JP2018059494A - 電動アクチュエータ及び電動ウェイストゲートバルブシステム - Google Patents

Abstract

【課題】回転シャフトの雌ねじ部にかかる負荷を低減することができる電動アクチュエータ及び電動ウェイストゲートバルブシステムを提供する。【解決手段】雌ねじ部１２３ａが形成された回転シャフト１２３（ロータ１２０）を有するモータ部１００と、回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａと螺合する雄ねじ部２１２を有し、回転シャフト１２３の回転に伴って回転シャフト１２３に対して軸線方向に直線移動する第一シャフト２１０と、第一シャフト２１０に対して所定の範囲内で前記軸線方向に相対移動自在に連結された第二シャフト２２０と、を具備する。【選択図】図３

Description

本発明は、電動アクチュエータ及び当該電動アクチュエータを具備する電動ウェイストゲートバルブシステムの技術に関する。

従来、電動アクチュエータ及び電動ウェイストゲートバルブシステムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、固定子と、前記固定子の内側に回転可能に配置されて中心に設けた穴に雌ねじ部が形成された回転子と、前記回転子の回転を軸方向の直線運動に変換して直線移動するシャフトと、を具備するターボ用アクチュエータが記載されている。当該ターボ用アクチュエータにおいては、シャフトが直線移動することにより、ターボチャージャのウェイストゲートバルブを開閉する。

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、過給圧の上昇に伴って排圧が上昇した場合、アクチュエータの動作が遅れると、排圧によってシャフトが押され、これにより回転子の雌ねじ部に負荷がかかってしまうという問題があった。

特許５７１００１８号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、回転シャフトの雌ねじ部にかかる負荷を低減することができる電動アクチュエータ及び電動ウェイストゲートバルブシステムを提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、雌ねじ部が形成されたロータを有するモータと、前記ロータの前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有し、前記ロータの回転に伴って当該ロータに対して軸線方向に直線移動する第一シャフトと、前記第一シャフトに対して所定の範囲内で前記軸線方向に相対移動自在に連結された第二シャフトと、を具備するものである。

請求項２においては、前記第一シャフトに対して前記第二シャフトを前記軸線方向の一方側へ付勢する付勢部材を具備するものである。

請求項３においては、前記第一シャフトは、前記雄ねじ部が形成されていると共に、前記ロータに挿通された挿通部を具備し、前記付勢部材は、前記挿通部よりも前記軸線方向外側に設けられているものである。

請求項４においては、前記第一シャフトは、前記挿通部よりも前記軸線方向外側に形成されて、前記付勢部材を収容する収容部を具備するものである。

請求項５においては、前記付勢部材は、皿ばね又はウェーブスプリングであるものである。

請求項６においては、前記第二シャフトは、前記第一シャフトに対する前記軸線方向の一方側への移動を規制する規制部を具備するものである。

請求項７においては、前記第二シャフトは、前記第一シャフトに挿通されるものである。

請求項８においては、ターボチャージャのウェイストゲートバルブと、前記ウェイストゲートバルブを駆動する請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の電動アクチュエータと、を具備するものである。

請求項９においては、前記第二シャフトが前記軸線方向の他方側に移動することにより、前記ウェイストゲートバルブが開くように形成されているものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ロータの雌ねじ部にかかる負荷を低減することができる。具体的には、第二シャフトに対して軸線方向に力が加えられた場合において、ロータの雌ねじ部にかかる負荷を低減することができる。

請求項２においては、第二シャフトに対して軸線方向の他方側に力が加えられた場合でも、当該力が付勢部材の付勢力を超えない場合には、第二シャフトが軸線方向の他方側に移動しないようにすることができる。

請求項３においては、ロータの小型化を図ることができる。

請求項４においては、付勢部材を保護することができる。

請求項５においては、ロータの小型化を図ることができる。

請求項６においては、規制部及び付勢部材によって、第一シャフトに対する第二シャフトの位置を決めることができる。

請求項７においては、第一シャフト及び第二シャフトの全体の長さを短くすることができる。

請求項８においては、ターボチャージャのウェイストゲートバルブを開閉することができる。

請求項９においては、過給圧の上昇に伴って排圧が上昇した場合、第一シャフトの移動が遅れた場合でも、回転シャフトの雌ねじ部にかかる負荷を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータを示した平面図。 図１におけるＡ−Ａ断面を示した図。 図２の要部拡大図。 （ａ）前ハウジングを示した背面図。（ｂ）図４（ａ）におけるＣ−Ｃ断面を示した図。 （ａ）第一シャフトを示した正面図。（ｂ）図５（ａ）におけるＤ−Ｄ断面を示した図。 第二シャフトを示した側面図。 第一シャフト及び第二シャフトが前方へ移動した状態を示した拡大側面断面図。 第二シャフトが前方へ移動した状態を示した拡大側面断面図。 本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータを用いた電動ウェイストゲートバルブシステムを示した概略図。 別例に係る電動アクチュエータを示した側面断面図。 本発明の第二実施形態に係る電動アクチュエータを示した側面断面図。 図１１の要部拡大図。 本発明の第二実施形態に係る電動アクチュエータの第一シャフトの側面断面図。 コアの正面図。

