JP2003289648A - 電子制御アクチュエータ - Google Patents

電子制御アクチュエータ

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JP2003289648A JP2002088001A JP2002088001A JP2003289648A JP 2003289648 A JP2003289648 A JP 2003289648A JP 2002088001 A JP2002088001 A JP 2002088001A JP 2002088001 A JP2002088001 A JP 2002088001A JP 2003289648 A JP2003289648 A JP 2003289648A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータの耐久性を向上し、また、アク
チュエータの信頼性を向上できるターボチャージャ制御
用電子制御アクチュエータを提供することにある。 【解決手段】ボディ１１０とカバー１２０とから構成さ
れるケース内に、モータ１３０と、変速機構１４０と、
位置センサ１５０が組み込まれる。モータ１３０の駆動
力は、変速機構１４０を介して出力回転軸１４５から外
部に取り出して、ターボチャージャの可動翼を回転駆動
する。出力回転軸を回転支承する第１の軸受１４６は、
カバー１２０に設けられ、出力回転軸を回転支承する第
２の軸受は、ボディ１１０に設けられる。位置センサ１
５０は、モータ１３０の出力軸に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御アクチュ
エータに係り、特に、自動車用内燃機関の可変容量ター
ボチャージャの可動翼の位置制御に用いるに好適なター
ボチャージャ制御用電子制御アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、電子制御アクチュエータとして
は、例えば、欧州特許出願公開第１００９０８８号明細
書（１９９９）に記載されているように、モータと、変
速機構とから構成されるものが知られている。ここで、
欧州特許出願公開第１００９０８８号明細書（１９９
９）には記載されている技術を適用した電子制御アクチ
ュエータの製品においては、変速機構の出力軸の一端が
被駆動部材に連結され、他端には、位置センサが設けら
れている。位置センサは、アクチュエータの現在位置を
検出し、位置をフィードバック制御するために用いられ
る。また、出力軸は、２個の軸受により回転可能に支承
されている。さらに、モータ及び変速機構は、ボディと
カバーの中に保持されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ここで、従来の電子制
御アクチュエータにおいては、変速の出力軸の一端が外
部への駆動力の出力に用いられ、他端に位置センサが設
けられる構成となっているため、出力軸を回転可能に支
承する２個の軸受は、いずれも、ボディの中に配置され
る構成となっており、２個の軸受間の距離が短いもので
あった。その結果、出力回転軸の軸傾きが増大するた
め、１）耐振動性の低下、２）センサ部の振れ増加によ
る位置誤検出が生じるという問題があった。
【０００４】すなわち、軸傾きが大きくなると、第１
に、内燃機関振動によりアクチュエータ出力回転軸の軸
直角方向振れが増加し、その結果、ウオームギアとウオ
ームホイールから構成される変速機構の噛合部にてフレ
ッティング摩耗が発生し、アクチュエータの寿命を短く
なる。
【０００５】また、第２に、アクチュエータの被駆動部
材が停止しているときに、アクチュエータ出力回転軸が
振れると、位置センサの出力が変化するため、被駆動部
材が動いているものと誤検出し、正規の位置に被駆動部
材が停止しているにも拘わらず、被駆動部材を駆動する
制御信号が出力することとなり、被駆動部材が誤動作す
ることになる。すなわち、アクチュエータの信頼性が低
下することになる。
【０００６】本発明の目的は、アクチュエータの耐久性
を向上し、また、アクチュエータの信頼性を向上できる
ターボチャージャ制御用電子制御アクチュエータを提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、ボディとカバーとから構成される
ケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み
込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出
力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動
する電子制御アクチュエータにおいて、上記カバーに設
けられ、上記出力回転軸を回転支承する第１の軸受と、
上記ボディに設けられ、上記出力回転軸を回転支承する
第２の軸受とを備え、上記位置センサを、上記モータの
出力軸に取り付けるようにしたものである。かかる構成
により、位置センサは、モータの出力軸に取り付け、モ
ータ出力軸の回転角を検出し、アクチュエータの出力回
転軸を制御しているため、アクチュエータの出力軸の振
れは、位置センサには伝わらないので、信頼性を向上す
ることができる。また、２個の軸受は、それぞれ、ボデ
ィと、カバーに取り付ける構造としているので、２個の
軸受のスパンは、最も長く取ることができる。したがっ
て、出力回転軸の振れを最小限にすることが可能とな
り、フレッティング摩耗を最小限に抑えることが可能と
なり、信頼性を向上できる。
【０００８】（２）また、本発明は、ボディとカバーと
から構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位
置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速
機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動
部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
上記カバーには、上記モータへの給電コネクタが形成さ
れ、このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸
受を設け、上記被駆動部材が、ターボチャージャとした
ものである。かかる構成により、カバーには、モータへ
の給電コネクタが形成され、このカバーに、出力回転軸
の一端を支承する軸受を設けているので、カバーがコネ
クタと軸受を兼ねることができるものとなる。
【０００９】（３）また、本発明は、ボディとカバーと
から構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位
置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速
