(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ（２）の内部にダイアフラム（５）を架設して圧力室（１０）を形成し、前記圧力室（１０）に圧力を供給して前記ダイアフラム（５）および前記ダイアフラム（５）に接続したロッド（９）を作動させるとともに前記ロッド（９）を前記カップ（２）の内側に配置した軸受（１４）により支持するダイアフラムアクチュエータにおいて、
前記軸受（１４）は、樹脂製であって、環状の平面部（１４ａ）と、前記平面部（１４ａ）の内周側に一体成形されるとともに前記ロッド（９）に対する接触面（１４ｅ）を鼓形に形成した環状の軸受部（１４ｂ）と、前記平面部（１４ａ）の外周側に一体成形されるとともに前記カップ（２）の側面部（３ａ）の内周に圧入固定される環状の圧入ガイド部（１４ｃ）とを一体に有し、
前記平面部（１４ａ）および軸受部（１４ｂ）の下面は面一の平面を成して前記カップ（２）の下面部（３ｃ）の上面に密接していることを特徴とするダイアフラムアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧アクチュエータの一種であるダイアフラムアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図４に示すように、カップ５１の内部にダイアフラム５２を架設して圧力室５３を形成し、この圧力室５３に圧力を供給してダイアフラム５２およびこのダイアフラム５２に接続したロッド５４を作動させるとともに、このロッド５４をカップ５１の内側に配置した軸受５５により支持するようにしたダイアフラムアクチュエータが知られている。軸受５５は、リテーナ５６を介してカップ５１の内周面に取り付けられており、この軸受５５の外径寸法は、ダイアフラム５２復帰用のスプリング５７を受けるスプリング受け部５６ａを一体に備えたリテーナ５６の外径寸法と比較して随分と小さく設定されている。またこの軸受５５は、その内周面を円筒形に形成されるとともに外周面を樽形に形成されており、よってロッド５４が揺動すると、これに追従してリテーナ５６内で揺動するように構成されている。
【０００３】
しかしながら、上記ダイアフラムアクチュエータには、以下のような不都合がある。
【０００４】
すなわち、当該ダイアフラムアクチュエータがブラケット５７を介して車両の内燃機関等に装着されると、ロッド５４側（ブラケット５７の図上下側）の雰囲気温度が高温になることから、その放射熱が金属製のブラケット５７、カップ５１の下面部５１ａおよびリテーナ５６のスプリング受け部５６ａを介してカップ５１の内部空間５８に伝わり易く、この内部空間５８が高温になって、この高温にダイアフラム５２が晒される。ダイアフラム５２は比較的耐熱性に乏しいゴム状弾性材により成形されている。したがってこのダイアフラム５２が高温に晒されて早期に熱劣化する虞がある。
【０００５】
また併せて、上記ダイアフラムアクチュエータには、以下の不都合がある。
【０００６】
すなわち先ず、上記したように軸受５５を保持すべく専用のリテーナ５６が設けられているために、アクチュエータの部品点数が多い。またアクチュエータの組立て時に軸受５５をリテーナ５６に組み込むとともにリテーナ５６をカップ５１に組み込む作業が必要であるために、アクチュエータの組立て作業が複雑ないし面倒である。
【０００７】
更にまた、ダイアフラム５２は、その作動膜部５２ａと、ダイアフラムリテーナ５９およびスプリングリテーナ６０の間に挟まれる円板状の中央部５２ｂとが均一な厚さに成形されていて全体として肉厚が薄く成形されており、その一方でこのダイアフラム５２、ダイアフラムリテーナ５９およびスプリングリテーナ６０よりなる積層部に対してロッド５４の上端部がスピンカシメ等の連結手段により固定されている。したがって肉厚の薄いゴム状弾性材製のダイアフラム５２にカシメ荷重を適切に作用させるべくダイアフラム５２の中央部５２ｂの潰し代が小さく設定されるために、このカシメ条件に合うようにカシメ荷重の大きさを厳しく管理しなければならない。