(57)【要約】      （修正有）【課題】シャフトとガイドの隙間に異物が堆積しにくいアクチュエータを提供する。【解決手段】ケース２と、前記ケース２の内部を区画するダイヤフラム３と、で作動室を構成し、前記ダイヤフラム３に連結するシャフト４と、前記シャフト４が挿通されることにより該シャフト４を支持するガイド５と、を備え、前記作動室における空気圧が変化すると前記ダイヤフラム３が変位して前記シャフト４が摺動するアクチュエータ１において、前記ガイド５は、該ガイド５の内周面５ａに拡径部分５Ｎが設けられ、該拡径部分５Ｎと外周面５ｃをつなぐ貫通孔５ｈを有している、とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースの内部を区画するダイヤフラムと、で作動室を構成し、
前記ダイヤフラムに連結するシャフトと、
前記シャフトが挿通されることにより該シャフトを支持するガイドと、を備え、
前記作動室における空気圧が変化すると前記ダイヤフラムが変位して前記シャフトが摺動するアクチュエータにおいて、
前記ガイドは、該ガイドの内周面に拡径部分が設けられ、該拡径部分と外周面をつなぐ貫通孔を有している、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記シャフトの外周面から前記拡径部分の内周面までの隙間寸法よりも内径が大きい、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】
前記貫通孔は、前記外周面における開口が前記ケースの内側に設けられる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記拡径部分から前記外周面へ向かうにつれて内径が大きくなる、ことを特徴とする請求項１から請求項３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、アクチュエータの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空気圧の変化によって作動するアクチュエータが知られている（特許文献１参照）。このようなアクチュエータは、ケースと、ケースの内部を区画するダイヤフラムと、で作動室を構成している。また、このようなアクチュエータは、ダイヤフラムに連結するシャフトと、シャフトを支持するガイドと、を備えている。
【０００３】
ところで、従来のアクチュエータは、シャフトとガイドの隙間に異物（摩耗粉や砂塵など）が挟まって堆積することが考えられる。この場合、シャフトの摺動抵抗が変化してヒステリシス特性が増加したり、シャフトが固着して作動不能になったりするという懸念がある。そこで、シャフトとガイドの隙間に異物が堆積しにくいアクチュエータが求められていたのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１９９０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シャフトとガイドの隙間に異物が堆積しにくいアクチュエータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、
ケースと、
前記ケースの内部を区画するダイヤフラムと、で作動室を構成し、
前記ダイヤフラムに連結するシャフトと、
前記シャフトが挿通されることにより該シャフトを支持するガイドと、を備え、
前記作動室における空気圧が変化すると前記ダイヤフラムが変位して前記シャフトが摺動するアクチュエータにおいて、
前記ガイドは、該ガイドの内周面に拡径部分が設けられ、該拡径部分と外周面をつなぐ貫通孔を有している、としたものである。
【０００７】
第二の発明は、第一の発明に係るアクチュエータにおいて、
前記貫通孔は、前記シャフトの外周面から前記拡径部分の内周面までの隙間寸法よりも内径が大きい、としたものである。
【０００８】
第三の発明は、第一又は第二の発明に係るアクチュエータにおいて、
前記貫通孔は、前記外周面における開口が前記ケースの内側に設けられる、としたものである。
【０００９】
第四の発明は、第一から第三の発明に係るアクチュエータにおいて、
前記貫通孔は、前記拡径部分から前記外周面へ向かうにつれて内径が大きくなる、としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の技術的思想を応用したアクチュエータは、シャフトとガイドの隙間に異物が堆積しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】アクチュエータを示す図である。
【図２】アクチュエータの動作態様を示す図である。
【図３】ガイドを含む一部領域を拡大した図である。
【図４】ガイドにおける一部領域を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明するアクチュエータ１は、ターボチャージャに取り付けられ、ウェイストゲートバルブの駆動装置として利用される。但し、本発明の技術的思想は、かかる用途に用いられるアクチュエータのほか、他の用途に用いられるアクチュエータにも適用できる。
【００１３】
