WO2005057051A1 - Electric actuator and control device thereof - Google Patents
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Definitions
- FIG. 1 is a schematic view of the entire vehicle when the electric actuator according to an embodiment of the present invention and its control device are applied to a synchronous meshed gear transmission of the vehicle.
- FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is an overall schematic view of a vehicle in which the electric shift device 100 including the electric actuator 10 according to the first embodiment of the present invention is applied to a synchronous meshed gear transmission (automatic transmission 20) of the vehicle. It is.
- the motor 40 has a motor shaft 41, a rotor 42, a stator 43 and a rotational position sensor 45. It is a lassless motor.
- a permanent magnet is used for the rotor 42, and a stator 43 is used by winding a three-phase winding wire 44.
- a current is supplied to the three-phase winding 4'4 in accordance with the rotational position of the rotor 42.
- the motor 40 outputs the position signal a output from the rotational position detection sensor 45 of the rotor 42 to the electric actuator controller 90, and the electric actuator controller 90 to the motor 4.
- a power signal d for driving 0 is input.
- the three-phase winding wire 44 is energized via an inverter circuit for generating a three-phase alternating current (not shown).
- the rotational torque of the motor 40 is output to the motor shaft 41.
- the return panel 62 is mounted on the solenoid actuator, it may be provided on the restraint member 6 5.
- the carrier restraint plate 66 rotatably supports the planetary gear 5 2 A, 5 2 B, 5 2 C shown above, and rotates integrally with the carrier 54.
- the operation of restraint of the rotation restraint means 60 will be described.
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Abstract
An electric actuator (10) capable of rapidly and smoothly switching a transmission torque and allowing a device cost to be lowered and a device size to be reduced and a control device thereof, the electric actuator (10) comprising a motor (40) outputting a torque, a torque distribution means (50) receiving the rotating motion of the motor and distributedly outputting the motion to two output shafts (53, 54), a rotation constraining means (60) selectively constraining the rotating motions of the two output shafts (53, 54) of the torque distribution means (50), a motion conversion means (70) receiving the rotating motion of one of the two output shafts (53, 54) and converting the motion into a reciprocating motion, and an output shaft (80) receiving the rotating motion of the other output shaft to perform a rotating motion and receiving the reciprocating motion to perform a reciprocating motion.
Description
明 細 書 電動ァクチユエータとその制御装置 技術分野 Motorized actuator and its control device
本発明は、 電動ァクチユエータとその制御装置に係り、 特に、 1つのモータで 、 1つの出力シャフトを回転運動と往復運動とをさせる電動ァクチユエータとそ の制御装置に関する。 背景技術 The present invention relates to a motorized actuator and its control device, and more particularly to a motorized actuator which causes one output shaft to perform rotational motion and reciprocating motion with one motor and its control device. Background art
従来、 同期嚙合い式歯車変速機を用いた車両の変速は、 該変速機内の歯車の嚙 合いを変更 (ギヤ比を変更) することによって、 行われている。 このような変速 機は、 具体的には、 電動ァクチユエータを用いることにより、 トルク伝達手段で ある複数ある嚙合いクラッチの中から適切なクラッチを選択 (セレク ト動作) し 、 選択した該クラッチをスライ ド (シフト動作) させることで、 ギヤ比を変更し 、 自動変速を行っている。 そして、 通常、 セレクト動作及びシフト動作を行うた めには、 1つの自動変速機に、 その動作数に合わせた複数の電動ァクチユエータ を必要としている。 Heretofore, a shift of a vehicle using a synchronous mesh-type gear transmission has been performed by changing the meshing of the gears in the transmission (changing the gear ratio). Specifically, such a transmission selects (selects) an appropriate clutch from a plurality of coupled clutches that are torque transmitting means by using an electric actuator, and then selects the selected clutch. The gear ratio is changed by driving the gear (shift operation) and automatic shifting is performed. And, usually, in order to perform the select operation and the shift operation, one automatic transmission needs a plurality of electric actuator units in accordance with the number of operations.
これらの問題を解決すべく、 特開 2 0 0 0 - 3 5 1 2 7号公報の明細書には、 In order to solve these problems, the specification of Japanese Patent Laid-Open No. 2 00 0 3 5 1 2 7
1つの電気モータを用いて、 セレクト動作及びシフト動作 (2つの動作) を行う 電動式セレク トシフト装置が、 開示されている。 この電動式セレク トシフト装置 は、 1つの電気モータで、 2つの動作を独立的に制御するために、 次の 2つの構 成を設けている。 第一に、 この装置は、 セレクト動作又はシフト動作が可能なよ うに、 モータの出力軸を中空にすると共に、 該出力軸内に、 セレク ト · シフト軸 を設けている。 そして、 モータの出力軸とセレクト ·シフト軸とは、 ボールねじ 機構を介して、 係合している。 第二に、 この装置は、 駆動力を発生させる電気モ ータの出力軸と、 制御対象にトルク伝達する回転軸との間に電磁クラッチを設置 している。 そして、 この装置は、 電磁クラッチを励磁した時は、 モータの出力軸 とセレクト 'シフト軸が同期回転をし、 セレクト動作が行われる。 一方、 電磁ク
ラッチを非励磁にした時は、 セレク ト 'シフト軸の回転が拘束されるこ ト動作が行われる。 An electric select shift device is disclosed that performs select operation and shift operation (two operations) using one electric motor. This motorized select shift device has the following two configurations to control two operations independently with one electric motor. First, in this device, the output shaft of the motor is hollow and a select shift shaft is provided in the output shaft so as to be able to perform a select operation or a shift operation. The motor's output shaft and the select shift shaft are engaged via a ball screw mechanism. Second, in this device, an electromagnetic clutch is installed between the output shaft of the electric motor that generates the driving force and the rotating shaft that transmits the torque to the control target. Then, in this device, when the electromagnetic clutch is excited, the output shaft of the motor and the select shift shaft synchronously rotate, and the select operation is performed. On the other hand, When the latch is de-energized, rotation of the select shift shaft is restricted.
しかし、 このような機構を用いると、 電磁クラッチの摩擦面は、 伝達トルクを 直接的に受け持つので、 大きな電磁クラッチが必要とされる。 また、 動作の切り 替えをする際には、 急激なトルク変動が生じるため、 装置に振動が発生する。 そ して、 この振動は、 制御対象の制御性に影響を与える虞があるので、 動作の切り 替え時には、 ー且モータを停止することが望ましい。 このように、 モータの起動 及び停止を繰返すと過剰な無駄時間が発生してしまう。 However, with such a mechanism, the friction surface of the electromagnetic clutch directly handles the transfer torque, so a large electromagnetic clutch is required. In addition, when switching the operation, a sudden torque fluctuation occurs, causing vibration in the device. Since this vibration may affect the controllability of the controlled object, it is desirable to stop the motor when switching the operation. In this way, repeated start and stop of the motor results in excessive dead time.
さらに、 2つの動作に要求されるトルク及び速度は、 それぞれ異なるため、 こ の要求されるトルク及び速度に合わせてモータ容量を選定し、 制御を行なう必要 がある。 そして、 負荷トルクと要求される動作速度との関係から、 必要な駆動条 件を満足するように、 モータを選定するとモータの体格が大型化してしまう。 ま た、 単純に減速装置を用いたとしても、 設計段階で、 設置スペースを最小限に抑 え、 最適な減速比率を有した減速装置を選定し、 該減速装置に合わせてモータス ペックを決定することは困難である。 Furthermore, since the torque and speed required for the two operations are different from each other, it is necessary to select and control the motor capacity in accordance with the required torque and speed. Then, if the motor is selected so as to satisfy the necessary drive conditions from the relationship between the load torque and the required operating speed, the size of the motor will be increased. Also, even if simply using a reduction gear, at the design stage, minimize the installation space, select a reduction gear with an optimal reduction ratio, and determine the motor spec to match the reduction gear. It is difficult.
本発明は、 このような問題に鑑みてなされたものであって、 その目的とすると ころは、 迅速かつ円滑に伝達トルクの切り替えができると共に、 装置コス トを低 くし、 装置のコンパクト化が可能な電動ァクチユエ一タ及ぴその制御装置を提供 することにある。 発明の開示 The present invention has been made in view of such problems, and the purpose of the present invention is to be able to switch the transmission torque quickly and smoothly, to reduce the device cost, and to make the device compact. It is to provide an electric motor and its control system. Disclosure of the invention
前記目的を達成すべく、 本発明に係る電動ァクチユエータは、 回転トルクを出 力するモータと、 該回転トルクを分配して、 回転運動として 2つの出力軸に出力 するトルク分配手段と、 前記 2つの出力軸の回転運動を選択的に拘束する回転拘 束手段と、 前記 2つの出力軸の一方の前記回転運動を変換して受けて往復運動す ると共に前記他方の出力軸の前記回転運動を受けて回転運動する出力シャフトと In order to achieve the above object, an electric actuator according to the present invention comprises: a motor that outputs a rotational torque; torque distribution means that distributes the rotational torque and outputs the two as output as rotational motion; Rotary restraint means for selectively restraining the rotational movement of the output shaft; converting the rotational movement of one of the two output shafts, receiving it for reciprocation and receiving the rotational movement of the other output shaft Output shaft that rotates
、 を備えることを特徴としている。 また、 本発明に係る電動ァクチユエータは、 前記トルク分配手段が、 サンギヤとプラネタリギヤとリングギヤとからなる遊星 歯車機構であって、 前記サンギヤの回転軸は、 前記モータからの出力で回転する
軸であり、 前記プラネタリギヤの公転軸と、 前記リングギヤの回転軸とは、 前記, Is characterized by including. Further, in the electric actuator according to the present invention, the torque distribution means is a planetary gear mechanism including a sun gear, a planetary gear and a ring gear, and the rotation shaft of the sun gear rotates with an output from the motor. The revolving shaft of the planetary gear, and the rotating shaft of the ring gear;
2つの出力軸のいずれかであることを特徴としている。 また、 本発明に係る電動 ァクチユエータは、 前記トルク分配手段が、 入力ギヤと、 該入力ギヤと嚙合して 該入力ギヤの入力回転軸と垂直となる自転軸で自転すると共に該入力回転軸で公 転する 2つのピニオンギヤと、 前記 2つのピニオンギヤに嚙合して前記入力回転 軸と同軸で回転する出力ギヤと、 前記 2つのピニオンギヤを支持して該ピニオン ギヤと一体となって回転するリングギヤと、 からなるディファレンシャルギヤと 、 該リングギヤと嚙合し、 連動して回転するセレク ト部材と、 を備えており、 前 記入力ギヤの回転軸は、 前記モータからの出力で回転する軸であり、 前記出力ギ ャの回転軸と、 前記セレク ト部材の回転軸とは、 前記 2つの出力軸のいずれかで あることを特徴としている。 さらに、 本発明に係る電動ァクチユエータは、 前記 2つの出力軸の一方の出力軸と前記出力シャフトとは、 ねじ係合した機構を介し て、 前記 2つの出力軸の他方の出力軸と前記出力シャフトとは、 同調して回転す るような機構を介して、 連動連結され、 前記他方の出力軸を拘束した時は、 前記 出力シャフトは、 前記往復運動し、 前記一方の出力軸を拘束した時は、 前記出力 シャフトは、 前記回転運動することを特徴としている。 It is characterized in that it is one of two output shafts. Further, in the motor-driven factor according to the present invention, the torque distribution means may rotate on an input gear and an rotation shaft which is mated with the input gear and is perpendicular to the input rotation shaft of the input gear. Two pinion gears that rotate, an output gear that meshes with the two pinion gears and rotates coaxially with the input rotary shaft, and a ring gear that supports the two pinion gears and rotates integrally with the pinion gear. A differential gear that engages with the ring gear, and a select member that rotates in conjunction with the ring gear, wherein the rotation shaft of the input gear is a shaft that rotates with the output from the motor, and the output gear The rotary shaft of the carrier and the rotary shaft of the select member are any one of the two output shafts. Furthermore, in the motorized actuator according to the present invention, the output shaft of one of the two output shafts and the output shaft are screwed with each other, and the other output shaft of the two output shafts and the output shaft When the other output shaft is restrained, the output shaft reciprocates, and when the other output shaft is restrained. The output shaft is characterized by the rotational movement.
前記のごとく構成された本発明の電動ァクチユエータは、 1つのモータに対し て、 2つの出力軸を持ち、 回転拘束手段により、 拘束する出力軸を選択すること ができる。 また、 回転運動を往復運動に変換するので、 1つのモータで、 2種類 の動作を選択的に行うことが可能になり、 装置の小型化、 安価化、 が実現可能と なる。 The motor-driven actuator of the present invention configured as described above has two output shafts for one motor, and can select the output shaft to be restrained by the rotation restraining means. In addition, since rotary motion is converted to reciprocating motion, it becomes possible to selectively perform two types of motion with one motor, which makes it possible to realize downsizing and cost reduction of the device.
さらに、 モータの回転トルクを、 トルク分配しているので、 2つの出力軸が同 時に作動することが可能であり、 このような構成により、 滑らかに回転始動する ことができ、 トルク伝達経路を切り替える際の急激な伝達トルクの変動を抑制す ることができる。 また、 トルクの分配する比率を適切に選定すれば、 モータの出 力を大幅に変更するとがないので、 容量が異なる 2つのモータで個別に制御する ことはない。 遊星歯車、 ディファレンシャルギヤを用いた場合は、 各ギヤ比を大 きくとれることから伝達トルクが大きい場合に好適である。 Furthermore, since the torque distribution of the motor's rotational torque is possible, the two output shafts can operate at the same time, and with such a configuration, it is possible to smoothly start the rotation, and switch the torque transmission path. It is possible to suppress the sudden change of the transmission torque at the time. Also, if the ratio of torque distribution is properly selected, the motor output can not be changed significantly, so two motors with different capacities will not be controlled separately. In the case of using a planetary gear or a differential gear, each gear ratio can be made large, which is preferable when the transmission torque is large.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータは、 前記回転拘束手段が、 ソレノィ ド
ァクチユエータと、 該ソレノィ ドアクチユエータと連動した拘束部材と、 を備えFurther, in the electric actuator according to the present invention, the rotation restraint means is a solenoid. An activator, and a restraint member coupled to the solenoid actuator.
、 前記ソレノィ ドアクチユエ一タの励磁状態により、 前記拘束部材は、 前記 2つ の出力軸のいずれかを拘束、 及びノ又は、 非拘束することを特徴としている。 ま た、 本発明に係る電動ァクチユエータは、 前記回転拘束手段が、 電磁式又は油圧 式の 2つのクラッチを備え、 該クラッチの締結又は非締結に伴い、 前記 2つの出 力軸のいずれかを拘束、 及び/又は、 非拘束することを特徴としている。 According to an excited state of the solenoid actuator, the restraint member is characterized in that either of the two output shafts is restrained and / or not restrained. Further, in the electric actuator according to the present invention, the rotation restraint means includes two clutches of an electromagnetic type and a hydraulic type, and either of the two output shafts is restrained in accordance with engagement or non-engagement of the clutch. And / or unconstrained.
