JP2004052928A

JP2004052928A - 回転式アクチュエータ

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Publication number: JP2004052928A
Application number: JP2002212347A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Hori; 堀　政史; Jun Kimura; 木村　純; Shigeru Yoshiyama; 吉山　茂; Hirotomo Asa; 麻　弘知
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2004-02-19
Also published as: US6857981B2; DE10333092A1; US20040072646A1

Abstract

【課題】パーキング切替装置やシフトレンジ切替装置を切替駆動する従来の回転式アクチュエータは、大型化する不具合があったため、車両ボディを変形させて車室内空間を狭くする必要があった。
【解決手段】回転式アクチュエータ１を、起動トルクが大きく、永久磁石を搭載しない電動機５（ＳＲモータ）と、多点接触式で負荷容量が大きく、軸方向寸法の小さい減速機６（内接噛合遊星歯車減速機）とで構成するとともに、電動機５の出力軸と減速機６の入力軸を第１軸１３として共通化し、さらに電動機５と減速機６を１つのハウジング内に収納した。この結果、回転式アクチュエータ１を小型化でき、回転式アクチュエータ１の車両搭載性が向上し、車両ボディを変形させて車室内空間を狭くする不具合を解消できる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被駆動体を回転駆動する回転式アクチュエータに関し、特に駆動負荷が大きい回転式アクチュエータに用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転式アクチュエータの従来技術として、以下の技術が知られている。
▲１▼電動機の出力軸によって被駆動体を直接駆動する技術（例えば、特開２００１−２７１９１７号公報に開示された技術）。
▲２▼電動機の出力をウォームとホイールからなるウォーム減速機でトルク増幅し、そのウォーム減速機の出力軸によって被駆動体を駆動する技術（例えば、特開平５−６０２１７号公報に開示された技術）。
▲３▼電動機の出力を複数の平歯車の噛合によって構成される平歯車減速機でトルク増幅し、その平歯車減速機の出力軸によって被駆動体を駆動する技術。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記▲１▼の技術は、電動機の出力軸によって被駆動体を直接駆動するため、負荷が大きい場合は、電動機を大型化する必要が生じる。
具体的には、例えば、車両用パーキング切替装置やシフトレンジ切替装置の切り替え用のサーボ機構として用いる場合は、大きな切り替えトルクを必要とするため、電動機が大型化する不具合がある。
電動機が大型化すると、次の不具合がある。
車室内空間を広げる目的から自動変速機とボディとの隙間は狭い（４０〜５０ｍｍ程度）。このような状況において電動機が大型化すると、電動機の搭載が困難になり、大型化した電動機を搭載するにはボディを変形させて車室内空間を狭くする必要が生じてしまう。
【０００４】
上記▲２▼の技術は、ウォームとホイールからなるウォーム減速機を用いるため、ウォームとホイールのロックを回避するための緩衝材等を用いる必要がある。
また、ウォームとホイールの噛合接点数が少ないため、ウォーム減速機にかかる負荷が大きい場合は、ウォーム減速機を大型化する必要が生じる。
具体的には、上記と同様、車両用パーキング切替装置やシフトレンジ切替装置の切り替え用のサーボ機構として用いる場合は、大きな切り替えトルクを必要とするため、ウォーム減速機が大型化する不具合がある。
ウォーム減速機が大型化すると、次の不具合がある。
上述したように、車室内空間を広げる目的から自動変速機とボディとの隙間は狭い（４０〜５０ｍｍ程度）。このような状況においてウォーム減速機が大型化すると、ウォーム減速機の搭載が困難になり、大型化したウォーム減速機を搭載するにはボディを変形させて車室内空間を狭くする必要が生じてしまう。
【０００５】
