JPH04114754U - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シャフト先端にバルブを取付けて、該バルブ
の開閉を行う電動機において、上記シャフトが通電停止
時に確実に上記所望の軸線方向の移動を行うようにする
こと。 【構成】 慴動自在かつ回転不可に支持したシャフトと
該シャフト同軸のロータを備える。シャフト側ねじ部と
ロータ側ねじ部が螺合して、ロータの回転運動をロータ
側及びシャフト側ねじ部を介してシャフトの直線運動に
変換する。また、上記シャフトの端部にバルブを取付け
ると共にシャフトを軸線方向の一方へ付勢するばねを設
ける。上記ロータ側ねじ部及びシャフト側ねじ部を二条
ねじにより構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、電動機に関し、特に、車両用電装品等に好適に使用される電動機に おいて、ロータの回転運動をシャフトの直線運動に変換するねじ部を改良するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、電動機は車両用電装品として排気ガス再循環装置やアイドリング制 御システム等に使用されている。 この種の電動機は、例えば、ステッピングモータを使用する場合、図４に示す ように、軸線Ｋ1方向に摺動自在かつ回転不可に支持したシャフト１と、該シャ フト１の外周にシャフト１と同軸に回転自在に配置したロータ２を備えると共に 、該ロータ２の外周部に所定間隔をあけてステータ３を固定している。上記シャ フト１の外周面にねじ部５を設けると共にロータ２の内周面にねじ部６を設け、 これらねじ部５と６を螺合し、ステータ３に通電すると、ロータ２が回転し、該 ロータ２の回転運動が上記ねじ部５、６を介してシャフト１の直線運動に変換さ れる構成としている。

【０００３】 上記シャフト側ねじ部５及びロータ側ねじ部６は、図５に詳細に示すように、 隣接するねじ山５aと５ａ、同様に６ａと６aの間の距離(ピッチＰ1)が、ねじの つる巻き線に沿って軸のまわりを一周するとき、ねじが軸線Ｋ1方向に進む距離( リードＬ1)とが等しい一条ねじからなっている。

【０００４】 上記ステッピングモータは、例えば、排気ガス再循環システム等に使用する場 合には、図４に示すように、上記シャフト１の一端に、略紡錘状のバルブ８を取 付け、シャフト１を閉弁側の矢印Ｂ方向及び開弁側の矢印Ｃ方向に動かすことに より、排気ガス等の流路(図示せず)を開閉する構成としている。更に、上記バル ブ８とモータハウジング９の間に、ばね１０を縮挿しており、故障等により通電 が停止した場合には、上記ばね１０の付勢力により、シャフト１を矢印Ｂ方向に 移動させて、バルブ８が閉弁状態となるように構成している。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記した従来のステッピングモータでは、通電停止時等の故障 時に、上記ばね１０によりシャフト１が移動できず、バルブ８を閉弁作動させる ことができない場合が多い。

【０００６】 即ち、シャフト側ねじ部５及びロータ側ねじ部６は、上記したように、一条ね じであり、例えば、有効径５.８６mmの場合、リードＬ1が２.５６mm程度、リー ド角θ1は通常７.９２°程度であるため、このときのねじ効率ηは、Ｆ＝１/（ Ｌ・２πＴη）より、 ねじ効率 η＝ＦＬ/２πＴ＝ｋＬ （ｋ＝Ｆ/２πＴ） Ｆ：モータ出力 ＝０.２５６ ｋ Ｔ：トルク Ｌ：ねじリード となる。この効率では、上記ばね１０の付勢力が小さいと、ロータ２を回転する ことが出来ず、よって、シャフト１が上記矢印Ｂの移動せず、バルブ８が開弁状 態のままとなる。特に、排気ガスの再循環システムに上記ステッピングモータを 使用する場合に、バルブ８が開弁状態で放置されると、エンジンの運転状態が悪 くなり、最悪の場合、始動が出来ないという欠点がある。

【０００７】 本考案は、上記のような従来の電動機における問題を解決するためになされた ものであり、エンジン制御のバルブの開閉等に使用している場合に、故障が生じ てもばねの付勢力によりシャフトを確実かつ円滑に直線運動させ、該シャフトに 取付けたバルブを確実に所望の開閉状態とすることを目的としてなされたもので ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

従って、本考案は、摺動自在かつ回転不可に支持したシャフトと、該シャフト の外周にシャフトと同軸に配置した略円筒状のロータを備え、上記シャフトの外 周部に設けたシャフト側ねじ部と上記ロータの内周部に設けたロータ側ねじ部を 螺合させて、ロータの回転運動をシャフトの直線運動に変換し、かつ、該シャフ トの突出した先端部にバルブを取り付けると共に、該シャフトを軸線方向の一方 へ付勢して上記バルブを開閉方向のいずれかに付勢するばねを設けたものにおい て、上記ロータ側ねじ部及びシャフト側ねじ部を二条ねじとして、上記ばねによ るシャフトの移動を補助して、シャフトの移動量を大きく確保できる構成として いることを特徴とする電動機を提供するものである。

