渦輪用致動器的製造方法
2023-06-03 02:01:41 3
渦輪用致動器的製造方法
【專利摘要】一種渦輪用致動器(1)，使軸(2)的陽螺紋部(2a)與轉子(10)的陰螺紋部(10a)螺合，將轉子(10)的旋轉運動轉換為直動方向(X)上的直線運動，以使與軸(2)的前端連接的渦輪側柄(105)轉動。與軸外殼(14)一體形成的軸套(14b)和分體的蓋(16)將軸(2)支承成能滑動，且能抑制軸(2)伴隨著柄(105)的轉動變位(D)而產生的擺動方向(Y)上的晃動。由此，密封構件(15)不會變形，能確保密封性。
【專利說明】渦輪用致動器
【技術領域】
[0001]本發明涉及對潤輪增壓器的廢氣閘閥打開關閉用的柄、VG(Variable Geometry:可變機翼)渦輪的噴嘴葉片打開關閉用的柄等進行驅動的渦輪用致動器。
【背景技術】
[0002]在各國對汽車廢氣的限制越來越嚴格的環境下，為了應對各國的限制，各汽車生產公司進行了通過改善發動機的燃料狀態來減少廢氣這樣的技術開發。在上述技術的一種中存在渦輪增壓器，其作為通過使發動機小型化來提高燃料消耗率的手段受到了關注。渦輪增壓器利用來自發動機的廢氣使渦輪旋轉，從而驅動位於與渦輪同軸上的壓縮機來壓縮吸氣，並將該壓縮空氣供給至發動機。即便體積流量相同，壓縮空氣的質量流量也會增加，因此，不降低發動機的輸出，就能減小排氣量。因此，能使發動機小型化，且在需要功率時(坡道、高速行駛時)，能通過渦輪進行增壓。
[0003]這種作為實現發動機小型化的元件的渦輪增壓器與現有用途的渦輪增壓器相比，需要精密地控制增壓壓力。因此，作為控制增壓壓力的渦輪用致動器，大多使用能高精度地控制閥開度的電動驅動式致動器(例如參照專利文獻I)。
[0004]如圖5所示，上述專利文獻I的致動器採用以下結構:嵌插入外殼100端部的襯套102將圓柱狀的軸101支承成能在直動方向X上滑動，與襯套102相鄰而嵌插入的密封構件103對外殼100與軸101之間的間隙進行密封。
[0005]在將該致動器裝設於渦輪增壓器的情況下，杆104與軸101的端部連接，杆104的前端與柄105的一端通過銷軸106安裝成能自由彎曲。該柄105的另一端側的支點107與圖6所示的排氣旁通通路108內的廢氣閘閥109連接。如圖6所示，廢氣從排氣渦輪上遊側的發動機朝排氣通路110流動而導入排氣渦輪，但為了使一部分廢氣朝排氣渦輪下遊側逃逸以控制增壓壓力，在排氣通路110上開設有廢氣閘111。從該廢氣閘111流動至排氣旁通通路108的廢氣繞過排氣渦輪而導入下流側。此時，通過軸101的直線運動使柄105以支點107為中心進行轉動，從而使廢氣閘閥109轉動以打開關閉廢氣閘111，來對增壓壓力進行控制。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本專利特開2010-270887號公報
【發明內容】
[0009]發明要解決的技術問題
[0010]現有的渦輪用致動器採用以上結構，因此，當柄105轉動時，轉動前端側的位置以變位量D(圖5所示)變位，杆104及軸101朝擺動方向Y擺動。因此，存在以下問題:軸101的擺動會按壓襯套102，從而產生變形及晃動，密封構件103被該襯套102按壓，會使密封性能產生偏差。[0011]另外，在上述專利文獻I中，當外殼100和襯套102的線膨脹係數不同時，還存在以下技術問題:在因發動機的熱量而處於高溫的情況下，外殼100與襯套102之間會產生間隙而導致晃動。
