(57)【要約】【課題】熱によるオイルシール等の損傷の恐れが無い、排気タービン側ハウジングに取付可能な可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造を提供する。【解決手段】排気タービンハウジング（５）に嵌入したベアリングハウジング（２）のフランジ面（２ａ）に、アクチュエータ（２０）の本体（２１）に設けたボス部（２２）を当接し、取付ボルト（２３）で締着する。可変ターボ過給機（１）のノズルベーン（１４）に固設した駆動軸（１５）の先端部をフランジ面（２ａ）から突出し、アクチュエータ（２０）の出力軸（２６）の先端部を本体（２１）から突出する。駆動軸（１５）の先端面（１５ａ）と出力軸（２６）の先端面（２６ａ）との間に軸方向隙間（１７）を設け、レバー（４０）を介して連結する。本体（２１）のボス部（２２）により、出力軸（２６）回りに開放した空間部（３３）を設ける。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造において、
可変ターボ過給機のノズルベーンを回転駆動するアクチュエータを、排気タービン側のハウジングに取り付け、前記アクチュエータの出力軸と、前記ノズルベーンの駆動軸とを同軸上で連結する構造であって、
前記出力軸回りに開放された空間部を設けた
ことを特徴とする可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造。
【請求項２】
請求項１記載の可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造において、
前記アクチュエータの本体から、前記ハウジングに取り付ける取付ボルト用のボス部を突出させた
ことを特徴とする可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造。
【請求項３】
請求項１又は２記載の可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造において、
前記出力軸と前記駆動軸との間に軸方向隙間を設けて連結した
ことを特徴とする可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造。
【請求項４】
請求項１又は２記載の可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造において、
前記アクチュエータの本体と前記ハウジングとの間に、断熱材を設けた
ことを特徴とする可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造。
【請求項５】
請求項１〜４記載の可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造において、
前記アクチュエータの本体と前記ハウジングとの間に、遮熱板を挟んで取り付けた
ことを特徴とする可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造に関し、特には可変ターボ過給機のノズルベーンを回転駆動するアクチュエータを、排気タービン側のハウジングに直接取り付ける場合の取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ターボ過給機付エンジンにおいて、低速回転時の特性改善のため、排気タービンの周囲の排気ガス通路に開閉式のノズルベーンを設け、エンジン回転数に応じてノズルベーンの開度を調整して排気ガスの流速を増減し、排気タービンの回転数を調整することがなされている。このノズルベーンの開閉装置としては、ノズルベーンの回転駆動軸をリンクを介して駆動する方法があるが構造複雑で、リンク接続部が多く、ガタが多くて微調整が困難であるという問題がある。そのため、ノズルベーンを回転駆動するアクチュエータを、タービン側のハウジングに直接取付け、アクチュエータの出力軸と、ノズルベーンの駆動軸とを同軸線上で直結する構造のものが提案されている。その一例として本出願人が出願している特願２００２−０７６６７９号がある。
【０００３】
図９は特願２００２−０７６６７９号に記載された可変ターボ過給機の側面断面図である。図９において、可変ターボ過給機１ａは、ベアリングハウジング２と、その両側に設けられた給気圧縮機３及び排気タービン４とから構成されている。排気タービン４は排気ガスの流出入を案内する排気タービンハウジング５と、排気タービンハウジング５に収容された排気タービンロータ６とを備えている。排気タービンハウジング５には排気側インナープレート１０と、スペーサ１１と、ベアリングハウジング２とが嵌入され、連結装置室１２を形成している。排気タービンロータ６の外周部のノズル部７には複数個のノズルベーン１４が配置され、連結装置室１２にはノズルベーン連結装置１３が収容されている。ベアリングハウジング２の排気タービン４側のフランジ面２ａには回動アクチュエータ５０が取り付けられている。一個のノズルベーン１４に固設された回動駆動軸５１は連結装置室１２を貫通し、ノズルベーン連結装置１３に結合されると共に、先端部は回動アクチュエータ５０に連結している。他の各ノズルベーン１４は回動軸５２によりノズルベーン連結装置１３に結合されている。
【０００４】
図１０は回動アクチュエータ５０の側面断面図である。図１０において、ケース５２には回動駆動軸５１に固設されたベーン５３が収納されており、回動駆動軸５１とケース５２との間にはオイルシール５４ａ，５４ｂが設けられ油漏れを防止している。ケース５２はボルト５５によりベアリングハウジング２のフランジ面２ａに締着されている。
【０００５】