【０００９】

【作用】

本考案に係る電動機は、上記のようにシャフト側ねじ部及びロータ側ねじ部を 二条ねじから構成しているため、リード及びリード角度が大きく、ねじ効率が大 となり、故障等により通電が停止すると、上記ばねの付勢力により、たとえ付勢 力が小さい場合であっても、ロータを回転させてシャフトを軸線方向に容易に移 動させることができる。よって、シャフト先端に取り付けたバルブを移動して所 望の状態とすることが出来る。

【００１０】

【実施例】

次に図面に示す実施例に基づき本考案を詳細に説明する。 図１に示す本考案に係るステッピングモータ１１からなる電動機は、図２に示 すような自動車用エンジンの排気ガス再循環システムに使用している。 即ち、エンジン本体１２に接続した排気管１３と吸気管１４との間に設けた排 気ガス再循環流路１５の排気ガス流入口１３aの部分に制御弁のハウジング１３ ｃを形成し、該ハウジング１３ｃに吸気管１４側と連通する排出口１３ｂを設け ている。

【００１１】 上記制御弁はハウジング１３cに連設した上記ステッピングモータ１１により 上記排気ガス流入口１３aを開閉するバルブ１６を作動して、上記排気管１３か ら再循環流路１５に流入する排気ガスの量を調整する構成としている。

【００１２】 ステッピングモータ１１は、モータハウジング１８内に、軸線Ｋ2方向に摺動 自在で且つ回転不可の金属製のシャフト２０と、該シャフト２０の外周にシャフ ト２０と同軸に回転自在に配置したロータ２１を備えると共に、該ロータ２１の 外周部２１aにステータ２２を固定している。上記シャフト２０は、モータ内部 よりハウジング１３ｃ内に突出し、該突出した先端部２０aに排気ガス流入口１ ３aを開閉する略紡錘状のバルブ１６を取付けている。該シャフト２０はその軸 線Ｋ2方向の中間部分に断面略Ｄ字状の被軸受部分２０bを有し、モータハウジン グ１８に設置したオイレスメタル２４からなる軸受の略同形状の軸孔２４aに摺 動自在かつ回転不可に挿通して支持している。

【００１３】 上記シャフト２０のモータハウジング１８内に位置する部分の外周に、シャフ ト側ねじ部２５を形成している。該シャフト側ねじ部２５は後述するロータ側ね じ部２６と螺合しており、ロータ２１の回転がロータ側ねじ部２６からシャフト 側ねじ部２５を介して伝達され、該伝達された回転は、上記したように、シャフ ト２０を摺動自在かつ回転不可に支持しているため、該シャフト２０の直線運動 に変換される。

【００１４】 更に、シャフト２０は、バルブ１６とモータハウジング１８の間に縮装された ばね２７により、上記バルブ１６の閉方向である矢印Ｄ方向に付勢されている。 また、該シャフト２０のモータハウジング内の先端が、バルブ１６の開方向であ る矢印Ｅ方向の移動終端位置において、モータハウジング１８にあたる。

【００１５】 上記ロータ２１は、略円筒状であって、上記したようにモータハウジング１８ に固定した軸受２９により、シャフト２０と同軸に回転自在に支持している。ロ ータ２１は内周部２１bに樹脂製のロータ側ねじ部２６を設けており、該ロータ 側ねじ部２６は上記したように、シャフト側ねじ部２５と螺合している。

【００１６】 本実施例では、図３に詳細に示すように、シャフト側ねじ部２５及びロータ側 ねじ部２６は二条ねじからなる。即ち、本実施では、ねじのつる巻き線に沿って 軸のまわりを一周するとき、軸線Ｋ2方向に進む距離(リードＬ2)がシャフト側及 びロータ側ねじ部２５、２６の隣接するねじ山２５a、２６a間の間隔(ピッチＰ2 )の２倍としている。具体的には、上記シャフト側及びロータ側ねじ部の有効径 を５.８６mm、リードＬ2を５.１２mm、リード角θ2を１５.５４°としている。 尚、ねじ効率η＝０.５１２ｋとなっており、一条ねじの倍となっている。

【００１７】 本実施例では、上記のようにシャフト側ねじ部２５及びロータ側ねじ部２６を 二条ねじから構成しているため、軸まわりの一周でシャフト２０の軸方向の移動 量が大きく、上記ばね２７の付勢力により円滑かつ容易にシャフト２０を矢印Ｄ 方向のへ移動することができる。

