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WO2018003085A1 - 車載用アクチュエータ - Google Patents

車載用アクチュエータ Download PDF

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Publication number
WO2018003085A1
WO2018003085A1 PCT/JP2016/069512 JP2016069512W WO2018003085A1 WO 2018003085 A1 WO2018003085 A1 WO 2018003085A1 JP 2016069512 W JP2016069512 W JP 2016069512W WO 2018003085 A1 WO2018003085 A1 WO 2018003085A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
position sensor
sensor magnet
vehicle
rotor
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/069512
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
暁 長谷川
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2018524681A priority Critical patent/JP6529673B2/ja
Priority to PCT/JP2016/069512 priority patent/WO2018003085A1/ja
Publication of WO2018003085A1 publication Critical patent/WO2018003085A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an on-vehicle actuator that drives a valve for a vehicle.
  • an actuator of direct acting output is used as an actuator for driving an exhaust gas circulation valve that circulates engine exhaust gas in an intake passage or a wastegate valve that adjusts turbo exhaust pressure.
  • an actuator of direct acting output is used as an actuator for driving an exhaust gas circulation valve that circulates engine exhaust gas in an intake passage or a wastegate valve that adjusts turbo exhaust pressure.
  • the rotor is rotated by the rotational force generated by the magnetic field of the magnet, and the rotation of the rotor is converted into linear motion by the screw mechanism.
  • the linear movement position of the output shaft constituting the screw mechanism is detected by a position sensor, and the rotation operation of the rotor is controlled according to the detected linear movement position of the output shaft, so that the valve is opened or closed. Be controlled.
  • Patent Document 1 As a structure for detecting the linear movement position of the output shaft, for example, the structure disclosed in Patent Document 1 is used.
  • the detection shaft to which the position sensor magnet portion is fixed is assembled while being urged toward the output shaft by the urging member, and the detection shaft is assembled. Is driven to the output shaft.
  • the position sensor detects the displacement amount of the detection shaft from the magnetic change of the position sensor magnet portion, and detects the linear motion position of the output shaft based on the detected displacement amount.
  • the on-vehicle actuator described in Patent Document 1 can be sufficiently configured as long as the shaft length of the output shaft that has been required as a conventional product. Moreover, since assembly becomes easy, the structure which divided
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress an increase in the size of the entire vehicle-mounted actuator even when a shaft having a long shaft length is applied. .
  • An in-vehicle actuator includes a stator, a rotor rotatably disposed inside the stator, and a male screw portion that is screwed with a female screw portion formed in a central hole portion of the rotor.
  • a shaft that linearly moves by converting the rotation of the rotor into a linear motion, and a position sensor magnet unit that is fixed to one end of the shaft in the axial direction and detects the linear motion position of the shaft. It is provided.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of an in-vehicle actuator according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating a fixing structure between the shaft of the in-vehicle actuator and the position sensor magnet according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2.
  • 3 is a perspective view of a metal member of the vehicle-mounted actuator according to Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a configuration of an in-vehicle actuator according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view illustrating a fixing structure between a shaft of a vehicle-mounted actuator and a position sensor magnet according to a second embodiment.
  • FIG. 9A, FIG. 9B, and FIG. 9C are diagrams showing the relationship between the position sensor magnet and the case.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating a fixing structure between a shaft of a vehicle-mounted actuator and a position sensor magnet according to a third embodiment.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the in-vehicle actuator according to the first embodiment.
  • the vehicle-mounted actuator 1 includes a shaft 2, a rod 3 connected to the shaft 2, a motor unit 4 that linearly moves the rod 3 in the linear motion direction, a brush 8, a power supply terminal unit 9, a position sensor 20, and the like.
  • a lever 30 is attached to an end of the rod 3 so as to be freely bent.
  • the lever 30 is fixed to a waste gate valve (not shown) that rotates around a fulcrum 31 and moves integrally to open and close the waste gate.
  • FIG. 1 shows a case where a motor with a brush is used as the motor unit 4.
  • the motor unit 4 includes a permanent magnet 5 that is a stator, a rotor 6, a commutator 7, and the like.
  • the permanent magnet 5 is fixed to a member in the in-vehicle actuator 1.
  • the rotor 6 is rotatably disposed inside the permanent magnet 5.
  • the rotor 6 includes a core 61, a bobbin 62 attached to the core 61, and a coil 63 wound around the bobbin 62.
  • the coil 63 is connected to the commutator 7, and the power supplied from the power supply terminal portion 9 when the commutator 7 and the brush 8 are in sliding contact with each other is supplied to the coil 63.
  • the position sensor magnet unit 10 is fixed to one end of the shaft 2, follows the linear movement of the shaft 2 in the linear motion direction X, and linearly moves in the case 13 in the linear motion direction X.
  • the position sensor magnet unit 10 is a magnetism generating medium for detecting the linear movement position of the shaft 2.
  • the position sensor 20 reads the magnetic change of the position sensor magnet unit 10 and detects the linear movement position of the shaft 2.
  • the case 13 is a housing that houses the position sensor magnet unit 10 and the like.
