歯車装置、および、それを用いた回転式アクチュエータ
【課題】少ない部品点数で複数の加減速に変更可能な歯車装置、および、それを用いた回転式アクチュエータを提供する。
【解決手段】
歯車装置４１は、駆動歯車３３および従動歯車３４を備える。駆動歯車３３は、中心が同じでピッチ円半径が異なる第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２を有する。従動歯車３４は、第１駆動歯部３３１に噛み合い可能な第２従動歯部３４２を有する。第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２は、駆動歯車３３の周方向において異なる位置に設けられている。これにより、歯車装置４１は、駆動歯車３３の駆動軸と従動歯車３４の従動軸との軸間距離が固定であって、駆動歯車３３および従動歯車３４を交換することなし、または、一方の歯車を取り換えるのみで複数の加減速比に変更可能である。
【解決手段】
歯車装置４１は、駆動歯車３３および従動歯車３４を備える。駆動歯車３３は、中心が同じでピッチ円半径が異なる第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２を有する。従動歯車３４は、第１駆動歯部３３１に噛み合い可能な第２従動歯部３４２を有する。第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２は、駆動歯車３３の周方向において異なる位置に設けられている。これにより、歯車装置４１は、駆動歯車３３の駆動軸と従動歯車３４の従動軸との軸間距離が固定であって、駆動歯車３３および従動歯車３４を交換することなし、または、一方の歯車を取り換えるのみで複数の加減速比に変更可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車装置、および、それを用いた回転式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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として、その駆動部に回転式アクチュエータを用いたものが知られている。例えば特許文献１に記載の回転式アクチュエータは、電動機の回転出力を減速し駆動対象としてのディテント機構に出力するための減速機を備えている。この減速機は、互いにピッチ円半径の異なる第１歯車および第２歯車からなる歯車装置を備えている。ここで、歯車装置は所定の変速比に固定されている。よって、減速機および回転式アクチュエータの減速比も所定の値に固定されている。
【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】
特許文献１の回転式アクチュエータでは、変速比の異なる歯車装置、すなわち減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、第１歯車および第２歯車の二つを取り換える必要がある。そのため、減速比の異なる製品毎に第１歯車と第２歯車との組を用意する必要がある。したがって、部品コストおよび製造コストが増大するおそれがある。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、少ない部品点数で複数の加減速比に変更可能な歯車装置、および、それを用いた回転式アクチュエータ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】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、歯車装置は、駆動歯車の駆動軸と従動歯車の従動軸との軸間距離が固定であって、駆動歯車および従動歯車を交換することなし、または、一方の歯車を取り換えるのみで複数の加減速比に変更可能である。歯車装置は、第１歯車および第２歯車を備える。第１歯車は、中心が同じでピッチ円半径が異なる第１歯部を複数有する。第２歯車は、複数の第１歯部のうち少なくとも一つに噛み合い可能な第２歯部を有する。複数の第１歯部は、第１歯車の周方向において異なる位置に設けられている。
これにより、第１歯車と第２歯車との中心間距離が一定であり、変速比の異なる複数の歯車装置を製造する場合、「第１歯車および第２歯車を取り換えることなく、第１歯車と第２歯車との噛み合い位置を変更すること」、または、「第１歯車を取り換えることなく、第２歯車のみ取り換えること」で対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる加減速比に対応することができる。したがって、部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【０００６】
請求項２に係る発明によると、第２歯車は、中心が同じでピッチ円半径が異なる第２歯部を複数有する。複数の第２歯部は、第２歯車の軸方向において異なる位置に設けられている。
これにより、第１歯車と第２歯車との中心間距離が一定であり、変速比の異なる複数の歯車装置を製造する場合、「第１歯車および第２歯車を取り換えることなく、第１歯車と第２歯車との噛み合い位置を変更すること」で対応することができる。このため、より少ない部品点数で異なる加減速比に対応することができる。したがって、部品コストおよび製造コストをより低減することができる。
【０００７】
請求項３に係る発明によると、回転式アクチュエータは、請求項１または２に記載の歯車装置、ステータ、ロータ、サンギア、リングギア、および、出力軸を備える。ステータは筒状である。ロータは、ステータの内側に回転可能に支持され、軸中心に対し偏心する偏心部が形成されたロータ軸を有する。サンギアは、円板状であり、偏心部に回転可能に支持され、外周に外歯が形成され、第１歯車に形成された被嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、嵌合部を経由して回転を第１歯車に伝達する。リングギアは、円環状であり、サンギアの径方向外側に配置され、サンギアの外歯に噛み合う内歯が内周に形成されている。出力軸は、第２歯車の回転中心に設けられ、第２歯車とともに回転する。
これにより、変速比の異なる複数の回転式アクチュエータを製造する場合、第２歯車のみ取り換えることで対応できる。あるいは、第１歯車および第２歯車を取り換えることなく、第１歯車と第２歯車との噛み合い位置を変更するのみで対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による回転式アクチュエータを示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態のシフトレンジ切替装置を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態による回転式アクチュエータの回転式アクチュエータを示す断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
自動車の自動変速機のシフトレンジ切替装置に取り付けられる回転式アクチュエータに本発明を適用した第１実施形態を図１〜４に示す。図４に示すように、回転式アクチュエータ１は、シフトバイワイヤシステムにおいて、シフトレンジ切替装置１００を駆動するのに用いられる。シフトレンジ切替装置１００は、マニュアルシャフト１０１が回転式アクチュエータ１により回転駆動されることによって、自動変速機のシフトレンジを切り替える。回転式アクチュエータ１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０９によって回転が制御される。回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替装置１００に取り付けられる。まず、シフトレンジ切替装置１００について以下で説明する。
【００１０】
シフトレンジ切替装置１００は、シフトレンジ切替機構１１０およびパーキング切替機構１２０を備えている。
