(57)【要約】【課題】ダイアフラムに熱害が発生するのを防止することができ、また、コストの削減を図ることができるアクチュエータを提供する。【解決手段】ダイアフラム２３に連結されたシャフト２４（出力部材）を可動させるアクチュエータ２０であって、シャフト２４とダイアフラム２３とを直接接触させることなく互いに連結するダイアフラム受けプレート２５（連結部材）を具備し、また、ダイアフラム受けプレート２５は、樹脂により形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイアフラムに連結された出力部材を可動させるアクチュエータであって、
前記出力部材と前記ダイアフラムとを直接接触させることなく互いに連結する連結部材を具備することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記連結部材は、樹脂により形成されることを特徴とする、
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記出力部材と前記連結部材とは、インサート成形によって連結されることを特徴とする、
請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記ダイアフラムに形成された貫通孔に前記連結部材をはめ合わせることにより、当該ダイアフラムと当該連結部材とが連結されることを特徴とする、
請求項１から請求項３までのいずれか一項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、ダイアフラムに連結された出力部材を可動させるアクチュエータの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイアフラムに連結された出力部材を可動させるアクチュエータの技術は公知となっている。例えば、特許文献１又は特許文献２に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１又は特許文献２に記載のアクチュエータは、ダイアフラムに連結された出力部材（ロッド）を備え、ダイアフラムの一側に形成された気室内の圧力を変化させることにより、当該ダイアフラムを可動させ、ひいてはロッドを可動させることができる。
【０００４】
このようなアクチュエータにおいては、ロッドをダイアフラムに挿通した状態で、金属製のワッシャーやプレート等で当該ダイアフラムを挟み込み、当該プレート等をロッドにかしめることでロッドとダイアフラムとを連結している。
【０００５】
しかしながら、このようにしてロッドとダイアフラムとを連結した場合、以下に述べるような問題点があった。
【０００６】
例えば、アクチュエータを高温環境下（例えば、ターボチャージャーのウェイストゲートバルブの開閉）で使用する場合、ロッドの温度が高温になるため、当該ロッドと直接的に、又は熱を伝えやすい金属製のワッシャー等を介して間接的に接触しているダイアフラムにその熱が伝達され、当該ダイアフラムに熱害（変形、劣化、破損等）が発生するおそれがある。
【０００７】
また、ロッドとダイアフラムとの連結部分には金属製の部品を多く使うことになるため、当該連結部分の重量が大きくなる。このため、当該連結部分の重量に耐えるために、基布入りの材料を使用するなどしてダイアフラムの強度を高めなければならず、コストが高くなる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−９３９０６号公報
【特許文献２】特開２００２−１９５２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ダイアフラムに熱害が発生するのを防止することができ、また、コストの削減を図ることができるアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、ダイアフラムに連結された出力部材を可動させるアクチュエータであって、前記出力部材と前記ダイアフラムとを直接接触させることなく互いに連結する連結部材を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２においては、前記連結部材は、樹脂により形成されることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３においては、前記出力部材と前記連結部材とは、インサート成形によって連結されることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４においては、前記ダイアフラムに形成された貫通孔に前記連結部材をはめ合わせることにより、当該ダイアフラムと当該連結部材とが連結されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１６】