また、ダイアフラム５２の中央部５２ｂにおける被カシメ部のみがカシメ荷重によって潰れることがないよう上記積層部に上下一対のワッシャ６１が追加されるのが一般であるために、アクチュエータの部品点数が更に増加する不都合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑み、周辺雰囲気温度に対する断熱性に優れ、もってダイアフラムが熱劣化するのを防止するとともに、アクチュエータの部品点数を削減し、組立ても容易化することができるダイアフラムアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のダイアフラムアクチュエータは、カップの内部にダイアフラムを架設して圧力室を形成し、前記圧力室に圧力を供給して前記ダイアフラムおよび前記ダイアフラムに接続したロッドを作動させるとともに前記ロッドを前記カップの内側に配置した軸受により支持するダイアフラムアクチュエータにおいて、前記軸受は、樹脂製であって、環状の平面部と、前記平面部の内周側に一体成形されるとともに前記ロッドに対する接触面を鼓形に形成した環状の軸受部と、前記平面部の外周側に一体成形されるとともに前記カップの側面部の内周に圧入固定される環状の圧入ガイド部とを一体に有し、前記平面部および軸受部の下面は面一の平面を成して前記カップの下面部の上面に密接していることを特徴とするものである。
【００１０】
上記構成を備えた本発明のダイアフラムアクチュエータにおいては、軸受が、樹脂製であって、環状の平面部と、平面部の内周側に一体成形され環状の軸受部と、平面部の外周側に一体成形されるとともにカップの側面部の内周に圧入固定される環状の圧入ガイド部とを一体に有し、平面部および軸受部の下面が面一の平面を成してカップの下面部の上面に密接しているために、このカップの下面部の上面に密接する平面部および軸受部によって新たに周辺雰囲気温度に対する断熱層が形成される。軸受は樹脂製であって樹脂の熱伝導率がリテーナの材質である金属より小さいために、優れた断熱作用を奏する断熱層が形成される。
【００１１】
また、この軸受はカップの内側に固定されるものである。したがってこの軸受がカップの内側に固定されるにもかかわらずロッドを揺動自在に支持することができるように、ロッドに対する軸受の接触面が鼓形に形成されている。鼓形は軸方向中央の内径寸法が最も小さく、この軸方向中央から軸方向両端部にかけて内径寸法が徐々に拡大するもので、かつその断面形状がなだらかな円弧状の曲面を成すものである。
【００１２】
また、アクチュエータの構成部品から上記従来技術におけるリテーナが省略されるために、部品点数が削減され、組立て性も向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【００１４】
図１は、当該実施形態に係るダイアフラムアクチュエータの断面を示している。図２および図３はそれぞれ、図１の要部を拡大して示している。
【００１５】
当該ダイアフラムアクチュエータは、車両の内燃機関等においてウェストゲートアクチュエータとして用いられるものであり、以下のように構成されている。
【００１６】
すなわち先ず、金属製のブラケット１を介して内燃機関等に固定される金属製のカップ２が設けられており、このカップ２にロアーカップ３とアッパーカップ４とが設けられており、このロアーカップ３とアッパーカップ４との間にゴム状弾性材製のダイアフラム５が架設されている。ダイアフラム５の中央部５ａの上側に金属製のダイアフラムリテーナ（上リテーナとも称する）６が配置されるとともに下側に同じく金属製のスプリングリテーナ（下リテーナとも称する）７が配置されて三層構造の積層部８が設けられており、この積層部８の平面中央に金属製のロッド９の上端部が連結固定されている。この積層構造および連結構造については後述する。
【００１７】