シフトレンジ切替機構１１０は、マニュアルシャフト１０１、ディテントプレート１０２および油圧バルブボディ１０４等から構成されている。マニュアルシャフト１０１は、一方の端部が回転式アクチュエータ１の出力軸３５にスプライン結合されている。ディテントプレート１０２は、マニュアルシャフト１０１から径外方向に延びる扇形状に形成され、マニュアルシャフト１０１と一体に回転する。ディテントプレート１０２には、マニュアルシャフト１０１と平行に突出するピン１０３が設けられている。ピン１０３は、油圧バルブボディ１０４に設けられるマニュアルスプール弁１０５の端部に係止されている。このため、マニュアルスプール弁１０５は、マニュアルシャフト１０１と一体で回転するディテントプレート１０２によって、軸方向へ往復移動する。マニュアルスプール弁１０５は、軸方向に往復移動することで、図示しない自動変速機の油圧クラッチへの油圧供給路を切り替える。この結果、油圧クラッチの係合状態が切り替わり、自動変速機のシフトレンジが変更される。
【００１１】
ディテントプレート１０２は、径方向の端部に凹部１５１、凹部１５２、凹部１５３および凹部１５４を有している。凹部１５１〜１５４は、例えば、それぞれ図示しない自動変速機のシフトレンジであるＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、およびＤレンジに対応している。板ばね１０６の先端に支持されているストッパ１０７が、ディテントプレート１０２の凹部１５１〜１５４のいずれかと噛み合うことにより、マニュアルスプール弁１０５の軸方向の位置が決定する。
【００１２】
回転式アクチュエータ１からマニュアルシャフト１０１を経由してディテントプレート１０２に回転力が加わると、ストッパ１０７は隣接する他の凹部（凹部１５１〜１５４のいずれか）へ移動する。これにより、マニュアルスプール弁１０５の軸方向の位置が変化する。
例えば、マニュアルシャフト１０１を図４の矢印Ｙ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１０２を介してピン１０３がマニュアルスプール弁１０５を油圧バルブボディ１０４の内部に押し込み、油圧バルブボディ１０４内の油路がＤ、Ｎ、Ｒ、Ｐの順に切り替えられる。これにより、自動変速機のシフトレンジがＤ、Ｎ、Ｒ、Ｐの順に切り替えられる。
【００１３】
一方、マニュアルシャフト１０１を反時計回り方向に回転させると、ピン１０３がマニュアルスプール弁１０５を油圧バルブボディ１０４から引き出し、油圧バルブボディ１０４内の油路がＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの順に切り替えられる。これにより、自動変速機のシフトレンジがＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの順に切り替えられる。
このように、回転式アクチュエータ１により回転駆動されるマニュアルシャフト１０１の回転角度、すなわち回転方向の所定の位置は、自動変速機の各シフトレンジに対応している。
【００１４】
パーキング切替機構１２０は、パークロッド１２１、パークポール１２３およびパーキングギア１２６等から構成されている。パークロッド１２１は、略Ｌ字型に形成され、一方の端部にディテントプレート１０２が接続されている。パークロッド１２１の他方の端部には、円錐部１２２が設けられている。ディテントプレート１０２の回転運動をパークロッド１２１が直線運動に変換することで、円錐部１２２は、軸方向へ往復移動する。円錐部１２２の側面には、パークポール１２３が当接している。そのため、パークロッド１２１が往復移動すると、パークポール１２３は軸部１２４を中心に回転駆動する。パークポール１２３には突部１２５が設けられており、この突部１２５がパーキングギア１２６の歯に噛み合うと、パーキングギア１２６の回転が規制される。これにより、図示しないドライブシャフトまたはディファレンシャルギア等を経由して駆動輪がロックする。一方、パークポール１２３の突部１２５がパーキングギア１２６の歯から外れると、パーキングギア１２６は回転可能となり、駆動輪のロックは解除する。
【００１５】
次に、回転式アクチュエータ１を図３に基づいて説明する。
回転式アクチュエータ１は、図３に示すように、ハウジング１０、電動機２０、および減速機３０などを備えている。回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替装置１００のシフトレンジ切替機構１１０を駆動するサーボモータである。
【００１６】
減速機３０は、電動機２０の回転出力を減速して、出力軸３５を介しシフトレンジ切替装置１００のシフトレンジ切替機構１１０に伝達する。電動機２０は、回転式アクチュエータ１に接続されたＥＣＵ１０９によって回転が制御される（図４参照）。すなわち、シフトレンジ切替装置１００は、ＥＣＵ１０９によって電動機２０の回転方向、回転数および回転角度等を制御することで、シフトレンジ切替機構１１０およびパーキング切替機構１２０を切替制御するものである。
【００１７】
ハウジング１０は、フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とから構成されている。本実施形態では、フロントハウジング１１は金属により形成され、リヤハウジング１２は樹脂により形成されている。フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とは、ボルト１９により固定されている。フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とにより形成されるハウジング１０の内部空間に、電動機２０および減速機３０等が収容されている。
【００１８】
電動機２０は、永久磁石を用いることなく駆動力を発生するブラシレスのＳＲモータ（スイッチトリラクタンスモータ）である。電動機２０は、ステータ２１およびロータ２２を備えている。ステータ２１は、略円環状に形成され、リヤハウジング１２にインサート成形された金属製の固定プレート１３に圧入されることにより、リヤハウジング１２に回転不能に固定されている。
【００１９】
ステータ２１は、ステータコア２１１およびコイル２１２から構成されている。ステータコア２１１は、金属の薄板を板厚方向に複数積層することによって形成されている。ステータコア２１１には、径内方向へ向けて所定の角度毎（例えば３０度毎）に突設された複数のステータティースが設けられている。各ステータティースのそれぞれに、ステータティースに磁力を発生させるコイル２１２が設けられている。コイル２１２は、ＥＣＵ１０９によって通電制御される。
【００２０】
ロータ２２は、ステータ２１の径内側に設けられている。ロータ２２は、ロータ軸２２１およびロータコア２２２から構成されている。ロータ軸２２１は、一方の端部を第１ベアリング１４に、他方の端部を第２ベアリング１５によって回転可能に支持されている。これにより、ロータ２２は、ハウジング１０およびステータ２１に対し相対的に回転可能である。
【００２１】
なお、第１ベアリング１４は、後述する減速機３０の駆動歯車３３の内周に配置されている。また、駆動歯車３３はフロントハウジング１１に設けられている第３ベアリング１６によって回転可能に支持されている。つまり、ロータ軸２２１の一方の端部は、第３ベアリング１６、駆動歯車３３、および、第１ベアリング１４を介してフロントハウジング１１によって回転可能に支持されている。
一方、第２ベアリング１５は、リヤハウジング１２によって支持されている。
【００２２】
ロータコア２２２は、金属の薄板を板厚方向に複数積層することによって形成され、ロータ軸２２１に圧入固定されている。ロータコア２２２には、径外側のステータコア２１１に向けて所定の角度毎（例えば４５度毎）に突設された複数のロータティースが設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ１０９から出力された駆動信号に基づいて、各コイル２１２の通電位置および通電方向を順次切り替えると、ロータティースを磁気吸引するステータティースが順次切り替わり、ロータ２２は一方または他方へ回転する。このように、各コイル２１２への通電を切り替え、各コイル２１２に生じる磁力を制御することで、ロータ２２を任意の方向へ回転させることができる。
【００２４】
減速機３０は、サンギア３１、リングギア３２、駆動歯車３３、従動歯車３４、および出力軸３５等を備えている。上述したロータ軸２２１は、ロータコア２２２の軸方向の出力軸３５側に、偏心部２２３を有している。偏心部２２３は、ロータ軸２２１の回転中心に対して偏心回転する。
【００２５】
サンギア３１は、略円盤状に形成されている。サンギア３１は、第４ベアリング１７を介して偏心部２２３に相対回転可能に支持されている。そのため、サンギア３１は、ロータ軸２２１に対して偏心回転する。サンギア３１は、軸方向のフロントハウジング１１側の端面に、突出部３１２を有する。また、サンギア３１の径外方向の外周には外歯３１１が形成されている。
