JP2005180456A - 可変翼型タービンを備えた自動車用内燃機関の可変容量ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】
アクチュエータの耐久性を向上し、また、アクチュエータの信頼性を向上できるターボチャージャ制御用電子制御アクチュエータを提供することにある。
【解決手段】
ボディ１１０とカバー１２０とから構成されるケース内に、モータ１３０と、変速機構１４０と、位置センサ１５０が組み込まれる。モータ１３０の駆動力は、変速機構１４０を介して出力回転軸１４５から外部に取り出して、ターボチャージャの可動翼を回転駆動する。出力回転軸を回転支承する第１の軸受１４６は、カバー１２０に設けられ、出力回転軸を回転支承する第２の軸受は、ボディ１１０に設けられる。位置センサ１５０は、モータ１３０の出力軸に取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子制御アクチュエータに係り、特に、自動車用内燃機関の可変容量ターボチャージャの可動翼の位置制御に用いるに好適なターボチャージャ制御用電子制御アクチュエータに関する。

例えば、電子制御アクチュエータとしては、例えば、欧州特許出願公開第１００９０８８号明細書（１９９９）に記載されているように、モータと、変速機構とから構成されるものが知られている。ここで、欧州特許出願公開第１００９０８８号明細書（１９９９）には記載されている技術を適用した電子制御アクチュエータの製品においては、変速機構の出力軸の一端が被駆動部材に連結され、他端には、位置センサが設けられている。位置センサは、アクチュエータの現在位置を検出し、位置をフィードバック制御するために用いられる。また、出力軸は、２個の軸受により回転可能に支承されている。さらに、モータ及び変速機構は、ボディとカバーの中に保持されている。
欧州特許出願公開第１００９０８８号明細書（１９９９）

ここで、従来の電子制御アクチュエータにおいては、変速の出力軸の一端が外部への駆動力の出力に用いられ、他端に位置センサが設けられる構成となっているため、出力軸を回転可能に支承する２個の軸受は、いずれも、ボディの中に配置される構成となっており、２個の軸受間の距離が短いものであった。その結果、出力回転軸の軸傾きが増大するため、１）耐振動性の低下、２）センサ部の振れ増加による位置誤検出が生じるという問題があった。

すなわち、軸傾きが大きくなると、第１に、内燃機関振動によりアクチュエータ出力回転軸の軸直角方向振れが増加し、その結果、ウオームギアとウオームホイールから構成される変速機構の噛合部にてフレッティング摩耗が発生し、アクチュエータの寿命を短くなる。

また、第２に、アクチュエータの被駆動部材が停止しているときに、アクチュエータ出力回転軸が振れると、位置センサの出力が変化するため、被駆動部材が動いているものと誤検出し、正規の位置に被駆動部材が停止しているにも拘わらず、被駆動部材を駆動する制御信号が出力することとなり、被駆動部材が誤動作することになる。すなわち、アクチュエータの信頼性が低下することになる。

本発明の目的は、アクチュエータの耐久性を向上し、また、アクチュエータの信頼性を向上できるターボチャージャ制御用電子制御アクチュエータを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、上記カバーに設けられ、上記出力回転軸を回転支承する第１の軸受と、上記ボディに設けられ、上記出力回転軸を回転支承する第２の軸受とを備え、上記位置センサを、上記モータの出力軸に取り付けるようにしたものである。
かかる構成により、位置センサは、モータの出力軸に取り付け、モータ出力軸の回転角を検出し、アクチュエータの出力回転軸を制御しているため、アクチュエータの出力軸の振れは、位置センサには伝わらないので、信頼性を向上することができる。また、２個の軸受は、それぞれ、ボディと、カバーに取り付ける構造としているので、２個の軸受のスパンは、最も長く取ることができる。したがって、出力回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フレッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、信頼性を向上できる。

（２）また、本発明は、ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、上記カバーには、上記モータへの給電コネクタが形成され、このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、上記被駆動部材が、ターボチャージャとしたものである。
かかる構成により、カバーには、モータへの給電コネクタが形成され、このカバーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を設けているので、カバーがコネクタと軸受を兼ねることができるものとなる。

（３）また、本発明は、ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、上記カバーには、上記モータに形成された給電端子に差込み接続される接続端子が形成され、このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、上記被駆動部材が、ターボチャージャとしたものである。
かかる構成により、カバーには、モータに形成された給電端子に差込み接続される接続端子が形成されているので、カバーの取付作業によって、出力回転軸の支承と、モータへの電気的接続とを達成し得るものとなる。