  • a female screw portion 6b is formed in a center hole 6a, which is a hole provided in the center of the rotor 6.
  • a male screw portion 2 a that is screwed into the female screw portion 6 b of the rotor 6 is formed.
  • One end side of the shaft 2 where the male screw portion 2 a is not formed is inserted into the center hole 6 a of the rotor 6, and the other end side projects outward from the motor portion 4 and is directly connected to one end of the rod 3.
  • One end side of the shaft 2 inserted in the center hole 6a of the rotor 6 where the male screw portion 2a is not formed is fixed to the position sensor magnet portion 10. The other end side of the shaft 2 is connected to the rod 3.
  • a boss 12 having a guide hole 11 for supporting the shaft 2 movably in the linear motion direction X is fixed to the rod 3 side of the motor unit 4.
  • the shaft 2 is inserted into the guide hole 11 of the boss 12, and the movement of the shaft 2 in the axial direction is supported.
  • the guide hole 11 is not a perfect circle, but has a shape that suppresses the rotation of the shaft 2, for example, an ellipse, a circle having a part of a straight line, a cross shape, or the like. It has a corresponding shape.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a fixing structure between the shaft 2 and the position sensor magnet unit 10 of the in-vehicle actuator 1 according to the first embodiment.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the metal member 14.
  • the position sensor magnet unit 10 has an integral structure of a detection magnet 10 a, a metal member 14 attached to the detection magnet 10 a, and an exterior member 10 b made of a resin material or the like. ing.
  • the integrated structure of the detection magnet 10a, the exterior member 10b, and the metal member 14 is formed, for example, by casting and molding the detection magnet 10a and the metal member 14 fixed to the detection magnet 10a with the exterior member 10b.
  • the detection magnet 10a may have a cylindrical city and the detection magnet fixing portion 14b may have a cylindrical diameter.
  • the metal member 14 should just be a shape which can ensure the intensity
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a fixing region between the shaft 2 and the shaft fixing portion 14a, and the portion indicated by the region B is fixed by a fixing method such as welding, adhesion, or caulking.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the shaft 2 and the shaft fixing portion 14 a are screwed using screws 15.
  • the shaft fixing portion 14 a may be made long enough to allow the shaft 2 to be screwed using the screw 15.
  • the vehicle-mounted actuator 1 using the above-described configuration is necessary by inserting or press-fitting one end side of the shaft 2 into the shaft fixing portion 14a of the position sensor magnet portion 10 after the shaft 2 is inserted through the motor portion 4. For example, fixing processing such as welding, adhesion, caulking, screwing or pinning is performed. Thereafter, the case 13 is fitted into the position sensor magnet 10 and assembled.
  • the shaft 2 it is possible to fix the shaft 2 to the position sensor magnet portion 10 by using the metal member 14 having an integral structure together with the detection magnet 10a.
  • the detection shaft and output shaft which were used with the conventional vehicle-mounted actuator can be functioned by one shaft 2. Therefore, it is not necessary to provide a biasing member such as a spring that biases the detection shaft toward the output shaft, or a member that receives the biasing force by the biasing member, unlike a conventional vehicle-mounted actuator.
  • the number of parts of the actuator can be reduced. Further, if there is no need to provide a biasing member that biases the detection shaft toward the output shaft, the stroke length of the motor unit 4, that is, the shaft 2, without causing the problem of increasing the size of the vehicle-mounted actuator 1 as a whole.
  • the shaft length can be increased.
  • the shaft 2 is configured to be fixed to the position sensor magnet unit 10
  • the overall size of the vehicle-mounted actuator is increased even when the shaft length is increased. Can be suppressed.
  • the position sensor magnet unit 10 is fixed to one end of the shaft 2 via the metal member 14 that is integrated with the position sensor magnet unit 10. Since it comprised, the output shaft and the detection shaft can be integrated.
  • the metal member 14 is a metal member welded to the shaft 2, a metal member bonded to the shaft 2, or a metal member caulked to the shaft 2. The strength of fixing to the sensor magnet portion can be ensured.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the in-vehicle actuator according to the second embodiment.
  • the detection magnet 10a and the shaft 2 are fixed via a fixing member 16 disposed between the detection magnet 10a and the shaft 2.
  • the fixing member 16 is made of a magnetic material and is magnetically attached to the detection magnet 10 a of the position sensor magnet unit 10.
  • the fixing member 16 is formed with a press-fit recess 16a for press-fitting a protrusion 2b provided at the tip of the shaft 2 on the side facing the surface magnetized to the detection magnet 10a.
  • An annular recess 16 b is formed on the outer peripheral side surface of the fixing member 16.
  • the position sensor magnet unit 10 has an integral structure of a detection magnet 10a and an exterior member 10b.
  • the integral structure of the position sensor magnet unit 10 is formed, for example, by casting and molding a detection magnet 10a with an exterior member 10b.
  • a fitting recess 10c into which the fixing member 16 can be fitted is formed on the surface of the position sensor magnet unit 10 to which the shaft 2 is fixed by the exterior member 10b.
  • the fitting recess 10c is formed so that the magnet surface of the detection magnet 10a is exposed.
