油圧サーボ駆動装置
【課題】冷却水を循環させるための循環水路等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を提供すること。
【解決手段】パイロット圧によって摺動するパイロットスプール２０と、パイロットスプール２０を付勢するスプリング３０と、パイロットスプール２０に追従して摺動するサーボピストン１３と、パイロットスプール２０の移動量を検出するストロークセンサ１５と、パイロットスプール２０を移動させるための油が流入するパイロット油圧室５１と、パイロット油圧室５１の油を排出するドレーンポート４３と、パイロット油圧室５１とドレーンポート４３との間に流量制御弁４８とを備えている構成とした。従って、パイロット油圧室５１に供給される油を流量制御弁４８を介してドレーンでき、ストロークセンサ１５が高温になることを防止できる。
【解決手段】パイロット圧によって摺動するパイロットスプール２０と、パイロットスプール２０を付勢するスプリング３０と、パイロットスプール２０に追従して摺動するサーボピストン１３と、パイロットスプール２０の移動量を検出するストロークセンサ１５と、パイロットスプール２０を移動させるための油が流入するパイロット油圧室５１と、パイロット油圧室５１の油を排出するドレーンポート４３と、パイロット油圧室５１とドレーンポート４３との間に流量制御弁４８とを備えている構成とした。従って、パイロット油圧室５１に供給される油を流量制御弁４８を介してドレーンでき、ストロークセンサ１５が高温になることを防止できる。
【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水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循環水路等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す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、前記パイロットスプールの移動量を検出する検出手段と、前記パイロットスプールを移動させるための油が流入するパイロット油圧室と、前記パイロット油圧室の油を排出するドレーンポートと、前記パイロット油圧室と前記ドレーンポートとの間に流量制御手段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、前記流量制御手段は、流量制御弁、または絞り油路であ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に記載の油圧サーボ駆動装置において、前記パイロットスプールに前記パイロット油圧室と連通する連通油路と、前記連通油路と連通する前記パイロットスプールの内部に形成され、前記ドレーンポートと連通するリターン油路と、前記連通油路と前記リターン油路との間に前記流量制御手段を備え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、前記パイロットスプールに設けられることで前記パイロットスプールと共に移動する可動子とで構成され、前記サーボピストンの一端側および他端側には、油が流入出する第１油圧室および第２油圧室が設けられ、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、前記パイロット油圧室は、前記サーボピストンの上方の開口部に摺動自在に挿入された仕切部材により、前記サーボピストンとハウジングとで形成される前記第１油圧室とに仕切られ、前記仕切部材には、前記パイロットスプールが挿通する挿通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る油圧サーボ駆動装置は、パイロット圧によって摺動するサーボピストンと、前記サーボピストンを付勢する付勢手段と、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パイロット油圧室と、前記パイロット油圧室の油をドレーンする流量制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上において、請求項１および請求項５の発明によれば、パイロット油圧室とドレーンポートとの間に流量制御手段を設けることで、パイロット圧を低下させることなく、パイロット油圧室に供給される油を流量制御手段を介してドレーンできる。従って、パイロット油圧室に供給される油で検出手段を良好に冷却でき、循環水路等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。
【００１４】
請求項２の発明によれば、流量制御手段が流量制御弁、または絞り油路により、冷却に必要な流量をドレーンすることで、検出手段を良好に冷却できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、パイロット油圧室内に供給された油がパイロットスプールの外周に設けられた連通油路を介してリターン油路からドレーンされる。また、連通油路とリターン油路との間に流量制御手段を備えていることで、油圧サーボ駆動装置のドレーンに導くことができ、検出手段を良好に冷却できる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、パイロット用の冷却用ドレーンポートを設けることなく、検出手段を良好に冷却できる。また、仕切部材によりパイロット油圧室と第１油圧室とを仕切ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[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の斜視図である。
図１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設けられる。
【００１８】
次に、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。図２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、サーボバルブが用いられている。
油圧サーボ駆動装置１０は、略円筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の内部に上下に貫通した円筒状のシリンダ室１２の貫通方向に沿って摺動するサーボピストン１３と、サーボピストン１３の摺動方向に沿って貫通したセンターホール１３１内に収容されてパイロット圧によって摺動するパイロットスプール２０とを備えている。このパイロットスプール２０は、パイロットスプール本体２０１と、保持部材２０２とで構成される。また、油圧サーボ駆動装置１０は、ハウジング１１の側部に設けられた内外を連通させる開口部１１Ａ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。
【００１９】
シリンダ室１２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１２の上端部分が密閉されている。また、シリンダ室１２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。
【００２０】
ハウジング１１の側部に設けられた開口部１１Ａに対応する位置には、駆動シャフト２１とサーボピストン１３との連結部３１が設けられている。ここで、可変ターボ過給機１と油圧サーボ駆動装置１０との連結部３１を示す図４も参照すると、油圧サーボ駆動装置１０は、サーボピストン１３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１３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２２には、摺動溝１７側に突出したピン２３が設けられ、このピン２３にスライダ２４が嵌め込まれ、スライダ２４が摺動溝１７に摺動自在に嵌合している。
