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技術 ダイヤフラム式アクチュエータ

出願人 株式会社IHI
発明者 許ジェミン
出願日 2015年3月31日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-071805
公開日 2016年11月10日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2016-191427
状態 特許登録済
技術分野 過給機 アクチュエータ
主要キーワード 可変通路 流量可変バルブ 押出し力 低圧室内 復帰スプリング ダイヤフラム式アクチュエータ 排気ガス流出口 揺動片
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年11月10日)のものです。
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図面 (8)

課題

作動ロッド振動を抑制することが可能なダイヤフラム式アクチュエータを提供する。

解決手段

作動ロッド51を軸線方向に駆動するダイヤフラム式アクチュエータ50において、作動ロッド51に連結され作動ロッド51に駆動力を伝達するダイヤフラム53と、ダイヤフラム53の軸線方向における一端側に隣接する低圧室54と、ダイヤフラム53の軸線方向における他端側に隣接する高圧室55と、低圧室54に設けられ、ダイヤフラム53を高圧室55側に付勢する復帰スプリング56と、ダイヤフラム53の高圧室55側の面に設けられたリテーナ62と、を備える構成とする。高圧室55の内部に弾性部材66を配置し、この弾性部材66を、軸線方向において、リテーナ62と当該リテーナ62に対向する壁面65bとの間に配置する。

概要

背景

従来、エンジンターボチャージャにおけるウェイストゲートバルブ弁体開閉するアクチュエータとして、例えばダイヤフラム式アクチュエータが採用されている(例えば、特許文献1参照)。ダイヤフラム式アクチュエータは、弁体に接続された作動ロッドと、この作動ロッドを駆動するダイヤフラムと、作動ロッドの軸線方向においてダイヤフラムを挟んで隣接する低圧室及び高圧室と、低圧室内に配置されダイヤフラムを付勢する復帰スプリングとを備えている。

概要

作動ロッドの振動を抑制することが可能なダイヤフラム式アクチュエータを提供する。作動ロッド51を軸線方向に駆動するダイヤフラム式アクチュエータ50において、作動ロッド51に連結され作動ロッド51に駆動力を伝達するダイヤフラム53と、ダイヤフラム53の軸線方向における一端側に隣接する低圧室54と、ダイヤフラム53の軸線方向における他端側に隣接する高圧室55と、低圧室54に設けられ、ダイヤフラム53を高圧室55側に付勢する復帰スプリング56と、ダイヤフラム53の高圧室55側の面に設けられたリテーナ62と、を備える構成とする。高圧室55の内部に弾性部材66を配置し、この弾性部材66を、軸線方向において、リテーナ62と当該リテーナ62に対向する壁面65bとの間に配置する。

目的

本発明は、作動ロッドの振動を抑制することが可能なダイヤフラム式アクチュエータを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

作動ロッドを前記作動ロッドの軸線方向に駆動するダイヤフラム式アクチュエータであって、前記作動ロッドに連結され前記作動ロッドに駆動力を伝達するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムの前記軸線方向における一端側に隣接する低圧室と、前記ダイヤフラムの前記軸線方向における他端側に隣接する高圧室と、前記低圧室に設けられ、前記ダイヤフラムを前記高圧室側付勢する復帰スプリングと、前記ダイヤフラムの前記高圧室側の面に設けられたリテーナと、前記高圧室の内部で、前記軸線方向において前記リテーナと前記リテーナに対向する壁面との間に配置された弾性部材と、を備えるダイヤフラム式アクチュエータ。

請求項2

前記リテーナには、前記軸線方向において前記高圧室の内部に突出するリムが形成され、前記弾性部材は、前記軸線方向において前記リムと対向して配置されている請求項1に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。

請求項3

前記弾性部材は、前記高圧室の前記リテーナに対向する壁体内面である前記壁面に取り付けられている請求項1又は2に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。

請求項4

前記作動ロッドは、前記ダイヤフラムから前記高圧室側に延在し、前記軸線方向において、前記高圧室の前記リテーナに対向する壁体を貫通し、前記壁体には、前記作動ロッドを保持する軸受け部が支持され、前記軸受け部は、前記壁体から前記高圧室の内部に張り出し、前記弾性部材は、前記軸受け部の前記リテーナ側の面である前記壁面に取り付けられている請求項1又は2に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。

請求項5

前記弾性部材は、ゴム部材から形成され、前記軸線方向において前記リテーナに対向して配置された板状部を備え、前記板状部の板厚方向が前記軸線方向に沿うように配置されている請求項1〜4の何れか一項に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。

請求項6

前記弾性部材は、前記板状部から前記他端側に延びる延出部を備える請求項5に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。

技術分野

0001

本発明は、ダイヤフラム式アクチュエータに関する。

背景技術

0002

従来、エンジンターボチャージャにおけるウェイストゲートバルブ弁体開閉するアクチュエータとして、例えばダイヤフラム式アクチュエータが採用されている(例えば、特許文献1参照)。ダイヤフラム式アクチュエータは、弁体に接続された作動ロッドと、この作動ロッドを駆動するダイヤフラムと、作動ロッドの軸線方向においてダイヤフラムを挟んで隣接する低圧室及び高圧室と、低圧室内に配置されダイヤフラムを付勢する復帰スプリングとを備えている。