ダイアフラム５とアッパーカップ４とに囲まれた気密空間は圧力室１０とされており、この圧力室１０にターボチャージャー（図示せず）の過給圧（正圧）を導入することができるよう、アッパーカップ４に圧力ポート１１が設けられている。アッパーカップ４はその平面中央に円板状を呈する上面部４ａを備えており、この上面部４ａの回りにテーパ状の斜面部４ｂが一体成形されており、更にこの斜面部４ｂの回りに、ダイアフラム５の外周縁部５ｃをカシメ固定するためのフランジ状の鍔部４ｃが一体成形されている。したがってこのアッパーカップ４は全体として断面台形状ないし富士山形状に形成されている。また圧力ポート１１は上記斜面部４ｂの上縁近傍に径方向外方に向けてパイプ状に一体成形されており、その基端部から先端部に至る全ての部分がカップ２の平面レイアウト内に配置されている。したがってこの圧力ポート１１はこれをアッパーカップ４に対して別体後付けとしなくても（一体成形しても）、アッパーカップ４とロアーカップ３とをほぼ全周に亙ってカシメ固定することが可能となっている。
【００１８】
ダイアフラム５とロアーカップ３とに囲まれた空間は大気圧室１２とされており、この大気圧室１２に大気圧を導入することができるよう、ロアーカップ３の側面部３ａに通気孔１３が設けられている。ロアーカップ３は円筒状を呈する側面部３ａを備えており、この側面部３ａの上部にダイアフラム５の外周縁部５ｃをカシメ固定するための環状のカシメ部３ｂが一体成形されており、同じく下部に下面部３ｃが一体成形されており、この下面部３ｃの平面中央にロッド９を差し通すための軸孔３ｄが設けられている。軸孔３ｄの周縁部は、ブラケット１の孔部１ａに対してこの軸孔３ｄを位置合わせすることができるように下向きに屈曲せしめられている。上端部をダイアフラム５等よりなる積層部８に連結されたロッド９はこの軸孔３ｄおよび孔部１ａに差し通され、下方に長く延び、下端部にリンク状の作動部（作用部とも称する）９ａが設けられている。
【００１９】
カップ２の内側であって大気圧室１２の内部に、ロッド９を支持する樹脂製の軸受１４が装着されており、この軸受１４が、ロアーカップ３の側面部３ａの内周面３ｅまで径方向外方に向けて延長されて、このロアーカップ３の側面部３ａの内周面３ｅに接触している。
【００２０】
すなわち、この軸受１４は先ず、環状ないし蛇の目状を呈する平面部１４ａを備えており、この平面部１４ａの内周側に環状の軸受部１４ｂが一体成形されており、同じく外周側に環状の圧入ガイド部１４ｃが一体成形されている。平面部１４ａの厚さは実寸で凡そ２ｍｍである。この軸受１４はロアーカップ３の側面部３ａの内周に圧入されて固定されるものであるため、この軸受１４がロッド９を揺動自在に支持することができるようにロッド９に対する軸受１４の接触面１４ｅである軸受部１４ｂの内周面が鼓形に形成されている。軸受部１４ｂの上面および下面にはそれぞれ肉盗み用のの凹部１４ｄが形成されている。この肉盗みは軸受部１４ｂの肉厚を均一にして成形時のヒケを防止するために形成されている。平面部１４ａおよび軸受部１４ｂの下面は面一の平面を成しており、ロアーカップ３の下面部３ｃの上面に密接している。また平面部１４ａはスプリング受け部を兼ねており、軸受部１４ｂと圧入ガイド部１４ｃとの間で上面が凹んでいるこの平面部１４ａとスプリングリテーナ７との間にダイアフラム５復帰用のコイル状のスプリング１５が介装されている。軸受１４は樹脂により一体成形されているが、特に摺動抵抗の小さな６６ナイロン（充填材入り）、６ナイロン（充填材入り）等により成形するのが好適である。
【００２１】
図３に示すように、ダイアフラム５の中央部５ａは、ロッド９の小径部９ｂを差し通す孔部５ｄの周縁部がここだけ厚肉に成形されており、これに対応してダイアフラムリテーナ６およびスプリングリテーナ７もそれぞれ段付き形状とされている。すなわちダイアフラム５、ダイアフラムリテーナ６およびスプリングリテーナ７の積層構造が以下のように構成されており、またこれらによる積層部８とロッド９との連結構造が以下のように構成されている。
【００２２】