前記のごとく構成された本発明の電動ァクチユエータは、 電磁クラッチ又は油 圧クラッチを採用することにより回転拘束力を独立して制御できるので、 トルク 分配手段におけるトルク分配量を細かく制御することができ、 前述のシフト動作 とセレクト動作におけるトルク配分を制御することが可能となる。 The electric actuator of the present invention configured as described above can independently control the rotational restraint force by employing the electromagnetic clutch or the hydraulic clutch, so that the torque distribution amount in the torque distribution means can be finely controlled. It becomes possible to control the torque distribution in the aforementioned shift operation and select operation.
また、 本発明に係る電動シフト装置は、 前記電動ァクチユエータと、 前記モー タ及び前記回転拘束手段を制御する制御装置と、 を備え、 この電動シフト装置は 、 車両の同期嚙合い式歯車変速機用として用いられてもよく、 このような用途に 用いられた場合は、 前記変速機が、 該変速機を変速させるための変速手段を有し 、 該変速手段の操作に基づき、 前記制御装置によって前記モータ及び前記回転拘 束手段を制御する。 このように、 車両の同期嚙合い式歯車変速機に適用した場合 も、 該変速機の変速動作を円滑かつ迅速に行うことができる。 Further, an electric shift device according to the present invention includes: the electric actuator; and a control device for controlling the motor and the rotation restricting means. The electric shift device is for a synchronous mesh gear transmission of a vehicle. When used for such an application, the transmission may have transmission means for changing the transmission, and the control device may use the transmission device based on the operation of the transmission means. Control the motor and the rotational restraint means. As described above, also when the present invention is applied to a synchronous meshing gear transmission of a vehicle, it is possible to smoothly and quickly shift the transmission.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータ制御装置は、 先に示した電動ァクチュ エータを制御する制御装置であって、 前記モータを制御するモータ制御手段と、 前記回転拘束手段を制御する拘束制御手段と、 を備えることを特徴としている。 また、 本発明に係る電動ァクチユエータ制御装置は、 前記拘束制御手段が、 2 つの出力軸の拘束を選択変更するときは、 非拘束の時間を、 所定の時間を設ける ことを特徴としている。 Further, an electric actuator controller according to the present invention is a control device for controlling the electric actuator shown above, which is a motor control means for controlling the motor, and a restraint control means for controlling the rotation restraint means. It is characterized by having. Further, the electric actuator controller according to the present invention is characterized in that, when the restraint control means selects and changes the restraint of the two output shafts, a non-restraint time is provided for a predetermined time.
このように、 2つの出力軸が、 回転拘束手段に拘束されず、 同時に回転するよ うな重なり時間を設けることで、 モータの出力トルクを適宜配分することが可能 となる。 ラップする時間を、 セレク ト動作、 シフト動作とも動作の立ち下がり又 は立ち上がりに設けると、 モータの体格を U Pする必要はない。 さらに、 モータ を停止することがないので、 トルク伝達経路の切り替え時に生じるムダ時間を短 縮することができ、 連続したモータの回転も可能となり、 一連の変速操作を短時
間で行える。 As described above, the output torque of the motor can be properly distributed by providing an overlapping time in which the two output shafts are not constrained by the rotation constraining means and rotate at the same time. It is not necessary to increase the size of the motor if the lap time is set to the falling or rising edge of both select and shift operations. Furthermore, since the motor does not stop, the time required for switching the torque transmission path can be reduced, and continuous motor rotation can be achieved, and a series of speed change operations can be shortened. It can be done between.
さらに、 駆動を切り替える際には、 その途中にどちらも回転するような時間が 存在するので、 モータの回転トルクはスムースに 2つの出力軸に伝達切り替えさ れる。 さらに、 トルク伝達経路を切り替える際に発生する急激な伝達トルク変動 を抑制することができる。 Furthermore, when switching the drive, there is time for both to rotate on the way, so the rotational torque of the motor is smoothly transferred to the two output shafts. Furthermore, it is possible to suppress the rapid transmission torque fluctuation that occurs when switching the torque transmission path.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータ制御装置は、 前記モータ制御手段が、 前記モータに要求される回転数が高い時に、 前記モータに通電する電流の位相を 制御して弱め界磁制御を行なうことを特徴としている。 Further, the electric actuator controller according to the present invention is characterized in that the motor control means performs field weakening control by controlling the phase of the current supplied to the motor when the number of revolutions required of the motor is high. There is.
前記のごとく構成された本発明の電動ァクチユエータ制御装置は、 2つ制御対 象に要求される負荷トルクと応答速度との関係から設定された弱め界磁制御に移 行することにより 1つのモータでも必要な速度トルク特性を得ることができ、 最 適なァクチユエータの応答性を得ることができる。 The motor actuator controller according to the present invention configured as described above requires even one motor by shifting to field weakening control set from the relationship between load torque and response speed required for two control targets. Speed torque characteristics can be obtained, and the response of the optimum actuator can be obtained.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータ制御装置は、 前記モータの制御手段が 、 前記モータの容量を、 2つの出力軸のうち要求トルクが最大となる出力軸に合 わせて、 選定することを特徴としている。 Further, in the electric actuator controller according to the present invention, the control unit of the motor selects the capacity of the motor according to an output shaft which provides the largest required torque among two output shafts. There is.
前記の如く構成された本発明の電動ァクチユエータ制御装置は、 弱め界磁制御 に加えて、 モータを適切に選定することでモータ体格を大きくする必要はなく、 さらに、 装置自体の安価化、 コンパク ト化が図れる。 In the motor actuator controller of the present invention configured as described above, there is no need to increase the size of the motor by appropriately selecting the motor in addition to the field-weakening control. It can be done.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータ制御装置は、 前記モータの回転角度を 検出するモータ角度検出手段を備え、 前記モータ制御手段は、 該検出したモータ 検出角度と、 前記モータの回転数及び前記出力軸の回転数の回転比と、 前記トル ク分配手段で分配されたトルク分配量と、 から前記 2つの出力軸の変位量を演算 し、 前記算出した変位量が目標値と一致するように制御することを特徴としてい る。 The motorized actuator control device according to the present invention further comprises: motor angle detection means for detecting the rotation angle of the motor, wherein the motor control means is for detecting the detected motor angle, the number of rotations of the motor, and the output shaft. The displacement amounts of the two output shafts are calculated from the rotational ratio of the rotational speed of the motor and the torque distribution amount distributed by the torque distribution means, and control is performed so that the calculated displacement amounts match the target value. It is characterized by
前記の如く構成された本発明の電動ァクチユエータ制御装置は、 1つの回転位 置検出センサのみで 2つの制御対象の変位を検出して制御することが可能となり 、 省スペース化及び低コスト化が可能となる。 The electric actuator controller according to the present invention configured as described above can detect and control the displacement of two controlled objects with only one rotation position detection sensor, thereby enabling space saving and cost reduction. It becomes.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータの制御方法は、 先に示した電動ァクチ ユエータの制御方法であって、 前記モータの前記回転トルクを制御すると共に、
前記出力軸の回転運動を選択的に拘束することで、 前記出力シャフ卜の回転運動 、 及び/又は、 往復運動を制御することを特徴としている。 A control method of an electric actuator according to the present invention is the control method of the electric actuator shown above, which controls the rotational torque of the motor, and It is characterized in that the rotational movement and / or the reciprocation movement of the output shaft is controlled by selectively restraining the rotational movement of the output shaft.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータの制御方法は、 2つの軸の拘束を選択 変更するときは、 非拘束の時間を、 所定の時間を設けることを特徴としている。 また、 本発明に係る電動ァクチユエータの制御方法は、 前記モータに要求され る回転数が高い時に、 前記モータに通電する電流の位相を制御して弱め界磁制御 を行なうことを特徴としている。 Further, the control method of the motorized actuator according to the present invention is characterized in that the non-restraint time is set to a predetermined time when the restraint of the two axes is selectively changed. The control method of the electric actuator according to the present invention is characterized in that field weakening control is performed by controlling the phase of the current supplied to the motor when the number of revolutions required of the motor is high.
また、 本発明に係る電動ァクチユエータの制御方法は、 前記モータの回転角度 を検出すると共に、 該モータ検出角度と、 前記モータの回転数及び前記出力軸の 回転数の回転比と、 前記トルク分配手段で分配されたトルク分配量と、 から前記 2つの出力軸の変位量を演算し、 前記変位量が目標値と一致するように制御する ことを特徴としている。 図面の簡単な説明 ' In the control method of an electric actuator according to the present invention, the rotational angle of the motor is detected, the motor detection angle, the rotational speed of the motor and the rotational ratio of the rotational speed of the output shaft, and the torque distribution unit. The amount of displacement of the two output shafts is calculated from the amount of torque distribution distributed in and the control is performed so that the amount of displacement matches a target value. Brief description of the drawing '
図 1は、 本発明の一実施形態の電動ァクチユエータとその制御装置を車両の同 期嚙合い式歯車変速機に適用したときの車両全体の概略図である。 FIG. 1 is a schematic view of the entire vehicle when the electric actuator according to an embodiment of the present invention and its control device are applied to a synchronous meshed gear transmission of the vehicle.
図 2は、 図 1に示す電動ァチユエータのトルク分配手段の一構成要素である遊 星歯車機構の動作を説明するための図であり、 (a ) は、 遊星歯車機構を正面か らみた装置構成図であり、 (b ) は、 回転拘束手段が、 キャリアを拘束したとき を表わす概念図であり、 (c ) は、 回転拘束手段が、 リングを拘束したときを表 わす概念図であり、 (d ) は、 (b ) 及び (c ) の状態における遊星歯車の共線 図である。 Fig. 2 is a diagram for explaining the operation of the star gear mechanism which is one component of the torque distribution means of the electric motor shown in Fig. 1. (a) is a device configuration of the planetary gear mechanism viewed from the front. It is a figure, (b) is a conceptual diagram showing when a rotation restraint means restrains a carrier, (c) is a conceptual diagram showing when a rotation restraint means restrains a ring, d) is a collinear diagram of the planetary gear in the state of (b) and (c).
図 3は、 図 1に示す電動シフト装置の位置制御について説明するための図であ り、 (a ) は、 車両のマニュアル式のシフトノブを示した図であり、 (b ) は、 シフトアームのシフト動作を説明するための図であり、 (c ) は、 シフトアーム のセレク ト動作を説明するための図であり、 (d ) は、 図 1に示す電動ァクチュ エータのシフト動作及びセレク ト動作と、 回転拘束と、 の関係を示したものであ り、 (e ) は、 (a ) を用いて操作したときのシフト動作及びセレクト動作のタ ィミングチャートである。
図 4は、 図 1の実施形態における電動ァクチユエータのモータ特性を示す図で める。 Fig. 3 is a diagram for explaining the position control of the electric shift device shown in Fig. 1. (a) is a diagram showing a manual shift knob of the vehicle, and (b) is a diagram of the shift arm. (C) is a diagram for explaining the shift operation, (c) is a diagram for explaining the select operation of the shift arm, (d) is a shift operation and select operation of the motorized actuator shown in FIG. 1 (E) is a timing chart of the shift operation and select operation when operated using (a). FIG. 4 is a diagram showing the motor characteristics of the motorized actuator in the embodiment of FIG.
図 5は、 本発明の第二実施形態を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
図 6は、 本発明の第三実施形態を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
〔第一実施形態〕 First Embodiment
以下に添付の図面を参照して本発明の電動ァクチユエータのいくつかの実施の 形態を詳細に説明する。 Hereinafter, several embodiments of the motorized actuator of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
図 1は、 本発明の第一実施形態の電動ァクチユエータ 1 0を含む電動シフト装 置 1 0 0を車両の同期嚙合い式歯車変速機 (自動変速機 2 0 ) に適用した車両の 全体概略図である。 FIG. 1 is an overall schematic view of a vehicle in which the electric shift device 100 including the electric actuator 10 according to the first embodiment of the present invention is applied to a synchronous meshed gear transmission (automatic transmission 20) of the vehicle. It is.
図 1に示す電動シフ ト装置 1 0 0は、 電動ァクチユエータ 1 0と、 該ァクチュ エータ 1 0を制御する電動ァクチユエータ制御装置 9 0と、 からなる。 The electric shift device 100 shown in FIG. 1 comprises an electric actuator 10 and an electric motor controller 90 for controlling the actuator 10.
そして、 本実施形態に係る電動シフト装置 1 0 0は、 電動ァクチユエータ制御 装置 9 0によって、 電動ァクチユエータ 1 0を制御することで、 シフトセレクタ 3 0, 3 1を選択 (セレク ト) して、 シフ トさせ、 車両の変速機の変速を行う。 自動変速機 2 0の構成並びにその動作についてについて以下に説明する。 自動 変速機 2 0は、 動力を伝達させるための軸として、 入力軸 4、 カウンタ軸 5、 及 び出力軸 6を備え、 これらの軸 4, 5, 6にトルクを伝達させるために、 各軸に は、 複数の歯車 2 1〜 2 8と、 その歯車 2 1〜 2 8を選択して繋ぐための嚙合い クラッチ 3 0 A, 3 1 Aと、 を備えている。 Then, the electric shift device 100 according to the present embodiment controls the electric actuator 1 0 with the electric actuator controller 90 to select (select) the shift selectors 3 0 and 3 1 to Shift the transmission of the vehicle. The configuration of the automatic transmission 20 and its operation will be described below. The automatic transmission 20 is provided with an input shaft 4, a counter shaft 5 and an output shaft 6 as shafts for transmitting power, and each shaft is for transmitting torque to these shafts 4, 5, 6. A plurality of gears 2 1 to 2 8 and interlocking clutches 3 0 A and 3 1 A for selecting and connecting the gears 2 1 to 2 8 are provided.
