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技術 回転式アクチュエータ

出願人 株式会社デンソー
発明者 島田一憲粂幹根角弘之
出願日 2019年4月16日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-077986
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-176662
状態 未査定
技術分野 電動機,発電機と測定・保護装置等との結合 防振装置 変速操作機構
主要キーワード プレートケース 貫通支持孔 組合せ面 出力軸位置 油圧作動機構 回転式アクチュエータ つば付 モータ筐体
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この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

構成部品の破損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

車両のシフトバイワイヤシステムに用いられる回転式アクチュエータ10であって、ステータ31と、ステータ31に対して回転可能なロータ32と、ロータ32の回転軸33を回転可能に支持するロータ支持部としてのアッパーケース部61と、ステータ31の通電を制御する制御部16と、制御部16が固定されている制御固定部としてのカバー67と、アッパーケース部61とカバー67との間の振動伝達を抑制する振動伝達抑制部としてのシール部材95とを備える。

概要

背景

従来、ケースに収容されたモータとモータを制御する制御部とが一体に設けられた機電一体型回転式アクチュエータが知られている。特許文献1では、ケースがモータのロータを回転可能に支持しており、また、ケースに組み付いたカバーの内側に制御部が固定されている。

概要

構成部品の破損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。車両のシフトバイワイヤシステムに用いられる回転式アクチュエータ10であって、ステータ31と、ステータ31に対して回転可能なロータ32と、ロータ32の回転軸33を回転可能に支持するロータ支持部としてのアッパーケース部61と、ステータ31の通電を制御する制御部16と、制御部16が固定されている制御固定部としてのカバー67と、アッパーケース部61とカバー67との間の振動伝達を抑制する振動伝達抑制部としてのシール部材95とを備える。

目的

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御部の電気的接続不良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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

車両のシフトバイワイヤシステム(11)に用いられる回転式アクチュエータであって、ステータ(31)と、前記ステータに対して回転可能なロータ(32)と、前記ロータの回転軸(33)を回転可能に支持するロータ支持部(61、102)と、前記ステータの通電を制御する制御部(16)と、前記制御部が固定されている制御固定部(67、101)と、前記ロータ支持部と前記制御固定部との間の振動伝達を抑制する振動伝達抑制部(95)と、を備える回転式アクチュエータ。

請求項2

前記ロータ支持部(61)は、前記ステータを収容しているケースの一部であり、前記制御固定部(67)は、前記ロータ支持部との間に前記制御部を収容する空間(91)を区画しているカバーである請求項1に記載の回転式アクチュエータ。

請求項3

前記制御部は、前記ステータのターミナル(93)に接続するコネクタ(94)を有し、前記ターミナルの前記コネクタへの挿入方向は、前記制御固定部の前記ロータ支持部への組付け方向と同じである請求項2に記載の回転式アクチュエータ。

請求項4

前記制御固定部(101)は、前記ステータを収容しているケースの一部であり、前記ロータ支持部(102)は、前記制御固定部との間に前記制御部を収容する空間を区画しているカバーである請求項1に記載の回転式アクチュエータ。

請求項5

前記制御部は、前記回転軸が貫通する通孔(104)を有する請求項4に記載の回転式アクチュエータ。

請求項6

前記振動伝達抑制部は、弾性体であり、前記ロータ支持部と前記制御固定部との間の空間の気密を確保するシール部材である請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転式アクチュエータ。

技術分野

0001

本発明は、回転式アクチュエータに関する。

背景技術

0002

従来、ケースに収容されたモータとモータを制御する制御部とが一体に設けられた機電一体型の回転式アクチュエータが知られている。特許文献1では、ケースがモータのロータを回転可能に支持しており、また、ケースに組み付いたカバーの内側に制御部が固定されている。

先行技術

0003

特許第4517823号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に開示された回転式アクチュエータでは、振動環境に設置された場合、ロータの振動がケースおよびカバーを介して制御部に伝達される。これにより、制御部の端子電極部品との接触不良や、制御部の断線およびはんだクラックなどを含む電気的接続具合が発生するおそれがある。

