(57)【要約】【課題】ターンバックルを備えない構造でありながら、作動圧を調節することができるアクチュエータを提供する。【解決手段】ケース２と、ケース２の内部を区画するダイヤフラム３と、で作動室Ｃを構成し、作動室Ｃに収容された状態でダイヤフラム３を付勢するスプリング４と、ダイヤフラム３に連結された状態で該ダイヤフラム３の変形に応じて摺動するシャフト５と、ケース２に固定された状態でシャフト５を支持するガイド６と、を備えたアクチュエータ１において、ダイヤフラム３に対向するように配置されてスプリング４に当接するリテーナプレート８と、ケース２を貫通して該ケース２に対して螺合するように取り付けられてリテーナプレート８を押圧するアジャスタボルト９と、を具備し、アジャスタボルト９を一方へ回す若しくは他方へ回すと、リテーナプレート８が変位してスプリング４の付勢力を調節できる、とした。【選択図】図４
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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、
前記作動室に収容された状態で前記ダイヤフラムを付勢するスプリングと、
前記ダイヤフラムに連結された状態で該ダイヤフラムの変位に応じて摺動するシャフトと、
前記ケースに固定された状態で前記シャフトを支持するガイドと、を備えたアクチュエータにおいて、
前記ダイヤフラムに対向するように配置されて前記スプリングを押圧するリテーナプレートと、
前記ケースを貫通して該ケースに対して螺合するように取り付けられて前記リテーナプレートに当接するアジャスタボルトと、を具備し、
前記アジャスタボルトを一方へ回す若しくは他方へ回すと、
前記リテーナプレートが変位して前記スプリングの付勢力を調節できる、ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記リテーナプレートの一面に凸部を有し、
前記凸部の外側に前記スプリングが嵌められている、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】
前記リテーナプレートの他面に凹部を有し、
前記凹部の内側に前記アジャスタボルトが挿入されている、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。
【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、ダイヤフラムを付勢するスプリングと、ダイヤフラムに連結されるシャフトと、シャフトを支持するガイドと、を備えている。
【０００３】
ところで、シャフトを二つに分割し、それぞれをターンバックルを用いて連結したアクチュエータが存在している。このようなアクチュエータは、ターンバックルを一方へ回転させると、シャフトが伸長し、ターンバックルを他方へ回転させると、シャフトが収縮する。つまり、シャフトの長さを調節することができるのである。ひいては、アクチュエータの作動圧（作動に要する空気圧）とシャフトの長さを調節することができるのである。
【０００４】
しかしながら、ターンバックルを含んでなるシャフトは、比較的に重量が重い。そのため、かかるシャフトが振動すると、該シャフトを支持しているガイドに大きな荷重が掛かってしまう（大きな衝撃を与えてしまう）。従って、このようなアクチュエータにおいては、ガイドの摩耗が大きいという問題があった。また、振動によってシャフトが折損してしまうという問題もあった。そこで、ターンバックルを備えない構造でありながら、作動圧を調節することができる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】
【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】
ターンバックルを備えない構造でありながら、作動圧を調節することができるアクチュエータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、
前記作動室に収容された状態で前記ダイヤフラムを付勢するスプリングと、
前記ダイヤフラムに連結された状態で該ダイヤフラムの変位に応じて摺動するシャフトと、
前記ケースに固定された状態で前記シャフトを支持するガイドと、を備えたアクチュエータにおいて、
前記ダイヤフラムに対向するように配置されて前記スプリングを押圧するリテーナプレートと、
前記ケースを貫通して該ケースに対して螺合するように取り付けられて前記リテーナプレートに当接するアジャスタボルトと、を具備し、
前記アジャスタボルトを一方へ回す若しくは他方へ回すと、
前記リテーナプレートが変位して前記スプリングの付勢力を調節できる、としたものである。
【０００８】
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、
前記リテーナプレートの一面に凸部を有し、
前記凸部の外側に前記スプリングが嵌められている、としたものである。
【０００９】
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、
前記リテーナプレートの他面に凹部を有し、
前記凹部の内側に前記アジャスタボルトが挿入されている、としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
