(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の板材から回り止め部を含む所定形状の第２の板材を抜き出す工程と、この第２の板材の上記回り止め部以外の部分にプレスにより円柱部を形成する工程と、この円柱部にねじ山を形成する工程とを備えた回転／直動変換モータ用モータシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、排気ガス再循環システムのバルブ（ＥＧＲ−Ｖ）などに用いられる、バルブモータの回転動作を往復動作（直動）に変換する機構を内蔵した回転／直動変換用モータ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特開平７−２７０２３号公報に示されるように、ＥＧＲ−Ｖ（排気ガス再循環制御弁）制御装置において、ステッピングモータ（または、リニアモータ）による回転を直線運動に変換して、ＥＧＲ−Ｖを駆動し、弁開度を調節して、再循環排気ガスの流量を調節するものが知られている。また、モータシャフトによってバルブシャフトを押して、バルブを開く押式制御弁と、モータシャフトによってバルブシャフトを引っ張って、バルブを開く引上げ式制御弁とについて、記載されている。
また、特開平８−４９７８２号公報には、スクリューシャフトの非突出端を金型間に配置した状態で圧縮成形を行うことが記載され、さらに、係合突部の表面にバリ等ができない加工法であればその他の方法を用いてもよいことが記載されている。また、モータシャフトとバルブシャフトを一体化して、モータシャフトの端部にバルブを固定しているものが記載されている。
さらに、特開平１０−２１５５４５号公報に示されるように、モータシャフトを同一の加工機にて丸棒より一体で削り出すこと、また、金属射出成形法により成形すること、さらに、ねじ部を転造加工により成形加工した後に、このねじ部の位相に合わせて回転規制部を樹脂インサート成形や金属射出成形した後に溶接して構成することが記載されている。
ここで、一般的なＥＧＲ−Ｖの構造について説明する。
図１は、モータとしてステッパモータを使用した、電動式制御弁装置であるステッパモータ駆動式排気ガス再循環制御弁の内部構造図である。
この図において、ハウジング１は、エンジンの排気系に連通する入力ポート２と、エンジンの吸気系に連通する出力ポート３、還流通路４ａ、４ｂ、及びモータ及び弁本体の冷却を行う水冷通路１４を有する。バルブシート６は、還流通路４ａ内に圧入され、ロールピン１３にて抜け止めがなされている。９は軸受けであるブッシュ、８はブッシュ９へのデポジット進入防止のためのホルダであり、バルブシート６と同一軸上でハウジング１との間に挟まれている。
５はバルブであり、バルブシート６に当接するよう配置され、バルブシャフト７にカシメ構造により固定される。バルブシャフト７はブッシュ９を貫通し、バルブ５と反対側でスプリングホルダＡｌＯ及びワッシャ１３をかしめ構造にて固定している。１２はスプリングＡであり、スプリングホルダＡｌＯとハウジング１間にバルブ5が閉弁方向に付勢するよう縮設されている。
２０はステッパモータ本体で、取り付けネジ４６により軸心が一致するようにハウジング１に取り付けられている。２２はボビンで、コイル２３が巻き付けられ、外周に磁路となるヨークＡ２４、ヨークＢ２５が設けられる。２９はターミナルで、コイル２３と電気的に接続されており、モータハウジング２１によりコネクタ部を形成する。２７は２つのコイル部を磁気的に遮蔽するプレートＡ、２６はモータハウジング２１が外装成形されるときにコイル部内周に樹脂が流れ込むのを防止するプレートＢである。
３１はマグネット、３２はマグネット３１を保持し内周部にモータシャフト７０のネジ部７０ａと螺合するネジ部３２ａ、及びモータシャフト７０の軸方向ストッパ部３２ｂを有するロータ、３０はロータ３２両端に装着されるベアリング、２８はベアリング側圧用の板バネ、７０はネジ部７０ａを有し、これがネジ部３２ａと螺合してロータ３２の回転を直線運動に変換するよう往復動するモータシャフト、３４はモータシャフト７０に圧入されたストッパピン、４１はモータシャフト７０の軸受け作用、及び断面がＤ形状の穴による回転防止作用をするモータブッシュ、４０はモータハウジング２１に同心でハウジング1との間に配置されたモータホルダで、ベアリング３０及びモータブッシュ４１を保持する。
