JP6072396B2 - 空圧式アクチュエータ - Google Patents

Description

この発明は、空圧式アクチュエータに関するものである。

空圧式アクチュエータは、供給される空気圧に応じて動作する。
例えば、特許文献１には、シリンダ部への給気によりピストンを往動させることで、ピストンロッドが往動し、また、圧縮されたスプリングの付勢力によりピストンを復動させることで、ピストンロッドが復動する空圧式アクチュエータが記載されている。

特開２０１２―６７８００号公報

空圧式アクチュエータの動作特性は、供給する空気圧とロッドのストロークとの関係で表すことができる。以下、上記動作特性を、単に特性と称す。
ところで、空圧式アクチュエータの動作時、スプリングは圧縮状態となるだけでなく、曲げられた状態にもなる。スプリングは、曲げられると、その曲げを解消するような復元力を生じる。この復元力は、空圧式アクチュエータの特性に影響を与える要素となる。

さらに、曲げに対するスプリングの復元力は、スプリングが曲げられる方向によって異なる値を示す。しかしながら、上記特許文献１のように、従来の空圧式アクチュエータでは、スプリングの回転を規制するようなことは特に考慮されていなかった。このため、空圧式アクチュエータの動作時にスプリングが回転して、曲げられる方向がまちまちになり、曲げに対する復元力が特性に与える影響もその都度変わって、特性が予期せぬ急激な変化をしてしまっていた。
このように、空圧式アクチュエータにおいて、特性が不安定になるという課題があった。特性が不安定であると、空圧式アクチュエータの動作が安定せず、制御性が悪化する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、特性を安定させることのできる空圧式アクチュエータを得ることを目的とする。

この発明に係る空圧式アクチュエータは、内部に空気圧が印加されるハウジングと、ハウジングの内部に設けられ、印加される空気圧によりダイアフラムを介して往復動作するスプリングホルダと、スプリングホルダに固定され、スプリングホルダと一体に往復動作するロッドと、ハウジングの内部に設けられ、スプリングホルダの往復動作により伸縮して付勢力を与えるスプリングと、スプリングの回転を規制する回転規制部とを備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、空圧式アクチュエータの特性が安定する。

この発明の実施の形態１に係る空圧式アクチュエータの断面図である。 スプリングが曲げられた際の復元力を説明する図である。 空圧式アクチュエータの特性を示すグラフである。 スプリングの平面図である。 スプリングホルダの斜視図である。 図４に示すスプリングを図５に示すスプリングホルダで保持した状態を示す平面図である。 スプリングの第１変形例を示す平面図である。 スプリングホルダの第１変形例を示す斜視図である。 図７に示すスプリングを図８に示すスプリングホルダで保持した状態を示す平面図である。 図７に示すスプリングを第２変形例のスプリングホルダで保持した状態を示す平面図である。 スプリングの第２変形例を示す斜視図である。 図１１に示すスプリングを第３変形例のスプリングホルダで保持した状態を示す斜視図である。 図１１に示すスプリングを第４変形例のスプリングホルダで保持した状態を示す斜視図である。 スプリングの第３変形例を示す斜視図である。 図１４に示すスプリングを第５変形例のスプリングホルダで保持した状態を示す斜視図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る空圧式アクチュエータの断面図であり、空圧式アクチュエータをターボチャージャに取り付けた場合を例に示している。
空圧式アクチュエータは、第１ハウジング１０と第２ハウジング１１とで箱状に構成されたハウジング１を有する。ハウジング１の内部には、例えばゴム製で円板状のダイアフラム２が設けられる。ダイアフラム２は、その周縁部が第１ハウジング１０と第２ハウジング１１とで挟まれた状態で設けられており、ハウジング１の内部を大気圧室３ａと負圧室３ｂとに分割している。大気圧室３ａは、不図示の大気孔を介して大気に開放される。負圧室３ｂには、第１ハウジング１０に取り付けられた負圧導入管４を介して、負圧が印加される。