【００２６】
リングギア３２は、略円環状に形成されている。リングギア３２は、フロントハウジング１１に圧入固定されている。リングギア３２は、内周にサンギア３１の外歯に噛み合い可能な内歯３２１を有している。これにより、サンギア３１は、ロータ軸２２１に対して偏心回転するとき、リングギア３２の内歯３２１にサンギア３１の外歯３１１を順に噛み合わせることでロータ軸２２１の回転方向とは反対方向に自転する。サンギア３１の外歯３１１とリングギア３２の内歯３２１との歯数により、サンギア３１の自転速度は、ロータ軸２２１の回転速度を例えば６０分の１に減速したものとなる。
【００２７】
次に、駆動歯車３３および従動歯車３４から構成されている歯車装置４１を図１および図２に基づいて説明する。図１は図３のＹ方向から見た本実施形態の歯車装置４１を示す平面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面を示す図である。駆動歯車３３および従動歯車３４は、特許請求の範囲における「第１歯車」および「第２歯車」に対応する。
駆動歯車３３は、上述したように、フロントハウジング１１に設けられている第３ベアリング１６によって回転可能に支持されている。駆動歯車３３は、周方向に所定の間隔を空けて形成される複数の穴３３０を有し、当該穴３３０に突出部３１２が嵌合することで、サンギア３１と連結されている。ここで、穴３３０および突出部３１２は、特許請求の範囲における「被嵌合部」および「嵌合部」に対応する。
【００２８】
本実施形態では、駆動歯車３３は第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２から構成される。ここで、第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２は、それぞれ、特許請求の範囲における「第１歯部」に対応する。第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２は、駆動歯車３３の周方向において異なる位置に設けられ、いずれもロータ軸２２１の軸線上の点を中心とし、中心角が１８０°である扇形、すなわち半円形に形成されている。第１駆動歯部３３１と第２駆動歯部３３２とは、略同一の平面上に形成されている。ここで、第１駆動歯部３３１のピッチ円半径をＲ１とし、第２駆動歯部３３２のピッチ円半径をＲ２とすると、Ｒ１およびＲ２は下記式１を満たす。
Ｒ１＜Ｒ２ ・・・式１
【００２９】
従動歯車３４は、第１従動歯部３４１、第２従動歯部３４２、および、アーム３４３を有する。ここで、第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２は、それぞれ特許請求の範囲における「第２歯部」に対応する。第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２は、従動歯車３４の回転軸線上の点を中心とする扇形に形成され、軸方向において異なる位置に設けられている。ここで、第１従動歯部３４１のピッチ円半径をｒ１とし、第２従動歯部３４２のピッチ円半径をｒ２とすると、ｒ１およびｒ２は、下記式２を満たす。
ｒ１＜ｒ２ ・・・式２
なお、ここで、Ｒ１、Ｒ２、ｒ１、およびｒ２は、下記式３を満たす。
Ｒ１＋ｒ２＝Ｒ２＋ｒ１ ・・・式３
【００３０】
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第１駆動歯部３３１が第２従動歯部３４２に噛み合うよう設けられている。このため、従動歯車３４は、第２従動歯部３４２と第１駆動歯部３３１とが噛み合いながら、駆動歯車３３の回転により駆動回転される。
アーム３４３は、一端に第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２が設けられ、他端に従動歯車３４の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。
出力軸３５は、従動歯車３４とともに回転する。また、出力軸３５は上述のマニュアルシャフト１０１に、スプライン嵌合により連結される。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図５および図６に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第２駆動歯部３３２が第１従動歯部３４１に噛み合うよう設けられている。そのため、歯車装置４２は、第１実施形態の歯車装置４１とは異なる減速比に設定される。
【００３２】
上記第１実施形態および第２実施形態では、駆動歯車３３は第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２を有し、従動歯車３４は第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２を有する。これにより、減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、駆動歯車３３および従動歯車３４を取り換えることなく、駆動歯車３３と従動歯車３４との噛み合い位置を変更するのみで対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【００３３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図７および図８に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態では、歯車装置４３は、駆動歯車３３および従動歯車３６から構成される。従動歯車３６は、従動歯部３６１、および、アーム３６２を有する。ここで、従動歯車３６および従動歯部３６１は、特許請求の範囲における「第２歯車」および「第２歯部」に対応する。従動歯部３６１は、ピッチ円半径をｒ２とする扇形に形成されている。
【００３４】
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第１駆動歯部３３１が従動歯部３６１に噛み合うよう設けられている。ここで、本実施形態の歯車装置４３の変速比は、第１実施形態の歯車装置４１の減速比と同じである。
アーム３６２は、一端に従動歯部３６１が設けられ、他端に従動歯車３６の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。出力軸３５は、従動歯車３６とともに回転する。
【００３５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図９および図１０に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態では、歯車装置４４は、駆動歯車３３および従動歯車３７から構成される。従動歯車３７は、従動歯部３７１、および、アーム３７２を有する。ここで、従動歯車３７および従動歯部３７１は、特許請求の範囲における「第２歯車」および「第２歯部」に対応する。従動歯部３７１は、ピッチ円半径をｒ１とする扇形に形成されている。
【００３６】
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第２駆動歯部３３２が従動歯部３７１に噛み合うよう設けられている。そのため、歯車装置４４は、上記第３実施形態の歯車装置４３とは異なる減速比に設定される。なお、本実施形態の歯車装置４４の変速比は、第２実施形態の歯車装置４２の変速比と同じである。
アーム３７２は、一端に従動歯部３７１が設けられ、他端に従動歯車３７の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。出力軸３５は、従動歯車３７とともに回転する。
【００３７】
上記第３実施形態および第４実施形態では、駆動歯車として同じ部材（駆動歯車３３）が設けられ、従動歯車として異なる部材（従動歯車３６、従動歯車３７）が設けられている。これにより、減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、従動歯車３６または従動歯車３７のみ取り換えることで対応できる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【００３８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の回転式アクチュエータを図１１に示す。また、第５実施形態の回転式アクチュエータに用いられる歯車装置を図１２および１３に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。図１２は、図１１のＹ方向から見た歯車装置４５を示す平面図である。
