JP2014126071A - 電動アクチュエータおよびそれを備えた変速駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生回路を省略または回生抵抗を小型化することによりコストダウンを図ることができる電動アクチュエータおよび変速駆動装置を提供すること。
【解決手段】変速機２を変速操作するための電動アクチュエータ２１は、交流同期モータからなる電動モータ２３と、シフトおよびセレクト電磁クラッチ４３，４５と、駆動回路２００とを備えている。駆動回路２００は、直流電源２０１からの直流電力をインバータ２０８を介して電動モータ２３に付与するためのモータ回路２０５と、直流電源２０１からの直流電力を、シフトおよびセレクト電磁クラッチ４３，４５の第１および第２コイル５０，５３に供給するための第１および第２クラッチ回路２０３，２０４とを備えている。電動モータ２３に発生する回生電力が、インバータ２０８を経由して第１および第２クラッチ回路２０３，２０４に選択的に付与される。
【選択図】図４

Description

この発明は、電動アクチュエータおよびそれを備えた変速駆動装置に関する。

従来から、マニュアルトランスミッションの変速ギヤ段の変更を自動で行う機械式自動マニュアルトランスミッション（Automated Manual Transmission）の変速装置が知られている。機械式自動マニュアルトランスミッションの変速装置は、変速ギヤ等を収容する変速機と、変速機を変速駆動するための電動アクチュエータとを含んでいる。
下記特許文献１では、電動モータ等を備え、電動モータにより発生される回転トルクによって、シフトセレクト軸を軸中心まわりに回転させてインターナルレバーをシフト動作させたり、シフトセレクト軸を軸方向移動させてインターナルレバーをセレクト動作させたりする電動アクチュエータが開示されている（たとえば下記特許文献１参照）。

特開２０１２−５２６４８号公報

図６は、電動アクチュエータの一般的な電気的構成を示す回路図である。
駆動回路３００は、直流電源３０１を有する電源側回路３０２に接続されており、直流２線式の回路である。電源側回路３０２は、シフト電磁クラッチ３０３の第１コイル３０４に給電するための第１クラッチ回路３０５と、セレクト電磁クラッチ３０６の第２コイル３０７に給電するための第２クラッチ回路３０８と、電動モータ３０９に給電するためのモータ回路３１０とを備えている。

第１クラッチ回路３０５は、当該第１クラッチ回路３０５を開閉するための第１スイッチ３１１と、シフト電磁クラッチ３０３の第１コイル３０４とを直列接続する構成の回路である。第１クラッチ回路３０５では、高電位側から第１コイル３０４および第１スイッチ３１１の順で接続されている。第１コイル３０４の一端は高電位側に接続され、第１スイッチ３１１の他端は低電位側に接続されている。なお、第１スイッチ３１１は、機械式スイッチまたは電気式スイッチによって構成されている。

第２クラッチ回路３０８は、当該第２クラッチ回路３０８を開閉するための第２スイッチ３１２と、セレクト電磁クラッチ３０６の第２コイル３０７とを直列接続する構成の回路である。第２クラッチ回路３０８では、高電位側から第２コイル３０７および第２スイッチ３１２の順で接続されている。第２コイル３０７の一端は高電位側に接続され、第２スイッチ３１２の他端は低電位側に接続されている。なお、第２スイッチ３１２は、機械式スイッチまたは電気式スイッチによって構成されている。

モータ回路３１０はインバータ３１３を有しており、モータ回路３１０はインバータ３１３を介して交流同期モータからなる電動モータ３０９を駆動する。
このような駆動回路３００を有する電動アクチュエータでは、回転状態にある電動モータ３０９が急減速する際には、電動モータ３０９が発電機として動作し、運動エネルギーが電力に変換される。この場合、電動モータ３０９で発生した回生電力がインバータを経由しモータ回路３１０に逆流する。換言すると、駆動回路３００に回生電流が流れるおそれがある。この場合、駆動回路３００に設けられるコンデンサ（図示しない）にエネルギーがたまって電圧が上昇し、駆動回路３００内が過電圧になり車両側電源へ影響を与えるおそれがある。

そのような過電圧を防止するために、駆動回路３００に、回生電力を消費するための回生回路３１５が設けられている。回生回路３１５は、回生抵抗３１６と、たとえばＦＥＴ等からなるスイッチング素子３１７とが直列に、回生抵抗３１６およびスイッチング素子３１７の順で接続されている。回生抵抗３１６の一端は高電位側に接続され、スイッチング素子３１７の他端は低電位側に接続されている。

駆動回路３００を有する電動アクチュエータは、マイクロコンピュータ等からなる制御部３２１を有している。制御部３２１は、第１および第２スイッチ３１１，３１２を開閉制御することにより、第１および第２電磁クラッチへの給電を制御するクラッチ制御部３２２と、電動モータ３０９を制御するモータ制御部３２３と、回生回路３１５のスイッチング素子を開閉制御する回生回路制御部３２４とを備えている。

駆動回路３００には、当該駆動回路３００内の電圧を検出するための回路が抵抗３１９と抵抗３２０とによって構成されており、この回路による検出出力が、回生回路制御部３２４に与えられるようになっている。
モータ回路３１０（駆動回路３００）に回生電流が流れると、駆動回路３００内の電圧が上昇する。回生回路制御部３２４は駆動回路３００内の電圧値に基づいて、回生回路３１５に適度の電流が流れるようにスイッチング素子３１７を制御する。これにより、回生回路３１５において回生電力を消費することができる。

回生回路３１５でなく、駆動回路３００内の他の回路で回生電力を消費すれば、回生回路３１５を省略することができ、その結果、コストダウンを図ることができる。また、駆動回路３００内の他の回路で回生電力を完全に消費できず、そのため回生回路３１５を省略できない場合であっても、その回生回路３１５に含まれる回生抵抗３１６をできる限り小型化することが望ましい。

そこで、この発明の目的は、回生回路を省略または回生抵抗を小型化することによりコストダウンを図ることができる電動アクチュエータおよび変速駆動装置を提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、操作レバー（１６）が連結された操作軸（１５）を移動させることで前記操作レバーを変速操作させるための電動アクチュエータ（２１；２１Ａ）であって、交流同期モータからなり、回転トルクを発生させるための電動モータ（２３）と、前記回転トルクを前記操作軸に伝達するための伝達機構（２４，２５）と、磁力を発生可能なコイル（５０，５３）を有し、接続／切断により前記電動モータからの前記回転トルクを前記伝達機構に伝達／遮断するための電磁クラッチ（４３，４５）と、前記電動モータに接続され、直流を交流に変換するためのインバータ（２０８）と、直流電源（２０１）からの直流電力を、前記インバータを介して前記電動モータに付与するためのモータ回路（２０５）と、前記直流電源からの直流電力を前記コイルに供給するためのクラッチ回路（２０３，２０４）とを有する駆動回路（２００；２００Ａ）とを含み、前記電動モータに発生する回生電力が、前記インバータおよび前記モータ回路を経由して前記クラッチ回路に付与されるようになっている、電動アクチュエータである。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この構成によれば、電動モータからインバータを経由して駆動回路に流れ入る回生電力がクラッチ回路に付与され、回生電力がクラッチ回路によって消費される。すなわち、クラッチ回路を回生回路として機能させることができる。そのため、回生回路を省略しつつ回生電力を消費することができ、これにより、コストダウンを図ることができる。また、クラッチ回路で回生電力を完全に消費できず、回生回路が必要な場合であっても、その回生回路に含まれる回生抵抗の小型化を図ることができる。

