CN114097164B - 电动致动器及其安装结构、以及阀芯驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高马达的散热性的电动致动器及其安装结构、以及阀芯驱动装置。具体而言，电动致动器具备：马达，其具有收容与旋转轴一体的转子及定子且外周面形成为圆筒状的金属制的马达壳体；以及保持马达的树脂制的基座部件，基座部件具有：支承部，其固定马达壳体的端部，且外周面形成为与旋转轴同轴的圆柱状；以及基部，其一体地形成于支承部的与马达壳体相反的一侧，且比支承部更向径向外侧伸出，在支承部的外周嵌入有密封圈。

Description

电动致动器及其安装结构、以及阀芯驱动装置

技术领域

本发明涉及电动致动器及其安装结构、以及阀芯驱动装置。

背景技术

目前，已知有用于开闭气体或液体的流路的阀芯驱动装置。该阀芯驱动装置是通过电动致动器驱动阀芯的装置，例如，通过安装于构成液体或气体等流体流通的流路的部件等来调节流体的流通量。该阀芯驱动装置例如被用作怠速空气控制阀(IACV)或电子控制悬架。作为这种阀芯驱动装置，已知有专利文献1中记载的直动机构。

专利文献1中记载的直动机构将马达的旋转动力转换成直动部件在轴线方向上的进退动作并输出。具体而言，专利文献1中记载的直动机构为如下结构：具备马达、导向部件及直动部件，马达具备外壳及从外壳向外部突出且在外周面形成有外螺纹的旋转轴，通过由导向部件沿着旋转轴的轴线方向引导与旋转轴的外螺纹螺合的内螺纹部件，使与内螺纹部件一体的直动部件进退。另外，直动机构具备与马达的外壳一体且为树脂制的基座部件。通过将该基座部件固定于构成作为安装对象的流路的部件上，直动部件被配置于流路内，直动部件通过马达的驱动而进退，从而调整在流路内流通的流体的流通量。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018－148656号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在这种阀芯驱动装置中，由于收容于流路结构部件内的马达发热，因此需要高效地散热。

本发明是鉴于这种情况而开发的，其目的在于提供一种能够提高马达的散热性的电动致动器及其安装结构、以及阀芯驱动装置。

用于解决问题的技术方案

本发明的电动致动器具备：马达，所述马达具有金属制的马达壳体，所述马达壳体收容与旋转轴一体的转子及定子，且外周面形成为圆筒状；以及基座部件，所述基座部件为树脂制，且保持所述马达，所述基座部件具有：支承部，其固定所述马达壳体的端部，且外周面形成为与所述旋转轴同轴的圆柱状；以及基部，其一体地形成于所述支承部的与所述马达壳体相反的一侧，且比所述支承部更向径向外侧伸出，在所述支承部的外周，嵌入有密封圈。

因为马达壳体为金属制，且仅其端部固定于基座部件，所以能够从马达壳体的露出的外周面散热。在该情况下，如果密封圈设置于马达壳体的外周，则会阻碍从马达壳体散热，但因为密封圈嵌入到基座部件的支承部，所以可以抑制马达壳体的散热性因密封圈而降低。另外，由于基座部件为树脂制，与马达壳体相比不会变为高温，因此不需要由高耐热性的原材料构成密封圈，可以降低密封圈的制造成本。

本发明的电动致动器的安装结构是将上述电动致动器安装于金属制的固定部件而成的安装结构，其中，所述固定部件具备：第一收容部，其具有将从所述基座部件突出的所述马达壳体在径向上定位并能够收容所述马达壳体的圆筒状的第一内周面；以及接收面，其供所述基部的所述马达壳体侧的安装面抵接，所述密封圈设置为将所述固定部件和所述基座部件之间密封的状态。

因为基座部件的马达壳体侧的安装面与固定部件的接收面抵接，且在基座部件和固定部件之间设置有密封圈，所以能够将它们可靠地密封，例如，当液体或气体等流体在固定部件内流通时，可以防止流体从固定部件泄漏。

