JP2018100655A - ターボ用空圧式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ボデイケースの内周面に沿ってロッド部の変位により摺動可能なＵ字状のフランジ部をバネケースの周縁部に設けた場合は、フランジ部の全周がボデイケースに摺接するので、ロッドの振れにより摺動抵抗が増大して応答性が阻害されるため、特性が悪化する。
【解決手段】空気圧が印加されるケース１３と、ケース１３と圧力室１８を形成する弾性体で形成されたダイアフラム１４と、印加される空気圧によりダイアフラム１４を介して直動するロッド１１と、ロッド１１の直動方向に設けられた突起部２０を内面に有し、ダイアフラム１４を周縁部でケースと挟着するハウジング１７と、ロッド１１の一端がダイアフラム１４と密接するよう取り付けられるとともに、ハウジング１７の内面と隙間を有し、突起部２０を緩挿する切り欠き部２１を形成するホルダ１５が配設される。
【選択図】 図２

Description

この発明はダイアフラムを備えたターボ用空圧式アクチュエータの関する。

ターボチャージャは、エンジンからの排気ガスによってタービンを回転させ、タービンと一体に回転するコンプレッサで吸気を加圧して、その加圧された空気をエンジンに供給する構成である。そのため、加圧の過上昇を防止するために排気ガスの流量を制限するウエストゲートバルブが備えられている。ウエストゲートバルブには、バルブを回動して開閉するレバーが設けられており、レバーの端部にはターボ用空圧式アクチュエータのロッドの先端が取り付けられている。このロッドの直動運動によりレバーを揺動させてバルブを開閉している。

従来の流体圧アクチュエータは、ボデイケースの内周面に沿ってロッド部の変位により摺動可能なＵ字状のフランジ部を周縁部に設けたバネケースを備えて構成している。（例えば特許文献１参照）

実開昭６０−４３７０３号公報

上記した従来の流体圧アクチュエータは、ボデイケースの内周面に沿ってロッド部の変位により摺動可能なＵ字状のフランジ部を周縁部に設けたバネケースを備えて構成している。したがって、バネケースに設けられたＵ字状のフランジ部の全周がボデイケースの内周面に摺接するので、バルブを回動して開閉するレバーの揺動によってロッドに生じる振れにより摺動抵抗が増大する。そのため、ロッドの往復運動において応答性が阻害される。その結果、流体圧アクチュエータの特性が悪化するという問題点があった。

この発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、ロッドの摺動抵抗を低減して応答性を向上することにより、特性が安定するターボ用空圧式アクチュエータを得ることを目的とするものである。

この発明に係わるターボ用空圧式アクチュエータは、空気圧が印加されるケースと、
ケースと圧力室を形成する弾性体で形成されたダイアフラムと、印加される空気圧によりダイアフラムを介して直動するロッドと、ロッドの直動方向に設けられた突起部を内面に有し、ダイアフラムを周縁部でケースと挟着するハウジングと、ロッドの一端がダイアフラムと密接するように取り付けられるとともに、ハウジングの内面と隙間を有し、突起部を緩挿する切り欠き部を形成するホルダを設けたものである。

上記のように構成されたターボ用空圧式アクチュエータは、ロッドの直動方向に設けられた突起部を内面に有するハウジングと、ハウジングの内面に隙間を有し、突起部を緩挿する切り欠き部を形成したホルダを設けることにより、ロッドの摺動抵抗を低減して応答性を向上させることによって、特性が安定するターボ用空圧式アクチュエータを得ることができるという効果を有する。

この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータが搭載されるターボチャージャシステムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータの断面図である。 この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータのハウジングとホルダとの関係を示す図２のＡＡ´断面図である。 この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータのロッド摺動時のハウジングとホルダとの関係を示す図２のＡＡ´要部断面図である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１におけるターボ用空圧式アクチュエータについて図１〜３を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータが搭載されるターボチャージャシステムの構成を示す図である。図２は、この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータの断面図である。図３は、この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータのハウジングとホルダとの関係を示す図２のＡＡ´断面図である。図４は、この発明の実施の形態１に係るターボ用空圧式アクチュエータのロッド摺動時のハウジングとホルダとの関係を示す図２のＡＡ´要部断面図である。

