專利名稱：可變渦輪增壓機(jī)及其驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變渦輪增壓機(jī)及其驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
目前，已知有這樣的可變渦輪增壓機(jī)，其中，由彼此相對向的一對排
氣導(dǎo)入壁來形成使排出氣體向排氣渦輪噴出的噴嘴部結(jié)構(gòu)，而且通過使一
個排氣導(dǎo)入壁相對于另一個排氣導(dǎo)入壁進(jìn)退，能夠調(diào)整排氣導(dǎo)入壁之間的
間隙(噴嘴部的開口面積)。根據(jù)這樣的可變渦輪增壓機(jī)，在排出氣體的量
少的發(fā)動機(jī)低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域，只要縮小排氣導(dǎo)入壁之間的間隙即可，由于這
樣使流向排氣渦輪的排出氣體的流速增加，所以能夠使渦輪的旋轉(zhuǎn)能量變
大，能夠提高供氣壓縮機(jī)的增壓能力。
作為使排氣導(dǎo)入壁進(jìn)退的結(jié)構(gòu)，采用的是具有多個聯(lián)桿的滑動機(jī)構(gòu)，
利用氣壓驅(qū)動器來驅(qū)動該滑動機(jī)構(gòu)(例如專利文獻(xiàn)1)。在此，作為氣壓驅(qū)
動器， 一般是由氣缸和在該氣缸內(nèi)滑動的活塞構(gòu)成，為了使活塞向一個方
向滑動使用壓縮空氣的氣壓，為了使活塞向另一個方向滑動則使用向該方
向?qū)钊┝Φ穆菪龔椈?。在使活塞向另一個方向滑動時則切斷氣壓的供払
,口 0
另一方面，還提出有代替氣壓驅(qū)動器而使用四通式(4求一卜式)液壓伺服驅(qū)動器的方案(例如專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)2中，使噴嘴部的開口面積可變的機(jī)構(gòu)與上述專利文獻(xiàn)1不同，由液壓伺服驅(qū)動器來驅(qū)動可變機(jī)構(gòu)就能夠更精密地進(jìn)行開度控制。該液壓伺服驅(qū)動器中，利用比例電磁閥來切換向伺服活塞兩側(cè)的液壓室供給液壓油。即通過切換構(gòu)成電磁閥的滑閥的位置來切換向各液壓室的液壓供給。
專利文獻(xiàn)l:(日本)特開平11-72008號公報
專利文獻(xiàn)2:(日本)特表2003-527522號公報
但根據(jù)專利文獻(xiàn)1,由于是利用氣壓和彈簧力這兩種不同的手段來使活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，所以在向一個方向滑動時和向另一個方向滑動時，活塞的運(yùn)動出現(xiàn)不同，進(jìn)而排氣導(dǎo)入壁的運(yùn)動也出現(xiàn)不同，滯后變大，難以對噴嘴部進(jìn)行精密的開度控制。并且，該結(jié)構(gòu)為使排氣導(dǎo)入壁滑動時的負(fù)載原封不動地作用到活塞上的結(jié)構(gòu)，由于隨負(fù)載大小的不同產(chǎn)生負(fù)載漂移，因此，基于這一點(diǎn)也存在不能進(jìn)行精密的開度控制的問題。即專利文獻(xiàn)1的技術(shù)是所謂彈簧平衡方式的開式控制技術(shù)，滯后特性和負(fù)載漂移特性不能被認(rèn)為良好。
與此相對，根據(jù)專利文獻(xiàn)2，通過使用四通式液壓伺服驅(qū)動器能夠提高各項(xiàng)特性。但專利文獻(xiàn)2中，向各液壓室供給液壓油的過程由電磁閥的滑閥來進(jìn)行切換，利用電磁閥之電》茲推力與電；茲閥內(nèi)設(shè)置的彈簧之彈簧力之間的平衡來使滑閥移動，當(dāng)滑閥運(yùn)動則液壓回路被打開，伺月良活塞移動，與一體設(shè)置于伺服活塞的齒條相嚙合的小齒輪轉(zhuǎn)動，與小齒輪成一體的偏心凸輪轉(zhuǎn)動，這樣來驅(qū)動噴嘴開度調(diào)整機(jī)構(gòu)。因此，在該結(jié)構(gòu)中，位置控制用滑閥是利用電磁推力與彈簧載荷來取得平衡，由于用于驅(qū)動伺服活塞的大量液壓油通過滑閥流動而彈簧載荷也不是那么大，所以滑閥運(yùn)動容易受到流動力的影響，對滑閥進(jìn)行精密的位置控制存在限度。且為了加大彈簧載荷而把電磁推力加大時，就產(chǎn)生電磁線圏尺寸變大而要占用更多空間的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可變渦輪增壓機(jī)及其驅(qū)動方法，在改善滯后特性和負(fù)載漂移特性這些控制特性而能夠進(jìn)行精密控制的同時，能夠提高可靠性。
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)包括在渦輪外側(cè)的噴嘴部彼此相對向地設(shè)置的排氣導(dǎo)入壁、在所述排氣導(dǎo)入壁之間沿所述渦輪的周向隔開規(guī)定間隔而配置的多個噴嘴葉片、使一個排氣導(dǎo)入壁相對另一個排氣導(dǎo)入壁在相對向的方向進(jìn)退的滑動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動所述滑動機(jī)構(gòu)的液壓伺服驅(qū)動裝置，所述液壓伺服驅(qū)動裝置包括局部具有開口部的殼體、能夠滑動自如地被收容在所述殼體內(nèi)且經(jīng)由所述開口部與所述滑動機(jī)構(gòu)連接的伺服活塞、被收容在所述伺服活塞的中心孔內(nèi)并利用控制壓力而進(jìn)行滑動的控制滑閥，在所述殼體內(nèi)的所述伺服活塞的一端側(cè)和另一端側(cè)，分別i殳置有液壓油流入流出的第一液壓室和第二液壓室，所述伺服活塞中分別設(shè)置有使來自外部的液壓油向所述中心孔內(nèi)流入的壓力口 、把所述中心孔與所述第一液壓室連通的第一活塞口 、把所述中心孔與所述第二液壓室連通的第二活塞口 、使所述第 一液壓室、第二液壓室的液壓油向外部流出的回油口 ，所述控制滑閥上設(shè)置有切換各所述口的連通形態(tài)的切換機(jī)構(gòu)。
