(57)【要約】【課題】エンジンとの共振を防止することができる、エンジンにおけるアクチュエータの動弁機構を提供する。【解決手段】駆動モータ５５によって駆動ギア７０を回転駆動し、駆動ギア７０を回転駆動することによって駆動ギア７０に螺合されるバルブシャフト６５を軸方向に進退させ、バルブシャフト６５を進退させることによってバルブシャフト６５に設けられたバルブ６１をバルブシート６２から移動させて流路８２を開閉させ、バルブ６１を開方向に向けて付勢する付勢手段を備えるウェイストゲートバルブ６０に用いられる動弁機構であって、付勢手段は、プレート６６を介して直列に配置された第一バネ９１及び第二バネ９２で構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにおけるアクチュエータに配設される駆動モータと、
該駆動モータによって回転駆動される駆動ギアと、
該駆動ギアに螺合され、前記駆動ギアの回転駆動により軸方向に進退されるバルブシャフトと、
該バルブシャフトと連結され、前記バルブシャフトが進退されることによってバルブシートに近接離間して前記エンジン内部の流路を開閉するバルブと、
前記バルブシャフトを、前記流路の開方向に向けて付勢する付勢手段と、を備えるアクチュエータの動弁機構であって、
前記付勢手段は、プレートを介して直列に配置された第一バネ及び第二バネで構成される、ことを特徴とする、アクチュエータの動弁機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおけるアクチュエータの動弁機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンにおけるウェイストゲートバルブなどのアクチュエータで用いられる動弁機構として、駆動モータによって駆動ギアを回転駆動することで、駆動ギアに螺合されたバルブシャフトを進退させる構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。ウェイストゲートバルブとは、過給機に設けられ、排気ガスの一部を分流させることによりタービンへの排気ガスの流入量を調節するものである。このようなエンジンの動弁機構においては、バルブシャフトを付勢するためにバネが用いられる。
【０００３】
従来技術に係る動弁機構について、図４を用いて具体的に説明する。図４に示す如く、動弁機構は、駆動モータと、バルブと、バルブ支持部と、バルブシートと、バルブシャフトと、駆動ギアと、バルブケーシングと、バネと、を具備している。上記の動弁機構においては、駆動モータによって駆動ギアが駆動され、駆動ギアが駆動されることによってバルブシャフトが軸方向に進退され、バルブシャフトが軸方向に進退され、バルブ支持部が搖動されることによって、バルブがバルブシートから移動して流路が開閉される。バネは、バルブケーシングとフランジとの間に介挿され、フランジを介してバルブシャフト及びバルブをバルブケーシングに対して開閉方向の開側に向けて付勢している。
【０００４】
上記の如く、動弁機構にバネを用いた場合に、図４に示す如くバルブシャフトが軸方向に移動し、バルブが閉方向に退避すると、バネが最大長さＬ０から最小長さＳ０にまで圧縮される。この際に、バネが圧縮されてその圧縮量（Ｌ０−Ｓ０）が大きくなることにより、バネの固有振動数が小さくなってエンジンの振動帯域に入り、バネ（動弁機構）とエンジンとが共振する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９７７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、エンジンとの共振を防止することができる、アクチュエータの動弁機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、請求項１においては、
エンジンにおけるアクチュエータに配設される駆動モータと、該駆動モータによって回転駆動される駆動ギアと、該駆動ギアに螺合され、前記駆動ギアの回転駆動により軸方向に進退されるバルブシャフトと、該バルブシャフトと連結され、前記バルブシャフトが進退されることによってバルブシートに近接離間して前記エンジン内部の流路を開閉するバルブと、前記バルブシャフトを、前記流路の開方向に向けて付勢する付勢手段と、を備えるアクチュエータの動弁機構であって、前記付勢手段は、プレートを介して直列に配置された第一バネ及び第二バネで構成されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエンジンの動弁機構によれば、エンジンとの共振を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】エンジンの全体的な構成を示した模式図。
【図２】動弁機構（開状態）の構成を示す側面図。
【図３】動弁機構（閉状態）の構成を示す側面図。
【図４】従来技術に係る動弁機構の構成を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を用いて、エンジン１００の構成について説明する。