  • An annular convex portion 10d that can be fitted to the annular concave portion 16b of the fixing member 16 is formed on the inner peripheral surface of the fitting concave portion 10c.
  • the convex portion 2b of the shaft 2 is press-fitted and fixed in the press-fitting concave portion 16a of the fixing member 16, and then the fixing member 16 is inserted into the fitting concave portion 10c of the position sensor magnet portion 10 to form an annular concave portion 16b and a circular shape.
  • the annular convex part 10d is fitted.
  • the upper surface 16 c of the fixing member 16 is magnetized to the detection magnet 10 a of the position sensor magnet unit 10
  • the shaft 2 is fixed to the position sensor magnet unit 10.
  • the fitting of the annular concave portion 16b and the annular convex portion 10d prevents the shaft 2 from falling out of the position sensor magnet portion 10.
  • the fixing member 16 since the fixing member 16 is magnetically attached to the detection magnet 10a by the magnetic force of the detection magnet 10a, it does not separate from the detection magnet 10a. Even when a force larger than the force with which the fixing member 16 is magnetically attached to the detection magnet 10a is applied in a direction away from the detection magnet 10a, the annular shape of the fixing member 16 is also reduced. Since the concave portion 16b and the annular convex portion 10d of the exterior member 10b are fitted, the fixing member 16 can be prevented from falling off from the position sensor magnet portion 10.
  • the upper surface 16c of the fixing member 16 that contacts the detection magnet 10a is configured with an appropriate radius of curvature.
  • the fixing member 16 is flexibly fixed so as to allow slight movement with respect to the position sensor magnet unit 10, and the shaft 2 is also flexibly fixed to the position sensor magnet unit 10.
  • a clearance exists between the fixing member 16 and the fitting recess 10c. Also by this, the fixing member 16 is flexibly fixed to the position sensor magnet unit 10, and the shaft 2 is also flexibly fixed to the position sensor magnet unit 10.
  • the inclination of the shaft 2 can be allowed, and even when the shaft length of the shaft 2 becomes longer, the shaft 2 does not interfere with the linear movement in the linear motion direction X.
  • the shaft 2 is provided with the fixed member 16 of the magnetic body fixed at one end, and the position sensor magnet unit 10 is fitted with the fixed member 16 being magnetically attached. Since it comprised so that the joint recessed part 10c might be provided, an output shaft and a detection shaft can be integrated, and when the shaft length of a shaft is lengthened, it suppresses that the size of the whole vehicle-mounted actuator becomes large. be able to.
  • the fixing member 16 is fitted to the exterior member 10b in the fitting recess 10c, and the annular recess 16b formed on the outer peripheral side surface of the fixing member 16 and the fitting recess 10c Since the annular convex portion 10d formed on the inner peripheral surface is configured to fit, the shaft can be prevented from falling off from the position sensor magnet portion.
  • the configuration is shown in which the fitting recess 10c into which the fixing member 16 is fitted is formed so that the magnet surface of the detection magnet 10a is exposed.
  • the magnet surface of the detection magnet 10a is shown.
  • the magnet surface may be integrally formed so as to be covered with the thin exterior member 10b without exposing the surface.
  • Embodiment 3 a configuration in which the position sensor magnet 10 and the case 13 have a bearing function of the shaft 2 and a function of suppressing the rotation of the shaft 2 is shown.
  • the vehicle-mounted actuators 1 and 1a shown in the first and second embodiments support the shaft 2 so as to be movable in the linear motion direction X on the rod 3 side of the motor unit 4.
  • a boss 12 having a guide hole 11 to be opened is fixed.
  • FIG. 9A shows the relationship between the position sensor magnet 10 and the case 13 when the boss 12 having the guide hole 11 is provided as in the first and second embodiments.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line CC in FIG. 2.
  • a clearance is provided between the position sensor magnet 10 and the case 13. Due to the clearance, the shaft 2 fixed to the position sensor magnet 10 moves in a direction other than the linear movement direction X, but the guide hole 11 formed in the boss 12 supports the movement of the shaft 2 and the shaft.
  • the rotation of the rotor 6 can be converted into the linear motion of the shaft 2, and the shaft 2 can be moved linearly in the linear motion direction X.
  • FIG. 9B and FIG. 9C show the relationship between the position sensor magnet 10 and the case 13 of the third embodiment.
  • 9B and 9C show views assumed in the cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 2, similarly to FIG. 9A.
  • the clearance between the position sensor magnet 10 and the case 13 is suppressed to a minimum space in which the position sensor magnet 10 can move in the case 13.
  • the clearance between the position sensor magnet 10 and the case 13 is provided in the same manner as in FIG. 9A, but the prismatic protrusion 10e protruding in the outer circumferential direction on the side surface of the position sensor magnet 10. Is provided.
  • the prismatic protrusion 10e prevents the position sensor magnet 10 from rotating or rattling with respect to the case 13, and supports the shaft 2 to move linearly in the linear motion direction X.
  • the outer peripheral shape of the position sensor magnet 10 and the inner peripheral shape of the case 13 are shapes that restrict the position sensor magnet 10 and the case 13 from rotating relative to each other.
