回転式アクチュエータ
【課題】 ドリブンギヤを圧入するときの出力軸の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる回転式アクチュエータを提供する。
【解決手段】 出力軸５は、第２ボス部４１０が外壁に圧入固定されるドリブンギヤ圧入部５０と、ドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、コントロールロッド７２と連結するための嵌合穴５１０が形成されるロッド連結部５１とを有する。そのため、嵌合穴５１０はドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向にずれて配置されるので、ドリブンギヤ圧入部５０への第２ボス部４１０の圧入によっては嵌合穴５１０が変形し難い。よって嵌合穴５１０が変形する影響による出力軸５とコントロールロッド７２との係合不良が生じ難い。したがって、ドリブンギヤ４１を圧入するときの出力軸５の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる。
【解決手段】 出力軸５は、第２ボス部４１０が外壁に圧入固定されるドリブンギヤ圧入部５０と、ドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、コントロールロッド７２と連結するための嵌合穴５１０が形成されるロッド連結部５１とを有する。そのため、嵌合穴５１０はドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向にずれて配置されるので、ドリブンギヤ圧入部５０への第２ボス部４１０の圧入によっては嵌合穴５１０が変形し難い。よって嵌合穴５１０が変形する影響による出力軸５とコントロールロッド７２との係合不良が生じ難い。したがって、ドリブンギヤ４１を圧入するときの出力軸５の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転を減速して出力する回転式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動軸に平行に設けられた出力軸を有する回転式アクチュエータが知られている。特許文献１の回転式アクチュエータでは、駆動軸と同軸に配置されるリングギヤの内歯に噛み合うプラネタリギヤが、駆動軸まわりに公転しつつその駆動軸に対し偏心する偏心軸まわりに自転する。駆動軸の回転に対し減速されるプラネタリギヤの自転成分は、ドライブギヤおよびドリブンギヤを経由して出力軸に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の出力軸は、例えばコントロールロッド等の被駆動ロッドと連結するために内歯面からなる嵌合穴を有しているが、その嵌合穴に対し径外方向に位置する外壁にドリブンギヤが圧入固定されている。そのため、ドリブンギヤを圧入するとき径内方向に位置する嵌合穴が変形する可能性がある。したがって、嵌合穴の変形の影響により出力軸と被駆動ロッドとの係合不良が生じ、出力軸からのトルク伝達効率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドリブンギヤを圧入するときの出力軸の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる回転式アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、モータ、偏心軸、リングギヤ、プラネタリギヤ、ドライブギヤ、回転伝達手段、ドリブンギヤ、および出力軸を備える。モータは、回転可能な駆動軸、この駆動軸に固定されるロータコア、及びロータコアの径外方向に設けられるステータを有する。駆動軸に対し偏心する偏心軸は、両端が駆動軸に平行に連結される。偏心軸の径外方向に設けられるリングギヤは、ハウジングに固定され、駆動軸と同軸の内歯を内壁に形成する。偏心軸と同軸に設けられるプラネタリギヤは、リングギヤの内歯に噛み合う第１外歯を外壁に形成し、偏心軸の偏心軸中心線まわりに自転可能に且つ駆動軸の第１軸中心線まわりに公転可能に偏心軸により支持される。プラネタリギヤの反ロータコア側に位置するドライブギヤは、ハウジングにより第１軸中心線まわりに回転可能に支持され、駆動軸と同軸の第２外歯を外壁に形成する。回転伝達手段は、プラネタリギヤの自転成分をドライブギヤに伝達する。ドリブンギヤは、基部およびギヤ部を有する。基部は、第１軸中心線に平行な第２軸中心線上に設けられる環状部材である。またギヤ部は、基部から第１軸中心線側に突出し、第２外歯に噛み合う第３外歯を突出先端に形成する。
【０００７】
出力軸は、ハウジングにより第２軸中心線まわりに回転可能に支持され、ドリブンギヤ圧入部およびロッド連結部を有する。ドリブンギヤ圧入部は、ドリブンギヤの基部が外壁に圧入固定される。またロッド連結部は、ドリブンギヤ圧入部に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられ、前記第２軸中心線に平行な方向に長手状をなすロッド連結用の嵌合穴を有する。そのため、ロッド連結部の嵌合穴はドリブンギヤ圧入部に対し軸方向にずれて配置されるので、ドリブンギヤ圧入部へのドリブンギヤの圧入によっては嵌合穴が変形し難い。よって嵌合穴が変形する影響による出力軸と被駆動ロッドとの係合不良が生じ難い。したがって、ドリブンギヤを圧入するときの出力軸の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が、第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に略一致する。そのため、ドライブギヤからドリブンギヤおよび出力軸を経由して被駆動ロッドへ回転が伝達されるとき、第３外歯に作用する力および出力軸に作用する反力が第２軸中心線に略直交する平面内に発生する。したがって、第３外歯に作用する力および出力軸に作用する反力の影響でドリブンギヤが第２軸中心線に直交する軸まわりに傾くことを抑制することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、ギヤ部は、第２軸中心線に平行な方向において基部との連結部の位置が第３外歯の位置よりもロータコア側にシフトする曲部を有する。この曲部をギヤ部が有することで、第２軸中心線に平行な方向において第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置を嵌合穴の軸方向中心位置に略一致させることができる。さらに、出力軸をロータコア側に配置することができるので、アクチュエータの外郭を扁平形状とし、アクチュエータの軸方向寸法を小さくすることができる。そのため、車両搭載上スペースの制約があるとき小スペースにアクチュエータを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態のアクチュエータを備えるシフトバイワイヤシステムの構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態のアクチュエータの縦断面図。
【図３】本発明の一実施形態のアクチュエータの前ハウジングおよび中ハウジングを図２のＸ矢印方向から見た図。
【図４】本発明の一実施形態のリングギヤ、プラネタリギヤ、およびドライブギヤを図２のＹ矢印方向から見た図。
【図５】本発明の一実施形態の駆動軸、リングギヤ、およびプラネタリギヤを模式的に示す斜視図。
【図６】本発明の一実施形態の出力軸が有するロッド連結部の横断面図。
【図７】本発明の他の実施形態の出力軸が有するロッド連結部の横断面図。
【図８】本発明の他の実施形態の出力軸が有するロッド連結部の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態による回転式アクチュエータ（以下「アクチュエータ」という）を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（一実施形態）
本発明をシフトバイワイヤシステムに適用した一実施形態について図１に基づいて説明する。
シフトバイワイヤシステム７は、運転者により操作される例えばセレクトレバー等のレンジ選択部材の操作位置に応じてアクチュエータ１を作動させて車両用自動変速機のシフトレンジを切り換える。シフトバイワイヤシステム７は、レンジ選択部材とアクチュエータ１とがワイヤ（電線）を経由して電気的に接続されるバイワイヤシステムであり、電子制御ユニット７１（Electric Control Unit；以下「ＥＣＵ」という）、アクチュエータ１、コントロールロッド７２、ディテント機構７３、およびパーキングロック機構７４を備えている。
【００１３】