入力軸 4は、 エンジン (原動機) 1からのトルクが入力される軸であり、 ドラ イブ歯車 2 1が固定されている。 また、 カウンタ軸 5は、 入力軸 4及び出力軸 6 に並設されている。 このカウンタ軸 5には、 カウンタ歯車 2 2が設けられており 、 ドライブ歯車 2 1と嚙合している。 この他にも、 カウンタ軸 5には、 第一ドラ イブ歯車 2 3、 第二ドライブ歯車 2 4、 第三ドライブ歯車 2 5が固定されている 一方、 自動変速機 2 0の出力軸 6は、 入力軸 4と同軸に設けられており、 第一
ドリブン歯車 2 6、 第二ドリブン歯車 2 7、 及び第三ドリブン歯車 2 8が回転自 在に設けられている。 この第一ドリブン歯車 2 6は、 第一ドライブ歯車 2 3と嚙 合しており、 第二ドリブン歯車 2 7は、 第二ドライブ歯車 2 4と嚙合しており、 第三ドリブン歯車 2 8は、 第三ドライブ歯車 2 5と嚙合している。 The input shaft 4 is a shaft to which the torque from the engine (motor) 1 is input, and the drive gear 21 is fixed. Further, the counter shaft 5 is juxtaposed to the input shaft 4 and the output shaft 6. The counter shaft 5 is provided with a counter gear 22 and is engaged with the drive gear 21. Besides, the first drive gear 23, the second drive gear 24 and the third drive gear 25 are fixed to the counter shaft 5, while the output shaft 6 of the automatic transmission 20 is Provided coaxially with the input shaft 4, A driven gear 26, a second driven gear 27 and a third driven gear 28 are provided for rotation. The first driven gear 26 is in engagement with the first drive gear 23, the second driven gear 27 is in engagement with the second drive gear 24, and the third driven gear 28 is It is combined with the third drive gear 25.
そして、 第一ドリブン歯車 2 6と第二ドライブ歯車 2 3の間には、 第一ドリブ ン歯車 2 6を出力軸 6に係合させる、 若しくは第二ドリブン歯車 2 7を出力軸 6 に係合させるために、 シンクロナイザ機構を有した嚙合いクラッチ 3 1 Aが軸支 されている。 Then, between the first driven gear 26 and the second drive gear 23, the first driven gear 26 is engaged with the output shaft 6 or the second driven gear 27 is engaged with the output shaft 6. In order to make it possible, the coupling clutch 3 1 A with the synchronizer mechanism is axially supported.
また同様に、 第三ドリブン歯車 2 8とドライブ歯車 2 1の間には、 第三ドリブ ン歯車 2 8を出力軸 6に係合させる、 若しくは入力軸 4を出力軸 6に係合させる ために、 シンクロナイザ機構を有した嚙合いクラッチ 3 O Aが軸支されている。 ここで、 自動変速機 2 0のトルク伝達及びその動作について説明する。 自動変 速機 2 0へ入力されるトルクは、 次のように伝達される。 エンジン 1の出力軸で あるエンジン軸 2には、 第一摩擦クラッチ 3が設けられている。 この第一摩擦ク ラッチ 3は、 該第一摩擦クラッチ 3に発生する押付け力によって、 エンジン軸 2 を自動変速機 2 0の入力軸 4に連結する。 そして、 この連結に伴いエンジン 1の トルクが、 自動変速機 2 0の入力軸 4に伝達される。 また、 図示していない第一 クラッチ駆動装置を用いることによって、 第一摩擦クラッチ 3に発生する押付け 力 (クラッチ伝達トルク) の制御を行い、. トルク調整を行う。 すなわち、 この第 ークラツチ駆動装置の操作による押付け力の調整に伴い、 エンジン 1のエンジン 軸 2から入力軸 4への動力伝達の断、 接及び伝達させるトルク量の調整を行うこ とが可能となる。 Similarly, between the third driven gear 28 and the drive gear 21, the third driven gear 28 is engaged with the output shaft 6 or the input shaft 4 is engaged with the output shaft 6. , Joint clutch 3 OA with synchronizer mechanism is pivotally supported. Here, torque transmission of the automatic transmission 20 and its operation will be described. The torque input to the automatic transmission 20 is transmitted as follows. A first friction clutch 3 is provided on an engine shaft 2 which is an output shaft of the engine 1. The first friction clutch 3 couples the engine shaft 2 to the input shaft 4 of the automatic transmission 20 by the pressing force generated on the first friction clutch 3. Then, the torque of the engine 1 is transmitted to the input shaft 4 of the automatic transmission 20 along with the connection. Also, by using a first clutch drive device (not shown), control of the pressing force (clutch transmission torque) generated on the first friction clutch 3 is performed to adjust the torque. That is, with the adjustment of the pressing force by the operation of the second clutch drive device, it becomes possible to adjust the amount of torque to be transmitted, disconnected and transmitted from the engine shaft 2 of the engine 1 to the input shaft 4. .
自動変速機 2 0の入力軸 4に入力されたトルクは、 ドライブ歯車 2 1とカウン タ歯車 2 2との嚙合いにより、 カウンタ軸 5に伝達される。 ここで、 嚙合いクラ ツチ 3 O A , 3 1 Aのいずれか一方が出力軸方向に移動することにより、 カウン タ軸 5のトルクは、 出力軸 6に伝達される。 The torque input to the input shaft 4 of the automatic transmission 20 is transmitted to the counter shaft 5 by the combination of the drive gear 21 and the counter gear 22. Here, the torque of the counter shaft 5 is transmitted to the output shaft 6 as one of the joint clutches 3 O A and 3 1 A moves in the direction of the output shaft.
具体的には、 嚙合いクラッチ 3 1 Aを介してカウンタ軸 5の回転トルクを出力 軸 6へ伝達する場合は、 嚙合いクラッチ 3 1 Aを出力軸 6の軸方向に移動させ、 嚙合いクラッチ 3 1 Aを第一ドリブン歯車 2 6又は第二ドリブン歯車 2 7に係合
させる。 ■ Specifically, in the case of transmitting the rotational torque of the counter shaft 5 to the output shaft 6 via the meshing clutch 3 1 A, move the meshing clutch 3 1 A in the axial direction of the output shaft 6 to mesh the meshing clutch 3 1 A is engaged with the first driven gear 2 6 or the second driven gear 2 7 Let ■
また、 嚙合いクラツチ 3 O Aを介して入力軸 4の回転トルクを出力軸 6へ伝達 する場合は、 嚙合いクラッチ 3 O Aを出力軸 6の軸方向に移動させ、 嚙合いクラ ツチ 3 O Aを第三ドリブン歯車 2 8又は入力軸 4に係合させる。 When the rotational torque of the input shaft 4 is to be transmitted to the output shaft 6 via the interlocking clutch 3 OA, move the interlocking clutch 3 OA in the axial direction of the output shaft 6 to set the interlocking clutch 3 OA Engage with 3 driven gear 2 8 or input shaft 4.
そして、 第一ドライブ歯車 2 3、 第二ドライブ歯車 2 4、 又は第三ドライブ歯 車 2 5から、 第一ドリブン歯車 2 6、 第二ドリブン歯車 2 7、 又は第三ドリブン 歯車 2 8を介して得られた回転トルク、 若しくは、 直接的に出力軸 6に伝達され た入力軸 4の回転トルクは、 ディファレンシャル歯車 7を介して車軸 8に伝達さ れ、 駆動輪 9を回転させる。 Then, from the first drive gear 23, the second drive gear 24, or the third drive gear 25 through the first driven gear 26, the second driven gear 27, or the third driven gear 28 The obtained rotational torque or the rotational torque of the input shaft 4 directly transmitted to the output shaft 6 is transmitted to the axle 8 via the differential gear 7 to rotate the drive wheel 9.
このように、 嚙合いクラッチ 3 0 A, 3 1 Aを移動させるための装置として、 後述する電動シフト装置 1 0 0があり、 いずれかのシフトセレクタ 3 0 , 3 1を 選択 (セレク ト) し、 シフトセレクタ 3 0 , 3 1とシフトシャフト 3 0 B, 3 1 Bとシフトフォーク 3 0 C, 3 1 Cをスライ ドさせて、 嚙合いクラッチ 3 0 A, 3 1 Aを作動させる。 Thus, there is an electric shift device 100 described later as a device for moving the coupling clutch 3 0 A, 3 1 A, and one of the shift selectors 3 0, 3 1 is selected (selected). Slide shift selector 3 0, 3 1, shift shaft 3 0 B, 3 1 B and shift fork 3 0 C, 3 1 C to operate meshing clutch 3 0 A, 3 1 A.
尚、 上に説明した図 1の自動変速機 2 0は 1速から 4速ギヤまでに相当する変 速機を示しているが、 5速ギヤとパックギヤの機能が追加された場合には、 更に 、 第四と第五のドライブ歯車と、 第四と第五のドライブ歯車にそれぞれ嚙合する 第四と第五のドリブン歯車と、 第四ドリブン歯車と第五ドリブン歯車の間で軸支 された嚙合いクラッチと、 力 自動変速機 2 0に追加される。 また、 これらの歯 車及び嚙合いクラツチの動作は、 上述した歯車 2 1〜2 8及び嚙合いクラツチ 3 O A, 3 1 Aと動作と同様の動作をする。 The automatic transmission 20 shown in FIG. 1 described above indicates a transmission corresponding to 1st to 4th gears, but if the functions of 5th gear and pack gear are added, the automatic transmission 20 is further added. , Fourth and fifth drive gears, fourth and fifth driven gears respectively engaged with the fourth and fifth drive gears, and a wedge supported between the fourth driven gear and the fifth driven gear Matching clutch and force Automatic transmission 20 is added. Also, the operation of these toothed wheels and the meshing clutch is similar to that of the gears 21 to 28 and the meshing clutch 3 OA, 31 A described above.
次に、 電動シフト装置 1 0 0について説明する。 電動シフト装置 1 0 0は、 モ ータ 4 0、 トルク分配手段 5 0、 回転拘束手段 6 0、 運動変換手段 7 0、 シフト アーム (出力シャフト) 8 0、 からなる電動ァクチユエータ 1 0と、 該電動ァク チユエータ 1 0を制御する電動ァクチユエータ制御装置 9 0と、 を備えている。 まず、 モータ 4 0は、 電動ァクチユエータ制御装置 9 0の動力信号 dを受けて Next, the electric shift device 100 will be described. The electric shift device 100 is an electric actuator 10 consisting of a motor 40, torque distribution means 50, rotation restriction means 60, motion conversion means 70, shift arm (output shaft) 80, and An electric actuator controller 90 for controlling the electric actuator 1 0 is provided. First, the motor 40 receives the power signal d of the motor actuator control unit 90.
、 電動ァクチユエータ 1 0のシフトアーム 8 0を、 回転運動、 及び 又は、 往復 運動させるための動力源である。 図 1に示すように、 モータ 4 0は、 モータシャ フト 4 1、 ロータ 4 2、 ステータ 4 3、 及ぴ回転位置検出センサ 4 5を備えたブ
ラシレスモータである。 該モータ 4 0は、 ロータ 4 2に永久磁石を用い、 ステー タ 4 3に三相の卷線 4 4を卷回したものが用られている。 A power source for rotating and / or reciprocating the shift arm 80 of the motorized actuator 10. As shown in FIG. 1, the motor 40 has a motor shaft 41, a rotor 42, a stator 43 and a rotational position sensor 45. It is a lassless motor. As the motor 40, a permanent magnet is used for the rotor 42, and a stator 43 is used by winding a three-phase winding wire 44.
このモータ 4 0を回転させるために、 ロータ 4 2の回転位置に応じて三相の巻 線 4 '4に電流を通電する。 具体的には、 モータ 4 0は、 ロータ 4 2の回転位置検 出センサ 4 5から出力される位置信号 aを電動ァクチユエータ制御装置 9 0に出 力し、 該電動ァクチユエータ制御装置 9 0からモータ 4 0を駆動させるための動 力信号 dが入力される。 そして、 図示していない三相交流を発生させるためのィ ンパータ回路を介して、 三相の卷線 4 4が、 通電される。 このことにより、 モー タ 4 0の回転トルクが、 モータシャフト 4 1に出力される。 In order to rotate the motor 40, a current is supplied to the three-phase winding 4'4 in accordance with the rotational position of the rotor 42. Specifically, the motor 40 outputs the position signal a output from the rotational position detection sensor 45 of the rotor 42 to the electric actuator controller 90, and the electric actuator controller 90 to the motor 4. A power signal d for driving 0 is input. Then, the three-phase winding wire 44 is energized via an inverter circuit for generating a three-phase alternating current (not shown). As a result, the rotational torque of the motor 40 is output to the motor shaft 41.
尚、 モータ 4 0に、 ブラシレス D Cモータを適用したが、 該ブラシレス D Cモ ータに限定するものではなく、 D Cモータ、 ステッピングモータ、 又はインダク ションモータなど動力源であっても差し支えない。 Although a brushless DC motor is applied to the motor 40, the present invention is not limited to the brushless DC motor, and may be a power source such as a DC motor, a stepping motor, or an induction motor.
次に、 トルク分配手段 5 0について説明する。 トルク分配手段 5 0は、 差動機 構の 1つである遊星歯車機構 (図 2を用いて詳細を後述する) を備え、 モータ 4 0の回転トルクの分配と、 減速機構によるトルク増幅を行うものである。 Next, the torque distribution means 50 will be described. The torque distribution means 50 includes a planetary gear mechanism (which will be described in detail later with reference to FIG. 2) which is one of the differential mechanisms, and performs distribution of rotational torque of the motor 40 and torque amplification by the reduction mechanism. It is.
このトルク分配手段 5 0は、 サンギヤ 5 1と、 3つのプラネタリギヤ 5 2 A, 5 2 B , 5 2 Cと、 リングギヤ 5 3 Bと、 キャリア 5 4と、 を備えている。 サン ギヤ 5 1は、 モータ 4 0からの回転トルクが入力され、 モータシャフ ト 4 1の先 端を歯切りして形成されている。 そして、 サンギヤ 5 1の周りには、 3つのブラ ネタリギヤ 5 2 A, 5 2 B , 5 2 Cが、 サンギヤ 5 1と嚙合するように等間隔に 配設され、 その周りにさらにリング 5 3の内側に一体に支持されているリングギ ャ 5 3 Bが、 前記 3つのプラネタリギヤ 5 2 A, 5 2 B , 5 2 Cと嚙合するよう に配設されている。 また、 プラネタリギヤ' 5 2 A , 5 2 B , 5 2 Cは、 回転 (自 転) 可能に、 キャリア 5 4に軸支されている。 さらに、 プラネタリギヤ 5 2 A, 5 2 B , 5 2じが、 サンギヤ 5 1の回転駆動により該サンギヤ 5 1の周りを公転 したときには、 キャリア 5 4が、 回転するような機構となっている。 This torque distribution means 50 is provided with a sun gear 51, three planetary gears 52A, 52B, 52C, a ring gear 53B, and a carrier 54. The rotational torque from the motor 40 is input to the sun gear 51, and the sun gear 51 is formed by cutting off the end of the motor shaft 41. And, around the sun gear 51, three planetary gears 5 2 A, 5 2 B, 5 2 C are disposed at equal intervals so as to be engaged with the sun gear 51, and further around the ring 5 3 A ring gear 53 B integrally supported on the inner side is disposed to be engaged with the three planetary gears 52 A, 52 B and 52 C. Also, the planetary gears' 5 2 A, 5 2 B, 5 2 C are rotatably supported by the carrier 54 so as to be rotatable (rotatable). Furthermore, when the planetary gears 5 2 A, 5 2 B, 52 2 revolve around the sun gear 51 by the rotational drive of the sun gear 51, the carrier 54 has a mechanism to rotate.