第一の発明に係るアクチュエータは、ダイヤフラムに対向するように配置されてスプリングを押圧するリテーナプレートと、ケースを貫通して該ケースに対して螺合するように取り付けられてリテーナプレートに当接するアジャスタボルトと、を具備する。そして、アジャスタボルトを一方へ回す若しくは他方へ回すと、リテーナプレートが変位してスプリングの付勢力を調節できる。かかるアクチュエータによれば、ターンバックルを備えない構造でありながら、作動圧を調節することができる。
【００１１】
第二の発明に係るアクチュエータは、リテーナプレートの一面に凸部を有している。そして、凸部の外側にスプリングが嵌められている。かかるアクチュエータによれば、リテーナプレートの変位に応じてスプリングが傾かずに真っ直ぐに伸縮するので、スプリングの付勢力を正確に調節できる。
【００１２】
第三の発明に係るアクチュエータは、リテーナプレートの他面に凹部を有している。そして、凹部の内側にアジャスタボルトが挿入されている。かかるアクチュエータによれば、アジャスタボルトの操作に応じてリテーナプレートが傾かずに真っ直ぐに変位するので、スプリングの付勢力を正確に調節できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】アクチュエータの構造を示す図である。
【図２】アクチュエータの動作態様を示す図である。
【図３】作動圧を調節する機構を示す図である。
【図４】作動圧を高く調節する手順を示す図である。
【図５】作動圧を低く調節する手順を示す図である。
【図６】従来のアクチュエータと本願発明のアクチュエータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、本願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。
【００１５】
まず、アクチュエータ１の構造について説明する。
【００１６】
図１は、アクチュエータ１の構造を示す図である。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。
【００１７】
アクチュエータ１は、主にケース２と、ダイヤフラム３と、スプリング４と、シャフト５と、ガイド６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７によってターボチャージャに取り付けられる。
【００１８】
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、筒穴部２１ａが設けられており、該筒穴部２１ａにパイプ２３が挿入されている。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、複数の空気穴２２ａが設けられている。更に、ロワケース２２は、その内側に保持器２４が取り付けられている。
【００１９】
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、その外縁部分がアッパーケース２１とロワケース２２に挟まれた状態となっている。こうして、ダイヤフラム３は、ケース２の内部を二つに区画するのである。本願においては、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、シートプレート３１とストッパプレート３２に挟まれている。シートプレート３１とストッパプレート３２には、その中心に貫通孔３１ａ・３２ａが設けられている。
【００２０】
スプリング４は、略螺旋形状に形成された金属部品である。スプリング４は、その一方の端部が所定位置に固定され、他方の端部がシートプレート３１の内側に挿入された状態となっている。このため、スプリング４は、シートプレート３１を介してダイヤフラム３を付勢するのである。なお、スプリング４は、その一方の端部が後述するリテーナプレート８によって固定されている。従って、リテーナプレート８が変位すると、スプリング４の付勢力が変わることとなる。リテーナプレート８については後述する。
【００２１】
シャフト５は、略円柱形状に形成された金属部品である。シャフト５は、その一方の端部がシートプレート３１の貫通孔３１ａとストッパプレート３２の貫通孔３２ａに挿通されてカシメられた状態となっている。こうして、シャフト５は、シートプレート３１とストッパプレート３２を介してダイヤフラム３に連結されるのである。なお、シャフト５は、その中途部分がガイド６に挿通した状態で支持される。このとき、シャフト５は、ロワケース２２に設けられた穴２２ｂとブラケット７に設けられた穴７ａをそれぞれ挿通した状態となる。
【００２２】
ガイド６は、略円筒形状に形成された樹脂部品である。ガイド６は、その全部が保持器２４の内側に嵌め込まれた状態となっている。そして、ガイド６には、シャフト５が挿通されている。こうして、ガイド６は、ケース２に固定された状態でシャフト５を支持するのである。詳細には、ケース２に固定された状態でシャフト５を摺動自在に支持するのである。なお、ガイド６の内周面とシャフト５の外周面は、互いに接した状態となっている。そのため、シャフト５の振動によってガイド６に大きな荷重が掛かると、該ガイド６が摩耗することとなる。但し、シャフト５が振動しても、ガイド６に大きな荷重が掛からなければ、該ガイド６の摩耗を低減できる。
【００２３】
次に、アクチュエータ１の動作態様について説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
