JP6529673B2 - 車載用アクチュエータ - Google Patents
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Description
この直動出力の車載用アクチュエータでは、磁石の磁場により発生した回転力により回転子が回転され、この回転子の回転がねじ機構により直線運動に変換される。ねじ機構を構成する出力シャフトの直動位置はポジションセンサで検出され、検出された出力シャフトの直動位置に応じて回転子の回転動作が制御されることにより、バルブの開弁または閉弁が制御される。
しかし、近年では、出力シャフトのシャフト長を長くすることが要求されており、出力シャフトのシャフト長が長くなると、ポジションセンサ用マグネット部に用いる検出用磁石が大型化する。検出用磁石が大型化すると、車両の振動環境を考慮した場合に、ポジションセンサ用マグネット部が固定された検出シャフトを出力シャフトに付勢する付勢部材の付勢力を増加させる必要があり、増大した付勢部材の荷重を受ける側の部材も大型化してしまう。これらにより、車載用アクチュエータ全体が大型化してしまうという課題が生じていた。
また、車載用アクチュエータの組み立てを考慮すると、出力シャフトと検出シャフトとを一体化させることが困難であり、付勢部材および付勢部材の付勢力を受けるための部材を省略することができないという課題あった。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る車載用アクチュエータの構成を示す部分断面図である。
図1では、一例として、車載用アクチュエータ1がターボ用ウェストゲートアクチュエータである場合を示している。車載用アクチュエータ1は、シャフト2と、シャフト2に連結したロッド3と、ロッド3を直動方向へ直線移動させるモータ部4と、ブラシ8、電源供給端子部9およびポジションセンサ20等を備える。ロッド3の端部には、レバー30が屈曲自在に取り付けられている。レバー30は、支点31を中心に回動し、一体となって動いてウェストゲートを開閉するウェストゲートバルブ(不図示)が固定されている。
永久磁石5は、車載用アクチュエータ1内の部材に固定される。回転子6は、永久磁石5の内側に回転可能に配置される。また、回転子6は、コア61と、このコア61に装着されるボビン62と、このボビン62に巻回されるコイル63とで構成されている。コイル63は、整流子7に接続され、この整流子7とブラシ8とが摺接して電源供給端子部9から供給された電源が、コイル63に供給される。ポジションセンサ用マグネット部10は、シャフト2の一端部に固定され、シャフト2の直動方向Xへの直線移動に追従し、ケース13内を直動方向Xに直線移動する。ポジションセンサ用マグネット部10は、シャフト2の直動位置を検出するための磁気発生媒体である。ポジションセンサ20は、ポジションセンサ用マグネット部10の磁気変化を読み取り、シャフト2の直動位置を検出する。ケース13は、ポジションセンサ用マグネット部10等を収容する筐体である。
回転子6の中心穴6aに挿入されたシャフト2の雄ネジ部2aが形成されていない一端側は、ポジションセンサ用マグネット部10と固定される。シャフト2の他端側は、ロッド3に連結される。
電源供給端子部9、ブラシ8、整流子7を介して回転子6に電源が供給されると、電磁気力が発生し、永久磁石5の磁場による回転力が回転子6に発生する。回転子6が回転すると、その中心穴6aの雌ネジ部6bと螺合しているシャフト2の雄ネジ部2aが該雌ネジ部6bから駆動力を受ける。シャフト2は、ボス12に設けられたガイド穴11にサポートされ、回転することなく直動方向Xに直線移動し、当該シャフト2に直結されたロッド3のレバー30の一端を押圧する。押圧されたレバー30は、支点31を中心に回動してウェストゲートバルブ(不図示)を開弁また閉弁状態にする。また、ポジションセンサ20は、シャフト2の直動位置を検出する。
図2は、実施の形態1に係る車載用アクチュエータ1のシャフト2とポジションセンサ用マグネット部10との固定構造を示す部分断面図である。図3は、図2のA−A線断面図である。図4は、金属部材14の斜視図である。
