JP7019810B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

この発明は、高温環境で使用されるアクチュエータに関するものである。

例えば、ウェイストゲートバルブを開閉するためにターボチャージャに使用されるアクチュエータは、熱の悪影響から保護するためのヒートカバーを有する。特許文献１に係るアクチュエータにおいて、ヒートカバーの締結には、ネジが使用されていた。

特表２０１５－５２８５４２号公報

従来は、ネジによってヒートカバーがアクチュエータに締結される構成であるので、部品点数が多く、工法が煩雑であ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、部品点数削減と工法簡素化とを実現することを目的とする。

この発明に係るアクチュエータは、シャフトをその軸方向に移動させるモータと、外周面に窪みを有し、内部にモータを収納し、コンプレッサハウジングにネジにより固定される樹脂製のハウジングと、窪みに相対する位置に形成されて窪みに係合する突起を有し、ハウジングの外周面の少なくとも一部を被覆し、かつ、ハウジングとコンプレッサハウジングとの間に挟まれ、ネジによりハウジングとコンプレッサハウジングとに共締めされるフランジ部を有する金属製のヒートカバーとを備えるものである。

この発明によれば、ヒートカバーに設けられたフランジ部が、ハウジングとコンプレッサハウジングとの間に挟まれ、ネジによりハウジングとコンプレッサハウジングとに共締めされることによってヒートカバーが固定される前の仮固定を、ハウジングの外周面における窪みとヒートカバーにおける突起との係合によってヒートカバーをハウジングに保持することができ、アクチュエータがコンプレッサハウジングに組み付けられるまでのアクチュエータの部品点数削減と工法簡素化とを実現することができる。

実施の形態１に係るアクチュエータの構成例を示す外観図である。 実施の形態１に係るアクチュエータの構成例を示す断面図である。 図２における窪みと突起との係合部分を拡大した図である。 実施の形態１のヒートカバーの変形例を示す外観図である。 実施の形態１のヒートカバーの変形例を示す外観図である。 実施の形態１のヒートカバーの変形例を示す外観図である。

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、実施の形態１に係るアクチュエータ１の構成例を示す外観図である。図２は、実施の形態１に係るアクチュエータ１の構成例を示す断面図である。アクチュエータ１は、直動式であって、シャフト２をその軸方向に往復移動させる。このアクチュエータ１は、ターボチャージャに搭載され、コンプレッサの可変翼又はウェイストゲートバルブ等を作動させる。図１及び図２の例では、アクチュエータ１がコンプレッサハウジング３０に、複数のネジ３１によって締結されている。

モータ１ａは、シャフト２をその軸方向に往復移動させる駆動力を発生させる。このモータ１ａは、回転子８、固定子１１、整流子１５、及びブラシ１６を含むブラシ付きモータである。なお、モータ１ａは、ブラシ付きモータに限定されるものではなく、シャフト２をその軸方向に往復移動させる駆動力を発生させるものであればよい。

モータ１ａの内部には２つの軸受部３，４が設置され、パイプ５が回転自在に支持される。パイプ５の外周面には、回転子８が固定される。回転子８は、回転子コア９と、回転子コア９に巻回されたコイル１０とを含む。また、パイプ５の一端側には整流子１５が固定され、整流子１５にはコイル１０が接続される。また、整流子１５の外周側にはブラシ１６が配置され、整流子１５の外周面にブラシ１６が接する。

回転子８の外周側には、この回転子８を取り囲むように、円筒状の固定子１１が配置される。固定子１１は、マグネット１２と、ヨーク１３と、マグネット１２及びヨーク１３を一体化する外装樹脂１４とを含む。固定子１１を構成している外装樹脂１４の一端側にはコネクタ端子１７が設けられ、他端側には樹脂製のブッシュ１８が設けられる。コネクタ端子１７内のターミナルは、ブラシ１６に接続される。

外装樹脂１４とブッシュ１８とは、超音波溶着等により一体化されてハウジング１９を構成している。ハウジング１９のうち、少なくとも、熱源により近いブッシュ１８側の外周面は、金属製のヒートカバー２１により被覆されて遮熱される。なお、ブッシュ１８とヒートカバー２１との間に断熱のための空気層が存在することにより、ヒートカバー２１は、薄い板金等により構成可能である。

