JPWO2019043884A1

JPWO2019043884A1 - アクチュエータ

Info

Publication number: JPWO2019043884A1
Application number: JP2019538858A
Authority: JP
Inventors: 邦宏山岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: JP6625294B2; WO2019043884A1

Abstract

第１シール部材（２０）は、シャフト（３）の外周面に接して気密性を確保する第１内側リング（２１）、および第１内側リング（２１）の外周側に設置されて第１内側リング（２１）を保持する第１外側リング（２２）を有する。第２シール部材（３０）は、シャフト（３）の外周面に接してシャフト（３）に付着した異物を除去および捕捉するブラシ部（３３）が形成された第２内側リング（３１）、および第２内側リング（３１）の外周側に設置されて第２内側リング（３１）を保持する第２外側リング（３２）を有する。

Description

この発明は、車両に搭載されるアクチュエータに関するものである。

特許文献１に係る排気流路バルブは、排気ガスの大気側への漏れを防止するメインシールと、メインシールよりも大気側に設けられてメインシールを外部ダストから保護するダストシールとを備える。メインシールおよびダストシールは、弁軸に弾性的に接触するシールリップを備える。

特許第５２９６０１２号公報

従来のシール部材は弁軸に線接触するシールリップで構成されているので、シールリップが摩耗して弁軸との間に隙間が生じやすく、気密性が低下するという課題があった。気密性が低下すると、内部に液体が浸入しやすくなることで内部部品に錆が発生し機能低下に繋がる。

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、気密のロバスト性を向上させることを目的とする。

この発明に係るアクチュエータは、シャフトと、シャフトを直線運動させるモータと、シャフトの外周面においてモータに近い側に設置される第１シール部材と、シャフトの外周面においてモータから遠い側に設置される第２シール部材とを備え、第１シール部材は、シャフトの外周面に接して気密性を確保する第１内側リング、および第１内側リングの外周側に設置されて第１内側リングを保持する第１外側リングを有し、第２シール部材は、シャフトの外周面に接してシャフトに付着した異物を除去および捕捉するブラシ部が形成された第２内側リング、および第２内側リングの外周側に設置されて第２内側リングを保持する第２外側リングを有するものである。

この発明によれば、第１シール部材は、シャフトの外周面に接して気密性を確保する第１内側リング、および第１内側リングの外周側に設置されて第１内側リングを保持する第１外側リングを有し、第２シール部材は、シャフトの外周面に接してシャフトに付着した異物を除去および捕捉するブラシ部が形成された第２内側リング、および第２内側リングの外周側に設置されて第２内側リングを保持する第２外側リングを有するようにしたので、気密のロバスト性を向上させることができる。

実施の形態１に係るアクチュエータの構成例を示す断面図である。実施の形態１に係るアクチュエータにおけるシール構造を示す断面図である。実施の形態１における第２シール部材のブラシ部の構成例を示す図である。

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の構成例を示す断面図である。このアクチュエータ１は、例えば、車両に搭載されたターボチャージャ付きエンジンのウェイストゲート（以下、ＷＧと称す）バルブを作動させるＷＧアクチュエータとして用いる場合を例にして説明する。

アクチュエータ１は、主に、駆動源となるモータ２と、図示しないＷＧバルブを開閉するシャフト３と、シャフト３のシール構造４とを含む。シャフト３の先端部には、図示しないＷＧバルブが接続されており、シャフト３がその軸方向に直線運動することによりＷＧバルブが作動する。

モータ２は、コネクタ５、整流子６、ブラシ７、ロータ８、マグネット９、ヨーク１０、ねじ機構１１、軸受１２，１３を含むブラシ付きＤＣモータであり、モータハウジング１４に被覆される。モータハウジング１４の内部には、シャフト３の軸方向の両端部に２つの軸受１２，１３が設置される。軸受１２，１３は、コイルを含むロータ８および整流子６を回転自在に支持する。モータハウジング１４における整流子６の外周側には、ブラシ７が設置される。モータハウジング１４におけるロータ８の外周側には、マグネット９およびヨーク１０が固定される。

