アクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法
【課題】弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制するアクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法を提供する。
【解決手段】アクチュエータは、弾性変形部材が回転体への制動力を発生してから、回転体の回転を止めるまで被駆動機構が変位する区間である、たわみ区間Ｔｂにおいて、荷重を生じさせる推力に応じてモータに通電する電流にモータの出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した電流でモータを制御する。
【解決手段】アクチュエータは、弾性変形部材が回転体への制動力を発生してから、回転体の回転を止めるまで被駆動機構が変位する区間である、たわみ区間Ｔｂにおいて、荷重を生じさせる推力に応じてモータに通電する電流にモータの出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した電流でモータを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、摩擦係合要素の係合油圧を適正化するよう制御し変速ショックの悪化や摩擦係合要素の耐久性能の悪化を防止する技術が記載されている。この技術は、自動変速機の実際の変速時間を変速時間検出手段にて検出し、その検出結果を比較手段で標準設定時間と比較している。
【０００３】
また、特許文献２には、ブレーキ係合圧とブレーキ解放圧（ダイレクトクラッチの作動圧）の立ち上がりを滑らかにする技術が記載されている。この技術は、ソレノイドバルブに代えて、作動ロッドの外周面にその長手方向に沿って溝を設けている。
【０００４】
また、特許文献３には、アキューム弁によってバンドブレーキサーボを駆動する自動変速機の変速制御装置において、信号圧のオーバーシュートによる変速ショックを抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−０６７３５４号公報
【特許文献２】特開平７−３０５７３６号公報
【特許文献３】特開平１０−２８８２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１から３に記載の技術はいずれも油圧制御されたアクチュエータに関する技術である。また特許文献１に開示される技術では、摩擦係合要素の係合初期の圧力を制御することについて考慮されていない。これら特許文献１から３に記載の技術に対して、油圧アキュームレータ等を設ける必要がない電動アクチュエータの技術がある。
【０００７】
例えば、電動アクチュエータは、電動モータのロータの慣性分の回転が被駆動機構を指令荷重以上で駆動し、又は被駆動機構が惰走するおそれがある。電動モータのロータの慣性を低減するために、本出願人はロータにブレーキトルクを作用させる電磁ブレーキ機構を含むようにしている。この電磁ブレーキ機構は、ロータの速度に比例するブレーキトルクを生じさせる。
【０００８】
ところで、ブレーキバンド等の弾性変形部材が摩擦力により回転体であるブレーキドラムを制動する場合、電磁ブレーキ機構の影響により被駆動機構の動作が不安定になる現象が生じることがある。この現象は、モータに電磁ブレーキ機構を含むことによる被駆動機構の変位の遅れに起因する。例えば自動変速機にバンドブレーキ装置を使用した場合、上述した現象に伴う変速ショックが発生し、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制するアクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位を制御するアクチュエータであって、出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構と、を含むモータと、前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換し、前記直線運動によって発生する変位を前記被駆動機構に与える直線運動機構と、前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
この構造により、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制することができる。また、弾性変形部材が回転体への制動力を発生してから回転体の回転を止めるまで、電磁ブレーキ機構の影響により被駆動機構の変位の挙動が不安定になることを抑制できる。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記被駆動機構の変位を検出するセンサをさらに含み、前記制御装置は、前記センサから前記被駆動機構の変位を取得し、前記変位の微分を演算すると共に前記変位の微分値から前記回転速度を演算することが好ましい。これにより、制御装置は、弾性変形部材が回転体への制動力を発生する初動制動領域の位置を被駆動機構の変位から演算することができる。また制御装置は、被駆動機構の変位からモータの出力シャフトの回転速度も演算することができる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記出力シャフトの回転を検出するセンサをさらに含むことが好ましい。これにより、制御装置は、出力シャフトの回転の情報から回転速度を演算することができる。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記モータは、アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアと相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、前記電磁ブレーキ機構は、前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記アーマチュアコアの回転方向と逆回転方向の力を、前記アーマチュアコアに与えることが好ましい。この構造により、慣性による出力シャフトの回転は、早期に抑制される。また、ロータの回転による被駆動機構の慣性荷重増加を抑制することができる。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記モータは、アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアに対して相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、前記電磁ブレーキ機構は、前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記永久磁石部材の回転方向と逆回転方向の力を、前記永久磁石部材に与えることが好ましい。この構造により、慣性による出力シャフトの回転は、早期に抑制される。また、ロータの回転による被駆動機構の慣性荷重増加を抑制することができる。
【００１６】
上述した課題を解決し目的を達成するために、バンドブレーキ装置は、出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えたモータと、前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換する直線運動機構と、弾性変形可能なブレーキバンドに対して荷重を加え、前記ブレーキバンドの弾性変形に応じてブレーキドラムを制動するために、前記直線運動によって変位する作動ロッドと、前記ブレーキバンドが前記ブレーキドラムへの制動力を発生してから、前記ブレーキドラムの回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、を含むことを特徴とする。この構造により、ブレーキバンドがブレーキドラムへの制動力を発生した場合、制動力によるショックを低減するようにモータの制御をすることができる。このため、バンドブレーキ装置は、運転者に与える変速ショック又は違和感を低減することができる。
【００１７】
本発明の望ましい態様として、前記直線運動機構は、ボールねじ機構であり、前記出力シャフトと前記ボールねじ機構のねじ軸との間に設けられ、かつ前記出力シャフトから前記ねじ軸へ伝達される回転速度を減速する減速ギヤ機構をさらに含むことが好ましい。
【００１８】
この構造により、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりモータの無通電時のフリクションを、ブレーキバンドがブレーキドラムの回転を停止する状態を維持する制動力よりも大きくすることができる。このため、ブレーキバンドから作動ロッドに加わる反力によりモータが逆回転しない。そして、アクチュエータは、モータを通電し続けることなく、ブレーキバンドがブレーキドラムを停止する状態を維持することができる。その結果、制動力を保持するモータの電力を低減することができる。また、ボールねじ機構は伝達効率が高く、効率よく回転を直線運動として変換できる。ボールねじ機構を使用しても、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりブレーキバンドがブレーキドラムの回転を停止する状態を維持することができる。
【００１９】
上述した課題を解決し目的を達成するために、本発明のモータ制御方法は、回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構を変位させるモータを制御する方法であって、出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えた前記モータを駆動するステップと、前記回転速度を取得するステップと、前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで前記被駆動機構が変位するたわみ区間を検出するステップと、前記たわみ区間において、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に記回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
この方法により、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制することができる。また、弾性変形部材が回転体への制動力を発生してから回転体の回転を止めるまで、電磁ブレーキ機構の影響により被駆動機構の変位の挙動が不安定になることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制するアクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１−１】図１−１は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。
【図１−２】図１−２は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。
【図１−３】図１−３は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。
【図２】図２は、バンドブレーキ装置の負荷特性を説明する説明図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るアクチュエータの構成図である。
【図４】図４は、図３に示すアクチュエータの動作を説明するための説明図である。
【図５】図５は、図３に示すアクチュエータの動作を説明するための説明図である。
【図６】図６は、センサを説明するための説明図である。
【図７】図７は、図６に示すセンサの側面図である。
【図８】図８は、図３に示すアクチュエータの減速ギヤ機構を説明するための説明図である。
【図９】図９は、図８に示す減速ギヤ機構の側面図である。
【図１０】図１０は、モータのロータを説明する説明図である。
【図１１】図１１は、モータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係るモータの整流子とブラシとの関係を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係るモータの動作を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係るモータの動作を説明する説明図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの巻線を説明する説明図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係るモータのブレーキコイルの巻線を説明する説明図である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係るモータ制御装置を説明するブロック図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係るアクチュエータの動作をモータ電流と時間との関係で説明する説明図である。
【図１９】図１９は、アクチュエータの動作を推力と時間との関係で説明する説明図である。
【図２０】図２０は、アクチュエータの制御ブロックを説明するブロック図である。
【図２１】図２１は、アクチュエータの制御手順を説明するフローチャートである。
【図２２】図２２は、アクチュエータの速度成分補正を説明する説明図である。
【図２３】図２３は、補正後のモータ電流を説明する説明図である。
【図２４】図２４は、本実施形態に係るモータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。
【図２５】図２５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの通電状態を説明する説明図である。
【図２６】図２６は、本実施形態に係るモータの制御のブロック図である。
【図２７】図２７は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの励磁状態を説明する説明図である。
【図２８】図２８は、評価例のアクチュエータの動作を作動ロッドの速度と時間との関係で説明する説明図である。
【図２９】図２９は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を電流補正値と時間との関係で説明する説明図である。
【図３０】図３０は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のモータの電流と時間との関係で説明する説明図である。
【図３１】図３１は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のストロークと時間との関係で説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２４】
（実施形態１）
一般に、自動変速機は、流体継手としてのトルクコンバータと、プラネタリギヤユニットを含む補助変速機とを備えている。補助変速機では、プラネタリギヤユニットの中で回転しているギヤの組み合わせを選択し変速比を変えるために、クラッチとブレーキが使用される。このブレーキとして、バンドブレーキ装置が用いられる。
【００２５】
＜バンドブレーキ装置＞
図１−１、図１−２及び図１−３は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。バンドブレーキ装置１１０は、ブレーキドラム１２０を囲むストラップ１３１と、ストラップ１３１のブレーキドラム１２０側に位置するライニング１３２と、ストラップ１３１の一端に取り付けられたアンカー用ブラケット１３７と、ストラップ１３１の他端に取り付けられたアプライ用ブラケット１３６と、を含むブレーキバンド１３０と、アプライ用ブラケット１３６と接触し締め付け荷重を加えるアプライ手段１１１と、アンカー用ブラケット１３７にかかる反力を受けて支持するアンカー手段１１２と、を含む。
【００２６】
ブレーキドラム１２０は、ブレーキ非作動時に、例えば回転方向Ｒへ回転する回転体である。ブレーキバンド１３０は、略Ｃ字形状となっている。ストラップ１３１は、例えば鋼製であり弾性変形できる帯状板部材である。ライニング１３２は、摩擦材であり、ストラップ１３１の内側、すなわちブレーキトラム１２０側に接着等により固定されている。アプライ用ブラケット１３６と、アンカー用ブラケット１３７とは、ストラップ１３１の両端に、かしめ加工、溶接、リベット等によりそれぞれ固定されている。
【００２７】
アプライ手段１１１は、例えば作動ロッド１１５と呼ばれるピン又は棒状部材と、作動ロッド１１５が連結するアクチュエータ１００とを含んでいる。アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５を矢印Ｘ方向、または矢印Ｘ方向と逆方向に前後に移動させることができる。
【００２８】
アクチュエータ１００は、例えば図１−１に示す作動ロッドを、図１−２に示す作動ロッドの位置へ移動させることができる。また、アクチュエータ１００は、例えば図１−２に示す作動ロッドを、図１−３に示す作動ロッドの位置へ移動させることができる。このように、ストローク（変位量）の変化した作動ロッド１１５はアプライ用ブラケット１３６に荷重を加え、作動ロッド１１５とアプライ用ブラケット１３６とが一体として移動する。そして、移動するアプライ用ブラケット１３６と連動してストラップ１３１がたわむ。弾性変形できるストラップ１３１を含むブレーキバンド１３０は、弾性変形部材である。作動ロッド１１５は、ストラップ１３１をたわませることで、ブレーキバンド１３０を弾性変形させることができる。
【００２９】
アンカー手段１１２は、ケース等の基準面に固定されたアンカーピン１１６を含む。そして、アンカー用ブラケット１３７は、アンカーピン１１６により位置決めされている。次に、バンドブレーキ装置１１０の動作について図１−１、図１−２、図１−３及び図２を用いて説明する。
【００３０】
図２は、バンドブレーキ装置の負荷特性を説明する説明図である。図２には、アプライ手段１１１からブレーキバンド１３０に押圧される荷重が縦軸に示されており、作動ロッド１１５のストロークが横軸に示されている。
【００３１】
図２に示すように、作動ロッド１１５のストロークは、空走区間Ｓと、たわみ区間Ｔｂと、保持区間Ｕとを含んでいる。空走区間Ｓでは、図１−１に示すように、アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５をアクチュエータ１００側に寄せて、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の外周よりも大きな弧を描くように広がる位置とする。このため、ブレーキドラム１２０とライニング１３２との間にクリアランスが保たれた（非締結）状態となる。その結果、ブレーキドラム１２０は空転した状態で回転し、補助変速機におけるブレーキが非作動状態となる。なお、アクチュエータ１００は、図２に示す空走区間Ｓの開始位置Ｊを、後述する記憶手段に作動ロッド１１５のストロークの基準値（例えば、０）として記憶している。アクチュエータ１００は、図２に示す空走区間Ｓの開始位置Ｊから、図１−１に示すように作動ロッド１１５をＸ方向へ移動させることで、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の制動を開始することになる。
【００３２】
たわみ区間Ｔｂでは、アクチュエータ１００は、図１−２に示すように作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６をＸ方向へ移動させ、ブレーキバンド１３０のストラップ１３１がブレーキドラム１２０を囲むようにする。作動ロッド１１５と一体でアプライ用ブラケット１３６がＸ方向へ移動すると、アプライ用ブラケット１３６とアンカー用ブラケット１３７との距離が短くなり、ストラップ１３１がたわむ。例えば、ブレーキバンド１３０の一端と他端との距離は、Ｂｘｔである。そして、アクチュエータ１００は、ブレーキドラム１２０をブレーキバンド１３０の弾性変形で締め付けていくと、ブレーキドラム１２０とライニング１３２との間にあるクリアランスが小さくなる。そして、ブレーキバンド１３０は、ブレーキドラム１２０に沿った形状に変形する。このため、ライニング１３２がブレーキドラム１２０を囲むように摺接する。その結果、ブレーキバンド１３０のライニング１３２がブレーキドラム１２０に回転方向Ｒと逆向きに摩擦力を与える。
【００３３】
ブレーキバンド１３０が摩擦力により、ブレーキドラム１２０を締め付ける締め付け力が発生する状態を係合という。たわみ区間Ｔｂは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を制動する摩擦力を生じさせてからブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付けることでブレーキドラム１２０の回転を止めるまで、作動ロッド１１５が変位する区間である。つまり、たわみ区間Ｔｂは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生してからブレーキドラム１２０の回転を止めるまでの区間である。空走区間Ｓとたわみ区間Ｔｂとの境界である初動制動領域Ｐは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を囲むように、例えば真円に近い形に変形し、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付ける制動力が発生し始める接触開始領域である。バンドブレーキ装置１１０では、初動制動領域Ｐにおいて発生する制動力の反動を運転者がショックとして感じやすい。このため、初動制動領域Ｐにおける作動ロッド１１５のストロークの速度を減速することが好ましい。
【００３４】
また、保持区間Ｕでは、図１−３に示すようにアクチュエータ１００は、作動ロッド１１５をさらにＸ方向へ移動させる。例えば、ブレーキバンド１３０の一端と他端との距離は、図１−２に示すＢｘｔからより短くなったＢｘｕとなる。図２に示すように、アクチュエータ１００が作動ロッド１１５に荷重を加えてもストラップ１３１のたわむ余地が小さいので、作動ロッド１１５のストロークの増加は小さくなる。アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５に荷重を加えることで、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付け、ブレーキドラム１２０の回転が止まる。つまり、ブレーキバンド１３０の制動によって、ブレーキドラム１２０の回転が停止する状態（回転体の締結）となる。そして、アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６を押圧し続け、ブレーキドラム１２０の締結状態を維持する。