上記▲３▼の技術は、複数の平歯車を組み合わせた平歯車減速機は、平歯車と平歯車の噛合接点数が少ないため、平歯車減速機にかかる負荷が大きい場合は、平歯車減速機を大型化する必要が生じる。
具体的には、上記と同様、車両用パーキング切替装置やシフトレンジ切替装置の切り替え用のサーボ機構として用いる場合は、大きな切り替えトルクを必要とするため、平歯車減速機が大型化する不具合がある。
平歯車減速機が大型化すると、次の不具合がある。
上述したように、車室内空間を広げる目的から自動変速機とボディとの隙間は狭い（４０〜５０ｍｍ程度）。このような状況において平歯車減速機が大型化すると、平歯車減速機の搭載が困難になり、大型化した平歯車減速機を搭載するにはボディを変形させて車室内空間を狭くする必要が生じてしまう。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動負荷が大きくても小型化が可能な回転式アクチュエータの提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１の回転式アクチュエータは、同期電動機と内接噛合遊星歯車減速機とで構成される。
内接噛合遊星歯車減速機は、多点接触式の減速機であるため、平歯車減速機やウォーム減速機と比較して同一体格での負荷容量が大きい。言い換えれば、同一負荷容量であれば、内接噛合遊星歯車減速機を小型化できる。つまり、同期電動機と内接噛合遊星歯車減速機からなる回転式アクチュエータを小型化できる。
また、内接噛合遊星歯車減速機は、多点で負荷を分担して受けるため、耐久性に優れ、高い信頼性が得られる。つまり、同期電動機と内接噛合遊星歯車減速機からなる回転式アクチュエータは、耐久性が高く、高い信頼性を得ることができる。
さらに、内接噛合遊星歯車減速機は、外歯歯車の周囲に内歯歯車が噛合する構造であるため、軸方向寸法を小さくできる。つまり、同期電動機と内接噛合遊星歯車減速機からなる回転式アクチュエータは、軸方向寸法を小さくできる。
【０００８】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用し、同期電動機と内接噛合遊星歯車減速機を同一のハウジング内に設けるとともに、同期電動機のロータ軸と第１軸を共通にした構成にしても良い。
このように設けることにより、回転式アクチュエータをより小型化できる。
【０００９】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用し、同期電動機の回転軸方向に、同期電動機のロータの回転角度を検出するインクリメンタル型エンコーダを設けても良い。
このように設けることで、同期電動機を脱調させることなく高速運転することが可能となり、高い応答性を実現できる。
【００１０】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用し、インクリメンタル型エンコーダを、ロータと一体に回転する回転方向に多極着磁された磁石と、同期電動機を収納するハウジングに固定され、磁石の回転によって与えられる磁束の変化を検出する磁束変化検出手段と、で構成しても良い。
【００１１】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用し、同期電動機をスイッチド・リラクタンス・モータで構成しても良い。
このように設けることにより、次に示す効果を得ることができる。
▲１▼永久磁石を持たないため、永久磁石の割れ、欠け、飛散による回転式アクチュエータのロックを回避できる。
＊ＳＰＭモータ（表面磁石同期モータ）では、ロータに貼り付けた永久磁石が遠心力により耐えきれず飛散し、故障する事例が多い。また、急加速、急減速時の繰り返しや熱の影響により永久磁石の接着強度が低下し、永久磁石が剥がれ落ちる事例もある。
＊永久磁石は、高温条件下で磁力が弱くなる性質を持っているため、高温になるにつれて出力が低下する不具合がある。このため、負荷に対する出力の余裕度を大きく取るためにＳＰＭモータを大型化したり、放熱性を高めるためにハウジングの表面積を大きくするなどの対処が必要であった。
【００１２】
▲２▼電動機として永久磁石を持たないため、逆起電力が殆ど発生しない。また、ロータの慣性モーメントも小さいため、加速・減速性に優れ、高い応答性を得ることができる。
▲３▼コギングトルクを発生しないため、被駆動体もしくは回転式アクチュエータ自身に設けたバネを利用した位置決め機構で位置決めできるとともに、機械的なストレスが少なくて済む。
