本發(fā)明涉及一種與軸一體的齒輪和排氣閥驅(qū)動裝置。

背景技術(shù)：

為了提高汽車的排氣效率和消音性，例如現(xiàn)有技術(shù)中使用了一種通過使設(shè)置在消音器上的排氣閥開閉(打開/關(guān)閉)，進(jìn)而對排氣通道進(jìn)行切換等的排氣閥驅(qū)動裝置。作為排氣閥驅(qū)動裝置，周知的例如存在一種包括與排氣閥連接的旋轉(zhuǎn)軸、使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)、及對旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測的位置傳感器的結(jié)構(gòu)。

這里，由于汽車的排氣通道內(nèi)要流入高溫(例如200℃以上)廢氣，從排氣閥經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸所傳遞的熱量可能會導(dǎo)致馬達(dá)和/或位置傳感器產(chǎn)生故障。為此，周知的還存在一種使排氣閥與馬達(dá)和位置傳感器分離，并在排氣閥與馬達(dá)等之間設(shè)置了隔熱板的排氣閥驅(qū)動裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)]

[專利文獻(xiàn)1](日本)特開2001－289071號公報

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的課題]

然而，在上述專利文獻(xiàn)1記載的排氣閥驅(qū)動裝置中，為了使排氣閥與馬達(dá)等分離，裝置結(jié)構(gòu)可能會大型化。另外，還需要在排氣閥和馬達(dá)等之間設(shè)置隔熱板，這不僅會導(dǎo)致部件數(shù)增加，而且還有可能使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

這里，為了對從排氣閥傳導(dǎo)至馬達(dá)的熱量進(jìn)行抑制，一般來說，可考慮采用熱傳導(dǎo)率較低的樹脂材料來形成旋轉(zhuǎn)軸和/會齒輪等。但是，由于樹脂材料所形成的齒輪的強(qiáng)度較低，排氣閥開閉時的沖擊等可能會導(dǎo)致其產(chǎn)生破損，所以存在著無法對馬達(dá)的驅(qū)動力進(jìn)行傳遞，并且不能對排氣閥進(jìn)行開閉的可能性。

本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種與軸一體的齒輪，其不僅具有小型且簡單的結(jié)構(gòu)，還能從驅(qū)動源向被驅(qū)動體傳遞驅(qū)動力，并且還具有可對從被驅(qū)動體傳導(dǎo)至驅(qū)動源的熱量進(jìn)行絕熱的良好的絕熱性。

[用于解決課題的手段]

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種與軸一體的齒輪，具有：旋轉(zhuǎn)軸，其由樹脂材料形成；及圓筒狀齒輪，其由金屬材料形成，并外嵌在所述旋轉(zhuǎn)軸的齒輪支撐部上。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可提供一種與軸一體的齒輪，其不僅具有小型且簡單的結(jié)構(gòu)，還能從驅(qū)動源向被驅(qū)動體傳遞驅(qū)動力，并且還具有能對從被驅(qū)動體傳導(dǎo)至驅(qū)動源的熱量進(jìn)行絕熱的良好的絕熱性。

附圖概述

圖1是對實(shí)施方式的排氣閥驅(qū)動裝置進(jìn)行例示的圖。

圖2是實(shí)施方式的排氣閥驅(qū)動裝置的分解圖。

圖3是沿圖1(B)的A－A線的截面圖。

圖4是沿圖1(B)的B－B線的截面圖。

圖5是例示包括實(shí)施方式的與軸一體的齒輪的主要部分的圖。

圖6是包括實(shí)施方式的與軸一體的齒輪的主要部分的分解圖。

圖7是包括實(shí)施方式的與軸一體的齒輪的主要部分的截面圖。

圖8是實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的俯視圖。

圖9是實(shí)施方式的齒輪的斜視圖。

圖10是實(shí)施方式的齒輪的俯視圖。

圖11是圖10的沿C－C線的截面圖。

圖12是對實(shí)施方式的基于齒輪支撐部的齒輪的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的圖。

[符號說明]

10 位置傳感器

20 轉(zhuǎn)子(rotor)

30 與軸一體的齒輪

32 旋轉(zhuǎn)軸

33 齒輪支撐部

34 齒輪(gear)

36 環(huán)狀突部

37 固定溝

38 環(huán)狀溝

39 側(cè)壁

40 馬達(dá)(驅(qū)動源)

