WO2020059830A1 - 回転式アクチュエータ - Google Patents

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rotation
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幹根 粂
木村　純
弘之 角
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株式会社デンソー
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    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • F16H2061/326—Actuators for range selection, i.e. actuators for controlling the range selector or the manual range valve in the transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage

Definitions

  • the present disclosure relates to a rotary actuator.
  • Patent Literature 1 discloses a two-axis type actuator having an output shaft arranged in parallel with a rotation axis of a motor. A speed reduction mechanism is arranged between the motor and the output shaft.
  • the reduction mechanism includes a planetary gear reduction unit including a sun gear and a ring gear, and a parallel shaft reduction unit including a drive gear and a driven gear.
  • the driven gear and the output shaft are molded products of the same member.
  • detent torque a spring force torque
  • the stop control of the output shaft position of the actuator needs to have high accuracy. It is conceivable to increase the detent torque, but in this case, the required torque for the actuator is increased, which is not preferable because the physical size of the actuator is increased.
  • Patent Document 1 ensuring the play at the fitting portion between the output shaft and the manual shaft contributes to the reduction of the driven torque. However, there is a concern that the play may be reduced due to the influence of the inclination, the axis deviation, and the offset of the fitting portion when the manual shaft is assembled.
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and an object of the present disclosure is to provide a rotary actuator capable of relaxing stop control accuracy of an output shaft position.
  • the present disclosure relates to a rotary actuator used in a shift-by-wire system of a vehicle, which includes a motor, an output shaft arranged in parallel with a rotation shaft of the motor, and a reduction mechanism that reduces the rotation of the motor and transmits the rotation to the output shaft.
  • the reduction mechanism includes a drive gear provided on the axis of the rotating shaft, and a driven gear provided on the axis of the output shaft and meshing with the drive gear.
  • the driven gear is a separate member from the output shaft, and is loosely fitted to the output shaft.
  • the detent torque can be reduced, and the required torque of the actuator can be reduced, and the load on the actuator side and the detent side when switching the shift range can be reduced.
  • the through-hole may be changed from a round hole to an elongated hole to secure play.
  • the driven torque increases due to the influence of the friction of the gear meshing portion between the drive gear and the driven gear and the friction of the bearing of the drive gear.
  • the processing cost is increased by forming the slot.
  • the torque transmission efficiency may be reduced.
  • the driven gear and the output shaft can have a simple shape, Processing costs can be reduced.
  • the “member that rotates integrally with the output shaft” is a member that rotates together without rotating relative to the output shaft, and is, for example, a manual shaft of a shift range switching mechanism.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a shift-by-wire system to which a rotary actuator according to one embodiment is applied;
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the shift range switching mechanism of FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view of the rotary actuator of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view of the driven gear and the output shaft of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram when the driven gear and the output shaft of FIG. 4 are viewed from the direction of arrow V
  • FIG. 6 is a sectional view showing the driven gear of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram when the driven gear of FIG.
  • FIG. 6 is viewed from the direction of arrow VII
  • FIG. 8 is a sectional view showing the output shaft of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram when the output shaft of FIG. 6 is viewed from the direction of arrow IX.
  • FIG. 10 is an enlarged view of a part X in FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged view of the XI part in FIG.
  • a rotary actuator (hereinafter, actuator) of an embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the actuator is used as a drive unit of a shift-by-wire system of a vehicle.
  • the shift-by-wire system 11 implements a shift operation device 13 that commands a shift range of the transmission 12, an actuator 10 that operates a shift range switching mechanism 14 of the transmission 12, and energization of the actuator 10. And a control circuit 17.
  • the control circuit 17 drives the actuator 10 by controlling the drive circuit 15 according to the shift range command signal.
  • the drive circuit 15 and the control circuit 17 constitute an electronic control unit (hereinafter, ECU) 18.
  • the shift range switching mechanism 14 includes a range switching valve 20 that controls supply of hydraulic pressure to a hydraulic operating mechanism in the transmission 12, a detent spring 21 and a detent lever 22 that maintain a shift range,
  • a park pole 24 is fitted to the park gear 23 of the output shaft of the transmission 12 to lock the rotation of the output shaft, and a manual shaft that rotates integrally with the detent lever 22. 26.
  • the shift range switching mechanism 14 rotates the detent lever 22 together with the manual shaft 26 to move the valve body 27 and the park rod 25 of the range switching valve 20 connected to the detent lever 22 to positions corresponding to the target shift range.
  • the actuator 10 is connected to the manual shaft 26 in order to switch the shift range electrically.