【００３９】
本実施形態では、歯車装置４５は駆動歯車３８および従動歯車３９から構成される。駆動歯車３８は、第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３から構成されている。ここで、駆動歯車３８は特許請求の範囲における「第１歯車」に対応し、第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３は特許請求の範囲における「第１歯部」に対応する。第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３は、いずれもロータ軸２２１の軸線上の点を中心とし、中心角が１２０°である扇形に形成され、周方向において異なる位置に設けられている。第１駆動歯部３８１と第２駆動歯部３８２と第３駆動歯部３８３とは、略同一の平面上に形成されている。ここで、第１駆動歯部３８１のピッチ円半径をＲ３とし、第２駆動歯部３８２のピッチ円半径をＲ４とし、第３駆動歯部３８３のピッチ円半径をＲ５とすると、Ｒ３、Ｒ４、および、Ｒ５は下記式４を満たす。
Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５ ・・・式４
【００４０】
従動歯車３９は、第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、第３従動歯部３９３、および、アーム３９４を有する。ここで、従動歯車３９は特許請求の範囲における「第２歯車」に対応し、第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および第３従動歯部３９３は特許請求の範囲における「第２歯部」に対応する。第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および、第３従動歯部３９３は、軸方向において異なる位置に設けられ、回転軸の軸線上の点を中心とする扇形に形成されている。ここで、第１従動歯部３９１のピッチ円半径をｒ３とし、第２従動歯部３９２のピッチ円半径をｒ４とし、第３従動歯部３９３のピッチ円半径をｒ５とすると、ｒ３、ｒ４、および、ｒ５は、下記式５を満たす。
ｒ３＜ｒ４＜ｒ５ ・・・式５
ここで、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、ｒ３、ｒ４、およびｒ５は、下記式６を満たす。
Ｒ３＋ｒ５＝Ｒ４＋ｒ４＝Ｒ５＋ｒ３ ・・・式６
【００４１】
本実施形態の場合、駆動歯車３８は、第１駆動歯部３８１が第３従動歯部３９３に噛み合うよう設けられている。
アーム３９４は、一端に第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および第３従動歯部３９３が設けられ、他端に従動歯車３９の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。出力軸３５は、従動歯車３９とともに回転する。
【００４２】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図１４および図１５に基づいて説明する。なお、第５実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の場合、駆動歯車３８は、第２駆動歯部３８２が第２従動歯部３９２に噛み合うよう設けられている。そのため、本実施形態の歯車装置４６は上記第５実施形態の歯車装置４５と異なる変速比に設定される。
【００４３】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図１６および図１７に基づいて説明する。なお、第５実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の場合、駆動歯車３８は、第３駆動歯部３８３が第１従動歯部３９１に噛み合うよう設けられている。そのため、歯車装置４７は、上記第５実施形態の歯車装置４５および第６実施形態の歯車装置４６と異なる変速比に設定される。
【００４４】
上記第５実施形態、第６実施形態、および、第７実施形態では、駆動歯車３８は、第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３を有する。また、従動歯車３９は、第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および、第３従動歯部３９３を有する。これにより、減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、駆動歯車３８および従動歯車３９を取り換えることなく、駆動歯車３８と従動歯車３９との噛み合い位置を変更するのみで対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【００４５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、歯車装置は回転式アクチュエータの減速機に適用されている。これに対し、他の実施形態では、歯車装置を増速機に適用することとしてもよい。
上記実施形態では、第１駆動歯部と第２駆動歯部とを有する駆動歯車、および、第１駆動歯部または第２駆動歯部に噛み合い可能な従動歯部を有する従動歯車からなる歯車装置が開示されている。これに対し、他の実施形態では、第１従動歯部と第２従動歯部とを有する従動歯車、および、第１従動歯部または第２従動歯部に噛み合い可能な駆動歯部を有する駆動歯車から構成されていることとしてもよい。
【００４６】
上記実施形態では、第１駆動歯部と第２駆動歯部と第３駆動歯部とを有する駆動歯車、および、第１従動歯部と第２従動歯部と第３従動歯部とを有する従動歯車から構成されている歯車装置が開示されている。これに対し、他の実施形態では、歯車装置は、第１駆動歯部と第２駆動歯部と第３駆動歯部とを有する駆動歯車、および、第１駆動歯部、第２駆動歯部、または第３駆動歯部に噛み合い可能な従動歯部を有する従動歯車から構成されていることとしてもよい。
このように、本発明は、上記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実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ ・・・回転式アクチュエータ
２１ ・・・ステータ
２２ ・・・ロータ
３０ ・・・減速機
３１ ・・・サンギア
３２ ・・・リングギア
３３、３８ ・・・駆動歯車（第１歯車）
３４、３６、３７、３９ ・・・従動歯車（第２歯車）
３５ ・・・出力軸
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７・・・歯車装置
３３１ ・・・第１駆動歯部（第１歯部）
３３２ ・・・第２駆動歯部（第１歯部）
３４１ ・・・第１従動歯部（第２歯部）
３４２ ・・・第２従動歯部（第２歯部）
３６１ ・・・従動歯部（第２歯部）
３７１ ・・・従動歯部（第２歯部）
３８１ ・・・第１駆動歯部（第１歯部）
３８２ ・・・第２駆動歯部（第１歯部）
３８３ ・・・第３駆動歯部（第１歯部）
３９１ ・・・第１従動歯部（第２歯部）
３９２ ・・・第２従動歯部（第２歯部）
３９３ ・・・第３従動歯部（第２歯部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車装置、および、それを用いた回転式アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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として、その駆動部に回転式アクチュエータを用いたものが知られている。例えば特許文献１に記載の回転式アクチュエータは、電動機の回転出力を減速し駆動対象としてのディテント機構に出力するための減速機を備えている。この減速機は、互いにピッチ円半径の異なる第１歯車および第２歯車からなる歯車装置を備えている。ここで、歯車装置は所定の変速比に固定されている。よって、減速機および回転式アクチュエータの減速比も所定の値に固定されている。
【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】
