JP2020112178A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、アクチュエータに関する。 The present disclosure relates to actuators.
特許文献1には、ターボチャージャーの過給圧制御用バルブを駆動することに用いられるアクチュエータが開示されている。アクチュエータは、モータの回転を減速機で減速して出力シャフトを所望のトルクで回転する。出力シャフトの回転角は、磁気回路部および検出部を有する非接触式の回転角センサにより検出される。減速機の最終ギヤは、出力シャフトに一体に固定された樹脂部材であり、磁気回路部は、最終ギヤにモールドされている。特許文献2には、吸気バルブ装置に用いられるアクチュエータが開示されている。この吸気バルブ装置のアクチュエータでは、歯車とシャフトの間、若しくは、シャフトとハウジングとの間に転がり軸受けを備えている。 Patent Document 1 discloses an actuator used to drive a valve for supercharging pressure control of a turbocharger. The actuator decelerates the rotation of the motor with a speed reducer to rotate the output shaft with a desired torque. The rotation angle of the output shaft is detected by a non-contact rotation angle sensor having a magnetic circuit section and a detection section. The final gear of the speed reducer is a resin member integrally fixed to the output shaft, and the magnetic circuit section is molded in the final gear. Patent Document 2 discloses an actuator used for an intake valve device. The actuator of this intake valve device includes a rolling bearing between the gear and the shaft or between the shaft and the housing.
過給圧制御用バルブを駆動するアクチュエータは、過給圧制御用バルブを通してエンジン脈動によるストレスが加わる。脈動周期に伴う高周期な衝撃荷重が出力シャフトに印加されるため、減速機の耐摩耗性および強度が求められる。そのため例えば排気脈動の大きいエンジン、またはウェイストゲートポート径の大きい過給器に搭載載する場合、耐摩耗性および衝撃荷重に対する強度の向上が必要となる。こうした課題は、他の多くのアクチュエータに共通する課題であった。 The actuator that drives the boost pressure control valve is stressed by the engine pulsation through the boost pressure control valve. Since a high-cycle impact load associated with the pulsating cycle is applied to the output shaft, wear resistance and strength of the speed reducer are required. Therefore, for example, when mounted on an engine with large exhaust pulsation or a supercharger with large wastegate port diameter, it is necessary to improve wear resistance and strength against impact load. Such a problem was a problem common to many other actuators.
本開示の一形態によれば、本開示の一形態によれば、アクチュエータ(10)が提供される。このアクチュエータは、モータ(36)と、出力シャフト(26)と、前記モータの回転を減速して前記出力シャフトに伝達する減速部(37)と、を備え、前記減速部は、前記モータの回転軸(55)から前記出力シャフトまでの間に設けられ、大径の金属ギヤ(62)と小径の樹脂ギヤ(63)とを有する中間ギヤ(53)と、前記中間ギヤの回転中心となる中間シャフト(61)と、前記中間ギヤの前記大径のギヤ側において、前記大径のギヤを前記中間シャフトに対して回転可能に保持する金属製の軸受け(90)と、を有する。この形態によれば、大径の金属ギヤと中間シャフトとの間に金属の軸受けを有するので、ラジアル方向のガタツキを抑制することができ、中間ギヤの軸間変動を低減できる。その結果、入力荷重を受けたときの中間ギヤ動きを低減し、中間ギヤのストレスを低減できる。その結果、中間ギヤやシャフトの耐摩耗性を向上し、衝撃荷重に対する強度を向上できる。 According to one aspect of the present disclosure, an actuator (10) is provided according to one aspect of the present disclosure. The actuator includes a motor (36), an output shaft (26), and a reduction unit (37) that reduces the rotation of the motor and transmits the rotation to the output shaft, the reduction unit rotating the motor. An intermediate gear (53) provided between the shaft (55) and the output shaft, the intermediate gear (53) having a large-diameter metal gear (62) and a small-diameter resin gear (63), and an intermediate serving as a rotation center of the intermediate gear. A shaft (61) and a metal bearing (90) for rotatably holding the large-diameter gear with respect to the intermediate shaft are provided on the large-diameter gear side of the intermediate gear. According to this aspect, since the metal bearing is provided between the large-diameter metal gear and the intermediate shaft, the rattling in the radial direction can be suppressed, and the inter-axis fluctuation of the intermediate gear can be reduced. As a result, the movement of the intermediate gear when receiving an input load can be reduced, and the stress on the intermediate gear can be reduced. As a result, the wear resistance of the intermediate gear and the shaft can be improved, and the strength against impact load can be improved.
