JP2005073338A - Stepping motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば自動車エンジンのシリンダ内に供給する混合気の流量を調節することを目的として、バルブの弁体を弁座に対して近づけたり遠ざけたりするために用いられるステッピングモータに関するものである。 The present invention relates to a stepping motor used to move a valve body of a valve closer to or away from a valve seat, for example, for the purpose of adjusting a flow rate of an air-fuel mixture supplied into a cylinder of an automobile engine. .
図3は従来のステッピングモータの一例を示す図であって、(a)はその正断面図、(b)は(a)のB−B線による断面図である。 3A and 3B are diagrams showing an example of a conventional stepping motor, in which FIG. 3A is a front sectional view thereof, and FIG. 3B is a sectional view taken along line BB in FIG.
従来この種のステッピングモータとしては、ステータに支持されたロータの回転運動をシャフトの直線運動に変換することにより、シャフトと一体化された弁体を進退させる機構を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of stepping motor, a motor having a mechanism for moving the valve body integrated with the shaft back and forth by converting the rotational motion of the rotor supported by the stator into the linear motion of the shaft is known. (For example, refer to Patent Document 1).
すなわち、このステッピングモータ1では、図3に示すように、略円筒状のステータ2に円筒状のロータ(図示せず)が電磁力によって回転自在に挿設されており、このロータにはシャフト3がその軸線方向(矢印M、N方向)に進退自在に挿設されている。ここで、ロータの内周面には雌ねじ部が形成されているとともに、シャフト3の外周面には雄ねじ部が形成されており、シャフト3の雄ねじ部はロータの雌ねじ部に螺合している。また、シャフト3の先端にはバルブの弁体5が樹脂成形で一体に取り付けられており、弁体5には、図3(b)に示すように、ダブルDカット断面形状(円周上の2箇所をD字形に切り取った断面形状)の回転被拘束部5aが形成されている。一方、ステータ2には回転拘束部2aが弁体5の回転被拘束部5aに嵌合する形で形成されている。したがって、ロータが正逆方向に回転すると、シャフト3ひいては弁体5がシャフト3の軸線方向に前進または後退することになる。
That is, in this
そして、このステッピングモータ1では、シャフト3の軸線方向の進退(前進と後退)に伴い、ステータ2の回転拘束部2aと弁体5の回転被拘束部5aとの間で摩耗が生じるので、この摩耗を低減する目的で、筒状に形成された金属製の摩耗低減部材6が弁体5の回転被拘束部5aの外周に嵌着されている。また、シャフト3がロータ側(矢印N方向)に後退したときに、その後退動作を所定位置で止める目的で、円筒状に形成された金属製の軸線方向係止部材7が弁体5に一体に取り付けられている。
しかし、これでは次のような不都合があった。 However, this has the following disadvantages.
第1に、このステッピングモータ1は摩耗低減部材6と軸線方向係止部材7の2つの部品を必要とするので、その分だけステッピングモータ1の材料コストが上昇せざるを得ない。しかも、摩耗低減部材6は弁体5側に取り付けられているので、シャフト3のストロークの全長にわたって摩耗低減部材6を嵌着しなければならず、特にシャフト3のストローク(弁体5の移動距離)が長い場合には、それだけ長い摩耗低減部材6が必要となり、この点からもステッピングモータ1の材料コストが上昇してしまう。
First, since the stepping
第2に、このステッピングモータ1を製造する際には、弁体5の成形工程において、作業者が成形金型内にシャフト3、摩耗低減部材6および軸線方向係止部材7を挿入した状態で成形することにより、これら3つの部品を一体成形しなければならないので、弁体5の成形に要する時間が長引き、ステッピングモータ1の製造コストが高騰する。なお、弁体5の成形工程をロボット作業によって自動化することも考えられるが、初期に高額な費用がかかる点で現実性に乏しい。
Second, when manufacturing the
本発明は、このような事情に鑑み、材料コストおよび製造コストを低減することが可能なステッピングモータを提供することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a stepping motor capable of reducing material costs and manufacturing costs.
まず、本発明のうち請求項1に係る発明は、ステータを有し、前記ステータにロータを回転自在に挿設し、前記ロータにシャフトをその軸線方向に進退自在に螺合させ、前記シャフトの先端に被制御体を取り付け、前記被制御体に非円形断面形状の回転被拘束部を形成するとともに、この回転被拘束部に嵌合する形で前記ステータに回転拘束部を形成したステッピングモータにおいて、前記ステータの回転拘束部にフランジ付き筒状の摩耗低減・軸線方向係止部材を装着して、前記被制御体の回転被拘束部が当該摩耗低減・軸線方向係止部材の筒状部に対して摺動するとともに、前記被制御体が当該摩耗低減・軸線方向係止部材のフランジ部に当接して前記シャフトの後退動作を止めるようにして構成される。この被制御体としては、例えばバルブの弁体を挙げることができる。また、非円形断面形状としてはダブルDカット断面形状などが考えられる。
First, the invention according to
また、本発明のうち請求項2に係る発明は、前記被制御体に筒状のスカート部を形成して前記摩耗低減・軸線方向係止部材を覆うようにして構成される。 According to a second aspect of the present invention, a cylindrical skirt portion is formed on the controlled body to cover the wear reduction / axial locking member.
