JP2004251203A - 可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】取付の省スペース化及び小型軽量化を図り、耐久性及び応答性を向上させる可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置を提供する。
【解決手段】可変ノズルのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータ１１と、アクチュエータ１１によるノズルベーンの開度を制御するＥＣＵ４０を備えた可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置１０において、モータケース部１２ｃを一体に形成したベース１２を挟んで、ピニオン１３と減速ギヤ１４、１５、１６を被覆するアクチュエータカバー２５と、各制御基板４２、４３、出力軸２０の回転位置を検出する位置センサ４４、モータ及び各制御基板を接続するターミナルを有したコネクタとを収納するユニット本体と、ユニット本体を被覆するユニットカバー５０とを、ボルト５４で着脱自在に締結固定して一体化した。
【選択図】 図１
【解決手段】可変ノズルのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータ１１と、アクチュエータ１１によるノズルベーンの開度を制御するＥＣＵ４０を備えた可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置１０において、モータケース部１２ｃを一体に形成したベース１２を挟んで、ピニオン１３と減速ギヤ１４、１５、１６を被覆するアクチュエータカバー２５と、各制御基板４２、４３、出力軸２０の回転位置を検出する位置センサ４４、モータ及び各制御基板を接続するターミナルを有したコネクタとを収納するユニット本体と、ユニット本体を被覆するユニットカバー５０とを、ボルト５４で着脱自在に締結固定して一体化した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用ディーゼルエンジンに用いられる可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータとして例えばステッピングモータが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。このステッピングモータに連結された操作片が操作されて支軸が回動してリンク機構を介して可変ノズルの各ノズルベーンが開閉される。また、このステッピングモータは電子コントロールユニット（ＥＣＵ）によりエンジンの運転状況に応じて駆動制御され、タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速が調整される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１０７７３８号公報（第４，５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の可変ノズル式ターボチャージャでは、可変ノズルの各ノズルベーンを開閉させるアクチュエータと該アクチュエータの駆動をエンジンの運転状況に応じて制御する電子コントロールユニットは、ターボチャージャに別々に取り付けられているため、広い取付スペースが必要不可欠となり、その分ターボチャージャ全体が大型になると共に高重量になった。また、アクチュエータと電子コントロールユニットを電気的に接続するケーブルを高熱環境の悪条件下に配索しなければならないため、耐久性及び応答性を常に維持することが難しかった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、アクチュエータと電子コントロールユニットを一体化して取付スペースの省スペース化及び小型軽量化を図ることができると共に、耐久性及び応答性を向上させることができる可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、可変ノズルのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータと、このアクチュエータによる前記ノズルベーンの開度を制御する電子コントロールユニットとを備えた可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置において、前記アクチュエータを、モータケース部を有するベースと、このモータケース部に収納されるモータと、前記ベース上に配置され、前記モータのモータ軸に結合されるピニオンと、前記ベースに回転自在に支持され、前記ピニオンに複数の減速ギヤを介して噛合されたセクタギヤを有する出力軸と、この出力軸の上部に固定され、前記ノズルベーンに連係される出力アームと、前記ピニオン及び複数の減速ギヤを被覆するアクチュエータカバーとで構成し、かつ、前記電子コントロールユニットを、前記ベースの下端に着脱自在に取り付けられるユニット本体と、このユニット本体内に収納され、該ユニット本体の軸方向の上下に相対向して２段に配置される少なくとも一対の制御基板と、この上側の制御基板及び前記出力軸の下部に取り付けられ、該出力軸の回転位置を検出する位置センサと、前記ユニット本体内に収納され、前記モータ及び前記各制御基板を接続するターミナルを有したコネクタと、前記ユニット本体を被覆するユニットカバーとで構成し、これらアクチュエータカバーとベースとユニット本体及びユニットカバーを締結手段により着脱自在に取り付けて一体化したことを特徴とする。
【０００７】
この可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、アクチュエータと電子コントロールユニットとを一体化したので、取付スペースの省スペース化及び小型軽量化が図られ、また、耐久性及び応答性が向上する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記モータとしてブラシレスモータを用いたことを特徴とする。
【０００９】
この可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、モータとしてブラシレスモータを用いたので、アクチュエータの高寿命化が図られると共に、耐久性がより一段と向上する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記一対の制御基板は、前記ユニット本体の軸方向中央の仕切壁を挟んで上下２段に相対向して配置し、上側の制御基板には複数の電子チップ部品をマウントするとともに、下側の制御基板には発熱部品である複数の電子チップ部品をマウントしたことを特徴とする。
【００１１】