本実施形態の車両用自動変速機に採用する遊星歯車式の有段変速機は、入出力部材間に設けられる複数の遊星歯車装置の各回転要素と他部材との係合関係を油圧式クラッチで制御することにより、変速段およびシフトレンジを切り換える。油圧式クラッチに所定圧の作動油を供給する油圧制御装置には、レンジ切換弁としてのマニュアルバルブ７０が設けられる。このマニュアルバルブ７０は、バルブボディ７００内に軸方向移動可能に収容される弁部材７０１を備え、この弁部材７０１が軸方向に移動することで油圧制御装置内の油路を切り換えて有段変速機のシフトレンジを切り換える。有段変速機のシフトレンジには、前進走行用のＤレンジ、後進走行用のＲレンジ、駐車用のＰレンジ、および動力遮断用のＮレンジが設定される。
【００１４】
ＥＣＵ７１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ７１は、図示しないレバーポジションセンサおよびエンコーダ７５（図２参照）に電気的に接続している。レバーポジションセンサは、セレクトレバーの操作位置を電気信号としてＥＣＵ７１に出力する。エンコーダ７５は、アクチュエータ１のモータ２（図２参照）の回転角度量に対応する所定のカウント数を電気信号としてＥＣＵ７１に出力する。
ＥＣＵ７１は、ＲＯＭに記録されている所定の制御プログラムにしたがって入力される信号に基づきアクチュエータ１を制御する。具体的には、ＥＣＵ７１は、アクチュエータ１を作動に先立って、セレクトレバーの操作位置に対応する指示シフトレンジへ切り換えるためのアクチュエータ１の回転角度量を算出する。そして、算出した回転角度量が得られるまでアクチュエータ１を回転駆動させる。
【００１５】
アクチュエータ１は、出力部材としての出力軸５（図２参照）がコントロールロッド７２に機械的に連結されており、指示シフトレンジに応じてコントロールロッド７２を回転させる。なおアクチュエータ１の構成は後に詳述する。
【００１６】
「被駆動ロッド」としてのコントロールロッド７２は、軸中心線まわりに回転可能に設けられおり、ディテント機構７３のディテントプレート７３０が一体的に固定されている。アクチュエータ１からコントロールロッド７２に入力されるトルクはディテントプレート７３０に伝達される。
【００１７】
ディテント機構７３は、ディテントプレート７３０およびディテントスプリング７３３を備えている。
ディテントプレート７３０は、コントロールロッド７２から径外方向に突出する板状部材であり、突出先端面に複数の係合溝７３１を有している。またディテントプレート７３０は、コントロールロッド７２の軸方向に平行な方向へ突出する係合突起７３２を形成する。この係合突起７３２は、マニュアルバルブ７０の弁部材７０１に対し軸方向の係合が可能である。
【００１８】
ディテントスプリング７３３は、マニュアルバルブ７０のバルブボディ７００に基端部が固定されている方持ち状のばね板である。二股に分かれるディテントスプリング７３３の先端部にはローラ７３４が設けられている。ディテントスプリング７３３のローラ７３４がディテントプレート７３０の複数の係合溝７３１のいずれか１に係合することによりディテントプレート７３０およびコントロールロッド７２の回動位置が固定されるようになっている。ディテント機構７３はコントロールロッド７２の回り止め手段として機能する。
【００１９】
パーキングロック機構７４は、パークロッド７４０、カム部材７４１、パーキングロックポール７４２、およびパーキングギヤ７４３を備えている。
パークロッド７４０の基端部はディテントプレート７３０に連結されている。そしてパークロッド７４０の先端部は、ディテントプレート７３０が回動するに従ってパーキングギヤ７４３の軸方向に略平行な方向へ往復移動する。カム部材７４１はパークロッド７４０の先端部に設けられ、その先端部と共に往復移動する。パーキングロックポール７４２にはパーキングギヤ７４３に接近および離間可能な噛合突起部７４２ａが設けられている。この噛合突起部７４２ａは、カム部材７４１がパーキングロックポール７４２の先端部と台座７４４との間に挿入されるとパーキングギヤ７４３側へ移動してそのパーキングギヤ７４３に噛み合い、パーキングギヤ７４３が固定される有段変速機の出力部材を回転不能に固定する。また噛合突起部７４２ａは、カム部材７４１がパーキングロックポール７４２の先端部と台座７４４との間から抜け出すとパーキングギヤ７４３から離間してそのパーキングギヤ７４３との噛み合いを解除し、有段変速機の出力部材を回転可能とする。
【００２０】
以上のように構成されているシフトバイワイヤシステム７は、セレクトレバーにより指示される指示シフトレンジが変更されると、ＥＣＵ７１からアクチュエータ１の作動指令信号を出力する。その作動指令信号に従いアクチュエータ１が作動すると、コントロールロッド７２およびディテントプレート７３０が回動する。その回動によりディテントプレート７３０に係合されている弁部材７０１が軸方向に移動すると、マニュアルバルブ７０が作動してシフトレンジが切り換わると共にカム部材７４１が軸方向へ移動する。指示シフトレンジがＰレンジである場合、カム部材７４１がパーキングロックポール７４２を押し上げることでパーキングロックポール７４２の噛合突起部７４２ａとパーキングギヤ７４３とが噛み合い、有段変速機の出力部材を回転不能に固定する。
【００２１】
以下、アクチュエータ１の構成を図２〜図５に基づいて詳細に説明する。
アクチュエータ１は、モータ２、サイクロイド減速部３、平行軸歯車減速部４、および出力軸５を外郭部材６内に備えている。外郭部材６は、平行軸歯車減速部４および出力軸５を主に収容する前ハウジング６０と、サイクロイド減速部３を主に収容する中ハウジング６１と、モータ２を主に収容する後ハウジング６２との３つのハウジングから構成されている。なお本実施形態では、サイクロイド減速部３および平行軸歯車減速部４が減速機を構成している。
【００２２】
前ハウジング６０は、平行軸歯車減速部４および出力軸５の径外方向に設けられ、サイクロイド減速部３側に向けて開口する有底短筒状の樹脂製のハウジングである。前ハウジング６０は、第１すべり軸受８３が嵌合する有底嵌合孔６００、および第２すべり軸受８４が嵌合すると共にコントロールロッド７２が挿入される貫通孔６０１を有している。第１すべり軸受８３は、平行軸歯車減速部４のドリブンギヤ４１を第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持する。そして第２すべり軸受８４は、第１軸中心線φ１に平行な第２軸中心線φ２まわりに回転可能に出力軸５を支持する。
前ハウジング６０の底部には、第２軸中心線φ２に平行な方向へ突出する円筒状突出部６０２が設けられている。この円筒状突出部６０２は、図示しないミッションケースの開口部内に挿入される。円筒状突出部６０２とミッションケースの開口部との間に形成される隙間は、円筒状突出部６０２の外周部に嵌めつけられたＯリング８６により液密に封止される。
【００２３】
後ハウジング６２は、モータ２の径外方向に設けられると共にサイクロイド減速部３側に向けて開口する有底短筒状の樹脂製の後ハウジング本体６２０と、その後ハウジング本体６２０に埋め込まれた金属製の有底短筒部材６２１とを備えている。有底短筒部材６２１は、その一部が後ハウジング本体６２０内にインサートモールドされている。有底短筒部材６２１の外側筒部の内壁は、モータ２のステータコア２１０を嵌合固定する。そして有底短筒部材６２１の底部に設けられモータ２側へ突出する比較的小径の内側筒部の内壁は、第１転がり軸受８０を嵌合固定する。第１転がり軸受８０は、モータ２の駆動軸２００の一端部２００ａを第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持する。
【００２４】
後ハウジング本体６２０には、有底短筒部材６２１の他にもモータ２およびエンコーダ７５からの配線部材６２２がインサートモールドされている。後ハウジング本体６２０には径外方向へ突設するコネクタ６２３が設けられており、配線部材６２２は後ハウジング本体６２０の底部を通ってコネクタ６２３内まで延びている。ＥＣＵ７１からの配線を収容する図示しないコネクタがコネクタ６２３に接続されることにより、モータ２およびエンコーダ７５がＥＣＵ７１に電気的に接続されるようになっている。
【００２５】
中ハウジング６１は、前ハウジング６０と後ハウジング６２との間においてサイクロイド減速部３の外側に設けられると共にそれら前ハウジング６０および後ハウジング６２に組み合わせられる環状の樹脂製の中ハウジング本体６１０と、その中ハウジング本体６１０にインサートモールドされている金属製の環状プレート６１１とを備えている。中ハウジング６１の一部を切り欠いて断面で示す図３のように、環状プレート６１１は、サイクロイド減速部３のリングギヤ３０が嵌合する嵌合壁部６１１ｂと、そのリングギヤ３０の回止め突起３００に係合する複数の係合溝部６１１ａとを有している。リングギヤ３０は、リングギヤ保持内壁６１２に圧入されている。
