JP2014214734A - バルブ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態によるバルブ駆動装置を図1〜3に示す。
過給機3は、コンプレッサ11、コンプレッサハウジング12、タービン13、タービンハウジング14、軸受部15、シャフト16、第1バルブ17および第2バルブ18等を備えている。
図2は、過給機3の構成を模式的に示したものである。
以下、第1バルブ17および第2バルブ18が開弁する方向を、適宜、「開弁方向」という。また、第1バルブ17および第2バルブ18が閉弁する方向を、適宜、「閉弁方向」という。
ECU21は、アクチュエータ30に供給する電力を調整することにより出力軸32の軸方向への移動を制御する。
第1ロッド71は、棒状に形成され、一端が第1バルブレバー軸612に対し相対回転可能に接続され、他端がシャフト35の軸部351に対し相対回転可能に接続されている。
第2ロッド72は、棒状に形成され、一端が第2バルブレバー軸622に対し相対回転可能に接続され、他端が第2部材50の軸部512に対し相対回転可能に接続されている。
本実施形態では、図3に示すように、第1バルブレバー61および第2バルブレバー62は、第1所定距離D1および第2所定距離D2が略同じになるよう形成されている。
図4(A)に示すように、第1バルブ17および第2バルブ18のいずれもが閉弁(全閉)状態のとき、第1当接部411とねじ部91とは離間している。このときの出力軸32の軸方向への移動量、すなわち、アクチュエータ30の駆動量を第1駆動量K1とする。このとき、スプリング81からの付勢力は、第2部材50、第2ロッド72、第2バルブレバー62を経由して第2バルブ18に作用し、第2バルブ18を閉弁方向に付勢している。これにより、第2バルブ18の全閉状態が維持されている。また、このとき、第1部材40(シャフト35、出力軸32)には、スプリング81からの付勢力が作用している。また、このとき、図4(B)に示すように、第1スクロール141を経由してタービン13に排気が供給される。
図4(A)の状態で、ECU21がアクチュエータ30を駆動制御することにより、第1部材40がアクチュエータ30から離れる方向に第1部材40(シャフト35、出力軸32)が移動すると、当該移動が第1ロッド71および第1バルブレバー61を経由して第1バルブ17に伝達し、第1バルブ17が開弁する。また、このとき、第1当接部411は、第2当接部511(隙間形成部90)に近づく方向に移動する。
さらに、ECU21が第1部材40(シャフト35、出力軸32)を移動させると、第2バルブ18は、第1バルブ17とともに開弁し(開度が大きくなり)、図6(A)に示す状態になる。
また、アクチュエータ30の駆動量が第3駆動量K3のとき、第2バルブ18の開度が「必要開度」となるよう設定されている。
また、図7(B)に示すように、アクチュエータ30の駆動量が第1駆動量K1から第2駆動量K2までの範囲(第1バルブ17制御範囲)でアクチュエータ30に作用する負荷は、「スプリング81の発生トルク(閉弁方向)」−「排気脈動のバルブ作用力(開弁方向)」である。アクチュエータ30の駆動量が第2駆動量K2から第3駆動量K3までの範囲でアクチュエータ30に作用する負荷は、「排気脈動のバルブ作用力(開弁方向)」のみである。
このように、本実施形態では、比較的少ない構成部材でリンク機構を構成し、1つのアクチュエータ30で2つのバルブ(第1バルブ17、第2バルブ18)を駆動することができる。よって、部材コストおよび製造コストを低減することができる。
本発明の第2実施形態によるバルブ駆動装置を図9に示す。第2実施形態では、第1部材、第2部材および付勢手段の構成等が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、第1部材40の本体41の他方の面の外縁部に環状の第1当接部411が形成されている。また、本体41の他方の面の中央に第1係合部412が形成されている。
本発明の第3実施形態によるバルブ駆動装置を図10に示す。第3実施形態では、第1部材、第2部材および付勢手段の構成等が第1実施形態と異なる。
本発明の第4実施形態によるバルブ駆動装置を図11に示す。第4実施形態では、アクチュエータ、シャフト、第1部材、第2部材の構成等が第1実施形態と異なる。
第4実施形態では、シャフト35は、アクチュエータ30の出力軸32と別体に設けられている。シャフト35は、一端がコンプレッサハウジング12に固定されるようにして設けられている。
第1部材40は、本体43、筒部44および延伸部45等を有している。