【００３５】
たわみ区間Ｔと保持区間Ｕとの境界である締結境界Ｑでは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付け、ライニング１３２が与える摩擦力がブレーキバンド１３０とブレークドラム１２０との接触面における駆動力を上回ると、ブレーキドラム１２０が回転を止める。つまり、締結境界Ｇでは、ブレーキドラム１２０の回転が停止する。この場合、補助変速機におけるブレーキが作動状態となる。以上説明したように、アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５を変位させることで、ブレーキドラム１２０の回転を制動することができる。次に、アクチュエータについて説明する。
【００３６】
＜アクチュエータ＞
図３は、本実施形態に係るアクチュエータの構成図である。アクチュエータ１００は、モータ１と、ねじ軸７２と、ねじ軸７２を駆動する駆動機構であるボールねじ機構７と含んでいる。アクチュエータ１００は、モータ１とボールねじ機構７とをハウジング３内に配置している。ボールねじ機構７は、モータ１の出力シャフトからの回転を直線運動に変換する直線運動機構である。ハウジング３は、例えばアルミニウム製のハウジング本体５と、その端面に対してボルト５ａ等により組み付けられた樹脂製のカバー部材４とを含んでいる。
【００３７】
また、上述したアプライ手段１１１は、上述した作動ロッド１１５とアクチュエータ１００とを含む。また、ねじ軸７２と作動ロッド１１５とは連結されて作動ロッド１１５が被駆動機構となっている。このため、ねじ軸７２の変位と作動ロッド１１５の変位とは同期する。
【００３８】
図４及び図５は、図３に示すアクチュエータの動作を説明するための説明図である。図４及び図５は、図３のＡ−Ａ断面を示している。ハウジング３は、ハウジング本体５と、樹脂製のカバー部材４とをＯリング５ｂを介して固定することが好ましい。その結果、ハウジング３の防水性が高まる。また、ハウジング本体５の内部には、貫通穴状の軸室３ａが形成されている。
【００３９】
軸室３ａ内には、ボールねじ機構７が配置されている。ボールねじ機構７は、円筒状のナット７１と、ねじ軸７２と、転動体であるボール７３とを含む。ナット７１は、ハウジング本体５に取り付けた軸受７６により回転自在に支持されている。ねじ軸７２は、外周面に雄ねじ溝７２ａを形成している。
【００４０】
また、ねじ軸７２は、ナット７１を貫通している。ナット７１の内周面には、雄ねじ溝７２ａに対向して、雌ねじ溝７１ａと、連結溝７１ｂとが形成されている。雄ねじ溝７２ａ及び雌ねじ溝７１ａによって形成される螺旋状の空間（転走路）には、複数のボール７３が配置されている。そして、ボール７３は連結溝７１ｂに案内され、ねじ軸７２のねじ山を乗り越えて隣接する雌ねじ溝７１ａに戻り転走路を循環することができる。
【００４１】
後述する減速ギヤ機構の一部である第３ギヤ８３は、ナット７１の外周に取り付けられている。第３ギヤ８３の回転に伴いナット７１は回転する。ナット７１の回転と同期して、ねじ軸７２は、ナット７１に対し、ねじ軸７２の延長方向である平行な軸線方向（矢印Ｘ方向）に相対移動できる。
【００４２】
例えば、図４に示すアクチュエータ１００のねじ軸７２のストロークは、Ｘ１である。図５に示すように、ナット７１の回転と同期して、ねじ軸７２は、ナット７１に対し、軸線方向（矢印Ｘ方向）に相対移動する。このため、ねじ軸７２のストロークはＸ２となる。ナット７１が逆回転する場合、ねじ軸７２のストロークをＸ２からＸ１にすることもできる。
【００４３】
シール５ｃは、ハウジング本体５とねじ軸７２との間から水分や塵埃等の異物が侵入することを防止している。なお、ハウジング本体５から突出したねじ軸７２の端部には、作動ロッド１１５に連結するための孔が形成されている。
【００４４】
カバー部材４の内部には、袋穴状のセンサ室４ａが形成されている。センサ室４ａ内には、センサ６が配置されている。センサ６は、ねじ軸７２のストロークの変位を検出する変位センサである。図６は、センサを説明するための説明図である。図７は、図６に示すセンサの側面図である。図６及び図７に示すセンサ６は、アーム部６０と、電源端子６０２と、ＧＮＤ端子６０４と、出力端子６０３とを含む。
【００４５】
図４に示すアクチュエータ１００は、センサ６のアーム部６０がねじ軸７２の端部に当接している。図５に示すように、ねじ軸７２のストロークがＸ１からＸ２へ変位すると、ねじ軸７２の変位に伴いアーム部６０がねじ軸７２の端部に当接したまま回転運動する。センサ６は、ポテンショメータであり、アーム部６０の回転に応じて、出力端子６０３からの出力信号が変化する。出力端子６０３は後述する制御装置に接続されている。次に減速ギヤ機構について説明する。
【００４６】
図８は、図３に示すアクチュエータの減速ギヤ機構を説明するための説明図である。図８は、図３のＢ−Ｂ断面を示している。図９は、図８に示す減速ギヤ機構の側面図である。ハウジング本体５の内部には、袋穴状のモータ室３ｃが形成されている。モータ室３ｃ内には、モータ１が配置されている。モータ１の出力シャフト１０２は、モータ１よりもカバー部材４寄りに配置される。モータ１の出力シャフト１０２は、周囲に凹凸を形成した樹脂製の第１ギヤ８１に挿入され固定されており、出力シャフト１０２が回転すると第１ギヤ８１も回転する。
【００４７】
伝達軸８２ａは、モータ１の出力シャフト１０２と平行な方向に延出し回転可能なように位置決めされている。伝達軸８２ａは、ブッシュ等を介して樹脂製の第２ギヤ８２を周囲に固定している。周囲に凹凸を形成した第２ギヤ８２は、カバー部材４内に回転自在に配置される。
【００４８】
第１ギヤ８１と第２ギヤ８２とは、互いに噛み合うように配置される。第２ギヤ８２と第３ギヤ８３とは、互いに噛み合うように配置される。また、第１ギヤ８１と第３ギヤ８３とは、第２ギヤ８２を介してモータ１の出力シャフト１０２の回転が伝達されるように配置される。このため、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３が動力伝達機構を構成する。この動力伝達機構は、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３の噛み合いにより、モータ１の回転が減速して、ナット７１の回転となる減速ギヤ機構８となっている。
【００４９】
上述したカバー部材４は、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３に異物が侵入しないように密閉するギヤカバーとして作用する。なお、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、及び第３ギヤ８３は、噛合するギヤの樹脂素材を互いに異なるものにすると、摩滅を抑制できる。
【００５０】
＜モータ＞
モータ１は、出力シャフト１０２を回転させる電動機である。上述した減速ギヤ機構８は、モータ１の出力シャフト１０２の回転速度を減速させてボールねじ機構７へ伝達する。ボールねじ機構７は、出力シャフト１０２の回転を直線運動に変換し、ねじ軸７２を移動させる。減速ギヤ機構８及びボールねじ機構７は、ねじ軸７２の駆動機構となる。次に、図１０及び図１１を用いてモータ１の内部構造について説明する。
【００５１】
図１０は、モータのロータを説明する説明図である。図１１は、本実施形態に係るモータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。本実施形態に係るモータ１は、いわゆるブラシ付きモータであり、アーマチュア（電機子）コア２１が回転するロータ２０となり、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓがステータ１０となる。
【００５２】
図１０に示すロータ２０は、アーマチュアコア２１と、整流子２２と、出力シャフト１０２と、後述する励磁コイル及びブレーキコイルとを含んでいる。アーマチュアコア２１は、図１１に示すように、ステータ１０の永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓ間に、出力シャフト１０２を中心に回転自在に配置されている。
【００５３】
アーマチュアコア２１には、外周に突出するコアスロット（磁極）Ａ１〜Ａ１０が形成されている。アーマチュアコア２１は、軟磁性材料で形成され、例えば純鉄、ケイ素鋼鈑等で形成されている。整流子２２には、コアスロット（磁極）Ａ１〜Ａ１０と同数の整流子セグメントＣ１〜Ｃ１０が形成されている。整流子２２は、ブラシ２５Ａ、２５Ｂと接触し、モータ１外の直流電源より給電を受け、定期的に電流方向を変化させる導電部材である。
【００５４】
ステータ１０は、モータケース１２の内壁に、ロータ２０を介して対向するように配置した永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓを含んでいる。永久磁石部材１１Ｎは、ロータ２０側がＮ極に着磁されており、永久磁石部材１１Ｓは、ロータ２０側がＳ極に着磁されている。モータケース１２は軟磁性材料であることが好ましく、例えば純鉄で形成されている。これにより、モータ１は、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓの漏洩磁界を低減できる。
【００５５】
＜電磁ブレーキ機構＞
図１２は、本実施形態に係るモータの整流子とブラシとの関係を説明する説明図である。図１３及び図１４は、本実施形態に係るモータの動作を説明する説明図である。ここで、図１１に示すアーマチュアコア２１は、コアスロット（磁極）Ａ１〜Ａ１０が形成されているが、動作原理を説明するためコアスロットが３つの場合について、図１２から図１４を用いて模式的に説明する。
【００５６】
ロータ２０に相当するロータ２０Ａは、コアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３と、整流子２２ａと、励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３と、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３とを含んでいる。永久磁石部材１１ｎ、１１ｓは、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓに相当する。ブラシ２５ａ、２５ｂは、ブラシ２５Ａ、２５Ｂに相当する。
【００５７】
図１２に示すように、整流子２２ａは、電源Ｖにより給電されたブラシ２５ａ、２５ｂに接触する。図１３に示す励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３は、銅等の導電体で形成され、コアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３のそれぞれを巻回する。励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３は、整流子２２ａに電気的に接続されている。また、コアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３のそれぞれには、銅等の導電体で形成され、閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３が巻回されている。
【００５８】
図１３に示すように、電源Ｖの通電を開閉するスイッチＳｗを具備する外部回路に上述したブラシ２５ａ、２５ｂを接続する。スイッチＳｗにより、電源Ｖからの電流ｉがブラシ２５ａ、２５ｂから通電される。ブラシ２５ａ、２５ｂから整流子２２ａを介して通電された励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２は、コアスロット２２ａ１、２２ａ２を磁化する。磁化されたコアスロット２２ａ１、２２ａ２は、永久磁石部材１１ｎ、１１ｓのそれぞれと反発、又は吸引し、回転力Ｆｒを生じさせる。
【００５９】
図１４に示すように、スイッチＳｗにより、電源Ｖからの電流ｉを遮断する。励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２は、コアスロット２２ａ１、２２ａ２を磁化しなくなり、回転力Ｆｒは消滅するが、慣性力によりロータ２０Ａが回転し続ける。ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３は、永久磁石部材１１ｎ、１１ｓ間の磁界を順次通過する。永久磁石部材１１ｎ、１１ｓの磁界は、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３に電圧Ｅを生じさせる。ここで電圧Ｅは下記式（１）で示される誘起電圧の式で求めることができる。
【００６０】
【数１】
【００６１】
ここで、ｐは磁極数、ａは並列導体数、Ｚはブレーキコイルの巻数、Ｎはモータの回転数、φは永久磁石部材１１ｎ、１１ｓの磁束である。これにより、慣性力によってロータ２０Ａが速く回転しているほど、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３に電圧Ｅが生じる。その結果、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３によって磁化されたコアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３のそれぞれには、慣性で回転している方向と逆回転方向の力Ｆｂが生じる。つまり、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３は、電磁ブレーキ機構となり、ロータ２０Ａの回転を抑制する。
【００６２】
なお、モータ１の特性カーブはブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３が無い場合のモータの特性に対して、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３の電圧Ｅを電源電圧より差し引いた電圧が無負荷時の電圧になる。モータ拘束時は回転が無いのでブレーキコイル電圧はＥ＝０で電源電圧時の拘束トルクとなる。なお、無負荷電流も同様にトルクが発生するので上昇する。ここで、モータ１のトルクＴは、下記の式（２）で求めることができる。なお、Ｉａは、励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３に流れる電流である。
【００６３】
【数２】
【００６４】
モータ１のトルクＴは、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３があることで、回転数Ｎとの比は低減するが、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３の巻数が励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３の巻数よりも小さければ、ロータ２０Ａは回転できる。
【００６５】
コアスロットが３つの場合について、図１２から図１４を用いて模式的に説明してきた。次に、上述した励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３に相当する励磁コイルＢ１〜Ｂ１０について図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの巻線を説明する説明図である。
【００６６】
図１５に示すコアスロットＡ１〜Ａ１０には、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０が巻回されている。励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の巻線は、励磁コイルＢ１、Ｂ２を代表して説明する。励磁コイルＢ１は、励磁コイルＢ１の端部が整流子セグメントＣ１に電気的に接続されている。励磁コイルＢ１は、整流子セグメントＣ１からコアスロットＡ１０、Ａ１の間を通過し、また、コアスロットＡ４、Ａ５の間へ延びている。励磁コイルＢ１は、コアスロットＡ４、Ａ５の間から整流子セグメントＣ２へ電気的に接続する。
【００６７】
次に、励磁コイルＢ２は、励磁コイルＢ２の端部が整流子セグメントＣ２に電気的に接続されている。その結果、励磁コイルＢ２は、励磁コイルＢ１と接続する。励磁コイルＢ２は、整流子セグメントＣ２からコアスロットＡ１、Ａ２の間を通過し、また、コアスロットＡ５、Ａ６の間へ延びている。励磁コイルＢ２は、コアスロットＡ５、Ａ６の間から整流子セグメントＣ３へ電気的に接続する。
【００６８】
励磁コイルＢ１、Ｂ２と同様に、励磁コイルＢ３〜Ｂ１０が隣り合うコアスロットＡ１〜Ａ１０のいずれかの間を巻回し、整流子セグメントＣ１〜Ｃ１０のいずれかと接続する。また、コアスロットＡ１〜Ａ１０には、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０のそれぞれが複数巻回されている。
【００６９】
本実施形態の励磁コイルＢ１〜Ｂ１０は、いわゆる重ね巻と呼ばれる鼓状巻のコイル巻線である。本実施形態の励磁コイルＢ１〜Ｂ１０は、いわゆる波巻と呼ばれる鼓状巻のコイル巻線であってもよい。
【００７０】
また、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３に相当するブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０について図１６を用いて説明する。図１６は、本実施形態に係るモータのブレーキコイルの巻線を説明する説明図である。
【００７１】
図１６に示すコアスロットＡ１〜Ａ１０には、ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０が巻回されている。ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０の巻線は、ブレーキコイルＬ１、Ｌ２を代表して説明する。ブレーキコイルＬ１は、ブレーキコイルＬ１の端部が整流子セグメントＣ１に電気的に接続されている。ブレーキコイルＬ１は、整流子セグメントＣ１からコアスロットＡ１０、Ａ１の間を通過し、また、コアスロットＡ４、Ａ５の間へ延びている。ブレーキコイルＬ１は、コアスロットＡ４、Ａ５の間から整流子セグメントＣ１へ電気的に接続する。その結果、ブレーキコイルＬ１はアーマチュアコア２１に巻回され閉回路となるように環状に接続される。
【００７２】
次に、ブレーキコイルＬ２は、ブレーキコイルＬ２の端部が整流子セグメントＣ２に電気的に接続されている。ブレーキコイルＬ２は、整流子セグメントＣ２からコアスロットＡ１、Ａ２の間を通過し、また、コアスロットＡ５、Ａ６の間へ延びている。ブレーキコイルＬ２は、コアスロットＡ５、Ａ６の間から整流子セグメントＣ２へ電気的に接続する。その結果、ブレーキコイルＬ２はアーマチュアコア２１に巻回され閉回路となるように環状に接続される。
【００７３】
ブレーキコイルＬ１、Ｌ２と同様に、ブレーキコイルＬ３〜Ｌ１０が隣り合うコアスロットＡ１〜Ａ１０のいずれかの間を巻回し、整流子セグメントＣ３〜Ｃ１０のいずれかとそれぞれ接続する。上述したように、コアスロットＡ１〜Ａ１０には、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０のそれぞれが複数巻回されているので、ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０は、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０と重なり合いアーマチュアコア２１に巻き付けられる。ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０のそれぞれの巻数は、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０のそれぞれの巻数よりも少なくなっている。
【００７４】
＜モータ制御装置＞
図１７は、本実施形態に係るモータ制御装置を説明するブロック図である。図１７に示すように、モータ制御装置９では、モータ１と制御装置４０とが接続されている。また、モータ制御装置９では、制御装置４０と上述したセンサ６とが接続されている。
【００７５】
制御装置４０は、マイコン等のコンピュータシステムである。例えば、図１７に示すように、入力インターフェース４０ａと、出力インターフェース４０ｂと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０ｃと、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０ｄと、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０ｅと、内部記憶装置４０ｆと、を含んでいる。入力インターフェース４０ａ、出力インターフェース４０ｂ、ＣＰＵ４０ｃ、ＲＯＭ４０ｄ、ＲＡＭ４０ｅ及び内部記憶装置４０ｆは、内部バスで接続されている。
【００７６】
入力インターフェース４０ａは、センサ６からの出力信号ＳＡを受け取り、ＣＰＵ４０ｃに出力することができる。出力インターフェース４０ｂは、ＣＰＵ４０ｃから指示信号を受け取り、モータ１にモータ制御信号ＳＭを出力する。モータ制御信号ＳＭは、例えばＰＷＭ（パルス幅変調：Pulse Width Modulation）出力である。または、モータ制御信号ＳＭは、例えば直流電源の出力としてもよい。
【００７７】
ＲＯＭ４０ｄには、ＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。内部記憶装置４０ｆは、例えばＨＤＤ（Hard disk drive）やフラッシュメモリ等であり、内部記憶装置４０ｆはオペレーティングシステムプログラムやアプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ４０ｃは、ＲＡＭ４０ｅをワークエリアとして使用しながらＲＯＭ４０ｄや内部記憶装置４０ｆに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。なお、内部記憶装置４０ｆ又はＲＡＭ４０ｅは、記憶手段４０Ｅとなる。
【００７８】
以上説明したように、モータ制御装置９では、制御装置４０が出力信号ＳＡに基づきモータ１のモータ制御信号ＳＭを演算する。センサ６は、変位センサに限られない。例えば、センサ６は、モータ１の回転角を検知するレゾルバ等の回転角センサ又は、ねじ軸７２が与える荷重を検出する荷重センサ等のセンサとしてもよい。
【００７９】
センサ６が回転角センサである場合、制御装置４０は、センサ６の回転角の信号ＳＡを取得する。また、センサ６が荷重センサである場合、制御装置４０は、センサ６の荷重の信号ＳＡを取得する。制御装置４０は、信号ＳＡに基づきモータ１のモータ制御信号ＳＭを演算する。そして、制御装置４０は、演算したモータ制御信号ＳＭに基づいて、モータ１を制御することができる。次に、本実施形態に係るアクチュエータの動作について説明する。
