WO2017142038A1 - アクチュエータ - Google Patents

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Definitions

  • This disclosure relates to an actuator, and more particularly to an actuator that operates a movable part of a turbocharger.
  • an actuator for operating a movable part such as a variable nozzle or a waste gate valve is attached to a turbocharger mounted on an engine.
  • this type of actuator includes a rod linked to a movable portion of a turbocharger, a case having a bearing portion that slidably supports the rod, a diaphragm accommodated in the case, and the like. It is configured.
  • the disclosed technology aims to effectively prevent thermal degradation of actuator boots.
  • the disclosed technology is an actuator that operates a movable part of a turbocharger including a turbine housing that houses a turbine driven by exhaust and a compressor housing that is arranged coaxially with the turbine and houses a compressor that pumps intake air.
  • a rod having one end linked to the movable portion, a case having a bearing that pivotally supports the other end of the rod, and a sliding portion between the rod and the bearing.
  • a boot having at least a part of the outer peripheral surface thereof facing the outer peripheral surface of the turbine housing, and a heat shield member disposed between the turbine housing and the boot.
  • the heat shield member has at least a vertical wall portion covering the outer peripheral surface of the boot facing the turbine housing and a flange portion covering the front end side of the boot.
  • the vertical wall portion may be formed in a cylindrical shape to cover the entire outer peripheral surface of the boot.
  • the turbocharger system is A turbine housing containing a turbine driven by exhaust; A compressor housing which is arranged coaxially with the turbine and houses a compressor which pumps intake air; A turbocharger comprising a movable part for controlling the turbocharger; A rod whose one end is linked to the movable part; A case having a bearing that slidably supports the other end of the rod; A boot that covers the sliding portion of the rod and the bearing portion, and at least a part of the outer peripheral surface of the boot faces the outer peripheral surface of the turbine housing; An actuator comprising: a heat shield member disposed between the turbine housing and the boot.
  • the movable part may be disposed between the turbine housing and the compressor housing.
  • a bracket for fixing the case member to the compressor housing may be further provided.
  • the heat shield member may have a vertical wall portion that covers at least an outer peripheral surface of the boot facing the turbine housing, and a flange portion that covers a front end side of the boot.
  • the vertical wall portion may be formed in a cylindrical shape so as to cover the entire outer peripheral surface of the boot.
  • the turbocharger 20 is a so-called variable capacity turbocharger, and is provided with a turbine housing 21 containing a turbine (not shown) driven by exhaust gas, and provided coaxially with the turbine to pump intake air.
  • the compressor housing 22 which accommodates the compressor which is not shown in figure and the variable nozzle which is not shown in figure provided in the turbine are provided.
  • the variable nozzle is operated by an actuator 30 described later.
  • the actuator 30 includes a rod member 31, a turnbuckle 32 that is screwed into a male screw portion 31 ⁇ / b> A of the rod member 31 and connected to a variable nozzle (not shown) via a link mechanism 37, and a proximal end side of the rod member 31.
  • Stretchable boot formed by an elastic member such as a case member 33 having a bearing portion that slidably supports the shaft, and a sliding portion (gap) between the rod member 31 and the bearing portion of the case member 33 34, a substantially L-shaped bracket 35 that fixes the case member 33 to the compressor housing 22, and a heat shield cover member 40 for protecting the boot 34.
  • a nut 36 that functions as a rotation stopper for the turnbuckle 32 is screwed into the male thread portion 31 ⁇ / b> A of the rod member 31.
  • the inside of the case member 33 is partitioned into a high pressure chamber and a low pressure chamber by a diaphragm (not shown) fixed to the base end portion of the rod member 31, and a return spring (not shown) that urges the diaphragm toward the high pressure chamber side is provided in the low pressure chamber. Contained.
  • the diaphragm moves to the low pressure chamber side, pulls the rod member 31 back into the case member 33, and when the working pressure is released from the high pressure chamber, the diaphragm is returned to the high pressure chamber side by the return spring.
  • the actuator 30 is not limited to a pneumatic type or a hydraulic type, and may be an electric type or the like.
  • the actuator 30 is attached adjacent to the turbocharger 20, and the rod member 31 and the front end side of the boot 34 are inserted between the back surface of the turbine housing 21 and the back surface of the compressor housing 22 that face each other. ing.