請求項１においては、出力部材からの熱がダイアフラムに伝達され難くなり、当該ダイアフラムに熱害（変形、劣化、破損等）が発生するのを防止することができる。
【００１７】
請求項２においては、出力部材とダイアフラムとの連結部分の重量を抑えることで、ダイアフラムの強度も低く抑えることができ、ひいてはコストの削減を図ることができる。また、出力部材とダイアフラムとは、金属と比較して熱を伝え難い樹脂製の連結部材のみを介して間接的に接触するため、出力部材からの熱がダイアフラムに伝達され難くなり、当該ダイアフラムに熱害（変形、劣化、破損等）が発生するのをより効果的に防止することができる。
【００１８】
請求項３においては、出力部材と連結部材とが相対的に動かないため、当該出力部材と連結部材との連結部における摩耗や破損等を防止することができる。また、インサート成形により出力部材と連結部材とが一体となるので、当該出力部材と連結部材とを連結させる製造工程を削減することができる。
【００１９】
請求項４においては、ダイアフラムと連結部材とを容易に連結させることができ、当該ダイアフラムと連結部材とを連結させる製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るアクチュエータが用いられるターボチャージャーの動作の概要を示した模式図。
【図２】同じくアクチュエータの断面図。
【図３】ダイアフラム及びダイアフラム受けプレートの組み付けの様子を示した断面図。
【図４】他の実施形態に係るアクチュエータのダイアフラム及びダイアフラム受けプレートを示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下の図２から図４までにおいては、図中に記した矢印に従って、左右方向を定義する。
【００２２】
まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ２０が用いられるターボチャージャー５の動作の概要について説明する。
【００２３】
ターボチャージャー５は、エンジンのシリンダ２に圧縮空気を送り込むものである。空気は吸気通路１を通ってシリンダ２へと供給される。当該空気は、吸気通路１の途中に配置されたエアクリーナ４、ターボチャージャー５、インタークーラ６、及びスロットルバルブ７を順に通過してシリンダ２へと供給される。この際、ターボチャージャー５のコンプレッサ５ａによって当該空気が圧縮されるため、より多くの空気をシリンダ２内へと送り込むことができる。
【００２４】
シリンダ２内で燃焼した後の高温の空気（排気）は、排気通路３を通って排出される。この際、当該排気がターボチャージャー５のタービン５ｂを回転させ、この回転がコンプレッサ５ａに伝達されることで、吸気通路１内の空気を圧縮することができる。
【００２５】
また、タービン５ｂの上流側においては、排気通路３が分流され、当該タービン５ｂを通過しない通路が別途形成される。当該通路はウェイストゲートバルブ８によって開閉可能とされる。また、当該ウェイストゲートバルブ８は、アクチュエータ２０によって開閉駆動される。さらに、アクチュエータ２０の動作は、電磁バルブ等から構成される負圧発生機構９によって制御される。アクチュエータ２０によってウェイストゲートバルブ８を開閉することで、タービン５ｂへと送られる排気の流量を調節することができる。
【００２６】
次に、図２及び図３を用いて、アクチュエータ２０の構成について説明する。
【００２７】
アクチュエータ２０は、ダイアフラム２３に連結された出力部材を可動させるものである。アクチュエータ２０は、主として第一ケース２１、第二ケース２２、ダイアフラム２３、シャフト２４、ダイアフラム受けプレート２５及びスプリング２６を具備する。
【００２８】
第一ケース２１は、ダイアフラム２３との間に気室を形成するためのものである。第一ケース２１は、左側が開放された略碗型に形成される。
第一ケース２１の底面（右側面）には、負圧流路２１ａの一端が連通接続される。負圧流路２１ａの他端は前述の負圧発生機構９に接続される。
第一ケース２１の底面の内側（左側）には、凹状のスプリング受け部２１ｂが形成される。
【００２９】
第二ケース２２は、ダイアフラム２３との間に気室を形成するためのものである。第二ケース２２は、右側が開放された略碗型に形成される。
第二ケース２２の底面（左側面）の中央には、当該底面を左右に貫通するように貫通孔２２ａが形成される。
【００３０】
ダイアフラム２３は、第一ケース２１及び第二ケース２２との間にそれぞれ気室を形成するためのものである。ダイアフラム２３は、ゴム等の可撓性を有する材料により形成される。ダイアフラム２３は右側が開放された略碗型に形成される。
ダイアフラム２３の中央には、当該ダイアフラム２３を左右に貫通するように貫通孔２３ａ（図３参照）が形成される。
【００３１】
