JP2021076196A - リニアアクチュエータ、弁装置及び弁装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スプリングの付勢力を考慮する必要がない設計自由度の高いリニアアクチュエータ、弁装置及び弁装置の製造方法を提供する。【解決手段】リニアアクチュエータＡは、一端２１ａ側の外周にねじ部２１ａ１を有する軸部材２１と、軸芯Ｚ周りに回転するロータ２４と、ロータ２４に対して回転磁界を発生させるステータ２５と、ロータ２４と一体回転し、ねじ部２１ａ１に螺合された第一筒状体２４Ａと、第一筒状体２４Ａとは別体で構成され、ねじ部２１ａ１に螺合された第二筒状体２６と、一端が第一筒状体２４Ａに当接し、他端が第二筒状体２６に当接し、第一筒状体２４Ａ及び第二筒状体２６に付勢力を作用させる付勢部材２７と、を備え、ロータ２４と共に第一筒状体２４Ａが回転することにより、軸部材２１を直進移動させる。【選択図】図２

Description

本発明は、軸部材を直進移動させることが可能なリニアアクチュエータ、リニアアクチュエータにより駆動される弁装置及び弁装置の製造方法に関する。

従来、内燃機関の排気流路からの排ガスを吸気流路に還流させる還流流路内のＥＧＲガス流量を調整するＥＧＲバルブ（弁装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の弁装置は、回転軸芯周りに回転するロータと該ロータに作用する回転磁界を発生させるステータとを有するリニアアクチュエータと、排ガスの流入口と流出口とを有するハウジングと、流入口と流出口とを連通させる流路に設けられた弁体及び弁座と、弁体が一端部に固定された弁軸と、を備えている。この弁装置は、弁軸の他端部に設けられた雄ねじとロータの内周面に設けられた雌ねじとが螺合しており、弁軸は、ロータの回転に伴い直進移動するように構成されている。また、ロータを付勢する圧縮スプリングがハウジングに固定された軸受に支持されており、この圧縮スプリングにより雄ねじと雌ねじとが隙間なく当接して、振動等に起因する噛み合い部分の摩耗を低減している。

特開２０１４−１１４７１５号公報

従来のリニアアクチュエータは、ロータを回転させる駆動力として、弁体が排ガスから受ける圧力と圧縮スプリングの付勢力と各摺動部における摩擦力との合力に対抗するだけの力が必要となるために、大型化し易く、製造コストの増大を招いていた。特に、特許文献１に記載の弁装置は、弁体が全開した状態での圧縮スプリングの付勢力が最も大きいので、該付勢力を考慮した駆動力を有するように、アクチュエータを設計する必要がある。このため、弁体のストローク量が大きい場合、圧縮スプリングの圧縮量が増えて、更にアクチュエータが大型化してしまう。

そこで、スプリングの付勢力を考慮する必要がない設計自由度の高いリニアアクチュエータ、弁装置及び弁装置の製造方法が望まれている。

本発明に係るリニアアクチュエータの特徴構成は、一端側の外周にねじ部を有する軸部材と、前記軸部材の軸芯と同軸芯に配置され、前記軸芯周りに回転するロータと、前記ロータに作用する回転磁界を発生させるステータと、前記ロータと一体回転し、前記ねじ部に螺合された第一筒状体と、前記第一筒状体とは別体で構成され、前記ねじ部に螺合された第二筒状体と、一端が前記第一筒状体に当接し、他端が前記第二筒状体に当接し、前記第一筒状体及び前記第二筒状体に付勢力を作用させる付勢部材と、を備え、前記ロータに対して前記回転磁界を発生させて前記ロータと共に前記第一筒状体を回転させることにより、前記軸部材を前記軸芯に沿って直進移動させる点にある。

本構成では、軸部材のねじ部と螺合する部材を、第一筒状体と第二筒状体とに分割し、第一筒状体及び第二筒状体に付勢部材の付勢力を作用させている。つまり、付勢部材により、第一筒状体と軸部材のねじ部との噛み合い部、及び、第二筒状体と軸部材のねじ部との噛み合い部に付勢力を作用させて隙間をなくし、振動等による摩耗を低減させている。

また、本構成では、付勢部材の一端が第一筒状体に当接し、付勢部材の他端が第二筒状体に当接していることから、付勢部材が付勢する方向は、第一筒状体と第二筒状体とで反対の方向となっている。このため、第一筒状体と軸部材のねじ部との噛み合い部に作用する付勢力と、第二筒状体と軸部材のねじ部との噛み合い部に作用する付勢力とは、互いに打ち消しあう。その結果、軸部材を直進移動させるためにロータに作用させる回転駆動力は、付勢部材の付勢力を考慮する必要がなくなり、リニアアクチュエータの小型化を図ることができる。

