(57)【要約】      （修正有）【課題】金属部材同士の接触を抑制可能であって、シャフトの軸力がガイド部材に加わりにくいアクチュエータを提供することを課題とする。【解決手段】アクチュエータは、貫通孔５０１ａを有するケーシングと、貫通孔５０１ａに挿通されるシャフト４と、を備える。ケーシングからシャフト４が突出する方向を突出方向、ケーシングにシャフト４が没入する方向を没入方向とする。シャフト４は、貫通孔５０１ａに挿通される軸部４０と、軸部４０の没入方向に配置され、貫通孔５０１ａよりも大径のフランジ部４５と、を有する。アクチュエータは、さらに、貫通孔５０１ａとフランジ部４５との間に配置され、軸部４０に環装され、ケーシングに離接するケーシング用当接面ｃ２と、フランジ部４５に離接するフランジ部用当接面ｃ１と、を有するスペーサ２５を備える。ケーシング用当接面ｃ２およびフランジ部用当接面ｃ１は、樹脂またはエラストマ製である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するケーシングと、
前記貫通孔に挿通され、往復直動可能なシャフトと、
を備えるアクチュエータであって、
前記ケーシングから前記シャフトが突出する方向を突出方向、前記ケーシングに前記シャフトが没入する方向を没入方向として、
前記シャフトは、前記貫通孔に挿通される軸部と、前記軸部の前記没入方向に配置され、前記貫通孔の内径よりも大きい外径を有するフランジ部と、を有し、
さらに、前記貫通孔と前記フランジ部との間に配置され、前記軸部に環装され、前記ケーシングに対して離接可能なケーシング用当接面と、前記フランジ部に対して離接可能なフランジ部用当接面と、を有するスペーサを備え、
前記ケーシング用当接面および前記フランジ部用当接面は、樹脂またはエラストマ製であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
さらに、前記貫通孔の前記突出方向に配置され、前記軸部を案内するガイド部材を備える請求項１に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の排気通路に配置されるウェイストゲートバルブを駆動するために用いられるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャ付き車両の排気通路には、タービンインペラを経由しない、バイパス通路が配置されている。バイパス通路には、通路面積調整のために、ウェイストゲートバルブが配置されている。アクチュエータは、当該ウェイストゲートバルブを駆動している。アクチュエータは、シャフトとケーシングとを備えている。シャフトは、ケーシングに対して、出入り可能である。アクチュエータは、当該シャフトにより、ウェイストゲートバルブを駆動している。シャフトがケーシングから最も突出した状態において、シャフトのフランジ部は、ケーシングの底壁部に、着座する。ここで、シャフト、ケーシングは共に金属製である。このため、着座に伴い、異音が発生するおそれがある。
【０００３】
図６に、特許文献１のアクチュエータの軸方向断面図を示す。図６に示すように、金属製のケーシング１０１の底壁部１０２のボス部１０３には、樹脂製のガイド部材１０４が配置されている。ガイド部材１０４のシャフト挿通孔１０４ａには、金属製のシャフト１０６が挿通されている。シャフト１０６は、シャフト挿通孔１０４ａの内周面に沿って、直線方向に往復動可能である。
【０００４】