なお、操作軸を移動とは、操作軸をその軸まわりに回転させることや、操作軸をその軸方向に沿って移動（軸方向移動）させることを含む趣旨である。
請求項２に記載のように、前記電動アクチュエータは、前記操作軸を軸まわりに回転させることによって前記シフトレバーをシフト動作させ、前記操作軸を軸方向へ移動させることで前記操作レバーをセレクト動作させるためのものであり、前記伝達機構は、前記回転トルクを、前記操作軸を軸まわりに回転させる力に変換して前記操作軸に伝達するシフト変換機構（２４）と、前記回転トルクを、前記操作軸を軸方向へ移動させる力に変換して前記操作軸に伝達するセレクト変換機構（２５）とを含み、前記電磁クラッチは、磁力を発生可能な第１コイル（５０）を有し、接続／切断により前記電動モータからの前記回転トルクを前記シフト変換機構に伝達／遮断するシフト電磁クラッチ（４３）と、磁力を発生可能な第２コイル（５３）を有し、接続／切断により前記電動モータからの前記回転トルクを前記セレクト変換機構に伝達／遮断するセレクト電磁クラッチ（４５）とを含み、前記クラッチ回路は、前記直流電源からの直流電力を前記第１コイルに供給するための第１クラッチ回路（２０３）と、前記第１クラッチ回路と並列に接続され、前記直流電源からの直流電力を前記第２コイルに供給するための第２クラッチ回路（２０４）とを含んでいてもよい。

請求項３に記載の発明は、前記駆動回路は、前記回生電力の付与先を前記第１クラッチ回路と前記第２クラッチ回路との間で選択的に切り換える切換え手段（２０６，２０７）をさらに含み、前記電動アクチュエータは、前記切換え手段を制御する切換え制御手段（２１３）をさらに含み、前記切換え制御手段は、前記第１および第２クラッチ回路のうち、接続状態にある電磁クラッチに対応する側のクラッチ回路を閉じる、請求項２に記載の電動アクチュエータである。

この構成によれば、シフト電磁クラッチが接続状態にある状態（かつセレクト電磁クラッチが切断状態にある状態）では第１クラッチ回路が閉じられており、この状態で電動モータに回生電力が発生すると、その回生電力が第１クラッチ回路に付与され、接続状態にあるシフト電磁クラッチによって回生電力が消費される。
また、セレクト電磁クラッチが接続状態にある状態（かつシフト電磁クラッチが切断状態にある状態）では第２クラッチ回路が閉じられており、この状態で電動モータに回生電力が発生すると、その回生電力が第２クラッチ回路に付与され、接続状態にあるセレクト電磁クラッチによって回生電力が消費される。

また、接続状態にある側の電磁クラッチに給電するためのクラッチ回路に回生電流を流すので、回生電流を用いて接続状態にある電磁クラッチの締結力を増大させることができる。
請求項４に記載の発明は、前記切換え手段は、前記第１クラッチ回路に、前記シフト電磁クラッチと直接に接続された第１スイッチング素子（２０６）と、前記第２クラッチ回路に、前記セレクト電磁クラッチと直接に接続された第２スイッチング素子（２０７）とを含み、前記切換え制御手段は、前記第１および第２スイッチング素子をそれぞれＰＷＭ制御することにより、前記第１および第２クラッチ回路に流れる電流の大きさをそれぞれ制御する、請求項３に記載の電動アクチュエータである。

この構成によれば、第１スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより、第１電磁クラッチに対する供給電流の大きさを調節することができる。そして、回生電力が第１クラッチ回路に付与される場合には、第１スイッチング素子のＰＷＭ制御により、第１クラッチ回路に流れる回生電流の大きさを調節することができる。
また、第２スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより、第２電磁クラッチに対する供給電流の大きさを調節することができる。そして、回生電力が第２クラッチ回路に付与される場合には、第２スイッチング素子のＰＷＭ制御により、第２クラッチ回路に流れる回生電流の大きさを調節することができる。

請求項５に記載の発明は、前記駆動回路の電圧を検出するための駆動回路電圧検出回路をさらに含み、前記切換え制御手段は、前記駆動回路の電圧に基づいて、前記第１および第２クラッチ回路に流れる電流の大きさをそれぞれ制御する、請求項３または４に記載の電動アクチュエータである。
この構成によれば、電動モータからの回生電力が駆動回路に付与されると、駆動回路の電圧が上昇する。回生電力が付与される場合において、駆動回路の電圧に基づいて第１または第２クラッチ回路に流れる電流を制御することにより、第１または第２クラッチ回路を流れる電流を、回生電力を十分に消費可能な大きさに制御することができる。その結果、回生電力を第１および第２クラッチ回路において良好に消費することができる。

請求項６に記載の発明は、変速機（２）を操作するための操作レバー（１６）が連結され、移動させられることにより前記操作レバーを変速動作させるための操作軸（１５）と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動アクチュエータとを含む、変速駆動装置である。
この構成によれば、請求項１に関連して説明した作用効果と同等の作用効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータが組み込まれた変速装置の概略構成を示す分解斜視図である。 変速駆動装置の構成を示す断面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１に示す電動アクチュエータの電気的構成を示す回路図である。 本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータの電気的構成を示す回路図である。 電動アクチュエータの一般的な電気的構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ２１が組み込まれた変速装置の概略構成を示す分解斜視図である。
変速装置１は、変速機２と、変速機２を変速駆動する変速駆動装置３とを備えている。
変速機２は、公知の常時かみ合い式の平行歯車式変速機であり、乗用車やトラックなどの車両に搭載される。変速機２は、ギヤハウジング７と、ギヤハウジング７内に収容される常時かみ合い式の平行歯車式変速機構（図示せず）とを備えている。

変速駆動装置３は、変速機２の前記変速機構（図示せず）にシフト動作またはセレクト動作を行わせるシフトセレクト軸（操作軸）１５と、シフトセレクト軸１５をシフト動作またはセレクト動作させるための共通の駆動源として用いられる電動アクチュエータ２１とを含む。
シフトセレクト軸１５は、所定方向（図示されたＭ４の方向）に長手の軸状体であり、鋼材を用いて形成されている。シフトセレクト軸１５の途中部には、ギヤハウジング７内に収容されるシフトレバー（操作レバー）１６の一端１６Ａが固定されている。シフトレバー１６は、シフトセレクト軸１５の中心軸線１７まわりに、シフトセレクト軸１５と同伴回転する。シフトセレクト軸１５の先端側（図１に示す右奥側）は、ギヤハウジング７外に突出している。ここで、シフトレバー１６は、シフトセレクト軸１５が軸回りに回転したり、軸方向Ｍ４に移動したりすることに応じて、実際のシフト動作やセレクト動作を行う。具体的には、電動アクチュエータ２１は、シフトセレクト軸１５を回転させることでシフトレバー１６をシフト動作させ、シフトセレクト軸１５をスライドさせることでシフトレバー１６をセレクト動作させる。

ギヤハウジング７内には、互いに平行に延びる複数のシフトロッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが収容されている。各シフトロッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃには、シフトレバー１６の他端１６Ｂと係合可能なシフトブロック１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが固定されている。また、各シフトロッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃには、変速機２内のクラッチスリーブ（図示せず）と係合するシフトフォーク１１が設けられている。なお、図１では、シフトロッド１０Ａに設けられたシフトフォーク１１のみを示している。

電動アクチュエータ２１により、シフトセレクト軸１５が、その軸方向Ｍ４に移動（スライド）されると、シフトレバー１６が軸方向Ｍ４に移動される。その結果、シフトレバー１６の他端１６Ｂがシフトブロック１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのいずれかに対して選択的に係合し、これによりセレクト動作が達成される。
一方、電動アクチュエータ２１によりシフトセレクト軸１５がその中心軸線１７まわりに回転されると、シフトレバー１６が中心軸線１７まわりに揺動する。その結果、シフトレバー１６と係合しているいずれかのシフトブロック１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが、シフトロッド１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの軸方向Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３に移動し、これにより、シフト動作が達成される。なお、このシフト動作のために必要なシフトセレクト軸１５の回転角度は３６０°（シフトセレクト軸１５一周分）よりも著しく小さい（たとえば１２０°程度）。