シャフト２４は、本発明に係る出力部材の一実施形態である。シャフト２４は、耐熱性の高い金属材料により形成される。シャフト２４は、その長手方向を左右方向に向けて配置される。シャフト２４の一端（左端）は、リンク機構等を介して前述のウェイストゲートバルブ８に連結される。
【００３２】
ダイアフラム受けプレート２５は、本発明に係る連結部材の一実施形態であり、シャフト２４とダイアフラム２３とを直接接触させることなく互いに連結するものである。ダイアフラム受けプレート２５は、耐熱性の高い樹脂材料により形成される。ダイアフラム受けプレート２５は、第二ケース２２の内側の面（右側面）に沿うような形状に形成される。
ダイアフラム受けプレート２５は、インサート成形によってシャフト２４の他端（右端）に一体的に固定（連結）される。ダイアフラム受けプレート２５の中央には略円柱形状のボス部２５ａが形成され、当該ボス部２５ａでシャフト２４の他端を覆うようにして当該シャフト２４が固定される。当該ボス部２５ａの径は、ダイアフラム２３の貫通孔２３ａよりも大きくなるように形成される。
ボス部２５ａの左右中途部には、周囲よりも径が小さい縮径部２５ｂ（図３参照）が形成される。
ダイアフラム受けプレート２５の右側面には、凹状のスプリング受け部２５ｃが形成される。
【００３３】
スプリング２６は、ダイアフラム受けプレート２５を左方向へと付勢するものである。
【００３４】
次に、図２及び図３を用いて、アクチュエータ２０の組み付け方法について説明する。
【００３５】
まず、図３に示すように、ダイアフラム２３の貫通孔２３ａに、シャフト２４及び当該シャフト２４と一体的に固定されたダイアフラム受けプレート２５のボス部２５ａを挿通させる。この際、ダイアフラム２３の貫通孔２３ａが広がるように弾性変形させながらダイアフラム受けプレート２５のボス部２５ａを挿通させ、当該貫通孔２３ａとボス部２５ａの縮径部２５ｂとを係合させる（図２参照）。このように、ダイアフラム２３の貫通孔２３ａにダイアフラム受けプレート２５のボス部２５ａをはめ合わせることで、当該ダイアフラム２３とダイアフラム受けプレート２５とを容易に連結させることができると共に、シャフト２４とダイアフラム２３とを直接接触させることなく、かつ金属製の部品を介さずに互いに連結させることができる。
【００３６】
次に、第一ケース２１の左端部（外周端部）と第二ケース２２の右端部（外周端部）とでダイアフラム２３の外周端部を挟み込むようにして、当該第一ケース２１と第二ケース２２とを連結する。シャフト２４は、第二ケース２２の貫通孔２２ａを介して左方向に突出するように配置される。
この際、第一ケース２１とダイアフラム２３（ダイアフラム受けプレート２５）との間にスプリング２６を配置することで、ダイアフラム受けプレート２５は当該スプリング２６によって常時左方向に付勢される。スプリング２６の右端部を第一ケース２１のスプリング受け部２１ｂに、スプリング２６の左端部をダイアフラム受けプレート２５のスプリング受け部２５ｃに、それぞれ係合させることで、当該スプリング２６を位置決めすることができる。
【００３７】
このようにして、第一ケース２１と第二ケース２２とで形成される空間をダイアフラム２３で区切ることで、ダイアフラム２３と第一ケース２１及び第二ケース２２との間にそれぞれ気室が形成される。
【００３８】
このように構成されたアクチュエータ２０において、通常はスプリング２６の付勢力によってダイアフラム受けプレート２５が左方向に付勢されているため、当該ダイアフラム受けプレート２５及びダイアフラム２３は左方向に移動している。この際、当該ダイアフラム受けプレート２５に連結されたシャフト２４は、第二ケース２２の貫通孔２２ａから最も左方向に突出した状態となる。
【００３９】
前述の負圧発生機構９によって負圧が発生されると、当該負圧は負圧流路２１ａを介して第一ケース２１内（より詳細には、第一ケース２１とダイアフラム２３との間に形成された気室）に付与される。この負圧によって、ダイアフラム２３及びダイアフラム受けプレート２５がスプリング２６の付勢力に抗して右方向に移動する。したがって、当該ダイアフラム受けプレート２５に連結されたシャフト２４も右方向に移動する。このように、第一ケース内に付与する負圧を制御することによって、シャフト２４の動作（第二ケース２２の貫通孔２２ａからの突出量）を調節することができ、ひいてはウェイストゲートバルブ８（図１参照）を開閉駆動させることができる。
【００４０】
以上の如く、本実施形態に係るアクチュエータ２０は、
ダイアフラム２３に連結されたシャフト２４（出力部材）を可動させるアクチュエータ２０であって、
シャフト２４とダイアフラム２３とを直接接触させることなく互いに連結するダイアフラム受けプレート２５（連結部材）を具備することを特徴とするものである。
このように構成することにより、シャフト２４からの熱がダイアフラム２３に伝達され難くなり、当該ダイアフラム２３に熱害（変形、劣化、破損等）が発生するのを防止することができる。
