JP5666002B2 - Actuator - Google Patents
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Description
この発明は、外部装置とシャフトを連結する連結構造を備えたアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator having a connection structure for connecting an external device and a shaft.
直線方向に往復運動するシャフトを有するアクチュエータにおいて、シャフトと外部装置とを連結する方法として、例えば特許文献1のような連結方法があった。ここで、外部装置としてターボチャージャを例に用い、このターボチャージャのウェストゲートバルブ駆動用のレバーとシャフトとを連結する構成を図7に示す。不図示のアクチュエータによって直動方向に駆動されるシャフト1の端部は雄ネジ部1aになっており、ナット2,3によりジョイント4の一端部が固定されている。ジョイント4の他端部にはリンクプレート6の一端部がピン5で屈曲自在に取り付けられており、このリンクプレート6の他端部にターボ側レバー7のピン8が屈曲自在に取り付けられる。図8は、リンクプレート6とピン5の連結構造をAA線に沿って切断した断面図である。
シャフト1とジョイント4とが一体的に直動すると、リンクプレート6を介してレバー7が押圧されて支点9を中心に回動し、この支点9に接続されているウェストゲートバルブ(不図示)が動作してウェストゲートを開閉する。
In an actuator having a shaft that reciprocates in a linear direction, there has been a connection method as disclosed in
When the
従来の連結方法では、ナット2,3によりジョイント4がシャフト1に固定されているため、ジョイント4とリンクプレート6はシャフト1の軸回り(図7に矢印で示す回転方向)の回転余裕度がほとんど無い。従って、ジョイント4とリンクプレート6を固定したアクチュエータをターボチャージャへ搭載する時に、ターボ側でのピン8の傾きのばらつきおよびアクチュエータ側でのリンクプレート6の傾きのばらつきによっては、リンクプレート6をピン8に組み付けできないという課題があった。
そのため、ターボ側レバー7にリンクプレート6を組み付ける際、ナット2,3を緩めてジョイント4ごとリンクプレート6の姿勢をピン8に合うよう調整する等の追加作業が必要となり、アクチュエータの外部装置への搭載性が低いという課題があった。
In the conventional connection method, since the
Therefore, when the
ここで言うピン8の傾きとは、図7に示すように、ターボ側に取り付けられているレバー7の姿勢に応じてピン8の軸XがX’軸の方向に傾くことである。
また、リンクプレート6の傾きとは、図8に断面図で示すように、リンクプレート6とジョイント4の公差に由来するガタのことである。ピン8の傾きがリンクプレート6のガタ分に収まっていれば、ピン8の傾きに合わせてリンクプレート6を傾けながら組み付けることが可能である。ただし、図8のように、リンクプレート6がピン5にエッジ接触して偏磨耗が発生するので、好ましくない。同じように、ピン8に対してリンクプレート6が傾いた状態で組み付いても、リンクプレート6がピン8にエッジ接触して偏磨耗が発生するので好ましくない。
The inclination of the
Further, the inclination of the
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、外部装置への搭載性を向上したアクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an actuator with improved mountability to an external device.
この発明に係るアクチュエータは、外部装置に連結され、シャフトの直線運動を当該外部装置に伝達する連結部材と、連結部材に一端を、シャフトに他端を連結し、シャフトと一体に直線運動するジョイントと、ジョイントを、シャフトの軸回りに回転自在に取り付ける回転機構とを備え、回転機構は、シャフトに外挿されるカラーと、当該カラーを間に挟み込んだ状態でシャフトに固定される2つのナットとを有し、ジョイントは、カラーの外周面に遊嵌されるものである。 An actuator according to the present invention is connected to an external device, a connecting member that transmits linear motion of the shaft to the external device, a joint that connects one end to the connecting member, the other end to the shaft, and linearly moves integrally with the shaft. And a rotating mechanism for rotatably mounting the joint around the shaft axis , the rotating mechanism including a collar extrapolated to the shaft and two nuts secured to the shaft with the collar sandwiched therebetween. has a joint is shall be loosely fitted on the outer peripheral surface of the collar.