（４）また、本発明は、ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、上記カバーには、上記モータの制御回路が形成され、このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、また、上記カバーには、上記軸受と上記制御回路とを隔離する隔壁が形成され、上記被駆動部材が、ターボチャージャとしたものである。
かかる構成により、カバーには、モータの制御回路が形成され、このカバーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、また、カバーには、軸受と制御回路とを隔離する隔壁が形成されるようにしているので、カバーに取り付けた制御回路を、出力回転軸の軸受部の潤滑剤による汚損がから保護し得るものとなる。

（５）また、本発明は、ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、上記位置センサは、上記モータの出力軸の同軸上に設けられ、上記被駆動部材が、ターボチャージャであるとともに、上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージャの可動翼の角度を制御するようにしたものである。
かかる構成により、位置センサは、モータの出力軸の同軸上に設けられているので、タービンの回転角度が外乱（温度、振動）の影響を受けにくく、正確に検出でき、ターボチャージャの可動翼の角度を正確に制御し得るものとなる。

（６）また、本発明は、ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、上記出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、上記被駆動部材が、ターボチャージャであるとともに、上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージャの可動翼の角度を制御するようにしたものである。
かかる構成により、出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備えるようにしているので、出力回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フレッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、信頼性を向上し得るものとなる。

（７）また、本発明は、ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと変速機構と位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出す電子制御アクチュエータと、可動翼を有するターボチャージャとが一体化された電子制御アクチュエータ一体型ターボチャージャにおいて、上記出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、上記電子制御アクチュエータの上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージャの可動翼の角度を制御するようにしたものである。
かかる構成により、出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、電子制御アクチュエータの位置センサの出力に基づいて、ターボチャージャの可動翼の角度を制御するようにしているので、電子制御アクチュエータ一体型ターボチャージャにおける信頼性を向上し得るものとなる。

（８）また、本発明は、モータの回転をギアを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、上記カバーの外側表面部分には上記モータへの給電コネクタが形成され、上記カバーの内側表面には上記コネクタに電気的に繋がると共に上記モータと電気的に接続される電気端子が形成されており、且つ上記出力回転軸の他端にその内輪が固定された軸受ベアリングの外輪が固定されるようにしたものである。
かかる構成により、カバー部材で電気コネクタと軸受ベアリング保持部材を兼ねることができるものとなる。

（９）また、本発明は、モータの回転をギアを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、上記樹脂カバーには、上記モータの給電端子が差し込み接続される電気端子がモールド形成され、更に上記出力回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの外輪を保持するベアリング保持部を設けたものである。
かかる構成により、カバー部材の取り付け作業により、出力回転軸の支承と、モータの電気的接続を達成し得るものとなる。

（１０）また、本発明は、モータの回転をギアを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、上記モータの制御回路を上記樹脂カバーの内側表面に取り付け、上記樹脂カバーの外側表面に形成したコネクタと電気的に接続し、更に上記樹脂カバーには、上記出力回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの外輪を保持すると共に、当該ベアリング部と上記制御回路とを隔離する隔壁を上記カバーに取り付けるようにしたものである。
かかる構成により、カバー部材に取り付けた制御回路を、出力回転軸のベアリング軸受部の潤滑剤により汚染から保護し得るものとなる。

（１１）また、本発明は、モータで回転駆動される出力回転軸によって可動翼の角度が制御される可動翼型タービンにおいて、上記モータの出力軸に磁気エンコーダを設け、上記可動翼の角度が上記磁気エンコーダの出力パルスの関数として物理的に制御される構成としたものである。
かかる構成により、タービンの可動翼の回転角度が外乱（温度，振動）下においても正確に制御し得るものとなる。

（１２）また、本発明は、モータで回転駆動される出力回転軸によって可動翼の角度が制御される可動翼型タービンであって、上記モータの回転をギアを介して上記出力回転軸に伝達して上記出力回転軸を回転駆動すると共に、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う可動翼型タービンにおいて、上記モータの出力軸に磁気エンコーダを設け、当該磁気エンコーダに対面する上記樹脂カバーの内側表面に上記モータの制御回路を取り付け、上記樹脂カバーの外側表面に形成したコネクタと電気的に接続し、更に上記制御回路には、上記磁気エンコーダの磁束変化を検出する磁電変換素子を取り付けたものである。
かかる構成により、可動翼型タービンのアクチュエータモータの制御回路と回転センサの一部を共用できるものとなる。