図６に点線で示すように、シャフト１０６がケーシング１０１から最も突出した状態において、金属製のシャフト１０６の第二フランジ部１０６ｂは、樹脂製のガイド部材１０４に、着座する。すなわち、第二フランジ部１０６ｂは、金属製のボス部１０３に着座しない。このため、特許文献１のアクチュエータ１００によると、着座に伴い、異音が発生するのを、抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１７６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図６に示すアクチュエータ１００の場合、第二フランジ部１０６ｂがガイド部材１０４に着座する。このため、ガイド部材１０４にシャフト１０６の軸力（軸方向の圧縮荷重）が加わりやすい。そこで、本発明は、金属部材同士の接触を抑制可能であって、シャフトの軸力がガイド部材に加わりにくい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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のアクチュエータは、貫通孔を有するケーシングと、前記貫通孔に挿通され、往復直動可能なシャフトと、を備えるアクチュエータであって、前記ケーシングから前記シャフトが突出する方向を突出方向、前記ケーシングに前記シャフトが没入する方向を没入方向として、前記シャフトは、前記貫通孔に挿通される軸部と、前記軸部の前記没入方向に配置され、前記貫通孔の内径よりも大きい外径を有するフランジ部と、を有し、さらに、前記貫通孔と前記フランジ部との間に配置され、前記軸部に環装され、前記ケーシングに対して離接可能なケーシング用当接面と、前記フランジ部に対して離接可能なフランジ部用当接面と、を有するスペーサを備え、前記ケーシング用当接面および前記フランジ部用当接面は、樹脂またはエラストマ製であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアクチュエータによると、貫通孔とフランジ部との間に、スペーサが配置されている。このため、フランジ部は、フランジ部とケーシングとの間にスペーサが介装された状態で、ケーシングに着座する。ここで、スペーサのケーシング用当接面およびフランジ部用当接面は、樹脂またはエラストマ製である。このため、金属部材同士の接触を抑制することができる。また、フランジ部、スペーサは、直接、ガイド部材に着座しない。このため、シャフトの軸力が、ガイド部材に加わりにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態のアクチュエータの配置図である。
【図２】同アクチュエータの起動状態における軸方向断面図である。
【図３】同アクチュエータの停止状態における軸方向断面図である。
【図４】図３の枠ＩＶ内の拡大図である。
【図５】第二実施形態のアクチュエータの停止状態におけるボス部付近の軸方向断面図である。
【図６】従来のアクチュエータの軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のアクチュエータの実施の形態について説明する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
［アクチュエータの配置と構成］
まず、本実施形態のアクチュエータの配置と構成について説明する。以降の図面においては、上側から下側に向かう方向が本発明の「突出方向」に、下側から上側に向かう方向が本発明の「没入方向」に、各々対応する。図１に、第一実施形態のアクチュエータの配置図を示す。図１に示すように、吸気系９０と排気系９１との間には、ターボチャージャ９２が配置されている。バイパス通路９１０は、ターボチャージャ９２を迂回している。バイパス通路９１０には、ウェイストゲートバルブ９１１が配置されている。アクチュエータ１は、当該ウェイストゲートバルブ９１１を駆動している。
【００１２】
図２に、同アクチュエータの起動状態における軸方向（上下方向）断面図を示す。図３に、同アクチュエータの停止状態における軸方向断面図を示す。図４に、図３の枠ＩＶ内の拡大図を示す。なお、起動状態、停止状態については、後述する。図２〜図４に示すように、アクチュエータ１は、スペーサ２５と、ガイド部材３と、シャフト４と、ケーシング５と、ダイヤフラム６と、配管７０と、インシュレータ（断熱材）７１と、プレート７２と、スプリング７３と、を備えている。
【００１３】