0005

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、制御部の電気的接続不良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である。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、車両のシフトバイワイヤシステム(11)に用いられる回転式アクチュエータであって、ステータ(31)と、ステータに対して回転可能なロータ(32)と、ロータの回転軸(33)を回転可能に支持するロータ支持部(61、102)と、ステータの通電を制御する制御部(16)と、制御部が固定されている制御固定部(67、101)と、ロータ支持部と制御固定部との間の振動伝達を抑制する振動伝達抑制部(95)とを備える。

0007

このようにロータを支持する部分と制御部が固定された部分との間に振動伝達抑制部が設けられることで、ロータの振動の制御部への伝達が抑制される。そのため、制御部の端子と電極部品との接触不良や、制御部の断線およびはんだクラックなどを含む電気的接続不具合を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0008

第1実施形態による回転式アクチュエータが適用されたシフトバイワイヤシステムを示す模式図。
図1シフトレンジ切替機構を説明する図。
第1実施形態による回転式アクチュエータの断面図。
図3の回転式アクチュエータの断面の模式図。
第2実施形態による回転式アクチュエータの断面の模式図であって、第1実施形態の図4に対応する図。

実施例

0009

以下、回転式アクチュエータ(以下、アクチュエータ)の複数の実施形態を図面に基づき説明する。実施形態同士で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

0010

[第1実施形態]
アクチュエータは、車両のシフトバイワイヤシステムの駆動部として用いられている。

0011

(シフトバイワイヤシステム)
先ず、シフトバイワイヤシステムの構成について図1および図2を参照して説明する。図1に示すように、シフトバイワイヤシステム11は、変速機12のシフトレンジ指令するシフト操作装置13と、変速機12のシフトレンジ切替機構14を作動させるアクチュエータ10とを備える。アクチュエータ10は、モータ30等を含む作動部15と、シフトレンジの指令信号に応じてモータ30の通電を制御する制御部16とを備える。

0012

図2に示すように、シフトレンジ切替機構14は、変速機12(図1参照)内の油圧作動機構への油圧の供給を制御するレンジ切替弁20と、シフトレンジを保持するディテントスプリング21およびディテントレバー22と、シフトレンジがパーキングレンジ切り替えられるとき変速機12の出力軸パークギヤ23にパークポール24を嵌合させて、出力軸の回転をロックするパークロッド25と、ディテントレバー22と一体に回転するマニュアルシャフト26と、を備える。

0013

シフトレンジ切替機構14は、マニュアルシャフト26とともにディテントレバー22を回転させて、ディテントレバー22に連結されたレンジ切替弁20の弁体27およびパークロッド25を目標シフトレンジに対応した位置に移動させる。シフトバイワイヤシステム11では、こうしたシフトレンジの切り替えを電動で行うために、マニュアルシャフト26にアクチュエータ10を連結している。

0014

(アクチュエータ)
次に、アクチュエータ10の構成について説明する。図3に示すように、アクチュエータ10は、ハウジング91内に作動部15および制御部16を備える機電一体型のアクチュエータである。

0015

ハウジング19は、筒状のアッパーケース部61およびカップ状のロアケース部62を含むケース60と、カバー67とを有する。アッパーケース部61の一端部63と他端部64との間には隔壁部65が形成されている。一端部63の内側には、制御部16が収容されている。制御部16は、一端部63の開口端に設けられたカバー67によりカバーされており、これによりシールド性が確保される。ロアケース部62は、他端部64に組付けられている。またロアケース部62は、アッパーケース部61とは反対側に突き出す筒状突出部69を形成している。マニュアルシャフト26は、筒状突出部69を挿通するように配置される。

0016

作動部15は、動力発生源としてのモータ30と、モータ30に対して平行に配置された出力軸40と、モータ30の回転を減速して出力軸40に伝達する減速機構50とを有する。作動部15は、ケース60に収容されている。