図１に示すように、ターボチャージャ１は、エンジンからの排気通路２を流通する排気ガスにより回転するタービン３と、タービン３と一体に回転して吸入した空気を加圧してエンジンへの吸気通路４へ流通させるコンプレッサ５と、排気通路２に設けられて排気ガスの一部を排気バイパス通路６からマフラへ迂回させるためのバルブ７と、吸気通路４を流通する加圧された空気をターボ用空圧式アクチュエータ８へ流通させる吸気導入管９とで構成されている。

バルブ７は、排気通路２を流通する排気ガスを排気バイパス通路６へ迂回させるための開口であるウエストゲート１２に設けられ、排気バイパス通路６の内部に配置されている。

バルブ７には、軸着されて回動するレバー１０の一端側が屈曲自在に取り付けられており、レバー１０の他端側にはターボ用空圧式アクチュエータ８のロッド１１が屈曲自在に取り付けられている。

レバー１０は、軸部材（図示せず）により、排気バイパス通路６から排気ガスが漏れないようにシール部材（図示せず）を介在して回動自在に排気バイパス通路の外部へ突出している。

図２、および、図２のＡＡ´断面図である図３に示すように、ターボ用空圧式アクチュエータ８は、ロッド１１と、ケース１３と、ダイアフラム１４と、ホルダ１５と、スプリング１６と、ハウジング１７、及び、圧力導入口１９とで構成されている。

ターボ用空圧式アクチュエータ８は、筒底のある円筒状のケース１３と、同じく筒底のある円筒状のハウジング１７とが、各々の開口側を対向させて、内部に円盤状のダイアフラム１４の周縁部を挟み込んでかしめられている。これにより、ケース１３とダイアフラム１４とで気密された圧力室１８が形成されている。ケース１３とハウジング１７で形成された筐体の内部にロッド１１と、ホルダ１５、及び、スプリング１６が配設されている。また、ロッド１１と、ケース１３と、ダイアフラム１４と、ホルダ１５、及び、ハウジング１７の軸心は同一線上に配置されている。

ロッド１１は、金属又は樹脂の棒材で形成されて、一端がホルダ１５に取り付けられ、他端がハウジング１７に穿設されたロッド１１の外径より大きな開口から突出している。

ケース１３は、板金又は樹脂で形成されており、加圧された空気を圧力室１８へ印加する圧力導入口１９が設けられている。

ダイアフラム１４は、圧力室１８の圧力に応じて弾性変形するゴムなどの弾性体によって形成されている。

ホルダ１５は、板金又は樹脂によって、縁に鍔を設け外径がダイアフラム１４より小さい椀状に形成されて、底面の裏側がダイアフラム１４に密接されている。

このホルダ１５の鍔の外周は、ハウジング１７の内壁と隙間を有し、ハウジング１７の内壁に形成された複数の畝状の突起部２０を緩挿する突起部２０と対になる切り欠き部２１が摺動可能に形成されている。

ホルダ１５は、樹脂にてロッド１１と一体に形成されても良い。

スプリング１６は、一端がハウジング１７の底面に設置され、他端がホルダ１５を介してダイアフラム１４を付勢している。また、スプリング１６の軸心はハウジング１７の軸心と同軸線上に配置されている。

ハウジング１７は、板金又は樹脂で形成されており、内壁には複数の畝上の突起２０がロッド１１の軸心と同一方向に形成されている。また、底部にロッド１１を突出させるロッド１１の外径より大きな開口が穿設されている。

圧力導入口１９は、パイプ形状でケース１３の底面側あるいは側面側に取り付けられ、圧力室１８と連通している。

図４は、ロッド１１の揺動時におけるホルダ１５の摺動状態を示している。

次に、このように構成されたターボ用空圧式アクチュエータにおける作用について、図１から図４を用いて説明する。圧力導入口１９に印加される加圧された空気の正圧は、圧力室１８に大気との差圧を発生させる。この差圧がスプリング１６の付勢力を超えると、ダイアフラム１４が弾性変形してハウジング１７の側へ押し出される。これに伴い、ダイアフラム１４に密接したホルダ１５もハウジング１７の側へ押し出される。そして、ホルダ１５に取り付けられたロッド１１がターボ用空圧式アクチュエータ８から押し出される。その結果、ロッド１１は軸着されたレバー１０の一端に屈曲自在に取り付けられているので、レバー１０がロッド１１の押し出し動作によって回動される。これにより、レバー１５の他端に屈曲自在に取り付けられたバルブ７が開かれる。

