CN103703224B - 涡轮用致动器 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮用致动器(1)，使轴(2)的阳螺纹部(2a)与转子(10)的阴螺纹部(10a)螺合，将转子(10)的旋转运动转换为直动方向(X)上的直线运动，以使与轴(2)的前端连接的涡轮侧柄(105)转动。与轴外壳(14)一体形成的轴套(14b)和分体的盖(16)将轴(2)支承成能滑动，且能抑制轴(2)伴随着柄(105)的转动变位(D)而产生的摆动方向(Y)上的晃动。由此，密封构件(15)不会变形，能确保密封性。

Description

涡轮用致动器
技术领域
本发明涉及对涡轮增压器的废气闸阀打开关闭用的柄、VG(VariableGeometry：可变机翼)涡轮的喷嘴叶片打开关闭用的柄等进行驱动的涡轮用致动器。
背景技术
在各国对汽车废气的限制越来越严格的环境下，为了应对各国的限制，各汽车生产公司进行了通过改善发动机的燃料状态来减少废气这样的技术开发。在上述技术的一种中存在涡轮增压器，其作为通过使发动机小型化来提高燃料消耗率的手段受到了关注。涡轮增压器利用来自发动机的废气使涡轮旋转，从而驱动位于与涡轮同轴上的压缩机来压缩吸气，并将该压缩空气供给至发动机。即便体积流量相同，压缩空气的质量流量也会增加，因此，不降低发动机的输出，就能减小排气量。因此，能使发动机小型化，且在需要功率时(坡道、高速行驶时)，能通过涡轮进行增压。
这种作为实现发动机小型化的元件的涡轮增压器与现有用途的涡轮增压器相比，需要精密地控制增压压力。因此，作为控制增压压力的涡轮用致动器，大多使用能高精度地控制阀开度的电动驱动式致动器(例如参照专利文献1)。
如图5所示，上述专利文献1的致动器采用以下结构：嵌插入外壳100端部的衬套102将圆柱状的轴101支承成能在直动方向X上滑动，与衬套102相邻而嵌插入的密封构件103对外壳100与轴101之间的间隙进行密封。
在将该致动器装设于涡轮增压器的情况下，杆104与轴101的端部连接，杆104的前端与柄105的一端通过销轴106安装成能自由弯曲。该柄105的另一端侧的支点107与图6所示的排气旁通通路108内的废气闸阀109连接。如图6所示，废气从排气涡轮上游侧的发动机朝排气通路110流动而导入排气涡轮，但为了使一部分废气朝排气涡轮下游侧逃逸以控制增压压力，在排气通路110上开设有废气闸111。从该废气闸111流动至排气旁通通路108的废气绕过排气涡轮而导入下流侧。此时，通过轴101的直线运动使柄105以支点107为中心进行转动，从而使废气闸阀109转动以打开关闭废气闸111，来对增压压力进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2010-270887号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
现有的涡轮用致动器采用以上结构，因此，当柄105转动时，转动前端侧的位置以变位量D(图5所示)变位，杆104及轴101朝摆动方向Y摆动。因此，存在以下问题：轴101的摆动会按压衬套102，从而产生变形及晃动，密封构件103被该衬套102按压，会使密封性能产生偏差。
另外，在上述专利文献1中，当外壳100和衬套102的线膨胀系数不同时，还存在以下技术问题：在因发动机的热量而处于高温的情况下，外壳100与衬套102之间会产生间隙而导致晃动。
此外，在上述专利文献1中，采用了以下结构：通过使扩大轴101的直径而形成的肩部与衬套102碰撞来对异常动作时的轴101的直线运动进行限制，因此，衬套102可能因碰撞力而使密封构件103变形，从而损害密封性。另外，在碰撞力的作用下，也可能使衬套102与密封构件103脱离外壳100。