ダイアフラム２のうちの、負圧室３ｂ側の面には、皿状で例えば鉄製のスプリングホルダ５が設けられている。スプリングホルダ５には、スプリング６の一端部が保持されている。このとき、スプリング６は、自身の軸回りの回転が規制された状態で、スプリングホルダ５に保持されている。スプリング６の他端部は、スプリングホルダ５に対向する第１ハウジング１０の底面１０ａで保持される。スプリング６は、例えば鉄製の線状部材が、螺旋状に巻かれたものである。
スプリングホルダ５には、ロッド７の一端部が固定されている。ロッド７は、第２ハウジング１１を貫通して、その他端部が外部に露出する。ロッド７は、第２ハウジング１１の内部に設けられた軸受部８によって、軸方向に摺動可能に保持される。

ロッド７の端部のうちの、外部に露出している方の端部は、長さ調節アーム２０を介して、不図示のターボチャージャのレバー３０に接続している。ロッド７の当該端部は、外周面に雄ねじが形成されており、この雄ねじと長さ調節アーム２０に形成された雌ねじとのねじ込み量を調節することで、ロッド７と長さ調節アーム２０の全体の長さを調節可能となっている。レバー３０は、ピン軸３１によって長さ調節アーム２０に取り付けられており、回転中心Ｏを支点として回転する。

ターボチャージャは、内燃機関の排気ガスを利用して、多量の空気を内燃機関に送り込むための装置である。空圧式アクチュエータは、ロッド７を軸方向に移動させてレバー３０を操作し、ターボチャージャが取り込む排気ガスを制御することで、ターボチャージャの動作を制御する。
空圧式アクチュエータは、第２ハウジング１１がブラケット４０にねじ止めされることで、ブラケット４０に固定されている。

次に、空圧式アクチュエータの動作について説明する。
負圧室３ｂに負圧が印加されると、ダイアフラム２のうちの周縁部以外の部分及びダイアフラム２に設けられたスプリングホルダ５が、スプリング６を収縮させながら、負圧室３ｂの容積を減少させる方向に移動する。これに伴い、ロッド７が、ハウジング１の内部に引き込まれる方向すなわち引込方向へ移動する。すると、ターボチャージャのレバー３０は、回転中心Ｏを支点として、図１における時計回りに回転する。
一方、負圧室３ｂに印加する負圧が低減されると、ダイアフラム２のうちの周縁部以外の部分及びダイアフラム２に設けられたスプリングホルダ５が、収縮状態から伸びようとするスプリング６の付勢力によって、負圧室３ｂの容積を増加させる方向に移動する。これに伴い、ロッド７が、ハウジング１の外部へ押し出される方向すなわち押出方向へ移動する。すると、ターボチャージャのレバー３０は、回転中心Ｏを支点として、図１における反時計回りに回転する。

このように、ターボチャージャのレバー３０は、ロッド７の移動を受けて、回転中心Ｏを支点とした回転運動を行う。この回転運動でレバー３０が描く円弧状の軌跡は、図１中の円Ｃの一部である。このため、ロッド７は、厳密には図１に示す空圧式アクチュエータの中心軸Ａに沿って移動するだけでなく、中心軸Ａに対して傾いた傾斜軸Ｂに沿って移動することもある。すなわち、ロッド７は、中心軸Ａに垂直な図１中のＤ方向に揺動する。

ロッド７が揺動して、その軸が、中心軸Ａに一致せず傾斜軸Ｂ側に傾いた状態にある場合、スプリングホルダ５が傾いて、スプリング６が曲げられる。このとき、スプリング６は、その曲げを解消するような復元力Ｆを生じる。復元力Ｆにより、ロッド７と軸受部８との間には、中心軸Ａと垂直な方向の抵抗力が生じ、空圧式アクチュエータの特性に影響を及ぼす。

スプリング６の復元力Ｆについて、図２を用いて説明する。図２（ａ）と図２（ｂ）は、スプリング６を互いに異なる側面から見た際の平面図である。図２（ａ）は、スプリング６のうちの、軸線Ｐ１に沿う部分が伸びて、軸線Ｐ２に沿う部分が縮むような方向に曲げた状態を示す。図２（ｂ）は、スプリング６のうちの、軸線Ｑ１に沿う部分が伸びて、軸線Ｑ２に沿う部分が縮むような方向に曲げた状態を示す。