しかも、付勢部材の付勢力を考慮する必要がないため、軸部材のストローク量を大きくして付勢部材の圧縮量が大きくなった場合でも、付勢力に起因して必要となる回転駆動力に変化はない。その結果、軸部材のストローク量を用途に応じて自由に変更することが可能となり、設計自由度の高いリニアアクチュエータを提供できた。

他の特徴構成は、前記第二筒状体は、前記第一筒状体と一体回転可能に係合されている点にある。

本構成のように、第二筒状体が第一筒状体と一体回転可能に係合されていれば、付勢部材の付勢力が変化（低下）することがなく、各噛み合い部における隙間をなくして、振動等による摩耗を確実に低減することが可能となり、軸部材を安定的に直進移動させることができる。

本発明に係る弁装置の特徴構成は、上記記載のリニアアクチュエータと、前記軸部材の他端側に固定された弁体と、流体の流入口、流出口、及び、前記流入口と前記流出口とを連通させる流路とを有し、前記リニアアクチュエータ及び前記弁体を収容するハウジングと、を備え、前記軸部材の直進移動に伴って前記弁体が前記軸芯に沿って前進又は後退することにより、前記流路を開閉する点にある。

上述したリニアアクチュエータは、軸部材のストローク量を用途に応じて自由に変更することが可能となるため、軸部材の他端側に固定された弁体のストローク量を大きくして流路を流通する流体の流通量を増大させることができる。また、上述したリニアアクチュエータは付勢部材の付勢力を考慮する必要がないため、従来と同じサイズを維持しながら、付勢部材の付勢力と同等となる程度に弁体に作用する圧力（受圧面積）を大きくして、流体の流通量を増大させることができる。

本発明に係る弁装置の製造方法の特徴は、前記ハウジングに収容された前記第一筒状体に対して前記付勢部材の前記一端を当接させる第一工程と、前記付勢部材の前記他端を前記第二筒状体に当接させる第二工程と、押圧治具により、前記付勢部材の付勢力に抗して前記第二筒状体を前記第一筒状体に近付けるように押圧する第三工程と、前記第二筒状体が押圧された状態で、前記第一筒状体及び前記第二筒状体に前記軸部材を螺合する第四工程と、を含む点にある。

本方法のように、第三工程で押圧治具により第二筒状体を第一筒状体に近付けるように押圧し、第四工程で第一筒状体及び第二筒状体に軸部材を螺合すれば、付勢部材の付勢力を適正に確保することができる。その結果、第一筒状体と軸部材のねじ部との噛み合い部に作用する付勢力と、第二筒状体と軸部材のねじ部との噛み合い部に作用する付勢力とを適正に設定することが可能となり、これら噛み合い部が隙間なく当接して摩耗を確実に低減することができる。

本実施形態にかかる弁装置の適用例を示すブロック図である。 冷却装置に用いられる弁装置を示す断面図である。 本実施形態にかかるリニアアクチュエータの一部を示す斜視図である。 リニアアクチュエータの原理を説明する概略図である。 弁装置の製造方法を説明する概略図である。 ＥＧＲ還流装置に用いられる弁装置を示す断面図である。 別実施形態にかかる弁装置を示す断面図である。

以下に、本発明に係るリニアアクチュエータ、弁装置及び弁装置の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

本実施形態では、弁装置の一例として、エンジンＥの冷却装置Ｘに用いられるリニアアクチュエータＡを備えた弁装置Ｖａ及び排ガス還流装置Ｙに用いられるリニアアクチュエータＡを備えた弁装置Ｖｂについて説明する。

（冷却装置）
図１に示すように、冷却装置Ｘは、内燃機関としてのエンジンＥと、エンジンＥに冷却水（流体の一例）を循環させるポンプＰと、車内に温風を発生させるヒータコアＨと、ＡＴＦ等のオイルを冷却するオイルクーラ１と、排ガスを冷却するＥＧＲクーラ２と、ラジエータ３と、サーモスタット弁４と、リニアアクチュエータＡを有する弁装置Ｖａと、弁装置Ｖａを開閉制御する制御部５とを備えている。

ポンプＰは、エンジンＥのクランクシャフトの回転に連動して回転する機械式のウォータポンプで構成されている。なお、ポンプＰを電動モータの駆動力により回転する電動式のウォータポンプで構成しても良い。