  • the heat shield cover member 40 protects the boot 34 from the turbine housing 21 that is heated by the exhaust gas, and is preferably formed of a heat shield material such as stainless steel, SPCC (cold rolled steel plate), or the like. More specifically, the heat insulating cover member 40 includes a heat insulating vertical wall portion 41 formed in a semi-cylindrical shape with a substantially arc-shaped cross section, and a substantially right angle from the base end portion of the heat insulating vertical wall portion 41 to the outer peripheral side. And a heat-insulating flange portion 43 formed by bending the distal end portion of the heat-insulating vertical wall portion 41 toward the inner peripheral side.
  • the fixing flange portion 42 is fixed to the upper surface of the case member 33 with a screw or the like (not shown).
  • the heat insulating vertical wall portion 41 is inserted between the rear surface of the turbine housing 21 and the outer peripheral surface of the boot 34, and the length thereof is longer than the maximum length of the boot 34.
  • the heat-insulating flange 43 is curved in a substantially arc shape from the tip of the heat-insulating vertical wall 41 toward the rod insertion opening 34A of the boot 34 so as to cover the tip of the boot 34 facing the turbine housing 21. Is formed. That is, the outer peripheral surface and the front end side of the boot 34 facing the turbine housing 21 that is heated by the exhaust gas are covered with the heat insulating vertical wall portion 41 and the heat insulating flange portion 43, so Transmission is effectively blocked.
  • the heat shield cover member 40 is disposed between the turbine housing 21 and the boot 34 that are heated to high temperatures by the exhaust gas, so that heat is transferred from the turbine housing 21 to the boot 34. Can be effectively blocked. Thereby, it is possible to effectively prevent the boot 34 of the actuator 30 provided adjacent to the turbine housing 21 from being deteriorated by heat.
  • the fixing bracket 35 can be shortened and the actuator 30 can be mounted adjacent to the turbocharger 20 as compared with the conventional structure.
  • the engine mountability can be improved with certainty.
  • the actuator 30 according to the second embodiment has the heat insulating vertical wall portion 41 of the first embodiment formed in a cylindrical shape, and the entire outer peripheral surface of the boot 34 is covered by the heat insulating cover member 40. It is comprised so that it may cover.