軸線Ｐ１，Ｐ２，Ｑ１，Ｑ２の位置関係は、図２（ｃ）に示す通りである。図２（ｃ）は、曲げていない状態のスプリング６を、軸方向から見たときの平面図である。なお、図２（ｃ）では簡単のためにスプリング６の巻き先端部は省略しており、このために、単に円環としてスプリング６を示している。
軸線Ｐ１と軸線Ｐ２は、スプリング６の中心軸Ｒを挟んで対向するような位置関係にある。同様に、軸線Ｑ１と軸線Ｑ２も、スプリング６の中心軸Ｒを挟んで対向するような位置関係にある。また、軸線Ｐ１と軸線Ｑ１は、中心軸Ｒから見て角度α離れている。αは０以外の値をとり、従って、軸線Ｐ１と軸線Ｑ１は同一の軸線ではない。

図２（ａ）に示す方向に曲げられた場合、スプリング６の両端部には復元力Ｆ１が生じる。図２（ｂ）に示す方向に曲げられた場合、スプリング６の両端部には復元力Ｆ２が生じる。螺旋状のスプリング６は、巻き先端部の存在等により、完全な対称形とすることはできないため、復元力Ｆ１と復元力Ｆ２は同じ値とはならず、図示例では、図２（ｂ）に示す方向に曲げられた場合の復元力Ｆ２の方が大きい値となる。
このように、スプリング６は、曲げられる方向によって生じる復元力が異なる。
なお、図１では、スプリング６のうちの底面１０ａ側の端部に生じる復元力は図示を省略した。これは、底面１０ａ側の端部に生じる復元力は、ロッド７と軸受部８との間に生じる中心軸Ａと垂直な方向の抵抗力に与える影響が小さいからである。

図３は、空圧式アクチュエータの特性を示したグラフである。横軸は印加する負圧の空気圧、縦軸はロッド７のストロークを示す。この特性は、スプリング６が曲げられて生じる復元力による影響も含んだものである。図３では、スプリング６が互いに異なる方向に曲がった場合における特性をそれぞれ示している。
実線で示す特性Ｓ１は、スプリング６が例えば図２（ａ）の方向に曲げられる場合のものである。点線で示す特性Ｓ２は、スプリング６が例えば図２（ｂ）の方向に曲げられる場合のものである。

図３に示すように、特性Ｓ１，Ｓ２どちらの場合でも、ロッド７が引込方向に移動する際の特性と、ロッド７が押出方向に移動する際の特性は、互いに異なるものとなる。ロッド７の移動方向によってこのような特性の差異が生じるのは、ロッド７の軸方向に生じるスプリング６の付勢力が、ロッド７が引込方向に移動する際はその移動に対する抵抗となる一方で、ロッド７が押出方向に移動する際はその移動を補助するように働くためである。
またさらに、ロッド７の移動方向が同じ場合でも、特性Ｓ１と特性Ｓ２とでは、異なる軌跡を示している。ロッド７の引込方向の場合、ロッド７のストローク変化量は、ストロークが０の位置を基準として定義する。ロッド７が引き込まれるとき、印加する圧力が同じでも、ロッド７のストローク変化量は、特性Ｓ１の方が大きい。また、ロッド７の押出方向の場合、ロッド７のストローク変化量は、ロッド７が最大限引き込まれたストローク最大位置を基準として定義する。ロッド７が押し出されるとき、印加する圧力が同じでも、ロッド７のストローク変化量は、特性Ｓ１の方が大きい。そして、ロッド７の移動方向による空気圧の差は、特性Ｓ１の場合の差Ｈ１よりも、特性Ｓ２の場合の差Ｈ２の方が大きい。これは、図２で示したように、図２（ｂ）の方向に曲げられた方がスプリング６の復元力が大きいために、ロッド７と軸受部８との間に生じる中心軸Ａと垂直な方向の抵抗力が大きくなり、ロッド７が移動する際に受ける抵抗が大きくなるからである。
なお、以下、ロッド７の移動方向による空気圧の差を、ヒステリシスと称す。