作為控制滑閥上設(shè)置的切換機(jī)構(gòu)能夠由控制滑闊的滑閥臺肩等構(gòu)成。
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)的驅(qū)動方法是具備以上結(jié)構(gòu)的可變渦輪增壓機(jī)的驅(qū)動方法，通過增大控制壓力而使所述控制滑閥向一個方向滑動，在使所述壓力口與所述第 一活塞口連通的同時使所述第二活塞口與所述回油口連通，由此使所述伺服活塞追隨所述控制滑閥向所述一個方向的滑動，通過減少控制壓力而使所述控制滑閥向另一個方向滑動，在使所述壓力口與所述第二活塞口連通的同時《吏所述第 一活塞口與所述回油口連通，由此使所述伺服活塞追隨所述控制滑閥向所述另 一 個方向的滑動，利用這樣的伺服活塞的滑動來驅(qū)動所述滑動機(jī)構(gòu)，使所述一個排氣導(dǎo)入壁進(jìn)退。
根據(jù)以上的本發(fā)明，由于利用伺服活塞和控制滑閥就能夠?qū)崿F(xiàn)四通式液壓伺服驅(qū)動裝置，所以，以小的滯后就能夠進(jìn)行一個排氣導(dǎo)入壁的進(jìn)退驅(qū)動，且進(jìn)退時的驅(qū)動負(fù)載不會向控制滑閥傳遞，不會產(chǎn)生負(fù)載漂移。因此，能夠提高滯后特性、負(fù)載漂移特性這些控制特性，能夠精密地進(jìn)行噴嘴部的開度控制。雖然控制滑閥具有與專利文獻(xiàn)2中的電磁閥的滑閥同樣的作用，但由于不是利用用于驅(qū)動伺服活塞的液壓來動作，而是利用與之獨(dú)立的控制壓力來動作，所以不必?fù)?dān)心受流動力的影響，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行控制滑閥的位置控制，能夠更加精密地進(jìn)行開度控制。
并且，通過使控制滑閥在伺服活塞內(nèi)滑動，能夠把液壓伺服驅(qū)動裝置小型化，能夠抑制可變渦輪增壓機(jī)的大型化從而恰當(dāng)?shù)嘏渲迷讵M窄的發(fā)動機(jī)室內(nèi)。
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)中，在所述殼體內(nèi)的所述伺服活塞的一端側(cè)設(shè)置有控制液壓室，該控制液壓室與所述第一液壓室通過分隔部件被分隔開，所述控制液壓室相對于所述第一液壓室位于所述殼體的軸向外側(cè)。
另一方面，本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)中，在所述殼體內(nèi)的所述伺服活塞的一端側(cè)設(shè)置有控制液壓室，該控制液壓室與所述第一液壓室通過分隔部件被分隔開，所述控制液壓室相對于所述第一液壓室位于所述殼體的徑向內(nèi)側(cè)。這些本發(fā)明中，在把控制液壓室設(shè)置在第一液壓室的軸向外側(cè)時，能夠防止液壓伺服驅(qū)動裝置在徑向變大，相反，在使控制液壓室相對第一液壓室而位于殼體的徑向內(nèi)側(cè)時，由于能夠把控制液壓室與第一液壓室在徑向上重疊設(shè)置，所以能夠防止在軸向變大。
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)中，所述伺服活塞上，在與所述壓力口在軸向上錯開的位置，設(shè)置有將所述伺服活塞與所述滑動機(jī)構(gòu)連接的連接部。
壓力口是用于使伺服活塞移動的液壓油以高壓狀態(tài)通過的部位，壓力口周圍的形狀容易影響伺服活塞的運(yùn)動。于是，本發(fā)明在從壓力口離開的位置設(shè)置將所述伺服活塞與所述滑動機(jī)構(gòu)連接的連接部，由此使壓力口周圍的形狀不^^連接部的形狀所左右，可以采取能夠取得液壓平衡的形狀，使伺服活塞順暢地移動。
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)優(yōu)選為所述滑動機(jī)構(gòu)具備轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)
換機(jī)構(gòu)把轉(zhuǎn)動自如的驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述一個排氣導(dǎo)入壁的進(jìn)退運(yùn)動，所述驅(qū)動軸和所述伺服活塞經(jīng)由其他轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)來連接，該其他轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)把該伺服活塞的進(jìn)退運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動?！?br> 根據(jù)本發(fā)明，由各轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)來把伺服活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動運(yùn)動，并進(jìn)一步再次轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動，能夠可靠地使排氣導(dǎo)入壁進(jìn)退。