【００８０】
＜アクチュエータの動作＞
図１８は、本実施形態に係るアクチュエータの動作をモータ電流と時間との関係で説明する説明図である。上述したモータ制御装置９は、図１８に示す空走区間Ｓにおいてモータ１への電流供給を増やし、変速時間を短縮することが好ましい。
【００８１】
次に、初動制動領域Ｐでは、作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６と共に変位し、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生する。この制動力によるショックを低減するために、初動制動領域Ｐの直前にモータ制御装置９はモータ１への電流供給を減らし、モータ１の回転速度を減速することが好ましい。従来の油圧制御アクチュエータでは、作動油がダンパーとなる。これに対して、モータ制御によるアクチュエータ１００は、モータ１の回転による押圧が直接作動ロッド１１５を介して、ブレーキバンド１３０に伝達されやすい。
【００８２】
例えば、電磁ブレーキ機構であるブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０を含まないモータ１の場合、初動制動領域Ｐで減速しようとすると、モータ１への電力供給を減らしても慣性力の作用でアーマチュアコア２１が回転し、図１に示す矢印Ｘの方向に実荷重が増加するおそれがある。つまり、慣性によるロータ２０の回転による慣性荷重増加が生じるおそれがある。
【００８３】
電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）を含む本実施形態のモータ１は、初動制動領域Ｐでモータ１を減速しようとする。この場合、慣性力の作用でアーマチュアコア２１が回転するが、この回転によりブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０がアーマチュアコア２１に回転方向と逆回転方向の力を与える。このため、図１に示す矢印Ｘの方向に実荷重が増加することが抑制される。その結果、指令荷重と実荷重との乖離が抑制され、指令荷重と実荷重との関係は理想的な荷重曲線に沿う傾向となる。
【００８４】
空走区間Ｓにおいて、モータ１は、作動ロッド１１５を介してブレーキバンド１３０から加わる反力の変動が少ない状態で回転している。次に、たわみ区間Ｔｂにおいて、作動ロッド１１５のストロークが大きくなるにつれて、作動ロッド１１５に加わるブレーキバンド１３０からの反力は大きくなる。
【００８５】
例えば、バンドブレーキ装置１１０は、作動ロッド１１５に加わるブレーキバンド１３０からの反力の上昇率が大きくなると運転者に違和感を与えるおそれがある。このため、モータ制御装置９は、モータ１への電流を緩やかに増加させながら供給し、作動ロッド１１５が徐々に、ブレーキバンド１３０を押す荷重（推力）を高めていくことが好ましい。例えば、モータ制御装置９は、図１８に示すたわみ区間Ｔｂにおいて、モータ１への電流を一定の電流増加率となるように制御している。
【００８６】
また、図１８に示す保持区間Ｕにおいて、モータ制御装置９は、作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６を押圧し続けて保持するための電流をモータ１へ供給する。これにより、アクチュエータ１００は、ブレーキバンド１３０が発生する制動力を維持し、ブレーキドラム１２０の回転の停止を維持することができる。
【００８７】
上述したように、モータ１は、電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）により、初動制動領域Ｐでの慣性力の影響を低減することができる。しかしながら、電磁ブレーキ機構は、ロータ２０の回転速度に比例してブレーキトルクを発生する。このため、初動制動領域Ｐで減速したことによる影響で、たわみ区間Ｔｂの最初における推力（押圧力）立ち上がりに遅れが生じるおそれがある。また、作動ロッド１１５に加わるブレーキバンド１３０からの反力により、出力シャフト１０２の回転速度の変化が生じることもある。この回転速度の変化に応じて電磁ブレーキ機構が出力シャフト１０２の回転を抑制し、たわみ区間Ｔｂでの作動ロッド１１５の変位の意図しない挙動を生じさせるおそれがある。
【００８８】
図１９は、アクチュエータの動作を推力と時間との関係で説明する説明図である。図１９は、バンドブレーキ装置１１０の作動ロッド１１５の推力を縦軸とし、横軸に時間（秒）をとった場合を示している。図１９に示すように、理想的な推力の挙動（理想線）に対し、補正なしと表示するアクチュエータ１００の動作は、推力の立ち上がりが遅れている。
【００８９】
推力の立ち上がりの遅れは、例えば、バンドブレーキ装置１１０のブレーキ作動の遅れとなる。このため、自動変速機における変速のギクシャク感を運転者に与えるおそれがある。そこで、推力の立ち上がりの遅れるアクチュエータ１００の動作を補正し、補正ありと表示する推力の立ち上がり曲線に補正することが好ましい。モータ制御装置９がこのような補正を行うための制御ブロックについて、図２０を用いて説明する。
【００９０】
＜アクチュエータの制御ブロック＞
図２０は、アクチュエータの制御ブロックを説明するブロック図である。図２０に示すように、制御ブロックは、アクチュエータ１００への指令を生成する区間指令生成部４１と、生成された区間に切替を行う指令切替部４２と、切り替えられた区間に相当する推力となるようにモータ１への電流を変換する推力−電流変換部４３と、モータ１への電流を制御する電流制御部４４と、アクチュエータ１００の作動ロッド１１５の位置を検出する位置検出部４５と、速度成分補正部４６とを含む。
【００９１】
区間指令生成部４１は、締結非締結指令４１１と、空走区間指令４１２と、たわみ区間指令４１３と、保持区間指令４１４とを含む。締結非締結指令４１１は、自動変速機における変速の指令に基づき、ブレーキバンド１３０とブレーキドラム１２０とを締結（ブレーキドラム１２０の回転が停止する状態）する指令とブレーキバンド１３０とブレーキドラム１２０とを非締結状態（ブレーキドラム１２０が回転する状態）にする指令とを選択して指令する制御指令である。
【００９２】
空走区間指令４１２は、上述した空走区間Ｓのモータ１を制御する指令である。たわみ区間指令４１３は、上述したたわみ区間Ｔｂのモータ１を制御する指令である。保持区間指令４１４は、上述した保持区間Ｕのモータ１を制御する指令である。
【００９３】
区間指令生成部４１は、締結非締結指令４１１による制御指令と、後述する位置検出部４５の現在区間判定４５３が判定し、かつアクチュエータ１００が現在動作している現在区間の情報と、に基づいて、空走区間指令４１２と、たわみ区間指令４１３と、保持区間指令４１４とのいずれかを選択して出力する。指令切替部４２は、区間指令生成部４１で出力された指令を必要に応じて切替えながら推力−電流変換部４３へ指令を伝達する。
【００９４】
指令切替部４２は、区間指令生成部４１から出力された指令を必要に応じて切替えながら推力−電流変換部４３へ指令を伝達する。推力−電流変換部４３は、指令された推力となるモータ電流目標値を電流制御部４４へ出力する。例えば、図１８に示すモータ電流がモータ電流目標値である。推力−電流変換部４３は、指令された推力に応じて、例えば推力に比例するように、モータ電流目標値を電流制御部４４へ出力する。推力−電流変換部４３は、電流制御部４４へ前記モータ電流目標値を伝達する前に、後述する速度成分補正部４６からの速度成分補正値の出力がある場合は、加算点Ｄ１において速度成分補正値とモータ電流目標値とを加算する。
【００９５】
電流制御部４４は、ＰＩ制御器４４１と、ＰＷＭ出力４４２と、電流検出器４４３と、フィードバック加算点Ｄ２とを含む。フィードバック加算点Ｄ２は、推力−電流変換部４３から伝達されたモータ電流目標値と、電流検出器４４３で検出した電流値との偏差をＰＩ制御器４４１へ出力する。ＰＩ制御器４４１は、前記偏差に応じて、比例制御又は積分制御のいずれか１以上を処理する。ＰＩ制御器４４１で応答した制御出力は、ＰＷＭ出力４４２でＰＷＭ出力となり、モータ１へ電流供給（モータ通電）される。電流検出器４４３は、前記ＰＷＭ出力された電流を検出し、上述したフィードバック加算点Ｄ２へフィードバックする。
【００９６】
位置検出部４５は、ストローク位置検出４５１と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass filter）４５２と、現在区間判定４５３とを含む。ストローク位置検出４５１は、上述したセンサ６が検出したねじ軸７２のストロークの変位を作動ロッド１１５の位置情報として検出する。検出したストロークの変位情報は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４５２によりノイズ成分が除去される。ノイズ成分が除去されたストロークの変位情報は、現在区間判定４５３へ伝達される。また、前記ストロークの変位情報は、後述する速度成分補正部４６の微分回路４６１へ伝達される。
【００９７】
速度成分補正部４６は、微分回路４６１と、速度−電流補正変換４６２と、速度成分補正出力部４６３とを含む。微分回路４６１は、上述したローパスフィルタ（ＬＰＦ）４５２からのストロークの変位を微分し、速度を演算する。速度−電流補正変換４６２は、演算した速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。速度−電流補正変換４６２は、この回転速度に応じて電磁ブレーキ機構が出力シャフト１０２の回転を抑制するブレーキトルクを演算する。このブレーキトルクがねじ軸７２の動作遅れとなるおそれがある。ブレーキトルク分を補うため、モータ１の出力トルクを増加するようにモータ１へ電力を供給する。このため、速度−電流補正変換４６２は、出力軸１０２の回転速度に応じた電流の補正値を演算する。
【００９８】
速度−電流補正変換４６２は、例えば、下記に示す式（３）のように、ブレーキトルクを演算することができる。ここで、ブレーキコイル係数は、ブレーキコイルのロータへの巻き方により変化する係数である。
【００９９】
【数３】
【０１００】
次に、速度−電流補正変換４６２は、演算したブレーキトルクのＴＢｒを用いて、下記に示す式（４）のように、電流（速度成分補正値）を演算することができる。
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
次に、速度成分補正出力部４６３は、現在区間判定４５３から伝達された現在区間がたわみ区間Ｔｂである場合、演算した速度成分補正値を上述した加算点Ｄ１へ出力する。このため、加算点Ｄ１では、推力−電流変換部４３において、推力に応じてモータ１に通電するモータ電流目標値に、出力軸１０２の回転速度に応じた電流の補正値、例えば速度成分補正値を加算する演算が行われる。
【０１０３】
次に、アクチュエータ１００の制御手順について説明する。図２１は、アクチュエータの制御手順を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、モータ制御装置９は、記憶手段４０Ｅに記憶する空走区間Ｓの開始位置Ｊの位置情報と、センサ６から取得したねじ軸７２のストロークの変位から作動ロッド１１５の位置を演算し、位置検出する。
【０１０４】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１０２においては、上述した現在区間判定４５３により、位置検出した作動ロッド１１５が属する現在区間が、空走区間Ｓとたわみ区間Ｔｂと保持区間Ｕとのうちいずれの区間であるかが判定される。
【０１０５】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０３へ進める。ステップＳ１０３においては、区間指令生成部４１が、締結非締結指令４１１による制御指令と、判定した現在区間の情報とに基づいて、空走区間指令４１２と、たわみ区間指令４１３と、保持区間指令４１４とのうちいずれかを選択して区間指令を生成する。
【０１０６】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０４へ進める。モータ制御装置９は、ステップＳ１０３による区間指令に基づき、推力−電流変換部４３において、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流であるモータ電流目標値に変換する。
【０１０７】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０５へ進める。ステップＳ１０５において、モータ制御装置９は、たわみ区間Ｔｂであるか否かを検出する。例えば、モータ制御装置９は、たわみ区間Ｔｂでない場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、処理をステップＳ１０７へ進める。これにより、たわみ区間Ｔｂ以外では、モータ制御装置９の演算処理が軽減できる。
【０１０８】
また、モータ制御装置９は、たわみ区間Ｔｂである場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０６へ進める。上述した速度成分補正部４６が作動ロッド１１５のストロークの変位を微分し、速度を演算する。速度成分補正部４６は、この速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。つまり、制御装置４０は、作動ロッド１１５のストロークの速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。制御装置４０は、出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値（速度成分補正値）を演算する。
【０１０９】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０７へ進める。たわみ区間Ｔｂである場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７においてモータ制御装置９は、加算点Ｄ１において、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流（モータ電流目標値）と出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値（速度成分補正値）とを加算する演算を行う。モータ制御装置９は、この加算した電流でモータ１を電流制御する。上述したたわみ区間Ｔｂでない場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、ステップＳ１０７においてモータ制御装置９は、補正値（速度成分補正値）を加えず、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流（モータ電流目標値）で、モータ１を電流制御する。
【０１１０】
図２２は、アクチュエータの速度成分補正を説明する説明図である。図２３は、補正後のモータ電流を説明する説明図である。図２３に示すように、図１８において示した、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流（モータ電流）に加え、図２２に示した、出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値（速度成分補正値の電流）がたわみ区間Ｔｂにおいて増加している。
【０１１１】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０８へ進める。ステップＳ１０８において、モータ１が図２３に示すモータ電流により駆動する。このため、以上説明したモータ制御方法は、図１９に示すように、アクチュエータ１００の動作が補正ありと示されるように、推力の立ち上がりの遅れを低減することができる。このため、モータ制御方法は、自動変速機における変速のギクシャク感を運転者に与えるおそれを低減することができる。
【０１１２】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０９へ進める。締結指令又は非締結指令が完了していない場合（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に処理を戻し、モータ制御装置９は、センサ６により、ねじ軸７２のストロークの変位から作動ロッド１１５の位置を位置検出する。締結指令又は非締結指令が完了している場合（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、モータ制御装置９は、処理を終了する。
【０１１３】
モータ制御装置９は、電磁ブレーキ機構により過度に電磁ブレーキがかかっている分を補正し、アクチュエータ１００の動作が遅れることを抑制することができる。アクチュエータ１００は、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を生じさせてからブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を止めるまで、電磁ブレーキ機構により十分速度を減速しつつ、かつ作動ロッド１１５がブレーキバンド１３０を押す推力の立ち上がりの遅れを生じさせるおそれを低減することができる。
【０１１４】
上述のように、アクチュエータ１００は、回転体であるブレーキドラム１２０を制動するブレーキバンド１３０を弾性変形させるため、ブレーキバンド１３０に荷重を加える作動ロッド１１５の変位を制御するアクチュエータである。アクチュエータ１００は、出力シャフト１０２と、出力シャフト１０２の回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）と、を含むモータ１と、出力シャフト１０２からの回転運動を直線運動に変換し、直線運動によって発生する変位を作動ロッド１１５に与える直線運動機構であるボールねじ機構７と、制御装置４０とを含む。制御装置４０は、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生してからブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じてモータ１に通電する電流に出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値を加算した制御信号ＳＭを演算する。
【０１１５】
また、制御装置４０は、たわみ区間Ｔｂにおいて、作動ロッド１１５のストロークの変位を微分することで速度を演算する。制御装置４０は、この速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。制御装置４０は、出力シャフト１０２の回転速度に応じてモータ１へ付与する制御信号（速度成分補正値）を演算する。そして、制御装置４０は、前記荷重を生じさせる推力に応じてモータ１に通電する電流に出力シャフト１０２の回転速度に応じた速度成分補正値を加える演算することができる。
【０１１６】
これにより、初動制動領域Ｐにおいて、モータ１に印加される速度成分補正値分の電流の増加により、モータ１の出力シャフト１０２の回転速度が増加する。このため、電磁ブレーキ機構を有していても、初動制動領域Ｐにおける作動ロッド１１５の変位の遅れを抑制することができる。また、たわみ区間Ｔｂにおいて、作動ロッド１１５のストロークが不安定となる挙動を抑制することができる。このため、ブレーキバンド装置１１０が運転者に違和感を与えるおそれを低減することができる。
【０１１７】
モータ１は、アーマチュアコア２１に巻回された励磁コイルＢ１〜Ｂ１０及びブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０と、着磁された永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓと、アーマチュアコア２１とともに回転する出力シャフト１０２とを含んでいる。
【０１１８】
励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の通電により回転するアーマチュアコア２１は、ロータ２０となり、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓと相対的に位置が変化する。そして、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓの磁界を通過するブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０は、アーマチュアコア２１に巻回され環状に接続され、回転するアーマチュアコア２１に慣性によりロータ２０（出力シャフト１０２）が回転する回転方向と逆回転方向の力を与えることができる。
【０１１９】
これにより、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の通電をオフにした場合、慣性による出力シャフト１０２の回転が早期に抑制される。つまり、モータ１は、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の通電のオフに追随して、出力シャフト１０２の回転が早期に停止する。また、いわゆるブラシ付きモータの慣性による出力シャフト１０２の回転は、早期に抑制される。また、モータ１が高回転であっても、慣性で出力シャフト１０２が回転し続けることが抑制される。その結果、モータ１が高速回転で駆動されても制御しやすくなる。
【０１２０】
アクチュエータ１００は、ねじ軸７２と、出力シャフト１０２から回転力をねじ軸７２に伝達する駆動機構と、上述したモータ１と、を含む。これにより、ねじ軸７２が所望の指令荷重（推力）で駆動し、又は所望の位置で停止することができる。
【０１２１】
また、駆動機構には、軸線方向の移動要素であるナット７１と、ねじ軸７２と、転動体であるボール７３とを含むボールねじ機構を含むことが好ましい。これにより、出力シャフト１０２の回転運動をねじ軸７２の直線運動に変換することができる。アクチュエータ１００は、ボールねじ機構７を備えているので、モータ１の小さな力（トルク）を大きな力であるねじ軸７２の推力へ変換することができる。アクチュエータ１００は、ボールねじ機構７のボール７３の転がりによって起動トルクが極めて少なくできるので、精密な微動送りにより、所望のねじ軸７２の推力を与えることができる推力発生装置となる。
【０１２２】
また、ボールねじ機構７は、回転運動を直線運動に変換し、直線運動によって発生する変位を作動ロッド１１５に与え、大きな変位（回転）を小さな変位（直線運動）に変換する減速作用を有する。
【０１２３】