先行技術

0003

特開平7−269512号公報

発明が解決しようとする課題

0004

例えば、ターボチャージャの作動時において、ウェイストゲートバルブが開状態のときに、ターボチャージャのハウジング内の圧力変動等によって、ウェイストゲートバルブの弁体が振動することがある。弁体が振動すると、この弁体に接続された作動ロッドも振動する。

0005

本発明は、作動ロッドの振動を抑制することが可能なダイヤフラム式アクチュエータを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、作動ロッドを当該作動ロッドの軸線方向に駆動するダイヤフラム式アクチュエータであって、作動ロッドに連結され作動ロッドに駆動力を伝達するダイヤフラムと、ダイヤフラムの軸線方向における一端側に隣接する低圧室と、ダイヤフラムの軸線方向における他端側に隣接する高圧室と、低圧室に設けられ、ダイヤフラムを高圧室側に付勢する復帰スプリングと、ダイヤフラムの高圧室側の面に設けられたリテーナと、高圧室の内部で、軸線方向においてリテーナと当該リテーナに対向する壁面との間に配置された弾性部材と、を備える。

0007

このダイヤフラム式アクチュエータでは、低圧室の内部圧力低圧の状態から上昇すると、復帰スプリングがダイヤフラムを付勢して高圧室側に移動し、作動ロッドが他端側に駆動される。このダイヤフラム式アクチュエータでは、ダイヤフラムの高圧室側の面に設けられたリテーナと、高圧室の内部でリテーナと対向する壁面との間には、弾性部材が配置されている。これにより、ダイヤフラムが高圧室側に移動した際に、弾性部材がリテーナとリテーナに対向する壁面とに挟まれることになる。そのため、弾性部材によって、リテーナ及びダイヤフラムの振動が抑制される。その結果、ダイヤフラムに連結された作動ロッドの振動が抑制される。

0008

また、リテーナには、軸線方向において高圧室の内部に突出するリムが形成され、弾性部材は、軸線方向においてリムと対向して配置されている構成でもよい。この構成によれば、リテーナにリムが設けられているので、リテーナの剛性が向上される。また、弾性部材がリテーナのリムに対向して配置されているので、ダイヤフラムが高圧室側に移動した際に、リムと弾性部材とが接触することになり、軸線方向においてリムと当該リムに対向する壁面との接触が防止されると共に、弾性部材によってリテーナ、ダイヤフラム及び作動ロッドの振動を抑制することができる。

0009

また、弾性部材は、高圧室のリテーナに対向する壁体内面である壁面に取り付けられている構成でもよい。これにより、弾性部材を高圧室の壁体によって安定して支持することができる。また、弾性部材が高圧室の壁体のリテーナ側の面に取り付けられているので、ダイヤフラムが高圧室側に移動した際に、リテーナと弾性部材とが接触することになり、軸線方向においてリテーナと高圧室の壁体との接触が防止されると共に、弾性部材によってリテーナ、ダイヤフラム及び作動ロッドの振動を抑制することができる。また、高圧室の壁体に弾性部材を取付けることで、ダイヤフラム式アクチュエータの固有振動数を変えて、ダイヤフラム式アクチュエータ自体の振動を抑え、作動ロッドの振動を抑制することができる。

0010

また、作動ロッドは、ダイヤフラムから高圧室側に延在し、軸線方向において、高圧室のリテーナに対向する壁体を貫通し、壁体には、作動ロッドを保持する軸受け部が支持され、軸受け部は、壁体から高圧室の内部に張り出し、弾性部材は、軸受け部のリテーナ側の面である壁面に取り付けられている構成でもよい。これにより、作動ロッドを支持する軸受け部を、高圧室の内部に配置することで、軸受け部が高圧室の外部に張り出さないようにすることができる。これにより、ダイヤフラム式アクチュエータの省スペース化を図ることができる。また、弾性部材が高圧室の内部に張り出す軸受け部のリテーナ側の面に取り付けられているので、ダイヤフラムが高圧室側に移動した際に、リテーナと弾性部材とが接触することになり、軸線方向においてリテーナと高圧室の壁体との接触が防止されると共に、弾性部材によってリテーナ、ダイヤフラム及び作動ロッドの振動を抑制することができる。また、高圧室の壁体から張り出す軸受け部に弾性部材と取り付けることで、ダイヤフラム式アクチュエータの固有振動数を変えて、ダイヤフラム式アクチュエータ自体の振動を抑え、作動ロッドの振動を抑制することができる。

0011

弾性部材は、ゴム部材から形成され、軸線方向においてリテーナに対向して配置された板状部を備え、当該板状部の板厚方向が軸線方向に沿うように配置されている構成でもよい。この構成よれば、弾性部材の設置スペースを抑えることができ、ダイヤフラムの移動範囲の減少を抑えつつ、リテーナ、ダイヤフラム及び作動ロッドの振動を抑制することができる。

0012

また、弾性部材は、板状部から他端側に延びる延出部を備える構成でもよい。この構成によれば、延出部が高圧室の壁体に当接することで、軸線方向において板状部が高圧室の壁体と離間して配置される。そして、ダイヤフラムが高圧室側に移動した際に、リテーナとゴム部材から成る板状部とが接触することになり、リテーナ、ダイヤフラム及び作動ロッドの振動を抑制することができる。

