WO2023157751A1 - 電動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

電動アクチュエータ（１０）は、モータ（４０）と、減速機構（４２）と、基板（６０）と、ハウジング（５０）と、基板カバー（７０）と、回転位置センサ（６５）と、モータ接続線（４０６）と、センサ接続線（６６）と、を備える。ハウジング（５０）は、ケース（５１）およびカバー（５８）を有し、モータ（４０）、減速機構（４２）および基板（６０）を内部に収容する。基板カバー（７０）は、ハウジング（５０）の内部にてケース（５１）と係合し、モータ（４０）および減速機構（４２）と基板（６０）とを離隔する。回転位置センサ（６５）は、ハウジング（５０）の内部かつ基板カバー（７０）の外部に設けられる。モータ接続線（４０６）は、ハウジング（５０）の内部にて、モータ（４０）と基板（６０）とを接続する。センサ接続線（６６）は、ハウジング（５０）の内部にて、回転位置センサ（６５）と基板（６０）とを接続する。

Description

電動アクチュエータ 関連出願の相互参照

　本出願は、２０２２年２月１８日に出願された特許出願番号２０２２－０２３７５４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、電動アクチュエータに関する。

　従来、モータの駆動力が伝達されるギアの回転を検出可能な構成が知られている。例えば特許文献１では、ウォームスクリューにより駆動されるタービンに永久磁石が設けられており、基板に実装されたリニアホール素子にてタービンの回転を検出している。

中国実用新案第２０５９３７７８９号明細書

　しかしながら、特許文献１のように、モータおよびギアと基板との間を隔離する部材がなく、ブラシ付きＤＣモータや金属ギアなどの場合、導電性部材の摩耗粉等が基板側へ到達し、電子部品のショート等の異常が発生する虞がある。本開示の目的は、基板側への異物の侵入を抑制可能な電動アクチュエータを提供することにある。

　本開示の電動アクチュエータは、モータと、減速機構と、基板と、ハウジングと、基板カバーと、回転位置センサと、モータ接続線と、を備える。

　減速機構は、モータの回転を減速して出力軸に伝達する。基板は、モータの駆動制御に係る電子部品が実装される。ハウジングは、ケースおよびカバーを有し、モータ、減速機構および基板を内部に収容する。基板カバーは、ハウジングの内部にてケースと係合し、モータおよび減速機構と基板とを離隔する。回転位置センサは、ハウジングの内部かつ基板カバーの外部に設けられ、減速機構の回転位置を検出する。モータ接続線は、ハウジング内部にて、モータと基板とを接続する。センサ接続線は、ハウジングの内部にて、回転位置センサと基板とを接続する。これにより、基板側への異物の侵入を抑制可能である。

　本開示についての上記目的及びその他の目的、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、一実施形態によるパークロックシステムを示す概略構成図であり、 図２は、一実施形態による電動アクチュエータのカバーを外した状態を示す斜視図であり、 図３は、一実施形態によるケースに基板を組み付けた状態を示す斜視図であり、 図４は、一実施形態による電動アクチュエータのカバーを外した状態を示す模式的な平面図であり、 図５は、図４のＶ－Ｖ線断面図であり、 図６は、図４のＶＩ－ＶＩ線断面図である。

　　　（一実施形態）
　以下、本開示による電動アクチュエータを図面に基づいて説明する。一実施形態を図１～図６に示す。図１に示すように、電動アクチュエータ１０は、パークロックシステム１に適用される。パークロックシステム１は、電動アクチュエータ１０、ディテント機構２０、および、パーキングロック機構３０を備える。

　電動アクチュエータ１０は、回転式であって、例えばブラシ付きＤＣモータおよび減速ギア機構等から構成される。電動アクチュエータ１０は、出力軸１５を回転させることで、ディテント機構２０の駆動源として機能する。電動アクチュエータ１０の詳細は後述する。

　ディテント機構２０は、ディテントプレート２１、および、ディテントスプリング２５等を有し、電動アクチュエータ１０から出力された回転駆動力を、パーキングロック機構３０へ伝達する。