なお、出力軸５と同軸に設けられると共に中ハウジング本体６１０に嵌合されているオイルシール９２は、その内側に挿入されるコントロールロッド７２の先端部との間の隙間を液密に封止する。
【００２６】
前ハウジング６０、中ハウジング６１、および後ハウジング６２は、互いに組み合わせられて締結ボルト８７により締結されている。中ハウジング本体６１０と前ハウジング６０との組合せ面間には第１パッキン８８が設けられ、また中ハウジング本体６１０と後ハウジング本体６２０との組合せ面間には第２パッキン８９が設けられている。第１パッキン８８および第２パッキン８９は、例えば合成ゴム等から成る。外郭部材６内の内圧は、中ハウジング６１に取り付けられた内圧調整部材９０により調整される。
【００２７】
次にモータ２の構成を説明する。
モータ２は、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲモータ）であり、ロータ２０およびステータ２１を備えている。
ロータ２０は、駆動軸２００およびロータコア２０１から構成されている。駆動軸２００は、後ハウジング６２側の一端部２００ａが第１転がり軸受８０により第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持され、また前ハウジング６０側の他端部２００ｂが第２転がり軸受８１により第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持されている。第１転がり軸受８０は後ハウジング６２に嵌合されている。また第２転がり軸受８１はドライブギヤ４０の内側に嵌合されている。
【００２８】
そして駆動軸２２０の一端部２００ａと他端部２００ｂとの間には、一端部２００ａ側から順に大径部２００ｃおよび偏心部２００ｄが設けられている。大径部２００ｃは、第１軸中心線φ１と同軸に設けられ、両端が一端部２００ａおよび偏心部２００ｄに一体に連結されている。また「偏心軸」としての偏心部２００ｄは、第１軸中心線φ１に対し偏心し且つ平行な偏心軸中心線φ３と同軸に設けられ、両端が大径部２００ｃおよび他端部２００ｂに一体に連結されている。
ロータコア２０１は、大径部２００ｃの外壁に嵌合固定されている。またロータコア２０１は、周方向の４５度毎に径外方向へ向けて突出する複数の突極（図示せず）を形成する。
【００２９】
ステータ２１は、ロータ２０の径外方向で後ハウジング６２の内壁面に嵌合固定されており、ステータコア２１０およびコイル２１１から構成されている。ステータコア２１０は、周方向の３０度毎に径内方向に向けて突出する複数のステータティース（図示せず）を形成する。コイル２１１は、各ステータティースに巻回されているＵ相、Ｖ相、およびＷ相のコイルから成る。
【００３０】
以上のように構成されているモータ２では、ＥＣＵ７１によりＵ相→Ｖ相→Ｗ相の順にコイル２１１への通電が切り換えられるとロータ２０が一方向へ回転する。そして、ＥＣＵ７１によりＷ相→Ｖ相→Ｕ相の順にコイル２１１への通電が切り換えられるとロータ２０が他方向へ回転する。Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のコイルへの通電が一巡する毎にロータ２０が４５度回転する。
【００３１】
エンコーダ７５は、ロータ２０に固定されている磁石７５０、その磁石７５０の磁気を検出するホールＩＣ７５１、及びそのホールＩＣ７５１が実装されている基板７５２から構成されている。エンコーダ７５は、ロータ２０の回転に伴いホールＩＣ７５１に接近および離間する磁石７５０の磁気の大きさを検出し、ロータ２０がホールＩＣ７５１に最接近する回数をカウントしてＥＣＵ７１に出力する。ＥＣＵ７１は、上記カウントされる回数すなわちカウント数に応じてロータ２０の回転角度量を算出する。
【００３２】
次にサイクロイド減速部３の構成を説明する。
サイクロイド減速部３は、遊星歯車減速機の一種であり、駆動軸２００の偏心部２００ｄの外側においてモータ２に隣接して設けられ、リングギヤ３０およびプラネタリギヤ３１を備えている。
【００３３】
リングギヤ３０は、偏心部２００ｄの径外方向で径方向の移動不能且つ回転不能に中ハウジング６１に固定されている環状の内歯車である。このリングギヤ３０の内壁には、第１軸中心線φ１と同軸の内歯が形成されている。そしてリングギヤ３０の外壁には、径外方向へ突出するように周方向の等間隔に複数個（本実施形態では６個）設けられた回止め突起３００が形成されている。
【００３４】
プラネタリギヤ３１は、偏心部２００ｄの径外方向に設けられ、リングギヤ３０の内歯に噛み合う第１外歯３１１を外壁に形成する外歯車である。このプラネタリギヤ３１は、偏心部２００ｄの外壁に嵌合されている第３転がり軸受８２により、偏心軸中心線φ３まわりに自転可能に且つ第１軸中心線φ１まわりに公転可能に支持されている。またプラネタリギヤ３１には、偏心軸中心線φ３との同心円ａ上において周方向の等間隔にドライブギヤ４０側へ突出する複数のトルク伝達用突起３１０が設けられている。このトルク伝達用突起３１０は、後述のトルク伝達用穴４０２と共に、プラネタリギヤ３１の自転成分をドライブギヤ４０に伝達するための回転伝達手段として機能する。
【００３５】
以上のように構成されているサイクロイド減速部３では、モータ２が作動して駆動軸２００が第１軸中心線φ１まわりに回転すると、プラネタリギヤ３１が、図５に矢印ｂで示すように第１軸中心線φ１まわりに公転しつつ図５に矢印ｃで示すように偏心軸中心線φ３まわりに自転する。プラネタリギヤ３１は、駆動軸２００が第１軸中心線φ１まわりに１回転する毎に、プラネタリギヤ３１の第１外歯３１１とリングギヤ３０の内歯との歯数差に応じた所定の角度だけプラネタリギヤ３１の公転方向とは反対側へ自転する。そのプラネタリギヤ３１の自転速度は、駆動軸２００の第１軸中心線φ１まわりの回転速度に比べて大きく減速する。サイクロイド減速部３は、モータ２から入力される回転を減速してドライブギヤ４０に出力する。
【００３６】
次に平行軸歯車減速部４および出力軸５の構成を説明する。
平行軸歯車減速部４は、ドライブギヤ４０、およびドライブギヤ４０に噛み合うドリブンギヤ４１から構成されている。
【００３７】
ドライブギヤ４０は、プラネタリギヤ３１に対しモータ２とは反対側に隣接する位置で第１軸中心線φ１と同軸に設けられ、第１すべり軸受８３により回転可能に支持されている円筒状の第１ボス部４００と、その第１ボス部４００のプラネタリギヤ３１側の端部から径外方向へ周方向に連続して突設され、第１軸中心線φ１と同軸の第２外歯４０３を外壁に形成する円環板状のフランジ部４０１とを備える外歯車である。フランジ部４０１には、プラネタリギヤ３１のトルク伝達用突起３１０が遊嵌するトルク伝達用穴４０２が複数設けられている。このトルク伝達用穴４０２は、第１軸中心線φ１との同心円上において周方向の等間隔に設けられている貫通穴であり、トルク伝達用穴４０２と共に前記回転伝達手段を構成する。ドライブギヤ４０は、トルク伝達用突起３１０とトルク伝達用穴４０２との周方向の係合によってプラネタリギヤ３１にトルク伝達可能に連結されている。
【００３８】
ドリブンギヤ４１は、第１軸中心線φ１に平行な第２軸中心線φ２と同軸に設けられる「基部」としての環状の第２ボス部４１０と、その第２ボス部４１０から第１軸中心線φ１側に突出すると共に、第２外歯４０３に噛み合う第３外歯４１２を突出先端に形成するギヤ部４１１とを有する。第３外歯４１２のピッチ円半径は、第２外歯４０３のピッチ円半径よりも小さく設定されている。
第２ボス部４１０およびギヤ部４１１は、第２軸中心線φ２に平行な方向に厚みをなす一体の板状部材であり、例えばプレス加工により成形される。
【００３９】
出力軸５は、第２すべり軸受８４により第２軸中心線φ２まわりに回転可能に支持されている。この出力軸５は、ドリブンギヤ４１の第２ボス部４１０が外壁に圧入固定される円筒状のドリブンギヤ圧入部５０と、そのドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、第２軸中心線φ２に平行な方向に長手状をなす嵌合穴５１０を有する円筒状のロッド連結部５１とを有している。
嵌合穴５１０は、内側に嵌合するコントロールロッド７２の外壁に対し周方向に係合可能である。この嵌合により、出力軸５とコントロールロッド７２とがトルク伝達可能に連結される。本実施形態では、嵌合穴５１０の横断面形状すなわち第２軸中心線φ２に直交する断面の形状は、ロッド連結部５１の内壁に形成されているスプライン内歯の歯面からなる凹凸形状をなす。
【００４０】