先ず、ダイアフラム５は、作動時に弾性変形する環状ないし蛇の目状の作動膜部５ｂを備えており、この作動膜部５ｂの内周側に、ダイアフラムリテーナ６とスプリングリテーナ７との間に挟まれる円板状の中央部５ａが一体成形されており、この中央部５ａの平面中央に、ロッド９の小径部９ｂを差し通す孔部５ｄが設けられている。また作動膜部５ｂの外周側に、ロアーカップ３とアッパーカップ４との間にカシメ固定される厚肉の外周縁部５ｃ（図１参照）が一体成形されている。作動膜部５ｂと中央部５ａとは厚さが均一に形成されているが、上記したように中央部５ａが孔部５ｄの周縁部（ロッド貫通部とも称する）に限ってここだけ厚肉に成形されている。このダイアフラム５はゴム状弾性材により成形されているが、特に耐熱性に優れたフロロシリコンゴムまたはヒドリンゴム等により成形するのが好適である。
【００２３】
金属製のダイアフラムリテーナ６は先ず、円板状の平面部６ａを備えており、この平面部６ａの平面中央に、ロッド９の小径部９ｂを差し通す孔部６ｂが設けられている。また平面部６ａにダイアフラム５のロッド貫通部に合わせて内高環状の段差部６ｃが設けられている。平面部６ａの外周側には、アッパーカップ４の斜面部４ｂに当接してロッド９のストロークを制限するための筒状のストッパ部６ｄが上向きに一体成形されている。
【００２４】
また、金属製のスプリングリテーナ７は円板状の平面部７ａを備えており、この平面部７ａの平面中央に、ロッド９の小径部９ｂを差し通す孔部７ｂが設けられている。また平面部７ａにダイアフラム５のロッド貫通部に合わせて外高環状の段差部７ｃが設けられている。平面部７ａの外周側には、軸受１４の平面部１４ａに当接してロッド９のストロークを制限するための筒状のストッパ部７ｄが下向きに一体成形されている。
【００２５】
そして、上記構成のダイアフラム５、ダイアフラムリテーナ６およびスプリングリテーナ７が重ねられて三層構造の積層部８が形成されており、孔部５ｄ，６ｂ，７ｂにロッド９の上端部に一体成形された小径部９ｂが差し通されてスピンカシメにより連結固定されている。スピンカシメは、これに代えて、ねじ締め等による他の締結手段であっても良い。
【００２６】
上記構成を備えたダイアフラムアクチュエータは、その初動姿勢において各部が図１に示す位置にあり、この初動姿勢においてターボチャージャーの過給圧が圧力ポート１１から圧力室１０に導入されて圧力室１０内の圧力が一定値を上回ると、ダイアフラム５、ダイアフラムリテーナ６、スプリングリテーナ７およびロッド９よりなるアッセンブリがスプリング１５を押し縮めながら下方にストロークする。また圧力室１０内の圧力が一定値を下回るように変化すると、スプリング１５の弾性により上記アッセンブリが上方に復帰動する。したがって圧力の変化をロッド９のストローク変位に変換する作用をなすものである。
【００２７】
上記ダイアフラムアクチュエータは、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。
【００２８】
すなわち先ず第一に、カップ２内に配置された樹脂製の軸受１４がロアーカップ３の側面部３ａの内周面３ｅまで延長されてこの内周面３ｅに接触しているために、この径方向外方に向けて延長された軸受１４によって周辺雰囲気温度に対する断熱層が形成されている。樹脂の熱伝導率は金属より小さく、よって優れた断熱作用を奏するものであり、例えば銅の熱伝導率が一般に１０００〜４０００ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃であるのに対して、例えば６６ナイロンの熱伝導率は一般に僅か０．２〜０．４ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃である。したがって周辺雰囲気の熱がこの断熱層により遮断されて大気圧室１２に伝わりにくく、大気圧室１２内の温度がそれほど上昇しない。したがってゴム状弾性材製のダイアフラム５が高熱に晒されるのを防止し、ダイアフラム５が早期に熱劣化するのを防止することができる。
【００２９】
また、断熱性に優れた樹脂製の軸受１４は併せて、遮音性にも優れている。したがって作動音の伝播ないし放散を低減させることもできる。
【００３０】
また、ロッド９に対する軸受１４の接触面１４ｅが鼓形に形成されているために、この軸受１４がカップ２の内側に固定されるものであるにもかかわらず、ロッド９を円滑に揺動させることができる。
【００３１】