　ディテントプレート２１は、出力軸１５に固定され、電動アクチュエータ１０により駆動される。ディテントプレート２１のディテントスプリング２５側には、２つの谷部２１１、２１２、および、谷部２１１、２１２を隔てる山部２１５が設けられる。

　ディテントスプリング２５は、弾性変形可能な板状部材であり、先端にディテントローラ２６が設けられる。ディテントスプリング２５は、ディテントローラ２６をディテントプレート２１の回動中心側に付勢する。

　ディテントプレート２１に所定以上の回転力が加わると、ディテントスプリング２５が弾性変形し、ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２間を移動する。ディテントローラ２６が谷部２１１、２１２のいずれかに嵌まり込むことで、ディテントプレート２１の揺動が規制され、パーキングロック機構３０の状態が固定される。

　パーキングロック機構３０は、パーキングロッド３１、円錐体３２、パーキングレバー３３、軸部３４、および、パーキングギア３５を有する。パーキングロッド３１は、略Ｌ字形状に形成され、一端３１１側がディテントプレート２１に固定される。パーキングロッド３１の他端３１２側には、円錐体３２が設けられる。円錐体３２は、他端３１２側にいくほど縮径するように形成される。ディテントローラ２６がＰレンジに対応する谷部２１１に嵌まり込む方向にディテントプレート２１が回転すると、円錐体３２が矢印Ｐの方向に移動する。

　パーキングレバー３３は、円錐体３２の円錐面と当接し、軸部３４を中心に揺動可能に設けられる。パーキングレバー３３のパーキングギア３５側には、パーキングギア３５と噛み合い可能な凸部３３１が設けられる。ディテントプレート２１の回転により、円錐体３２が矢印Ｐ方向に移動すると、パーキングレバー３３が押し上げられ、凸部３３１とパーキングギア３５とが噛み合う。一方、円錐体３２が矢印ｎｏｔＰ方向に移動すると、凸部３３１とパーキングギア３５との噛み合いが解除される。

　パーキングギア３５は、図示しないドライブシャフトと接続しており、パーキングレバー３３の凸部３３１と噛み合い可能に設けられる。パーキングギア３５と凸部３３１とが噛み合うと、ドライブシャフトの回転が規制される。シフトレンジがＰ以外のレンジであるｎｏｔＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングレバー３３によりロックされず、ドライブシャフトの回転は、パーキングロック機構３０により妨げられない。また、シフトレンジがＰレンジのとき、パーキングギア３５はパーキングレバー３３によってロックされ、ドライブシャフトの回転が規制される。

　図２および図３に示すように、電動アクチュエータ１０は、モータ４０、減速機構４２、ハウジング５０、基板６０、および、基板カバー７０等を有する。モータ４０は、モータ軸がケース５１の底面と略平行になるように基板カバー７０上に横置きされている。

　減速機構４２は、ウォームギア４３、ヘリカルギア４４、中間ギア４５、ドリブンプレート４６およびドリブンシャフト４７を有する。本実施形態では、減速機構４２を構成するギアは金属で形成されているが、少なくとも一部を樹脂で形成してもよい。

　ウォームギア４３は、モータ４０のモータ軸と一体に回転する。ヘリカルギア４４は、ウォームギア４３および中間ギア４５の大径部と噛み合う。中間ギア４５は大径部および小径部を有し、大径部はヘリカルギア４４と噛み合い、小径部はドリブンプレート４６と噛み合う。ヘリカルギア４４および中間ギア４５は、カバー５８にて回転可能に支持されている。

　ドリブンプレート４６とドリブンシャフト４７とは、一体に形成される。ドリブンシャフト４７は、カバー５８に回転可能に支持され、出力軸１５と接続される。これにより、モータ４０の回転は、ウォームギア４３、ヘリカルギア４４、中間ギア４５、ドリブンプレート４６およびドリブンシャフト４７を経由し、出力軸１５に伝達される。