この可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、一対の制御基板をユニット本体の軸方向中央の仕切壁を挟んで上下２段に相対向して配置したので、下側の制御基板にマウントされた発熱部品は該仕切壁により有効に放熱されるとともに、発熱部品から上側の制御基板にマウントされた電子チップ部品への熱の伝達を阻止することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一に記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記出力軸の位置を検出する前記位置センサは、非接触型のセンサであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記位置センサは、前記出力軸の下部にホルダーを介して取り付けられたマグネットと、このマグネットに対向する前記上側の制御基板の表面にマウントされ、前記マグネットの磁界の方向を検出する磁気抵抗素子とから構成したことを特徴とする。
【００１４】
この請求項４または請求項５の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、請求項１乃至３のいずれかの作用効果に加え、出力軸の位置を検出する位置センサは非接触型のため、該位置センサを構成する部品の耐摩耗性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置を示す断面図、図２は同ノズルベーン駆動制御装置の一部を成すアクチュエータのアクチュエータカバーを取り外した状態を示す斜視図、図３は同アクチュエータを裏側から見た斜視図、図４は同ノズルベーン駆動制御装置の一部を成す電子コントロールユニットの分解斜視図、図５は同電子コントロールユニットを裏側から見た分解斜視図、図６は同アクチュエータのスイングアームの動きを説明する平面図、図７は同可変ノズル式ターボチャージャの模式図である。
【００１７】
図７に示すように、可変ノズル式ターボチャージャ１は、吸気通路２の下流のディーゼルエンジン３に空気Ａを送り出すためのコンプレッサホイール４と、排気通路５を通過する排気ガス６の吹き付けによって回転するタービンホイール７と、これら各ホイール４，７を一体に回転自在に連結するロータシャフト８とを備えている。そして、タービンホイール７に吹き付けられる排気ガス６の流速はノズルベーン駆動制御装置１０による可変ノズルの各ノズルベーン９の開閉制御により調整されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、ノズルベーン駆動制御装置１０は、各ノズルベーン９を開閉駆動させるアクチュエータ１１と、このアクチュエータ１１による各ノズルベーン９の開度を制御してタービンホイール７に吹き付けられる排気ガス６の流速を調整させる電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４０とが一体化されて構成されている。
【００１９】
図１〜図３および図６に示すように、アクチュエータ１１は、モータケース部１２ｃを一体に有するベース１２と、このモータケース部１２ｃに収納されるブラシレスモータ（モータ）３０と、ベース１２上に配置され、ブラシレスモータ３０のモータ軸３１に結合されるピニオン１３と、ベース１２に回転自在に支持され、ピニオン１３に第１、第２、第３の減速ギヤ１４、１５、１６を介して噛合されたセクタギヤ２１を有する出力軸２０と、この出力軸２０の上部２０ｂに固定され、各ノズルベーン９にロッド２３及びリンケージアーム２４を介して連係される出力アーム２２と、ピニオン１３及び第１、第２、第３の減速ギヤ１４、１５、１６を被覆するアルミ合金ダイキャスト製のアクチュエータカバー２５とで大略構成されている。
【００２０】
図１〜図３に示すように、ベース１２は周壁１２ａと天井壁１２ｂとで下面が開口した箱形に形成してあり、その天井壁１２ｂの下面中央より一端側に筒状のモータケース部１２ｃを一体突出形成してある。また、ベース１２の天井壁１２ｂの上面には、第１、第２、第３の円筒部１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを一体突出形成してあるとともに、該天井壁１２ｂの下面中央より他端側には第４の円筒部１２ｇを一体突出形成してある。さらに、アクチュエータカバー２５は周壁２５ａと天井壁２５ｂとで下面が開口した箱形に形成してあり、その天井壁２５ｂの上記ベース１２の第１、第２、第３、第４の円筒部１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇに対向する位置には第１、第２、第３、第４の円筒部２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇを一体突出形成してある。
【００２１】
図１に示すように、ベース１２の第１の円筒部１２ｄとアクチュエータカバー２５の第１の円筒部２５ｄには第１の支軸１７の上，下部１７ａ，１７ｂを嵌合して固定してある。この第１の支軸１７には第１の減速ギヤ１４を貫通させて回転自在に支持してある。この第１の減速ギヤ１４は大径歯部１４ａと小径歯部１４ｂとを一体形成してあり、この大径歯部１４ａはモータ軸３１に固定された金属製のピニオン１３に噛合している。
【００２２】
また、アクチュエータカバー２５の第２の円筒部２５ｅには第２の支軸１８の上部１８ａを嵌合して固定してある。この第２の支軸１８には第２の減速ギヤ１５を貫通かつ抜け止めさせて回転自在に支持してある。この第２の減速ギヤ１５は大径歯部１５ａと小径歯部１５ｂとを一体形成してあり、この大径歯部１５ａは第１の減速ギヤ１４の小径歯部１４ｂに噛合している。
【００２３】
さらに、ベース１２の第３の円筒部１２ｆとアクチュエータカバー２５の第３の円筒部２５ｆには第３の支軸１９の上，下部１９ａ，１９ｂを嵌合して固定してある。この第３の支軸１９には第３の減速ギヤ１６を貫通させて回転自在に支持してある。この第３の減速ギヤ１６は、小径ギヤ１６ａと、この小径ギヤ１６ａの円筒部１６ｂの外周に複数のダンパ部材１６ｃを介して回転自在に支持され、かつ該円筒部１６ｂに抜け止めされた大径ギヤ１６ｄとで構成されている。
【００２４】
そして、第３の減速ギヤ１６の小径ギヤ１６ａは出力軸２０に固定されたセクタギヤ２１に噛合していると共に、その大径ギヤ１６ｄは第２の減速ギヤ１５の小径歯部１５ｂに噛合している。また、小径ギヤ１６ａと大径ギヤ１６ｄ間に介在される複数のダンパ部材１６ｃは、小径ギヤ１６ａを介してセクタギヤ２１から大きな衝撃が第３の減速ギヤ１６に加えられた際に弾性変形してその衝撃を吸収し、第２の減速ギヤ１５に大きな衝撃力を伝えない機能を有している。これら第１、第２、第３の減速ギヤ１４、１５、１６でモータ軸３１のピニオン１３の回転を減速させてセクタギヤ２１に伝える歯車減速機構Ｈが構成されている。
【００２５】
