液壓伺服裝置和渦輪增壓器的製作方法

2023-07-18 20:59:31

本發明涉及液壓伺服裝置和渦輪增壓器。

背景技術：

在渦輪增壓器中有時設置有液壓伺服裝置。液壓伺服裝置包括：以相對於裝置主體能夠移動的方式配置的伺服活塞、以及檢測伺服活塞相對於裝置主體的移動量的行程傳感器，液壓伺服裝置具有通過伺服活塞的移動來改變渦輪增壓器的廢氣通路面積的功能。行程傳感器包括：設置於伺服活塞的可動件、以及設置於裝置主體的固定件，通過由固定件檢測可動件的移動，來檢測伺服活塞相對於裝置主體的移動量。利用設置有這種液壓伺服裝置的渦輪增壓器，通過改變廢氣通路面積來改變對渦輪供給廢氣的供給流速。因此，例如在發動機的低轉速範圍內，也能夠通過減小通路面積來增大對渦輪供給廢氣的供給流速，提高渦輪的旋轉能，因此能夠提高壓縮機的增壓能力(例如參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開2010－59844號公報

技術實現要素：

在上述具備液壓伺服裝置的渦輪增壓器中，為了能一直獲得最佳增壓能力，如何能夠精確地控制伺服活塞的位置成為重要問題。然而，由於廢氣流過的渦輪增壓器在發動機運轉期間內持續維持在高溫狀態，所以行程傳感器的溫度也會升高，可能對輸出結果產生影響。

因此，在記載於專利文獻1的裝置中，通過在裝置主體內使油在收容可動件的腔內循環來解決上述問題。但是，在應用於排氣量較大的發動機的渦輪增壓器中，所產生的熱量會更多。因此，期望提供一種液壓伺服裝置，在將其設置於排氣量較大的發動機所使用的渦輪增壓器的情況下，也能夠減輕熱量對行程傳感器的影響。

本發明鑑於上述情況，其目的在於提供一種液壓伺服裝置和渦輪增壓器，能夠減輕熱量對行程傳感器的影響。

為了實現上述目的，本發明涉及的液壓伺服裝置，其包括：伺服活塞，其相對於裝置主體沿著軸心方向移動；以及行程傳感器，其檢測上述伺服活塞相對於上述裝置主體的移動量，通過使上述伺服活塞與所施加的液壓對應地移動，來改變對渦輪增壓器的渦輪供給廢氣的供給流速，其中，在上述渦輪增壓器與上述行程傳感器之間的部位設置有被供給冷卻水的冷卻水路。

此外，本發明在上述的液壓伺服裝置中，在上述行程傳感器周圍的部位設置有隔熱部，上述隔熱部具備上述冷卻水路。

此外，本發明在上述的液壓伺服裝置中，上述冷卻水路包括設置在上述隔熱部的厚壁內部的板狀的空間。

此外，本發明在上述的液壓伺服裝置中，上述行程傳感器包括：可動件，其設置在上述伺服活塞的一端部；以及固定件，其配置在上述裝置主體中上述可動件周圍的部位，檢測上述可動件相對於上述裝置主體的位置變化，在上述裝置主體，在保持上述固定件的傳感器保持部中作為與上述渦輪增壓器之間的連結部分的部位設置上述冷卻水路。

此外，本發明在上述的液壓伺服裝置中，上述行程傳感器包括：可動件，其設置在上述伺服活塞的一端部；以及固定件，其配置在上述裝置主體中上述可動件周圍的部位，檢測上述可動件相對於上述裝置主體的位置變化，在上述裝置主體，在保持上述固定件的傳感器保持部中作為與上述渦輪殼體之間的連結部分的部位設置上述冷卻水路，並且在厚壁內部具有上述冷卻水路的隔熱部以覆蓋上述行程傳感器周圍的方式設置，上述裝置主體的上述冷卻水路與上述隔熱部的上述冷卻水路彼此連接。

此外，本發明在上述的液壓伺服裝置中，上述行程傳感器包括：可動件，其設置在上述伺服活塞的一端部；以及固定件，其配置在上述裝置主體中上述可動件周圍的部位，檢測上述可動件相對於上述裝置主體的位置變化，上述隔熱部以覆蓋上述固定件周圍的部位以及上述伺服活塞的軸心延長線上的部位的方式構成，至少在上述固定件周圍的部位具有上述冷卻水路。

此外，本發明涉及的渦輪增壓器，其在收容壓縮機的壓縮機殼體與上述渦輪殼體之間設置有中央殼體，上述中央殼體通過軸承以安裝有上述壓縮機和上述渦輪的軸能夠旋轉的方式對其支承，並且在上述軸承周圍的部位設置有被供給冷卻水的殼體用冷卻水路，上述液壓伺服裝置以上述冷卻水路與上述殼體用冷卻水路連接的狀態安裝於上述中央殼體。

