JP2016098953A - Movable valve mechanism of actuator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a technology for a valve mechanism of an actuator in an engine.
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。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a valve operating mechanism used in an actuator such as a waste gate valve in an engine, a configuration is known in which a drive gear is rotated by a drive motor to advance and retract a valve shaft screwed to the drive gear (for example, , See Patent Document 1). The waste gate valve is provided in the supercharger and adjusts the amount of exhaust gas flowing into the turbine by diverting a part of the exhaust gas. In such an engine valve mechanism, a spring is used to bias the valve shaft.
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。 The valve mechanism according to the prior art will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the valve mechanism includes a drive motor, a valve, a valve support, a valve seat, a valve shaft, a drive gear, a valve casing, and a spring. In the valve mechanism described above, the drive gear is driven by the drive motor, and the drive gear is driven, whereby the valve shaft is advanced and retracted in the axial direction, the valve shaft is advanced and retracted in the axial direction, and the valve support is swung. As a result, the valve moves from the valve seat to open and close the flow path. The spring is inserted between the valve casing and the flange, and urges the valve shaft and the valve toward the open side in the opening / closing direction with respect to the valve casing via the flange.
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。 As described above, when a spring is used for the valve operating mechanism, when the valve shaft moves in the axial direction as shown in FIG. 4 and the valve retracts in the closing direction, the spring moves from the maximum length L0 to the minimum length S0. Compressed. At this time, the spring is compressed and the amount of compression (L0-S0) increases, so that the natural frequency of the spring decreases and enters the engine vibration band, and the spring (valve mechanism) and the engine resonate. There was a case.
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。 The problem to be solved by the present invention is to provide a valve mechanism for an actuator that can prevent resonance with the engine.
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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
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。
That is, in claim 1,
A drive motor disposed in an actuator in the engine; a drive gear that is rotationally driven by the drive motor; a valve shaft that is screwed into the drive gear and is advanced and retracted in the axial direction by the rotational drive of the drive gear; A valve that is connected to a valve shaft and opens and closes the valve shaft to open and close the valve seat by opening and closing the valve shaft, and urges the valve shaft toward the opening direction of the flow path. An urging mechanism for an actuator comprising: a first spring and a second spring arranged in series via a plate.
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。 According to the valve mechanism of the engine of the present invention, resonance with the engine can be prevented.
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。
The configuration of the
In addition, in FIG. 1, the structure of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The ECU 50 comprehensively electronically controls the
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。
Next, the configuration of the
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。
The valve operating mechanism in the
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。
The
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。
A
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。
The
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。
The closed side of the
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。
The biasing means including the
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。
The
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。
The gear portion of the
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。
With this configuration, in the
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。
In the valve operating mechanism configured as described above, when the
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。
In the present embodiment, the valve mechanism of the present invention is used for the
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
61
Claims (1)
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。 A drive motor disposed in an actuator in the engine;
A drive gear that is rotationally driven by the drive motor;
A valve shaft that is screwed into the drive gear and is advanced and retracted in the axial direction by the rotational drive of the drive gear;
A valve that is connected to the valve shaft, opens and closes the valve seat by opening and closing the valve shaft, and opens and closes the flow path inside the engine;
An urging means for urging the valve shaft toward the opening direction of the flow path;
The urging means is constituted by a first spring and a second spring arranged in series via a plate, and a valve operating mechanism for an actuator.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014238007A JP2016098953A (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Movable valve mechanism of actuator |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113828068A (en) * | 2021-09-13 | 2021-12-24 | 杭州中聚空分设备制造有限公司 | Air compression purification recovery processing device |
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2014
- 2014-11-25 JP JP2014238007A patent/JP2016098953A/en active Pending
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