　図３～図６に示すように、ハウジング５０は、ケース５１、および、カバー５８を有する。ケース５１とカバー５８とは、ボルト等にて固定され、封止される。モータ４０、減速機構４２、基板６０および基板カバー７０は、ハウジング５０の内部に収容される。

　ケース５１は、例えば樹脂等で形成される。ケース５１は、ケース底部５２およびケース底部５２の外縁に沿って立設されるケース周壁５３を有し、平面視略矩形に形成される。ケース底部５２には、端子６１がモールドされている。端子６１には、後述するリード線６６、４０６等が含まれる。

　ケース５１には、ドリブンシャフト４７と対応する箇所に筒部５４が形成されている。筒部５４は、ドリブンシャフト４７側に開口する筒状に形成されており、端面にてドリブンシャフト４７と当接可能に設けられている。ドリブンシャフト４７と筒部５４とが当接することで、筒部５４はドリブンシャフト４７の軸方向の荷重を受ける。

　基板６０は、図示しないボルト等にてケース底部５２に立設される基板固定部５６に固定される。基板６０には、モータ４０の駆動制御に係るマイコンやドライバ回路を構成するスイッチング素子等の電子部品が実装されている。基板６０は、端子６１と接続される。

　基板カバー７０は、底部７１およびカバー周壁７５を有し、例えば樹脂等で一体に形成されている。基板カバー７０は、ケース周壁５３の内側に配置され、内部に基板６０を収容する。基板カバー７０の開口側の先端は、ケース底部５２に形成されるカバー挿入溝５５に挿入される。

　基板カバー７０には、モータ４０が載せ置かれる。モータ４０は、基板カバー７０とカバー５８とでモータケース４０１を径方向側から挟み込むようにしてハウジング５０内に保持されている。また、基板カバー７０は、ヘリカルギア４４および中間ギア４５の回転軸の一端側を支持し、ヘリカルギア４４および中間ギア４５の軸方向の荷重を受けるように構成されている。本実施形態では、モータ４０および減速機構４２が設けられる箇所は、基板カバー７０が低くなるように段差が設けられている。これにより、高さ方向の体格を小型化可能である。

　図４および図５に示すように、モータ端子４０５は、モータケース４０１の一端から突出して形成されている。リード線４０６は、一端がモータ端子４０５と接続され、他端が基板６０と接続されている。リード線４０６の中間部４０７は、ケース５１にモールドされている。リード線４０６は、ケース５１の内部にて基板カバー７０を跨ぐように構成されており、モータ端子４０５と基板６０とを電気的に接続する。なお図４では、説明のためカバー５８を省略した。

　図６に示すように、ドリブンシャフト４７のケース５１と対向する側の端部には、センサマグネット４８が設けられている。ケース５１のセンサマグネット４８と対向する箇所には、回転位置センサ６５が設けられている。すなわち本実施形態では、回転位置センサ６５は、基板６０から分離してケース５１に搭載されている。回転位置センサ６５は、本体部６５１およびセンサ端子６５２を有し、本体部６５１がドリブンシャフト４７側に露出し、センサ端子６５２がケース５１にモールドされている。

　リード線６６は、一端が回転位置センサ６５のセンサ端子６５２と接続され、他端が基板６０と接続されている。センサ端子６５２とリード線６６とは、ケース５１に埋め込まれた状態にて接続されている。換言すると、センサ端子６５２とリード線６６との接続部はケース５１にモールドされている。リード線６６の中間部６６７はケース５１にモールドされている。リード線６６は、ケース５１の内部にて基板カバー７０を跨ぐように構成されており、回転位置センサ６５と基板６０とを電気的に接続する。

　本実施形態では、基板カバー７０が設けられており、基板カバー７０により、基板６０と、モータ４０および減速機構４２とが離隔されている。これにより、モータ４０および減速機構４２により発生する摩耗粉等の異物が基板６０側へ侵入するのを防ぐことができる。