発明の効果

0013

本発明によれば、弾性部材によって、リテーナ及びダイヤフラムの振動を抑制することができるので、ダイヤフラムに連結された作動ロッドの振動を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータを備えた車両用過給機を示す断面図である。
図1に示す車両用過給機の側面図であり、車両用過給機の側面に取り付けられたダイヤフラム式アクチュエータを示す図である。
図2中のIII−III線に沿った断面図である。
本発明の第1実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータの断面図である。
本発明の第2実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータの断面図である。
本発明の第3実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータの断面図である。
本発明の第4実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータの断面図である。

実施例

0015

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

0016

過給機
図1図3に示される過給機1は、車両用の過給機であり、図示しないエンジンから排出された排気ガスを利用して、エンジンに供給される空気を圧縮するものである。この過給機1は、図3に示すウェイストゲートバルブ20を開閉するダイヤフラム式アクチュエータ50を備えている。この過給機1は、タービン2とコンプレッサ遠心圧縮機)3とを備える。タービン2は、タービンハウジング4と、タービンハウジング4に収納されたタービン翼車6と、を備えている。コンプレッサ3は、コンプレッサハウジング5と、コンプレッサハウジング5に収納されたコンプレッサ翼車7と、を備えている。

0017

タービン翼車6は回転軸14の一端に設けられており、コンプレッサ翼車7は回転軸14の他端に設けられている。タービンハウジング4とコンプレッサハウジング5との間には、軸受ハウジング13が設けられている。回転軸(ロータ軸)14は、軸受15を介して軸受ハウジング13に回転可能に支持されている。過給機1は、タービンロータ軸16を備え、このタービンロータ軸16は、回転軸14と、この回転軸14の一端に設けられたタービン翼車6とを備えている。タービンロータ軸16及びコンプレッサ翼車7は一体の回転体として回転する。

0018

タービンハウジング4には、排気ガス流入口8及び排気ガス流出口10が設けられている。エンジンから排出された排気ガスは、排気ガス流入口8を通じてタービンハウジング4内に流入し、タービン翼車6を回転させ、その後、排気ガス流出口10を通じてタービンハウジング4外に流出する。

0019

コンプレッサハウジング5には、吸入口9及び吐出口11が設けられている。上記のようにタービン翼車6が回転すると、タービンロータ軸16及びコンプレッサ翼車7が回転する。回転するコンプレッサ翼車7は、吸入口9を通じて外部の空気を吸入し、圧縮して吐出口11から吐出する。吐出口11から吐出された圧縮空気は、エンジンに供給される。

0020

図1及び図3に示されるように、タービンハウジング4の内部には、排気ガス流入口8から導入した排気ガスの一部を、タービン翼車6をバイパスさせて排気ガス流出口10側へ導出するためのバイパス通路図3参照)17が形成されている。バイパス通路17は、タービン翼車6側へ供給される排気ガスの流量を可変とするためのガス流量可変通路である。

0021

(ウェイストゲートバルブ)
タービンハウジング4の内部には、流量可変バルブ機構の1つとしてウェイストゲートバルブ20が設けられている。ウェイストゲートバルブ20は、バイパス通路17の開口部を開閉するバルブである。ウェイストゲートバルブ20は、タービンハウジング4の外壁に対して回転可能に支持されたステム21と、ステム21からステム21の径方向に張り出す揺動片22と、揺動片22に支持された弁体23と、を備えている。

0022

タービンハウジング4の外壁には、外壁の板厚方向に貫通する支持穴24が形成されている。この支持穴24内には、円筒状のブッシュ25が挿通されている。このブッシュ25は、タービンハウジング4の外壁に対して固定されている。

0023

ステム21は、ブッシュ25に挿通されて、タービンハウジング4の外壁に対して、回転可能に支持されている。揺動片22はステム21に対して固定されている。ステム21は、ステム21の軸線回りに回転し、揺動片22を揺動させる。揺動片22の先端部には、弁体23を取付けるための取付穴が設けられている。

0024

弁体23は、バイパス通路17の開口部の周縁部に当接離隔可能なものであり、例えば円盤状を成している。弁体23には、バイパス通路17の開口部とは反対側に突出するバルブ軸26が設けられている。バルブ軸26は、揺動片22の先端部の取付穴に挿通されている。バルブ軸26の弁体23とは反対側の端部には止め金27が固定されており、この止め金27によって、取付穴に挿通されたバルブ軸26が保持されている。弁体23は、揺動片22に対して微動傾動を含む)可能に支持されている。これにより、弁体23が揺動片22に対して微動するので、弁体23がバイパス通路17の開口部の周縁部に対して密着する。そして、弁体23がバイパス通路17の開口部の周縁部に当接してウェイストゲートバルブ20が閉状態となり、弁体23がバイパス通路17の開口部の周縁部から離れてウェイストゲートバルブ20が開状態となる。