この発明に係るアクチュエータは、ターボチャージャのレバーに連結され、シャフトの直線運動を当該レバーに伝達する連結部材と、連結部材に一端を、シャフトに他端を連結し、シャフトと一体に直線運動するジョイントと、ジョイントを、シャフトの軸回りに回転自在に取り付ける回転機構とを備え、回転機構は、シャフトに外挿されるカラーと、当該カラーを間に挟み込んだ状態でシャフトに固定される2つのナットとを有し、ジョイントは、カラーの外周面に遊嵌されるものである。 An actuator according to the present invention is connected to a lever of a turbocharger, and transmits a linear movement of the shaft to the lever. The connecting member has one end connected to the connecting member and the other end connected to the shaft, and linearly moves integrally with the shaft. A joint and a rotation mechanism that attaches the joint so as to be rotatable about the shaft axis are provided . The rotation mechanism includes a collar that is extrapolated to the shaft and two nuts that are fixed to the shaft with the collar sandwiched therebetween. has the door, the joint is shall be loosely fitted on the outer peripheral surface of the collar.
この発明によれば、ジョイントをシャフトの軸回りに回転自在に取り付けることにより、ターボチャージャ等の外部装置側およびアクチュエータ側双方のばらつきを回転機構で吸収しながら、連結部材を外部装置に連結することができる。よって、アクチュエータの、外部装置への搭載性を向上することができる。 According to the present invention, by connecting the joint so as to be rotatable about the axis of the shaft, the connecting member is connected to the external device while the rotation mechanism absorbs variations on both the external device side such as the turbocharger and the actuator side. Can do. Therefore, the mounting property of the actuator on an external device can be improved.
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および図2に、本実施の形態1に係るアクチュエータのシャフト1とジョイント4とを回転自在に連結する回転機構10の構成を示す。なお、図1および図2において、先立って説明した図7および図8と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 and 2 show a configuration of a
図示するように、シャフト1とジョイント4とを連結する回転機構10は、フランジ付ナット11、ナット12およびカラー13から構成される。シャフト1の端部には雄ネジ部1aが形成されており、ジョイント4の一端部にはシャフト1とカラー13を挿通するための穴4aが形成されている。カラー13はフランジ部13aと筒状部13bとから成り、筒状部13bの長さがジョイント4の厚み以上、かつ、筒状部13bの外径が穴4aの径以下とする。
ジョイント4の穴4aをカラー13の筒状部13bの外周面に遊嵌した状態で、カラー13を予めフランジ付ナット11を螺合したシャフト1に挿入し、さらにそのシャフト1にナット12を螺合して、フランジ付ナット11およびナット12によりジョイント4を挟み込みながらシャフト1に固定する。これにより、回転機構10は、ジョイント4がカラー13を軸にして任意位置に回転できるフレキシブルな連結構造となる。
As shown in the figure, the
With the
なお、図示例ではフランジ付ナット11を用いたが、このフランジ付ナット11に代えて、ナット12と同形のナットを用いてもよい。即ち、回転機構10を2つのナット12と1つのカラー13とで構成する。
または、回転機構10を2つのフランジ付ナット11と1つのカラー13とで構成してもよい。この場合、カラー13のフランジ部13aは省略可能である。
さらに、フランジ付ナット11とナット12の位置を入れ替えてもよい。
また、図1に例示したピン5は、径の異なる3つの円柱5a,5b,5cを、各中心軸が一致するように重ねたリベット形状としたが、これに限定されるものではなく、ジョイント4に対してリンクプレート6を屈曲自在に取り付けできる部材であればよい。
Although the
Alternatively, the
Further, the positions of the
In addition, the