　また、リード線４０６、６６は、中間部４０７、６６７がケース５１にモールドされており、一端側が基板カバー７０の外側にてモータ端子４０５、回転位置センサ６５と接続され、他端側が基板カバー７０の内側にて露出して基板６０と接続されている。これにより、リード線４０６、６６を外部に取り出すための貫通孔を基板カバー７０に設ける必要がなく、貫通孔からの異物侵入を防ぐことができる。

　以上説明したように、電動アクチュエータ１０は、モータ４０と、減速機構４２と、基板６０と、ハウジング５０と、基板カバー７０と、回転位置センサ６５と、リード線４０６、６６と、を備える。減速機構４２は、モータの回転を減速して出力軸１５に伝達する。基板６０は、モータ４０の駆動制御に係る電子部品が実装される。ハウジング５０は、ケース５１およびカバー５８を有し、モータ４０、減速機構４２および基板６０を内部に収容する。

　基板カバー７０は、ハウジング５０の内部にてケース５１と係合し、モータ４０および減速機構４２と基板６０とを離隔する。回転位置センサ６５は、ハウジング５０の内部かつ基板カバー７０の外部に設けられ、減速機構４２の回転位置を検出する。本実施形態では、検出対象はドリブンシャフト４７であって、回転位置センサ６５はドリブンシャフト４７の回転位置を検出する。リード線４０６は、ハウジング５０の内部にて、モータ４０と基板６０とを接続する。リード線６６は、ハウジング５０の内部にて、回転位置センサ６５と基板６０とを接続する。

　本実施形態では、基板６０を覆う基板カバー７０を設け、検出対象と対向させて設ける必要のある回転位置センサ６５を基板カバー７０の外側に配置することで、モータ４０および減速機構４２から発生する摩耗粉等の異物が基板６０に到達し、ショート故障等の異常が発生するのを防ぐことができる。

　リード線４０６は、一端が基板カバー７０の外側にてモータ４０と接続され、他端が基板カバー７０の内側にて基板６０と接続され、中間部４０７がケース５１にモールドされている。これにより、基板カバー７０に端子等を挿通するための貫通孔を開けることなく、モータ４０と基板６０とを電気的に接続することができ、基板カバー７０内部への異物の侵入を防ぐことができる。

　リード線６６は、一端が基板カバー７０の外側にて回転位置センサ６５と接続され、他端が基板カバー７０の内側にて基板６０と接続され、中間部６６７がケース５１にモールドされている。これにより、基板カバー７０に端子等を挿通するための貫通孔を開けることなく、回転位置センサ６５と基板６０とを電気的に接続することができ、基板カバー７０内部への異物の侵入を防ぐことができる。

　回転位置センサ６５は、本体部６５１およびセンサ端子６５２を有し、減速機構４２に設けられるセンサマグネット４８と対向する側にて本体部６５１がケース５１から露出し、センサ端子６５２がケース５１にモールドされている。これにより、モータ４０および減速機構４２から発生する摩耗粉等の異物がセンサ端子６５２に付着するのを防ぐことができる。

　ケース５１は、回転位置センサ６５の外側に設けられ、回転位置センサ６５の検出対象であるドリブンシャフト４７と当接可能な筒部５４が一体に形成されている。これにより、ドリブンシャフト４７の軸方向荷重を受ける部材を別部材で構成する場合と比較し、部品点数を低減することができる。

　モータ４０は、パーキングロック機構３０を駆動する。これにより、パーキングロック機構３０の駆動に係る電動アクチュエータ１０の構成を簡素化することができる。

　実施形態では、ドリブンシャフト４７が「シャフト」、センサマグネット４８が「被検出部」、リード線４０６が「モータ接続線」、中間部４０７が「モータ接続線中間部」、リード線６６が「センサ接続線」、中間部６６７が「センサ接続線中間部」に対応する。