【００１８】 上記ステッピングモータ１１のシャフト２０の軸線Ｋ2方向の初期位置は、上 記バルブ１６が排気ガス流入口１３aを閉鎖し、排気ガスを吸気管側に還流しな いように設定している。 制御装置(図示せず)からの信号で、排気ガスの還流が行われる場合、ステータ ２２が通電されてロータ２１が回転される。該ロータ２１の回転運動は、上記ロ ータ側ねじ部２６とシャフト側ねじ部２５によりシャフト２０に伝達され、シャ フト２０は摺動自在かつ回転不可に保持されているため、シャフト１の矢印Ｅ方 向の直線運動に変換される。よって、バルブ１６は開弁状態となり、再循環流路 １５を介して吸気管１４に排気ガスが還流され、バルブ１６の移動量に応じて還 流量が制御される。尚、シャフト２０が矢印Ｅ方向に所定値以上移動した場合に は、シャフト２０のモータハウジング内の先端がモータハウジング１８にあたり 、シャフト２０の直線運動は停止する。

【００１９】 故障等によりステータ２２の通電が停止すると、ロータ２１の回転が停止し、 該ロータ側ねじ部２６と螺合するシャフト２０も停止すると共に、ロータに対す る保持トルクが失われる。該状態でバルブ１６とモータハウジング１８の間に縮 装したばね２７の付勢力によりロータ２１を回転させながら、シャフト２０を矢 印Ｄ方向へ移動させる。

【００２０】 この時、本実施例では、上記したようにシャフト側ねじ部２５及びロータ側ね じ部２６を二条ねじから構成し、リードＬ2及びリードθ2を大きく取っているた め、ばね２７の付勢力が小さい場合にも、シャフト２０は円滑かつ確実に矢印Ｄ 方向に移動する。従って、上記したように、シャフト２０の先端部２０aに取付 けたバルブ１６が排気ガス流出口１３aを閉鎖した状態で保持され、上記排気ガ ス流入口１３aが開放した状態で放置されることがなく、エンジン本体１２に悪 影響及ぶのを防止することができる。

【００２１】 尚、本考案は、上記の実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能で ある。例えば、上記実施例では、リード角θ2を１５.５４°に設定しているが、 該リード角は３°〜４５°程度の角度であれば、ばねの付勢力等に応じて、適宜 変更することが可能である。 また、上記の実施例では、本考案に係る電動機は、を自動車エンジン用の排気 ガス再循環装置に適用したステッピングモータであるが、本考案はこれに限定さ れるものではなく、他の種類の電動機にも適用可能であると共に、アイドリング 制御システム等の種々の装置に使用することができる。

【００２２】 さらに、上記シャフトに停止位置精度が要求される場合、２条ねじを用いてい るためにロータ２１の１回転でのシャフト２０の移動量が大きく、停止位置精度 が悪化するが、この場合にはロータ２１の回転角度を小さく設定することにより 、停止位置精度を上げることが出来る。

【００２３】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案に係る電動機では、ロータ側に設けた ロータ側ねじ部とシャフト側に設けたシャフト側ねじ部を二条ねじから構成し、 リード及びリード角を大きく取っているため、通電が停止し、ステッピングモー タの保持トルクが失われた場合には、シャフトを付勢するばねの力が小さくても 、ロータを回転させてシャフトを軸方向に容易に移動させることが出来る。よっ て、該シャフトに取り付けたバルブを閉弁方向あるいは使用位置によっては開弁 方向に適宜に移動させることが出来る。

【００２４】 特に、自動車用エンジンの排気ガス再循環システム等において、再循環流路を 開閉する排気ガス流出口を開閉するバルブに使用した場合には、通電停止時には 、上記排気ガス流出口を確実に閉鎖することができるため、エンジン本体に影響 が及ぶことがなく、良好な性能を保持できるなどの利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る電動機を示す概略図である。

【図２】 図１に示す電動機を自動車用エンジンの排気
ガス再循環システムに適用した実施例を示す概略図であ
る。

【図３】 図１のＢ部の拡大図である。

【図４】 従来の電動機を示す概略図である。

【図５】 図４のＡ部の拡大図である。

【符号の説明】

１２ エンジン本体 １３ 排気管 １４ 吸気管 １５ 再循環流路 １６ バルブ ２０ シャフト ２１ ロータ ２２ ステータ ２５ シャフト側ねじ部 ２６ ロータ側ねじ部 ２８ ストッパピン

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 摺動自在かつ回転不可に支持したシャフ
   トと、該シャフトの外周にシャフトと同軸に配置した略
   円筒状のロータを備え、上記シャフトの外周部に設けた
   シャフト側ねじ部と上記ロータの内周部に設けたロータ
   側ねじ部を螺合させて、ロータの回転運動をシャフトの
   直線運動に変換し、かつ、該シャフトの突出した先端部
   にバルブを取り付けると共に、該シャフトを軸線方向の
   一方へ付勢して上記バルブを開閉方向のいずれかに付勢
   するばねを設けたものにおいて、上記ロータ側ねじ部及
   びシャフト側ねじ部を二条ねじとして、上記ばねによる
   シャフトの移動を補助する構成としていることを特徴と
   する電動機。