以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｆ、矢印Ｂ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。

以下では、図１から図６（主に図１から図３）を用いて、本発明の一実施形態に係る電動アクチュエータ１について説明する。

図１から図３に示す電動アクチュエータ１は、入力された電気エネルギーを物理的運動に変換するものである。電動アクチュエータ１は、例えばターボチャージャのウェイストゲートバルブを開閉させるのに用いられる。電動アクチュエータ１は、モータ部１００及びシャフト部２００を具備する。

モータ部１００は、電動アクチュエータ１の駆動源である。モータ部１００は、ハウジング１１０、ロータ１２０、ベアリング１５０、第一キャップ１６０、シールリング１７０及び位置センサ１８０を具備する。

ハウジング１１０は、モータ部１００の外郭を構成するものである。ハウジング１１０は、主ハウジング１１１、前ハウジング１１２及び後ハウジング１１３を具備する。

主ハウジング１１１は、ハウジング１１０の前後中途部を構成するものである。主ハウジング１１１は、軸線を前後方向へ向けた筒状に形成される。主ハウジング１１１の外郭は、直方体状に形成される。主ハウジング１１１の内側には、前後方向に貫通する正面視略円状の貫通孔が形成される。

前ハウジング１１２は、ハウジング１１０の前部を構成するものである。前ハウジング１１２は、軸線を前後方向へ向けた有底円筒状に形成される。前ハウジング１１２は、開放側を後方へ向けて配置される。前ハウジング１１２には、フランジ部１１２ａ、回り止め穴１１２ｂ及びシャフト挿通孔１１２ｃが形成される。

図１、図３及び図４に示すフランジ部１１２ａは、前ハウジング１１２の後端部に形成される。フランジ部１１２ａは、前ハウジング１１２の外周面から外側に広がるように形成される。フランジ部１１２ａは、背面視矩形状に形成される（図４（ａ）参照）。フランジ部１１２ａは、ボルト等により主ハウジング１１１の前端部と固定される。

図３及び図４に示す回り止め穴１１２ｂは、第一シャフト２１０の回転を防止するためのものである。回り止め穴１１２ｂは、背面視において、長手方向を上下方向へ向けた長穴状に形成される（図４（ａ）参照）。回り止め穴１１２ｂは、前ハウジング１１２の後端から内底面（前部の後方を向く面）にかけて形成される。

図３及び図４に示すシャフト挿通孔１１２ｃは、第二シャフト２２０を挿通する孔である。シャフト挿通孔１１２ｃは、前ハウジング１１２の前部を前後方向に貫通するように形成される。シャフト挿通孔１１２ｃは、前部が後部よりも大径に形成される（図４（ｂ）参照）。

図１及び図２に示す後ハウジング１１３は、ハウジング１１０の後部を構成するものである。後ハウジング１１３は、軸線を前後方向へ向けた有底円筒状に形成される。後ハウジング１１３は、開放側を前方へ向けて配置される。後ハウジング１１３は、前端部において主ハウジング１１１の後端部と固定される。

図２及び図３に示すロータ１２０は、ハウジング１１０に対して回転する部材である。ロータ１２０は、コア１２１、コイル１２２及び回転シャフト１２３を具備する。

図３に示すように、主ハウジング１１１の内部には、コア１２１と、コア１２１に巻回されたコイル１２２とが設けられる。コア１２１の内部には、回転シャフト１２３が設けられている。回転シャフト１２３は、軸線を前後方向へ向けた円筒状に形成される。

ロータ１２０は、主ハウジング１１１及び前ハウジング１１２にそれぞれ設けられたベアリング１５０によって、当該主ハウジング１１１及び前ハウジング１１２に対して軸線回りに回転可能に設けられている。ロータ１２０は、コイル１２２に通電されることで軸線回りに回転する。

回転シャフト１２３の内周面には、雌ねじ部１２３ａが形成される。雌ねじ部１２３ａは、回転シャフト１２３の前端から後端にかけて設けられる。

第一キャップ１６０は、後述するシールリング１７０を押さえるものである。第一キャップ１６０は、シャフト挿通孔１１２ｃの前側開口部を塞ぐように形成される。第一キャップ１６０は、前ハウジング１１２に溶接等により固定されている。