ここで、 トルク分配機構の構造について簡単に説明する。 一般的に、 遊星機構 となるサンギヤ、 プラネタリギヤ、 リングギヤの組み合わせにはいろいろな形態 があるが、 本実施形態では、 (1 ) 入力軸、 2つの出力軸の一方が出力軸、 他方
が運動を拘束する軸 (これを補助軸と呼ぶ) の 3個の軸があること、 (2 ) 補助 軸の拘束を解けばその機構の自由度は少なくとも 2であること、 の 2点が満足し なければならない。 先に述べたサンギヤ 5 1を歯切したモータシャフト 4 1が入 力軸に該当し、 出力軸と補助軸とには、 リングギヤ 5 3 Bを支持するリング 5 3 と、 プラネタリギヤ 5 2 A, 5 2 B , 5 2 Cの公転軸であるキャリア 5 4とのい ずれかが該当することになる。 そして、 後述する回転拘束手段 6 0が、 リング 5 3とキャリア 5 4とのいずれかの回転を拘束することよって、 リング 5 3とキヤ リア 5 4のいずれか一方が出力軸、 他方が補助軸として機能する。 Here, the structure of the torque distribution mechanism will be briefly described. In general, there are various forms of combinations of sun gear, planetary gear, and ring gear which are a planetary mechanism, but in this embodiment, (1) an input shaft, one of two output shafts is an output shaft, There are three axes in which the axis constrains the movement (this is called the auxiliary axis), (2) The degree of freedom of the mechanism is at least 2 if the axis constraint is solved, and two points are satisfied. Must. The motor shaft 4 1 obtained by cutting the sun gear 5 1 mentioned above corresponds to the input shaft, and the output shaft and the auxiliary shaft include the ring 5 3 supporting the ring gear 5 3 B and the planetary gear 5 2 A, 5 One of Carriers 2 and 4 which is the rotation axis of 2 B and 5 2 C is applicable. And, by restraining the rotation of either ring 5 3 or carrier 5 4 by rotation restraint means 60 described later, either one of ring 5 3 and carrier 5 4 is an output shaft, and the other is an auxiliary shaft. Act as.
このように、 1つの入力軸 (サンギヤ) に対して、 2つの出力軸 (リング 5 3 及びキャリア 5 4 ) を持つことにより、 2つの制御対象物を選択制御 (2通りの 動作) することが可能となる。 尚、 ここでは、 遊星歯車機構を説明しているが、 このような構成は、 歯車でなくても、 互いに回転し合うような円盤などでも可能 であり、 歯車機構に限定するものではない。 Thus, by having two output shafts (ring 5 3 and carrier 5 4) for one input shaft (sun gear), it is possible to selectively control two control objects (two operations). It becomes possible. Here, although a planetary gear mechanism is described, such a configuration may be a disk or the like that rotates with each other, not limited to a gear, and is not limited to a gear mechanism.
次に、 回転拘束手段 6 0について説明する。 回転拘束手段 6 0は、 これまでに 説明した 2つの出力軸のうち 1つを選択的に拘束し、 結果として、 出力シャフト であるシフトアーム 8 0を回転運動又は往復運動させるためのものである。 Next, the rotation restraint means 60 will be described. The rotation restraining means 60 is for selectively restraining one of the two output shafts described so far, and as a result, rotationally moving or reciprocating the shift arm 80, which is an output shaft. .
具体的には、 回転拘束手段 6 0は、 ソレノイドコイル 6 1、 戻りパネ 6 2、 及 び吸引プレート 6 3からなるソレノィ ドアクチユエータと、 ソレノィ ドアーム 6 4と、 拘束部材 6 5と、 キャリア拘束プレート 6 6と、 を備えている。 この回転 拘束手段 6 0は、 ソレノイ ドコイル 6 1を通電制御 (励磁) することで、 適切な 磁気吸引力を発生させることができ、 この磁気吸引力により吸引プレート 6 3を 吸引駆動させる。 一方、 ソレノイ ドコイル 6 1が通電されていない非励磁のとき は、 吸引プレート 6 3は、 戻りパネ 6 2の復元力により初期位置に戻る。 ここで は、 戻りパネ 6 2をソレノィ ドアクチユエータに実装しているが、 拘束部材 6 5 に設けてもよい。 また、 キャリア拘束プレート 6 6は、 先に示したプラネタリギ ャ 5 2 A, 5 2 B , 5 2 Cを軸支し、 キャリア 5 4と一体となって回転する。 ここで、 この回転拘束手段 6 0の拘束の動作を説明する。 まず、 吸引プレート Specifically, the rotation restraint means 60 includes a solenoid actuator comprising a solenoid coil 61, a return panel 62, and a suction plate 63, a solenoid arm 64, a restraint member 65, and a carrier restraint plate 6. 6 and have. The rotation restricting means 60 can generate an appropriate magnetic attraction force by controlling the energization (excitation) of the solenoid coil 61, and the attraction plate 63 can be attracted and driven by the magnetic attraction force. On the other hand, when the solenoid coil 61 is not energized, the suction plate 63 returns to its initial position by the return force of the return panel 62. Here, although the return panel 62 is mounted on the solenoid actuator, it may be provided on the restraint member 6 5. The carrier restraint plate 66 rotatably supports the planetary gear 5 2 A, 5 2 B, 5 2 C shown above, and rotates integrally with the carrier 54. Here, the operation of restraint of the rotation restraint means 60 will be described. First, the suction plate
6 3が磁気吸引力によって駆動されると、 ソレノイ ドアーム 6 4が、 梃子の原理 によって拘束部材 6 5を駆動させる。 この駆動により、 拘束部材 6 5に形成され
た嚙合い歯 6 5 Aと、 リング 5 3の外周に形成されたリング嚙合い歯 5 3 Aとが 嚙合し、 リング 5 3の回転を拘束する。 そして、 ソレノイ ドコイル 6 1が励磁さ れている間は、 リング 5 3は、 回転拘束された状態となっている。 When 63 is driven by the magnetic attraction force, the solenoid arm 64 drives the restraint member 65 according to the principle of forceps. By this drive, the restraint member 65 is formed. The meshing teeth 6 5 A and the ring meshing teeth 5 3 A formed on the outer periphery of the ring 5 3 join to restrain the rotation of the ring 5 3. And while the solenoid coil 61 is energized, the ring 53 is in a state of rotation restriction.
また、 ソレノイ ドコイル 6 1の状態が、 励磁から非励磁になると、 磁気吸引力 がなくなるので、 戻りパネ 6 2の復元力により、 拘束部材 6 5は、 初期位置に戻 される。 この時は、 嚙合い歯 6 5 Aとリング嚙合い歯 5 3 Aとの嚙合が外れ、 リ ング 5 3の回転拘束は解除されると共に、 今度は、 嚙合い歯 6 5 Aと、 キャリア 拘束プレート 6 6の嚙合い歯 6 6 Aが嚙合する。 その結果、 キャリア拘束プレー ト 6 6と一体に連結されているキヤリァ 5 4の回転が拘束される。 このように、 回転拘束手段 6 0を設けることで、 トルク分配手段 5 0のリング 5 3とキャリア 5 4との回転を直接かつ選択的に拘束することが可能となる。 In addition, when the state of the solenoid coil 61 is de-energized from being excited, the magnetic attraction force disappears, so that the constraining member 65 is returned to the initial position by the restoring force of the return panel 62. At this time, the joint between the meshing tooth 65A and the ring meshing tooth 53A is released, and the rotational restriction of the ring 53 is released. At this time, the meshing tooth 65A and the carrier are restrained. The mating teeth 6 6 A of the plate 6 6 are joined. As a result, the rotation of the carrier 54 integrally connected to the carrier restraint plate 66 is restrained. Thus, by providing the rotation restraint means 60, it is possible to directly and selectively restrain the rotation of the ring 53 of the torque distribution means 50 and the carrier 54.
次に、 運動変換手段 7 0を説明する。 運動変換手段 7 0は、 一方の出力軸であ るキャリア 5 4の回転運動を変換し、 出力シャフト 8 0を往復運動させる、 若し くは、 他方の出力軸であるリング 5 3の回転運動に連動して出力シャフトを回転 運動させるものである。 Next, motion conversion means 70 will be described. The motion conversion means 70 converts the rotational movement of the carrier 54, which is one output shaft, and reciprocates the output shaft 80, or the rotational movement of the ring 53, which is the other output shaft. In conjunction with this, it rotates the output shaft.
具体的には、 蓮動変換手段 7 0は、 回転一往復運動変換ギヤ部 7 1、 回転拘束 溝部 7 2、 及び回転拘束突起部 7 3からなる。 回転一往復運動変換ギヤ部 7 1は 、 キャリア 5 4の先端雄ねじ部と、 該先端雄ねじ部と同軸に内設されたシフトァ ーム 8 0の基端雌ねじ部と、 を備えている。 シフトアーム 8 0 (の基端部) が回 転拘束溝部 7 2と回転拘束突起部 7 3とにより、 リング 5 3の回転が拘束される ことでキヤリア 5 4の回転運動を受けて、 シフトアーム 8 0が往復蓮動するよう な形態となっている。 Specifically, the lotus movement conversion means 70 is comprised of a rotation-reciprocation movement conversion gear portion 71, a rotation restraint groove portion 72, and a rotation restraint projection portion 73. The rotation-reciprocation conversion gear unit 71 includes: a tip external thread of the carrier 54; and a proximal end internal thread of the shift arm 80 coaxially installed with the tip external thread. The rotation arm of the shift arm 80 (the base end portion) is restricted by the rotation restricting groove portion 72 and the rotation restricting projection portion 73, so that the rotation of the ring 53 is restricted. It has a form in which eighty's strokes move back and forth.
この運動変換手段 7 0の動作としては、 回転拘束手段 6 0によりリング 5 3の 回転が拘束されると、 シフトシアーム 8 0の回転も拘束され、 キャリア 5 4のみ が回転することになり、 このキャリア 5 4の回転運動が、 回転一往復運動変換ギ ャ部 7 1を介して往復運動に変換され、 シフトアーム 8 0を軸方向にスライド移 動させ、 自動変速機 2 0のシフト操作を可能とする。 As the motion converting means 70, when the rotation of the ring 53 is restricted by the rotation restricting means 60, the rotation of the shift arm 80 is also restricted, and only the carrier 54 is rotated. The rotational movement of the carrier 54 is converted to a reciprocating movement through the rotary-reciprocating movement conversion gear portion 71 to slide the shift arm 80 in the axial direction, and shift operation of the automatic transmission 20 is performed. To be possible.
また、 回転拘束手段 6 0によりキャリア 5 4の回転が拘束されると、 リング 5 In addition, when rotation of carrier 5 4 is restrained by rotation restraint means 60, ring 5
3の回転が回転拘束溝部 7 2と回転拘束突起部 7 3とを介して、 シフトアーム 8
0に伝わり該シフトアーム 8 0を回転させ、 自動変速機 2 0のセレクト操作を可 能にする。 3 is rotated via the rotation restraint groove 72 and the rotation restraint projection 7 3, the shift arm 8 Transmit to 0 and rotate the shift arm 80 to enable selection of the automatic transmission 20.
このように、 回転拘束手段 6 0を用いてリング 5 3とキャリア 5 4とを、 選択 して、 いずれか一方の回転を拘束することにより、 1つのモータ 4 0で、 シフト アーム 8 0は、 回転運動と往復運動の 2つの動作を行うことが可能になり、 装置 の小型化及び安価化が実現される。 Thus, by selecting the ring 5 3 and the carrier 5 4 using the rotation restraint means 60 and restraining either one of the rotations, the shift arm 80 can be It becomes possible to perform two operations of rotational movement and reciprocating movement, and the miniaturization and cost reduction of the device are realized.
次に、 電動ァクチユエータ制御装置 9 0を説明する。 電動ァクチユエータ制御 装置 9 0は、 モータ 4 0及び回転拘束手段 6 0を制御することで、 先に示したト ルク分配手段 5 0を操作して、 運動変換手段 7 0を適切に動作させて、 結果とし て、 自動変速機 2 0のセレクト動作とシフト動作とを制御するものである。 Next, the motor actuator controller 90 will be described. The motor actuator control device 90 operates the torque distributing means 50 shown above by controlling the motor 40 and the rotation restricting means 60 to operate the motion converting means 70 appropriately. As a result, the selection operation and the shift operation of the automatic transmission 20 are controlled.
電動ァクチユエータ制御装置 9 0は、 モータ制御手段と拘束制御手段とを有す るァクチユエータ制御手段 9 1、 変位検出手段 9 2、 及び変速設定手段 9 3を備 えている。 まず、 モータ 4 0の回転位置検出センサ 4 5からのモータ検出角度を 含む位置信号 aが、 変位検出手段 9 2に入力される。 この変位検出手段 9 2は、 この位置信号 aに基づいて、 シフトアーム 8 0のシフト位置とセレク ト位置を演 算する。 具体的には、 モータ検出角度と、 モータ 4 0の回転数及び出力軸 (リ ン グ 5 3又はキャリア 5 4 ) の出力回転数の回転比と、 トルク分配手段 5 0で分配 されたトルク分配量と、 から、 変位検出手段 9 2は、 シフトアーム 8 0の変位量 を演算する。 この演算結果に基づいて、 算出した変位量が目標量と一致するよう に、 モータ制御手段は、 モータ 4 0を制御し、 拘束制御手段は、 回転拘束手段 6 0を制御する。 The motor actuator control unit 90 includes an actuator control unit 91 having a motor control unit and a restraint control unit, a displacement detection unit 92, and a shift setting unit 93. First, a position signal a including the motor detection angle from the rotational position detection sensor 45 of the motor 40 is input to the displacement detection means 92. The displacement detection means 92 calculates the shift position and the select position of the shift arm 80 based on the position signal a. Specifically, the motor detection angle, the rotational speed of the motor 40 and the rotational speed ratio of the output rotational speed of the output shaft (ring 5 3 or carrier 5 4), and the torque distribution distributed by the torque distribution means 50 The displacement detection means 92 calculates the amount of displacement of the shift arm 80 from the quantity and. Based on the calculation result, the motor control means controls the motor 40 so that the calculated displacement amount matches the target amount, and the restraint control means controls the rotation restraint means 60.
また、 変速設定手段 9 3は、 操作者が操作するシフト ·セレク トの操作に合わ せて、 その操作量に相当する変位 · トルク指令 bを出力する。 そして、 ァクチュ エータ制御手段 9 1は、 変位 ' トルク指令 bの指令値に一致するように、 モータ 4 0及び回転拘束手段 6 0を制御する。 Further, the gear shift setting means 93 outputs displacement / torque command b corresponding to the operation amount in accordance with the operation of the shift / select operated by the operator. Then, the actuator control means 91 controls the motor 40 and the rotation restricting means 60 so as to correspond to the command value of the displacement and torque command b.