[0012]此外，在上述專利文獻I中，採用了以下結構:通過使擴大軸101的直徑而形成的肩部與襯套102碰撞來對異常動作時的軸101的直線運動進行限制，因此，襯套102可能因碰撞力而使密封構件103變形，從而損害密封性。另外，在碰撞力的作用下，也可能使襯套102與密封構件103脫離外殼100。
[0013]本發明為解決上述技術問題而作，其目的在於提供一種能抑制軸伴隨著渦輪側柄轉動而產生的擺動，並且能不損害密封性地將該軸支承成能滑動的渦輪用致動器。
[0014]解決技術問題所採用的技術方案
[0015]本發明的渦輪用致動器包括:定子；轉子，該轉子以能旋轉的方式配置於定子的內側，並在設於中心的孔中形成有陰螺紋部；軸，該軸在一端部形成有與陰螺紋部螺合的陽螺紋部，在另一端部形成有圓柱形狀的圓柱部，並形成有通過使陽螺紋部與圓柱部之間的部分的外表面變形而形成的止轉部，該軸通過將轉子的旋轉轉換為軸向的直線運動而進行直線移動；軸外殼，該軸外殼將從轉子突出的軸內置，並形成有止轉導向部和第一滑動支承部，其中，上述止轉導向部與止轉部卡合來防止軸旋轉，上述第一滑動支承部將軸的圓柱部支承成能滑動；密封構件，該密封構件嵌插入軸外殼，並對軸外殼與軸的圓柱部之間的間隙進行堵塞；以及第二滑動支承部，該第二滑動支承部固定於軸外殼以將密封構件夾在該第二滑動支承部與第一滑動支承部之間，並將軸的圓柱部支承成能滑動。
[0016]發明效果
[0017]根據本發明，由於在兩處位置設置有將軸的圓柱部支承成能滑動的滑動支承部以承接軸的負載，因此，能抑制軸伴隨著渦輪側柄轉動而產生的擺動。另外，由於將第一滑動支承部與軸外殼一體形成，因此，能防止變形及晃動，此外還能防止與該第一滑動支承部相鄰的密封構件的變形，因此，能不損害密封性地將軸支承成能滑動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發明實施方式一的渦輪用致動器的結構的剖視圖。
[0019]圖2是表示圖1所示的軸的結構的外觀立體圖。
[0020]圖3是表示軸和軸外殼的結構的剖視圖，圖3 (a)是圖1的I — I向視圖，圖3 (b)是圖1的II — II向視圖，圖3(c)是圖1的II1-1II向視圖。
[0021]圖4是將圖1所示的軸外殼的前端部放大的剖視圖。
[0022]圖5是表示將現有的渦輪用致動器的軸與柄連接的連杆接頭結構的圖。
[0023]圖6是表示安裝於圖5所示的柄的廢氣閘閥的圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，為了更詳細地說明本發明，參照附圖對用於實施本發明的實施方式進行說明。
[0025]實施方式一
[0026]圖1所示的渦輪用致動器I主要包括:軸2，該軸2驅動渦輪增壓器側的柄105 ；以及電動機部3，該電動機部3使軸2朝直動方向X直線移動。另外，在軸2的前端側安裝有杆104，並在杆104的前端以能自由彎曲的方式安裝有柄105，從而能根據直動方向X的移動量對廢氣閘閥109(圖6所示)的閥開度進行控制。
[0027]作為電動機部3，在圖1的例子中，使用帶電刷的電動機。在該電動機部3的內部設有定子4和卷繞於該定子4的線圈5，並通過模塑成型而固定於電動機外殼6。另外，在電動機外殼6上還配置有朝線圈5供電的電刷7、朝電刷7供電的電源供給端子8、對軸2的位置進行檢測的位置傳感器9等。