  • the configuration of the in-vehicle actuator 1b shown in FIG. 10 can be applied.
  • the shaft 2 can support linear movement in the linear motion direction X without rotating around the axis. Therefore, it is not necessary to provide the boss 12 having the guide hole 11 formed, and similarly the vehicle-mounted actuator 1b.
  • the overall size can be reduced.
  • the outer periphery of the fixing member 16 is formed in a prismatic shape, as shown in FIG. 9B or 9C.
  • the outer peripheral shape of the position sensor magnet portion 10 and the inner peripheral shape of the case 13 housing the position sensor magnet portion 10 are the rotational directions of the rotor 6. Since it is configured to have a shape that restricts relative rotation to each other, it is not necessary to provide a boss 12 that supports linear movement of the shaft 2 and suppresses rotation, and the overall size of the in-vehicle actuator can be reduced. it can.
  • the present invention can be freely combined with each embodiment, modified any component of each embodiment, or omitted any component in each embodiment. Is possible.
  • the on-vehicle actuator according to the present invention can integrate the detection shaft and the output shaft, it is possible to configure an on-vehicle actuator that requires application of a longer shaft than before.

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Abstract

　永久磁石（５）と、永久磁石（５）の内側に回転可能に配置された回転子（６）と、回転子（６）の中央穴（６ａ）に形成された雌ネジ部（６ｂ）と螺合する雄ネジ部（２ａ）を有し、回転子（６）の回転を直線運動に変換して直線移動するシャフト（２）と、シャフト（２）の軸方向の一端部に固定された、当該シャフト（２）の直動位置を検出するためのポジションセン用サマグネット部（１０）とを備えた。

Description

車載用アクチュエータ
　この発明は、車両用のバルブ等を駆動する車載用アクチュエータに関するものである。
　一般に、自動車エンジン等においては、フィードバック制御される種々のアクチュエータが用いられる。例えば、エンジン排気ガスを吸気通路に循環させる排気ガス循環バルブ、またはターボ排気圧を調整するウェストゲートバルブを駆動するためのアクチュエータとしては、直動出力のアクチュエータが用いられている。
　この直動出力の車載用アクチュエータでは、磁石の磁場により発生した回転力により回転子が回転され、この回転子の回転がねじ機構により直線運動に変換される。ねじ機構を構成する出力シャフトの直動位置はポジションセンサで検出され、検出された出力シャフトの直動位置に応じて回転子の回転動作が制御されることにより、バルブの開弁または閉弁が制御される。
　出力シャフトの直動位置を検出する構造として、例えば特許文献１に開示された構造が用いられている。特許文献１の電制アクチュエータでは、出力シャフトの直動位置を検出するために、ポジションセンサ用マグネット部が固定された検出シャフトを、付勢部材により出力シャフト側に付勢させながら組み付け、検出シャフトを出力シャフトに追動させる。ポジションセンサは、ポジションセンサ用マグネット部の磁気変化から検出シャフトの変位量を検出し、検出した変位量に基づいて出力シャフトの直動位置を検出する。
国際公開第２０１２／０１７４７６号
　上記特許文献１に記載された車載用アクチュエータは、従来製品として求められてきた出力シャフトのシャフト長であれば十分に構成可能であった。また、組立が容易となることから、特許文献１のように出力シャフトと検出シャフトとを分割した構造が採用されていた。