サーモスタット弁４は、冷却水の水温が設定温度（例えば、８０〜９０℃）未満にある場合に閉弁状態を維持し、該水温が設定温度以上である場合に開弁状態に切り換わる感温型の開閉弁である。また、サーモスタット弁４をバイパスするバイパス路１９には、弁装置Ｖａが配置されている。

制御部５は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）として構成されており、弁装置Ｖａの開度を制御する。弁装置Ｖａの詳細は後述するが、制御部５により弁装置Ｖａの開度を制御することで、弁装置Ｖａを通過する冷却水の流量が調整される。

また、内燃機関の冷却装置Ｘは、ポンプＰの駆動力により冷却水がエンジンＥとラジエータ３とに循環する第一流路１１と、第一流路１１のうちエンジンＥよりも下流側から分岐した第二流路１３及び第三流路１４とを備えている。

第一流路１１には、ポンプＰ、エンジンＥ、ラジエータ３及びサーモスタット弁４が冷却水の流通方向に沿って順に配置されている。また、第一流路１１におけるエンジンＥの出口側には、冷却水の水温を測定する水温センサＳａが設けられている。なお、ポンプＰをエンジンＥの出口側に設けても良い。

第二流路１３にはヒータコアＨが配置されており、第三流路１４にはオイルクーラ１及びＥＧＲクーラ２が配置されており、第二流路１３及び第三流路１４の合流路１５がサーモスタット弁４の下流側に接続されている。なお、合流路１５は、サーモスタット弁４の弁体をバイパスする形態でサーモスタット弁４に接続されていても良い。また、第二流路１３や第三流路１４に配置される熱交換器は、ヒータコアＨ、オイルクーラ１及びＥＧＲクーラ２に限定されず、これらの何れか１つであっても良いし、他の熱交換器を配置しても良く、特に限定されない。

このような流路構成により、第一流路１１のエンジンＥの下流側から、ヒータコアＨと、オイルクーラ１及びＥＧＲクーラ２と、ラジエータ３及びサーモスタット弁４とが、夫々並列配置されている。制御部５は、エンジンＥの冷却が適切に行われるように、水温センサＳａの計測値に基づいて、バイパス路１９に配置された弁装置Ｖａの開度を制御する。

（弁装置Ｖａ）
図２には、冷却装置Ｘに用いられる弁装置Ｖａの断面図が示されている。弁装置Ｖａは、ハウジング２３と、弁体２２と、一端２１ａ側の外周に雄ねじ２１ａ１（ねじ部の一例）を有する軸部材２１を直進移動させるリニアアクチュエータＡと、を備えている。以下の説明において、軸部材２１の一端２１ａ側（図２のＵ）を上、軸部材２１の他端２１ｂ側（図２のＤ）を下として説明することがある。

ハウジング２３は、樹脂製の上部ハウジング２３Ａと金属製の下部ハウジング２３Ｂと金属製の中間ハウジング２３Ｃとをボルト締結して構成されている。上部ハウジング２３Ａには、軸部材２１の他端２１ｂ側が露出した状態で、リニアアクチュエータＡが収容されている。下部ハウジング２３Ｂには、軸部材２１の他端２１ｂ側が収容されており、冷却水の流入口２３Ｂｃの中心と流出口２３Ｂｄの中心とが交差する形態で開口形成されており、流入口２３Ｂｃと流出口２３Ｂｄとを連通させる連通流路２３Ｂｂ（流路の一例）が内部に形成されている。

また、下部ハウジング２３Ｂには、軸部材２１の他端２１ｂ側に固定された弁体２２が軸芯Ｚ方向に沿って直進移動可能に収容されており、中央部分にシール部材２３Ｂａが軸部材２１に密着した状態で固定されている。さらに、下部ハウジング２３Ｂの内面には、弁体２２の鍔部２２Ｂが当接する環状シール部材２３Ｖｂが固定されている。中間ハウジング２３Ｃの中央部分には、後述するすべり軸受２８が回転不能に固定されている。なお、ハウジング２３は、２部材又は４部材以上で構成しても良いし、１部材で構成しても良い。

弁体２２は、有底円筒状の本体部２２Ａと、本体部２２Ａから径方向外側に環状に突出した鍔部２２Ｂと、を有するカップ状に形成されており、本体部２２Ａの底部中央が軸部材２１の他端２１ｂ側に固定されている。弁体２２は、軸部材２１の直進移動に伴って、軸芯Ｚに沿って前進又は後退することにより、連通流路２３Ｂｂを開閉する。本体部２２Ａの底部外周には、環状の弁体側シール部材２２Ａｂが固定されており、弁体２２が閉弁状態のとき、弁体側シール部材２２Ａｂが下部ハウジング２３Ｂの流入口２３Ｂｃ周縁に当接し、鍔部２２Ｂが下部ハウジング２３Ｂに固定された環状シール部材２３Ｖｂに当接する。つまり、下部ハウジング２３Ｂの流入口２３Ｂｃ周縁と環状シール部材２３Ｖｂとで弁座を構成している。