・第1実施形態:
図1に示すように、第1実施形態によるアクチュエータ10は、車両走行用の動力源であるエンジン11に適用されている。
First embodiment:
As shown in FIG. 1, the
エンジン11には、吸気をエンジン11の気筒内へ導く吸気通路12と、気筒内で発生した排ガスを大気中に排出する排気通路13とが設けられている。吸気通路12の途中には、過給機24の吸気コンプレッサ14のコンプレッサホイール14aと、スロットルバルブ15とが設けられている。コンプレッサホイール14aは、エンジン11への吸気を過給する。スロットルバルブ15は、車両のアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量に応じてエンジン11に供給される吸気量の調整を行う。
The
排気通路13の途中には、過給機24の排気タービン16のタービンホイール16aと、排ガスの浄化を行う触媒17とが設けられている。タービンホイール16aは、回転軸30によりコンプレッサホイール14aに接続されている。すなわち、エンジン11の排気エネルギーでタービンホイール16aを回転させ、コンプレッサホイール14aを回転させる。触媒17はモノリス構造を採用する周知な三元触媒であり、排ガスにより活性化温度に昇温されることで排ガス中に含まれる有害物質を酸化作用と還元作用により浄化する。
A
排気通路13には、タービンホイール16aと並列に、タービンホイール16aを迂回して排ガスを流すバイパス通路18が設けられている。このバイパス通路18には、過給圧制御用バルブであ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が開弁すると、エンジン11からの排ガスの一部は、バイパス通路18を通って触媒17へ直接導かれる。ウェイストゲートバルブ19は、エンジン11からの排ガスの圧力がウェイストゲートバルブ19の開弁圧力を超えたときに開弁する。また、ウェイストゲートバルブ19の開閉は、ECU(エンジン・コントロール・ユニット)22によっても制御される。すなわち、ECU22は、アクチュエータ10を駆動し、アクチュエータ10とウェイストゲートバルブ19との間に設けられたリンク機構25によってウェイストゲートバルブ19の開閉を実行する。
A
図2に示すように、過給機24は、排気タービン16と、吸気コンプレッサ14と、アクチュエータ10と、を備える。排気タービン16は、エンジン11から排出された排ガスによって回転駆動されるタービンホイール16a(図1)と、このタービンホイール16aを収容する渦巻形状のタービンハウジング16bと、を備えている。吸気コンプレッサ14は、タービンホイール16aの回転力を受けて回転するコンプレッサホイール14a(図1)と、このコンプレッサホイール14aを収容する渦巻形状のコンプレッサハウジング14bとを備えている。タービンホイール16aとコンプレッサホイール14aとは、回転軸30(図1)により接続されている。
As shown in FIG. 2, the
タービンハウジング16bには、タービンホイール16aの他、バイパス通路18が設けられている。バイパス通路18は、タービンハウジング16bに流入した排ガスをタービンホイール16aに供給せずにタービンハウジング16bの排気出口へ直接導く。このバイパス通路18は、ウェイストゲートバルブ19により開閉される。ウェイストゲートバルブ19は、タービンハウジング16bの内部でバルブ軸20により回動可能に支持されているスイングバルブである。ウェイストゲートバルブ19は、排ガスの圧力がウェイストゲートバルブ19の開弁圧力を超えると開弁するが、アクチュエータ10によっても駆動され、開閉する。
The
アクチュエータ10を格納するハウジング35は、過給機24の排気タービン16から離れた吸気コンプレッサ14側に取り付けられている。こうすれば、排ガスの熱の影響を回避できる。過給機24には、アクチュエータ10の出力をウェイストゲートバルブ19に伝達するためのリンク機構25(図1)が設けられている。本実施形態では、リンク機構25として、アクチュエータレバー27と、ロッド28と、バルブレバー29と、を備える4節リンク機構を採用している。アクチュエータレバー27は、アクチュエータ10の出力シャフト26に接続され、アクチュエータ10によって回動操作される。バルブレバー29は、バルブ軸20に結合される。ロッド28は、アクチュエータレバー27に付与される回動トルクをバルブレバー29に伝える。
The
アクチュエータ10は、マイクロコンピュータを搭載するECU22により動作が制御される。具体的に、ECU22は、エンジン11の高回転時などにウェイストゲートバルブ19の開度を調整するようにアクチュエータ10を制御して過給機24による過給圧を制御する。また、ECU22は、例えば冷間始動直後など、触媒17の温度が活性化温度に達していない時には、ウェイストゲートバルブ19を全開になるようにアクチュエータ10を制御して触媒17の暖機を行う。これにより、タービンホイール16aに熱を奪われていない高温の排ガスを触媒17へ直接導くことができ、触媒17を短時間で暖機できる。
The operation of the
次に、アクチュエータ10について、図3〜図6を参照して説明する。アクチュエータ10は、吸気コンプレッサ14に取り付けられるハウジング35に格納されている。図3に示すように、ハウジング35は、第1ハウジング部41および第2ハウジング部42を有している。第2ハウジング部42は、「ケース42」とも呼ぶ。第1ハウジング部41及び第2ハウジング部42は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、鉄鋼等の金属材料で形成されている。なお、第1ハウジング部41及び第2ハウジング部42は、樹脂で形成されていてもよい。また、第1ハウジング部41及び第2ハウジング部42は、ダイキャスト、重力鋳造、射出成形、プレスのいずれの製法で形成されてもよい。第2ハウジング部42は、締結部材43により第1ハウジング部41に締結されている。第2ハウジング部42からは、出力シャフト26が突き出ており、アクチュエータレバー27に接続されている。
Next, the