本発明のうち請求項1に係る発明によれば、摩耗低減・軸線方向係止部材が摩耗低減機能と軸線方向係止機能の両機能を発揮するため、摩耗低減部材と軸線方向係止部材の2つの部品を必要とする従来のステッピングモータと比べて部品点数が1つ少なくて済むことに加えて、摩耗低減・軸線方向係止部材がステータ側に取り付けられているので、摩耗低減部材が弁体側に取り付けられている従来のステッピングモータと異なり、シャフトのストロークが長くても、その長さに応じて摩耗低減・軸線方向係止部材の筒状部を長くする必要がないことから、ステッピングモータの材料コストを低減することができる。しかも、摩耗低減・軸線方向係止部材がステータ側に取り付けられているので、被制御体の成形工程においてはシャフトのみを一体成形すればよいため、シャフト以外に摩耗低減部材および軸線方向係止部材をも一体成形しなければならない従来のステッピングモータと比べて、被制御体の成形に要する時間が短くなり、ステッピングモータの製造コストを低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the wear reduction / axial locking member exhibits both the wear reduction function and the axial locking function, the wear reducing member and the axial locking member In addition to reducing the number of parts by one compared to conventional stepping motors that require two parts, the wear reduction / axial locking member is attached to the stator, so the wear reduction member is a valve. Unlike conventional stepping motors attached to the body side, even if the stroke of the shaft is long, it is not necessary to reduce wear and lengthen the cylindrical part of the axial locking member according to the length of the stepping motor. The material cost can be reduced. In addition, since the wear reduction / axial locking member is attached to the stator, only the shaft needs to be integrally formed in the molding process of the controlled body. Compared to the conventional stepping motor that must be integrally molded, the time required for molding the controlled body is shortened, and the manufacturing cost of the stepping motor can be reduced.
また、本発明のうち請求項2に係る発明によれば、バルブなどを流れる流体が摩耗低減・軸線方向係止部材と被制御体との隙間を通ってステータ内に進入する事態の発生を抑制することができる。
Further, according to the invention according to
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係るステッピングモータの一実施形態を示す図であって、(a)はその正断面図、(b)は(a)のB−B線による断面図、
図2は図1に示すステッピングモータの摩耗低減・軸線方向係止部材の詳細図であって、(a)はその平面図、(b)はその正面図、(c)は(a)のC−C線による断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a stepping motor according to the present invention, where (a) is a front sectional view thereof, (b) is a sectional view taken along line BB of (a),
2 is a detailed view of the wear reduction / axial locking member of the stepping motor shown in FIG. 1, wherein (a) is a plan view thereof, (b) is a front view thereof, and (c) is a C portion of (a). It is sectional drawing by -C line | wire.
このステッピングモータ1は、図1に示すように、略円筒状のステータ2を有しており、ステータ2には円筒状のロータ(図示せず)が電磁力によって回転自在に挿設されている。さらに、このロータにはシャフト3がその軸線方向(矢印M、N方向)に進退自在に螺合している。ここで、前記ロータの内周面には雌ねじ部が形成されているとともに、シャフト3の外周面には雄ねじ部が形成されており、シャフト3の雄ねじ部はロータの雌ねじ部に螺合している。また、シャフト3の先端には合成樹脂製のバルブの弁体5が被制御体として樹脂成形で一体に取り付けられており、弁体5には、図1(b)に示すように、ダブルDカット断面形状(非円形断面形状の一種で、円周上の2箇所をD字形に切り取った断面形状)の回転被拘束部5aが形成されている。一方、ステータ2には回転拘束部2aが弁体5の回転被拘束部5aに嵌合する形で形成されている。さらに、弁体5には、図1(a)に示すように、円筒状のスカート部5bが摩耗低減・軸線方向係止部材9を覆うように形成されており、弁体5の前方には弁座(図示せず)が対向して設けられている。したがって、前記ロータが正逆方向に回転すると、シャフト3はその回転を拘束されたままシャフト3の軸線方向に前進または後退し、それに伴って弁体5が前記弁座に近づいたり遠ざかったりしてバルブの流量が増減することになる。
As shown in FIG. 1, the
ところで、ステータ2の回転拘束部2aには、図1に示すように、フランジ付き筒状に形成された金属製の摩耗低減・軸線方向係止部材9が装着されており、摩耗低減・軸線方向係止部材9は、図2に示すように、ダブルDカット断面形状の筒状部9aと、この筒状部9aに一端に連設されたフランジ部9bとから構成されている。
By the way, as shown in FIG. 1, the