　しかし、近年では、出力シャフトのシャフト長を長くすることが要求されており、出力シャフトのシャフト長が長くなると、ポジションセンサ用マグネット部に用いる検出用磁石が大型化する。検出用磁石が大型化すると、車両の振動環境を考慮した場合に、ポジションセンサ用マグネット部が固定された検出シャフトを出力シャフトに付勢する付勢部材の付勢力を増加させる必要があり、増大した付勢部材の荷重を受ける側の部材も大型化してしまう。これらにより、車載用アクチュエータ全体が大型化してしまうという課題が生じていた。
　また、車載用アクチュエータの組み立てを考慮すると、出力シャフトと検出シャフトとを一体化させることが困難であり、付勢部材および付勢部材の付勢力を受けるための部材を省略することができないという課題あった。
　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、シャフト長の長いシャフトを適用した場合にも、車載用アクチュエータ全体のサイズが大型化するのを抑制することを目的とする。
　この発明に係る車載用アクチュエータは、固定子と、固定子の内側に回転可能に配置された回転子と、回転子の中央の穴部に形成された雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有し、回転子の回転を直線運動に変換して直線移動するシャフトと、シャフトの軸方向の一端部に固定された、当該シャフトの直動位置を検出するためのポジションセンサ用マグネット部とを備えたものである。
　この発明によれば、シャフト長の長いシャフトを適用した場合にも、車載用アクチュエータ全体のサイズが大型化するのを抑制することができる。
実施の形態１に係る車載用アクチュエータの構成を示す部分断面図である。 実施の形態１に係る車載用アクチュエータのシャフトとポジションセンサ用マグネット部との固定構造を示す部分断面図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 実施の形態１に係る車載用アクチュエータの金属部材の斜視図である。 シャフトとシャフト固定部との固定領域を示す図である。 シャフトとシャフト固定部とをねじ止めした状態を示す図である。 実施の形態２に係る車載用アクチュエータの構成を示す部分断面図である。 実施の形態２に係る車載用アクチュエータのシャフトとポジションセンサ用マグネット部との固定構造を示す部分断面図である。 図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、ポジションセンサ用マグネット部とケースの関係を示す図である。 実施の形態３に係る車載用アクチュエータのシャフトとポジションセンサ用マグネット部との固定構造を示す部分断面図である。
　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に係る車載用アクチュエータの構成を示す部分断面図である。
　図１では、一例として、車載用アクチュエータ１がターボ用ウェストゲートアクチュエータである場合を示している。車載用アクチュエータ１は、シャフト２と、シャフト２に連結したロッド３と、ロッド３を直動方向へ直線移動させるモータ部４と、ブラシ８、電源供給端子部９およびポジションセンサ２０等を備える。ロッド３の端部には、レバー３０が屈曲自在に取り付けられている。レバー３０は、支点３１を中心に回動し、一体となって動いてウェストゲートを開閉するウェストゲートバルブ（不図示）が固定されている。
　図１では、モータ部４としてブラシ付きモータを用いた場合を示している。モータ部４は、固定子である永久磁石５、回転子６、整流子７等を備える。
　永久磁石５は、車載用アクチュエータ１内の部材に固定される。回転子６は、永久磁石５の内側に回転可能に配置される。また、回転子６は、コア６１と、このコア６１に装着されるボビン６２と、このボビン６２に巻回されるコイル６３とで構成されている。コイル６３は、整流子７に接続され、この整流子７とブラシ８とが摺接して電源供給端子部９から供給された電源が、コイル６３に供給される。ポジションセンサ用マグネット部１０は、シャフト２の一端部に固定され、シャフト２の直動方向Ｘへの直線移動に追従し、ケース１３内を直動方向Ｘに直線移動する。ポジションセンサ用マグネット部１０は、シャフト２の直動位置を検出するための磁気発生媒体である。ポジションセンサ２０は、ポジションセンサ用マグネット部１０の磁気変化を読み取り、シャフト２の直動位置を検出する。ケース１３は、ポジションセンサ用マグネット部１０等を収容する筐体である。
　回転子６の中央に設けた穴部である中心穴６ａには雌ネジ部６ｂが形成されている。シャフト２の外周面には、回転子６の雌ネジ部６ｂに螺合する雄ネジ部２ａが形成されている。シャフト２の雄ネジ部２ａが形成されていない一端側は回転子６の中心穴６ａに挿入され、他端側はモータ部４から外部に突出してロッド３の一端と直結される。
　回転子６の中心穴６ａに挿入されたシャフト２の雄ネジ部２ａが形成されていない一端側は、ポジションセンサ用マグネット部１０と固定される。シャフト２の他端側は、ロッド３に連結される。
　モータ部４のロッド３側には、シャフト２を直動方向Ｘに移動自在に支持するガイド穴１１を開設したボス１２が固定されている。ボス１２のガイド穴１１には、シャフト２が挿通され、シャフト２の軸方向への移動がサポートされる。ガイド穴１１は正円ではなく、シャフト２の回転を抑制する形状、例えば楕円、一部に直線を有する円の形状または十字形状等であり、シャフト２の外周もガイド穴１１の内周形状に相当する形状を有している。このボス１２のガイド穴１１に、シャフト２を挿通されることにより、シャフト２の軸周りの回転を抑制し、且つ軸方向への移動をサポートしている。
　次に、車載用アクチュエータ１の動作を説明する。