0017

モータ30は、他端部64のプレートケース68に圧入固定されているステータ31と、ステータ31の内側に設けられているロータ32と、ロータ32と共に回転軸心AX1まわりに回転する回転軸33とを有する。回転軸33は、ロータ32に対してロアケース部62側に、回転軸心AX1に対して偏心する偏心部36を有する。モータ30は、ステータ31を構成するコイル38への通電電流を制御部16にて制御することにより双方向に回転でき、また、所望の回転位置で停止させることができる。カバー67の通孔にはプラグ39が取り付けられている。故障時にはプラグ39を外すことで、回転軸33を手動で回転させることができる。

0018

減速機構50は、リングギヤ51およびサンギヤ52を含む第1減速部17と、ドライブギヤ53およびドリブンギヤ54を含む平行軸式の第2減速部18とを有する。リングギヤ51は、回転軸心AX1上に設けられている。サンギヤ52は、偏心部36に嵌合する軸受55により偏心軸心AX2まわりに回転可能に支持され、リングギヤ51に内接するように噛み合っている。サンギヤ52は、回転軸33が回転すると、回転軸心AX1まわりに公転しながら偏心軸心AX2まわりに自転する遊星運動を行う。このときのサンギヤ52の自転速度は、回転軸33の回転速度に対して減速される。サンギヤ52は、回転伝達用の穴部56を有する。

0019

ドライブギヤ53は、回転軸心AX1上に設けられており、回転軸33に嵌合する軸受57により回転軸心AX1まわりに回転可能に支持されている。またドライブギヤ53は、穴部56に挿入された回転伝達用の凸部58を有する。サンギヤ52の自転は、穴部56と凸部58との係合によりドライブギヤ53に伝達される。穴部56および凸部58は伝達機構59を構成している。ドリブンギヤ54は、回転軸心AX1と平行であり且つ筒状突出部69と同軸である回転軸心AX3上に設けられ、ドライブギヤ53に外接するように噛み合っている。ドリブンギヤ54は、ドライブギヤ53が回転軸心AX1まわりに回転すると、回転軸心AX3まわりに回転する。このときのドリブンギヤ54の回転速度は、ドライブギヤ53の回転速度に対して減速される。

0020

出力軸40は、筒状に形成され、回転軸心AX3上に設けられている。隔壁部65は、回転軸心AX3と同軸の貫通支持孔66を有する。出力軸40は、貫通支持孔66に嵌合する第1つば付ブッシュ46と、筒状突出部69の内側に嵌合する第2つば付きブッシュ47とにより回転軸心AX3まわりに回転可能に支持されている。ドリブンギヤ54は、出力軸40とは別部材であり、出力軸40の外側に嵌合し、当該出力軸40に回転伝達可能に連結されている。マニュアルシャフト26は、出力軸40の内側に挿入され、例えばスプライン嵌合により出力軸40に回転伝達可能に連結される。

0021

出力軸40の一端部41は、第1つば付きブッシュ46により回転可能に支持されている。出力軸40の他端部42は、第2つば付きブッシュ47により回転可能に支持されている。ドリブンギヤ54は、第1つば付きブッシュ46の第1つば部48と第2つば付きブッシュ47の第2つば部49とに挟まれる形で軸方向に支持されている。なお、他の実施形態では、ドリブンギヤ54は、例えばケース60や他のプレート等、一対の支持部に挟まれる形で軸方向に支持されてもよい。

0022

制御部16は、モータ30を制御する複数の電子部品と、それらの電子部品を実装した制御基板71と、制御基板71に実装された出力軸位置検出センサ72と、制御基板71に実装されたモータ位置検出センサ73とを有する。