以上の様に構成されたモータでは、まずバルブ開弁動作時は、ターミナル２９にコントロールユニット（図示せず）から送られたパルス状の電圧により、マグネット３１を含むロータ３２がステップ状に開弁方向回転を行う。この時、送信パルス数とステップ数は一致しており、正確なオープンループ制御が行える。このステップ状の回転はロータ３２のネジ部３２ａとモータシャフト７０のネジ部７０ａによりモータシャフト７０に伝えられる。モータシャフト７０は、断面が半円形になされたいわゆるＤ部７０ｂとブッシュ４１のＤ穴により回転方向の動きが規制されているため、ロータ３２の回転がモータシャフト７０の直線運動に変換され、開弁方向（図示下方）に移動する。
従来の回転／直動変換モータ用モータシャフトは、以上のように構成されていたので、転造加工時の位置決めが困難であり、ねじ部がずれた状態で形成されたりしていた。
また、ねじの位相をあわせる為に、回り止め部を別部材で形成し、ねじの位相が合うようにねじ部と回り止め部とを固定するので、部品点数や加工手順が増加するという課題があった。
さらに、その製造方法において、丸棒から削り出しにより成形する為に、切削時に取り除かれる部分、すなわち、切削クズとして排出される無駄な部分が多くなっていたという課題があった。特に、回り止め部を同一部材で形成しようとすれば、より大きい直径を持つ丸棒から成形する必要があり、更に、無駄な部分が多くなっていた。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、転造加工時の位置決めを容易に行うことができ、また、ねじ位相を簡単にあわせることができる回転／直動変換モータ用モータシャフトを得ることを目的とするものである。
さらに、材料の無駄の少ない回転／直動変換モータ用モータシャフトの製造方法を得ることを目的とするものである。
【発明の開示】
【０００３】
この発明にかかる回転／直動変換モータ用モータシャフトの製造方法は、第１の板材から回り止め部を含む所定形状の第２の板材を抜き出す工程と、この第２の板材の上記回り止め部以外の部分にプレスにより円柱部を形成する工程と、この円柱部にねじ山を形成する工程とを備えたために、板材から一旦円柱部を形成した後に、ねじ部を形成するので、板材をより薄いものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
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最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図２はこの実施の形態１における、回転／直動変換用モータの主要部を示す分解斜視図である。
この図において、５０、５１はコイルが巻回される鉄心などのステ一夕、３１は永久磁石などにより構成されるマグネット、３２はステ一夕５０、５１に発生する回転力により回転するロータ、３２ｂはロータ３２のバルブシャフト側端面に形成され、モータシャフト３３（後述）のモータ側のストッパとなるストッパ部である。３３はモータシャフトで、これは、ロータ３２と螺合するネジ部３３ａと、ブッシュ４１（後述）と係合することによりモータシャフト３３の軸周り回転方向を規制する平板状の回転規制部３３ｂと、軸端に設けられた押し出し部３３ｄとから構成されている。また、回転規制部３３ｂにはそのネジ部側端部にロータ３２のストッパ部３２ｂに当たり、モータシャフト３３の軸方向の動きを制限する当接部３３ｃが形成されている。その他の構成は図示していないが図１と同様である。
これらの部品の、位相（回転方向）合わせは、まず、ステ一夕５０、５１（図では爪部分のみ表示）は組み合わせ時に位相が一致するようにステ一夕外周に設けられた凹凸を嵌合させることで決定しており、ステ一夕５０、５１とモータハウジング２１はモータハウジングの成型時に金型にてステ一夕の位相を一定にするように金型に設けられた凸部とステ一夕に設けられた凹部（または穴）により位相を合わせている。次に、モータハウジング２１とモータホルダ４０も同様に凹凸構造により固定する。さらに、モータホルダ４０とモータブッシュ４１は、ブッシュ４１の角状の外形形状により規定する。一方、ロータ３２は、マグネット３１と凹凸構造にて位相を決めており、マグネット３１の磁極とストッパ部３２ｂが位相決めされていると同時に、ネジ部３２ａについても同様に位相を決めている。