第2部材50は、本体54を有している。本実施形態の第2部材50は、第3実施形態の第2部材50と同様の構成のため、説明を省略する。
本発明の第5実施形態によるバルブ駆動装置を図12に示す。第5実施形態では、第1部材の構成等が第1実施形態と異なる。
本発明の第6実施形態によるバルブ駆動装置を図13(A)に示す。第6実施形態では、バルブ駆動装置1の構成は第1実施形態と同様であるものの、バルブ駆動装置1が取り付けられる過給機の構成が第1実施形態と異なる。
本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
本発明の第7実施形態によるバルブ駆動装置を図13(B)に示す。第7実施形態では、バルブ駆動装置1の構成は第1実施形態と同様であるものの、バルブ駆動装置1が取り付けられる過給機の構成が第1実施形態と異なる。
本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
本発明の第8実施形態によるバルブ駆動装置を図14に示す。第8実施形態では、バルブ駆動装置1の構成は第1実施形態と同様であるものの、バルブ駆動装置1の適用対象が第1実施形態と異なる。
第1コンプレッサ251および第2コンプレッサ252は、エンジン2に吸気を導く吸気通路6に設けられている。
本発明の他の実施形態では、タービンに供給する排気の量を制御する可変ノズル、すなわち、可変容量式過給機の「可変ノズル」として第1バルブを用いることとしてもよい。この場合、付勢手段の付勢力により第2バルブ(ウェストゲートバルブ)を全閉状態に保ったまま、アクチュエータにより第1バルブ(可変ノズル)を所定の範囲で駆動することができる。
また、本発明の他の実施形態では、付勢手段は、金属製のコイルスプリングに限らず、他の材料および形状からなる弾性部材により形成されていてもよい。
また、上述の実施形態は、構成上の阻害要因がない限り、どのように組み合わせて実施してもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
17 ・・・・第1バルブ
173 ・・・第1バルブ軸
18 ・・・・第2バルブ
183 ・・・第2バルブ軸
30 ・・・・アクチュエータ
32 ・・・・出力軸
35 ・・・・シャフト
40 ・・・・第1部材
411、421、451 ・・・第1当接部
412、431 ・・・第1係合部
50 ・・・・第2部材
511、521、541 ・・・第2当接部
513、531、542 ・・・第2係合部
61 ・・・・第1バルブレバー
612 ・・・第1バルブレバー軸
62 ・・・・第2バルブレバー
622 ・・・第2バルブレバー軸
71 ・・・・第1ロッド
72 ・・・・第2ロッド
81 ・・・・スプリング(付勢手段)
Claims (10)
- 第1バルブ軸(173)の軸周りに回転可能な第1バルブ(17)、および、第2バルブ軸(183)の軸周りに回転可能な第2バルブ(18)を備える過給機(3、22、23、24)に取り付けられ、前記第1バルブおよび前記第2バルブを駆動するバルブ駆動装置(1)であって、
軸方向に移動可能な出力軸(32)を有するアクチュエータ(30)と、
前記出力軸と同軸かつ一体、または、前記出力軸と別体に設けられるシャフト(35)と、
前記シャフトの軸上に設けられ、第1当接部(411、421、451)および第1係合部(412、431)を有する第1部材(40)と、
前記シャフトの軸上に設けられ、前記第1当接部に当接可能な第2当接部(511、521、541)、および、第2係合部(513、531、542)を有する第2部材(50)と、
前記第1バルブ軸と一体に回転可能なよう設けられ、軸が前記第1バルブ軸の軸から第1所定距離(D1)離れた位置で前記第1バルブ軸の軸に対し平行になるよう設けられる第1バルブレバー軸(612)を有する第1バルブレバー(61)と、
前記第2バルブ軸と一体に回転可能なよう設けられ、軸が前記第2バルブ軸の軸から第2所定距離(D2)離れた位置で前記第2バルブ軸の軸に対し平行になるよう設けられる第2バルブレバー軸(622)を有する第2バルブレバー(62)と、
一端が前記第1バルブレバー軸に対し相対回転可能に接続され、他端が前記シャフトまたは前記第1部材に接続される第1ロッド(71)と、
一端が前記第2バルブレバー軸に対し相対回転可能に接続され、他端が前記第2部材に接続される第2ロッド(72)と、
前記第1係合部と前記第2係合部との間に設けられ、前記第1当接部と前記第2当接部とが近づく方向に前記第1部材および前記第2部材を付勢する付勢手段(81)と、