また、本体部２２Ａの底部には、軸部材２１を取り囲む領域に貫通孔２２Ａａが形成されており、冷却水が弁体２２の内部に流動する。このとき、軸部材２１に密着するシール部材２３Ｂａにより弁体２２の内部からの冷却水の漏出が防止される。この構成により、弁体２２が受ける受圧面積が低減されるので、リニアアクチュエータＡの駆動力を小さく構成することができる。

（リニアアクチュエータ）
リニアアクチュエータＡは、一端２１ａ側の外周に雄ねじ２１ａ１を有する軸部材２１と、軸部材２１の軸芯Ｚと同軸芯に配置され、軸芯Ｚ周りに回転するロータ２４と、ロータ２４に作用する回転磁界を発生させるステータ２５と、ロータ２４と一体回転し、雄ねじ２１ａ１に螺合された第一筒状体２４Ａと、第一筒状体２４Ａとは別体で構成され、雄ねじ２１ａ１に螺合された第二筒状体２６と、第一筒状体２４Ａ及び第二筒状体２６に付勢力を作用させるスプリング２７（付勢部材の一例）と、を備えている。本実施形態におけるリニアアクチュエータＡは、ロータ２４に対して回転磁界を作用させてロータ２４と共に第一筒状体２４Ａを回転させることにより、軸部材２１を軸芯Ｚに沿って直進移動させる。なお、本実施形態では、ロータ２４と第一筒状体２４Ａとを一体成形しているが、ロータ２４と第一筒状体２４Ａとを係合させて一体回転させてもよい。

軸部材２１は、一端２１ａ側の外周に雄ねじ２１ａ１を有しており、他端２１ｂ側に弁体２２が嵌合等により固定されている。軸部材２１の一端２１ａ側は、雄ねじ２１ａ１が、第一筒状体２４Ａの内周面に形成された雌ねじ２４Ａｄと第二筒状体２６の内周面に形成された雌ねじ２６ｃとに螺合した状態で支持されている。軸部材２１の中間部分は、ハウジング２３に固定されたすべり軸受２８により、回転不能に支持されている。円形断面を有する軸部材２１の中間部分に直線部分を設けてすべり軸受２８と密着させることにより、軸部材２１がすべり軸受２８に対して回転しない回転防止機構が形成されている。ロータ２４と共に第一筒状体２４Ａが回転するとき、回転防止機構より、第一筒状体２４Ａと螺合した回転しない軸部材２１が直進移動する。なお、回転防止機構は、軸部材２１及びすべり軸受２８に凸部及び凹部を設けて構成しても良く、特に限定されない。

ロータ２４は、ステータ２５の径方向内側に設けられた中空円筒状部材であり、粉末状の磁石を樹脂に混ぜ合わせて成形されたプラスチックマグネットで構成されている。また、ロータ２４には、金属製の第一筒状体２４Ａが一体成形されており、ロータ２４の両端が軸受５１，５２に支持された状態で軸芯Ｚ周りに回転する。軸受５１，５２は、ボールベアリング等で構成されており、一方の軸受５１は、ハウジング２３と第一筒状体２４Ａとの間に配置されており、他方の軸受５２は、すべり軸受２８とロータ２４との間に配置されている。これらにより、ロータ２４はハウジング２３及びすべり軸受２８に対して回転自在に支持される。また、ロータ２４の内周面には、段差となる係止段部２４ａが形成されており、他方の軸受５２と係止段部２４ａとの間に圧縮コイルスプリングＳが設けられている。この圧縮コイルスプリングＳがロータ２４を一方の軸受５１に向かって付勢することにより、ロータ２４を上側に押し付けている。なお、ロータ２４をプラスチックマグネットで構成せずに、永久磁石を埋設した樹脂材料等で構成しても良く、特に限定されない。

ステータ２５は、ロータ２４の径方向外側でハウジング２３に固定された中空円筒状部材で構成されている。ステータ２５は、不図示のコネクタから電力が供給されるコイル２５ａと、コイル２５ａに通電することにより生成される磁束をロータ２４に向かって流すヨーク２５ｂとを有している。本実施形態におけるリニアアクチュエータＡは、ステッピングモータで構成されており、制御部５は、軸部材２１の所望のストローク量を実現するステップ角（回転角）となるようにコイル２５ａへの通電量を制御する。なお、リニアアクチュエータＡは、三相交流モータで構成しても良く、特に限定されない。