0025

また、ステム21のタービンハウジング4の外部に配置された端部には、ステム21の径方向に突出する板状のリンク部材28が固定されている。リンク部材28の先端部には、連結ピン29が挿通される取付穴が形成され、この取付穴に連結ピン29が挿通されている。また、この連結ピン29は、後述するダイヤフラム式アクチュエータ50の作動ロッド51の先端部である他端部51bに形成された取付穴に挿通されている。連結ピン29の一方の端部はカシメによって作動ロッド51に固定されている。連結ピン29の他方の端部には、クリップ30が装着されて、連結ピン29の取付穴からの脱落が防止されている。ステム21は、リンク部材28及び連結ピン29を介して、ダイヤフラム式アクチュエータ50の作動ロッド51に連結されている。

0026

(ダイヤフラム式アクチュエータ)
次に、ダイヤフラム式アクチュエータ50について説明する。ダイヤフラム式アクチュエータ50は、図2及び図3に示されるように、コンプレッサハウジング5から側方に突出するブラケット18に固定されている。

0027

ダイヤフラム式アクチュエータ50は、図4に示されるように、作動ロッド51と、この作動ロッド51を軸線方向に駆動するアクチュエータ本体52とを備えている。アクチュエータ本体52は、作動ロッド51に連結され作動ロッド51に駆動力を伝達するダイヤフラム53と、ダイヤフラム53の一方側に隣接する低圧室54と、ダイヤフラム53の他方側に隣接する高圧室55と、低圧室54の内部に設けられ、ダイヤフラム53を高圧室55側に付勢する復帰スプリング56とを備えている。作動ロッド51は、アクチュエータ本体52によって駆動される棒状の部材である。

0028

アクチュエータ本体52は、内部に低圧室54を形成する低圧側カップ部58と、内部に高圧室55を形成する高圧側カップ部59とを備える。低圧側カップ部58及び高圧側カップ部59は、鉄などの金属から形成されている。低圧側カップ部58は、円筒部58aと、この円筒部58aの一端側(図示右側)を閉じる背面壁58bとを備えている。円筒部58aの他端側には、開口部の周縁部から円筒部58aの径方向に張り出すフランジ部58cが設けられている。また、円筒部58aには、ノズル58dが設けられている。このノズル58dには、低圧室54の内部の圧力を減圧することができる負圧ポンプ(不図示)が接続されている。

0029

高圧側カップ部59は、円筒部59aと、この円筒部59aの他端側(図示左側)を閉じる正面壁(壁体)59bとを備えている。円筒部59aの一端側には、開口部の周縁部から円筒部59aの径方向に張り出すフランジ部59cが設けられている。高圧側カップ部59の円筒部59aの内径は、低圧側カップ部58の円筒部58aの内径に対応している。なお、円筒部58a,59a同士の内径は、同一であってもよく、同一でなくてもよい。また、正面壁59bの中央部には、作動ロッド51を挿通させる開口部が形成されている。

0030

低圧側カップ部58及び高圧側カップ部59は、作動ロッド51の軸線方向において、ダイヤフラム53を挟んで、互いの開口部が対向するように配置されて接合されている。ダイヤフラム53は、例えば円形を成し、ダイヤフラム53の周縁部は、低圧側カップ部58及び高圧側カップ部59のフランジ部58c,59cによって挟持されている。低圧側カップ部58及び高圧側カップ部59のフランジ部58c,59c同士は、例えばカシメによって接合されている。低圧側カップ部58と高圧側カップ部59とは、例えば、溶接によって接合されていてもよく、ねじを用いて接合されていてもよく、その他の方法によって接合されていてもよい。

0031

ダイヤフラム53は、円筒部58a,59aの内径よりも大きな外径を有している。低圧側カップ部58及び高圧側カップ部59の内部において、ダイヤフラム53の中央部が作動ロッド51の軸線方向に移動可能となっている。

0032

ダイヤフラム53の一方(図示右側)の面には、低圧側リテーナ61が設けられ、ダイヤフラム53の他方(図示左側)の面には、高圧側リテーナ62が設けられている。低圧側リテーナ61及び高圧側リテーナ62は、例えば鉄などの金属から形成されている。低圧側リテーナ61は、ダイヤフラム53の一方の面に当接する円盤状のリテーナ本体61aと、リテーナ本体61aの外周側の周縁部から作動ロッド51の軸線方向に突出する突出部61bと、を備えている。高圧側リテーナ62は、ダイヤフラム53の他方の面に当接する円盤状のリテーナ本体62aと、リテーナ本体62aの外周側の周縁部から作動ロッド51の軸線方向に突出する突出部(リム)62bと、を備えている。高圧側リテーナ62のリテーナ本体62aの外径は、低圧側リテーナ61のリテーナ本体61aの外径より小さくなっている。また、リテーナ本体61a,62aの中央部には、開口部が形成されている。

0033

作動ロッド51の一端部51aは、ダイヤフラム53に連結されている。具体的には、作動ロッド51の一端部51aは、高圧側リテーナ62の開口部、ダイヤフラム53の開口部、及び低圧側リテーナ61の開口部に挿通されて、例えば、カシメによって、高圧側リテーナ62及び低圧側リテーナ61に対して固定されている。高圧側リテーナ62及び低圧側リテーナ61は、作動ロッド51の軸線方向において両側から、ダイヤフラム53の中央部を挟んで支持している。なお、作動ロッド51と、ダイヤフラム53との連結方法は、カシメによって連結する方法に限定されない。例えば、作動ロッド51の一端部にネジ部を形成し、このネジ部にナット締め付けることで、作動ロッド51を、高圧側リテーナ62及び低圧側リテーナ61を介して、ダイヤフラム53に連結してもよい。