ドリブンギヤ４１のギヤ部４１１は、第２ボス部４１０との連結部の位置が第２軸中心線φ２に平行な方向において第３外歯４１２の位置よりもロータコア２０１側にシフトする曲部４１１ａを有している。この曲部４１１ａは、第３外歯４１２の軸方向中心位置が第２軸中心線φ２に平行な方向において嵌合穴５１０の軸方向中心位置に一致するように設定されている。これにより、第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置が、第２軸中心線φ２に平行な方向において嵌合穴５１０の軸方向中心位置に一致する。上述の第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置とは、第２軸中心線φ２に平行な方向における第２外歯４０３と第３外歯４１２との噛み合い範囲の中心位置のことである。また嵌合穴５１０の軸方向中心位置とは、第２軸中心線φ２に平行な方向における嵌合穴５１０の中心位置、すなわちスプライン内歯の軸方向中心位置のことである。
【００４１】
以上のように構成されている平行軸歯車減速部４は、プラネタリギヤ３１の自転成分がトルク伝達用突起３１０およびトルク伝達用穴４０２を経由してドライブギヤ４０に入力されると、そのプラネタリギヤ３１の自転成分を減速してドリブンギヤ４１から出力軸５に出力する。そして出力軸５は、ドリブンギヤ４１から入力される回転をコントロールロッド７２に出力する。
【００４２】
本実施形態では、ドリブンギヤ４１は、第２ボス部４１０から第１軸中心線φ１側に突出すると共に、ドライブギヤ４０の第２外歯４０３に噛み合う第３外歯４１２を突出先端に形成する。出力軸５は、第１軸中心線φ１に平行な第２軸中心線φ２まわりに回転可能に設けられ、第２ボス部４１０が外壁に圧入固定されるドリブンギヤ圧入部５０と、そのドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、コントロールロッド７２と連結するための嵌合穴５１０が形成されているロッド連結部５１とを有している。そのため、ロッド連結部５１の嵌合穴５１０はドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向にずれて配置されるので、ドリブンギヤ圧入部５０への第２ボス部４１０の圧入によっては嵌合穴５１０が変形し難い。よって嵌合穴５１０が変形する影響による出力軸５とコントロールロッド７２との係合不良が生じ難い。したがって、ドリブンギヤ４１を圧入するときの出力軸５の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる。
【００４３】
また本実施形態では、第２軸中心線φ２に平行な方向において、第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置が嵌合穴５１０の軸方向中心位置に略一致する。そのため、ドライブギヤ４０からドリブンギヤ４１および出力軸５を経由してコントロールロッド７２へ回転が伝達されるとき、第３外歯４１２に作用する力およびロッド連結部５１に作用する反力が第２軸中心線φ３に略直交する平面内に発生する。したがって、第３外歯４１２に作用する力およびロッド連結部５１に作用する反力の影響でドリブンギヤ４１が第２軸中心線φ２に直交する軸まわりに傾くことを抑制することができる。
【００４４】
また本実施形態では、ギヤ部４１１は、第２軸中心線φ２に平行な方向において、第２ボス部４１０との連結部の位置が第３外歯４１２の位置よりもロータコア２０１側にシフトする曲部４１１ａを有している。この曲部４１１ａをギヤ部４１１が有することで、第２軸中心線φ２に平行な方向において第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置を嵌合穴５１０の軸方向中心位置に略一致させることができる。さらに、出力軸５をロータコア側に配置することができるので、アクチュエータ１の外郭を扁平形状とし、アクチュエータ１の軸方向寸法を小さくすることができる。そのため、車両搭載上の制約に対応し易いアクチュエータ１を得ることができる。
【００４５】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、出力軸は、例えば図７に示すように直線および曲線からなる横断面形状の嵌合穴５２０を有するロッド連結部５２を備えることとしてもよいし、或いは図８に示すような多角形からなる横断面形状の嵌合穴５３０を有するロッド連結部５３を備えることとしてもよい。要するに、コントロールロッドに対し周方向に直接的あるいは間接的に係合可能な形状であれば、どのような形状であってもよい。
本発明の他の実施形態では、ロッド連結部がドリブンギヤ圧入部に対しロータコア側に隣接して設けられてもよい。
【００４６】
本発明の他の実施形態では、第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に正確に一致していなくてもよい。つまり、第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に略一致することとしてもよい。このような構成であってもドリブンギヤの傾きを抑制する効果を得ることができる。
【００４７】
本発明の他の実施形態では、ギヤ部が曲部を備えず、平らに設けられてもよい。これによって第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が、第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に一致しなくてもよい。要するに、ロッド連結部の嵌合穴がドリブンギヤ圧入部に対し軸方向にずれて配置されていれば、嵌合穴の変形を抑制する効果を得ることができる。
【００４８】
本発明の他の実施形態では、アクチュエータを例えば車両の他のバルブ装置等の駆動部として用いてもよいし、例えば産業ロボットや工作機械などの他の装置の駆動部として用いてもよい。
本発明の他の実施形態では、前ハウジング、中ハウジング、および後ハウジングを例えば金属等の他の材質から構成してもよい。
【００４９】
本発明の他の実施形態では、ドライブギヤからドリブンギヤへの減速比が可変に構成されてもよいし、ドライブギヤからドリブンギヤに回転が維持あるいは増速されて伝達されることとしてもよい。
本発明の他の実施形態では、ＳＲモータ以外のモータを採用してもよい。
【００５０】
本発明の他の実施形態では、例えばパドル型やボタン型のものを採用してもよい。また、運転者の音声を認識してシフトレンジが選択されるものを採用してもよい。
本発明の他の実施形態では、例えば平行軸歯車式の有段変速機、またはベルト式やトロイダル式の無段変速機等の他の自動変速機を採用してもよい。
【００５１】
このように本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ・・・回転式アクチュエータ
２ ・・・モータ
２００ ・・・駆動軸
２００ｄ・・・偏心部（偏心軸）
２０１ ・・・ロータコア
２１ ・・・ステータ
３０ ・・・リングギヤ
３１ ・・・プラネタリギヤ
３１０ ・・・トルク伝達用突起（回転伝達手段）
３１１ ・・・第１外歯
４０ ・・・ドライブギヤ
４０２ ・・・トルク伝達用穴（回転伝達手段）
４０３ ・・・第２外歯
４１ ・・・ドリブンギヤ
４１０ ・・・第２ボス部（基部）
４１２ ・・・第３外歯
４１１ ・・・ギヤ部
５ ・・・出力軸
５０ ・・・ドリブンギヤ圧入部
５１，５２，５３・・・ロッド連結部
５１０，５２０，５３０・・・嵌合穴
φ１ ・・・第１軸中心線
φ２ ・・・第２軸中心線