（１３）上記（１２）において、好ましくは、上記磁電変換素子と上記エンコーダの間を仕切る仕切壁を上記樹脂カバーに取り付けたものである。
かかる構成により、磁電変換素子にベアリングのグリースやギア粉が付着するのを抑制し得るものとなる。

（１４）上記（１２）において、好ましくは、上記樹脂カバーの内側表面部には上記制御回路を挟んで上記モータの電気端子と上記出力回転軸の他端を軸支するベアリング取り付け部が設けられているものである。
かかる構成により、樹脂カバーによって可動翼型タービンのアクチュエータモータの制御回路と回転センサの一部と軸受ベアリングとを保持し得るものとなる。

請求項１記載の発明によれば、アクチュエータの耐久性を向上し、また、アクチュエータの信頼性を向上することができるという効果がある。

また、請求項２記載の発明によれば、カバーには、モータへの給電コネクタが形成され、このカバーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を設けているので、カバーがコネクタと軸受を兼ねることができるものとなるという効果がある。

また、請求項３記載の発明によれば、カバーには、モータに形成された給電端子に差込み接続される接続端子が形成されているので、カバーの取付作業によって、出力回転軸の支承と、モータへの電気的接続とを達成し得るという効果がある。

また、請求項４記載の発明によれば、カバーには、モータの制御回路が形成され、このカバーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、また、カバーには、軸受と制御回路とを隔離する隔壁が形成されるようにしているので、カバーに取り付けた制御回路を、出力回転軸の軸受部の潤滑剤による汚損がから保護し得るという効果がある。

また、請求項５記載の発明によれば、位置センサは、モータの出力軸の同軸上に設けられているので、タービンの回転角度が外乱（温度、振動）の影響を受けにくく、正確に検出でき、ターボチャージャの可動翼の角度を正確に制御し得るという効果がある。

また、請求項６記載の発明によれば、出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備えるようにしているので、出力回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フレッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、信頼性を向上し得るという効果がある。

また、請求項７記載の発明によれば、出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、電子制御アクチュエータの位置センサの出力に基づいて、ターボチャージャの可動翼の角度を制御するようにしているので、電子制御アクチュエータ一体型ターボチャージャにおける信頼性を向上し得るという効果がある。

また、請求項８記載の発明によれば、カバー部材で電気コネクタと軸受ベアリング保持部材を兼ねることができるという効果がある。

また、請求項９記載の発明によれば、カバー部材の取り付け作業により、出力回転軸の支承と、モータの電気的接続を達成し得るという効果がある。

また、請求項１０記載の発明によれば、カバー部材に取り付けた制御回路を、出力回転軸のベアリング軸受部の潤滑剤により汚染から保護し得るという効果がある。

また、請求項１１記載の発明によれば、タービンの可動翼の回転角度が外乱（温度，振動）下においても正確に制御し得るという効果がある。

また、請求項１２記載の発明によれば、可動翼型タービンのアクチュエータモータの制御回路と回転センサの一部を共用できるという効果がある。

また、請求項１３記載の発明によれば、磁電変換素子にベアリングのグリースやギア粉が付着するのを抑制し得るという効果がある。

また、請求項１４記載の発明によれば、樹脂カバーによって可動翼型タービンのアクチュエータモータの制御回路と回転センサの一部と軸受ベアリングとを保持し得るという効果がある。

以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータの構成について説明する。
最初に、図１〜図４を用いて、本実施形態による電子制御アクチュエータの構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータの構成を示すカバーを外した状態の斜視図である。図２は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータの構成を示す外観斜視図である。図３は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータに用いるカバー内部の斜視図である。図４は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータの断面図である。なお、図１〜図４の各図において、同一符号は同一部分を示している。

図１に示すように、本実施形態による電子制御アクチュエータ１００は、ボディ１１０と、カバー１２０と、モータ１３０と、変速機構１４０と、位置センサ１５０とから構成されている。モータ１３０と、変速機構１４０と、位置センサ１５０とは、ボディ１１０とカバー１２０との間に収納される。

ボディ１１０には、モータ１３０が、バンド及びネジにより固定されている。カバー１２０には、給電コネクタ１２１が一体的に形成されている。モータ１３０は、例えば、ブラシ付き直流モータである。