0023

上記複数の電子部品には、マイクロコンピュータ81、MOSFET82、コンデンサ83、ダイオード84、ASIC85、インダクタ86、レジスタ87およびコンデンサチップ88等が含まれる。マイクロコンピュータ81は、例えば出力軸位置検出センサ72およびモータ位置検出センサ73等の検出信号に基づき各種演算を行う。MOSFET82は、マイクロコンピュータ81からの駆動信号によりスイッチング動作し、コイル38の通電を切り替える。コンデンサ83は、図示しない電源から入力された電力平滑化し、また、MOSFET82のスイッチング動作等に起因するノイズの流出を防止する。また、コンデンサ83は、インダクタ86と共にフィルタ回路を構成する。ASIC85は、特定の処理を高速で行うICチップである。

0024

出力軸位置検出センサ72は、制御基板71のうちマグネット43に対向する位置に設けられている。マグネット43は、出力軸40に取り付けられたホルダ44に固定されている。出力軸位置検出センサ72は、マグネット43が発生する磁束を検出することで、出力軸40およびそれと一体に回転するマニュアルシャフト26の回転位置を検出する。

0025

モータ位置検出センサ73は、制御基板71のうちマグネット45に対向する位置に設けられている。マグネット45は、回転軸33に取り付けられたホルダ37に固定されている。モータ位置検出センサ73は、マグネット45が発生する磁束を検出することで、回転軸33およびロータ32の回転位置を検出する。

0026

(モータの支持構造、制御部の固定構造
次に、モータ30の支持構造および制御部16の固定構造について説明する。以降、モータ30の径方向のことを単に「径方向」と記載し、また、モータ30の周方向のことを単に「周方向」と記載する。

0027

図4に示すように、モータ30の回転軸33は、アッパーケース部61に設けられた軸受34と、ロアケース部62に設けられた軸受35とにより回転可能に支持されている。アッパーケース部61は、制御部16に近い側においてロータ32を支持しており、ロータ支持部に相当し、ステータ31を収容しているケース60の一部である。

0028

カバー67とアッパーケース部61との間には、制御部16を収容する制御部空間91が区画されている。制御部16の制御基板71は、制御部空間91内で制御基板71の平面方向が回転軸心AX1に直交するように設けられ、カバー67の内壁に固定部92により固定されている。固定部92は、例えばかしめ部、ねじ締結部、接着部またはプレスフィット部などから構成される。カバー67は、制御固定部に相当する。

0029

制御部16は、制御基板71に固定され、コイル38のターミナル93に接続するコネクタ94を有する。ターミナル93は、ケース60内から隔壁部95を貫通して軸方向へ延びている。コネクタ94の間口は、軸方向のモータ30側に向けられている。ターミナル93のコネクタ94への挿入方向は軸方向である。一方で、カバー67のアッパーケース部61への組付け方向も軸方向である。すなわち、ターミナル93のコネクタ94への挿入方向は、カバー67のアッパーケース部61への組付け方向と同じである。

0030

図4では、ターミナル93は、コイル38から直接延びるように図示されている。しかしこれに限らず、コイル38と制御基板71との間にバスバーが設けられ、このバスバーからターミナルが延びるように構成されてもよい。

0031

カバー67とアッパーケース部61との組合せ箇所には、シール部材95が設けられている。シール部材95は、例えばゴム等の弾性体であって、カバー67の組合せ面に沿って延びる環状部材であり、制御部空間91の気密を確保している。カバー67とアッパーケース部61は直接接触しておらず、シール部材95等を介して一体に設けられている。シール部材95は、カバー67とアッパーケース部61との間の振動伝達を抑制する振動伝達抑制部として機能する。

0032

アッパーケース部61とロアケース部62との組合せ箇所には、シール部材96が設けられている。シール部材96は、弾性体であり、制御部空間91の気密を確保している。

0033

(効果)
以上説明したように、第1実施形態では、アクチュエータ10は、ステータ31と、ステータ31に対して回転可能なロータ32と、ロータ32の回転軸33を回転可能に支持するロータ支持部としてのアッパーケース部61と、ステータ31の通電を制御する制御部16と、制御部16が固定されている制御固定部としてのカバー67と、アッパーケース部61とカバー67との間の振動伝達を抑制する振動伝達抑制部としてのシール部材95とを備える。