ケーシング５は、金属製であって、第一ケーシング部５０と、第二ケーシング部５１と、を備えている。第一ケーシング部５０は、上側に開口する有底筒状を呈している。第一ケーシング部５０は、周壁部５００と、底壁部５０１と、第一圧力室５０２と、を備えている。周壁部５００は、上下方向に延在する筒状を呈している。底壁部５０１は、周壁部５００の下端開口を封止している。底壁部５０１の径方向中心には、上側に突出するボス部５０１ｂが形成されている。ボス部５０１ｂの頂壁部５０１ｃの径方向中心には、貫通孔５０１ａが開設されている。第一圧力室５０２は、第一ケーシング部５０の内側に配置されている。第一圧力室５０２には、第一ケーシング部５０に開設された通気孔（図略）を介して、大気圧が導入されている。
【００１４】
第二ケーシング部５１は、下側に開口する有底筒状を呈している。第二ケーシング部５１は、第一ケーシング部５０の上端開口に伏設されている。第二ケーシング部５１は、周壁部５１０と、底壁部５１１と、第二圧力室５１２と、を備えている。周壁部５１０は、上下方向に延在する筒状を呈している。底壁部５１１は、周壁部５１０の上端開口を封止している。底壁部５１１の径方向中心には、貫通孔５１１ａが開設されている。第二圧力室５１２は、第二ケーシング部５１の内側に配置されている。第二圧力室５１２には、後述する配管７０を介して、負圧（大気圧未満の圧力）が導入されている。
【００１５】
インシュレータ７１は、第一ケーシング部５０の底壁部５０１の下側（外側）に配置されている。インシュレータ７１は、ブラケット９３に固定されている。インシュレータ７１には貫通孔７１０が、ブラケット９３には貫通孔９３０が、各々開設されている。
【００１６】
ダイヤフラム６は、エラストマ製であって、可撓性を有している。ダイヤフラム６は、ケーシング５の内部に配置されている。ダイヤフラム６は、第一ケーシング部５０と第二ケーシング部５１との間に配置されている。ダイヤフラム６は、大気圧の第一圧力室５０２と、負圧の第二圧力室５１２と、を気密的に仕切っている。ダイヤフラム６は、第一圧力室５０２と第二圧力室５１２との圧力差、後述するスプリング７３の付勢力により、弾性変形可能である。ダイヤフラム６の外周縁は、第一ケーシング部５０の周壁部５００の開口縁と、第二ケーシング部５１の周壁部５１０の開口縁と、の間に挟持固定されている。ダイヤフラム６は、シャフト取付孔６０を備えている。シャフト取付孔６０は、ダイヤフラム６の径方向中心に開設されている。
【００１７】
ガイド部材３は、樹脂製であって、Ｏリングを介して、ボス部５０１ｂに収容されている。ガイド部材３は、円筒状を呈している。ガイド部材３は、後述するシャフト４の軸部４０を案内している。ガイド部材３は、シャフト挿通孔３１を備えている。シャフト挿通孔３１は、ガイド部材３を上下方向に貫通している。シャフト挿通孔３１は、直管状を呈している。上側から下側に向かって、貫通孔５０１ａとシャフト挿通孔３１と貫通孔７１０と貫通孔９３０とは、直線状に並んでいる。
【００１８】
シャフト４は、金属製であって、軸部４０と、第一フランジ部４１と、胴部４２と、第二フランジ部４５と、を備えている。第二フランジ部４５は、本発明の「フランジ部」の概念に含まれる。軸部４０は、上下方向（軸方向）に延在する丸棒状を呈している。軸部４０は、貫通孔５０１ａ、シャフト挿通孔３１、貫通孔７１０、９３０に挿通されている。軸部４０は、シャフト挿通孔３１の内周面に沿って、直線方向に往復動可能、つまり往復直動可能である。図１に示すように、軸部４０の下端は、ウェイストゲートバルブ９１１のアーム部９１１ａに、連結されている。図４に示すように、第一フランジ部４１は、シャフト４の上端に配置されている。第一フランジ部４１は、プレート７２の底壁部７２１に、成形（インサート成形、アウトサート成形など）により、固定されている。第一フランジ部４１の外径は、シャフト取付孔６０の内径よりも、大きく設定されている。胴部４２は、第一フランジ部４１の下側に配置されている。胴部４２は、ダイヤフラム６のシャフト取付孔６０の径方向内側に配置されている。第二フランジ部４５は、胴部４２つまりダイヤフラム６の下側に配置されている。第二フランジ部４５の外径は、シャフト取付孔６０の内径よりも、大きく設定されている。