パイプ５の中には、シャフト２が配置される。パイプ５の内周面には、雌ねじ状のねじ機構６が形成される。一方、シャフト２の外周面には雄ねじ状のねじ機構７が形成される。ねじ機構７はねじ機構６にねじ込まれて結合される。シャフト２の一端側は、ブッシュ１８及びヒートカバー２１を貫通する。このシャフト２の一端側には、図示しないコンプレッサの可変翼又はウェイストゲートバルブ等が連結される。

コネクタ端子１７のターミナルに電圧が印加されると、電流がターミナル、ブラシ１６、整流子１５及びコイル１０へ流れる。コイル１０に電流が流れると、回転子８が磁化されてマグネット１２に引き付けられる。これにより回転子８が回転し、この回転子８に一体化されたパイプ５も回転する。回転子８の回転運動は、パイプ５のねじ機構６とシャフト２のねじ機構７との結合によって直動運動に変換され、シャフト２がブッシュ１８の外へ押し出される。コイル１０に流れる電流が逆転すると、回転子８が逆向きに回転し、シャフト２がブッシュ１８の内部へ引き込まれる。ブッシュ１８は、シャフト２の回転を防止すると共に、シャフト２の軸方向の移動をガイドする。

ここで、ヒートカバー２１をハウジング１９に固定するための構成について説明する。ヒートカバー２１は、従来のようなネジによる締結ではなく、ヒートカバー２１を構成する板金の弾性を利用してはめ込むスナップフィット構造により、ハウジング１９に保持される。このスナップフィット構造は、ハウジング１９の外周面に形成された窪み２０と、ヒートカバー２１において窪み２０に相対する位置に形成された突起２２とを含む。図３は、図２における窪み２０と突起２２との係合部分を拡大した図である。

図１～図３の例では、窪み２０は、ハウジング１９の一部である円柱状の外装樹脂１４の外周面に、周方向に連続して存在する。突起２２は、ヒートカバー２１の内周面に、周方向に連続して存在する。図３に示されるように、窪み２０及び突起２２の軸方向断面は、半円形状である。ヒートカバー２１がブッシュ１８側から外装樹脂１４側へ装着され、突起２２が窪み２０に係合することによって、ヒートカバー２１がハウジング１９に組み付けられる。

なお、窪み２０及び突起２２によるヒートカバー２１の保持機能は、アクチュエータ１がコンプレッサハウジング３０に組み付けられるまでの一時的なものでよい。アクチュエータ１がコンプレッサハウジング３０に組み付けられると、アクチュエータ１のハウジング１９とコンプレッサハウジング３０とがネジ３１で締結される。この際、ヒートカバー２１に設けられたフランジ部２３が、ハウジング１９とコンプレッサハウジング３０との間に挟まれ、ネジ３１によりハウジング１９とコンプレッサハウジング３０とに共締めされることによって、ヒートカバー２１が固定される。従って、ヒートカバー２１とハウジング１９との完全固定は不要であり、窪み２０及び突起２２による仮固定でよい。

以上のように、実施の形態１に係るアクチュエータ１は、シャフト２をその軸方向に移動させるモータ１ａと、内部にモータ１ａを収納する樹脂製のハウジング１９と、ハウジング１９の外周面の少なくとも一部を被覆する金属製のヒートカバー２１とを備える。ハウジング１９は、外周面に窪み２０を有する。ヒートカバー２１は、窪み２０に係合する突起２２を有する。従来のようにネジを用いてヒートカバー２１をハウジング１９に締結する必要がないため、アクチュエータ１の部品点数削減と工法簡素化とを実現することができる。

また、窪み２０及び突起２２は、周方向に存在することにより、ヒートカバー２１の軸方向の抜け止めとなる。さらに、窪み２０及び突起２２が周方向に連続して存在することにより、ヒートカバー２１の保持機能が向上する。

なお、窪み２０及び突起２２の形状は、上記例に限定されるものではない。以下、図４～図６を参照して、ヒートカバー２１の窪み２０及び突起２２の変形例を説明する。

図４に示されるように、ヒートカバー２１の突起２２は、周方向に断続して存在する構成であってもよい。この場合、ハウジング１９の窪み２０も、図４の突起２２に対応するような、周方向に断続して存在する構成である。周方向に点在する複数の窪み２０が、同じく周方向に点在する複数の突起２２とそれぞれ係合することにより、ヒートカバー２１が保持されると共にヒートカバー２１が周方向に位置決めされる。これにより、ネジ３１を通すためのヒートカバー２１のネジ穴とハウジング１９のネジ穴とが揃い、アクチュエータ１をコンプレッサハウジング３０に完全固定しやすくなる。