図２は、変速駆動装置３の構成を示す断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２に示すように、電動アクチュエータ２１は、電動モータ２３と、シフト変換機構２４と、セレクト変換機構２５と、切換ユニット２６とを備えている。
電動モータ２３は正逆回転可能に設けられており、この電動モータ２３としてたとえばブラシレスの交流同期モータが採用されている。電動モータ２３は、その本体ケーシングが本体ハウジング２２外に露出するように取り付けられている。

シフト変換機構２４は、電動モータ２３の回転トルクを、シフトセレクト軸１５を中心軸線１７まわり（軸まわり）に回転させる力に変換してシフトセレクト軸１５に伝達するためのものである。セレクト変換機構２５は、電動モータ２３の回転トルクを、シフトセレクト軸１５をその軸方向Ｍ４（図２における紙面に直交する方向）へ移動（スライド）させる力に変換してシフトセレクト軸１５に伝達するためのものである。切換ユニット２６は、電動モータ２３の回転トルクの伝達先を、シフト変換機構２４とセレクト変換機構２５との間で切り換えるためのものである。電動モータ２３が本体ハウジング２２に対して外から取り付けられているのに対し、シフト変換機構２４、セレクト変換機構２５および切換ユニット２６は、本体ハウジング２２内に収容されている。

本体ハウジング２２では、電動モータ２３側（図２における左側）に、モータ用開口部（図示しない）が形成されている。モータ用開口部１３は、略板状の蓋２７によって閉塞されている。蓋２７は、本体ハウジング２２の一部である。これらの本体ハウジング２２および蓋２７は、それぞれたとえば鋳鉄やアルミニウムなどの金属材料を用いて形成されており、蓋２７の外周が本体ハウジング２２のモータ用開口部１３に嵌め合わされている。蓋２７には、その内面（図２に示す右面）と外面（図２に示す左面）とを貫通する円形の貫通孔２９が形成されている。また、蓋２７の外面には、電動モータ２３のモータハウジング（図示しない）が固定されている。電動モータ２３は、モータケース（図示しない）およびモータハウジングが本体ハウジング２２外に露出するように取り付けられている。電動モータ２３の出力軸４０は、シフトセレクト軸１５と、平面視（図２において上方から見た場合）における食い違い角が９０°の食い違い角の関係をなして配置されている。そのため、出力軸４０は、軸方向Ｍ４と直交する所定の方向（図２に示す左右方向）に沿って延びている。出力軸４０（電動モータ２３からはみ出した部分）は、蓋２７の貫通孔２９を介して本体ハウジング２２の内部に臨んでおり、切換ユニット２６に対向している。

本体ハウジング２２は、前述したようにボックス状であり、シフトセレクト軸１５における先端側（図１に示す右奥側）の領域や、シフト変換機構２４、セレクト変換機構２５および切換ユニット２６の各構成部品を主に収容する。詳しくは、図３に示すように、本体ハウジング２２は、側方（図３における右側）に底を有する箱状をなしている。本体ハウジング２２は、底壁１１１と、底壁１１１の一端部（図３に示す上端部）と、他端部（図３に示す下端部）とからそれぞれ、互いに平行に立ち上がる一対の側壁１１２，１１３とを主に備えている。本体ハウジング２２には、側壁１１２，１１３の先端部（図３に示す左端部）などによって区画された開口部１１５が形成されている。開口部１１５は平板状の蓋１１４によって閉塞されている。蓋１１４は、本体ハウジング２２の一部をなしている。

図３に示すように、底壁１１１の内側の底面１１１Ａは、平坦面によって形成されている。底壁１１１には、シフトセレクト軸１５の途中部（後述するスプライン部１２０およびラック部１２２よりも基端（図３における右端）寄り）を支持するため軸ホルダ１１６が形成されている。軸ホルダ１１６は、底壁１１１と一体的に形成されており、底壁１１１の外壁面（底面１１１Ａとは反対側の面）よりも外方に膨出してたとえば直方体状をなしている。底壁１１１および軸ホルダ１１６には、断面円形の（丸い）通過孔１０４が形成されている。通過孔１０４は、軸ホルダ１１６および底壁１１１を、それらの厚み方向（図３に示す左右方向。底面１１１Ａと直交する方向）に貫通している。通過孔１０４には、シフトセレクト軸１５が挿通されている。通過孔１０４は、シフトセレクト軸１５（通過孔１０４を塞いでいる部分）よりも若干大径である。そのため、底壁１１１および軸ホルダ１１６において通過孔１０４を区画する内周面とシフトセレクト軸１５の外周面との間には、本体ハウジング２２の内外を連通させる隙間Ｓが形成されている。

通過孔１０４の内周面には、すべり軸受１０１が内嵌固定されている。すべり軸受１０１は、通過孔１０４に挿通されているシフトセレクト軸１５の途中部（後述する閉塞部１５０）の外周を取り囲み、当該シフトセレクト軸１５の閉塞部１５０の外周を摺接支持している。
軸ホルダ１１６において、厚み方向（図３に示す左右方向）における途中には、ロックボール１０６が配設されている。具体的には、通過孔１０４の内周面と、軸ホルダ１１６の外周面とを貫通する貫通孔１０５内にロックボール１０６が収容されている。ロックボール１０６は、通過孔１０４の中心軸線（すなわちシフトセレクト軸１５の中心軸線１７）と直交する方向に延びる略円筒状をなすとともに、当該方向に沿って移動可能に設けられている。ロックボール１０６の先端部は半球状をなしており、次に述べる係合溝１０７に係合する。

ここで、シフトセレクト軸１５において通過孔１０４をちょうど塞ぐ部分（軸方向Ｍ４において通過孔１０４と一致する位置にある部分）を閉塞部１５０ということにする。閉塞部１５０は、シフトセレクト軸１５に対して同軸状で一体化された円筒体であって、通過孔１０４を塞ぐ位置に配置されている。閉塞部１５０の外周には、軸方向Ｍ４に間隔を空けて、周方向に延びる複数本（たとえば３本）の係合溝１０７が形成されている。各係合溝１０７は全周にわたって設定されている。ロックボール１０６がその長手方向に移動することにより、先端部が通過孔１０４の内周面よりも中心軸線１７側（図３に示す下方）に突出して、その先端部が係合溝１０７と係合して、シフトセレクト軸１５の軸方向Ｍ４における移動を阻止する。これにより、シフトセレクト軸１５は、軸方向Ｍ４への移動が阻止された状態で、一定力で保持される。ただし、この状態では、シフトセレクト軸１５の不意の動きが防止されているだけであるので、この状態でも、シフトセレクト軸１５の軸回りの回転および軸方向Ｍ４へのスライドは可能である。

図３に示すように、シフトセレクト軸１５において、通過孔１０４よりも先端側（本体ハウジング２２の内側）の部分には、スプライン部１２０と、後述するピニオンギヤ３６が噛み合うラック部１２２とが、通過孔１０４に近い側からこの順で設けられている。つまり、シフトセレクト軸１５において、スプライン部１２０およびラック部１２２は、本体ハウジング２２内側へ通過孔１０４から離れた位置にあり、特に、ラック部１２２は、スプライン部１２０に比べて本体ハウジング２２内側へ通過孔１０４から離れた位置にある。スプライン部１２０およびラック部１２２は、いずれも、シフトセレクト軸１５に対して同軸状で一体化される円筒体であり、軸方向に所定の長さを有している。スプライン部１２０およびラック部１２２は、シフトセレクト軸１５の軸部１５Ａ（シフトセレクト軸１５のうち、スプライン部１２０およびラック部１２２を除く領域）よりも大径である。