0034

また、復帰スプリング56は、例えば圧縮コイルバネであり、復帰スプリング56の一端部は、低圧側カップ部58の背面壁58bに当接し、復帰スプリング56の他端部は、低圧側リテーナ61のリテーナ本体61aに当接している。復帰スプリング56は、作動ロッド51の軸線方向に伸長、圧縮可能であり、低圧側リテーナ61を高圧室55側に付勢することで、ダイヤフラム53を高圧室55側に付勢する。

0035

作動ロッド51は、ダイヤフラム53から高圧室55側に延在し、高圧側カップ部59の正面壁59bを貫通して、高圧室55の外部に延出している。正面壁59bの開口部に対応する位置には、作動ロッド51を保持する軸受け部63が設けられている。

0036

軸受け部63は、円筒状のブッシュ64と、ブッシュ64を収容するブッシュ収容部65とを備えている。ブッシュ収容部65は、円筒部65aと、背面壁(壁体)65bと、フランジ部65cと、を備える。円筒部65aは、ブッシュ64の外周面を覆うように配置されている。背面壁65bは、円筒部65aの一端側で、径方向の内側に張り出すように形成されている。背面壁65bの中央部には、作動ロッド51を挿通させる開口部が形成されている。背面壁65bは、ブッシュ64の一端側の端面を覆うように配置されている。

0037

フランジ部65cは、円筒部65aの他端側で、径方向の外側に張り出すように形成されている。フランジ部65cは、高圧側カップ部59の正面壁59bの内壁面(室内側の面)に対して固定されている。フランジ部65cは、例えば溶接によって高圧側カップ部59に接合されている。ブッシュ64は、作動ロッド51の軸線方向において、高圧側カップ部59の正面壁59bと、ブッシュ収容部65の背面壁65bとの間に配置されている。

0038

また、ブッシュ収容部65は、正面壁59bから内側に張り出すように配置されている。換言すると、ブッシュ収容部65の背面壁65bは、高圧側カップ部59の正面壁59bよりもダイヤフラム53に近い位置に配置されている。ブッシュ収容部65の背面壁65bは、作動ロッド51の軸線方向において高圧側リテーナ62に対向している。

0039

ここで、ダイヤフラム式アクチュエータ50は、高圧室55の内部で、作動ロッド51の軸線方向において、高圧側リテーナ62と、ブッシュ収容部65の背面壁65bとの間に、防振シート(弾性部材)66を備えている。

0040

防振シート66は、例えばリング状に形成されたゴム板(板状部)である。防振シート66の中央開口部は、作動ロッド51を挿通させる開口である。防振シート66の外径は、ブッシュ収容部65の背面壁65bの外径に対応している。また、防振シート66は、防振シート66の板厚方向が、作動ロッド51の軸線方向に沿うように配置されている。防振シート66の一方の面は、高圧側リテーナ62のリテーナ本体62aと対面するように配置され、防振シート66の他方の面は、ブッシュ収容部65の背面壁65bの内壁面(リテーナに対向する壁面)と対面している。防振シート66は、例えば接着により、ブッシュ収容部65の背面壁65bの内壁面に取り付けられている。

0041

また、防振シート66の材質は、例えば、シリコンゴムクロロプレンゴム等の耐熱性ゴムである。なお、高圧室55の内部の温度は、過給機1の使用状態において、例えば、100℃程度である。

0042

次に、過給機1の作用、効果について説明する。

0043

排気ガス流入口8から流入した排気ガスはタービンスクロール流路4aを通過して、タービン翼車6の入口側に供給される。タービン翼車6は供給された排気ガスの圧力を利用して、回転力を発生させ、回転軸14及びコンプレッサ翼車7をタービン翼車6と一体的に回転させる。これにより、コンプレッサ3の吸入口9から吸入した空気を、コンプレッサ翼車7を用いて圧縮する。コンプレッサ翼車7によって圧縮された空気は、ディフューザー流路5a及びコンプレッサスクロール流路5bを通過して吐出口11から排出される。吐出口11から排出された空気は、エンジンに供給される。

0044

例えば、過給機1の運転中に、過給圧(吐出口11から排出される空気の圧力)が設定圧未満である場合には、負圧ポンプによって、ダイヤフラム式アクチュエータ50の低圧室54に負圧が印加されている。このとき、高圧室55の内部圧力は、低圧室54の内部圧力より高く、高圧室55の内部圧力によって、ダイヤフラム53が付勢されて、ダイヤフラム53の中央部は低圧室54側に移動する。復帰スプリング56は圧縮された状態となっている。

0045

低圧室54に負圧が印加されている状態では、ダイヤフラム53の中央部は低圧側カップ部58の背面壁58bに接近した状態となっている。作動ロッド51は軸線方向において一端側に引っ張られた状態であり、作動ロッド51による引張力は、この作動ロッド51に連結されたリンク部材28、ステム21及び揺動片22を介して、弁体23に伝達される。これにより、弁体23は、バイパス通路17の開口部の周縁部に押し当てられて、ウェイストゲートバルブ20は、閉状態となる。すなわち、タービン2において、バイパス通路17による排気ガスのバイパスは行われていない状態となっている。

