專利名稱：旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于例如排氣再循環(huán)系統(tǒng)的閥(EGR-V)等的、內(nèi)藏將閥電動機的旋轉(zhuǎn)動作變換為往復(fù)動作(直動)的機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)/直動變換用電動機用其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，如日本發(fā)明專利公開1995年第27023號公報所揭示，在GER-V(排氣再循環(huán)控制閥)控制裝置中，將步進電動機(或線性電動機)的旋轉(zhuǎn)變換為直線運動、驅(qū)動EGR-V、調(diào)節(jié)閥的開度、以調(diào)節(jié)再循環(huán)排氣的流量。并且，記載著關(guān)于利用電動機軸推壓閥軸而將閥打開的推壓式控制閥和利用電動機軸牽引閥軸而將閥打開的提升式控制閥。
另外，在日本發(fā)明專利公開1996年第49782號公報中，記載著在將螺旋軸的非突出端配置在金屬模間的狀態(tài)下進行壓縮成形的方法，還記載著也可采用其他的加工方法，只要所述加工方法不會在卡合突部表面產(chǎn)生飛邊等。該公報還記載著使電動機軸和閥軸成為一體、并將閥固定在電動機軸端部上的方法。
再有，如日本發(fā)明專利公開1998年第215545號公報所示，記載著下述方法在同一臺加工機上利用圓棒一體地切削出電動機軸的方法；利用金屬注射模鑄成型法的成形方法；以及利用滾軋成型加工對螺紋部進行加工后、與該螺紋部的相位(周相)一致地采用樹脂嵌入成型或在金屬注射模鑄成型后焊接構(gòu)成旋轉(zhuǎn)限制部的方法。
這里，說明有關(guān)一般的EGR-V的結(jié)構(gòu)。


圖1是將步進電動機作為電動機使用的、作為電動式控制閥裝置的步進電動機驅(qū)動式排氣再循環(huán)控制閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
在該圖中，殼體1具有與發(fā)動機的排氣系統(tǒng)連通的輸入口2、與發(fā)動機的吸氣系統(tǒng)連通的輸出口3、返流通路4a、4b及對電動機和閥本體進行冷卻的水冷通路14。閥座6被壓入返流通路4a內(nèi)、并用滾針13作成止脫。9是作為軸承的軸套、8是用于防止沉積物進入軸套9的支架、在與閥座6為同一軸上被夾在與殼體1之間。
5是閥，被配置成與閥座6抵接，采用鉚接結(jié)構(gòu)被固定在閥軸7上。閥軸7貫穿軸套9，并在與閥5的相反側(cè)以鉚接結(jié)構(gòu)固定著彈簧支架A10和墊圈13。12是彈簧A，被壓縮設(shè)置成在彈簧支架A10與殼體1之間對閥5施以向著閉閥方向的力的狀態(tài)。
20是步進電動機本體，利用安裝螺釘46在殼體1上被安裝成軸心一致的狀態(tài)。22是線圈骨架，卷繞著線圈23，在外周設(shè)有構(gòu)成磁路的軛鐵A24和軛鐵B25。29是接線端子，與線圈23作成電氣連接，并利用電動機殼體21形成連接器部。27是將2個線圈部進行磁屏蔽的板A,26是在電動機殼體21被封裝成形時防止樹脂流入線圈部內(nèi)周用的板B。
31是磁鐵，32是支承磁鐵31并在內(nèi)周部具有與電動機軸70的螺紋部70a旋合的螺紋部32a及電動機軸70的軸向阻擋部32b的轉(zhuǎn)子，30是安裝在轉(zhuǎn)子32兩端的軸承，28是對軸承施加側(cè)壓用的板簧，70是具有螺紋部70a、并利用其與螺紋部32a的旋合而將轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)變換為直線運動狀態(tài)的往復(fù)運動的電動機軸，34是壓入于電動機軸70的擋銷，41是起到電動機軸70的軸承作用并利用截面為D字形的孔而起到防止電動機軸旋轉(zhuǎn)作用的電動機軸套，40是與電動機殼體21同心地配置在與殼體之間的電動機支架、并對軸承30和電動機軸套41進行支承。
在以上那樣結(jié)構(gòu)的電動機中，首先，在閥的開閥動作時，利用在接線端子29上接受來自控制單元(未圖示)的脈沖狀的電壓，帶有磁鐵31的轉(zhuǎn)子32步進狀地向開閥方向進行旋轉(zhuǎn)。這時，預(yù)先使送信脈沖數(shù)與步進數(shù)一致，就可進行正確的開環(huán)控制。該步進狀的旋轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)子32的螺紋部32a和電動機軸70的螺紋部70而傳遞至電動機軸70。電動機軸70，由于其截面作成半圓形的所謂D形部70b與軸套41的D形孔的配合而使旋轉(zhuǎn)方向的動作受到限制，故轉(zhuǎn)子32的旋轉(zhuǎn)被變換成電動機軸70的直線運動并向開閥方向(圖示的下方)移動。