また、ベース１２の第４の円筒部１２ｇ内とアクチュエータカバー２５の第４の円筒部２５ｇ内には出力軸２０の上下部を一対の軸受２６ａ，２６ｂを介して回転自在に支持してある。この出力軸２０の中央に形成されたセレーション部２０ｃにはセクタギヤ２１の円筒部２１ａを嵌合して固定してある。このセクタギヤ２１の円筒部２１ａの中央から一体突出形成された扇形の歯部２１ｂは、第３の減速ギヤ１６の小径ギヤ１６ａに噛合している。さらに、出力軸２０の上部のセレーション部２０ｂはアクチュエータカバー２５の第４の円筒部２５ｇより外に露出しており、該セレーション部２０ｂには出力アーム２２を嵌合してある。この出力アーム２２は出力軸２０の上端部２０ａに形成したネジ部に螺合されるナット２７によりセレーション部２０ｂに締結固定してある。
【００２６】
さらに、アクチュエータカバー２５の第４の円筒部２５ｇの外周には、出力アーム２２を所定方向に常に付勢する戻しばね２８をインシュレータ２９を介して取り付けてある。この戻しばね２８の一端２８ａは出力アーム２２に係止されていると共に、他端２８ｂはアクチュエータカバー２５に係止されている。
【００２７】
図１，図３に示すように、ブラシレスモータ３０は直流電流（ＤＣ）モータであり、モータ軸３１と、このモータ軸３１に固着されたマグネットから成るロータ３２と、このロータ３２を回転させるコイルを巻装して成るステータ３３とを備えている。このステータ３３のコイル部分は樹脂Ｐで封止してある。この樹脂Ｐの封止部分は上側のカバー３４ａと基板ホルダー３５及び下側のカバー３４ｂとで挾持されて一体化してあり、ボルト（締結手段）３９を介してベース１２のモータケース部１２ｃに締結固定されている。
【００２８】
図１に示すように、モータ軸３１は上下一対のカバー３４ａ，３４ｂの中央の各円筒部３４ｃ内に嵌合された軸受３４ｄに回転自在に支持してあり、その先端部３１ａはベース１２の第２の円筒部１２ｅより外に露出している。このモータ軸３１の先端部３１ａにピニオン１３を嵌合により固定してある。また、基板ホルダー３５には回路基板３６を保持してある。この回路基板３６はモータ軸３１の下部を貫通していると共にロータ３２の下方に併設されたセンサ用のマグネット３７ａに所定距離隔てて対向している。このセンサ用のマグネット３７ａに対向する回路基板３６には３つのホール素子３７ｂを取り付けてある。これらマグネット３７ａとホール素子３７ｂとでモータ軸３１の回転位置を検出する位置センサ３７が構成されている。即ち、マグネット３７ａの磁界の方向をホール素子３７ｂが検出してモータ軸３１の回転角度の情報を後述する制御基板４２のＣＰＵ４６に伝えるようになっている。さらに、ステータ３３と回路基板３６はコネクタ３８の複数の雌ターミナル３８ａに半田付け３８ｂにより接続されている。
【００２９】
図１，図４，図５に示すように、電子コントロールユニット４０は、ベース１２の下端に着脱自在に取り付けられるアルミ合金ダイキャスト製で断面Ｈ字状のユニット本体４１と、このユニット本体４１の軸方向中央の仕切壁４１ｂを挟んで上下２段に相対向して配置される一対の制御基板４２，４３と、この上側の制御基板４２及び出力軸２０の下部２０ｄに取り付けられ、該出力軸２０の回転位置を検出する位置センサ４４と、ブラシレスモータ３０及び各制御基板４２，４３を接続する複数のターミナル４８を有したコネクタ４９と、下側の制御基板４３及びコネクタ４９を被覆する鉄板製のユニットカバー５０とで大略構成されている。
【００３０】
上側の制御基板４２の表面には制御回路を形成する複数の電子チップ部品４５ａをマウントしてあると共に、位置センサ４４の磁気抵抗素子（ＭＲ素子）４４ｃをマウントしてある。この位置センサ４４は、出力軸２０の下部２０ｄに樹脂製のホルダー４４ｂ等を介して取り付けられた矩形板状のマグネット４４ａと、このマグネット４４ａに対向する上側の制御基板４２の表面にマウントされた磁気抵抗素子４４ｃとで構成されている。即ち、マグネット４４ａの磁界の方向を磁気抵抗素子４４ｃが検出して出力軸２０の回転角度の情報を上側の制御基板４２の裏側にマウントされたＣＰＵ（中央演算処理装置）４６に伝えるようになっている。
【００３１】
また、下側の制御基板４３の裏面には制御回路を形成する複数の電子チップ部品４５ｂと一対のコンデンサ４７ａ，４７ｂ及びインダクタ４７ｃをマウントしてある。上側の制御基板４２の各電子チップ部品４５ａ等と下側の制御基板４３の各電子チップ部品４５ｂ等はコネクタ４９の複数のターミナル４８にワイヤボンディング４８ａ，４８ｂ等を介して接続されている。
【００３２】
ユニットカバー５０は、下側の制御基板４３にマウントされた発熱部品である複数の電子チップ部品４５ｂと一対のコンデンサ４７ａ，４７ｂ及びインダクタ４７ｃ等を覆うために鉄板の上面側が開口した箱形に形成してあり、外部からの防水や防塵の機能を有する。また、ユニットカバー５０のコネクタ４９に対向する位置にはコネクタ４９のハーネス５１を保持するホルダー５２が挿通する筒部５０ａを一体突出形成してあると共に、ユニットカバー５０の裏面の略中央にはハーネス５１を保持する一対の保持片５３を取り付けてある。
【００３３】
さらに、ユニットカバー５０の四隅のコーナ部には長尺のボルト（締結手段）５４を挿通するための丸形のボルト挿通孔５０ｃを形成してある。この各ボルト挿通孔５０ｃに対向するユニット本体４１の周壁４１ａにも丸形のボルト挿通孔４１ｃを形成してある共に、該ボルト挿通孔４１ｃに対向するベース１２の周壁１２ａにも丸形のボルト挿通孔１２ｈを形成してある。また、この各ボルト挿通孔１２ｈに対向するアクチュエータカバー２５の周壁２５ａには丸形のネジ孔２５ｈを形成してある。そして、これらユニットカバー５０とユニット本体４１とベース１２及びアクチュエータカバー２５はユニットカバー５０の各ボルト挿通孔５０ｃから各ボルト挿通孔４１ｃ，１２ｈにそれぞれ挿通されてアクチュエータカバー２５の各ネジ孔２５ｈに締結固定されるボルト５４により着脱自在に取り付けられて一体化されるようになっている。
【００３４】
尚、ユニット本体４１の周壁４１ａの下面の中央には環溝状の凹部４１ｄを形成してあり、この凹部４１ｄ内に環状でシール用のゴムパッキン５５を嵌め込んである。また、ベース１２の周壁１２ａの上，下面の中央には環溝状の凹部１２ｉ，１２ｊをそれぞれ形成してあり、この各凹部１２ｉ，１２ｊ内に環状でシール用のゴムパッキン５６，５７をそれぞれ嵌め込んである。さらに、ユニット本体４１の周壁４１ａには図示しないブラケットとボルトを介してノズルベーン駆動制御装置１０を可変ノズル式ターボチャージャ１に着脱自在に取り付けるための複数のネジ孔４１ｅを形成してある。
【００３５】
以上実施形態の可変ノズル式ターボチャージャ１のノズルベーン駆動制御装置１０によれば、可変ノズルのノズルベーン９を開閉駆動させるアクチュエータ１１と、このアクチュエータ１１によるノズルベーン９の開度を制御してタービンホイール７に吹き付けられる排気ガス５の流速を調整させる電子コントロールユニット４０とをボルト５４により着脱自在に取り付けて一体化して成るノズルベーン駆動制御装置１０を、商用のディーゼルエンジン３の可変ノズル式ターボチャージャ１にねじ止めして取り付け、電子コントロールユニット４０のハーネス５１を図示しないエンジンコントロールユニットに接続する。