アクチュエータ１００は、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３の噛み合いにより、モータ１の回転速度よりも減速させたねじ軸７２の回転とする減速ギヤ機構８を含むことが好ましい。つまり、減速ギヤ機構８は、出力シャフト１０２と前記ボールねじ機構７のねじ軸７２との間に設けられ、かつ出力シャフト１０２からねじ軸７２へ伝達される回転速度を減速する。これにより、モータ１が小型モータであっても小さい電流で高出力を取り出すことができる。また、モータ１とねじ軸７２とが配置されるハウジング３内のレイアウトの自由度を高めることができる。
【０１２４】
なお、アクチュエータ１００は、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりモータ１の無通電時のフリクションを、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を停止する状態を維持する制動力（バンドブレーキ締結保持力）よりも大きくすることが好ましい。
【０１２５】
アクチュエータ１００は、例えば、バンドブレーキ締結保持力に対して下記式（５）を満たすようにすることが好ましい。
【０１２６】
【数５】
【０１２７】
ここで、直動部の摺動静摩擦及び外乱静摩擦の値は、式（５）の左側全体の値に対し小さい。ボールねじリードは、ボールねじ機構のストロークを確保し、効率を担保する必要がある。このため、式（５）を満たすようにするために、無通電時のボールねじ軸の保持トルクを増加することが好ましい。無通電時のボールねじ軸の保持トルクは、下記式（６）で示すことができる。
【０１２８】
【数６】
【０１２９】
式（６）から無通電時のボールねじ軸の保持トルクは、減速ギヤ機構８の減速比を大きくすることで、大きくすることができることが分かる。
【０１３０】
上述のように、式（５）の関係を満たすことにより、ブレーキバンド１３０から作動ロッド１１５に加わる反力によりモータ１が逆回転しない。そして、アクチュエータ１００は、モータ１を通電し続けることなく、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を停止させ、回転の停止状態を保持することができる。また、ボールねじ機構は伝達効率が高く、効率よく回転を直線運動として変換できる。ボールねじ機構を使用しても、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりブレーキバンド１３０がブレーキドラム１６０の回転停止する状態を維持するができる。モータ１が無通電となることから、モータ１の発熱が抑制されると共に、アクチュエータ１００の消費電力を抑制することができる。
【０１３１】
（実施形態２）
図２４は、本実施形態に係るモータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。本実施形態では、上述したアクチュエータ１００のモータ１をいわゆるブラシレスモータとしている。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１３２】
＜ブラシレスモータ＞
本実施形態では、図３に示す本実施形態のモータ１は、図２４に示すロータ２６と、ステータ１５とを含んでいる。ロータ２６は、モータ１の出力シャフト１０２とともに、ステータ１５であるアーマチュアコア１６内で回転自在に支持されている。ロータ２６は、例えば４極に着磁されている永久磁石部材であり、Ｎ極の永久磁石部材２６Ｎと、Ｓ極の永久磁石部材２６Ｓとが隣り合うように交互に配置されている。
【０１３３】
ステータ１５は、アーマチュアコア１６と、励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗと、ブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２とを含んでいる。アーマチュアコア１６は、純鉄、ケイ素鋼鈑等の軟磁性体で形成された円環状のコア部材である。例えば、アーマチュアコア１６は、ロータ２６側へ延びる磁極１６ｕ１、１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２が順に間隔をもってアーマチュアコア１６の環状内側に配置されている。
【０１３４】
励磁コイル１７ｕは、磁極１６ｕ１と、１６ｕ２とに巻回されている。励磁コイル１７ｖは、磁極１６ｖ１と、１６ｖ２とに巻回されている。励磁コイル１７ｗは、磁極１６ｗ１と、１６ｗ２とに巻回されている。図２５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの通電状態を説明する説明図である。図２５に示すように、本実施形態の励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗは、いわゆるＹ結線とされている。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗは、デルタ結線とされてもよい。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗには、図２５に示す６つのステップを順に繰り返すように、電流ｉが流れるように制御されている。
【０１３５】
例えば、第１ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｕから１７ｗへ流れ、励磁コイル１７ｕ、１７ｗを励磁する。次に、第２ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｖから１７ｗへ流れ、励磁コイル１７ｖ、１７ｗを励磁する。次に、第３ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｖから１７ｕへ流れ、励磁コイル１７ｖ、１７ｕを励磁する。次に、第４ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｗから１７ｕへ流れ、励磁コイル１７ｗ、１７ｕを励磁する。次に、第５ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｗから１７ｖへ流れ、励磁コイル１７ｗ、１７ｖを励磁する。次に、第６ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｕから１７ｖへ流れ、励磁コイル１７ｕ、１７ｖを励磁する。
【０１３６】
なお、ロータ２６を逆回転する場合には、第１ステップから第６ステップを逆の順序に通電する。以上説明した励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電は、１つのステップで励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗのうち２つが通電される２コイル通電であるが、１つのステップで励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗのうち３つが通電される３コイル通電としてもよい。
【０１３７】
図２４に示すブレーキコイル１８ｕ１は、磁極１６ｕ１に巻回され、両端が接続され環状に接続されている。同様に、ブレーキコイル１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２は、磁極１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２の各々に巻回され、両端が接続され環状に接続されている。
【０１３８】
次に、本実施形態のモータ１の動作について説明する。図２６は、本実施形態に係るモータの制御のブロック図である。図２７は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの励磁状態を説明する説明図である。本実施形態のモータ１は、磁極１６ｕ１、１６ｖ１間、磁極１６ｗ１、１６ｕ２間、磁極１６ｖ２、１６ｗ２間に、回転角センサ６１、６２、６３を配置する。例えば、回転角センサ６１、６２、６３は、ホールＩＣ等の磁気センサであり、永久磁石部材２６Ｎと永久磁石部材２６Ｓとから受ける磁界の変化を検出する。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗと、回転角センサ６１、６２、６３とは、モータドライブユニット５１に接続されている。
【０１３９】
モータドライブユニット５１は、ゲート信号制御回路５２と、３相インバータ５３とを含んでいる。ゲート信号制御回路５２は、回転角センサ６１、６２、６３と上述した制御装置４０と、に接続されている。図２７に示す回転角センサ６１の信号６１ｓと、回転角センサ６２の信号６２ｓと、回転角センサ６３の信号６３ｓとは、それぞれ位相がずれたパルス波形となっており、ゲート信号制御回路５２は、パルス波形の組み合わせによりロータ２６の回転角の位置を検出できる。ゲート信号制御回路５２は、モータ制御信号ＳＭの指令により、３相インバータ５３へゲート信号を送出する。また、ゲート信号制御回路５２は、回転角センサ６１、６２、６３によりロータ２６の回転角の位置を検出し、電流ｉと誘起電圧とが同位相となるようゲート信号を制御する。
【０１４０】
制御装置４０は、指令荷重をモータ制御信号ＳＭに変換し、モータドライブユニット５１へ送出する。モータドライブユニット５１は、モータ制御信号ＳＭの指令に応じたパルス波形の幅で、ゲート信号制御回路５２がゲート信号を３相インバータ５３へ送出する。３相インバータ５３は、上述した第１ステップから第６ステップに沿った励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの励磁を行う。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの励磁により、ロータ２６が回転し、出力シャフト１０２が回転する。ここで、ゲート信号制御回路５２は、回転角センサ６１、６２、６３によりロータ２６の回転角の位置を検出し、電流ｉと誘起電圧とが同位相となるようゲート信号を制御する。
【０１４１】
ロータ２６は、例えば、図２４に示す回転力Ｆｒ２の矢印方向へ回転している。ここで、制御装置４０は、図１８に示す初動制動領域Ｐで止めようとモータ１を停止しても慣性力の作用でロータ２６が回転する。ロータ２６の回転により、ブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２には、式（１）に示した電圧Ｅが生じる。この電圧Ｅにより、磁極１６ｕ１、１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２が磁化され、ロータ２６が慣性で回転する方向と逆回転方向の力Ｆｂ２を与える。その結果、ロータ２６の回転にブレーキがかかり、早期に停止する。
【０１４２】
以上説明したように本実施形態のモータ１は、アーマチュアコア１６に巻回された励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ及びブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２と、着磁された永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓと、永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓと、ともに回転する出力シャフト１０２とを含んでいる。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電により回転するロータ２６となる永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓは、ロータ２６となり、アーマチュアコア１６と相対的に位置が変化する。回転する永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓの磁界を通過するブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２は、アーマチュアコア１６に巻回され環状に接続され、慣性により回転するロータ２６（出力シャフト１０２）が回転する回転方向と逆回転方向の力Ｆｂ２を与えることができる。
【０１４３】
これにより、励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電をオフにした場合、慣性による出力シャフト１０２の回転が早期に抑制される。つまり、モータ１は、励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電のオフに追随して、出力シャフト１０２の回転が早期に停止する。また、いわゆるブラシレスモータの慣性による出力シャフト１０２の回転は、早期に抑制される。モータ１が高回転であっても、慣性で出力シャフト１０２が回転し続けることが抑制される。その結果、モータ１が高速回転で駆動されても制御しやすくなる。
【０１４４】
また、回転角センサ６１、６２、６３により出力シャフト１０２の回転を検出し、モータ制御装置９は、出力シャフト１０２の回転の情報からモータ１の回転速度（回転数）を演算することができる。このため、実施形態１で説明したセンサ６を使用しなくても、モータ制御装置９はモータ１の回転速度を取得することができる。このため、モータ制御装置９は、作動ロッド１１５のストロークを演算することができる。そして、アクチュエータ１００は、センサ６を省略し小型としてもよい。
【０１４５】
（評価例）
図２８は、評価例のアクチュエータの動作を作動ロッドの速度と時間との関係で説明する説明図である。評価例のアクチュエータ１００は、上述した実施形態１のモータ１を備えている。
【０１４６】
図２９は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を電流補正値と時間との関係で説明する説明図である。図３０は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のモータの電流と時間との関係で説明する説明図である。図３１は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のストロークと時間との関係で説明する説明図である。
【０１４７】
本評価例では、図２８から図３１の時間軸は同じとなっている。評価例のアクチュエータ１００は、図２８から図３１の横軸０．５ｓ付近が図２に示す初動制動領域Ｐとなっている。評価例のアクチュエータ１００は、図２８から図３１の横軸５ｓ付近が図２に示す締結境界Ｑとなっている。評価例のアクチュエータ１００は、図２８から図３１の横軸０ｓ以上０．５ｓ以下の区間が図２に示す空走区間Ｓであり、横軸０．５ｓ以上５ｓ以下の区間が図２に示すたわみ区間Ｔｂであり、横軸５ｓ以上の区間が図２に示す保持区間Ｕとなる。
【０１４８】
評価例のアクチュエータ１００は、センサ６によりねじ軸７２のストロークの変位を位置検出し、図３１に示す初動制動領域Ｐを検出する。アクチュエータ１００は、初動制動領域Ｐを検出するまで、モータ１への電流値を例えば、図３０に示すように６Ａ程度としモータのロータを高速に回転する。
【０１４９】
作動ロッド１１５はアプライ用ブラケット１３６と図３１に示すようにストローク２．２ｍｍ程度変位すると、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生する。モータ制御装置９は、作動ロッド１１５のストロークが２．２ｍｍとなった場合、初動制動領Ｐに作動ロッド１１５が到達したと検出する。モータ制御装置９は、自動変速機を操作する運転者に、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を制動するショックを与えないように、モータ１への電流を図３０に示すように急激に低減する。これにより、電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）を含む本実施形態のモータ１は、ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０がアーマチュアコア２１に回転方向と逆回転方向の力を与え、図１−２に示す矢印Ｘの方向に実荷重が増加することが抑制される。その結果、図３１の初動制動領域Ｐにおいて、ストロークの増加が抑制されていくことになる。
【０１５０】
図２８に示すように、初動制動領域Ｐにおいて作動ロッド１１５の速度が低下すると、アクチュエータ１００の動作は、推力の立ち上がりが遅れるおそれがある。モータ制御装置９は、図２９に示すように、たわみ区間Ｔｂである横軸０．５ｓ以上５ｓ以下の区間において、図２８に示す速度変化分を補うトルクを生じさせるために、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流に出力軸１０２の回転速度に応じた電流の補正値である図２９に示す電流補正値を加える。その結果、モータ１へは図３０に示す補正後の電流が加わることになる。
【０１５１】
その結果、図３１に示すように、作動ロッド１１５のストロークの挙動は、初動制動領Ｐにおいて突出することもなく、また作動ロッド１１５の動作が遅れるようなこともないことが分かる。また、たわみ区間Ｔｂである横軸０．５ｓ以上５ｓ以下の区間で、作動ロッド１１５のストロークの挙動が安定している。
【０１５２】
以上説明した本実施形態のアクチュエータ１００はバンドブレーキ装置１１０に適用した。アクチュエータ１００は、一般産業用電動機、自動車及び船舶等に使用されている電動式のアクチュエータに適している。例えば、アクチュエータ１００は、圧力又は推力を加える油圧制御機構を置き換えることができる。また、アクチュエータ１００は、上述した空走区間のように反力による変動の少ないストローク区間と、たわみ区間のように被駆動機構が弾性変形部材に荷重を加えるストローク区間とを含む、圧力又は推力を加える制御機構に適用することが好ましい。
【符号の説明】
【０１５３】
１ モータ
６ センサ
７ ボールねじ機構
８ 減速ギヤ機構
９ モータ制御装置
１０、１５ ステータ
１１Ｎ、１１Ｓ、１１ｓ、１１ｎ、２６Ｎ、２６Ｓ 永久磁石部材
１６、２１ アーマチュアコア
１６ｕ１、１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２ 磁極
１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ、２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３、Ｂ１〜Ｂ１０ 励磁コイル １８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２、２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３、Ｌ１〜Ｌ１０ ブレーキコイル
２０、２６ ロータ
２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、Ａ１〜Ａ１０ コアスロット
２２、２２ａ 整流子
２５Ａ、２５Ｂ、２５ａ、２５ｂ ブラシ
４０ 制御装置
６１、６２、６３ 回転角センサ
７１ ナット
７２ ねじ軸
７３ ボール
８１ 第１ギヤ
８２ 第２ギヤ
８３ 第３ギヤ
１００ アクチュエータ
１０２ 出力シャフト
１１０ バンドブレーキ装置
１１１ アプライ手段
１１５ 作動ロッド
１１６ アンカーピン
１３０ ブレーキバンド
１３１ ストラップ
１３２ ライニング
１３６ アプライ用ブラケット
１１７ 駆動軸
Ｃ１〜Ｃ１０ 整流子セグメント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、摩擦係合要素の係合油圧を適正化するよう制御し変速ショックの悪化や摩擦係合要素の耐久性能の悪化を防止する技術が記載されている。この技術は、自動変速機の実際の変速時間を変速時間検出手段にて検出し、その検出結果を比較手段で標準設定時間と比較している。
【０００３】
また、特許文献２には、ブレーキ係合圧とブレーキ解放圧（ダイレクトクラッチの作動圧）の立ち上がりを滑らかにする技術が記載されている。この技術は、ソレノイドバルブに代えて、作動ロッドの外周面にその長手方向に沿って溝を設けている。
【０００４】
また、特許文献３には、アキューム弁によってバンドブレーキサーボを駆動する自動変速機の変速制御装置において、信号圧のオーバーシュートによる変速ショックを抑制する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−０６７３５４号公報
【特許文献２】特開平７−３０５７３６号公報
【特許文献３】特開平１０−２８８２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１から３に記載の技術はいずれも油圧制御されたアクチュエータに関する技術である。また特許文献１に開示される技術では、摩擦係合要素の係合初期の圧力を制御することについて考慮されていない。これら特許文献１から３に記載の技術に対して、油圧アキュームレータ等を設ける必要がない電動アクチュエータの技術がある。
【０００７】
例えば、電動アクチュエータは、電動モータのロータの慣性分の回転が被駆動機構を指令荷重以上で駆動し、又は被駆動機構が惰走するおそれがある。電動モータのロータの慣性を低減するために、本出願人はロータにブレーキトルクを作用させる電磁ブレーキ機構を含むようにしている。この電磁ブレーキ機構は、ロータの速度に比例するブレーキトルクを生じさせる。
【０００８】
ところで、ブレーキバンド等の弾性変形部材が摩擦力により回転体であるブレーキドラムを制動する場合、電磁ブレーキ機構の影響により被駆動機構の動作が不安定になる現象が生じることがある。この現象は、モータに電磁ブレーキ機構を含むことによる被駆動機構の変位の遅れに起因する。例えば自動変速機にバンドブレーキ装置を使用した場合、上述した現象に伴う変速ショックが発生し、運転者に違和感を与えるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制するアクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し目的を達成するために、本発明のアクチュエータは、回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位を制御するアクチュエータであって、出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構と、を含むモータと、前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換し、前記直線運動によって発生する変位を前記被駆動機構に与える直線運動機構と、前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