そして、 ァクチユエータ制御手段 9 1は、 モータ 4 0に、 動力信号 dを出力し Then, the factor control means 91 outputs the power signal d to the motor 40.
、 回転拘束手段 6 0に、 ソレノイ ド駆動信号 cを出力して、 制御を行なうことに より、 シフトアーム 8 0を操作者が望む適切な位置に制御する。 By outputting a solenoid drive signal c to the rotation restraining means 60 and performing control, the shift arm 80 is controlled to an appropriate position desired by the operator.
さらに、 吸引プレート 6 3を駆動するソレノイド駆動信号 cは、 パルス幅が変
調された駆動信号であり、 この駆動信号 Cの変調率を変えることで磁気吸引力の 大きさを制御すると共に、 電流の応答を検出することでソレノィ ドコイル 6 1の インダクタンスの変化、 すなわち吸引プレート 6 3の位置を検出するので、 拘束 部材 6 5の応答速度と位置とを制御することができる。 Furthermore, the solenoid drive signal c for driving the suction plate 63 has a variable pulse width. The magnitude of the magnetic attraction force is controlled by changing the modulation factor of the drive signal C, and the change in the inductance of the solenoid coil 61 is detected by detecting the response of the current, that is, the attraction plate. Since the position of 63 is detected, the response speed and position of the restraint member 65 can be controlled.
また、 モータ 4 0に取り付けた 1つの回転位置検出センサ 4 5を用いてその位 置を演算することで、 シフ トアーム 8 0の回転角度を検出するセンサと、 ス ト口 ークを検出するセンサと、 を省略することが可能となり、 省スペースでかつ低コ ストな電動シフト装置を提供することができる。 Also, by calculating the position using one rotational position detection sensor 45 attached to the motor 40, a sensor that detects the rotation angle of the shift arm 80, and a sensor that detects a stroke. As a result, the space saving and low cost electric shift device can be provided.
このようにして、 電動ァクチユエータ制御装置 9 0は、 シフトアーム 8 0でシ フトシャフト 3 0 B、 3 1 Bをセレク トすると共に、 シフトアーム 8 0でセレク トしたシフトシヤフト 3 0 B、 3 1 Bのいずれか一方をスライ ドさせることで、 円滑かつ迅速な自動変速が可能となる。 Thus, the electric actuator controller 90 selects the shift shafts 3 0 B and 3 1 B with the shift arm 80 and the shift shaft 3 0 B, 3 1 selected with the shift arm 80. By sliding one of B, smooth and quick automatic shifting is possible.
さらに、 トルク分配手段 5 0と回転拘束手段 6◦との組み合わせにより、 キヤ リア 5 4又はリング 5 3のどちらも拘束しないように制御することが可能で、 キ ャリア 5 4とリング 5 3の両方を同時に回転させ、 セレク ト作動とシフト動作と を同時に行うことができる。 このような同時動作手段を設けることにより、 セレ クト動作とシフト動作の切り替え時にトルク変動が発生しないので、 切り替えが スムースになる。 また、 重複して動作を行えるので、 電動ァクチユエータ 1 0の 制御時間を短縮することもできる。 Furthermore, it is possible to control not to restrain either the carrier 5 4 or the ring 5 3 3 by combining the torque distribution means 5 0 and the rotational restraint means 6 °, both the carrier 5 4 and the ring 5 3 Can be rotated at the same time to perform both select operation and shift operation simultaneously. By providing such simultaneous operation means, torque fluctuation does not occur at the time of switching between the select operation and the shift operation, so that the switching becomes smooth. In addition, since the operation can be performed in duplicate, the control time of the motorized actuator 10 can be shortened.
また、 回転拘束手段 6 0、 運動変換手段 7 0の機械的な構成を一部設計変更す ることで、 キャリア 5 4の回転とリング 5 3の機械的機能を入れ替えることは設 計上可能であるが、 トルク分配手段 5 0の減速比の選定としては、 キャリア 5 4 に減速比の大きい方、 すなわち要求トルクの大きい方を接続するのが好ましい。 しかし、 2つの出力軸によるシフト動作とセレク ト動作が逆となるようにこれら の構成を設計変更しても動作上は大きな問題ではない。 Also, it is possible to replace the rotation of the carrier 54 and the mechanical function of the ring 53 by changing the design of the mechanical configuration of the rotation restraint means 60 and the motion conversion means 70 partially. However, as a selection of the reduction ratio of the torque distribution means 50, it is preferable to connect to the carrier 5 4 the one with the larger reduction ratio, that is, the one with the larger required torque. However, there is no major problem in operation even if the design of these configurations is changed so that the shift operation and the select operation by the two output axes are reversed.
さらに、 セレク ト動作によるシフトアーム 8 0の回転角度位置を検出するセン サと、 シフト動作によるシフトアーム 8 0のストローク位置を検出するセンサを 個別に設け、 電動シフト装置 1 0 0の位置制御を行ってもよい。 ここで重要なの は、 電源投入時のシフトアーム 8 0の初期位置である。 電源ダウン時には必ず二
ユートラル (N) 位置でセルフシャットダウンするハード構成と、 電源投入時に シフトアーム 8 0を正逆に回転させ、 その動作範囲の変位量とモータ 4 0の負荷 電流の変動とから初期位置を同定し、 ニュートラル位置補正するソフト構成と、 を用いることで、 正しいシフトアーム 8 0の位置を検出することができる。 さら に、 ニュートラル位置センサを設置すればさらにシフトアーム 8 0の位置検出精 度を向上することができる。 In addition, a sensor for detecting the rotational angle position of shift arm 80 by the select operation and a sensor for detecting the stroke position of shift arm 80 by the shift operation are separately provided. You may go. The important point here is the initial position of the shift arm 80 at power on. Always two when power is down The hardware configuration self-shutdown at the Eutrall (N) position, the shift arm 80 is rotated forward and reverse when the power is turned on, and the initial position is identified from the displacement of its operating range and the load current fluctuation of the motor By using the software configuration for neutral position correction, the correct position of the shift arm 80 can be detected. Furthermore, by installing the neutral position sensor, the position detection accuracy of the shift arm 80 can be further improved.
図 2は、 図 1に示すトルク分配手段 5 0に用いた遊星歯車機構の動作を説明す るための図であり、 (a ) は、 遊星歯車機構を正面からみた装置構成図であり、 ( b ) は、 回転拘束手段 6 0が、 キャリア 5 4を拘束したときを示す概念図であ り、 (c ) は、 回転拘束手段 6 0が、 リング 5 3を拘束したときを示す概念図で ある。 さらに、 図 2の (d ) は、 (b ) 及び (c ) の状態における遊星歯車の共 線図を示している。 FIG. 2 is a view for explaining the operation of the planetary gear mechanism used in the torque distribution means 50 shown in FIG. 1. (a) is a device configuration view of the planetary gear mechanism viewed from the front, b) is a conceptual diagram showing when the rotational restraint means 60 restrains the carrier 54, and (c) is a conceptual diagram showing when the rotational restraint means 60 restrains the ring 53. is there. Furthermore, (d) in Fig. 2 shows an alignment chart of the planetary gears in the state of (b) and (c).
図 2の (a ) に示すように、 先に図 1にも簡単に説明した遊星歯車は、 モータ As shown in Fig. 2 (a), the planetary gear described briefly above in Fig.
4 0からの回転トルクが入力されるサンギヤ 5 1と、 該サンギヤ 5 1と嚙合しそ の周りを回転するプラネタリギヤ 5 2 A, 5 2 B , 5 2 Cと、 該プラネタリギヤ4. A sun gear 51 to which a rotational torque from 0 is input, a planetary gear 5 2 A, 5 2 B, 5 2 C which rotates around the sun gear 51 and the planetary gear 5 and the planetary gear
5 2 A, 5 2 B , 5 2 Cと嚙合し回転可能なリングギヤ 5 3 Bからなる。 It consists of a ring gear 5 3 B that can rotate together with 5 2 A, 5 2 B, 5 2 C.
図 2の (b ) 、 (c ) は (a ) のギヤを側面から示した概念図であり、 回転拘 束手段 6 0の拘束位置も同時に示している。 本実施形態では、 常に入力軸はサン ギヤ 5 1であり、 出力軸をキャリア 5 4又はリング 5 3のいずれにするかの選択 は、 回転拘束手段 6 0によって決定されるものである。 出力軸をリング 5 3に選 択した場合は、 図 2の (b ) に示すように、 キャリア拘束プレート 6 6の嚙合い 歯 6 6 Aと、 拘束部材 6 5の嚙合い歯 6 5 Aと、 が嚙合うことによりキャリア 5 4の回転の拘束.をする。 (B) and (c) in Fig. 2 are conceptual diagrams showing the gear of (a) from the side, and also show the restraint position of the rotational restraint means 60 simultaneously. In this embodiment, the input shaft is always the sun gear 51, and the selection of the carrier 54 or the ring 53 as the output shaft is determined by the rotation restraint means 60. When the output shaft is selected for ring 53, as shown in (b) of FIG. 2, the mating teeth 6 6 A of the carrier restraint plate 6 6 and the mating teeth 6 5 A of the restraint member 6 5 Constrain the rotation of the carrier 54 by meeting the.
また、 出力軸をキャリア 5 4に選定した場合は、 図 2の (c ) に示すように、 リング 5 3の外周にあるリング嚙合い歯 5 3 Aと、 拘束部材 6 5の嚙合い歯 6 5 Aと、 が嚙合うことによりによってリング 5 3の回転の拘束をする。 When the output shaft is selected as the carrier 54, as shown in (c) of FIG. 2, the ring mating teeth 5 3 A on the outer periphery of the ring 5 3 and the mating teeth 6 of the restraint member 6 5 Restrain the rotation of the ring 53 by combining 5 A and.
図 2の (d ) には、 遊星歯車のリング 5 3とキャリア 5 4とをそれぞれ拘束し た時の遊星歯車の速度比が示されており、サンギヤ 5 1の回転速度 o) s、 リング 5 The speed ratio of the planetary gear when the ring 5 3 of the planetary gear and the carrier 5 4 are restrained is shown in (d) of FIG. 2, and the rotational speed o of the sun gear 51 1) s, ring 5
3の回転速度 ca r、キヤリア 5 4の自転運動を中心軸の回転として取り出した回転
速度をキャリア 5 4の回転速度 とし、 ギヤ比を /3とすると、 下記に示す式(1 ) で表わされ、 A rotation speed of 3 and a rotation taken out of the rotation of the carrier 5 4 as the rotation of the central axis Assuming that the speed is the rotational speed of the carrier 54 and the gear ratio is / 3, it is expressed by the following equation (1),
ω^β · ωβ+ ( 1 - β) ωτ … (1 ) ω ^ β · ωβ + (1-β) ωτ (1)
遊星歯車を構成する各歯車の中心距離が満足しなければならない条件から ]3の 取り得る値は、 0く ]3く 0. 5の範囲となる。 ここで、 ギヤ比の設計自由度を向 上させる手法としてダブルビ-オン (ダブルプラネタリ) 遊星機構も必要に応じ て採用でき、 この場合、 電動ァクチユエータ 1 0の減速比の設計自由度が向上で きる。 From the condition that the center distance of each gear which composes the planetary gear must be satisfied, the possible value of 3 is in the range of 0 く 330.5. Here, as a method of improving the design freedom of the gear ratio, a double be-on (double planetary) planetary mechanism can also be adopted as necessary, and in this case, the design freedom of the reduction gear ratio of the motorized actuator 10 can be improved. .
さらに、 図 2の (d) の遊星歯車の共線図に示すように、 リング 5 3を固定 ( ωτ= 0) した場合を実線で、 キャリア 5 4を固定 (ωΐ"= 0) した場合を一点鎖 線で、 リング 5 3とキャリア 5 4が回転している (wr≠ 0、 の c≠ 0) 場合を破 線で示しており、 実際には遊星歯車の取り得るギヤ比には制限があり、 運動変換 手段 7 0の回転一往復変換ギヤ部 7 1のギヤ比を再度調整することで電動ァクチ ユエータ 1 0のギヤ比の最適化を図っている。 Furthermore, as shown in the alignment chart of the planetary gears in (d) of Fig. 2, the case where the ring 53 is fixed (ωτ = 0) is shown by a solid line and the carrier 54 is fixed (ωΐ "= 0). A broken line indicates that the ring 5 3 and the carrier 5 4 are rotating (wr ≠ 0, c ≠ 0) by a single-point chain line, and there is actually a limit on the possible gear ratio of the planetary gear. The gear ratio of the motor actuator unit 10 is optimized by re-adjusting the gear ratio of the rotation-reciprocation conversion gear unit 71 of the motion conversion means 70.
図 3は、 図 1に示す電動シフト装置 1 0 0の位置制御を説明するための図であ り、 (a ) は、 車両のマニュアル式のシフトノブを示した図であり、 (b) は、 シフトアーム 8 0のシフト動作を説明するための図であり、 (c ) は、 シフトァ ーム 8 0のセレクト動作を説明するための図である。 さらに図 3の (d) は、 図 1に示す電動ァクチユエータ 1 0のシフト動作及びセレクト動作と、 回転拘束と 、 の関係を示したものであり、 (e ) は、 (a ) を用いて操作したときのシフト 動作及びセレクト動作のタイミングチャートを示している。 Fig. 3 is a diagram for explaining the position control of the electric shift device 100 shown in Fig. 1, (a) is a diagram showing a manual shift knob of the vehicle, and (b) is a diagram FIG. 7 is a diagram for explaining the shift operation of shift arm 80, and FIG. 7 (c) is a diagram for explaining the select operation of shift arm 80. Furthermore, (d) in Fig. 3 shows the relationship between the shift operation and selection operation of the motorized actuator 10 shown in Fig. 1 and the rotation restriction, and (e) is operated using (a) 7 shows a timing chart of the shift operation and select operation at the time of operation.
図 3の (a ) に示すように、 電動シフト装置 1 0 0を用いて車両の同期嚙合い 式歯車変速機の変速操作を制御しようとした場合、 通常のマニュアル式のシフト ノブ (変速手段) は、 1速から 5速までのギヤと、 さらに R (パック) ギヤと、 を選択する操作パターンが存在する。 この操作を同期嚙合い式歯車変速機の変速 を行う場合には、 図 3の (b) 及び (c ) に示すように、 まず、 シフトアーム 8 As shown in Fig. 3 (a), when it is intended to control the shift operation of the synchronous gear transmission of the vehicle by using the electric shift device 100, the usual manual shift knob (shift means) There are operation patterns for selecting the 1st to 5th gears and the R (pack) gear. When shifting the operation of this type of synchronous mesh-type gear transmission, as shown in (b) and (c) of FIG.