▲４▼ステッピングモータの一種であるため、高い位置決め精度を確保できる。
▲５▼ステッピングモータの一種であるため、ロータの回転角度を検出する手段を設けない場合であっても、通電を何ステップ切り替えたかをカウントすることで回転位置を特定できる。このため、ロータの回転角度を検出する手段を設けなくても回転位置の制御ができる。
▲６▼起動トルクが大きいため、停止負荷の大きい被駆動体を駆動する場合に有利である。
【００１３】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段を採用し、第２軸の回転角度を検出する出力角検出手段を設けても良い。
【００１４】
〔請求項７の手段〕
請求項７の手段を採用し、回転式アクチュエータを車両に搭載される位置決め用のサーボ機構に用いても良い。
【００１５】
〔請求項８の手段〕
請求項８の手段を採用し、サーボ機構として用いられる回転式アクチュエータによって、車両用パーキング切替装置におけるロックとアンロックとを切り替えるように設けても良い。
【００１６】
〔請求項９の手段〕
請求項９の手段を採用し、サーボ機構として用いられる回転式アクチュエータによって、車両用自動変速機のシフトレンジ切替装置においてシフトレンジの切り替えを行うように設けても良い。
【００１７】
〔請求項１０の手段〕
請求項１０の手段を採用し、伝達手段を、第２軸と一体に回転するフランジの同一円周上に設けた複数の内ピン穴と、この内ピン穴にそれぞれ遊嵌し、一端が外歯歯車に固定された複数の内ピンと、によって構成しても良い。
【００１８】
〔請求項１１の手段〕
請求項１１の手段を採用し、伝達手段を、外歯歯車の同一円周上に設けた複数の内ピン穴と、この内ピン穴にそれぞれ遊嵌し、一端が第２軸と一体に回転するフランジに固定された複数の内ピンと、によって構成しても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、実施例および変形例を用いて説明する。
［実施例］
この実施例は、本発明の適用された回転式アクチュエータ１（図１参照）によって、車両用自動変速機２（図２参照）に搭載されたシフトレンジ切替装置３（パーキング切替装置４を含む：図３参照）を切り替えるものである。
【００２０】
回転式アクチュエータ１は、シフトレンジ切替装置３を駆動するサーボ機構として用いられるものであり、同期電動機５（以下、電動機と称す）と内接噛合遊星歯車減速機６（以下、減速機と称す）によって構成される。なお、図１の右側をフロント（あるいは前）、左側をリヤ（あるいは後）としてこの実施例を説明する。
【００２１】
（電動機５の説明）
電動機５を図１、図４を参照して説明する。
電動機５は、電動機５として永久磁石を用いないＳＲモータ（スイッチド・リラクタンス・モータ）であり、回転自在に支持されるロータ１１と、このロータ１１の回転中心と同軸上に配置されたステータ１２とで構成される。
【００２２】
ロータ１１は、ロータ軸１３（以下、第１軸と称す）およびロータコア１４から構成されるものであり、第１軸１３は前端と後端に配置された転がり軸受（第１転がり軸受１５、第２転がり軸受１６）によって回転自在に支持される。
なお、第１転がり軸受１５は、減速機６の出力軸１７（以下、第２軸と称す）の内周に配置されたものであり、減速機６の第２軸１７はフロントハウジング１８の内周に配置されたメタルベアリング１９によって回転自在に支持されている。つまり、第１軸１３の前端は、フロントハウジング１８に設けられたメタルベアリング１９→第２軸１７→第１転がり軸受１５を介して回転自在に支持される。
【００２３】
ここで、メタルベアリング１９の軸方向の支持区間は、第１転がり軸受１５の軸方向の支持区間に対してオーバーラップするように設けられている。このように設けることによって、減速機６の反力（具体的には、後述する外歯歯車２６と内歯歯車２７の噛合にかかる負荷の反力）に起因する第１軸１３の傾斜を回避することができる。
一方、第２転がり軸受１６は、リヤハウジング２０によって支持されるものである。
【００２４】
ステータ１２は、ステータコア２１およびコイル２２（具体的には、コイル２２Ａ〜２２Ｌ：図４参照）から構成される。ステータコア２１には、ロータ１１に向けて３０度毎に突設されたステータティース２３が設けられ、各ステータティース２３のそれぞれにコイル２２Ａ〜２２Ｌが巻回されている。ここで、コイル２２Ａ、２２Ｄ、２２Ｇ、２２ＪがＵ相であり、コイル２２Ｂ、２２Ｅ、２２Ｈ、２２ＫがＶ相であり、コイル２２Ｃ、２２Ｆ、２２Ｉ、２２ＬがＷ相である。
