JPH0529769B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ ＜産業上の利用分野＞ 本発明は正圧及び負圧を導入するための導入路
を有すると共に、正圧及び負圧のいずれによつて
も作動可能な形式のアクチユエータに関し、特に
過給機の制御に適する高精度なストローク制御が
可能な軸方向作動アクチユエータに関する。

＜従来の技術＞ 従来から、ターボチヤージヤと呼ばれる形式の
過給機がエンジンの出力を増大させる目的で用い
られているが、特に車輌エンジン等のように運転
負荷及び運転速度域が大きく変化するエンジンに
対して常に好適な過給を行なうために、例えば同
一出願人による特開昭62−282122号公報に開示さ
れているような可変容量式ターボチヤージヤが提
案されている。このような過給機に於いては、例
えば排気ガス流入路に設けられたベーンを適宜傾
動させるようにしてタービンへの排気ガスの流入
速度を制御することにより、エンジンの回転速度
が低い領域に於いても過給効果を確保することが
できる。

このような可変容量式過給機を制御するために
は何らかのアクチユエータが必要となるが、その
駆動源としては、エンジンの吸気管内の圧力を利
用することが考えられるが、過給を行なうエンジ
ンにあつては吸気管内圧力が正圧から負圧に亘つ
て変化する場合がある。そのような場合には、例
えば特開昭63−5117号公報に開示されているよう
な、正圧及び負圧のいずれによつても作動可能な
２つの軟質ゴム製ダイヤフラムを用いたアクチユ
エータを用いることができる。しかるに、このよ
うなアクチユエータに於いて、例えば正圧により
駆動される場合、負圧室内の圧力が大気圧に等し
い場合があり、そのような時、アクチユエータの
作動端の変位に従つて負圧を受けるべきダイヤフ
ラムが変位することとなるが、この時負圧用のダ
イヤフラムには張力が作用しないため、アクチユ
エータの作動に伴い負圧用のダイヤフラムに皺が
発生したり、捩れが生じる等、負圧用ダイヤフラ
ムが好ましくない変形を生じる。

＜発明が解決しようとする課題＞ このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の
主な目的は、過給圧制御用として好適な、正圧及
び負圧のいずれによつても作動可能なアクチユエ
ータの信頼性を改善することにある。

［発明の構成］ ＜課題を解決するための手段＞ このような目的は、本発明によれば、ケーシン
グと、該ケーシングを負圧室及び正圧室に区分す
るダイヤフラムと、該ダイヤフラムの可動部分に
結合された駆動ロツドとを有し、正圧及び負圧の
いずれによつても作動可能な軸方向作動アクチユ
エータであつて、前記ケーシングに於ける前記負
圧室が、互いに同軸的に形成された外側筒状部、
中間筒状部、及び内側筒状部と、前記外側筒状部
及び前記中間筒状部を互いの軸線方向外端にて結
合する外側環状底壁と、前記内側筒状部及び前記
中間筒状部を互いの軸線方向内端にて結合する内
側環状底壁とを有すると共に、前記内側環状底壁
に軸線方向一端が結合され、前記駆動ロツドに軸
線方向他端が結合された無負荷状態時は収縮状態
となるように適度な弾性及び剛性を有する合成樹
脂材にて形成されたベローズが、前記駆動ロツド
を外囲するように設けられることを特徴とする軸
方向作動アクチユエータを提供することにより達
成される。

＜作用＞ このようにして、正圧及び負圧のいずれが作用
した場合でもダイヤフラムには常時張力が加わ
り、一方ベローズは、適度な弾性及び剛性を有す
る合成樹脂材にて形成されているために保形性が
高く、ベローズ内外に圧力差が無い状態で駆動ロ
ツドがストロークした場合にも、有害な変形が発
生することがないことから、上記したように従来
技術の問題が解消される。特に、有効径（有効受
圧面積）及びばね定数が常時不変であり、かつ適
度な弾性及び剛性を有する合成樹脂製のベローズ
で負圧室の一部が形成されるため、駆動ロツドに
作用する軸力が一義的に規定されることから、ス
トロークを精密に制御することができる。また、
ベローズをケーシングの円筒形窪み部分に受容す
ることにより、ベローズを保護するとともにアク
チユエータを小型化することができ、また内側筒
状部を介して駆動ロツドをガイドすることによ
り、アクチユエータのストローク制御を向上さ
せ、その作動を円滑化することができる。