【００３６】
そして、アクチュエータ１１の出力アーム２２の先端部をロッド２３を介してノズルベーン９のリンケージアーム２４に連結して車両のディーゼルエンジン３に搭載することにより、車両の走行中の走行状況に応じてディーゼルエンジン３の排気ガス６を最適な方向と速度で可変ノズル式ターボチャージャ１のタービンホイール７に当てる際に、エンジンコントロールユニットよりノズルベーン駆動制御装置１０の電子コントロールユニット４０に目標とするノズルベーン９の位置信号が与えられ、ＤＣブラシレスモータ３０のステータ３３に励磁電流が供給されることでロータ３２が回動され、ピニオン１３の回動により歯車減速機構Ｈを介して出力軸２０が回動される。これにより、出力アーム２２が図６に示される位置Ａから位置Ｂまでの間で回動され、リンケージアーム２４が位置Ｃから位置Ｄまでの間で回動されてノズルベーン９の角度が変更される。この際、モータ軸３１及び出力軸２０の回転位置は位置センサ３７，４４によりそれぞれ検出され、その検出情報は電子コントロールユニット４０のＣＰＵ４６及びエンジンコントロールユニットにそれぞれ伝達されて車両の走行状況に応じて適正な状態に制御される。
【００３７】
このように、可変ノズルのノズルベーン９を開閉駆動させるアクチュエータ１１と、このアクチュエータ１１によるノズルベーン９の開度を制御してタービンホイール７に吹き付けられる排気ガス５の流速を調整させる電子コントロールユニット４０とをボルト５４により着脱自在に取り付けて一体化したので、可変ノズル式ターボチャージャ１に対するノズルベーン駆動制御装置１０の取付スペースの省スペース化及び小型軽量化を図ることができると共に、耐久性及び応答性を向上させることができる。
【００３８】
また、モータとしてＤＣブラシレスモータ３０を用いたので、整流子モータのようにブラシの摩耗等の摩耗を受けることがなく、長期的な使用に支障がなく、使い勝手が良い。これらにより、アクチュエータ１１の高寿命化を図ることができると共に、耐久性をより一段と向上させることができる。
【００３９】
また、一対の制御基板４２、４３をユニット本体４１の軸方向中央の仕切壁４１ｂを挟んで上下２段に相対向して配置したので、下側の制御基板４３にマウントされた発熱部品４５ｂは該仕切壁４１ｂにより有効に放熱されるとともに、発熱部品４５ｂから上側の制御基板４２にマウントされた電子チップ部品４５ａへの熱の伝達を阻止することができる。
【００４０】
さらに、出力軸２０の位置を検出する位置センサ４４を、出力軸２０の下部２０ｄに樹脂製のホルダー４４ｂを介して取り付けられた矩形板状のマグネット４４ａと、このマグネット４４ａに対向する上側の制御基板４２の表面にマウントされ、マグネット４４ａの磁界の方向を検出する磁気抵抗素子（ＭＲ素子）４４ｃとからなる非接触型のセンサとしたので、該位置センサ４４を構成するマグネット４４ａとホール素子４４ｃは摩耗することがなく、耐摩耗性が向上する。
【００４１】
尚、前記実施形態によれば、商用のディーゼルエンジンの可変ノズル式ターボチャージャに直付けされるノズルベーン駆動制御装置について説明したが、ガソリンエンジン等の他の内燃機関の可変ノズル式ターボチャージャに前記実施形態を適用することができることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、可変ノズルのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータと、このアクチュエータによるノズルベーンの開度を制御する電子コントロールユニットとを締結手段により着脱自在に取り付けて一体化したので、取付スペースの省スペース化及び小型軽量化を図ることができると共に、耐久性及び応答性を向上させることができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、モータとしてブラシレスモータを用いたので、アクチュエータの高寿命化を図ることができると共に、耐久性をより一段と向上させることができる。
【００４４】
請求項３の発明によれば、一対の制御基板をユニット本体の軸方向中央の仕切壁を挟んで上下２段に相対向して配置したので、下側の制御基板にマウントされた発熱部品は該仕切壁により有効に放熱されるとともに、発熱部品から上側の制御基板にマウントされた電子チップ部品への熱の伝達を阻止することができる。
【００４５】
請求項４または請求項５の発明によれば、出力軸の位置を検出する位置センサを非接触型のセンサとしたので、この位置センサを構成する部品の耐摩耗性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置を示す断面図である。
【図２】上記ノズルベーン駆動制御装置の一部を成すアクチュエータのアクチュエータカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】上記アクチュエータカバーを取り外したアクチュエータを裏側から見た斜視図である。
【図４】上記ノズルベーン駆動制御装置の一部を成す電子コントロールユニットの分解斜視図である。
【図５】上記電子コントロールユニットを裏側から見た分解斜視図である。
【図６】上記アクチュエータの出力アームの動きを説明する平面図である。
【図７】上記可変ノズル式ターボチャージャの模式図である。
【符号の説明】
１ 可変ノズル式ターボチャージャ
５ 排気ガス
７ タービンホイール
９ 可変ノズルのノズルベーン
１０ ノズルベーン駆動制御装置
１１ アクチュエータ
１２ ベース
１２ｃ モータケース部
１３ ピニオン
１４、１５、１６ 減速ギヤ
２０ 出力軸
２０ｂ セレーション部（上部）
２０ｄ 下部
２１ セクタギヤ
２２ 出力アーム
２５ アクチュエータカバー
３０ ＤＣブラシレスモータ（モータ）
３１ モータ軸
４０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
４１ ユニット本体
４１ｂ 仕切壁
４２，４３ 一対の制御基板
４４ 位置センサ
４４ａ マグネット
４４ｂ ホルダー
４４ｃ 磁気抵抗素子
４５ａ 電子部品
４５ｂ 電子部品（発熱部品）
４８ ターミナル
４９ コネクタ
５０ ユニットカバー