【００２１】
つまり、本実施形態では、サーボピストン１３を上下動させると、それに伴ってスライダ２４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２４の動きとピン２３の回動とによりアーム２２の円弧動を許容し、アーム２２ひいては駆動シャフト２１を回動させることが可能である。このような駆動シャフト２１は、可変ターボ過給機１内部に設けられた図示略のノズル開度調整機構に連結されており、駆動シャフト２１の回動によって、ノズル開度調整機構が駆動され、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。
【００２２】
一方、ハウジング１１の開口部１１Ａ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、図示しないポンプ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。
【００２３】
シリンダ室１２は、サーボピストン１３が摺動する部分とその上方の部分とが仕切部材４４によって仕切られている。この仕切部材４４には、Ｏリング１０５が設けられており、上下に仕切られていた部分がシールされている。また、仕切部材４４は、シリンダ室１２の内周面に設けられた段差部１２１に当接している。
【００２４】
仕切部材４４で仕切られた上方の空間がパイロット油圧室５１とされ、このパイロット油圧室５１とパイロットポート４１とが連通している。パイロット油圧室５１内には、パイロットスプール２０を構成する断面Ｔ字状の保持部材２０２が配置され、保持部材２０２と仕切部材４４との間には、パイロットスプール２０を上方へ付勢する付勢手段としてのスプリング３０が配置されている。ここで、保持部材２０２は、パイロットスプール本体２０１の上端に螺合されている。
【００２５】
仕切部材４４で仕切られた下方の空間は、仕切部材４４とサーボピストン１３の上端面との間に形成される第１油圧室５２となっている。また、サーボピストン１３の下端面と下側の閉塞部材１６との間には、第２油圧室５３が形成されている。
【００２６】
次に、サーボピストン１３について説明する。シリンダ室１２に収容されたサーボピストン１３の両端部には、図中の上方に開口部１３Ａ、下方に１３Ｂが設けられている。
サーボピストン１３の開口部１３Ａには、仕切部材４４の下方に垂下した筒部４６が摺動自在に挿入され、この筒部４６の内部に形成される挿通孔４６１には、パイロットスプール２０が挿通されている。
【００２７】
パイロットスプール２０の保持部材２０２の上端面には、ストロークセンサ１５の可動子１５Ａが螺合されている。図３を参照すると、保持部材２０２の下方において、パイロットスプール本体２０１の挿通孔２０１Ａには、流量制御手段としての流量制御弁４８が収容されている。この流量制御弁４８は、パイロット油圧室５１とドレーンポート４３（図３）との間に位置していることになる。また、仕切部材４４の筒部４６と、パイロットスプール２０の上端側外周との間には、空間３０１が形成されている。この空間３０１とパイロットスプール２０の挿通孔２０１Ａとが連通するように、パイロットスプール２０には連通油路２０３が形成されている。流量制御弁４８の詳細については、後述する。
【００２８】
パイロットスプール２０の動作に応じて上下に移動するとともに磁石を備える可動子１５Ａは、ホールＩＣ等の固定子１５Ｂによって磁界が検知される。可動子１５Ａは、パイロットスプール２０と共に移動するため、パイロットスプール２０の移動量をセンシングできる。従って、図４に示すように、パイロットスプール２０に追従して、サーボピストン１３が上下動することで、スライダ２４が上下動し、駆動シャフト２１が回動し、ノズル開度調整機構が駆動されることから、最終的には可変ターボ過給機１でのノズル開度状態をセンシング可能である。
【００２９】
サーボピストン１３の下方に位置する開口部１３Ｂには、Ｏリング１０６を介して当接部材４５が螺合され、閉塞部材１６と当接部材４５との間には付勢手段としてのスプリング４０が配置されている。これにより、スプリング４０はサーボピストン１３を上方へ付勢している。
【００３０】
サーボピストン１３において、その摺動方向の略中央には、センターホール１３１とハウジング１１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、図示しないポンプからの油をセンターホール１３１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１３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１３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。
【００３１】
また、サーボピストン１３には、センターホール１３１とハウジング１１のドレーンポート４３とを連通させて、センターホール１３１内の油を図示しないタンク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の外側は、ハウジング１１内に円環状に形成された浅溝６４に開口しているため、サーボピストン１３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。
【００３２】
サーボピストン１３には加えて、センターホール１３１と上方の第１油圧室５２とを連通させる第１ピストン油路６５、およびセンターホール１３１と第２油圧室５３とを連通させる第２ピストン油路６６が設けられている。この際、第１ピストン油路６５のセンターホール１３１への開口部分は、プレッシャ油路６１の開口部分よりも下方に位置し、第２ピストン油路６６のセンターホール１３１への開口部分は、プレッシャ油路６１の開口部分よりも上方に位置している。第１、第２ピストン油路６５，６６はそれぞれ、プレッシャ油路６１およびリターン油路６３に対して連通しない位置にずれて設けられている。
【００３３】
パイロットスプール２０は、略中央部分に上側から第１、第２スプールランド７１，７２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１スプールランド７１の上側に設けられた溝部６９および第２スプールランド７２の下側に設けられた溝部７０にリターン油路６８が連通している。さらに、リターン油路６８の上側が、連通路２０４と連通することで流量制御弁４８と連通し、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。
【００３４】
次に図３を参照し、流量制御弁４８について説明する。流量制御弁４８は、スプール４８１と、スプール４８１を上方向に付勢するスプリング４８２とで構成される。スプール４８１の内部には、摺動方向に沿って油路４８４が形成され、パイロットスプール２０の連通油路２０３と油路４８４とを連通させる連通孔４８３が径方向に穿設されている。スプール４８１の上方には第３油圧室４８５が形成され、下方にはドレーン圧力室４８７が形成されている。油路４８４の下端部分から下方に向かって絞り油路４８６が形成されている。
【００３５】
流量制御弁４８は、油路４８４と連通する第３油圧室４８５内の圧力と、リターン油路６８内の圧力との差圧が一定になるようにスプール４８１を制御し、絞り油路４８６を通過する流量を常時一定にするものである。すなわち、流量制御弁４８は、連通油路２０３とリターン油路６８とを連通させるものであり、パイロット油圧室５１に流入した油を空間３０１を通して常時一定流量にてリターン油路６８へドレーンさせることが可能である。