0034

このようにロータ32を支持する部分と制御部16が固定された部分との間に振動伝達抑制部が設けられることで、ロータ32の振動の制御部16への伝達が抑制される。そのため、制御部16の端子と電極部品との接触不良や、制御部16の断線およびはんだクラックなどを含む電気的接続不具合を抑制することができる。

0035

また、第1実施形態では、ロータ支持部は、ステータ31を収容しているアッパーケース部61である。制御固定部は、アッパーケース部61との間に制御部16を収容する制御部空間91を区画しているカバー67である。これにより、制御部16をモータ30から離して配置することができる。そのため、制御基板71に回転軸33を挿通する通孔をあけなくてもよい。

0036

また、第1実施形態では、制御部16は、ステータ31のコイル38のターミナル93に接続するコネクタ94を有する。ターミナル93のコネクタ94への挿入方向は、カバー67のアッパーケース部61への組付け方向と同じである。これにより、カバー67をアッパーケース部61に組み付けると同時に、制御部16とコイル38との電気的接続を完了することができる。そのため、制御部16をカバー67側に配置してもモータ30との接続が容易である。

0037

また、第1実施形態では、シール部材95は、弾性体であり、制御部空間91の気密を確保している。シール部材95を振動伝達抑制部として用いることで、振動伝達抑制部を別途設ける必要がなく、部品点数を削減できる。

0038

[第2実施形態]
第2実施形態では、図5に示すように、制御基板71は、制御部空間91内でアッパーケース部101の隔壁部65に固定部105により固定されている。固定部105は、例えばかしめ部、ねじ締結部、接着部またはプレスフィット部などから構成される。アッパーケース部101は、制御固定部に相当する。

0039

回転軸33は、カバー102に設けられた軸受103と、ロアケース部62に設けられた軸受35とにより回転可能に支持されている。カバー102は、ロータ支持部に相当する。アッパーケース部101とカバー102との間には、振動伝達を抑制する振動伝達抑制部としてのシール部材95が設けられている。制御基板71は、回転軸33上に設けられており、回転軸33が貫通する通孔104を有する。

0040

以上のように、第2実施形態においても同様にロータ支持部と制御固定部との間に振動伝達抑制部が設けられることで、ロータ32の振動の制御部16への伝達が抑制される。そのため、制御部16の端子と電極部品との接触不良や、制御部16の断線およびはんだクラックなどを含む電気的接続不具合を抑制することができる。

0041

また、第2実施形態では、制御固定部は、ステータ31を収容しているアッパーケース部101である。ロータ支持部は、アッパーケース部101との間に制御部16を収容する制御部空間91を区画しているカバー102である。制御部16がアッパーケース部101に固定されることにより、制御部16の発熱モータ筐体であるケース60に効果的に逃がすことができる。

0042

また、第2実施形態では、制御基板71は、回転軸33が貫通する通孔104を有する。これにより、回転軸33をカバー102で支持しながら制御基板71の実装面積を確保することができる。

0043

[他の実施形態]
他の実施形態では、振動伝達抑制部は、シール部材とは別の部材であってもよい。また、振動伝達抑制部は、金属製や樹脂製などのばねから構成されてもよいし、ダンパーから構成されてもよい。また、振動伝達抑制部は、1つの環状部材に限らず、周方向に沿って点在するように形成され、複数設けられてもよい。

0044

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

0045

10:回転式アクチュエータ11:シフトバイワイヤシステム
16:制御部 30:モータ
31:ステータ32:ロータ
33:回転軸61:アッパーケース部(ロータ支持部)
67:カバー(制御固定部) 95:シール部材(振動伝達抑制部)
102:カバー(ロータ支持部) 101:アッパーケース部(制御固定部)

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