既に述べたように、本発明の空圧式アクチュエータに設けられたスプリング６は、自身の軸回りの回転が規制されたものであるが、もしもスプリング６の軸回りの回転が規制されていない状態でスプリング６が設けられた場合は、外部からの振動、空圧式アクチュエータ自身の動作等が原因となって、スプリング６が軸回りに回転する。このため、例えば、負圧が印加されてロッド７が引込方向に移動を始めたときには特性Ｓ１に沿った軌跡を示していても、途中でスプリング６が回転して、その時点から特性Ｓ２に沿った軌跡で空圧式アクチュエータが動作してしまう。また、ストロークが０の位置からロッド７を最大限引き込ませ、最大限引き込ませた位置から再びストロークが０の位置に戻す１サイクルの動作が行われた後に、もう一回同様の１サイクルの動作を行う場合、１回目のサイクルが終わってから２回目のサイクルを始める間にスプリング６が回転すると、１回目のサイクルと２回目のサイクルとで異なる特性に沿った動作を行うことになる。このように、空圧式アクチュエータの特性が予期せず急激に変化して、特性が不安定となる。

これに対して、スプリング６の回転が規制されていれば、このような不安定な特性を示すことはない。例えば、図２（ａ）の方向にスプリング６が曲げられるように回転が規制されているのであれば、特性は図３に示す特性Ｓ１に一意に決まり、図２（ｂ）の方向にスプリング６が曲げられるように回転が規制されているのであれば、特性は図３に示す特性Ｓ２に一意に決まる。つまり、特性が安定する。

ここで、スプリング６の回転を規制するための構成について具体的に示す。
図４に、スプリング６の平面図を示す。図４（ａ）は、スプリング６を側面から見たときの平面図である。図４（ｂ）は、スプリング６を軸方向から見たときの平面図である。図４（ｂ）に示すように、スプリング６の巻き先端部６ａは、スプリング６の内側に曲げられている。巻き先端部６ａは、螺旋状に巻かれてスプリング６を構成している線状部材の端部を意味する。

図５は、スプリングホルダ５の斜視図である。スプリングホルダ５は、皿状の部材であり、円板面５ａにスプリングガイド５ｂが設けられている。スプリングガイド５ｂは、スプリング６をその径方向に位置決めするために、スプリング６の内周に沿うような形状に形成された凸部である。スプリングガイド５ｂの一部は凹んで、窪み部５ｃとなっている。
なお、円板面５ａの中央の孔５ｄは、ロッド７を取り付けるための孔である。

図６は、スプリングホルダ５でスプリング６を保持した状態を示す平面図である。スプリング６の巻き先端部６ａが、スプリングガイド５ｂの窪み部５ｃに配置され、スプリング６の回転が規制された状態となっている。
スプリングガイド５ｂは、プレス成型により円板面５ａに設けられる。または、平坦な円板面５ａに、スプリングガイド５ｂに相当する形状の部材を接着することで設けてもよい。

なお、スプリングホルダ５及びスプリング６は、図７〜図１５に示すように変形してもよい。図７〜図１５において、図４〜図６と同一又は相当の部分については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
例えば、スプリング６に替えて、図７に示すスプリング６１としてよい。図７（ａ）は、スプリング６１を側面から見たときの平面図である。図７（ｂ）は、スプリング６１を軸方向から見たときの平面図である。スプリング６１では、巻き先端部６１ａが、スプリング６１の外側に延長されている。より詳しくは、軸方向から見たときにスプリング６が成す円の接線方向に、巻き先端部６１ａが伸びている。

このとき、スプリングホルダ５に替えて、図８に斜視図で示すスプリングホルダ５１を用いる。スプリングホルダ５１の円板面５１ａには、スプリング６１をその径方向に位置決めするために、スプリングガイド５１ｂが設けられている。スプリングガイド５１ｂは、スプリング６１の内周に沿って円環状に形成された凸部である。また、円板面５１ａには、爪５１ｃ，５１ｄが立設されている。
爪５１ｃ，５１ｄは、プレス成型により円板面５１ａに設けられる。または、平坦な円板面５１ａに、爪５１ｃ，５１ｄに相当する形状のブロックを接着することで設けてもよい。

図９は、スプリングホルダ５１でスプリング６１を保持した状態を示す平面図である。スプリングホルダ５１の爪５１ｃ，５１ｄが、スプリング６１の巻き先端部６１ａを挟んだ両側に位置しており、巻き先端部６１ａに爪５１ｃ，５１ｄが当接することで、スプリング６１の回転が規制される。
スプリング６１のようにした場合、図１０に平面図で示すように、スプリングホルダ５２により回転が規制されてもよい。スプリングホルダ５２の円板面５２ａには、スプリング６１の外周に位置するようなスプリングガイド５２ｂが、設けられている。スプリングガイド５２ｂは、スプリング６１をその径方向に位置決めするために、スプリング６１の外周に沿うような形状に形成された凸部である。スプリングガイド５２ｂの一部は凹んで、窪み部５２ｃとなっている。窪み部５２ｃに、スプリング６１の巻き先端部６１ａが配置され、スプリング６１の回転が規制された状態となっている。