【００２５】
一方、ロータコア１４には、ステータ１２に向けて４５度毎に突設された突極２４が設けられている。そして、図４の状態からＷ相→Ｖ相→Ｕ相の順番に通電を切り替えるとロータ１１が反時計回り方向に回転し、逆にＶ相→Ｗ相→Ｕ相の順番に通電を切り替えるとロータ１１が時計回り方向に回転するものであり、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の通電が一巡する毎にロータ１１が４５度回転する構成になっている。
【００２６】
（減速機６の説明）
減速機６を図１、図５〜図７を参照して説明する。
減速機６は、電動機５のロータ軸と共通の第１軸１３と、この第１軸１３に設けられた偏心部２５を介して第１軸１３に対して偏心回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車２６と、この外歯歯車２６が内接噛合する内歯歯車２７と、外歯歯車２６の自転成分のみを伝達する伝達手段２８を介して連結された第２軸１７とを備える。
【００２７】
偏心部２５は、第１軸１３の回転中心に対して偏心回転して外歯歯車２６を揺動回転させる軸であり、偏心部２５の外周に配置された第３転がり軸受３１を介して外歯歯車２６を回転自在に支持するものである。
外歯歯車２６は、上述したように、第３転がり軸受３１を介して第１軸１３の偏心部２５に対して回転自在に支持されるものであり、偏心部２５の回転によって内歯歯車２７に押しつけられた状態で回転するように構成されている。
内歯歯車２７は、フロント面に形成された固定用打出部３２によってフロントハウジング１８に固定されるものである。
【００２８】
伝達手段２８は、第２軸１７と一体に回転するフランジ３３の同一円周上に設けた複数の内ピン穴３４と、この内ピン穴３４にそれぞれ遊嵌し、一端が外歯歯車２６に固定された複数の内ピン３５とによって構成される。
複数の内ピン３５は、外歯歯車２６のフロント面に突出する形で設けられている。
複数の内ピン穴３４は、第２軸１７の後端に設けられたフランジ３３に設けられており、内ピン３５と内ピン穴３４の嵌まり合いによって、外歯歯車２６の自転運動が第２軸１７に伝えられるように構成されている。
このように設けられることにより、第１軸１３が回転して外歯歯車２６が偏心回転することにより、外歯歯車２６が第１軸１３に対して減速回転し、その減速回転が第２軸１７に伝えられる。なお、第２軸１７は、シフトレンジ切替装置３のコントロールロッド４５（後述する）に連結される。
【００２９】
なお、この実施例とは異なり、伝達手段２８を、外歯歯車２６の同一円周上に設けた複数の内ピン穴３４と、この内ピン穴３４にそれぞれ遊嵌し、一端が第２軸１７と一体に回転するフランジ３３に固定された複数の内ピン３５とによって構成されるようにしても良い。
【００３０】
（シフトレンジ切替装置３の説明）
シフトレンジ切替装置３を図３を参照して説明する。
シフトレンジ切替装置３（パーキング切替装置４を含む）は、駆動対象となる被駆動体に相当するものであり、上述した減速機６の第２軸１７によって切り替え駆動されるものである。
自動変速機２における各シフトレンジ（Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ）の切り替えは、油圧コントロールボックス４１に設けられたマニュアルスプール弁４２を適切な位置にスライド変位させることによって行われる。
【００３１】
一方、パーキング切替装置４のロックとアンロックの切り替えは、パークギヤ４３の凹部４３ａとパークポール４４の凸部４４ａの係脱によって行われる。なお、パークギヤ４３は、図示しないディファレンシャルギヤを介して図示しない自動変速機２の出力軸に連結されたものであり、パークギヤ４３の回転を規制することで車両の駆動輪がロックされて、パーキングのロック状態が達成される。
【００３２】
減速機６によって駆動されるコントロールロッド４５には、略扇形状を呈したディテントプレート４６が図示しないスプリングピン等を打ち込むことで取り付けられている。
ディテントプレート４６は、半径方向の先端（略扇形状の円弧部）に複数の凹部４６ａが設けられており、油圧コントロールボックス４１に固定された板バネ４７が凹部４６ａに嵌まり合うことで、切り替えられたシフトレンジが保持されるようになっている。
【００３３】
ディテントプレート４６には、マニュアルスプール弁４２を駆動するためのピン４８が取り付けられている。