圧力導入口１９に印加された正圧が解除されると、ホルダ１５へのスプリング１６の付勢力によってダイアフラム１４の弾性変形は元に戻される。そして、ホルダ１５に取り付けられたロッド１１はターボ用空圧式アクチュエータ８に引き込まれる。その結果、レバー１０はロッド１０の押し出し動作時と反対方向へ回動される。これにより、バルブ７が閉じられる。

したがって、ロッド１１の往復運動により、バルブ７を回動して開閉するレバー１０の先端は揺動するので、レバー１０に取り付けられたロッド１１の軸心には振れが生じる。この軸心の振れは、ロッド１１が取り付けられたホルダ１５の軸心にも生じる。よって、ホルダ１５はハウジング１７に対して偏心する。これにより、ホルダ１５に形成された切り欠き部２１とハウジング１７の内壁に形成された畝状の突起部２０が接点Ｂの一箇所にて摺接されるので、ホルダ１５の摺動抵抗が低減される。

以上述べたように、この実施の形態１にて示したターボ用空圧式アクチュエータ８にあっては、ハウジング１７に畝状の突起部２０を設けるとともに、ハウジング１７の内面と隙間を有して、突起部２０を摺動可能に緩挿される切り欠き部２１をホルダ１５の外周に設けることにより、ホルダの全周がハウジングの内周面に摺接する場合に比べて、ハウジング１７との摺接を一箇所にできる。その結果、摺動抵抗を低減して応答性を向上させることによって、特性を安定せることができるという効果を奏する。

また、実施の形態１におけるターボ用空圧式アクチュエータ８にあっては、ホルダ１５とロッド１１を樹脂で一体に形成することにより、部品点数を削減できる。その結果、安価となり、また、組立性とメンテナンス性を向上させることができる効果も奏する。

なお、上記した実施の形態１では、ハウジング１７に形成された畝上突起２０とホルダ１５に形成された切り欠き部２１としたが、ハウジング１７に形成された窪み部とホルダに形成された突起部であっても良い。

また、上記した実施の形態１では、圧力導入口１９へは正圧が印加されるものとしたが、負圧であっても良い。

ところで、上記した実施の形態に示したターボ用空圧式アクチュエータは、ターボチャージャのウエストゲートバルブを駆動するアクチュエータとして説明したが、ウエストゲートバルブに限られるものではなく、ウエストゲートバルブとは異なる開閉弁を駆動するものであっても良いことは言うまでもない。

１ ターボチャージャ、 ２ 排気通路、 ３ タービン、 ４ 吸気通路、 ５ コンプレッサ、 ６ 排気バイパス通路、 ７ バルブ、 ８ ターボ用空圧式アクチュエータ、 ９ 吸気導入管、 １０ レバー、 １１ ロッド、 １２ ウエストゲート、 １３ ケース、 １４ ダイアフラム、 １５ ホルダ、 １６ スプリング、 １７ ハウジング、 １８ 圧力室、 １９ 圧力導入口、 ２０ 突起部、 ２１ 切り欠き部、 Ｂ 接点

Claims (5)

1. 空気圧が印加されるケースと、
   前記ケースと圧力室を形成する弾性体で形成されたダイアフラムと、
   印加される空気圧により前記ダイアフラムを介して直動するロッドと、
   前記ロッドの直動方向に設けられた突起部を内面に有し、前記ダイアフラムを周縁部で前記ケースと挟着するハウジングと、
   前記ロッドの一端が前記ダイアフラムと密接するよう取り付けられるとともに、前記ハウジングの内面と隙間を有し、前記突起部を緩挿する切り欠き部を形成するホルダと、
   を備えたターボ用空圧式アクチュエータ。
2. 前記突起部と前記切り欠き部とを複数設けたこと
   を特徴とする請求項１に記載のターボ用空圧式アクチュエータ。
3. 前記ホルダは樹脂で形成したこと
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のターボ用空圧式アクチュエータ。
4. 前記ホルダと前記ロッドが一体に形成されたこと
   を特徴とする請求項３に記載のターボ用空圧式アクチュエータ。
5. 前記ホルダは前記ハウジングの前記突起部の一箇所で点接触すること
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のターボ用空圧式アクチュエータ。

Images