(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット圧によって摺動し、油の供給および遮断を切り換えるパイロットスプールと、
前記パイロットスプールを付勢する付勢手段と、
前記パイロットスプールに追従して摺動するサーボピストンと、
前記サーボピストンの移動量を検出する検出手段と、
前記サーボピストンを移動させるための油が流入するポンプ油圧室と、
ポンプからの油が供給されるポンプポートと、
前記ポンプポートと前記ポンプ油圧室とを連通させるピストン油路と、
前記ポンプ油圧室とドレーンポートとを連通させる排出循環油路とを備えている
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧サーボ駆動装置において、
少なくとも前記パイロットスプールおよび前記サーボピストンがつり合っている状態では、前記ポンプポートと前記ドレーンポートとが連通している
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の油圧サーボ駆動装置において、
前記ピストン油路および前記排出循環油路は、サーボピストンに設けられている
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の油圧サーボ駆動装置において、
前記サーボピストンを収容するハウジングを備え、
前記検出手段は、前記ハウジングに設けられた固定子と、前記サーボピストンの端部に設けられることで前記サーボピストンと共に移動する可動子とで構成され、
前記ポンプ油圧室は、前記ハウジング内で、前記サーボピストンに設けられた可動子と当該ハウジングに設けられた前記固定子との間に形成され、
前記サーボピストンの内部には、摺動方向に沿って貫通し、かつ前記パイロットスプールを収容するセンターホールが形成され、
前記パイロット圧が作用するパイロット油圧室は、前記サーボピストンのセンターホール内で、前記パイロットスプールの端部と当該サーボピストンに設けられた前記可動子との間に形成されている
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【請求項５】
可変ターボ過給機において、
タービンホイール外側のノズル部に互いに対向して設けられた排気導入壁と、
前記排気導入壁の間で前記タービンホイールの周方向に沿って所定間隔をあけて配置された複数のノズルベーンと、
一方の排気導入壁を他方の排気導入壁に対して対向方向に進退させるスライド機構と、
前記スライド機構を駆動する請求項１〜４のいずれかに記載の油圧サーボ駆動装置とを備えている
ことを特徴とする可変ターボ過給機。
【請求項６】
請求項５に記載の可変ターボ過給機において、
前記油圧サーボ駆動装置を駆動するための油は、当該油圧サーボ駆動装置が搭載されるエンジンの潤滑油である
ことを特徴とする可変ターボ過給機。
【請求項７】
請求項６に記載の可変ターボ過給機において、
前記潤滑油は昇圧されて前記油圧サーボ駆動装置に供給される
ことを特徴とする可変ターボ過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧サーボ駆動装置、およびこれを用いた可変ターボ過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気ガスを排気タービンに噴出させるノズル部の開口面積を調整できるようにした可変ターボ過給機が知られている。この可変ターボ過給機によれば、排気ガス量が少ないエンジンの低速回転域では、ノズル部を形成している排気導入壁間の隙間を狭めて開口面積を小さくすればよく、こうすることで排気タービンに流入する排気ガスの流速が増加するため、タービンの回転エネルギーが大きくなり、給気コンプレッサの過給能力を上げることができる。
【０００３】
そこで、排気導入壁間の隙間を調整する構造としては、排気導入壁の一方を他方に向けてスライドさせるスライド機構が採用されており、このスライド機構を油圧サーボ駆動装置で駆動することが提案されている（特許文献１）。この油圧サーボ駆動装置では、油圧サーボピストンを用いるとともに、このサーボピストン両側の油圧室に対する圧油供給の切り換えを行うことにより、サーボピストンを往復動させ、この往復動をスライド機構に伝達することで開度制御を行うことが可能である。
【０００４】
ところが、特許文献１においては、可変ターボ過給機に設けられた油圧サーボ駆動装置にストロークセンサ等が取り付けられた場合には、タービンが高温になるため、熱に弱いストロークセンサ等はタービンからの熱によって損傷するおそれがある。そこで、排ガス再循環装置のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブ装置に設けられた油圧サーボ駆動装置のように、冷却通路や空隙を専用に設けることで、ストロークセンサ等を冷却することが知られている（特許文献２〜４）。
【０００５】
【特許文献１】特表２００３−５２７５２２号公報
【特許文献２】特開平７−１９０２２７号公報
【特許文献３】特開２０００−２８２９６４号公報
【特許文献４】特開２００７−１０７３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２〜４においては、油圧サーボ駆動装置にストロークセンサ冷却用の冷却水循環油路を専用に設けたり、冷却用の空気を取り込むための空隙を専用に設けたりする必要があるため、装置構造が複雑になって製作コストが高くなるおそれがある。また、空隙において空気を取り込む構造は、取り込もうとする空気が高温となる場所では、冷却効率が極端に悪化するため、採用できないという問題もある。
【０００７】