另外，由于马达壳体被第一收容部的第一内周面在径向上定位，因此第一收容部的第一内周面和马达壳体的外周面之间的间隙小。因此，可以将马达的热量从马达壳体的外周面有效地传递到固定部件的第一收容部的第一内周面。并且，因为密封圈也设置于固定部件和基座部件之间，所以不会阻碍从马达壳体散热。由此，促进了从固定部件散热。

作为本发明的电动致动器的安装结构的优选方式，也可以是，所述固定部件还具备第二收容部，其与所述第一收容部连续地形成，具有直径大于所述第一收容部的所述第一内周面的直径且能够收容所述密封圈的筒状的第二内周面，所述密封圈在径向上被所述支承部的外周面和所述第二内周面保持为按压状态。

在此，当电动致动器安装于固定部件时，如果是在基座部件和固定部件之间沿电动致动器的安装方向按压密封圈而进行密封的结构，则产生相对于安装方向的反作用力，因此，安装作业性有可能变差。

与此相对，在上述方式中，由于密封圈在支承部的径向上被支承部的外周面和第二收容部的第二内周面按压，因此相对于安装方向的反作用力变小，所以安装作业性良好。

作为本发明的电动致动器的安装结构的优选方式，也可以是，收容于所述第二收容部的所述密封圈在与所述基座部件和所述固定部件中的至少一方之间，在所述旋转轴的轴线方向上形成有间隙。

在上述方式中，由于在密封圈和基座部件之间或密封圈和固定部件之间中的至少一方，在旋转轴的轴线方向上形成有间隙，因此可以防止密封圈被沿电动致动器的安装方向按压，可以进一步提高安装作业性。另外，密封圈的压缩率也容易管理在适当值。

作为本发明的电动致动器的安装结构的优选方式，也可以是，所述支承部的直径大于所述马达壳体的直径，所述固定部件在所述第二收容部和所述第一收容部之间还具备第三收容部，所述第三收容部具有能够收容所述支承部的前端部的筒状的第三内周面，所述第三内周面的内径设定得大于所述第一内周面的内径且小于所述第二内周面的内径。

在上述方式中，因为在第一收容部和第二收容部之间电动致动器和固定部件的间隙成为弯曲状态，所以抑制了当密封圈被第二收容部的第二内周面和支承部的外周面按压而变形时，密封圈的一部分从上述间隙进入到第一收容部侧的情况，可以防止密封圈的过度变形。

作为本发明的电动致动器的安装结构的优选方式，也可以是，在所述第三内周面和所述支承部的外周面之间形成第一间隙，所述第一间隙大于所述第一内周面和所述马达壳体的外周面之间的间隙。

在上述方式中，因为第一间隙大于第一内周面和马达壳体的外周面之间的间隙，所以不会阻碍支承部向第三收容部的插入，由第一内周面和马达壳体的外周面可靠地进行向固定部件的径向的定位。

作为本发明的电动致动器的安装结构的优选方式，也可以是，在所述第三收容部的前端面和所述支承部的前端面之间形成有第二间隙。

在上述方式中，因为在第三收容部的前端面和支承部的前端面之间形成有第二间隙，所以不会阻碍支承部向第三收容部的插入，能够将基部的安装面可靠地安装到固定部件的接收面。

本发明的阀芯驱动装置具备上述电动致动器和通过所述电动致动器的驱动而能够沿着所述旋转轴的轴线方向移动的阀芯。

在本发明中，因为阀芯驱动装置具备上述电动致动器，所以当阀芯驱动装置被安装到固定部件上时，可以将固定部件和阀芯驱动装置密封并固定，可以提高阀芯驱动装置的定位性、散热性。因此，能够恰当地用作怠速空气控制阀(IACV)或电子控制悬架。

