CN106662006B - 增压器 - Google Patents

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Abstract

在安装部件(53)的安装孔(55)嵌合地设置阀(57)，阀(57)允许相对于安装部件(53)的游动，阀(57)具备具有与阀座(59)能够抵接分离的阀面(61f)的阀主体(61)，在阀主体(61)的头部一体形成阀轴(63)，分流通路(33)的轴心(33s)以使分流通路(33)的出口侧的开口部(33a)位于比入口侧的开口部(33b)靠轴杆(41)侧的方式相对于涡轮壳体(23)的内壁部(23i)的厚度方向(TD)倾斜，阀主体(61)的阀面(61f)的中心(61fc)相对于阀轴(63)的轴心(63s)向轴杆(41)侧偏心。

Description

增压器
技术领域
本发明涉及利用来自发动机的废气的能量来对向发动机供给的空气进行增压的车辆用增压器等增压器。
背景技术
作为抑制车辆用增压器的增压压力的过度上升的对策，通常在车辆用增压器的涡轮壳体的内壁部形成有分流通路。废气的一部分在该分流通路流动而对涡轮叶轮进行分流。另外，在涡轮壳体的合适位置设有对分流通路的出口侧的开口部进行开闭的排气泄压阀。在此，分流通路是对向涡轮叶轮侧供给的废气的流量进行调整的气体流量可变通路之一，排气泄压阀是对气体流量可变通路的出口侧的开口部进行开闭的流量可变阀机构之一。
排气泄压阀具备：能够旋转地支撑于涡轮壳体的轴杆(旋转轴)；与分流通路的开口部侧的阀座能够抵接及能够分离的阀；以及连结轴杆及阀的安装部件。轴杆在贯通形成于涡轮壳体的外壁部的支撑孔能够向正反方向旋转地支撑有轴杆(旋转轴)。轴杆的基端部(一端部)从涡轮壳体的外壁部向外侧突出。另外，在轴杆的基端部一体地连结有联杆部件的基端部(一端部)。联杆部件通过驱动器的驱动而绕轴杆的轴心向正方向或反方向摆动。
在轴杆的前端部(另一端部)一体地连结有安装部件的基端部。在安装部件的前端部贯通形成有安装孔。安装部件的安装孔嵌合有阀。在该嵌合中，允许阀相对于安装部件游动(包括偏斜及微动)。另外，阀具备阀主体和一体地设于阀主体的头部(与阀面相反侧的部位)的阀轴。阀主体具有与分流通路的出口侧的开口部周缘的阀座能够抵接及能够分离的阀面。阀轴作为阀连结部件嵌合于安装部件的安装孔，从而与安装部件连结。而且，在阀轴的前端部一体地设有止动部件。止动部件用于防止阀相对于安装部件的脱离。
当增压压力达到设定压时，通过驱动器的驱动，联杆部件向正方向摆动。通过联杆部件的向正方向的摆动，阀经由轴杆及安装部件而向正方向(打开方向)摆动，将分流通路的开口部打开。另外，在打开分流通路的开口部后，当增压压力低于设定压时，通过驱动器的驱动，联杆部件向反方向摆动。通过联杆部件的向反方向的摆动，阀经由轴杆等而向反方向(关闭方向)摆动，将分流通路的开口关闭。由于允许存在阀相对于安装部件的游动(松动)，因此，提高关闭分流通路的开口部时的、阀主体的阀面相对于阀座的追随性(贴紧性)，确保排气泄压阀的动作的稳定性(可靠性)。
此外，专利文献1及专利文献2示出了与本发明相关的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-236088号公报