特許文献１の回転式アクチュエータでは、変速比の異なる歯車装置、すなわち減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、第１歯車および第２歯車の二つを取り換える必要がある。そのため、減速比の異なる製品毎に第１歯車と第２歯車との組を用意する必要がある。したがって、部品コストおよび製造コストが増大するおそれがある。
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、少ない部品点数で複数の加減速比に変更可能な歯車装置、および、それを用いた回転式アクチュエータ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】
【０００５】
請求項１に係る発明によると、歯車装置は、駆動歯車の駆動軸と従動歯車の従動軸との軸間距離が固定であって、駆動歯車および従動歯車を交換することなし、または、一方の歯車を取り換えるのみで複数の加減速比に変更可能である。歯車装置は、第１歯車および第２歯車を備える。第１歯車は、中心が同じでピッチ円半径が異なる第１歯部を複数有する。第２歯車は、複数の第１歯部のうち少なくとも一つに噛み合い可能な第２歯部を有する。複数の第１歯部は、第１歯車の周方向において異なる位置に設けられている。
これにより、第１歯車と第２歯車との中心間距離が一定であり、変速比の異なる複数の歯車装置を製造する場合、「第１歯車および第２歯車を取り換えることなく、第１歯車と第２歯車との噛み合い位置を変更すること」、または、「第１歯車を取り換えることなく、第２歯車のみ取り換えること」で対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる加減速比に対応することができる。したがって、部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【０００６】
請求項２に係る発明によると、第２歯車は、中心が同じでピッチ円半径が異なる第２歯部を複数有する。複数の第２歯部は、第２歯車の軸方向において異なる位置に設けられている。
これにより、第１歯車と第２歯車との中心間距離が一定であり、変速比の異なる複数の歯車装置を製造する場合、「第１歯車および第２歯車を取り換えることなく、第１歯車と第２歯車との噛み合い位置を変更すること」で対応することができる。このため、より少ない部品点数で異なる加減速比に対応することができる。したがって、部品コストおよび製造コストをより低減することができる。
【０００７】
請求項３に係る発明によると、回転式アクチュエータは、請求項１または２に記載の歯車装置、ステータ、ロータ、サンギア、リングギア、および、出力軸を備える。ステータは筒状である。ロータは、ステータの内側に回転可能に支持され、軸中心に対し偏心する偏心部が形成されたロータ軸を有する。サンギアは、円板状であり、偏心部に回転可能に支持され、外周に外歯が形成され、第１歯車に形成された被嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、嵌合部を経由して回転を第１歯車に伝達する。リングギアは、円環状であり、サンギアの径方向外側に配置され、サンギアの外歯に噛み合う内歯が内周に形成されている。出力軸は、第２歯車の回転中心に設けられ、第２歯車とともに回転する。
これにより、変速比の異なる複数の回転式アクチュエータを製造する場合、第２歯車のみ取り換えることで対応できる。あるいは、第１歯車および第２歯車を取り換えることなく、第１歯車と第２歯車との噛み合い位置を変更するのみで対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による回転式アクチュエータを示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態のシフトレンジ切替装置を示す模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態による回転式アクチュエータの回転式アクチュエータを示す断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を示す平面図である。
【図１７】図１６のＸＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
自動車の自動変速機のシフトレンジ切替装置に取り付けられる回転式アクチュエータに本発明を適用した第１実施形態を図１〜４に示す。図４に示すように、回転式アクチュエータ１は、シフトバイワイヤシステムにおいて、シフトレンジ切替装置１００を駆動するのに用いられる。シフトレンジ切替装置１００は、マニュアルシャフト１０１が回転式アクチュエータ１により回転駆動されることによって、自動変速機のシフトレンジを切り替える。回転式アクチュエータ１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０９によって回転が制御される。回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替装置１００に取り付けられる。まず、シフトレンジ切替装置１００について以下で説明する。
【００１０】
シフトレンジ切替装置１００は、シフトレンジ切替機構１１０およびパーキング切替機構１２０を備えている。
シフトレンジ切替機構１１０は、マニュアルシャフト１０１、ディテントプレート１０２および油圧バルブボディ１０４等から構成されている。マニュアルシャフト１０１は、一方の端部が回転式アクチュエータ１の出力軸３５にスプライン結合されている。ディテントプレート１０２は、マニュアルシャフト１０１から径外方向に延びる扇形状に形成され、マニュアルシャフト１０１と一体に回転する。ディテントプレート１０２には、マニュアルシャフト１０１と平行に突出するピン１０３が設けられている。ピン１０３は、油圧バルブボディ１０４に設けられるマニュアルスプール弁１０５の端部に係止されている。このため、マニュアルスプール弁１０５は、マニュアルシャフト１０１と一体で回転するディテントプレート１０２によって、軸方向へ往復移動する。マニュアルスプール弁１０５は、軸方向に往復移動することで、図示しない自動変速機の油圧クラッチへの油圧供給路を切り替える。この結果、油圧クラッチの係合状態が切り替わり、自動変速機のシフトレンジが変更される。
【００１１】
ディテントプレート１０２は、径方向の端部に凹部１５１、凹部１５２、凹部１５３および凹部１５４を有している。凹部１５１〜１５４は、例えば、それぞれ図示しない自動変速機のシフトレンジであるＰレンジ、Ｒレンジ、Ｎレンジ、およびＤレンジに対応している。板ばね１０６の先端に支持されているストッパ１０７が、ディテントプレート１０２の凹部１５１〜１５４のいずれかと噛み合うことにより、マニュアルスプール弁１０５の軸方向の位置が決定する。
【００１２】
回転式アクチュエータ１からマニュアルシャフト１０１を経由してディテントプレート１０２に回転力が加わると、ストッパ１０７は隣接する他の凹部（凹部１５１〜１５４のいずれか）へ移動する。これにより、マニュアルスプール弁１０５の軸方向の位置が変化する。
例えば、マニュアルシャフト１０１を図４の矢印Ｙ方向から見て時計回り方向に回転させると、ディテントプレート１０２を介してピン１０３がマニュアルスプール弁１０５を油圧バルブボディ１０４の内部に押し込み、油圧バルブボディ１０４内の油路がＤ、Ｎ、Ｒ、Ｐの順に切り替えられる。これにより、自動変速機のシフトレンジがＤ、Ｎ、Ｒ、Ｐの順に切り替えられる。
【００１３】
一方、マニュアルシャフト１０１を反時計回り方向に回転させると、ピン１０３がマニュアルスプール弁１０５を油圧バルブボディ１０４から引き出し、油圧バルブボディ１０４内の油路がＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの順に切り替えられる。これにより、自動変速機のシフトレンジがＰ、Ｒ、Ｎ、Ｄの順に切り替えられる。
このように、回転式アクチュエータ１により回転駆動されるマニュアルシャフト１０１の回転角度、すなわち回転方向の所定の位置は、自動変速機の各シフトレンジに対応している。
【００１４】