发明效果

根据本发明，可以提供一种能够提高马达的散热性的电动致动器及其安装结构、以及阀芯驱动装置。

附图说明

图1是表示具备本发明实施方式的电动致动器的阀芯驱动装置的立体图。

图2是表示上述实施方式的阀芯驱动装置的侧视图。

图3是表示上述实施方式的阀芯驱动装置的安装结构的剖视图。

图4是将表示图3所示的阀芯驱动装置的安装结构的剖视图的一部分放大表示的图。

图5是表示上述实施方式的变形例的阀芯驱动装置的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明实施方式的电动致动器及其安装结构、以及阀芯驱动装置进行说明。此外，以下，将马达31的旋转轴311的旋转中心轴线设为轴线L，将旋转轴311的旋转中心轴延伸的方向设为轴线L方向。另外，将旋转轴311突出的一侧作为输出侧L1来说明，将与旋转轴311突出的一侧相反的一侧(另一侧)作为输出相反侧L2来说明。

(流量控制装置的结构)

本实施方式是将阀芯驱动装置10安装在用作怠速空气控制阀(IACV)或电子控制悬架的流量控制装置的流路结构部件51上的实施方式，控制在流路结构部件51的流路510中流通的液体或气体等流体的流量。

(阀芯驱动装置的概略结构)

如图1～图3所示，阀芯驱动装置10使用电动致动器30作为驱动源，具备通过电动致动器30的驱动进行移动的阀芯20。该阀芯20的前端部形成为圆锥面的中心部向前端方向(输出侧L1)突出的形状。另外，使阀芯驱动装置10的阀芯20移动的机构例如与专利文献1中记载的直动机构同样，是通过导向部件沿着旋转轴的轴线L方向引导与马达的旋转轴的外螺纹螺合的内螺纹部件，使与内螺纹部件一体的阀芯20进退的结构。

(电动致动器的结构)

如图1～图3所示，电动致动器30具备马达31和树脂制的基座部件32。另外，电动致动器30在基座部件32上设置有密封圈40，该密封圈40在电动致动器30安装于流路结构部件51时成为被按压的状态。

(马达的结构)

如图1～图3所示，马达31具备金属制的马达壳体312，马达壳体312收容与旋转轴311一体的转子(图示省略)及定子(图示省略)，且外周面形成为圆筒状。该马达壳体312例如由钢板等金属构成，具有圆筒状的周壁313和与周壁313的前端侧(输出侧L1)一体的端板314。另外，旋转轴311的输出侧L1的前端部从马达壳体312的端板314向与端板314的正交的方向(轴线L方向)延伸。与这种马达壳体312的端板314相反的一侧(输出相反侧L2)的端部(图示省略)以埋设状态固定于基座部件32。

(基座部件的结构)

如图1及图2所示，基座部件32是通过嵌件成型与马达壳体312一体地形成的树脂制的部件。在该嵌件成型中，马达壳体312以周壁313的与端板314相反的一侧(输出相反侧L2)的端部的外周面露出在注塑成型模具内且其他部分被保持的状态定位。然后，树脂在该露出的端部的周围一体地成型，从而基座部件32与马达壳体312一体地形成。

该基座部件32具备：支承部321，其固定马达壳体312的与端板314相反的一侧(输出相反侧L2)的端部，且外周面形成为与旋转轴311同轴的圆柱状；基部322，其一体地形成于支承部321的与马达壳体312相反的一侧(输出相反侧L2)，比支承部321更向径向外侧伸出；主体部323，其位于基部322的输出相反侧L2；以及连接器连接部324，其与主体部323的侧面连接。该基部322的马达壳体312侧(输出侧L1)的面成为向流路结构部件51的安装面320。

此外，在本实施方式中，支承部321的外径形成为大于马达壳体312的外径。在该支承部321的外周面嵌入有密封圈40。另外，基部322的外周面与支承部321的外周面同样地形成为圆柱状，与旋转轴311同轴地配置。基部322的外径形成为大于支承部321的外径。

主体部323是外周面形成为局部圆筒状的部件。在该主体部323的侧面连接有向与旋转轴311的轴线L方向正交的方向延伸的空心状的连接器连接部324。在这些主体部323及连接器连接部324的内部，设置有向马达31通电用的配线(省略图示)，经由安装在连接器连接部324的连接器(图示省略)与外部配线连接。

(密封圈的结构)