　　　（他の実施形態）
　上記実施形態では、被検出部であるマグネットはドリブンシャフトに設けられ、回転位置センサは検出対象としてドリブンシャフトの回転位置を検出する。他の実施形態では、減速機構を構成するドリブンシャフト以外のギアを検出対象としてもよく、被検出部および回転位置センサは検出対象に応じた箇所に設ければよい。また上記実施形態では、ドリブンシャフトにセンサマグネットが設けられている。他の実施形態では、回転位置センサ側に磁性体を持ち、シャフト側に導体（磁気に反応する材料）を設けるようにしてもよい。この場合、シャフト側に設けられる導体が「被検出部」に対応する。

　上記実施形態では、減速機構は、ウォームギア、ヘリカルギアおよび中間ギア等によって構成されている。他の実施形態では、減速機構の構成や減速段数は、上記実施形態と異なっていてもよい。例えば、上記実施形態では、ヘリカルギアおよび中間ギアは、カバーに回転可能に支持されている。他の実施形態では、減速ギアを構成するギアは、ケースや基板カバーに回転可能に支持されるように構成してもよい。また、上記実施形態では、ドリブンプレートとドリブンシャフトとが一体に形成されているが、他の実施形態では別体としてもよい。上記実施形態では、基板はボルト等にてケースに固定されている。他の実施形態では、基板のケースへの固定にはボルト以外の固定部材や固定方法を用いてもよく、例えば熱かしめ等であってもよい。

　上記実施形態では、モータは、ブラシ付きＤＣモータである。他の実施形態では、モータは、ブラシ付きＤＣモータ以外のものであってもよい。上記実施形態では、ディテントプレートには２つの谷部が設けられる。他の実施形態では、谷部の数は２つに限らず、３以上であってもよい。また、ディテント機構やパーキングロック機構等は、上記実施形態と異なっていてもよい。

　上記実施形態では、電動アクチュエータはパークロックシステムに適用される。他の実施形態では、電動アクチュエータをパークロックシステム以外の車載システム、または、車載以外の駆動システムに適用してもよい。以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

　本開示は実施形態に準拠して記述された。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. 　モータ（４０）と、
   　前記モータの回転を減速して出力軸（１５）に伝達する減速機構（４２）と、
   　前記モータの駆動制御に係る電子部品が実装される基板（６０）と、
   　ケース（５１）およびカバー（５８）を有し、前記モータ、前記減速機構および前記基板を内部に収容するハウジング（５０）と、
   　前記ハウジングの内部にて前記ケースと係合し、前記モータおよび前記減速機構と前記基板とを離隔する基板カバー（７０）と、
   　前記ハウジングの内部かつ前記基板カバーの外部に設けられ、前記減速機構の回転位置を検出する回転位置センサ（６５）と、
   　前記ハウジングの内部にて、前記モータと前記基板とを接続するモータ接続線（４０６）と、
   　前記ハウジングの内部にて、前記回転位置センサと前記基板とを接続するセンサ接続線（６６）と、
   　を備える電動アクチュエータ。
2. 　前記モータ接続線は、一端が前記基板カバーの外側にて前記モータと接続され、他端が前記基板カバーの内側にて前記基板と接続され、モータ接続線中間部（４０７）が前記ケースにモールドされている請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 　前記センサ接続線は、一端が前記基板カバーの外側にて前記回転位置センサと接続され、他端が前記基板カバーの内側にて前記基板と接続され、センサ接続線中間部（６６７）が前記ケースにモールドされている請求項１または２に記載の電動アクチュエータ。
4. 　前記回転位置センサは、本体部（６５１）およびセンサ端子（６５２）を有し、前記減速機構に設けられる被検出部（４８）と対向する側にて前記本体部が前記ケースから露出し、前記センサ端子が前記ケースにモールドされている請求項１～３のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
5. 　前記ケースは、前記回転位置センサの外側に設けられ、前記回転位置センサの検出対象であるシャフト（４７）と当接可能な筒部（５４）が一体に形成されている請求項１～４のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
6. 　前記モータは、パーキングロック機構（３０）を駆動する請求項１～５のいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。

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