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能抑制轴伴随着涡轮侧柄转动而产生的摆动，并且能不损害密封性地将该轴支承成能滑动的涡轮用致动器。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的涡轮用致动器包括：定子；转子，该转子以能旋转的方式配置于定子的内侧，并在设于中心的孔中形成有阴螺纹部；轴，该轴在一端部形成有与阴螺纹部螺合的阳螺纹部，在另一端部形成有圆柱形状的圆柱部，并形成有通过使阳螺纹部与圆柱部之间的部分的外表面变形而形成的止转部，该轴通过将转子的旋转转换为轴向的直线运动而进行直线移动；轴外壳，该轴外壳将从转子突出的轴内置，并形成有止转导向部和第一滑动支承部，其中，上述止转导向部与止转部卡合来防止轴旋转，上述第一滑动支承部将轴的圆柱部支承成能滑动；密封构件，该密封构件嵌插入轴外壳，并对轴外壳与轴的圆柱部之间的间隙进行堵塞；以及第二滑动支承部，该第二滑动支承部固定于轴外壳以将密封构件夹在该第二滑动支承部与第一滑动支承部之间，并将轴的圆柱部支承成能滑动。
发明效果
根据本发明，由于在两处位置设置有将轴的圆柱部支承成能滑动的滑动支承部以承接轴的负载，因此，能抑制轴伴随着涡轮侧柄转动而产生的摆动。另外，由于将第一滑动支承部与轴外壳一体形成，因此，能防止变形及晃动，此外还能防止与该第一滑动支承部相邻的密封构件的变形，因此，能不损害密封性地将轴支承成能滑动。
附图说明
图1是表示本发明实施方式一的涡轮用致动器的结构的剖视图。
图2是表示图1所示的轴的结构的外观立体图。
图3是表示轴和轴外壳的结构的剖视图，图3(a)是图1的I－I向视图，图3(b)是图1的II－II向视图，图3(c)是图1的III－III向视图。
图4是将图1所示的轴外壳的前端部放大的剖视图。
图5是表示将现有的涡轮用致动器的轴与柄连接的连杆接头结构的图。
图6是表示安装于图5所示的柄的废气闸阀的图。
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。
实施方式一
图1所示的涡轮用致动器1主要包括：轴2，该轴2驱动涡轮增压器侧的柄105；以及电动机部3，该电动机部3使轴2朝直动方向X直线移动。另外，在轴2的前端侧安装有杆104，并在杆104的前端以能自由弯曲的方式安装有柄105，从而能根据直动方向X的移动量对废气闸阀109(图6所示)的阀开度进行控制。
作为电动机部3，在图1的例子中，使用带电刷的电动机。在该电动机部3的内部设有定子4和卷绕于该定子4的线圈5，并通过模塑成型而固定于电动机外壳6。另外，在电动机外壳6上还配置有朝线圈5供电的电刷7、朝电刷7供电的电源供给端子8、对轴2的位置进行检测的位置传感器9等。
在定子4的内部以能旋转的方式设有转子10、磁体11及整流器12，其中，上述磁体11安装于转子10并被进行N极、S极磁化，上述整流器12通过与电刷7抵接滑动而朝线圈5通电。转子10和磁体11被轴承13支承成能旋转，在设于转子10中心的孔中形成有阴螺纹部10a。
图2是轴2的外观立体图。如图1及图2所示，轴2的一端侧插入到设于转子10中心的孔中。轴2的另一端侧从电动机部3朝外部突出并与杆104直接连接，从而与涡轮增压器侧的柄105连接。另外，在图示例中，用螺栓和螺母将轴2和杆104旋紧以一体化，但并不限于此，也可不通过杆104而使轴2与柄105连接。
在轴2的一端侧的外周面形成有与转子10的阴螺纹部10a螺合的阳螺纹部2a。另外，在轴2的中央部以使该轴2的外周面变形的方式形成有止转部2b和防脱部2c，在比防脱部2c更靠前端侧的位置形成有圆柱形状的圆柱部2e。在图示例中，扩大轴2的直径而形成防脱部2c，此外，将扩大部分设为截面呈长条状而设置两处平面部分，并将这些平面部分分别设为止转部2b。另外，将防脱部2c的端面角部变圆而形成曲面2d。