0046

そして、過給機1の運転中に、過給圧が設定圧に達すると、負圧ポンプによる負圧の印加状態解除されて、低圧室54の内部圧力が上昇して、低圧室54の内部圧力は高圧室55の内部圧力に近づくことになる。このとき、圧縮された状態であった復帰スプリング56は伸長され、ダイヤフラム53は、復帰スプリング56によって付勢されて、ダイヤフラム53の中央部は高圧室55側に移動する。

0047

ダイヤフラム53の中央部が高圧室55側に移動すると、ダイヤフラム53の中央部の移動に伴って、作動ロッド51は軸線方向において、他端側に移動する。作動ロッド51は軸線方向において他端側に押された状態であり、作動ロッド51による押出し力は、リンク部材28に伝達される。リンク部材28は、ステム21を中心として揺動し、ステム21がその軸線回りに回転して、揺動片22が揺動する。これにより、弁体23は、バイパス通路17の開口部の周縁部から離間し、ウェイストゲートバルブ20は、開状態となる。これにより、排気ガス流入口8から流入した排気ガスの一部は、バイパス通路17を通過し、タービン翼車6をバイパスする。そのため、タービン翼車6に供給される排気ガスの流量を減少させることができる。

0048

ウェイストゲートバルブ20が開状態であり、ダイヤフラム53の中央部の高圧室55側への移動が最大となった場合には、高圧側リテーナ62のリテーナ本体62aが、防振シート66に当接した状態となっている。換言すれば、防振シート66は、作動ロッド51の軸線方向において、リテーナ本体62aとブッシュ収容部65の背面壁65bによって挟まれた状態となっている。

0049

この状態において、例えば、弁体23が振動した場合には、この弁体23の振動は、揺動片22、ステム21、リンク部材28、作動ロッド51、ダイヤフラム53及び高圧側リテーナ62に伝達されるが、高圧側リテーナ62の振動は、防振シート66によって減衰されることになる。これにより、高圧側リテーナ62の振動が抑制されるので、ダイヤフラム53、作動ロッド51、リンク部材28、ステム21、揺動片22及び弁体23の振動が抑制されることになる。

0050

また、このダイヤフラム式アクチュエータ50では、ブッシュ収容部65の背面壁65bの内壁面に、防振シート66が取り付けられているので、高圧側リテーナ62と背面壁65bとの接触が防止される。そのため、高圧側リテーナ62と背面壁65bとが当たって異音が生じるおそれがない。また、ブッシュ収容部65が、高圧側カップ部59の正面壁59bよりも、高圧側リテーナ62側に突出しているので、高圧側リテーナ62が正面壁59bに当たる前に、高圧側リテーナ62が防振シート66に当たることになる。そのため、高圧側リテーナ62と高圧側カップ部59とが当たって異音が生じるおそれがない。

0051

また、このダイヤフラム式アクチュエータ50では、ブッシュ収容部65に防振シート66が取り付けられているので、アクチュエータ本体52の固有振動数を変化させることができ、アクチュエータ本体52の振動を抑制して、作動ロッド51の振動を抑制することができる。これにより、作動ロッド51の振動を抑制して、弁体23の振動を抑制することができる。

0052

(第2実施形態)
次に、図5を参照して、第2実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータ50Bについて説明する。第2実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータ50Bが、第1実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ50と異なる点は、防振シート66に代えて、圧縮コイルバネ(弾性部材)67を備える点である。なお、第2実施形態の説明において、第1実施形態と同様の説明は省略する。

0053

圧縮コイルバネ67は、作動ロッド51の軸線方向において、ブッシュ収容部65の背面壁65bと、リテーナ本体62aとの間に配置されている。圧縮コイルバネ67は、作動ロッド51と同軸となるように配置され、圧縮コイルバネ67の一端部は、リテーナ本体62aに当接し、圧縮コイルバネ67の他端部は、背面壁65bの壁面に当接している。

0054

この圧縮コイルバネ67の外径は、例えば、背面壁65bの外径に対応している。圧縮コイルバネ67のバネ定数は、低圧室54の内部に配置された復帰スプリング56のバネ定数より低く、例えば、復帰スプリング56のバネ定数の1/10〜1/5である。例えば、高圧室55の内部圧力と、低圧室54の内部圧力とが等しい場合には、ダイヤフラム53の中央部は、復帰スプリング56によって付勢されて、高圧室55側に移動にし、圧縮コイルバネ67は圧縮された状態となる。

0055

この第2実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ50Bによれば、弁体23が振動して、ダイヤフラム53及び高圧側リテーナ62に振動が伝達されると、圧縮コイルバネ67によって高圧側リテーナ62及びダイヤフラム53の振動が減衰されて、作動ロッド51の振動が抑制される。そのため、ダイヤフラム式アクチュエータ50の弁体23の振動が抑制される。

0056

また、ダイヤフラム式アクチュエータ50Bでは、バルブが全開となっていない状態においても、高圧側リテーナ62と圧縮コイルバネ67とが接触しているので、バルブの開度によらず、作動ロッド51の振動が抑制される。