[0028]在定子4的內部以能旋轉的方式設有轉子10、磁體11及整流器12，其中，上述磁體11安裝於轉子10並被進行N極、S極磁化，上述整流器12通過與電刷7抵接滑動而朝線圈5通電。轉子10和磁體11被軸承13支承成能旋轉，在設於轉子10中心的孔中形成有陰螺紋部10a。
[0029]圖2是軸2的外觀立體圖。如圖1及圖2所示，軸2的一端側插入到設於轉子10中心的孔中。軸2的另一端側從電動機部3朝外部突出並與杆104直接連接，從而與渦輪增壓器側的柄105連接。另外，在圖示例中，用螺栓和螺母將軸2和杆104旋緊以一體化，但並不限於此，也可不通過杆104而使軸2與柄105連接。
[0030]在軸2的一端側的外周面形成有與轉子10的陰螺紋部IOa螺合的陽螺紋部2a。另外，在軸2的中央部以使該軸2的外周面變形的方式形成有止轉部2b和防脫部2c，在比防脫部2c更靠前端側的位置形成有圓柱形狀的圓柱部2e。在圖示例中，擴大軸2的直徑而形成防脫部2c，此外，將擴大部分設為截面呈長條狀而設置兩處平面部分，並將這些平面部分分別設為止轉部2b。另外，將防脫部2c的端面角部變圓而形成曲面2d。
[0031]從轉子10突出的部分的軸2收納於軸外殼14。該軸外殼14固定於電動機外殼6的一端側。另外，在軸外殼14的靠近轉子10的一側形成有止轉導向部14a，該止轉導向部14a與軸2的止轉部2b卡合以防止軸2旋轉，在相反一側形成有將軸2支承成能在直動方向X上滑動的軸套(第一滑動支承部)14b。另外，O形環等密封構件15鄰近並嵌插入軸套14b，此外，蓋(第二滑動支承部)16以與該密封構件15鄰近的方式通過焊接等固定於軸外殼14。通過用該蓋16和軸套14b夾住密封構件15，將密封構件15保持於軸外殼14。另夕卜，將軸2的圓柱部2e插入蓋16和軸套14b各自的圓形孔中，以將圓柱部2e支承成能滑動。
[0032]圖3是表示軸2和軸外殼14的結構的剖視圖，圖3 (a)是圖1的I — I向視圖，圖3(b)是圖1的II — II向視圖，圖3(c)是圖1的III — III向視圖。
[0033]如圖3(a)所示，將軸外殼14設為截面具有長孔狀而設置兩處直線部分，將這些直線部分設為止轉導向部14a。止轉部2b在止轉導向部14a上滑動，限制了軸2與轉子10的旋轉相一致地進行旋轉運動，從而對軸2朝直動方向X的移動進行支持。另外，將止轉部2c的端面設為曲面2d，因此，當止轉部2c在止轉導向部14a上滑動時，能減輕磨損。
[0034]如圖3(b)所示，當軸2的圓柱部2e位於止轉導向部14a時，在長孔的兩側產生間隙。
[0035]如圖3(c)所示，在軸外殼14的前端側，將軸2的圓柱部2e插入軸套14b的截面呈圓形的孔中，將該軸2支承成能朝直動方向X滑動。
[0036]接著，對渦輪用致動器I的動作進行說明。[0037]當朝渦輪用致動器I施加電壓時，電流流過卷繞於定子4的線圈5，使得極化成多個極的定子4進行N極、S極磁化。藉此，安裝有被進行了 N極、S極磁化的磁體11的轉子10旋轉，與陰螺紋部IOa螺合的陽螺紋部2a受到驅動力，使軸2朝著向轉子10的外部突出的方向移動。此時，軸2的止轉部2b在軸外殼14的止轉導向部14a上滑動，因此，軸2不旋轉而是朝直動方向X直線移動。這樣，與軸2直接連接的杆104按壓柄105的一端，因此，柄105以支點107為中心進行轉動，以使廢氣閘閥109(圖6所示)開閥。