从转子10突出的部分的轴2收纳于轴外壳14。该轴外壳14固定于电动机外壳6的一端侧。另外，在轴外壳14的靠近转子10的一侧形成有止转导向部14a，该止转导向部14a与轴2的止转部2b卡合以防止轴2旋转，在相反一侧形成有将轴2支承成能在直动方向X上滑动的轴套(第一滑动支承部)14b。另外，O形环等密封构件15邻近并嵌插入轴套14b，此外，盖(第二滑动支承部)16以与该密封构件15邻近的方式通过焊接等固定于轴外壳14。通过用该盖16和轴套14b夹住密封构件15，将密封构件15保持于轴外壳14。另外，将轴2的圆柱部2e插入盖16和轴套14b各自的圆形孔中，以将圆柱部2e支承成能滑动。
图3是表示轴2和轴外壳14的结构的剖视图，图3(a)是图1的I－I向视图，图3(b)是图1的II－II向视图，图3(c)是图1的III－III向视图。
如图3(a)所示，将轴外壳14设为截面具有长孔状而设置两处直线部分，将这些直线部分设为止转导向部14a。止转部2b在止转导向部14a上滑动，限制了轴2与转子10的旋转相一致地进行旋转运动，从而对轴2朝直动方向X的移动进行支持。另外，将止转部2c的端面设为曲面2d，因此，当止转部2c在止转导向部14a上滑动时，能减轻磨损。
如图3(b)所示，当轴2的圆柱部2e位于止转导向部14a时，在长孔的两侧产生间隙。
如图3(c)所示，在轴外壳14的前端侧，将轴2的圆柱部2e插入轴套14b的截面呈圆形的孔中，将该轴2支承成能朝直动方向X滑动。
接着，对涡轮用致动器1的动作进行说明。
当朝涡轮用致动器1施加电压时，电流流过卷绕于定子4的线圈5，使得极化成多个极的定子4进行N极、S极磁化。藉此，安装有被进行了N极、S极磁化的磁体11的转子10旋转，与阴螺纹部10a螺合的阳螺纹部2a受到驱动力，使轴2朝着向转子10的外部突出的方向移动。此时，轴2的止转部2b在轴外壳14的止转导向部14a上滑动，因此，轴2不旋转而是朝直动方向X直线移动。这样，与轴2直接连接的杆104按压柄105的一端，因此，柄105以支点107为中心进行转动，以使废气闸阀109(图6所示)开阀。
闭阀时，使转子10朝与上述相反的方向旋转。这样，与阴螺纹部10a螺合的阳螺纹部2a受到驱动力，使轴2朝转子10内后退。此时，轴2的止转部2b在轴外壳14的止转导向部14a上滑动，因此，轴2不旋转而是朝直动方向X直线移动。与轴2直接连接的杆104也后退，因此，柄105以支点107为中心朝与上述相反的方向转动，以使废气闸阀109(图6所示)闭阀。
如上所述，杆104伴随着柄105的转动变位而产生的摆动传递至轴2，但由于在轴套14b和盖16这两处部位对轴2的圆柱部2e进行支承，因此，能用轴套14b和盖16承接摆动方向Y上的负载，从而能抑制摆动。因此，密封构件15不会受到轴2的摆动方向Y的负载而变形，也不会损害密封性。
图4是将轴外壳14的前端侧放大的剖视图。当涡轮用致动器1进行异常动作时，在轴2从开阀状态进一步朝外侧直线运动的情况下，如图4所示，防脱部2c与轴套14b抵接，因此，轴2不会从轴外壳14脱离。
另外，由于轴外壳14牢固地安装于电动机外壳6，因此，即便轴套14b被防脱部2c按压，与该轴套14b一体形成的轴外壳14也不会从电动机外壳6脱离。此外，由于轴套14b一体形成于轴外壳14，因此，即便被防脱部2c按压也难以变形。由此，密封构件15也不会被轴套14b按压而变形。另外，由于轴套14b难以变形，且在轴套14b和盖16这两处部位支承轴2，因此，能抑制因车辆振动等而产生的轴2的晃动。
另一方面，如上述图5所示的现有例那样，在与外壳100分体构成衬套102的情况下，衬套102可能会在被防脱部2c按压时发生变形而产生晃动。另外，由于涡轮用致动器1处于高温，因此，在外壳100和衬套102的线膨胀系数不同的情况下，衬套102也会产生晃动。因此，不能抑制轴101的摆动。另外，衬套102被防脱部2c按压而容易脱离外壳100。此外，与被防脱部2c按压的衬套102相邻的密封构件103也有可能被按压而产生变形，从而可能会损害密封性。