第一筒状体２４Ａは、内周面に雌ねじ２４Ａｄが形成された中空円筒状の金属材料で構成されている。図３に示すように、第一筒状体２４Ａは、フランジ状の基部２４Ａｂと、基部２４Ａｂから第二筒状体２６側に突出し、基部２４Ａｂより小径である第一突出部２４Ａａと、基部２４Ａｂから第一突出部２４Ａａとは反対側に突出し、基部２４Ａｂより小径である第二突出部２４Ａｃと、が一体形成されている。

第一突出部２４Ａａの内周面には、軸芯Ｚ方向に沿って切り欠いた長溝として、周方向に複数（本実施形態では３箇所）の溝部２４Ａａ１が形成されている。第二突出部２４Ａｃには、上述した一方の軸受５１が当接する段部２４Ａｃ１が形成されており、上述した圧縮コイルスプリングＳの付勢力を受けて、段部２４Ａｃ１が一方の軸受５１に当接した状態が維持されている。

第二筒状体２６は、内周面に雌ねじ２６ｃが形成された中空円筒状の金属材料で構成されている。第二筒状体２６は、フランジ状の基部２６ｂと、基部２６ｂから第一筒状体２４Ａ側に突出し、基部２６ｂより小径である突出部２６ａと、を有している。この突出部２６ａには、第一筒状体２４Ａの複数の溝部２４Ａａ１に各別に係合する複数の係合凸部２６ａ１が突出形成されている。係合凸部２６ａ１が溝部２４Ａａ１に摺動可能に係合しており、第二筒状体２６は、第一筒状体２４Ａに対して軸芯Ｚ方向には相対移動可能であるが、軸芯Ｚ周りに相対回転不能に構成されている。その結果、第二筒状体２６は、第一筒状体２４Ａと共に回転する。

スプリング２７は、一端２７ａが第一筒状体２４Ａの基部２４Ａｂに当接し、他端２７ｂが第二筒状体２６の基部２６ｂに当接する。本実施形態におけるスプリング２７は、板状金属線を螺旋状に巻回したコイルウェーブスプリングで構成されている。図４に示すように、スプリング２７が第一筒状体２４Ａを上方向に付勢することにより、第一筒状体２４Ａの雌ねじ２４Ａｄと軸部材２１の雄ねじ２１ａ１との噛み合い部の隙間をなくすと共に、スプリング２７が第二筒状体２６を下方向に付勢することにより、第二筒状体２６の雌ねじ２６ｃと軸部材２１の雄ねじ２１ａ１との噛み合い部の隙間をなくしている。なお、スプリング２７は、圧縮コイルスプリングや他の弾性部材で構成しても良く、特に限定されない。

本実施形態では、第二筒状体２６が第一筒状体２４Ａと一体回転可能に係合されているため、弁体２２が閉弁した状態（図４の左図に示す状態）から弁体２２が開弁した状態（図４の右図に示す状態）へと軸部材２１が直進移動する間の何れの状態のときも、第一筒状体２４Ａと第二筒状体２６との距離が変化しない。このため、軸部材２１の移動に伴ってスプリング２７の付勢力が減少することがなく、第一筒状体２４Ａの雌ねじ２４Ａｄ及び第二筒状体２６の雌ねじ２６ｃと軸部材２１の雄ねじ２１ａ１との噛み合い部の隙間のない状態を維持することができる。

また、本実施形態では、スプリング２７の一端２７ａが第一筒状体２４Ａの基部２４Ａｂに当接し、スプリング２７の他端２７ｂが第二筒状体２６の基部２６ｂに当接することから、スプリング２７が付勢する方向は、第一筒状体２４Ａと第二筒状体２６とで反対の方向となっている。このため、第一筒状体２４Ａと軸部材２１との噛み合い部に作用する付勢力と、第二筒状体２６と軸部材２１との噛み合い部に作用する付勢力とは、互いに打ち消しあう。その結果、軸部材２１を直進移動させるためにロータ２４に作用させる回転駆動力は、スプリング２７の付勢力を考慮する必要がなくなり、リニアアクチュエータＡの小型化を図ることができる。しかも、スプリング２７の付勢力を考慮する必要がないため、軸部材２１のストローク量を大きくしてスプリング２７の圧縮量が大きくなった場合でも、スプリング２７に起因して必要となる回転駆動力に変化はない。その結果、軸部材２１のストローク量を用途に応じて自由に変更することが可能となり、設計自由度の高いリニアアクチュエータＡとなっている。