スプライン部１２０の外周面には、スプライン１２１（軸方向に延びる筋状の凸部）が周方向に間隔を隔てつつ、全域に亘って形成されている。
ラック部１２２の外周面には、その周方向における全域に、ラック歯形成領域１２５が設けられている。ラック歯形成領域１２５では、ラック部１２２の軸方向Ｍ４の一端（図３に示す左端）から他端（図３に示す右端）にわたって、複数のラック歯１２３がそれぞれ中心軸線１７に沿って互いに平行に延びている。ラック歯形成領域１２５のラック歯１２３が、後述するピニオンギヤ３６と噛み合っている。

ここで、シフトセレクト軸１５における、本体ハウジング２２に収容される部分は、すべり軸受１０１によって摺接支持されている。なお、シフトセレクト軸１５においてラック部１２２に対してスプライン部１２０の反対側における先端部（図３における左端部）は、本体ハウジング２２の蓋１１４を貫通して本体ハウジング２２の外に突出している。当該先端部には、円環状のすべり軸受１０２を介して、円筒状のキャップ１００が外嵌されている。シフトセレクト軸１５は、すべり軸受１０２によっても摺接支持されている。

図２に示すように、切換ユニット２６は、電動モータ２３の出力軸４０と同軸状の伝達軸４１と、伝達軸４１と同軸にかつ、同伴回転可能に設けられた環状の回転体である第１ロータ４２と、伝達軸４１に同軸にかつ、同伴回転可能に設けられた環状の回転体である第２ロータ４４と、第１ロータ４２と第２ロータ４４との間で伝達軸４１の連結先を切り換えるためのクラッチ機構３９とを備えている。出力軸４０、伝達軸４１、第１ロータ４２および第２ロータ４４は、共通の回転軸線Ｃまわりに回転する。

伝達軸４１は、電動モータ２３側に設けられて電動モータ２３の出力軸４０と一体回転可能に連結される主軸部４６と、主軸部４６の一端部（第１ロータ４２側の端部。図２に示す右端部）に、主軸部４６と一体的に設けられ、主軸部４６よりも大径の円板状をなす大径部（円板部）４７とを備えている。伝達軸４１は、後述するように、電動モータ２３側（出力軸４０側）とは反対側の大径部４７において、電動モータ２３の回転トルクをシフト変換機構２４およびセレクト変換機構２５に伝達するためのものである。

第１ロータ４２は、伝達軸４１に対し電動モータ２３側と反対側（図２における右側）に配置されている。第１ロータ４２は、電動モータ２３側の軸方向端部（図２に示す左端部）の外周から径方向外方に向けて張り出す第１アーマチュアハブ５４を備えている。第１アーマチュアハブ５４は、大径部４７の電動モータ２３側と反対側の面（図２に示す右面）に対向して配置されている。

第２ロータ４４は、伝達軸４１の大径部４７に対し第１ロータ４２と反対側、すなわち電動モータ２３側（図２における左側）に配置されており、伝達軸４１の主軸部４６の周囲を非接触状態で取り囲んでいる。第２ロータ４４は、電動モータ２３側と反対側の軸方向端部（図２に示す右端部）の外周から径方向外方に向けて張り出す第２アーマチュアハブ５５を備えている。第２アーマチュアハブ５５は、大径部４７の電動モータ２３側の面（図２に示す左面）に対向して配置されている。

言い換えれば、第１ロータ４２（の第１アーマチュアハブ５４）および第２ロータ４４（の第２アーマチュアハブ５５）が、伝達軸４１の大径部４７を挟むように配置されている。この状態で、第１ロータ４２と、第２ロータ４４と、伝達軸４１とは、同軸状に配置されていて、それぞれが軸回りに回転可能である。
クラッチ機構３９は、第１ロータ４２と断続して、伝達軸４１と第１ロータ４２とを連結／解放するシフト電磁クラッチ４３と、第２ロータ４４と断続して、伝達軸４１と第２ロータ４４とを連結／解放するセレクト電磁クラッチ４５とを備えている。シフト電磁クラッチ４３は、電動モータ２３からの回転トルクを第１ロータ４２に伝達して第１ロータ４２を回転させることができる。セレクト電磁クラッチ４５は、電動モータ２３からの回転トルクを第２ロータ４４に伝達して第２ロータ４４を回転させることができる。

シフト電磁クラッチ４３は、第１フィールド４８と第１アーマチュア４９とを備えている。第１アーマチュア４９は、伝達軸４１の大径部４７の軸方向の他方側の面（一方面。図２に示す右面）に当該大径部４７と同伴回転可能にかつ後述する第１アーマチュアハブ５４に対向するように設けられている。第１アーマチュア４９は、伝達軸４１と同軸状をなす略円環円板状をなし、伝達軸４１（大径部４７）に同伴して回転軸線Ｃまわりに回転する。第１アーマチュア４９は、鉄などの強磁性体を用いて形成されている。

第１フィールド４８は、周方向から見た断面が横に傾いたＵ字をなす環状のヨーク（継鉄）１７０と、ヨーク１７０に収容され、周方向から見た断面がＵ字をなす環状のボビン３１と、ボビン３１内（Ｕ字の内側）に内蔵され、給電により磁力を発生する第１コイル５０とを含む環状体である。ヨーク１７０の外周面が本体ハウジング２２の内周面に固定されることによって、第１フィールド４８は、本体ハウジング２２に固定されている。ヨーク１７０の内周面には、環状の転がり軸受１５４が嵌め込まれている。転がり軸受１５４の外輪がヨーク１７０の内周面に固定（内嵌）され、転がり軸受１５４の内輪が第１ロータ４２に固定（外嵌）されている。これにより、ヨーク１７０は、第１ロータ４２を回転可能に支持している。

セレクト電磁クラッチ４５は、第２フィールド５１と、第２アーマチュア５２とを備えている。第２アーマチュア５２は、伝達軸４１の大径部４７の軸方向一方側の面（他方面。図２に示す左面）に当該大径部４７と同伴回転可能にかつ後述する第２アーマチュアハブ５５に対向するように設けられている。第２アーマチュア５２は、伝達軸４１と同軸状をなす略円環円板状をなし、伝達軸４１（大径部４７）に同伴して回転軸線Ｃまわりに回転する。第２アーマチュア５２は、鉄などの強磁性体を用いて形成されている。

第２フィールド５１は、周方向から見た断面が横に傾いたＵ字をなす環状のヨーク（継鉄）１７１と、ヨーク１７１に収容され、周方向から見た断面がＵ字をなす環状のボビン３２と、ボビン３２内（Ｕ字の内側）に内蔵され、給電により磁力を発生する第２コイル５３とを含む環状体である。ヨーク１７１の外周面が本体ハウジング２２の内周面に固定されることによって、第２フィールド５１は、本体ハウジング２２に固定されている。ヨーク１７１の内周面には、環状の転がり軸受１５５が嵌め込まれている。転がり軸受１５５の外輪がヨーク１７１の内周面に固定（内嵌）され、転がり軸受１５５の内輪が第２ロータ４４に固定（外嵌）されている。これにより、ヨーク１７１は、第２ロータ４４を回転可能に支持している。

第１フィールド４８および第２フィールド５１は、大径部４７、第１アーマチュアハブ５４および第２アーマチュアハブ５５を挟んで、軸方向（第１ロータ４２、第２ロータ４４および伝達軸４１のそれぞれの中心軸の延びる方向であり、図２では左右方向）に沿って並んで配置されている。
第１コイル５０に給電されると、第１フィールド４８、第１アーマチュアハブ５４および第１アーマチュア４９間に磁気回路が形成される。これにより第１アーマチュア４９が第１フィールド４８に引き寄せられ、当該第１アーマチュア４９が第１フィールド４８に向けて変形し、第１アーマチュアハブ５４と摩擦接触する。これにより、シフト電磁クラッチ４３が接続状態になり、伝達軸４１が第１ロータ４２に連結される。