特に、本実施形態に示したようなターボチャージャー５の近傍等の高温環境下にシャフト２４が配置され、当該シャフト２４が高温になる場合において効果的である。
【００４１】
また、ダイアフラム受けプレート２５は、樹脂により形成されることを特徴とするものである。
このように構成することにより、シャフト２４とダイアフラム２３との連結部分の重量を抑えることで、ダイアフラム２３の強度も低く抑えることができ、ひいてはコストの削減を図ることができる。
すなわち、ワッシャーやプレート等の金属部品でシャフト２４とダイアフラム２３とを連結する場合は、当該連結部分の重量が大きくなるため、当該重量に耐えるために基布入りの材料を使用するなどしてダイアフラム２３の強度を高める必要がある。これに対し、本実施形態の如く、ダイアフラム受けプレート２５を樹脂により形成し、シャフト２４とダイアフラム２３との連結部分の重量を抑えることで、ダイアフラム２３の基布を省く等してダイアフラム２３の強度を低く抑えることができ、ひいてはコストの削減を図ることができる。
また、シャフト２４とダイアフラム２３とは、金属と比較して熱を伝え難い樹脂製のダイアフラム受けプレート２５のみを介して間接的に接触するため、シャフト２４からの熱がダイアフラム２３に伝達され難くなり、当該ダイアフラム２３に熱害（変形、劣化、破損等）が発生するのをより効果的に防止することができる。
さらに、ダイアフラム受けプレート２５を樹脂により形成することにより、当該ダイアフラム受けプレート２５の加工が容易となる。例えば、仕様に応じてダイアフラム受けプレート２５の形状（例えば、スプリング受け部２５ｃの形状等）を容易にかつ安価に変更することができる。
【００４２】
また、シャフト２４とダイアフラム受けプレート２５とは、インサート成形によって連結されることを特徴とするものである。
このように構成することにより、シャフト２４とダイアフラム受けプレート２５とが相対的に動かないため、当該シャフト２４とダイアフラム受けプレート２５との連結部における摩耗や破損等を防止することができる。また、インサート成形によりシャフト２４とダイアフラム受けプレート２５とが一体となるので、当該シャフト２４とダイアフラム受けプレート２５とを連結させる製造工程を削減することができる。
【００４３】
また、アクチュエータ２０は、
ダイアフラム２３に形成された貫通孔２３ａにダイアフラム受けプレート２５をはめ合わせることにより、当該ダイアフラム２３と当該ダイアフラム受けプレート２５とが連結されることを特徴とするものである。
このように構成することにより、ダイアフラム２３とダイアフラム受けプレート２５とを容易に連結させることができ、当該ダイアフラム２３とダイアフラム受けプレート２５とを連結させる製造工程を簡略化することができる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、アクチュエータ２０をターボチャージャー５に用いるものとしたが、本発明はこれに限らずどのような用途のアクチュエータにも適用可能である。
また、本実施形態においては、出力部材としてシャフト２４を例示したが、本発明に係る出力部材の材質や形状等はこれに限るものではない。
また、本実施形態においては、連結部材としてダイアフラム受けプレート２５を例示したが、本発明に係る連結部材の形状はこれに限るものではなく、シャフト２４とダイアフラム２３とを直接接触させることなく互いに連結することができるものであれば良い。
【００４５】
以下では、図４を用いて、本発明に係るアクチュエータの他の実施形態について説明する。
【００４６】
前述の実施形態（図２参照）においては、シャフト２４の右端部はダイアフラム２３の貫通孔２３ａ内に挿入された位置（ダイアフラム２３の貫通孔２３ａと左右方向において略同一の位置）にあったが、他の実施形態として、図４に示すように、シャフト２４の右端部をダイアフラム２３の貫通孔２３ａから距離Ｗだけ左方向に離間させた位置に配置することも可能である。この場合、ダイアフラム受けプレート２５のボス部２５ａの左右方向（長手方向）長さを必要なだけ長く形成し、当該ボス部２５ａとシャフト２４の右端部とをインサート成形により一体的に固定する。
【００４７】
このように構成することで、シャフト２４とダイアフラム２３との間の距離をより離すことができ、シャフト２４からの熱がダイアフラム２３により伝達され難くなり、当該ダイアフラム２３に熱害（変形、劣化、破損等）が発生するのをより効果的に防止することができる。
【符号の説明】
【００４８】
２０    アクチュエータ
２１    第一ケース
２２    第二ケース
２３    ダイアフラム
２３ａ  貫通孔
２４    シャフト
２５    ダイアフラム受けプレート
２６    スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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