JP4837043B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

この発明は、外部装置への連結部材を備えたアクチュエータに関する。

従来のアクチュエータとして、図７に示すように、出力軸の長さ方向に平行な平面を形成して、回転止め機構を構成したものがある。また、このようなアクチュエータを外部装置に連結する際には、図８に示すように、アクチュエータの出力軸に連結されたジョイント１１を、リンクプレート１３の一端と、ピン２０と止め輪２１により中心軸ＧＧを中心として回転自在に連結し、リンクプレート１３の他の一端を、外部装置のレバー２と、ピン１４及び止め輪１５により中心軸ＨＨを中心として回転自在に連結していた。また、特許文献１として、出力軸に、軸方向へ延びる切欠を形成し、アクチュエータのケースに、前記切欠と嵌合する突起を形成して、回転止め機構を構成したものがある。

特開２００２−３２７７０９号公報

従来のアクチュエータは、上記のように構成されており、出力軸に回転止め機構を設けた場合、出力軸の機械的強度を確保するために出力軸の外径が太くなり、アクチュエータが大型化するという課題があった。また、回転止め機構を設ける為に製造コストが上昇するという課題があった。また、外部装置に連結する場合、ジョイントとリンクプレートとの連結、リンクプレートとレバーとの連結、と２箇所で止め輪を使用しているため、リンクプレート１３から止め輪２１までの距離ｃ、すなわち、連結部での中心軸方向の遊びが大きくなっていた。さらに、アクチュエータにも、回転止め機構による遊びがあり、アクチュエータと外部装置との取り付け位置の関係によっては、スティッキングが発生するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、スティッキングの発生及び製造コストを抑制して、かつ、小型化した、外部装置との連結部材を備えたアクチュエータを得ることを目的とする。

この発明に係るアクチュエータは、回転力によって直動駆動される出力軸と、前記出力軸を直動自在に保持するボスを有するアクチュエータにおいて、前記出力軸の直動運動を外部装置へ伝達する連結部材を備え、前記連結部材は、前記出力軸に連結されたジョイントと、一端側が前記ジョイントに回転自在に連結され、他の一端側が外部装置と回転自在に連結されたリンクプレートとから構成され、前記ジョイントと前記リンクプレートと前記外部装置間の連結部のみで、前記出力軸の回転止め機構を構成したことを特徴とする。

この発明によれば、ジョイントとリンクプレートと外部装置間の連結部のみで、出力軸の回転止め機構を構成したので、アクチュエータと外部装置との取り付け位置の関係によるスティッキングの発生を抑制できる効果がある。また、出力軸に回転止め機構を設けないので、製造コストを抑制して、アクチュエータを小型化できる効果がある。

実施の形態１によるアクチュエータの構成の一例を示した図である。 図１におけるＡ−Ａ線での部分断面図である。 図２中の符号Ｂの部分の拡大図である。 図２中のＣ−Ｃ線での出力軸及びボスの断面図である。 遊びとスティッキング発生との関係を示した図である。 実施の形態２によるアクチュエータを示した図である。 従来例による回り止め機構を示した図である。 従来例による連結部材を示した図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるアクチュエータ１の一例を示した図であり、回転力によって直動駆動される出力軸は、連結部材を介して外部装置としてのターボチャージャ（図示せず）のベーン開度を調整するレバー２に連結される。符号Ｄは、レバー２の回転動作の中心点を示している。このレバー２は、中心点Ｄを中心として図１の紙面と平行な面内で回転動作する。本実施の形態１では、出力軸の回転駆動方式として電磁力（モータ）を用いたものについて説明を行うが、出力軸を回転駆動できれば、他の駆動方式であってもよい。この発明は、また、外部装置としてのターボチャージャ以外の装置に連結してもよい。

図２は、図１におけるＡ−Ａ線での部分断面図である。アクチュエータ１は、電圧を印加する外部電源を接続する外部入出力コネクタ３と、外部入出力コネクタ３に印加された電圧をアクチュエータ内部へ供給するターミナル４と、外部よりターミナル４を介して電圧が印加されるコイル６と、コイル６が巻きつけられた固定子５と、マグネット７を有し、ベアリング９により回転自在に保持された回転子８と、回転子８の中央部に形成された雌ねじ部８ａに螺合する雄ねじ部１０ａを有する出力軸１０と、出力軸１０を突出した状態で、直動自在に保持するボス１７と、出力軸１０の先端にナット１６により取り付けられたジョイント１１と、ピン１２によりジョイント１１にピン１２の中心軸ＥＥを中心として回転自在に連結されたリンクプレート１３から構成される。リンクプレート１３は、ピン１４及び止め輪１５によりピン１４の中心軸ＦＦを中心として回転自在にレバー２と連結される。ここで、ジョイント１１、ピン１２、リンクプレート１３、ナット１６は連結部材を構成する。また、カバー１８は、出力軸１０への粉塵等の異物、水等の液体の付着を防止する。