なお、図１では、エンジン１００の構成をブロック線図にて模式的に表している。また、図１の破線は、電気信号線を表している。
【００１２】
エンジン１００は、本発明の動弁機構が採用された実施形態であるウェイストゲートバルブ６０のアクチュエータを備えるものである。エンジン１００は、給気経路１０と、排気経路２０と、エンジン本体３０と、過給機４０と、制御手段としてのＥｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ（以下、ＥＣＵ）５０と、を備えている。エンジン１００は、過給機を備えた直噴式６気筒ディーゼルエンジンとされている。
【００１３】
給気経路１０は、エンジン本体３０に空気を供給する経路であって、給気配管に給気マニホールド１１と、インタークーラー１２と、コンプレッサ４１と、エアクリーナー１４と、を接続して構成されている。
【００１４】
給気マニホールド１１、インタークーラー１２、コンプレッサ４１及びエアクリーナー１４は、外部からエンジン本体３０に向かって、エアクリーナー１４、コンプレッサ４１、インタークーラー１２、給気マニホールド１１の順に配置され、給気配管によって接続されている。
【００１５】
給気マニホールド１１は、エンジン本体３０の各気筒３１・３１・・・に空気を導入するための多岐管である。インタークーラー１２は、コンプレッサ４１の圧縮により温度が上がった空気を冷却する熱交換器である。コンプレッサ４１は、過給機４０の構成部品であって詳しくは後述する。エアクリーナー１４は、不織布等の濾材で給気中に含まれる粉塵などを分離するものである。
【００１６】
排気経路２０は、エンジン本体３０から空気（排気）を排出する経路であって、排気管に排気マニホールド２１と、タービン４２と、を接続して構成されている。排気マニホールド２１、タービン４２は、エンジン本体３０から外部に向かって、排気マニホールド２１、タービン４２の順に配置され、排気管によって接続されている。
【００１７】
排気マニホールド２１は、エンジン本体３０の各気筒３１・３１・・・からの複数の排気管を１つにまとめる多岐管である。タービン４２は、過給機４０の構成部品であって詳しくは後述する。
【００１８】
エンジン本体３０は、シリンダブロック（図示略）と、シリンダヘッド（図示略）と、燃料噴射装置３５と、を備えている。シリンダブロックには、複数（６つ）の気筒３１・３１・・・が形成されている。燃料噴射装置３５は、コモンレールに蓄圧された燃料をインジェクタによって各気筒に噴射する装置である。
【００１９】
過給機４０は、エンジン１００が吸入する空気の圧力を大気圧以上に高める装置である。過給機４０は、コンプレッサ４１と、タービン４２と、を備えている。タービン４２は、排気配管から排出される排気ガスの内部エネルギーを利用して高速回転されるものである。コンプレッサ４１は、タービン４２によって駆動され、圧縮した空気を給気管からエンジン１００に送り込むものである。
【００２０】
バイパス経路４５は、バイパス配管４６によってタービン４２の上流側と下流側とを接続している。バイパス経路４５には、ウェイストゲートバルブ６０が設けられている。ウェイストゲートバルブ６０は、バイパス経路４５を通過する排気流量を制限するものである。
【００２１】
ＥＣＵ５０は、エンジン１００を総合的に電子制御するものである。ＥＣＵ５０は、ウェイストゲートバルブ６０と接続されている。ＥＣＵ５０は、ウェイストゲートバルブ６０を開閉制御して、バイパス経路４５を通過する排気の流量を制御する機能を有している。
【００２２】
次に、図２及び図３を用いて、本発明に係る動弁機構が用いられたウェイストゲートバルブ６０の構成について説明する。図２はウェイストゲートバルブ６０におけるバルブ６１の開状態を、図３はウェイストゲートバルブ６０におけるバルブ６１の閉状態を示している。なお、図２及び図３では、ウェイストゲートバルブ６０の構成を一部断面視かつ側面視として表している。また、以下では図２及び図３に示すバルブ６１の開閉方向に従って説明するものとする。
【００２３】
ウェイストゲートバルブ６０における動弁機構は、駆動手段としての駆動モータ５５と、バルブ６１と、バルブシート６２と、バルブシャフト６５と、駆動ギア７０と、バルブケーシング８０と、付勢手段としての第一バネ９１及び第二バネ９２と、を具備している。第一バネ９１と第二バネ９２とは略同一の構成であり、円板状のプレート６６を介して直列に配置されている。第一バネ９１と第二バネ９２との間に介挿されるプレート６６は、第一バネ９１と第二バネ９２とが振動しても外れることがないように、第二バネ９２の内側の部分が上方に膨出して形成されている。
【００２４】
バルブ６１は、バルブシート６２から移動することによってバルブケーシング８０に形成される流路８２を開閉するものである。流路８２は、バイパス経路４５の途中に設けられている。バルブ６１は、バルブ支持部６８の先端部に配設されている。バルブ支持部６８は、リンク６７を介してバルブシャフト６５の開閉方向の開側先端部に連結されており、回動軸６９を中心に搖動可能に配設されている。バルブシート６２は、バルブケーシング８０に形成される流路８２の途上に設けられている。