図3に、シャフト1を直動駆動するアクチュエータ100の一例を示す。ここでは、アクチュエータ100を搭載する外部装置としてターボチャージャを例に用い、このアクチュエータ100をウェストゲートバルブの駆動用、いわゆるウェストゲートアクチュエータ(WGA)として使用する場合を説明する。
アクチュエータ100において、モータ部101の内部には、ステータコア102と、このステータコア102に装着されるボビン103と、このボビン103に巻回されるコイル104とがモールド成型によりハウジング105に固定されて、固定子が構成されている。ハウジング105の端面には、シャフト1を覆うボス110が取り付けられている。
FIG. 3 shows an example of an
In the
ステータコア102の内側には、ロータ111と、このロータ111に装着されるマグネット112とが回転可能に設けられ、回転子が構成されている。ロータ111はベアリング114により回転可能に支持され、ロータ111の中心に設けた中心穴115には雌ネジ部116が形成されている。
一方、シャフト1の外周面には、ロータ111の雌ネジ部116に螺合する雄ネジ部117が形成されている。この雌ネジ部116と雄ネジ部117の螺合により、ロータ111の回転運動がシャフト1の直線運動に変換される。
Inside the
On the other hand, on the outer peripheral surface of the
ボス110の先端側には、シャフト1を直動方向に移動自在に支持するガイド穴118が設けられている。また、シャフト1の軸回りの回転を規制するための回り止め機構として、例えばシャフト1の周面形状を一部、平面状または切欠状に変形させると共に、ガイド穴118の内周面をシャフト1の該変形形状に嵌合するよう変形させる。
さらに、ボス110の内部には、シャフト1を常時一方向に付勢するコイルバネ等の付勢部材119が配置され、付勢部材119の一端側がボス110に、他端側がバネ受け部材120に保持されている。このバネ受け部材120は、シャフト1に圧入固定されている。
A
Further, a biasing
また、シャフト1の先端側はボス110を貫通して、外部にて回転機構10によりジョイント4と回転自在に連結され、さらにこのジョイント4がリンクプレート(連結部材)6に屈曲自在に連結されている。この状態のアクチュエータ100をターボチャージャ等の外部装置に搭載することになる。
他方のターボチャージャ側には、支点9を中心に回動するレバー7が取り付けられている。搭載時、レバー7の一端部とリンクプレート6の一端部とがピン8により屈曲自在に連結される。このレバー7の支点9には不図示のウェストゲートバルブが取り付けられており、レバー7の回動に合わせてウェストゲートバルブがウェストゲートを開閉して、エンジンからターボチャージャのタービンへ導入される排気ガスの過給圧を制御する。
Further, the front end side of the
A
本実施の形態1ではカラー13を用いることによって、ジョイント4とリンクプレート6とがシャフト1の軸回りに回転可能となる。従って、先立って説明したようにレバー7のピン8に傾きばらつき等があったとしても、ジョイント4を軸回りに回転させることによりリンクプレート6の姿勢を容易に調整してピン8に組み付けることができる。よって、図7に示した従来例のようにナット2,3を緩めてジョイント4を回転させる追加作業等は不要である。
さらに、ジョイント4とリンクプレート6が一体に回転するため、リンクプレート6がレバー7のピン5,8に対して傾いた状態で組み付けられることを回避できる。よって、図8に示したようなエッジ接触もなく、耐摩擦性の改善を図ることができる。
In the first embodiment, by using the
Furthermore, since the joint 4 and the
次に、アクチュエータ100の動作を説明する。
図3は閉弁状態を示すもので、この状態でロータ111が回転すると、その中心穴115の雌ネジ部116と螺合しているシャフト1の雄ネジ部117が該雌ネジ部116から駆動力を受けるため、シャフト1がボス110から外へ突出する方向へ、ガイド穴118にガイドされて回転することなく直線移動する。すると、シャフト1がジョイント4とリンクプレート6を介してレバー7の一端を押圧するので、レバー7が支点9を中心にして回動してウェストゲートバルブ(不図示)を開弁状態にする。
Next, the operation of the
FIG. 3 shows the valve closed state. When the
その開弁状態において、ロータ111を上記とは逆方向に回転させると、その中心穴115の雌ネジ部116と螺合しているシャフト1の雄ネジ部117が該雌ネジ部116から逆方向の駆動力を受けるため、また、付勢部材119の付勢力を受けるため、シャフト1がガイド穴118にガイドされて回転することなく直線移動して、ボス110内へ後退する。すると、シャフト1に連結したジョイント4と共にリンクプレート6も後退するので、レバー7は支点9を中心に上記とは反対方向へ回動してウェストゲートバルブ(不図示)を閉弁状態にする。
When the
なお、ジョイント4は、シャフト1の軸回りに回転可能であるが、リンクプレート6がレバー7のピン8に組み付けられていることにより組み付け後の回転は抑制される。よって、ジョイント4はシャフト1と一体に直線移動する。
The joint 4 can rotate around the axis of the
ジョイント4の軸回りの回転をさらに抑制するために、ジョイント4とフランジ付ナット11の間にバネまたはスプリングワッシャ(バネ座金)等の摩擦付与部材を挟む構成にしてもよく、図4にこの構成の一例を示す。