  • the heat insulating cover member 40 is further provided not only between the turbine housing 21 and the boot 34 but also between the compressor housing 22 and the boot 34. Also good. In this case as well, as in the second embodiment, heat transfer from the compressor housing 22 to the boot 34 can be effectively blocked, and thermal degradation of the boot 34 can be reliably prevented.
  • fixing bracket 35 has been described on the assumption that the case member 33 is attached to the compressor housing 22, the case member 33 may be fixed to the turbine housing 21.
  • the actuator 30 is not limited to the one that operates the variable nozzle of the turbocharger 20, and if it is disposed adjacent to the turbocharger 20, for example, a movable part for controlling the turbocharger, such as a waste gate, for example.
  • a movable part such as a valve may be operated.
  • the disclosed technique is useful in that it can effectively prevent thermal degradation of the actuator boot.

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Abstract

排気により駆動されるタービンを収容したタービンハウジング２１及び、タービンと同軸に配置されて吸気を圧送するコンプレッサを収容したコンプレッサハウジング２２を含むターボチャージャ２１の可動部を作動させるアクチュエータ３０であって、一端側を可動部にリンク結合されたロッド３１と、ロッド３１の他端側を摺動自在に軸支する軸受部を有するケース３３と、ロッド３１と軸受部との摺動部を覆うと共に、その外周面の少なくとも一部がタービンハウジング２１の外周面に臨むブーツ３４と、タービンハウジング２１とブーツ３４との間に配置された遮熱部材４０とを備える。

Description

アクチュエータ
　本開示は、アクチュエータに関し、特に、ターボチャージャの可動部を作動させるアクチュエータに関する。
　従来、エンジンに搭載されるターボチャージャには、可変ノズルやウェイストゲートバルブ等の可動部を作動させるためのアクチュエータが取り付けられている。一般的に、この種のアクチュエータは、ターボチャージャの可動部にリンク結合されたロッドと、ロッドを摺動自在に軸支する軸受部を有するケースと、ケース内に収容されたダイヤフラム等を備えて構成されている。
　アクチュエータのロッドとケースの軸受部との間には隙間があるため、特にアクチュエータをターボチャージャの下側に取り付けた場合には、隙間からケース内に水や塵埃が侵入し易くなり、ケース内のダイヤフラム等を腐食或は故障させる可能性がある。このため、ロッドと軸受部との摺動部をブーツ等で覆うことで、水や塵埃の浸入を効果的に防止する技術が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
日本国特開２０１０－１９６７８３号公報
　ところで、タービンハウジングの周囲は、タービンハウジング内を流れる排気ガスの影響で高温になるため、アクチュエータをターボチャージャに隣接して配置すると、ブーツの熱劣化を引き起こす課題がある。また、ブーツの熱劣化を防止するために、アクチュエータをターボチャージャから離間して取り付けると、エンジン周囲のスペース上の制約からターボチャージャの搭載性を悪化させる課題もある。
　開示の技術は、アクチュエータのブーツの熱劣化を効果的に防止することを目的とする。
　開示の技術は、排気により駆動されるタービンを収容したタービンハウジング及び、前記タービンと同軸に配置されて吸気を圧送するコンプレッサを収容したコンプレッサハウジングを含むターボチャージャの可動部を作動させるアクチュエータであって、一端側を前記可動部にリンク結合されたロッドと、前記ロッドの他端側を摺動自在に軸支する軸受部を有するケースと、前記ロッドと前記軸受部との摺動部を覆うと共に、その外周面の少なくとも一部が前記タービンハウジングの外周面に臨むブーツと、前記タービンハウジングと前記ブーツとの間に配置された遮熱部材と、を備えることを特徴とする。
　前記遮熱部材が少なくとも前記タービンハウジングに臨む前記ブーツの外周面を覆う縦壁部と、前記ブーツの先端側を覆うフランジ部とを有することが好ましい。
　前記縦壁部が円筒状に形成されて前記ブーツの外周面全体を覆うものでもよい。
　前記ロッド及び前記ブーツの少なくとも先端側を前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に挿入させて前記ケースを前記タービンハウジング又は前記コンプレッサハウジングの少なくとも一方に隣接して取り付けるためのブラケットをさらに備えてもよい。