機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動
部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
上記カバーには、上記モータに形成された給電端子に差
込み接続される接続端子が形成され、このカバーに、上
記出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、上記被駆動
部材が、ターボチャージャとしたものである。かかる構
成により、カバーには、モータに形成された給電端子に
差込み接続される接続端子が形成されているので、カバ
ーの取付作業によって、出力回転軸の支承と、モータへ
の電気的接続とを達成し得るものとなる。
【００１０】（４）また、本発明は、ボディとカバーと
から構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位
置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速
機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動
部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
上記カバーには、上記モータの制御回路が形成され、こ
のカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を設
け、また、上記カバーには、上記軸受と上記制御回路と
を隔離する隔壁が形成され、上記被駆動部材が、ターボ
チャージャとしたものである。かかる構成により、カバ
ーには、モータの制御回路が形成され、このカバーに、
出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、また、カバー
には、軸受と制御回路とを隔離する隔壁が形成されるよ
うにしているので、カバーに取り付けた制御回路を、出
力回転軸の軸受部の潤滑剤による汚損がから保護し得る
ものとなる。
【００１１】（５）また、本発明は、ボディとカバーと
から構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位
置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速
機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動
部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
上記位置センサは、上記モータの出力軸の同軸上に設け
られ、上記被駆動部材が、ターボチャージャであるとと
もに、上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチ
ャージャの可動翼の角度を制御するようにしたものであ
る。かかる構成により、位置センサは、モータの出力軸
の同軸上に設けられているので、タービンの回転角度が
外乱（温度、振動）の影響を受けにくく、正確に検出で
き、ターボチャージャの可動翼の角度を正確に制御し得
るものとなる。
【００１２】（６）また、本発明は、ボディとカバーと
から構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位
置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速
機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動
部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
上記出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受
を備え、上記被駆動部材が、ターボチャージャであると
ともに、上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボ
チャージャの可動翼の角度を制御するようにしたもので
ある。かかる構成により、出力回転軸を両端を回転支承
する第１，第２の軸受を備えるようにしているので、出
力回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フレ
ッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、信
頼性を向上し得るものとなる。
【００１３】（７）また、本発明は、ボディとカバーと
から構成されるケース内に、モータと変速機構と位置セ
ンサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構
を介して出力回転軸から外部に取り出す電子制御アクチ
ュエータと、可動翼を有するターボチャージャとが一体
化された電子制御アクチュエータ一体型ターボチャージ
ャにおいて、上記出力回転軸を両端を回転支承する第
１，第２の軸受を備え、上記電子制御アクチュエータの
上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージ
ャの可動翼の角度を制御するようにしたものである。か
かる構成により、出力回転軸を両端を回転支承する第
１，第２の軸受を備え、電子制御アクチュエータの位置
センサの出力に基づいて、ターボチャージャの可動翼の
角度を制御するようにしているので、電子制御アクチュ
エータ一体型ターボチャージャにおける信頼性を向上し
得るものとなる。
【００１４】（８）また、本発明は、モータの回転をギ
アを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動
するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸
受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボ
ディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上
記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、
上記カバーの外側表面部分には上記モータへの給電コネ
クタが形成され、上記カバーの内側表面には上記コネク
タに電気的に繋がると共に上記モータと電気的に接続さ
れる電気端子が形成されており、且つ上記出力回転軸の
他端にその内輪が固定された軸受ベアリングの外輪が固
定されるようにしたものである。かかる構成により、カ
バー部材で電気コネクタと軸受ベアリング保持部材を兼
ねることができるものとなる。
【００１５】（９）また、本発明は、モータの回転をギ
アを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動
するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸
受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボ
ディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上
記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、
上記樹脂カバーには、上記モータの給電端子が差し込み
接続される電気端子がモールド形成され、更に上記出力
回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの外輪
を保持するベアリング保持部を設けたものである。かか
る構成により、カバー部材の取り付け作業により、出力
回転軸の支承と、モータの電気的接続を達成し得るもの
となる。
【００１６】（１０）また、本発明は、モータの回転を
ギアを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆
動するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する
軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記
ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び
上記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおい
て、上記モータの制御回路を上記樹脂カバーの内側表面
に取り付け、上記樹脂カバーの外側表面に形成したコネ
クタと電気的に接続し、更に上記樹脂カバーには、上記
出力回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの
外輪を保持すると共に、当該ベアリング部と上記制御回
路とを隔離する隔壁を上記カバーに取り付けるようにし
たものである。かかる構成により、カバー部材に取り付
けた制御回路を、出力回転軸のベアリング軸受部の潤滑
剤により汚染から保護し得るものとなる。
【００１７】（１１）また、本発明は、モータで回転駆
動される出力回転軸によって可動翼の角度が制御される
可動翼型タービンにおいて、上記モータの出力軸に磁気
エンコーダを設け、上記可動翼の角度が上記磁気エンコ
ーダの出力パルスの関数として物理的に制御される構成
としたものである。かかる構成により、タービンの可動
翼の回転角度が外乱（温度，振動）下においても正確に
制御し得るものとなる。
【００１８】（１２）また、本発明は、モータで回転駆
動される出力回転軸によって可動翼の角度が制御される
可動翼型タービンであって、上記モータの回転をギアを
介して上記出力回転軸に伝達して上記出力回転軸を回転
駆動すると共に、上記出力回転軸の一端を支承する軸受
が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボデ
ィに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記
出力軸の他端部を被う可動翼型タービンにおいて、上記
モータの出力軸に磁気エンコーダを設け、当該磁気エン
コーダに対面する上記樹脂カバーの内側表面に上記モー
タの制御回路を取り付け、上記樹脂カバーの外側表面に
形成したコネクタと電気的に接続し、更に上記制御回路
には、上記磁気エンコーダの磁束変化を検出する磁電変
換素子を取り付けたものである。かかる構成により、可
動翼型タービンのアクチュエータモータの制御回路と回
転センサの一部を共用できるものとなる。
【００１９】（１３）上記（１２）において、好ましく
は、上記磁電変換素子と上記エンコーダの間を仕切る仕
切壁を上記樹脂カバーに取り付けたものである。かかる
構成により、磁電変換素子にベアリングのグリースやギ
ア粉が付着するのを抑制し得るものとなる。
【００２０】（１４）上記（１２）において、好ましく
は、上記樹脂カバーの内側表面部には上記制御回路を挟
んで上記モータの電気端子と上記出力回転軸の他端を軸
支するベアリング取り付け部が設けられているものであ
る。かかる構成により、樹脂カバーによって可動翼型タ
ービンのアクチュエータモータの制御回路と回転センサ
の一部と軸受ベアリングとを保持し得るものとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図９を用いて、本発
明の一実施形態による電子制御アクチュエータの構成に
ついて説明する。最初に、図１〜図４を用いて、本実施
形態による電子制御アクチュエータの構成について説明
する。図１は、本発明の一実施形態による電子制御アク
チュエータの構成を示すカバーを外した状態の斜視図で
ある。図２は、本発明の一実施形態による電子制御アク
チュエータの構成を示す外観斜視図である。図３は、本
発明の一実施形態による電子制御アクチュエータに用い
るカバー内部の斜視図である。図４は、本発明の一実施
形態による電子制御アクチュエータの断面図である。な
お、図１〜図４の各図において、同一符号は同一部分を
示している。
【００２２】図１に示すように、本実施形態による電子
制御アクチュエータ１００は、ボディ１１０と、カバー
１２０と、モータ１３０と、変速機構１４０と、位置セ
ンサ１５０とから構成されている。モータ１３０と、変
速機構１４０と、位置センサ１５０とは、ボディ１１０
とカバー１２０との間に収納される。
【００２３】ボディ１１０には、モータ１３０が、バン
ド及びネジにより固定されている。カバー１２０には、
給電コネクタ１２１が一体的に形成されている。モータ
１３０は、例えば、ブラシ付き直流モータである。
【００２４】変速機構１４０は、ピニオンギア１４１
と、ギア１４２と、ウオームギア１４３と、ホイールギ
ア１４４と、出力回転軸１４５とから構成されている。
ピニオンギア１４１は、モータ１３０の出力軸に圧入さ
れている。ピニオンギア１４１は、ギア１４２に噛合さ
れている。また、ギア１４２とウオームギア１４３は、
同軸上に同一部材にて一体に形成されている。なお、ギ
ア１４２とウオームギア１４３を異なる部材で構成する
ことも可能である。この場合は、接着剤等により固定、
同軸上に一体化すればよいものである。
【００２５】さらに、ウオームギア１４３には、ホイー
ルギア１４４が噛合されている。従って、モータ１３０
により発生した回転トルクは、ピニオンギア１４１とギ
ア１４２間を減速もしくは増速して伝達され、更にウオ
ームギア１４３とホイールギア１４４の間を減速もしく
は増速して伝達され、アクチュエータの出力回転軸１４
５に伝わる。出力回転軸１４５には、第１の軸受１４６
Ａが取り付けられている。第２の軸受１４６Ｂについて
は、図４を用いて後述する。
【００２６】本実施形態による電子制御アクチュエータ