図4、図5に示すように、第1ハウジング部41は、第2ハウジング部42と共に収容空間44を形成している。モータ36は、収容空間44に収容されている。具体的に、モータ36は、第1ハウジング部41に形成されたモータ挿入穴46に挿入され、スクリュ47により第1ハウジング部41に固定されている。モータ36とモータ挿入穴46の底面との間にはウェーブワッシャ45が設置されている。ウェーブワッシャ45は、備えられなくても良い。モータ36は、形式を問わず、例えば周知の直流モータであっても良いし、周知のステッピングモータ等であっても良い。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図4、図6に示すように、アクチュエータ10は、減速部37を有する。減速部37は、モータ36の回転を減速して出力シャフト26に伝達する平行軸式の減速機であり、複数のギヤを有している。本実施形態では、複数のギヤとして、ピニオンギヤ51、第1中間ギヤ52、第2中間ギヤ53および出力ギヤ54を有している。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
ピニオンギヤ51は、モータ36のモータ軸55に固定されている。ピニオンギヤ51は、金属で形成された金属ギヤである。金属としては、例えば鉄系焼結金属が用いられる。
The
第1中間ギヤ52は、第1大径外歯部57と第1小径外歯部58とを有する複合ギヤであり、第1金属シャフト56により回転自在に支持されている。第1大径外歯部57は、大径ギヤであり、モータ36のモータ軸55に固定されたピニオンギヤ51に噛み合っている。第1小径外歯部58は、第1大径外歯部57と比べて小径な小径ギヤである。第1大径外歯部57と第1小径外歯部58は、いずれも金属で形成された金属ギヤである。同様に、金属としては、例えば鉄系焼結金属が用いられる。第1大径外歯部57は、イナーシャを低減するために、複数の開口57oを有する。
The first
第2中間ギヤ53は、第2大径外歯部62と第2小径外歯部63とを有する複合ギヤであり、回転中心となる第2金属シャフト61により回転自在に支持されている。第2大径外歯部62は、大径ギヤであり第1中間ギヤ52の第1小径外歯部58に噛み合っている。第2大径外歯部62は、金属で形成されている金属ギヤである。同様に、金属としては、例えば鉄系焼結金属が用いられる。第2小径外歯部63は、第2大径外歯部62と比べて小径な小径ギヤであり、樹脂で形成されている樹脂ギヤである。樹脂としては、例えばポリアミド樹脂、ナイロン樹脂、ポリアセタール樹脂が使用可能である。樹脂ギヤは、金属ギヤに比べて、イナーシャが小さい。そのため、エンジン11の排気圧の脈動からウェイストゲートバルブ19、バルブレバー29、ロッド28、アクチュエータレバー27、出力シャフト26、出力ギヤ54を介して第2中間ギヤ53に大きな衝撃荷重が掛かった場合、第2中間ギヤ53を含め、その上流側(モータ側)のギヤ、例えば、第1中間ギヤ52やピニオンギヤ51にもその衝撃を伝達され難くできる。さらに出力ギヤ54を樹脂ギヤとしているので、出力ギヤ54に大きな衝撃荷重が掛かった場合、出力ギヤを含めその上流側(モータ側)のギヤ、例えば、第2中間ギヤ53、第1中間ギヤ52やピニオンギヤ51にもその衝撃を伝達され難くできる。
The second
出力ギヤ54は、第2小径外歯部63に噛み合っており、出力ギヤ54の中心軸AX3に沿って、出力シャフト26が接続され、固定されている。出力ギヤ54は、樹脂で形成された樹脂ギヤである。従って、第1実施形態においては、上流側のピニオンギヤ51から第2大径外歯部62までが金属ギヤであり、下流側の第2小径外歯部63から出力ギヤ54までが樹脂ギヤである。すなわち、減速部37が備えるギヤは、出力ギヤ54と、出力ギヤ54に噛み合う複合ギヤである第2中間ギヤ53の第2小径外歯部63と、を除いたギヤが金属ギヤである。そのため、各ギヤの噛み合いは、樹脂ギヤ同士、金属ギヤ同士の噛合となり、樹脂ギヤと金属ギヤの噛み合いがない。その結果、樹脂ギヤの摩耗を抑制できる。
The
図5、図6に示すように、アクチュエータ10は、モータ36と出力シャフト26と減速部37とを格納する第1ハウジング部41と、第1ハウジング部41に蓋をするケースである第2ハウジング部42と、を備えており、第2金属シャフト61の一方の端部は第1ハウジング部41に固定され、他方の端部は第2ハウジング部42で支持されている。そのため、第2金属シャフト61の一方の端部を第1ハウジング部41に固定し、他方の端部を支持しない場合に比べて、モータ36の駆動や、ウェイストゲートバルブ19からの脈動に起因する振動・トルクに対する第2金属シャフト61の変形を低減できる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
出力ギヤ54には、磁束発生部である磁石66、67と、磁束伝達部であるヨーク68、69が設けられている。磁石66、67およびヨーク68、69は、出力シャフト26の軸方向視において弧状の閉磁気回路を形成する磁気回路部64を構成している。磁気回路部64は、出力ギヤ54および出力シャフト26と一体に回動する。
The
出力ギヤ54の磁気回路部64の閉磁気回路の内側には、磁石66、67の磁束を検出する磁束検出部65が配置されている。磁束検出部65は、例えばホールICを用いて構成されている。磁気回路部64および磁束検出部65は、出力シャフト26の回転角度を検出する回転角センサ39として機能する。磁気回路部64および磁束検出部65の基本的な用途や機能は、特開2014−126548号に開示されているものと同様である。回転角センサ39により検出される出力シャフト26の回転角は、ECU22(図1参照)に出力される。なお、図6に示す磁気回路部64および磁束検出部65の構成は一例であり、他の構成であってもよい。
Inside the closed magnetic circuit of the
図6に示すように、出力シャフト26は、第1ハウジング部41に設けられた軸受48と、第2ハウジング部42に設けられた軸受49とにより回転自在に支持されている。出力シャフト26の一端部は、ハウジング35の第2ハウジング部42から外に延び出ている。アクチュエータレバー27は、第2ハウジング部42の外で出力シャフト26に固定されている。
As shown in FIG. 6, the
図7、図8、図9に示すように、第2中間ギヤ53は、金属ギヤである第2大径外歯部62と、樹脂ギヤである第2小径外歯部63と、を備えている。第2大径外歯部62は、軸AX2を中心とした開口62oを有する。開口62oの中には、軸AX2に沿って第2金属シャフト61が挿入されており、開口62oと金属シャフト61との間に金属の軸受け90が挿入されている。
As shown in FIGS. 7, 8 and 9, the second
第2中間ギヤ53は、金属の軸受け90として、内輪90iと外輪90oとベアリングボール90bと、を有する転がり軸受けである玉軸受けを用いている。開口62oの内径は、軸受け90の外輪90oの外径よりも若干小さく、第2金属シャフト61の外径は、軸受け90の内輪90iの内径よりも若干大きい。軸受け90の内輪90iと外輪90oは、第2大径外歯部62と、第2金属シャフト61との間に圧入されている。