這時，本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)優(yōu)選為所述其他轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括在所述伺服活塞的外周設(shè)置的與軸向正交的滑動槽、在滑動槽內(nèi)滑動自如地卡合的滑塊、 一端與所述滑塊轉(zhuǎn)動自如地卡合而另 一端與所述驅(qū)動軸連接的臂。
根據(jù)本發(fā)明，通過把轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)由滑動槽、滑塊和臂構(gòu)成而能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)優(yōu)選為所述第一液壓室、第二液壓室中的至少任一個中，設(shè)置有向一個方向的移動側(cè)對所述伺服活塞施力的螺旋彈簧。
根據(jù)本發(fā)明，由于由螺旋彈簧來協(xié)助伺服活塞向一個方向側(cè)移動，所以即使在由于某種理由，與液壓伺服驅(qū)動裝置連接的配管內(nèi)沒有液壓油時，利用螺旋彈簧的彈簧力也能夠把可變渦輪增壓機(jī)的噴嘴開度維持在規(guī)定的
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)優(yōu)選為用于驅(qū)動所述液壓伺服驅(qū)動裝置的油是安裝有該可變渦輪增壓機(jī)的發(fā)動機(jī)的潤滑油。
根據(jù)本發(fā)明，能夠把發(fā)動機(jī)潤滑回路進(jìn)行局部改良而把來自油盤的油向液壓伺服驅(qū)動裝置供給，能夠不需要全新的液壓回路，并把回路結(jié)構(gòu)簡略化。
本發(fā)明的可變渦輪增壓機(jī)中，把所述潤滑油升壓而向所述液壓伺服驅(qū)動裝置供給。
根據(jù)本發(fā)明，能夠以大的液壓使液壓伺服驅(qū)動裝置的伺服活塞動作，能夠可靠迅速地驅(qū)動滑動機(jī)構(gòu)。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例的可變渦輪增壓機(jī)的剖視圖2是表示可變渦輪增壓機(jī)的滑動機(jī)構(gòu)的圖，是圖1的II-II向視圖;
圖3是表示滑動機(jī)構(gòu)的主要部分的剖視圖4是表示滑動機(jī)構(gòu)與液壓伺服驅(qū)動裝置之間的連接部的立體圖5是表示液壓伺服驅(qū)動裝置的剖視圖6是用于說明液壓伺服驅(qū)動裝置運(yùn)動的剖視圖7是用于說明液壓伺服驅(qū)動裝置運(yùn)動的其他剖視圖8是表示發(fā)動機(jī)的潤滑回路的示意圖9是表示本發(fā)明的變形例的剖視圖。
符號說明
1可變渦輪增壓機(jī) 3渦輪 11噴嘴部 13、 14排氣導(dǎo)入壁
17噴嘴葉片 20滑動機(jī)構(gòu)27臂 29滑塊
30液壓伺服驅(qū)動裝置31伺服活塞 32滑動槽
33殼體 33A開口部 34中心孔 36控制滑閥
39連接部 44分隔部件 46控制液壓室 47第一液壓室
48第二液壓室 51壓力口52回油口 53第一活塞口
54第二活塞口56螺旋彈簧
61、 62切換機(jī)構(gòu)即第一、第二滑閥臺肩
具體實(shí)施例方式
以下基于

本發(fā)明的 一 實(shí)施例。圖1是本實(shí)施例的可變渦輪增壓機(jī)1的剖視圖?？勺儨u輪增壓機(jī)1被 設(shè)置于圖示省略的發(fā)動機(jī)本體，其結(jié)構(gòu)為，在圖中的右側(cè)具備渦輪，在左 側(cè)具備壓縮機(jī)。渦輪3被收容在渦輪側(cè)的渦輪殼體2內(nèi)，壓縮機(jī)葉輪5被
收容在壓縮機(jī)側(cè)的壓縮機(jī)殼體4內(nèi)。軸6與渦輪3設(shè)置成一體，壓縮機(jī)葉 輪5被安裝在軸6的前端。軸6轉(zhuǎn)動自如地支承在中心殼體7上。因此， 利用排出氣體而旋轉(zhuǎn)的渦輪3的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由軸6向壓縮機(jī)葉輪5傳遞，利用 壓縮機(jī)葉輪5的旋轉(zhuǎn)而把吸入氣體進(jìn)行壓縮增壓。
渦輪殼體2上設(shè)置有將來自發(fā)動機(jī)本體的排出氣體導(dǎo)入的渦旋狀排氣 導(dǎo)入路IO。用于把排出氣體向渦輪3側(cè)噴出的噴嘴部ll在周向上連續(xù)地被 設(shè)置在排氣導(dǎo)入路10,從噴嘴部11噴出的排出氣體在使渦輪3旋轉(zhuǎn)后從排 氣出口12被排出。噴嘴部11是由彼此相對向的一對排氣導(dǎo)入壁13、 14所 形成。