【００３６】
従って、パイロットポート４１からパイロット油圧室５１内に流入した油は、空間３０１に入り、パイロットスプール２０の連通油路２０３を通過し、流量制御弁４８の連通孔４８３に入る。そして、スプール４８１の内部にある油路４８４を通って、絞り油路４８６へ流入し、パイロットスプール２０の連通路２０４を介してリターン油路６８からドレーンされることとなる。
【００３７】
次に、流量制御弁４８の動作について説明する。図３に示す状態では、スプール４８１の上端面にかかる圧力による力と、スプール４８１の下端面にかかる圧力による力およびスプリング４０の付勢力の合力とはつり合っており、それぞれの力の変化によりスプール４８１が上下動し、連通油路２０３と連通孔４８３との開口面積が変化する。パイロット油圧室５１から空間３０１に入ってきた油は、パイロットスプール２０の連通油路２０３と流量制御弁４８の連通孔４８３とが連通することで、油路４８４を介して絞り油路４８６からドレーンされる。この際、油は流量制御弁４８内に流入し続けるため、第３油圧室４８５内の圧力が上昇し、第３油圧室４８５内の圧力とリターン側のドレーン圧力室４８７内の圧力との差圧が大きくなる。従って、流量制御弁４８のスプール４８１は、スプリング４８２の付勢力に抗して下降する。
【００３８】
スプール４８１が下降すると、連通孔４８３とパイロットスプール２０の連通油路２０３との連通が遮断される。そうすると、パイロット油圧室５１から空間３０１に入ってきた油はドレーンされず、流量制御弁４８内に油が流入してこないため、第３油圧室４８５内の油がドレーンされるに伴い、第３油圧室４８５内の圧力が徐々に低下する。従って、第３油圧室４８５内の圧力とパイロットスプール２０のリターン油路６８内の圧力との差圧が小さくなり、スプール４８１はスプリング４８２の付勢力により上昇し、連通孔４８３とパイロットスプール２０の連通油路２０３とが連通することとなる。以上により、流量制御弁４８は、パイロット油圧室５１内の油を常時一定流量にてドレーンさせることができる。
【００３９】
次に、油圧サーボ駆動装置１０の動作について説明する。図２では、パイロット油圧室５１内の圧力とスプリング３０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５１内のパイロット圧力によるパイロットスプール２０を下向きに下げる力とスプリング３０の付勢力とがつり合っていて、かつ第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とが、つり合っている状態をいう。
【００４０】
図２に示す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５１内のパイロット圧を上昇させることで、スプリング３０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、下側の第２スプールランド７２は、第１ピストン油路６５の下方にずれるため、第１ピストン油路６５と溝部７０との連通が遮断されるとともに、プレッシャ油路６１と第１ピストン油路６５とが連通する。このため、プレッシャ油路６１および第１ピストン油路６５を通して、油が第１油圧室５２へ供給されることとなる。第１油圧室５２内へ油が供給されて、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力が、第２油圧室５３に作用する圧力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力より大きくなると、サーボピストン１３が下降する。
【００４１】
一方、パイロットスプール２０の上側の第１スプールランド７１も第２ピストン油路６６の下方にずれており、プレッシャ油路６１と第２ピストン油路６６との連通が遮断されるとともに、第２ピストン油路６６と溝部６９と連通し、リターン油路６８を通して第２油圧室５３内の油がドレーンされることとなる。
【００４２】
すなわち、サーボピストン１３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３０とがつり合う位置まで下降して停止する。パイロットスプール２０が停止すると、パイロットスプール２０に追従していたサーボピストン１３は、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。なお、駆動シャフト２１よりサーボピストン１３に外力が作用するが、サーボピストン１３の動きに影響することはない。
【００４３】
図２に示す状態から、パイロットスプール２０を上昇させるには、パイロット油圧室５１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３０の付勢力より小さくなるため、パイロットスプール２０が上昇する。パイロットスプール２０が上昇すると、上側の第１スプールランド７１は、第２ピストン油路６６の上方にずれるため、プレッシャ油路６１と第２ピストン油路６６との開度がより大きくなる。このため、プレッシャ油路６１および第２ピストン油路６６を通して、油が第２油圧室５３へ供給されることとなる。第２油圧室５３内へ油が供給されて、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力が、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力より小さくなると、サーボピストン１３は上昇する。
【００４４】
一方、パイロットスプール２０の下側の第２スプールランド７２も第１ピストン油路６５の上方にずれており、第１ピストン油路６５と溝部７０とが連通して、第１油圧室５２の油がリターン油路６８を通ってドレーンされることとなる。
【００４５】
すなわち、サーボピストン１３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３０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６５と溝部７０とが連通している。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１３は、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。
【００４６】
従って、パイロットポート４１からパイロット油圧室５１内に供給される油は、空間３０１から流量制御弁４８を通り、常時一定の流量でリターン油路６８からドレーンされることになり、油がパイロット油圧室５１内を循環する。よって、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、図示しない比例制御弁で圧力制御しているが、圧力を制御できるものをパイロット圧として使用すればよく、比例制御弁に限定されない。
【００４７】
[第２実施形態]
図５には、本発明の第２実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０が示されている。本実施形態では、パイロット油圧室５１内の油を流量制御弁４８によってドレーンさせるのではなく、パイロットスプール２０の外周部分に径方向に穿設された連通油路２０３から絞り油路２０５を通り、リターン油路６８よりドレーンさせている。
【００４８】