さらに、モータシャフト３３も同様にそれぞれの機能部が位相を決められており、構造的には、ネジ部３３ａと、ネジ部よりモータ出力側に設けられた平板状の回転規制部３３ｂを有し、回転規制部３３ｂのネジ部側の端面がロータ３２のストッパ部３２ｂと当接する平面状の当接部３３ｃを形成し、そしてネジ部３３ａと反対方向の延長上にバルブとの当接部である押し出し部３３ｄを有している。
このモータシャフト３３の押し出し部３３ｄの構造は、ここでは、凹凸のない平面状になっているが、図３に示すような、構造でもよい。
図３において、図３(ａ)、図５は、押し出し部３３ｄが平面状に形成されているものを示している。この形状のものは、打ち抜き処理などで簡単に形成することができ、製造が容易になるものである。
次に、図３（ｂ）及び図４及び図１３は、モータシャフト３３の軸芯上に突状部分３３ｅを形成されていて、この突状部分３３ｅの端面が押し出し部３３ｄとなっている。この形状のものは、打ち抜き処理などで簡単に形成することができ、製造が容易になると共に、バルブシャフトに当接する押し出し部３３ｄを小さくでき、バルブシャフトとの当接箇所近辺のスペースを小さくすることができる。
また、図３（ｃ）及び図６は、モータシャフト３３の軸に対称に二つの突状部分３３ｅを形成し、それぞれの突状部分３３ｅの端面が押し出し部３３ｄとなっている。この形状のものは、打ち抜き処理などで簡単に形成することができ、製造が容易になると共に、モータシャフト３３の軽量化を図りつつ、押し出し部３３ｄを広くすることができる。
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）は、バルブシャフト７を押すことにより、バルブ５がバルブシート６から離間する（すなわち、弁が開く）押し出し式ＥＧＲ−Ｖタイプのものに用いられるモータシャフト３３を示すものであるが、この押し出し式ＥＧＲ−Ｖに用いるモータシャフト３３以外に、バルブシャフト７をモータシャフト３３によって引き上げた際にバルブ５がバルブシート６から離間する引き上げ式ＥＧＲ−Ｖに用いるモータシャフト３３についても、その構造を説明する。
図３（ｄ）及び図７は、モータシャフト３３がＴ字型の形状をもち、その２つの突状部分３３ｅの引き上げ部３３ｆがバルブシャフト７に係合し引き上げるものである。この形状のものは、打ち抜き処理などで簡単に形成することができ、製造が容易になるものである。
また、図３（ｅ）は、中央部分に孔３３ｇを設けていて、この孔３３ｇの引き上げ部３３ｆがバルブシャフト７に係合し引き上げるものである。この形状のものは、打ち抜き処理などで簡単に形成することができ、製造が容易になるものであると共に、突出部ではなく、孔を設けているので、モータシャフト33を小さくすることができる。
また、図８は、モータシャフト３３の端部を径方向に折り曲げることにより（ここでは、３分割して折り曲げている）、３つの突状部分３３ｅを形成し、この突状部分３３ｅが引き上げ部３３ｆとして機能するものである。また、ブッシュにモータシャフトのねじ部分が通るような穴を開けておけば、組立は容易となる。この形状のものは、打ち抜き処理や折り曲げ処理などにより簡単に形成することができ、製造が容易になるものであると共に、平板状の回転規制部３３ｂの平面側に突出部を設けるので、円柱状に近い構造となり、円柱状のロータ３２やバルブシャフトとの配置が効率よく且つ容易となり、さらには、折り曲げられた突状部３３ｅがブッシュからの抜け止めとなる。
さらに、この図８に示されるモータシャフトは、押し出し式ＥＧＲ−Ｖに用いることが可能であり、その際には、バルブシャフトとの当接面を広くすることができ、確実にバルブシャフトに当接させ押圧することが可能となる。
引き上げ式ＥＧＲ−Ｖの上述したモータシャフト３３の構造、機能以外の構造、機能については、特開平７−２３３２３に説明されているので、詳細な説明を省略するが、引き上げ式ＥＧＲ−Ｖは、バルブシャフトが弁座に移動すると弁座と当接して閉弁し、バルブシャフトがモータ方向に移動すると弁座から離れ開弁するものであり、ＥＧＲ−Ｖの故障時には弁が閉じる状態となるように設計するために、バルブシャフトは閉弁方向にスプリングにより付勢されるため、モータシャフトはバルブシャフトをモータ方向に引き上げるようにして、開弁させるものである。
