、外側開口７４との間に隙間（以下、外側隙間）７５を空けて配置されている。外側隙間７５は外部空間６３の一部である。

外側開口７４とブラケット２９とが対向する方向（すなわち、外側開口７４の開口方向であって、図３の矢印ＩＶ方向）からみて、外側開口７４はブラケット２９により完全に覆われている。すなわち、上記対向する方向からみて、外側開口７４はブラケット２９に完全に重なっている。また、外側開口７４とブラケット２９との間隔は、ブラケット２９の板厚よりも小さくなっている。外側隙間７５は、ブラケット２９の縁とリアハウジング２２の外壁との間の隙間７６を通じて、ブラケット２９の外側の空間（以下、ブラケット外空間）につながっている。外側隙間７５および隙間７６は、呼吸穴部６２とブラケット外空間との間で迷路状空間を形成している。「迷路状」とは、始点から終点までを直線経路で結べないことを意味しており、迷路状の経路上には屈曲部が１つ以上あることになる。

（効果）
以上説明したように第１実施形態では、フィルタ６７はハウジング２０の外壁面６６よりも内側に設けられている。これによりフィルタ６７がハウジング２０の外壁から突出するように設けられるのを回避できる。また、特開２００９－１７７９８２号公報のようにキャップを有するフィルタユニットの場合、キャップ形状に起因してフィルタユニット内部に水や泥が溜まって呼吸できなくなるのを防ぐために、車両への搭載方向に制約が生じるのに対して、第１実施形態ではキャップが不要であり車両搭載方向の制約が無くなる。また、特開２００９－１７７９８２号公報では例えば高圧洗浄時の水圧等の外力によりフィルタユニットが外れるのを防ぐために、ハウジングに防護壁を設ける必要があるのに対して、第１実施形態ではハウジング２０に防護壁が不要になる。そのため、アクチュエータ１０の車両への搭載性が向上する。

また、第１実施形態では、呼吸穴部６２は、リアハウジング２２に形成された通孔である。ブラケット２９は、呼吸穴部６２の外部空間６３側の外側開口７４との間に外側隙間７５を空けて配置されている。外側開口７４とブラケットとが対向する方向からみて、外側開口７４はブラケット２９により完全に覆われている。これにより呼吸穴部６２が被水するのを抑制することができる。また、既存の部品であるブラケットにより呼吸穴部６２を覆っているので、別途カバーを設ける必要がない。

また、第１実施形態では、フィルタ６７は、内側開口６４を塞ぐように当該内側開口６４の縁部６８に貼り付けられたシールタイプフィルタである。これによりフィルタ構成が簡素化され、ハウジング２０内の既存の隙間である内側隙間６５にフィルタ６７を設置できる。そのため、アクチュエータ１０を小型化できる。また、収容空間６１の圧力が急に増大する場合においてフィルタ６７の脱落を抑制できる。

［第２実施形態］
第２実施形態では、図５および図６に示すように、出力部材４４は、筒部８１およびフランジ部８２を有する。フランジ部８２には係合孔５２が形成されている。筒部８１の中間部には、筒部８１内部の軸方向一方の空間と軸方向他方の空間とを隔てる隔壁部８３が形成されている。筒部８１のうち隔壁部８３に対してモータ３０側には減速機側軸受３６が設けられ、また、筒部８１のうち隔壁部８３に対してモータ３０とは反対側には、例えばスプライン内歯等の係合内歯８４が形成されている。筒部８１は、係合内歯８４がコントロール軸１８の例えばスプライン外歯等の係合外歯１９に係合することにより、コントロール軸１８にトルク伝達可能に連結される。筒状突出部２６と筒部８１との間は、環状のシール部材８５により封止されている。

呼吸穴部６２は、隔壁部８３に形成された通孔であり、外部空間６３と収容空間６１とを連通させている。内側開口６４とシャフト３７との間には内側隙間６５が形成され、また、外側開口７４とコントロール軸１８の端面８６との間には外側隙間７５が形成されている。第１実施形態と同様に、フィルタ６７は、ハウジング２０の外壁面６６よりも内側に位置する内側開口６４に設けられている。

コントロール軸１８は、呼吸穴部６２の外側開口７４との間に外側隙間７５を空けるようにして筒部８１に嵌合している。コントロール軸１８が筒部８１に嵌合したとき、外側開口７４とコントロール軸１８とが対向する方向（すなわち、図５の矢印ＶＩ方向）からみて、外側開口７４がコントロール軸１８により完全に覆われる。外側隙間７５は、係合内歯８４と係合外歯１９との間の隙間８７を通じて、外部空間６３につながっている。外側隙間７５および隙間８７は、呼吸穴部６２と外部空間６３との間で迷路状空間を形成している。

以上説明したように第２実施形態のアクチュエータ１０によれば、第１実施形態と同様に、アクチュエータ１０の車両への搭載性が向上するとともに、ハウジング２０内の既存の隙間である内側隙間６５にフィルタ６７を設置してアクチュエータ１０を小型化できる。

また、第２実施形態では、呼吸穴部６２がコントロール軸１８により覆われることで、呼吸穴部６２が被水するのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、呼吸穴部６２はモータ３０の回転軸心ＡＸ１上に設けられている。これにより呼吸穴部６２が収容空間６１の略中心に位置するため、収容空間６１内における圧力差を低減できる。