は、被駆動部材であるターボチャージャの可動翼の位置
制御用に用いられる。位置センサ１５０は、可動翼の位
置を検出するために設けられている。位置センサ１５０
は、磁石プレート（エンコーダディスク）１５１，１５
２と、図３を用いて後述するホールＩＣ１５３，１５４
とから構成されている。磁石プレート１５１，１５２
は、それぞれ、モータ１３０の出力軸の同軸上に固定さ
れている。ホールＩＣ１５３，１５４は、図３に示すよ
うに、制御回路３０の上に、磁石プレート１５１，１５
２の外周にそれぞれ対向するように取り付けられてい
る。磁石プレート１５１，１５２が回転すると、その磁
束変化により、ホールＩＣ１５３，１５４の出力がＯ
Ｎ，ＯＦＦと変化可能である。すなわち、位置センサ１
５０は、磁石プレート１５１，１５２と、ホールＩＣ１
５３，１５４とから構成される磁気式エンコーダを用い
ている。
【００２７】磁石プレート１５１，１５２の部材として
は、例えば，ＰＰＳ等の樹脂材を用いており、モータ回
転時の慣性モーメントの増加を抑制し、アクチュエータ
の停止状態からモータが動き出すまでの起動遅れ時間を
低減している。磁石プレート１５１，１５２は、モータ
１３０の出力軸またはピニオンギア１４１に、接着剤に
よって固定されている。なお、磁石プレート１５１，１
５２は、モータ１３０の出力軸またはピニオンギア１４
１に一体成形するようにしてもよいものである。
【００２８】磁石プレート１５１，１５２には、それぞ
れ等角度ピッチで、外周部が同極となる様磁石が埋め込
まれ、モータ１３０の回転に伴い、ホールＩＣ１５３，
１５４の磁束変化検出部（ホールＩＣ内にあり図示省
略）に交互に磁束変化を生じさせ、ホールＩＣ１５３，
１５４をＯＮ、ＯＦＦさせる。ホールＩＣ１５３の出力
変化は磁石プレート１５１の磁束変化により、ホールＩ
Ｃ１５４の出力変化は磁石プレート１５２の磁束変化に
よる。
【００２９】ここで、磁石プレート１５１と磁石プレー
ト１５２の出力位相は、互いに１／４周期ずらしてあ
り、このＯＮ，ＯＦＦのパターンの重なり具合を検出す
ることにより、モータ１３０が正回転しているか逆回転
しているかを判定する。
【００３０】以上より、ターボチャージャの可動翼の動
作角度は、位置センサ１５０である磁気式エンコーダの
出力パルスの関数として、物理的に制御できるように構
成されている。例えば、可動翼の動作角度をθｖ、ピニ
オンギア１４１とギア１４２間及びウオームギア１４３
とホイールギア１４４間からなる変速機構の総減速比を
ｎ、磁石プレート１５１の角度ピッチをθｅとすると、
可動翼の動作角θｖと、これを得る為の出力パルス数Ｐ
の関係は、次式（１）で表わされる。
【００３１】θｖ＝Ｐ×（θｅ／ｎ） …（１） ここで、出力パルス数Ｐは整数であり、（θｅ／ｎ）が
本実施例で示すアクチュエータの角度分解能となる。ま
た、総減速比ｎの値は、モータ１３０の回転数に対して
出力回転軸１４５の回転数を高くしたい場合、１より小
となる（増速となる）。しかし、本アクチュエータの場
合、小型で高速回転であるが小トルクのモータをギアで
減速して、所望のトルクと出力軸回転数を得るのが一般
的であり、従って本例においてもｎの値は１より大とな
るのが一般的である。また、本例の場合、磁石プレート
１５２は、その出力位相差から回転方向の判別のみに使
用している。しかしながら、磁石プレート１５１と、磁
石プレート１５２に対するホールＩＣ１５３，１５４の
出力のアンド条件をとることにより、ホールＩＣ１５３
だけの場合に対して、１／４周期の分周されたパルス信
号を得られるため、さらに、角度分解能を高めるように
してもよいものである。
【００３２】以上説明したように、本実施形態において
は、位置センサ１５０を構成する磁石プレート１５１，
１５２は、モータ１３０の出力軸に取り付けられている
点に特徴を有している。なお、従来においては、位置セ
ンサは、変速機構の出力軸に取り付けられていたため、
変速機構の出力軸が振れると、信頼性を低下させてい
た。それに対して、本実施形態では、モータの出力軸に
位置センサを取り付け、モータ出力軸の回転角を検出
し、アクチュエータの出力回転軸を制御している。従っ
て、アクチュエータの出力軸の振れは、位置センサには
伝わらないため、信頼性を向上することができる。な
お、磁石プレート１５１，１５２の取付位置は、変速機
構１４０の入力軸と言っても、同義語である。
【００３３】また、変速機構１５０が減速機構である場
合、位置センサ１５０の取付位置は、ギア減速部（総減
速比ｎ）よりも動力源（モータ１３０）側にあるため、
出力回転軸の制御に要求される角度分解能の１／ｎ倍の
センサ分解能があればよく、振動に起因する振れによる
誤検出に対しても感度が低く、誤検出が生じにくくなる
ものである。したがって、センサの位置誤検出を回避す
ることが可能となる。また、従来と同じセンサ分解能の
磁石プレートを用いると、センサ全体の分解能は、ｎ倍
に向上することができる。
【００３４】次に、図２に示すように、出力回転軸１４
５には、リンク１４７が固定されている。リンク１４７
の円弧運動は、図５を用いて後述するように、リンク２
９２を介してターボチャージャ２００の可動翼２３０を
動作させ、位置制御をする。また、リンク１４７の基部
には、カバー１４８が設けられている。カバー１４８
は、外部からアクチュエータ１００の内部に塵芥等が侵
入するのを防止するために設けられている。
【００３５】次に、図３を用いて、カバー１２０の構成
について説明する。カバー１２０は、図２に示したよう
に、モータ１３０や変速機構１４０を保持・固定するボ
ディ１１０に勘合され、モータ１３０，変速機構１４０
及び位置センサ１５０を、外部からの水分、油分、塵埃
等から保護する。また、カバー１２０は、次の機能を有
する。
【００３６】図１に示したように、カバー１２０には、
モータ１３０や制御回路１６０への給電コネクタ１２１
が一体に形成されている。ここで、給電コネクタ１２１
の各端子は、アルミニウム線１２２Ａを振動溶着（ワイ
ヤボンディング）することにより、制御回路１６０の端
子に接続されている。従って、外部からの電力は、給電
コネクタ１２１及びアルミニウム線１２２Ａを介して、
制御回路１６０に供給される。また、制御回路１６０の
端子と、モータ端子１２３Ａ，１２３Ｂは、ワイヤボン
ディングされたアルミニウム線１２２Ｂにより接続され
ている。
【００３７】図１に示したように、モータ１３０には、
雌型の給電端子１３１Ｂが設けられている。なお、給電
端子は、２つあるが、図１では、１個のみ図示されてい
る。モータ端子１２３Ａ，１２３Ｂは、カバー１２０に
一体的に形成されている。カバー１２０に一体に形成さ
れたモータ端子１２３Ａ，１２３Ｂは、モータ１３０側
に形成されたメス側給電端子１３１Ｂに、カバー１２０
の組み込み作業時に同時挿入され、電気的に結合され
る。これによって、給電コネクタ１２１Ａから供給され
る電力は、制御回路１６０，モータ端子１２３Ａ，１２