本発明の目的は、冷却水を循環させるための油路を専用に設けることなく、ストロークセンサ等の熱の弱い部分に油を循環させることで冷却できる油圧サーボ駆動装置、およびこれを用いた可変ターボ過給機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る油圧サーボ駆動装置は、パイロット圧によって摺動し、油の供給および遮断を切り換えるパイロットスプールと、前記パイロットスプールを付勢する付勢手段と、前記パイロットスプールに追従して摺動するサーボピストンと、前記サーボピストンの移動量を検出する検出手段と、前記サーボピストンを移動させるための油が流入するポンプ油圧室と、ポンプからの油が供給されるポンプポートと、前記ポンプポートと前記ポンプ油圧室とを連通させるピストン油路と、前記ポンプ油圧室とドレーンポートとを連通させる排出循環油路とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る油圧サーボ駆動装置は、請求項１に記載の油圧サーボ駆動装置において、少なくとも前記パイロットスプールおよび前記サーボピストンがつり合っている状態では、前記ポンプポートと前記ドレーンポートとが連通していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る油圧サーボ駆動装置は、請求項１または請求項２に記載の油圧サーボ駆動装置において、前記ピストン油路および前記排出循環油路は、サーボピストンに設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る油圧サーボ駆動装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の油圧サーボ駆動装置において、前記サーボピストンを収容するハウジングを備え、前記検出手段は、前記ハウジングに設けられた固定子と、前記サーボピストンの端部に設けられることで前記サーボピストンと共に移動する可動子とで構成され、前記ポンプ油圧室は、前記ハウジング内で、前記サーボピストンに設けられた可動子と当該ハウジングに設けられた前記固定子との間に形成され、前記サーボピストンの内部には、摺動方向に沿って貫通し、かつ前記パイロットスプールを収容するセンターホールが形成され、前記パイロット圧が作用するパイロット油圧室は、前記サーボピストンのセンターホール内で、前記パイロットスプールの端部と当該サーボピストンに設けられた前記可動子との間に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る可変ターボ過給機は、可変ターボ過給機において、タービンホイール外側のノズル部に互いに対向して設けられた排気導入壁と、前記排気導入壁の間で前記タービンホイールの周方向に沿って所定間隔をあけて配置された複数のノズルベーンと、一方の排気導入壁を他方の排気導入壁に対して対向方向に進退させるスライド機構と、前記スライド機構を駆動する請求項１〜４のいずれかに記載の油圧サーボ駆動装置とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６に係る可変ターボ過給機は、請求項５に記載の可変ターボ過給機において、前記油圧サーボ駆動装置を駆動するための油は、当該油圧サーボ駆動装置が搭載されるエンジンの潤滑油であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７に係る可変ターボ過給機は、請求項６に記載の可変ターボ過給機において、前記潤滑油は昇圧されて前記油圧サーボ駆動装置に供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上において、請求項１〜請求項５の発明によれば、油をポンプ油圧室へ流入させるピストン油路およびポンプ油圧室内の油を排出する排出循環油路が設けられているため、ポンプ油圧室の油圧が維持されるように、ポンプポートからの油をピストン油路を介してポンプ油圧室へ供給しつつ、排出循環油路から排出することで、油がポンプ油圧室内を通過して循環するようになる。この際、検出手段をポンプ油圧室内の油で冷却される位置に設けることにより、検出手段を循環する油で良好に冷却でき、冷却媒体循環油路を専用に設けることなく冷却できて、検出手段が高温になることを防止できる。
【００１６】
また、パイロットスプールおよびサーボピストンがつり合っている状態（中立状態）では、油のポンプ油圧室への流入とポンプ油圧室からの排出とが同時に行われる。パイロットスプールおよびサーボピストンがストローク範囲内でのいずれの位置でつり合っている状態でも、ポンプ油圧室内を油が確実に循環するようになる。
【００１７】
請求項６および請求項７の発明によれば、エンジンの潤滑油を例えば昇圧ポンプで昇圧することで別油圧源を必要とすることがないため、製作コストを削減できる。これにより、昇圧させたポンプの吐出圧を比例制御弁の元圧として使用することができる。例えば比例制御弁に所定の電流を流すことで、その電流に応じたパイロット圧が生じ、パイロットスプールをパイロット圧に応じた位置に移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降で、以下に説明する第１実施形態での構成と同じか、または同様な機能を有する構成には同一符号を付し、その説明を簡単にあるいは省略する。
【００１９】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の本実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０が用いられた可変ターボ過給機１の斜視図であり、図２は可変ターボ過給機１の断面図である。
図１，２を参照すると、可変ターボ過給機１は、図中の右側にタービン２と、左側にコンプレッサ３と、このタービン２とコンプレッサ３との間に油圧サーボ駆動装置１０とを備えた構成であり、図示しないエンジン本体に取り付けられる。タービン２側のタービンハウジング４内にはタービンホイール５が収容され、コンプレッサ３側のコンプレッサハウジング６内にはコンプレッサインペラ７が収容されている。タービンホイール５にはシャフト８が一体に設けられ、シャフト８の先端にコンプレッサインペラ７が取り付けられている。シャフト８はセンターハウジング９に回転自在に支持されている。このため、排気ガスによって回転するタービンホイール５の回転が、シャフト８を介してコンプレッサインペラ７に伝達され、コンプレッサインペラ７の回転によって吸気が圧縮過給される。