一個排氣導(dǎo)入壁13是由截面為-字形且成環(huán)狀的可動環(huán)15的側(cè)面16 而形成?？蓜迎h(huán)15被收容在中心殼體7中設(shè)置的環(huán)狀收容空間8內(nèi)。在可 動環(huán)15的側(cè)面16上，向另一個排氣導(dǎo)入壁14側(cè)突出的多個噴嘴葉片17 以周向等間隔的方式被安裝。排氣導(dǎo)入壁14上設(shè)置有在周向上連續(xù)的凹部 18，各噴嘴葉片17的前端側(cè)一皮收容在該凹部18內(nèi)。在該結(jié)構(gòu)中，通過由 后述的滑動機(jī)構(gòu)20使可動環(huán)15進(jìn)退而使排氣導(dǎo)入壁13相對于排氣導(dǎo)入壁 14接近或離開，來變更噴嘴部11的開口面積。
由于壓縮機(jī)側(cè)的結(jié)構(gòu)與通常的渦輪增壓機(jī)相同而為公知，所以在此省 略其詳細(xì)的說明。以下詳述滑動機(jī)構(gòu)20。
滑動機(jī)構(gòu)20是通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動貫通中心殼體7下部側(cè)的驅(qū)動軸21而使 所述可動環(huán)15進(jìn)退的結(jié)構(gòu)。圖2、圖3表示這種滑動機(jī)構(gòu)20的主要部分。 圖2、圖3中，在驅(qū)動軸21的中途位置，固定著朝向上方呈圓弧狀延伸設(shè) 置的一對臂22、 22,在各臂22的前端側(cè)安裝有向水平方向外側(cè)突出的銷 23，滑塊24嵌在該銷23上。滑塊24滑動自如地嵌合在與所述軸6平行的 支承桿25的根端側(cè)的滑動槽26內(nèi)。支承桿25的前端與可動環(huán)15的背面 側(cè)抵接。
因此，當(dāng)使驅(qū)動軸21轉(zhuǎn)動時，臂22沿軸6的軸向擺動，由此，支承 桿25移動而使可動環(huán)15運(yùn)動，成為一個排氣導(dǎo)入壁13相對于另一個排氣 導(dǎo)入壁14進(jìn)退的狀況。該滑動機(jī)構(gòu)20中，由臂22、銷23、滑塊24和具有滑動槽26的支承桿25構(gòu)成把驅(qū)動軸21的轉(zhuǎn)動運(yùn)動轉(zhuǎn)換成排氣導(dǎo)入壁13 的進(jìn)退運(yùn)動的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
滑動機(jī)構(gòu)20的驅(qū)動軸21經(jīng)由在其端部設(shè)置的臂27而被液壓伺服驅(qū)動 裝置30轉(zhuǎn)動驅(qū)動。以下詳述液壓伺服驅(qū)動裝置30。
如圖4所示，液壓伺服驅(qū)動裝置30基本上是利用伺服活塞31的上下 進(jìn)退運(yùn)動而使驅(qū)動軸21轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)。因此，在伺服活塞31的外周設(shè)置與 軸向正交的滑動槽32,在驅(qū)動軸21側(cè)的臂27上設(shè)置有向滑動槽32側(cè)突出 的銷28,滑塊29嵌合在該銷28上，滑塊29滑動自如地嵌合在所述滑動槽 32內(nèi)。
即，本實(shí)施例中，包括滑動槽32、滑塊29、銷28、臂27在內(nèi)，構(gòu)成 把伺服活塞31的進(jìn)退運(yùn)動轉(zhuǎn)換成驅(qū)動軸21的轉(zhuǎn)動運(yùn)動的其他轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。 當(dāng)伺服活塞31上下運(yùn)動，則滑塊29就隨之上下運(yùn)動，同時沿滑動槽32滑 動，通過該滑塊29的運(yùn)動和銷28的轉(zhuǎn)動，容許臂27進(jìn)行圓弧運(yùn)動，使臂 27能夠轉(zhuǎn)動。
圖5表示液壓伺服驅(qū)動裝置30的縱向剖視圖。圖5中，液壓伺服驅(qū)動 裝置30具備所述伺服活塞31、滑動自如地收容該伺服活塞31且在局部 具有開口部33A的殼體33、被收容在伺服活塞31的沿軸向貫通的中心孔 34內(nèi)并利用控制壓力滑動的控制滑閱36;該液壓伺服驅(qū)動裝置30經(jīng)由把 開口部33A周圍密封的O型環(huán)100而被安裝在可變渦輪增壓機(jī)1的中心殼 體7上。
首先，殼體33的外形形狀是棱柱狀，且其內(nèi)部設(shè)置有上下貫通的圓筒 狀缸體空間35,伺服活塞31被收容在該缸體空間35內(nèi)。缸體空間35的上、 下端側(cè)經(jīng)由O型環(huán)101、 102而被封閉部件37、 38密封。在與殼體33的開 口部33A對應(yīng)的位置設(shè)置有驅(qū)動軸21與伺服活塞31的連接部39。因此， 要考慮伺服活塞31和滑塊29的滑動量來設(shè)定開口部33A的大小。
殼體33中，在與開口部33A相反側(cè)的側(cè)面設(shè)置例如供給來自位于與 可變渦輪增壓機(jī)1彼此分離的位置的比例電磁閥95 (圖8)的控制壓力的 控制口 41、供給來自升壓泵92 (圖8)的液壓油的泵口 42、使液壓油返回 的排油口 43。升壓泵92和比例電;茲閥95被設(shè)置在安裝有本實(shí)施例的可變 渦輪增壓機(jī)1的同 一發(fā)動機(jī)本體(未圖示)上。通過使比例電》茲閥95與殼 體33相互獨(dú)立地設(shè)置在發(fā)動機(jī)本體上而能夠把殼體33小型化，能夠把可