パーキング切替機構１２０は、パークロッド１２１、パークポール１２３およびパーキングギア１２６等から構成されている。パークロッド１２１は、略Ｌ字型に形成され、一方の端部にディテントプレート１０２が接続されている。パークロッド１２１の他方の端部には、円錐部１２２が設けられている。ディテントプレート１０２の回転運動をパークロッド１２１が直線運動に変換することで、円錐部１２２は、軸方向へ往復移動する。円錐部１２２の側面には、パークポール１２３が当接している。そのため、パークロッド１２１が往復移動すると、パークポール１２３は軸部１２４を中心に回転駆動する。パークポール１２３には突部１２５が設けられており、この突部１２５がパーキングギア１２６の歯に噛み合うと、パーキングギア１２６の回転が規制される。これにより、図示しないドライブシャフトまたはディファレンシャルギア等を経由して駆動輪がロックする。一方、パークポール１２３の突部１２５がパーキングギア１２６の歯から外れると、パーキングギア１２６は回転可能となり、駆動輪のロックは解除する。
【００１５】
次に、回転式アクチュエータ１を図３に基づいて説明する。
回転式アクチュエータ１は、図３に示すように、ハウジング１０、電動機２０、および減速機３０などを備えている。回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替装置１００のシフトレンジ切替機構１１０を駆動するサーボモータである。
【００１６】
減速機３０は、電動機２０の回転出力を減速して、出力軸３５を介しシフトレンジ切替装置１００のシフトレンジ切替機構１１０に伝達する。電動機２０は、回転式アクチュエータ１に接続されたＥＣＵ１０９によって回転が制御される（図４参照）。すなわち、シフトレンジ切替装置１００は、ＥＣＵ１０９によって電動機２０の回転方向、回転数および回転角度等を制御することで、シフトレンジ切替機構１１０およびパーキング切替機構１２０を切替制御するものである。
【００１７】
ハウジング１０は、フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とから構成されている。本実施形態では、フロントハウジング１１は金属により形成され、リヤハウジング１２は樹脂により形成されている。フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とは、ボルト１９により固定されている。フロントハウジング１１とリヤハウジング１２とにより形成されるハウジング１０の内部空間に、電動機２０および減速機３０等が収容されている。
【００１８】
電動機２０は、永久磁石を用いることなく駆動力を発生するブラシレスのＳＲモータ（スイッチトリラクタンスモータ）である。電動機２０は、ステータ２１およびロータ２２を備えている。ステータ２１は、略円環状に形成され、リヤハウジング１２にインサート成形された金属製の固定プレート１３に圧入されることにより、リヤハウジング１２に回転不能に固定されている。
【００１９】
ステータ２１は、ステータコア２１１およびコイル２１２から構成されている。ステータコア２１１は、金属の薄板を板厚方向に複数積層することによって形成されている。ステータコア２１１には、径内方向へ向けて所定の角度毎（例えば３０度毎）に突設された複数のステータティースが設けられている。各ステータティースのそれぞれに、ステータティースに磁力を発生させるコイル２１２が設けられている。コイル２１２は、ＥＣＵ１０９によって通電制御される。
【００２０】
ロータ２２は、ステータ２１の径内側に設けられている。ロータ２２は、ロータ軸２２１およびロータコア２２２から構成されている。ロータ軸２２１は、一方の端部を第１ベアリング１４に、他方の端部を第２ベアリング１５によって回転可能に支持されている。これにより、ロータ２２は、ハウジング１０およびステータ２１に対し相対的に回転可能である。
【００２１】
なお、第１ベアリング１４は、後述する減速機３０の駆動歯車３３の内周に配置されている。また、駆動歯車３３はフロントハウジング１１に設けられている第３ベアリング１６によって回転可能に支持されている。つまり、ロータ軸２２１の一方の端部は、第３ベアリング１６、駆動歯車３３、および、第１ベアリング１４を介してフロントハウジング１１によって回転可能に支持されている。
一方、第２ベアリング１５は、リヤハウジング１２によって支持されている。
【００２２】
ロータコア２２２は、金属の薄板を板厚方向に複数積層することによって形成され、ロータ軸２２１に圧入固定されている。ロータコア２２２には、径外側のステータコア２１１に向けて所定の角度毎（例えば４５度毎）に突設された複数のロータティースが設けられている。
【００２３】
ＥＣＵ１０９から出力された駆動信号に基づいて、各コイル２１２の通電位置および通電方向を順次切り替えると、ロータティースを磁気吸引するステータティースが順次切り替わり、ロータ２２は一方または他方へ回転する。このように、各コイル２１２への通電を切り替え、各コイル２１２に生じる磁力を制御することで、ロータ２２を任意の方向へ回転させることができる。
【００２４】
減速機３０は、サンギア３１、リングギア３２、駆動歯車３３、従動歯車３４、および出力軸３５等を備えている。上述したロータ軸２２１は、ロータコア２２２の軸方向の出力軸３５側に、偏心部２２３を有している。偏心部２２３は、ロータ軸２２１の回転中心に対して偏心回転する。
【００２５】
サンギア３１は、略円盤状に形成されている。サンギア３１は、第４ベアリング１７を介して偏心部２２３に相対回転可能に支持されている。そのため、サンギア３１は、ロータ軸２２１に対して偏心回転する。サンギア３１は、軸方向のフロントハウジング１１側の端面に、突出部３１２を有する。また、サンギア３１の径外方向の外周には外歯３１１が形成されている。
【００２６】
リングギア３２は、略円環状に形成されている。リングギア３２は、フロントハウジング１１に圧入固定されている。リングギア３２は、内周にサンギア３１の外歯に噛み合い可能な内歯３２１を有している。これにより、サンギア３１は、ロータ軸２２１に対して偏心回転するとき、リングギア３２の内歯３２１にサンギア３１の外歯３１１を順に噛み合わせることでロータ軸２２１の回転方向とは反対方向に自転する。サンギア３１の外歯３１１とリングギア３２の内歯３２１との歯数により、サンギア３１の自転速度は、ロータ軸２２１の回転速度を例えば６０分の１に減速したものとなる。
【００２７】
次に、駆動歯車３３および従動歯車３４から構成されている歯車装置４１を図１および図２に基づいて説明する。図１は図３のＹ方向から見た本実施形態の歯車装置４１を示す平面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面を示す図である。駆動歯車３３および従動歯車３４は、特許請求の範囲における「第１歯車」および「第２歯車」に対応する。
駆動歯車３３は、上述したように、フロントハウジング１１に設けられている第３ベアリング１６によって回転可能に支持されている。駆動歯車３３は、周方向に所定の間隔を空けて形成される複数の穴３３０を有し、当該穴３３０に突出部３１２が嵌合することで、サンギア３１と連結されている。ここで、穴３３０および突出部３１２は、特許請求の範囲における「被嵌合部」および「嵌合部」に対応する。
【００２８】
本実施形態では、駆動歯車３３は第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２から構成される。ここで、第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２は、それぞれ、特許請求の範囲における「第１歯部」に対応する。第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２は、駆動歯車３３の周方向において異なる位置に設けられ、いずれもロータ軸２２１の軸線上の点を中心とし、中心角が１８０°である扇形、すなわち半円形に形成されている。第１駆動歯部３３１と第２駆動歯部３３２とは、略同一の平面上に形成されている。ここで、第１駆動歯部３３１のピッチ円半径をＲ１とし、第２駆動歯部３３２のピッチ円半径をＲ２とすると、Ｒ１およびＲ２は下記式１を満たす。
Ｒ１＜Ｒ２ ・・・式１
【００２９】
従動歯車３４は、第１従動歯部３４１、第２従動歯部３４２、および、アーム３４３を有する。ここで、第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２は、それぞれ特許請求の範囲における「第２歯部」に対応する。第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２は、従動歯車３４の回転軸線上の点を中心とする扇形に形成され、軸方向において異なる位置に設けられている。ここで、第１従動歯部３４１のピッチ円半径をｒ１とし、第２従動歯部３４２のピッチ円半径をｒ２とすると、ｒ１およびｒ２は、下記式２を満たす。