专利文献2：日本特开2008-101589号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，如上所述，为了确保排气泄压阀的动作的稳定性，需要允许阀相对于安装部件的游动。另一方面，当允许阀相对于安装部件的游动时，有时，在车辆用增压器的运转中，例如，在将分流通路的出口侧的开口部开始打开时或在即将关闭之前，在轴杆附近，由于来自发动机侧的废气的脉动(排气脉动)或来自驱动器侧的脉动等，在阀与阀座之间产生振动接触(因振动而引起的接触)。在这种情况下，存在从排气泄压阀产生振动音(因振动而引起的接触音)而导致排气泄压阀的静音性降低的问题。
此外，在车辆用增压器等增压器装备排气泄压阀以外的流量可变阀机构的情况下，也同样地产生上述的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能够解决上述的问题的增压器。
用于解决上述课题的方案
本发明的方案为一种增压器，其宗旨在于，具备流量可变阀机构，其形成于涡轮壳体的内壁部或与上述涡轮壳体以连通的状态连接的连接体的内壁部，且对用于调整向涡轮叶轮侧供给的废气的流量的气体流量可变通路的出口侧的开口部进行开闭，上述流量可变阀机构包括：支撑于上述涡轮壳体或上述连接体的外壁部的轴杆；与上述轴杆一体地连结的安装部件；以及阀，其设于上述安装部件，且具备阀主体及阀连结部件，上述阀主体具有用于对上述气体流量可变通路的开口部进行开闭的阀面，上述阀连结部件设于上述阀主体且与上述安装部件连结，将上述气体流量可变通路的开口部关闭时的上述阀主体的上述阀面的中心相对于上述气体流量可变通路的轴心向与上述轴杆侧的相反侧偏心。
在此，在本申请的说明书及权利要求书中，“增压器”的意思不只是单级的增压器，也包括多级(低压级和高压级)的增压器。“与涡轮壳体以连通的状态连接的连接体”的意思包括与涡轮壳体的气体导入口或气体排出口以连通的状态连接的配管、歧管、罩体等。另外，“气体流量可变通路”的意思包括用于使废气的一部分向涡轮叶轮分流的分流通路等，“流量可变阀机构”的意思包括开闭分流通路的开口部的排气泄压阀等。而且，“设置”的意思除了包括直接设置以外，还包括经由其它部件而间接地设置、及形成，“形成”的意思包括一体形成。“支撑”的意思除了包括直接地支撑外，还包括经由其它部件而间接地支撑。“连结”的意思除了包括直接连结外，还包括经由其它部件而间接地连结。
发明效果
根据本发明，能够抑制在增压器的运转中，在轴杆附近，因来自发动机侧的废气的脉动等而引起的阀与阀座之间的振动接触，因此，能够降低来自流量可变阀机构的振动音，进而能够提高流量可变阀机构的静音性，换言之，提高增压器的静音性。
附图说明
图1(a)及图1(b)是沿着图2的I-I线的放大剖视图，图1(a)是表示将分流通路的出口侧的开口部关闭的状态的图，图1(b)是表示将分流通路的出口侧的开口部开始打开时或即将关闭之前的状态的图。
图2是图3的向视部II的放大图。
图3是沿着图4的III-III线的剖视图。
图4是本发明的实施方式的增压器的局部主视图。
图5是本发明的实施方式的增压器的正剖视图。
图6(a)及图6(b)是表示本发明的实施方式的变形例的剖视图，图6(a)是表示将分流通路的出口侧的开口部关闭的状态的图，图6(b)是表示将分流通路的出口侧的开口部开始打开时或即将关闭之前的状态的图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明。此外，附图中的“L”表示左方向，“R”表示右方向。
本发明的实施方式的增压器1是例如车辆用增压器。如图5所示，增压器1利用来自发动机(未图示)的废气的能量，对向发动机供给的空气进行增压(压缩)。