次に作動について説明する。図９、図１０において、エンジン回転数に基づいて、図示しない制御装置からの信号により、図示しない油圧源から圧油を供給されたベーン５３は、ケース５２内を移動して回動駆動軸５１を回動させ、ノズルベーン連結装置１３を介してノズルベーン１４を回動させ、ノズル部７の開口面積を増減して排気タービンロータ６の回転数を調整する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成においては、図１０に示すように、回動アクチュエータ５０のケース５２が、ボルト５５により排気タービンハウジング５に嵌入されたベアリングハウジング２に直接締着されている。そのため高温のベアリングハウジング２からの熱伝導によりケース５２は高温になる。また、回動駆動軸５１はノズルベーン１４と結合しているため高温になる。そのため、オイルシール５４ａ，５４ｂ部は高温になり、損傷して油漏れを発生し、回動アクチュエータ５０の作動不良を発生し、あるいは破損させる恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、排気タービン側のハウジングに取り付けてもオイルシールが損傷する恐れの無い、可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造において、可変ターボ過給機のノズルベーンを回転駆動するアクチュエータを、排気タービン側のハウジングに取り付け、前記アクチュエータの出力軸と、前記ノズルベーンの駆動軸とを同軸上で連結する構造であって、前記出力軸回りに開放された空間部を設けた構成としている。
【０００９】
第１発明によると、出力軸回りに開放された空間部を設けたため、出力軸と駆動軸とが空気によって冷却されて温度が低下し、アクチュエータに用いられているオイルシール等の熱による損傷を防止できる。又、特別な装置は不要であり、安価である。
【００１０】
第２発明は、第１発明において、前記アクチュエータの本体から、前記ハウジングに取り付ける取付ボルト用のボス部を突出させた構成としている。
【００１１】
第２発明によると、アクチュエータの本体から取付ボルト用のボス部を突出させ、ハウジングに当接させるようにしたため、アクチュエータの本体とハウジングとの接触面積を大幅に小さくすることができる。したがって、熱伝導面積が小さくなり、アクチュエータの本体の温度上昇を低減でき、オイルシール等の熱による損傷を防止できると共に、部品点数が少なくてコスト低減が図れる。
【００１２】
第３発明は、第１又は第２発明において、前記出力軸と前記駆動軸との間に軸方向隙間を設けて連結した構成としている。
【００１３】
第３発明によると、出力軸と駆動軸との間に断熱空気層が形成される。したがって、駆動軸から出力軸に伝導される熱は低減され、オイルシール等の熱による損傷を防止できる。
【００１４】
第４発明は、第１又は第２発明において、前記アクチュエータの本体と前記ハウジングとの間に、断熱材を設けた構成としている。
【００１５】
第４発明によると、ハウジングからアクチュエータの本体に伝導される熱は遮断されるため、アクチュエータの本体の温度上昇は防止される。
【００１６】
第５発明は、第１〜４発明において、前記アクチュエータの本体と前記ハウジングとの間に、遮熱板を挟んで取り付けた構成としている。
【００１７】
第５発明によると、アクチュエータの本体とハウジングとの間に遮熱板を挟んで取り付けたため、排気タービン側からの放射熱を遮断することができ、アクチュエータの本体の温度上昇を防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造に実施形態について、図面を参照して詳述する。
【００１９】
図１は第１実施形態の可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造を示す側面断面図である。可変ターボ過給機１の構成は従来のものと同一なので、同一部材には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１において、１個のノズルベーン１４に固設された駆動軸１５はベアリングハウジング２のフランジ面２ａから突出している。フランジ面２ａ上の、駆動軸１５の軸線上には、アクチュエータ２０が取付ボルト２３により締着されている。
【００２０】
図２はアクチュエータ２０の側面図であり、図３は図２のＡ矢視図である。図２、図３において、アクチュエータ２０の本体２１の、ベアリングハウジング２側には取付ボルト２３用の、高さＨのボス部２２が突出して設けられている。そのため、ボス部２２とベアリングハウジング２との当接面２２ａの面積は小さい。アクチュエータ２０の出力軸２６の先端部は、本体２１から突出している。図１、図２、図３において、フランジ面２ａと本体２１との間には隙間Ｈが存在するので、駆動軸１５及び出力軸２６の周囲には開放された空間部３３が形成されている。
【００２１】
次に出力軸２６と駆動軸１５との連結方法について、図１、図３を参照して説明する。図１、図３において、アクチュエータ２０の出力軸２６の先端部はアクチュエータ２０の本体２１から突出しており、駆動軸１５の先端面１５ａと出力軸２６の先端面２６ａとの間には軸方向隙間１７が設けられている。駆動軸１５の先端部には対向する平面を有する対向平面部１６が設けられ、出力軸２６の先端部には対向平面部２８が設けられている。レバー４０のボス部４１の両面には対向する平面を有する対向平面穴４２，４３が、９０°位相を変えて設けられている。駆動軸１５の対向平面部１６はレバー４０の対向平面穴４２に係合し、出力軸２６の対向平面部２８は対向平面穴４３に係合しており、駆動軸１５と出力軸２６とはレバー４０を介して連結している。これによりレバー４０の軸方向位置は規定される。
【００２２】