【００１９】
スペーサ２５は、エラストマ製であって、無端円環状を呈している。スペーサ２５は、シャフト４の軸部４０に環装されている。スペーサ２５は、軸部４０に対して、上下方向に移動可能である。スペーサ２５は、第二フランジ部４５および頂壁部５０１ｃに対して、自由に移動可能である。スペーサ２５の上面（詳しくは、スペーサ２５の上面のうち、第二フランジ部４５の下面に当接する部分）には、フランジ部用当接面ｃ１が配置されている。第二フランジ部４５の下面は、フランジ部用当接面ｃ１に対して、上側から離接可能である。スペーサ２５の下面（詳しくは、スペーサ２５の下面のうち、頂壁部５０１ｃの上面に当接する部分）には、ケーシング用当接面ｃ２が配置されている。ボス部５０１ｂの頂壁部５０１ｃの上面は、ケーシング用当接面ｃ２に対して、下側から離接可能である。
【００２０】
図２、図３に示すように、配管７０は、貫通孔５１１ａに接続されている。配管７０は、第二圧力室５１２に、負圧を供給している。プレート７２は、第二圧力室５１２に配置されている。プレート７２は、上側に開口する有底筒状を呈している。プレート７２は、周壁部７２０と、底壁部７２１と、を備えている。プレート７２は、ダイヤフラム６の上側に配置されている。スプリング（付勢部材）７３は、コイルスプリングである。スプリング７３は、第二ケーシング部５１の底壁部５１１と、プレート７２の底壁部７２１と、の間に介装されている。スプリング７３は、プレート７２つまりダイヤフラム６を、下側に付勢している。
【００２１】
［アクチュエータの動き］
次に、本実施形態のアクチュエータの動きについて説明する。第二圧力室５１２に負圧が供給されていない状態を「停止状態」と、第二圧力室５１２に負圧が供給されている状態を「起動状態」と、する。
【００２２】
図１（点線部分）、図３に示すように、停止状態においては、スプリング７３の付勢力により、プレート７２、ダイヤフラム６、シャフト４が、下側に押し下げられている。第二フランジ部４５の下面は、フランジ部用当接面ｃ１に着座している。並びに、ケーシング用当接面ｃ２は、ボス部５０１ｂの頂壁部５０１ｃの上面に着座している。頂壁部５０１ｃの上面は、シャフト４の軸力（軸方向の圧縮荷重）つまりスプリング７３の付勢力を支持している。ウェイストゲートバルブ９１１は、バイパス通路９１０を閉じている。停止状態において、シャフト４は、下死点（シャフト４のストロークの下端位置）に配置されている。
【００２３】
図１、図２に示すように、起動状態においては、配管７０から、第二圧力室５１２に負圧が供給されている。このため、大気圧の第一圧力室５０２と、負圧の第二圧力室５１２と、の圧力差により、プレート７２、ダイヤフラム６、シャフト４が、スプリング７３の付勢力に抗して、上側に移動する。周壁部７２０が底壁部５１１に当接する位置が、シャフト４の上死点（シャフト４のストロークの上端位置）である。起動状態においては、配管７０から供給される負圧を制御することにより、シャフト４の上下方向位置、すなわちウェイストゲートバルブ９１１の開度（バイパス通路９１０における排気ガスの流量）を調整することができる。
【００２４】
［作用効果］
次に、本実施形態のアクチュエータの作用効果について説明する。図４に示すように、本実施形態のアクチュエータ１によると、頂壁部５０１ｃと第二フランジ部４５との間に、スペーサ２５が配置されている。第二フランジ部４５は、第二フランジ部４５と頂壁部５０１ｃとの間にスペーサ２５が介装された状態で、頂壁部５０１ｃに着座する。ここで、頂壁部５０１ｃおよび第二フランジ部４５は、金属製である。一方、スペーサ２５は、エラストマ製である。このため、金属部材同士（第二フランジ部４５と頂壁部５０１ｃ）の接触が発生しない。