また、図３（ｆ）に示されるように、図３（ｄ）のモータシャフト３３を押し出し式ＥＧＲ−Ｖに用い、通常は、モータシャフト３３が閉弁方向に移動してバルブシャフト７を押すことにより開弁し、モータシャフト３３が開弁方向に移動してバルブシャフトスプリング５０のスプリング力によりバルブシャフト７が閉弁し、バルブの閉弁不良時には、引き上げ部３３ｆで強制的にバルブシャフト７を引き上げてバルブの閉弁状態とすることができるようにすることも可能である。
このことにより、バルブシャフト７の拗れなどによりバルブシャフトスプリング５０のスプリング力だけでは閉弁させることができない場合にでも、モータシャフト３３によりモータの駆動力を更に加えることにより、強制的に閉弁状態とすることができ、フェールセーフに優れたＥＧＲ−Ｖを得ることができる。
ここで、引き上げ式ＥＧＲ−Ｖ用のモータシャフトにおいても、押し出し部を設けることにより、同様にモータシャフト３３によって強制的に閉弁状態とすることもできるものである。
図１０は、モータシャフトの製造過程を示す説明図である。
まず、（ａ）でモータシャフト３３のねじ部３３ａとほぼ同じ太さの線材を用意する。
（ｂ）でこの線材から必要な長さの金属棒を切り出す。この際に、ねじ部３３ａ側の端面に、転造加工用のセンタ孔３３ｈを同時形成し、また、回転規制部３３ｂ側は、線材を軸方向から圧力をかけて潰すことにより、大径部を形成する。（←ヘッダ処理）
（ｃ）で、上記（ｂ）で形成した大径部を軸垂直方向から油圧プレスで圧力を加えることにより、仕上がりと同一の厚さにまで潰して平たくする。（←つぶし加工）
（ｄ）で、つぶし加工された部分から、油圧プレスにより、回転規制部３３ｂを型抜き成形する。
（ｅ）で、型抜きされた回転規制部３３ｂの端面に転造加工用のセン夕孔３３ｈを穴あけする。
（ｆ）後述する転造処理を行い、バレル研磨によって、バリ取りを行って、モータシャフト３３を形成する。
図５は、図４に示される製造過程とは別のモータシャフトの製造過程を示す説明図である（ａ）で、回転規制部３３ｂと同一の厚さの板材を用意する。
（ｂ）で、板材からパワープレスで外形抜きを行う。この際に、回転規制部３３ｂは仕上がり形状に抜き、ねじ部３３ａは後工程の丸め工程の為に必要な幅を持って抜く。
また、外形抜きの際に図７のように、できるだけ隙間をなくすようにすれば、板材の無駄が少なくなる。
（ｃ）で、ねじ部３３ａを、金型によって挟み込むようにして、円柱状に丸め加工を行う。この際に、一回の丸め加工では、精度よい円柱形状が得られない場合には、２回以上の丸め加工を行ってもよい。
（ｄ）で、モータシャフト３３の両端に、後述する転造処理を行う為に、センタ孔３３ｈを穴あけ加工もしくはプレス加工により形成する。
（ｅ）で、後述する転造処理を行い、バレル研磨によって、バリ取りを行って、モータシャフト３３を形成する。
図１１は、転造処理を説明する為の説明図である。
図１１において、１００ａ、ｂは表面に斜め溝が形成されている転造板である。この転造板１００ａ、ｂがモータシャフト３３のねじ部３３ａを圧力をかけて挟みつつ、互いに上下に移動することにより、ねじ部３３ａにねじ山が形成される。
ここで、転造板１００により溝を形成する前に、位置決め用治具１０１を回転規制部３３ｂに当てて、軸周り（回転方向）の位置決めを行い、また、二つのセンタ受け１０２を対応するセンタ孔３３ｈに挿入することにより、軸方向の位置決めを行うことができる。
次に手順について説明する。
まず、モータシャフト３３を軸方向からセンタ受け１０２をセンタ孔３３ｈに差し込むことによって固定して、さらに、下側から位置決め用治具１０１を回転規制部３３ｂに当てて、モータシャフト３３の位置決めを行う。
次に、転造板１００に近づけて、ねじ山を転造し始める際に、位置決め用治具１０１を下側に移動させて、モータシャフト３３を回転可能にする。
そして、転造板１００の問をねじ部３３ａが圧力を加えられながら、センタ受け１０２に軸位置を位置決めされた状態で回転することにより、ねじ部３３ａに回転位相のバラツキのないねじ山が形成される。