以往的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用的電動機軸，由于作成如上所述的結(jié)構(gòu)，故滾軋成型加工時定位困難，或形成螺紋部偏差。
另外，為了使螺紋的相位一致而用其他構(gòu)件形成止轉(zhuǎn)部，由于將螺紋部與止轉(zhuǎn)部固定成螺紋的相位一致的狀態(tài)，故存在使零件個數(shù)及加工工序增加的問題。
再有，在該制造方法中，由于采用從圓棒切削成形的方法，故存在切削時去除的部分，即作為切屑所排出的無浪費部分增多的問題。
特別是，想要在同一構(gòu)件上形成止轉(zhuǎn)部時，需要用具有更大直徑的圓棒進行成形，故浪費的部分變得更多。
本發(fā)明就是為了解決上述問題而作成的，其目的在于獲得一種可容易地進行滾軋成型加工時的定位、并可簡單地使螺紋相位一致的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用的電動機軸。
本發(fā)明的目的還在于獲得材料浪費少的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用的電動機軸的制造方法。
發(fā)明的揭示本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸的制造方法包括在線材的端部形成大直徑部的工序、將該大直徑部壓扁成規(guī)定厚度的平板部的工序、從該規(guī)定厚度的平板部沖裁出規(guī)定形狀的止轉(zhuǎn)部的工序及在所述線材止轉(zhuǎn)部以外的線材部分形成螺牙的工序，一旦在由線材形成大直徑部后，由于形成止轉(zhuǎn)部，故可將線材作成更細(xì)小的結(jié)構(gòu)。
另外，由于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸的制造方法還包括從第1板材沖裁出帶有止轉(zhuǎn)部的規(guī)定形狀的第2板材的工序、在該第2板材的除了上述止轉(zhuǎn)部以外的部分利用沖壓形成圓柱部的工序及在該圓柱部形成螺牙的工序，且因一旦從板材形成圓柱部后，可以形成螺紋部，故可將板材作成更薄的結(jié)構(gòu)。
再有，由于具有利用滾軋加工來形成螺牙的工序，可使螺紋部的形成快速地進行。
由于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸，是具有板狀的止轉(zhuǎn)部和圓柱狀的螺紋部的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用的電動機軸，由于在該電動機軸的軸向端部設(shè)置了滾軋加工時的定位用孔，故在滾軋加工時可防止螺紋的位置偏差及相位偏差。
附圖的簡單說明圖1是表示帶有以往的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機的排氣再循環(huán)控制閥的剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明實施形態(tài)1中的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機的主要部分的分解立體圖。
圖3是表示本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的主視圖。
圖4是本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的示圖。
圖5是本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的示圖。
圖6是本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的示圖。
圖7是本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的示圖。
圖8是本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的示圖。
圖9是表示本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的制造工序的說明圖。