ピン４８は、マニュアルスプール弁４２の端部に設けられた溝４９に係合しており、ディテントプレート４６がコントロールロッド４５によって回動操作されると、ピン４８が円弧駆動されて、ピン４８に係合するマニュアルスプール弁４２が油圧コントロールボックス４１の内部で直線運動を行う。
【００３４】
コントロールロッド４５を図３中矢印Ａ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４６を介してピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントロールボックス４１の内部に押し込み、油圧コントロールボックス４１内の油路がＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のレンジがＤ→Ｎ→Ｒ→Ｐの順に切り替えられる。
逆方向にコントロールロッド４５を回転させると、ピン４８がマニュアルスプール弁４２を油圧コントロールボックス４１から引き出し、油圧コントロールボックス４１内の油路がＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。つまり、自動変速機２のレンジがＰ→Ｒ→Ｎ→Ｄの順に切り替えられる。
【００３５】
一方、ディテントプレート４６には、パークポール４４を駆動するためのパークロッド５１が取り付けられている。パークロッド５１の先端には円錐部５２が設けられている。
この円錐部５２は、自動変速機２のハウジングの突出部５３とパークポール４４の間に介在されるものであり、コントロールロッド４５を図３中矢印Ａ方向から見て時計回り方向に回転させると（具体的には、Ｒ→Ｐレンジ）、ディテントプレート４６を介してパークロッド５１が図３中矢印Ｂ方向へ変位して円錐部５２がパークポール４４を押し上げる。すると、パークポール４４が軸４４ｂを中心に図３中矢印Ｃ方向に回転し、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａに係合し、パーキング切替装置４のロック状態が達成される。
【００３６】
逆方向へコントロールロッド４５を回転させると（具体的には、Ｐ→Ｒレンジ）、パークロッド５１が図３中矢印Ｂ方向と反対方向に引き戻され、パークポール４４を押し上げる力が無くなる。パークポール４４は、図示しないねじりコイルバネにより、図３中矢印Ｃ方向とは反対方向に常に付勢されているため、パークポール４４の凸部４４ａがパークギヤ４３の凹部４３ａから外れ、パークギヤ４３がフリーになり、パーキング切替装置４がアンロック状態になる。
【００３７】
（インクリメンタル型エンコーダ６０の説明）
インクリメンタル型エンコーダ６０（以下、エンコーダと称す）を図１、図４、図８〜図１２を参照して説明する。
回転式アクチュエータ１には、そのハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）内にロータ１１の回転角度を検出するエンコーダ６０が搭載されている。エンコーダ６０によってロータ１１の回転角度を検出することにより、電動機５を脱調させることなく高速運転することが可能となるため、高い応答性を実現できる。
【００３８】
このエンコーダ６０は、ロータ１１と一体に回転する磁石６１と、リヤハウジング２０に固定された磁束変化検出手段６２（具体的には、第１〜第３磁束変化検出手段６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｚ）とを備える。
磁石６１は、略リング形状を呈するものであり、図８に示すように、ロータ１１の第１軸１３と同芯上に配置されるものである。
また、磁石６１は、図９に示すように、ロータ１１の軸方向に磁力が発生するように着磁されたものであり、図１０に示すように、ロータ１１の回転方向にＮ極とＳ極とが多極繰り返して着磁され、Ｎ極から第１軸１３と略平行方向に放射された磁束がＳ極に戻るようになっている。
【００３９】
具体的な着磁について説明する。
図１０に示されるように、磁石６１には、７．５度ピッチでＮ極とＳ極とが繰り返して着磁されており、磁石６１の外周側に着磁されたＮ極とＳ極の繰り返しによって、ロータ１１の精密な回転角度を検出するためのＡ相、Ｂ相出力（図１２参照）が得られる。
【００４０】