また、アクチュエータの構成部品から上記従来技術におけるリテーナが省略されるために、アクチュエータの部品点数を削減することができ、併せてその製作ないし組立て性を向上させることができる。
【００３２】
また、ダイアフラム５のロッド貫通部が厚肉に成形されるとともに段付き形状のダイアフラムリテーナ６およびスプリングリテーナ７がダイアフラム５を挟んでいるために、カシメ時のダイアフラム５の潰し代を大きく設定することが可能である。したがってカシメ条件の管理幅を大きく採ることができ、その製作ないし組立て性を向上させることができる。また併せて、ロッド９の周辺部分とそれ以外の部分との潰し量のバラツキも特に問題とならないために、上記従来技術におけるワッシャを省略することが可能となる。したがってこの点からもアクチュエータの部品点数を削減することができる。
【００３３】
尚、上記実施形態のダイアフラムアクチュエータにおいて、軸受１４は、これをロアーカップ３の側面部３ａの内周に圧入しなくてもスプリング１５の弾性によりロアーカップ３の下面部３ｃに押し付けられて固定されるものである。したがってロアーカップ３の側面部３ａに対する軸受の圧入代は、これを零に設定しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３５】
すなわち、上記構成を備えた本発明のダイアフラムアクチュエータにおいては先ず、軸受が、樹脂製であって、環状の平面部と、平面部の内周側に一体成形された環状の軸受部と、平面部の外周側に一体成形されるとともにカップの側面部の内周に圧入固定される環状の圧入ガイド部とを一体に有し、平面部および軸受部の下面が面一の平面を成してカップの下面部の上面に密接しているために、このカップの下面部の上面に密接する平面部および軸受部によって周辺雰囲気温度に対する断熱層が形成されている。したがって周辺雰囲気の熱がこの断熱層により遮断されてカップの内部に伝わりにくく、カップの内部温度がそれほど上昇することがない。したがってゴム状弾性材製のダイアフラムが高熱に晒されるのを防止し、ダイアフラムが熱劣化するのを未然に防止することができる。
【００３６】
また、断熱性に優れた軸受は併せて、遮音性にも優れている。したがって作動音の伝播ないし放散を低減させることもできる。
【００３７】
また、ロッドに対する軸受の接触面が鼓形に形成されているために、この軸受がカップの内側に固定されるものであるにもかかわらず、ロッドを円滑に揺動させることができる。
【００３８】
また、アクチュエータの構成部品から上記従来技術におけるリテーナが省略されるために、アクチュエータの部品点数を削減することができ、併せてその製作ないし組立て性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るダイアフラムアクチュエータの断面図
【図２】同アクチュエータの要部拡大断面図
【図３】同アクチュエータの要部拡大断面図
【図４】従来例に係るアクチュエータの断面図
【符号の説明】
１  ブラケット
１ａ，５ｄ，６ｂ，７ｂ  孔部
２  カップ
３  ロアーカップ
３ａ  側面部
３ｂ  カシメ部
３ｃ  下面部
３ｄ  軸孔
３ｅ  内周面
４  アッパーカップ
４ａ  上面部
４ｂ  斜面部
４ｃ  鍔部
５  ダイアフラム
５ａ  中央部
５ｂ  作動膜部
５ｃ  外周縁部
６  ダイアフラムリテーナ
６ａ，７ａ，１４ａ  平面部
６ｃ，７ｃ  段差部
６ｄ，７ｄ  ストッパ部
７  スプリングリテーナ
８  積層部
９  ロッド
９ａ  作動部
９ｂ  小径部
１０  圧力室
１１  圧力ポート
１２  大気圧室
１３  通気孔
１４  軸受
１４ｂ  軸受部
１４ｃ  圧入ガイト部
１４ｄ  凹部
１４ｅ  接触面
１５  スプリング
【図１】
0003695501.tif 000002
【図２】
0003695501.tif 000003
【図３】
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【図４】
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