３Ｂを介して、モータ１３０に供給される。
【００３８】カバー１２０には、矩形状の隔壁１２４が
一体形成されており、その内部の空間１２５に、制御回
路１６０が接着等により固定される。空間１２５の平面
部に、制御回路１６０が、例えば、エポキシ接着剤で接
着される。空間１２５は、カバー１２０側に形成された
軸受保持部１２６と隔壁１２４によって遮断されてい
る。また、制御回路蓋１２７は、制御回路１６０が軸受
保持部側の空間１２５に露出しないよう、接着剤により
隔壁１２４の端面に接着固定されている。その結果、出
力回転軸１４５の回転よって軸受部に生じる摩耗粉、あ
るいはグリスの飛散分が制御回路１６０に付着し、ショ
ート等による回路の故障原因となることを防止する。
【００３９】次に、図４を用いて、アクチュエータ１０
０の出力回転軸１４５の軸受構造について説明する。図
示するように、出力軸受には。２個のボールベアリング
１４６Ａ，１４６Ｂが用いられている。第１のボールベ
アリング１４６Ａは、そのアウターレースがカバー１２
０の部材と同一材料で一体に形成された軸受保持部１２
６により軸方向，及び径方向の軸荷重を支承する。ここ
で、軸受保持部１２６とボールベアリング１４６Ａのア
ウタレースとの勘合はすきまばめとなっている。また、
ボールベアリング１４６Ａのインナーレースが出力回転
軸１４５に圧入されている。第２のボールベアリング１
４６Ｂは、そのアウターレースがボディ１１０に圧入に
より勘合され、インナーレースが出力回転軸１４５に圧
入されている。また、出力回転軸１４５の出力取り出し
部には、リンク１４７と共に防水カバー１４８が結合さ
れ、被水時に水分が内部へ侵入することを防止する。
【００４０】本実施形態では、位置センサ１５０は、図
１に示したように、モータ１３０の出力軸に取り付けて
いるので、２個の軸受（ボールベアリング１４６Ａ，１
４６Ａ）は、それぞれ、ボディ１１０と、カバー１２０
に取り付ける構造とすることができる。したがって、２
個の軸受のスパンは、最も長く取ることが可能となり、
その結果、内燃機関からの振動入力に対し、出力回転軸
の振れを最小限にすることが可能となる。これにより、
軸受部及びギア噛合部にて生じる、フレッティング摩耗
を最小限に抑えることが可能となり、アクチュエータの
耐久性を高める事ことができる。更に、軸端部の軸受に
ボールベアリングを採用することにより、出力回転軸１
４５がその軸直角方向に偏荷重を受けた場合の軸受部に
おける摺動抵抗の増加を最小限にすることができる。
【００４１】次に、図５〜図８を用いて、本実施形態に
よる電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ター
ボチャージャの構成について説明する。図５は、本発明
の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付け
た可変容量ターボチャージャの全体構成を示す斜視図で
ある。図６は、本発明の一実施形態による電子制御アク
チュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャのタ
ービンハウジング内のベーンリンク配置を示す分解正面
図である。図７は、本発明の一実施形態による電子制御
アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャ
における可動翼の配置図である。図８は、図７のＸ−Ｘ
断面図である。なお、図５〜図８において、同一符号
は、同一部分を示している。
【００４２】図５に示すように、電子制御アクチュエー
タ１００は、可変容量ターボチャージャ２００に固定さ
れたブラケット２９０に、ねじ締結等により、固定され
る。可変容量ターボチャージャ２００は、タービンハウ
ジング２１０と、コンプレッサハウジング２２０とを備
えている。電子制御アクチュエータ１００は、コンプレ
ッサハウジング２２０に固定されたブラケット２９０に
ねじ締結等により結合される。タービンハウジング２１
０は、内燃機関の排気ガスが通過する事により高温とな
るのに対して、コンプレッサハウジング２２０の方が比
較的温度上昇が小ないため、タービンハウジング２１０
から電子制御アクチュエータ１００への伝熱を回避する
ことができる。ここで、ブラケット２９０は、タービン
ハウジング２１０からのふく射熱を遮断する作用も有す
る。
【００４３】電子制御アクチュエータ１００のリンク１
４７は、可動リンク２９２を介して、タービンハウジン
グ２１０のロッド７１に連結されている。従って、電子
制御アクチュエータ１００の回転動作は、可動リンク２
９２を介して、ロッド２９４に伝達される。
【００４４】図５に示したロッド２９４には、図６に示
すドライブリンク２３２が同軸に結合されている。図６
に示すように、ドライブリンク２３２の回転動作は、リ
ング２３４に伝達され、リング２３４が回転動作する。
リング２３４が回転動作することにより、タービンハウ
ジング２１０の内部に周状に配置された複数のベーンリ
ンク２３６がすべてを等角度で回転制御する。
【００４５】図７に示すように、タービンハウジング２
１０には、複数の可動翼２３０が回転可能に指示されて
いる。そして、図８に示すように、ベーンリンク２３６
には、同軸に可動翼２３０が結合されており、ベーンリ
ンク２３６の回転にしたがって可動翼２３０が回転す
る。従って、電子制御アクチュエータ１００の回転動作
は、可動翼２３０を回転制御させることが可能となり、
その結果タービンハウジング２１０内を流れる排気ガス
流量を制御することができる。
【００４６】次に、図９を用いて、本実施形態による電
子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャ
ージャの制御システムの構成について説明する。図９
は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータ
を取り付けた可変容量ターボチャージャシステムの構成
を示すシステム構成図である。なお、図１〜図８と同一
符号は、同一部分を示している。
【００４７】可変容量ターボチャージャ２００のタービ
ンハウジング２１０内には、複数の可動翼２３０が配置
されている。可動翼２３０は、可動リンク２９２に回転
自在に結合され、可動リンク２９２は、回転自在にアク
チュエータ１００の回転出力軸に結合される。
【００４８】可動翼２３０は、その角度を変化させるこ
とにより、タービン流量を調整可能とし、その結果コン
プレッサの圧縮圧力を所望の値に制御することができ
る。また、電子制御アクチュエータ１００の制御は、ア
クチュエータ内部に例えば接着剤で固定された制御回路
１６０で行われる。制御回路１６０は、アクチュエータ
内のセンサによる位置検出結果と、内燃機関の制御回路
（ＥＣＵ）３００からの通信信号に含まれる目標開度情
報とを比較して、その差に応じてアクチュエータ１００
を制御する。
【００４９】以上説明したように、本実施形態において
