CN103003549B - 电控制致动器 - Google Patents

Abstract

致动器外壳(10)的底部以朝向涡轮机外壳侧的方式进行设置，并将电动机(16)固定于朝致动器外壳(10)的上方突设的电动机支承柱，以使电动机(16)远离涡轮机外壳。

Description

电控制致动器

技术领域

本发明涉及一种驱动涡轮增压器的喷嘴叶片打开关闭的电控制致动器(electronically controlled actuator)。

背景技术

在利用来自发动机的废气使涡轮机旋转、并利用设于与涡轮机同轴上的压缩机压缩空气并将压缩后的空气供给至发动机的涡轮增压器中，电控制致动器驱动安装于涡轮机喷嘴的喷嘴叶片打开关闭，以调节压缩机的增压压力。

图7是表示设置于涡轮增压器周围的现有电控制致动器100的结构的剖视图。在涡轮增压器中，吸气侧的压缩机外壳2和排气侧的涡轮机外壳3被配置成彼此相向，收容于内部的压缩机和涡轮机被配置在同轴上。该轴设置于将压缩机外壳2和涡轮机外壳3连接的轴承外壳4内。在现有电控制致动器100中，将电动机101配置于靠近涡轮机外壳3的位置，在压缩机外壳2侧配置电动机轴102和与该电动机轴102连结的小齿轮103及多个齿轮104、105，以将电动机101的旋转驱动力传递至轴106。此外，将轴106的端部拉出至涡轮机外壳3侧，以与涡轮机外壳3内的喷嘴叶片(未图示)连接。在该结构中，存在会受到来自被发动机的废气加热的涡轮机外壳3的辐射热而使电动机温度上升，从而使电动机寿命乃至致动器寿命显著降低这样的问题。因此，需要用热屏蔽件107覆盖电动机101的与涡轮机外壳3相面对的部分，来保护电动机101以免受到辐射热的影响。

除此之外，为了保护电控制致动器以免受到热的影响，例如在专利文献1中，将电控制致动器中从发动机露出的部位配置在相对于设于发动机周围的发热体沿车宽度方向偏移的位置，从而不易暴露在热气下。

另外，在例如专利文献2的电控制致动器中，分别分体地构成收容电动机的控制基板的单元盖、收容电动机的电动机壳体部以及收容由小齿轮及多个减速齿轮构成的齿轮减速机构的致动器盖，单元盖及致动器为铝合金制的，来进行保护以免受到热的影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008－115702号公报

专利文献2：日本专利特开2004－251203号公报

发明内容

然而，在专利文献1的配置方法中，未提到电控制致动器中的尤其容易受到热影响的电动机的配置位置，因此，因电动机的配置位置的不同而可能会使电动机温度上升，从而使寿命显著地降低。

另外，在专利文献2中，未提到高温的涡轮机外壳和电控制致动器之间的位置关系，因此，因电控制致动器的配置位置的不同而可能会使电动机温度上升，从而使寿命显著地降低。此外，由于采用将控制基板、电动机、齿轮减速机构分别收容于个别的外壳内，并用螺钉将各外壳旋紧来一体化的结构，因此，也存在结构复杂且零件个数较多而很花费组装时间这样的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能减轻从涡轮增压器朝电动机的辐射热并有效地配置零件以提高组装性的电控制致动器。

本发明的电控制致动器包括：致动器外壳，该致动器外壳呈上方敞开的形状，并安装于压缩机外壳，该压缩机外壳配置于与涡轮机外壳彼此相向的位置；电动机支承柱，该电动机支承柱朝敞开侧突设在致动器外壳上；电动机，该电动机在使固定有小齿轮的电动机轴朝向致动器外壳的底部侧的状态下支承于电动机支承柱；轴，该轴呈端部贯穿致动器外壳的底部而朝外部突出的形状，以能自由旋转的方式支承于致动器外壳；输出齿轮，该输出齿轮经由小齿轮传递电动机轴的旋转驱动力，以使轴旋转；杆，该杆的一端侧与轴的端部连接，另一端侧与喷嘴叶片连接，并根据轴的旋转驱动喷嘴叶片打开关闭；以及盖，该盖以电动机支承柱为导向件而安装于致动器外壳，并将敞开部分覆盖。

根据本发明，可提供以下电控制致动器：通过在安装于压缩机外壳的致动器外壳的上方敞开侧设置电动机，能将电动机配置于远离涡轮机外壳的位置，从而能减轻来自涡轮增压器的辐射热，并能通过用电动机支承柱对盖安装进行引导来提高组装性。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的电控制致动器的结构的剖视图。