（弁装置の製造方法）
図５に示すように、弁装置Ｖａの製造方法は、上部ハウジング２３Ａに収容された第一筒状体２４Ａに対してスプリング２７の一端２７ａを当接させる第一工程と、スプリング２７の他端２７ｂを第二筒状体２６に当接させる第二工程と、押圧治具Ｋによりスプリング２７の付勢力に抗して第二筒状体２６を第一筒状体２４Ａに近付けるように押圧する第三工程と、第二筒状体２６が押圧された状態で第一筒状体２４Ａ及び第二筒状体２６に軸部材２１の一端２１ａを螺合する第四工程と、を含んでいる。これら第一工程から第四工程までは、順番に実行される。また、第四工程の後、押圧治具Ｋを第二筒状体２６から離間させ、スプリング２７が第二筒状体２６を下方向に付勢することにより、第二筒状体２６の係合凸部２６ａ１を第一筒状体２４Ａの溝部２４Ａａ１に対して摺動させながら下方向に移動させる第五工程を含んでいる。その結果、第二筒状体２６が下方向に移動し、第二筒状体２６の雌ねじ２６ｃと軸部材２１の雄ねじ２１ａ１との噛み合い部の隙間がなくなる。

その後、図示しないが、圧縮コイルスプリングＳ及び軸受５２を上部ハウジング２３Ａに装着すると共に、中間ハウジング２３Ｃに固定されたすべり軸受２８を軸部材２１に外挿する（図２参照）。次いで、下部ハウジング２３Ｂのシール部材２３Ｂａを軸部材２１に密着させながら、弁体２２が環状シール部材２３Ｖｂと当接した状態で収容された下部ハウジング２３Ｂを軸部材２１の他端２１ｂ側に装着する。このとき、軸部材２１の他端２１ｂに弁体２２を嵌合させる。最後に、上部ハウジング２３Ａと下部ハウジング２３Ｂと中間ハウジング２３Ｃとをボルト締結して弁装置Ｖａが完成する。

このように、第三工程で押圧治具Ｋにより第二筒状体２６を第一筒状体２４Ａに近付けるように押圧し、第四工程で第一筒状体２４Ａ及び第二筒状体２６に軸部材２１を螺合すれば、スプリング２７の付勢力を適正に確保することができる。その結果、第一筒状体２４Ａと軸部材２１との噛み合い部に作用する付勢力と、第二筒状体２６と軸部材２１との噛み合い部に作用する付勢力とを適正に設定することが可能となり、これら噛み合い部が隙間なく当接して摩耗を確実に低減することができる。

（排ガス還流装置）
図１に示すように、排ガス還流装置Ｙは、排ガスの一部を排気流路１７から吸気流路１６へ再循環させる。排ガス還流装置Ｙは、吸気流路１６と、排気流路１７と、排気流路１７からのＥＧＲ（排気還流ガス、流体の一例）を吸気流路１６に還流させる還流流路１８と、還流流路１８に設けられている弁装置Ｖｂと、還流流路１８の弁装置Ｖｂよりも下流側に設けられ、吸気流路１６から排気流路１７への吸気の逆流を防止する逆止弁Ｂと、上述した制御部５と、を備えている。制御部５は、エンジンＥの運転状態に応じて、弁装置Ｖｂの開度を制御してＥＧＲ流量を調整する。

吸気流路１６は、吸気方向上流に設けられたスロットルバルブ（不図示）の開閉によって空気の吸気量が調整され、吸気量が調整された吸気は、吸気流路１６から吸気弁（不図示）を介してエンジンＥの燃焼室（不図示）に供給される。排気流路１７は、燃焼室で吸気と燃料を混合させて生成された燃焼後の排ガスを、排気弁（不図示）を介して外部に排出する。還流流路１８は、排気流路１７と吸気流路１６とに接続されている。還流流路１８を介して燃焼後の排ガスを吸気流路１６に導入することにより、外部に排出される排ガス中の窒素酸化物の低減や、吸気中の酸素濃度を低くして燃焼室での燃焼温度を低下させることによる窒素酸化物の低減を図ることができる。

（弁装置Ｖｂ）
図６には、排ガス還流装置Ｙに用いられる弁装置Ｖｂの断面図が示されている。弁装置Ｖｂは、ハウジング４３と、弁体４２と、一端４１ａ側の外周に雄ねじ４１ａ１（ねじ部の一例）を有する軸部材４１を直進移動させるリニアアクチュエータＡと、を備えている。

