JP2014128182A - 回転駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転駆動装置10では、モータ30、遊星歯車減速機40および出力軸55は同軸上に設けられている。そのため、回転駆動装置10を径方向にコンパクトに構成することができる。また、回転検出手段60は、軸方向において最終減速部材49と一致し且つ径方向において最終減速部材49の軸心から外れた位置に設けられている。そのため、遊星歯車減速機40を設けるための軸方向のスペースに回転検出手段60を設けることができる。したがって、回転駆動装置10を軸方向にコンパクトに構成することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸方向の体格を小さくすることができる回転駆動装置を提供することである。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による回転駆動装置は、図1および図2に示すウェイストゲートバルブ装置に用いられている。ウェイストゲートバルブ装置80は、ターボチャージャー81による過給エンジンにおいて、排気の一部を分流させることによりタービン82への流入量を調節する装置である。タービン82への流入量を調節することにより、ターボチャージャー81の回転数が制御され、安定した過給圧を得ることができる。
ハウジング20は、樹脂製であり、モータ収容部21、第1軸受部22および前段収容部23を形成している。第1軸受部22には第1軸受56が設けられている。前段収容部23は、遊星歯車減速機40の前段である第1減速部41を収容している。
本実施形態では、ハウジング20の前段収容部23とケース25の後段収容部26とは、2次溶着により接合されている。具体的には、ハウジング20とケース25とは、合わせ面同士が組み合わせられて加圧された状態において、各合わせ面の溝24、27が区画形成する円環状の隙間に溶融樹脂が充填され、充填された樹脂が固化することによって接合されている。上記充填される樹脂は、ハウジング20およびケース25を構成する樹脂と同種のものが用いられている。
第1減速部41は、第1内歯車42および第1遊星歯車43から構成されている。第1内歯車42は、モータ軸31と同心の歯車であり、ハウジング20の前段収容部23と一体に設けられている。本実施形態では、第1内歯車42は、樹脂製であり、ハウジング20と同一部材から構成されている。つまり、ハウジング20および第1内歯車42は、同時に樹脂成形される。
最終減速部材49は、第2遊星歯車46が第1遊星歯車43と共に偏心軸心A2まわりに自転しつつ軸心A1まわりに公転すると、軸心A1まわりに回転する。このとき、最終減速部材49の回転数は、第1遊星歯車43の自転の回転数に対し1/25倍となる。つまり、第2減速部45は、第1遊星歯車43の回転を1/25倍に減速して出力軸55に伝達する。
第1磁石61は、最終減速部材49の扇部53の通孔54のうち、周方向の一端部に設けられている。第1磁石61は、着磁方向が径方向と一致し、N極62が径方向外側に位置するとともにS極63が径方向内側に位置するように設けられている。
第1ヨーク67は、第1磁石61のN極62と第2磁石64のS極66とを繋ぐように、通孔54の径方向外側の面に沿って周方向に延びている。第2ヨーク68は、第2磁石64のN極65と第1磁石61のS極63とを繋ぐように、通孔54の径方向内側の面に沿って周方向に延びている。
ホールIC72は、多点補正手段を用いることにより、図10に示すホール素子73が出力する可動範囲θfs内の出力信号Vを図11に示す補正出力信号Vhに補正し、最終減速部材49の回転角度θに対するホールIC72の出力変化が直線的となるような出力特性を実現することができる。これにより、補正出力信号Vhからの回転角度θの演算を容易に行うことができる。
また、本実施形態では、遊星歯車減速機40は、ハイポサイクロイド減速機から構成されているため、占有体積が比較的小さい割に大きな減速比を得ることができる。この効果は、平行軸式減速機を備える比較形態と比べると顕著である。
したがって、本実施形態によれば、ウェイストゲートバルブ85を完全に閉弁させるとき回転駆動装置10が出力すべきトルクすなわち全閉位置にウェイストゲートバルブ85を保持する為に必要なトルクは、正効率と逆効率とが同じである例えば平行軸式減速機を備える比較形態と比べて、小さくて済む。そのため、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ85の全閉時の消費電力を低減することができる。言い換えれば、本実施形態では、ウェイストゲートバルブ85の全閉時の消費電力が比較形態と同じとなるように設計した場合、減速機を小さくすることができる。
また、上記2次溶着時に充填される樹脂は、ハウジング20およびケース25を構成する樹脂と同種のものが用いられる。そのため、ハウジング20と充填樹脂との界面、および、ケース25と充填樹脂との界面の接着強度を強くすることができる。
本発明の第2実施形態による回転駆動装置の回転検出手段について図10、図12〜図14に基づき説明する。