連通油路２０３は、仕切部材４４の筒部４６と、保持部材４７およびパイロットスプール２０の上端側部分との間に形成された空間３０１、およびパイロットスプール２０の上端部分に螺合されている保持部材４７の下端部分に形成された円柱状の空間４７１にそれぞれ連通している。この空間４７１は、絞り油路２０５を介して、パイロットスプール２０の内部に軸方向に形成されたリターン油路６８に連通している。絞り油路２０５の径は、連通油路２０３より細くなっており、パイロットポート４１から供給されるパイロット圧を低下させない程度の開口となっている。
【００４９】
本実施形態によれば、パイロット油圧室５１内の油が、空間３０１を通って、常時、連通油路２０３を介して空間４７１に入り、絞り油路２０５を介してリターン油路６８へドレーンされることとなる。すなわち、常時、パイロット油圧室５１内の油が絞り油路２０５から微量にドレーンされる。従って、油がストロークセンサ１５周辺を流れることで、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。
【００５０】
[第３実施形態]
図６は、第３実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０であり、パイロット油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力（ドレン圧は略０ＭＰａ）およびスプリング４０のよる力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合っている状態を示している。本実施形態では、パイロットポート４１からパイロット油圧室５１内へ供給される油を、第１ピストン油路６５を通って流量制御手段としての絞り油路１３２を介して、ドレーンポート４３からドレーンしている。絞り油路１３２の径は、パイロットポート４１から供給されるパイロット圧を低下させない程度の開口となっている。
【００５１】
本実施形態によれば、ハウジング１１の内部に上下に貫通した円筒状のシリンダ室１２には、この貫通方向に沿って摺動するサーボピストン１３のみが収容されている。サーボピストン１３の下端には、第２油圧室５３が設けられており、第２油圧室５３は連通油路８０を介してドレーン側の浅溝６４に連通し、サーボピストン１３の移動に連動して第２油圧室５３内の油を出入りさせることで、サーボピストン１３の動きが妨げられないようになっている。
【００５２】
図６の状態からサーボピストン１３を下降させるには、パイロット油圧室５１内へパイロット圧を増加させると、サーボピストン１３は、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０の付勢力に抗して下降する。そして、パイロット油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、スプリング４０によるサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。閉塞部材１６に当接するまで下降することができる。この際、連通油路８０から第２油圧室５３内の油が排出される。
【００５３】
反対に、図６の状態からサーボピストン１３を上昇させるためには、パイロット油圧室５１内のパイロット圧を低下させることにより、サーボピストン１３は、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０の付勢力によって上昇する。そして、スプリング４０によるサーボピストン１３を上向きに上げる力と、パイロット油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。閉塞部材１４に当接するまで上昇することができる。この際、ドレーンポート４３や浅溝６４周辺の油が、連通油路８０によって第２油圧室５３内へ供給される。
【００５４】
本実施形態においては、パイロット圧が第１ピストン油路６５を介してパイロット油圧室５１内の油がドレーンされる流れが作られるため、パイロット油圧室５１へ常時、油が流入し、循環することとなる。従って、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、絞り油路１３２の代わりに、第１実施形態で用いた流量制御弁４８を用いてもよい。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば、前記各実施形態以外のポート配置による油圧サーボ機構のサーボバルブであってもよい。
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】
【００５７】
本発明の油圧サーボ駆動装置は、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】
【００５８】
【図１】本発明に係る可変ターボ過給機を示す斜視図。
【図２】本発明の第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でのＡ−Ａ矢視図。
【図３】図２での要部を示す拡大図。
【図４】可変ターボ過給機と油圧サーボ駆動装置との連結部を示す斜視図
【図５】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６】第３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】
【００５９】
１０…油圧サーボ駆動装置、１１…ハウジング、１３…サーボピストン、１５…ストロークセンサ（検出手段）、１５Ａ…可動子、１５Ｂ…固定子、２０…パイロットスプール、３０…スプリング（付勢手段）、４０…スプリング（付勢手段）、４３…ドレーンポート、４４…仕切部材、４８…流量制御弁（流量制御手段）、５１…パイロット油圧室、５２…第１油圧室、５３…第２油圧室、１３１…センターホール、１３２…絞り油路（流量制御手段）、２０３…連通油路、２０５…絞り油路（流量制御手段）、４６１…挿通孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧サーボ駆動装置に関する。
【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水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循環水路等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す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、前記パイロットスプールの移動量を検出する検出手段と、前記パイロットスプールを移動させるための油が流入するパイロット油圧室と、前記パイロット油圧室の油を排出するドレーンポートと、前記パイロット油圧室と前記ドレーンポートとの間に流量制御手段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、前記流量制御手段は、流量制御弁、または絞り油路であ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に記載の油圧サーボ駆動装置において、前記パイロットスプールに前記パイロット油圧室と連通する連通油路と、前記連通油路と連通する前記パイロットスプールの内部に形成され、前記ドレーンポートと連通するリターン油路と、前記連通油路と前記リターン油路との間に前記流量制御手段を備え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、前記パイロットスプールに設けられることで前記パイロットスプールと共に移動する可動子とで構成され、前記サーボピストンの一端側および他端側には、油が流入出する第１油圧室および第２油圧室が設けられ、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、前記パイロット油圧室は、前記サーボピストンの上方の開口部に摺動自在に挿入された仕切部材により、前記サーボピストンとハウジングとで形成される前記第１油圧室とに仕切られ、前記仕切部材には、前記パイロットスプールが挿通する挿通孔が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る油圧サーボ駆動装置は、パイロット圧によって摺動するサーボピストンと、前記サーボピストンを付勢する付勢手段と、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パイロット油圧室と、前記パイロット油圧室の油をドレーンする流量制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上において、請求項１および請求項５の発明によれば、パイロット油圧室とドレーンポートとの間に流量制御手段を設けることで、パイロット圧を低下させることなく、パイロット油圧室に供給される油を流量制御手段を介してドレーンできる。