＜実施例＞ 以下に添付の図面を参照して本発明を特定の実
施例について詳細に説明する。

第１図は本発明が適用されるエンジンの過給構
造を模式的に示す。エンジン１に供給されるべき
吸気は、エアクリーナ５から吸気通路６を経て過
給機２のコンプレツサ部７に送り込まれて加圧さ
れ、吸気通路８、インタクーラ９、スロツトル弁
１１を有するスロツトルボデイ及び吸気通路１０
を経てエンジン１の燃焼室に供給される。スロツ
トル弁１１の下流側の吸気通路１０には燃料噴射
弁１２が設けられている。エンジン１からの排気
ガスは、排気通路１３を経て過給機２のタービン
部１４に供給され、コンプレツサ部７を駆動する
ための動力を放出した後、排気通路１５、及びマ
フラ１６を経て大気に放出される。このタービン
部１４の上流側には、環状に列設された多数のベ
ーンからなる可変ノズル３が設けられており、該
可変ノズル３の開度を調節機構４にて調節するこ
とにより、タービン部１４に流入する排気ガスの
流速を制御することができる。

調節機構４はアクチユエータ２０により制御さ
れるが、後記するようにこのアクチユエータ２０
は、２つのダイヤフラムにより郭成された正圧室
及び負圧室を有するもので、これら両室は、制御
弁１８ａ，１９ａを有する管路１８，１９を介し
てスロツトル弁１１の上流側の吸気通路８及びス
ロツトル弁１１の下流側の吸気通路１０に接続さ
れている。またこれら制御弁１８ａ，１９ａは、
エンジン回転速度Ne及びスロツトル開度θthをパ
ラメータとする制御装置１７により開閉制御され
る。

第２図は上記したベーンを駆動するための本発
明に基づくアクチユエータの一実施例を示してい
る。第２図に於いて、アクチユエータ２０は、ス
テー２１に、ねじ２３により固着された有底筒状
のケーシング２２及び、後記するダイヤフラム２
６の周縁部を挾持するようにケーシング２２の開
口端にかしめられたカバー２５とを有する。符号
２４は、ケーシング２２と共締めされたホースホ
ルダである。ケーシング２２は、互いに同軸をな
す外側筒状部２２ａと、中間筒状部２２ｂと、内
側筒状部２２ｃとを有するとともに、カバー２５
とは相反する側の軸線方向端部にて外側筒状部２
２ａと中間筒状部２２ｂとを結合する環状底壁２
２ｄと、カバー２５の側の軸線方向端にて中間筒
状部２２ｂと内側筒状部２２ｃとを結合する内側
環状底壁２２ｅとを有する。

ダイヤフラム２６の中心部は、互いに離反する
方向に開口するカツプ状をなすリテーナ２７，２
８により互いに挾持されているとともに、これら
リテーナの中心部に、駆動ロツド２９の一端がス
ナツプリング３０により固着されている。外側環
状底壁２２ｄとリテーナ２８との間には圧縮コイ
ルばね３１が挾設され、ダイヤフラム２６を常時
カバー２５の側、即ち第２図に於ける上向きに付
勢している。

ステー２１は、中間筒状部２２ｂの内周面に整
合する開口３２を有しており、前記した駆動ロツ
ド２９の他端がこの開口３２から突出している。
また内側筒状部２２ｃの内周面と駆動ロツド２９
の外周面との間には、スリーブ状の軸受部材３３
が挾設され、かつ内側筒状部２２ｃに圧入された
保持体３４により固定されている。駆動ロツド２
９の遊端部近傍にはねじ部４０が設けられてお
り、ベローズ３５の軸線方向一端、即ち第２図に
於ける下端３５ａが挾持体３６，３７により挾持
された状態で、ワツシヤ３８を介してナツト３９
を前記ねじ部４０に螺合することにより、ベロー
ズ３５の下端３５ａを駆動ロツド２９の遊端部近
傍の段付き部分に圧縮変形を伴つて固定してい
る。これにより、同部分が気密状態にシールされ
ている。このベローズ３５は、適度な弾性及び剛
性を有し、かつ耐熱性に富む４フツ化エチレン樹
脂などのフツ素系樹脂からなる円筒部材を内外か
ら環状に切り込むことにより形成されている。こ
のベローズ３５の他端即ち第２図に於ける上端３
５ｂは、ケーシング２２の内側環状底壁２２ｅの
外面に当接し、かつ中間筒状部２２ｂの内周面に
圧入された環状部材４２により、圧縮変形を伴つ
て固定されている。これにより、同部分が気密状
態にシールされている。

更に、この内側環状底壁２２ｅには通孔４３が
設けられ、ダイヤフラム２６とケーシング２２と
により郭成される負圧室４５をベローズ３５の内
部と連通している。ケーシング２２には、この負
圧室４５を外部と連通させるための負圧導入ニツ
プル４７が嵌入されている。カバー２５には、カ
バー２５とダイヤフラム２６との間に郭成された
正圧室４６を外部と連通させるためのニツプル４
８が嵌入されている。