は、ボディに設けられ、第１の軸受により、出力回転軸
を回転支承し、カバーに設けられた第２の軸受により、
出力回転軸を回転支承するとともに、位置センサはモー
タの出力軸に取り付けるようにしている。したがって、
位置センサは、モータの出力軸に取り付け、モータ出力
軸の回転角を検出し、アクチュエータの出力回転軸を制
御しているため、アクチュエータの出力軸の振れは、位
置センサには伝わらないので、信頼性を向上することが
できる。また、２個の軸受は、それぞれ、ボディと、カ
バーに取り付ける構造としているので、２個の軸受のス
パンは、最も長く取ることができる。したがって、出力
回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フレッ
ティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、信頼
性を向上できる。
【００５０】また、本実施形態においては、カバーに
は、モータへの給電コネクタが形成され、このカバー
に、出力回転軸の一端を支承する軸受を設けているの
で、カバーがコネクタと軸受を兼ねることができる。
【００５１】さらに、カバーには、モータに形成された
給電端子に差込み接続される接続端子が形成されている
ので、カバーの取付作業によって、出力回転軸の支承
と、モータへの電気的接続とを達成することができる。
また、さらに、カバーには、モータの制御回路が形成さ
れ、このカバーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を
設け、また、カバーには、軸受と制御回路とを隔離する
隔壁が形成されるようにしているので、カバーに取り付
けた制御回路を、出力回転軸の軸受部の潤滑剤による汚
損がから保護することができる。
【００５２】また、位置センサは、モータの出力軸の同
軸上に設けられているので、タービンの回転角度が外乱
（温度、振動）の影響を受けにくく、正確に検出でき、
ターボチャージャの可動翼の角度を正確に制御すること
ができる。
【００５３】また、さらに、出力回転軸を両端を回転支
承する第１，第２の軸受を備えるようにしているので、
出力回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フ
レッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、
信頼性を向上できる。
【００５４】また、出力回転軸を両端を回転支承する第
１，第２の軸受を備え、電子制御アクチュエータの位置
センサの出力に基づいて、ターボチャージャの可動翼の
角度を制御するようにしているので、電子制御アクチュ
エータ一体型ターボチャージャにおける信頼性を向上す
ることができる。
【００５５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、アクチュ
エータの耐久性を向上し、また、アクチュエータの信頼
性を向上することができるという効果がある。
【００５６】また、請求項２記載の発明によれば、カバ
ーには、モータへの給電コネクタが形成され、このカバ
ーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を設けているの
で、カバーがコネクタと軸受を兼ねることができるもの
となるという効果がある。
【００５７】また、請求項３記載の発明によれば、カバ
ーには、モータに形成された給電端子に差込み接続され
る接続端子が形成されているので、カバーの取付作業に
よって、出力回転軸の支承と、モータへの電気的接続と
を達成し得るという効果がある。
【００５８】また、請求項４記載の発明によれば、カバ
ーには、モータの制御回路が形成され、このカバーに、
出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、また、カバー
には、軸受と制御回路とを隔離する隔壁が形成されるよ
うにしているので、カバーに取り付けた制御回路を、出
力回転軸の軸受部の潤滑剤による汚損がから保護し得る
という効果がある。
【００５９】また、請求項５記載の発明によれば、位置
センサは、モータの出力軸の同軸上に設けられているの
で、タービンの回転角度が外乱（温度、振動）の影響を
受けにくく、正確に検出でき、ターボチャージャの可動
翼の角度を正確に制御し得るという効果がある。
【００６０】また、請求項６記載の発明によれば、出力
回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備える
ようにしているので、出力回転軸の振れを最小限にする
ことが可能となり、フレッティング摩耗を最小限に抑え
ることが可能となり、信頼性を向上し得るという効果が
ある。
【００６１】また、請求項７記載の発明によれば、出力
回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、
電子制御アクチュエータの位置センサの出力に基づい
て、ターボチャージャの可動翼の角度を制御するように
しているので、電子制御アクチュエータ一体型ターボチ
ャージャにおける信頼性を向上し得るという効果があ
る。
【００６２】また、請求項８記載の発明によれば、カバ
ー部材で電気コネクタと軸受ベアリング保持部材を兼ね
ることができるという効果がある。
【００６３】また、請求項９記載の発明によれば、カバ
ー部材の取り付け作業により、出力回転軸の支承と、モ
ータの電気的接続を達成し得るという効果がある。
【００６４】また、請求項１０記載の発明によれば、カ
バー部材に取り付けた制御回路を、出力回転軸のベアリ
ング軸受部の潤滑剤により汚染から保護し得るという効
果がある。
【００６５】また、請求項１１記載の発明によれば、タ
ービンの可動翼の回転角度が外乱（温度，振動）下にお
いても正確に制御し得るという効果がある。
【００６６】また、請求項１２記載の発明によれば、可
動翼型タービンのアクチュエータモータの制御回路と回
転センサの一部を共用できるという効果がある。
【００６７】また、請求項１３記載の発明によれば、磁
電変換素子にベアリングのグリースやギア粉が付着する
のを抑制し得るという効果がある。
【００６８】また、請求項１４記載の発明によれば、樹
脂カバーによって可動翼型タービンのアクチュエータモ
ータの制御回路と回転センサの一部と軸受ベアリングと
を保持し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータの構成を示すカバーを外した状態の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータの構成を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータに用いるカバー内部の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータを取り付けた可変容量ターボチャージャの全体構成