圖10是表示本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的制造工序的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的制造工序中的滾軋成型工序的說明圖。
圖12是表示本發(fā)明實施形態(tài)1中從板材切取電動機軸的說明圖。
圖13是本發(fā)明實施形態(tài)1中的電動機軸的4面圖。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，根據(jù)附圖對用于實施本發(fā)明的最佳形態(tài)進行說明。
實施形態(tài)1圖2是表示本實施形態(tài)1中的旋轉(zhuǎn)/直動變換用電動機的主要部分的分解立體圖。
在該圖中，50、51是卷繞線圈的鐵心等的定子，31是用永久磁鐵等構(gòu)成的磁鐵，32是利用通過在定子50、51中電流的流動所產(chǎn)生的磁場而在磁鐵中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力來進行旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，32b是形成于轉(zhuǎn)子32的閥軸側(cè)端面上的、成為電動機軸33(后述)的電動機側(cè)的擋塊的阻擋部。33是電動機軸，其藉由與轉(zhuǎn)子32旋合的螺紋部33a、通過與軸套44(后述)卡合而限制電動機軸33向圍繞軸的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動的平板狀旋轉(zhuǎn)限制部33b、及設(shè)在軸端上的推壓部33所構(gòu)成。并且，在旋轉(zhuǎn)限制部33b上，在其螺紋部側(cè)端部上形成與轉(zhuǎn)子32的阻擋部32b抵接、限制電動機軸33軸向動作的抵接部33c。其他結(jié)構(gòu)雖未圖示，但與圖1相同。
要使這些零件的相位(旋轉(zhuǎn)方向)一致，首先，取決于要使設(shè)在定子外周上的凹凸嵌合，以使定子50、51(圖中僅表示爪的部分)組合時相位一致，定子50、51與電動機殼體21藉由設(shè)在模具上的凸部和設(shè)在定子上的凹部(或孔)使其相位一致，由此，以使在電動機殼體成型時用模具將定子的相位作成一定。接著，同樣地采用凹凸結(jié)構(gòu)，將電動機殼體21與電動機支架40進行固定。另外，電動機支架40與電動機軸套41由軸套41的方形的外形形狀來規(guī)定。另一方面，用凹凸結(jié)構(gòu)確定轉(zhuǎn)子32與磁鐵31的相位，在確定磁鐵31的磁極與阻擋部32b的相位的同時，也同樣確定螺紋部32a的相位。
還有，電動機軸33，其各個功能部的相位也同樣地被確定，在結(jié)構(gòu)上來說，所述電動機軸具有螺紋部33a和設(shè)在比螺紋部更靠電動機輸出側(cè)的平板狀的旋轉(zhuǎn)限制部33b。在旋轉(zhuǎn)限制部33b的螺紋部側(cè)的端面形成有與轉(zhuǎn)子32的阻擋部32b抵接的平面狀抵接部33c，而在與螺紋部33a相反方向的延長端設(shè)有作為與閥的抵接部的推壓部33d。
該電動機軸33的推壓部33d的結(jié)構(gòu)，在這里是形成無凹凸的平面狀，但也可以是圖3所示的結(jié)構(gòu)。
在圖3中，圖3(a)及圖5表示推壓部33d形成平面狀的結(jié)構(gòu)。該形狀的結(jié)構(gòu)，可以通過沖裁等加工方法簡單地形成，故為容易制造的結(jié)構(gòu)。
接著，圖3(b)及圖4、圖13中，在電動機軸33的軸芯上形成著突狀部分33e，該突狀部分33e的端面成為推壓部33d。該形狀的結(jié)構(gòu)，在可用沖裁加工等方法簡單地形成、使制造變得容易的同時，由于可使與閥軸抵接的推壓部33d做小而可使與閥軸的抵接部位附近的空間減小。
又，圖3(c)及圖6中，在電動機軸33的軸上對稱地形成2個突狀部分33e，該各個突狀部分33e的端面成為推壓部33d。該形狀的結(jié)構(gòu)，在可用沖裁加工等方法簡單地形成、使制造變得容易的同時，既可達(dá)到電動機軸33的輕量化，又可使推壓部33d增寬。
這里，圖3(a)-(c)是表示通過推壓閥軸7而使閥5離開閥座6(即開閥)的推壓式EGR-V型式結(jié)構(gòu)中所用的電動機軸33的結(jié)構(gòu)。而除了在該推壓式EGR-V中所用的電動機軸33以外，也對利用電動機軸33提升閥軸7時、閥5從閥座6離開的提升式EGR-V中所用的電動機軸33說明其結(jié)構(gòu)。
在圖3(d)及圖7中，電動機軸33具有T字形的形狀，其2個突狀部分33e的提升部33f為與閥7卡合提升的結(jié)構(gòu)。該形狀的結(jié)構(gòu)，由于可用沖裁加工等方法簡單地形成，故使制造變得容易。