0をセレクト動作させる。 すなわち、 1 — 2速のシフトセレクタ 3 0 (回転角度 位置ひ) 、 3— 4速のシフトセレクタ 3 2 (回転角度位置 0) 、 又は、 5— R速 のシフトセレクタ 3 1 (回転角度位置一 α) 、 を選択し、 シフトアーム 8 0を回
転させる。 そして、 セレクト動作終了後にシフト位置をスト口一ク (シフト動作Select 0. 1-2-speed shift selector 3 0 (rotational angle position shift) 3-4-speed shift selector 3 2 (rotational angle position 0) or 5-R shift selector 3 1 (rotational angle position-1) α), select and shift arm 80 times Roll over. Then, after the selection operation is finished, the shift position is immediately pushed (shift operation
) すればストローク方向によって嚙合いクラッチが移動し、 出力軸 6にトルク伝 達が行われる。 例えば、 1 _ 2速セレク ト動作によりシフトセレクタ 3 1を選択 し、 シフト動作によりシフトシャフト 3 1 Bを嚙合いクラツチ 3 O Aが嚙合う所 定の量だけ移動させれば 1速ギヤに変速が可能である。 Then, depending on the stroke direction, the coupling clutch moves, and torque is transmitted to the output shaft 6. For example, if shift selector 31 is selected by 1 速 2nd speed select operation and shift shaft 3 1 B is moved by a specified amount by shift operation, shift gear 1st gear is selected. It is possible.
次に電動シフト装置 1◦ 0の重なり (ラップ) 制御について説明する。 図 3の ( d ) に示すように、 電動シフト装置 1 0 0は、 リング 5 3とキャリア 5 4の回 転運動の拘束を選択的に解除する。 すなわち、 この回転運動の拘束との拘束解除 により、 シフトアーム 8 0のシフト動作及びセレク ト動作を選択的に行うことが できる。 また、 リング 5 3とキャリア 5 4との回転拘束の切り替え時には、 リン グ 5 3とキャリア 5 4の両方の回転拘束を解除した状態が存在し、 この状態を保 持することによって、 セレクト動作及びシフト動作を同時に行うことも可能であ る。 Next, control of overlap of the electric shift device 10 will be described. As shown in (d) of FIG. 3, the electric shift device 100 selectively releases the restriction of the rotational movement of the ring 5 3 and the carrier 5 4. That is, the shift operation and the select operation of the shift arm 80 can be selectively performed by releasing the constraint of the rotational movement. In addition, when switching the rotational restraint between the ring 53 and the carrier 54, there is a state in which the rotational restraints for both the ring 53 and the carrier 54 are released. By holding this state, the selection operation and It is also possible to perform shift operations simultaneously.
一方、 セレクトとシフトを協働させるには、 モータ 4 0の出力がセレク トとシ フトの両動作が同時に行えるトルクが必要となる。 このようなトルクを常時発生 させるためには、 モータ 4 0の体格が大きくつてしまう。 On the other hand, in order for the selection and the shift to cooperate, a torque that allows the output of the motor 40 to perform both the select and shift operations simultaneously is required. In order to always generate such torque, the size of the motor 40 is increased.
しかし、 このようなトルクを発生させるタイミングとしては、 セレクト動作か らシフト (ギヤイン) 動作に移行する時か、 シフト (ニュートラル) からセレク ト動作に移行する時である。 However, the timing for generating such torque is when shifting from select operation to shift (gear-in) operation or shift from shift (neutral) to select operation.
よって、 モータ 4 0は、 常に先に示したトルクを常時必要とするわけではなく 、 モータ体格が大きくならない程度に、 モータ 4 0は、 先のトルクを所定の時間 発生させればよい。 本実施形態では、 作動させるセレク ト動作とシフト動作の移 行時間は、 セレクトからシフトに移行してギヤインするまでの全行程の 1 Z 1 0 以下の時間で設定される。 この設定により、 セレク ト動作とシフト動作とを所定 時間ラップさせることが可能となる。 Therefore, the motor 40 does not always require the torque shown above at all times, and the motor 40 may generate the above-mentioned torque for a predetermined period of time to such an extent that the size of the motor does not increase. In this embodiment, the shift time of the select operation and shift operation to be operated is set to a time of 1 Z 1 0 or less of the entire stroke from shift from select to shift to gearing in. By this setting, it is possible to wrap the select operation and the shift operation for a predetermined time.
具体的には、 図 3の (e ) に示すように、 変速時の時間経過を横軸に、 ァクチ ユエータの位置 (シフトアーム 8 0の位置) を縦軸にとると、 ニュートラル (N Specifically, as shown in (e) of Fig. 3, when the time lapse at the time of shifting is taken on the horizontal axis and the position of the actuator (the position of the shift arm 80) is taken on the vertical axis, neutral (N
) から 1速にシフトチェンジする時には、 時間的余裕があり、 ラップ動作をさせ る必要はない。 よって、 セレクト動作後にモータ 4 0は、 一度停止し、 その後シ
フト動作に移行して所定のァクチユエータ位置で 1速にギヤィンする。 When shifting from 1) to 1st gear, there is ample time, and there is no need to operate the lap. Therefore, after the select operation, motor 40 once stops and then Shift to the gear movement and shift to gear 1 at the predetermined actuator position.
次に、 1速から 4速にシフトチェンジする際には迅速にシフトチェンジされる ことが望ましい。 この時、 1速ギヤ抜きのシフト動作の時間とラップするように 所定の時間からセレクト動作を開始させる。 このようにラップさせると、 モータ 4 0の回転を落とすことなくセレクト動作に移行できる。 同様に、 セレク ト動作 の時間とラップするように所定の時間にシフト動作を開始させ、 4速にギヤイン する。 Next, when shifting from 1st gear to 4th gear, it is desirable that the gearshift be changed quickly. At this time, the selection operation is started from a predetermined time so as to overlap with the time of the shift operation of the first gear disengagement. In this manner, it is possible to shift to the selection operation without dropping the rotation of the motor 40. Similarly, shift operation is started at a predetermined time so that it will overlap with the time of the select operation, and geared into 4th gear.
このように、 リング 5 3、 及びキャリア 5 4が、 同時に回転する重なり時間を 設けることで、 モータ 4 0の出力トルクを適宜配分することが可能となる。 ラッ プする時間は、 セレク ト動作、 シフ ト動作とも動作の立ち下がり又は立ち上がり であるため前述したようなモータ 4 0の体格を U Pする必要はなく、 さらに、 モ ータ 4 0を停止することがないので、 トルク伝達経路の切り替え時に生じるムダ 時間を短縮することができ、 連続したモータ 4 0の回転も可能となり、 一連の変 速操作を短時間で行える。 As described above, by providing the overlapping time in which the ring 5 3 and the carrier 5 4 rotate simultaneously, it is possible to appropriately distribute the output torque of the motor 40. There is no need to raise the physical size of the motor 40 as described above, because the time to wrap is the fall or rise of the operation in both select and shift operations, and furthermore, stop the motor 40. As a result, the time required for switching the torque transfer path can be reduced, and continuous rotation of the motor 40 is also possible, and a series of speed change operations can be performed in a short time.
さらに、 駆動中のリング 5 3からキャリア 5 4 へ、 又は駆動中のキャリア 5 4 からリング 5 3 へ、 駆動を切り替える際には、 その途中にどちらも回転するよう な時間が存在するので、 モータ 4 0の回転トルクはスムースに 2つの出力軸に伝 達切り替えされる。 さらに、 トルク伝達経路を切り替える際に発生する急激な伝 達トルク変動を抑制することができる。 この他に、 車両の同期嚙合い式歯車変速 機に適用した場合も、 該変速機の変速動作を円滑かつ迅速に行うことができる。 尚、 動作説明のために 1速から 4速に飛び変速しているが、 変速時には、 シフ ト動作とセレク ト動作の連携動作となるため、 通常の 1速ずつの変速をした時も 上述した効果と同様の効果が得られる。 Furthermore, when switching the drive from the ring 5 3 during driving to the carrier 5 4 4 or from the carrier 5 4 during driving to the ring 5 3, since there is time for both to rotate in the middle, the motor The rotational torque at 40 is smoothly switched to the two output shafts. Furthermore, it is possible to suppress the rapid transmission torque fluctuation that occurs when switching the torque transmission path. In addition to this, when the present invention is applied to a synchronous meshing gear transmission of a vehicle, it is possible to smoothly and quickly shift the transmission. Jumping from 1st gear to 4th gear is performed to explain the operation, but during gear shifting, shift operation and select operation are linked, so the above-mentioned also applies to normal 1st gear shifting. The same effect as the effect is obtained.
図 4は、 図 1に示すモータ 4 0のモータ特性を示した図である。 モータ 4 0の 速度一トルク特性は、 電動シフト装置に求められる要求特性に相当する。 図 4に 示すように、 シフト動作時に要求されたときのモータ特性は、 シフ ト時特性 MA FIG. 4 is a diagram showing motor characteristics of the motor 40 shown in FIG. The speed-torque characteristics of the motor 40 correspond to the required characteristics required for the electric shift device. As shown in Figure 4, the motor characteristics when requested during shift operation are the shift characteristics MA
(実線) で表わされる。 このシフト時特性 MAは、 速度 = 0の時に、 モータロッ クトルク MA t、 無負荷時に、 モータ回転速度 MA sとなる。 シフ ト動作は、 比 較的大きな操作力を必要とすると共に、 シンクロナイザ機構でギヤ間の同期を取
る際には大きなシフト力が必要とされる。 (Solid line) This shift characteristic MA is the motor lock torque MA t at speed = 0, and the motor rotation speed MA s at no load. The shift operation requires a relatively large operating force, and the synchronizer mechanism synchronizes the gears. In this case, a great shift force is required.
一方、 セレク ト動作時に要求されるモータ特性は、 セレク ト時特性 MB (—点 鎖線) で表わされる。 このセレクト時特性 MBは、 速度 = 0の時にモータロック トルク MB t、 無負荷時にモータ回転速度 MB sとなる。 On the other hand, the motor characteristics required during select operation are represented by the select characteristic MB (-dot-and-dash line). This selection characteristic MB is the motor lock torque MB t at speed = 0, and the motor rotation speed MB s at no load.
そして、 この 2つの特性 (セレク ト時特性 MBとシフト時特性 MA) を満足さ せるためのモータ特性は、 共用特性 M C (破線) で表わされる。 そして、 共用特 性 M Cは、 速度 = 0の時にモータロック トルク MA t:、 無負荷時にモータ回転速 度 M C sとなり、 この共用特性 M Cを満足するには、 消費電力を大きくしたモ一 タ設計となり、 モータ容量が増えるため、 モータ 4 0の体格が大きくなつてしま う The motor characteristics to satisfy these two characteristics (characteristics for select MB and shift MA) are represented by the shared characteristic M C (dashed line). And, shared characteristic MC becomes motor lock speed MA t: at motor speed = 0 and motor rotational speed MC s at no load, and motor design with increased power consumption to satisfy this shared characteristic MC. Because the motor capacity is increased, the size of the motor 40 is increased.
そこで、 電動ァクチユエータ装置そのものの大きさと、 消費電流と、 を極力小 さくするためには共用特性 M Cを満足するモータを適用するのではなく、 シフト 時特性 MAとセレクト時特性 MBとで示される動作領域 A C Tを満足するよぅモ ータ制御を行って、 モータ特性を変更することが望ましい。 Therefore, in order to minimize the size of the motor actuator unit itself and the current consumption, it is not necessary to apply a motor satisfying the shared characteristic MC, but the operation indicated by the shift characteristic MA and the selection characteristic MB It is desirable to change motor characteristics by performing motor control to satisfy region ACT.
このモータ特性を得るために、 電動ァクチユエータ制御装置 9 0は、 ロック ト ルク MA tとなるようにシフト時特性 MAを満足し、 軽負荷時の回転速度ではセ レク ト時特性 MBを満足するように弱め界磁制御を行う。 このようにして、 弱め 界磁制御による弱め界磁制御特性 MDで、 モータ制御をすることで 2つ制御対象 に要求される特性を満足することができる。 In order to obtain this motor characteristic, the motor actuator controller 90 satisfies the shift characteristic MA to achieve the lock torque MA t, and satisfies the select characteristic MB at the light load rotational speed. Perform field weakening control. In this way, with the field weakening control characteristic MD by field weakening control, by performing motor control, it is possible to satisfy the characteristics required for the two controlled objects.
図 4に示すように、 モータ 4 0は、 負荷トルクと応答速度との関係から設定さ れた弱め界磁移行ポイント M Pで弱め界磁制御に移行される。 すなわち、 弱め界 磁移行ポイント M Pよりも、 要求トルクが大きいとき (主にシフト動作時) は、 シフト時特性 MAとなるとうにする。 一方、 弱め界磁移行ポイント M Pよりも要 求トルクが小さいとき (主にセレク ト動作時) は、 セレク ト時特性 MBとなるよ うにする。 As shown in FIG. 4, the motor 40 is shifted to field-weakening control at a field-weakening transition point MP set from the relationship between load torque and response speed. That is, when the required torque is larger than the weak magnetic transition point M P (mainly during shift operation), the shift characteristic MA is obtained. On the other hand, when the required torque is smaller than the field weakening transition point MP (mainly during select operation), select characteristic MB is set.
このような速度一トルク特性を得ることで、 最適な電動ァクチユエータの応答 性を得ることができると共に、 モータ容量を大きくする必要はなく、 さらに、 装 置自体の安価化、 コンパク ト化が図れる。 By obtaining such speed-torque characteristics, it is possible to obtain the optimum response of the electric actuator, and it is not necessary to increase the motor capacity, and furthermore, the cost of the device itself can be reduced and the compactness can be achieved.
尚、 シフト時特性 MAと一致するモータ特性の場合、 弱め界磁を必要とするの
はセレクト動作時のみであるが、 要求されるシフト時特性 MAによってはシフト 動作時も弱め界磁制御を行うことにより、 より好適な電動シフト装置を提供する ことができる。 In the case of a motor characteristic that matches the shift characteristic MA, field weakening is required. However, depending on the required shift characteristic MA, by performing field weakening control also during shift operation, it is possible to provide a more suitable electric shift device.
〔第二実施形態〕 Second Embodiment
図 5は、 本発明の第二実施形態の電動ァクチユエータ 1 0 ' を示した図である 。 図 5において、 図 1〜4の第一実施形態と同一のものは、 同一符号を付し、 詳 細の説明は、 省略する。 第二実施形態では、 図 1に示した回転拘束手段 6 0の具 体的構成を電磁クラッチとした点が異なる構成となっている。 FIG. 5 is a view showing a motor actuator 1 0 ′ according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in the first embodiment of FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted. The second embodiment is different in that the specific configuration of the rotation restricting means 60 shown in FIG. 1 is an electromagnetic clutch.