また、スプリング６に替えて、図１１に斜視図で示すスプリング６２としてもよい。スプリング６２では、巻き先端部６２ａが、スプリング６２の軸方向に突出している。
このとき、スプリングホルダ５に替えて、図１２に斜視図で示すスプリングホルダ５３を用いる。スプリングホルダ５３の円板面５３ａには、円環状に盛り上がったかさ上げ部５３ｃが設けられている。さらにかさ上げ部５３ｃには、スプリング６２をその径方向に位置決めするために、スプリングガイド５３ｂが設けられている。スプリングガイド５３ｂは、スプリング６２の内周に沿って円環状に形成された凸部である。かさ上げ部５３ｃには、巻き先端部６２ａを挿入するための挿入穴５３ｄが形成されている。

図１２に示すように、スプリング６２は、かさ上げ部５３ｃ上に置かれて、挿入穴５３ｄに巻き先端部６２ａが挿入される。このようにして、スプリング６２の回転が規制される。
なお、かさ上げ部５３ｃを設けるのは、挿入穴５３ｄに挿入された巻き先端部６２ａが、ダイアフラム２側に突き出てダイアフラム２を傷つけるのを防止するためである。

スプリング６２のようにした場合は、図１３に斜視図で示すように、かさ上げ部材９が設けられたスプリングホルダ５４により回転が規制されてもよい。スプリングホルダ５４の円板面５４ａは平坦であり、かさ上げ部材９が置かれている。
かさ上げ部材９は、円板状のかさ上げ部９ａと、かさ上げ部９ａ上に設けられたガイド部９ｂとを有する。ガイド部９ｂは、スプリング６２をその径方向に位置決めするために、スプリング６２の内周に沿って円環状に形成された凸部である。かさ上げ部９ａの中央には、ロッド７を取り付けるための孔９ｃが形成されている。また、かさ上げ部９ａのうちの、ガイド部９ｂの外周に位置する部分には、巻き先端部６２ａを挿入するための挿入穴９ｄが形成されている。
図１３に示すように、スプリング６２は、かさ上げ部９ａ上に置かれて、挿入穴９ｄに巻き先端部６２ａが挿入される。このようにして、スプリング６２の回転が規制される。また、図１２と同様に、ダイアフラム２が傷つくことを防止できる。

また、スプリング６に替えて、図１４に斜視図で示すスプリング６３としてもよい。スプリング６３は、いわゆる一般的なスプリングである。巻き先端部６ａ，６１ａ，６２ａと違い、巻き先端部６３ａは、スプリング６３のうちの巻き先端部６３ａ以外の部分と連続して規則的な螺旋を描く。
このとき、スプリングホルダ５に替えて、図１５に平面図で示すスプリングホルダ５５を用いる。スプリングホルダ５５の円板面５５ａには、スプリング６３をその径方向に位置決めするために、スプリングガイド５５ｂが設けられている。スプリングガイド５５ｂは、スプリング６３の内周に沿って円環状に形成された凸部である。円板面５５ａには、突出した爪５５ｃが設けられている。爪５５ｃは、プレス成型により円板面５５ａに設けられる。または、平坦な円板面５５ａに、爪５５ｃに相当する形状のブロックを接着することで設けてもよい。
図１５に示すように、爪５５ｃがスプリング６３の巻き先端部６３ａの先端面に当接することで、スプリング６３の回転が規制される。

なお、巻き先端部６３ａの先端面を爪５５ｃに対向させる図１５のような構成は、図７に示したスプリング６１に対して適用してもよい。この場合、スプリング６１の巻き先端部６１ａの先端面と対向する位置に、爪５５ｃを設ける。
爪５５ｃは、巻き先端部６３ａが爪５５ｃから離れる方向にスプリング６３が回転するのは、規制することはできない。つまり、爪５５ｃは、一方向の回転に対してのみ有効な構成である。しかしながら、空圧式アクチュエータをターボチャージャ等の他の装置に取り付けて使用する際、空圧式アクチュエータに掛かる振動等の関係で、一方向にしかスプリング６３は回転しないと考えられる場合がある。このような場合は、爪５５ｃを設けることで非常に簡素かつ効率的に、スプリング６３の回転を規制することができる。