この構造により、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制することができる。また、弾性変形部材が回転体への制動力を発生してから回転体の回転を止めるまで、電磁ブレーキ機構の影響により被駆動機構の変位の挙動が不安定になることを抑制できる。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記被駆動機構の変位を検出するセンサをさらに含み、前記制御装置は、前記センサから前記被駆動機構の変位を取得し、前記変位の微分を演算すると共に前記変位の微分値から前記回転速度を演算することが好ましい。これにより、制御装置は、弾性変形部材が回転体への制動力を発生する初動制動領域の位置を被駆動機構の変位から演算することができる。また制御装置は、被駆動機構の変位からモータの出力シャフトの回転速度も演算することができる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記出力シャフトの回転を検出するセンサをさらに含むことが好ましい。これにより、制御装置は、出力シャフトの回転の情報から回転速度を演算することができる。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記モータは、アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアと相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、前記電磁ブレーキ機構は、前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記アーマチュアコアの回転方向と逆回転方向の力を、前記アーマチュアコアに与えることが好ましい。この構造により、慣性による出力シャフトの回転は、早期に抑制される。また、ロータの回転による被駆動機構の慣性荷重増加を抑制することができる。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記モータは、アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアに対して相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、前記電磁ブレーキ機構は、前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記永久磁石部材の回転方向と逆回転方向の力を、前記永久磁石部材に与えることが好ましい。この構造により、慣性による出力シャフトの回転は、早期に抑制される。また、ロータの回転による被駆動機構の慣性荷重増加を抑制することができる。
【００１６】
上述した課題を解決し目的を達成するために、バンドブレーキ装置は、出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えたモータと、前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換する直線運動機構と、弾性変形可能なブレーキバンドに対して荷重を加え、前記ブレーキバンドの弾性変形に応じてブレーキドラムを制動するために、前記直線運動によって変位する作動ロッドと、前記ブレーキバンドが前記ブレーキドラムへの制動力を発生してから、前記ブレーキドラムの回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、を含むことを特徴とする。この構造により、ブレーキバンドがブレーキドラムへの制動力を発生した場合、制動力によるショックを低減するようにモータの制御をすることができる。このため、バンドブレーキ装置は、運転者に与える変速ショック又は違和感を低減することができる。
【００１７】
本発明の望ましい態様として、前記直線運動機構は、ボールねじ機構であり、前記出力シャフトと前記ボールねじ機構のねじ軸との間に設けられ、かつ前記出力シャフトから前記ねじ軸へ伝達される回転速度を減速する減速ギヤ機構をさらに含むことが好ましい。
【００１８】
この構造により、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりモータの無通電時のフリクションを、ブレーキバンドがブレーキドラムの回転を停止する状態を維持する制動力よりも大きくすることができる。このため、ブレーキバンドから作動ロッドに加わる反力によりモータが逆回転しない。そして、アクチュエータは、モータを通電し続けることなく、ブレーキバンドがブレーキドラムを停止する状態を維持することができる。その結果、制動力を保持するモータの電力を低減することができる。また、ボールねじ機構は伝達効率が高く、効率よく回転を直線運動として変換できる。ボールねじ機構を使用しても、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりブレーキバンドがブレーキドラムの回転を停止する状態を維持することができる。
【００１９】
上述した課題を解決し目的を達成するために、本発明のモータ制御方法は、回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構を変位させるモータを制御する方法であって、出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えた前記モータを駆動するステップと、前記回転速度を取得するステップと、前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで前記被駆動機構が変位するたわみ区間を検出するステップと、前記たわみ区間において、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に記回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
この方法により、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制することができる。また、弾性変形部材が回転体への制動力を発生してから回転体の回転を止めるまで、電磁ブレーキ機構の影響により被駆動機構の変位の挙動が不安定になることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、弾性変形部材が回転体への制動力を発生した場合、電磁ブレーキ機構を含むことにより生じるおそれのある、弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位の遅れを抑制するアクチュエータ、バンドブレーキ装置及びモータ制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１−１】図１−１は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。
【図１−２】図１−２は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。
【図１−３】図１−３は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。
【図２】図２は、バンドブレーキ装置の負荷特性を説明する説明図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るアクチュエータの構成図である。
【図４】図４は、図３に示すアクチュエータの動作を説明するための説明図である。
【図５】図５は、図３に示すアクチュエータの動作を説明するための説明図である。
【図６】図６は、センサを説明するための説明図である。
【図７】図７は、図６に示すセンサの側面図である。
【図８】図８は、図３に示すアクチュエータの減速ギヤ機構を説明するための説明図である。
【図９】図９は、図８に示す減速ギヤ機構の側面図である。
【図１０】図１０は、モータのロータを説明する説明図である。
【図１１】図１１は、モータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係るモータの整流子とブラシとの関係を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係るモータの動作を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、本実施形態に係るモータの動作を説明する説明図である。
【図１５】図１５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの巻線を説明する説明図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係るモータのブレーキコイルの巻線を説明する説明図である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係るモータ制御装置を説明するブロック図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係るアクチュエータの動作をモータ電流と時間との関係で説明する説明図である。
【図１９】図１９は、アクチュエータの動作を推力と時間との関係で説明する説明図である。
【図２０】図２０は、アクチュエータの制御ブロックを説明するブロック図である。
【図２１】図２１は、アクチュエータの制御手順を説明するフローチャートである。
【図２２】図２２は、アクチュエータの速度成分補正を説明する説明図である。
【図２３】図２３は、補正後のモータ電流を説明する説明図である。
【図２４】図２４は、本実施形態に係るモータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。
【図２５】図２５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの通電状態を説明する説明図である。
【図２６】図２６は、本実施形態に係るモータの制御のブロック図である。
【図２７】図２７は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの励磁状態を説明する説明図である。
【図２８】図２８は、評価例のアクチュエータの動作を作動ロッドの速度と時間との関係で説明する説明図である。
【図２９】図２９は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を電流補正値と時間との関係で説明する説明図である。
【図３０】図３０は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のモータの電流と時間との関係で説明する説明図である。
【図３１】図３１は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のストロークと時間との関係で説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２４】
（実施形態１）
一般に、自動変速機は、流体継手としてのトルクコンバータと、プラネタリギヤユニットを含む補助変速機とを備えている。補助変速機では、プラネタリギヤユニットの中で回転しているギヤの組み合わせを選択し変速比を変えるために、クラッチとブレーキが使用される。このブレーキとして、バンドブレーキ装置が用いられる。
【００２５】
＜バンドブレーキ装置＞
図１−１、図１−２及び図１−３は、本実施形態に係るバンドブレーキ装置の模式図である。バンドブレーキ装置１１０は、ブレーキドラム１２０を囲むストラップ１３１と、ストラップ１３１のブレーキドラム１２０側に位置するライニング１３２と、ストラップ１３１の一端に取り付けられたアンカー用ブラケット１３７と、ストラップ１３１の他端に取り付けられたアプライ用ブラケット１３６と、を含むブレーキバンド１３０と、アプライ用ブラケット１３６と接触し締め付け荷重を加えるアプライ手段１１１と、アンカー用ブラケット１３７にかかる反力を受けて支持するアンカー手段１１２と、を含む。
【００２６】
ブレーキドラム１２０は、ブレーキ非作動時に、例えば回転方向Ｒへ回転する回転体である。ブレーキバンド１３０は、略Ｃ字形状となっている。ストラップ１３１は、例えば鋼製であり弾性変形できる帯状板部材である。ライニング１３２は、摩擦材であり、ストラップ１３１の内側、すなわちブレーキトラム１２０側に接着等により固定されている。アプライ用ブラケット１３６と、アンカー用ブラケット１３７とは、ストラップ１３１の両端に、かしめ加工、溶接、リベット等によりそれぞれ固定されている。
【００２７】
アプライ手段１１１は、例えば作動ロッド１１５と呼ばれるピン又は棒状部材と、作動ロッド１１５が連結するアクチュエータ１００とを含んでいる。アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５を矢印Ｘ方向、または矢印Ｘ方向と逆方向に前後に移動させることができる。
【００２８】
アクチュエータ１００は、例えば図１−１に示す作動ロッドを、図１−２に示す作動ロッドの位置へ移動させることができる。また、アクチュエータ１００は、例えば図１−２に示す作動ロッドを、図１−３に示す作動ロッドの位置へ移動させることができる。このように、ストローク（変位量）の変化した作動ロッド１１５はアプライ用ブラケット１３６に荷重を加え、作動ロッド１１５とアプライ用ブラケット１３６とが一体として移動する。そして、移動するアプライ用ブラケット１３６と連動してストラップ１３１がたわむ。弾性変形できるストラップ１３１を含むブレーキバンド１３０は、弾性変形部材である。作動ロッド１１５は、ストラップ１３１をたわませることで、ブレーキバンド１３０を弾性変形させることができる。
【００２９】
アンカー手段１１２は、ケース等の基準面に固定されたアンカーピン１１６を含む。そして、アンカー用ブラケット１３７は、アンカーピン１１６により位置決めされている。次に、バンドブレーキ装置１１０の動作について図１−１、図１−２、図１−３及び図２を用いて説明する。
【００３０】
図２は、バンドブレーキ装置の負荷特性を説明する説明図である。図２には、アプライ手段１１１からブレーキバンド１３０に押圧される荷重が縦軸に示されており、作動ロッド１１５のストロークが横軸に示されている。
【００３１】
図２に示すように、作動ロッド１１５のストロークは、空走区間Ｓと、たわみ区間Ｔｂと、保持区間Ｕとを含んでいる。空走区間Ｓでは、図１−１に示すように、アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５をアクチュエータ１００側に寄せて、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の外周よりも大きな弧を描くように広がる位置とする。このため、ブレーキドラム１２０とライニング１３２との間にクリアランスが保たれた（非締結）状態となる。その結果、ブレーキドラム１２０は空転した状態で回転し、補助変速機におけるブレーキが非作動状態となる。なお、アクチュエータ１００は、図２に示す空走区間Ｓの開始位置Ｊを、後述する記憶手段に作動ロッド１１５のストロークの基準値（例えば、０）として記憶している。アクチュエータ１００は、図２に示す空走区間Ｓの開始位置Ｊから、図１−１に示すように作動ロッド１１５をＸ方向へ移動させることで、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の制動を開始することになる。
【００３２】
たわみ区間Ｔｂでは、アクチュエータ１００は、図１−２に示すように作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６をＸ方向へ移動させ、ブレーキバンド１３０のストラップ１３１がブレーキドラム１２０を囲むようにする。作動ロッド１１５と一体でアプライ用ブラケット１３６がＸ方向へ移動すると、アプライ用ブラケット１３６とアンカー用ブラケット１３７との距離が短くなり、ストラップ１３１がたわむ。例えば、ブレーキバンド１３０の一端と他端との距離は、Ｂｘｔである。そして、アクチュエータ１００は、ブレーキドラム１２０をブレーキバンド１３０の弾性変形で締め付けていくと、ブレーキドラム１２０とライニング１３２との間にあるクリアランスが小さくなる。そして、ブレーキバンド１３０は、ブレーキドラム１２０に沿った形状に変形する。このため、ライニング１３２がブレーキドラム１２０を囲むように摺接する。その結果、ブレーキバンド１３０のライニング１３２がブレーキドラム１２０に回転方向Ｒと逆向きに摩擦力を与える。
【００３３】
ブレーキバンド１３０が摩擦力により、ブレーキドラム１２０を締め付ける締め付け力が発生する状態を係合という。たわみ区間Ｔｂは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を制動する摩擦力を生じさせてからブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付けることでブレーキドラム１２０の回転を止めるまで、作動ロッド１１５が変位する区間である。つまり、たわみ区間Ｔｂは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生してからブレーキドラム１２０の回転を止めるまでの区間である。空走区間Ｓとたわみ区間Ｔｂとの境界である初動制動領域Ｐは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を囲むように、例えば真円に近い形に変形し、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付ける制動力が発生し始める接触開始領域である。バンドブレーキ装置１１０では、初動制動領域Ｐにおいて発生する制動力の反動を運転者がショックとして感じやすい。このため、初動制動領域Ｐにおける作動ロッド１１５のストロークの速度を減速することが好ましい。
【００３４】
また、保持区間Ｕでは、図１−３に示すようにアクチュエータ１００は、作動ロッド１１５をさらにＸ方向へ移動させる。例えば、ブレーキバンド１３０の一端と他端との距離は、図１−２に示すＢｘｔからより短くなったＢｘｕとなる。図２に示すように、アクチュエータ１００が作動ロッド１１５に荷重を加えてもストラップ１３１のたわむ余地が小さいので、作動ロッド１１５のストロークの増加は小さくなる。アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５に荷重を加えることで、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付け、ブレーキドラム１２０の回転が止まる。つまり、ブレーキバンド１３０の制動によって、ブレーキドラム１２０の回転が停止する状態（回転体の締結）となる。そして、アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６を押圧し続け、ブレーキドラム１２０の締結状態を維持する。
【００３５】
たわみ区間Ｔと保持区間Ｕとの境界である締結境界Ｑでは、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を締め付け、ライニング１３２が与える摩擦力がブレーキバンド１３０とブレークドラム１２０との接触面における駆動力を上回ると、ブレーキドラム１２０が回転を止める。つまり、締結境界Ｇでは、ブレーキドラム１２０の回転が停止する。この場合、補助変速機におけるブレーキが作動状態となる。以上説明したように、アクチュエータ１００は、作動ロッド１１５を変位させることで、ブレーキドラム１２０の回転を制動することができる。次に、アクチュエータについて説明する。
【００３６】
＜アクチュエータ＞
図３は、本実施形態に係るアクチュエータの構成図である。アクチュエータ１００は、モータ１と、ねじ軸７２と、ねじ軸７２を駆動する駆動機構であるボールねじ機構７と含んでいる。アクチュエータ１００は、モータ１とボールねじ機構７とをハウジング３内に配置している。ボールねじ機構７は、モータ１の出力シャフトからの回転を直線運動に変換する直線運動機構である。ハウジング３は、例えばアルミニウム製のハウジング本体５と、その端面に対してボルト５ａ等により組み付けられた樹脂製のカバー部材４とを含んでいる。
【００３７】
また、上述したアプライ手段１１１は、上述した作動ロッド１１５とアクチュエータ１００とを含む。また、ねじ軸７２と作動ロッド１１５とは連結されて作動ロッド１１５が被駆動機構となっている。このため、ねじ軸７２の変位と作動ロッド１１５の変位とは同期する。
【００３８】
図４及び図５は、図３に示すアクチュエータの動作を説明するための説明図である。図４及び図５は、図３のＡ−Ａ断面を示している。ハウジング３は、ハウジング本体５と、樹脂製のカバー部材４とをＯリング５ｂを介して固定することが好ましい。その結果、ハウジング３の防水性が高まる。また、ハウジング本体５の内部には、貫通穴状の軸室３ａが形成されている。
【００３９】
軸室３ａ内には、ボールねじ機構７が配置されている。ボールねじ機構７は、円筒状のナット７１と、ねじ軸７２と、転動体であるボール７３とを含む。ナット７１は、ハウジング本体５に取り付けた軸受７６により回転自在に支持されている。ねじ軸７２は、外周面に雄ねじ溝７２ａを形成している。
【００４０】
また、ねじ軸７２は、ナット７１を貫通している。ナット７１の内周面には、雄ねじ溝７２ａに対向して、雌ねじ溝７１ａと、連結溝７１ｂとが形成されている。雄ねじ溝７２ａ及び雌ねじ溝７１ａによって形成される螺旋状の空間（転走路）には、複数のボール７３が配置されている。そして、ボール７３は連結溝７１ｂに案内され、ねじ軸７２のねじ山を乗り越えて隣接する雌ねじ溝７１ａに戻り転走路を循環することができる。
【００４１】
後述する減速ギヤ機構の一部である第３ギヤ８３は、ナット７１の外周に取り付けられている。第３ギヤ８３の回転に伴いナット７１は回転する。ナット７１の回転と同期して、ねじ軸７２は、ナット７１に対し、ねじ軸７２の延長方向である平行な軸線方向（矢印Ｘ方向）に相対移動できる。
【００４２】
例えば、図４に示すアクチュエータ１００のねじ軸７２のストロークは、Ｘ１である。図５に示すように、ナット７１の回転と同期して、ねじ軸７２は、ナット７１に対し、軸線方向（矢印Ｘ方向）に相対移動する。このため、ねじ軸７２のストロークはＸ２となる。ナット７１が逆回転する場合、ねじ軸７２のストロークをＸ２からＸ１にすることもできる。
【００４３】
シール５ｃは、ハウジング本体５とねじ軸７２との間から水分や塵埃等の異物が侵入することを防止している。なお、ハウジング本体５から突出したねじ軸７２の端部には、作動ロッド１１５に連結するための孔が形成されている。
【００４４】
カバー部材４の内部には、袋穴状のセンサ室４ａが形成されている。センサ室４ａ内には、センサ６が配置されている。センサ６は、ねじ軸７２のストロークの変位を検出する変位センサである。図６は、センサを説明するための説明図である。図７は、図６に示すセンサの側面図である。図６及び図７に示すセンサ６は、アーム部６０と、電源端子６０２と、ＧＮＤ端子６０４と、出力端子６０３とを含む。
【００４５】