ステッピングモータ1は以上のような構成を有するので、シャフト3がその軸線方向(矢印M、N方向)に進退すると、弁体5の回転被拘束部5aがステータ2の回転拘束部2aに対してシャフト3の軸線方向に移動するが、ステータ2の回転拘束部2aには摩耗低減・軸線方向係止部材9が装着されており、その筒状部9aに対して弁体5の回転被拘束部5aが摺動することになるため、両者間の摩耗は低減される。また、シャフト3がその軸線方向(矢印N方向)に後退すれば、弁体5がステータ2側に移動するが、ステータ2の回転拘束部2aには摩耗低減・軸線方向係止部材9が装着されているので、そのフランジ部9bに弁体5が当接してシャフト3の後退動作を所定位置で止めることになる。
Since the
このように、このステッピングモータ1では、摩耗低減・軸線方向係止部材9が、シャフト3の軸線方向の進退に伴って発生する摩耗を低減する摩耗低減機能を発揮すると同時に、シャフト3の後退動作を所定位置で止める軸線方向係止機能を発揮することとなる。その結果、摩耗低減部材6と軸線方向係止部材7の2つの部品を必要とする従来のステッピングモータ1(図3参照)と比べて部品点数が1つ少なくて済むため、ステッピングモータ1の材料コストを低減することができる。
Thus, in this stepping
しかも、摩耗低減・軸線方向係止部材9は弁体5側ではなくステータ2側に取り付けられているので、たとえシャフト3のストローク(弁体5の移動距離)が長くても、その長さに応じて摩耗低減・軸線方向係止部材9の筒状部9aを長くする必要がなく、この点からもステッピングモータ1の材料コストを低減することができる。
In addition, since the wear reduction /
また、上述したとおり、摩耗低減・軸線方向係止部材9が弁体5側ではなくステータ2側に取り付けられているので、このステッピングモータ1を製造する際には、弁体5の成形工程においてシャフト3のみを弁体5に一体成形すれば十分である。その結果、シャフト3に加えて摩耗低減部材6および軸線方向係止部材7をも一体成形しなければならない従来のステッピングモータ1(図3参照)と比べて、弁体5の成形に要する時間が短くなるため、ステッピングモータ1の製造コストを低減することが可能となる。
Further, as described above, since the wear reduction /
さらに、弁体5にはスカート部5bが摩耗低減・軸線方向係止部材9を覆うように形成されているので、バルブを流れる流体が摩耗低減・軸線方向係止部材9と弁体5との隙間を通ってステータ2内に進入する事態の発生を抑制することができる。
Further, since the
なお、上述の実施形態においては、被制御体として弁体5を用いた場合について説明したが、弁体5以外の被制御体を備えたステッピングモータ1に本発明を適用することもできる。例えば、自動車のアクティブヘッドライト(夜間の自動車事故を未然に防ぐため、交差点やカーブなどでハンドルの切れ角や車速に基づき、反射鏡を左右または上下に動かして光軸が進行方向へ向かうように制御しうるヘッドライト)における反射鏡の連結部材を被制御体として用いてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述の実施形態においては、弁体5の回転被拘束部5aの断面形状としてダブルDカット断面形状を採用した場合について説明したが、弁体5の回転被拘束部5aの断面形状が非円形断面形状である限り、弁体5の回転が拘束されることになるので、どのような断面形状であっても構わない。例えば、円形断面の円周上に突起状断面を1箇所以上に配設した断面形状を弁体5の回転被拘束部5aの断面形状として採用することも可能である。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the case where the double D cut cross-sectional shape was employ | adopted as a cross-sectional shape of the rotation restricted part 5a of the
1……ステッピングモータ
2……ステータ
2a……回転拘束部
3……シャフト
5……弁体(被制御体)
5a……回転被拘束部
5b……スカート部
9……摩耗低減・軸線方向係止部材
9a……筒状部
9b……フランジ部
DESCRIPTION OF
5a …… Rotation restricted
Claims (2)
前記ステータにロータを回転自在に挿設し、
前記ロータにシャフトをその軸線方向に進退自在に螺合させ、
前記シャフトの先端に被制御体を取り付け、
前記被制御体に非円形断面形状の回転被拘束部を形成するとともに、この回転被拘束部に嵌合する形で前記ステータに回転拘束部を形成したステッピングモータにおいて、
前記ステータの回転拘束部にフランジ付き筒状の摩耗低減・軸線方向係止部材を装着して、前記被制御体の回転被拘束部が当該摩耗低減・軸線方向係止部材の筒状部に対して摺動するとともに、前記被制御体が当該摩耗低減・軸線方向係止部材のフランジ部に当接して前記シャフトの後退動作を止めるようにしたことを特徴とするステッピングモータ。 Having a stator,
A rotor is rotatably inserted into the stator,
The shaft is screwed to the rotor so as to be able to advance and retract in the axial direction,
A controlled body is attached to the tip of the shaft,
In the stepping motor in which the rotation restraint portion having a non-circular cross-sectional shape is formed in the controlled body and the rotation restraint portion is formed in the stator so as to be fitted to the rotation restraint portion,
A cylindrical wear reduction / axial locking member with a flange is attached to the rotation restraining portion of the stator, and the rotational restraint portion of the controlled body is against the cylindrical portion of the wear reduction / axial locking member. The stepping motor is characterized in that the controlled body comes into contact with the flange portion of the wear reduction / axial locking member to stop the backward movement of the shaft.
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2003
- 2003-08-21 JP JP2003297749A patent/JP2005073338A/en active Pending
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