５４ ボルト（締結手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用ディーゼルエンジンに用いられる可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータとして例えばステッピングモータが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。このステッピングモータに連結された操作片が操作されて支軸が回動してリンク機構を介して可変ノズルの各ノズルベーンが開閉される。また、このステッピングモータは電子コントロールユニット（ＥＣＵ）によりエンジンの運転状況に応じて駆動制御され、タービンホイールに吹き付けられる排気ガスの流速が調整される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１０７７３８号公報（第４，５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の可変ノズル式ターボチャージャでは、可変ノズルの各ノズルベーンを開閉させるアクチュエータと該アクチュエータの駆動をエンジンの運転状況に応じて制御する電子コントロールユニットは、ターボチャージャに別々に取り付けられているため、広い取付スペースが必要不可欠となり、その分ターボチャージャ全体が大型になると共に高重量になった。また、アクチュエータと電子コントロールユニットを電気的に接続するケーブルを高熱環境の悪条件下に配索しなければならないため、耐久性及び応答性を常に維持することが難しかった。
【０００５】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、アクチュエータと電子コントロールユニットを一体化して取付スペースの省スペース化及び小型軽量化を図ることができると共に、耐久性及び応答性を向上させることができる可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、可変ノズルのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータと、このアクチュエータによる前記ノズルベーンの開度を制御する電子コントロールユニットとを備えた可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置において、前記アクチュエータを、モータケース部を有するベースと、このモータケース部に収納されるモータと、前記ベース上に配置され、前記モータのモータ軸に結合されるピニオンと、前記ベースに回転自在に支持され、前記ピニオンに複数の減速ギヤを介して噛合されたセクタギヤを有する出力軸と、この出力軸の上部に固定され、前記ノズルベーンに連係される出力アームと、前記ピニオン及び複数の減速ギヤを被覆するアクチュエータカバーとで構成し、かつ、前記電子コントロールユニットを、前記ベースの下端に着脱自在に取り付けられるユニット本体と、このユニット本体内に収納され、該ユニット本体の軸方向の上下に相対向して２段に配置される少なくとも一対の制御基板と、この上側の制御基板及び前記出力軸の下部に取り付けられ、該出力軸の回転位置を検出する位置センサと、前記ユニット本体内に収納され、前記モータ及び前記各制御基板を接続するターミナルを有したコネクタと、前記ユニット本体を被覆するユニットカバーとで構成し、これらアクチュエータカバーとベースとユニット本体及びユニットカバーを締結手段により着脱自在に取り付けて一体化したことを特徴とする。
【０００７】
この可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、アクチュエータと電子コントロールユニットとを一体化したので、取付スペースの省スペース化及び小型軽量化が図られ、また、耐久性及び応答性が向上する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記モータとしてブラシレスモータを用いたことを特徴とする。
【０００９】
この可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、モータとしてブラシレスモータを用いたので、アクチュエータの高寿命化が図られると共に、耐久性がより一段と向上する。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記一対の制御基板は、前記ユニット本体の軸方向中央の仕切壁を挟んで上下２段に相対向して配置し、上側の制御基板には複数の電子チップ部品をマウントするとともに、下側の制御基板には発熱部品である複数の電子チップ部品をマウントしたことを特徴とする。
【００１１】
この可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、一対の制御基板をユニット本体の軸方向中央の仕切壁を挟んで上下２段に相対向して配置したので、下側の制御基板にマウントされた発熱部品は該仕切壁により有効に放熱されるとともに、発熱部品から上側の制御基板にマウントされた電子チップ部品への熱の伝達を阻止することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一に記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記出力軸の位置を検出する前記位置センサは、非接触型のセンサであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、前記位置センサは、前記出力軸の下部にホルダーを介して取り付けられたマグネットと、このマグネットに対向する前記上側の制御基板の表面にマウントされ、前記マグネットの磁界の方向を検出する磁気抵抗素子とから構成したことを特徴とする。
【００１４】
この請求項４または請求項５の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置では、請求項１乃至３のいずれかの作用効果に加え、出力軸の位置を検出する位置センサは非接触型のため、該位置センサを構成する部品の耐摩耗性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置を示す断面図、図２は同ノズルベーン駆動制御装置の一部を成すアクチュエータのアクチュエータカバーを取り外した状態を示す斜視図、図３は同アクチュエータを裏側から見た斜視図、図４は同ノズルベーン駆動制御装置の一部を成す電子コントロールユニットの分解斜視図、図５は同電子コントロールユニットを裏側から見た分解斜視図、図６は同アクチュエータのスイングアームの動きを説明する平面図、図７は同可変ノズル式ターボチャージャの模式図である。
【００１７】
図７に示すように、可変ノズル式ターボチャージャ１は、吸気通路２の下流のディーゼルエンジン３に空気Ａを送り出すためのコンプレッサホイール４と、排気通路５を通過する排気ガス６の吹き付けによって回転するタービンホイール７と、これら各ホイール４，７を一体に回転自在に連結するロータシャフト８とを備えている。そして、タービンホイール７に吹き付けられる排気ガス６の流速はノズルベーン駆動制御装置１０による可変ノズルの各ノズルベーン９の開閉制御により調整されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、ノズルベーン駆動制御装置１０は、各ノズルベーン９を開閉駆動させるアクチュエータ１１と、このアクチュエータ１１による各ノズルベーン９の開度を制御してタービンホイール７に吹き付けられる排気ガス６の流速を調整させる電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４０とが一体化されて構成されている。