図 5に示すように、 電動ァクチユエータ 1 0 ' は、 回転拘束手段に電磁クラッ チを用い、 この電磁クラッチを動作させることにより、 リング 5 3及びキャリア As shown in FIG. 5, the motor actuator 1 0 ′ uses the electromagnetic clutch as the rotation restraint means and operates the electromagnetic clutch to obtain the ring 53 and the carrier.
5 4の回転が、 拘束される。 具体的には、 キャリア 5 4の回転を拘束するために 、 第一の電磁クラッチ 6 1 Aとクラッチパッド 6 2 Aが、 キャリア拘束プレート5 4 rotations are constrained. Specifically, to restrain the rotation of the carrier 54, the first electromagnetic clutch 6 1 A and the clutch pad 6 2 A have a carrier restraint plate.
6 6 ' に配設されており、 第一の電磁クラッチ 6 1 Aの励磁により発生する磁気 吸引力は、 クラッチパッド 6 2 Aを介して、 キャリア拘束プレート 6 6 ' の回転 を拘束するように配設されている。 また、 リング 5 3の回転を拘束するために、 第二の電磁クラッチ 6 1 B及びクラツチパッド 6 2 Bが、 リング 5 3に配設され ており、 第二の電磁クラッチ 6 1 Bの励磁により発生する磁気吸引力は、 クラッ チパッド 6 2 Bを介して、 リング 5 3の回転を拘束するように配設されている。 それぞれのクラッチ 6 1 A, 6 I Bは、 クラッチ押し付けパネ (図示しない) が装備されている。 電磁クラッチに電流が通電されていない非励磁のときは、 こ のクラッチ押しつけパネにより、 クラッチが連結状態となる。 すなわち、 第一の 電磁クラッチ 6 1 Aが非励磁の時に、 キャリア 5 4の回転が拘束され、 第二の電 磁クラッチ 6 1 Bが非励磁の時に、 リング 5 3の回転が拘束される。 また、 クラ ツチ押し付けパネの力以上の吸引力が発生するように、 電磁クラッチに電流を通 電 (励磁) すると、 クラッチが開放され、 各々の電磁クラッチ 6 1 A, 6 1 Bに 対応したキャリア 5 4及びリング 5 3の回転の拘束が、 解除される。 The magnetic attraction force generated by the excitation of the first electromagnetic clutch 6 1 A is arranged to restrain rotation of the carrier restraint plate 6 6 ′ through the clutch pad 6 2 A. It is arranged. Also, in order to restrain the rotation of the ring 53, the second electromagnetic clutch 61 B and the clutch pad 62 B are disposed on the ring 53, and excitation of the second electromagnetic clutch 61 B is performed. The generated magnetic attraction force is disposed to restrain the rotation of the ring 53 via the clutch pad 6 2 B. Each clutch 6 1 A, 6 IB is equipped with a clutch pressing panel (not shown). When the electromagnetic clutch is not energized and current is not supplied, the clutch pressing panel makes the clutch connected. That is, when the first electromagnetic clutch 61 A is de-energized, the rotation of the carrier 54 is restrained, and when the second electromagnetic clutch 61 B is de-energized, the rotation of the ring 53 is restrained. Also, when a current is supplied (excited) to the electromagnetic clutch so that a suction force more than the force of the clutch pressing panel is generated, the clutch is released, and the carriers corresponding to the respective electromagnetic clutches 6 1 A and 6 1 B Restraint of rotation of 5 4 and ring 5 3 is released.
以上のように、 電磁クラッチを採用することによりキャリア 5 4とリング 5 3 の回転の拘束を独立して制御できるので、 トルク分配手段 5 0 ' におけるトルク 分配量を細かく制御することができ、 前述のシフト動作とセレクト動作とのラッ
プ動作期間のトルク配分を制御することが可能となる。 As described above, by employing the electromagnetic clutch, the rotational restraint of the carrier 54 and the ring 53 can be controlled independently, so that it is possible to finely control the torque distribution amount in the torque distribution means 50 ', Between the shift operation and the select operation It is possible to control the torque distribution during the pump operation period.
この他にも、 1個の電磁クラツチと戻りパネとの併用により同様の動作をする ことが可能である。 このような場合は、 電動シフト装置の低コス ト化が図れ、 好 適である。 また、 回転拘束手段はウォーム 'ホイール機構を用いても実現可能で ある。 さらに、 後述のような湿式あるいは乾式の多板クラッチを用いることもで き、 キャリア 54あるいはリング 53の回転トルクを拘束することができるもの であればどのような構成であってもよい。 In addition to this, it is possible to perform the same operation by combining one electromagnetic clutch with the return panel. In such a case, cost reduction of the electric shift device can be achieved, which is preferable. Also, the rotation restraining means can be realized by using a worm 'wheel mechanism. Furthermore, a wet or dry multi-disc clutch as described later can be used, and any configuration can be used as long as it can restrain the rotational torque of the carrier 54 or the ring 53.
〔第三実施形態〕 Third Embodiment
図 6は、 本発明の第三実施形態の電動ァクチユエータ 10" のを示した図であ る。 図 6において、 第二実施形態と同一のものは、 同一符号を付し、 詳細の説明 は、 省略する。 第三実施形態では、 第二実施形態と比べて、 トルク分配手段にデ ィファレンシャルギヤを適用した点と、 回転拘束手段として湿式多板クラッチを 用いた点とが、 異なる構成となっている。 Fig. 6 is a view showing a motorized actuator 10 "according to a third embodiment of the present invention. In Fig. 6, the same components as those of the second embodiment are designated by the same reference numerals, and the detailed description will be given In the third embodiment, different from the second embodiment in that the differential gear is applied to the torque distributing means and the wet multi-plate clutch is used as the rotation restraining means. It has become.
まずトルク分配手段 50" について説明する。 図 6に示すように、 トルク分配 手段 50" は、 入力サイ ドギヤ 51 ' 、 ピニオン 52 A, , 52 B' 、 ピニオン シャフ ト 52 C' 、 リングギヤ (リング) 53' 、 及び出力サイ ドギヤ 54' と からなるディファレンシャルギヤと、 その附帯部材として、 セレク ト部材 55, と、 を備えている。 First, torque distribution means 50 "will be described. As shown in Fig. 6, torque distribution means 50" includes an input side gear 51 ', a pinion 52A, 52B, a pinion shaft 52C', and a ring gear (ring). A differential gear consisting of a gear 53 'and an output side gear 54', and a selector 55 as an accessory member are provided.
具体的には、 各々の配置を説明すると、 入力サイ ドギヤ 51' は、 モータ 40 と連結しており、 ピニオン 52Α, , 52 B' と嚙合している。 そして、 ピニォ ン 52A' , 52 Β' は、 入力サイ ドギヤ 51, の回転軸と垂直となる自転軸で 自転可能に配置されている。 そして、 出力サイ ドギヤ 54, は、 2つのピニオン 52 A' , 52 B' に嚙合し、 ピニオン 52 Α, , 52 B' の自転に伴い回転す るように配置されている。 Specifically, to describe each arrangement, the input side gear 51 'is connected to the motor 40, and is connected to the pinions 52 ,, 52 B'. The pinon 52A 'and 52Β' are arranged to be capable of rotating on an axis of rotation that is perpendicular to the axis of rotation of the input side gear 51 ,. The output side gear 54, is engaged with the two pinions 52A ', 52B', and is arranged to rotate as the pinions 52 ', 52B' rotate.
一方、 2つのピニオン 52 Α, , 52 B' は、 ピニオンシャフト 52 C, と、 先の自転可能なように軸支されており、 入力サイ ドギヤ 51' の回転軸を軸心と して公転可能に配設されている。 そして、 リング 53' は、 ピニオンシャフト 5 On the other hand, the two pinions 52,, 52 B 'are rotatably supported on the pinion shaft 52 C, so that they can revolve around the rotation axis of the input side gear 51'. Are located in And the ring 53 'is the pinion shaft 5
2 C を介して、 2つのピニオン 52A' , 52 B' を支持して、 該 2つのピニ オン 52A' , 52 B' と一体となって回転す'る機構となっている。 さらに、 リ
ング 53, の外周にはリング嚙合い歯 53 A' があり 、モータセレクト部材 55 , のセレク ト嚙合い歯 55 A' と嚙合している。 また、 セレク ト部材 55' の他 端には、 シフトアーム 80のスライ ド嚙合い歯 8 OAと嚙合したセレク トレール ギヤ 55 B' を有し、 このセレク トレールギヤ 55 B' は、 シフ トアーム 80が 軸方向にストローク可能となる幅で歯切りされている。 The two pinions 52A 'and 52B' are supported via 2 C and rotate integrally with the two pinions 52A 'and 52B'. Furthermore, A ring mating tooth 53A 'is provided on the outer periphery of the ring 53, and is mated with the selective mating tooth 55A' of the motor selection member 55 ,. Also, at the other end of the select member 55 ', there is a select rail gear 55 B' that is combined with the slide mesh teeth 8 OA of the shift arm 80, and this select rail gear 55 B ' The gear is cut with a width that allows stroke in the direction.
ここでディファレンシャルギヤを用いた機構によるトルク伝達を説明すると、 モータ 40の回転トルクは、 入力サイ ドギヤ 51' に入力される。 この入力によ り、 入力サイ ドギヤ 51' と嚙合したピニオン 52 A' , 52 B' が回転する。 該ピ オン 52 Α, , 52 B' に伝達されたトルクは、 リング 53' と出力サイ ドギヤ 54, に分配される。 そして、 リング 53, に伝達されたトルクは、 セレ クト部材 55' に伝達され、 シフ トアーム 8◦を回転させる。 このようにしてァ クチユエータ 10" のセレクト動作が可能となる。 Here, torque transmission by the mechanism using the differential gear will be described. The rotational torque of the motor 40 is input to the input side gear 51 '. As a result of this input, the pinions 52 A ′ and 52 B ′ combined with the input side gear 51 ′ rotate. The torque transmitted to the pinion 52,, 52 B 'is distributed to the ring 53' and the output side gear 54 ,. Then, the torque transmitted to the ring 53, is transmitted to the select member 55 'to rotate the shift arm 8 °. In this way, the selector operation of the actuator 10 "becomes possible.
一方、 ピニオン 52 A' , 52 B' を介して出力サイ ドギヤ 54, も、 回転す る。 そして、 該出力サイドギヤ 54' の出力端には回転一往復変換ギヤ部 71が あり、 シフトアーム 80を軸方向にストロークさせる。 このようにして、 ァクチ ユエータ 10" のシフト動作が可能となる。 On the other hand, the output side gear 54, is also rotated via the pinions 52 A 'and 52 B'. And, at the output end of the output side gear 54 ', there is a rotation-reciprocation conversion gear portion 71, which strokes the shift arm 80 in the axial direction. In this way, the shift operation of the factor 10 "becomes possible.
次に、 回転拘束手段について説明する。 回転拘束手段は、 湿式多板クラッチ 6 1A", 61 B" 、 プレツシャプレート 62 A,, , 62 B,, 、 及び固定体 63 A " , 63 B" を備えている。 Next, the rotation restraint means will be described. The rotation restraint means includes wet multi-plate clutches 61A ", 61B", pressure plates 62A ,,, 62B ,, and fixed bodies 63A ", 63B".
図 6に示すように、 セレクト動作を拘束する湿式多板クラッチ 61 A" は、 モ ータ 40の外部と固着した固定体 63 A" と、 外力が作用するプレツシャプレー ト 62A" の間に挿入されており、 シフト動作を拘束する湿式多板クラッチ 61 B" は、 装置外部の非駆動部 (図示していない) と固着された固定体 63 A" と 、 外力が作用するプレツシャプレート 62 B" の間に挿入されている。 また、 プ レツシャプレート 62 A" , 62 B" が作用する外力は図示していないが、 ソレ ノィ ドコイル、 油圧が挙げられる。 As shown in FIG. 6, the wet-type multi-plate clutch 61 A ′ ′ which restrains the select operation is between the fixed body 63 A ′ ′ fixed to the outside of the motor 40 and the plate shap 62 ′ A wet multi-plate clutch 61 B ′ ′ inserted and restraining the shift operation is a fixed body 63 A ′ ′ fixed with a non-drive portion (not shown) outside the device, and a pressure plate to which an external force acts. It is inserted between 62 B ". Also, although the external force exerted by the pressure plates 62 A "and 62 B" is not shown, a solenoid coil and oil pressure may be mentioned.
この回転拘束手段の動作を説明すると、 セレクト動作を拘束する湿式多板クラ ツチ 61 A" は、 プレツシャプレート 62 A" に外力が作用することによりクラ ツチ締結し、 固定体 63 A" により固定されて、 リング 53' の回転を拘束する
。 そして、 リング 5 3 ' の回転拘束に伴い、 セレクトレールギヤ 5 5 B, が回転 を拘束されるため、 シフトアーム 8 0のスライ ドギヤ 8 O Aは、 セレク トレーノレ ギヤ 5 5 B ' をスライ ドし、 シフト動作が可能となる。 To explain the operation of this rotation restraint means, the wet multi-plate clutch 61 A ′ ′ which restrains the selection operation is clutched by the external force acting on the pressure plate 62 A ′ ′, and the fixed body 63 A ′ ′ Fixed, constraining rotation of ring 53 ' . Then, the slide gear 8 OA of the shift arm 80 slides the selector rail gear 5 5 B 'because the select rail gear 5 5 B, is restrained from rotating with the rotation restraint of the ring 5 3'. A shift operation is possible.
同様に、 シフト動作を拘束する湿式多板クラッチ 6 1 B " は、 プレツシャプレ ート 6 2 B " に外力が作用することによりクラッチ締結し、 固定体 6 3 B " によ り固定されて、 出力サイ ドギヤ 5 4 ' の回転を拘束する。 そして、 出力サイ ドギ ャ 5 4, の回転を拘束することで、 シフト部材 5 5 ' の回転と連動してシフトァ ーム 8 0が回転するので、 セレク ト動作が可能となる。 Similarly, the wet multi-disc clutch 6 1 B "that restrains the shift operation is clutched by the external force acting on the plate shap- ture 6 2 B", and is fixed by the fixed body 6 3 B ". Since the shift arm 80 rotates in conjunction with the rotation of the shift member 5 5 ′ by restraining the rotation of the side gear 5 4 ′ by restraining the rotation of the side gear 5 4 ′. Operation is possible.
このように、 ディファレンシャルギヤを用いた電動ァクチユエータ 1 0 " は、 先に示した効果ばかりでなく、 各ギヤを大きくとれることから伝達トルクが大き い場合に好適である。 As described above, the electric actuator 10 "using the differential gear is suitable not only for the effects described above, but also for the large transfer torque because each gear can be taken large.
以上、 本発明の一実施形態について詳述したが、 本発明は、 前記の実施形態に 限定されるものではなく、 特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しな い範囲で、 種々の設計変更を行うことができるものである。 As mentioned above, although one embodiment of the present invention was explained in full detail, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the spirit of the present invention indicated in a claim, Various design changes can be made.