ロータ８には、シャフト３を貫通させる貫通穴が形成されており、貫通穴の内周面には雌ねじが形成されている。一方、シャフト３の外周面には、上記雌ねじに対してねじ作用により嵌まり合う雄ねじが形成されている。雌ねじと雄ねじとによりねじ機構１１が構成される。このねじ機構１１は、ロータ８の回転運動をシャフト３の直線運動に変換する。

コネクタ５に電圧が印加されると、このコネクタ５と電気的に接続されているブラシ７を介して、整流子６およびコイルへ電流が流れ、コイルを含むロータ８が回転する。ロータ８の回転運動は、ねじ機構１１によって直線運動に変換されてシャフト３が軸方向へ移動する。
なお、モータ２は、図１に示される構造のブラシ付きＤＣモータに限定されるものでなく、シャフト３を直線運動させるものであればよい。

シャフト３には、平行な２つの平面（以下、二平面と呼ぶ）等が形成される。二平面等は回転規制部３ａとして機能する。また、シャフト３の先端部は、シャフトハウジング１５を貫通する。このシャフトハウジング１５には、シャフト３の直線運動をガイドするシャフトガイド１６が収容される。シャフトガイド１６の貫通穴の内周面には、シャフト３の回転規制部３ａの形状に合わせた、二平面等のガイド部１６ａが形成される。シャフト３が直線運動する際、回転規制部３ａとガイド部１６ａとが摺動することにより、ロータ８の回転に合わせてシャフト３が回転運動することが規制され、シャフト３が直線運動するようガイドされる。

シャフトガイド１６の貫通穴の内周面には、凹部１６ｂが形成される。凹部１６ｂには第１シール部材２０および第２シール部材３０が設置される。第１シール部材２０と第２シール部材３０とによりシール構造４が構成される。また、シャフトガイド１６の先端部には、第１シール部材２０と第２シール部材３０の脱落を防止するためのキャップ１７が取り付けられる。

次に、シール構造４の詳細を説明する。
図２は、実施の形態１に係るアクチュエータ１におけるシール構造４を示す断面図である。図２に示されるシール構造４は、第１シール部材２０、第２シール部材３０、および第１シール部材２０と第２シール部材３０との間に挟まれるプレート４０を含む。なお、プレート４０は省略可能である。

第１シール部材２０は、凹部１６ｂ内においてモータ２に近い側に設置される。この第１シール部材２０は、シャフト３の外周面に設置される第１内側リング２１と、第１内側リング２１の外周側に設置される第１外側リング２２とを備える。第１内側リング２１は、気密性を確保するためのものであり、シャフト３が摺動することによるモータ２内部への液体の浸入を防止する。この第１内側リング２１は、シャフト３に面接触する形状のリングであるため、線接触する形状のシールリップに比べて摩耗しにくく、気密のロバスト性が向上する。第１外側リング２２は、自身の緊迫力によって第１内側リング２１を保持する。

第２シール部材３０は、凹部１６ｂ内においてモータ２から遠いＷＧバルブ側に設置される。この第２シール部材３０は、シャフト３の外周面に設置される第２内側リング３１と、第２内側リング３１の外周側に設置される第２外側リング３２とを備える。第２外側リング３２は、自身の緊迫力によって第２内側リング３１を保持する。第２内側リング３１の内周側には、シャフト３に付着した異物の除去および捕捉するためのブラシ部３３が形成される。図３に、ブラシ部３３の構成例を示す。ブラシ部３３は、シャフト３の異物を除去および捕捉することにより、モータ２内部への異物の侵入を防止すると共に、異物による第１シール部材２０の損傷および変形を防止して気密のロバスト性を向上させる。