したがって、第二フランジ部４５と頂壁部５０１ｃとの間にスペーサ２５が介装されていない場合や、スペーサ２５が金属製である場合と比較して、第二フランジ部４５、頂壁部５０１ｃの腐食（錆、異種金属接触腐食など）を抑制することができる。また、第二フランジ部４５と頂壁部５０１ｃとの間にスペーサ２５が介装されていない場合や、スペーサ２５が金属製である場合と比較して、異音が発生しにくい。また、スペーサ２５が着座する頂壁部５０１ｃは、ケーシング５に一体的に配置されている。並びに、ガイド部材３は、ボス部５０１ｂに収容されている。このため、ケーシング５の底壁部５０１付近の構成が簡単になる。また、スペーサ２５は、第二フランジ部４５および頂壁部５０１ｃに対して、自由に移動可能である。このため、スペーサ２５の動きが、第二フランジ部４５および頂壁部５０１ｃに拘束されにくい。また、スペーサ２５は、径方向に隙間が確保された状態で、軸部４０に環装されている。このため、軸部４０に対してスペーサ２５が径方向にずれにくい。並びに、スペーサ２５の動きが軸部４０に拘束されにくい。
【００２５】
また、図６に示す従来のアクチュエータ１００の場合、第二フランジ部１０６ｂがガイド部材１０４に着座する際に、樹脂製のガイド部材１０４には、軸力が加わる。当該軸力により、ガイド部材１０４が径方向に伸張してしまうおそれがある。すなわち、シャフト挿通孔１０４ａの内径が小径化してしまい、シャフト１０６とシャフト挿通孔１０４ａとの間の摺動抵抗が大きくなってしまうおそれがある。一方、シャフト挿通孔１０４ａの内径の小径化を予め想定してシャフト挿通孔１０４ａを設計すると、シャフト１０６外周面と初期のシャフト挿通孔１０４ａ内周面との間の隙間（ガタ）が大きくなってしまうおそれがある。
【００２６】
この点、図４に示す本実施形態のアクチュエータ１によると、ガイド部材３が頂壁部５０１ｃにより、上側から保護されている。並びに、第二フランジ部４５は、スペーサ２５が介装された状態で、頂壁部５０１ｃに着座する。このため、ガイド部材１０４に、軸力が加わりにくい。したがって、ガイド部材１０４が径方向に伸張しにくい。よって、シャフト挿通孔３１の内径が小径化しにくい。また、シャフト挿通孔３１の内径の小径化を想定しないでシャフト挿通孔３１を設計できるため、シャフト４外周面とシャフト挿通孔３１内周面との間の隙間を小さくすることができる。
【００２７】
＜第二実施形態＞
本実施形態のアクチュエータと、第一実施形態のアクチュエータとの相違点は、スペーサが上下一対のエラストマ製の被膜を備えている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【００２８】
図５に、本実施形態のアクチュエータの停止状態におけるボス部付近の軸方向断面図を示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。スペーサ（スペーサ本体）２５は、金属製である。スペーサ２５の上面は、エラストマ製の被膜２５０により覆われている。スペーサ２５の下面は、エラストマ製の被膜２５１により覆われている。このように、スペーサ２５は、被膜２５０、２５１を備えている。
【００２９】
本実施形態のアクチュエータと、第一実施形態のアクチュエータとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のアクチュエータ１によると、金属製のスペーサ２５の上下両面が、エラストマ製の被膜２５０、２５１により覆われている。すなわち、スペーサ２５のフランジ部用当接面ｃ１、ケーシング用当接面ｃ２がエラストマ製である。このため、第二フランジ部４５がスペーサ２５（フランジ部用当接面ｃ１）に着座しても、並びにスペーサ２５（ケーシング用当接面ｃ２）が頂壁部５０１ｃに着座しても、金属部材同士の接触が発生しない。したがって、第二フランジ部４５、スペーサ２５、頂壁部５０１ｃの腐食を抑制することができる。また、スペーサ２５が介装された状態で、第二フランジ部４５が頂壁部５０１ｃに着座しても、異音が発生しにくい。
【００３０】
＜その他＞