図２及び図３に示すシールリング１７０は、ハウジング１１０をシールするものである。シールリング１７０は、前ハウジング１１２のシャフト挿通孔１１２ｃに、第一キャップ１６０によって圧縮された状態で設けられている。

図２に示す位置センサ１８０は、第二シャフト２２０の前後方向の位置を検知するものである。位置センサ１８０は、第二シャフト２２０の被位置検知部２２３と係合し、第二シャフト２２０が前後方向に移動すると支点１８０ａ回りに回動するように構成されている。そして、位置センサ１８０は、この回動角度により、第二シャフト２２０の前後方向の位置を検知する。

シャフト部２００は、モータ部１００の駆動によって動作する部分である。シャフト部２００は、第一シャフト２１０、第二シャフト２２０、第二キャップ２３０、ばね２４０、接続部２５０及び連結部２６０を具備する。

図２、図３及び図５に示す第一シャフト２１０は、ロータ１２０の回転に伴って直線移動するものである。第一シャフト２１０は、軸線を前後方向へ向けた略円柱状（円筒状）に形成される。第一シャフト２１０は、ロータ１２０と軸線が一致するように、且つ、ロータ１２０の内部を挿通するように設けられる。第一シャフト２１０は、貫通孔２１１、雄ねじ部２１２及び回り止め部２１３を具備する。

図３及び図５（ｂ）に示す貫通孔２１１は、第一シャフト２１０を前後方向に貫通する孔である。貫通孔２１１は、小径部２１１ａ及び大径部２１１ｂにより構成される。

図５（ｂ）に示す小径部２１１ａは、貫通孔２１１の後部を構成する部分である。小径部２１１ａは、正面断面視円状に形成される。小径部２１１ａの後端部は、第一シャフト２１０の後端部に開口するように形成される。小径部２１１ａの前端部は、第一シャフト２１０の前後中途部まで前方へ延びるように形成される。

図５（ｂ）に示す大径部２１１ｂは、貫通孔２１１の前部を構成する部分である。大径部２１１ｂは、正面断面視円状に形成される。大径部２１１ｂは、小径部２１１ａよりも大径に形成される。大径部２１１ｂの前端部は、第一シャフト２１０の前端部に開口するように形成される。大径部２１１ｂの後端部は、第一シャフト２１０の前後中途部（小径部２１１ａの前端部）まで後方へ延びるように形成される。

図３及び図５に示す雄ねじ部２１２は、第一シャフト２１０の外周面に形成される。雄ねじ部２１２は、第一シャフト２１０の前端部近傍から後端部にかけて形成される。雄ねじ部２１２は、回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａと螺合している。

図５に示す回り止め部２１３は、第一シャフト２１０の回転を防止するものである。回り止め部２１３は、第一シャフト２１０の前端部に、前ハウジング１１２の回り止め穴１１２ｂ（図４（ａ）参照）に係合するように形成される。

第二シャフト２２０は、第一シャフト２１０に対して前後方向に相対移動自在に連結されたものである。第二シャフト２２０は、軸線を前後方向へ向けた略円柱状（棒状）に形成される。第二シャフト２２０は、第一シャフト２１０の貫通孔２１１に挿通されると共に、前部及び後部において第一シャフト２１０から突出している。第二シャフト２２０は、規制部２２１、雄ねじ部２２２及び被位置検知部２２３を具備する。

図２、図３及び図６に示す規制部２２１は、第二シャフト２２０の位置及び移動範囲を規制するものである。規制部２２１は、第二シャフト２２０の前後中途部において径方向外側に広がるように形成される。規制部２２１は、第一シャフト２１０の貫通孔２１１の大径部２１１ｂの内部に位置し、貫通孔２１１の小径部２１１ａよりも大径であって、大径部２１１ｂよりも小径（略同径）に形成される。これにより、第二シャフト２２０は、後方への移動が規制されている。

図１、図２及び図６に示す雄ねじ部２２２は、後述する連結部２６０と係合させるためのものである。雄ねじ部２２２は、第二シャフト２２０の外周面に形成される。雄ねじ部２２２は、第二シャフト２２０の前部に形成される。

図２及び図６に示す被位置検知部２２３は、第二シャフト２２０の前後方向の位置を検知するためのものである。被位置検知部２２３は、第二シャフト２２０の後部の外周面に形成される。被位置検知部２２３は、周方向に延びる複数の溝状に形成される。

図２及び図３に示す第二キャップ２３０は、第一シャフト２１０の貫通孔２１１をシールするものである。第二キャップ２３０は、貫通孔２１１の開口部を塞ぐように形成される。第二キャップ２３０は、第一シャフト２１０に溶接等により固定されている。