【００２０】
タービンハウジング４には、エンジン本体からの排気ガスを導入するボリュート状の排気導入路８１が設けられている。排気導入路８１には、排気ガスをタービンホイール５側に噴出するためのノズル部８２が周方向に連続して設けられており、ノズル部８２から噴出した排気ガスがタービンホイール５を回転させた後に排気出口８３から排気される。ノズル部８２は、互いに対向する一対の排気導入壁８４，８５によって形成されている。
【００２１】
一方の排気導入壁８４は、断面コ字形で環状とされた可動リング８６の側面８７によって形成されている。可動リング８６は、センターハウジング９に設けられた環状の収容空間８８内に収容されている。可動リング８６の側面８７には、他方の排気導入壁８５側に向けて突出した複数のノズルベーン８９が等周間隔で取り付けられている。排気導入壁８５には、周方向に連続した凹部９０が設けられ、この凹部９０内に各ノズルベーン８９の先端側が収容される。このような構造においては、可動リング８６を後述するスライド機構５０によって進退させることにより、排気導入壁８４を排気導入壁８５に対して近接離間させ、ノズル部８２の開口面積を変更する。
【００２２】
なお、コンプレッサ３側の構成は、通常のターボ過給機と同じであり、公知であるため、ここでの詳細な説明を省略する。以下には、スライド機構５０について詳説する。
【００２３】
スライド機構５０は、センターハウジング９の下部側に挿通された駆動シャフト２１を回動駆動することで、前述の可動リング８６を進退させる構造である。図３、図４には、そのようなスライド機構５０の要部が示されている。図３、図４において、駆動シャフト２１の途中位置には、上方に向かって円弧状に延設された一対のアーム２２，２２が固定されている。各アーム２２の先端側には、水平方向外側に突出したピン２３が取り付けられ、このピン２３にはスライダ２４が嵌め込まれている。スライダ２４は、前述のシャフト８と平行な支持ロッド２５の基端側の摺動溝２６に摺動自在に嵌合している。支持ロッド２５の先端は可動リング８６の裏面側に接合されている。
【００２４】
従って、駆動シャフト２１を回動させると、アーム２２がシャフト８の軸方向に沿って揺動し、よって支持ロッド２５が移動して可動リング８６を動かし、一方の排気導入壁８４が他方の排気導入壁８５に対して進退することになる。このようなスライド機構５０においては、アーム２２、ピン２３、スライダ２４、および摺動溝２６を有した支持ロッド２５が、駆動シャフト２１の回動運動を排気導入壁８４の進退運動に変換する変換手段を構成している。
【００２５】
スライド機構５０の駆動シャフト２１は、その端部に設けられたアーム２７を介して油圧サーボ駆動装置１０によって回動駆動される。以下には、油圧サーボ駆動装置１０について詳説する。図５は、スライド機構５０と油圧サーボ駆動装置１０との連結部３１を示す斜視図である。図６は図１のＡ−Ａ矢視図であり、図７は図１のＢ−Ｂ矢視図である。図８は、油圧サーボ駆動装置１０の油圧回路図である。図６，図７を参照し、油圧サーボ駆動装置１０について説明する。本実施形態での油圧サーボ駆動装置１０には、６ポート３位置型サーボバルブが用いられている。
【００２６】
図５に示すように、油圧サーボ駆動装置１０は基本的に、サーボピストン１１を上下に進退運動させることで駆動シャフト２１を回動させる構造である。このためにサーボピストン１１の外周には、軸方向に対して直交した摺動溝１７が設けられ、駆動シャフト２１側のアーム２７には、摺動溝１７側に突出したピン２８が設けられ、このピン２８にスライダ２９が嵌め込まれ、スライダ２４が前記摺動溝１７に摺動自在に嵌合している。
【００２７】
つまり、本実施形態では、摺動溝１７、スライダ２９、ピン２８、アーム２７を含んで、サーボピストン１１の進退運動を駆動シャフト２１の回動運動に変換する別の変換手段が構成されている。サーボピストン１１を上下動させると、それに伴ってスライダ２９が上下動するとともに摺動溝１７に沿って摺動し、このスライダ２９の動きとピン２８の回動とによりアーム２７の円弧動を許容し、アーム２７を回動させることが可能である。この駆動シャフト２１の回動によって、前述したようにスライド機構５０が駆動され、可変ターボ過給機１のノズル開度が調整されるようになっている。
【００２８】
図６に示すように、油圧サーボ駆動装置１０は、略円筒状のハウジング１２を備え、ハウジング１２に設けられた開口部１２Ａ周りをシールするＯリング１００を介して可変ターボ過給機１に取り付けられる。
【００２９】
ハウジング１２の内部には、上下に貫通した円筒状のシリンダ室１３が設けられ、このシリンダ室１３には、貫通方向に沿って摺動するサーボピストン１１が収容されている。シリンダ室１３の図中の上端部分には、Ｏリング１０１を介して円筒状の閉塞部材１４が取り付けられ、この閉塞部材１４の内周部分には、Ｏリング１０２，１０３を介して検出手段としてのストロークセンサ１５が取り付けられ、このストロークセンサ１５によってシリンダ室１３の上端部分が密閉されている。また、シリンダ室１３の図中の下端部分は、Ｏリング１０４を介して閉塞部材１６によって密閉されている。
【００３０】
ハウジング１２の側部には、内外を連通させる開口部１２Ａが設けられている。開口部１２Ａに対応する位置には、駆動シャフト２１とサーボピストン１１との連結部３１が設けられている。
【００３１】
一方、ハウジング１２の開口部１２Ａとは反対側の側面には、パイロット圧を供給するパイロットポート４１、ポンプ１２２（図８）からの油を供給するポンプポート４２、および油を戻すドレーンポート４３が設けられている。
【００３２】
次に、サーボピストン１１について説明する。