The second
大径の金属ギヤである第2大径外歯部62と第2金属シャフト61との間に金属の軸受け90を有するので、ラジアル方向のガタツキを抑制することができ、第2中間ギヤ53の軸間変動を低減できる。その結果、入力荷重を受けたときの第2中間ギヤ53の動きを低減し、第2中間ギヤ53のストレスを低減できる。その結果、第2中間ギヤ53や第2金属シャフト61の耐摩耗性を向上し、衝撃荷重に対する強度を向上できる。
Since the
金属の軸受け90として、転がり軸受けである玉軸受けを用いるので、転がり抵抗を低減できるとともに、耐荷重を向上できる。
Since a ball bearing, which is a rolling bearing, is used as the
第2小径外歯部63の第2大径外歯部62と反対側の端部と、第2金属シャフト61との間には、樹脂軸受け95が形成されている。
A
図10に示すように、第2大径外歯部62は、大歯62tと、開口62oと、貫通孔62kと、位置決め穴62hと、を備える。第2大径外歯部62の歯である大歯62tは、第2大径外歯部62の外周に形成されている。開口62oは、上述したように第2大径外歯部62の軸AX2を中心とした位置、すなわち、第2大径外歯部62のほぼ中央に形成されている。貫通孔62kは、大歯62tと開口62oの間において、周方向に等間隔で形成されている。位置決め穴62hは、大歯62tと開口62oの間に設けられている。
As shown in FIG. 10, the second large-diameter
図11は、第2中間ギヤの斜視図であり、図12は、貫通孔62kを通るXII−XII線で切った断面図であり、図13は、貫通孔62kを通らないXIII−XIII線で切った断面図である。図11、図12、図13に示すように、小径の樹脂ギヤである第2小径外歯部63を構成する樹脂は、第1樹脂部63aと、第2樹脂部63bと、第3樹脂部63cと、小歯樹脂部63dと、を備える。小歯樹脂部63dは、小径のギヤを形成する部分であり、小歯樹脂部63dの外周には、第2小径外歯部63の歯である小歯63tが形成されている。第1樹脂部63aは、第2大径外歯部62の小歯樹脂部63dと反対側の面に形成されている。第1樹脂部63aは、略円盤形状を有し、第2大径外歯部62の大歯62tの歯底円より内側の領域を覆っている。なお、第1樹脂部63aは、第2大径外歯部62の大歯62tの小歯樹脂部63dと反対側の端面62e1よりも外側にはみ出していないことが好ましい。こうすれば、第1樹脂部63aと他の部材との干渉を避けることができる。
11 is a perspective view of the second intermediate gear, FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII passing through the through
第2樹脂部63bは、第2大径外歯部62の小歯樹脂部63d側の面に形成されている。第2樹脂部63bは、略円盤形状を有し、第2大径外歯部62の大歯62tの歯底円より内側の領域を覆っている。なお、第2樹脂部63bは、第2大径外歯部62の大歯62tの小歯樹脂部63d側の端面62e2よりも外側にはみ出していないことが好ましい。こうすれば、第2樹脂部63bと他の部材との干渉を避けることができる。第3樹脂部63cは、貫通孔62k内に形成され、第1樹脂部63aと第2樹脂部63bとを繋いで一体としている。第1樹脂部63aと、第2樹脂部63bと、第3樹脂部63cと、小歯樹脂部63dは、第2中間ギヤを成形するときに、インサート成形により金属ギヤである第2大径外歯部62とともに一体成形される。
The
図14に示すように、第2中間ギヤ53を形成するときの樹脂の充填口となるゲート80gは、第1樹脂部63a側の貫通孔62kに対応する位置に存在している。そのため、貫通孔62kに対応する位置にゲート80gを設けることで、ゲート80gから射出された樹脂を、第2大径外歯部62のゲート80gと反対側に流し易くできる。なお、第1樹脂部63aの貫通孔62kに対応する位置には、ゲート跡63gが形成される。ゲート80gの部分は樹脂の成形型の面が存在しないため、樹脂上に痕跡が残る。この痕跡がゲート跡63gである。したがって、ゲート跡63gの位置から、一体成形するときのゲート80gの位置がわかる。なお、やすり等で痕跡を消しても、ゲート跡であることは変わらない。
As shown in FIG. 14, the
第1実施形態によれば、大径の金属ギヤである第2大径外歯部62と第2金属シャフト61との間に金属の軸受け90を有するので、ラジアル方向のガタツキを抑制することができ、第2中間ギヤ53の軸間変動を低減できる。その結果、入力荷重を受けたときの第2中間ギヤ53の動きを低減し、第2中間ギヤ53のストレスを低減できる。さらに、第2中間ギヤ53や第2金属シャフト61の耐摩耗性を向上し、衝撃荷重に対する強度を向上できる。
According to the first embodiment, since the
第1実施形態によれば、軸受け90は、玉軸受けであり、転がり軸受けであるので、転がり抵抗を低減できるとともに、耐荷重を向上できるので、例えば、排気力により生じる荷重に対抗できる。なお、本実施形態では、転がり軸受けの玉軸受けを用いた場、他の転がり軸受け、例えば、ころ軸受け、針軸受け、円すいころ軸受け、球面ころ軸受け、スラスト軸受けのうちのいずれかを用いても良い。なお、転がり軸受け以外の軸受け、例えば、滑り軸受けを用いてもよい。
According to the first embodiment, since the
第1実施形態によれば、第2中間ギヤ53は、大径の金属ギヤである第2大径外歯部62側に、開口62o及び軸受け90を備える。ので、第2大径外歯部62側であれば、より大きな開口62oを開けられるので、より大径のベアリングを使用できる。また、軸受け90は、内輪90i、外輪90oとも圧入されているので、スラスト方向の軸受けの位置を規制できる。また、第2金属シャフト61や、第2中間ギヤ53の摩耗を低減できる。なお、軸受け90は、第2小径外歯部63側に設けてもよい。また、軸受け90は、内輪90i、外輪90oの一方または両方は、圧入されていなくても良い。
According to the first embodiment, the second