従って、パイロット油圧室に供給される油で検出手段を良好に冷却でき、循環水路等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。
【００１４】
請求項２の発明によれば、流量制御手段が流量制御弁、または絞り油路により、冷却に必要な流量をドレーンすることで、検出手段を良好に冷却できる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、パイロット油圧室内に供給された油がパイロットスプールの外周に設けられた連通油路を介してリターン油路からドレーンされる。また、連通油路とリターン油路との間に流量制御手段を備えていることで、油圧サーボ駆動装置のドレーンに導くことができ、検出手段を良好に冷却できる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、パイロット用の冷却用ドレーンポートを設けることなく、検出手段を良好に冷却できる。また、仕切部材によりパイロット油圧室と第１油圧室とを仕切ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[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の斜視図である。
図１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設けられる。
【００１８】
次に、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。図２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、サーボバルブが用いられている。
油圧サーボ駆動装置１０は、略円筒状のハウジング１１と、ハウジング１１の内部に上下に貫通した円筒状のシリンダ室１２の貫通方向に沿って摺動するサーボピストン１３と、サーボピストン１３の摺動方向に沿って貫通したセンターホール１３１内に収容されてパイロット圧によって摺動するパイロットスプール２０とを備えている。このパイロットスプール２０は、パイロットスプール本体２０１と、保持部材２０２とで構成される。また、油圧サーボ駆動装置１０は、ハウジング１１の側部に設けられた内外を連通させる開口部１１Ａ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。
【００１９】
シリンダ室１２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１２の上端部分が密閉されている。また、シリンダ室１２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。
【００２０】
ハウジング１１の側部に設けられた開口部１１Ａに対応する位置には、駆動シャフト２１とサーボピストン１３との連結部３１が設けられている。ここで、可変ターボ過給機１と油圧サーボ駆動装置１０との連結部３１を示す図４も参照すると、油圧サーボ駆動装置１０は、サーボピストン１３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１３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２２には、摺動溝１７側に突出したピン２３が設けられ、このピン２３にスライダ２４が嵌め込まれ、スライダ２４が摺動溝１７に摺動自在に嵌合している。
【００２１】
つまり、本実施形態では、サーボピストン１３を上下動させると、それに伴ってスライダ２４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２４の動きとピン２３の回動とによりアーム２２の円弧動を許容し、アーム２２ひいては駆動シャフト２１を回動させることが可能である。このような駆動シャフト２１は、可変ターボ過給機１内部に設けられた図示略のノズル開度調整機構に連結されており、駆動シャフト２１の回動によって、ノズル開度調整機構が駆動され、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。
【００２２】
一方、ハウジング１１の開口部１１Ａ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、図示しないポンプ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。
【００２３】
シリンダ室１２は、サーボピストン１３が摺動する部分とその上方の部分とが仕切部材４４によって仕切られている。この仕切部材４４には、Ｏリング１０５が設けられており、上下に仕切られていた部分がシールされている。また、仕切部材４４は、シリンダ室１２の内周面に設けられた段差部１２１に当接している。
【００２４】
仕切部材４４で仕切られた上方の空間がパイロット油圧室５１とされ、このパイロット油圧室５１とパイロットポート４１とが連通している。パイロット油圧室５１内には、パイロットスプール２０を構成する断面Ｔ字状の保持部材２０２が配置され、保持部材２０２と仕切部材４４との間には、パイロットスプール２０を上方へ付勢する付勢手段としてのスプリング３０が配置されている。ここで、保持部材２０２は、パイロットスプール本体２０１の上端に螺合されている。
【００２５】
仕切部材４４で仕切られた下方の空間は、仕切部材４４とサーボピストン１３の上端面との間に形成される第１油圧室５２となっている。また、サーボピストン１３の下端面と下側の閉塞部材１６との間には、第２油圧室５３が形成されている。
【００２６】
次に、サーボピストン１３について説明する。シリンダ室１２に収容されたサーボピストン１３の両端部には、図中の上方に開口部１３Ａ、下方に１３Ｂが設けられている。
サーボピストン１３の開口部１３Ａには、仕切部材４４の下方に垂下した筒部４６が摺動自在に挿入され、この筒部４６の内部に形成される挿通孔４６１には、パイロットスプール２０が挿通されている。
【００２７】
パイロットスプール２０の保持部材２０２の上端面には、ストロークセンサ１５の可動子１５Ａが螺合されている。図３を参照すると、保持部材２０２の下方において、パイロットスプール本体２０１の挿通孔２０１Ａには、流量制御手段としての流量制御弁４８が収容されている。この流量制御弁４８は、パイロット油圧室５１とドレーンポート４３（図３）との間に位置していることになる。また、仕切部材４４の筒部４６と、パイロットスプール２０の上端側外周との間には、空間３０１が形成されている。この空間３０１とパイロットスプール２０の挿通孔２０１Ａとが連通するように、パイロットスプール２０には連通油路２０３が形成されている。流量制御弁４８の詳細については、後述する。