　電源供給端子部９、ブラシ８、整流子７を介して回転子６に電源が供給されると、電磁気力が発生し、永久磁石５の磁場による回転力が回転子６に発生する。回転子６が回転すると、その中心穴６ａの雌ネジ部６ｂと螺合しているシャフト２の雄ネジ部２ａが該雌ネジ部６ｂから駆動力を受ける。シャフト２は、ボス１２に設けられたガイド穴１１にサポートされ、回転することなく直動方向Ｘに直線移動し、当該シャフト２に直結されたロッド３のレバー３０の一端を押圧する。押圧されたレバー３０は、支点３１を中心に回動してウェストゲートバルブ（不図示）を開弁また閉弁状態にする。また、ポジションセンサ２０は、シャフト２の直動位置を検出する。
　次に、シャフト２とポジションセンサ用マグネット部１０との固定構造について、図２から図４を参照しながら説明する。
　図２は、実施の形態１に係る車載用アクチュエータ１のシャフト２とポジションセンサ用マグネット部１０との固定構造を示す部分断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。図４は、金属部材１４の斜視図である。
　図２および図３に示すように、ポジションセンサ用マグネット部１０は、検出用磁石１０ａと、検出用磁石１０ａに取り付けられた金属部材１４と、樹脂材料等の外装部材１０ｂとで一体構造となっている。検出用磁石１０ａ、外装部材１０ｂおよび金属部材１４の一体構造は、例えば検出用磁石１０ａとこの検出用磁石１０ａに固定された金属部材１４とを、外装部材１０ｂで鋳込み、成形することにより形成される。
　金属部材１４は、図４に示すように、シャフト２の外周面に固定される円柱形状のシャフト固定部１４ａと、検出用磁石１０ａの外周面に固定される四角柱形状の検出用磁石固定部１４ｂを有している。シャフト固定部１４ａと検出用磁石固定部１４ｂは、例えば金属板を折り曲げ成形して形成される。検出用磁石固定部１４ｂは検出用磁石１０ａに固定され、外装部材１０ｂで鋳込まれる。なお、シャフト固定部１４ａは、ポジションセンサ用マグネット部１０の外装部材１０ｂから突出するように鋳込みが行われる。
　なお、図４で示した金属部材１４の形状は一例であり、検出用磁石１０ａの大きさおよび形状、シャフト２の太さおよび形状に応じて適宜変更される。例えば、検出用磁石１０ａを円柱形状都市、検出用磁石固定部１４ｂを円筒径としてもよい。また、金属部材１４は、シャフト２をポジションセンサ用マグネット部１０に固定させるために必要となる強度が確保できる形状であればよく、図４の形状に限定されるものではない。
　シャフト２の一端側は、シャフト固定部１４ａに挿入または圧入される。シャフト２とシャフト固定部１４ａとの固定強度を確保するために、上記挿入または圧入の後にシャフト２の側面とシャフト固定部１４ａの端部とを、溶接、接着またはかしめ等の固定方法を用いて固定してもよい。図５は、シャフト２とシャフト固定部１４ａとの固定領域の一例を示す図であり、領域Ｂで示した部分が溶接、接着またはかしめ等の固定方法で固定される。
　また、シャフト２とシャフト固定部１４ａとの固定強度を確保するために、シャフト２とシャフト固定部１４ａとを、シャフト２の軸方向に対して垂直方向からねじ止めまたはピン止めしてもよい。図６は、シャフト２とシャフト固定部１４ａとをネジ１５を用いてねじ止めした状態を示す図である。ネジ１５を用いてねじ止めを行う領域を確保するために、シャフト固定部１４ａをシャフト２の軸方向の長さを、ネジ１５を用いてねじ止めができる程度に長くすれば良い。
　上述した構成を用いた車載用アクチュエータ１は、モータ部４にシャフト２を挿通させた後、シャフト２の一端側をポジションセンサ用マグネット部１０のシャフト固定部１４ａに挿入または圧入し、必要であれば溶接、接着、かしめ、ねじ止めまたはピン止め等の固定処理を行う。その後、ケース１３をポジションセンサ用マグネット部１０に嵌め込み、組み付けを行う。
　検出用磁石１０ａと共に一体構造とされた金属部材１４を用いることにより、シャフト２をポジションセンサ用マグネット部１０に固定することが可能になる。これにより、従来の車載用アクチュエータで用いられていた検出シャフトと出力シャフトとを１本のシャフト２で機能させることができる。そのため、従来の車載用アクチュエータのように、検出用シャフトを出力シャフト側に付勢するスプリング等の付勢部材を配置したり、付勢部材による付勢力を受ける部材を設ける必要がなくなり、車載用アクチュエータの部品点数を削減することができる。また、検出用シャフトを出力シャフト側に付勢する付勢部材を設ける必要がなくなると、車載用アクチュエータ１全体の大型化の問題を生じさせることなく、モータ部４のストローク長、即ちシャフト２のシャフト長を拡大させることができる。
　以上のように、この実施の形態１によれば、シャフト２をポジションセンサ用マグネット部１０に固定するように構成したので、シャフト長を長くした場合にも、車載用アクチュエータ全体のサイズが大型化するのを抑制することができる。
　また、この実施の形態１によれば、ポジションセンサ用マグネット部１０は、当該ポジションセンサ用マグネット部１０と一体構造とされた金属部材１４を介して、シャフト２の一端部に固定されるように構成したので、出力シャフトと検出シャフトとを一体化することができる。
　また、この実施の形態１によれば、金属部材１４は、シャフト２に溶接された金属部材、シャフト２に接着された金属部材、またはシャフト２にかしめられた金属部材としたので、シャフトとポジションセンサ用マグネット部との固定の強度を確保することができる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、磁力を用いてシャフト２とポジションセンサ用マグネット部１０とを固定する構造を示す。