図２及び図３に示すばね２４０は、第二シャフト２２０を後方へ付勢するものである。ばね２４０は、圧縮ばねである。ばね２４０は、収縮（伸長）方向を前後方向へ向けて、第一シャフト２１０の貫通孔２１１の大径部２１１ｂに設けられる。より詳細には、ばね２４０は、第二シャフト２２０の規制部２２１と第二キャップ２３０との間に設けられる。これにより、ばね２４０は、第二シャフト２２０の規制部２２１を後方へ付勢する。また、ばね２４０は、第二シャフト２２０の規制部２２１を後方へ付勢して第一シャフト２１０に押し付けることで、第二シャフト２２０の前後方向の位置を決定する。

図１及び図２に示す接続部２５０は、電動アクチュエータ１の駆動対象と接続される部分である。接続部２５０は、軸線を前後方向へ向けた略円柱状（棒状）に形成される。接続部２５０の前部は、板面を上下方向へ向けた板状に形成される。接続部２５０は、第二シャフト２２０の前方に（後述する連結部２６０を介して）設けられる。接続部２５０の前部（板状部）には、電動アクチュエータ１の駆動対象と接続するための接続孔が形成される。接続部２５０の外周面には、後端から前後中途部にかけて雄ねじ部２５１が形成される。

図１及び図２に示す連結部２６０は、第二シャフト２２０と接続部２５０とを連結するものである。連結部２６０は、軸線を前後方向へ向けた略円柱状に形成される。連結部２６０の後部及び前部の中心にはそれぞれ穴が形成され、当該穴にはそれぞれ雌ねじ部２６１・２６２が形成される。連結部２６０は、雌ねじ部２６１が第二シャフト２２０の雄ねじ部２２２と螺合することで、第二シャフト２２０と固定されている。また、連結部２６０は、雌ねじ部２６２が接続部２５０の雄ねじ部２５１と螺合することで、接続部２５０と固定されている。

次に、図３、図７及び図８を用いて、電動アクチュエータ１の動作について説明する。

前述の如く構成された電動アクチュエータ１において、コイル１２２に通電されるとロータ１２０が軸線回りに回転する。ロータ１２０がある方向（一方向）に回転すると、ロータ１２０の内側に設けられた第一シャフト２１０に、雌ねじ部１２３ａ及び雄ねじ部２１２を介してその回転力が伝達される。しかし、第一シャフト２１０の回り止め部２１３が前ハウジング１１２の回り止め穴１１２ｂに係合しているため、第一シャフト２１０の回転は防止される。すると、ロータ１２０の回転運動が第一シャフト２１０の直線運動に変換され、その結果、第一シャフト２１０が前方へ直線移動する。

第一シャフト２１０が前方へ直線移動すると、第一シャフト２１０が第二シャフト２２０の規制部２２１を前方へ押圧する。これにより、第二シャフト２２０は、第一シャフト２１０と一体的に前方へ直線移動する。

一方、ロータ１２０が他方向へ（逆向きに）回転したときは、第一シャフト２１０は後方へ直線移動する。このとき、第二シャフト２２０は、ばね２４０によって後方へ付勢されているため、第一シャフト２１０と一体的に後方へ直線移動する。

このようにして、第一シャフト２１０は、後述するウェイストゲートバルブ１９が閉じる位置（図３に示す位置）から、第二キャップ２３０が前ハウジング１１２の内底面（前部の後方を向く面）に当接する位置（図７に示す位置）まで、軸線方向に往復直線移動可能とされる。第一シャフト２１０を直線移動させることで、接続部２５０を前方及び後方へ移動させることができ、ひいては駆動対象を動作させることができる。

また、第二シャフト２２０は、第一シャフト２１０に対して所定の範囲内で前後方向に相対移動自在に連結されている。具体的には、第二シャフト２２０は、規制部２２１が第一シャフト２１０の大径部２１１ｂの底面（前方を向く面）に当接する位置（図３に示す位置）から、ばね２４０が最も収縮した状態となる位置（図８に示す位置）まで、第一シャフト２１０に対して相対移動可能とされている。よって、接続部２５０が前方への負荷（荷重）を受けた場合、第二シャフト２２０は第一シャフト２１０に対して前方へ相対移動することができる。よって、第一シャフト２１０に対して前方への負荷がかかるのを回避することができ、ひいては回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａにかかる負荷を低減することができる。これにより、電動アクチュエータ１の耐久性を向上させることができる。

また、第二シャフト２２０はばね２４０によって後方へ付勢されている。このため、接続部２５０が前方への負荷を受けた場合であっても、当該負荷がばね２４０の付勢力を超えない場合は、第二シャフト２２０は第一シャフト２１０に対して前方へ相対移動することはない。したがって、第二シャフト２２０（及び接続部２５０）の意図しない前方への移動を防止することができる。