まず、アクチュエータ１の構造について説明する。
【００１４】
図１は、アクチュエータ１を示す図である。中心線Ｌの左側は、アクチュエータ１の外部構造を示しており、中心線Ｌの右側は、アクチュエータ１の内部構造を示している。
【００１５】
アクチュエータ１は、主にケース２と、ダイヤフラム３と、シャフト４と、ガイド５と、で構成されている。また、アクチュエータ１は、ブラケット６によってターボチャージャに取り付けられる。
【００１６】
ケース２は、アッパーケース２１とロワケース２２を組み合わせて構成される。アッパーケース２１は、蓋板を有する略円筒形状に形成された金属部品である。アッパーケース２１は、その蓋板に凹部２１ａが設けられており、該凹部２１ａの中央に導管２３が取り付けられている。また、ロワケース２２は、底板を有する略円筒形状に形成された金属部品である。ロワケース２２は、その底板に凹部２２ａが設けられており、該凹部２２ａの内側にガイド５が嵌め込まれている。更に、ロワケース２２は、その側板に複数の空気穴が設けられている。
【００１７】
ダイヤフラム３は、略円盤形状に形成されたゴム部品である。ダイヤフラム３は、その周縁部分がアッパーケース２１とロワケース２２に挟まれた状態で支持される。こうして、ダイヤフラム３は、ケース２の内部を区画するのである。本願では、アッパーケース２１とダイヤフラム３によって囲まれた空間を「作動室Ｃ」と定義する。なお、ダイヤフラム３は、その上面にプレート３１が取り付けられている。プレート３１は、その上面側に凹部３１ａが設けられており、該凹部３１ａの内側でスプリング３２を受け止めている。また、プレート３１は、その下面側の中央に凹部３１ｃが設けられており、該凹部３１ｃの内側にシャフト４が差し込まれている。
【００１８】
シャフト４は、略円柱形状に形成された金属部品である。シャフト４は、その先端部分がプレート３１の凹部３１ｃに差し込まれた状態で支持される。こうして、シャフト４は、プレート３１に連結するのである。ひいては、ダイヤフラム３に連結するのである。なお、シャフト４は、その中途部分がガイド５に挿通した状態で支持される。このとき、シャフト４は、ロワケース２２に設けられた穴２２ｈ（図３参照）とブラケット６に設けられた穴６ｈ（図３参照）を挿通した状態となっている。
【００１９】
ガイド５は、略円筒形状に形成された樹脂部品である。ガイド５は、その全部分がロワケース２２の凹部２２ａに嵌め込まれた状態で支持される。このとき、ガイド５は、その内周面５ａ（図３参照）がシャフト４の外周面４ａ（図３参照）に接した状態となる。こうして、ガイド５は、シャフト４を支持するのである。詳細には、シャフト４を摺動自在に支持するのである。なお、ガイド５の詳しい説明については後述する。
【００２０】
次に、アクチュエータ１の動作について説明する。
【００２１】
図２は、アクチュエータ１の動作態様を示す図である。図２の（Ａ）は、作動室Ｃにおける空気圧が所定値よりも大きい場合を示しており、図２の（Ｂ）は、作動室Ｃにおける空気圧が所定値よりも小さい場合を示している。
【００２２】
まず、作動室Ｃにおける空気圧を所定値よりも大きい状態から小さい状態に変化させた状況について説明する。
【００２３】
（Ａ）に示すように、作動室Ｃにおける空気圧が所定値よりも大きい場合、ダイヤフラム３は、ロワケース２２の底板側に位置することとなる。つまり、ダイヤフラム３は、スプリング３２に押されることにより、ロワケース２２の底板側に変位した状態となっているのである。このとき、シャフト４は、ケース２の内側から押し出された状態で維持される。
【００２４】
このような状態から負圧源を作動させ、作動室Ｃにおける空気圧を所定値よりも小さくすると、ダイヤフラム３は、アッパーケース２１の蓋板側へ移動することとなる（（Ｂ）参照）。つまり、ダイヤフラム３は、スプリング３２を押し縮めることにより、ロワケース２２の底板側からアッパーケース２１の蓋板側へ変位するのである。これにより、シャフト４は、ケース２の内側へ引き込まれるように摺動する（矢印Ｘ参照）。
【００２５】
反対に、作動室Ｃにおける空気圧を所定値よりも小さい状態から所定値よりも大きい状態に変化させた状況について説明する。
【００２６】
（Ｂ）に示すように、作動室Ｃにおける空気圧が所定値よりも小さい場合、ダイヤフラム３は、アッパーケース２１の蓋板側に位置することとなる。つまり、ダイヤフラム３は、スプリング３２を押し縮めることにより、アッパーケース２１の蓋板側に変位した状態となっているのである。このとき、シャフト４は、ケース２の内側へ引き込まれた状態で維持される。
【００２７】
このような状態から負圧源を停止させ、作動室Ｃにおける空気圧を所定値よりも大きくすると、ダイヤフラム３は、ロワケース２２の底板側へ移動することとなる（（Ａ）参照）。つまり、ダイヤフラム３は、スプリング３２に押されることにより、アッパーケース２１の蓋板側からロワケース２２の底板側へ変位するのである。これにより、シャフト４は、ケース２の内側から押し出されるように摺動する（矢印Ｙ参照）。
【００２８】