また、第１コイル５０に非給電であると、第１フィールド４８、第１アーマチュアハブ５４および第１アーマチュア４９間に磁気回路が形成されないので、第１アーマチュア４９に対して吸引力が作用せず、第１アーマチュア４９が元の形状を維持し、第１アーマチュアハブ５４に接触しない。すなわち、シフト電磁クラッチ４３が切断状態にあり、伝達軸４１が第１ロータ４２から解放（遮断）される。

つまり、第１コイル５０に対する給電／給電停止を切り換えることにより、シフト電磁クラッチ４３の接続状態と切断状態とを切り換えることができる。接続状態のシフト電磁クラッチ４３は、電動モータ２３からの回転トルクを、伝達軸４１からシフト変換機構２４に伝達することができ、切断状態のシフト電磁クラッチ４３は、当該回転トルクを、伝達軸４１からシフト変換機構２４に対して遮断することができる。

一方、第２コイル５３に給電されると、第２フィールド５１、第２アーマチュアハブ５５および第２アーマチュア５２間に磁気回路が形成される。これにより第２アーマチュア５２が第２フィールド５１に引き寄せられ、当該第２アーマチュア５２が第２フィールド５１に向けて変形し、第２アーマチュアハブ５５と摩擦接触する。これにより、セレクト電磁クラッチ４５が接続状態になり、伝達軸４１が第２ロータ４４に連結される。

また、第２コイル５３に非給電であると、第２フィールド５１、第２アーマチュアハブ５５および第２アーマチュア５２間に磁気回路が形成されないので、第２アーマチュア５２に対して吸引力が作用せず、第２アーマチュア５２が元の形状を維持し、第２アーマチュアハブ５５に接触しない。すなわち、セレクト電磁クラッチ４５が切断状態にあり、伝達軸４１が第２ロータ４４から解放（遮断）される。

電動アクチュエータ２１の制御では、通常、シフト電磁クラッチ４３およびセレクト電磁クラッチ４５の一方のみが選択的に接続されるようになっている。すなわち、シフト電磁クラッチ４３が接続状態にあるときには、セレクト電磁クラッチ４５が切断状態にあり、セレクト電磁クラッチ４５が接続状態にあるときには、シフト電磁クラッチ４３が切断状態にある。

第２ロータ４４の外周には、小径の円環状の第１歯車５６が外嵌固定されている。第１歯車５６は第２ロータ４４と同軸に設けられている。第１歯車５６は転がり軸受５７によって支持されている。転がり軸受５７の外輪は、第１歯車５６に内嵌固定されている。転がり軸受５７の内輪は、伝達軸４１の主軸部４６の外周に外嵌固定されている。
シフト変換機構２４は、回転運動を直線運動に変換する減速機としてのボールねじ機構５８と、このボールねじ機構５８に備えられるナット５９と、ナット５９の軸方向移動に伴ってシフトセレクト軸１５の中心軸線１７まわりに回動するアーム６０とを主に備えている。

ボールねじ機構５８は、第１ロータ４２と同軸（すなわち伝達軸４１と同軸）に延びるねじ軸６１と、ねじ軸６１にボール（図示せず）を介して螺合する前述したナット５９とを備えている。ねじ軸６１は、図２の上方から見た平面視において、シフトセレクト軸１５と、食い違い角が９０°の食い違い軸の関係をなしている。言い換えれば、ねじ軸６１の軸方向およびシフトセレクト軸１５の軸方向Ｍ４の双方に直交する方向（図２の上方）から見て、ねじ軸６１およびシフトセレクト軸１５は互いに直交している。

ねじ軸６１は、転がり軸受６４，６７によって軸方向への移動が規制されつつ支持されている。具体的には、ねじ軸６１の一端部（図２に示す左端部）は転がり軸受６４によって支持されており、また、ねじ軸６１の他端部（図２に示す右端部）は転がり軸受６７によって支持されている。これらの転がり軸受６４，６７により、ねじ軸６１がその中心軸線８０（図２および図３参照）まわりに回転可能に支持されている。

転がり軸受６４の内輪は、ねじ軸６１の一端部に外嵌固定されている。また、転がり軸受６４の外輪は、本体ハウジング２２に固定されている。また、転がり軸受６４の外輪には、ロックナット６６が係合されて、ねじ軸６１の軸方向の他方（図２に示す右方）への転がり軸受６４の移動が規制されている。ねじ軸６１の一端部における転がり軸受６４よりも電動モータ２３側（図２に示す左側）の部分は、第１ロータ４２の内周に挿通されて、この第１ロータ４２に同伴回転可能に連結されている。転がり軸受６７の内輪は、ねじ軸６１の他端部に外嵌固定されている。転がり軸受６７の外輪は、本体ハウジング２２に固定されている。

ナット５９の一側面（図２に示す手前側側面。図３に示す左側側面）、および当該一側面とは反対側の他側面（図２に示す奥側側面。図３に示す右側側面）には、それぞれシフトセレクト軸１５の軸方向Ｍ４に沿う方向（図２の紙面に直交する方向）に延びる円柱状の突出軸７０（図２では一方のみ図示。図３を併せて参照）が突出形成されている。一対の突出軸７０は、同軸状に配置されている（図３参照）。ナット５９は、アーム６０の第１係合部７２（後述する）によって、ねじ軸６１まわりの回転が規制されている。したがって、ねじ軸６１が回転されると、ねじ軸６１の回転に同伴して、ナット５９がねじ軸６１の軸方向に移動する。なお、図３では、ねじ軸６１の軸方向に関し、図２に示すナット５９の位置よりも、第１ロータ４２に対し離反する方向（図２に示す右方）にナット５９が位置するときのナット５９およびアーム６０の断面状態を示している。

図２および図３に示すように、アーム６０は、ナット５９に係合するための第１係合部７２と、シフトセレクト軸１５のスプライン部１２０にスプライン嵌合するための第２係合部７３（図３参照）と、第１係合部７２と第２係合部７３とを接続する直線状の接続ロッド７４とを備えている。接続ロッド７４は、たとえば、その全長にわたって断面矩形状をなしている。第２係合部７３は、リング状（円環状）をなし、シフトセレクト軸１５のスプライン部１２０に対して外嵌されている。第２係合部７３の内周面には、スプライン７５が形成されており、第２係合部７３のスプライン７５とスプライン部１２０のスプライン１２１とが噛み合うことで、第２係合部７３とスプライン部１２０とのスプライン嵌合が達成されている。なお、第２係合部７３は、円環板状をなしているが、円筒状（軸方向に所定の厚みを有する形状）をなしていてもよい。

第１係合部７２は、互いに対向する一対の支持板部７６（図２では、一方の支持板部７６のみを図示）と、一対の支持板部７６の基端辺同士を連結する連結板部７７とを備え、側面視で略Ｕ字状をなしている。各支持板部７６には、各突出軸７０の外周と、当該突出軸７０の回転を許容しつつ係合するＵ字係合溝７８が形成されている。Ｕ字係合溝７８は、前記の基端辺と反対側の先端辺（図２および図３における上端辺）から切り欠かれている。そのため、第１係合部７２は、ナット５９に、突出軸７０まわりに相対回転可能にかつ、ねじ軸６１の軸方向に同行移動可能に係合している。また、各Ｕ字係合溝７８と各突出軸７０との係合により、ナット５９では、アーム６０の第１係合部７２によってねじ軸６１まわりの回転が規制されている。したがって、ねじ軸６１の回転に伴って、ナット５９および第１係合部７２がねじ軸６１の軸方向に移動する。