[0038]閉閥時，使轉子10朝與上述相反的方向旋轉。這樣，與陰螺紋部IOa螺合的陽螺紋部2a受到驅動力，使軸2朝轉子10內後退。此時，軸2的止轉部2b在軸外殼14的止轉導向部14a上滑動，因此，軸2不旋轉而是朝直動方向X直線移動。與軸2直接連接的杆104也後退，因此，柄105以支點107為中心朝與上述相反的方向轉動，以使廢氣閘閥109(圖6所示)閉閥。
[0039]如上所述，杆104伴隨著柄105的轉動變位而產生的擺動傳遞至軸2，但由於在軸套14b和蓋16這兩處部位對軸2的圓柱部2e進行支承，因此，能用軸套14b和蓋16承接擺動方向Y上的負載，從而能抑制擺動。因此，密封構件15不會受到軸2的擺動方向Y的負載而變形，也不會損害密封性。
[0040]圖4是將軸外殼14的前端側放大的剖視圖。當渦輪用致動器I進行異常動作時，在軸2從開閥狀態進一步朝外側直線運動的情況下，如圖4所示，防脫部2c與軸套14b抵接，因此，軸2不會從軸外殼14脫離。
[0041]另外，由於軸外殼14牢固地安裝於電動機外殼6，因此，即便軸套14b被防脫部2c按壓，與該軸套14b—體形成的軸外殼14也不會從電動機外殼6脫離。此外，由於軸套14b一體形成於軸外殼14，因此，即便被防脫部2c按壓也難以變形。由此，密封構件15也不會被軸套14b按壓而變形。另外，由於軸套14b難以變形，且在軸套14b和蓋16這兩處部位支承軸2，因此，能抑制因車輛振動等而產生的軸2的晃動。
[0042]另一方面，如上述圖5所示的現有例那樣，在與外殼100分體構成襯套102的情況下，襯套102可能會在被防脫部2c按壓時發生變形而產生晃動。另外，由於渦輪用致動器I處於高溫，因此，在外殼100和襯套102的線膨脹係數不同的情況下，襯套102也會產生晃動。因此，不能抑制軸101的擺動。另外，襯套102被防脫部2c按壓而容易脫離外殼100。此外，與被防脫部2c按壓的襯套102相鄰的密封構件103也有可能被按壓而產生變形，從而可能會損害密封性。
[0043]如上所述，根據實施方式一，渦輪用致動器I包括:定子4 ;轉子10，該轉子10以能旋轉的方式配置於定子4的內側，並在設於中心的孔中形成有陰螺紋部IOa ;軸2，該軸2在一端部形成有與陰螺紋部IOa螺合的陽螺紋部2a，在另一端部形成有圓柱形狀的圓柱部2e，並形成有通過使陽螺紋部2a與圓柱部2e之間的部分的外表面變形而形成的止轉部2b，上述軸2通過將轉子10的旋轉轉換為軸向的直線運動而進行直線移動；軸外殼14，該軸外殼14將從轉子10突出的軸2內置，並形成有止轉導向部14a和軸套14b，其中，上述止轉導向部14a與止轉部2b卡合而防止軸2旋轉，上述軸套14b將軸2的圓柱部2e支承成能滑動；密封構件15，該密封構件15嵌插入軸外殼14，並對軸外殼14與軸2的圓柱部2e之間的間隙進行堵塞；以及蓋16，該蓋16固定於軸外殼14以在該蓋16與軸套14b之間夾住密封構件15，並將軸2的圓柱部2e支承成能滑動。因此，能在軸套14b和蓋16這兩個部位承接軸2的負載，能抑制軸2伴隨著渦輪側柄105的轉動而產生的擺動。另外，由於將軸套14b與軸外殼14 一體形成，因此，能防止軸套14b的變形及晃動。藉此，能防止與軸套14b相鄰的密封構件15的變形，並能不損害密封性地將軸2支承成能滑動。
[0044]另外，由於將軸外殼14與軸套14b —體成形，因此，能減少零件個數以削減成本。另外，由於對軸2的圓柱部2e進行密封，因此，能使用O形環等通用零件以作為密封構件15，從而不會導致成本上升。