密封圈40由橡胶制的O型环等构成。如图1及图2所示，该密封圈40嵌入到支承部321的外周面。在本实施方式中，密封圈40的输出相反侧L2的面与安装面320抵接。如图3所示，该密封圈40是在阀芯驱动装置10固定到后述的流路结构部件51时，为了将流路结构部件51密封(seal)而设置的部件。

此外，支承部321的轴线L方向的长度远大于密封圈40的直径(线径或粗细)。例如，也可以设定为密封圈40的直径的1.2倍以上那么大。

(流路结构部件的结构及电动致动器的安装结构)

安装阀芯驱动装置10的流路结构部件51相当于本发明的固定部件，如图3所示，形成为筒状，其中形成有气体或液体等流体在内部流通的流路510。在该流路结构部件51的端部形成有圆形截面的开口部511。具体而言，虽省略图示，但在筒状的流路结构部件51的外周面，在与流路510正交的方向上形成有贯通孔，流体从该贯通孔经由流路510朝向开口部511流通。此外，在本实施方式中，流体从贯通孔经由流路510朝向开口部511流通，但不限于此，流体也可以从开口部511经由流路510朝向贯通孔流通。

阀芯驱动装置10安装于流路结构部件51的与开口部511相反的一侧，在其安装方向以阀芯20为前端的状态下沿着轴线L方向安装于流路结构部件51，朝向轴线L方向的输出侧L1的阀芯20与开口部511相对地配置。

该流路结构部件51由铝合金等金属形成，且具备：第一收容部52，其具有能够收容从安装阀芯驱动装置10的基座部件32突出的马达壳体312的圆筒状的第一内周面521；第二收容部53，其具有能够收容密封圈40的筒状的第二内周面531；第三收容部54，其位于第二收容部53和第一收容部52之间，具有能够收容支承部321的前端部的筒状的第三内周面541；以及接收面55，其抵接基部322的安装面320。即，从第一收容部52向开口部511的相反方向依次形成有第三收容部54、第二收容部53、接收面55。

第一收容部52与开口部511同轴设置，在第一收容部52和开口部511之间形成有流路510。在本实施方式中，流路510形成为截面呈圆形状，其端部与第一收容部52连续，并且另一侧的端部与开口部511连通。阀芯20配置在该流路510内。

第一收容部52的第一内周面521的内径形成为大于开口部511的内径，且形成为与马达壳体312的外径相同或比其稍大。因此，在收容马达壳体312时，第一收容部52将马达壳体312在径向上定位并收容。具体而言，通过马达壳体312的周壁313的外周面和第一内周面521，进行径向的定位，马达壳体312的周壁313的外周面和第一内周面521接触、或隔开少许间隙而相对地配置。

第二收容部53位于比第一收容部52更靠与开口部511相反一侧的位置，收容密封圈40。该第二收容部53经由第三收容部54与第一收容部52连续地形成。该第二收容部53的第二内周面531的内径形成为大于第一收容部52的第一内周面521的内径且略小于密封圈40的外径。

此外，嵌入有该密封圈40的支承部321的外径形成为略大于密封圈40的内径。因此，密封圈40在支承部321的外周面和第二内周面521之间沿径向被按压。

第三收容部54是位于第一收容部52和第二收容部53之间且能够收容支承部321的前端部的部位。该第三收容部54的第三内周面541的内径设定为大于第一收容部52的第一内周面521的内径且小于第二收容部53的第二内周面531的内径。

图4是将表示图3所示的阀芯驱动装置10的安装结构的剖视图中的密封圈40附近放大表示的图。

由于密封圈40沿径向被按压，因此以沿轴线L方向延伸的方式变形。如图4所示，收容该密封圈40的第二收容部53在基座部件32(基部322)和流路结构部件51之间沿轴线L方向形成有间隙g3。因此，防止了密封圈40在阀芯驱动装置10的安装方向上被按压。

此外，在本实施方式中，间隙g3仅形成于密封圈40的输出侧L1，但不限于此，也可以分开设置于轴线L方向的两侧。

另外，如图4所示，在第三内周面541和支承部321的外周面之间形成有第一间隙g1。该第一间隙g1设定为大于第一内周面521和马达壳体312的周壁313的外周面之间的间隙g0。此外，就像之前提到的，马达壳体312的周壁313的外周面的外径设定为与第一收容部52的第一内周面521的内径大致相同或比其略小。