前述したように、シフトセレクト軸１５のスプライン部１２０の外周と、第２係合部７３の内周とはスプライン嵌合している。具体的には、第２係合部７３の内周に設けられたスプライン７５に、スプライン部１２０の外周に設けられたスプライン１２１が噛み合っている。このとき、スプライン１２１とスプライン７５との間には噛合いのための隙間が確保されている。言い換えれば、シフトセレクト軸１５のスプライン部１２０の外周に対して、第２係合部７３が、当該シフトセレクト軸１５に対して相対回転不能にかつ相対軸方向移動が許容された状態で連結されている。したがって、シフト電磁クラッチ４３が接続状態にあって、ねじ軸６１が回転し、これに伴ってナット５９がねじ軸６１の軸方向に移動すると、アーム６０がシフトセレクト軸１５の中心軸線１７まわりに回動し、このアーム６０の揺動に同伴してシフトセレクト軸１５が、中心軸線１７まわりに回転する。つまり、スプライン部１２０が電動モータ２３の回転トルクを第２係合部７３から受けることで、シフトセレクト軸１５が軸回りに回転する。これにより、前述したシフト動作が達成される。

図２に示すように、セレクト変換機構２５は、前述した第１歯車５６と、伝達軸４１と平行に延びた状態で回転可能に設けられたピニオン軸９５と、ピニオン軸９５の一端部（図２に示す左端部）寄りの所定位置に同軸に固定されて第１歯車５６と噛み合う第２歯車８１と、ピニオン軸９５の他端部（図２に示す右端部）寄りの所定位置に同軸に固定された小径のピニオンギヤ３６とを備え、全体として減速機を構成している。なお、第２歯車８１は、第１歯車５６およびピニオンギヤ３６の双方よりも大径に形成されている。

ピニオン軸９５の一端部（図２に示す左端部）は、本体ハウジング２２に固定された転がり軸受９６によって支持されている。転がり軸受９６の内輪は、ピニオン軸９５の一端部（図２に示す左端部）に外嵌固定されている。また、転がり軸受９６の外輪は、蓋２７の内面に形成された円筒状の凹部９７内に固定されている。また、ピニオン軸９５の他端部（図２に示す右端部）は、転がり軸受８４によって支持されている。ピニオンギヤ３６とラック部１２２（図３参照）とがラック・アンド・ピニオン機構により噛み合っているので、セレクト電磁クラッチ４５が接続状態にあって、伝達軸４１の回転に伴ってピニオン軸９５が回転すると、これに伴って、シフトセレクト軸１５が軸方向Ｍ４（図１参照）に移動する。つまり、ラック部１２２が電動モータ２３の駆動力をピニオンギヤ３６から受けることで、シフトセレクト軸１５が軸方向にスライドする。これにより、前述したセレクト動作が達成される。なお、シフトセレクト軸１５がスライドしても、第２係合部７３とスプライン部１２０とのスプライン嵌合は維持されている。

ピニオン軸９５の他端部８２（図２に示す右端部）に関連して、ピニオン軸９５の回転角度を検出するためのピニオン角センサ８７が配設されている。ピニオン角センサ８７によるピニオン軸９５の回転角度検出に基づいて、シフトセレクト軸１５の軸方向位置が検出される。
本体ハウジング２２の底壁（蓋２７とは反対側の壁。図２に示す右壁）には、その内外面を貫通するセンサ用孔８５が形成されている。ピニオン角センサ８７は、センサ部（図示しない）と、センサ部に連結された第１センサ軸９９とを備えている。第１センサ軸９９の先端部は、センサ用孔８５を通ってピニオン軸９５の他端部８２に同伴回転可能に連結されている。ピニオン軸９５が回転すると、そのピニオン軸９５に同伴して第１センサ軸９９がその軸まわりに回転する。ピニオン角センサ８７は第１センサ軸９９の回転角度に基づいて、ピニオン軸９５の回転角度を検出する。

また、本体ハウジング２２内には、シフトセレクト軸１５の回転角度を検出するシフトセレクト角センサ８９が設けられている。シフトセレクト角センサ８９は、たとえばアナログ電圧出力方式のセンサであり、シフトセレクト軸１５の回転角度に対応する検出出力を出力する。
シフトセレクト角センサ８９は、センサ部（図示しない）が内蔵された本体９０と、本体９０のセンサ部に一体回転可能に連結された第２センサ軸９４と、第２センサ軸９４に外嵌固定されたセクタ歯車９１とを備えている。このセクタ歯車９１は、シフトセレクト軸１５に同伴回転可能に設けられた（外嵌固定された）センサ用歯車９２と噛み合っている。シフトセレクト軸１５がその軸まわりに回転すると、そのシフトセレクト軸１５に同伴してセンサ用歯車９２およびセクタ歯車９１が回転し、これに伴って第２センサ軸９４がその軸まわりに回転する。シフトセレクト角センサ８９は、第２センサ軸９４の回転角度に基づいてシフトセレクト軸１５の回転角度を検出する。

ここで、図２を参照して、前述した本体ハウジング２２は、第１本体ハウジング２２Ａと、第２本体ハウジング２２Ｂとを有している。なお、第１本体ハウジング２２Ａと第２本体ハウジング２２Ｂとは一体化されていて、これらのハウジングの継ぎ目に隙間は存在しない。そのため、第１本体ハウジング２２Ａと第２本体ハウジング２２Ｂとの継ぎ目から本体ハウジング２２の内外が連通することはない。

第１本体ハウジング２２Ａは、主にシフトセレクト軸１５、ボールねじ機構５８、アーム６０およびピニオンギヤ３６（図２参照）を収容している。第１本体ハウジング２２Ａは、前述した底壁１１１、側壁１１２、側壁１１３および蓋１１４（図３参照）等によって区画されている。
第２本体ハウジング２２Ｂは、第１本体ハウジング２２Ａから、平面視においてシフトセレクト軸１５に直交する方向へ延び出る中空円筒状である。第２本体ハウジング２２Ｂにおいて第１本体ハウジング２２Ａとは反対側の端面には、前述したモータ用開口部１３が形成されていて、この端面に対して、蓋２７を介して電動モータ２３が取り付けられている（図２参照）。図２に示すように、第２本体ハウジング２２Ｂ内には、前述した切換ユニット２６や第２歯車８１等が収容されている。

図４は、電動アクチュエータ２１の電気的構成を示す回路図である。
電動アクチュエータ２１は、直流回路からなる駆動回路２００を有している。駆動回路２００は、直流電源２０１を有する電源側回路２０２に接続されており、直流２線式の回路である。駆動回路２００は、シフト電磁クラッチ４３の第１コイル５０に給電するための第１クラッチ回路２０３と、セレクト電磁クラッチ４５の第２コイル５３に給電するための第２クラッチ回路２０４と、電動モータ２３に給電するためのモータ回路２０５とを備えている。第１および第２クラッチ回路２０３，２０４は、互いに並列に接続されている。

第１クラッチ回路２０３は、当該第１クラッチ回路２０３を流れる（第１コイル５０に供給される）電流値を変更するための第１スイッチング素子２０６と、シフト電磁クラッチ４３の第１コイル５０とを直列接続する構成の回路である。第１クラッチ回路２０３では、高電位側から第１コイル５０および第１スイッチング素子２０６の順で接続されている。第１コイル５０の一端は高電位側に接続され、第１スイッチング素子２０６の他端は低電位側に接続されている。第１スイッチング素子２０６は、第１クラッチ回路２０３の開閉を切り換えるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の電子スイッチによって構成されている。なお、第１コイル５０と第１スイッチング素子２０６との接続は、第１スイッチング素子２０６が高電位側であってもよい。