ハウジング４３は、樹脂製の上部ハウジング４３Ａと金属製の下部ハウジング４３Ｂと金属製の中間ハウジング４３Ｃとをボルト締結して構成されている。上部ハウジング４３Ａ及び中間ハウジング４３Ｃは、上述した弁装置Ｖａの上部ハウジング２３Ａ及び中間ハウジング２３Ｃと同様であるため説明を省略する。

下部ハウジング４３Ｂは、軸部材４１の他端４１ｂ側が収容されており、冷却水の流入口４３Ｂｃの中心と流出口４３Ｂｄの中心とが交差する形態で開口形成されており、流入口４３Ｂｃと流出口４３Ｂｄとを連通させる連通流路４３Ｂｂ（流路の一例）が内部に形成されている。この連通流路４３Ｂｂと流入口４３Ｂｃの間には、閉弁時に弁体４２が当接する弁座４９が設けられている。また、下部ハウジング４３Ｂには、軸部材４１の他端４１ｂ側に固定された弁体４２が軸芯Ｚ方向に沿って直進移動可能に収容されており、中央部分にシール部材４３Ｂａが軸部材４１に密着した状態で固定されている。弁体４２は、円盤状に形成されており、中央が軸部材４１の他端４１ｂ側に固定されている。弁体４２は、軸部材４１の直進移動に伴って、軸芯Ｚに沿って前進又は後退することにより、連通流路４３Ｂｂを開閉する。弁体４２が閉弁状態のとき、弁体４２の上面周縁が弁座４９に当接する。

（リニアアクチュエータ）
リニアアクチュエータＡは、一端４１ａ側の外周に雄ねじ４１ａ１を有する軸部材４１と、軸部材４１の軸芯Ｚと同軸芯に配置され、軸芯Ｚ周りに回転するロータ４４と、ロータ４４に作用する回転磁界を発生させるステータ４５と、ロータ４４と一体回転し、雄ねじ４１ａ１に螺合された第一筒状体４４Ａと、第一筒状体４４Ａとは別体で構成され、雄ねじ４１ａ１に螺合された第二筒状体４６と、第一筒状体４４Ａ及び第二筒状体４６に付勢力を作用させるスプリング４７（付勢部材の一例）と、を備えている。本実施形態におけるリニアアクチュエータＡは、ロータ４４と共に第一筒状体４４Ａが回転することにより、軸部材４１を直進移動させる。

弁装置Ｖｂのロータ４４、ステータ４５、軸部材４１、第一筒状体４４Ａ、第二筒状体４６及びスプリング４７は、上述した弁装置Ｖａのロータ２４、ステータ２５、軸部材２１、第一筒状体２４Ａ、第二筒状体２６及びスプリング２７と同様であるため説明を省略する。

本実施形態では、スプリング４７の一端４７ａが第一筒状体４４Ａの基部４４Ａｂに当接し、スプリング４７の他端４７ｂが第二筒状体４６の基部４６ｂに当接することから、スプリング４７が付勢する方向は、第一筒状体４４Ａと第二筒状体４６とで反対の方向となっている。このため、第一筒状体４４Ａと軸部材４１との噛み合い部に作用する付勢力と、第二筒状体４６と軸部材４１との噛み合い部に作用する付勢力とは、互いに打ち消しあう。その結果、軸部材４１を直進移動させるためにロータ４４に作用させる回転駆動力は、スプリング４７の付勢力を考慮する必要がなくなり、リニアアクチュエータＡの小型化を図ることができる。しかも、スプリング４７の付勢力を考慮する必要がないため、従来と同じサイズを維持しながら、スプリング４７の付勢力と同等となる程度に弁体４２に作用する圧力（受圧面積）を大きくして、ＥＧＲ流量を増大させることができる。

（弁装置の製造方法）
弁装置Ｖｂの製造方法における第一工程から第五工程までは、上述した実施形態における弁装置Ｖａの製造方法における第一工程から第五工程までと同様であるので説明を省略する。第五工程の後、圧縮コイルスプリングＳ及び軸受５２を上部ハウジング４３Ａに装着すると共に、軸部材４１に中間ハウジング４３Ｃに固定されたすべり軸受２８を外挿する。次いで、下部ハウジング４３Ｂのシール部材４３Ｂａを軸部材４１に密着させながら、下部ハウジング４３Ｂを軸部材４１の他端４１ｂ側に装着する。次いで、軸部材４１の他端４１ｂに弁体４２を嵌合させ、上部ハウジング４３Ａと下部ハウジング４３Ｂと中間ハウジング４３Ｃとをボルト締結して弁装置Ｖｂが完成する。