如上所述，根据实施方式一，涡轮用致动器1包括：定子4；转子10，该转子10以能旋转的方式配置于定子4的内侧，并在设于中心的孔中形成有阴螺纹部10a；轴2，该轴2在一端部形成有与阴螺纹部10a螺合的阳螺纹部2a，在另一端部形成有圆柱形状的圆柱部2e，并形成有通过使阳螺纹部2a与圆柱部2e之间的部分的外表面变形而形成的止转部2b，上述轴2通过将转子10的旋转转换为轴向的直线运动而进行直线移动；轴外壳14，该轴外壳14将从转子10突出的轴2内置，并形成有止转导向部14a和轴套14b，其中，上述止转导向部14a与止转部2b卡合而防止轴2旋转，上述轴套14b将轴2的圆柱部2e支承成能滑动；密封构件15，该密封构件15嵌插入轴外壳14，并对轴外壳14与轴2的圆柱部2e之间的间隙进行堵塞；以及盖16，该盖16固定于轴外壳14以在该盖16与轴套14b之间夹住密封构件15，并将轴2的圆柱部2e支承成能滑动。因此，能在轴套14b和盖16这两个部位承接轴2的负载，能抑制轴2伴随着涡轮侧柄105的转动而产生的摆动。另外，由于将轴套14b与轴外壳14一体形成，因此，能防止轴套14b的变形及晃动。藉此，能防止与轴套14b相邻的密封构件15的变形，并能不损害密封性地将轴2支承成能滑动。
另外，由于将轴外壳14与轴套14b一体成形，因此，能减少零件个数以削减成本。另外，由于对轴2的圆柱部2e进行密封，因此，能使用O形环等通用零件以作为密封构件15，从而不会导致成本上升。
另外，根据实施方式一，扩大了轴2的直径，形成与轴外壳14的轴套14b抵接的防脱部2c，使该防脱部2c的端面角部变圆而形成曲面2d。因此，能利用当轴2直线移动时在轴外壳14的止转导向部14a上滑动的防脱部2c的角部来减轻轴外壳14侧的磨损。
另外，本申请发明能在该发明的范围内对实施方式的任意构成要素进行变形，或是省略实施方式的任意的构成要素。
另外，在上述说明中，采用了涡轮用致动器1驱动使涡轮增压器的废气闸阀打开关闭用的柄的结构，但并不限定于此，除此之外，也能采用例如在VG涡轮上装设涡轮用致动器1以驱动使喷嘴叶片打开关闭用的柄的结构。
工业上的可利用性
如上所述，本发明的涡轮用致动器能抑制轴的摆动，且能不损害密封性地将该轴支承成能滑动，因此，适于在驱动涡轮侧柄的涡轮用致动器中使用。
符号说明
1涡轮用致动器
2轴
2a阳螺纹部
2b止转部
2c防脱部
2d曲面
2e圆柱部
3电动机部
4定子
5线圈
6电动机外壳
7电刷
8电源供给端子
9位置传感器
10转子
10a阴螺纹部
11磁体
12整流器
13轴承
14轴外壳
14a止转导向部
14b轴套(第一滑动支承部)
15密封构件
16盖(第二滑动支承部)
100外壳
101轴
102衬套
103密封构件
104杆
105柄
106销轴
107支点
108排气旁通通路
109废气闸阀
110排气通路
111废气闸

Claims (1)

1.一种涡轮用致动器，其特征在于，包括：
定子；
转子，该转子以能旋转的方式配置于所述定子的内侧，并在设于中心的孔中形成有阴螺纹部；
轴，该轴在一端部形成有与所述阴螺纹部螺合的阳螺纹部，在另一端部形成有圆柱形状的圆柱部，并形成有通过使所述阳螺纹部与所述圆柱部之间的部分的外表面变形而形成的止转部，所述轴通过将所述转子的旋转转换为轴向的直线运动而进行直线移动；
轴外壳，该轴外壳将从所述转子突出的所述轴内置，并形成有止转导向部和第一滑动支承部，其中，所述止转导向部与所述止转部卡合来防止所述轴的旋转，所述第一滑动支承部将所述轴的圆柱部支承成能滑动；
密封构件，该密封构件嵌插入所述轴外壳，并对所述轴外壳与所述轴的圆柱部之间的间隙进行堵塞；以及
第二滑动支承部，该第二滑动支承部固定于所述轴外壳以将所述密封构件夹在该第二滑动支承部与所述第一滑动支承部之间，并将所述轴的圆柱部支承成能滑动，
扩大所述轴外壳内的所述轴的直径而形成与所述第一滑动支承部抵接的防脱部，使该防脱部的端面角部形成为曲面状。
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