第１スイッチング素子２０６は、後述するＰＷＭ制御部２１３から与えられるＰＷＭ信号を受けて、第１クラッチ回路２０３の開閉を高速で切り換える。これにより、第１クラッチ回路２０３に所定の大きさの電流が流れる。
第２クラッチ回路２０４は、当該第２クラッチ回路２０４を流れる（第２コイル５３に供給される）に供給される電流値を変更するための第２スイッチング素子２０７と、セレクト電磁クラッチ４５の第２コイル５３とを直列接続する構成の回路である。第２クラッチ回路２０４では、高電位側から第２コイル５３および第２スイッチング素子２０７の順で接続されている。第２コイル５３の一端は高電位側に接続され、第２スイッチング素子２０７の他端は低電位側に接続されている。第２スイッチング素子２０７は、第２クラッチ回路２０４の開閉を切り換えるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等の電子スイッチによって構成されている。なお、第２コイル５３と第２スイッチング素子２０７との接続は、第２スイッチング素子２０７が高電位側であってもよい。

第２スイッチング素子２０７は、次に述べるＰＷＭ制御部２１３から与えられるＰＷＭ信号を受けて、第２クラッチ回路２０４の開閉を高速で切り換える。これにより、第２クラッチ回路２０４に所定の大きさの電流が流れる。
モータ回路２０５にはインバータ２０８が設けられている。モータ回路２０５はインバータ２０８を介して交流同期モータからなる電動モータ２３に交流電流を与える。

このような駆動回路２００では、回転状態にある電動モータ２３が急減速する際には、電動モータ２３が発電機として動作し、インバータ２０８を経由してモータ回路２０５に回生電流が流れるおそれがある。
駆動回路２００では、第１クラッチ回路２０３や第２クラッチ回路２０４と並列に接続されている。そのため、電動モータ２３の減速に伴ってモータ回路２０５に流れ入る回生電流が、第１クラッチ回路２０３および第２クラッチ回路２０４に選択的に供給される。すなわち、駆動回路２００では、第１クラッチ回路２０３および第２クラッチ回路２０４を回生回路として機能させており、その他に回生回路は設けられていない。

電動アクチュエータ２１は制御部８８を備えている。制御部８８は、ＣＰＵおよび記憶部を含むマイクロコンピュータを備えている。制御部８８の一例としてＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）を挙げることができる。制御部８８は、電動モータ２３を制御するためのモータ制御部２１１と、シフト電磁クラッチ４３およびセレクト電磁クラッチ４５を制御するためのクラッチ制御部２１２とを備えている。クラッチ制御部２１２は、第１および第２スイッチング素子２０６，２０７をＰＷＭ制御するためのＰＷＭ制御部２１３を備えている。ＰＷＭ制御部２１３は、所定のデューティ比のＰＷＭ信号を第１および第２スイッチング素子２０６，２０７にそれぞれ与える。第１スイッチング素子２０６に付与されるＰＷＭ信号のデューティ比を制御することにより、第１クラッチ回路２０３を流れる電流、すなわち第１コイル５０への供給電流を調節する。また、第２スイッチング素子２０７に付与されるＰＷＭ信号のデューティ比を制御することにより、第２クラッチ回路２０４を流れる電流、すなわち第２コイル５３への供給電流を調節する。

なお、制御部８８には、ピニオン角センサ８７（図２参照）およびシフトセレクト角センサ８９（図２参照）の検出出力（たとえば検出電圧）や、車両の変速操作レバー（図示しない）の位置情報が入力されるようになっている。
駆動回路２００には、当該駆動回路２００内の電圧を検出するための電圧検出回路（駆動回路電圧検出回路）が設けられている。電圧検出回路の一端が抵抗２１６を介して高電位側に接続されており、また、電圧検出回路の他端が抵抗２１７を介して低電位側に接続されている。

電動アクチュエータ２１の駆動時には、シフトおよびセレクト電磁クラッチ４３，４５は選択的に接続状態にある。すなわち、第１および第２クラッチ回路２０３，２０４が選択的に閉じている。
そして、回転状態にある電動モータ２３が急減速する際には、電動モータ２３が発電機として機能し、電動モータ２３で発生した回生電力がインバータ２０８を経由しモータ回路２０５（駆動回路２００）に逆流する。換言すると、駆動回路２００に回生電流が流れるおそれがある。この場合、駆動回路２００に設けられるコンデンサ（図示しない）にエネルギーがたまって電圧が上昇する。

そして、駆動回路２００に付与された回生電流は、閉状態にあるクラッチ回路２０３，２０４（クラッチ回路２０３，２０４のうち、接続状態にある電磁クラッチ４３，４５に対応するクラッチ回路２０３，２０４）を流れる。また、ＰＷＭ制御部２１３は、電圧検出回路によって検出される駆動回路２００の電圧に基づいて、スイッチング素子２０６，２０７に付与するＰＷＭ信号のデューティ比を、駆動回路２００内の電圧に応じて制御する。以下、具体的に説明する。

シフト電磁クラッチ４３が接続状態にある状態で駆動回路２００に回生電力が与えられると、第１コイル５０に給電するための第１クラッチ回路２０３に回生電流が流れる。すなわち、駆動回路２００に付与された回生電力を第１クラッチ回路２０３で消費することができる。このとき、ＰＷＭ制御部２１３は、電圧検出回路によって検出される駆動回路２００の電圧に基づいて、第１スイッチング素子２０６に付与するＰＷＭ信号のデューティ比をそれまでよりも高くする。すなわち、第１スイッチング素子２０６に対するＰＷＭ制御により、第１クラッチ回路２０３を流れる回生電流の大きさを調節することができる。そして、第１コイル５０に与えられる電流値が大きくなる結果、当該第１コイル５０に発生する磁力が大きくなることにより、接続状態にあるシフト電磁クラッチ４３の締結力を増大させることができる。

セレクト電磁クラッチ４５が接続状態にある状態で駆動回路２００に回生電力が与えられると、第２コイル５３に給電するための第２クラッチ回路２０４に回生電流が流れる。すなわち、駆動回路２００に付与された回生電力を第２クラッチ回路２０４で消費することができる。このとき、ＰＷＭ制御部２１３は、電圧検出回路によって検出される駆動回路２００の電圧に基づいて、第２スイッチング素子２０７に付与するＰＷＭ信号のデューティ比をそれまでよりも高くする。すなわち、第２スイッチング素子２０７に対するＰＷＭ制御により、第２クラッチ回路２０４を流れる回生電流の大きさを調節することができる。そして、第２コイル５３に与えられる電流値が大きくなる結果、当該第２コイル５３に発生する磁力が大きくなることにより、接続状態にあるセレクト電磁クラッチ４５の締結力を増大させることができる。すなわち、ＰＷＭ制御部２１３（クラッチ制御部２１２）は、回生電流の大きさを調節する回生制御部として機能する。

以上によりこの実施形態によれば、電動モータ２１の急減速に伴ってインバータ２０８を経由して駆動回路２００に流れ入る回生電力がクラッチ回路２０３，２０４によって消費される。すなわち、クラッチ回路２０３，２０４を回生回路として機能させることができる。これにより、駆動回路２００において、回生回路を省略しつつ回生電力を消費することができ、その結果、コストダウンを図ることができる。

また、接続状態にある側の電磁クラッチ４３，４５に給電するためのクラッチ回路２０３，２０４に回生電流を流すので、回生電流を用いて接続状態にある電磁クラッチ４３，４５の締結力を増大させることができる。
また、駆動回路２００に回生電力が付与される場合において、駆動回路２００の電圧に基づいて第１および第２クラッチ回路２０３，２０４に流れる電流が制御することにより、第１および第２クラッチ回路２０３，２０４を流れる電流を、回生電力を十分に消費可能な大きさに制御することができる。その結果、第１および第２クラッチ回路２０３，２０４において、回生電力を完全に消費することができる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る電動アクチュエータ２１Ａの電気的構成を示す回路図である。電動アクチュエータ２１Ａは、図４に示す駆動回路２００に代えて、駆動回路２００Ａを備えている。図５において図１〜４に示す実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。駆動回路２００Ａが駆動回路２００と相違する点は、駆動回路２００Ａには、回生電力を消費するための回生回路２２０Ａが設けられている。すなわち、駆動回路２００Ａでは、第１および第２クラッチ回路２０３，２０４ならびに回生回路２２０Ａが回生回路として機能する。