［第３実施形態］
第３実施形態では、図７に示すように、フィルタ６７は、ハウジング２０の外壁面６６よりも内側において、隔壁部８３に形成された呼吸穴部６２の外側開口７４を塞ぐように外側開口７４の縁部８８に貼り付けられたシールタイプフィルタである。これにより、第１実施形態と同様に、アクチュエータ１０の車両への搭載性が向上するとともに、ハウジング２０内の既存の隙間である外側隙間７５にフィルタ６７を設置してアクチュエータ１０を小型化できる。また、収容空間６１の圧力が急に減少する場合においてフィルタ６７の脱落を抑制できる。また、回転するシャフト３７がフィルタ６７に接触するのを防止できる。

［第４実施形態］
第４実施形態では、図８に示すように、呼吸穴部６２は、リアハウジング２２の樹脂部分に形成された通孔である。フィルタ６７の外縁部は、呼吸穴部６２の内壁部により保持されている。すなわち、フィルタ６７はリアハウジング２２にインサート成形されている。このようにフィルタ６７は、シールタイプに限らず、リアハウジング２２にインサート成形されてもよい。

［第５実施形態］
第５実施形態では、図９に示すように、フィルタ６７は、その外縁部が環状の保持部材８９に保持されている。保持部材８９は、呼吸穴部６２の内壁部に嵌合している。このようにフィルタ６７は、保持部材８９により呼吸穴部６２に設置されてもよい。また、図９では保持部材８９が呼吸穴部６２の収容空間６１側端部に設けられているが、これに限らず他の実施形態では、保持部材８９が呼吸穴部６２の中央部または外部空間６３側端部に設けられてもよい。

また、第５実施形態では、保持部材８９はゴムにより形成されている。これにより保持部材８９を容易に製造できるとともに、ゴムの緊迫力によりフィルタ６７の脱落を抑制できる。

［他の実施形態］
他の実施形態では、呼吸穴部の横断面形状は円形に限らず、他の形状であってもよい。また、呼吸穴部は、真っ直ぐに貫通するものに限らず、曲がっていてもよい。また、呼吸穴部は、１つに限らず、複数形成されてもよい。複数の呼吸穴部が形成される場合、それらが１つのフィルタにより塞がれてもよいし、複数のフィルタにより塞がれてもよい。また、呼吸穴部は、ハウジングのリングギア付近に限らず、他の部位に形成されてもよい。呼吸穴部は、減速機側に限らず、モータ側（すなわち、フロントハウジング）に形成されてもよい。

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 アクチュエータ、１８ コントロール軸（駆動対象）、２０ ハウジング、
３０ モータ、６１ 収容空間、６２ 呼吸穴部、６３ 外部空間、
６６ 外壁面、６７ フィルタ。

Claims (7)

1. 車両用シフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられ、駆動対象（１８）を回転駆動可能な回転式アクチュエータ（１０）であって、
   モータ（３０）と、
   前記モータを収容する収容空間（６１）を有するハウジング（２０）と、
   前記ハウジングに固定されたブラケット（２９）と、
   前記ハウジングに形成された通孔であり、前記ハウジングに対する外部の空間としての外部空間（６３）と前記収容空間とを連通可能な呼吸穴部（６２）と、
   前記ハウジングの外壁面（６６）よりも内側に設けられ、前記呼吸穴部を経由した前記収容空間と前記外部空間との間の固体および液体の流通を規制しつつ、前記呼吸穴部を経由した前記収容空間と前記外部空間との間の気体の流通を許容するフィルタ（６７）と、
   を備え、
   前記ブラケットは、前記呼吸穴部の前記外部空間側の開口（７４）との間に隙間（７５）を空けて配置され、
   前記開口と前記ブラケットとが対向する方向からみて、前記開口が前記ブラケットにより完全に覆われている回転式アクチュエータ。
2. 車両用シフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられ、駆動対象（１８）を回転駆動可能な回転式アクチュエータ（１０）であって、
   モータ（３０）と、
   前記モータを収容する収容空間（６１）を有するハウジング（２０）と、
   前記モータのトルクを前記駆動対象に出力する出力部（４４）と、
   前記出力部に形成された通孔であり、前記ハウジングに対する外部の空間としての外部空間（６３）と前記収容空間とを連通可能な呼吸穴部（６２）と、
   前記ハウジングの外壁面（６６）よりも内側に設けられ、前記呼吸穴部を経由した前記収容空間と前記外部空間との間の固体および液体の流通を規制しつつ、前記呼吸穴部を経由した前記収容空間と前記外部空間との間の気体の流通を許容するフィルタ（６７）と、
   を備え、
   前記駆動対象は、前記呼吸穴部の前記外部空間側の開口（７４）との間に隙間（７５）を空けるようにして前記出力部に嵌合され、
   前記駆動対象が前記出力部に嵌合したとき、前記開口と前記駆動対象とが対向する方向からみて、前記開口が前記駆動対象により完全に覆われる回転式アクチュエータ。
3. 前記呼吸穴部は前記モータの回転軸心（ＡＸ１）上に設けられている請求項２に記載の回転式アクチュエータ。
4. 前記呼吸穴部の前記収容空間側の開口を内側開口（６４）と定義すると、
   前記フィルタは、前記内側開口を塞ぐように当該内側開口の縁部（６８）に貼り付けられたシールタイプフィルタである請求項１～３のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。
5. 前記呼吸穴部の前記外部空間側の開口を外側開口（７４）と定義すると、
   前記フィルタは、前記外側開口を塞ぐように当該外側開口の縁部（８８）に貼り付けられたシールタイプフィルタである請求項１～３のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。
6. 前記呼吸穴部は、前記ハウジングの樹脂部分に形成された通孔であり、
   前記フィルタの外縁部は前記呼吸穴部の内壁部により保持されている請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
7. 前記回転式アクチュエータは、前記フィルタの外縁部を保持する環状の保持部材（８９）をさらに備え、
   前記保持部材は前記呼吸穴部の内壁部に嵌合している請求項１～３のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。

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