シリンダ室１３に収容されたサーボピストン１１の両端部には、図中の上方から開口部１１Ａ，１１Ｂが設けられているとともに、サーボピストン１１内部には、摺動方向に沿って貫通するセンターホール１１１が設けられている。
【００３３】
サーボピストン１１の開口部１１Ａには、ストロークセンサ１５の可動子１５Ａが取り付けられた取付部材１８が螺合される。この取付部材１８とホールＩＣ等の固定子１５Ｂ側のキャップ部材１５１との間でポンプ油圧室としての第１油圧室５１が形成されている。固定子１５Ｂは、サーボピストン１１の動作に応じて上下に移動する可動子１５Ａの磁界を検知するものである。そのため、可動子１５Ａはサーボピストン１１と共に移動し、サーボピストン１１の移動量、最終的には可変ターボ過給機１でのノズル開度をセンシング可能である。
【００３４】
また、図中の下方の開口部１１Ｂには、シリンダ室１３の端部に固定された台座部材１９が取り付けられている。これにより、サーボピストン１１は、台座部材１９に対してシリンダ室１３内を摺動する。台座部材１９の受座１９１とサーボピストン１１の下端面１１２との間には、第２油圧室５２が形成され、スプリング３０が挟持されている。このスプリング３０によりサーボピストン１１は、台座部材１９から離間する方向へ付勢されている。スプリング３０は、何らかの理由で油の供給が絶たれた場合に、サーボピストン１１を図中上方位置に付勢させておくためのものである。
【００３５】
センターホール１１１には、パイロットスプール２０が摺動自在に配置されている。センターホール１１１において、取付部材１８の下端面とパイロットスプール２０の上端面との間には、パイロット油圧室５３が形成されており、このパイロット油圧室５３とハウジング１２に設けられたパイロットポート４１とがサーボピストン１１のサーボ油路６０を介して常時連通している。このようにパイロットスプール２０は、パイロットポート４１からパイロット油圧室５３に供給、排出されるパイロット圧により、センターホール１１１内を摺動する。
【００３６】
サーボピストン１１において、その摺動方向の略中央には、センターホール１１１とハウジング１２のポンプポート４２とを連通させるプレッシャ油路６１が径方向に穿設されている。これにより、ポンプ１２２からの油をセンターホール１１１内に流入させる。このプレッシャ油路６１の外側は、サーボピストン１１の外周に長穴状に形成された幅広の浅溝６２に開口しており、浅溝６２が所定の上下寸法を有していることで、サーボピストン１１のストローク内でプレッシャ油路６１とポンプポート４２とが常時連通する。さらに、プレッシャ油路６１の内側は、パイロットスプール２０の外周に摺動方向に沿って形成された溝部２０１に開口している。
【００３７】
また、サーボピストン１１には、センターホール１１１とハウジング１２のドレーンポート４３とを連通させて、センターホール１１１内の油をオイルパン１２１（図８）に戻すリターン油路６３が設けられている。このリターン油路６３の外側には、サーボピストン１１の外周に形成され、ハウジング１２に円環状に形成された浅溝６４に開口し、サーボピストン１１のストローク内でリターン油路６３とドレーンポート４３とが常時連通する。
【００３８】
サーボピストン１１には加えて、図７に示すように、センターホール１１１と上方の第１油圧室５１とを連通させるピストン油路としての第１ピストン油路６５、および排出循環油路６６が設けられている。また、センターホール１１１と第２油圧室５２とを連通させる第２ピストン油路６７が設けられている。第１ピストン油路６５の下端側には、サーボピストン１１の外部とセンターホール１１１と連通させる油路６５１が設けられ、排出循環油路６６の下端側には、センターホール１１１と連通した別の油路６６１が設けられている。
【００３９】
第１ピストン油路６５の油路６５１は、プレッシャ油路６１（図６）よりも図中の下方に位置し、排出循環油路６６の第２油路６６１は、プレッシャ油路６１よりも図中の上方に位置している。第２ピストン油路６７の上端側に設けられたセンターホール１１１との連通部６７１は、油路６５１，６６１の間に位置している。
【００４０】
パイロットスプール２０は、その外周に図中下方から順に第１〜第３スプールランド７１，７２，７３を備えている。パイロットスプール２０の内部には、図中の下方に開口したリターン油路６８が設けられており、第２，第３スプールランド７２，７３間に設けられた溝部６９とリターン油路６８とが連通している。さらに、リターン油路６８の下側が開口していることで、このリターン油路６８とリターン油路６３とドレーンポート４３とが連通している。
【００４１】
ここで、サーボピストン１１に設けられた第１ピストン油路６５の油路６５１は、サーボピストン１１およびパイロットスプール２０が上下に摺動することで、パイロットスプール２０の第１，第２スプールランド７１，７２間に設けられた溝部２０１と連通または遮断する。また、排出循環油路６６の油路６６１も同様に、第２，第３スプールランド７２，７３間の溝部６９と連通または遮断する。
【００４２】
さらに、図７に示すように、サーボピストン１１の油路６５１，６６１とパイロットスプール２０の溝部６９，２０１との関係は、次のように設定されている。すなわち、第１ピストン油路６５の油路６５１がパイロットスプール２０の溝部２０１と微小に連通している場合には、排出循環油路６６の油路６６１がパイロットスプール２０の溝部６９と微小に連通するように設定されているのである。これによれば、第１ピストン油路６５から第１油圧室５１へ供給される油は、排出循環油路６６を通って、パイロットスプール２０のリターン油路６８へドレーンされるため、ストロークセンサ１５周りを通って循環されることとなる。
【００４３】
一方、パイロットスプール２０の下端面２０３と台座部材１９の受座１９２との間には、付勢手段としてのスプリング４０が介装されており、このスプリング４０によりパイロットスプール２０は台座部材１９から離間する方向へ付勢されている。パイロット油圧室５３内のパイロット圧によって、パイロットスプール２０がスプリング４０の付勢力に抗して下方に移動する。または、その付勢力によってパイロットスプール２０が上方に移動する。