【００２５】
バルブケーシング８０には、収納室８１と、流路８２と、が形成されている。収納室８１は、流路８２の開閉方向の閉側に形成されている。流路８２は、略Ｌ字形状に形成されている。流路８２の上流側及び下流側には、バイパス配管４６が接続され、バイパス経路４５が構成されている。
【００２６】
バルブシャフト６５は、軸方向（開閉方向）に進退し、バルブ支持部６８を搖動させることによって、バルブ６１をバルブシート６２から移動させるものである。バルブシャフト６５は、バルブケーシング８０に形成される収納室８１を貫通して配置されている。バルブシャフト６５の中途部には螺旋部６５Ｒ（リードスクリュー）が形成されている。
【００２７】
バルブシャフト６５の開閉方向の閉側は、ガイドブッシュ６４を介してバルブケーシング８０を貫通して、バルブケーシング８０から延出されている。バルブシャフト６５の開閉方向の閉側先端には、円筒状のフランジ６３が設けられている。フランジ６３は、第一バネ９１と干渉することがないように、第一バネ９１の内側の部分が上方に突出するとともに縮径したテーパ形状に形成されている。バルブシャフト６５の中途部は、収納室８１にて、螺旋部６５Ｒを駆動ギア７０の螺旋部７０Ｒに螺合させて、駆動ギア７０を貫通して配置されている。
【００２８】
第一バネ９１及び第二バネ９２からなる付勢手段は、バルブケーシング８０とフランジ６３との間に介装され、バルブ６１及びバルブシャフト６５をバルブケーシング８０に対して開閉方向の開側に向けて付勢している。図２に示す如く、ウェイストゲートバルブ６０におけるバルブ６１が開状態の時は、第一バネ９１及び第二バネ９２の長さはそれぞれ最大長さＬ１及びＬ２となっている。
【００２９】
駆動ギア７０は、略円筒形状の内部に螺旋部７０Ｒが形成され、略円筒形状の中途部にギア部が形成されて構成されている。駆動ギア７０は、開閉方向の開側端部及び閉側端部のそれぞれがベアリング７５によって収納室８１（バルブケーシング８０）に対して回動可能に支持されている。
【００３０】
駆動ギア７０のギア部は、ピニオン７１と螺合されている。ピニオン７１は、収納室８１にて回動自在に配置されている。ピニオン７１は、駆動ピニオン７２と螺合されている。駆動ピニオン７２は、駆動モータ５５によって駆動されるものである。
【００３１】
このような構成とすることで、ウェイストゲートバルブ６０では、駆動モータ５５によって駆動ピニオン７２が駆動され、駆動ピニオン７２が駆動されることによってピニオン７１を介して駆動ギア７０が駆動され、駆動ギア７０が駆動されることによってバルブシャフト６５が軸方向に進退され、バルブシャフト６５が軸方向に進退されることによって、バルブ６１がバルブシート６２から移動して流路８２が開閉される。図３に示す如く、ウェイストゲートバルブ６０におけるバルブ６１が閉状態の時は、第一バネ９１及び第二バネ９２の長さはそれぞれ最小長さＳ１及びＳ２となる。
【００３２】
上記の如く構成した動弁機構において、図２から図３に示す如くバルブシャフト６５が移動し、バルブ６１が閉方向に退避すると、第一バネ９１は最大長さＬ１から最小長さＳ１にまで圧縮される。また、第二バネ９２は最大長さＬ２から最小長さＳ２にまで圧縮される。この際、第一バネ９１と第二バネ９２とをプレート６６を介して直列に配置することにより、それぞれの第一バネ９１及び第二バネが圧縮されたときのバネ一個あたりの圧縮量（（Ｌ１−Ｓ１）及び（Ｌ２−Ｓ２））を、従来技術のバネが一個の構成における圧縮量（Ｌ０−Ｓ０）と比較して約半減させることができる。これにより、第一バネ９１及び第二バネ９２が圧縮した際の共振周波数を、従来技術のバネが圧縮した際の共振周波数と比較して約２倍とすることができる。即ち、バネの圧縮により固有振動数が小さくなる程度を抑制することができるため、バネの固有振動数がエンジンの振動帯域に入ってバネ（動弁機構）とエンジンとが共振することを防止できるのである。
【００３３】
なお、本実施形態では、本発明の動弁機構をウェイストゲートバルブ６０に用いる構成としたがこれに限定されない。例えば、本発明の動弁機構をＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）に用いる構成であっても良い。
【符号の説明】
【００３４】
６１      バルブ
６２      バルブシート
６５      バルブシャフト
７０      駆動ギア
８０      バルブケーシング
９１      第一バネ
９２      第二バネ
１００    エンジン
【図１】
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【図２】
2016098953.tif 000004
【図３】
2016098953.tif 000005
【図４】
2016098953.tif 000006