10變渦輪增壓機(jī)1自身小型化而縮小所占用的空間。建筑工程機(jī)械與運(yùn)送卡 卑等不同，其發(fā)動機(jī)室非常狹窄，因此能夠縮小該占用空間這一優(yōu)點(diǎn)很突出。
殼體33的缸體空間35被分隔部件44分隔成伺服活塞31滑動的部分 和其上方的部分。該分隔部件44與設(shè)置在缸體空間35內(nèi)周面的臺階部分 抵接，在抵接部分附近設(shè)置有用于把由分隔部件44分隔的空間進(jìn)行密封的 O型環(huán)103。分隔部件44中設(shè)置有向下方垂下的筒部45,該筒部45進(jìn)入到 伺服活塞31的中心孔34的上方側(cè)。由分隔部件44分隔的上方空間為控制 液壓室46,該控制液壓室46與控制口 41連通。
與此相對，對于由分隔部件44分隔的下方空間來說，就成為在該分隔 部件44與伺服活塞31的上端面之間所形成的第一液壓室47。即，所述控 制液壓室46相對于第一液壓室47而向軸向外側(cè)(本實(shí)施例中的上側(cè))錯 開，通過該配置則抑制了液壓伺服驅(qū)動裝置30整體的大型化。并且，在伺 服活塞31的下端面與下側(cè)的封閉部件38之間形成第二液壓室48。
下面說明伺服活塞31。伺服活塞31中設(shè)置有壓力口 51，該壓力口51 使中心孔34與殼體33的泵口 42連通，4吏來自泵的液壓油流入中心孔34 內(nèi)。在該壓力口51的外側(cè)，在徑向相對向而形成的槽部分開設(shè)有開口 ，且 槽部分具有規(guī)定的上下方向尺寸，由此，在伺服活塞31的行程內(nèi)壓力口 51 與泵口 42總是處于連通狀態(tài)。
并且，伺服活塞31中設(shè)置有回油口 52,該回油口 52使中心孔34與殼 體33的排油口 43連通，j吏中心孔34內(nèi)的液壓油返回到油箱。在該回油口 52的外側(cè)，在伺服活塞31的外周形成的槽部分開設(shè)有開口，在伺服活塞 31的行程內(nèi)也是使回油口 52與排油口 43總是連通。另外，本實(shí)施例中， 伺服活塞31與驅(qū)動軸21的連接部39恰好設(shè)置在回油口 52的相反側(cè)且與 之對應(yīng)的位置，處于使相對于壓力口 51而向軸向下方側(cè)錯開的位置。
如圖5中的虛線所示，伺服活塞31中還設(shè)置有把中心孔34與上方 的第一液壓室47連通的第一活塞口 53、把中心孔34與下方的第二液壓室 48連通的第二活塞口 54。這時，第一活塞口 53的中心孔34—側(cè)的開口部 分位于壓力口 51的開口部分下方，第二活塞口 54的中心孔34—側(cè)的開口 部分位于壓力口 51的開口部分上方。第一、第二活塞口 53、 54分別設(shè)置 在與壓力口 51和回油口 52不連通的位置且彼此錯開。抵接部件55經(jīng)由O型環(huán)104而螺紋連接在伺服活塞31上，由此把中 心孔34的下方側(cè)密閉，經(jīng)由該抵接部件55而使伺服活塞31與封閉部件38 抵接，該抵接位置成為伺服活塞31的最下方的位置。在第二液壓室48中， 在封閉部件38與抵接部件55之間配置有螺旋彈簧56，以輔助伺服活塞31 向上方側(cè)的移動。即使在由于升壓泵92的故障等原因而與液壓伺服驅(qū)動裝 置30連接的配管內(nèi)沒有液壓油時，也能夠利用螺旋彈簧56的彈簧力而將 可變渦輪增壓機(jī)l的噴嘴開度維持在打開側(cè)(理想是全開)。
肩，即第一滑閥臺肩61、第二滑閥臺肩62。在控制滑閥36的內(nèi)部設(shè)置有 向下方開口的回油流路63,第一滑閥臺肩61上側(cè)的槽部分與回油流路63 連通，第二滑閥臺肩62下側(cè)的槽部分同樣地與回油流路63連通。并且， 由于回油流3各63的下側(cè)#1開口而^f吏該回油流^各63 、回油口 52、排油口 43
才目互連通。
控制滑閥36通過分隔部件44的筒部45而能夠在伺服活塞31的中心 孔34內(nèi)上下滑動，其上端部分與配置在控制液壓室46內(nèi)的保持部件64旋 合而被保持。在控制液壓室46內(nèi)保持部件64被螺旋彈簧65向上方施力， 利用抵抗螺旋彈簧65作用力的控制壓力來使控制滑閥36向下方移動，通 過控制液壓油的回油(雖然未圖示排油流^", ^旦在電/f茲閥95側(cè)向油盤80 排油)，利用螺旋彈簧65的作用力而向上方移動。
這種結(jié)構(gòu)的液壓伺服驅(qū)動裝置30中，當(dāng)控制滑閥36相對于伺服活塞 31上升時，則隨之伺服活塞31也上升，當(dāng)控制滑閥36下降時，則伺服活 塞31也隨之下降。這時，由于控制滑閥36在伺服活塞31內(nèi)僅是在軸向上 滑動，所以可動環(huán)15進(jìn)退時的驅(qū)動負(fù)載經(jīng)由滑動機(jī)構(gòu)20被作用到伺服活 塞31上，但完全沒有作用在控制滑閥36上。
因此，本實(shí)施例中，對控制滑閥36的位置進(jìn)行控制并由此來對伺服活 塞31的位置進(jìn)行控制，進(jìn)而使可動環(huán)15進(jìn)退來改變噴嘴部11的開口面積， 這時，能夠不被驅(qū)動負(fù)載左右地來進(jìn)行控制滑閥36的位置控制，能夠消除 負(fù)載漂移。因此，即使在由于排出氣體而導(dǎo)致流體壓不固定的排氣渦輪、 即本實(shí)施例的可變渦輪增壓機(jī)1的情況下，也能夠容易地調(diào)節(jié)噴嘴部11的 開口面積，能夠準(zhǔn)確地控制油的噴出。另外，由于能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行位置控 制，能夠把控制方式例如從反饋控制變成前饋控制從而縮短響應(yīng)時間，在瞬態(tài)也能夠高精度地應(yīng)對。