φ３ ・・・偏心軸中心線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転を減速して出力する回転式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの駆動軸に平行に設けられた出力軸を有する回転式アクチュエータが知られている。特許文献１の回転式アクチュエータでは、駆動軸と同軸に配置されるリングギヤの内歯に噛み合うプラネタリギヤが、駆動軸まわりに公転しつつその駆動軸に対し偏心する偏心軸まわりに自転する。駆動軸の回転に対し減速されるプラネタリギヤの自転成分は、ドライブギヤおよびドリブンギヤを経由して出力軸に伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の出力軸は、例えばコントロールロッド等の被駆動ロッドと連結するために内歯面からなる嵌合穴を有しているが、その嵌合穴に対し径外方向に位置する外壁にドリブンギヤが圧入固定されている。そのため、ドリブンギヤを圧入するとき径内方向に位置する嵌合穴が変形する可能性がある。したがって、嵌合穴の変形の影響により出力軸と被駆動ロッドとの係合不良が生じ、出力軸からのトルク伝達効率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドリブンギヤを圧入するときの出力軸の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる回転式アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、モータ、偏心軸、リングギヤ、プラネタリギヤ、ドライブギヤ、回転伝達手段、ドリブンギヤ、および出力軸を備える。モータは、回転可能な駆動軸、この駆動軸に固定されるロータコア、及びロータコアの径外方向に設けられるステータを有する。駆動軸に対し偏心する偏心軸は、両端が駆動軸に平行に連結される。偏心軸の径外方向に設けられるリングギヤは、ハウジングに固定され、駆動軸と同軸の内歯を内壁に形成する。偏心軸と同軸に設けられるプラネタリギヤは、リングギヤの内歯に噛み合う第１外歯を外壁に形成し、偏心軸の偏心軸中心線まわりに自転可能に且つ駆動軸の第１軸中心線まわりに公転可能に偏心軸により支持される。プラネタリギヤの反ロータコア側に位置するドライブギヤは、ハウジングにより第１軸中心線まわりに回転可能に支持され、駆動軸と同軸の第２外歯を外壁に形成する。回転伝達手段は、プラネタリギヤの自転成分をドライブギヤに伝達する。ドリブンギヤは、基部およびギヤ部を有する。基部は、第１軸中心線に平行な第２軸中心線上に設けられる環状部材である。またギヤ部は、基部から第１軸中心線側に突出し、第２外歯に噛み合う第３外歯を突出先端に形成する。
【０００７】
出力軸は、ハウジングにより第２軸中心線まわりに回転可能に支持され、ドリブンギヤ圧入部およびロッド連結部を有する。ドリブンギヤ圧入部は、ドリブンギヤの基部が外壁に圧入固定される。またロッド連結部は、ドリブンギヤ圧入部に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられ、前記第２軸中心線に平行な方向に長手状をなすロッド連結用の嵌合穴を有する。そのため、ロッド連結部の嵌合穴はドリブンギヤ圧入部に対し軸方向にずれて配置されるので、ドリブンギヤ圧入部へのドリブンギヤの圧入によっては嵌合穴が変形し難い。よって嵌合穴が変形する影響による出力軸と被駆動ロッドとの係合不良が生じ難い。したがって、ドリブンギヤを圧入するときの出力軸の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が、第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に略一致する。そのため、ドライブギヤからドリブンギヤおよび出力軸を経由して被駆動ロッドへ回転が伝達されるとき、第３外歯に作用する力および出力軸に作用する反力が第２軸中心線に略直交する平面内に発生する。したがって、第３外歯に作用する力および出力軸に作用する反力の影響でドリブンギヤが第２軸中心線に直交する軸まわりに傾くことを抑制することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、ギヤ部は、第２軸中心線に平行な方向において基部との連結部の位置が第３外歯の位置よりもロータコア側にシフトする曲部を有する。この曲部をギヤ部が有することで、第２軸中心線に平行な方向において第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置を嵌合穴の軸方向中心位置に略一致させることができる。さらに、出力軸をロータコア側に配置することができるので、アクチュエータの外郭を扁平形状とし、アクチュエータの軸方向寸法を小さくすることができる。そのため、車両搭載上スペースの制約があるとき小スペースにアクチュエータを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態のアクチュエータを備えるシフトバイワイヤシステムの構成を示す斜視図。
【図２】本発明の一実施形態のアクチュエータの縦断面図。
【図３】本発明の一実施形態のアクチュエータの前ハウジングおよび中ハウジングを図２のＸ矢印方向から見た図。
【図４】本発明の一実施形態のリングギヤ、プラネタリギヤ、およびドライブギヤを図２のＹ矢印方向から見た図。
【図５】本発明の一実施形態の駆動軸、リングギヤ、およびプラネタリギヤを模式的に示す斜視図。
【図６】本発明の一実施形態の出力軸が有するロッド連結部の横断面図。
【図７】本発明の他の実施形態の出力軸が有するロッド連結部の横断面図。
【図８】本発明の他の実施形態の出力軸が有するロッド連結部の横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態による回転式アクチュエータ（以下「アクチュエータ」という）を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（一実施形態）
本発明をシフトバイワイヤシステムに適用した一実施形態について図１に基づいて説明する。
シフトバイワイヤシステム７は、運転者により操作される例えばセレクトレバー等のレンジ選択部材の操作位置に応じてアクチュエータ１を作動させて車両用自動変速機のシフトレンジを切り換える。シフトバイワイヤシステム７は、レンジ選択部材とアクチュエータ１とがワイヤ（電線）を経由して電気的に接続されるバイワイヤシステムであり、電子制御ユニット７１（Electric Control Unit；以下「ＥＣＵ」という）、アクチュエータ１、コントロールロッド７２、ディテント機構７３、およびパーキングロック機構７４を備えている。
【００１３】
本実施形態の車両用自動変速機に採用する遊星歯車式の有段変速機は、入出力部材間に設けられる複数の遊星歯車装置の各回転要素と他部材との係合関係を油圧式クラッチで制御することにより、変速段およびシフトレンジを切り換える。油圧式クラッチに所定圧の作動油を供給する油圧制御装置には、レンジ切換弁としてのマニュアルバルブ７０が設けられる。このマニュアルバルブ７０は、バルブボディ７００内に軸方向移動可能に収容される弁部材７０１を備え、この弁部材７０１が軸方向に移動することで油圧制御装置内の油路を切り換えて有段変速機のシフトレンジを切り換える。有段変速機のシフトレンジには、前進走行用のＤレンジ、後進走行用のＲレンジ、駐車用のＰレンジ、および動力遮断用のＮレンジが設定される。
【００１４】
ＥＣＵ７１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータから構成されている。ＥＣＵ７１は、図示しないレバーポジションセンサおよびエンコーダ７５（図２参照）に電気的に接続している。レバーポジションセンサは、セレクトレバーの操作位置を電気信号としてＥＣＵ７１に出力する。エンコーダ７５は、アクチュエータ１のモータ２（図２参照）の回転角度量に対応する所定のカウント数を電気信号としてＥＣＵ７１に出力する。
ＥＣＵ７１は、ＲＯＭに記録されている所定の制御プログラムにしたがって入力される信号に基づきアクチュエータ１を制御する。具体的には、ＥＣＵ７１は、アクチュエータ１を作動に先立って、セレクトレバーの操作位置に対応する指示シフトレンジへ切り換えるためのアクチュエータ１の回転角度量を算出する。そして、算出した回転角度量が得られるまでアクチュエータ１を回転駆動させる。
【００１５】
アクチュエータ１は、出力部材としての出力軸５（図２参照）がコントロールロッド７２に機械的に連結されており、指示シフトレンジに応じてコントロールロッド７２を回転させる。なおアクチュエータ１の構成は後に詳述する。
【００１６】
「被駆動ロッド」としてのコントロールロッド７２は、軸中心線まわりに回転可能に設けられおり、ディテント機構７３のディテントプレート７３０が一体的に固定されている。アクチュエータ１からコントロールロッド７２に入力されるトルクはディテントプレート７３０に伝達される。
【００１７】
ディテント機構７３は、ディテントプレート７３０およびディテントスプリング７３３を備えている。
ディテントプレート７３０は、コントロールロッド７２から径外方向に突出する板状部材であり、突出先端面に複数の係合溝７３１を有している。またディテントプレート７３０は、コントロールロッド７２の軸方向に平行な方向へ突出する係合突起７３２を形成する。この係合突起７３２は、マニュアルバルブ７０の弁部材７０１に対し軸方向の係合が可能である。
【００１８】
ディテントスプリング７３３は、マニュアルバルブ７０のバルブボディ７００に基端部が固定されている方持ち状のばね板である。二股に分かれるディテントスプリング７３３の先端部にはローラ７３４が設けられている。ディテントスプリング７３３のローラ７３４がディテントプレート７３０の複数の係合溝７３１のいずれか１に係合することによりディテントプレート７３０およびコントロールロッド７２の回動位置が固定されるようになっている。ディテント機構７３はコントロールロッド７２の回り止め手段として機能する。