また、第二シャフト２２０がばね２４０によって後方へ付勢されていることにより、第二シャフト２２０が第一シャフト２１０に対して前方へ相対移動しても、接続部２５０への前方への負荷が除かれた場合には、第二シャフト２２０を元の位置（図３に示す位置）に戻すことができる。

次に、図９を用いて、電動アクチュエータ１を具備する電動ウェイストゲートバルブシステム２について説明する。

電動ウェイストゲートバルブシステム２は、ターボチャージャ１０のウェイストゲートバルブ１９を電動アクチュエータ１によって開閉するものである。電動ウェイストゲートバルブシステム２は、電動アクチュエータ１及びターボチャージャ１０を具備する。電動アクチュエータ１の構成は前述のとおりであるので、ここでは説明を省略する。

ターボチャージャ１０は、エンジンの吸気通路３の途中に設けられるコンプレッサハウジング１１と、エンジンの排気通路４の途中に設けられるタービンハウジング１２とを具備する。コンプレッサハウジング１１には、コンプレッサホイール１３が収容されると共に、コンプレッサ通路１６が接続されている。また、タービンハウジング１２には、タービンホイール１４が収容されると共に、スクロール通路１７が接続されている。

コンプレッサホイール１３とタービンホイール１４とは、シャフト１５を介して連結されている。こうしたターボチャージャ１０において、エンジンの燃焼室から排出される排気がスクロール通路１７を通じてタービンホイール１４に供給されると、タービンホイール１４が回転する。そして、タービンホイール１４とともにコンプレッサホイール１３が回転することにより、吸気通路３を流通する吸気が加圧され、コンプレッサ通路１６を通じて燃焼室に送り込まれる。すなわち、吸入空気の過給が行われるようになる。

また、排気通路４には、スクロール通路１７から分岐し、タービンホイール１４を迂回するバイパス通路１８が設けられている。バイパス通路１８には、このバイパス通路１８を開閉するウェイストゲートバルブ１９が設けられている。ウェイストゲートバルブ１９は、電動アクチュエータ１によって駆動される。

このように構成されるターボチャージャ１０において、コンプレッサ通路１６における過給圧が上昇すると、これに伴ってスクロール通路１７における排圧が上昇する。排圧が上昇した場合には、電動アクチュエータ１を駆動してウェイストゲートバルブ１９の弁体を開方向（後方）へ移動させる（図７に示すようにシャフト部２００を前方へ移動させる）ことで、バイパス通路１８を開放する。これにより、過給圧のオーバーシュートを防止することができる。

また、第二シャフト２２０は、第一シャフト２１０に対して前後方向に相対移動自在に連結されている。よって、排圧が上昇してウェイストゲートバルブ１９が開方向（後方）へと押圧されたとき、電動アクチュエータ１の駆動が遅れた場合でも、第二シャフト２２０は第一シャフト２１０に対して前方へ相対移動することができる（図８参照）。よって、第一シャフト２１０に対して前方への負荷がかかるのを回避することができ、ひいては回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａにかかる負荷を低減することができる。これにより、電動アクチュエータ１の耐久性を向上させることができる。

また、ばね２４０の働きにより、排圧による負荷がばね２４０の付勢力を超えない場合は、第二シャフト２２０は第一シャフト２１０に対して前方へ相対移動することはない。したがって、ウェイストゲートバルブ１９が意図せず開いてしまうのを防止することができる。

以上の如く、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、雌ねじ部１２３ａが形成された回転シャフト１２３（ロータ１２０）を有するモータ部１００（モータ）と、前記回転シャフト１２３の前記雌ねじ部１２３ａと螺合する雄ねじ部２１２を有し、前記回転シャフト１２３の回転に伴って当該回転シャフト１２３に対して軸線方向に直線移動する第一シャフト２１０と、前記第一シャフト２１０に対して所定の範囲内で前記軸線方向に相対移動自在に連結された第二シャフト２２０と、を具備するものである。
このように構成されることにより、回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａにかかる負荷を低減することができる。具体的には、第二シャフト２２０に対して軸線方向に力が加えられた場合において、回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａにかかる負荷を低減することができる。

また、本実施形態に係る電動アクチュエータ１は、前記第一シャフト２１０に対して前記第二シャフト２２０を後方（前記軸線方向の一方側）へ付勢するばね２４０（付勢部材）を具備するものである。
このように構成されることにより、第二シャフト２２０に対して前方（軸線方向の他方側）に力が加えられた場合でも、当該力が付勢部材の付勢力を超えない場合には、第二シャフト２２０が前方（軸線方向の他方側）に移動しないようにすることができる。