第1実施形態によれば、第2大径外歯部62は、第1樹脂部63aと第2樹脂部63bにより挟まれており、第1樹脂部63aと第2樹脂部63bとは、第3樹脂部63cにより一体に形成されているので、スラスト方向に抜けにくい。また、第3樹脂部63cを介して、第2大径外歯部62と第2小径外歯部63との間で、力を伝達できる。なお、第1樹脂部63aと第2樹脂部63bとのうちの一方のみを備え、第2大径外歯部62が、第1樹脂部63aと第2樹脂部63bにより挟まれていない構成であってもよい。また、第1樹脂部63aと第2樹脂部63bは、開口62k及び開口62kの周辺を覆う形状であれば、円盤形状を有していなくてもよい。
According to the first embodiment, the second large-diameter
第1実施形態によれば、第2大径外歯部62は、周方向に等間隔で形成された貫通孔62kを備えるので、貫通孔62kの内部の第3樹脂部63cにより、第2大径外歯部62と第2小径外歯部63との間の力を均等に伝えることができる。また、第2中間ギヤ53の樹脂を成形した後の反りを抑制できる。貫通孔62kは、必ずしも周方向に等間隔で形成されていなくてもよい。
According to the first embodiment, the second large-diameter
第1実施形態によれば、貫通孔62kに対応する位置にゲート跡63gを備えている。インサート成形により樹脂ギヤである第2小径外歯部63を成形するときに、第1樹脂部63a側から第2樹脂部63b側に樹脂を均等に流しやすい。なお、インサート成形により樹脂ギヤである第2小径外歯部63を成形できるのであれば、貫通孔62kに対応する位置にゲート跡63gを備えていなくてもよい。
According to the first embodiment, the
・第2実施形態:
図15に示す第2実施形態では、第2金属シャフト61aの形状が、第1実施形態の第2金属シャフト61の形状と異なっている。なお、図15では、図示の都合上、第2ハウジング部42については、図示を省略している。また、大歯や小歯についても図示を省略している。第2金属シャフト61aは、大径の第2大径外歯部62側の第1部分61a1が細く、第2小径外歯部63の第2大径外歯部62と反対側の端部の第2小径外歯部63と接する第2部分61a2が太い。すなわち、第2金属シャフト61aは、第2部分61a2が第1部分61a1よりも太い段付き形状を有している点が第1実施形態と異なるが、他は、同じである。第2大径外歯部62と、第2金属シャフト61aの第1部分61a1との間には、外輪90o、内輪90iとも圧入された軸受け90が設けられている。一方、第2小径外歯部63の端部と、第2金属シャフト61aの第2部分61a2と、が接する部分に樹脂軸受け95aが設けられている。樹脂軸受け95aと軸受け90とは、離間している。
-Second embodiment:
In the second embodiment shown in FIG. 15, the shape of the
第2実施形態によれば、第1実施形態の効果に加え、さらに、以下の効果を有する。すなわち、第2部分61a2が第1部分61a1よりも太いので、第2部分61a2が第1部分61a1と同じ太さである場合に比べて、第2部分61a2における第2金属シャフト61aと、樹脂ギヤである第2小径外歯部63とのの樹脂とシャフトの接触面積が増大し、当該部分において樹脂に掛かる面圧が下がる。その結果、当該部分において樹脂の摩耗を低減できる。なお、第2部分61a2は第1部分61a1と同じ太さであってもよい。少なくとも、第1実施形態の効果を有するからである。
The second embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment. That is, since the second portion 61a2 is thicker than the first portion 61a1, as compared with the case where the second portion 61a2 has the same thickness as the first portion 61a1, the
第2実施形態によれば、樹脂軸受け95aと軸受け90とは、離間しているので、第2金属シャフト61aと、第2中間ギヤ53との間の相対的な傾きを抑制し易い。その結果、傾きに起因する第2小径外歯部63を構成する樹脂に対するストレスや、樹脂の偏摩耗を抑制できる。軸受け90は、外輪90oと内輪90iの少なくとも一方は、圧入されていなくてもよい。
According to the second embodiment, since the resin bearing 95a and the
上記各実施形態では、第2中間ギヤ53を例にとって説明したが、大径のギヤを金属、小径のギヤを樹脂で形成する複合ギヤであれば、他のギヤでも適用可能である。例えば、第1中間ギヤ52の第1大径外歯部57を金属ギヤ、第1小径外歯部58を樹脂ギヤとし、第2中間ギヤ53の第2大径外歯部62、第2小径外歯部63をいずれも樹脂ギヤとして、第1中間ギヤ52に上記各実施形態で説明した構成を適用してもよい。
In each of the above embodiments, the second
上記各実施形態では、過給機24のウェイストゲートバルブ19を駆動するアクチュエータを例にとって説明したが、各実施形態で説明したアクチュエータは、過給機24のタービンに当たる排気の向きを変えるノズルを駆動するアクチュエータ、タービンを2つ備えるツインターボや2ステージターボのタービンの切り替え用のアクチュエータ、可変容量ターボのタービンの切り替え用のアクチュエータなど、過給機における過給圧を制御する弁を駆動するアクチュエータとしても利用できる。
In each of the above-described embodiments, the actuator that drives the
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features of the embodiment corresponding to the technical features in each mode described in the column of the outline of the invention are to solve some or all of the above problems, or some of the above effects. Alternatively, in order to achieve all, it is possible to appropriately replace or combine. If the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized as the following modes.