尚、 上記のように、 2つの制御対象を制御する場合について説明し、 トルクを 分配する手段として、 遊星歯車、 ディファレンシャルギヤなどの機構を用いた例 を示したが、 このような機構を複数個備えることにより 2つ以上の制御対象にト ルクを分配することが可能であるので、 2つの制御対象のみに制限されるもので はない。 As described above, the case of controlling two control targets is described, and an example using a mechanism such as a planetary gear or differential gear as a means for distributing torque has been shown. Since it is possible to distribute torque to two or more control targets by providing, it is not limited to only two control targets.
また、 本発明では自動車用に限定して説明したが、 自動車以外に用いられる自 動変速機に適用してもよい。 また、 第一の摩擦クラッチには、 一般に乾式単板ク ラツチが用いられるが、 湿式多板クラツチや電磁クラツチなどのいかなる摩擦ク ラツチを用いてもよい。 産業上の利用の可能性 In the present invention, although the invention is limited to the automobile, the invention may be applied to an automatic transmission used other than the automobile. In addition, although a dry single-plate clutch is generally used for the first friction clutch, any friction clutch such as a wet multi-plate clutch or an electromagnetic clutch may be used. Industrial Applicability
以上の説明のように、 本発明の電動ァクチユエータ及びその制御装置は、 1つ のモータに対して、 2つの出力軸を持ち、 回転拘束手段により、 拘束する出力軸 を選択することができる。 また、 1つのモータで、 出力シャフトに対して 2種類 の動作を選択的に実行することが可能になるので、 装置の小型化、 安価化、 が実
現可能となる。 また、 駆動すべき制御対象の回転拘束を共に解除することで回転 要素が滑らかに回転始動することができ、 トルク伝達経路を切り替える際の急激 な伝達トルクの変動を抑制することができる。 As described above, the motor-driven actuator of the present invention and its control device have two output shafts for one motor, and can select the output shaft to be restrained by the rotation restraining means. In addition, since it is possible to selectively perform two types of operation on the output shaft with one motor, the downsizing and cost reduction of the device are realized. It becomes possible. In addition, by releasing the rotational constraint of the control target to be driven together, the rotary element can be smoothly started to rotate, and it is possible to suppress the rapid fluctuation of the transmission torque when switching the torque transmission path.
また、 トルクを分配して制御することにより トルク伝達の経路を変更する際に Also, when changing the torque transmission path by distributing and controlling the torque
、 回転拘束を解除された 2つの回転要素が同時に回転可能となるような所定のラ ップ期間を設けることにより、 トルク伝達経路の切り替え時に生じるムダ時間を 短縮することができる。 By providing a predetermined lap period in which the two rotational elements released from rotational restraint can rotate simultaneously, it is possible to reduce the waste time that occurs when switching the torque transmission path.
また、 駆動モータに通電する電流の位相を制御して弱め界磁制御することによ り、 1つのモータを最適化して、 2つ制御対象に要求される負荷トルクと応答速 度とを考慮した速度トルク特性を得ることができるので、 モータの体格を大きく
In addition, by controlling the phase of the current supplied to the drive motor and performing field-weakening control, one motor is optimized, and speed torque considering the load torque and response speed required for the two control targets As the characteristics can be obtained,
Claims
1 .回転トルクを出力するモータと、該回転トルクを分配して、回転運動として 2 つの出力軸に出力するトルク分配手段と、 前記 2つの出力軸の回転運動を選択的 に拘束する回転拘束手段と、 前記 2つの出力軸の一方の前記回転運動を変換して 受けて往復運動すると共に前記他方の出力軸の前記回転運動を受けて回転運動す る出力シャフトと、 を備えることを特徴とする電動ァクチユエータ。 1. A motor that outputs a rotational torque, a torque distribution unit that distributes the rotational torque and outputs the rotational torque to two output shafts, and a rotational restraint unit that selectively restricts the rotational movement of the two output shafts And an output shaft that receives the rotational motion of one of the two output shafts, converts the received rotational motion, and reciprocates, and receives the rotational motion of the other output shaft to perform rotational motion. Motorized actuator.
2 . 前記トルク分配手段は、 サンギヤとプラネタリギヤとリングギヤとからなる 遊星歯車機構であって、 2. The torque distribution means is a planetary gear mechanism comprising a sun gear, a planetary gear and a ring gear,
前記サンギヤの回転軸は、 前記モータからの出力で回転する軸であり、 前記プ ラネタリギヤの公転軸と、 前記リングギヤの回転軸とは、 前記 2つの出力軸のい ずれかであることを特徴とする請求項 1に記載の電動ァクチユエータ。 The rotation shaft of the sun gear is a shaft that rotates with the output from the motor, and the revolution shaft of the planetary gear and the rotation shaft of the ring gear are any of the two output shafts. The motorized actuator according to claim 1.
3 . 前記トルク分配手段は、 入力ギヤと、 該入力ギヤと嚙合して該入力ギヤの入 力回転軸と垂直となる自転軸で自転すると共に該入力回転軸で公転する 2つのピ 二オンギヤと、 前記 2つのピ-オンギヤに嚙合して前記入力回転軸と同軸で回転 する出力ギヤと、 前記 2つのピユオンギヤを支持して該ピニオンギヤと一体とな つて回転するリングギヤと、 からなるディファレンシャルギヤと、 該リングギヤ と嚙合し、 連動して回転するセレクト部材と、 を備えており、 3. The torque distribution means includes: an input gear; and two pinion gears that rotate on a rotation shaft that is in mesh with the input gear and is perpendicular to the input rotation shaft of the input gear and revolves on the input rotation shaft A differential gear comprising: an output gear engaged with the two pin-on gears and rotating coaxially with the input rotary shaft; and a ring gear supporting the two gear-on gears and rotating integrally with the pinion gear. And a selection member that rotates in conjunction with the ring gear.
前記入力ギヤの回転軸は、 前記モータからの出力で回転する軸であり、 前記出 力ギヤの回転軸と、 前記セレク ト部材の回転軸とは、 前記 2つの出力軸のいずれ かであることを特徴とする請求項 1に記載の電動ァクチユエータ。 The rotational shaft of the input gear is a shaft that rotates with the output from the motor, and the rotational shaft of the output gear and the rotational shaft of the select member are any of the two output shafts. The motorized actuator according to claim 1, characterized in that:
4 . 前記 2つの出力軸の一方の出力軸と前記出力シャフトとは、 .ねじ係合した機 構を介して、 前記 2つの出力軸の他方の出力軸と前記出力シャフトとは、 同調し て回転するような機構を介して、 連動連結され、 4. One output shaft of the two output shafts and the output shaft are arranged in a manner such that the other output shaft of the two output shafts and the output shaft are synchronized with each other through the mechanism in which the two screw shafts are engaged. Interlocking connection via rotating mechanism,
前記他方の出力軸を拘束した時は、 前記出力シャフトは、 前記往復運動し、 前 記一方の出力軸を拘束した時は、 前記出力シャフトは、 前記回転運動することを 特徴とする請求項 1に記載の電動ァクチユエータ。 When the other output shaft is restrained, the output shaft reciprocates, and when the one output shaft is restrained, the output shaft performs the rotational movement. Motorized actuator described in.
5 . 前記回転拘束手段は、 ソレノィドアクチユエータと、 該ソレノィ ドアクチュ エータと連動した拘束部材と、 を備え、 前記ソレノィ ドアクチユエータの励磁状
態により、 前記拘束部材は、 前記 2つの出力軸のいずれかを拘束、 及び/又は、 非拘束することを特徴とする請求項 2に記載の電動ァクチユエータ。 5. The rotation restraining means comprises a solenoid actuator and a restraint member interlocked with the solenoid actuator, wherein the excitation of the solenoid actuator is excited. 3. The motorized actuator according to claim 2, wherein the restraint member restrains and / or unconstrained either of the two output shafts.
6 . 前記回転拘束手段は、 電磁式又は油圧式の 2つのクラッチを備え、 該クラッ チの締結又は非締結に伴い、 前記 2つの出力軸のいずれかを拘束、 及びノ又は、 非拘束することを特徴とする請求項 2に記載の電動ァクチユエータ。 6. The rotation restraint means comprises two electromagnetic or hydraulic clutches, and with engagement or non-engagement of the clutch, either of the two output shafts is restrained and / or unrestrained. The motorized actuator according to claim 2, characterized in that:
7 . 前記回転拘束手段は、 電磁式又は油圧式の 2つのクラッチを備え、 該クラッ チの締結又は非締結に伴い、 前記 2つの出力軸のずれかを拘束、 及び/又は、 非 拘束することを特徴とする請求項 3に記載の電動ァクチユエータ。 7. The rotational restraint means comprises two electromagnetic or hydraulic clutches, and restraining and / or unrestraining the displacement of the two output shafts according to engagement or non-engagement of the clutch. The motorized actuator according to claim 3, characterized in that:
8 . 請求項 1に記載の電動ァクチユエータと、 前記モータ及び前記回転拘束手段 を制御する制御装置と、 を備えることを特徴とする電動シフト装置。 8. An electric shift device comprising: the electric actuator according to claim 1; and a control device for controlling the motor and the rotation restraint means.
9 . 前記電動シフ ト装置は、 車両の同期嚙合い式歯車変速機用であることを特徴 とする請求項 8に記載の電動シフ ト装置。 9. The electric shift apparatus according to claim 8, wherein the electric shift apparatus is for a synchronous mesh gear transmission of a vehicle.
1 0 . 前記変速機は、 該変速機を変速させるための変速手段を有し、 該変速手段 の操作に基づき、 前記制御装置によって前記モータ及び前記回転拘束手段を制御 することを特徴とする請求項 9に記載の電動シフ ト装置。 1 0. The transmission has transmission means for shifting the transmission, and the control device controls the motor and the rotation restraint means based on the operation of the transmission means. An electric shift device according to item 9.
1 1 . 請求項 2に記載の電動ァクチユエータを制御する制御装置であって、 該制御装置は、 前記モータを制御するモータ制御手段と、 前記回転拘束手段を 制御する拘束制御手段と、 を備えることを特徴とする電動ァクチユエータの制御 The control device for controlling the motorized actuator according to claim 2, wherein the control device comprises: motor control means for controlling the motor; and restraint control means for controlling the rotation restraint means. Control of the motorized actuator featuring
1 2 . 請求項 3に記載の電動ァクチユエータを制御する制御装置であって、 該制御装置は、 前記モータを制御するモータ制御手段と、 前記回転拘束手段を 制御する拘束制御手段と、 を備えることを特徴とする電動ァクチユエータの制御 The control device for controlling the electric actuator according to claim 3, wherein the control device comprises: motor control means for controlling the motor; and restraint control means for controlling the rotation restraint means. Control of the motorized actuator featuring
1 3 . 前記拘束制御手段は、 2つの出力軸の拘束を選択変更するときは、 非拘束 の時間を、 所定の時間を設けることを特徴とする請求項 1 1に記載の電動ァクチ ユエータの制御装置。 13. The control of the motorized actuator according to claim 11, wherein when the restraint control means selectively changes the restraint of the two output shafts, a non-restraint time is set to a predetermined time. apparatus.
1 4 . 前記モータ制御手段は、 前記モータに要求される回転数が高い時には、 前 記モータに通電する電流の位相を制御して弱め界磁制御を行なうことを特徴とす る請求項 1 1に記載の電動ァクチユエータの制御装置。
The motor control means performs field weakening control by controlling the phase of the current supplied to the motor when the number of revolutions required of the motor is high. Control unit of the motorized actuator.
1 5 . 前記モータの制御手段は、 前記モータの容量を、 2つの出力軸のうち要求 トルクが最大となる出力軸に合わせて、 選定することを特徴とする請求項 1 1に 記載の電動ァクチユエータの制御装置。 15. The motor-driven actuator according to claim 11, wherein the motor control means selects the capacity of the motor in accordance with an output shaft that provides the largest required torque among two output shafts. Control device.
1 6 . 前記モータの回転角度を検出するモータ角度検出手段を備え、 前記モータ 制御手段は、 該検出したモータ検出角度と、 前記モータの回転数及び前記出力軸 の回転数の回転比と、 前記トルク分配手段で分配されたトルク分配量と、 から前 記 2つの出力軸の変位量を演算し、 前記算出した変位量が目標値と一致するよう に制御することを特徴とする請求項 1 1に記載の電動ァクチユエータの制御装置 16 6. A motor angle detection means for detecting the rotation angle of the motor, the motor control means comprises the detected motor detection angle, the rotational speed of the motor and the rotational ratio of the rotational speed of the output shaft, and The displacement amounts of the two output shafts are calculated from the torque distribution amounts distributed by the torque distribution means, and control is performed such that the calculated displacement amounts match the target values. Control unit for the motorized actuator described in
1 7 . 請求項 1に記載の電動ァクチユエータの制御方法であって、 A control method of the motorized actuator according to claim 1;
前記モータの前記回転トルクを制御すると共に、 前記出力軸の回転運動を選択 的に拘束することで、 前記出力シャフ トの回転運動、 及び Z又は、 往復運動を制 御することを特徴とする電動ァクチユエータの制御方法。 An electric motor characterized in that the rotational movement of the output shaft is controlled by controlling the rotational torque of the motor and selectively restricting the rotational movement of the output shaft. Control method of factor.
1 8 . 前記 2つの出力軸の拘束を選択変更するときは、 非拘束の時間を、 所定の 時間を設けることを特徴とする請求項 1 7に記載の電動ァ チユエータの制御方 法。 - The control method of the electric motor according to claim 17, wherein when selecting and changing the constraint of the two output shafts, a non-restraint time is set to a predetermined time. -
1 9 . 前記モータに要求される回転数が高い時には、 前記モータに通電する電流 の位相を制御して弱め界磁制御を行なうことを特徴とする請求項 1 7に記載の電 動ァクチユエータの制御方法。 A method of controlling an electric motor actuator according to claim 17, wherein field weakening control is performed by controlling a phase of a current supplied to the motor when the number of revolutions required of the motor is high.
2 0 . 前記モータの回転角度を検出すると共に、 該モ一タ検出角度と、 前記モー タの回転数及び前記出力軸の回転数の回転比と、 前記トルク分配手段で分配され たトルク分配量と、 から前記 2つの出力軸の変位量を演算し、 前記変位量が目標 値と一致するように制御することを特徴とする請求項 1 7に記載の電動ァクチュ エータの制御方法。
2 0. While detecting the rotational angle of the motor, the motor detection angle, the rotational speed of the motor and the rotational ratio of the rotational speed of the output shaft, and the torque distribution amount distributed by the torque distribution means The control method of the electric actuator according to claim 17, wherein displacement amounts of the two output shafts are calculated from and, and control is performed so that the displacement amounts match a target value.
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