50 接合部(joint)(連接機(jī)構(gòu))

100 排氣閥驅(qū)動裝置

本發(fā)明的實(shí)施方式

以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。需要說明的是，各圖中對相同結(jié)構(gòu)的部分賦予了相同的符號，并根據(jù)情況對重復(fù)的說明進(jìn)行了省略。

首先，根據(jù)附圖對實(shí)施方式的排氣閥驅(qū)動裝置100進(jìn)行說明。排氣閥驅(qū)動裝置100例如可與設(shè)置在汽車消音器上的排氣閥連接，并可使該排氣閥開閉，進(jìn)而可對從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣的排氣通道進(jìn)行變更。

圖1是對實(shí)施方式的排氣閥驅(qū)動裝置100進(jìn)行例示的圖。圖1(A)是排氣閥驅(qū)動裝置100的側(cè)面圖，圖1(B)是排氣閥驅(qū)動裝置100的俯視圖。另外，圖2是實(shí)施方式的排氣閥驅(qū)動裝置100的分解斜視圖。圖3是沿圖1(B)的A－A線的截面圖，具體為經(jīng)過了與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)軸的截面圖。圖4是沿圖1(B)的B－B線的截面圖，具體為經(jīng)過了馬達(dá)40的驅(qū)動軸的截面圖。

如圖1至圖4所示，排氣閥驅(qū)動裝置100具有：位置傳感器10；轉(zhuǎn)子20；與軸一體的齒輪30；作為驅(qū)動源的馬達(dá)40；作為連接機(jī)構(gòu)的接合部50；上箱體101；及下箱體103。

位置傳感器10通過兩個螺絲12被固定在上箱體101的上面。在位置傳感器10和上箱體101之間設(shè)置了用于防水的襯墊11。位置傳感器10具有霍爾(Hall)元件等的磁傳感器，用于對與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測。

轉(zhuǎn)子20通過螺絲21被固定在與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)軸的上端。轉(zhuǎn)子20形成為圓筒狀，并且，內(nèi)周面上設(shè)置了永久磁鐵和軛(yoke)板。位置傳感器10通過由磁傳感器對和與軸一體的齒輪30一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子20的磁通密度的變化進(jìn)行檢測，可對與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測。

與軸一體的齒輪30是由金屬材料所形成的齒輪，并且是通過嵌件成型(insert molding)的方式與由樹脂材料所形成的旋轉(zhuǎn)軸一體形成的。與軸一體的齒輪30介由O型圈31被支撐在下箱體103上。與軸一體的齒輪30的上端固定了轉(zhuǎn)子20，下端固定了接合部50。

與軸一體的齒輪30如圖3和圖4所示與馬達(dá)40的蝸輪(worm gear)41嚙合，借助從馬達(dá)40傳遞過來的驅(qū)動力可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。具體而言，馬達(dá)40進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動后，蝸輪41對驅(qū)動力進(jìn)行傳遞，據(jù)此，與軸一體的齒輪30可與轉(zhuǎn)子20和接合部50一起旋轉(zhuǎn)。

馬達(dá)40設(shè)置在上箱體101和下箱體103之間，并由板狀支撐部42和O型圈45、46支撐。支撐部42如圖2所示通過兩個螺絲43被固定在上箱體101上。

馬達(dá)40如圖4所示在驅(qū)動軸47的端部設(shè)置了同與軸一體的齒輪30進(jìn)行嚙合的蝸輪41。設(shè)置在外部的控制器可控制馬達(dá)40進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，據(jù)此，可使與蝸輪41嚙合的與軸一體的齒輪30進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

接合部50通過銷51被固定在與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)軸的下端部分，并可同與軸一體的齒輪30一起旋轉(zhuǎn)。接合部50與可使排氣閥的閥體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的閥軸卡合。接合部50通過同與軸一體的齒輪30一起旋轉(zhuǎn)，可使排氣閥的閥軸旋轉(zhuǎn)，并可使排氣通道開閉。

上箱體101和下箱體103例如由樹脂材料形成。上箱體101和下箱體103介由用于防水的襯墊102進(jìn)行接合，與軸一體的齒輪30的齒輪部分和馬達(dá)40等收藏在其內(nèi)部。上箱體101的下面周緣部上安裝了絲網(wǎng)(wire mesh)104。