根據本發明，在行程傳感器周圍的、與渦輪增壓器之間的部位設置有被供給有冷卻水的冷卻水路，因此能夠實現行程傳感器整體的冷卻，在應用於排氣量較大的發動機的情況下也能夠減輕熱量的影響。

附圖說明

圖1是表示使用本發明的實施方式的液壓伺服裝置的渦輪增壓器的外觀的立體圖。

圖2是圖1所示的渦輪增壓器和液壓伺服裝置的截面俯視圖。

圖3是圖1所示的渦輪增壓器的截面側視圖。

圖4是從左側觀察圖1所示的渦輪增壓器所使用的液壓伺服裝置的主要部分剖視圖。

圖5是從後方側觀察圖4所示的液壓伺服裝置的主要部分剖視圖。

圖6是從後部壁側觀察圖3所示的液壓伺服裝置的隔熱部的後部截面立體圖。

圖7是從後部壁側觀察圖3所示的液壓伺服裝置的隔熱部的側部截面立體圖。

符號說明

1 渦輪增壓器

2 渦輪殼體

2a 渦輪

3 壓縮機殼體

3a 壓縮機

4 中央殼體

4a 殼體用冷卻水路

5 軸承

6 軸

10 液壓伺服裝置

11 裝置主體

11c 傳感器保持部

12 伺服活塞

13 行程傳感器

13A 可動件

13B 固定件

20 隔熱部

30 冷卻水路

31 冷卻水路

具體實施方式

以下，參照圖1至圖7對本發明涉及的液壓伺服裝置的優選實施方式進行詳細說明。各圖所示的箭頭X、箭頭Y、箭頭Z表示相同方向。以下，為了便於說明，可將箭頭X設為前後方向的前方(相反方向為後方)，箭頭Y設為左右方向的左方(相反方向為右方)，箭頭Z設為上下方向的上方(相反方向為下方)來進行說明。

圖1和圖2表示使用本發明的實施方式的液壓伺服裝置的渦輪增壓器。這裡例示的渦輪增壓器1以搭載於排氣量較大的發動機(例如排氣量為23,000cc以上的柴油發動機)為前提而構成，在收容渦輪2a的渦輪殼體2與收容壓縮機3a的壓縮機殼體3之間設置有中央殼體4。如圖3所示，中央殼體4通過軸承5以軸6能夠旋轉的方式對其支承。圖中沒有示出，不過在軸6的一端部安裝有渦輪2a，在另一端部安裝有壓縮機3a。在中央殼體4中軸承5周圍的部位設置有殼體用冷卻水路4a。殼體用冷卻水路4a是在下端部具有取水口4b且在上端部具有排水口4c的水密空間。在該殼體用冷卻水路4a，取水口4b與供水管路L1連接，排水口4c與排水管路L2連接。供水管路L1連接在取水口4b與未圖示的由發動機驅動的水泵的排出口之間，排水管路L2連接在排水口4c與散熱器(未圖示)的入口之間。即，在發動機驅動水泵的情況下，冷卻水在中央殼體4的殼體用冷卻水路4a中循環供給。這樣，利用使冷卻水循環供給於中央殼體4的殼體用冷卻水路4a的渦輪增壓器1，潤滑油不會暴露在高溫下，軸承5與軸6之間一直由潤滑油進行潤滑，因此在軸承5與軸6之間不會產生熱粘或異常磨損。

此外，如圖2所示，在中央殼體4的前方的表面4d安裝有液壓伺服裝置10。如圖4所示，液壓伺服裝置10在裝置主體11中具有伺服活塞12和行程傳感器13。伺服活塞12以能夠移動的方式配置在設置於裝置主體11的基部11a的缸孔11b中。圖中雖未示出，不過伺服活塞12通過連接機構與渦輪增壓器1的可動部件15(參照圖2)連結。可動部件15與伺服活塞12的移動量對應地動作，使設置於渦輪殼體2的廢氣通路2b的開口面積變化。從圖4也可以明確的是，在裝置主體11的基部11a中在缸孔11b的上端部設置有傳感器保持部11c，其具有呈大致矩形的外形形狀。傳感器保持部11c具有與缸孔11b嵌合的止動部11d。伺服活塞12通過與該傳感器保持部11c的止動部11d抵接而結束行程。