图2是表示实施方式1的电控制致动器的结构的外观立体图。

图3是表示实施方式1的电控制致动器的结构的外观立体图。

图4是表示实施方式1的电控制致动器在安装盖之前的状态的立体图。

图5是表示实施方式1的电控制致动器在安装盖之前的状态的俯视图。

图6是表示将实施方式1的电控制致动器安装于涡轮增压器的结构的外观立体图。

图7是表示现有电控制致动器的结构的剖视图。

具体实施方式

以下，为了更详细地说明本发明，参照附图对用于实施本发明的实施方式进行说明。

实施方式1

如图1～图3所示，电控制致动器1是通过用多个螺钉12将铝合金制的致动器外壳10和树脂制的盖11旋紧而成的。在致动器外壳10的底部侧设有杆13，将该杆13与喷嘴叶片(nozzle vanes)(未图示)连接。

图4及图5中，示出了将盖11拆下后的状态下的电控制致动器1。如图1、图4及图5所示，致动器外壳10由底面和侧周面构成，上方敞开。在该致动器外壳10上将电动机支承柱15、15朝上方的敞开侧突设，并在电动机支承柱15、15各自的左方、右方形成电动机支承面15a、15a。将电动机16插入电动机支承柱15、15及电动机支承面15a，并利用电动机支承柱15、15及电动机支承面15a从侧面对电动机16进行支承。在电动机16的插入电动机支承柱15、15时朝向致动器外壳10的底部的面上突出有电动机轴17，在该电动机轴17上安装小齿轮18。在电动机16的上表面上伸出有与电动机16内部的线圈连接的端子19、19，并突设有止转用凸部20、20。另外，也可采用设置三根以上的电动机支承柱15以对电动机16进行支承的结构，并省略电动机支承面15a。另外，电动机支承柱15、15和电动机支承面15a、15a是通过对致动器外壳10进行加工而形成的。

通过在电动机16的上表面上配置板21，并用螺钉将该板21固定于电动机支承柱15、15的前端，从而将电动机16固定于致动器外壳10。在该板21上形成有供电动机16的端子19、19贯穿的孔和与止转用凸部20、20卡合的止转用凹部22、22(图示例中为孔)。由于止转用凸部20、20与止转用凹部22、22卡合，因此，能防止当电动机轴17使小齿轮18旋转时电动机16主体的旋转。另外，也可将止转用凸部形成于电动机16，并将止转用凹部形成于板21。

此外，将板21的一部分切起，以形成四个施加用于确保电动机16的抗振性的压力的施压用爪23。在图示例中，形成有四个施压用爪23，但也可以是任意数量。板21的施压用爪23对电动机16朝致动器外壳10侧进行施压，以防止车辆振动情况下的电动机16的振动。

与此相对，图7所示的现有电控制致动器100与固定电动机101的板108分开地另外设置有施压用垫圈109，该施压用垫圈109对电动机101朝板108侧进行施压，以确保电动机101的抗振性。现有技术中使板108和施压用垫圈109分体形成，但在本实施方式1中，使板21具有防止旋转功能(止转用凸部20、20)和施压功能(施压用爪23)，因此，能削减零件个数。另外，在后面会说明详细情况，但只要是本实施方式1的结构，由于施压用爪23的配置位置位于远离涡轮外壳的位置，因此，温度不易上升，也不易产生蠕变现象。由此，能防止因蠕变现象而使施压用爪23变形，并具有能长时间维持电动机16的抗振性的优点。

如图1、图4及图5所示，除了电动机16之外，在致动器外壳10内，还收容有与小齿轮18啮合而旋转的圆形的中间齿轮24、与中间齿轮24啮合而旋转的扇形的输出齿轮25以及与输出齿轮25连结而一体旋转的轴26。轴26的一端侧与输出齿轮25连结，另一端侧贯穿致动器外壳10的底部而朝外部突出，并与杆13连接。另外，轴26被固定于致动器外壳10的衬套27及轴承28这两个轴承部支承成能自由旋转。另外，在图示例中，采用了使用小齿轮18、中间齿轮24、输出齿轮25这三个齿轮的结构，但只要是能将电动机轴17的旋转驱动力传递至轴26的结构，也可以采用任意结构。