また、前記第二シャフト２２０は、前記第一シャフト２１０に対する後方（前記軸線方向の一方側）への移動を規制する規制部２２１を具備するものである。
このように構成されることにより、規制部２２１及びばね２４０によって、第一シャフト２１０に対する第二シャフト２２０の位置を決めることができる。

また、前記第二シャフト２２０は、前記第一シャフト２１０に挿通されるものである。
このように構成されることにより、第一シャフト２１０及び第二シャフト２２０の全体の長さを短くすることができる。

また、本実施形態に係る電動ウェイストゲートバルブシステム２は、ターボチャージャ１０のウェイストゲートバルブ１９と、前記ウェイストゲートバルブ１９を駆動する電動アクチュエータ１と、を具備するものである。
このように構成されることにより、ターボチャージャ１０のウェイストゲートバルブ１９を開閉することができる。

また、本実施形態に係る電動ウェイストゲートバルブシステム２は、前記第二シャフト２２０が前方（前記軸線方向の他方側）に移動することにより、前記ウェイストゲートバルブ１９が開くように形成されているものである。
このように構成されることにより、過給圧の上昇に伴って排圧が上昇した場合、第一シャフト２１０の移動が遅れた場合でも、回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａにかかる負荷を低減することができる。

なお、モータ部１００は、モータの実施の一形態である。
また、ばね２４０は、付勢部材の実施の一形態である。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、電動アクチュエータ１は、ウェイストゲートバルブ１９の開閉に用いるものとしたが、これに限定されるものではなく、電動アクチュエータ１は、種々の用途に用いることができる。

また、本実施形態においては、第二シャフト２２０は、第一シャフト２１０に挿通されるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば第一シャフト２１０の前方や後方に設けられるものであってもよい。

また、本実施形態においては、ばね２４０は第一シャフト２１０の内部に配置されるものとしたが、これに限定されるものではなく、第一シャフト２１０の外側に配置されていてもよい。例えば、図１０に示すように、ばね２４０は、第一シャフト２１０の後方に配置されていてもよい。

また、本実施形態においては、前方へ負荷がかかったときに第二シャフト２２０が前方へ相対移動するものとしたが、後方へ負荷がかかったときに第二シャフト２２０が後方へ相対移動する構成であってもよく、また前方へ相対移動可能な構成と後方へ相対移動可能な構成との組み合わせであってもよい。

次に、図１１から図１４を用いて、第二実施形態に係る電動アクチュエータ５について説明する。

第二実施形態に係る電動アクチュエータ５が、第一実施形態に係る電動アクチュエータ１と異なる点は、シャフト部２００に代えてシャフト部３００を具備する点である。よって以下では、第二実施形態に係る電動アクチュエータ５のうち第一実施形態に係る電動アクチュエータ１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１１に示すシャフト部３００は、モータ部１００の駆動によって動作する部分である。シャフト部３００は、第一シャフト３１０、第二シャフト３２０、第二キャップ３３０、ばね３４０、接続部２５０及び連結部２６０を具備する。なお、接続部２５０及び連結部２６０については、第一実施形態と同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。

図１１から図１３に示す第一シャフト３１０は、ロータ１２０の回転に伴って直線移動するものである。第一シャフト３１０は、軸線を前後方向へ向けた略円柱状（円筒状）に形成される。第一シャフト３１０は、ロータ１２０と軸線が一致するように設けられる。第一シャフト３１０は、挿通部３１２、回り止め部３１３及び貫通孔３１１を具備する。

図１２及び図１３に示す挿通部３１２は、第一シャフト３１０の後部を構成する部分である。挿通部３１２は、軸線を前後方向へ向けた円柱状（円筒状）に形成される。挿通部３１２は、ロータ１２０と軸線が一致するように、且つ、ロータ１２０（回転シャフト１２３）の内部を挿通するように設けられる。挿通部３１２には、雄ねじ部３１２ａが形成される。

図１２及び図１３に示す雄ねじ部３１２ａは、回転シャフト１２３の雌ねじ部１２３ａと螺合するものである。雄ねじ部３１２ａは、挿通部３１２の外周面に形成される。雄ねじ部３１２ａは、挿通部３１２の前端部近傍から後端部にかけて形成される。

図１２及び図１３に示す回り止め部３１３は、第一シャフト３１０の前部を構成し、第一シャフト３１０の回転を防止するものである。回り止め部３１３は、前ハウジング１１２の回り止め穴１１２ｂ（図４（ａ）参照）に係合するように形成される。回り止め部３１３は、ロータ１２０（回転シャフト１２３）よりも前方に位置するように形成される。