行程傳感器13檢測伺服活塞12相對於裝置主體11的移動量。在本實施方式中，通過在伺服活塞12的上端部安裝可動件13A，且在裝置主體11中包含可動件13A的移動範圍的位置上設置固定件13B，來構成行程傳感器13。可動件13A由永久磁鐵呈杆狀構成，以使軸心彼此對齊的狀態設置在伺服活塞12的軸心延長線上的部位。固定件13B包括霍爾IC等磁場檢測部件，配置在以包圍可動件13A周圍的方式設置的外側筒狀部11e與內側筒狀部11g之間。該固定件13B具有如下功能：檢測當可動件13A與伺服活塞12的動作對應地沿著上下方向移動時的磁場，並將該檢測信號通過向外側筒狀部11e的外部導出的信號電纜13C輸出。設置有固定件13B的外側筒狀部11e和內側筒狀部11g分別呈有底圓筒狀，通過使其開口端的外周面與設置於傳感器保持部11c的嵌合孔11f嵌合而安裝於傳感器保持部11c。內側筒狀部11g與外側筒狀部11e的內部嵌合，而使被供給至可動件13A周圍的油與固定件13B隔斷。

如圖4～圖7所示，在裝置主體11中行程傳感器13周圍的部位設置有隔熱部20。在本實施方式中，設置具有後壁部21、頂壁部22和兩個側壁部23的隔熱部20。後壁部21是長方體狀部分，從傳感器保持部11c的上表面11c1中的與中央殼體4的前方表面4d(參照圖2)相鄰的後邊緣部分沿著伺服活塞12的軸心向上方延伸。頂壁部22是從後壁部21的上端部朝向前方突出的長方體狀部分。該頂壁部22是長方體狀部分，以覆蓋包括外側筒狀部11e在內的傳感器保持部11c的整個上表面的方式延伸。兩個側壁部23分別以從傳感器保持部11c的上表面11c1中位於左右的邊緣部分起封閉傳感器保持部11c與頂壁部22之間的開口的方式設置。

如圖5所示，在該隔熱部20和上述傳感器保持部11c分別設置有冷卻水路30、31。如圖4所示，隔熱部20的冷卻水路30是設置在後壁部21及頂壁部22的厚壁內部的空間，分別呈板狀，在厚壁內部相互連結。頂壁部22的冷卻水路30經由在上表面開口的排水路32向外部開口。該排水路32通過未圖示的排水通路與水泵的吸入口連接。傳感器保持部11c的冷卻水路31是呈圓柱狀的空間，是位於中央殼體4與可動件13A之間的部位，沿著與可動件13A的軸心正交的平面延伸。如圖5所示，傳感器保持部11c的冷卻水路31的兩端部分別通過連接水路33與後壁部21的冷卻水路30連通，並且如圖2所示，通過設置於裝置主體11的基部11a的連接水路34及中央殼體4的連接水路4e來與殼體用冷卻水路4a連接。

根據如上述那樣構成的渦輪增壓器1，在發動機運轉的情況下，被供給至中央殼體4的殼體用冷卻水路4a的冷卻水經由連接水路34被供給至傳感器保持部11c的冷卻水路31，並且經由連接水路33被供給至隔熱部20的冷卻水路30。因此，在搭載於排氣量較大的發動機的情況下，也能夠通過流過傳感器保持部11c的冷卻水路31的冷卻水的作用，來抑制從渦輪增壓器1的中央殼體4向行程傳感器13的固定件13B傳遞熱量。此外，通過內部的冷卻水路30被供給有冷卻水的隔熱部20的作用，能夠抑制從渦輪增壓器1向行程傳感器13的固定件13B傳遞輻射熱量。其結果，行程傳感器13能夠減輕熱量的影響，能夠精確地檢測伺服活塞12的移動量並將其輸出。也就是說，根據上述的渦輪增壓器1，能夠以從行程傳感器13輸出的伺服活塞12的移動量為基準精確地控制廢氣通路的開口面積，能夠一直獲得最佳增壓能力。

另外，在上述的實施方式中，將設置於隔熱部20的冷卻水路30與設置於傳感器保持部11c的冷卻水路31串聯連接，將流過傳感器保持部11c的冷卻水路31之後的冷卻水供給至隔熱部20的冷卻水路30，但是本發明並不限定於此。例如，可以僅在隔熱部20設置冷卻水路30，也可以對隔熱部20的冷卻水路30和傳感器保持部11c的冷卻水路31分別供給冷卻水。

此外，在上述的實施方式中，隔熱部20的冷卻水路30與殼體用冷卻水路4a連接，將流過殼體用冷卻水路4a的冷卻水供給至隔熱部20的冷卻水路30，但是隔熱部20的冷卻水路30不一定要與殼體用冷卻水路4a連接。另外，在隔熱部20的冷卻水路30與殼體用冷卻水路4a連接的情況下，可以將流過隔熱部20的冷卻水路30之後的冷卻水供給至殼體用冷卻水路4a。

而且，在上述的實施方式中，在隔熱部20的後壁部21和頂壁部22設置有冷卻水路30，但是隔熱部20也可以僅在後壁部21設置冷卻水路30。反之，如果在隔熱部20的側壁部23也設置冷卻水路，則能夠減輕來自渦輪增壓器1的熱量的影響。