変速機構１４０は、ピニオンギア１４１と、ギア１４２と、ウオームギア１４３と、ホイールギア１４４と、出力回転軸１４５とから構成されている。ピニオンギア１４１は、モータ１３０の出力軸に圧入されている。ピニオンギア１４１は、ギア１４２に噛合されている。また、ギア１４２とウオームギア１４３は、同軸上に同一部材にて一体に形成されている。なお、ギア１４２とウオームギア１４３を異なる部材で構成することも可能である。この場合は、接着剤等により固定、同軸上に一体化すればよいものである。

さらに、ウオームギア１４３には、ホイールギア１４４が噛合されている。従って、モータ１３０により発生した回転トルクは、ピニオンギア１４１とギア１４２間を減速もしくは増速して伝達され、更にウオームギア１４３とホイールギア１４４の間を減速もしくは増速して伝達され、アクチュエータの出力回転軸１４５に伝わる。出力回転軸１４５には、第１の軸受１４６Ａが取り付けられている。第２の軸受１４６Ｂについては、図４を用いて後述する。

本実施形態による電子制御アクチュエータは、被駆動部材であるターボチャージャの可動翼の位置制御用に用いられる。位置センサ１５０は、可動翼の位置を検出するために設けられている。位置センサ１５０は、磁石プレート（エンコーダディスク）１５１，１５２と、図３を用いて後述するホールＩＣ１５３，１５４とから構成されている。磁石プレート１５１，１５２は、それぞれ、モータ１３０の出力軸の同軸上に固定されている。ホールＩＣ１５３，１５４は、図３に示すように、制御回路３０の上に、磁石プレート１５１，１５２の外周にそれぞれ対向するように取り付けられている。磁石プレート１５１，１５２が回転すると、その磁束変化により、ホールＩＣ１５３，１５４の出力がＯＮ，ＯＦＦと変化可能である。すなわち、位置センサ１５０は、磁石プレート１５１，１５２と、ホールＩＣ１５３，１５４とから構成される磁気式エンコーダを用いている。

磁石プレート１５１，１５２の部材としては、例えば，ＰＰＳ等の樹脂材を用いており、モータ回転時の慣性モーメントの増加を抑制し、アクチュエータの停止状態からモータが動き出すまでの起動遅れ時間を低減している。磁石プレート１５１，１５２は、モータ１３０の出力軸またはピニオンギア１４１に、接着剤によって固定されている。なお、磁石プレート１５１，１５２は、モータ１３０の出力軸またはピニオンギア１４１に一体成形するようにしてもよいものである。

磁石プレート１５１，１５２には、それぞれ等角度ピッチで、外周部が同極となる様磁石が埋め込まれ、モータ１３０の回転に伴い、ホールＩＣ１５３，１５４の磁束変化検出部（ホールＩＣ内にあり図示省略）に交互に磁束変化を生じさせ、ホールＩＣ１５３，１５４をＯＮ、ＯＦＦさせる。ホールＩＣ１５３の出力変化は磁石プレート１５１の磁束変化により、ホールＩＣ１５４の出力変化は磁石プレート１５２の磁束変化による。

ここで、磁石プレート１５１と磁石プレート１５２の出力位相は、互いに１／４周期ずらしてあり、このＯＮ，ＯＦＦのパターンの重なり具合を検出することにより、モータ１３０が正回転しているか逆回転しているかを判定する。

以上より、ターボチャージャの可動翼の動作角度は、位置センサ１５０である磁気式エンコーダの出力パルスの関数として、物理的に制御できるように構成されている。例えば、可動翼の動作角度をθｖ、ピニオンギア１４１とギア１４２間及びウオームギア１４３とホイールギア１４４間からなる変速機構の総減速比をｎ、磁石プレート１５１の角度ピッチをθｅとすると、可動翼の動作角θｖと、これを得る為の出力パルス数Ｐの関係は、次式（１）で表わされる。

θｖ＝Ｐ×（θｅ／ｎ） …（１）

ここで、出力パルス数Ｐは整数であり、（θｅ／ｎ）が本実施例で示すアクチュエータの角度分解能となる。また、総減速比ｎの値は、モータ１３０の回転数に対して出力回転軸１４５の回転数を高くしたい場合、１より小となる（増速となる）。しかし、本アクチュエータの場合、小型で高速回転であるが小トルクのモータをギアで減速して、所望のトルクと出力軸回転数を得るのが一般的であり、従って本例においてもｎの値は１より大となるのが一般的である。また、本例の場合、磁石プレート１５２は、その出力位相差から回転方向の判別のみに使用している。しかしながら、磁石プレート１５１と、磁石プレート１５２に対するホールＩＣ１５３，１５４の出力のアンド条件をとることにより、ホールＩＣ１５３だけの場合に対して、１／４周期の分周されたパルス信号を得られるため、さらに、角度分解能を高めるようにしてもよいものである。