図４は図２のＢ−Ｂ矢視図であり、図１、図４を参照してアクチュエータ２０の内部構造について説明する。本体２１と蓋２４とで構成される、平面視十字形状に構成された４個のベーン室２５内には、出力軸２６に固設された４枚のベーン２７がそれぞれ嵌入されており、所定角度回動可能である。出力軸２６の両端部と本体２１及び蓋２４との間にはオイルシール３０，３０が設けられている。３１は圧油入口、３２は圧油出口である。出力軸２６の先端部にはレバー４０が係合している。
【００２３】
図５は図１のＣ矢視図であり、レバー４０はリターンスプリング４４によりベアリングハウジング２のフランジ面２ａに連結され、一方向に付勢されている。リターンスプリング４４は前記の空間部３３に位置している。ベーン２７は通常図４の実線で示す位置に付勢されており、圧油入口３１から圧油が供給されるとベーン２７は最大で２点鎖線位置まで回動し、出力軸２６を回転駆動する。圧油入口３１の油圧が低下するとベーン２７はリターンスプリング４４の力により元の位置に戻る。
【００２４】
作動は従来のものと同一なので説明は省略する。
【００２５】
本発明の可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造は上記のような構成としたため、以下のような効果が得られる。
出力軸回りに開放された空間部を設けたため、出力軸と駆動軸との熱が空気によって冷却される。又、出力軸と駆動軸との間に軸方向隙間を設けたため、断熱空気層が形成され、駆動軸から出力軸に伝導される熱は低減され、出力軸の温度上昇は軽減される。したがって、アクチュエータに用いられるオイルシール等の熱による損傷を防止できる。又、特別な装置は不要であり、安価である。
アクチュエータの本体から取付ボルト用のボス部を突出させ、ハウジングに当接させるようにしたため、アクチュエータの本体とハウジングとの接触面積を大幅に小さくすることができる。したがって、熱伝導面積が小さくなり、アクチュエータの本体の温度上昇を軽減でき、アクチュエータに用いられるオイルシール等の熱による損傷を防止できる。又、部品点数が少なくてコスト低減が図れる。
【００２６】
図６は第２実施形態の可変ターボ駆動用アクチュエータ２０ａの取付構造を示す側面図である。図６において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。本体２１とベアリングハウジング２との間にスペーサ３４を挿入して取付ボルト２３で締着する。作用効果は第１実施形態のものと同一なので説明は省略する。
【００２７】
図７は第３実施形態の可変ターボ駆動用アクチュエータ２０の取付構造を示す側面図である。図７において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。本体２１のボス部２２とベアリングハウジング２との間に断熱材３５を挿入して取付ボルト２３で締着する。これによりベアリングハウジング２から本体２１のボス部２２を通じた熱の伝導は遮断され、本体２１の温度上昇はさらに防止される。したがって、オイルシール３０等が熱で損傷する恐れはさらに低減する。なお、断熱材３５は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等である。
【００２８】
図８は第４実施形態の可変ターボ駆動用アクチュエータ２０の取付構造を示す側面図である。図８において、第１実施形態と同一部材には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。本体２１のボス部２２と、ベアリングハウジング２との間に断熱材３５及び遮熱板３６を挿入して取付ボルト２３で締着する。これによりベアリングハウジング２からの熱伝導及び放射熱は遮断され、本体２１の温度上昇は一層防止される。したがって、オイルシール３０等が熱で損傷する恐れは殆ど無い。
【００２９】
上記の実施形態においては、アクチュエータ２０は油圧作動式としているが、水圧、空圧等の流体駆動式、あるいは電動式等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の、可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造を示す側面断面図である。
【図２】本発明のアクチュエータの側面図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図１のＣ矢視図である。
【図６】本発明の第２実施形態の、可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造を示す側面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の、可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造を示す側面図である。
【図８】本発明の第４実施形態の、可変ターボ駆動用アクチュエータの取付構造を示す側面図である。
【図９】従来の可変ターボ過給機の側面断面図である。
【図１０】従来の回動アクチュエータの側面断面図である。
【符号の説明】
１…可変ターボ過給機、２…ベアリングハウジング、２ａ…フランジ面、５…排気タービンハウジング、１４…ノズルベーン、１５…駆動軸、１５ａ、２６ａ…先端面、１６，２８…対向平面部、１７…軸方向隙間、２０…アクチュエータ、２１…本体、２２…ボス部、２２ａ…当接面、２３…取付ボルト、２６…出力軸、３０…オイルシール、３３…空間部、３４…スペーサ、３５…断熱材、３６…遮熱板、４０…レバー、４１…ボス部、４２，４３…対向平面穴。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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