図４に示すアクチュエータ１００は、センサ６のアーム部６０がねじ軸７２の端部に当接している。図５に示すように、ねじ軸７２のストロークがＸ１からＸ２へ変位すると、ねじ軸７２の変位に伴いアーム部６０がねじ軸７２の端部に当接したまま回転運動する。センサ６は、ポテンショメータであり、アーム部６０の回転に応じて、出力端子６０３からの出力信号が変化する。出力端子６０３は後述する制御装置に接続されている。次に減速ギヤ機構について説明する。
【００４６】
図８は、図３に示すアクチュエータの減速ギヤ機構を説明するための説明図である。図８は、図３のＢ−Ｂ断面を示している。図９は、図８に示す減速ギヤ機構の側面図である。ハウジング本体５の内部には、袋穴状のモータ室３ｃが形成されている。モータ室３ｃ内には、モータ１が配置されている。モータ１の出力シャフト１０２は、モータ１よりもカバー部材４寄りに配置される。モータ１の出力シャフト１０２は、周囲に凹凸を形成した樹脂製の第１ギヤ８１に挿入され固定されており、出力シャフト１０２が回転すると第１ギヤ８１も回転する。
【００４７】
伝達軸８２ａは、モータ１の出力シャフト１０２と平行な方向に延出し回転可能なように位置決めされている。伝達軸８２ａは、ブッシュ等を介して樹脂製の第２ギヤ８２を周囲に固定している。周囲に凹凸を形成した第２ギヤ８２は、カバー部材４内に回転自在に配置される。
【００４８】
第１ギヤ８１と第２ギヤ８２とは、互いに噛み合うように配置される。第２ギヤ８２と第３ギヤ８３とは、互いに噛み合うように配置される。また、第１ギヤ８１と第３ギヤ８３とは、第２ギヤ８２を介してモータ１の出力シャフト１０２の回転が伝達されるように配置される。このため、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３が動力伝達機構を構成する。この動力伝達機構は、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３の噛み合いにより、モータ１の回転が減速して、ナット７１の回転となる減速ギヤ機構８となっている。
【００４９】
上述したカバー部材４は、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３に異物が侵入しないように密閉するギヤカバーとして作用する。なお、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、及び第３ギヤ８３は、噛合するギヤの樹脂素材を互いに異なるものにすると、摩滅を抑制できる。
【００５０】
＜モータ＞
モータ１は、出力シャフト１０２を回転させる電動機である。上述した減速ギヤ機構８は、モータ１の出力シャフト１０２の回転速度を減速させてボールねじ機構７へ伝達する。ボールねじ機構７は、出力シャフト１０２の回転を直線運動に変換し、ねじ軸７２を移動させる。減速ギヤ機構８及びボールねじ機構７は、ねじ軸７２の駆動機構となる。次に、図１０及び図１１を用いてモータ１の内部構造について説明する。
【００５１】
図１０は、モータのロータを説明する説明図である。図１１は、本実施形態に係るモータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。本実施形態に係るモータ１は、いわゆるブラシ付きモータであり、アーマチュア（電機子）コア２１が回転するロータ２０となり、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓがステータ１０となる。
【００５２】
図１０に示すロータ２０は、アーマチュアコア２１と、整流子２２と、出力シャフト１０２と、後述する励磁コイル及びブレーキコイルとを含んでいる。アーマチュアコア２１は、図１１に示すように、ステータ１０の永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓ間に、出力シャフト１０２を中心に回転自在に配置されている。
【００５３】
アーマチュアコア２１には、外周に突出するコアスロット（磁極）Ａ１〜Ａ１０が形成されている。アーマチュアコア２１は、軟磁性材料で形成され、例えば純鉄、ケイ素鋼鈑等で形成されている。整流子２２には、コアスロット（磁極）Ａ１〜Ａ１０と同数の整流子セグメントＣ１〜Ｃ１０が形成されている。整流子２２は、ブラシ２５Ａ、２５Ｂと接触し、モータ１外の直流電源より給電を受け、定期的に電流方向を変化させる導電部材である。
【００５４】
ステータ１０は、モータケース１２の内壁に、ロータ２０を介して対向するように配置した永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓを含んでいる。永久磁石部材１１Ｎは、ロータ２０側がＮ極に着磁されており、永久磁石部材１１Ｓは、ロータ２０側がＳ極に着磁されている。モータケース１２は軟磁性材料であることが好ましく、例えば純鉄で形成されている。これにより、モータ１は、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓの漏洩磁界を低減できる。
【００５５】
＜電磁ブレーキ機構＞
図１２は、本実施形態に係るモータの整流子とブラシとの関係を説明する説明図である。図１３及び図１４は、本実施形態に係るモータの動作を説明する説明図である。ここで、図１１に示すアーマチュアコア２１は、コアスロット（磁極）Ａ１〜Ａ１０が形成されているが、動作原理を説明するためコアスロットが３つの場合について、図１２から図１４を用いて模式的に説明する。
【００５６】
ロータ２０に相当するロータ２０Ａは、コアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３と、整流子２２ａと、励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３と、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３とを含んでいる。永久磁石部材１１ｎ、１１ｓは、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓに相当する。ブラシ２５ａ、２５ｂは、ブラシ２５Ａ、２５Ｂに相当する。
【００５７】
図１２に示すように、整流子２２ａは、電源Ｖにより給電されたブラシ２５ａ、２５ｂに接触する。図１３に示す励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３は、銅等の導電体で形成され、コアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３のそれぞれを巻回する。励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３は、整流子２２ａに電気的に接続されている。また、コアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３のそれぞれには、銅等の導電体で形成され、閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３が巻回されている。
【００５８】
図１３に示すように、電源Ｖの通電を開閉するスイッチＳｗを具備する外部回路に上述したブラシ２５ａ、２５ｂを接続する。スイッチＳｗにより、電源Ｖからの電流ｉがブラシ２５ａ、２５ｂから通電される。ブラシ２５ａ、２５ｂから整流子２２ａを介して通電された励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２は、コアスロット２２ａ１、２２ａ２を磁化する。磁化されたコアスロット２２ａ１、２２ａ２は、永久磁石部材１１ｎ、１１ｓのそれぞれと反発、又は吸引し、回転力Ｆｒを生じさせる。
【００５９】
図１４に示すように、スイッチＳｗにより、電源Ｖからの電流ｉを遮断する。励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２は、コアスロット２２ａ１、２２ａ２を磁化しなくなり、回転力Ｆｒは消滅するが、慣性力によりロータ２０Ａが回転し続ける。ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３は、永久磁石部材１１ｎ、１１ｓ間の磁界を順次通過する。永久磁石部材１１ｎ、１１ｓの磁界は、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３に電圧Ｅを生じさせる。ここで電圧Ｅは下記式（１）で示される誘起電圧の式で求めることができる。
【００６０】
【数１】
【００６１】
ここで、ｐは磁極数、ａは並列導体数、Ｚはブレーキコイルの巻数、Ｎはモータの回転数、φは永久磁石部材１１ｎ、１１ｓの磁束である。これにより、慣性力によってロータ２０Ａが速く回転しているほど、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３に電圧Ｅが生じる。その結果、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３によって磁化されたコアスロット２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３のそれぞれには、慣性で回転している方向と逆回転方向の力Ｆｂが生じる。つまり、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３は、電磁ブレーキ機構となり、ロータ２０Ａの回転を抑制する。
【００６２】
なお、モータ１の特性カーブはブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３が無い場合のモータの特性に対して、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３の電圧Ｅを電源電圧より差し引いた電圧が無負荷時の電圧になる。モータ拘束時は回転が無いのでブレーキコイル電圧はＥ＝０で電源電圧時の拘束トルクとなる。なお、無負荷電流も同様にトルクが発生するので上昇する。ここで、モータ１のトルクＴは、下記の式（２）で求めることができる。なお、Ｉａは、励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３に流れる電流である。
【００６３】
【数２】
【００６４】
モータ１のトルクＴは、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３があることで、回転数Ｎとの比は低減するが、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３の巻数が励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３の巻数よりも小さければ、ロータ２０Ａは回転できる。
【００６５】
コアスロットが３つの場合について、図１２から図１４を用いて模式的に説明してきた。次に、上述した励磁コイル２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３に相当する励磁コイルＢ１〜Ｂ１０について図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの巻線を説明する説明図である。
【００６６】
図１５に示すコアスロットＡ１〜Ａ１０には、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０が巻回されている。励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の巻線は、励磁コイルＢ１、Ｂ２を代表して説明する。励磁コイルＢ１は、励磁コイルＢ１の端部が整流子セグメントＣ１に電気的に接続されている。励磁コイルＢ１は、整流子セグメントＣ１からコアスロットＡ１０、Ａ１の間を通過し、また、コアスロットＡ４、Ａ５の間へ延びている。励磁コイルＢ１は、コアスロットＡ４、Ａ５の間から整流子セグメントＣ２へ電気的に接続する。
【００６７】
次に、励磁コイルＢ２は、励磁コイルＢ２の端部が整流子セグメントＣ２に電気的に接続されている。その結果、励磁コイルＢ２は、励磁コイルＢ１と接続する。励磁コイルＢ２は、整流子セグメントＣ２からコアスロットＡ１、Ａ２の間を通過し、また、コアスロットＡ５、Ａ６の間へ延びている。励磁コイルＢ２は、コアスロットＡ５、Ａ６の間から整流子セグメントＣ３へ電気的に接続する。
【００６８】
励磁コイルＢ１、Ｂ２と同様に、励磁コイルＢ３〜Ｂ１０が隣り合うコアスロットＡ１〜Ａ１０のいずれかの間を巻回し、整流子セグメントＣ１〜Ｃ１０のいずれかと接続する。また、コアスロットＡ１〜Ａ１０には、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０のそれぞれが複数巻回されている。
【００６９】
本実施形態の励磁コイルＢ１〜Ｂ１０は、いわゆる重ね巻と呼ばれる鼓状巻のコイル巻線である。本実施形態の励磁コイルＢ１〜Ｂ１０は、いわゆる波巻と呼ばれる鼓状巻のコイル巻線であってもよい。
【００７０】
また、ブレーキコイル２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３に相当するブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０について図１６を用いて説明する。図１６は、本実施形態に係るモータのブレーキコイルの巻線を説明する説明図である。
【００７１】
図１６に示すコアスロットＡ１〜Ａ１０には、ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０が巻回されている。ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０の巻線は、ブレーキコイルＬ１、Ｌ２を代表して説明する。ブレーキコイルＬ１は、ブレーキコイルＬ１の端部が整流子セグメントＣ１に電気的に接続されている。ブレーキコイルＬ１は、整流子セグメントＣ１からコアスロットＡ１０、Ａ１の間を通過し、また、コアスロットＡ４、Ａ５の間へ延びている。ブレーキコイルＬ１は、コアスロットＡ４、Ａ５の間から整流子セグメントＣ１へ電気的に接続する。その結果、ブレーキコイルＬ１はアーマチュアコア２１に巻回され閉回路となるように環状に接続される。
【００７２】
次に、ブレーキコイルＬ２は、ブレーキコイルＬ２の端部が整流子セグメントＣ２に電気的に接続されている。ブレーキコイルＬ２は、整流子セグメントＣ２からコアスロットＡ１、Ａ２の間を通過し、また、コアスロットＡ５、Ａ６の間へ延びている。ブレーキコイルＬ２は、コアスロットＡ５、Ａ６の間から整流子セグメントＣ２へ電気的に接続する。その結果、ブレーキコイルＬ２はアーマチュアコア２１に巻回され閉回路となるように環状に接続される。
【００７３】
ブレーキコイルＬ１、Ｌ２と同様に、ブレーキコイルＬ３〜Ｌ１０が隣り合うコアスロットＡ１〜Ａ１０のいずれかの間を巻回し、整流子セグメントＣ３〜Ｃ１０のいずれかとそれぞれ接続する。上述したように、コアスロットＡ１〜Ａ１０には、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０のそれぞれが複数巻回されているので、ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０は、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０と重なり合いアーマチュアコア２１に巻き付けられる。ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０のそれぞれの巻数は、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０のそれぞれの巻数よりも少なくなっている。
【００７４】
＜モータ制御装置＞
図１７は、本実施形態に係るモータ制御装置を説明するブロック図である。図１７に示すように、モータ制御装置９では、モータ１と制御装置４０とが接続されている。また、モータ制御装置９では、制御装置４０と上述したセンサ６とが接続されている。
【００７５】
制御装置４０は、マイコン等のコンピュータシステムである。例えば、図１７に示すように、入力インターフェース４０ａと、出力インターフェース４０ｂと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０ｃと、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０ｄと、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０ｅと、内部記憶装置４０ｆと、を含んでいる。入力インターフェース４０ａ、出力インターフェース４０ｂ、ＣＰＵ４０ｃ、ＲＯＭ４０ｄ、ＲＡＭ４０ｅ及び内部記憶装置４０ｆは、内部バスで接続されている。
【００７６】
入力インターフェース４０ａは、センサ６からの出力信号ＳＡを受け取り、ＣＰＵ４０ｃに出力することができる。出力インターフェース４０ｂは、ＣＰＵ４０ｃから指示信号を受け取り、モータ１にモータ制御信号ＳＭを出力する。モータ制御信号ＳＭは、例えばＰＷＭ（パルス幅変調：Pulse Width Modulation）出力である。または、モータ制御信号ＳＭは、例えば直流電源の出力としてもよい。
【００７７】
ＲＯＭ４０ｄには、ＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。内部記憶装置４０ｆは、例えばＨＤＤ（Hard disk drive）やフラッシュメモリ等であり、内部記憶装置４０ｆはオペレーティングシステムプログラムやアプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ４０ｃは、ＲＡＭ４０ｅをワークエリアとして使用しながらＲＯＭ４０ｄや内部記憶装置４０ｆに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。なお、内部記憶装置４０ｆ又はＲＡＭ４０ｅは、記憶手段４０Ｅとなる。
【００７８】
以上説明したように、モータ制御装置９では、制御装置４０が出力信号ＳＡに基づきモータ１のモータ制御信号ＳＭを演算する。センサ６は、変位センサに限られない。例えば、センサ６は、モータ１の回転角を検知するレゾルバ等の回転角センサ又は、ねじ軸７２が与える荷重を検出する荷重センサ等のセンサとしてもよい。
【００７９】
センサ６が回転角センサである場合、制御装置４０は、センサ６の回転角の信号ＳＡを取得する。また、センサ６が荷重センサである場合、制御装置４０は、センサ６の荷重の信号ＳＡを取得する。制御装置４０は、信号ＳＡに基づきモータ１のモータ制御信号ＳＭを演算する。そして、制御装置４０は、演算したモータ制御信号ＳＭに基づいて、モータ１を制御することができる。次に、本実施形態に係るアクチュエータの動作について説明する。
【００８０】
＜アクチュエータの動作＞
図１８は、本実施形態に係るアクチュエータの動作をモータ電流と時間との関係で説明する説明図である。上述したモータ制御装置９は、図１８に示す空走区間Ｓにおいてモータ１への電流供給を増やし、変速時間を短縮することが好ましい。
【００８１】
次に、初動制動領域Ｐでは、作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６と共に変位し、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生する。この制動力によるショックを低減するために、初動制動領域Ｐの直前にモータ制御装置９はモータ１への電流供給を減らし、モータ１の回転速度を減速することが好ましい。従来の油圧制御アクチュエータでは、作動油がダンパーとなる。これに対して、モータ制御によるアクチュエータ１００は、モータ１の回転による押圧が直接作動ロッド１１５を介して、ブレーキバンド１３０に伝達されやすい。
【００８２】
例えば、電磁ブレーキ機構であるブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０を含まないモータ１の場合、初動制動領域Ｐで減速しようとすると、モータ１への電力供給を減らしても慣性力の作用でアーマチュアコア２１が回転し、図１に示す矢印Ｘの方向に実荷重が増加するおそれがある。つまり、慣性によるロータ２０の回転による慣性荷重増加が生じるおそれがある。
【００８３】
電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）を含む本実施形態のモータ１は、初動制動領域Ｐでモータ１を減速しようとする。この場合、慣性力の作用でアーマチュアコア２１が回転するが、この回転によりブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０がアーマチュアコア２１に回転方向と逆回転方向の力を与える。このため、図１に示す矢印Ｘの方向に実荷重が増加することが抑制される。その結果、指令荷重と実荷重との乖離が抑制され、指令荷重と実荷重との関係は理想的な荷重曲線に沿う傾向となる。
【００８４】
空走区間Ｓにおいて、モータ１は、作動ロッド１１５を介してブレーキバンド１３０から加わる反力の変動が少ない状態で回転している。次に、たわみ区間Ｔｂにおいて、作動ロッド１１５のストロークが大きくなるにつれて、作動ロッド１１５に加わるブレーキバンド１３０からの反力は大きくなる。
【００８５】
例えば、バンドブレーキ装置１１０は、作動ロッド１１５に加わるブレーキバンド１３０からの反力の上昇率が大きくなると運転者に違和感を与えるおそれがある。このため、モータ制御装置９は、モータ１への電流を緩やかに増加させながら供給し、作動ロッド１１５が徐々に、ブレーキバンド１３０を押す荷重（推力）を高めていくことが好ましい。例えば、モータ制御装置９は、図１８に示すたわみ区間Ｔｂにおいて、モータ１への電流を一定の電流増加率となるように制御している。
【００８６】
また、図１８に示す保持区間Ｕにおいて、モータ制御装置９は、作動ロッド１１５がアプライ用ブラケット１３６を押圧し続けて保持するための電流をモータ１へ供給する。これにより、アクチュエータ１００は、ブレーキバンド１３０が発生する制動力を維持し、ブレーキドラム１２０の回転の停止を維持することができる。
【００８７】
上述したように、モータ１は、電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）により、初動制動領域Ｐでの慣性力の影響を低減することができる。しかしながら、電磁ブレーキ機構は、ロータ２０の回転速度に比例してブレーキトルクを発生する。このため、初動制動領域Ｐで減速したことによる影響で、たわみ区間Ｔｂの最初における推力（押圧力）立ち上がりに遅れが生じるおそれがある。また、作動ロッド１１５に加わるブレーキバンド１３０からの反力により、出力シャフト１０２の回転速度の変化が生じることもある。この回転速度の変化に応じて電磁ブレーキ機構が出力シャフト１０２の回転を抑制し、たわみ区間Ｔｂでの作動ロッド１１５の変位の意図しない挙動を生じさせるおそれがある。
【００８８】