を示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータを取り付けた可変容量ターボチャージャのタービン
ハウジング内のベーンリンク配置を示す分解正面図であ
る。
【図７】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータを取り付けた可変容量ターボチャージャにおける可
動翼の配置図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ断面図である。
【図９】本発明の一実施形態による電子制御アクチュエ
ータを取り付けた可変容量ターボチャージャシステムの
構成を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
１００…電子制御アクチュエータ １１０…ボディ １２０…カバー １２６…軸受保持部 １３０…モータ １４０…変速機構 １４１…ピニオンギア １４２…ギア １４３…ウオームギア １４５…出力軸回転軸 １４６Ａ，１４６Ｂ…ボールベアリング １５０…位置センサ １５１，１５２…磁石プレート １５３，１５４…ホールＩＣ １６０…制御回路 ２００…可変容量ターボチャージャ ２１０…タービンハウジング ２２０…コンプレッサハウジング ２３０…可動翼 ２３２…ドライブリンク ２３４…リング ２３６…ベーンリンク ２９２…可動リンク ２９４…ロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 浩昭 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 (72)発明者 山田 茂樹 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 Ｆターム(参考） 3G005 EA05 FA06 FA13 GA04 GB25 JA05 5H607 BB01 BB07 BB09 BB14 CC03 DD03 EE32 GG01 GG08 HH01 HH06

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボディとカバーとから構成されるケース内
    に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、
    上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸
    から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子
    制御アクチュエータにおいて、 上記カバーに設けられ、上記出力回転軸を回転支承する
    第１の軸受と、 上記ボディに設けられ、上記出力回転軸を回転支承する
    第２の軸受とを備え、 上記位置センサを、上記モータの出力軸に取り付けたこ
    とを特徴とする電子制御アクチュエータ。
  2. 【請求項２】ボディとカバーとから構成されるケース内
    に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、
    上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸
    から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子
    制御アクチュエータにおいて、 上記カバーには、上記モータへの給電コネクタが形成さ
    れ、 このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を
    設け、 上記被駆動部材が、ターボチャージャであることを特徴
    とする電子制御アクチュエータ。
  3. 【請求項３】ボディとカバーとから構成されるケース内
    に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、
    上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸
    から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子
    制御アクチュエータにおいて、 上記カバーには、上記モータに形成された給電端子に差
    込み接続される接続端子が形成され、 このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を
    設け、 上記被駆動部材が、ターボチャージャであることを特徴
    とする電子制御アクチュエータ。
  4. 【請求項４】ボディとカバーとから構成されるケース内
    に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、
    上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸
    から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子
    制御アクチュエータにおいて、 上記カバーには、上記モータの制御回路が形成され、 このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を
    設け、 また、上記カバーには、上記軸受と上記制御回路とを隔
    離する隔壁が形成され、 上記被駆動部材が、ターボチャージャであることを特徴
    とする電子制御アクチュエータ。
  5. 【請求項５】ボディとカバーとから構成されるケース内
    に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、
    上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸
    から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子
    制御アクチュエータにおいて、 上記位置センサは、上記モータの出力軸の同軸上に設け
    られ、 上記被駆動部材が、ターボチャージャであるとともに、
    上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージ
    ャの可動翼の角度を制御することを特徴とする電子制御
    アクチュエータ。
  6. 【請求項６】ボディとカバーとから構成されるケース内
    に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、
    上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸
    から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子
    制御アクチュエータにおいて、 上記出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受
    を備え、 上記被駆動部材が、ターボチャージャであるとともに、
    上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージ
    ャの可動翼の角度を制御することを特徴とする電子制御
    アクチュエータ。
  7. 【請求項７】ボディとカバーとから構成されるケース内
    に、モータと変速機構と位置センサが組み込まれ、上記
    モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から
    外部に取り出す電子制御アクチュエータと、可動翼を有
    するターボチャージャとが一体化された電子制御アクチ
    ュエータ一体型ターボチャージャにおいて、 上記出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受
    を備え、 上記電子制御アクチュエータの上記位置センサの出力に
    基づいて、上記ターボチャージャの可動翼の角度を制御
    することを特徴とする電子制御アクチュエータ一体型タ
    ーボチャージャ。
  8. 【請求項８】モータの回転をギアを介して出力回転軸に
    伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記
    出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに
    上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カ
    バーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う
    電動アクチュエータにおいて、 上記カバーの外側表面部分には上記モータへの給電コネ
    クタが形成され、上記カバーの内側表面には上記コネク
    タに電気的に繋がると共に上記モータと電気的に接続さ
    れる電気端子が形成されており、且つ上記出力回転軸の
    他端にその内輪が固定された軸受ベアリングの外輪が固
    定されることを特徴とする電動アクチュエータ。
  9. 【請求項９】モータの回転をギアを介して出力回転軸に
    伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記
    出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに
    上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カ
    バーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う
    電動アクチュエータにおいて、 上記樹脂カバーには、上記モータの給電端子が差し込み
    接続される電気端子がモールド形成され、更に上記出力
    回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの外輪
    を保持するベアリング保持部を設けたことを特徴とする
    電動アクチュエータ。
  10. 【請求項１０】モータの回転をギアを介して出力回転軸
    に伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上
    記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディ
    に上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂
    カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被
    う電動アクチュエータにおいて、 上記モータの制御回路を上記樹脂カバーの内側表面に取
    り付け、上記樹脂カバーの外側表面に形成したコネクタ
    と電気的に接続し、更に上記樹脂カバーには、上記出力
    回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの外輪
    を保持すると共に、当該ベアリング部と上記制御回路と
    を隔離する隔壁を上記カバーに取り付けたことを特徴と
    する電動アクチュエータ。
  11. 【請求項１１】モータで回転駆動される出力回転軸によ
    って可動翼の角度が制御される可動翼型タービンにおい
    て、 上記モータの出力軸に磁気エンコーダを設け、上記可動
    翼の角度が上記磁気エンコーダの出力パルスの関数とし
    て物理的に制御される構成としたことを特徴とする可動
    翼型タービン。
  12. 【請求項１２】モータで回転駆動される出力回転軸によ
    って可動翼の角度が制御される可動翼型タービンであっ
    て、 上記モータの回転をギアを介して上記出力回転軸に伝達
    して上記出力回転軸を回転駆動すると共に、上記出力回
    転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モ
    ータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで
    上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う可動翼
    型タービンにおいて、 上記モータの出力軸に磁気エンコーダを設け、当該磁気
    エンコーダに対面する上記樹脂カバーの内側表面に上記
    モータの制御回路を取り付け、上記樹脂カバーの外側表
    面に形成したコネクタと電気的に接続し、更に上記制御
    回路には、上記磁気エンコーダの磁束変化を検出する磁
    電変換素子を取り付けたことを特徴とする可動翼型ター
    ビン。
  13. 【請求項１３】請求項１２記載の可動翼型タービンにお
    いて、 上記磁電変換素子と上記エンコーダの間を仕切る仕切壁
    を上記樹脂カバーに取り付けたことを特徴とする可動翼
    型タービン。
  14. 【請求項１４】請求項１２記載の可動翼型タービンにお
    いて、 上記樹脂カバーの内側表面部には上記制御回路を挟んで
    上記モータの電気端子と上記出力回転軸の他端を軸支す
    るベアリング取り付け部が設けられていることを特徴と
    する可動翼型タービン。
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