【００４４】
次に、図７を参照し、油圧サーボ駆動装置１０の動作について説明する。図７では、サーボピストン１１とパイロットスプール２０とがつり合っている状態（中立状態）が示されている。ここで「つり合っている状態」とは、パイロット油圧室５３内のパイロット圧によるパイロットスプール２０に作用する力とスプリング４０の付勢力とがつり合っていて、かつ第１油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１１を下向きに下げる力と、第２油圧室５２に作用する圧力による力およびスプリング３０による力の合力によりサーボピストン１１を上向きに上げる力とが、つり合っている状態をいう。
このつり合っている状態で油路６５１と溝部２０１とが連通し、かつ油路６６１と溝部６９とが連通しているアンダーラップでパイロットスプール２０を構成している。なお、駆動シャフト２１よりサーボピストン１１に外力が作用するが、ほとんど影響はない。
【００４５】
そして、アンダーラップでは、第１ピストン油路６５の油路６５１は、パイロットスプール２０の溝部２０１と微小に連通し、ポンプ１２２からの油が第１ピストン油路６５を介して、第１油圧室５１へ供給されている。一方、第１油圧室５１と連通した排出循環油路６６において、排出循環油路６６の油路６６１とパイロットスプール２０の溝部６９とが微小に連通し、第１油圧室５１内に供給された油は、微量ながらリターン油路６８を介してリターン油路６３へドレーンされている。従って、このつり合っている状態では第１油圧室５１内において常時油が循環することとなり、サーボピストン１１を移動させるために用いられる油の流れでストロークセンサ１５周辺を冷却でき、ストロークセンサ１５が高温になることを防止できる。
【００４６】
図７に示すつり合っている状態から、パイロットスプール２０を下降させる場合には、パイロット油圧室５３内のパイロット圧を上昇させることで、スプリング４０の付勢力に抗してパイロットスプール２０を下降させる。パイロットスプール２０が下降すると、第１ピストン油路６５の油路６５１とパイロットスプール２０の溝部２０１との連通する開度が大きくなるため、ポンプ１２２から第１油圧室５１内へ供給される油の流量が多くなる。第１油圧室５１内に油が供給されて、第１油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１１を下向きに下げる力が、第２油圧室５２に作用する圧力による力およびスプリング３０による力の合力によりサーボピストン１１を上向きに上げる力より大きくなると、サーボピストン１１が下降する。
【００４７】
すなわち、サーボピストン１１はパイロットスプール２０に追従して下降する。そして、パイロットスプール２０は、パイロット圧とスプリング４０とがつり合う位置まで下降して停止する。この下降している時、排出循環油路６６の油路６６１は、パイロットスプール２０の溝部６９との連通が遮断されている。パイロットスプール２０が停止すると、これに追従していたサーボピストン１１は、第１油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１１を下向きに下げる力と、第２油圧室５２に作用する圧力による力およびスプリング３０による力の合力によりサーボピストン１１を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。
【００４８】
そうすると、油路６５１と溝部２０１との開口面積が減少するとともに、油路６６１と溝部６９との開口面積が増加する。これにより、再び第１油圧室５１内に供給される油が減少するものの第１油圧室５１内に油が供給される一方で、排出循環油路６６から溝部６９を通って、リターン油路６８からドレーンされることになる。つまり、パイロットスプール２０が下降する前の図７に示すつり合っている状態と同様につり合うことで、第１ピストン油路６５から第１油圧室５１内へ供給される油は、排出循環油路６６から排出されるため、ストロークセンサ１５周辺を冷却でき、ストロークセンサ１５が高温になることを防止できる。
なお、パイロット圧は、比例制御弁１４１で圧力制御している。
【００４９】
図７に示すつり合っている状態からパイロットスプール２０を上昇させる場合には、パイロット油圧室５３内のパイロット圧を低下させることで、パイロットスプール２０に作用するパイロット圧による力がスプリング４０の付勢力より小さくなるため、パイロットスプール２０を上昇させる。パイロットスプール２０が上昇すると、第１ピストン油路６５の油路６５１とパイロットスプール２０の溝部２０１との連通が遮断されるとともに、第２ピストン油路６７の連通部６７１と溝部２０１とが連通する。これにより、ポンプ１２２からの油は第１油圧室５１へ供給されず、第２ピストン油路６７を介して第２油圧室５２へ供給される。一方、排出循環油路６６の油路６６１は、溝部６９と連通する開度がより大きくなり、第１油圧室５１内にあった油はパイロットスプール２０のリターン油路６８を通ってドレーンされる。そして、第１油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１１を下向きに下げる力が、第２油圧室５２に作用する圧力による力およびスプリング３０による力の合力によりサーボピストン１１を上向きに上げる力より小さくなると、サーボピストン１１は上昇する。
【００５０】
すなわち、サーボピストン１１はパイロットスプール２０に追従して上昇する。そして、パイロットスプール２０は、パイロット圧とスプリング４０とがつり合う位置まで上昇して停止する。この上昇している時、第１ピストン油路６１の油路６５１は、パイロットスプール２０の溝部２０１との連通が遮断されている。パイロットスプール２０が停止すると、これに追従していたサーボピストン１１は、第１油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１１を下向きに下げる力と、第２油圧室５２に作用する圧力による力およびスプリング３０による力の合力によりサーボピストン１１を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。