  • the actuator 10 includes a motor 30 as a power generation source, an output shaft 40 arranged in parallel with the motor 30, and a deceleration for reducing the rotation of the motor 30 and transmitting the rotation to the output shaft 40. It includes a mechanism 50 and a case 60 that houses the motor 30, the output shaft 40, and the reduction mechanism 50.
  • the case 60 has a cylindrical upper case portion 61 and a cup-shaped lower case portion 62.
  • the upper case 61 has a partition wall 65 formed between one end 63 and the other end 64.
  • a substrate 66 on which a drive circuit and a control circuit (see FIG. 1) are mounted is provided inside the one end 63.
  • the substrate 66 is fixed to the partition 65 by, for example, heat staking.
  • the board 66 is covered with a plate cover 67 made of iron, so that the shielding property is ensured.
  • the lower case portion 62 is attached to the other end portion 64.
  • the lower case portion 62 forms a cylindrical projecting portion 69 that protrudes to the opposite side to the upper case portion 61.
  • the control rod 26 is arranged so as to pass through the cylindrical projection 69.
  • the motor 30 includes a stator 31 that is press-fitted and fixed to a plate case 68 at the other end 64, a rotor 32 provided inside the stator 31, and a rotation shaft 33 that rotates around the rotation axis AX1 together with the rotor 32.
  • the rotating shaft 33 is rotatably supported by a bearing 34 provided on the plate case 68 and a bearing 35 provided on the lower case portion 62. Further, the rotating shaft 33 has an eccentric part 36 eccentric to the rotating axis AX1 on the lower case part 62 side with respect to the rotor 32.
  • the motor 30 can rotate bidirectionally by controlling the current supplied to the three-phase winding 38 constituting the stator 31 by a control circuit (see FIG. 1), and can be stopped at a desired rotational position.
  • the plate cover 67 has a through hole, and a plug 39 is attached to the through hole. By removing the plug 39 at the time of failure, the rotating shaft 33 can be rotated manually.
  • the reduction mechanism 50 has a ring gear 51, a sun gear 52, a drive gear 53, and a driven gear 54.
  • the ring gear 51 is provided on the rotation axis AX1, and is press-fitted and fixed to the lower case portion 62.
  • the sun gear 52 is rotatably supported around an eccentric shaft AX2 by a bearing 55 fitted to the eccentric portion 36, and meshes with the ring gear 51 so as to be inscribed therein.
  • the sun gear 52 performs a planetary motion of revolving around the rotation axis AX1 and rotating around the eccentric axis AX2.
  • the rotation speed of the sun gear 52 is reduced with respect to the rotation speed of the rotating shaft 33.
  • the sun gear 52 has a through hole 56 for rotation transmission penetrating in the axial direction.
  • the drive gear 53 is provided on the rotation axis AX1 between the rotor 32 and the sun gear 52, and is rotatably supported around the rotation axis AX1 by a bearing 57 fitted to the rotation shaft 33.
  • the drive gear 53 has a projection 58 for transmitting rotation inserted into the through hole 56.
  • the rotation of the sun gear 52 is transmitted to the drive gear 53 by the engagement between the through hole 56 and the projection 58.
  • the through hole 56 and the projection 58 constitute a transmission mechanism 59.
  • the driven gear 54 is provided on the rotation axis AX ⁇ b> 3 which is parallel to the rotation axis AX ⁇ b> 1 and is coaxial with the cylindrical projection 69, and meshes with the drive gear 53 so as to circumscribe.
  • the output shaft 40 is formed in a cylindrical shape, and is provided on the rotation axis AX3.
  • the partition wall 65 has a through support hole 89 coaxial with the rotation axis AX3.
  • the output shaft 40 is rotatably supported around the rotation axis AX3 by the first flanged bush 46 fitted into the through support hole 89 and the second flanged bush 47 fitted inside the cylindrical projection 69. Have been.
  • the control rod 26 is inserted inside the output shaft 40, and is connected to the output shaft 40 so as to be able to transmit rotation by, for example, spline fitting.
  • the driven gear 54 is a separate member from the output shaft 40 and is loosely fitted to the output shaft 40.
  • the driven gear 54 has an annular portion 71 fitted to the output shaft 40, and a gear plate portion 72 protruding radially outward from the annular portion 71.
  • the annular portion 71 forms an internal tooth portion 74 having a plurality of internal teeth 73 arranged in the circumferential direction.
  • the gear plate portion 72 has a plate shape, and only the meshing portion 75 with the drive gear 53 is made thick to ensure gear strength.
  • the meshing portion 75 and the internal tooth portion 74 that is the "play fitting portion" are arranged so that their axial positions overlap each other.