磁石６１の内周側には、４５度間隔の内周突起６１ａが設けられており、内周突起６１ａの中心にＳ極が着磁され、その回転方向の両脇にＮ極が着磁された構成になっている。この内周突起６１ａによる磁極変化によって、電動機５の同期信号を得るためのＺ相出力（図１２参照）が得られる。
【００４１】
第１〜第３磁束変化検出手段６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｚは、磁石６１から放出される磁束を検出するものであり、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲＩＣ等の磁束変化を検出する素子によって構成される。
また、第１〜第３磁束変化検出手段６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｚは、Ａ相、Ｂ相、Ｚ相をそれぞれ検出するために、図４に示す位置に取り付けられるものであり、具体的には図１、図１１に示すように、基板６３に取り付けられた状態でリヤハウジング２０に組付けられる。
【００４２】
第１、第２磁束変化検出手段６２Ａ、６２Ｂは、Ａ相、Ｂ相をそれぞれ検出するものであり、磁石６１の外周部に対向する円周上に配置されて、磁石６１の外周部の磁束変化によってＡ相出力およびＢ相出力を得るものである。
第３磁束変化検出手段６２Ｚは、Ｚ相を検出するものであり、磁石６１の内周突起６１ａに対向する円周上に配置されて、内周突起６１ａから受ける磁束変化によってＺ相出力を得るものである。
【００４３】
次に、図１２（Ａ）、（Ｂ）を用いてエンコーダ６０によるＡ相、Ｂ相、Ｚ相の出力波形について説明する。
Ａ相およびＢ相は、電気角で９０度の位相差を持った出力信号であり、本実施例ではロータ１１が１５度回転する毎にＡ相とＢ相がそれぞれ１周期出力されるように構成されている。
Ｚ相は、ロータ１１が４５度回転する毎に１回ずつ出力するインデックスパルスであり、このＺ相によって電動機５の通電相と、Ａ相、Ｂ相の相対位置関係を定義できる。
【００４４】
（出力角検出手段７０の説明）
出力角検出手段７０を図１、図１３〜図１６を参照して説明する。
回転式アクチュエータ１は、第２軸１７の回転角度を検出する出力角検出手段７０を備え、その出力角検出手段７０の検出する第２軸１７の回転角度からシフトレンジ（Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ）を検出するように設けられている。
【００４５】
この出力角検出手段７０は、第２軸１７と一体に回転するフランジ３３のフロント面に固定された磁石７１と、リニア出力ホールＩＣ７２とで構成される。
磁石７１は、図１５に示されるように、樹脂７３によってモールドされたものであり、その樹脂７３によってフランジ３３に取り付けられるものである。
磁石７１は略三日月を呈し、リニア出力ホールＩＣ７２に対し、図１５中矢印Ｂ方向に磁束が交差するように着磁されている。また、磁石７１は、第２軸１７の回転範囲内（シフトレンジのＰ〜Ｄの範囲内）において、リニア出力ホールＩＣ７２との距離が変化するように設けられている。
具体的にこの実施例では、シフトレンジがＤ側になるように第２軸１７が回転した位置でリニア出力ホールＩＣ７２と磁石７１の距離が最大になり、シフトレンジがＰ側になるように第２軸１７が回転した位置でリニア出力ホールＩＣ７２と磁石７１の距離が最小になる。
【００４６】
リニア出力ホールＩＣ７２は、樹脂製のコネクタ７４によって組付けられるものであり、リニア出力ホールＩＣ７２と交差する磁束の大きさ（磁石７１との距離）に応じた出力を発生する素子であり、図１６に示すように交差する磁束の大きさが大きくなるほど大きな出力電圧（Ｖｏ）を発生するものである。
そして、シフトレンジの切替位置（第２軸１７の回転角度）に応じた出力電圧をＥＣＵ８０（エンジン・コントロール・ユニットの略）に記憶させておくことで、リニア出力ホールＩＣ７２の出力電圧からシフトレンジを検出できる。
【００４７】
（ＥＣＵ８０の説明）
ＥＣＵ８０を図２を参照して説明する。
ＥＣＵ８０は、乗員によって操作されるレンジ操作手段（図示しない）、出力角検出手段７０によって検出されるシフトレンジ（第２軸１７の回転角度）、およびエンコーダ６０によって検出されるロータ１１の回転角度等に基づいて電動機５の回転を制御し、減速機６を介して駆動されるシフトレンジ切替装置３を切替制御するものである。