上記のような構成を用いて、空圧式アクチュエータに設けたスプリングの回転を規制することで、空圧式アクチュエータの特性が安定する。
なお、上記した回転規制のための構成は一例であり、スプリングの回転を規制できるのであれば、上記以外の構成を適宜採用してよい。
また、上記では、スプリングホルダ側でスプリングの回転を規制する場合を示した。しかしながら、第１ハウジング１０側でスプリングの回転を規制してもよい。
例えば、図１３で示したような挿入穴９ｄと巻き先端部６２ａによる回転規制、図１５で示したような爪５５ｃと巻き先端部６３ａによる回転規制等の構成を適用できる。

なお、上記では、スプリングの回転を規制することで空圧式アクチュエータの特性を安定させる構成について示した。
図２及び図３に示したように、スプリングが図２（ａ）の方向で曲げられる位置にて回転を規制するか、図２（ｂ）の方向で曲げられる位置にて回転を規制するかで、スプリングが曲げられた際に生じる復元力、そしてヒステリシスが変化する。このヒステリシスは、小さいほど好ましく、少なくとも空圧式アクチュエータの使用上許容される許容値以下とすることが好ましい。従って、スプリングは、ヒステリシスが許容値以下となるような復元力を生じる方向で曲げられるように、回転方向での位置決めつまり回転規制がなされると、さらに好ましい。実際は、例えばシミュレーション、実験等により、スプリングが曲げられる方向とヒステリシスとの対応を順次とって、ヒステリシスが許容値以下となった曲げ方向を求め、それらの方向でスプリングが曲げられるように、スプリングの回転方向での位置決めを行う。このようにして、ヒステリシスが許容値以下となった特性のもと、空圧式アクチュエータを常に動作させることができる。

以上のように、この実施の形態１に係る空圧式アクチュエータによれば、スプリングの回転が規制される。従って、空圧式アクチュエータの特性を安定させることができる。

例えば、スプリング６の巻き先端部６ａは、内側に曲げられており、スプリングホルダ５には、スプリング６の内周に沿って凸のスプリングガイド５ｂが形成される。このとき、スプリングガイド５ｂの一部が凹んで巻き先端部６ａが配置される窪み部５ｃが、回転規制部に相当する。この構成により、空圧式アクチュエータの特性を安定させることができる。

また、スプリングホルダ５３，５４に設けられたかさ上げ部５３ｃ，９ａと、かさ上げ部５３ｃ，９ａ上に配置されたスプリング６２の内周に沿って凸に形成されたスプリングガイド５３ｂ又はガイド部９ｂとを有し、スプリング６２の巻き先端部６２ａは、軸方向に突き出ている。このとき、かさ上げ部５３ｃ，９ａに形成されて巻き先端部６２ａが挿入される挿入穴５３ｄ，９ｄが、回転規制部に相当する。この構成により、空圧式アクチュエータの特性を安定させることができる。

また、スプリングホルダ５１，５５には、スプリング６１，６３の内周に沿って凸のスプリングガイド５１ｂ，５５ｂが形成される。このとき、スプリングホルダ５１，５５に形成され、スプリング６１，６３の巻き先端部６１ａ，６３ａに当接してスプリング６１，６３の回転を規制する爪５１ｃ，５１ｄ，５５ｃが、回転規制部に相当する。この構成により、空圧式アクチュエータの特性を安定させることができる。

また、巻き先端部６１ａは、スプリング６１の外側に延長されており、爪５１ｃ，５１ｄは、巻き先端部６１ａを挟んだ両側に形成されていることとした。この構成により、空圧式アクチュエータの特性を安定させることができる。

また、スプリング６１の巻き先端部６１ａは、外側に延長されており、スプリングホルダ５２には、スプリング６１の外周に沿って凸のスプリングガイド５２ｂが形成される。このとき、スプリングガイド５２ｂの一部が凹んで巻き先端部６１ａが配置される窪み部
５２ｃが、回転規制部に相当する。この構成により、空圧式アクチュエータの特性を安定させることができる。