【００５１】
そうすると、油路６６１と溝部６９との開口面積が減少するとともに、油路６５１と溝部２０１とがわずかに連通する。これにより、第１油圧室５１内に供給される油が増加し、第１油圧室５１内に油が供給される一方で、第１油圧室５１内の油が溝部６９を通って、リターン油路６８からドレーンされることになる。つまり、第１ピストン油路６５から第１油圧室５１内へ供給される油は、排出循環油路６６から排出されるため、ストロークセンサ１５周辺を冷却でき、ストロークセンサ１５が高温になることを防止できる。
【００５２】
ここで、油圧サーボ駆動装置１０を油圧回路図として図示すると、図８のようになる。油圧サーボ駆動装置１０は、サーボピストン１１、パイロットスプール２０、ストロークセンサ１５、パイロットポート４１、オイルパン１２１を備えており、６ポート３位置型サーボバルブを構成していることがわかる。
【００５３】
図８において、ポンプ１２２から供給される油は、パイロットスプール２０の２位置での中央上ポートと第１ピストン油路６５とが接続されるとともに、中央下ポートとプレッシャ油路６１とが接続されているため、第１ピストン油路６５とプレッシャ油路６１とが連通され、ポンプ１２２からの油が第１油圧室５１に供給される。また、右上ポートと排出循環油路６６とが接続されるとともに、右下ポートとリターン油路６８とが接続されるため、排出循環油路６６とリターン油路６８とが連通され、第１油圧室５１内の油がリターン油路６８を介してオイルパン１２１へドレーンされる。
【００５４】
図８の状態からパイロット油圧室５３内のパイロット圧を上昇させると、パイロットスプール２０の３位置は、図中左側に移動し、２位置の移動前の場所に移動する。これにより、３位置での左上ポートと第２ピストン油路６７とが接続されるとともに、右下ポートとリターン油路６８とが接続されるため、第２油圧室５２内の油がリターン油路６８を介してオイルパン１２１へドレーンされる。また、中央上ポートと第１ピストン油路６５とが接続されるとともに、中央下ポートとプレッシャ油路６１とが接続されるため、ポンプ１２２からの油が第１油圧室５１に供給される。さらに、右上ポートと排出循環油路６６とが接続されることで、排出循環油路６６とリターン油路６８との連通が遮断され、第１油圧室５１内の油がドレーンされない。そしてパイロットスプール２０の動きに追従して、サーボピストン１１が動き、２位置のつり合った状態で停止する。
【００５５】
図８の状態からパイロット油圧室５３内のパイロット圧を低下させると、パイロットスプール２０の１位置は、図中右側に移動し、２位置の移動前の場所に移動する。これにより、１位置での左上ポートと第２ピストン油路６７とが接続されるとともに、左下ポートとプレッシャ油路６１とが接続されるため、第２ピストン油路６７とプレッシャ油路６１とが連通され、ポンプ１２２からの油が第２油圧室５２に供給される。また、中央上ポートと第１ピストン油路６５とが接続されるとともに、中央下ポートとプレッシャ油路６１とが接続されるため、第１ピストン油路６５とプレッシャ油路６１との連通が遮断され、ポンプ１２２からの油が第１油圧室５１に供給されなくなる。さらに、右上ポートと排出循環油路６６とが接続されるとともに、右下ポートとリターン油路６８とが接続されるため、排出循環油路６６とリターン油路６８とが連通され、第１油圧室５１内の油がリターン油路６８を介してオイルパン１２１へドレーンされる。そしてパイロットスプール２０の動きに追従して、サーボピストン１１が動き、２位置のつり合った状態で停止する。
【００５６】
図９には、本実施形態の可変ターボ過給機１が搭載されるエンジンの潤滑回路１２０が模式的に示されている。潤滑回路１２０は、オイルパン１２１内の潤滑油をポンプ１２２で汲み上げて、オイルクーラ１２３およびオイルフィルタ１２４を介してメインギャラリ１２５に供給するように形成されている。このメインギャラリ１２５からの潤滑油では主に、クランクシャフト１２６およびカムシャフト１２７が潤滑される。
【００５７】
また、潤滑回路１２０には、メインギャラリ１２５からそれぞれ分岐して燃料噴射装置１２８内のカム駆動部等を潤滑する噴射装置側回路１２９と、タイミングギアを含む動力伝達機構１３０を潤滑する伝達機構側回路１３１と、ロッカアーム１３２を潤滑するロッカアーム側回路１３３と、可変ターボ過給機１のシャフト８を支持する軸受部分を潤滑する過給機側回路１３４と、可変ターボ過給機１および燃料噴射装置１２８から潤滑油をオイルパン１２１に戻すための第１ドレーン回路１３５とが設けられている。さらに、本実施形態では、潤滑回路１２０とは別に、潤滑油の一部を駆動圧油として油圧サーボ駆動装置１０に供給する圧油供給回路１３６と、油圧サーボ駆動装置１０のドレーンポート４３から圧油をオイルパン１２１に戻すための第２ドレーン回路１３７とが設けられている。
【００５８】
すなわち、本実施形態では、油圧サーボ駆動装置１０を駆動するための圧油をエンジン潤滑油の一部で賄っているが、その圧油を供給するための回路がメインギャラリ１２５手前から分岐された圧油供給回路１３６である。そして、圧油供給回路１３６の基端側には昇圧ポンプ１３８が設けられ、昇圧された圧油が先端側の駆動圧回路１３９を通して油圧サーボ駆動装置１０のポンプポート４２に供給される。ポンプ１２２での吐出圧は約１９６〜２９４kN/m2（２〜３kg/cm2）で、昇圧ポンプ１３８による昇圧後の吐出圧は約１４７０kN/m2（１５kg/cm2）である。そして、圧油供給回路１３６の先端側は、ポンプポート４２側へ供給される前記駆動圧回路１３９と、油圧サーボ駆動装置１０のパイロットポート４１にパイロット圧を供給するパイロット圧回路１４０とに分岐されており、このため、パイロット圧回路１４０には、パイロット圧を生じさせる比例制御弁１４１が設けられている。比例制御弁１４１に所定の電流を通電させることで、電流に応じた０〜１４７０kN/m2（０〜１５kg/cm2）のパイロット圧を生じさせ、パイロット圧回路１４０の圧力を制御している。このパイロット圧力を制御することで、パイロットスプール２０をパイロット圧に応じた位置に移動させることが可能である。これにより、エンジンの潤滑油を昇圧ポンプ１３８で昇圧することで別油圧源を必要とすることがない。