第１内側リング２１および第２内側リング３１は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の摩擦係数が低い樹脂材により構成される。第１外側リング２２および第２外側リング３２は、例えば、ゴム等の弾性体により構成される。プレート４０は、例えば、ステンレス鋼等の剛体により構成される。

なお、第１外側リング２２の緊迫力と第２外側リング３２の緊迫力は同じでもよいし、異なってもよい。図２の例では、第１外側リング２２の緊迫力より、第２外側リング３２の緊迫力が大きい。緊迫力に差を設けることで、第１シール部材２０と第２シール部材３０の機能を分割する。つまり、第１シール部材２０には気密性を確保する機能が与えられ、第２シール部材３０には異物を除去および捕捉する機能が与えられる。

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３と、シャフト３を直線運動させるモータ２と、シャフト３の外周面においてモータ２に近い側に設置される第１シール部材２０と、シャフト３の外周面においてモータ２から遠い側に設置される第２シール部材３０とを備える。第１シール部材２０は、シャフト３の外周面に接して気密性を確保する第１内側リング２１、および第１内側リング２１の外周側に設置されて第１内側リング２１を保持する第１外側リング２２を有する。第２シール部材３０は、シャフト３の外周面に接してシャフト３に付着した異物を除去および捕捉するブラシ部３３が形成された第２内側リング３１、および第２内側リング３１の外周側に設置されて第２内側リング３１を保持する第２外側リング３２を有する。この構成により、第１シール部材２０および第２シール部材３０による気密のロバスト性が向上する。

また、実施の形態１に係るアクチュエータ１は、第１外側リング２２の緊迫力より、第２外側リング３２の緊迫力が大きい。これにより、第１シール部材２０と第２シール部材３０の機能を分割できる。

なお、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、また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、気密のロバスト性を向上させるようにしたので、ＷＧバルブを作動させるＷＧアクチュエータなどに用いるのに適している。

１アクチュエータ、２モータ、３シャフト、３ａ回転規制部、４シール構造、５コネクタ、６整流子、７ブラシ、８ロータ、９マグネット、１０ヨーク、１１ねじ機構、１２，１３軸受、１４モータハウジング、１５シャフトハウジング、１６シャフトガイド、１６ａガイド部、１６ｂ凹部、１７キャップ、２０第１シール部材、２１第１内側リング、２２第１外側リング、３０第２シール部材、３１第２内側リング、３２第２外側リング、３３ブラシ部、４０プレート。

この発明に係るアクチュエータは、シャフトと、シャフトを直線運動させるモータと、シャフトの外周面においてモータに近い側に設置される第１シール部材と、シャフトの外周面においてモータから遠い側に設置される第２シール部材とを備え、第１シール部材は、シャフトの外周面に接して気密性を確保する第１内側リング、および第１内側リングの外周側に設置されて第１内側リングを保持する第１外側リングを有し、第２シール部材は、シャフトの外周面に接してシャフトに付着した異物を除去および捕捉するブラシ部が形成された第２内側リング、および第２内側リングの外周側に設置されて第２内側リングを保持する第２外側リングを有し、第１外側リングの緊迫力より、第２外側リングの緊迫力が大きいものである。

Claims

シャフトと、
前記シャフトを直線運動させるモータと、
前記シャフトの外周面において前記モータに近い側に設置される第１シール部材と、
前記シャフトの外周面において前記モータから遠い側に設置される第２シール部材とを備え、
前記第１シール部材は、前記シャフトの外周面に接して気密性を確保する第１内側リング、および前記第１内側リングの外周側に設置されて前記第１内側リングを保持する第１外側リングを有し、
前記第２シール部材は、前記シャフトの外周面に接して前記シャフトに付着した異物を除去および捕捉するブラシ部が形成された第２内側リング、および前記第２内側リングの外周側に設置されて前記第２内側リングを保持する第２外側リングを有することを特徴とするアクチュエータ。
前記第１外側リングの緊迫力より、前記第２外側リングの緊迫力が大きいことを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
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記載のアクチュエータ。