なお、図２中に示す符号８１は車載バッテリ、符号８２はシフトレンジおよび回転式アクチュエータ１の状態を示す表示装置類（通常運転時の視覚表示手段、警告灯、警告ブザー等）、符号８３は電動機５の駆動回路、符号８４は車速センサ、符号８５はレンジ操作手段、ブレーキスイッチ、その他の車両状態を検出するセンサ類を示す。
【００４８】
（実施例の効果）
本実施例の回転式アクチュエータ１は、以下の効果が得らえる。
○回転式アクチュエータ１に搭載される減速機６は、多点接触式減速機であるため、平歯車減速機（従来技術）やウォーム減速機（従来技術）と比較して同一体格での負荷容量が大きい。言い換えれば、同一負荷容量であれば、従来に比較して減速機６を小型化できる。この結果、回転式アクチュエータ１を従来より小型化できる。
○電動機５と減速機６を同一のハウジング（フロントハウジング１８＋リヤハウジング２０）内に収納するとともに、電動機５のロータ軸と減速機６の入力軸を第１軸１３として共通にしているため、回転式アクチュエータ１をより小型化できる。
○減速機６は、外歯歯車２６の周囲に内歯歯車２７が噛合する構造であるため、軸方向寸法を小さくでき、結果的に回転式アクチュエータ１の軸方向寸法を小さくできる。
【００４９】
○車室内空間を広げる目的から自動変速機２とボディとの隙間は狭い（４０〜５０ｍｍ程度）。従来の減速機（ウォーム減速機や平歯車減速機等）を搭載した回転式アクチュエータ（従来技術）は、大型化していたため、ボディを変形させて車室内空間を狭くする必要があった。
これに対し、本発明の適用された回転式アクチュエータ１は、従来に比較して小型化できるため、回転式アクチュエータ１の車両搭載性が向上する。この結果、ボディを変形させて車室内空間を狭くする不具合を解消できる。
【００５０】
○減速機６は異物の噛み込み、軸の故障等がなければ機械的にロックしない構造であるため、ウォーム減速機（従来技術）を用いる場合にロック回避のために必要であった緩衝材等を設ける必要がない。
○減速機６は、多点で負荷を分担して受ける構造であるため、耐久性に優れ、高い信頼性が得られる。つまり、電動機５と減速機６からなる回転式アクチュエータ１は、耐久性が高く、高い信頼性が得られる。
○薄型のエンコーダ６０を配置しているため、回転式アクチュエータ１を大型化させることなくロータ１１の回転角度を検出することができる。このため、電動機５を脱調させることなく高速運転することが可能となり、高い応答性を実現できる。
【００５１】
○ＳＲモータは、電動機５として永久磁石を持たないため、永久磁石の割れ、欠け、飛散による回転式アクチュエータ１のロックを回避できる。
○ＳＲモータは、電動機５として永久磁石を持たないため、逆起電力が殆ど発生しない。また、ロータ１１の慣性モーメントも小さい。このため、加速・減速性に優れ、高い応答性が得られる。
○ＳＲモータは、コギングトルクを発生しないため、板バネ４７を利用した位置決め機構でシフトレンジ切替装置３の位置決めができるとともに、機械的なストレスが少なく済む。
○ＳＲモータは、ステッピングモータの一種であるため、高い位置決め精度を確保できる。
○ＳＲモータは、起動トルクが大きいため、停止時における負荷が大きいシフトレンジ切替装置３を駆動するのに有利である。
【００５２】
〔変形例〕
上記の実施例では、シフトレンジ切替装置３（パーキング切替装置４を含む）の切替装置に本発明を適用した例を示したが、他の車載被駆動体を駆動する回転式アクチュエータに適用して良いのはもちろん、他の被駆動体を駆動する回転式アクチュエータに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転式アクチュエータの断面図である。
【図２】シフトレンジ切替装置のシステム構成図である。
【図３】パーキング切替装置を含むシフトレンジ切替装置の斜視図である。
【図４】電動機の正面図である。
【図５】減速機をリヤ側から見た斜視図である。
【図６】減速機をフロント側から見た斜視図である。
【図７】減速機をフロント側から見た分解斜視図である。
【図８】ロータをリヤ側から見た斜視図である。
【図９】磁石が組付けられたロータの断面図である。
【図１０】着磁状態を示す磁石の平面図である。
【図１１】基板に組付けられた磁束変化検出手段の配置を示す平面図である。
【図１２】ロータが回転した際におけるＡ、Ｂ、Ｚ相の出力波形図である。
【図１３】出力角検出手段の組付け位置を示す側面図である。
【図１４】図１３のコネクタ部分の樹脂モールドを除いてリニア出力ホールＩＣだけを示した側面図である。
【図１５】図１４のＡ視図である。