(1)本開示の一形態によれば、アクチュエータ(10)が提供される。このアクチュエータは、モータ(36)と、出力シャフト(26)と、前記モータの回転を減速して前記出力シャフトに伝達する減速部(37)と、を備え、前記減速部は、前記モータの回転軸(55)から前記出力シャフトまでの間に設けられ、大径の金属ギヤ(62)と小径の樹脂ギヤ(63)とを有する中間ギヤ(53)と、前記中間ギヤの回転中心となる中間シャフト(61)と、前記中間ギヤの前記大径のギヤ側において、前記大径のギヤを前記中間シャフトに対して回転可能に保持する金属製の軸受け(90)と、を有する。 (1) According to one aspect of the present disclosure, an actuator (10) is provided. The actuator includes a motor (36), an output shaft (26), and a reduction unit (37) that reduces the rotation of the motor and transmits the rotation to the output shaft, the reduction unit rotating the motor. An intermediate gear (53) provided between the shaft (55) and the output shaft, the intermediate gear (53) having a large-diameter metal gear (62) and a small-diameter resin gear (63), and an intermediate serving as a rotation center of the intermediate gear. A shaft (61) and a metal bearing (90) for rotatably holding the large-diameter gear with respect to the intermediate shaft are provided on the large-diameter gear side of the intermediate gear.
(2)上記形態において、前記軸受けは、転がり軸受けであってもよい。この形態によれば、転がり抵抗を低減できるとともに、耐荷重を向上できるので、排気力により生じる荷重に対抗できる。 (2) In the above-mentioned form, the bearing may be a rolling bearing. According to this aspect, the rolling resistance can be reduced and the withstand load can be improved, so that the load generated by the exhaust force can be countered.
(3)上記形態において、前記中間ギヤは、前記小径の樹脂ギヤ側に、前記中間シャフトとの間に樹脂軸受けを有し、前記金属製の軸受けは、内輪(90i)、外輪(90o)とも圧入されていてもよい。この形態によれば、軸受けを大径の金属ギヤ側に有するので、より大径のベアリングを使用できる。また、軸受けは、内輪、外輪とも圧入されているので、スラスト方向の軸受けの位置を規制し、シャフトや中間ギヤの摩耗を低減できる。 (3) In the above-described embodiment, the intermediate gear has a resin bearing between the intermediate gear and the intermediate shaft on the side of the small-diameter resin gear, and the metal bearing includes both the inner ring (90i) and the outer ring (90o). It may be press-fitted. According to this aspect, since the bearing is provided on the large-diameter metal gear side, a larger-diameter bearing can be used. Further, since the inner ring and the outer ring of the bearing are press-fitted, the position of the bearing in the thrust direction can be regulated and wear of the shaft and the intermediate gear can be reduced.
(4)上記形態において、前記大径の金属ギヤは、大歯(62t)と、前記中間シャフトおよび前記軸受けが挿入される開口(62o)と、前記大歯と前記開口との間に形成された貫通孔62kと、を備え、前記小径の樹脂ギヤを構成する樹脂は、小歯樹脂部(63d)と、前記大径の金属ギヤを前記中間シャフトに沿った方向から挟む第1樹脂部(63a)及び第2樹脂部(63b)と、前記貫通孔を介して前記第1樹脂部と前記第2樹脂部とを繋ぐ第3樹脂部(63c)と、を備えてもよい。この形態によれば、大径の金属ギヤは、第1樹脂部と第2樹脂部により挟まれているので、大径の金属ギヤがスラスト方向に抜けにくい。また、第3樹脂部を介して、大径の金属ギヤと小径の樹脂ギヤとの間で力を伝達できる。 (4) In the above aspect, the large-diameter metal gear is formed between large teeth (62t), an opening (62o) into which the intermediate shaft and the bearing are inserted, and the large teeth and the opening. The resin forming the small-diameter resin gear includes a small-tooth resin portion (63d) and a first resin portion (31d) sandwiching the large-diameter metal gear from a direction along the intermediate shaft. 63a) and a second resin portion (63b), and a third resin portion (63c) connecting the first resin portion and the second resin portion via the through hole. According to this aspect, since the large-diameter metal gear is sandwiched by the first resin portion and the second resin portion, the large-diameter metal gear is unlikely to come off in the thrust direction. Further, the force can be transmitted between the large-diameter metal gear and the small-diameter resin gear via the third resin portion.
(5)上記形態において、前記大径の金属ギヤは、前記貫通孔を、前記大径の金属ギヤの周方向に等間隔で有してもよい。この形態によれば、等間隔に形成された貫通孔の第3樹脂部により、大径の金属ギヤと小径の樹脂ギヤとの間の力を均等に伝えることができる。また、樹脂成形後の反りを抑制できる。 (5) In the above aspect, the large-diameter metal gear may have the through holes at equal intervals in the circumferential direction of the large-diameter metal gear. According to this aspect, the force between the large-diameter metal gear and the small-diameter resin gear can be evenly transmitted by the third resin portions of the through holes formed at equal intervals. Further, it is possible to suppress warpage after resin molding.