  • the output shaft 40 includes an external tooth portion 44 having a plurality of external teeth 43 arranged in a circumferential direction between one end portion 41 and the other end portion 42. Has formed.
  • the circumferential width of the external teeth 43 is smaller than the circumferential width of the gap between the pair of adjacent internal teeth 73.
  • the external teeth portion 44 engages with the internal teeth portion 74 so as to be relatively rotatable by a play (that is, a gap intentionally provided).
  • the rotation of the driven gear 54 is transmitted to the output shaft 40 via the internal teeth 74 and the external teeth 44.
  • the internal tooth part 74 has a toothless part 76 at one position in the circumferential direction. That is, while the plurality of internal teeth 73 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, there is no internal tooth 73 at only one place.
  • the external teeth portion 44 has, at a position corresponding to the missing tooth portion 76, connecting teeth 45 connecting the pair of external teeth 43 sandwiching the position.
  • the coupling teeth 45 connect the roots of the pair of external teeth 43 to each other.
  • the driven gear 54 can be fitted to the output shaft 40 only in a predetermined angle range including play.
  • one end 41 of the output shaft 40 is rotatably supported by a first flanged bush 46.
  • the other end 42 of the output shaft 40 is rotatably supported by a second flanged bush 47.
  • the driven gear 54 is supported in the axial direction so as to be sandwiched between the first flange portion 48 of the first flanged bush 46 and the second flange portion 49 of the second flanged bush 47.
  • the driven gear 54 may be supported in the axial direction so as to be sandwiched between a pair of support portions such as the case 60 and another plate.
  • the actuator 10 further includes a rotation position detection unit 80 having a magnetic circuit unit 81 and a magnetic sensor 82.
  • the magnetic circuit section 81 is attached to the output shaft 40.
  • the magnetic circuit section 81 is formed by integrally forming a holder 83 and a magnet 84.
  • the position of the holder 83 in the thrust direction is regulated by the upper case portion 61, and the position in the radial direction is regulated by the output shaft 40.
  • the rotation position detection unit 80 detects the rotation position of the output shaft 40 and the manual shaft 26 that rotates integrally with the output shaft 40, and outputs the rotation position to the ECU 18.
  • the magnetic circuit unit may be provided on an output shaft or a member (for example, a manual shaft) that rotates integrally with the output shaft.
  • the magnetic circuit section may be attached to a manual shaft.
  • the holder of the magnetic circuit unit may be formed of the same component as the output shaft or the manual shaft, and the magnet of the magnetic circuit unit may be integrally fixed to the holder (for example, bonded or integrally molded).
  • the holder 83 is inserted inside the one end 41.
  • An O-ring 85 is provided between the holder 83 and the one end 41.
  • the end on the output shaft 40 side of the holder 83 has a bottomed hole 86.
  • a spring 87 is fitted in the bottomed hole 86. The spring 87 holds the two-face width portion 28 formed at the end of the manual shaft 26 by a spring force, and functions as a mechanism for eliminating a play with the manual shaft 26.
  • X ring 88 is provided between the other end 42 of the output shaft 40 and the cylindrical projection 69.
  • the structure is such that the seal is provided by a seal member provided between the actuator and the transmission case of the transmission.
  • the X-ring 88 at the above position, the sealability can be assured by the actuator 10 alone.
  • the actuator 10 transmits the motor 30, the output shaft 40 arranged in parallel with the rotation shaft 33 of the motor 30, and the rotation of the motor 30 to the output shaft 40 while reducing the rotation thereof.
  • a speed reduction mechanism 50 includes a drive gear 53 provided on the rotation axis AX1 of the rotation shaft 33, and a driven gear 54 provided on the rotation axis AX3 of the output shaft 40 and meshing with the drive gear 53.
  • the driven gear 54 is a separate member from the output shaft 40 and is loosely fitted to the output shaft 40.
  • the detent torque can be reduced, so that the required torque of the actuator 10 can be reduced, and the load on the actuator 10 and the detent lever 22 can be reduced when the shift range is switched.
  • the through-hole may be changed from a round hole to an elongated hole to secure play.
  • the driven torque increases due to the influence of the friction of the gear meshing portion between the drive gear and the driven gear and the friction of the bearing of the drive gear.
  • the processing cost is increased by forming the slot.
  • the torque transmission efficiency may be reduced.
  • the driven gear 54 and the output shaft 40 are separated from each other, as compared with a conventional molded product of the same member of the driven gear and the output shaft, the driven gear 54 and the output shaft 40 have a simple shape. And the processing cost can be reduced.
  • the actuator 10 further includes a rotational position detecting unit 80 having a magnetic circuit unit 81 and a magnetic sensor 82.