ｒ１＜ｒ２ ・・・式２
なお、ここで、Ｒ１、Ｒ２、ｒ１、およびｒ２は、下記式３を満たす。
Ｒ１＋ｒ２＝Ｒ２＋ｒ１ ・・・式３
【００３０】
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第１駆動歯部３３１が第２従動歯部３４２に噛み合うよう設けられている。このため、従動歯車３４は、第２従動歯部３４２と第１駆動歯部３３１とが噛み合いながら、駆動歯車３３の回転により駆動回転される。
アーム３４３は、一端に第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２が設けられ、他端に従動歯車３４の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。
出力軸３５は、従動歯車３４とともに回転する。また、出力軸３５は上述のマニュアルシャフト１０１に、スプライン嵌合により連結される。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図５および図６に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第２駆動歯部３３２が第１従動歯部３４１に噛み合うよう設けられている。そのため、歯車装置４２は、第１実施形態の歯車装置４１とは異なる減速比に設定される。
【００３２】
上記第１実施形態および第２実施形態では、駆動歯車３３は第１駆動歯部３３１および第２駆動歯部３３２を有し、従動歯車３４は第１従動歯部３４１および第２従動歯部３４２を有する。これにより、減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、駆動歯車３３および従動歯車３４を取り換えることなく、駆動歯車３３と従動歯車３４との噛み合い位置を変更するのみで対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【００３３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図７および図８に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態では、歯車装置４３は、駆動歯車３３および従動歯車３６から構成される。従動歯車３６は、従動歯部３６１、および、アーム３６２を有する。ここで、従動歯車３６および従動歯部３６１は、特許請求の範囲における「第２歯車」および「第２歯部」に対応する。従動歯部３６１は、ピッチ円半径をｒ２とする扇形に形成されている。
【００３４】
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第１駆動歯部３３１が従動歯部３６１に噛み合うよう設けられている。ここで、本実施形態の歯車装置４３の変速比は、第１実施形態の歯車装置４１の減速比と同じである。
アーム３６２は、一端に従動歯部３６１が設けられ、他端に従動歯車３６の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。出力軸３５は、従動歯車３６とともに回転する。
【００３５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図９および図１０に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態では、歯車装置４４は、駆動歯車３３および従動歯車３７から構成される。従動歯車３７は、従動歯部３７１、および、アーム３７２を有する。ここで、従動歯車３７および従動歯部３７１は、特許請求の範囲における「第２歯車」および「第２歯部」に対応する。従動歯部３７１は、ピッチ円半径をｒ１とする扇形に形成されている。
【００３６】
本実施形態の場合、駆動歯車３３は、第２駆動歯部３３２が従動歯部３７１に噛み合うよう設けられている。そのため、歯車装置４４は、上記第３実施形態の歯車装置４３とは異なる減速比に設定される。なお、本実施形態の歯車装置４４の変速比は、第２実施形態の歯車装置４２の変速比と同じである。
アーム３７２は、一端に従動歯部３７１が設けられ、他端に従動歯車３７の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。出力軸３５は、従動歯車３７とともに回転する。
【００３７】
上記第３実施形態および第４実施形態では、駆動歯車として同じ部材（駆動歯車３３）が設けられ、従動歯車として異なる部材（従動歯車３６、従動歯車３７）が設けられている。これにより、減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、従動歯車３６または従動歯車３７のみ取り換えることで対応できる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【００３８】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態の回転式アクチュエータを図１１に示す。また、第５実施形態の回転式アクチュエータに用いられる歯車装置を図１２および１３に基づいて説明する。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。図１２は、図１１のＹ方向から見た歯車装置４５を示す平面図である。
【００３９】
本実施形態では、歯車装置４５は駆動歯車３８および従動歯車３９から構成される。駆動歯車３８は、第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３から構成されている。ここで、駆動歯車３８は特許請求の範囲における「第１歯車」に対応し、第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３は特許請求の範囲における「第１歯部」に対応する。第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３は、いずれもロータ軸２２１の軸線上の点を中心とし、中心角が１２０°である扇形に形成され、周方向において異なる位置に設けられている。第１駆動歯部３８１と第２駆動歯部３８２と第３駆動歯部３８３とは、略同一の平面上に形成されている。ここで、第１駆動歯部３８１のピッチ円半径をＲ３とし、第２駆動歯部３８２のピッチ円半径をＲ４とし、第３駆動歯部３８３のピッチ円半径をＲ５とすると、Ｒ３、Ｒ４、および、Ｒ５は下記式４を満たす。
Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５ ・・・式４
【００４０】
従動歯車３９は、第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、第３従動歯部３９３、および、アーム３９４を有する。ここで、従動歯車３９は特許請求の範囲における「第２歯車」に対応し、第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および第３従動歯部３９３は特許請求の範囲における「第２歯部」に対応する。第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および、第３従動歯部３９３は、軸方向において異なる位置に設けられ、回転軸の軸線上の点を中心とする扇形に形成されている。ここで、第１従動歯部３９１のピッチ円半径をｒ３とし、第２従動歯部３９２のピッチ円半径をｒ４とし、第３従動歯部３９３のピッチ円半径をｒ５とすると、ｒ３、ｒ４、および、ｒ５は、下記式５を満たす。
ｒ３＜ｒ４＜ｒ５ ・・・式５
ここで、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、ｒ３、ｒ４、およびｒ５は、下記式６を満たす。
Ｒ３＋ｒ５＝Ｒ４＋ｒ４＝Ｒ５＋ｒ３ ・・・式６
【００４１】
本実施形態の場合、駆動歯車３８は、第１駆動歯部３８１が第３従動歯部３９３に噛み合うよう設けられている。
アーム３９４は、一端に第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および第３従動歯部３９３が設けられ、他端に従動歯車３９の回転軸線に沿って出力軸３５が設けられている。出力軸３５は、従動歯車３９とともに回転する。