以上のように、アクチュエータ１は、作動室Ｃにおける空気圧が変化するとダイヤフラム３が変位してシャフト４が摺動する。具体的に説明すると、アクチュエータ１は、作動室Ｃにおける空気圧が所定値よりも低下するとダイヤフラム３がアッパーケース２１の蓋板側に変位してシャフト４を引き込む。反対に、アクチュエータ１は、作動室Ｃにおける空気圧が所定値よりも上昇するとダイヤフラム３がロワケース２２の底板側に変位してシャフト４を押し出す。
【００２９】
次に、ガイド５の詳細とその機能について説明する。
【００３０】
図３は、ガイド５を含む一部領域を拡大した図である。図４は、ガイド５における一部領域を拡大した図である。図中右上には、説明の簡単のためにガイド５の上下方向を表す。但し、この矢印は、アクチュエータ１の取り付け方向について限定するものではない。
【００３１】
上述したように、ガイド５は、略円筒形状に形成された樹脂部品である。ガイド５は、その内周面５ａがシャフト４の外周面４ａに接した状態となる。また、ガイド５は、その外周面５ｂが凹部２２ａの側板２２ｂに接した状態となる。なお、ガイド５は、その外周面５ｂに溝が形成されており、該溝にゴムリング５１が嵌め込まれている。
【００３２】
更に、ガイド５は、該ガイド５の外周面５ｂに縮径部分５Ｍが設けられている。縮径部分５Ｍとは、ガイド５の外径が小さくなっている部分を指す。本ガイド５においては、上端部の外径が小さく、かかる部分の外周面５ｃが凹部２２ａの孔２２ｈに挿入された状態となっている。また、本ガイド５においては、底面５ｄが凹部２２ａの止板２２ｃに接した状態となっている。このようにしたのは、ガイド５でプレート３１を受け止めるとともに、ガイド５を強く保持するためである。
【００３３】
更に、ガイド５は、該ガイド５の内周面５ａに拡径部分５Ｎが設けられている。拡径部分５Ｎとは、ガイド５の内径が大きくなっている部分を指す。本ガイド５においては、上端部の内径が大きく、かかる部分の内周面５ｅがシャフト４の外周面４ａから離間した状態となっている。また、本ガイド５においては、底面５ｆが内周面５ａに対して垂直に交わっている。このようにしたのは、シャフト４に付着した異物Ｆをかき落とすためである。具体的に説明すると、シャフト４がケース２の内側から押し出されるように摺動した際に（矢印Ｙ参照）、シャフト４に付着した異物Ｆを拡径部分５Ｎの底面５ｆでかき落とすためである。
【００３４】
加えて、本ガイド５は、内周面５ｅと外周面５ｃをつなぐ貫通孔５ｈが設けられている。換言すると、拡径部分５Ｎと外周面５ｃをつなぐ貫通孔５ｈが設けられている。このようにしたのは、拡径部分５Ｎから異物Ｆを排出するためである。具体的に説明すると、シャフト４がケース２の内側から押し出されるように摺動した際に（矢印Ｙ参照）、拡径部分５Ｎに溜まっていく異物Ｆを貫通孔５ｈを通じて排出するためである（矢印Ｅ参照）。
【００３５】
以上のように、本アクチュエータ１は、シャフト４とガイド５の隙間に異物Ｆが堆積しにくいという特徴を有する。
【００３６】
加えて、アクチュエータ１の貫通孔５ｈは、拡径部分５Ｎにおける隙間寸法ｄよりも内径Ｄが大きくなるように設計されている。例えば、貫通孔５ｈは、シャフト４の外周面４ａから拡径部分５Ｎの内周面５ｅまでの隙間寸法ｄが０.５ｍｍであるとすれば、その内径Ｄが０.５ｍｍよりも大きい値となるように設計されている。このようにしたのは、拡径部分５Ｎから異物Ｆを排出しやすくするためである。具体的に説明すると、シャフト４がケース２の内側から押し出されるように摺動した際に（矢印Ｙ参照）、拡径部分５Ｎに溜まっていく異物Ｆを貫通孔５ｈを通じて排出しやすくするためである（矢印Ｅ参照）。
【００３７】
次に、アクチュエータ１の他の特徴点について説明する。
【００３８】
本アクチュエータ１の貫通孔５ｈは、外周面５ｃにおける開口５ｃｏがケース２の内側に設けられている。つまり、外周面５ｃにおける開口５ｃｏが止板２２ｃよりも高い位置に設けられ、ケース２の内側で開放されている。このようにしたのは、周囲空気に含まれる異物Ｆが拡径部分５Ｎに入り込まないようにするためである。具体的に説明すると、ケース２の周囲では異物Ｆが舞い上がっているので、周囲空気中の異物Ｆが貫通孔５ｈを通じて拡径部分５Ｎに入り込まないようにするためである。
【００３９】
また、本アクチュエータ１の貫通孔５ｈは、拡径部分５Ｎから外周面５ｃへ向かうにつれて内径Ｄが大きくなっている。つまり、拡径部分５Ｎから外周面５ｃへ徐々に広がるテーパー形状となっている。このようにしたのは、貫通孔５ｈの内部で異物Ｆがつまらないようにするためである。具体的に説明すると、貫通孔５ｈに次々と異物Ｆが入っても内周面５ｅにおける開口５ｅｏさえ通過すれば内径Ｄが大きくなるので、貫通孔５ｈの内部で異物Ｆがつまらないのである。
【００４０】
１    アクチュエータ
２    ケース
３    ダイヤフラム
４    シャフト
５    ガイド
５ａ  内周面
５ｂ  外周面
５Ｍ  縮径部分
５ｃ  内周面
５ｄ  底面
５Ｎ  拡径部分
５ｅ  外周面
５ｆ  底面
５ｈ  貫通孔
Ｆ    異物
Ｄ    内径
ｄ    隙間寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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