　図７は、実施の形態２に係る車載用アクチュエータの構成を示す部分断面図である。
　車載用アクチュエータ１ａでは、検出用磁石１０ａとシャフト２との間に配置した固定部材１６を介して、検出用磁石１０ａとシャフト２とが固定される。
　固定部材１６は、磁性体で構成され、ポジションセンサ用マグネット部１０の検出用磁石１０ａに磁着する。また、固定部材１６は、検出用磁石１０ａに磁着する面と対向する側に、シャフト２の先端部に設けた凸部２ｂを圧入させる圧入凹部１６ａが形成されている。また、固定部材１６の外周側面には円環状の凹部１６ｂが形成されている。
　ポジションセンサ用マグネット部１０は、検出用磁石１０ａと外装部材１０ｂとで一体構造となっている。ポジションセンサ用マグネット部１０の一体構造は、例えば、検出用磁石１０ａを外装部材１０ｂで鋳込み、成形することにより形成される。ポジションセンサ用マグネット部１０のシャフト２が固定される面には、固定部材１６が嵌合可能な嵌合凹部１０ｃが外装部材１０ｂにより形成される。嵌合凹部１０ｃは、検出用磁石１０ａの磁石面が露出するように形成されている。また、嵌合凹部１０ｃの内周面には、固定部材１６の円環状の凹部１６ｂと嵌合可能な円環状の凸部１０ｄが形成されている。
　シャフト２の凸部２ｂは、固定部材１６の圧入凹部１６ａに圧入されて固定され、その後、固定部材１６がポジションセンサ用マグネット部１０の嵌合凹部１０ｃに挿入され、円環状の凹部１６ｂと円環状の凸部１０ｄとを嵌合させる。これにより、固定部材１６の上面１６ｃがポジションセンサ用マグネット部１０の検出用磁石１０ａに着磁してシャフト２がポジションセンサ用マグネット部１０に固定される。また、円環状の凹部１６ｂと円環状の凸部１０ｄとの嵌合により、シャフト２がポジションセンサ用マグネット部１０から抜け落ちるのが抑制される。
　また、固定部材１６は、検出用磁石１０ａの磁力により、検出用磁石１０ａに磁着していることから、検出用磁石１０ａから離反することがない。また、仮に固定部材１６が検出用磁石１０ａに磁着している力よりも大きな力が、固定部材１６が検出用磁石１０ａから離反する方向に加わった場合にも、固定部材１６の円環状の凹部１６ｂと、外装部材１０ｂの円環状の凸部１０ｄとが嵌合していることから、固定部材１６がポジションセンサ用マグネット部１０から抜け落ちるのを抑制することができる。
　さらに、図８に示すように、固定部材１６の検出用磁石１０ａと当接する上面１６ｃは、適度な曲率半径を設けて構成される。これにより、固定部材１６の上面１６ｃと検出用磁石１０ａとは点接触となる。この点接触により、固定部材１６がポジションセンサ用マグネット部１０に対して若干の動きを許容するようにフレキシブルに固定され、シャフト２もポジションセンサ用マグネット部１０に対してフレキシブルに固定される。さらに、固定部材１６と嵌合凹部１０ｃとの間にクリアランスが存在する。これによっても、固定部材１６がポジションセンサ用マグネット部１０に対してフレキシブルに固定され、シャフト２もポジションセンサ用マグネット部１０に対してフレキシブルに固定される。
　固定部材１６およびシャフト２が、ポジションセンサ用マグネット部１０に対してフレキシブルに固定されると、シャフト２の傾き等を許容することができ、シャフト２のシャフト長が長くなった場合にも、シャフト２が直動方向Ｘに直線移動する動作を妨げることがない。
　以上のように、この実施の形態２によれば、シャフト２は、一端部に、固定された磁性体の固定部材１６を備え、ポジションセンサ用マグネット部１０は、固定部材１６が磁着する嵌合凹部１０ｃを備えるように構成したので、出力シャフトと検出シャフトとを一体化することができ、シャフトのシャフト長を長くした場合にも、車載用アクチュエータ全体のサイズが大型化するのを抑制することができる。
　また、この実施の形態２によれば、固定部材１６が外装部材１０ｂに嵌合凹部１０ｃに嵌合され、固定部材１６の外周側面に形成された円環状の凹部１６ｂと、嵌合凹部１０ｃの内周面に形成された円環状の凸部１０ｄとが嵌合するように構成したので、シャフトがポジションセンサ用マグネット部から抜け落ちるのを抑制することができる。
　なお、上述した実施の形態２では、固定部材１６が嵌合する嵌合凹部１０ｃが検出用磁石１０ａの磁石面が露出するように形成される構成を示したが、検出用磁石１０ａの磁石面を露出させず、この磁石面を肉薄の外装部材１０ｂで覆うように一体成形してもよい。
実施の形態３．
　実施の形態３では、ポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３が、シャフト２の軸受け機能およびシャフト２の回転を抑制する機能を備える構成を示す。
　実施の形態１および実施の形態２で示した車載用アクチュエータ１，１ａは、図１で示したように、モータ部４のロッド３側には、シャフト２を直動方向Ｘに移動自在に支持するガイド穴１１を開設したボス１２が固定されている。
　実施の形態１および実施の形態２のように、ガイド穴１１を開設したボス１２を備えている場合の、ポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３の関係を図９Ａに示している、図９Ａは図２におけるＣ－Ｃ線断面図である。ポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３との間には、クリアランスが設けられている。当該クリアランスにより、ポジションセンサ用マグネット部１０に固定されたシャフト２が直動方向Ｘ以外の方向にも移動するが、ボス１２に開設されたガイド穴１１がシャフト２の移動をサポートし、且つシャフト２の回転を抑制することにより、回転子６の回転をシャフト２の直線運動に変換させることができ、シャフト２が直動方向Ｘに直線移動する動作を可能としている。