【００１９】
パーキングロック機構７４は、パークロッド７４０、カム部材７４１、パーキングロックポール７４２、およびパーキングギヤ７４３を備えている。
パークロッド７４０の基端部はディテントプレート７３０に連結されている。そしてパークロッド７４０の先端部は、ディテントプレート７３０が回動するに従ってパーキングギヤ７４３の軸方向に略平行な方向へ往復移動する。カム部材７４１はパークロッド７４０の先端部に設けられ、その先端部と共に往復移動する。パーキングロックポール７４２にはパーキングギヤ７４３に接近および離間可能な噛合突起部７４２ａが設けられている。この噛合突起部７４２ａは、カム部材７４１がパーキングロックポール７４２の先端部と台座７４４との間に挿入されるとパーキングギヤ７４３側へ移動してそのパーキングギヤ７４３に噛み合い、パーキングギヤ７４３が固定される有段変速機の出力部材を回転不能に固定する。また噛合突起部７４２ａは、カム部材７４１がパーキングロックポール７４２の先端部と台座７４４との間から抜け出すとパーキングギヤ７４３から離間してそのパーキングギヤ７４３との噛み合いを解除し、有段変速機の出力部材を回転可能とする。
【００２０】
以上のように構成されているシフトバイワイヤシステム７は、セレクトレバーにより指示される指示シフトレンジが変更されると、ＥＣＵ７１からアクチュエータ１の作動指令信号を出力する。その作動指令信号に従いアクチュエータ１が作動すると、コントロールロッド７２およびディテントプレート７３０が回動する。その回動によりディテントプレート７３０に係合されている弁部材７０１が軸方向に移動すると、マニュアルバルブ７０が作動してシフトレンジが切り換わると共にカム部材７４１が軸方向へ移動する。指示シフトレンジがＰレンジである場合、カム部材７４１がパーキングロックポール７４２を押し上げることでパーキングロックポール７４２の噛合突起部７４２ａとパーキングギヤ７４３とが噛み合い、有段変速機の出力部材を回転不能に固定する。
【００２１】
以下、アクチュエータ１の構成を図２〜図５に基づいて詳細に説明する。
アクチュエータ１は、モータ２、サイクロイド減速部３、平行軸歯車減速部４、および出力軸５を外郭部材６内に備えている。外郭部材６は、平行軸歯車減速部４および出力軸５を主に収容する前ハウジング６０と、サイクロイド減速部３を主に収容する中ハウジング６１と、モータ２を主に収容する後ハウジング６２との３つのハウジングから構成されている。なお本実施形態では、サイクロイド減速部３および平行軸歯車減速部４が減速機を構成している。
【００２２】
前ハウジング６０は、平行軸歯車減速部４および出力軸５の径外方向に設けられ、サイクロイド減速部３側に向けて開口する有底短筒状の樹脂製のハウジングである。前ハウジング６０は、第１すべり軸受８３が嵌合する有底嵌合孔６００、および第２すべり軸受８４が嵌合すると共にコントロールロッド７２が挿入される貫通孔６０１を有している。第１すべり軸受８３は、平行軸歯車減速部４のドリブンギヤ４１を第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持する。そして第２すべり軸受８４は、第１軸中心線φ１に平行な第２軸中心線φ２まわりに回転可能に出力軸５を支持する。
前ハウジング６０の底部には、第２軸中心線φ２に平行な方向へ突出する円筒状突出部６０２が設けられている。この円筒状突出部６０２は、図示しないミッションケースの開口部内に挿入される。円筒状突出部６０２とミッションケースの開口部との間に形成される隙間は、円筒状突出部６０２の外周部に嵌めつけられたＯリング８６により液密に封止される。
【００２３】
後ハウジング６２は、モータ２の径外方向に設けられると共にサイクロイド減速部３側に向けて開口する有底短筒状の樹脂製の後ハウジング本体６２０と、その後ハウジング本体６２０に埋め込まれた金属製の有底短筒部材６２１とを備えている。有底短筒部材６２１は、その一部が後ハウジング本体６２０内にインサートモールドされている。有底短筒部材６２１の外側筒部の内壁は、モータ２のステータコア２１０を嵌合固定する。そして有底短筒部材６２１の底部に設けられモータ２側へ突出する比較的小径の内側筒部の内壁は、第１転がり軸受８０を嵌合固定する。第１転がり軸受８０は、モータ２の駆動軸２００の一端部２００ａを第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持する。
【００２４】
後ハウジング本体６２０には、有底短筒部材６２１の他にもモータ２およびエンコーダ７５からの配線部材６２２がインサートモールドされている。後ハウジング本体６２０には径外方向へ突設するコネクタ６２３が設けられており、配線部材６２２は後ハウジング本体６２０の底部を通ってコネクタ６２３内まで延びている。ＥＣＵ７１からの配線を収容する図示しないコネクタがコネクタ６２３に接続されることにより、モータ２およびエンコーダ７５がＥＣＵ７１に電気的に接続されるようになっている。
【００２５】
中ハウジング６１は、前ハウジング６０と後ハウジング６２との間においてサイクロイド減速部３の外側に設けられると共にそれら前ハウジング６０および後ハウジング６２に組み合わせられる環状の樹脂製の中ハウジング本体６１０と、その中ハウジング本体６１０にインサートモールドされている金属製の環状プレート６１１とを備えている。中ハウジング６１の一部を切り欠いて断面で示す図３のように、環状プレート６１１は、サイクロイド減速部３のリングギヤ３０が嵌合する嵌合壁部６１１ｂと、そのリングギヤ３０の回止め突起３００に係合する複数の係合溝部６１１ａとを有している。リングギヤ３０は、リングギヤ保持内壁６１２に圧入されている。
なお、出力軸５と同軸に設けられると共に中ハウジング本体６１０に嵌合されているオイルシール９２は、その内側に挿入されるコントロールロッド７２の先端部との間の隙間を液密に封止する。
【００２６】
前ハウジング６０、中ハウジング６１、および後ハウジング６２は、互いに組み合わせられて締結ボルト８７により締結されている。中ハウジング本体６１０と前ハウジング６０との組合せ面間には第１パッキン８８が設けられ、また中ハウジング本体６１０と後ハウジング本体６２０との組合せ面間には第２パッキン８９が設けられている。第１パッキン８８および第２パッキン８９は、例えば合成ゴム等から成る。外郭部材６内の内圧は、中ハウジング６１に取り付けられた内圧調整部材９０により調整される。
【００２７】
次にモータ２の構成を説明する。
モータ２は、スイッチドリラクタンスモータ（ＳＲモータ）であり、ロータ２０およびステータ２１を備えている。
ロータ２０は、駆動軸２００およびロータコア２０１から構成されている。駆動軸２００は、後ハウジング６２側の一端部２００ａが第１転がり軸受８０により第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持され、また前ハウジング６０側の他端部２００ｂが第２転がり軸受８１により第１軸中心線φ１まわりに回転可能に支持されている。第１転がり軸受８０は後ハウジング６２に嵌合されている。また第２転がり軸受８１はドライブギヤ４０の内側に嵌合されている。
【００２８】
そして駆動軸２２０の一端部２００ａと他端部２００ｂとの間には、一端部２００ａ側から順に大径部２００ｃおよび偏心部２００ｄが設けられている。大径部２００ｃは、第１軸中心線φ１と同軸に設けられ、両端が一端部２００ａおよび偏心部２００ｄに一体に連結されている。また「偏心軸」としての偏心部２００ｄは、第１軸中心線φ１に対し偏心し且つ平行な偏心軸中心線φ３と同軸に設けられ、両端が大径部２００ｃおよび他端部２００ｂに一体に連結されている。
ロータコア２０１は、大径部２００ｃの外壁に嵌合固定されている。またロータコア２０１は、周方向の４５度毎に径外方向へ向けて突出する複数の突極（図示せず）を形成する。
【００２９】
ステータ２１は、ロータ２０の径外方向で後ハウジング６２の内壁面に嵌合固定されており、ステータコア２１０およびコイル２１１から構成されている。ステータコア２１０は、周方向の３０度毎に径内方向に向けて突出する複数のステータティース（図示せず）を形成する。コイル２１１は、各ステータティースに巻回されているＵ相、Ｖ相、およびＷ相のコイルから成る。
【００３０】
以上のように構成されているモータ２では、ＥＣＵ７１によりＵ相→Ｖ相→Ｗ相の順にコイル２１１への通電が切り換えられるとロータ２０が一方向へ回転する。そして、ＥＣＵ７１によりＷ相→Ｖ相→Ｕ相の順にコイル２１１への通電が切り換えられるとロータ２０が他方向へ回転する。Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のコイルへの通電が一巡する毎にロータ２０が４５度回転する。