【００１９】
図１〜図３および図６に示すように、アクチュエータ１１は、モータケース部１２ｃを一体に有するベース１２と、このモータケース部１２ｃに収納されるブラシレスモータ（モータ）３０と、ベース１２上に配置され、ブラシレスモータ３０のモータ軸３１に結合されるピニオン１３と、ベース１２に回転自在に支持され、ピニオン１３に第１、第２、第３の減速ギヤ１４、１５、１６を介して噛合されたセクタギヤ２１を有する出力軸２０と、この出力軸２０の上部２０ｂに固定され、各ノズルベーン９にロッド２３及びリンケージアーム２４を介して連係される出力アーム２２と、ピニオン１３及び第１、第２、第３の減速ギヤ１４、１５、１６を被覆するアルミ合金ダイキャスト製のアクチュエータカバー２５とで大略構成されている。
【００２０】
図１〜図３に示すように、ベース１２は周壁１２ａと天井壁１２ｂとで下面が開口した箱形に形成してあり、その天井壁１２ｂの下面中央より一端側に筒状のモータケース部１２ｃを一体突出形成してある。また、ベース１２の天井壁１２ｂの上面には、第１、第２、第３の円筒部１２ｄ、１２ｅ、１２ｆを一体突出形成してあるとともに、該天井壁１２ｂの下面中央より他端側には第４の円筒部１２ｇを一体突出形成してある。さらに、アクチュエータカバー２５は周壁２５ａと天井壁２５ｂとで下面が開口した箱形に形成してあり、その天井壁２５ｂの上記ベース１２の第１、第２、第３、第４の円筒部１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇに対向する位置には第１、第２、第３、第４の円筒部２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇを一体突出形成してある。
【００２１】
図１に示すように、ベース１２の第１の円筒部１２ｄとアクチュエータカバー２５の第１の円筒部２５ｄには第１の支軸１７の上，下部１７ａ，１７ｂを嵌合して固定してある。この第１の支軸１７には第１の減速ギヤ１４を貫通させて回転自在に支持してある。この第１の減速ギヤ１４は大径歯部１４ａと小径歯部１４ｂとを一体形成してあり、この大径歯部１４ａはモータ軸３１に固定された金属製のピニオン１３に噛合している。
【００２２】
また、アクチュエータカバー２５の第２の円筒部２５ｅには第２の支軸１８の上部１８ａを嵌合して固定してある。この第２の支軸１８には第２の減速ギヤ１５を貫通かつ抜け止めさせて回転自在に支持してある。この第２の減速ギヤ１５は大径歯部１５ａと小径歯部１５ｂとを一体形成してあり、この大径歯部１５ａは第１の減速ギヤ１４の小径歯部１４ｂに噛合している。
【００２３】
さらに、ベース１２の第３の円筒部１２ｆとアクチュエータカバー２５の第３の円筒部２５ｆには第３の支軸１９の上，下部１９ａ，１９ｂを嵌合して固定してある。この第３の支軸１９には第３の減速ギヤ１６を貫通させて回転自在に支持してある。この第３の減速ギヤ１６は、小径ギヤ１６ａと、この小径ギヤ１６ａの円筒部１６ｂの外周に複数のダンパ部材１６ｃを介して回転自在に支持され、かつ該円筒部１６ｂに抜け止めされた大径ギヤ１６ｄとで構成されている。
【００２４】
そして、第３の減速ギヤ１６の小径ギヤ１６ａは出力軸２０に固定されたセクタギヤ２１に噛合していると共に、その大径ギヤ１６ｄは第２の減速ギヤ１５の小径歯部１５ｂに噛合している。また、小径ギヤ１６ａと大径ギヤ１６ｄ間に介在される複数のダンパ部材１６ｃは、小径ギヤ１６ａを介してセクタギヤ２１から大きな衝撃が第３の減速ギヤ１６に加えられた際に弾性変形してその衝撃を吸収し、第２の減速ギヤ１５に大きな衝撃力を伝えない機能を有している。これら第１、第２、第３の減速ギヤ１４、１５、１６でモータ軸３１のピニオン１３の回転を減速させてセクタギヤ２１に伝える歯車減速機構Ｈが構成されている。
【００２５】
また、ベース１２の第４の円筒部１２ｇ内とアクチュエータカバー２５の第４の円筒部２５ｇ内には出力軸２０の上下部を一対の軸受２６ａ，２６ｂを介して回転自在に支持してある。この出力軸２０の中央に形成されたセレーション部２０ｃにはセクタギヤ２１の円筒部２１ａを嵌合して固定してある。このセクタギヤ２１の円筒部２１ａの中央から一体突出形成された扇形の歯部２１ｂは、第３の減速ギヤ１６の小径ギヤ１６ａに噛合している。さらに、出力軸２０の上部のセレーション部２０ｂはアクチュエータカバー２５の第４の円筒部２５ｇより外に露出しており、該セレーション部２０ｂには出力アーム２２を嵌合してある。この出力アーム２２は出力軸２０の上端部２０ａに形成したネジ部に螺合されるナット２７によりセレーション部２０ｂに締結固定してある。
【００２６】
さらに、アクチュエータカバー２５の第４の円筒部２５ｇの外周には、出力アーム２２を所定方向に常に付勢する戻しばね２８をインシュレータ２９を介して取り付けてある。この戻しばね２８の一端２８ａは出力アーム２２に係止されていると共に、他端２８ｂはアクチュエータカバー２５に係止されている。
【００２７】
図１，図３に示すように、ブラシレスモータ３０は直流電流（ＤＣ）モータであり、モータ軸３１と、このモータ軸３１に固着されたマグネットから成るロータ３２と、このロータ３２を回転させるコイルを巻装して成るステータ３３とを備えている。このステータ３３のコイル部分は樹脂Ｐで封止してある。この樹脂Ｐの封止部分は上側のカバー３４ａと基板ホルダー３５及び下側のカバー３４ｂとで挾持されて一体化してあり、ボルト（締結手段）３９を介してベース１２のモータケース部１２ｃに締結固定されている。
【００２８】
図１に示すように、モータ軸３１は上下一対のカバー３４ａ，３４ｂの中央の各円筒部３４ｃ内に嵌合された軸受３４ｄに回転自在に支持してあり、その先端部３１ａはベース１２の第２の円筒部１２ｅより外に露出している。このモータ軸３１の先端部３１ａにピニオン１３を嵌合により固定してある。また、基板ホルダー３５には回路基板３６を保持してある。この回路基板３６はモータ軸３１の下部を貫通していると共にロータ３２の下方に併設されたセンサ用のマグネット３７ａに所定距離隔てて対向している。このセンサ用のマグネット３７ａに対向する回路基板３６には３つのホール素子３７ｂを取り付けてある。これらマグネット３７ａとホール素子３７ｂとでモータ軸３１の回転位置を検出する位置センサ３７が構成されている。即ち、マグネット３７ａの磁界の方向をホール素子３７ｂが検出してモータ軸３１の回転角度の情報を後述する制御基板４２のＣＰＵ４６に伝えるようになっている。さらに、ステータ３３と回路基板３６はコネクタ３８の複数の雌ターミナル３８ａに半田付け３８ｂにより接続されている。
【００２９】