回生回路２２０Ａは、回生抵抗２２１Ａと、たとえばＦＥＴ等からなる回生用スイッチング素子２２２Ａとが直列に、回生抵抗２２１Ａおよび回生用スイッチング素子２２２Ａの順で接続されている。回生抵抗２２１Ａの一端は高電位側に接続され、回生用スイッチング素子２２２Ａの他端は低電位側に接続されている。回生抵抗２２１Ａは、抵抗値の比較的低い小型の抵抗器である。回生用スイッチング素子２２２Ａは、第１および第２スイッチング素子２０６，２０７と同様、ＰＷＭ制御部２１３によってＰＷＭ制御される。

シフト電磁クラッチ４３が接続状態にある状態で駆動回路２００に回生電力が与えられると、第１コイル５０に給電するための第１クラッチ回路２０３に回生電流が流れる。このとき、ＰＷＭ制御部２１３は、電圧検出回路によって検出される駆動回路２００の電圧に基づいて、第１スイッチング素子２０６に付与するＰＷＭ信号のデューティ比をそれまでよりも高くする。

また、このとき、ＰＷＭ制御部２１３は、電圧検出回路によって検出される駆動回路２００の電圧に基づいて回生用スイッチング素子２２２ＡをＰＷＭ制御し、回生回路２２０Ａを閉状態にする。そのため、第１クラッチ回路２０３だけでなく回生回路２２０Ａにも回生電流が流れ、駆動回路２００に付与された回生電力の一部を、回生回路２２０Ａで消費させることができる。なお、回生抵抗２２１Ａおよび回生用スイッチング素子２２２Ａの接続は、回生用スイッチング素子２２２Ａが高電位側であってもよい。

一方、セレクト電磁クラッチ４５が接続状態にある状態で駆動回路２００に回生電力が与えられると、第２コイル５３に給電するための第２クラッチ回路２０４に回生電流が流れる。このとき、ＰＷＭ制御部２１３は、電圧検出回路によって検出される駆動回路２００の電圧に基づいて、第２スイッチング素子２０７に付与するＰＷＭ信号のデューティ比をそれまでよりも高くする。

また、このとき、ＰＷＭ制御部２１３は、電圧検出回路によって検出される駆動回路２００の電圧に基づいて回生用スイッチング素子２２２ＡをＰＷＭ制御し、回生回路２２０Ａを閉状態にする。そのため、第２クラッチ回路２０４だけでなく回生回路２２０Ａにも回生電流が流れ、駆動回路２００に付与された回生電力の一部を、回生回路２２０Ａで消費させることができる。

以上により図５の実施形態によれば、前述の実施形態の作用効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、クラッチ回路２０３，２０４で回生電力を完全に消費し切れない場合には回生回路２２０Ａが別途必要になるが、その場合であっても、回生回路２２０Ａに含まれる回生抵抗２２１Ａとして小型の抵抗器を採用することができる。
以上、２つの実施形態を例に挙げて説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。

たとえば、電磁クラッチ４３，４５を２個有する電動アクチュエータ２１，２１Ａを例に挙げて説明したが、１個しか電磁クラッチを有さない電動アクチュエータにも本願発明を適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２…変速機、１５…シフトセレクト軸（操作軸）、１６…シフトレバー（操作レバー）、２１…電動アクチュエータ、２１Ａ…電動アクチュエータ、２３…電動モータ、２４…シフト変換機構、２５…セレクト変換機構、４３…シフト電磁クラッチ、４５…セレクト電磁クラッチ、５０…第１コイル、５３…第２コイル、２００…駆動回路、２００Ａ…駆動回路、２０３…第１クラッチ回路、２０４…第２クラッチ回路、２０６…第１スイッチング素子、２０７…第２スイッチング素子、２０８…インバータ、２１５…電圧検出器（駆動回路電圧検出回路）

Claims (6)

1. 操作レバーが連結された操作軸を移動させることで前記操作レバーを変速操作させるための電動アクチュエータであって、
   交流同期モータからなり、回転トルクを発生させるための電動モータと、
   前記回転トルクを前記操作軸に伝達するための伝達機構と、
   磁力を発生可能なコイルを有し、接続／切断により前記電動モータからの前記回転トルクを前記伝達機構に伝達／遮断するための電磁クラッチと、
   前記電動モータに接続され、直流を交流に変換するためのインバータと、
   直流電源からの直流電力を、前記インバータを介して前記電動モータに付与するためのモータ回路と、前記直流電源からの直流電力を前記コイルに供給するためのクラッチ回路とを有する駆動回路とを含み、
   前記電動モータに発生する回生電力が、前記インバータおよび前記モータ回路を経由して前記クラッチ回路に付与されるようになっている、電動アクチュエータ。
2. 電動アクチュエータは、前記操作軸を軸まわりに回転させることによって前記シフトレバーをシフト動作させ、前記操作軸を軸方向へ移動させることで前記操作レバーをセレクト動作させるためのものであり、
   前記伝達機構は、前記回転トルクを、前記操作軸を軸まわりに回転させる力に変換して前記操作軸に伝達するシフト変換機構と、前記回転トルクを、前記操作軸を軸方向へ移動させる力に変換して前記操作軸に伝達するセレクト変換機構とを含み、
   前記電磁クラッチは、磁力を発生可能な第１コイルを有し、接続／切断することにより、前記電動モータからの前記回転トルクを前記シフト変換機構に伝達／遮断するシフト電磁クラッチと、磁力を発生可能な第２コイルを有し、接続／切断することにより、前記電動モータからの前記回転トルクを前記セレクト変換機構に伝達／遮断するセレクト電磁クラッチとを含み、
   前記クラッチ回路は、前記直流電源からの直流電力を前記第１コイルに供給するための第１クラッチ回路と、前記第１クラッチ回路と並列に接続され、前記直流電源からの直流電力を前記第２コイルに供給するための第２クラッチ回路とを含む、請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記駆動回路は、前記回生電力の付与先を前記第１クラッチ回路と前記第２クラッチ回路との間で選択的に切り換える切換え手段をさらに含み、
   前記電動アクチュエータは、前記切換え手段を制御する切換え制御手段をさらに含み、
   前記切換え制御手段は、前記第１および第２クラッチ回路のうち、接続状態にある電磁クラッチに対応する側のクラッチ回路を閉じる、請求項２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記切換え手段は、前記第１クラッチ回路に、前記シフト電磁クラッチと直接に接続された第１スイッチング素子と、前記第２クラッチ回路に、前記セレクト電磁クラッチと直接に接続された第２スイッチング素子とを含み、
   前記切換え制御手段は、前記第１および第２スイッチング素子をそれぞれＰＷＭ制御することにより、前記第１および第２クラッチ回路に流れる電流の大きさをそれぞれ制御する、請求項３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記駆動回路の電圧を検出するための駆動回路電圧検出回路をさらに含み、
   前記切換え制御手段は、前記駆動回路の電圧に基づいて、前記第１および第２クラッチ回路に流れる電流の大きさをそれぞれ制御する、請求項３または４に記載の電動アクチュエータ。
6. 変速機を操作するための操作レバーが連結され、移動させられることにより前記操作レバーを変速動作させるための操作軸と、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動アクチュエータとを含む、変速駆動装置。

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