【００３１】
エンコーダ７５は、ロータ２０に固定されている磁石７５０、その磁石７５０の磁気を検出するホールＩＣ７５１、及びそのホールＩＣ７５１が実装されている基板７５２から構成されている。エンコーダ７５は、ロータ２０の回転に伴いホールＩＣ７５１に接近および離間する磁石７５０の磁気の大きさを検出し、ロータ２０がホールＩＣ７５１に最接近する回数をカウントしてＥＣＵ７１に出力する。ＥＣＵ７１は、上記カウントされる回数すなわちカウント数に応じてロータ２０の回転角度量を算出する。
【００３２】
次にサイクロイド減速部３の構成を説明する。
サイクロイド減速部３は、遊星歯車減速機の一種であり、駆動軸２００の偏心部２００ｄの外側においてモータ２に隣接して設けられ、リングギヤ３０およびプラネタリギヤ３１を備えている。
【００３３】
リングギヤ３０は、偏心部２００ｄの径外方向で径方向の移動不能且つ回転不能に中ハウジング６１に固定されている環状の内歯車である。このリングギヤ３０の内壁には、第１軸中心線φ１と同軸の内歯が形成されている。そしてリングギヤ３０の外壁には、径外方向へ突出するように周方向の等間隔に複数個（本実施形態では６個）設けられた回止め突起３００が形成されている。
【００３４】
プラネタリギヤ３１は、偏心部２００ｄの径外方向に設けられ、リングギヤ３０の内歯に噛み合う第１外歯３１１を外壁に形成する外歯車である。このプラネタリギヤ３１は、偏心部２００ｄの外壁に嵌合されている第３転がり軸受８２により、偏心軸中心線φ３まわりに自転可能に且つ第１軸中心線φ１まわりに公転可能に支持されている。またプラネタリギヤ３１には、偏心軸中心線φ３との同心円ａ上において周方向の等間隔にドライブギヤ４０側へ突出する複数のトルク伝達用突起３１０が設けられている。このトルク伝達用突起３１０は、後述のトルク伝達用穴４０２と共に、プラネタリギヤ３１の自転成分をドライブギヤ４０に伝達するための回転伝達手段として機能する。
【００３５】
以上のように構成されているサイクロイド減速部３では、モータ２が作動して駆動軸２００が第１軸中心線φ１まわりに回転すると、プラネタリギヤ３１が、図５に矢印ｂで示すように第１軸中心線φ１まわりに公転しつつ図５に矢印ｃで示すように偏心軸中心線φ３まわりに自転する。プラネタリギヤ３１は、駆動軸２００が第１軸中心線φ１まわりに１回転する毎に、プラネタリギヤ３１の第１外歯３１１とリングギヤ３０の内歯との歯数差に応じた所定の角度だけプラネタリギヤ３１の公転方向とは反対側へ自転する。そのプラネタリギヤ３１の自転速度は、駆動軸２００の第１軸中心線φ１まわりの回転速度に比べて大きく減速する。サイクロイド減速部３は、モータ２から入力される回転を減速してドライブギヤ４０に出力する。
【００３６】
次に平行軸歯車減速部４および出力軸５の構成を説明する。
平行軸歯車減速部４は、ドライブギヤ４０、およびドライブギヤ４０に噛み合うドリブンギヤ４１から構成されている。
【００３７】
ドライブギヤ４０は、プラネタリギヤ３１に対しモータ２とは反対側に隣接する位置で第１軸中心線φ１と同軸に設けられ、第１すべり軸受８３により回転可能に支持されている円筒状の第１ボス部４００と、その第１ボス部４００のプラネタリギヤ３１側の端部から径外方向へ周方向に連続して突設され、第１軸中心線φ１と同軸の第２外歯４０３を外壁に形成する円環板状のフランジ部４０１とを備える外歯車である。フランジ部４０１には、プラネタリギヤ３１のトルク伝達用突起３１０が遊嵌するトルク伝達用穴４０２が複数設けられている。このトルク伝達用穴４０２は、第１軸中心線φ１との同心円上において周方向の等間隔に設けられている貫通穴であり、トルク伝達用穴４０２と共に前記回転伝達手段を構成する。ドライブギヤ４０は、トルク伝達用突起３１０とトルク伝達用穴４０２との周方向の係合によってプラネタリギヤ３１にトルク伝達可能に連結されている。
【００３８】
ドリブンギヤ４１は、第１軸中心線φ１に平行な第２軸中心線φ２と同軸に設けられる「基部」としての環状の第２ボス部４１０と、その第２ボス部４１０から第１軸中心線φ１側に突出すると共に、第２外歯４０３に噛み合う第３外歯４１２を突出先端に形成するギヤ部４１１とを有する。第３外歯４１２のピッチ円半径は、第２外歯４０３のピッチ円半径よりも小さく設定されている。
第２ボス部４１０およびギヤ部４１１は、第２軸中心線φ２に平行な方向に厚みをなす一体の板状部材であり、例えばプレス加工により成形される。
【００３９】
出力軸５は、第２すべり軸受８４により第２軸中心線φ２まわりに回転可能に支持されている。この出力軸５は、ドリブンギヤ４１の第２ボス部４１０が外壁に圧入固定される円筒状のドリブンギヤ圧入部５０と、そのドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、第２軸中心線φ２に平行な方向に長手状をなす嵌合穴５１０を有する円筒状のロッド連結部５１とを有している。
嵌合穴５１０は、内側に嵌合するコントロールロッド７２の外壁に対し周方向に係合可能である。この嵌合により、出力軸５とコントロールロッド７２とがトルク伝達可能に連結される。本実施形態では、嵌合穴５１０の横断面形状すなわち第２軸中心線φ２に直交する断面の形状は、ロッド連結部５１の内壁に形成されているスプライン内歯の歯面からなる凹凸形状をなす。
【００４０】
ドリブンギヤ４１のギヤ部４１１は、第２ボス部４１０との連結部の位置が第２軸中心線φ２に平行な方向において第３外歯４１２の位置よりもロータコア２０１側にシフトする曲部４１１ａを有している。この曲部４１１ａは、第３外歯４１２の軸方向中心位置が第２軸中心線φ２に平行な方向において嵌合穴５１０の軸方向中心位置に一致するように設定されている。これにより、第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置が、第２軸中心線φ２に平行な方向において嵌合穴５１０の軸方向中心位置に一致する。上述の第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置とは、第２軸中心線φ２に平行な方向における第２外歯４０３と第３外歯４１２との噛み合い範囲の中心位置のことである。また嵌合穴５１０の軸方向中心位置とは、第２軸中心線φ２に平行な方向における嵌合穴５１０の中心位置、すなわちスプライン内歯の軸方向中心位置のことである。
【００４１】
以上のように構成されている平行軸歯車減速部４は、プラネタリギヤ３１の自転成分がトルク伝達用突起３１０およびトルク伝達用穴４０２を経由してドライブギヤ４０に入力されると、そのプラネタリギヤ３１の自転成分を減速してドリブンギヤ４１から出力軸５に出力する。そして出力軸５は、ドリブンギヤ４１から入力される回転をコントロールロッド７２に出力する。
【００４２】
本実施形態では、ドリブンギヤ４１は、第２ボス部４１０から第１軸中心線φ１側に突出すると共に、ドライブギヤ４０の第２外歯４０３に噛み合う第３外歯４１２を突出先端に形成する。出力軸５は、第１軸中心線φ１に平行な第２軸中心線φ２まわりに回転可能に設けられ、第２ボス部４１０が外壁に圧入固定されるドリブンギヤ圧入部５０と、そのドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、コントロールロッド７２と連結するための嵌合穴５１０が形成されているロッド連結部５１とを有している。そのため、ロッド連結部５１の嵌合穴５１０はドリブンギヤ圧入部５０に対し軸方向にずれて配置されるので、ドリブンギヤ圧入部５０への第２ボス部４１０の圧入によっては嵌合穴５１０が変形し難い。よって嵌合穴５１０が変形する影響による出力軸５とコントロールロッド７２との係合不良が生じ難い。したがって、ドリブンギヤ４１を圧入するときの出力軸５の変形に起因してトルク伝達効率が低下することを抑制することができる。
【００４３】
また本実施形態では、第２軸中心線φ２に平行な方向において、第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置が嵌合穴５１０の軸方向中心位置に略一致する。そのため、ドライブギヤ４０からドリブンギヤ４１および出力軸５を経由してコントロールロッド７２へ回転が伝達されるとき、第３外歯４１２に作用する力およびロッド連結部５１に作用する反力が第２軸中心線φ３に略直交する平面内に発生する。したがって、第３外歯４１２に作用する力およびロッド連結部５１に作用する反力の影響でドリブンギヤ４１が第２軸中心線φ２に直交する軸まわりに傾くことを抑制することができる。
【００４４】