【００２８】
パイロットスプール２０の動作に応じて上下に移動するとともに磁石を備える可動子１５Ａは、ホールＩＣ等の固定子１５Ｂによって磁界が検知される。可動子１５Ａは、パイロットスプール２０と共に移動するため、パイロットスプール２０の移動量をセンシングできる。従って、図４に示すように、パイロットスプール２０に追従して、サーボピストン１３が上下動することで、スライダ２４が上下動し、駆動シャフト２１が回動し、ノズル開度調整機構が駆動されることから、最終的には可変ターボ過給機１でのノズル開度状態をセンシング可能である。
【００２９】
サーボピストン１３の下方に位置する開口部１３Ｂには、Ｏリング１０６を介して当接部材４５が螺合され、閉塞部材１６と当接部材４５との間には付勢手段としてのスプリング４０が配置されている。これにより、スプリング４０はサーボピストン１３を上方へ付勢している。
【００３０】
サーボピストン１３において、その摺動方向の略中央には、センターホール１３１とハウジング１１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、図示しないポンプからの油をセンターホール１３１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１３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１３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。
【００３１】
また、サーボピストン１３には、センターホール１３１とハウジング１１のドレーンポート４３とを連通させて、センターホール１３１内の油を図示しないタンク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の外側は、ハウジング１１内に円環状に形成された浅溝６４に開口しているため、サーボピストン１３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。
【００３２】
サーボピストン１３には加えて、センターホール１３１と上方の第１油圧室５２とを連通させる第１ピストン油路６５、およびセンターホール１３１と第２油圧室５３とを連通させる第２ピストン油路６６が設けられている。この際、第１ピストン油路６５のセンターホール１３１への開口部分は、プレッシャ油路６１の開口部分よりも下方に位置し、第２ピストン油路６６のセンターホール１３１への開口部分は、プレッシャ油路６１の開口部分よりも上方に位置している。第１、第２ピストン油路６５，６６はそれぞれ、プレッシャ油路６１およびリターン油路６３に対して連通しない位置にずれて設けられている。
【００３３】
パイロットスプール２０は、略中央部分に上側から第１、第２スプールランド７１，７２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１スプールランド７１の上側に設けられた溝部６９および第２スプールランド７２の下側に設けられた溝部７０にリターン油路６８が連通している。さらに、リターン油路６８の上側が、連通路２０４と連通することで流量制御弁４８と連通し、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。
【００３４】
次に図３を参照し、流量制御弁４８について説明する。流量制御弁４８は、スプール４８１と、スプール４８１を上方向に付勢するスプリング４８２とで構成される。スプール４８１の内部には、摺動方向に沿って油路４８４が形成され、パイロットスプール２０の連通油路２０３と油路４８４とを連通させる連通孔４８３が径方向に穿設されている。スプール４８１の上方には第３油圧室４８５が形成され、下方にはドレーン圧力室４８７が形成されている。油路４８４の下端部分から下方に向かって絞り油路４８６が形成されている。
【００３５】
流量制御弁４８は、油路４８４と連通する第３油圧室４８５内の圧力と、リターン油路６８内の圧力との差圧が一定になるようにスプール４８１を制御し、絞り油路４８６を通過する流量を常時一定にするものである。すなわち、流量制御弁４８は、連通油路２０３とリターン油路６８とを連通させるものであり、パイロット油圧室５１に流入した油を空間３０１を通して常時一定流量にてリターン油路６８へドレーンさせることが可能である。
【００３６】
従って、パイロットポート４１からパイロット油圧室５１内に流入した油は、空間３０１に入り、パイロットスプール２０の連通油路２０３を通過し、流量制御弁４８の連通孔４８３に入る。そして、スプール４８１の内部にある油路４８４を通って、絞り油路４８６へ流入し、パイロットスプール２０の連通路２０４を介してリターン油路６８からドレーンされることとなる。
【００３７】
次に、流量制御弁４８の動作について説明する。図３に示す状態では、スプール４８１の上端面にかかる圧力による力と、スプール４８１の下端面にかかる圧力による力およびスプリング４０の付勢力の合力とはつり合っており、それぞれの力の変化によりスプール４８１が上下動し、連通油路２０３と連通孔４８３との開口面積が変化する。パイロット油圧室５１から空間３０１に入ってきた油は、パイロットスプール２０の連通油路２０３と流量制御弁４８の連通孔４８３とが連通することで、油路４８４を介して絞り油路４８６からドレーンされる。この際、油は流量制御弁４８内に流入し続けるため、第３油圧室４８５内の圧力が上昇し、第３油圧室４８５内の圧力とリターン側のドレーン圧力室４８７内の圧力との差圧が大きくなる。従って、流量制御弁４８のスプール４８１は、スプリング４８２の付勢力に抗して下降する。
【００３８】
スプール４８１が下降すると、連通孔４８３とパイロットスプール２０の連通油路２０３との連通が遮断される。そうすると、パイロット油圧室５１から空間３０１に入ってきた油はドレーンされず、流量制御弁４８内に油が流入してこないため、第３油圧室４８５内の油がドレーンされるに伴い、第３油圧室４８５内の圧力が徐々に低下する。従って、第３油圧室４８５内の圧力とパイロットスプール２０のリターン油路６８内の圧力との差圧が小さくなり、スプール４８１はスプリング４８２の付勢力により上昇し、連通孔４８３とパイロットスプール２０の連通油路２０３とが連通することとなる。以上により、流量制御弁４８は、パイロット油圧室５１内の油を常時一定流量にてドレーンさせることができる。
【００３９】
次に、油圧サーボ駆動装置１０の動作について説明する。図２では、パイロット油圧室５１内の圧力とスプリング３０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５１内のパイロット圧力によるパイロットスプール２０を下向きに下げる力とスプリング３０の付勢力とがつり合っていて、かつ第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とが、つり合っている状態をいう。
【００４０】
図２に示す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５１内のパイロット圧を上昇させることで、スプリング３０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、下側の第２スプールランド７２は、第１ピストン油路６５の下方にずれるため、第１ピストン油路６５と溝部７０との連通が遮断されるとともに、プレッシャ油路６１と第１ピストン油路６５とが連通する。このため、プレッシャ油路６１および第１ピストン油路６５を通して、油が第１油圧室５２へ供給されることとなる。第１油圧室５２内へ油が供給されて、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力が、第２油圧室５３に作用する圧力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力より大きくなると、サーボピストン１３が下降する。