以上説明したように、本実施形態においては、位置センサ１５０を構成する磁石プレート１５１，１５２は、モータ１３０の出力軸に取り付けられている点に特徴を有している。なお、従来においては、位置センサは、変速機構の出力軸に取り付けられていたため、変速機構の出力軸が振れると、信頼性を低下させていた。それに対して、本実施形態では、モータの出力軸に位置センサを取り付け、モータ出力軸の回転角を検出し、アクチュエータの出力回転軸を制御している。従って、アクチュエータの出力軸の振れは、位置センサには伝わらないため、信頼性を向上することができる。なお、磁石プレート１５１，１５２の取付位置は、変速機構１４０の入力軸と言っても、同義語である。

また、変速機構１５０が減速機構である場合、位置センサ１５０の取付位置は、ギア減速部（総減速比ｎ）よりも動力源（モータ１３０）側にあるため、出力回転軸の制御に要求される角度分解能の１／ｎ倍のセンサ分解能があればよく、振動に起因する振れによる誤検出に対しても感度が低く、誤検出が生じにくくなるものである。したがって、センサの位置誤検出を回避することが可能となる。また、従来と同じセンサ分解能の磁石プレートを用いると、センサ全体の分解能は、ｎ倍に向上することができる。

次に、図２に示すように、出力回転軸１４５には、リンク１４７が固定されている。リンク１４７の円弧運動は、図５を用いて後述するように、リンク２９２を介してターボチャージャ２００の可動翼２３０を動作させ、位置制御をする。また、リンク１４７の基部には、カバー１４８が設けられている。カバー１４８は、外部からアクチュエータ１００の内部に塵芥等が侵入するのを防止するために設けられている。

次に、図３を用いて、カバー１２０の構成について説明する。カバー１２０は、図２に示したように、モータ１３０や変速機構１４０を保持・固定するボディ１１０に勘合され、モータ１３０，変速機構１４０及び位置センサ１５０を、外部からの水分、油分、塵埃等から保護する。また、カバー１２０は、次の機能を有する。

図１に示したように、カバー１２０には、モータ１３０や制御回路１６０への給電コネクタ１２１が一体に形成されている。ここで、給電コネクタ１２１の各端子は、アルミニウム線１２２Ａを振動溶着（ワイヤボンディング）することにより、制御回路１６０の端子に接続されている。従って、外部からの電力は、給電コネクタ１２１及びアルミニウム線１２２Ａを介して、制御回路１６０に供給される。また、制御回路１６０の端子と、モータ端子１２３Ａ，１２３Ｂは、ワイヤボンディングされたアルミニウム線１２２Ｂにより接続されている。

図１に示したように、モータ１３０には、雌型の給電端子１３１Ｂが設けられている。なお、給電端子は、２つあるが、図１では、１個のみ図示されている。モータ端子１２３Ａ，１２３Ｂは、カバー１２０に一体的に形成されている。カバー１２０に一体に形成されたモータ端子１２３Ａ，１２３Ｂは、モータ１３０側に形成されたメス側給電端子１３１Ｂに、カバー１２０の組み込み作業時に同時挿入され、電気的に結合される。これによって、給電コネクタ１２１Ａから供給される電力は、制御回路１６０，モータ端子１２３Ａ，１２３Ｂを介して、モータ１３０に供給される。

カバー１２０には、矩形状の隔壁１２４が一体形成されており、その内部の空間１２５に、制御回路１６０が接着等により固定される。空間１２５の平面部に、制御回路１６０が、例えば、エポキシ接着剤で接着される。空間１２５は、カバー１２０側に形成された軸受保持部１２６と隔壁１２４によって遮断されている。また、制御回路蓋１２７は、制御回路１６０が軸受保持部側の空間１２５に露出しないよう、接着剤により隔壁１２４の端面に接着固定されている。その結果、出力回転軸１４５の回転よって軸受部に生じる摩耗粉、あるいはグリスの飛散分が制御回路１６０に付着し、ショート等による回路の故障原因となることを防止する。