【００５９】
[第２実施形態]
図１０は、本発明の第２実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０を示す図であり、図１１は、油圧サーボ駆動装置１０の油圧回路図である。本実施形態での油圧サーボ駆動装置１０には、４ポート３位置型サーボバルブが用いられている。
【００６０】
本実施形態での油圧サーボ駆動装置１０では、サーボピストン１１の形状が、４ポート３位置型に対応した形状とされている。すなわち、本実施形態では、第１実施形態に設けられていた第２ピストン油路６７（図７）が設けられておらず、第１実施形態での第２油圧室５２（図７）は、連通路８０を介してドレーン側の浅溝６４に連通しており、サーボピストン１１の移動に連動して第２油圧室５２内の油を出入りさせることで、サーボピストン１１の動きが妨げられないようになっている。
【００６１】
本実施形態において、図１０に示すつり合っている状態からパイロットスプール２０を下降させる場合には、パイロット油圧室５３内のパイロット圧を上昇させることで、スプリング４０の付勢力に抗してパイロットスプール２０を下降させる。パイロットスプール２０が下降すると、第１ピストン油路６５の油路６５１とパイロットスプール２０の溝部２０１との連通する開度が大きくなるため、ポンプ１２２から第１油圧室５１内へ供給される油の流量が多くなる。第１油圧室５１内に油が供給されて、第１油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１１を下向きに下げる力が、第２油圧室５２に作用する圧力（ドレーン圧）による力およびスプリング３０による力の合力によりサーボピストン１１を上向きに上げる力より大きくなると、サーボピストン１１が下降する。すなわち、第１実施形態では、第２ピストン油路６７（図７）を介して第２油圧室５２内の油がリターン油路６８を通ってドレーンされたが、本実施形態では、連通路８０によって第２油圧室５２内の油が排出され、スプリング３０の付勢力に抗してサーボピストン１１はパイロットスプール２０に追従して下降する。
【００６２】
反対に、図１０に示すつり合っている状態からパイロットスプール２０を上昇させる場合には、パイロット油圧室５３内のパイロット圧を低下させることで、パイロットスプール２０に作用するパイロット圧による力がスプリング４０の付勢力より小さくなるため、パイロットスプール２０を上昇させる。パイロットスプール２０が上昇すると、第１ピストン油路６５の油路６５１とパイロットスプール２０の溝部２０１との連通が遮断されるとともに、排出循環油路６６の油路６６１と溝部６９とが連通する。これにより、ポンプ１２２からの油は第１油圧室５１へ供給されず、第１油圧室５１内にあった油はパイロットスプール２０のリターン油路６８を通ってドレーンされる。そして、第１油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１１を下向きに下げる力が、第２油圧室５２に作用する圧力（ドレーン圧）による力およびスプリング３０による力の合力によりサーボピストン１１を上向きに上げる力より小さくなると、サーボピストン１１は上昇する。すなわち、第１実施形態では、第２ピストン油路６７（図７）を介して第２油圧室５２内へ供給されたが、本実施形態では、スプリング３０の付勢力によってサーボピストン１１はパイロットスプール２０に追従して上昇する。
【００６３】
本実施形態においても、第１ピストン油路６５がパイロットスプール２０の溝部２０１と微小に連通しているとともに、排出循環油路６６がパイロットスプール２０の溝部６９と微小に連通しているため、第１油圧室５１内において常時油が循環することとなり、ストロークセンサ１５周辺を冷却でき、ストロークセンサ１５が高温になることを防止できる。
【００６４】
ここで、油圧サーボ駆動装置１０を油圧回路図として図示すると、図１１のようになる。油圧サーボ駆動装置１０は、サーボピストン１１、パイロットスプール２０、ストロークセンサ１５、パイロットポート４１を備えており、４ポート３位置型サーボバルブを構成していることがわかる。
【００６５】
図１１において、ポンプ１２２から供給される油は、パイロットスプール２０の２位置での中央上ポートと第１ピストン油路６５とが接続されるとともに、中央下ポートとプレッシャ油路６１とが接続されているため、第１ピストン油路６５とプレッシャ油路６１とが連通され、ポンプ１２２からの油が第１油圧室５１に供給される。また、右上ポートと排出循環油路６６とが接続されるとともに、右下ポートとリターン油路６８とが接続されるため、排出循環油路６６とリターン油路６８とが連通され、第１油圧室５１内の油がリターン油路６８を介してオイルパン１２１へドレーンされる。
【００６６】
図１１の状態からパイロット油圧室５３内のパイロット圧を上昇させると、パイロットスプール２０の３位置は、図中左側に移動し、２位置の移動前の場所に移動する。これにより、３位置での左上ポートと第１ピストン油路６５とが接続されるとともに、左下ポートとプレッシャ油路６１とが接続されるため、第１ピストン油路６５とプレッシャ油路６１とが連通され、ポンプ１２２からの油が第１油圧室５１に供給される。また、右上ポートと排出循環油路６６とが接続されるとともに、右下ポートとリターン油路６８とが接続されるため、排出循環油路６６とリターン油路６８との連通が遮断され、第１油圧室５１内の油がドレーンされない。
【００６７】