另外，在第三内周面541的前端面和支承部321的前端面之间形成有第二间隙g2。通过形成该第二间隙g2，防止阻碍流路结构部件51的接收面55向基部322的安装面320的固定。

通过这种结构，当基座部件32的马达壳体侧(输出侧L1)的安装面320安装成与流路结构部件51的接收面55抵接的状态时，设置于基座部件32和流路结构部件51之间的密封圈40将它们密封，可以防止流体从流路结构部件51泄漏。

在该情况下，配置于第二收容部53内的密封圈40通过第二收容部53的第二内周面531和支承部321的外周面沿径向保持在按压状态。

另外，因为第一内周面521和马达壳体312的周壁313的外周面之间的间隙g0较小，所以由第一内周面521和马达壳体312的周壁313的外周面可靠地进行向流路结构部件51的径向的定位。

这样，在本实施方式中，在将阀芯驱动装置10安装到流路结构部件51时，密封圈40被支承部321的外周面和第二收容部53的第二内周面531沿支承部321的径向按压，因此相对于安装方向的反作用力小，所以安装作业性良好。在该情况下，由于支承部321的轴线L方向的长度大于密封圈40的直径(线径)，在密封圈40和流路结构部件51之间，在轴线L方向上形成有间隙g3，因此可以防止密封圈40在阀芯驱动装置10的安装方向上被按压，可以提高安装作业性。另外，密封圈40的压缩率也容易管理在适当值。

另外，因为在第一收容部52和第二收容部53之间电动致动器30和流路结构部件51的第一间隙g1及第二间隙g2成为弯曲状态，所以可以抑制当密封圈40被第二收容部53的第二内周面531和支承部321的外周面按压而变形时，密封圈40的一部分从上述各间隙g1、g2进入第一收容部52侧。由此，在该安装结构中，可以防止密封圈40的过度变形。

(阀芯驱动装置的驱动)

通过安装在流路结构部件51上的阀芯驱动装置10的马达31的驱动，如图3的双点划线所示，阀芯20在流路510内在沿着轴线L方向的方向上移动。通过该阀芯20的移动来调节在流路结构部件51内的流路510中流通的流体的流量。

在本实施方式中，因为马达壳体312为金属制，且仅其端部固定于基座部件32，所以能够从马达壳体312的周壁313的外周面散热。在该情况下，因为马达壳体312的周壁313的外周面和第一收容部52的第一内周面521之间的间隙g0极小，所以在其间能够快速地进行热传递以促进散热。如果密封圈40设置于马达壳体312的周壁313的外周面，则会阻碍从马达壳体312散热，但因为密封圈40嵌入到基座部件32的支承部321，所以可以抑制马达壳体312的散热被密封圈40阻碍，能够提高马达31的散热性。

另外，由于基座部件32为树脂制，与马达31相比不会成为高温，因此，不需要由高耐热性的原材料构成密封圈40，可以降低密封圈40的制造成本。

本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。

例如，在上述实施方式中，基部322的外周面形成为圆柱状，但不限于此。

图5是表示上述实施方式的变形例的阀芯驱动装置10A的立体图。此外，在以下的说明中，对与上述实施方式相同或大致相同的结构标注相同的编号，并省略或简化说明。

阀芯驱动装置10A具备基部322A。该基部322A形成为向与连接器连接部324的延伸方向正交的方向延伸的俯视时大致菱形。该基部322A的与轴线L方向正交的纵向及横向的尺寸与上述基部322同样，形成为大于支承部321的外径。在该情况下，沿横向伸出得比纵向大，在该伸出部分形成有贯通孔325。

在本变形例中，因为在向基部322A的左右伸出的部分分别设置有贯通孔325，所以通过将螺丝等插入该贯通孔325中，能够将阀芯驱动装置10A更牢固地螺纹紧固到流路结构部件51上。另外，由该基部322A的伸出部分的表面确保宽的安装面320。