输出齿轮25的上表面侧组装有与输出齿轮25一起对轴26始终朝规定方向施力的弹簧29。在组装时，使弹簧29的一端30与形成于输出齿轮25的把持部31卡定，并一边使弹簧29旋转以施加初始转矩(即、对轴26始终朝规定方向施力的作用力)，一边使另一端32与形成于致动器外壳10的把持部33卡定。由于是将弹簧29组装于输出齿轮25的上表面，因此，提高了作业者的操作性，并能目视确定有无设置。

与此相对，在图7所示的现有电控制致动器100中，采用了在齿轮105的下表面侧安装弹簧110的结构。在组装时，对弹簧110的两端分别进行弯曲加工，将弯曲加工后的一端挂在形成于齿轮105的下表面侧的突起上，并一边使齿轮105和弹簧110一起旋转来施加初始转矩，一边将同样地弯曲加工后的另一端挂在形成于致动器外壳的突起上。弹簧110组装于齿轮105的下表面，因此，作业者无法目视确定，操作性较差。另外，当施加初始转矩时，也必须使齿轮105与弹簧110一起旋转，因而组装性较差。此外，本实施方式1的弹簧29可以不进行弯曲加工等、就这样直接组装到把持部31、33上，但现有技术需要对弹簧110进行弯曲加工等加工。

如图1、图4及图5所示，在致动器外壳10内安装完电动机16、板21、小齿轮18、中间齿轮24、输出齿轮25、轴26、衬套27、轴承28、弹簧29这些构成零件之后，以电动机支承柱15、15为导向件而插入盖11，从而将致动器外壳10的敞开侧覆盖。盖11和致动器外壳10被多个螺钉12旋紧。

如图1所示，该盖11是通过将连接器14、连接器端子34及电动机端子35一体成型而成的，在该盖11的内侧安装有基板36。连接器端子34和基板36被电连接，基板36和电动机端子35也被电连接。另外，在基板36的朝向轴26的面上安装有传感器IC37，对安装于轴26的上表面侧、即与传感器IC37相对的相对面位置的磁体38的磁场方向进行检测，以求出轴26的旋转角度。此外，在盖11的与致动器外壳10接合的接合面上形成有槽39，以嵌入密封构件40。

图6是表示将实施方式1的电控制致动器1安装于涡轮增压器的状态的外观立体图。与图7相同，涡轮增压器具有利用轴承外壳4将彼此相向的压缩机外壳2和涡轮机外壳3连接的结构。将电控制致动器1的致动器外壳10安装于压缩机外壳2。安装方法任意，例如在压缩机外壳2上形成肋5，在电控制致动器1上也形成肋6，并用螺钉7、7将肋5、6彼此旋紧来加以固定。图3中示出了从底面侧观察图6例示出的肋6的结构。肋6呈对致动器外壳10进行加工而形成的凸形状，并设有用于旋紧螺钉7的螺纹孔。

一般而言，在可变喷嘴式的涡轮增压器中，在收容于涡轮机外壳3的涡轮机的喷嘴上配置有喷嘴叶片，并安装有用于使喷嘴叶片在打开位置与关闭位置之间连续地驱动的链节板。因此，通过将安装于压缩机外壳2的电控制致动器1的杆13与链节板连结，并使杆13进行旋转动作，就能驱动喷嘴叶片打开关闭。

由于供发动机的废气流通的涡轮机外壳3变为高温，因此，为了应对其辐射热而在致动器外壳10的上方敞开侧配置电动机16，通过使电动机16在结构上远离涡轮机外壳3，能延长电动机16的寿命乃至电控制致动器1的寿命。另外，由于热量的影响较少，因此，能由耐热性较低的零件构成电动机16的内部零件。此外，在图7所示的现有电控制致动器100中，为了保护电动机101以免受到辐射热的影响而设置有热屏蔽件107，但在本实施方式1的电控制致动器1中，辐射热的影响较少，因此，能省略热屏蔽件的设置。

接着，对电控制致动器1的动作进行说明。

在涡轮增压器中，当发动机低速旋转时，使电控制致动器1的杆13朝关闭喷嘴叶片的方向驱动，当发动机高速旋转时，使杆13朝打开喷嘴叶片的方向驱动，从而产生恰当的增压压力(boost pressure)。未图示的控制装置(例如发动机控制单元)将基于发动机转速等的控制信号朝电控制致动器1输出。