図３は、図２中の符号Ｂの部分の拡大図である。本実施の形態１では、図に示すように、ピン１２の形状を、径が異なる３つの円柱、１２ａ、１２ｂ、１２ｃを、その中心軸が一致するように重ねたリベット形状としている。ピン１２は、円柱１２ａをリンクプレート１３側にして、ジョイント１１およびリンクプレート１３に設けられた孔に挿入されたのち、円柱１２ｃのジョイント１１より突出した部分をつぶすことにより、ジョイント１１とプレート１３を連結している。ここで、円柱１２ｂの軸方向の高さｂは、リンクプレート１３の厚みａと略同じに形成されており、ジョイント１１とリンクプレート１３との連結部における遊びがほとんど無いよう構成されている。また、円柱１２ｂの外周面と、リンクプレート１３に設けられた孔の内周面とは、連結部における回転動作を妨げない程度の隙間を有している。これにより、回転止め機構を構成する外部装置としてのターボチャージャのレバー２との連結部の遊びを少なくし、レバー２の駆動に必要な精度を確保可能としている。リンクプレート１３とレバー２とは、従来どおり、ピン１４、止め輪１５を使用して連結されている。

図４は、図２中のＣ−Ｃ線での出力軸１０及びボス１７の断面図である。本実施の形態では、出力軸１０に回転止め機構を設けておらず、機械的強度を確保するために出力軸１０の外径を太くする必要がないため、出力軸１０を従来のものより細くできる。このため、アクチュエータ１自体の大きさも小さくすることができる。

図５は、スティッキング発生について示した図である。従来のアクチュエータは、外部装置と連結するときに、出力軸に設けた回転止め機構の遊びよりも、連結部の遊びを大きくすることで連結時におけるスティックを回避していた。この連結時に、図５（１）に示すように、出力軸に設けた回転止め機構の遊びが、連結部における遊びの範囲内に入っていれば、スティッキングは発生しないが、（２）のように、連結部における遊びの範囲内から外れた場合にはスティッキングが発生する。しかし、本実施の形態１によるアクチュエータ１は、ジョイント１１とリンクプレート１３と外部装置であるターボチャージャのレバー２との連結部のみで、出力軸１０の回転止め機構を構成しているためスティッキングの発生を抑制することができる。

次に動作について説明する。
図示しない外部から、外部入出力コネクタ３及びターミナル４を介して、コイル６に電圧が印加されると、電磁場が形成され回転子８が回転する。ここで出力軸１０は、連結部材を介してレバー２に連結されているため、回転動作が規制される。このため、回転子８に形成した雌ねじ部８ａと、出力軸１０に形成した雄ねじ部１０ａにより、回転子８の回転動作が、出力軸１０の直動動作へと変換され、出力軸１０が長さ方向に直動動作する。出力軸１０が直動動作すると、連結部材を介して出力軸１０に連結されたレバー２が、図１に示すように、中心点Ｄを中心として回転動作してターボチャージャのベーン開度を変化させる。

以上のように、実施の形態１によるアクチュエータ１は、連結部材を介して出力軸１０をレバー２へ連結し、回転止め機構部である外部装置としてのターボチャージャのレバー２との連結部の遊びを少なくした構成としたので、出力軸１０に回転止め機構を設ける必要がなく、出力軸１０の機械的強度を確保しながらアクチュエータ１を小型化して、製造コストを抑制できる効果がある。また、ジョイント１１とリンクプレート１３とレバー２との連結部のみで、出力軸１０の回転止め機構を構成しているため、スティッキングの発生を抑制できる効果がある。さらに、前述したようにジョイント１１とリンクプレート１３との連結部の遊びがほとんど無いように構成しているので、連結部の遊びが少なく、ターボチャージャのベーン開度を精度良くコントロールできる効果がある。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２によるアクチュエータ１を示した図であり、ブーツ１９を備える点が実施の形態１と異なる。ここでは、図２で説明した構成と同様な構成について、同一の符号を付して重複した説明を省略する。ブーツ１９は、一端１９ａをボス１７に設けられた突起部１７ａに、他の一端１９ｂを出力軸１０に設けられた突起部１０ｂに装着されている。このため、ブーツ１９は、出力軸１０の直動動作にあわせて伸縮し、出力軸１０とボス１７との隙間からの侵入物、例えば、粉塵等の異物や、水等の液体を防いでいる。また、アクチュエータ１を外部装置であるターボチャージャに連結する時には、ナット１６を緩めてジョイント１１の位置を調整する必要があるが、ブーツ１９を取り付けることで出力軸１０の回転を抑制することができ、連結時の作業性を向上させることができる効果がある。その他の効果は、実施の形態１と同じである。

以上のように、この発明に係るアクチュエータは、スティッキングの発生及び製造コストを抑制して、かつ、小型化した、外部装置との連結部材を備えたので、ターボチャージャのベーン開度を調整することに適している。

Claims (2)

1. 回転力によって直動駆動される出力軸と、前記出力軸を直動自在に保持するボスを有するアクチュエータにおいて、
   前記出力軸の直動運動を外部装置へ伝達する連結部材を備え、
   前記連結部材は、前記出力軸に連結されたジョイントと、一端側が前記ジョイントに回転自在に連結され、他の一端側が外部装置と回転自在に連結されたリンクプレートとから構成され、
   前記ジョイントと前記リンクプレートと前記外部装置間の連結部のみで、前記出力軸の回転止め機構を構成したことを特徴とするアクチュエータ。
2. 一端側が前記出力軸に、他の一端側が前記ボスに設けられた突起部に装着され、前記出力軸表面を伝っての侵入物を防止するブーツを備えたことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。

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