図１，図４，図５に示すように、電子コントロールユニット４０は、ベース１２の下端に着脱自在に取り付けられるアルミ合金ダイキャスト製で断面Ｈ字状のユニット本体４１と、このユニット本体４１の軸方向中央の仕切壁４１ｂを挟んで上下２段に相対向して配置される一対の制御基板４２，４３と、この上側の制御基板４２及び出力軸２０の下部２０ｄに取り付けられ、該出力軸２０の回転位置を検出する位置センサ４４と、ブラシレスモータ３０及び各制御基板４２，４３を接続する複数のターミナル４８を有したコネクタ４９と、下側の制御基板４３及びコネクタ４９を被覆する鉄板製のユニットカバー５０とで大略構成されている。
【００３０】
上側の制御基板４２の表面には制御回路を形成する複数の電子チップ部品４５ａをマウントしてあると共に、位置センサ４４の磁気抵抗素子（ＭＲ素子）４４ｃをマウントしてある。この位置センサ４４は、出力軸２０の下部２０ｄに樹脂製のホルダー４４ｂ等を介して取り付けられた矩形板状のマグネット４４ａと、このマグネット４４ａに対向する上側の制御基板４２の表面にマウントされた磁気抵抗素子４４ｃとで構成されている。即ち、マグネット４４ａの磁界の方向を磁気抵抗素子４４ｃが検出して出力軸２０の回転角度の情報を上側の制御基板４２の裏側にマウントされたＣＰＵ（中央演算処理装置）４６に伝えるようになっている。
【００３１】
また、下側の制御基板４３の裏面には制御回路を形成する複数の電子チップ部品４５ｂと一対のコンデンサ４７ａ，４７ｂ及びインダクタ４７ｃをマウントしてある。上側の制御基板４２の各電子チップ部品４５ａ等と下側の制御基板４３の各電子チップ部品４５ｂ等はコネクタ４９の複数のターミナル４８にワイヤボンディング４８ａ，４８ｂ等を介して接続されている。
【００３２】
ユニットカバー５０は、下側の制御基板４３にマウントされた発熱部品である複数の電子チップ部品４５ｂと一対のコンデンサ４７ａ，４７ｂ及びインダクタ４７ｃ等を覆うために鉄板の上面側が開口した箱形に形成してあり、外部からの防水や防塵の機能を有する。また、ユニットカバー５０のコネクタ４９に対向する位置にはコネクタ４９のハーネス５１を保持するホルダー５２が挿通する筒部５０ａを一体突出形成してあると共に、ユニットカバー５０の裏面の略中央にはハーネス５１を保持する一対の保持片５３を取り付けてある。
【００３３】
さらに、ユニットカバー５０の四隅のコーナ部には長尺のボルト（締結手段）５４を挿通するための丸形のボルト挿通孔５０ｃを形成してある。この各ボルト挿通孔５０ｃに対向するユニット本体４１の周壁４１ａにも丸形のボルト挿通孔４１ｃを形成してある共に、該ボルト挿通孔４１ｃに対向するベース１２の周壁１２ａにも丸形のボルト挿通孔１２ｈを形成してある。また、この各ボルト挿通孔１２ｈに対向するアクチュエータカバー２５の周壁２５ａには丸形のネジ孔２５ｈを形成してある。そして、これらユニットカバー５０とユニット本体４１とベース１２及びアクチュエータカバー２５はユニットカバー５０の各ボルト挿通孔５０ｃから各ボルト挿通孔４１ｃ，１２ｈにそれぞれ挿通されてアクチュエータカバー２５の各ネジ孔２５ｈに締結固定されるボルト５４により着脱自在に取り付けられて一体化されるようになっている。
【００３４】
尚、ユニット本体４１の周壁４１ａの下面の中央には環溝状の凹部４１ｄを形成してあり、この凹部４１ｄ内に環状でシール用のゴムパッキン５５を嵌め込んである。また、ベース１２の周壁１２ａの上，下面の中央には環溝状の凹部１２ｉ，１２ｊをそれぞれ形成してあり、この各凹部１２ｉ，１２ｊ内に環状でシール用のゴムパッキン５６，５７をそれぞれ嵌め込んである。さらに、ユニット本体４１の周壁４１ａには図示しないブラケットとボルトを介してノズルベーン駆動制御装置１０を可変ノズル式ターボチャージャ１に着脱自在に取り付けるための複数のネジ孔４１ｅを形成してある。
【００３５】
以上実施形態の可変ノズル式ターボチャージャ１のノズルベーン駆動制御装置１０によれば、可変ノズルのノズルベーン９を開閉駆動させるアクチュエータ１１と、このアクチュエータ１１によるノズルベーン９の開度を制御してタービンホイール７に吹き付けられる排気ガス５の流速を調整させる電子コントロールユニット４０とをボルト５４により着脱自在に取り付けて一体化して成るノズルベーン駆動制御装置１０を、商用のディーゼルエンジン３の可変ノズル式ターボチャージャ１にねじ止めして取り付け、電子コントロールユニット４０のハーネス５１を図示しないエンジンコントロールユニットに接続する。
【００３６】
そして、アクチュエータ１１の出力アーム２２の先端部をロッド２３を介してノズルベーン９のリンケージアーム２４に連結して車両のディーゼルエンジン３に搭載することにより、車両の走行中の走行状況に応じてディーゼルエンジン３の排気ガス６を最適な方向と速度で可変ノズル式ターボチャージャ１のタービンホイール７に当てる際に、エンジンコントロールユニットよりノズルベーン駆動制御装置１０の電子コントロールユニット４０に目標とするノズルベーン９の位置信号が与えられ、ＤＣブラシレスモータ３０のステータ３３に励磁電流が供給されることでロータ３２が回動され、ピニオン１３の回動により歯車減速機構Ｈを介して出力軸２０が回動される。これにより、出力アーム２２が図６に示される位置Ａから位置Ｂまでの間で回動され、リンケージアーム２４が位置Ｃから位置Ｄまでの間で回動されてノズルベーン９の角度が変更される。この際、モータ軸３１及び出力軸２０の回転位置は位置センサ３７，４４によりそれぞれ検出され、その検出情報は電子コントロールユニット４０のＣＰＵ４６及びエンジンコントロールユニットにそれぞれ伝達されて車両の走行状況に応じて適正な状態に制御される。
【００３７】
このように、可変ノズルのノズルベーン９を開閉駆動させるアクチュエータ１１と、このアクチュエータ１１によるノズルベーン９の開度を制御してタービンホイール７に吹き付けられる排気ガス５の流速を調整させる電子コントロールユニット４０とをボルト５４により着脱自在に取り付けて一体化したので、可変ノズル式ターボチャージャ１に対するノズルベーン駆動制御装置１０の取付スペースの省スペース化及び小型軽量化を図ることができると共に、耐久性及び応答性を向上させることができる。
【００３８】
また、モータとしてＤＣブラシレスモータ３０を用いたので、整流子モータのようにブラシの摩耗等の摩耗を受けることがなく、長期的な使用に支障がなく、使い勝手が良い。これらにより、アクチュエータ１１の高寿命化を図ることができると共に、耐久性をより一段と向上させることができる。
【００３９】
また、一対の制御基板４２、４３をユニット本体４１の軸方向中央の仕切壁４１ｂを挟んで上下２段に相対向して配置したので、下側の制御基板４３にマウントされた発熱部品４５ｂは該仕切壁４１ｂにより有効に放熱されるとともに、発熱部品４５ｂから上側の制御基板４２にマウントされた電子チップ部品４５ａへの熱の伝達を阻止することができる。
【００４０】