図2および図3に示すように、ポジションセンサ用マグネット部10は、検出用磁石10aと、検出用磁石10aに取り付けられた金属部材14と、樹脂材料等の外装部材10bとで一体構造となっている。検出用磁石10a、外装部材10bおよび金属部材14の一体構造は、例えば検出用磁石10aとこの検出用磁石10aに固定された金属部材14とを、外装部材10bで鋳込み、成形することにより形成される。
なお、図4で示した金属部材14の形状は一例であり、検出用磁石10aの大きさおよび形状、シャフト2の太さおよび形状に応じて適宜変更される。例えば、検出用磁石10aを円柱形状都市、検出用磁石固定部14bを円筒径としてもよい。また、金属部材14は、シャフト2をポジションセンサ用マグネット部10に固定させるために必要となる強度が確保できる形状であればよく、図4の形状に限定されるものではない。
実施の形態2では、磁力を用いてシャフト2とポジションセンサ用マグネット部10とを固定する構造を示す。
図7は、実施の形態2に係る車載用アクチュエータの構成を示す部分断面図である。
車載用アクチュエータ1aでは、検出用磁石10aとシャフト2との間に配置した固定部材16を介して、検出用磁石10aとシャフト2とが固定される。
固定部材16は、磁性体で構成され、ポジションセンサ用マグネット部10の検出用磁石10aに磁着する。また、固定部材16は、検出用磁石10aに磁着する面と対向する側に、シャフト2の先端部に設けた凸部2bを圧入させる圧入凹部16aが形成されている。また、固定部材16の外周側面には円環状の凹部16bが形成されている。
実施の形態3では、ポジションセンサ用マグネット部10とケース13が、シャフト2の軸受け機能およびシャフト2の回転を抑制する機能を備える構成を示す。
実施の形態1および実施の形態2で示した車載用アクチュエータ1,1aは、図1で示したように、モータ部4のロッド3側には、シャフト2を直動方向Xに移動自在に支持するガイド穴11を開設したボス12が固定されている。
図9Bでは、ポジションセンサ用マグネット部10とケース13との間のクリアランスを、ポジションセンサ用マグネット部10がケース13内を移動可能な最小限のスペースに抑制している。また、図9Cでは、ポジションセンサ用マグネット部10とケース13との間のクリアランスは、図9Aと同様に設けているが、ポジションセンサ用マグネット部10の側面に外周方向に突出する角柱突部10eを設けている。この角柱突部10eが、ポジションセンサ用マグネット部10がケース13に対して回転する、またはがたつくのを抑制し、シャフト2が直動方向Xに直線移動するのをサポートする。
Claims (3)
- 固定子と、
前記固定子の内側に回転可能に配置された回転子と、
前記回転子の中央の穴部に形成された雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有し、前記回転子の回転を直線運動に変換して直線移動するシャフトと、
前記シャフトの軸方向の一端部に固定された、当該シャフトの直動位置を検出するためのポジションセンサ用マグネット部とを備え、
前記シャフトは、前記軸方向の一端部に、固定された磁性体の固定部材を備え、
前記ポジションセンサ用マグネット部は、前記固定部材が磁着する開口部を備えたことを特徴とする車載用アクチュエータ。 - 前記開口部は、前記固定部材が嵌合する嵌合凹部であることを特徴とする請求項1記載の車載用アクチュエータ。
- 固定子と、
前記固定子の内側に回転可能に配置された回転子と、
前記回転子の中央の穴部に形成された雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有し、前記回転子の回転を直線運動に変換して直線移動するシャフトと、
前記シャフトの軸方向の一端部に固定された、当該シャフトの直動位置を検出するためのポジションセンサ用マグネット部とを備え、
前記ポジションセンサ用マグネット部の外周形状と、前記ポジションセンサ用マグネット部を収容するケースの内周形状とは、前記回転子の回転方向への互いの相対回転を規制する形状であることを特徴とする車載用アクチュエータ。
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