図１２及び図１３に示す貫通孔３１１は、第一シャフト３１０を前後方向に貫通する孔である。貫通孔３１１は、小径部３１１ａ及び大径部３１１ｂにより構成される。

小径部３１１ａは、貫通孔３１１の後部を構成する部分である。小径部３１１ａは、正面断面視円状に形成される。小径部３１１ａの後端部は、第一シャフト３１０の後端部に開口するように形成される。小径部３１１ａの前端部は、第一シャフト３１０の前端部近傍まで前方へ延びるように形成される。

大径部３１１ｂは、貫通孔３１１の前部を構成する部分である。大径部３１１ｂは、正面断面視円状に形成される。大径部３１１ｂは、小径部３１１ａよりも大径に形成される。大径部３１１ｂの前端部は、第一シャフト３１０の前端部に開口するように形成される。大径部３１１ｂの後端部は、回り止め部３１３の前後中途部（小径部３１１ａの前端部）まで後方へ延びるように形成される。大径部３１１ｂは、その全体が回り止め部３１３に形成される。

図１１及び図１２に示す第二シャフト３２０は、第一シャフト３１０に対して前後方向に相対移動自在に連結されたものである。第二シャフト３２０は、軸線を前後方向へ向けた略円柱状（棒状）に形成される。第二シャフト３２０は、第一シャフト３１０の貫通孔３１１に挿通されると共に、前部及び後部において第一シャフト３１０から突出している。第二シャフト３２０は、規制部３２１、雄ねじ部３２２及び被位置検知部３２３を具備する。

図１１及び図１２に示す規制部３２１は、第二シャフト３２０の位置及び移動範囲を規制するものである。規制部３２１は、第二シャフト３２０の前後中途部において径方向外側に広がるように形成される。規制部３２１は、第一シャフト３１０の貫通孔３１１の大径部３１１ｂの内部に位置し、貫通孔３１１の小径部３１１ａよりも大径であって、大径部３１１ｂよりも小径（略同径）に形成される。これにより、第二シャフト３２０は、後方への移動が規制されている。

図１１に示す雄ねじ部３２２は、連結部２６０と係合させるためのものである。雄ねじ部３２２は、第二シャフト３２０の外周面に形成される。雄ねじ部３２２は、第二シャフト３２０の前部に形成される。

図１１に示す被位置検知部３２３は、第二シャフト３２０の前後方向の位置を検知するためのものである。被位置検知部３２３は、第二シャフト３２０の後部の外周面に形成される。被位置検知部３２３は、周方向に延びる複数の溝状に形成される。

図１１及び図１２に示す第二キャップ３３０は、第一シャフト３１０の貫通孔３１１をシールするものである。第二キャップ３３０は、貫通孔３１１の大径部３１１ｂの前端（開口部）を塞ぐように形成される。第二キャップ３３０は、第一シャフト３１０に溶接等により固定されている。

図１１及び図１２に示すばね３４０は、第二シャフト３２０を後方へ付勢するものである。ばね３４０は、複数の皿ばねが前後方向に積層されて形成される。ばね３４０は、収縮（伸長）方向を前後方向へ向けて、隣接する皿ばね同士の前後方向の向きが互いに反対方向となるように設けられる。ばね３４０は、第一シャフト３１０の貫通孔３１１の大径部３１１ｂに設けられる（収容される）。より詳細には、ばね３４０は、第二シャフト３２０の規制部３２１と第二キャップ３３０との間に設けられる。これにより、ばね３４０は、ロータ１２０（回転シャフト１２３）よりも前方に位置するように設けられる。

ばね３４０は、このように設けられることにより、第二シャフト３２０の規制部３２１を後方へ付勢する。また、ばね３４０は、第二シャフト３２０の規制部３２１を後方へ付勢して第一シャフト３１０に押し付けることで、第二シャフト３２０の前後方向の位置を決定する。

このように構成された電動アクチュエータ５においては、前述の如く、ばね３４０を収容する第一シャフト３１０の貫通孔３１１の大径部３１１ｂ全体が、ロータ１２０（回転シャフト１２３）よりも前方に設けられている。このように、第一シャフト３１０の挿通部３１２（ロータ１２０に挿通された部分）に大径部３１１ｂが形成されていないため、第一シャフト３１０の挿通部３１２の径を、比較的（図２に示す態様と比べて）小さく形成することができる。

また、回転シャフト１２３の内部には、第一シャフト３１０の挿通部３１２が挿通されるため（図１２参照）、回転シャフト１２３の径を小さくすることができる。また、図１４に示すように、コア１２１は、当該コア１２１の中心部を軸線方向に貫通する貫通孔１２１ａに回転シャフト１２３を挿通しているため、当該貫通孔１２１ａの径を小さくすることができる。