接下來，根據(jù)附圖對包括實(shí)施方式的與軸一體的齒輪30的主要部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖5是對包括實(shí)施方式的與軸一體的齒輪30的主要部分進(jìn)行例示的圖。圖5(A)和圖5(B)分別是從不同角度進(jìn)行觀察時的側(cè)面圖。圖6是包括實(shí)施方式的與軸一體的齒輪30的主要部分的分解斜視圖。另外，圖7是包括實(shí)施方式的與軸一體的齒輪30的主要部分的截面圖。

位置傳感器10如圖5至圖7所示具有連接器13、外筒部14及傳感器部15，并被固定在排氣閥驅(qū)動裝置100的上箱體101上。連接器13上連接了用于將檢測信號發(fā)送至外部控制器的纜線。外筒部14形成為圓筒狀，并覆蓋(環(huán)繞)傳感器部15的周圍。傳感器部15形成為圓柱狀，并且，其內(nèi)部設(shè)置了磁傳感器。

轉(zhuǎn)子20通過螺絲21被固定在與軸一體的齒輪30的上端，并可同與軸一體的齒輪30一起旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子20形成為圓筒狀，并對固定在上箱體101上的位置傳感器10的傳感器部15進(jìn)行環(huán)圍。

圖8是實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子20的俯視圖。轉(zhuǎn)子20如圖8所示沿圓筒部22的內(nèi)周面設(shè)置了永久磁鐵23A、23B和軛板24A、24B。永久磁鐵23A、23B分別形成為棒狀，并相對配置。軛板24A、24B分別形成為半圓筒狀，并在永久磁鐵23A、23B之間相對配置。轉(zhuǎn)子20通過具有這樣的結(jié)構(gòu)可在軛板24A和軛板24B之間形成磁場。

接合部50如圖5至圖7所示具有連接部52和兩個卡合爪54。連接部52由樹脂材料形成，并具有供與軸一體的齒輪30的連接軸55插入的連接孔53。連接部52通過銷51被固定在插入了連接孔53的與軸一體的齒輪30的連接軸55上。

卡合爪54由金屬材料形成，并在與軸一體的齒輪30的相反側(cè)被形成為，從連接部52開始沿同與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)軸的軸方向平行地進(jìn)行延伸。卡合爪54可與設(shè)置在排氣通道上的排氣閥的閥軸進(jìn)行卡合。

排氣閥驅(qū)動裝置100的馬達(dá)40進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動后，與軸一體的齒輪30與轉(zhuǎn)子20和接合部50一起旋轉(zhuǎn)。接合部50同與軸一體的齒輪30一起旋轉(zhuǎn)后，與卡合爪54卡合的排氣閥的閥軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，這樣，與閥軸連接的閥體就可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而可對排氣通道進(jìn)行開閉。

另外，轉(zhuǎn)子20同與軸一體的齒輪30一起旋轉(zhuǎn)后，被固定了的位置傳感器10的傳感器部15周圍的磁場方向隨著轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行變化。設(shè)置在傳感器部15上的磁傳感器可將基于藉由轉(zhuǎn)子20的旋轉(zhuǎn)而與磁場方向一起變化的磁通密度的信號進(jìn)行輸出。

與位置傳感器10連接的控制器根據(jù)從磁傳感器所輸出的信號可對與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測。另外，控制器通過對與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測，還可對通過接合部50同與軸一體的齒輪30連接的排氣閥的開閉狀態(tài)進(jìn)行把握。

與軸一體的齒輪30如圖5至圖7所示具有旋轉(zhuǎn)軸32和齒輪34。旋轉(zhuǎn)軸32由樹脂材料形成。另外，齒輪34可為圓筒狀并可由金屬材料形成。齒輪34例如可為金屬制的燒結(jié)齒輪。旋轉(zhuǎn)軸32和齒輪34通過嵌件成型的方式一體形成。

旋轉(zhuǎn)軸32具有齒輪支撐部33和連接軸55。齒輪支撐部33形成為圓筒狀，并被外嵌了齒輪34。連接軸55形成為多邊柱狀，并被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸32的下端部分。連接軸55可插入設(shè)置在接合部50的連接部52上的連接孔53內(nèi)，并可通過銷51與接合部50進(jìn)行連接。

齒輪34形成為圓筒狀，并外嵌在旋轉(zhuǎn)軸32的齒輪支撐部33上。齒輪34的外周面形成有可與馬達(dá)40的蝸輪41進(jìn)行嚙合的齒，并可介由蝸輪41對馬達(dá)40的驅(qū)動力進(jìn)行傳遞。