　　開示の技術にかかるターボチャージャシステムは、
排気により駆動されるタービンを収容したタービンハウジングと、
記タービンと同軸に配置されて吸気を圧送するコンプレッサを収容したコンプレッサハウジングと、
ターボチャージャを制御するための可動部と
を備えるターボチャージャと、
　一端側を前記可動部にリンク結合されたロッドと、
　　前記ロッドの他端側を摺動自在に軸支する軸受部を有するケースと、
　　前記ロッドと前記軸受部との摺動部を覆うと共に、ブーツの外周面の少なくとも一部が前記タービンハウジングの外周面に臨むブーツと、
　　前記タービンハウジングと前記ブーツとの間に配置された遮熱部材と、を備えるアクチュエータと
　を備えることを特徴とする。
　前記可動部は前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に配置されていてもよい。
　前記ケース部材を前記コンプレッサハウジングに固定するブラケットをさらに備えていてもよい。
　前記遮熱部材が少なくとも前記タービンハウジングに臨む前記ブーツの外周面を覆う縦壁部と、前記ブーツの先端側を覆うフランジ部とを有していてもよい。
　前記縦壁部が円筒状に形成されて前記ブーツの外周面全体を覆うようにしてもよい。
　開示の技術によれば、アクチュエータのブーツの熱劣化を効果的に防止することができる。
第一実施形態に係るアクチュエータ及びターボチャージャを示す模式的な側面図である。 第一実施形態に係るアクチュエータ及びターボチャージャを示す模式的な斜視図である。 第二実施形態に係るアクチュエータ及びターボチャージャを示す模式的な斜視図である。 他の実施形態に係るアクチュエータ及びターボチャージャを示す模式的な側面図である。
　以下、添付図面に基づいて、本開示の各実施形態に係るアクチュエータを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
　［第一実施形態］
　図１，２に示すように、ターボチャージャ２０は、所謂可変容量型ターボチャージャであって、排気ガスにより駆動する図示しないタービンを収容したタービンハウジング２１と、タービンと同軸に設けられて吸気を圧送する図示しないコンプレッサを収容したコンプレッサハウジング２２と、タービンに設けられた図示しない可変ノズルとを備えている。可変ノズルは、後述するアクチュエータ３０によって作動される。
　アクチェータ３０は、ロッド部材３１と、ロッド部材３１の雄ネジ部３１Ａに螺合されて可変ノズル（不図示）にリンク機構３７を介して連結されたターンバックル３２と、ロッド部材３１の基端側を摺動自在に軸支する軸受部を有するケース部材３３と、ロッド部材３１とケース部材３３の軸受部との摺動部（隙間）を覆うゴム等の弾性部材で形成された伸縮自在なブーツ３４と、ケース部材３３をコンプレッサハウジング２２に固定する略Ｌ字状のブラケット３５と、ブーツ３４を保護するための遮熱カバー部材４０とを備えている。ロッド部材３１の雄ネジ部３１Ａには、ターンバックル３２の回り止めとして機能するナット３６が螺合されている。
　ケース部材３３の内部は、ロッド部材３１の基端部に固定された図示しないダイヤフラムによって高圧室と低圧室とに区画され、低圧室内にはダイヤフラムを高圧室側に付勢する図示しないリターンスプリングが収容されている。高圧室内に作動圧が導入されると、ダイヤフラムが低圧室側に移動してロッド部材３１をケース部材３３内に引き戻し、高圧室内から作動圧が開放されると、ダイヤフラムがリターンスプリングによって高圧室側に戻されてロッド部材３１をケース部材３３から押し出すようになっている。なお、アクチェータ３０は、空圧式や油圧式に限定されず、電動式等であってもよい。
　本実施形態において、アクチュエータ３０はターボチャージャ２０に隣接して取り付けられており、ロッド部材３１及びブーツ３４の先端側が互いに対向するタービンハウジング２１の背面とコンプレッサハウジング２２の背面との間に挿入配置されている。
　遮熱カバー部材４０は、排気ガスにより高温になるタービンハウジング２１からブーツ３４を保護するもので、好ましくは、ステンレス鋼等の遮熱材料やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）等で形成されている。より詳しくは、遮熱カバー部材４０は、横断面略円弧状の半円筒状に形成された遮熱用縦壁部４１と、遮熱用縦壁部４１の基端部から外周側に略直角に屈曲形成された固定用フランジ部４２と、遮熱用縦壁部４１の先端部を内周側に湾曲して形成した遮熱用フランジ部４３とを備えている。
　固定用フランジ部４２は、図示しないビス等によってケース部材３３の上面に固定されている。遮熱用縦壁部４１は、タービンハウジング２１の背面とブーツ３４の外周面との間に挿入配置されており、その長さをブーツ３４の最大長よりも長く形成されている。遮熱用フランジ部４３は、タービンハウジング２１に臨むブーツ３４の先端側を覆うように、遮熱用縦壁部４１の先端部からブーツ３４のロッド挿通開口部３４Ａに向かって略円弧状に湾曲形成されている。すなわち、排気ガスによって高温になるタービンハウジング２１に臨むブーツ３４の外周面や先端側を遮熱用縦壁部４１及び遮熱用フランジ部４３によって覆うことで、タービンハウジング２１からブーツ３４への熱伝達が効果的に遮断されるようになっている。
　以上詳述したように、本実施形態によると、排気ガスにより高温になるタービンハウジング２１とブーツ３４との間に遮熱カバー部材４０を配置したことで、タービンハウジング２１からブーツ３４への熱伝達を効果的に遮断することが可能になる。これにより、タービンハウジング２１に隣接して設けられたアクチュエータ３０のブーツ３４が熱により劣化することを効果的に防止することができる。