また、ロッド７の動作方向による空気圧の差であるヒステリシスが許容値以下となるように、スプリングの回転方向の位置決めがされることとした。従って、ヒステリシスの小さい安定した特性のもと、空圧式アクチュエータを動作させることができる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係る空圧式アクチュエータは、特性を安定させることができるため、例えばターボチャージャに駆動力を与えてその動作を制御する駆動装置として用いるのに適している。

１ ハウジング、２ ダイアフラム、３ａ 大気圧室、３ｂ 負圧室、４ 負圧導入管、５ スプリングホルダ、５ａ 円板面、５ｂ スプリングガイド、５ｃ 窪み部、５ｄ 孔、６ スプリング、６ａ 巻き先端部、７ ロッド、８ 軸受部、９ かさ上げ部材、９ａ かさ上げ部、９ｂ ガイド部、９ｃ 孔、９ｄ 挿入穴、１０ 第１ハウジング、１０ａ 底面、１１ 第２ハウジング、２０ 長さ調節アーム、３０ レバー、３１ ピン軸、４０ ブラケット、５１ スプリングホルダ、５１ａ 円板面、５１ｂ スプリングガイド、５１ｃ 爪、５１ｄ 爪、５２ スプリングホルダ、５２ａ 円板面、５２ｂ スプリングガイド、５２ｃ 窪み部、５３ スプリングホルダ、５３ａ 円板面、５３ｂ スプリングガイド、５３ｃ かさ上げ部、５３ｄ 挿入穴、５４ スプリングホルダ、５４ａ 円板面、５５ スプリングホルダ、５５ａ 円板面、５５ｂ スプリングガイド、５５ｃ 爪、６１ スプリング、６１ａ 巻き先端部、６２ スプリング、６２ａ 巻き先端部、６３ スプリング、６３ａ 巻き先端部。

Claims (7)

1. 内部に空気圧が印加されるハウジングと、
   前記ハウジングの内部に設けられ、印加される前記空気圧によりダイアフラムを介して往復動作するスプリングホルダと、
   前記スプリングホルダに固定され、前記スプリングホルダと一体に往復動作するロッドと、
   前記ハウジングの内部に設けられ、前記スプリングホルダの往復動作により伸縮して付勢力を与えるスプリングと、
   前記スプリングの回転を規制する回転規制部とを備えたことを特徴とする空圧式アクチュエータ。
2. 前記スプリングの巻き先端部は、内側に曲げられており、
   前記スプリングホルダには、前記スプリングの内周に沿って凸部が形成され、
   前記回転規制部は、前記凸部の一部が凹んで前記巻き先端部が配置される窪み部であることを特徴とする請求項１記載の空圧式アクチュエータ。
3. 前記スプリングホルダに設けられたかさ上げ部と、前記かさ上げ部上に配置された前記スプリングの内周に沿って形成された凸部とを有し、
   前記スプリングの巻き先端部は、軸方向に突き出ており、
   前記回転規制部は、前記かさ上げ部に形成されて前記巻き先端部が挿入される挿入穴であることを特徴とする請求項１記載の空圧式アクチュエータ。
4. 前記スプリングホルダには、前記スプリングの内周に沿って凸部が形成され、
   前記回転規制部は、前記スプリングホルダに形成され、前記スプリングの巻き先端部に当接して前記スプリングの回転を規制する爪であることを特徴とする請求項１記載の空圧式アクチュエータ。
5. 前記巻き先端部は、前記スプリングの外側に延長されており、
   前記爪は、前記巻き先端部を挟んだ両側に形成されていることを特徴とする請求項４記載の空圧式アクチュエータ。
6. 前記スプリングの巻き先端部は、外側に延長されており、
   前記スプリングホルダには、前記スプリングの外周に沿って凸部が形成され、
   前記回転規制部は、前記凸部の一部が凹んで前記巻き先端部が配置される窪み部であることを特徴とする請求項１記載の空圧式アクチュエータ。
7. 前記ロッドの動作方向による前記空気圧の差が許容値以下となるように、前記スプリングの回転方向の位置決めがされることを特徴とする請求項１記載の空圧式アクチュエータ。

Images