下面參照圖5至圖7具體說明液壓伺服驅(qū)動裝置30的運(yùn)轉(zhuǎn)。圖5中， 通過供給超越螺旋彈簧65作用力的控制壓力而使控制滑閥36和伺服活塞 31這兩者都位于最下方的位置。因此，在該狀態(tài)中，控制滑閥36的下端與 抵接部件55的上端抵接，且4氐接部件55的下端與封閉部件38抵接。而且 在該位置，控制滑閥36上側(cè)的第一滑閥臺肩61從第二活塞口 54向下方偏 移，使第二活塞口 54通過回油流路63而與回油口 52連通，第二液壓室48 內(nèi)的液壓油凈皮才非油。
另一方面，下側(cè)的第二滑閥臺肩62也相對于第一活塞口 53向下方偏 移，使壓力口 51與第一活塞口 53連通。因此，通過壓力口51和第一活塞 口 53而向第 一液壓室47供給液壓油。'
向控制液壓室46供給的液壓油的一部分通過分隔部件44的筒部45與 保持部件64之間形成的微小間隙、以及筒部45與控制滑閥36的上端側(cè)外 周部分之間形成的微小間隙，進(jìn)入到在其下方被劃分出的空間，即由伺服 活塞31的中心孔34內(nèi)周、控制滑閥36的外周和筒部45的下端所劃分的 空間。
如圖6所示，當(dāng)從該狀態(tài)使控制液壓室46內(nèi)的液壓油返回而下降到規(guī) 定的控制壓力，則控制滑閥36上升到控制壓力與螺旋彈簧65的作用力平 ff的位置。這時，由于上側(cè)的第一滑閥臺肩61向第二活塞口 54的上方偏 移，所以第二活塞口 54與壓力口 51連通而向第二液壓室48供給液壓油。
與此同時，由于下側(cè)的第二滑閥臺肩62也向第一活塞口 53的上方偏 移，所以第一活塞口 53與回油流路63連通而使處于第一液壓室47內(nèi)的液 壓油的一部分被排油，由此而使伺服活塞31追隨控制滑閥36而上升。該 伺服活塞31的上升在由第一、第二滑閥臺肩61、 62把第一、第二活塞口 53、 54關(guān)閉的時刻終止，伺服活塞31同樣地在與控制滑閥36的停止位置 相對應(yīng)的位置停止。伺服活塞31不會超越控制滑閥36而上升。
接著如圖7所示，在完全撤消控制壓力的狀態(tài)下，控制滑閥36向上方 移動直到成為保持部件64的上端與控制液壓室46的頂面抵接的狀態(tài)，伺 服活塞31則追隨該移動而上升到上端與分隔部件44抵接。該狀態(tài)下，控 制滑閥36和伺服活塞31都處于最上方的位置，以第二液壓室48內(nèi)充滿液 壓油的狀態(tài)由第一、第二滑閥臺肩61、 62分別把第一、第二活塞口 53、 54
13關(guān)閉。
這時，進(jìn)入到由伺服活塞31的中心孔34內(nèi)周、控制滑閥36的外周和 筒部45的下端所劃分的空間內(nèi)的液壓油則通過上述間隙而返回到控制液壓 室46。
在使伺服活塞31移動到下方的規(guī)定位置時，供給控制壓力而使控制滑 閥36下降到規(guī)定位置。這樣就再次使第二活塞口 54與回油流路63連通而 把第二液壓室48內(nèi)的液壓油的一部分排油，伺服活塞31下降。該下降仍 然是在由第一、第二滑閥臺肩61、 62把第一、第二活塞口 53、 54關(guān)閉的 時刻終止，伺服活塞31同樣地在與控制滑閥36的停止位置相對應(yīng)的位置 停止。當(dāng)然伺服活塞31也不會超越控制滑閥36而下降。
根據(jù)進(jìn)行以上動作的液壓伺服驅(qū)動裝置30，伺服活塞31和控制滑閥 36成為作為三位四通閥而發(fā)揮作用，能夠由向第一、第二液壓室47、 48中 之一方供給液壓油且與此同時從第一、第二液壓室47、 48中之另一方把液 壓油排油，來進(jìn)行伺服活塞31的上升運(yùn)動和下降運(yùn)動這兩者，與現(xiàn)有的彈 簧平衡方式的開式控制相比能夠大幅度改善滯后特性。因此，由于不產(chǎn)生 負(fù)載漂移且滯后特性良好，能夠精密地進(jìn)行噴嘴部11的開度調(diào)整。進(jìn)而， 由于控制滑閥36不是利用電磁推力而是利用控制壓力來動作，所以與專利 文獻(xiàn)2的情況不同，不受液壓油的流動力影響，能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行控制滑 閥36的位置控制本身。
對第一、第二液壓室47、 48進(jìn)行液壓油供給切換的控制滑閥36也發(fā) 揮著專利文獻(xiàn)2電;茲閥的滑閥的功能，但該控制滑閥36是在伺服活塞31 內(nèi)滑動，所以能夠把液壓伺服驅(qū)動裝置30變緊湊，能夠抑制可變渦輪增壓 機(jī)1的大型化。且由于本實(shí)施例中雖然為了供給控制壓力需要專利文獻(xiàn)2 那樣的電磁閥，但也能夠?qū)⑦@種電磁閥配置在從可變渦輪增壓機(jī)1離開的、 受到熱影響少的任意部位，所以能夠防止電磁閥的誤動作，能夠提高可靠 性。
圖8示意地表示安裝有本實(shí)施例的可變渦輪增壓機(jī)1的發(fā)動機(jī)潤滑油 路70 。潤滑油路70被形成為由液壓泵81把油盤80內(nèi)的潤滑油吸上來并 經(jīng)由油冷卻器82和油過濾器83向主油道84供給。由來自該主油道84的 潤滑油主要來潤滑曲柄軸85和凸輪軸86。