図５及び図６に示されるように、ヒートカバー２１の突起２２は、軸方向に存在する構成であってもよい。図５及び図６の例では、軸方向に長い複数の突起２２が、周方向に等間隔に配置されている。この場合、ハウジング１９の窪み２０も、図５又は図６の突起２２に対応するような、軸方向に存在する構成である。周方向に点在する複数の窪み２０が、同じく周方向に点在する複数の突起２２とそれぞれ係合することにより、ヒートカバー２１が保持されると共にヒートカバー２１が周方向に回転止めされる。なお、窪み２０及び突起２２の周方向断面は、半円形状である。

なお、図６の突起２２は、軸方向に断続して存在する構成であり、ハウジング１９の窪み２０も、図６の突起２２に対応するような、軸方向に断続して存在する構成である。周方向及び軸方向に点在する複数の窪み２０が、同じく周方向及び軸方向に点在する複数の突起２２とそれぞれ係合することにより、ヒートカバー２１が保持されると共に、ヒートカバー２１が周方向に回転止め及び軸方向に抜け止めされる。

本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、又は実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るアクチュエータは、ヒートカバーを有するようにしたので、ターボチャージャ等の高温環境で使用されるアクチュエータに適している。

１ アクチュエータ、１ａ モータ、２ シャフト、３，４ 軸受部、５ パイプ、６，７ ねじ機構、８ 回転子、９ 回転子コア、１０ コイル、１１ 固定子、１２ マグネット、１３ ヨーク、１４ 外装樹脂、１５ 整流子、１６ ブラシ、１７ コネクタ端子、１８ ブッシュ、１９ ハウジング、２０ 窪み、２１ ヒートカバー、２２ 突起、２３ フランジ部、３０ コンプレッサハウジング、３１ ネジ。

Claims (10)

1. シャフトをその軸方向に移動させるモータと、
   外周面に窪みを有し、内部に前記モータを収納し、コンプレッサハウジングにネジにより固定される樹脂製のハウジングと、
   前記窪みに相対する位置に形成されて前記窪みに係合する突起を有し、前記ハウジングの外周面の少なくとも一部を被覆し、かつ、前記ハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に挟まれ、前記ネジにより前記ハウジングと前記コンプレッサハウジングとに共締めされるフランジ部を有する金属製のヒートカバーとを備えるアクチュエータ。
2. 前記ヒートカバーは弾性を有し、
   前記突起と前記窪みの係合は、前記ヒートカバーの弾性による前記突起が前記窪みにはめ込まれて係合するスナップフィット構造である、
   請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記ハウジングは、外装樹脂と、前記外装樹脂と一体化されるブッシュを具備し、
   前記外装樹脂の外周面に前記窪みを有し、
   前記ブッシュを前記シャフトの一端側が貫通し、
   前記ヒートカバーは前記ハウジングのブッシュの外周面を空気層を介して被覆する、
   請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記窪みは、前記ハウジングの外周面の周方向に存在し、
   前記突起は、前記ヒートカバーの内周面の周方向に存在することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
5. 前記窪みは、前記ハウジングの外周面の周方向に連続して存在し、
   前記突起は、前記ヒートカバーの内周面の周方向に連続して存在することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. 前記窪みは、前記ハウジングの外周面の周方向に断続して存在し、
   前記突起は、前記ヒートカバーの内周面の周方向に断続して存在することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
7. 前記窪みは、前記ハウジングの外周面の周方向に断続して複数存在し、
   前記窪みのそれぞれは、軸方向に長く、
   前記突起は、前記ヒートカバーの内周面の周方向に断続して複数存在し、
   前記突起のそれぞれは、軸方向に長いことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
8. 前記窪みは、前記ハウジングの外周面の周方向及び軸方向それぞれに複数点在し、
   前記突起は、前記ヒートカバーの内周面の周方向及び軸方向それぞれに複数点在することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
9. ターボチャージャのウェイストゲートバルブを作動させることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
10. ターボチャージャの可変翼を作動させることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアクチュエータ。

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