  • the magnetic circuit section 81 is attached to the output shaft 40. This makes it possible to directly detect the position of the manual shaft 26 as the torque output destination.
  • the driven gear 54 forms an internal tooth portion 74 having a plurality of internal teeth 73 arranged in the circumferential direction.
  • the output shaft 40 has a plurality of external teeth 43 arranged in the circumferential direction, and forms an external tooth portion 44 which engages with the internal tooth portion 74 so as to be relatively rotatable by the amount of play.
  • the internal tooth part 74 has a toothless part 76 at one location in the circumferential direction.
  • the external teeth portion 44 has, at a position corresponding to the missing tooth portion 76, connecting teeth 45 connecting the pair of external teeth 43 sandwiching the position.
  • the meshing portion 75 of the driven gear 54 with the drive gear 53 and the internal gear 74 are arranged such that their axial positions overlap each other. Thereby, the fall of the driven gear 54 is suppressed.
  • the actuator 10 further includes a first flanged bush 46 that supports the one end 41 of the output shaft 40 and a second flanged bush 47 that supports the other end 42 of the output shaft 40.
  • the driven gear 54 is supported in the axial direction so as to be sandwiched between the first flange portion 48 of the first flanged bush 46 and the second flange portion 49 of the second flanged bush 47. As a result, the driven gear 54 is regulated in the axial direction, and the fall of the driven gear 54 is suppressed.
  • the magnet of the stator or the rotor is not shown in FIG. 2 and the like, but the motor 30 is configured to generate cogging torque.
  • the cogging torque is generated as described above, the driven torque of the actuator 10 becomes larger. For this reason, the problem that high accuracy is required for the stop control of the output shaft position appears more remarkably. In the case of the present embodiment, the problem is effectively solved.
  • the ring gear may be a molded product of the same member as the lower case portion.
  • the play fit between the driven gear and the output shaft may be performed by using, for example, a positioning convex portion and a concave portion (for example, a key groove or the like).

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Abstract