（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４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５は、ケース２の内側から押し出された状態で維持される。
【００２７】
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４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５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）。
【００２８】
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。
【００２９】
（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４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５は、ケース２の内側へ引き込まれた状態で維持される。
【００３０】
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４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５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）。
【００３１】
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５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５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５を押し出す。
【００３２】
次に、作動圧を調節する機構について説明する。
【００３３】
図３は、作動圧を調節する機構を示す図である。図３の（Ａ）は、第一実施形態に係る機構を示しており、図３の（Ｂ）は、第二実施形態に係る機構を示している。
【００３４】
作動圧を調節する機構は、主にリテーナプレート８と、アジャスタボルト９と、で構成されている。
【００３５】
リテーナプレート８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。リテーナプレート８は、ダイヤフラム３に対向するように配置されている。リテーナプレート８は、その外縁部分がダイヤフラム３に対して平行に延びている。このため、リテーナプレート８は、この外縁部分でスプリング４を押圧している。なお、リテーナプレート８を一方側から見ると、その中央部分が突き出ており、凸部８ａが形成されているといえる。リテーナプレート８は、その凸部８ａをスプリング４の内側に挿入することで、該スプリング４を安定させている。また、リテーナプレート８を他方側から見ると、その中央部分が窪んでおり、凹部８ｂが形成されているといえる。リテーナプレート８は、その凹部８ｂに後述するベースナット９１を収容することで、ケース２の小型化を実現している。
【００３６】
アジャスタボルト９は、その先端側の外周にネジが形成された金属部品である。アジャスタボルト９は、ケース２を貫通するように取り付けられている。具体的に説明すると、アジャスタボルト９は、アッパーケース２１の貫通穴２１ｂに挿通され、該アッパーケース２１の内側に固定（溶接・接着・圧入などアッパーケース２１に対して回転しない方法で固定）されたベースナット９１に螺合されている。そして、その先端部分がリテーナプレート８の底板に当接している。このため、アジャスタボルト９は、回転による送り作用によってリテーナプレート８を変位させることができる。なお、アジャスタボルト９は、ロックナット９２にも螺合されている。ベースナット９１とロックナット９２は、アッパーケース２１を挟んで配置されているので、ロックナット９２を締めるとアジャスタボルト９を回転不能にできる。反対に、ロックナット９２を緩めるとアジャスタボルト９を回転可能にできる。
【００３７】
このように、第一実施形態に係る機構は、アッパーケース２１の内側にベースナット９１を固定し、このベースナット９１にアジャスタボルト９を螺合している。しかし、第二実施形態に係る機構のように、アッパーケース２１にバーリング加工を加え、このバーリング加工部分２１ｃにアジャスタボルト９を螺合するとしても良い。加えて、両実施形態に係る機構において、アジャスタボルト９の周辺から空気が溢流することは好ましくない。そのため、液体パッキンやシールワッシャを用いることが考えられる。
【００３８】
次に、作動圧を調節する手順について説明する。
【００３９】
図４は、作動圧を高く調節する手順を示す図である。図５は、作動圧を低く調節する手順を示す図である。
【００４０】
まず、作動圧を高く調節する手順について説明する。かかる手順は、図４の（Ａ）から（Ｄ）に沿って行われる。
【００４１】
（Ａ）に示すように、作動圧が低く調節されている場合、アジャスタボルト９の突出量が小さく、リテーナプレート８がアッパーケース２１の蓋板に当接した状態若しくは近接した状態になっている。このとき、スプリング４は、小さな付勢力でダイヤフラム３を押している。
【００４２】