図4は、図2に示す回転機構10にスプリングワッシャ14を追加した変形例である。この構成の場合、リンクプレート6をレバー7のピン8に組み付ける時のみスプリングワッシャ14のバネ力以上の力を印加することで、ジョイント4とリンクプレート6とをシャフト1の軸回りに自由に回転させて姿勢を調整できる。そして、アクチュエータ100が動作している通常時は、ジョイント4の軸回りの回転にスプリングワッシャ14がフリクションを与えるので回転しにくい。これにより、アクチュエータ100の動作時にジョイント4が自由に回転することを抑制し、リンクプレート6とレバー7のピン8との接触状態を安定させることができる。
In order to further suppress the rotation of the joint 4 about the axis, a friction applying member such as a spring or a spring washer (spring washer) may be sandwiched between the joint 4 and the
FIG. 4 is a modification in which a
なお、図4の例では、ジョイント4とフランジ付ナット11の間に摩擦付与部材を挟む構成にしたが、これに限定されるものではなく、カラー13のフランジ部13aとジョイント4との間に挟む構成にしてもよい。
In the example of FIG. 4, the friction applying member is sandwiched between the joint 4 and the
以上より、実施の形態1によれば、アクチュエータ100は、ターボチャージャのレバー7に連結されてシャフト1の直線運動を伝達するリンクプレート6と、リンクプレート6とシャフト1とを連結してシャフト1と一体に直線運動するジョイント4と、ジョイント4をシャフト1の軸回りに回転自在に取り付ける回転機構10とを備え、回転機構10は、シャフト1に外挿されるカラー13と、当該カラー13を間に挟み込んだ状態でシャフト1に固定されるフランジ付ナット11およびナット12とを有し、ジョイント4は、カラー13のフランジ部13bに遊嵌されるように構成した。このため、ターボ側レバー7のピン8の傾きのばらつき、およびアクチュエータ100側の組み付けのばらつきを回転機構10で吸収しながらリンクプレート6とピン8とを組み付けることができる。よって、アクチュエータ100のターボチャージャへの搭載性を向上することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、実施の形態1によれば、回転機構10は、ジョイント4の回転にフリクションを与えるスプリングワッシャ14を有する構成にしたので、アクチュエータ100の動作時にジョイント4とリンクプレート6とが自由に回転することを抑制し、リンクプレート6とレバー7のピン8との接触状態を安定させることができる。
Further, according to the first embodiment, the
なお、図1、図2および図4の例では、ナット12とカラー13とを別体で構成したが、一体に構成してもよい。
図5は、図2に示す連結構造10の変形例である。この例では、ナット12から足をのばして、ナット12とカラー13とが一体化した形状のカラー付ナット15にする。もちろん、カラー付ナット15とフランジ付ナット11の位置を入れ替えてもよい。
さらに、図6に示すように、カラー付ナット15を2つ用いて、ジョイント4をシャフト1に連結する構成にしてもよい。
図5または図6のようにカラー付ナット15を用いた場合、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、2つのナット2,3でジョイント4をシャフト1に固定する従来例と比べて部品点数が増えることがない。さらに、スプリングワッシャ14等の摩擦付与部材を追加し、アクチュエータ100の動作時のリンクプレート6の回転を抑制してもよい。
1, 2, and 4, the
FIG. 5 is a modification of the
Further, as shown in FIG. 6, the joint 4 may be connected to the
When the collar-equipped
さらに、図1〜図6では、アクチュエータ100側のリンクプレート6をターボ用ウェストゲートバルブのレバー7に組み付ける例を説明したが、これに限定されるものではなく、VG(Variable Geometry)ターボのノズルベーン開閉用のレバー等に組み付けることも可能である。
また、シャフト1にジョイント4およびリンクプレート6を連結した状態のアクチュエータ100を、レバー7が設けられたターボチャージャに搭載する例を説明したが、これに限定されるものではなく、シャフト1にジョイント4を連結した状態のアクチュエータ100を、レバー7にリンクプレート6が連結されたターボチャージャに搭載することも可能である。
1 to 6, an example in which the
Moreover, although the example which mounts the
上記以外にも、本願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、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In addition to the above, within the scope of the invention, the invention of the present application can be modified with any component of the embodiment or omitted with any component of the embodiment.