図１９は、アクチュエータの動作を推力と時間との関係で説明する説明図である。図１９は、バンドブレーキ装置１１０の作動ロッド１１５の推力を縦軸とし、横軸に時間（秒）をとった場合を示している。図１９に示すように、理想的な推力の挙動（理想線）に対し、補正なしと表示するアクチュエータ１００の動作は、推力の立ち上がりが遅れている。
【００８９】
推力の立ち上がりの遅れは、例えば、バンドブレーキ装置１１０のブレーキ作動の遅れとなる。このため、自動変速機における変速のギクシャク感を運転者に与えるおそれがある。そこで、推力の立ち上がりの遅れるアクチュエータ１００の動作を補正し、補正ありと表示する推力の立ち上がり曲線に補正することが好ましい。モータ制御装置９がこのような補正を行うための制御ブロックについて、図２０を用いて説明する。
【００９０】
＜アクチュエータの制御ブロック＞
図２０は、アクチュエータの制御ブロックを説明するブロック図である。図２０に示すように、制御ブロックは、アクチュエータ１００への指令を生成する区間指令生成部４１と、生成された区間に切替を行う指令切替部４２と、切り替えられた区間に相当する推力となるようにモータ１への電流を変換する推力−電流変換部４３と、モータ１への電流を制御する電流制御部４４と、アクチュエータ１００の作動ロッド１１５の位置を検出する位置検出部４５と、速度成分補正部４６とを含む。
【００９１】
区間指令生成部４１は、締結非締結指令４１１と、空走区間指令４１２と、たわみ区間指令４１３と、保持区間指令４１４とを含む。締結非締結指令４１１は、自動変速機における変速の指令に基づき、ブレーキバンド１３０とブレーキドラム１２０とを締結（ブレーキドラム１２０の回転が停止する状態）する指令とブレーキバンド１３０とブレーキドラム１２０とを非締結状態（ブレーキドラム１２０が回転する状態）にする指令とを選択して指令する制御指令である。
【００９２】
空走区間指令４１２は、上述した空走区間Ｓのモータ１を制御する指令である。たわみ区間指令４１３は、上述したたわみ区間Ｔｂのモータ１を制御する指令である。保持区間指令４１４は、上述した保持区間Ｕのモータ１を制御する指令である。
【００９３】
区間指令生成部４１は、締結非締結指令４１１による制御指令と、後述する位置検出部４５の現在区間判定４５３が判定し、かつアクチュエータ１００が現在動作している現在区間の情報と、に基づいて、空走区間指令４１２と、たわみ区間指令４１３と、保持区間指令４１４とのいずれかを選択して出力する。指令切替部４２は、区間指令生成部４１で出力された指令を必要に応じて切替えながら推力−電流変換部４３へ指令を伝達する。
【００９４】
指令切替部４２は、区間指令生成部４１から出力された指令を必要に応じて切替えながら推力−電流変換部４３へ指令を伝達する。推力−電流変換部４３は、指令された推力となるモータ電流目標値を電流制御部４４へ出力する。例えば、図１８に示すモータ電流がモータ電流目標値である。推力−電流変換部４３は、指令された推力に応じて、例えば推力に比例するように、モータ電流目標値を電流制御部４４へ出力する。推力−電流変換部４３は、電流制御部４４へ前記モータ電流目標値を伝達する前に、後述する速度成分補正部４６からの速度成分補正値の出力がある場合は、加算点Ｄ１において速度成分補正値とモータ電流目標値とを加算する。
【００９５】
電流制御部４４は、ＰＩ制御器４４１と、ＰＷＭ出力４４２と、電流検出器４４３と、フィードバック加算点Ｄ２とを含む。フィードバック加算点Ｄ２は、推力−電流変換部４３から伝達されたモータ電流目標値と、電流検出器４４３で検出した電流値との偏差をＰＩ制御器４４１へ出力する。ＰＩ制御器４４１は、前記偏差に応じて、比例制御又は積分制御のいずれか１以上を処理する。ＰＩ制御器４４１で応答した制御出力は、ＰＷＭ出力４４２でＰＷＭ出力となり、モータ１へ電流供給（モータ通電）される。電流検出器４４３は、前記ＰＷＭ出力された電流を検出し、上述したフィードバック加算点Ｄ２へフィードバックする。
【００９６】
位置検出部４５は、ストローク位置検出４５１と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass filter）４５２と、現在区間判定４５３とを含む。ストローク位置検出４５１は、上述したセンサ６が検出したねじ軸７２のストロークの変位を作動ロッド１１５の位置情報として検出する。検出したストロークの変位情報は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４５２によりノイズ成分が除去される。ノイズ成分が除去されたストロークの変位情報は、現在区間判定４５３へ伝達される。また、前記ストロークの変位情報は、後述する速度成分補正部４６の微分回路４６１へ伝達される。
【００９７】
速度成分補正部４６は、微分回路４６１と、速度−電流補正変換４６２と、速度成分補正出力部４６３とを含む。微分回路４６１は、上述したローパスフィルタ（ＬＰＦ）４５２からのストロークの変位を微分し、速度を演算する。速度−電流補正変換４６２は、演算した速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。速度−電流補正変換４６２は、この回転速度に応じて電磁ブレーキ機構が出力シャフト１０２の回転を抑制するブレーキトルクを演算する。このブレーキトルクがねじ軸７２の動作遅れとなるおそれがある。ブレーキトルク分を補うため、モータ１の出力トルクを増加するようにモータ１へ電力を供給する。このため、速度−電流補正変換４６２は、出力軸１０２の回転速度に応じた電流の補正値を演算する。
【００９８】
速度−電流補正変換４６２は、例えば、下記に示す式（３）のように、ブレーキトルクを演算することができる。ここで、ブレーキコイル係数は、ブレーキコイルのロータへの巻き方により変化する係数である。
【００９９】
【数３】
【０１００】
次に、速度−電流補正変換４６２は、演算したブレーキトルクのＴＢｒを用いて、下記に示す式（４）のように、電流（速度成分補正値）を演算することができる。
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
次に、速度成分補正出力部４６３は、現在区間判定４５３から伝達された現在区間がたわみ区間Ｔｂである場合、演算した速度成分補正値を上述した加算点Ｄ１へ出力する。このため、加算点Ｄ１では、推力−電流変換部４３において、推力に応じてモータ１に通電するモータ電流目標値に、出力軸１０２の回転速度に応じた電流の補正値、例えば速度成分補正値を加算する演算が行われる。
【０１０３】
次に、アクチュエータ１００の制御手順について説明する。図２１は、アクチュエータの制御手順を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１０１において、モータ制御装置９は、記憶手段４０Ｅに記憶する空走区間Ｓの開始位置Ｊの位置情報と、センサ６から取得したねじ軸７２のストロークの変位から作動ロッド１１５の位置を演算し、位置検出する。
【０１０４】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０２へ進める。ステップＳ１０２においては、上述した現在区間判定４５３により、位置検出した作動ロッド１１５が属する現在区間が、空走区間Ｓとたわみ区間Ｔｂと保持区間Ｕとのうちいずれの区間であるかが判定される。
【０１０５】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０３へ進める。ステップＳ１０３においては、区間指令生成部４１が、締結非締結指令４１１による制御指令と、判定した現在区間の情報とに基づいて、空走区間指令４１２と、たわみ区間指令４１３と、保持区間指令４１４とのうちいずれかを選択して区間指令を生成する。
【０１０６】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０４へ進める。モータ制御装置９は、ステップＳ１０３による区間指令に基づき、推力−電流変換部４３において、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流であるモータ電流目標値に変換する。
【０１０７】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０５へ進める。ステップＳ１０５において、モータ制御装置９は、たわみ区間Ｔｂであるか否かを検出する。例えば、モータ制御装置９は、たわみ区間Ｔｂでない場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、処理をステップＳ１０７へ進める。これにより、たわみ区間Ｔｂ以外では、モータ制御装置９の演算処理が軽減できる。
【０１０８】
また、モータ制御装置９は、たわみ区間Ｔｂである場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１０６へ進める。上述した速度成分補正部４６が作動ロッド１１５のストロークの変位を微分し、速度を演算する。速度成分補正部４６は、この速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。つまり、制御装置４０は、作動ロッド１１５のストロークの速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。制御装置４０は、出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値（速度成分補正値）を演算する。
【０１０９】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０７へ進める。たわみ区間Ｔｂである場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７においてモータ制御装置９は、加算点Ｄ１において、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流（モータ電流目標値）と出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値（速度成分補正値）とを加算する演算を行う。モータ制御装置９は、この加算した電流でモータ１を電流制御する。上述したたわみ区間Ｔｂでない場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、ステップＳ１０７においてモータ制御装置９は、補正値（速度成分補正値）を加えず、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流（モータ電流目標値）で、モータ１を電流制御する。
【０１１０】
図２２は、アクチュエータの速度成分補正を説明する説明図である。図２３は、補正後のモータ電流を説明する説明図である。図２３に示すように、図１８において示した、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流（モータ電流）に加え、図２２に示した、出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値（速度成分補正値の電流）がたわみ区間Ｔｂにおいて増加している。
【０１１１】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０８へ進める。ステップＳ１０８において、モータ１が図２３に示すモータ電流により駆動する。このため、以上説明したモータ制御方法は、図１９に示すように、アクチュエータ１００の動作が補正ありと示されるように、推力の立ち上がりの遅れを低減することができる。このため、モータ制御方法は、自動変速機における変速のギクシャク感を運転者に与えるおそれを低減することができる。
【０１１２】
次に、モータ制御装置９は、処理をステップＳ１０９へ進める。締結指令又は非締結指令が完了していない場合（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に処理を戻し、モータ制御装置９は、センサ６により、ねじ軸７２のストロークの変位から作動ロッド１１５の位置を位置検出する。締結指令又は非締結指令が完了している場合（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、モータ制御装置９は、処理を終了する。
【０１１３】
モータ制御装置９は、電磁ブレーキ機構により過度に電磁ブレーキがかかっている分を補正し、アクチュエータ１００の動作が遅れることを抑制することができる。アクチュエータ１００は、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を生じさせてからブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を止めるまで、電磁ブレーキ機構により十分速度を減速しつつ、かつ作動ロッド１１５がブレーキバンド１３０を押す推力の立ち上がりの遅れを生じさせるおそれを低減することができる。
【０１１４】
上述のように、アクチュエータ１００は、回転体であるブレーキドラム１２０を制動するブレーキバンド１３０を弾性変形させるため、ブレーキバンド１３０に荷重を加える作動ロッド１１５の変位を制御するアクチュエータである。アクチュエータ１００は、出力シャフト１０２と、出力シャフト１０２の回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）と、を含むモータ１と、出力シャフト１０２からの回転運動を直線運動に変換し、直線運動によって発生する変位を作動ロッド１１５に与える直線運動機構であるボールねじ機構７と、制御装置４０とを含む。制御装置４０は、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生してからブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じてモータ１に通電する電流に出力シャフト１０２の回転速度に応じた電流の補正値を加算した制御信号ＳＭを演算する。
【０１１５】
また、制御装置４０は、たわみ区間Ｔｂにおいて、作動ロッド１１５のストロークの変位を微分することで速度を演算する。制御装置４０は、この速度から出力シャフト１０２の回転速度を演算する。制御装置４０は、出力シャフト１０２の回転速度に応じてモータ１へ付与する制御信号（速度成分補正値）を演算する。そして、制御装置４０は、前記荷重を生じさせる推力に応じてモータ１に通電する電流に出力シャフト１０２の回転速度に応じた速度成分補正値を加える演算することができる。
【０１１６】
これにより、初動制動領域Ｐにおいて、モータ１に印加される速度成分補正値分の電流の増加により、モータ１の出力シャフト１０２の回転速度が増加する。このため、電磁ブレーキ機構を有していても、初動制動領域Ｐにおける作動ロッド１１５の変位の遅れを抑制することができる。また、たわみ区間Ｔｂにおいて、作動ロッド１１５のストロークが不安定となる挙動を抑制することができる。このため、ブレーキバンド装置１１０が運転者に違和感を与えるおそれを低減することができる。
【０１１７】
モータ１は、アーマチュアコア２１に巻回された励磁コイルＢ１〜Ｂ１０及びブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０と、着磁された永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓと、アーマチュアコア２１とともに回転する出力シャフト１０２とを含んでいる。
【０１１８】
励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の通電により回転するアーマチュアコア２１は、ロータ２０となり、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓと相対的に位置が変化する。そして、永久磁石部材１１Ｎ、１１Ｓの磁界を通過するブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０は、アーマチュアコア２１に巻回され環状に接続され、回転するアーマチュアコア２１に慣性によりロータ２０（出力シャフト１０２）が回転する回転方向と逆回転方向の力を与えることができる。
【０１１９】
これにより、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の通電をオフにした場合、慣性による出力シャフト１０２の回転が早期に抑制される。つまり、モータ１は、励磁コイルＢ１〜Ｂ１０の通電のオフに追随して、出力シャフト１０２の回転が早期に停止する。また、いわゆるブラシ付きモータの慣性による出力シャフト１０２の回転は、早期に抑制される。また、モータ１が高回転であっても、慣性で出力シャフト１０２が回転し続けることが抑制される。その結果、モータ１が高速回転で駆動されても制御しやすくなる。
【０１２０】
アクチュエータ１００は、ねじ軸７２と、出力シャフト１０２から回転力をねじ軸７２に伝達する駆動機構と、上述したモータ１と、を含む。これにより、ねじ軸７２が所望の指令荷重（推力）で駆動し、又は所望の位置で停止することができる。
【０１２１】
また、駆動機構には、軸線方向の移動要素であるナット７１と、ねじ軸７２と、転動体であるボール７３とを含むボールねじ機構を含むことが好ましい。これにより、出力シャフト１０２の回転運動をねじ軸７２の直線運動に変換することができる。アクチュエータ１００は、ボールねじ機構７を備えているので、モータ１の小さな力（トルク）を大きな力であるねじ軸７２の推力へ変換することができる。アクチュエータ１００は、ボールねじ機構７のボール７３の転がりによって起動トルクが極めて少なくできるので、精密な微動送りにより、所望のねじ軸７２の推力を与えることができる推力発生装置となる。
【０１２２】
また、ボールねじ機構７は、回転運動を直線運動に変換し、直線運動によって発生する変位を作動ロッド１１５に与え、大きな変位（回転）を小さな変位（直線運動）に変換する減速作用を有する。
【０１２３】
アクチュエータ１００は、第１ギヤ８１、第２ギヤ８２、第３ギヤ８３の噛み合いにより、モータ１の回転速度よりも減速させたねじ軸７２の回転とする減速ギヤ機構８を含むことが好ましい。つまり、減速ギヤ機構８は、出力シャフト１０２と前記ボールねじ機構７のねじ軸７２との間に設けられ、かつ出力シャフト１０２からねじ軸７２へ伝達される回転速度を減速する。これにより、モータ１が小型モータであっても小さい電流で高出力を取り出すことができる。また、モータ１とねじ軸７２とが配置されるハウジング３内のレイアウトの自由度を高めることができる。
【０１２４】
なお、アクチュエータ１００は、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりモータ１の無通電時のフリクションを、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を停止する状態を維持する制動力（バンドブレーキ締結保持力）よりも大きくすることが好ましい。
【０１２５】
アクチュエータ１００は、例えば、バンドブレーキ締結保持力に対して下記式（５）を満たすようにすることが好ましい。
【０１２６】
【数５】
【０１２７】
ここで、直動部の摺動静摩擦及び外乱静摩擦の値は、式（５）の左側全体の値に対し小さい。ボールねじリードは、ボールねじ機構のストロークを確保し、効率を担保する必要がある。このため、式（５）を満たすようにするために、無通電時のボールねじ軸の保持トルクを増加することが好ましい。無通電時のボールねじ軸の保持トルクは、下記式（６）で示すことができる。
【０１２８】
【数６】
【０１２９】
式（６）から無通電時のボールねじ軸の保持トルクは、減速ギヤ機構８の減速比を大きくすることで、大きくすることができることが分かる。
【０１３０】
上述のように、式（５）の関係を満たすことにより、ブレーキバンド１３０から作動ロッド１１５に加わる反力によりモータ１が逆回転しない。そして、アクチュエータ１００は、モータ１を通電し続けることなく、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０の回転を停止させ、回転の停止状態を保持することができる。また、ボールねじ機構は伝達効率が高く、効率よく回転を直線運動として変換できる。ボールねじ機構を使用しても、減速ギヤ機構の減速比を高めることによりブレーキバンド１３０がブレーキドラム１６０の回転停止する状態を維持するができる。モータ１が無通電となることから、モータ１の発熱が抑制されると共に、アクチュエータ１００の消費電力を抑制することができる。
【０１３１】
（実施形態２）
図２４は、本実施形態に係るモータのロータとステータとの関係を説明する説明図である。本実施形態では、上述したアクチュエータ１００のモータ１をいわゆるブラシレスモータとしている。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１３２】
＜ブラシレスモータ＞
本実施形態では、図３に示す本実施形態のモータ１は、図２４に示すロータ２６と、ステータ１５とを含んでいる。ロータ２６は、モータ１の出力シャフト１０２とともに、ステータ１５であるアーマチュアコア１６内で回転自在に支持されている。ロータ２６は、例えば４極に着磁されている永久磁石部材であり、Ｎ極の永久磁石部材２６Ｎと、Ｓ極の永久磁石部材２６Ｓとが隣り合うように交互に配置されている。
【０１３３】
ステータ１５は、アーマチュアコア１６と、励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗと、ブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２とを含んでいる。アーマチュアコア１６は、純鉄、ケイ素鋼鈑等の軟磁性体で形成された円環状のコア部材である。例えば、アーマチュアコア１６は、ロータ２６側へ延びる磁極１６ｕ１、１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２が順に間隔をもってアーマチュアコア１６の環状内側に配置されている。
【０１３４】
励磁コイル１７ｕは、磁極１６ｕ１と、１６ｕ２とに巻回されている。励磁コイル１７ｖは、磁極１６ｖ１と、１６ｖ２とに巻回されている。励磁コイル１７ｗは、磁極１６ｗ１と、１６ｗ２とに巻回されている。図２５は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの通電状態を説明する説明図である。図２５に示すように、本実施形態の励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗは、いわゆるＹ結線とされている。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗは、デルタ結線とされてもよい。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗには、図２５に示す６つのステップを順に繰り返すように、電流ｉが流れるように制御されている。
【０１３５】