車両のシフトバイワイヤシステム（１１）に用いられる回転式のアクチュエータ（１０）は、モータ（３０）と、モータ（３０）の回転軸（３３）と平行に配置された出力軸（４０）と、モータ（３０）の回転を減速して出力軸（４０）に伝達する減速機構（５０）とを備える。減速機構（５０）は、回転軸（３３）の回転軸心（ＡＸ１）上に設けられるドライブギヤ（５３）と、出力軸（４０）の回転軸心（ＡＸ３）上に設けられ、ドライブギヤ（５３）に噛み合っているドリブンギヤ（５４）とを含む。ドリブンギヤ（５４）は、出力軸（４０）とは別部材であり、出力軸（４０）に遊び嵌合している。

Description

回転式アクチュエータ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１８年９月２０日に出願された特許出願番号２０１８－１７５７７５号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、回転式アクチュエータに関する。
　従来、車両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回転式アクチュエータが知られている。特許文献１には、モータの回転軸と平行に配置された出力軸を持つ２軸タイプのアクチュエータが開示されている。モータと出力軸との間には減速機構が配置されている。減速機構は、サンギヤおよびリングギヤからなる遊星歯車減速部と、ドライブギヤおよびドリブンギヤからなる平行軸式減速部とを有する。ドリブンギヤと出力軸は同一部材の成形品である。
国際公開第２０１８／０７９４１８号
　ところで、シフトレンジ切替に際して、ディテントスプリングの係止部がディテントレバーの谷手前に位置している状態でアクチュエータの出力軸位置が停止された場合、ディテントスプリングのスプリング力により係止部がディテントレバーの谷位置に吸い込まれる。こうしたスプリング力のトルク（以下、ディテントトルク）による吸込み範囲は、アクチュエータの被駆動トルクが大きくなると狭くなる。そのため、被駆動トルクが大きい場合には、アクチュエータの出力軸位置の停止制御に高い精度が必要となる。ディテントトルクを大きくするということも考えられるが、その場合には、アクチュエータへの要求トルクが高くなり、アクチュエータの体格増大を招くため好ましくない。
　特許文献１では、出力軸とマニュアルシャフトとの嵌合部で遊びを確保していることが、被駆動トルクの低減に寄与している。しかし、マニュアルシャフトの組付け時の傾き、軸ずれ、および、嵌合部の片寄せ等の影響により遊びが小さくなる懸念がある。
　本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、出力軸位置の停止制御精度を緩和することが可能な回転式アクチュエータを提供することである。
　本開示は、車両のシフトバイワイヤシステムに用いられる回転式アクチュエータであって、モータと、モータの回転軸と平行に配置された出力軸と、モータの回転を減速して出力軸に伝達する減速機構とを備える。減速機構は、回転軸の軸心上に設けられるドライブギヤと、出力軸の軸心上に設けられ、ドライブギヤに噛み合っているドリブンギヤとを含む。ドリブンギヤは、出力軸とは別部材であり、出力軸に遊び嵌合している。
　このようにアクチュエータ内部でドリブンギヤと出力軸との間に遊び設定（すなわち意図的に隙間を設けること）を行って被駆動トルクを低減し、吸込み範囲を広げることにより、出力軸位置の停止制御精度を緩和することが可能となる。
　また、ディテントトルクを低減することも可能となり、アクチュエータの要求トルクの低減、シフトレンジ切り替え時のアクチュエータ側、ディテント側への負荷低減を図ることができる。
　ここで、トルク伝達用にサンギヤの突起とドライブギヤの通孔とを設ける際に、通孔を丸穴から長穴にして遊びを確保することも可能ではある。しかし、ドライブギヤとドリブンギヤのギヤ噛合部のフリクションやドライブギヤの軸受のフリクション等の影響をうけて、被駆動トルクがアップする問題がある。また、長穴にすることにより、加工費がアップするという問題もある。また、スペース上、通孔の数を減らす必要がでてくる場合、トルク伝達効率が低下する恐れがある。
　上記の問題に対して、本開示では、ドリブンギヤと出力軸との間に遊びを設けることにより、通孔の長穴化や通孔数低減を行う必要がなくなる。
　また、従来のようなドリブンギヤと出力軸との同一部材の成形品と比較して、ドリブンギヤと出力軸とを別部材化する本開示では、ドリブンギヤおよび出力軸を簡素な形状にすることができ、加工費を低減可能である。
　本明細書において「出力軸と一体に回転する部材」とは、出力軸に対して相対回転することなく共に回転する部材であって、例えばシフトレンジ切替機構のマニュアルシャフトのことである。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、一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り、 図２は、図１のシフトレンジ切替機構を説明する図であり、 図３は、図１の回転式アクチュエータの断面図であり、 図４は、図３のドリブンギヤおよび出力軸の拡大断面図であり、 図５は、図４のドリブンギヤおよび出力軸を矢印Ｖ方向から見たときの図であり、 図６は、図４のドリブンギヤを示す断面図であり、 図７は、図６のドリブンギヤを矢印ＶＩＩ方向から見たときの図であり、 図８は、図４の出力軸を示す断面図であり、 図９は、図６の出力軸を矢印ＩＸ方向から見たときの図であり、 図１０は、図５のＸ部拡大図であり、 図１１は、図３のＸＩ部拡大図である。