【００４１】
一方、パイロットスプール２０の上側の第１スプールランド７１も第２ピストン油路６６の下方にずれており、プレッシャ油路６１と第２ピストン油路６６との連通が遮断されるとともに、第２ピストン油路６６と溝部６９と連通し、リターン油路６８を通して第２油圧室５３内の油がドレーンされることとなる。
【００４２】
すなわち、サーボピストン１３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３０とがつり合う位置まで下降して停止する。パイロットスプール２０が停止すると、パイロットスプール２０に追従していたサーボピストン１３は、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。なお、駆動シャフト２１よりサーボピストン１３に外力が作用するが、サーボピストン１３の動きに影響することはない。
【００４３】
図２に示す状態から、パイロットスプール２０を上昇させるには、パイロット油圧室５１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３０の付勢力より小さくなるため、パイロットスプール２０が上昇する。パイロットスプール２０が上昇すると、上側の第１スプールランド７１は、第２ピストン油路６６の上方にずれるため、プレッシャ油路６１と第２ピストン油路６６との開度がより大きくなる。このため、プレッシャ油路６１および第２ピストン油路６６を通して、油が第２油圧室５３へ供給されることとなる。第２油圧室５３内へ油が供給されて、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力が、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力より小さくなると、サーボピストン１３は上昇する。
【００４４】
一方、パイロットスプール２０の下側の第２スプールランド７２も第１ピストン油路６５の上方にずれており、第１ピストン油路６５と溝部７０とが連通して、第１油圧室５２の油がリターン油路６８を通ってドレーンされることとなる。
【００４５】
すなわち、サーボピストン１３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３０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６５と溝部７０とが連通している。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１３は、第１油圧室５２に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０による力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。
【００４６】
従って、パイロットポート４１からパイロット油圧室５１内に供給される油は、空間３０１から流量制御弁４８を通り、常時一定の流量でリターン油路６８からドレーンされることになり、油がパイロット油圧室５１内を循環する。よって、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、図示しない比例制御弁で圧力制御しているが、圧力を制御できるものをパイロット圧として使用すればよく、比例制御弁に限定されない。
【００４７】
[第２実施形態]
図５には、本発明の第２実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０が示されている。本実施形態では、パイロット油圧室５１内の油を流量制御弁４８によってドレーンさせるのではなく、パイロットスプール２０の外周部分に径方向に穿設された連通油路２０３から絞り油路２０５を通り、リターン油路６８よりドレーンさせている。
【００４８】
連通油路２０３は、仕切部材４４の筒部４６と、保持部材４７およびパイロットスプール２０の上端側部分との間に形成された空間３０１、およびパイロットスプール２０の上端部分に螺合されている保持部材４７の下端部分に形成された円柱状の空間４７１にそれぞれ連通している。この空間４７１は、絞り油路２０５を介して、パイロットスプール２０の内部に軸方向に形成されたリターン油路６８に連通している。絞り油路２０５の径は、連通油路２０３より細くなっており、パイロットポート４１から供給されるパイロット圧を低下させない程度の開口となっている。
【００４９】
本実施形態によれば、パイロット油圧室５１内の油が、空間３０１を通って、常時、連通油路２０３を介して空間４７１に入り、絞り油路２０５を介してリターン油路６８へドレーンされることとなる。すなわち、常時、パイロット油圧室５１内の油が絞り油路２０５から微量にドレーンされる。従って、油がストロークセンサ１５周辺を流れることで、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。
【００５０】
[第３実施形態]
図６は、第３実施形態に係る油圧サーボ駆動装置１０であり、パイロット油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、第２油圧室５３に作用する圧力による力（ドレン圧は略０ＭＰａ）およびスプリング４０のよる力の合力によりサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合っている状態を示している。本実施形態では、パイロットポート４１からパイロット油圧室５１内へ供給される油を、第１ピストン油路６５を通って流量制御手段としての絞り油路１３２を介して、ドレーンポート４３からドレーンしている。絞り油路１３２の径は、パイロットポート４１から供給されるパイロット圧を低下させない程度の開口となっている。
【００５１】
本実施形態によれば、ハウジング１１の内部に上下に貫通した円筒状のシリンダ室１２には、この貫通方向に沿って摺動するサーボピストン１３のみが収容されている。サーボピストン１３の下端には、第２油圧室５３が設けられており、第２油圧室５３は連通油路８０を介してドレーン側の浅溝６４に連通し、サーボピストン１３の移動に連動して第２油圧室５３内の油を出入りさせることで、サーボピストン１３の動きが妨げられないようになっている。
【００５２】
図６の状態からサーボピストン１３を下降させるには、パイロット油圧室５１内へパイロット圧を増加させると、サーボピストン１３は、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０の付勢力に抗して下降する。そして、パイロット油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに下げる力と、スプリング４０によるサーボピストン１３を上向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。閉塞部材１６に当接するまで下降することができる。この際、連通油路８０から第２油圧室５３内の油が排出される。
【００５３】
反対に、図６の状態からサーボピストン１３を上昇させるためには、パイロット油圧室５１内のパイロット圧を低下させることにより、サーボピストン１３は、第２油圧室５３に作用する圧力による力およびスプリング４０の付勢力によって上昇する。そして、スプリング４０によるサーボピストン１３を上向きに上げる力と、パイロット油圧室５１に作用する圧力によるサーボピストン１３を下向きに上げる力とがつり合った状態で停止する。閉塞部材１４に当接するまで上昇することができる。この際、ドレーンポート４３や浅溝６４周辺の油が、連通油路８０によって第２油圧室５３内へ供給される。