另外，圖3(e)是在中央部分設(shè)有孔33g，該孔33g的提升部33f與閥軸7卡合提升的結(jié)構(gòu)。該形狀的結(jié)構(gòu)，由于可用沖裁加工等方法簡單地形成，故使制造變得容易，并且由于不是設(shè)置突出部而是設(shè)置孔，故可減小電動機軸33。
另外，圖8是通過將電動機軸33的端部向徑向折彎(這里是三等分地進行折彎)而形成3個突狀部分33e，該突狀部分33e具有作為提升部33f功能的結(jié)構(gòu)。并且，若在軸套上開設(shè)有可通過電動機軸的螺紋部分的孔，則裝配就變得容易。該形狀的結(jié)構(gòu)，由于可用沖裁加工及折彎加工等方法簡單地開成，故使制造變得容易，并且由于在平板狀的旋轉(zhuǎn)限制部33b的平面?zhèn)仍O(shè)有突出部，故變?yōu)榻咏鼒A柱狀的結(jié)構(gòu)，圓柱狀的轉(zhuǎn)子32及閥軸的配置變得高效且容易，還有，折彎的突狀部33e成為相對軸套的止脫部。
另外，如該圖8所示的電動機軸，可用于推壓式EGR-V，在這時，可擴大與閥軸的抵接面，能可靠地與閥軸抵接并推壓。
關(guān)于提升式EGR-V的上述電動機軸33的結(jié)構(gòu)、功能以外的結(jié)構(gòu)、功能，由于在日本發(fā)明專利公開1995年第23323號中作了說明，故在此省略詳細(xì)的說明。提升式EGR-V，是當(dāng)閥軸向閥座移動時與閥座抵接而閉閥、當(dāng)閥軸向電動機方向移動時離開閥座而進行開閥的結(jié)構(gòu)。為了設(shè)計成在EGR-V發(fā)生故障時閥成為關(guān)閉的狀態(tài)，而在閉閥方向上利用彈簧對閥軸施力，故作成電動機軸將閥軸向電動機方向提升而進行開閥的結(jié)構(gòu)。
另外，如圖3(f)所示，將圖3(d)的電動機軸33用于推壓式EGR-V，通常，通過電動機軸向開閥方向移動推壓閥軸7而進行開閥；電動機軸33向閉閥方向移動利用閥軸彈簧50的彈性力而使閥軸7閉閥。在閥的閉閥不良時，也能作成可用提升部33f強制地將閥軸7提升而作成閥的閉閥狀態(tài)。
由此，即使在因閥軸7發(fā)生彎扭等原因而僅用閥軸彈簧50的彈性力不能進行閉閥的情況下，也可通過利用電動機軸33進一步施加電動機的驅(qū)動力，作成強制性閉閥的狀態(tài)，可獲得安全性優(yōu)異的EGR-V。
在此，即使在提升式EGR-V用的電動機軸中，通過設(shè)置推壓部，同樣也可利用電動機軸33作成強制性閉閥的狀態(tài)。
圖9是表示電動機軸的制造過程的說明圖。
首先，在步驟(a)準(zhǔn)備與電動機軸33的螺紋部33a大致相同粗細(xì)的線材。
在步驟(b)由該線材切削出需要長度的金屬棒。此時，在螺紋部33a側(cè)的端面上同時形成滾軋成型加工用的中心孔33h，并且，在旋轉(zhuǎn)限制部33b側(cè)，通過對線材從軸向施加壓力的冷鐓加工、形成大直徑部。(←冷鐓處理)在步驟(c)，通過用油壓機對上述步驟(b)所形成的大直徑部從與軸垂直的方向施加壓力，將其壓扁至與完成品相同的厚度而作成扁平形狀。(←壓扁加工)在步驟(d)，從被壓扁加工的部分利用油壓機進行沖裁加工形成旋轉(zhuǎn)限制部33b。
在步驟(e)，在沖裁后的旋轉(zhuǎn)限制部33b的端面上鉆制滾軋成型加工用的中心孔33h。
在步驟(f)，進行后述的滾軋成型加工，并利用滾磨進行去除飛邊，形成電動機軸33。
圖10是表示與圖5所示的制造過程不同的另一電動機軸的制造過程的說明圖。
在步驟(a)中，準(zhǔn)備與旋轉(zhuǎn)限制部33b相同厚度的板材。
在步驟(b)中，用機械傳動壓力機對板材進行外形沖裁。這時，旋轉(zhuǎn)限制部33b被沖裁成完成品的形狀，螺紋部33a為了后面的弄圓工序而被沖裁成具有需要的寬度。
又，外形沖裁時如圖12所示，若盡可能消除間隙，則板材的浪費就變少。
在步驟(c)中，用模具將螺紋部33a夾入，進行弄圓加工成圓柱狀。這時，對于在一次弄圓加工中不能獲得高精度的圓柱形狀的場合，也可以進行2次以上的弄圓加工。
在步驟(d)中，在電動機軸33的兩端上，為了進行后述的滾軋加工，而利用鉆孔加工或沖壓加工形成中心孔33h。
在步驟(e)中，進行后述的滾軋加工，利用滾磨進行去除飛邊，形成電動機軸33。
圖11是用于說明滾軋加工的說明圖。
在圖11中，100a、100b是在表面上形成有斜槽的滾軋板。該滾軋板100a、100b施加壓力地夾住電動機軸33的螺紋部33a、并通過相互上下地移動，在螺紋部33a上形成螺牙。