(6)上記形態において、前記小径の樹脂ギヤを構成する樹脂は、前記貫通孔に対応する位置にゲート跡を備えても良い。この形態によれば、樹脂ギヤを構成する樹脂の成形時に、貫通孔を通して、大径のギヤの反対側に樹脂を流しやすい。 (6) In the above embodiment, the resin forming the small-diameter resin gear may have a gate mark at a position corresponding to the through hole. According to this aspect, when the resin forming the resin gear is molded, it is easy to flow the resin through the through hole to the side opposite to the large-diameter gear.
(7)上記形態において、前記中間シャフトは、前記軸受けと接する第1部分が、前記小径の樹脂ギヤと接する第2部分より細い段付き形状を有し、前記小径の樹脂ギヤは、前記第2部分と接する部分に樹脂軸受けを有し、前記樹脂軸受けは、前記軸受けから離間していてもよい。この形態によれば、第2部分における小径の樹脂ギヤの樹脂とシャフトの接触面積が増大し、樹脂に掛かる面圧が下がるので、樹脂の摩耗を低減できる。 (7) In the above embodiment, the intermediate shaft has a stepped shape in which a first portion in contact with the bearing has a narrower stepped shape than a second portion in contact with the resin gear with the small diameter, and the resin gear with the small diameter has the second portion. A resin bearing may be provided in a portion contacting the portion, and the resin bearing may be separated from the bearing. According to this aspect, the contact area between the resin of the small-diameter resin gear and the shaft in the second portion increases, and the surface pressure applied to the resin decreases, so that the abrasion of the resin can be reduced.
(8)上記形態において、前記アクチュエータは、内燃機関(11)の燃焼により生じる排気を利用し、または制御する装置を駆動してもよい。 (8) In the above aspect, the actuator may drive a device that utilizes or controls exhaust gas generated by combustion of the internal combustion engine (11).
なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ターボチャージャーのウェイストゲートバルブの開閉に用いられるアクチュエータの他、タービンを2つ備えるツインターボや2ステージターボのタービンの切り替え用のアクチュエータや、可変容量ターボのタービンの切り替え用のアクチュエータなど過給機における過給圧を制御するアクチュエータとしても実現することができる。 It should be noted that the present disclosure can be implemented in various forms. For example, in addition to an actuator used for opening and closing a wastegate valve of a turbocharger, switching of a twin turbo equipped with two turbines or a turbine of a two-stage turbo is provided. It can also be realized as an actuator for controlling the supercharging pressure in a supercharger, such as an actuator for a turbocharger or an actuator for switching a turbine of a variable capacity turbo.
10 アクチュエータ 11 エンジン 12 吸気通路 13 排気通路 14 吸気コンプレッサ 14a コンプレッサホイール 14b コンプレッサハウジング 15 スロットルバルブ 16 排気タービン 16a タービンホイール 16b タービンハウジング 17 触媒 18 バイパス通路 19 ウェイストゲートバルブ 20 バルブ軸 22 エンジン・コントロール・ユニット(ECU) 24 過給機 25 リンク機構 26 出力シャフト 27 アクチュエータレバー 28 ロッド 29 バルブレバー 30 回転軸 35 ハウジング 36 モータ 37 減速部 39 回転角センサ 41 第1ハウジング部 42 第2ハウジング部(ケース) 43 締結部材 44 収容空間 45 ウェーブワッシャ 46 モータ挿入穴 47 スクリュ 48、49 軸受 51 ピニオンギヤ 52 第1中間ギヤ 53 第2中間ギヤ 54 出力ギヤ 55 モータ軸 56 第1金属シャフト 57 第1大径外歯部 57o 開口 58 第1小径外歯部 61 第2金属シャフト 61a 第2金属シャフト 61a1 第1部分 61a2 第2部分 62 第2大径外歯部 62e1、62e2 端面 62h 穴 62k 貫通孔 62o 開口 62t 大歯 63 第2小径外歯部 63a 第1樹脂部 63b 第2樹脂部 63c 第3樹脂部 63d 小歯樹脂部 63g ゲート跡 63t 小歯 64 磁気回路部 65 磁束検出部 66、67 磁石 68、69 ヨーク 80g ゲート 90 軸受け 90b ベアリングボール 90i 内輪 90o 外輪 AX1、AX2、AX3 中心軸(軸) 10 actuator 11 engine 12 intake passage 13 exhaust passage 14 intake compressor 14a compressor wheel 14b compressor housing 15 throttle valve 16 exhaust turbine 16a turbine wheel 16b turbine housing 17 catalyst 18 bypass passage 19 wastegate valve 20 valve shaft 22 engine control unit ( ECU) 24 supercharger 25 link mechanism 26 output shaft 27 actuator lever 28 rod 29 valve lever 30 rotary shaft 35 housing 36 motor 37 speed reducer 39 rotation angle sensor 41 first housing part 42 second housing part (case) 43 fastening member 44 Housing Space 45 Wave Washer 46 Motor Insertion Hole 47 Screw 48, 49 Bearing 51 Pinion Gear 52 First Intermediate Gear 53 Second Intermediate Gear 54 Output Gear 55 Motor Shaft 56 First Metal Shaft 57 First Large Diameter Outer Teeth 57o Opening 58 1st small diameter outer tooth part 61 2nd metal shaft 61a 2nd metal shaft 61a1 1st part 61a2 2nd part 62 2nd large diameter outer tooth part 62e1, 62e2 end face 62h hole 62k through hole 62o opening 62t large tooth 63 2nd small diameter External tooth portion 63a First resin portion 63b Second resin portion 63c Third resin portion 63d Small tooth resin portion 63g Gate mark 63t Small tooth 64 Magnetic circuit portion 65 Magnetic flux detecting portion 66, 67 Magnet 68, 69 Yoke 80g Gate 90 Bearing 90b Bearing ball 90i Inner ring 90o Outer ring AX1, AX2, AX3 Central axis (axis )
Claims (9)
モータ(36)と、
出力シャフト(26)と、
前記モータの回転を減速して前記出力シャフトに伝達する減速部(37)と、
を備え、
前記減速部は、
前記モータの回転軸(55)から前記出力シャフトまでの間に設けられ、大径の金属ギヤ(62)と小径の樹脂ギヤ(63)とを有する中間ギヤ(53)と、
前記中間ギヤの回転中心となる中間シャフト(61)と、
前記中間ギヤの前記大径のギヤ側において、前記大径のギヤを前記中間シャフトに対して回転可能に保持する金属製の軸受け(90)と、
を有する、アクチュエータ。 An actuator (10),
A motor (36),
An output shaft (26),
A deceleration part (37) for decelerating the rotation of the motor and transmitting it to the output shaft;
Equipped with
The speed reducer is
An intermediate gear (53) provided between the rotary shaft (55) of the motor and the output shaft, the intermediate gear (53) having a large-diameter metal gear (62) and a small-diameter resin gear (63);
An intermediate shaft (61) serving as a rotation center of the intermediate gear,
A metal bearing (90) for holding the large-diameter gear rotatably with respect to the intermediate shaft on the large-diameter gear side of the intermediate gear;
An actuator.