を備えるバルブ駆動装置。 - 内燃機関(2)に吸気を導く吸気通路(6)に設けられるコンプレッサ(11)、前記内燃機関からの排気が流通する排気通路(10)に設けられ排気を供給され回転することにより前記コンプレッサを回転駆動可能なタービン(13)、前記内燃機関から前記タービンに排気を導く排気流路(142、143、144、146、221、222、231、232)に設けられ前記第1バルブ軸の軸周りに回転することにより前記排気流路を開閉可能な前記第1バルブ、ならびに、前記タービンをバイパスするよう前記排気通路の前記タービンの前記内燃機関側と前記内燃機関とは反対側とを接続するバイパス流路(144、145、147、223、233、234)に設けられ前記第2バルブ軸の軸周りに回転することにより前記バイパス流路を開閉可能な前記第2バルブを備える前記過給機(3、22、23)に取り付けられ、前記第1バルブおよび前記第2バルブを開閉駆動することを特徴とする請求項1に記載のバルブ駆動装置。
- 内燃機関(2)に吸気を導く吸気通路(6)に設けられる第1コンプレッサ(251)および第2コンプレッサ(252)、前記内燃機関からの排気が流通する排気通路(10)に設けられ排気を供給され回転することにより前記第1コンプレッサを回転駆動可能な第1タービン(261)、前記排気通路に設けられ排気を供給され回転することにより前記第2コンプレッサを回転駆動可能な第2タービン(262)、前記内燃機関から前記第1タービンに排気を導く第1排気流路(271)または前記内燃機関から前記第2タービンに排気を導く第2排気流路(272)に設けられ前記第1バルブ軸の軸周りに回転することにより前記第1排気流路または前記第2排気流路を開閉可能な前記第1バルブ、ならびに、前記第1タービンおよび前記第2タービンをバイパスするよう前記排気通路の前記第1タービンおよび前記第2タービンの前記内燃機関側と前記内燃機関とは反対側とを接続するバイパス流路(273)に設けられ前記第2バルブ軸の軸周りに回転することにより前記バイパス流路を開閉可能な前記第2バルブを備える前記過給機(24)に取り付けられ、前記第1バルブおよび前記第2バルブを開閉駆動することを特徴とする請求項1に記載のバルブ駆動装置。
- 前記付勢手段は、所定の弾性率の弾性部材により形成され、一端が前記第1係合部に係合し、他端が前記第2係合部に係合するよう設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
- 前記シャフトは、前記出力軸と同軸かつ一体に設けられ、
前記第1部材は、前記シャフトと一体に設けられ、
前記第2部材は、前記シャフトに対し相対移動可能に設けられ、
前記第1ロッドは、他端が前記シャフトに接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。 - 前記第1部材は、前記第1係合部(412)が形成された上部材(41)、および、前記第1当接部(421)が形成された下部材(42)を有し、
前記第2部材は、前記上部材と前記下部材との間に設けられていることを特徴とする請求項5に記載のバルブ駆動装置。 - 前記シャフトは、前記出力軸と別体に設けられ、
前記第1部材および前記第2部材は、前記シャフトに対し相対移動可能に設けられ、
前記第1ロッドは、他端が前記第1部材に接続され、
前記出力軸と前記第1部材とを接続する第3ロッド(73)をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。 - 前記第1部材は、前記シャフトと同軸に形成される第1筒部(46)を有し、
前記第2部材は、前記第1筒部の外側または内側に位置する第2筒部(52)を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。 - 前記第1当接部または前記第2当接部の一方から他方側に突出するよう前記第1当接部または前記第2当接部の一方に設けられ、前記第1当接部または前記第2当接部の他方に当接したとき、前記第1当接部と前記第2当接部との間に所定の隙間を形成する隙間形成部(90)をさらに備え、
前記隙間形成部は、前記第1当接部または前記第2当接部の一方からの突出量を変更可能に設けられていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。 - 前記アクチュエータは、電力を供給されることにより、前記出力軸を軸方向に駆動することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のバルブ駆動装置。
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