　一方、この実施の形態３のポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３の関係を図９Ｂおよび図９Ｃに示している。図９Ｂおよび図９Ｃは、図９Ａと同様に、図２におけるＣ－Ｃ線断面図で想定される図を示している。
　図９Ｂでは、ポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３との間のクリアランスを、ポジションセンサ用マグネット部１０がケース１３内を移動可能な最小限のスペースに抑制している。また、図９Ｃでは、ポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３との間のクリアランスは、図９Ａと同様に設けているが、ポジションセンサ用マグネット部１０の側面に外周方向に突出する角柱突部１０ｅを設けている。この角柱突部１０ｅが、ポジションセンサ用マグネット部１０がケース１３に対して回転する、またはがたつくのを抑制し、シャフト２が直動方向Ｘに直線移動するのをサポートする。
　図９Ｂおよび図９Ｃに示したように、ポジションセンサ用マグネット部１０の外周形状と、ケース１３の内周形状とを、ポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３と相互に回転するのを規制する形状とすることにより、図１０に示す車載用アクチュエータ１ｂの構成を適用することができる。車載用アクチュエータ１ｂでは、シャフト２が軸周りに回転することなく直動方向Ｘに直線移動するのをサポートできるため、ガイド穴１１を開設したボス１２を設ける必要がなく、同様に車載用アクチュエータ１ｂ全体のサイズを小さくすることができる。
　なお、実施の形態２で示した固定部材１６を介して、シャフト２を検出用磁石１０ａに着磁させる場合には、固定部材１６の外周を角柱形状にして、図９Ｂまたは図９Ｃに示したポジションセンサ用マグネット部１０とケース１３との関係を適用することにより、同様にシャフト２が軸周りに回転することなく直動方向Ｘに直線移動するのをサポートすることができ、車載用アクチュエータ１ｂの直動方向Ｘのサイズを小さくすることができる。
　以上のように、この実施の形態３によれば、ポジションセンサ用マグネット部１０の外周形形状と、ポジションセンサ用マグネット部１０を収容するケース１３の内周形状とが、回転子６の回転方向への互いの相対回転を規制する形状を有するように構成したので、シャフト２の直線移動をサポートし、回転を抑制するボス１２を設ける必要がなくなり、車載用アクチュエータ全体のサイズを小さくすることができる。
　上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明に係る車載用アクチュエータは、検出用シャフトと出力用シャフトを一体化することが可能なため、従来よりも長いシャフトの適用が要求される車載用アクチュエータを構成することができる。
　１，１ａ，１ｂ　車載用アクチュエータ、２　シャフト、２ａ　雄ネジ部、２ｂ　凸部、３　ロッド、４　モータ部、５　永久磁石、６　回転子、６ａ　中心穴、６ｂ　雌ネジ部、７　整流子、８　ブラシ、９　電源供給端子部、１０　ポジションセンサ用マグネット部、１０ａ　検出用磁石、１０ｂ　外装部材、１１　ガイド穴、１２　ボス、１３　ケース、１４　金属部材、１４ａ　シャフト固定部、１４ｂ　検出用磁石固定部、１５　ねじ、１６　固定部材、１７　部材、２０　ポジションセンサ、３０　レバー、３１　支点、６１　コア、６２　ボビン、６３　コイル。

Claims (6)

  1. 　固定子と、
    　前記固定子の内側に回転可能に配置された回転子と、
    　前記回転子の中央の穴部に形成された雌ネジ部と螺合する雄ネジ部を有し、前記回転子の回転を直線運動に変換して直線移動するシャフトと、
    　前記シャフトの軸方向の一端部に固定された、当該シャフトの直動位置を検出するためのポジションセンサ用マグネット部とを備えた車載用アクチュエータ。
  2. 　前記ポジションセンサ用マグネット部は、当該ポジションセンサ用マグネット部と一体構造とされた金属部材を介して、前記シャフトの一端部に固定されていることを特徴とする請求項１記載の車載用アクチュエータ。
  3. 　前記金属部材は、前記シャフトに溶接された金属部材、前記シャフトに接着された金属部材、または前記シャフトにかしめられた金属部材であることを特徴とする請求項２記載の車載用アクチュエータ。
  4. 　前記シャフトは、前記軸方向の一端部に、固定された磁性体の固定部材を備え、
    　前記ポジションセンサ用マグネット部は、前記固定部材が磁着する開口部を備えたことを特徴とする請求項１記載の車載用アクチュエータ。
  5. 　前記開口部は、前記固定部材が嵌合する嵌合凹部であることを特徴とする請求項４記載の車載用アクチュエータ。
  6. 　前記ポジションセンサ用マグネット部の外周形状と、前記ポジションセンサ用マグネット部を収容するケースの内周形状とは、前記回転子の回転方向への互いの相対回転を規制する形状であることを特徴とする請求項１記載の車載用アクチュエータ。
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