前記軸受けは、転がり軸受けである、
アクチュエータ。 The actuator according to claim 1, wherein
The bearing is a rolling bearing,
Actuator.
前記中間ギヤは、
前記小径の樹脂ギヤ側に、前記中間シャフトとの間に樹脂軸受けを有し、
前記金属製の軸受けは、内輪(90i)、外輪(90o)とも圧入されている、
アクチュエータ。 The actuator according to claim 1 or 2, wherein
The intermediate gear is
On the small-diameter resin gear side, a resin bearing is provided between the intermediate shaft and the intermediate shaft,
The metal bearing is press-fitted into the inner ring (90i) and the outer ring (90o),
Actuator.
前記大径の金属ギヤは、大歯(62t)と、前記中間シャフトおよび前記軸受けが挿入される開口(62o)と、前記大歯と前記開口との間に形成された貫通孔(62k)と、を備え、
前記小径の樹脂ギヤを構成する樹脂は、小歯樹脂部(63d)と、前記大径の金属ギヤを前記中間シャフトに沿った方向から挟む第1樹脂部(63a)及び第2樹脂部(63b)と、前記貫通孔を介して前記第1樹脂部と前記第2樹脂部とを繋ぐ第3樹脂部(63c)と、を備える、
アクチュエータ。 The actuator according to any one of claims 1 to 3,
The large-diameter metal gear has large teeth (62t), an opening (62o) into which the intermediate shaft and the bearing are inserted, and a through hole (62k) formed between the large tooth and the opening. ,,
The resin forming the small diameter resin gear includes a small tooth resin portion (63d), a first resin portion (63a) and a second resin portion (63b) that sandwich the large diameter metal gear from a direction along the intermediate shaft. ) And a third resin portion (63c) connecting the first resin portion and the second resin portion via the through hole,
Actuator.
前記大径の金属ギヤは、前記貫通孔を、前記大径の金属ギヤの周方向に等間隔で有する、
アクチュエータ。 The actuator according to claim 4, wherein
The large-diameter metal gear has the through holes at equal intervals in the circumferential direction of the large-diameter metal gear,
Actuator.
前記小径の樹脂ギヤを構成する樹脂は、前記貫通孔に対応する位置にゲート跡を備える、アクチュエータ。 The actuator according to claim 5, wherein
An actuator in which the resin forming the small-diameter resin gear has a gate mark at a position corresponding to the through hole.
前記中間シャフトは、前記軸受けと接する第1部分が、前記小径の樹脂ギヤと接する第2部分より細い段付き形状を有し、
前記小径の樹脂ギヤは、前記第2部分と接する部分に樹脂軸受けを有し、
前記樹脂軸受けは、前記軸受けから離間している、
アクチュエータ。 The actuator according to any one of claims 1 to 6, wherein
The intermediate shaft has a stepped shape in which a first portion in contact with the bearing is thinner than a second portion in contact with the small-diameter resin gear,
The small-diameter resin gear has a resin bearing in a portion in contact with the second portion,
The resin bearing is separated from the bearing,
Actuator.
前記アクチュエータは、内燃機関(11)の燃焼により生じる排気を利用し、または制御する装置を駆動する、
アクチュエータ。 The actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein
The actuator drives a device that utilizes or controls exhaust gas generated by combustion of an internal combustion engine (11),
Actuator.
前記アクチュエータは、
過給機のウェイストゲートバルブを駆動するアクチュエータと、
過給機のタービンに当たる排気の向きを変えるノズルを駆動するアクチュエータと、
タービンを2つ備えるツインターボや2ステージターボのタービンの切り替え用のアクチュエータと、
可変容量ターボのタービンの切り替え用のアクチュエータと、
のうちのいずれかのアクチュエータであって、過給機における過給圧を制御する、
アクチュエータ。 The actuator according to claim 8, wherein
The actuator is
An actuator that drives the waste gate valve of the supercharger,
An actuator that drives a nozzle that changes the direction of the exhaust that hits the turbine of the supercharger,
An actuator for switching turbines of a twin turbo or a two-stage turbo equipped with two turbines,
An actuator for switching the turbine of the variable capacity turbo,
One of the actuators for controlling the supercharging pressure in the supercharger,
Actuator.
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