在电控制致动器1中，当连接器端子34从外部接收到基于发动机转速的控制信号时，经由基板36从电动机端子35朝线圈的端子19通电，以驱动电动机16朝基于控制信号的旋转方向旋转。当利用电动机16的旋转驱动力使电动机轴17旋转时，小齿轮18一体旋转，啮合的中间齿轮24及输出齿轮25也旋转。这样的话，电动机16的旋转驱动力传递至轴26，使得与轴26端部结合的杆13旋转，从而使喷嘴叶片朝打开方向或关闭方向驱动。

此时，弹簧29对输出齿轮25进行施力，因此，与输出齿轮25一体的轴26能无松动地旋转。另外，在因电动机16的故障等而使喷嘴叶片不能打开关闭的情况下，能利用弹簧29的作用力使轴26旋转，从而使喷嘴叶片朝关闭的方向驱动，因此，可防止增压压力异常上升。

如上所述，实施方式1的电控制致动器1包括：致动器外壳10，该致动器外壳10呈上方敞开的形状，并安装于压缩机外壳2，该压缩机外壳2配置于与涡轮机外壳3彼此相向的位置；电动机支承柱15，该电动机支承柱15朝敞开侧突设在致动器外壳10上；电动机16，该电动机16在使固定有小齿轮18的电动机轴17朝向致动器外壳10的底部侧的状态下支承于电动机支承柱15；轴26，该轴26呈端部贯穿致动器外壳10的底部而朝外部突出的形状，以能自由旋转的方式支承于致动器外壳10；输出齿轮25，该输出齿轮25经由小齿轮18和中间齿轮24传递电动机轴17的旋转驱动力，以使轴26旋转；杆13，该杆13的一端侧与轴26的端部连接，另一端侧与喷嘴叶片连接，并根据轴26的旋转驱动喷嘴叶片打开关闭；以及盖11，该盖11以电动机支承柱15为导向件而安装于致动器外壳10，并将敞开部分覆盖。因此，通过在致动器外壳10的上方敞开侧设置电动机16，能将电动机16配置于远离涡轮机外壳3的位置，从而能减轻来自涡轮机外壳3的辐射热。另外，在安装盖11时，利用电动机支承柱15对盖11的插入进行引导，能提高组装性。

另外，根据实施方式1，由于包括：板21，该板21配置于电动机16的上表面，并固定于电动机支承柱15；以及施压用爪23，该施压用爪23是通过将板21的一部分切起而形成的，并对电动机16朝致动器外壳10侧进行施压，因此，能削减零件个数。

另外，根据实施方式1，由于包括弹簧29，该弹簧29组装于输出齿轮25的上表面，并对输出齿轮25进行施力以使轴26旋转，因此，能提高弹簧29的组装性。

工业上的可利用性

如上所述，本发明的电控制致动器能减轻来自涡轮机外壳的辐射热，因此，适于在可变喷嘴式的涡轮增压器等中使用。

Claims (3)

1.一种电控制致动器，驱动设于涡轮增压器的涡轮机外壳内的喷嘴叶片打开关闭，其特征在于，包括：

致动器外壳，该致动器外壳呈上方敞开的形状，并安装于压缩机外壳，该压缩机外壳配置于与所述涡轮机外壳彼此相向的位置；

电动机支承柱，该电动机支承柱朝敞开侧突设在所述致动器外壳上；

电动机，该电动机在使固定有小齿轮的电动机轴朝向所述致动器外壳的底部侧的状态下从侧面支承于所述电动机支承柱；

轴，该轴呈端部贯穿所述致动器外壳的底部而朝外部突出的形状，以能自由旋转的方式支承于所述致动器外壳；

输出齿轮，该输出齿轮经由所述小齿轮传递所述电动机轴的旋转驱动力，以使所述轴旋转；

杆，该杆的一端侧与所述轴的端部连接，另一端侧与所述喷嘴叶片连接，并根据所述轴的旋转驱动所述喷嘴叶片打开关闭；以及

盖，该盖以所述电动机支承柱为导向件而安装于所述致动器外壳，并将敞开部分覆盖。

2.如权利要求1所述的电控制致动器，其特征在于，包括：

板，该板配置于所述电动机的上表面，并固定于所述电动机支承柱；以及

爪，该爪是将所述板的一部分切起而形成的，并对所述电动机朝所述致动器外壳侧进行施压。

3.如权利要求1所述的电控制致动器，其特征在于，

包括弹簧，该弹簧组装于所述输出齿轮的上表面，并对所述输出齿轮施力以使所述轴旋转。