第2実施形態では、図12に示す回転検出手段100のホールIC101は、多点補正手段を用いることにより、図10に示すホール素子73の出力信号Vを、図13に示すウェイストゲートバルブ85の流量特性に合わせて、図14に示すような補正出力信号Vhに補正し、最終減速部材49の回転角度θに対するホールIC72の出力変化が非線形となるような出力特性を実現することができる。
本発明の他の実施形態では、ホールICは、必要に応じて複数個配置してもよい。
本発明の他の実施形態では、遊星歯車減速機は、ハイポサイクロイド減速機に限らず、他の型式の遊星歯車機構から構成されてもよい。また、遊星歯車減速機は、3段以上の減速部を有していてもよい。
本発明の他の実施形態では、遊星歯車減速機の第1変速部および第2変速部を構成するギヤ対の歯数差は、2個以上であってもよい。
本発明の他の実施形態では、ハウジングとケースとは、2次溶着による結合に限らず、例えばレーザー溶着などの他の方法により結合されてもよい。
本発明の他の実施形態では、リンク機構は減速しなくてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータ軸と連結軸との結合は、スプライン嵌合に限らず、他の方法により行われてもよい。例えば、オルダム継手、フック継手、またはたわみ継手などを用いてもよい。
本発明の他の実施形態では、モータは、DCモータに限らず、他の型式のモータから構成されてもよい。
本発明の他の実施形態では、回転駆動装置は、ウェイストゲートバルブ装置に限らず、例えば可変容量ターボの可変ベーン制御装置、排気スロットルまたは排気切替弁のバルブ作動装置、あるいは、可変吸気機構のバルブ作動装置などの他の装置に適用されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
20・・・ハウジング
30・・・モータ
40・・・遊星歯車減速機
49・・・最終減速部材
55・・・出力軸
60、100・・・回転検出手段
A1・・・軸心
Claims (9)
- ハウジング(20)と、
前記ハウジング内に設けられているモータ(30)と、
前記モータと同軸上に設けられ、前記モータに連結されている遊星歯車減速機(40)と、
前記遊星歯車減速機の最終減速部材(49)と同軸上に設けられ、前記最終減速部材に連結されている出力軸(55)と、
軸方向において前記最終減速部材と一致し且つ径方向において前記最終減速部材の軸心(A1)から外れた位置に設けられ、前記最終減速部材の回転量を検出可能な回転検出手段(60、100)と、
を備えることを特徴とする回転駆動装置(10)。 - 前記遊星歯車減速機は、
前記モータと同軸上に位置し、前記ハウジングに設けられている第1内歯車(42)と、
前記第1内歯車に対して偏心し、前記第1内歯車に内接している第1遊星歯車(43)と、
前記第1遊星歯車と同軸上に位置し且つ当該第1遊星歯車と一体に設けられ、前記第1遊星歯車よりも外径が小さい第2遊星歯車(46)と、
前記第2遊星歯車に対して偏心し且つ前記出力軸と同軸上に位置し、前記第2遊星歯車が内接する第2内歯車を形成している前記最終減速部材と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の回転駆動装置。 - 前記第2内歯車は前記第1遊星歯車よりも外径が小さいことを特徴とする請求項2に記載の回転駆動装置。
- 前記第1内歯車は前記ハウジングと同一部材から構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の回転駆動装置。
- 前記第1遊星歯車は、前記第2遊星歯車と同一部材から構成され、フッ素樹脂またはフッ素樹脂含有材料から構成されていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
- 前記回転検出手段は、
磁気発生手段(61、64)と、
前記磁気発生手段と共に閉磁路を形成しているヨーク(67、68)と、
前記閉磁路の内側に設けられている磁気検出手段(72、101)と、
を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転駆動装置。 - 前記磁気検出手段は、通過する磁束の密度に応じた信号を出力する磁束密度検出素子(73)を含むことを特徴とする請求項6に記載の回転駆動装置。
- ウェイストゲートバルブ装置(80)の駆動源として用いられることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の回転駆動装置。
- 前記ウェイストゲートバルブ装置のバルブ開度(θv)と流量(Q)との関係を示す特性線のうち、低開度側の特性近似直線(QL1)と高開度側の特性近似直線(QL2)との交点のバルブ開度を、流量変曲点(θvc)とすると、
前記磁気検出手段は、
前記最終減速部材の回転角度(θ)が、前記流量変曲点に対応する特定回転角度(θc)よりも小さい領域においては、回転角度に対する前記磁束密度検出素子の出力信号(V)が比較的大きく変化するように補正し、
前記最終減速部材の回転角度が前記特定回転角度よりも小さい領域においては、回転角度に対する前記磁束密度検出素子の出力信号が比較的小さく変化するように補正することを特徴とする請求項8に記載の回転駆動装置。
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