このアクチユエータに於いては、正圧導入ニツ
プル４８から正圧室４６に向けて正圧が導入され
ると、ダイヤフラム２６の有効受圧面に作用する
過給機の吐出圧と、圧縮コイルばね３１の伸長力
およびベローズ３５の収縮力の和に相当する抗力
とが平衡する位置まで、第２図に於ける下向きに
駆動ロツド２９が駆動される。また、負圧導入ニ
ツプル４７から負圧室４５に吸気負圧が導入され
ると、ダイヤフラム２６の有効受圧面に作用する
負圧と、圧縮コイルばね３１の伸長力、ベローズ
３５の収縮力、及びベローズ３５の有効受圧面に
作用する負圧の和に相当する抗力とが平衡する位
置まで、第２図に於ける下向きに駆動ロツド２９
が駆動される。この時、駆動ロツド２９が軸受部
材３３によりガイドされていることによりアクチ
ユエータの作動の円滑さ並びに精密さが確保され
る。

このように、適度な弾性及び剛性を有する合成
樹脂製のベローズ３５で負圧室４５の一部を形成
したため、軟質のダイヤフラムのみを用いた従来
形式とは異なり、正圧駆動時に負圧室４５内に負
圧が導入されなくても、即ち、ベローズ３５の内
外に圧力差が作用していない状態でも、ベローズ
３５の形状が一定に保持される。しかもベローズ
３５が一定のばね定数を有するストローク制御要
素として機能する。また、負圧室４５に負圧が導
入される負圧駆動時には、ベローズ３５の有効受
圧面およびばね定数が一定なため、同じくストロ
ーク制御要素として機能する。一方、ダイヤフラ
ム２６は、正圧、負圧いずれの駆動状態に於て
も、両面の圧力差による張力が作用するため、有
害な変形を生ずることがない。

以上本発明の好適実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限られるものでなく、例えばダイ
ヤフラム２６に代えてベローズを用いても本発明
の概念から逸脱することはない。

［発明の効果］ このように本発明によれば、コンパクトな構造
をもつて耐久性に富み、信頼性が高く、しかも正
圧及び負圧のいずれによつても高精度なストロー
ク制御が可能な過給圧制御用として好適なアクチ
ユエータが提供され、その効果は極めて大であ
る。また、適度な弾性及び剛性を有する合成樹脂
製のベローズを使用することにより、駆動ロツド
並びにケーシングとの接続部を材料自体の弾力性
をもつてシールすることができるので、Ｏリング
などのシール部材を別途設ける必要が無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づくアクチユエータが適
用される過給構造を模式的に示すダイヤグラム図
である。第２図は第１図に示された本発明に基づ
くアクチユエータを詳細に示す縦断面図である。 １……エンジン、２……過給機、３……可変ノ
ズル、４……調節機構、５……エアクリーナ、６
……吸気通路、７……コンプレツサ、８……吸気
通路、９……インタクーラ、１０……吸気通路、
１１……スロツトル弁、１２……噴射弁、１３…
…排気通路、１４……タービン部、１５……排気
通路、１６……マフラ、１７……制御装置、１
８，１９……管路、１８ａ，１９ａ……制御弁、
２０……アクチユエータ、２１……ステー、２２
……ケーシング、２２ａ〜２２ｃ……筒状部、２
２ｄ，２２ｅ……底壁、２３……ねじ、２４……
ホルダ、２５……カバー、２６……ダイヤフラ
ム、２７，２８……リテーナ、２９……駆動ロツ
ド、３０……スナツプリング、３１……圧縮コイ
ルばね、３２……開口、３３……軸受部材、３４
……保持体、３５……ベローズ、３６，３７……
挾持体、３８……ワツシヤ、３９……ナツト、４
０……ねじ部、４２……環状部材、４３……通
孔、４５……負圧室、４６……正圧室、４７，４
８……ニツプル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシングと、該ケーシングを負圧室及び正
   圧室に区分するダイヤフラムと、該ダイヤフラム
   の可動部分に結合された駆動ロツドとを有し、正
   圧及び負圧のいずれによつても作動可能な軸方向
   作動アクチユエータであつて、 前記ケーシングに於ける前記負圧室が、互いに
   同軸的に形成された外側筒状部、中間筒状部、及
   び内側筒状部と、前記外側筒状部及び前記中間筒
   状部を互いの軸線方向外端にて結合する外側環状
   底壁と、前記内側筒状部及び前記中間筒状部を互
   いの軸線方向内端にて結合する内側環状底壁とを
   有すると共に、 前記内側環状底壁に軸線方向一端が固定され、
   前記駆動ロツドに軸線方向他端が結合された無負
   荷状態時は収縮状態となるように適度な弾性及び
   剛性を有する合成樹脂材にて形成されたベローズ
   が、前記駆動ロツドを外囲するように設けられる
   ことを特徴とする軸方向作動アクチユエータ。 ２ 前記ベローズが、フツ素系樹脂材からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の軸
   方向作動アクチユエータ。 ３ 前記駆動ロツドと前記内側筒状部との間に前
   記駆動ロツドの軸線方向の運動をガイドするため
   のガイド部分が形成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の軸方向作動アクチ
   ユエータ。