潤滑油路70中，從主油道84分別分支而設(shè)置有潤滑燃料噴射裝置87內(nèi)的凸輪驅(qū)動部等的噴射裝置側(cè)回路71、潤滑包括定時齒輪在內(nèi)的動力 傳遞機(jī)構(gòu)88的傳遞機(jī)構(gòu)側(cè)回路72、潤滑搖臂89的搖臂側(cè)回路73、潤滑對 可變渦輪增壓機(jī)1中的軸6進(jìn)行支承的軸承部分的增壓機(jī)側(cè)回路74、用于 使?jié)櫥蛷目勺儨u輪增壓機(jī)1和燃料噴射裝置87向油盤80返回的第一排 油回路75。進(jìn)而，本實(shí)施例中，與潤滑油路70分開而設(shè)置有把潤滑油的 一部分作為驅(qū)動液壓油而向液壓伺服驅(qū)動裝置30供給的液壓油供給回^各 90、用于使液壓油從液壓伺服驅(qū)動裝置30的排油口 43向油盤80返回的第 二排油回5各91。
即，本實(shí)施例中把發(fā)動機(jī)潤滑油的一部分用作用于驅(qū)動液壓伺服驅(qū)動 裝置3 0的液壓油，而用于供給該液壓油的回路是從主油道84跟前分支的 液壓油供給回路90。且在液壓油供給回路90的根端側(cè)設(shè)置升壓泵92,被 升壓的液壓油通過前端側(cè)的驅(qū)動壓回路93而向液壓伺服驅(qū)動裝置30的泵 口 42供給。液壓泵81的輸出壓約是196~294kN/m2 (2 3kg/cm2)，被升 壓泵92升壓后的輸出壓約是1470kN/m2 ( 15kg / cm2 )。且液壓油供給回 路90的前端側(cè)被分支為向泵口 42側(cè)供給驅(qū)動壓力的所述驅(qū)動壓力回路 93、向液壓伺服驅(qū)動裝置30的控制口 41供給控制壓力的控制壓力回路94。 因此，在控制壓力回路94中設(shè)置生成控制壓力的比例電磁閥95。通過向電 磁閥95通過規(guī)定的電流，則產(chǎn)生與電流相對應(yīng)的0 1470kN / m2 ( 0~ 15kg /cm2)的控制壓力，能夠使控制滑閥36移動到與控制壓力相應(yīng)的位置。
用于實(shí)施本發(fā)明的最佳結(jié)構(gòu)、方法等在以上的記載中被公開，但本發(fā) 明并不限于此。即本發(fā)明主要對特定的實(shí)施例特別進(jìn)行了圖示和說明，但 在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想和目的范圍的情況下，對于以上敘述的實(shí)施例， 在形狀、數(shù)量以及其他詳細(xì)結(jié)構(gòu)方面，本領(lǐng)域4支術(shù)人員能夠加以各種變形。
因此，限定為上述公開的形狀、數(shù)量等的記載是為了容易理解本發(fā)明 所例示的記載，并非限定本發(fā)明，所以以去除這些形狀、數(shù)量等限定的一 部分或全部的部件名稱所進(jìn)行的記載也被本發(fā)明包含。
例如圖9中，表示的是把控制液壓室46相對于第一液壓室47(圖中表 示把液壓油完全排出的狀態(tài))而設(shè)置在內(nèi)側(cè)，把控制液壓室46與第一液壓 室47在徑向上重疊的例。該例中，分隔部件44設(shè)置在缸體空間35的最上 部，利用分隔部件44的內(nèi)部空間來形成控制液壓室46的大部分。
該結(jié)構(gòu)中，通過把各液壓室46、 47在徑向上重疊而能夠縮短殼體33的軸向尺寸，具有能夠把液壓伺服驅(qū)動裝置30更加小型化的優(yōu)點(diǎn)。 工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明能夠適用于例如作為發(fā)動機(jī)室狹窄且通常安裝液壓泵的建筑工 程機(jī)械用的可變渦輪增壓機(jī)。
權(quán)利要求
1、一種可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于，包括在渦輪外側(cè)的噴嘴部彼此相對向地設(shè)置的排氣導(dǎo)入壁、在所述排氣導(dǎo)入壁之間、沿所述渦輪的周向隔開規(guī)定間隔而配置的多個噴嘴葉片、使一個排氣導(dǎo)入壁相對另一個排氣導(dǎo)入壁在相對向的方向進(jìn)退的滑動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動所述滑動機(jī)構(gòu)的液壓伺服驅(qū)動裝置，所述液壓伺服驅(qū)動裝置包括局部具有開口部的殼體、能夠滑動自如地被收容在所述殼體內(nèi)且經(jīng)由所述開口部與所述滑動機(jī)構(gòu)連接的伺服活塞、被收容在所述伺服活塞的中心孔內(nèi)并利用控制壓力而進(jìn)行滑動的控制滑閥，在所述殼體內(nèi)的所述伺服活塞的一端側(cè)和另一端側(cè)，分別設(shè)置有液壓油流入流出的第一液壓室和第二液壓室，所述伺服活塞中分別設(shè)置有使來自外部的液壓油向所述中心孔內(nèi)流入的壓力口、把所述中心孔與所述第一液壓室連通的第一活塞口、把所述中心孔與所述第二液壓室連通的第二活塞口、使所述第一液壓室、第二液壓室的液壓油向外部流出的回油口，所述控制滑閥上設(shè)置有切換各所述口的連通形態(tài)的切換機(jī)構(gòu)。