在上述实施方式中，密封圈40由O型环构成，但不限于此，例如，也可以由板状的密封垫构成。在该情况下，虽然密封垫没有被沿径向压缩，但无论密封圈40的形状如何，本发明都不排除沿轴线L方向被按压的情况。

附图标记说明

10、10A…阀芯驱动装置；20…阀芯；30…电动致动器；31…马达；311…旋转轴；312…马达壳体；313…周壁；314…端板；32…基座部件；320…安装面；321…支承部；322、322A…基部；323…主体部；324…连接器连接部；40…密封圈；51…流路结构部件(固定部件)；510…流路；511…开口部；52…第一收容部；521…第一内周面；53…第二收容部；531…第二内周面；54…第三收容部；541…第三内周面；55…接收面；L…轴线；L1…输出侧；L2…输出相反侧。

Claims (8)

1.一种电动致动器，其特征在于，具备：

马达，所述马达具有金属制的马达壳体，所述马达壳体收容与旋转轴一体的转子及定子，且外周面形成为圆筒状；以及

基座部件，所述基座部件为树脂制，且保持所述马达，

所述基座部件具有：支承部，所述支承部固定所述马达壳体的端部，且外周面形成为与所述旋转轴同轴的圆柱状；以及基部，所述基部一体地形成于所述支承部的与所述马达壳体相反的一侧，且比所述支承部更向径向外侧伸出，

在所述支承部的外周嵌入有密封圈，

所述基座部件以覆盖所述马达壳体的端部周围的方式与所述马达壳体形成为一体。

2.一种电动致动器的安装结构，将电动致动器安装于金属制的固定部件而构成，所述电动致动器具备：马达，所述马达具有金属制的马达壳体，所述马达壳体收容与旋转轴一体的转子及定子，且外周面形成为圆筒状；以及基座部件，所述基座部件为树脂制，且保持所述马达，所述基座部件具有：支承部，所述支承部固定所述马达壳体的端部，且外周面形成为与所述旋转轴同轴的圆柱状；以及基部，所述基部一体地形成于所述支承部的与所述马达壳体相反的一侧，且比所述支承部更向径向外侧伸出，在所述支承部的外周嵌入有密封圈，其特征在于，

所述固定部件具备：第一收容部，所述第一收容部具有圆筒状的第一内周面，所述第一内周面将从所述基座部件突出的所述马达壳体在径向上定位并能够收容所述马达壳体；以及接收面，所述接收面供所述基部的所述马达壳体侧的安装面抵接，

所述密封圈设置为将所述固定部件和所述基座部件之间密封的状态。

3.根据权利要求2所述的电动致动器的安装结构，其特征在于，

所述固定部件还具备第二收容部，所述第二收容部与所述第一收容部连续地形成，且具有筒状的第二内周面，所述第二内周面大于所述第一收容部的所述第一内周面的直径，且能够收容所述密封圈，

所述密封圈在径向上被所述支承部的外周面和所述第二内周面保持为按压状态。

4.根据权利要求3所述的电动致动器的安装结构，其特征在于，

收容于所述第二收容部的所述密封圈在与所述基座部件和所述固定部件中的至少一方之间，在所述旋转轴的轴线方向上形成有间隙。

5.根据权利要求3所述的电动致动器的安装结构，其特征在于，

所述支承部的直径大于所述马达壳体的直径，

所述固定部件在所述第二收容部和所述第一收容部之间还具备第三收容部，所述第三收容部具有能够收容所述支承部的前端部的筒状的第三内周面，

所述第三内周面的内径设定为大于所述第一内周面的内径且小于所述第二内周面的内径。

6.根据权利要求5所述的电动致动器的安装结构，其特征在于，

在所述第三内周面和所述支承部的外周面之间形成有第一间隙，

所述第一间隙大于所述第一内周面和所述马达壳体的外周面之间的间隙。

7.根据权利要求5所述的电动致动器的安装结构，其特征在于，

在所述第三收容部的前端面和所述支承部的前端面之间形成有第二间隙。

8.一种阀芯驱动装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的电动致动器；以及

阀芯，所述阀芯通过所述电动致动器的驱动而能够沿着所述旋转轴的轴线方向移动。