1 シャフト、1a 雄ネジ部、2,3 ナット、4 ジョイント、4a 穴、5 ピン、5a,5b,5c 円柱、6 リンクプレート(連結部材)、7 レバー、8 ピン、9 支点、10 回転機構、11 フランジ付ナット、12 ナット、13 カラー、13a フランジ部、13b 筒状部、14 スプリングワッシャ(摩擦付与部材)、15 カラー付ナット、100 アクチュエータ、101 モータ部、102 ステータコア、103 ボビン、104 コイル、105 ハウジング、110 ボス、111 ロータ、112 マグネット、114 ベアリング、115 中心穴、116 雌ネジ部、117 雄ネジ部、118 ガイド穴、119 付勢部材、120 バネ受け部材。 1 shaft, 1a male thread, 2, 3 nut, 4 joint, 4a hole, 5 pin, 5a, 5b, 5c cylinder, 6 link plate (connecting member), 7 lever, 8 pin, 9 fulcrum, 10 rotation mechanism, 11 Nut with flange, 12 nut, 13 collar, 13a flange portion, 13b cylindrical portion, 14 spring washer (friction applying member), 15 nut with collar, 100 actuator, 101 motor portion, 102 stator core, 103 bobbin, 104 coil, 105 Housing, 110 Boss, 111 Rotor, 112 Magnet, 114 Bearing, 115 Center hole, 116 Female thread part, 117 Male thread part, 118 Guide hole, 119 Biasing member, 120 Spring receiving member.
Claims (4)
外部装置に連結され、前記シャフトの直線運動を当該外部装置に伝達する連結部材と、
前記連結部材に一端を、前記シャフトに他端を連結し、前記シャフトと一体に直線運動するジョイントと、
前記ジョイントを、前記シャフトの軸回りに回転自在に取り付ける回転機構とを備え、
前記回転機構は、前記シャフトに外挿されるカラーと、当該カラーを間に挟み込んだ状態で前記シャフトに固定される2つのナットとを有し、
前記ジョイントは、前記カラーの外周面に遊嵌される
ことを特徴とするアクチュエータ。 In an actuator having a shaft that linearly moves in an axial direction,
A connecting member connected to an external device and transmitting the linear motion of the shaft to the external device;
One end connected to the connecting member, the other end connected to the shaft, and a joint that linearly moves integrally with the shaft;
A rotation mechanism for rotatably mounting the joint around the shaft axis ;
The rotating mechanism has a collar extrapolated to the shaft, and two nuts fixed to the shaft with the collar sandwiched therebetween,
The actuator is characterized in that the joint is loosely fitted to the outer peripheral surface of the collar .
ターボチャージャのレバーに連結され、前記シャフトの直線運動を当該レバーに伝達する連結部材と、
前記連結部材に一端を、前記シャフトに他端を連結し、前記シャフトと一体に直線運動するジョイントと、
前記ジョイントを、前記シャフトの軸回りに回転自在に取り付ける回転機構とを備え、
前記回転機構は、前記シャフトに外挿されるカラーと、当該カラーを間に挟み込んだ状態で前記シャフトに固定される2つのナットとを有し、
前記ジョイントは、前記カラーの外周面に遊嵌される
ことを特徴とするアクチュエータ。 In an actuator having a shaft that linearly moves in an axial direction,
A connecting member that is connected to a lever of the turbocharger and transmits the linear motion of the shaft to the lever;
One end connected to the connecting member, the other end connected to the shaft, and a joint that linearly moves integrally with the shaft;
A rotation mechanism for rotatably mounting the joint around the shaft axis ;
The rotating mechanism has a collar extrapolated to the shaft, and two nuts fixed to the shaft with the collar sandwiched therebetween,
The actuator is characterized in that the joint is loosely fitted to the outer peripheral surface of the collar .
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