馬達(dá)40進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動后，來自馬達(dá)40的驅(qū)動力被傳遞至齒輪34，據(jù)此，與齒輪34一體形成的旋轉(zhuǎn)軸32就會與轉(zhuǎn)子20和接合部50一起旋轉(zhuǎn)。這樣，通過馬達(dá)40進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動以使旋轉(zhuǎn)軸32和接合部50一起旋轉(zhuǎn)，與接合部50連接的排氣閥就可進(jìn)行開閉。另外，通過旋轉(zhuǎn)軸32和轉(zhuǎn)子20一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，根據(jù)來自位置傳感器10的磁傳感器的輸出，還可對旋轉(zhuǎn)軸32的旋轉(zhuǎn)位置和排氣閥的開閉狀態(tài)進(jìn)行檢測。

接下來，根據(jù)附圖對與軸一體的齒輪30的齒輪34的結(jié)構(gòu)和基于旋轉(zhuǎn)軸32的齒輪支撐部33的齒輪34的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。

圖9是實(shí)施方式的齒輪34的斜視圖。另外，圖10是實(shí)施方式的齒輪34的俯視圖。圖11是沿圖10的C－C線的截面圖。

齒輪34如圖9至圖11所示形成為圓筒狀，其外周面上設(shè)置了可與蝸輪41進(jìn)行嚙合的齒35。另外，齒輪34具有從內(nèi)周面開始向半徑方向的內(nèi)側(cè)進(jìn)行突出的環(huán)狀突部36。環(huán)狀突部36形成在齒輪34的全體內(nèi)周面上，并等間隔地設(shè)置了多個(本文中，多個指兩個以上)的固定溝37。

齒輪34與旋轉(zhuǎn)軸32采用嵌件成型的方式一體形成，并外嵌在齒輪支撐部33上。在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸32和齒輪34的嵌件成型時，可使形成為齒輪支撐部33的樹脂流入齒輪34的內(nèi)周面?zhèn)?，并以環(huán)狀突部36深入齒輪支撐部33的外周面的方式，使齒輪34和齒輪支撐部33一體形成。

這樣，通過使具有多個固定溝37的環(huán)狀突部36形成為深入齒輪支撐部33的外周面的方式，齒輪34就會與齒輪支撐部33嚙合并不會發(fā)生空轉(zhuǎn)地與旋轉(zhuǎn)軸32一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

圖12是對實(shí)施方式的基于齒輪支撐部33的齒輪34的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的圖。

如圖12所示，齒輪34外嵌在設(shè)置于齒輪支撐部33的整周上的環(huán)狀溝38內(nèi)，并以在環(huán)狀溝38的側(cè)壁39之間被夾持的方式與齒輪支撐部33一體形成。

通過這樣的結(jié)構(gòu)，例如，如圖12(A)所示，當(dāng)溫度上升時，由樹脂材料所形成的齒輪支撐部33會發(fā)生膨脹，并會對齒輪34的內(nèi)周面進(jìn)行按壓。這樣，當(dāng)溫度上升時，齒輪34會以其內(nèi)周面向半徑方向的外側(cè)被按壓的方式而被齒輪支撐部33固定支撐。

另外，例如，如圖12(B)所示，當(dāng)溫度下降時，由樹脂材料所形成的齒輪支撐部33會發(fā)生收縮，側(cè)壁39會對齒輪34的側(cè)面進(jìn)行按壓。這樣，當(dāng)溫度下降時，齒輪34會以在側(cè)壁39之間被夾持的方式而被齒輪支撐部33固定支撐。

所以，即使在溫度變化導(dǎo)致由樹脂材料所形成的齒輪支撐部33發(fā)生了膨脹或收縮的情況下，齒輪34也會被齒輪支撐部33進(jìn)行牢固地固定支撐。這樣，齒輪34就會與溫度變化無關(guān)地而被齒輪支撐部33固定支撐，并且，藉由內(nèi)周面上所形成的環(huán)狀突部36與齒輪支撐部33進(jìn)行嚙合，還可不會發(fā)生空轉(zhuǎn)地與旋轉(zhuǎn)軸32一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