次に、図４を用いて、アクチュエータ１００の出力回転軸１４５の軸受構造について説明する。図示するように、出力軸受には。２個のボールベアリング１４６Ａ，１４６Ｂが用いられている。第１のボールベアリング１４６Ａは、そのアウターレースがカバー１２０の部材と同一材料で一体に形成された軸受保持部１２６により軸方向，及び径方向の軸荷重を支承する。ここで、軸受保持部１２６とボールベアリング１４６Ａのアウタレースとの勘合はすきまばめとなっている。また、ボールベアリング１４６Ａのインナーレースが出力回転軸１４５に圧入されている。第２のボールベアリング１４６Ｂは、そのアウターレースがボディ１１０に圧入により勘合され、インナーレースが出力回転軸１４５に圧入されている。また、出力回転軸１４５の出力取り出し部には、リンク１４７と共に防水カバー１４８が結合され、被水時に水分が内部へ侵入することを防止する。

本実施形態では、位置センサ１５０は、図１に示したように、モータ１３０の出力軸に取り付けているので、２個の軸受（ボールベアリング１４６Ａ，１４６Ａ）は、それぞれ、ボディ１１０と、カバー１２０に取り付ける構造とすることができる。したがって、２個の軸受のスパンは、最も長く取ることが可能となり、その結果、内燃機関からの振動入力に対し、出力回転軸の振れを最小限にすることが可能となる。これにより、軸受部及びギア噛合部にて生じる、フレッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、アクチュエータの耐久性を高める事ことができる。更に、軸端部の軸受にボールベアリングを採用することにより、出力回転軸１４５がその軸直角方向に偏荷重を受けた場合の軸受部における摺動抵抗の増加を最小限にすることができる。

次に、図５〜図８を用いて、本実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャの構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャの全体構成を示す斜視図である。図６は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャのタービンハウジング内のベーンリンク配置を示す分解正面図である。図７は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャにおける可動翼の配置図である。図８は、図７のＸ−Ｘ断面図である。なお、図５〜図８において、同一符号は、同一部分を示している。

図５に示すように、電子制御アクチュエータ１００は、可変容量ターボチャージャ２００に固定されたブラケット２９０に、ねじ締結等により、固定される。可変容量ターボチャージャ２００は、タービンハウジング２１０と、コンプレッサハウジング２２０とを備えている。電子制御アクチュエータ１００は、コンプレッサハウジング２２０に固定されたブラケット２９０にねじ締結等により結合される。タービンハウジング２１０は、内燃機関の排気ガスが通過する事により高温となるのに対して、コンプレッサハウジング２２０の方が比較的温度上昇が小ないため、タービンハウジング２１０から電子制御アクチュエータ１００への伝熱を回避することができる。ここで、ブラケット２９０は、タービンハウジング２１０からのふく射熱を遮断する作用も有する。

電子制御アクチュエータ１００のリンク１４７は、可動リンク２９２を介して、タービンハウジング２１０のロッド７１に連結されている。従って、電子制御アクチュエータ１００の回転動作は、可動リンク２９２を介して、ロッド２９４に伝達される。

図５に示したロッド２９４には、図６に示すドライブリンク２３２が同軸に結合されている。図６に示すように、ドライブリンク２３２の回転動作は、リング２３４に伝達され、リング２３４が回転動作する。リング２３４が回転動作することにより、タービンハウジング２１０の内部に周状に配置された複数のベーンリンク２３６がすべてを等角度で回転制御する。

図７に示すように、タービンハウジング２１０には、複数の可動翼２３０が回転可能に指示されている。そして、図８に示すように、ベーンリンク２３６には、同軸に可動翼２３０が結合されており、ベーンリンク２３６の回転にしたがって可動翼２３０が回転する。従って、電子制御アクチュエータ１００の回転動作は、可動翼２３０を回転制御させることが可能となり、その結果タービンハウジング２１０内を流れる排気ガス流量を制御することができる。

次に、図９を用いて、本実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャの制御システムの構成について説明する。
図９は、本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャシステムの構成を示すシステム構成図である。なお、図１〜図８と同一符号は、同一部分を示している。

可変容量ターボチャージャ２００のタービンハウジング２１０内には、複数の可動翼２３０が配置されている。可動翼２３０は、可動リンク２９２に回転自在に結合され、可動リンク２９２は、回転自在にアクチュエータ１００の回転出力軸に結合される。