【図１６】リニア出力ホールＩＣと交差する磁束の大きさと出力電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　回転式アクチュエータ
３　シフトレンジ切替装置
４　パーキング切替装置
５　電動機（同期電動機）
６　減速機（内接噛合遊星歯車減速機）
１３　第１軸（電動機のロータ軸と減速機の入力軸を兼ねる）
１７　第２軸
１８　フロントハウジング
２０　リヤハウジング
２５　偏心部
２６　外歯歯車
２７　内歯歯車
２８　伝達手段
３３　フランジ
３４　内ピン穴
３５　内ピン
６０　エンコーダ（インクリメンタル型エンコーダ）
６１　エンコーダの磁石
６２　磁束変化検出手段
７０　出力角検出手段

Claims

同期電動機と、
この同期電動機によって回転駆動される第１軸、この第１軸に設けられた偏心部を介して前記第１軸に対して偏心回転可能な状態で取り付けられた外歯歯車、この外歯歯車が内接噛合する内歯歯車、前記外歯歯車の自転成分のみを伝達する伝達手段を介して連結された第２軸を備えた内接噛合遊星歯車減速機と、
を備えた回転式アクチュエータ。
請求項１に記載の回転式アクチュエータにおいて、前記同期電動機と前記内接噛合遊星歯車減速機を同一のハウジング内に設けるとともに、前記同期電動機のロータ軸と前記第１軸を共通に構成したことを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項１または請求項２に記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記同期電動機の回転軸方向に、前記同期電動機のロータの回転角度を検出するインクリメンタル型エンコーダを設けたことを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項３に記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記インクリメンタル型エンコーダは、
前記ロータと一体に回転し、回転方向に多極着磁された磁石と、
前記同期電動機を収納するハウジングに固定され、前記磁石の回転によって与えられる磁束の変化を検出する磁束変化検出手段と、
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〜請求項４のいずれかに記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記同期電動機は、スイッチド・リラクタンス・モータであることを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記第２軸の回転角度を検出する出力角検出手段を設けたことを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の回転式アクチュエータにおいて、
この回転式アクチュエータを、車両に搭載される位置決め用のサーボ機構に用いたことを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項７に記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記サーボ機構として用いられる前記回転式アクチュエータは、車両用パーキング切替装置においてロックとアンロックとを切り替えることを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項７に記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記サーボ機構として用いられる前記回転式アクチュエータは、車両用自動変速機のシフトレンジ切替装置においてシフトレンジの切り替えを行うことを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記伝達手段は、前記第２軸と一体に回転するフランジの同一円周上に設けた複数の内ピン穴と、この内ピン穴にそれぞれ遊嵌し、一端が前記外歯歯車に固定された複数の内ピンと、によって構成されることを特徴とする回転式アクチュエータ。
請求項１〜請求項９のいずれかに記載の回転式アクチュエータにおいて、
前記伝達手段は、前記外歯歯車の同一円周上に設けた複数の内ピン穴と、この内ピン穴にそれぞれ遊嵌し、一端が前記第２軸と一体に回転するフランジに固定された複数の内ピンと、によって構成されることを特徴とする回転式アクチュエータ。