如上所述，在本實(shí)施方式的與軸一體的齒輪30中，由熱傳導(dǎo)率比金屬還低的樹脂材料形成了旋轉(zhuǎn)軸32。這樣，可提高旋轉(zhuǎn)軸32的絕熱性，進(jìn)而可減少從設(shè)置在流入高溫廢氣的排氣通道上的排氣閥傳遞至位置傳感器10和/或馬達(dá)40的熱量。所以，不需要將位置傳感器10和/或馬達(dá)40等與排氣閥和/或與軸一體的齒輪30進(jìn)行分開設(shè)置，據(jù)此，可實(shí)現(xiàn)排氣閥驅(qū)動裝置100的小型化及結(jié)構(gòu)的簡單化。

另外，在與軸一體的齒輪30中，齒輪34由金屬材料所形成。所以，即使在高溫環(huán)境下也可維持齒輪34的強(qiáng)度，可防止例如排氣閥開閉時的沖擊等對齒輪34造成破壞。另外，就齒輪34而言，其是以環(huán)狀突部36深入齒輪支撐部33的外周面，并以該齒輪34嵌入齒輪支撐部33的環(huán)狀溝38的方式，采用嵌件成型與旋轉(zhuǎn)軸32一體形成的。所以，通過這樣的結(jié)構(gòu)，齒輪34可與溫度變化無關(guān)地被齒輪支撐部33進(jìn)行固定支撐，并可不會發(fā)生空轉(zhuǎn)地與旋轉(zhuǎn)軸32一起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

這樣，通過本實(shí)施方式的與軸一體的齒輪30，能以小型且簡單的結(jié)構(gòu)，將來自作為驅(qū)動源的馬達(dá)40的驅(qū)動力傳遞至作為被驅(qū)動體的排氣閥，并且，還可提高排氣閥和馬達(dá)40等之間的絕熱性。另外，就具有與軸一體的齒輪30的排氣閥驅(qū)動裝置100而言，也可使其小型化和結(jié)構(gòu)簡單化。

以上盡管對實(shí)施方式的與軸一體的齒輪和排氣閥驅(qū)動裝置進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)還可進(jìn)行各種各樣的變更、變形及改良。

例如，在上述實(shí)施方式中，盡管例示了作為位置傳感器10使用了霍爾元件等的磁傳感器的結(jié)構(gòu)，但是也可以采用其他不同的方式對與軸一體的齒輪30的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測。另外，就齒輪34的內(nèi)周面上所形成的環(huán)狀突部36的形狀及固定溝37的數(shù)量和位置等的結(jié)構(gòu)而言，只要能夠防止齒輪34的空轉(zhuǎn)，并不限定于上述實(shí)施方式中所例示的結(jié)構(gòu)。另外，接合部50的卡合爪54等盡管也是根據(jù)所要連接的排氣閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的，同樣也不限定于上述實(shí)施方式中所例示的結(jié)構(gòu)。再有，作為實(shí)施方式盡管例示了具有與軸一體的齒輪30的排氣閥驅(qū)動裝置100，但是與軸一體的齒輪30還可應(yīng)用于其他各種各樣的裝置。

因此，基于上述，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種與軸一體的齒輪，其特征在于具有：旋轉(zhuǎn)軸，其由樹脂材料形成；及圓筒狀齒輪，其由金屬材料形成，并外嵌在所述旋轉(zhuǎn)軸的齒輪支撐部上。

其中，所述齒輪支撐部具有供所述圓筒狀齒輪進(jìn)行外嵌的環(huán)狀溝，并在所述環(huán)狀溝的側(cè)壁之間對所述圓筒狀齒輪進(jìn)行夾持。

其中，所述圓筒狀齒輪具有從內(nèi)周面向半徑方向的內(nèi)側(cè)進(jìn)行突出并形成有固定于所述齒輪支撐部的固定溝的環(huán)狀突部。

其中，所述圓筒狀齒輪通過嵌件成型與所述旋轉(zhuǎn)軸一體成形。

另外，本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種排氣閥驅(qū)動裝置，其特征在于具有：上述與軸一體的齒輪；驅(qū)動源，其與所述圓筒狀齒輪連接，并對所述與軸一體的齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；位置傳感器，其對所述與軸一體的齒輪的旋轉(zhuǎn)位置進(jìn)行檢測；及連接機(jī)構(gòu)，其對所述與軸一體的齒輪和設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)排氣通道上的排氣閥進(jìn)行連接。