［その他の実施形態］
（１）図７に示すように、第一筒状体２４Ａと第二筒状体２６とを一体回転可能に係合せずに、第一筒状体２４Ａと第二筒状体２６とが相対回転可能に構成されていても良い。本実施形態のように、第一筒状体２４Ａと第二筒状体２６とが相対回転可能に構成されていれば、リニアアクチュエータＡは、第一筒状体２４Ａのみを回転駆動させる電磁力で良いため、さらに小型化できる。一方、軸部材２１の直進移動に伴って、第二筒状体２６が第一筒状体２４Ａに対して近接、離間することにより、スプリング２７の付勢力が変化する。このため、第二筒状体２６が第一筒状体２４Ａに対して最も離間した状態において、第一筒状体４４Ａ及び第二筒状体４６と軸部材４１との噛み合い部に作用する所望の付勢力を確保するために、スプリング２７のばね定数を調整する必要がある。

（２）第一筒状体２４Ａと第二筒状体２６との形状は、スプリング２７の付勢力を作用することが可能、且つ、軸部材２１に螺合可能な形状であれば、どのような形状であっても良い。また、軸部材２１の一端２１ａ側に雌ねじ（ねじ部の一例）を形成して、第一筒状体２４Ａ及び第二筒状体２６の内周面に形成した雄ねじと螺合させても良い。
（３）上述した実施形態ではインナーロータタイプのリニアアクチュエータＡについて説明したが、アウターロータタイプに構成して、第一筒状体２４Ａ及び第二筒状体２６のみをステータ２５の径方向内側に設けても良い。
（４）上述したリニアアクチュエータＡを冷却装置Ｘや排ガス還流装置Ｙに用いる例を説明したが、軸部材２１を直進移動させる装置として、例えばブレーキ装置等に用いても良く特に限定されない。

本発明は、軸部材を直進移動させることが可能なリニアアクチュエータ、リニアアクチュエータにより駆動される弁装置及び弁装置の製造方法に利用可能である。

２１ ：軸部材
２１ａ ：一端
２１ａ１ ：雄ねじ（ねじ部）
２１ｂ ：他端
２２ ：弁体
２３ ：ハウジング
２３Ｂｂ ：連通流路（流路）
２３Ｂｃ ：流入口
２３Ｂｄ ：流出口
２４ ：ロータ
２４Ａ ：第一筒状体
２４Ａａ１ ：溝部
２５ ：ステータ
２６ ：第二筒状体
２６ａ１ ：係合凸部
２７ ：スプリング（付勢部材）
２７ａ ：一端
２７ｂ ：他端
Ａ ：リニアアクチュエータ
Ｋ ：押圧治具
Ｖａ ：弁装置
Ｚ ：軸芯

Claims (4)

1. 一端側の外周にねじ部を有する軸部材と、
   前記軸部材の軸芯と同軸芯に配置され、前記軸芯周りに回転するロータと、
   前記ロータに作用する回転磁界を発生させるステータと、
   前記ロータと一体回転し、前記ねじ部に螺合された第一筒状体と、
   前記第一筒状体とは別体で構成され、前記ねじ部に螺合された第二筒状体と、
   一端が前記第一筒状体に当接し、他端が前記第二筒状体に当接し、前記第一筒状体及び前記第二筒状体に付勢力を作用させる付勢部材と、を備え、
   前記ロータに対して前記回転磁界を発生させて前記ロータと共に前記第一筒状体を回転させることにより、前記軸部材を前記軸芯に沿って直進移動させるリニアアクチュエータ。
2. 前記第二筒状体は、前記第一筒状体と一体回転可能に係合されている請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
3. 請求項１又は２に記載のリニアアクチュエータと、
   前記軸部材の他端側に固定された弁体と、
   流体の流入口、流出口、及び、前記流入口と前記流出口とを連通させる流路とを有し、前記リニアアクチュエータ及び前記弁体を収容するハウジングと、を備え、
   前記軸部材の直進移動に伴って前記弁体が前記軸芯に沿って前進又は後退することにより、前記流路を開閉する弁装置。
4. 請求項３に記載の弁装置の製造方法であって、
   前記ハウジングに収容された前記第一筒状体に対して前記付勢部材の前記一端を当接させる第一工程と、
   前記付勢部材の前記他端を前記第二筒状体に当接させる第二工程と、
   押圧治具により、前記付勢部材の付勢力に抗して前記第二筒状体を前記第一筒状体に近付けるように押圧する第三工程と、
   前記第二筒状体が押圧された状態で、前記第一筒状体及び前記第二筒状体に前記軸部材を螺合する第四工程と、を含む弁装置の製造方法。

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