[0045]另外，根據實施方式一，擴大了軸2的直徑，形成與軸外殼14的軸套14b抵接的防脫部2c，使該防脫部2c的端面角部變圓而形成曲面2d。因此，能利用當軸2直線移動時在軸外殼14的止轉導向部14a上滑動的防脫部2c的角部來減輕軸外殼14側的磨損。
[0046]另外，本申請發明能在該發明的範圍內對實施方式的任意構成要素進行變形，或是省略實施方式的任意的構成要素。
[0047]另外，在上述說明中，採用了渦輪用致動器I驅動使渦輪增壓器的廢氣閘閥打開關閉用的柄的結構，但並不限定於此，除此之外，也能採用例如在VG渦輪上裝設渦輪用致動器I以驅動使噴嘴葉片打開關閉用的柄的結構。
[0048]工業上的可利用性
[0049]如上所述，本發明的渦輪用致動器能抑制軸的擺動，且能不損害密封性地將該軸支承成能滑動，因此，適於在驅動渦輪側柄的渦輪用致動器中使用。
[0050]符號說明
[0051]I渦輪用致動器
[0052]2 軸
[0053]2a 陽螺紋部
[0054]2b 止轉部
[0055]2c 防脫部
[0056]2d 曲面
[0057]2e 圓柱部
[0058]3 電動機部
[0059]4 定子
[0060]5 線圈
[0061]6 電動機外殼
[0062]7 電刷
[0063]8 電源供給端子
[0064]9 位置傳感器
[0065]10 轉子
[0066]IOa陰螺紋部
[0067]11 磁體
[0068]12 整流器
[0069]13 軸承
[0070]14 軸外殼
[0071]14a止轉導向部[0072]14b軸套(第一滑動支承部)
[0073]15密封構件
[0074]16蓋(第二滑動支承部)
[0075]100外殼
[0076]101軸
[0077]102襯套
[0078]103密封構件
[0079]104桿
[0080]105柄
[0081]106銷軸
[0082]107支點
[0083]108排氣旁通通路
[0084]109廢氣閘閥
[0085]110排氣通路
[0086]111廢氣閘
【權利要求】
1.一種渦輪用致動器，其特徵在於，包括: 定子; 轉子，該轉子以能旋轉的方式配置於所述定子的內側，並在設於中心的孔中形成有陰螺紋部； 軸，該軸在一端部形成有與所述陰螺紋部螺合的陽螺紋部，在另一端部形成有圓柱形狀的圓柱部，並形成有通過使所述陽螺紋部與所述圓柱部之間的部分的外表面變形而形成的止轉部，所述軸通過將所述轉子的旋轉轉換為軸向的直線運動而進行直線移動； 軸外殼，該軸外殼將從所述轉子突出的所述軸內置，並形成有止轉導向部和第一滑動支承部，其中，所述止轉導向部與所述止轉部卡合來防止所述軸的旋轉，所述第一滑動支承部將所述軸的圓柱部支承成能滑動； 密封構件，該密封構件嵌插入所述軸外殼，並對所述軸外殼與所述軸的圓柱部之間的間隙進行堵塞；以及 第二滑動支承部，該第二滑動支承部固定於所述軸外殼以將所述密封構件夾在該第二滑動支承部與所述第一滑動支承部之間，並將所述軸的圓柱部支承成能滑動。
2.如權利要求1所述的渦輪用致動器，其特徵在於， 擴大所述軸外殼內的所述軸的直徑而形成與所述第一滑動支承部抵接的防脫部，使該防脫部的端面角部形成為曲面狀。
【文檔編號】F02B37/22GK103703224SQ201180072532
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2011年10月24日 優先權日:2011年10月24日
【發明者】小慄孝通, 清間宣宏, 藤田陽一 申請人:三菱電機株式會社