図１１の状態からパイロット油圧室５３内のパイロット圧を低下させると、パイロットスプール２０の１位置は、図中右側に移動し、２位置の移動前の場所に移動する。これにより、１位置での左上ポートと第１ピストン油路６５とが接続されるとともに、左下ポートとプレッシャ油路６１とが接続されるため、第１ピストン油路６５とプレッシャ油路６１との連通が遮断され、ポンプ１２２からの油が第１油圧室５１に供給されなくなる。また、右上ポートと排出循環油路６６とが接続されるとともに、右下ポートとリターン油路６８とが接続されるため、排出循環油路６６とリターン油路６８とが連通され、第１油圧室５１内の油がリターン油路６８を介してオイルパン１２１へドレーンされる。
【００６８】
[第３実施形態]
図１２には、第３実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０が示され、油圧サーボ駆動装置１０にも、６ポート式サーボバルブが用いられている。
ただし、本実施形態での油圧サーボ駆動装置１０では、パイロットスプール２０の第１、第２スプールランド７１，７２の間に溝部７０が設けられ、その溝部７０に排出循環油路６６が連通している。このような本実施形態においても、第１ピストン油路６５がパイロットスプール２０の溝部２０１と微小に連通しているとともに、排出循環油路６６がパイロットスプール２０の溝部７０と微小に連通しているため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
[第４実施形態]
図１３には、第４実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０が示され、油圧サーボ駆動装置１０には、４ポート式サーボバルブが用いられている。
本実施形態での油圧サーボ駆動装置１０では、第３実施形態と同様に排出循環油路６６は、第１油圧室５１と第１、第２スプールランド７１，７２の間に位置する溝部７０と連通している。他の構成は、第２実施形態と同じであり、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００７１】
例えば、前記各実施形態では、第１ピストン油路６５とパイロットスプール２０の溝部２０１とは互いに微小に連通している設定とされ、排出循環油路６６とパイロットスプール２０の溝部６９または溝部７０とが互いに微小に連通している設定であったが、互いにわずかな重なり代で遮断させている構成としてもよい。この構成によっても、パイロットスプール２０がパイロット圧制御時に微小振動を繰り返すことで、第１ピストン油路６５と溝部２０１とが連通し、また、排出循環油路６６とパイロットスプール２０の溝部６９または溝部７０とが連通するようになるため、第１油圧室５１内において油が小刻みに循環することとなり、結果として前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
前記各実施形態の可変ターボ過給機１は、可動リング８６をスライド機構５０によりスライドさせて、ノズル部８２の開口面積を変更する構造であったが、これに限定されず、複数設けられたノズルベーンをスイング機構を用いてスイングさせることにより開口面積を変更する構造であってもよい。
【００７３】
また、前記各実施形態では、油圧サーボ駆動装置１０は可変ターボ過給機１に用いられる構成としたが、ＥＧＲバルブ装置に用いられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の油圧サーボ駆動装置、およびこれを用いた可変ターボ過給機は、可変ターボ過給機またはＥＧＲバルブ装置等に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る可変ターボ過給機を示す斜視図。
【図２】前記可変ターボ過給機を示す断面図。
【図３】前記可変ターボ過給機のスライド機構を示す図であり、図２のＣ−Ｃ矢視図。
【図４】スライド機構の要部を示す断面図であり、図３のＤ−Ｄ矢視図。
【図５】スライド機構と油圧サーボ駆動装置との連結部を示す斜視図。
【図６】第１実施形態に係る油圧サーボ駆動装置を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ矢視図。
【図７】前記油圧サーボ駆動装置を示す断面図であり、図１のＢ−Ｂ矢視図。
【図８】４ポート３位置型サーボバルブを示す油圧回路図。
【図９】エンジンの潤滑回路を示す模式図
【図１０】第２実施形態に係る油圧サーボ駆動装置を示す断面図。
【図１１】３ポート３位置型サーボバルブを示す油圧回路図。
【図１２】第３実施形態に係る油圧サーボ駆動装置を示す断面図。
【図１３】第４実施形態に係る油圧サーボ駆動装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００７６】
１…可変ターボ過給機、５…タービンホイール、１０…油圧サーボ駆動装置、１１…サーボピストン、１２…ハウジング、１５…ストロークセンサ（検出手段）、１５Ａ…可動子、１５Ｂ…固定子、１８…取付部材、４２…ポンプポート、４３…ドレーンポート、２０…パイロットスプール、４０…スプリング（付勢手段）、５０…スライド機構、５１…第１油圧室（ポンプ油圧室）、５３…パイロット油圧室、６５…第１ピストン油路（ピストン油路）、６６…排出循環油路、８２…ノズル部、８４，８５…排気導入壁、８９…ノズルベーン、１１１…センターホール、１２２…ポンプ。
【図１】
0005095458.tif 000002
【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】
0005095458.tif 000009
【図９】
0005095458.tif 000010
【図１０】
0005095458.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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