さらに、出力軸２０の位置を検出する位置センサ４４を、出力軸２０の下部２０ｄに樹脂製のホルダー４４ｂを介して取り付けられた矩形板状のマグネット４４ａと、このマグネット４４ａに対向する上側の制御基板４２の表面にマウントされ、マグネット４４ａの磁界の方向を検出する磁気抵抗素子（ＭＲ素子）４４ｃとからなる非接触型のセンサとしたので、該位置センサ４４を構成するマグネット４４ａとホール素子４４ｃは摩耗することがなく、耐摩耗性が向上する。
【００４１】
尚、前記実施形態によれば、商用のディーゼルエンジンの可変ノズル式ターボチャージャに直付けされるノズルベーン駆動制御装置について説明したが、ガソリンエンジン等の他の内燃機関の可変ノズル式ターボチャージャに前記実施形態を適用することができることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、可変ノズルのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータと、このアクチュエータによるノズルベーンの開度を制御する電子コントロールユニットとを締結手段により着脱自在に取り付けて一体化したので、取付スペースの省スペース化及び小型軽量化を図ることができると共に、耐久性及び応答性を向上させることができる。
【００４３】
請求項２の発明によれば、モータとしてブラシレスモータを用いたので、アクチュエータの高寿命化を図ることができると共に、耐久性をより一段と向上させることができる。
【００４４】
請求項３の発明によれば、一対の制御基板をユニット本体の軸方向中央の仕切壁を挟んで上下２段に相対向して配置したので、下側の制御基板にマウントされた発熱部品は該仕切壁により有効に放熱されるとともに、発熱部品から上側の制御基板にマウントされた電子チップ部品への熱の伝達を阻止することができる。
【００４５】
請求項４または請求項５の発明によれば、出力軸の位置を検出する位置センサを非接触型のセンサとしたので、この位置センサを構成する部品の耐摩耗性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置を示す断面図である。
【図２】上記ノズルベーン駆動制御装置の一部を成すアクチュエータのアクチュエータカバーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図３】上記アクチュエータカバーを取り外したアクチュエータを裏側から見た斜視図である。
【図４】上記ノズルベーン駆動制御装置の一部を成す電子コントロールユニットの分解斜視図である。
【図５】上記電子コントロールユニットを裏側から見た分解斜視図である。
【図６】上記アクチュエータの出力アームの動きを説明する平面図である。
【図７】上記可変ノズル式ターボチャージャの模式図である。
【符号の説明】
１ 可変ノズル式ターボチャージャ
５ 排気ガス
７ タービンホイール
９ 可変ノズルのノズルベーン
１０ ノズルベーン駆動制御装置
１１ アクチュエータ
１２ ベース
１２ｃ モータケース部
１３ ピニオン
１４、１５、１６ 減速ギヤ
２０ 出力軸
２０ｂ セレーション部（上部）
２０ｄ 下部
２１ セクタギヤ
２２ 出力アーム
２５ アクチュエータカバー
３０ ＤＣブラシレスモータ（モータ）
３１ モータ軸
４０ 電子コントロールユニット（ＥＣＵ）
４１ ユニット本体
４１ｂ 仕切壁
４２，４３ 一対の制御基板
４４ 位置センサ
４４ａ マグネット
４４ｂ ホルダー
４４ｃ 磁気抵抗素子
４５ａ 電子部品
４５ｂ 電子部品（発熱部品）
４８ ターミナル
４９ コネクタ
５０ ユニットカバー
５４ ボルト（締結手段）
Claims (5)
- 可変ノズルのノズルベーンを開閉駆動させるアクチュエータと、このアクチュエータによる前記ノズルベーンの開度を制御する電子コントロールユニットとを備えた可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置において、
前記アクチュエータを、モータケース部を有するベースと、このモータケース部に収納されるモータと、前記ベース上に配置され、前記モータのモータ軸に結合されるピニオンと、前記ベースに回転自在に支持され、前記ピニオンに複数の減速ギヤを介して噛合されたセクタギヤを有する出力軸と、この出力軸の上部に固定され、前記ノズルベーンに連係される出力アームと、前記ピニオン及び複数の減速ギヤを被覆するアクチュエータカバーとで構成し、かつ、前記電子コントロールユニットを、前記ベースの下端に着脱自在に取り付けられるユニット本体と、このユニット本体内に収納され、該ユニット本体の軸方向の上下に相対向して２段に配置される少なくとも一対の制御基板と、この上側の制御基板及び前記出力軸の下部に取り付けられ、該出力軸の回転位置を検出する位置センサと、前記ユニット本体内に収納され、前記モータ及び前記各制御基板を接続するターミナルを有したコネクタと、前記ユニット本体を被覆するユニットカバーとで構成し、これらアクチュエータカバーとベースとユニット本体及びユニットカバーを締結手段により着脱自在に取り付けて一体化したことを特徴とする可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置。 - 請求項１記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、
前記モータとしてブラシレスモータを用いたことを特徴とする可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置。 - 請求項１または２記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、
前記一対の制御基板は、前記ユニット本体の軸方向中央の仕切壁を挟んで上下２段に相対向して配置し、上側の制御基板には複数の電子チップ部品をマウントするとともに、下側の制御基板には発熱部品である複数の電子チップ部品をマウントしたことを特徴とする可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置。 - 請求項１乃至３のいずれか一に記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、
前記出力軸の位置を検出する前記位置センサは、非接触型のセンサであることを特徴とする可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置。 - 請求項４記載の可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置であって、
前記位置センサは、前記出力軸の下部にホルダーを介して取り付けられたマグネットと、このマグネットに対向する前記上側の制御基板の表面にマウントされ、前記マグネットの磁界の方向を検出する磁気抵抗素子とから構成したことを特徴とする可変ノズル式ターボチャージャのノズルベーン駆動制御装置。
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