2、 如權(quán)利要求1所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于， 在所述殼體內(nèi)的所述伺服活塞的一端側(cè)設(shè)置有控制液壓室，該控制液壓室與所述第 一 液壓室通過分隔部件纟皮分隔開，所述控制液壓室相對于所述第一液壓室位于所述殼體的軸向外側(cè)。
3、 如權(quán)利要求1所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于， 在所述殼體內(nèi)的所述伺服活塞的一端側(cè)設(shè)置有控制液壓室，該控制液壓室與所述第一液壓室通過分隔部件被分隔開，所述控制液壓室相對于所述第一液壓室位于所述殼體的徑向內(nèi)側(cè)。
4、 如權(quán)利要求1 ~3中任一項(xiàng)所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于， 所述伺服活塞上，在與所述壓力口在軸向上錯開的位置，設(shè)置有將所述伺服活塞與所述滑動機(jī)構(gòu)連接的連接部。
5、 如權(quán)利要求1 ~4中任一項(xiàng)所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于， 所述滑動機(jī)構(gòu)具備轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)把轉(zhuǎn)動自如的驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述一個排氣導(dǎo)入壁的進(jìn)退運(yùn)動，所述驅(qū)動軸和所述伺服活塞經(jīng)由其他轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)來連接，該其他轉(zhuǎn)換機(jī) 構(gòu)把該伺服活塞的進(jìn)退運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動。
6、 如權(quán)利要求5所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于，所述其他轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括在所述伺服活塞的外周設(shè)置的與軸向正交的 滑動槽、在滑動槽內(nèi)滑動自如地卡合的滑塊、 一端與所述滑塊轉(zhuǎn)動自如地 卡合而另一端與所述驅(qū)動軸連接的臂。
7、 如權(quán)利要求1 ~6中任一項(xiàng)所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于， 所述第一液壓室、第二液壓室中的至少任一個中，設(shè)置有把所述伺服活塞向一個方向的移動側(cè)施力的螺旋彈簧。
8、 如權(quán)利要求1 ~7中任一項(xiàng)所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于， 用于驅(qū)動所述液壓伺服驅(qū)動裝置的油是安裝有該可變渦輪增壓機(jī)的發(fā)動^/L的潤滑油。
9、 如權(quán)利要求8所述的可變渦輪增壓機(jī)，其特征在于， 把所述潤滑油升壓而向所述液壓伺服驅(qū)動裝置供給。
10、 一種可變渦輪增壓機(jī)的驅(qū)動方法，其是具備權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu) 的可變渦輪增壓機(jī)的驅(qū)動方法，通過增大控制壓力而使所述控制滑閥向 一 個方向滑動，使所述壓力口 與所述第一活塞口連通，并且使所述第二活塞口與所述回油口連通，由此， 使所述伺服活塞追隨所述控制滑閥的向所述一個方向的滑動，通過減少控制壓力而使所述控制滑閥向另 一個方向滑動，使所述壓力 口與所述第二活塞口連通，并且使所述第一活塞口與所述回油口連通，由 此，使所述伺服活塞追隨所述控制滑閥的向所述另 一 個方向的滑動，利用這樣的伺服活塞的滑動來驅(qū)動所述滑動機(jī)構(gòu)，使所述一個排氣導(dǎo) 入壁進(jìn)退。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變渦輪增壓機(jī)。對該可變渦輪增壓機(jī)的滑動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動的液壓伺服驅(qū)動裝置(30)包括與滑動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動軸(21)連接的伺服活塞(31)、被收容在伺服活塞(31)的中心孔(34)內(nèi)且利用控制壓力來滑動的控制滑閥(36)，在殼體(33)內(nèi)分別設(shè)置液壓油流入流出的第一液壓室(47)和第二液壓室(48)，在伺服活塞(31)中分別設(shè)置有用于使來自外部的液壓油流入的壓力口(51)、把中心孔(34)與第一液壓室(47)連通的第一活塞口(53)、把中心孔(34)與第二液壓室(48)連通的第二活塞口(54)、用于使液壓油流出的回油口(52)。
文檔編號F02B37/24GK101523025SQ20078003652
公開日2009年9月2日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者堀秀司, 小塚大輔, 西山利彥, 飯野任久 申請人:株式會社小松制作所