　［一実施形態］
　以下、一実施形態の回転式アクチュエータ（以下、アクチュエータ）を図面に基づき説明する。アクチュエータは、車両のシフトバイワイヤシステム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の構成について図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、シフトバイワイヤシステム１１は、変速機１２のシフトレンジを指令するシフト操作装置１３と、変速機１２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の通電を実施する駆動回路１５と、制御回路１７とを備える。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。駆動回路１５および制御回路１７は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１８を構成している。
　図２に示すように、シフトレンジ切替機構１４は、変速機１２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１２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と一体に回転するマニュアルシャフト２６と、を備える。
　シフトレンジ切替機構１４は、マニュアルシャフト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の弁体２７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移動させる。シフトバイワイヤシステム１１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、マニュアルシャフト２６にアクチュエータ１０を連結している。
　（アクチュエータ）
　次に、アクチュエータ１０の構成について説明する。図３に示すように、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に対して平行に配置された出力軸４０と、モータ３０の回転を減速して出力軸４０に伝達する減速機構５０と、モータ３０、出力軸４０および減速機構５０を収容しているケース６０とを備える。
　ケース６０は、筒状のアッパーケース部６１、および、カップ状のロアケース部６２を有する。アッパーケース部６１は、一端部６３と他端部６４との間に隔壁部６５を形成している。一端部６３の内側には、駆動回路および制御回路（図１参照）を搭載した基板６６が設けられている。基板６６は、例えば熱かしめにより隔壁部６５に固定されている。基板６６は鉄製のプレートカバー６７によりカバーされており、これによりシールド性が確保される。ロアケース部６２は、他端部６４に組付けられている。ロアケース部６２は、アッパーケース部６１とは反対側に突き出す筒状突出部６９を形成している。コントロールロッド２６は、筒状突出部６９を挿通するように配置される。
　モータ３０は、他端部６４のプレートケース６８に圧入固定されているステータ３１と、ステータ３１の内側に設けられているロータ３２と、ロータ３２と共に回転軸心ＡＸ１まわりに回転する回転軸３３とを有する。回転軸３３は、プレートケース６８に設けられた軸受３４と、ロアケース部６２に設けられた軸受３５とにより回転可能に支持されている。また回転軸３３は、ロータ３２に対してロアケース部６２側に、回転軸心ＡＸ１に対して偏心する偏心部３６を有する。モータ３０は、ステータ３１を構成する三相巻線３８への通電電流を制御回路（図１参照）にて制御することにより双方向に回転でき、また、所望の回転位置で停止させることができる。プレートカバー６７は通孔を有しており、この通孔にはプラグ３９が取り付けられている。故障時にはプラグ３９を外すことで、回転軸３３を手動で回転させることができる。
　減速機構５０は、リングギヤ５１、サンギヤ５２、ドライブギヤ５３、およびドリブンギヤ５４を有する。リングギヤ５１は、回転軸心ＡＸ１上に設けられ、ロアケース部６２に圧入固定されている。サンギヤ５２は、偏心部３６に嵌合する軸受５５により偏心軸心ＡＸ２まわりに回転可能に支持され、リングギヤ５１に内接するように噛み合っている。サンギヤ５２は、回転軸３３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。このときのサンギヤ５２の自転速度は、回転軸３３の回転速度に対して減速される。サンギヤ５２は、軸方向に貫通する回転伝達用の通孔５６を有する。
　ドライブギヤ５３は、ロータ３２とサンギヤ５２との間において回転軸心ＡＸ１上に設けられ、回転軸３３に嵌合する軸受５７により回転軸心ＡＸ１まわりに回転可能に支持されている。またドライブギヤ５３は、通孔５６に挿入された回転伝達用の突起５８を有する。サンギヤ５２の自転は、通孔５６と突起５８との係合によりドライブギヤ５３に伝達される。通孔５６および突起５８は伝達機構５９を構成している。ドリブンギヤ５４は、回転軸心ＡＸ１と平行であり且つ筒状突出部６９と同軸である回転軸心ＡＸ３上に設けられ、ドライブギヤ５３に外接するように噛み合っている。ドリブンギヤ５４は、ドライブギヤ５３が回転軸心ＡＸ１まわりに回転すると、回転軸心ＡＸ３まわりに回転する。このときのドリブンギヤ５４の回転速度は、ドライブギヤ５３の回転速度に対して減速される。