【００５４】
本実施形態においては、パイロット圧が第１ピストン油路６５を介してパイロット油圧室５１内の油がドレーンされる流れが作られるため、パイロット油圧室５１へ常時、油が流入し、循環することとなる。従って、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、絞り油路１３２の代わりに、第１実施形態で用いた流量制御弁４８を用いてもよい。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば、前記各実施形態以外のポート配置による油圧サーボ機構のサーボバルブであってもよい。
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】
【００５７】
本発明の油圧サーボ駆動装置は、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】
【００５８】
【図１】本発明に係る可変ターボ過給機を示す斜視図。
【図２】本発明の第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でのＡ−Ａ矢視図。
【図３】図２での要部を示す拡大図。
【図４】可変ターボ過給機と油圧サーボ駆動装置との連結部を示す斜視図
【図５】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６】第３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】
【００５９】
１０…油圧サーボ駆動装置、１１…ハウジング、１３…サーボピストン、１５…ストロークセンサ（検出手段）、１５Ａ…可動子、１５Ｂ…固定子、２０…パイロットスプール、３０…スプリング（付勢手段）、４０…スプリング（付勢手段）、４３…ドレーンポート、４４…仕切部材、４８…流量制御弁（流量制御手段）、５１…パイロット油圧室、５２…第１油圧室、５３…第２油圧室、１３１…センターホール、１３２…絞り油路（流量制御手段）、２０３…連通油路、２０５…絞り油路（流量制御手段）、４６１…挿通孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット圧によって摺動す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、
前記パイロットスプールの移動量を検出する検出手段と、
前記パイロットスプールを移動させるための油が流入するパイロット油圧室と、
前記パイロット油圧室の油を排出するドレーンポートと、
前記パイロット油圧室と前記ドレーンポートとの間に流量制御手段を備えている
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、
前記流量制御手段は、流量制御弁、または絞り油路である
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に記載の油圧サーボ駆動装置において、
前記パイロットスプールに前記パイロット油圧室と連通する連通油路と、
前記連通油路と連通する前記パイロットスプールの内部に形成され、前記ドレーンポートと連通するリターン油路と、
前記連通油路と前記リターン油路との間に前記流量制御手段を備えている
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、前記パイロットスプールに設けられることで前記パイロットスプールと共に移動する可動子とで構成され、
前記サーボピストンの一端側および他端側には、油が流入出する第１油圧室および第２油圧室が設けられ、
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、
前記パイロット油圧室は、前記サーボピストンの上方の開口部に摺動自在に挿入された仕切部材により、前記サーボピストンとハウジングとで形成される前記第１油圧室とに仕切られ、
前記仕切部材には、前記パイロットスプールが挿通する挿通孔が形成されている
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【請求項５】
パイロット圧によって摺動するサーボピストンと、
前記サーボピストンを付勢する付勢手段と、
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パイロット油圧室と、
前記パイロット油圧室の油をドレーンする流量制御手段を備えている
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【請求項１】
パイロット圧によって摺動す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、
前記パイロットスプールの移動量を検出する検出手段と、
前記パイロットスプールを移動させるための油が流入するパイロット油圧室と、
前記パイロット油圧室の油を排出するドレーンポートと、
前記パイロット油圧室と前記ドレーンポートとの間に流量制御手段を備えている
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、
前記流量制御手段は、流量制御弁、または絞り油路である
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に記載の油圧サーボ駆動装置において、
前記パイロットスプールに前記パイロット油圧室と連通する連通油路と、
前記連通油路と連通する前記パイロットスプールの内部に形成され、前記ドレーンポートと連通するリターン油路と、
前記連通油路と前記リターン油路との間に前記流量制御手段を備えている
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、前記パイロットスプールに設けられることで前記パイロットスプールと共に移動する可動子とで構成され、
前記サーボピストンの一端側および他端側には、油が流入出する第１油圧室および第２油圧室が設けられ、
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、
前記パイロット油圧室は、前記サーボピストンの上方の開口部に摺動自在に挿入された仕切部材により、前記サーボピストンとハウジングとで形成される前記第１油圧室とに仕切られ、
前記仕切部材には、前記パイロットスプールが挿通する挿通孔が形成されている
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【請求項５】
パイロット圧によって摺動するサーボピストンと、
前記サーボピストンを付勢する付勢手段と、
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パイロット油圧室と、
前記パイロット油圧室の油をドレーンする流量制御手段を備えている
ことを特徴とする油圧サーボ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２９９７６７（Ｐ２００９−２９９７６７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５４１４９（Ｐ２００８−１５４１４９）
【出願日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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