在此，在利用滾輪板100形成槽之前，先將定位用夾具101與旋轉(zhuǎn)限制部33b抵接，進行圍繞軸(旋轉(zhuǎn)方向)的定位，并且，通過將2個中心頂針插入對應(yīng)的中心孔33h，可進行軸向的定位。
下面，依順序進行說明。
首先，將中心頂針102從軸向插入中心孔33h而固定電動機軸33，并將定位用夾具101從下側(cè)與旋轉(zhuǎn)限制部33b抵接，進行電動機軸33的定位。
其次，在使其接近滾軋板100開始滾軋螺牙時，使定位用夾具101向下側(cè)移動，而使電動機軸33可旋轉(zhuǎn)。
并且，螺紋部33a藉由一邊在滾軋板100之間被施加壓力，一邊在軸位置被定位于中心頂針102上的狀態(tài)下進行旋轉(zhuǎn)，在螺紋部33a上形成旋轉(zhuǎn)相位無偏差的螺牙。
如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明，由于本發(fā)明的制造方法包括在線材的端部形成大直徑部的工序、使該大直徑部壓扁成規(guī)定厚度的平板部的工序、從該規(guī)定厚度的平板部沖裁出規(guī)定形狀的止轉(zhuǎn)部的工序及在線材的止轉(zhuǎn)部以外的部分形成螺牙的工序，故在一旦使線材形成大直徑部后，即可形成止轉(zhuǎn)部，由此，可將線材作成更細(xì)小的結(jié)構(gòu)。
另外，由于本發(fā)明的制造方法包括從第1板材沖裁出帶有止轉(zhuǎn)部的規(guī)定形狀的第2板材的工序、在該第2板材的上述止轉(zhuǎn)部以外的部分利用沖壓形成圓柱部的工序及在該圓柱部上形成螺牙的工序，故一旦從板材形成圓柱部后，可形成螺紋部，由此，可將板材作成更薄的結(jié)構(gòu)。
再有，由于本發(fā)明的制造方法包括利用滾軋加工形成螺牙的工序，故可快速地進行螺紋部的形成。
又，由于本發(fā)明的電動機軸具有板狀的止轉(zhuǎn)部和圓柱狀的螺紋部，并在電動機軸的軸向端部上設(shè)置了滾軋加工時定位用的孔，故在滾軋加工時，可防止螺紋的位置偏差及相位偏差。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)/直動變換用電動機及其制造方法，尤其適用于將用于排氣再循環(huán)系統(tǒng)的閥(EGR-V)等的閥電動機的旋轉(zhuǎn)動作變換成往復(fù)動作(直動)。
又，本發(fā)明的方法適用于制造內(nèi)藏將閥電動機的旋轉(zhuǎn)動作變換成往復(fù)動作(直動)的機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)/直動變換用電動機。
權(quán)利要求
1．一種旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸的制造方法，其特征在于，所述方法包括在線材的端部形成大直徑部的工序、從該規(guī)定厚度的平板部沖裁出規(guī)定形狀的止轉(zhuǎn)部的工序及在上述線材的上述止轉(zhuǎn)部以外的部分形成螺牙的工序。
2．一種旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸的制造方法，其特征在于，所述方法包括從第1板材沖裁出帶止轉(zhuǎn)部的規(guī)定形狀的第2板材的工序、在該第2板材的上述止轉(zhuǎn)部以外的部分利用沖壓形成圓柱部的工序及在該圓柱部上形成螺牙的工序。
3．如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸的制造方法，其特征在于，所述方法包括利用滾軋加工形成螺牙的工序。
4．一種旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸，其特征在于，所述電動機軸具有板狀的止轉(zhuǎn)部和圓柱狀的螺紋部的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸，并在該電動機軸的軸向端部上設(shè)有滾軋加工時定位用的孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有板狀的止轉(zhuǎn)部和圓柱狀的螺紋部的旋轉(zhuǎn)/直動變換電動機用電動機軸,由于在該電動機軸的軸向端部上設(shè)有滾軋加工時定位用的孔,故在滾軋加工時可防止螺紋的位置偏差及相位偏差。
文檔編號H02K7/06GK1310876SQ00800953
公開日2001年8月29日 申請日期2000年4月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月20日
發(fā)明者三好帥男, 橫山永 申請人:三菱電機株式會社