また図１４に示すように、コア１２１は、コイル１２２を巻回できるように径方向外側に延設された巻回部１２１ｂが複数（周方向に間隔をおいて）形成されている。前述の如く、貫通孔１２１ａの径を小さくすることができるため、巻回部１２１ｂの径方向の長さを長くすることができる。これにより、軸線方向の単位長さ当りのコイル１２２の量（巻回する量）を増やすことができる。このため、コイル１２２の軸線方向の長さを短くしても、電磁力を維持することができる。したがって、ロータ１２０の軸線方向の長さを短くすることができ、ひいては電動アクチュエータ５を小型化することができる。

また、ばね３４０として、たわみ量が小さくても比較的大きな付勢力を得ることができる皿ばねを使用することにより、ばね３４０の収容スペース（大径部３１１ｂ）の軸線方向の長さを短くしても、付勢力を維持することができる。したがって、さらに電動アクチュエータ５を小型化することができる。

また、ばね３４０は、第一シャフト３１０の貫通孔３１１の大径部３１１ｂに収容されているので、ばね３４０を異物の侵入等から保護することができる。また、ばね３４０等の組み付け易さを向上させることができる。

以上の如く、第二実施形態に係る電動アクチュエータ５において、第一シャフト３１０は、前記ロータ１２０に挿通されて雄ねじ部３１２ａが形成された挿通部３１２を具備し、ばね３４０（付勢部材）は、前記挿通部３１２よりも前記軸線方向外側に設けられているものである。
このように構成することにより、ロータ１２０の小型化を図ることができる。

また、前記第一シャフト３１０は、前記挿通部３１２よりも前記軸線方向外側に形成されて、前記ばね３４０を収容する大径部３１１ｂ（収容部）を具備するものである。
このように構成することにより、ばね３４０を保護することができる。

また、前記ばね３４０は、皿ばねであるものである。
このように構成することにより、ロータ１２０の小型化を図ることができる。

なお、大径部３１１ｂは、収容部の実施の一形態である。
また、ばね３４０は、付勢部材の実施の一形態である。

以上、本発明の第二実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、第二実施形態においては、ばね３４０は、皿ばねであるものとしたが、ウェーブスプリングであってもよい。

１ 電動アクチュエータ
２ 電動ウェイストゲートバルブシステム
１０ ターボチャージャ
１９ ウェイストゲートバルブ
１００ モータ部
１２０ ロータ
１２３ 回転シャフト
１２３ａ 雌ねじ部
２１０ 第一シャフト
２１２ 雄ねじ部
２２０ 第二シャフト
２２１ 規制部
２４０ ばね
３１１ｂ 大径部
３１２ 挿通部
３４０ ばね

請求項５においては、前記付勢部材は、コイルスプリング又は皿ばね又はウェーブスプリングであるものである。

Claims (9)

1. 雌ねじ部が形成されたロータを有するモータと、
   前記ロータの前記雌ねじ部と螺合する雄ねじ部を有し、前記ロータの回転に伴って当該ロータに対して軸線方向に直線移動する第一シャフトと、
   前記第一シャフトに対して所定の範囲内で前記軸線方向に相対移動自在に連結された第二シャフトと、
   を具備する、
   電動アクチュエータ。
2. 前記第一シャフトに対して前記第二シャフトを前記軸線方向の一方側へ付勢する付勢部材を具備する、
   請求項１に記載の電動アクチュエータ。
3. 前記第一シャフトは、
   前記雄ねじ部が形成されていると共に、前記ロータに挿通された挿通部を具備し、
   前記付勢部材は、
   前記挿通部よりも前記軸線方向外側に設けられている、
   請求項２に記載の電動アクチュエータ。
4. 前記第一シャフトは、
   前記挿通部よりも前記軸線方向外側に形成されて、前記付勢部材を収容する収容部を具備する、
   請求項３に記載の電動アクチュエータ。
5. 前記付勢部材は、
   皿ばね又はウェーブスプリングである、
   請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
6. 前記第二シャフトは、
   前記第一シャフトに対する前記軸線方向の一方側への移動を規制する規制部を具備する、
   請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
7. 前記第二シャフトは、
   前記第一シャフトに挿通される、
   請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の電動アクチュエータ。
8. ターボチャージャのウェイストゲートバルブと、
   前記ウェイストゲートバルブを駆動する請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の電動アクチュエータと、
   を具備する、
   電動ウェイストゲートバルブシステム。
9. 前記第二シャフトが前記軸線方向の他方側に移動することにより、前記ウェイストゲートバルブが開くように形成されている、
   請求項８に記載の電動ウェイストゲートバルブシステム。

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