以上、本発明のアクチュエータの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００３１】
図４に示すスペーサ２５の形状は特に限定しない。無端円環状（Ｏ字状）、有端円環状（Ｃ字状）などであってもよい。スペーサ２５の配置数は特に限定しない。スペーサ２５の配置数、スペーサ２５の軸方向厚みを調整することにより、図３に示す停止状態における、ケーシング５からのシャフト４の突出量（図１に示すウェイストゲートバルブ９１１の開弁状態）を、調整することができる。スペーサ２５を、複数の分割体（例えば、半割体）の合体物としてもよい。分割体の配置数は特に限定しない。
【００３２】
第二フランジ部４５および頂壁部５０１ｃが金属製である場合、金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレスなど）の種類の異同は限定しない。異種でも同種でもよい。また、フランジ部用当接面ｃ１およびケーシング用当接面ｃ２を形成する樹脂、エラストマ（ゴム、熱可塑性エラストマ）の種類は特に限定しない。アクチュエータ１の使用環境（温度、雰囲気など）に対する耐久性が確保できればよい。フランジ部用当接面ｃ１およびケーシング用当接面ｃ２を形成する樹脂、エラストマの種類の異同は限定しない。異種でも同種でもよい。また、フランジ部用当接面ｃ１およびケーシング用当接面ｃ２のうち、一方を樹脂製、他方をエラストマ製としてもよい。樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。エラストマとしては、例えば、フッ素エラストマ、ニトリルゴム、シリコーンゴムなどを用いることができる。
【００３３】
フランジ部用当接面ｃ１を樹脂製にすると、シャフト４の軸力に対するフランジ部用当接面ｃ１の耐久性が高くなる。一方、フランジ部用当接面ｃ１をエラストマ製にすると、異音の発生を、より効果的に抑制することができる。同様に、ケーシング用当接面ｃ２を樹脂製にすると、シャフト４の軸力に対するケーシング用当接面ｃ２の耐久性が高くなる。一方、ケーシング用当接面ｃ２をエラストマ製にすると、異音の発生を、より効果的に抑制することができる。
【００３４】
アクチュエータ１のシャフト４の延在方向（軸方向）は特に限定しない。例えば、上下方向、水平方向、上下方向および水平方向に対して交差する方向などであってもよい。アクチュエータ１のシャフト４の駆動機構は特に限定しない。モータやソレノイドなどにより、シャフト４を動かしてもよい。アクチュエータ１の駆動対象物は、ウェイストゲートバルブ９１１でなくてもよい。例えば、スロットルバルブなどであってもよい。また、バルブの種類は特に限定しない。ポペットバルブ、バタフライバルブなどであってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１：アクチュエータ、３：ガイド部材、４：シャフト、５：ケーシング、６：ダイヤフラム、２５：スペーサ、３１：シャフト挿通孔、４０：軸部、４１：第一フランジ部、４２：胴部、４５：第二フランジ部（フランジ部）、５０：第一ケーシング部、５１：第二ケーシング部、６０：シャフト取付孔、７０：配管、７１：インシュレータ、７２：プレート、７３：スプリング、９０：吸気系、９１：排気系、９２：ターボチャージャ、９３：ブラケット、２５０：被膜、２５１：被膜、５００：周壁部、５０１：底壁部、５０１ａ：貫通孔、５０１ｂ：ボス部、５０１ｃ：頂壁部、５０２：第一圧力室、５１０：周壁部、５１１：底壁部、５１１ａ：貫通孔、５１２：第二圧力室、７１０：貫通孔、７２０：周壁部、７２１：底壁部、９１０：バイパス通路、９１１：ウェイストゲートバルブ、９１１ａ：アーム部、９３０：貫通孔、ｃ１：フランジ部用当接面、ｃ２：ケーシング用当接面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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