0057

なお、第2実施形態では、圧縮コイルバネ67の他端部が、ブッシュ収容部65の背面壁65bに当接するように配置されているが、例えば、圧縮コイルバネ67の他端部は、高圧側カップ部59の正面壁59bの内壁面に当接するように配置されていてもよい。また、圧縮コイルバネ67は、複数設けられていてもよく、例えば、作動ロッド51の外側に配置され、作動ロッド51を挿通させないように配置されているものでもよい。

0058

また、圧縮コイルバネ67の軸線方向の長さは、背面壁65bとリテーナ本体62aとの距離よりも短いものでもよい。例えば、圧縮コイルバネ67の他端部が背面壁65bに対して取り付けられ、圧縮コイルバネ67の一端部が、リテーナ本体62aに対して、離間して配置されている構成でもよい。この構成の場合には、ダイヤフラム53の高圧室55側への移動量が増加したときに、リテーナ本体62aと圧縮コイルバネ67とが当接して、高圧側リテーナ62の振動が減衰される。

0059

また、圧縮コイルバネ67の一端部がリテーナ本体62aに対して取り付けられ、圧縮コイルバネ67の他端部が、背面壁65bに対して離間して配置されている構成でもよい。この構成の場合には、ダイヤフラム53の高圧室55側への移動量が増加したときに背面壁65bと圧縮コイルバネ67とが当接して、高圧側リテーナ62の振動が減衰される。

0060

(第3実施形態)
次に、図6を参照して、第3実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータ50Cについて説明する。第3実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータ50Cが、第1実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ50と異なる点は、正面壁59bから高圧室55の内部に張り出すように配置された軸受け部63に代えて、正面壁59bから高圧室55の外部に張り出すように配置された軸受け部68を備える点、及びブッシュ収容部65の背面壁65bに取り付けられた防振シート66に代えて、正面壁59bの内壁面に取り付けられた防振シート69を備える点である。なお、第3実施形態の説明において、第1,第2実施形態と同様の説明は省略する。

0061

軸受け部68は、ブッシュ64と、ブッシュ収容部65とを備えている。ブッシュ収容部65は、円筒部65aと、正面壁65dとを備える。円筒部65aは、高圧側カップ部59の正面壁59bから作動ロッド51の他端側へ張り出すように形成されている。円筒部65aの一端側は、高圧側カップ部59の正面壁59bに連続して設けられている。ブッシュ収容部65の正面壁65dは、円筒部65aの他端側で、円筒部65aから径方向の内側に張り出すように形成されている。正面壁65dの中央部には、作動ロッド51を挿通させる開口部が形成されている。正面壁65dは、ブッシュ64の他端側の端面を覆うように配置されている。

0062

防振シート69は、例えば円盤状のゴム板(板状部)である。防振シート69の中央部には、作動ロッド51を挿通させる開口部が形成されている。また、防振シート69の外径は、高圧側リテーナ62の突出部62bの外径よりも大きな寸法である。防振シート69は、例えば接着によって、正面壁59bに取り付けられている。

0063

この構成のダイヤフラム式アクチュエータ50Cでは、ダイヤフラム53の中央部の高圧室55側への移動量が最大となると、高圧側リテーナ62の突出部62bの端面が防振シート69に当接する。これにより、弁体23の振動が、ダイヤフラム53及び高圧側リテーナ62に伝わると、防振シート69によって高圧側リテーナ62及びダイヤフラム53の振動が減衰される。そのため、作動ロッド51の振動が抑制されて、ダイヤフラム式アクチュエータ50の弁体23の振動が抑制される。

0064

なお、第3実施形態では、防振シート69が正面壁59bに取り付けられているが、防振シートは、例えば、高圧側リテーナ62に取り付けられていてもよい。例えば、防振シートは、リング状を成し、高圧側リテーナ62の突出部62bの端面を覆うように配置されている構成でもよい。

0065

(第4実施形態)
次に、図7を参照して、第4実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータ50Dについて説明する。第4実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータ50Dが、第3実施形態のダイヤフラム式アクチュエータ50Cと異なる点は、防振シート69に代えて、防振シート70を備える点である。なお、第4実施形態の説明において、第1、第2、第3実施形態と同様の説明は省略する。

0066

防振シート70は、例えば円錐台状の山型が形成された板状のゴム部材である。防振シート70は、円盤状を成し、正面壁59bと離間して配置された背面部(板状部)70aと、背面部70aの外周側の縁部から正面壁59b側に延びる筒状部(延出部)70bと、筒状部70bの正面壁59b側の端部から径方向外側に張り出すフランジ部70cと、を備える。

0067

背面部70aは、作動ロッド51の軸線方向において正面壁59bと離間し、ダイヤフラム53側に配置されている。背面部70aと正面壁59bとの間には、所定の空間が形成されている。背面部70aの中央部には、作動ロッド51を挿通させる開口部が形成されている。背面部70aは、作動ロッド51の軸線方向において高圧側リテーナ62に対向する壁面を形成する。背面部70aの外径は、例えば、高圧側リテーナ62の突出部62bの内径よりも小さい寸法である。

0068

筒状部70bは、円錐状に形成され、正面壁59bに近づくほど内径が大きくなっている。作動ロッド51の軸線方向において、筒状部70bの一方の端部は、背面部70aに接続され、筒状部70bの他方の端部は、正面壁59bの内壁面に当接している。筒状部70bの他方の端部の外径は、一方の端部の外径よりも大きく、例えば、高圧側リテーナ62の突出部62bの内径よりも小さい寸法である。