例えば、第１ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｕから１７ｗへ流れ、励磁コイル１７ｕ、１７ｗを励磁する。次に、第２ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｖから１７ｗへ流れ、励磁コイル１７ｖ、１７ｗを励磁する。次に、第３ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｖから１７ｕへ流れ、励磁コイル１７ｖ、１７ｕを励磁する。次に、第４ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｗから１７ｕへ流れ、励磁コイル１７ｗ、１７ｕを励磁する。次に、第５ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｗから１７ｖへ流れ、励磁コイル１７ｗ、１７ｖを励磁する。次に、第６ステップでは、電流ｉが励磁コイル１７ｕから１７ｖへ流れ、励磁コイル１７ｕ、１７ｖを励磁する。
【０１３６】
なお、ロータ２６を逆回転する場合には、第１ステップから第６ステップを逆の順序に通電する。以上説明した励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電は、１つのステップで励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗのうち２つが通電される２コイル通電であるが、１つのステップで励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗのうち３つが通電される３コイル通電としてもよい。
【０１３７】
図２４に示すブレーキコイル１８ｕ１は、磁極１６ｕ１に巻回され、両端が接続され環状に接続されている。同様に、ブレーキコイル１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２は、磁極１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２の各々に巻回され、両端が接続され環状に接続されている。
【０１３８】
次に、本実施形態のモータ１の動作について説明する。図２６は、本実施形態に係るモータの制御のブロック図である。図２７は、本実施形態に係るモータの励磁コイルの励磁状態を説明する説明図である。本実施形態のモータ１は、磁極１６ｕ１、１６ｖ１間、磁極１６ｗ１、１６ｕ２間、磁極１６ｖ２、１６ｗ２間に、回転角センサ６１、６２、６３を配置する。例えば、回転角センサ６１、６２、６３は、ホールＩＣ等の磁気センサであり、永久磁石部材２６Ｎと永久磁石部材２６Ｓとから受ける磁界の変化を検出する。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗと、回転角センサ６１、６２、６３とは、モータドライブユニット５１に接続されている。
【０１３９】
モータドライブユニット５１は、ゲート信号制御回路５２と、３相インバータ５３とを含んでいる。ゲート信号制御回路５２は、回転角センサ６１、６２、６３と上述した制御装置４０と、に接続されている。図２７に示す回転角センサ６１の信号６１ｓと、回転角センサ６２の信号６２ｓと、回転角センサ６３の信号６３ｓとは、それぞれ位相がずれたパルス波形となっており、ゲート信号制御回路５２は、パルス波形の組み合わせによりロータ２６の回転角の位置を検出できる。ゲート信号制御回路５２は、モータ制御信号ＳＭの指令により、３相インバータ５３へゲート信号を送出する。また、ゲート信号制御回路５２は、回転角センサ６１、６２、６３によりロータ２６の回転角の位置を検出し、電流ｉと誘起電圧とが同位相となるようゲート信号を制御する。
【０１４０】
制御装置４０は、指令荷重をモータ制御信号ＳＭに変換し、モータドライブユニット５１へ送出する。モータドライブユニット５１は、モータ制御信号ＳＭの指令に応じたパルス波形の幅で、ゲート信号制御回路５２がゲート信号を３相インバータ５３へ送出する。３相インバータ５３は、上述した第１ステップから第６ステップに沿った励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの励磁を行う。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの励磁により、ロータ２６が回転し、出力シャフト１０２が回転する。ここで、ゲート信号制御回路５２は、回転角センサ６１、６２、６３によりロータ２６の回転角の位置を検出し、電流ｉと誘起電圧とが同位相となるようゲート信号を制御する。
【０１４１】
ロータ２６は、例えば、図２４に示す回転力Ｆｒ２の矢印方向へ回転している。ここで、制御装置４０は、図１８に示す初動制動領域Ｐで止めようとモータ１を停止しても慣性力の作用でロータ２６が回転する。ロータ２６の回転により、ブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２には、式（１）に示した電圧Ｅが生じる。この電圧Ｅにより、磁極１６ｕ１、１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２が磁化され、ロータ２６が慣性で回転する方向と逆回転方向の力Ｆｂ２を与える。その結果、ロータ２６の回転にブレーキがかかり、早期に停止する。
【０１４２】
以上説明したように本実施形態のモータ１は、アーマチュアコア１６に巻回された励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ及びブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２と、着磁された永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓと、永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓと、ともに回転する出力シャフト１０２とを含んでいる。励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電により回転するロータ２６となる永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓは、ロータ２６となり、アーマチュアコア１６と相対的に位置が変化する。回転する永久磁石部材２６Ｎ、２６Ｓの磁界を通過するブレーキコイル１８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２は、アーマチュアコア１６に巻回され環状に接続され、慣性により回転するロータ２６（出力シャフト１０２）が回転する回転方向と逆回転方向の力Ｆｂ２を与えることができる。
【０１４３】
これにより、励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電をオフにした場合、慣性による出力シャフト１０２の回転が早期に抑制される。つまり、モータ１は、励磁コイル１７ｕ、１７ｖ、１７ｗの通電のオフに追随して、出力シャフト１０２の回転が早期に停止する。また、いわゆるブラシレスモータの慣性による出力シャフト１０２の回転は、早期に抑制される。モータ１が高回転であっても、慣性で出力シャフト１０２が回転し続けることが抑制される。その結果、モータ１が高速回転で駆動されても制御しやすくなる。
【０１４４】
また、回転角センサ６１、６２、６３により出力シャフト１０２の回転を検出し、モータ制御装置９は、出力シャフト１０２の回転の情報からモータ１の回転速度（回転数）を演算することができる。このため、実施形態１で説明したセンサ６を使用しなくても、モータ制御装置９はモータ１の回転速度を取得することができる。このため、モータ制御装置９は、作動ロッド１１５のストロークを演算することができる。そして、アクチュエータ１００は、センサ６を省略し小型としてもよい。
【０１４５】
（評価例）
図２８は、評価例のアクチュエータの動作を作動ロッドの速度と時間との関係で説明する説明図である。評価例のアクチュエータ１００は、上述した実施形態１のモータ１を備えている。
【０１４６】
図２９は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を電流補正値と時間との関係で説明する説明図である。図３０は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のモータの電流と時間との関係で説明する説明図である。図３１は、図２８に示す評価例のアクチュエータの動作を補正後のストロークと時間との関係で説明する説明図である。
【０１４７】
本評価例では、図２８から図３１の時間軸は同じとなっている。評価例のアクチュエータ１００は、図２８から図３１の横軸０．５ｓ付近が図２に示す初動制動領域Ｐとなっている。評価例のアクチュエータ１００は、図２８から図３１の横軸５ｓ付近が図２に示す締結境界Ｑとなっている。評価例のアクチュエータ１００は、図２８から図３１の横軸０ｓ以上０．５ｓ以下の区間が図２に示す空走区間Ｓであり、横軸０．５ｓ以上５ｓ以下の区間が図２に示すたわみ区間Ｔｂであり、横軸５ｓ以上の区間が図２に示す保持区間Ｕとなる。
【０１４８】
評価例のアクチュエータ１００は、センサ６によりねじ軸７２のストロークの変位を位置検出し、図３１に示す初動制動領域Ｐを検出する。アクチュエータ１００は、初動制動領域Ｐを検出するまで、モータ１への電流値を例えば、図３０に示すように６Ａ程度としモータのロータを高速に回転する。
【０１４９】
作動ロッド１１５はアプライ用ブラケット１３６と図３１に示すようにストローク２．２ｍｍ程度変位すると、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０への制動力を発生する。モータ制御装置９は、作動ロッド１１５のストロークが２．２ｍｍとなった場合、初動制動領Ｐに作動ロッド１１５が到達したと検出する。モータ制御装置９は、自動変速機を操作する運転者に、ブレーキバンド１３０がブレーキドラム１２０を制動するショックを与えないように、モータ１への電流を図３０に示すように急激に低減する。これにより、電磁ブレーキ機構（ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０）を含む本実施形態のモータ１は、ブレーキコイルＬ１〜Ｌ１０がアーマチュアコア２１に回転方向と逆回転方向の力を与え、図１−２に示す矢印Ｘの方向に実荷重が増加することが抑制される。その結果、図３１の初動制動領域Ｐにおいて、ストロークの増加が抑制されていくことになる。
【０１５０】
図２８に示すように、初動制動領域Ｐにおいて作動ロッド１１５の速度が低下すると、アクチュエータ１００の動作は、推力の立ち上がりが遅れるおそれがある。モータ制御装置９は、図２９に示すように、たわみ区間Ｔｂである横軸０．５ｓ以上５ｓ以下の区間において、図２８に示す速度変化分を補うトルクを生じさせるために、指令された推力に応じたモータ１に通電する電流に出力軸１０２の回転速度に応じた電流の補正値である図２９に示す電流補正値を加える。その結果、モータ１へは図３０に示す補正後の電流が加わることになる。
【０１５１】
その結果、図３１に示すように、作動ロッド１１５のストロークの挙動は、初動制動領Ｐにおいて突出することもなく、また作動ロッド１１５の動作が遅れるようなこともないことが分かる。また、たわみ区間Ｔｂである横軸０．５ｓ以上５ｓ以下の区間で、作動ロッド１１５のストロークの挙動が安定している。
【０１５２】
以上説明した本実施形態のアクチュエータ１００はバンドブレーキ装置１１０に適用した。アクチュエータ１００は、一般産業用電動機、自動車及び船舶等に使用されている電動式のアクチュエータに適している。例えば、アクチュエータ１００は、圧力又は推力を加える油圧制御機構を置き換えることができる。また、アクチュエータ１００は、上述した空走区間のように反力による変動の少ないストローク区間と、たわみ区間のように被駆動機構が弾性変形部材に荷重を加えるストローク区間とを含む、圧力又は推力を加える制御機構に適用することが好ましい。
【符号の説明】
【０１５３】
１ モータ
６ センサ
７ ボールねじ機構
８ 減速ギヤ機構
９ モータ制御装置
１０、１５ ステータ
１１Ｎ、１１Ｓ、１１ｓ、１１ｎ、２６Ｎ、２６Ｓ 永久磁石部材
１６、２１ アーマチュアコア
１６ｕ１、１６ｖ１、１６ｗ１、１６ｕ２、１６ｖ２、１６ｗ２ 磁極
１７ｕ、１７ｖ、１７ｗ、２３ｂ１、２３ｂ２、２３ｂ３、Ｂ１〜Ｂ１０ 励磁コイル １８ｕ１、１８ｖ１、１８ｗ１、１８ｕ２、１８ｖ２、１８ｗ２、２４Ｌ１、２４Ｌ２、２４Ｌ３、Ｌ１〜Ｌ１０ ブレーキコイル
２０、２６ ロータ
２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、Ａ１〜Ａ１０ コアスロット
２２、２２ａ 整流子
２５Ａ、２５Ｂ、２５ａ、２５ｂ ブラシ
４０ 制御装置
６１、６２、６３ 回転角センサ
７１ ナット
７２ ねじ軸
７３ ボール
８１ 第１ギヤ
８２ 第２ギヤ
８３ 第３ギヤ
１００ アクチュエータ
１０２ 出力シャフト
１１０ バンドブレーキ装置
１１１ アプライ手段
１１５ 作動ロッド
１１６ アンカーピン
１３０ ブレーキバンド
１３１ ストラップ
１３２ ライニング
１３６ アプライ用ブラケット
１１７ 駆動軸
Ｃ１〜Ｃ１０ 整流子セグメント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位を制御するアクチュエータであって、
出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構と、を含むモータと、
前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換し、前記直線運動によって発生する変位を前記被駆動機構に与える直線運動機構と、
前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、
を含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記被駆動機構の変位を検出するセンサをさらに含み、
前記制御装置は、前記センサから前記被駆動機構の変位を取得し、前記変位の微分を演算すると共に前記変位の微分値から前記回転速度を演算する請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記出力シャフトの回転を検出するセンサをさらに含む請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記モータは、
アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアと相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、
前記電磁ブレーキ機構は、
前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、
前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記アーマチュアコアの回転方向と逆回転方向の力を、前記アーマチュアコアに与える請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記モータは、
アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアに対して相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、
前記電磁ブレーキ機構は、
前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、
前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記永久磁石部材の回転方向と逆回転方向の力を、前記永久磁石部材に与える請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えたモータと、
前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換する直線運動機構と、
弾性変形可能なブレーキバンドに対して荷重を加え、前記ブレーキバンドの弾性変形に応じてブレーキドラムを制動するために、前記直線運動によって変位する作動ロッドと、
前記ブレーキバンドが前記ブレーキドラムへの制動力を発生してから、前記ブレーキドラムの回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、
を含むことを特徴とするバンドブレーキ装置。
【請求項７】
前記直線運動機構は、ボールねじ機構であり、
前記出力シャフトと前記ボールねじ機構のねじ軸との間に設けられ、かつ前記出力シャフトから前記ねじ軸へ伝達される回転速度を減速する減速ギヤ機構をさらに含む請求項６に記載のバンドブレーキ装置。
【請求項８】
回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構を変位させるモータを制御する方法であって、
出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えた前記モータを駆動するステップと、
前記回転速度を取得するステップと、
前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで前記被駆動機構が変位するたわみ区間を検出するステップと、
前記たわみ区間において、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に記回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算するステップと、
を含むことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項１】
回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構の変位を制御するアクチュエータであって、
出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構と、を含むモータと、
前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換し、前記直線運動によって発生する変位を前記被駆動機構に与える直線運動機構と、
前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、
を含むことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記被駆動機構の変位を検出するセンサをさらに含み、
前記制御装置は、前記センサから前記被駆動機構の変位を取得し、前記変位の微分を演算すると共に前記変位の微分値から前記回転速度を演算する請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記出力シャフトの回転を検出するセンサをさらに含む請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記モータは、
アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアと相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、
前記電磁ブレーキ機構は、
前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、
前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記アーマチュアコアの回転方向と逆回転方向の力を、前記アーマチュアコアに与える請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記モータは、
アーマチュアコアに巻回された励磁コイルと、着磁され、かつ前記アーマチュアコアに対して相対的に位置が変化する永久磁石部材と、をさらに含み、
前記電磁ブレーキ機構は、
前記アーマチュアコアに巻回され、かつ閉回路となるように環状に接続されたブレーキコイルであり、
前記ブレーキコイルは、前記励磁コイルの通電により回転する前記永久磁石部材の回転方向と逆回転方向の力を、前記永久磁石部材に与える請求項１から３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えたモータと、
前記出力シャフトの回転運動を直線運動に変換する直線運動機構と、
弾性変形可能なブレーキバンドに対して荷重を加え、前記ブレーキバンドの弾性変形に応じてブレーキドラムを制動するために、前記直線運動によって変位する作動ロッドと、
前記ブレーキバンドが前記ブレーキドラムへの制動力を発生してから、前記ブレーキドラムの回転を止めるまで、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に前記出力シャフトの回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算する制御装置と、
を含むことを特徴とするバンドブレーキ装置。
【請求項７】
前記直線運動機構は、ボールねじ機構であり、
前記出力シャフトと前記ボールねじ機構のねじ軸との間に設けられ、かつ前記出力シャフトから前記ねじ軸へ伝達される回転速度を減速する減速ギヤ機構をさらに含む請求項６に記載のバンドブレーキ装置。
【請求項８】
回転体を制動する弾性変形部材を弾性変形させるため、前記弾性変形部材に荷重を加える被駆動機構を変位させるモータを制御する方法であって、
出力シャフトと、前記出力シャフトの回転速度に応じて回転を抑制する電磁ブレーキ機構を備えた前記モータを駆動するステップと、
前記回転速度を取得するステップと、
前記弾性変形部材が前記回転体への制動力を発生してから、前記回転体の回転を止めるまで前記被駆動機構が変位するたわみ区間を検出するステップと、
前記たわみ区間において、前記荷重を生じさせる推力に応じて前記モータに通電する電流に記回転速度に応じた電流の補正値を加算した前記モータの制御信号を演算するステップと、
を含むことを特徴とするモータ制御方法。
【図１−１】
【図１−２】
【図１−３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図１−２】
【図１−３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１３−１８４４９（Ｐ２０１３−１８４４９Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５１６２（Ｐ２０１１−１５５１６２）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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