　また、遮熱カバー部材４０によってブーツ３４が保護されることで、従来構造に比べ、固定用のブラケット３５を短くしてアクチュエータ３０をターボチャージャ２０に隣接して取り付けることが可能となり、ターボチャージャ２０のエンジン搭載性を確実に向上することができる。
　［第二実施形態］
　図３に示すように、第二実施形態に係るアクチュエータ３０は、第一実施形態の遮熱用縦壁部４１を円筒状に形成して、ブーツ３４の外周面全体を遮熱カバー部材４０によって覆うように構成したものである。
　このように、遮熱カバー部材４０によってブーツ３４の外周面全体を覆うことで、第一実施形態と同様にタービンハウジング２１からブーツ３４への熱伝達を遮断しつつ、コンプレッサハウジング２２からブーツ３４への熱伝達も効果的に遮断されるようになり、ブーツ３４の熱劣化を確実に防止することが可能になる。　　
　なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
　例えば、図４に示すように、第一実施形態において、遮熱カバー部材４０をタービンハウジング２１とブーツ３４との間のみならず、コンプレッサハウジング２２とブーツ３４との間にさらに設けて構成してもよい。この場合も第二実施形態と同様に、コンプレッサハウジング２２からブーツ３４への熱伝達を効果的に遮断することが可能となり、ブーツ３４の熱劣化を確実に防止することができる。
　また、固定用のブラケット３５はケース部材３３をコンプレッサハウジング２２に取り付けるものとして説明したが、ケース部材３３をタービンハウジング２１に固定するものでもよい。
　また、アクチュエータ３０は、ターボチャージャ２０の可変ノズルを作動させるものに限定されず、ターボチャージャ２０に隣接配置されるものであれば、例えば、ターボチャージャを制御するための可動部、例えば、ウェイストゲートバルブ等の可動部を作動させるものであってもよい。
　本出願は、2016年2月19日付で出願された日本国特許出願（特願2016-030425）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　開示の技術によれば、アクチュエータのブーツの熱劣化を効果的に防止することができる点で有用である。
　２０　ターボチャージャ
　２１　タービンハウジング
　２２　コンプレッサハウジング
　３０　アクチュエータ
　３１　ロッド部材
　３２　ターンバックル
　３３　ケース部材
　３４　ブーツ
　３５　ブラケット
　４０　遮熱カバー部材
　４１　遮熱用縦壁部
　４２　固定用フランジ部
　４３　遮熱用フランジ部

Claims (9)

  1. 　排気により駆動されるタービンを収容したタービンハウジング及び、前記タービンと同軸に配置されて吸気を圧送するコンプレッサを収容したコンプレッサハウジングを含むターボチャージャの可動部を作動させるアクチュエータであって、
    　一端側を前記可動部にリンク結合されたロッドと、
    　前記ロッドの他端側を摺動自在に軸支する軸受部を有するケースと、
    　前記ロッドと前記軸受部との摺動部を覆うと共に、ブーツの外周面の少なくとも一部が前記タービンハウジングの外周面に臨むブーツと、
    　前記タービンハウジングと前記ブーツとの間に配置された遮熱部材と、を備える
    　ことを特徴とするアクチュエータ。
  2. 　前記遮熱部材が少なくとも前記タービンハウジングに臨む前記ブーツの外周面を覆う縦壁部と、前記ブーツの先端側を覆うフランジ部とを有する
    　請求項１に記載のアクチェータ。
  3. 　前記縦壁部が円筒状に形成されて前記ブーツの外周面全体を覆う
    　請求項２に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記ロッド及び前記ブーツの少なくとも先端側を前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に挿入させて前記ケースを前記タービンハウジング又は前記コンプレッサハウジングの少なくとも一方に隣接して取り付けるためのブラケットをさらに備える
    　請求項１から３の何れか一項に記載のアクチュエータ。
  5. 　　排気により駆動されるタービンを収容したタービンハウジングと、
    記タービンと同軸に配置されて吸気を圧送するコンプレッサを収容したコンプレッサハウジングと、
    ターボチャージャを制御するための可動部と
    を備えるターボチャージャと、
    　一端側を前記可動部にリンク結合されたロッドと、
    　　前記ロッドの他端側を摺動自在に軸支する軸受部を有するケースと、
    　　前記ロッドと前記軸受部との摺動部を覆うと共に、ブーツの外周面の少なくとも一部が前記タービンハウジングの外周面に臨むブーツと、
    　　前記タービンハウジングと前記ブーツとの間に配置された遮熱部材と、を備えるアクチュエータと
    　を備えるターボチャージャシステム。
  6. 　前記可動部は前記タービンハウジングと前記コンプレッサハウジングとの間に配置される
    　請求項５に記載のターボチャージャシステム。
  7. 　前記ケース部材を前記コンプレッサハウジングに固定するブラケットをさらに備える
    　請求項５または６に記載のターボチャージャシステム。
  8. 　前記遮熱部材が少なくとも前記タービンハウジングに臨む前記ブーツの外周面を覆う縦壁部と、前記ブーツの先端側を覆うフランジ部とを有する
    　請求項５乃至７に記載のターボチャージャシステム。
  9. 　前記縦壁部が円筒状に形成されて前記ブーツの外周面全体を覆う
    　請求項５乃至７に記載のターボチャージャシステム。
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