【００４２】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図１４および図１５に基づいて説明する。なお、第５実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の場合、駆動歯車３８は、第２駆動歯部３８２が第２従動歯部３９２に噛み合うよう設けられている。そのため、本実施形態の歯車装置４６は上記第５実施形態の歯車装置４５と異なる変速比に設定される。
【００４３】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による回転式アクチュエータの歯車装置を図１６および図１７に基づいて説明する。なお、第５実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態の場合、駆動歯車３８は、第３駆動歯部３８３が第１従動歯部３９１に噛み合うよう設けられている。そのため、歯車装置４７は、上記第５実施形態の歯車装置４５および第６実施形態の歯車装置４６と異なる変速比に設定される。
【００４４】
上記第５実施形態、第６実施形態、および、第７実施形態では、駆動歯車３８は、第１駆動歯部３８１、第２駆動歯部３８２、および、第３駆動歯部３８３を有する。また、従動歯車３９は、第１従動歯部３９１、第２従動歯部３９２、および、第３従動歯部３９３を有する。これにより、減速比の異なる回転式アクチュエータを製造する場合、駆動歯車３８および従動歯車３９を取り換えることなく、駆動歯車３８と従動歯車３９との噛み合い位置を変更するのみで対応することができる。このため、少ない部品点数で異なる減速比に対応することができる。したがって、回転式アクチュエータの部品コストおよび製造コストを低減することができる。
【００４５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、歯車装置は回転式アクチュエータの減速機に適用されている。これに対し、他の実施形態では、歯車装置を増速機に適用することとしてもよい。
上記実施形態では、第１駆動歯部と第２駆動歯部とを有する駆動歯車、および、第１駆動歯部または第２駆動歯部に噛み合い可能な従動歯部を有する従動歯車からなる歯車装置が開示されている。これに対し、他の実施形態では、第１従動歯部と第２従動歯部とを有する従動歯車、および、第１従動歯部または第２従動歯部に噛み合い可能な駆動歯部を有する駆動歯車から構成されていることとしてもよい。
【００４６】
上記実施形態では、第１駆動歯部と第２駆動歯部と第３駆動歯部とを有する駆動歯車、および、第１従動歯部と第２従動歯部と第３従動歯部とを有する従動歯車から構成されている歯車装置が開示されている。これに対し、他の実施形態では、歯車装置は、第１駆動歯部と第２駆動歯部と第３駆動歯部とを有する駆動歯車、および、第１駆動歯部、第２駆動歯部、または第３駆動歯部に噛み合い可能な従動歯部を有する従動歯車から構成されていることとしてもよい。
このように、本発明は、上記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実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ ・・・回転式アクチュエータ
２１ ・・・ステータ
２２ ・・・ロータ
３０ ・・・減速機
３１ ・・・サンギア
３２ ・・・リングギア
３３、３８ ・・・駆動歯車（第１歯車）
３４、３６、３７、３９ ・・・従動歯車（第２歯車）
３５ ・・・出力軸
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７・・・歯車装置
３３１ ・・・第１駆動歯部（第１歯部）
３３２ ・・・第２駆動歯部（第１歯部）
３４１ ・・・第１従動歯部（第２歯部）
３４２ ・・・第２従動歯部（第２歯部）
３６１ ・・・従動歯部（第２歯部）
３７１ ・・・従動歯部（第２歯部）
３８１ ・・・第１駆動歯部（第１歯部）
３８２ ・・・第２駆動歯部（第１歯部）
３８３ ・・・第３駆動歯部（第１歯部）
３９１ ・・・第１従動歯部（第２歯部）
３９２ ・・・第２従動歯部（第２歯部）
３９３ ・・・第３従動歯部（第２歯部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動歯車の駆動軸と従動歯車の従動軸との軸間距離が固定であって、前記駆動歯車および前記従動歯車を交換することなし、または、一方の歯車を取り換えるのみで複数の加減速比に変更可能な歯車装置であって、
中心が同じでピッチ円半径が異なる第１歯部を複数有する第１歯車と
前記複数の第１歯部のうち少なくとも一つに噛み合い可能な第２歯部を有する第２歯車とを備え、
前記複数の第１歯部は、前記第１歯車の周方向において異なる位置に設けられていることを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
前記第２歯車は、中心が同じでピッチ円半径が異なる前記第２歯部を複数有し、
前記複数の第２歯部は、前記第２歯車の軸方向において異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歯車装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歯車装置と、
筒状のステータと、
前記ステータの内側に回転可能に支持され、軸中心に対し偏心する偏心部が形成されたロータ軸を有するロータと、
前記偏心部に回転可能に支持され、外周に外歯が形成され、前記第１歯車に形成された被嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、当該嵌合部を経由して回転を前記第１歯車に伝達する円板状のサンギアと、
前記サンギアの径方向外側に配置され、前記外歯に噛み合う内歯が内周に形成された円環状のリングギアと、
前記第２歯車の回転中心に設けられ、前記第２歯車とともに回転する出力軸と、
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１】
駆動歯車の駆動軸と従動歯車の従動軸との軸間距離が固定であって、前記駆動歯車および前記従動歯車を交換することなし、または、一方の歯車を取り換えるのみで複数の加減速比に変更可能な歯車装置であって、
中心が同じでピッチ円半径が異なる第１歯部を複数有する第１歯車と
前記複数の第１歯部のうち少なくとも一つに噛み合い可能な第２歯部を有する第２歯車とを備え、
前記複数の第１歯部は、前記第１歯車の周方向において異なる位置に設けられていることを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
前記第２歯車は、中心が同じでピッチ円半径が異なる前記第２歯部を複数有し、
前記複数の第２歯部は、前記第２歯車の軸方向において異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の歯車装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の歯車装置と、
筒状のステータと、
前記ステータの内側に回転可能に支持され、軸中心に対し偏心する偏心部が形成されたロータ軸を有するロータと、
前記偏心部に回転可能に支持され、外周に外歯が形成され、前記第１歯車に形成された被嵌合部に嵌合する嵌合部を有し、当該嵌合部を経由して回転を前記第１歯車に伝達する円板状のサンギアと、
前記サンギアの径方向外側に配置され、前記外歯に噛み合う内歯が内周に形成された円環状のリングギアと、
前記第２歯車の回転中心に設けられ、前記第２歯車とともに回転する出力軸と、
を備えることを特徴とする回転式アクチュエータ。
【図１】
【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】
【公開番号】特開２０１２−２１９９０９（Ｐ２０１２−２１９９０９Ａ）
【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２０１１−８６１１２（Ｐ２０１１−８６１１２）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【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８日（２０１１．４．８）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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