　出力軸４０は、筒状に形成され、回転軸心ＡＸ３上に設けられている。隔壁部６５は、回転軸心ＡＸ３と同軸の貫通支持孔８９を有する。出力軸４０は、貫通支持孔８９に嵌合する第１つば付きブッシュ４６と、筒状突出部６９の内側に嵌合する第２つば付きブッシュ４７とにより回転軸心ＡＸ３まわりに回転可能に支持されている。コントロールロッド２６は、出力軸４０の内側に挿入され、例えばスプライン嵌合により出力軸４０に回転伝達可能に連結されている。
　（ドリブンギヤ、出力軸）
　次に、ドリブンギヤ５４、出力軸４０、およびそれらの周辺箇所の構成について説明する。図３～図５に示すように、ドリブンギヤ５４は、出力軸４０とは別部材であり、出力軸４０に遊び嵌合している。
　図４～図７に示すように、ドリブンギヤ５４は、出力軸４０に嵌合する環状部７１と、環状部７１から径方向外側に突き出すギヤプレート部７２とを有する。環状部７１は、周方向に並ぶ複数の内歯７３をもつ内歯部７４を形成している。ギヤプレート部７２は、プレート状であり、ドライブギヤ５３との噛合部７５のみが厚肉とされてギヤ強度が確保されている。噛合部７５と「遊び嵌合部」である内歯部７４とは、軸方向位置が互いに重なるように配置されている。
　図４、図５、図８、図９に示すように、出力軸４０は、一端部４１と他端部４２との間に、周方向に並ぶ複数の外歯４３をもつ外歯部４４を形成している。外歯４３の周方向幅は、隣り合う一対の内歯７３の隙間の周方向幅よりも小さくなっている。外歯部４４は、内歯部７４に遊び（すなわち意図的に設けた隙間）の分だけ相対回転可能に係合する。ドリブンギヤ５４の回転は、内歯部７４および外歯部４４を介して出力軸４０に伝達される。
　図１０に示すように、内歯部７４は周方向の一箇所に欠歯部７６を有する。つまり、複数の内歯７３が周方向に等間隔に並ぶなか、一箇所だけ内歯７３が無い。外歯部４４は、欠歯部７６に対応する箇所に、当該箇所を挟む一対の外歯４３同士をつなぐ結合歯４５を有する。本実施形態では、結合歯４５は、一対の外歯４３の根元同士をつないでいる。ドリブンギヤ５４は、遊びを含めた所定角度範囲でのみ出力軸４０に嵌合可能である。
　図１１に示すように、出力軸４０の一端部４１は、第１つば付きブッシュ４６により回転可能に支持されている。出力軸４０の他端部４２は、第２つば付きブッシュ４７により回転可能に支持されている。ドリブンギヤ５４は、第１つば付きブッシュ４６の第１つば部４８と第２つば付きブッシュ４７の第２つば部４９とに挟まれる形で軸方向に支持されている。なお、他の実施形態では、ドリブンギヤ５４は、例えばケース６０や他のプレート等、一対の支持部に挟まれる形で軸方向に支持されてもよい。
　アクチュエータ１０は、磁気回路部８１および磁気センサ８２を有する回転位置検出部８０をさらに備える。磁気回路部８１は、出力軸４０に取り付けられている。具体的には、磁気回路部８１は、ホルダ８３とマグネット８４とが一体的に成形されてなる。ホルダ８３は、スラスト方向の位置がアッパーケース部６１により規制され、また、ラジアル方向の位置が出力軸４０により規制される。回転位置検出部８０は、出力軸４０およびそれと一体に回転するマニュアルシャフト２６の回転位置を検出し、ＥＣＵ１８に出力する。なお、他の実施形態では、磁気回路部は、出力軸または出力軸と一体に回転する部材（例えばマニュアルシャフトなど）に設けられてもよい。例えば、磁気回路部がマニュアルシャフトに取り付けられてもよい。また、磁気回路部のホルダが出力軸またはマニュアルシャフトと同一部品から構成され、磁気回路部のマグネットが上記ホルダに一体に固定（例えば接着、一体成形など）されてもよい。
　ホルダ８３は、一端部４１の内側に挿入されている。ホルダ８３と一端部４１との間にはＯリング８５が設けられている。ホルダ８３の出力軸４０側の端部は有底穴８６を有する。有底穴８６には、スプリング８７が嵌められている。スプリング８７は、マニュアルシャフト２６の端部に形成された二面幅部２８をスプリング力により保持しており、マニュアルシャフト２６とのガタ消し機構として機能する。
　出力軸４０の他端部４２と筒状突出部６９との間にはＸリング８８が設けられている。従来は、アクチュエータと変速機のトランスミッションケースとの間に設けられるシール部材によりシールする構造であった。しかし上記位置にＸリング８８が設けられることで、アクチュエータ１０単体でシール性を保証することができるようになった。
　（効果）
　以上説明したように、本実施形態では、アクチュエータ１０は、モータ３０と、モータ３０の回転軸３３と平行に配置された出力軸４０と、モータ３０の回転を減速して出力軸４０に伝達する減速機構５０とを備える。減速機構５０は、回転軸３３の回転軸心ＡＸ１上に設けられるドライブギヤ５３と、出力軸４０の回転軸心ＡＸ３上に設けられ、ドライブギヤ５３に噛み合っているドリブンギヤ５４とを含む。ドリブンギヤ５４は、出力軸４０とは別部材であり、出力軸４０に遊び嵌合している。
　このようにアクチュエータ１０内部でドリブンギヤ５４と出力軸４０との間に遊び設定を行って被駆動トルクを低減し、吸込み範囲を広げることにより、出力軸位置の停止制御精度を緩和することが可能となる。
　また、ディテントトルクを低減することも可能となり、アクチュエータ１０の要求トルクの低減、シフトレンジ切り替え時のアクチュエータ１０側、ディテントレバー２２側への負荷低減を図ることができる。
　ここで、トルク伝達用にサンギヤの突起とドライブギヤの通孔とを設ける際に、通孔を丸穴から長穴にして遊びを確保することも可能ではある。しかし、ドライブギヤとドリブンギヤのギヤ噛合部のフリクションやドライブギヤの軸受のフリクション等の影響をうけて、被駆動トルクがアップする問題がある。また、長穴にすることにより、加工費がアップするという問題もある。また、スペース上、通孔の数を減らす必要がでてくる場合、トルク伝達効率が低下する恐れがある。