第一工程として（Ｂ）に示すように、調節作業をする者は、ロックナット９２を矢印Ｔｘの方向に回し、該ロックナット９２を緩める必要がある。ロックナット９２を緩めなければ、アジャスタボルト９を回転させることができないからである。
【００４３】
第二工程として（Ｃ）に示すように、調節作業をする者は、アジャスタボルト９を矢印Ｔｙの方向に回し、該アジャスタボルト９を締める必要がある。アジャスタボルト９を締めることで、アジャスタボルト９の突出量が大きくなり、リテーナプレート８をアッパーケース２１の蓋板から離間する方向へ変位させることができるからである（矢印Ｄ参照）。こうして、スプリング４は、大きな付勢力でダイヤフラム３を押すことになる。
【００４４】
最終工程として（Ｄ）に示すように、調節作業をする者は、ロックナット９２を矢印Ｔｚの方向に回し、該ロックナット９２を締める必要がある。ロックナット９２を締めなければ、振動によってアジャスタボルト９が回転してしまうからである。
【００４５】
次に、作動圧を低く調節する手順について説明する。かかる手順は、図５の（Ａ）から（Ｄ）に沿って行われる。
【００４６】
（Ａ）に示すように、作動圧が高く調節されている場合、アジャスタボルト９の突出量が大きく、リテーナプレート８がアッパーケース２１の蓋板から離間した状態になっている。このとき、スプリング４は、大きな付勢力でダイヤフラム３を押している。
【００４７】
第一工程として（Ｂ）に示すように、調節作業をする者は、ロックナット９２を矢印Ｔｘの方向に回し、該ロックナット９２を緩める必要がある。ロックナット９２を緩めなければ、アジャスタボルト９を回転させることができないからである。
【００４８】
第二工程として（Ｃ）に示すように、調節作業をする者は、アジャスタボルト９を矢印Ｔｙの方向に回し、該アジャスタボルト９を緩める必要がある。アジャスタボルト９を緩めることで、アジャスタボルト９の突出量が小さくなり、リテーナプレート８をアッパーケース２１の蓋板に近接する方向へ変位させることができるからである（矢印Ｄ参照）。こうして、スプリング４は、小さな付勢力でダイヤフラム３を押すことになる。
【００４９】
最終工程として（Ｄ）に示すように、調節作業をする者は、ロックナット９２を矢印Ｔｚの方向に回し、該ロックナット９２を締める必要がある。ロックナット９２を締めなければ、振動によってアジャスタボルト９が回転してしまうからである。
【００５０】
このように、本アクチュエータ１は、ダイヤフラム３に対向するように配置されてスプリング４を押圧するリテーナプレート８と、ケース２を貫通して該ケース２に対して螺合するように取り付けられてリテーナプレート８に当接するアジャスタボルト９と、を具備する。そして、アジャスタボルト９を一方へ回す若しくは他方へ回すと、リテーナプレート８が変位してスプリング４の付勢力を調節できる。かかるアクチュエータ１によれば、ターンバックルを備えない構造でありながら、作動圧を調節することができる。
【００５１】
加えて、本アクチュエータ１は、シャフト５が軽く、ガイド６に大きな荷重が掛からないので、該ガイド６の摩耗を低減できる。また、ターンバックルが不要となるので、シャフト５の剛性向上、生産性向上、コスト低減を実現できる。更に、ブラケット７に固定されているケース２は、シャフト５よりも振動が小さいので、振動に起因したアジャスタボルト９の折損や緩みが生じない。
【００５２】
次に、本アクチュエータ１の他の特徴点について述べる。
【００５３】
本アクチュエータ１においては、リテーナプレート８に凸部８ａが設けられており、この凸部８ａの外側にスプリング４が嵌められている。そのため、スプリング４が伸縮する際には、凸部８ａがスプリング４の傾きを制限する。かかる効果は、凸部８ａの外周とスプリング４の内周の隙間が小さいほうが高い。
【００５４】
このように、本アクチュエータ１は、リテーナプレート８の一面に凸部８ａを有している。そして、凸部８ａの外側にスプリング４が嵌められている。かかるアクチュエータ１によれば、リテーナプレート８の変位に応じてスプリング４が傾かずに真っ直ぐに伸縮するので、スプリング４の付勢力を正確に調節できる。
【００５５】
また、本アクチュエータ１においては、リテーナプレート８に凹部８ｂが設けられており、この凹部８ｂの内側にアジャスタボルト９が挿入されている。そのため、リテーナプレート８が変位する際には、凹部８ｂがリテーナプレート８の傾きを制限する。かかる効果は、凹部８ｂの内周とアジャスタボルト９の外周の隙間が小さいほうが高い。
【００５６】
このように、本アクチュエータ１は、リテーナプレート８の他面に凹部８ｂを有している。そして、凹部８ｂの内側にアジャスタボルト９が挿入されている。かかるアクチュエータ１によれば、アジャスタボルト９の操作に応じてリテーナプレート８が傾かずに真っ直ぐに変位するので、スプリング４の付勢力を正確に調節できる。
【００５７】
１    アクチュエータ
２    ケース
３    ダイヤフラム
４    スプリング
５    シャフト
６    ガイド
７    ブラケット
８    リテーナプレート
９    アジャスタボルト
【図１】
2017180767.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017180767.tif 000005
【図４】
2017180767.tif 000006
【図５】
2017180767.tif 000007
【図６】
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