可動翼２３０は、その角度を変化させることにより、タービン流量を調整可能とし、その結果コンプレッサの圧縮圧力を所望の値に制御することができる。また、電子制御アクチュエータ１００の制御は、アクチュエータ内部に例えば接着剤で固定された制御回路１６０で行われる。制御回路１６０は、アクチュエータ内のセンサによる位置検出結果と、内燃機関の制御回路（ＥＣＵ）３００からの通信信号に含まれる目標開度情報とを比較して、その差に応じてアクチュエータ１００を制御する。

以上説明したように、本実施形態においては、ボディに設けられ、第１の軸受により、出力回転軸を回転支承し、カバーに設けられた第２の軸受により、出力回転軸を回転支承するとともに、位置センサはモータの出力軸に取り付けるようにしている。したがって、位置センサは、モータの出力軸に取り付け、モータ出力軸の回転角を検出し、アクチュエータの出力回転軸を制御しているため、アクチュエータの出力軸の振れは、位置センサには伝わらないので、信頼性を向上することができる。また、２個の軸受は、それぞれ、ボディと、カバーに取り付ける構造としているので、２個の軸受のスパンは、最も長く取ることができる。したがって、出力回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フレッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、信頼性を向上できる。

また、本実施形態においては、カバーには、モータへの給電コネクタが形成され、このカバーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を設けているので、カバーがコネクタと軸受を兼ねることができる。

さらに、カバーには、モータに形成された給電端子に差込み接続される接続端子が形成されているので、カバーの取付作業によって、出力回転軸の支承と、モータへの電気的接続とを達成することができる。
また、さらに、カバーには、モータの制御回路が形成され、このカバーに、出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、また、カバーには、軸受と制御回路とを隔離する隔壁が形成されるようにしているので、カバーに取り付けた制御回路を、出力回転軸の軸受部の潤滑剤による汚損がから保護することができる。

また、位置センサは、モータの出力軸の同軸上に設けられているので、タービンの回転角度が外乱（温度、振動）の影響を受けにくく、正確に検出でき、ターボチャージャの可動翼の角度を正確に制御することができる。

また、さらに、出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備えるようにしているので、出力回転軸の振れを最小限にすることが可能となり、フレッティング摩耗を最小限に抑えることが可能となり、信頼性を向上できる。

また、出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、電子制御アクチュエータの位置センサの出力に基づいて、ターボチャージャの可動翼の角度を制御するようにしているので、電子制御アクチュエータ一体型ターボチャージャにおける信頼性を向上することができる。

本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータの構成を示すカバーを外した状態の斜視図である。 本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータの構成を示す外観斜視図である。 本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータに用いるカバー内部の斜視図である。 本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータの断面図である。 本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャの全体構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャのタービンハウジング内のベーンリンク配置を示す分解正面図である。 本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャにおける可動翼の配置図である。 図７のＸ−Ｘ断面図である。 本発明の一実施形態による電子制御アクチュエータを取り付けた可変容量ターボチャージャシステムの構成を示すシステム構成図である。

符号の説明

１００…電子制御アクチュエータ
１１０…ボディ
１２０…カバー
１２６…軸受保持部
１３０…モータ
１４０…変速機構
１４１…ピニオンギア
１４２…ギア
１４３…ウオームギア
１４５…出力軸回転軸
１４６Ａ，１４６Ｂ…ボールベアリング
１５０…位置センサ
１５１，１５２…磁石プレート
１５３，１５４…ホールＩＣ
１６０…制御回路
２００…可変容量ターボチャージャ
２１０…タービンハウジング
２２０…コンプレッサハウジング
２３０…可動翼
２３２…ドライブリンク
２３４…リング
２３６…ベーンリンク
２９２…可動リンク
２９４…ロッド

Claims (14)

1. ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
   上記カバーに設けられ、上記出力回転軸を回転支承する第１の軸受と、
   上記ボディに設けられ、上記出力回転軸を回転支承する第２の軸受とを備え、
   上記位置センサを、上記モータの出力軸に取り付けたことを特徴とする電子制御アクチュエータ。
2. ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
   上記カバーには、上記モータへの給電コネクタが形成され、
   このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、
   上記被駆動部材が、ターボチャージャであることを特徴とする電子制御アクチュエータ。
3. ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
   上記カバーには、上記モータに形成された給電端子に差込み接続される接続端子が形成され、
   このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、
   上記被駆動部材が、ターボチャージャであることを特徴とする電子制御アクチュエータ。
4. ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
   上記カバーには、上記モータの制御回路が形成され、
   このカバーに、上記出力回転軸の一端を支承する軸受を設け、
   また、上記カバーには、上記軸受と上記制御回路とを隔離する隔壁が形成され、
   上記被駆動部材が、ターボチャージャであることを特徴とする電子制御アクチュエータ。
5. ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
   上記位置センサは、上記モータの出力軸の同軸上に設けられ、
   上記被駆動部材が、ターボチャージャであるとともに、上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージャの可動翼の角度を制御することを特徴とする電子制御アクチュエータ。
6. ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと、変速機構と、位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出して、被駆動部材を回転駆動する電子制御アクチュエータにおいて、
   上記出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、
   上記被駆動部材が、ターボチャージャであるとともに、上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージャの可動翼の角度を制御することを特徴とする電子制御アクチュエータ。
7. ボディとカバーとから構成されるケース内に、モータと変速機構と位置センサが組み込まれ、上記モータの駆動力を上記変速機構を介して出力回転軸から外部に取り出す電子制御アクチュエータと、可動翼を有するターボチャージャとが一体化された電子制御アクチュエータ一体型ターボチャージャにおいて、
   上記出力回転軸を両端を回転支承する第１，第２の軸受を備え、
   上記電子制御アクチュエータの上記位置センサの出力に基づいて、上記ターボチャージャの可動翼の角度を制御することを特徴とする電子制御アクチュエータ一体型ターボチャージャ。
8. モータの回転をギアを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、
   上記カバーの外側表面部分には上記モータへの給電コネクタが形成され、上記カバーの内側表面には上記コネクタに電気的に繋がると共に上記モータと電気的に接続される電気端子が形成されており、且つ上記出力回転軸の他端にその内輪が固定された軸受ベアリングの外輪が固定されることを特徴とする電動アクチュエータ。
9. モータの回転をギアを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、
   上記樹脂カバーには、上記モータの給電端子が差し込み接続される電気端子がモールド形成され、更に上記出力回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの外輪を保持するベアリング保持部を設けたことを特徴とする電動アクチュエータ。
10. モータの回転をギアを介して出力回転軸に伝達し、出力回転軸を回転駆動するものであって、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う電動アクチュエータにおいて、
    上記モータの制御回路を上記樹脂カバーの内側表面に取り付け、上記樹脂カバーの外側表面に形成したコネクタと電気的に接続し、更に上記樹脂カバーには、上記出力回転軸の他端にその内輪が固定されたベアリングの外輪を保持すると共に、当該ベアリング部と上記制御回路とを隔離する隔壁を上記カバーに取り付けたことを特徴とする電動アクチュエータ。
11. モータで回転駆動される出力回転軸によって可動翼の角度が制御される可動翼型タービンにおいて、
    上記モータの出力軸に磁気エンコーダを設け、上記可動翼の角度が上記磁気エンコーダの出力パルスの関数として物理的に制御される構成としたことを特徴とする可動翼型タービン。
12. モータで回転駆動される出力回転軸によって可動翼の角度が制御される可動翼型タービンであって、
    上記モータの回転をギアを介して上記出力回転軸に伝達して上記出力回転軸を回転駆動すると共に、上記出力回転軸の一端を支承する軸受が形成されたボディに上記モータを取り付け、上記ボディに固定される樹脂カバーで上記モータ，ギア及び上記出力軸の他端部を被う可動翼型タービンにおいて、
    上記モータの出力軸に磁気エンコーダを設け、当該磁気エンコーダに対面する上記樹脂カバーの内側表面に上記モータの制御回路を取り付け、上記樹脂カバーの外側表面に形成したコネクタと電気的に接続し、更に上記制御回路には、上記磁気エンコーダの磁束変化を検出する磁電変換素子を取り付けたことを特徴とする可動翼型タービン。
13. 請求項１２記載の可動翼型タービンにおいて、
    上記磁電変換素子と上記エンコーダの間を仕切る仕切壁を上記樹脂カバーに取り付けたことを特徴とする可動翼型タービン。
14. 請求項１２記載の可動翼型タービンにおいて、
    上記樹脂カバーの内側表面部には上記制御回路を挟んで上記モータの電気端子と上記出力回転軸の他端を軸支するベアリング取り付け部が設けられていることを特徴とする可動翼型タービン。
    
    
    

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