0069

また、フランジ部70cは、作動ロッド51の軸線方向において、例えば高圧側リテーナ62の突出部62bに対向するように配置されている。フランジ部70cは、例えば接着によって、正面壁59bの内壁面に取り付けられている。フランジ部70cの外径は、高圧側リテーナ62の突出部62bの外径よりも大きい寸法でもよく、突出部62bの外径よりも小さい寸法でもよい。

0070

防振シート70は、例えば板状のゴム部材から形成することができる。円錐台状の山型を形成する基台に対してゴム部材を押し当ててプレスすることで、防振シート70を成形することができる。

0071

この構成のダイヤフラム式アクチュエータ50Dでは、ダイヤフラム53の中央部の高圧室55側へ移動し、この移動量が最大となると、高圧側リテーナ62のリテーナ本体62aが防振シート70の背面部70aに当接する。これにより、弁体23の振動が、ダイヤフラム53及び高圧側リテーナ62に伝わり、防振シート70によって高圧側リテーナ62及びダイヤフラム53の振動が減衰される。そのため、作動ロッド51の振動が抑制されて、ダイヤフラム式アクチュエータ50の弁体23の振動が抑制される。

0072

なお、第4実施形態では、第3実施形態と同様に、防振シート70が正面壁59bに取り付けられているが、防振シート70は、例えば、高圧側リテーナ62に取り付けられていてもよい。例えば、防振シート70の背面部70aの外径が、高圧側リテーナ62の突出部62bの外径よりも大きく、背面部70aが突出部62bの端面を覆うように配置されている構成でもよい。

0073

また、防振シート70に形成される山型の形状は、円錐台状に限定されない。例えば、円筒状にしてもよく、直方体状にしてもよい。また、山型の側面は、筒状に限定されず、周方向に間隔を開けて配置された複数の脚形状の延出部を備えるものでもよい。

0074

また、防振シート70は、フランジ部70cを備える構成としているが、フランジ部70cを備えていない構成でもよい。また、防振シート70は、筒状部70bの正面壁59b側の端部において、径方向内側に張り出すフランジ部を備える構成でもよく、筒状部70bの正面壁59b側の端部を閉じるように形成された円盤状の正面部を備える構成でもよい。

0075

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

0076

上記実施形態では、ダイヤフラム式アクチュエータ50を、過給機1のウェイストゲートバルブ20の駆動源として用いているが、その他のバルブを開閉するための駆動源として用いてもよい。また、ダイヤフラム式アクチュエータ50は、バルブ以外の対象物を駆動させる駆動源として利用してもよい。

0077

また、上記実施形態では、弾性部材として、防振シート66,69,70及び圧縮コイルバネ67を例示しているが、弾性部材は、例えば、皿ばね板ばね等その他のばね部材でもよい。例えば、同一種類の複数のばね部材が、作動ロッド51の軸線方向に重なるように配置されている構成でもよく、複数種類のばね部材が作動ロッド51の軸線方向に重なるように配置されている構成でもよい。例えば、図6に示されるような防振シート69が複数枚重ねられている構成でもよく、厚みや材質が異なる複数の防振シートが重ねられている構成でもよい。また、防振シート69のダイヤフラム53側に防振シート70が配置されている構成でもよい。また、防振シート66、69、70のダイヤフラム53側に圧縮コイルバネが配置されている構成でもよく、防振シート66、69、70の正面壁59b側に圧縮コイルバネが配置されている構成でもよい。

0078

また、上記実施形態では、弾性部材をブッシュ収容部65の背面壁65bに取り付ける場合、弾性部材を高圧側カップ部59の正面壁59bに取り付ける場合、弾性部材を高圧側リテーナ62に取り付ける場合について、例示しているが、弾性部材はその他の部位に取り付けられていてもよい。例えば、弾性部材は、高圧側カップ部59の円筒部59aの内周面に対して取り付けられている構成でもよく、他の部材を介して、高圧側カップ部59に取り付けられている構成でもよい。

0079

また、上記実施形態では、高圧側リテーナ62は、高圧室55の内部に突出する突出部62bを備える構成としているが、高圧側リテーナ62は、高圧室55の内部に突出する突出部62bを備えていない構成でもよい。また、突出部62bは、リテーナ本体62aの外周部から突出するものに限定されず、径方向における中間部から突出する構成でもよい。

0080

また、上記実施形態では、ウェイストゲートバルブ20が採用された過給機1を車両用として例示しているが、過給機は車両用に限定されず、船舶用のエンジンに用いられてもよく、その他のエンジンに用いられてもよい。

0081

1過給機
50、50B、50C、50Dダイヤフラム式アクチュエータ
51作動ロッド
52アクチュエータ本体
53ダイヤフラム
54低圧室
55高圧室
56復帰スプリング
59b正面壁(リテーナに対向する壁面)
62高圧側リテーナ
62b 突出部(リム)
63軸受け部
65b背面壁(リテーナに対向する壁)
66、69、70防振シート(弾性部材、板状のゴム、円錐台状のゴム)
67圧縮コイルバネ(弾性部材)
70a 背面部(板状部)
70b 筒状部(延出部)。

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