　上記の問題に対して、本実施形態では、ドリブンギヤ５４と出力軸４０との間に遊びを設けることにより、通孔長穴化や通孔数低減を行う必要がなくなる。
　また、従来のようなドリブンギヤと出力軸との同一部材の成形品と比較して、ドリブンギヤ５４と出力軸４０とを別体化する本実施形態では、ドリブンギヤ５４および出力軸４０を簡素な形状にすることができ、加工費を低減可能である。
　また、本実施形態では、アクチュエータ１０は、磁気回路部８１および磁気センサ８２を有する回転位置検出部８０をさらに備える。磁気回路部８１は、出力軸４０に取り付けられている。これにより、トルク出力先であるマニュアルシャフト２６の位置を直接検出することができる。
　また、本実施形態では、ドリブンギヤ５４は、周方向に並ぶ複数の内歯７３をもつ内歯部７４を形成している。出力軸４０は、周方向に並ぶ複数の外歯４３をもち、内歯部７４に遊びの分だけ相対回転可能に係合する外歯部４４を形成している。内歯部７４は、周方向の一箇所に欠歯部７６を有する。外歯部４４は、欠歯部７６に対応する箇所に、当該箇所を挟む一対の外歯４３同士をつなぐ結合歯４５を有する。これにより、ドリブンギヤ５４と出力軸４０とを特定の相対回転位置にしか組み付けできなくなる。そのため回転位置の誤組み付けを防止することができる。
　また、本実施形態では、ドリブンギヤ５４のドライブギヤ５３との噛合部７５と内歯部７４とは、軸方向位置が互いに重なるように配置されている。これによりドリブンギヤ５４の倒れが抑制される。
　また、本実施形態では、アクチュエータ１０は、出力軸４０の一端部４１を支持する第１つば付きブッシュ４６と、出力軸４０の他端部４２を支持する第２つば付きブッシュ４７とをさらに備える。ドリブンギヤ５４は、第１つば付きブッシュ４６の第１つば部４８と第２つば付きブッシュ４７の第２つば部４９とに挟まれる形で軸方向に支持されている。これによりドリブンギヤ５４が軸方向に規制され、倒れが抑制される。
　また、本実施形態では、図２等においてステータあるいはロータの磁石が図示されていないが、モータ３０はコギングトルクが生じる構成となっている。このようにコギングトルクが生じる場合、アクチュエータ１０の被駆動トルクがより大きくなる。そのため、出力軸位置の停止制御に高い精度が必要となるという課題がより顕著に表れるが、本実施形態の場合、その課題を効果的に解消している。
　［他の実施形態］
　他の実施形態では、リングギヤは，ロアケース部と同一部材の成形品であってもよい。また、他の実施形態では、ドリブンギヤと出力軸との遊び嵌合は、例えば位置決め用凸部と凹部（例えばキー溝等）を利用してなされてもよい。
　本開示は、実施形態に基づき記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (6)

  1. 　車両のシフトバイワイヤシステム（１１）に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（３３）と平行に配置された出力軸（４０）と、
    　前記モータの回転を減速して前記出力軸に伝達する減速機構（５０）と
    　を備え、
    　前記減速機構は、前記回転軸の軸心（ＡＸ１）上に設けられるドライブギヤ（５３）と、前記出力軸の軸心（ＡＸ３）上に設けられ、前記ドライブギヤに噛み合っているドリブンギヤ（５４）とを含み、
    　前記ドリブンギヤは、前記出力軸とは別部材であり、前記出力軸に遊び嵌合している回転式アクチュエータ。
  2. 　前記回転式アクチュエータは、磁気回路部（８１）および磁気センサ（８２）を有する回転位置検出部（８０）をさらに備え、
    　前記磁気回路部は、前記出力軸または当該出力軸と一体に回転する部材に設けられている請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
  3. 　前記ドリブンギヤは、第１係合部（７４）を内周部に形成し、
    　前記出力軸は、前記第１係合部に遊びの分だけ相対回転可能に係合する第２係合部（４４）を外周部に形成し、
    　前記ドリブンギヤは、前記遊びを含めた所定角度範囲でのみ前記出力軸に嵌合可能である請求項１または２に記載の回転式アクチュエータ。
  4. 　前記第１係合部は、周方向に並ぶ複数の内歯（７３）をもつ内歯部であり、
    　前記第２係合部は、周方向に並ぶ複数の外歯（４３）をもつ外歯部であり、
    　前記内歯部は、周方向の一箇所に欠歯部（７６）を有し、
    　前記外歯部は、前記欠歯部に対応する箇所に、当該箇所を挟む一対の前記外歯同士をつなぐ結合歯（４５）を有する請求項３に記載の回転式アクチュエータ。
  5. 　前記ドリブンギヤのうち前記ドライブギヤとの噛合部（７５）と前記出力軸との遊び嵌合部（７４）とは、軸方向位置が互いに重なるように配置されている請求項１～４のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。
  6. 　前記ドリブンギヤは、第１支持部（４８）と第２支持部（４９）とに挟まれる形で軸方向に支持されている請求項１～５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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