以上説明したように、この発明によれば、線材の端部に大径部を形成する工程と、この大径部を所定の厚さの板部とになるようにつぶす工程と、この所定厚さの板部から所定形状の回り止め部を抜き出す工程と、線材の回り止め部以外の部分にねじ山を形成する工程とを備えたために、線材から一旦大径部を形成した後に、回り止め部を形成するので、線材をより細いものとすることができる。
また、第１の板材から回り止め部を含む所定形状の第２の板材を抜き出す工程と、この第２の板材の上記回り止め部以外の部分にプレスにより円柱部を形成する工程と、この円柱部にねじ山を形成する工程とを備えたために、板材から一旦円柱部を形成した後に、ねじ部を形成するので、板材をより薄いものとすることができる。
さらに、転造によりねじ山を形成する工程を備えたので、ねじ部の形成を素早く行うことができる。
また、板状の回り止め部と、円柱状のねじ部を有し、モータシャフトの軸方向端部に転造時の位置決め用の孔を設けたので、転造の際に、ねじの位置ずれや位相ずれを防止することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０００５】
以上のように、この発明に係る回転／直動変換用モータ及びその製造方法は、特に、排気ガス再循環システムのバルブ（ＥＧＲ−Ｖ）などに用いられる、バルブモータの回転動作を往復動作（直動）に変換するのに適する。
また、バルブモータの回転動作を往復動作（直動）に変換する機構を内蔵した回転／直動変換用モータを製造するのに適する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】  従来の回転／直動変換モータの付いた排気ガス再循環制御弁を示す断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における回転／直動変換モータの要部を示す分解斜視図である。
【図３】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトを示す正面図である。
【図４】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトを示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトを示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトを示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトを示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトを示す図である。
【図９】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトの製造工程を示す説明図である。
【図１０】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトの製造工程を示す説明図である。
【図１１】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトの製造工程の内の転造工程を示す説明図である。
【図１２】  この発明の実施の形態１における板材からのモータシャフトの切り取りを示す説明図である。
【図１３】  この発明の実施の形態１におけるモータシャフトの４面図である。
【図１】
0003875026.tif 000002
【図２】
0003875026.tif 000003
【図３】
0003875026.tif 000004
【図４】
0003875026.tif 000005
【図５】
0003875026.tif 000006
【図６】
0003875026.tif 000007
【図７】
0003875026.tif 000008
【図８】
0003875026.tif 000009
【図９】
0003875026.tif 000010
【図１０】
0003875026.tif 000011
【図１１】
0003875026.tif 000012
【図１２】
0003875026.tif 000013
【図１３】
0003875026.tif 000014