また本実施形態では、ギヤ部４１１は、第２軸中心線φ２に平行な方向において、第２ボス部４１０との連結部の位置が第３外歯４１２の位置よりもロータコア２０１側にシフトする曲部４１１ａを有している。この曲部４１１ａをギヤ部４１１が有することで、第２軸中心線φ２に平行な方向において第２外歯４０３と第３外歯４１２との軸方向噛合中心位置を嵌合穴５１０の軸方向中心位置に略一致させることができる。さらに、出力軸５をロータコア側に配置することができるので、アクチュエータ１の外郭を扁平形状とし、アクチュエータ１の軸方向寸法を小さくすることができる。そのため、車両搭載上の制約に対応し易いアクチュエータ１を得ることができる。
【００４５】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態では、出力軸は、例えば図７に示すように直線および曲線からなる横断面形状の嵌合穴５２０を有するロッド連結部５２を備えることとしてもよいし、或いは図８に示すような多角形からなる横断面形状の嵌合穴５３０を有するロッド連結部５３を備えることとしてもよい。要するに、コントロールロッドに対し周方向に直接的あるいは間接的に係合可能な形状であれば、どのような形状であってもよい。
本発明の他の実施形態では、ロッド連結部がドリブンギヤ圧入部に対しロータコア側に隣接して設けられてもよい。
【００４６】
本発明の他の実施形態では、第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に正確に一致していなくてもよい。つまり、第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に略一致することとしてもよい。このような構成であってもドリブンギヤの傾きを抑制する効果を得ることができる。
【００４７】
本発明の他の実施形態では、ギヤ部が曲部を備えず、平らに設けられてもよい。これによって第２外歯と第３外歯との軸方向噛合中心位置が、第２軸中心線に平行な方向において嵌合穴の軸方向中心位置に一致しなくてもよい。要するに、ロッド連結部の嵌合穴がドリブンギヤ圧入部に対し軸方向にずれて配置されていれば、嵌合穴の変形を抑制する効果を得ることができる。
【００４８】
本発明の他の実施形態では、アクチュエータを例えば車両の他のバルブ装置等の駆動部として用いてもよいし、例えば産業ロボットや工作機械などの他の装置の駆動部として用いてもよい。
本発明の他の実施形態では、前ハウジング、中ハウジング、および後ハウジングを例えば金属等の他の材質から構成してもよい。
【００４９】
本発明の他の実施形態では、ドライブギヤからドリブンギヤへの減速比が可変に構成されてもよいし、ドライブギヤからドリブンギヤに回転が維持あるいは増速されて伝達されることとしてもよい。
本発明の他の実施形態では、ＳＲモータ以外のモータを採用してもよい。
【００５０】
本発明の他の実施形態では、例えばパドル型やボタン型のものを採用してもよい。また、運転者の音声を認識してシフトレンジが選択されるものを採用してもよい。
本発明の他の実施形態では、例えば平行軸歯車式の有段変速機、またはベルト式やトロイダル式の無段変速機等の他の自動変速機を採用してもよい。
【００５１】
このように本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ・・・回転式アクチュエータ
２ ・・・モータ
２００ ・・・駆動軸
２００ｄ・・・偏心部（偏心軸）
２０１ ・・・ロータコア
２１ ・・・ステータ
３０ ・・・リングギヤ
３１ ・・・プラネタリギヤ
３１０ ・・・トルク伝達用突起（回転伝達手段）
３１１ ・・・第１外歯
４０ ・・・ドライブギヤ
４０２ ・・・トルク伝達用穴（回転伝達手段）
４０３ ・・・第２外歯
４１ ・・・ドリブンギヤ
４１０ ・・・第２ボス部（基部）
４１２ ・・・第３外歯
４１１ ・・・ギヤ部
５ ・・・出力軸
５０ ・・・ドリブンギヤ圧入部
５１，５２，５３・・・ロッド連結部
５１０，５２０，５３０・・・嵌合穴
φ１ ・・・第１軸中心線
φ２ ・・・第２軸中心線
φ３ ・・・偏心軸中心線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な駆動軸、この駆動軸に固定されるロータコア 及び、前記ロータコアの径外方向に設けられるステータを有するモータと、
前記駆動軸に対し偏心すると共に両端が当該駆動軸に平行に連結される偏心軸と、
前記偏心軸の径外方向でハウジングに回転不能に固定され、前記駆動軸と同軸の内歯を内壁に形成するリングギヤと、
前記偏心軸と同軸に設けられると共に前記内歯に噛み合う第１外歯を、外壁に形成し、前記偏心軸の偏心軸中心線まわりに自転可能に且つ前記駆動軸の第１軸中心線まわりに公転可能に前記偏心軸により支持されるプラネタリギヤと、
前記プラネタリギヤの反ロータコア側で前記ハウジングにより前記第１軸中心線まわりに回転可能に支持され、前記駆動軸と同軸の第２外歯を外壁に形成するドライブギヤと、
前記プラネタリギヤの自転成分を前記ドライブギヤに伝達する回転伝達手段と、
前記第１軸中心線に平行な第２軸中心線上に設けられる環状の基部 及び、前記基部から前記第１軸中心線側に突出すると共に、前記第２外歯に噛み合う第３外歯を突出先端に形成するギヤ部、を有するドリブンギヤと、
前記ハウジングにより前記第２軸中心線まわりに回転可能に支持され、前記基部が外壁に圧入固定されるドリブンギヤ圧入部 及び、前記ドリブンギヤ圧入部に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、前記第２軸中心線に平行な方向に長手状をなすロッド連結用の嵌合穴を有するロッド連結部、からなる出力軸と、を備えることを特徴とする回転式アクチュエータ。
【請求項２】
前記第２外歯と前記第３外歯との軸方向噛合中心位置は、前記第２軸中心線に平行な方向において前記嵌合穴の軸方向中心位置に略一致することを特徴とする請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
【請求項３】
前記ギヤ部は、前記第２軸中心線に平行な方向において前記基部との連結部の位置が前記第３外歯の位置よりも前記ロータコア側にシフトする曲部を有することを特徴とする請求項２に記載の回転式アクチュエータ。
【請求項１】
回転可能な駆動軸、この駆動軸に固定されるロータコア 及び、前記ロータコアの径外方向に設けられるステータを有するモータと、
前記駆動軸に対し偏心すると共に両端が当該駆動軸に平行に連結される偏心軸と、
前記偏心軸の径外方向でハウジングに回転不能に固定され、前記駆動軸と同軸の内歯を内壁に形成するリングギヤと、
前記偏心軸と同軸に設けられると共に前記内歯に噛み合う第１外歯を、外壁に形成し、前記偏心軸の偏心軸中心線まわりに自転可能に且つ前記駆動軸の第１軸中心線まわりに公転可能に前記偏心軸により支持されるプラネタリギヤと、
前記プラネタリギヤの反ロータコア側で前記ハウジングにより前記第１軸中心線まわりに回転可能に支持され、前記駆動軸と同軸の第２外歯を外壁に形成するドライブギヤと、
前記プラネタリギヤの自転成分を前記ドライブギヤに伝達する回転伝達手段と、
前記第１軸中心線に平行な第２軸中心線上に設けられる環状の基部 及び、前記基部から前記第１軸中心線側に突出すると共に、前記第２外歯に噛み合う第３外歯を突出先端に形成するギヤ部、を有するドリブンギヤと、
前記ハウジングにより前記第２軸中心線まわりに回転可能に支持され、前記基部が外壁に圧入固定されるドリブンギヤ圧入部 及び、前記ドリブンギヤ圧入部に対し軸方向に隣接し且つ一体に設けられると共に、前記第２軸中心線に平行な方向に長手状をなすロッド連結用の嵌合穴を有するロッド連結部、からなる出力軸と、を備えることを特徴とする回転式アクチュエータ。
【請求項２】
前記第２外歯と前記第３外歯との軸方向噛合中心位置は、前記第２軸中心線に平行な方向において前記嵌合穴の軸方向中心位置に略一致することを特徴とする請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
【請求項３】
前記ギヤ部は、前記第２軸中心線に平行な方向において前記基部との連結部の位置が前記第３外歯の位置よりも前記ロータコア側にシフトする曲部を有することを特徴とする請求項２に記載の回転式アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１９８７１（Ｐ２０１２−２１９８７１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４５５３（Ｐ２０１１−８４５５３）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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