如图5所示，增压器1具备轴承座3。在轴承座3内设有一对径向轴承5、5及一对止推轴承7、7。这些轴承能够旋转地支撑向左右方向延伸的转子轴(涡轮轴)9。换言之，在轴承座3经由多个轴承5、7而能够旋转地设有转子轴9。
在轴承座3的右侧设有压缩机壳体11。另外，在压缩机壳体11内能够旋转地设有压缩机叶轮13。压缩机叶轮13与转子轴9的右端部同心且一体地连结，且利用离心力来压缩空气。
在压缩机壳体11的压缩机叶轮13的入口侧(空气的主流方向的上游侧)形成有用于导入空气的空气导入口(空气导入通路)15。空气导入口15与净化空气的空气滤清器(未图示)连接。另外，在轴承座3与压缩机壳体11之间的压缩机叶轮13的出口侧(空气的主流方向的下游侧)形成有扩散器流路17。扩散器流路17形成为环状，且对压缩的空气进行升压。而且，在压缩机壳体11的内部设有压缩机涡旋流路19。压缩机涡旋流路19以包围压缩机叶轮13的方式形成为漩涡状，压缩机涡旋流路19与扩散器流路17连通。在压缩机壳体11的合适位置形成有用于将压缩的空气排出的空气排出口(空气排出通路)21。空气排出口21与压缩机涡旋流路19连通，且与发动机的供气歧管(未图示)连接。
在轴承座3的左侧设有涡轮壳体23。另外，在涡轮壳体23内能够旋转地设有涡轮叶轮25。涡轮叶轮25与转子轴9的左端部同心且一体地连结，且利用废气的压力能量来产生旋转力(旋转扭矩)。
如图3～图5所示，在涡轮壳体23的合适位置形成有用于导入废气的气体导入口(气体导入通路)27。气体导入口27与发动机的排气歧管(未图示)连接。另外，在涡轮壳体23的内部的涡轮叶轮25的入口侧(废气的主流方向的上游侧)形成有漩涡状的涡轮涡旋流路29。而且，在涡轮壳体23的涡轮叶轮25的出口侧(废气的主流方向的下游侧)形成有用于排出废气的气体排出口(气体排出通路)31。气体排出口31经由连接管(未图示)等而与使用了催化剂的废气净化装置(未图示)连接。
如图1～图3所示，在涡轮壳体23的气体排出口31侧的内壁部23i形成有分流通路33。从气体导入口27导入的废气的一部分在分流通路33流动而向气体排出口31侧导出。即，废气的一部分通过分流通路33而向涡轮叶轮25分流。换言之，分流通路33是用于对向涡轮叶轮25侧供给的废气的流量进行调整的所谓的气体流量可变通路。
在涡轮壳体23的合适位置设有排气泄压阀35。排气泄压阀35构成为对分流通路33的开口部进行开闭。即，排气泄压阀35是所谓的流量可变阀机构。
排气泄压阀35具备：能够旋转地支撑于涡轮壳体23的轴杆(旋转轴)41；对分流通路33的开口部(阀座59)进行开闭的阀57；以及连结轴杆41及阀57的安装部件53。轴杆41经由衬套(轴承)39而向正方向及反方向能够旋转地支撑于在涡轮壳体23的外壁部23o贯通形成的支撑孔37。轴杆41的基端部(一端部)从涡轮壳体23的外壁部23o向外侧突出。衬套39压入地设于支撑孔37。
在轴杆41的基端部一体地连结有联杆部件(联杆板)43的基端部(一端部)。联杆部件43通过驱动器45的驱动而绕轴杆41的轴心向正方向及反方向摆动。另外，驱动器45具备向左右方向能够往复移动的传动杆47。传动杆47的前端部经由连结销49及扣环51等旋转自如地连结于联杆部件43的前端部(另一端部)。驱动器45为例如日本特开平10-103069号公报、日本特开2008-25442号公报等所示的隔膜式驱动器。此外，联杆部件43的基端部例如通过角焊、TIG焊、激光束焊、以及铆接等而一体地连结于轴杆41的基端部。作为驱动器45，也可以取代膜片驱动器，而使用电子控制的电动驱动器或液压驱动的液压驱动器。
在轴杆41的前端部(另一端部)一体地连结有安装部件(安装板)53的基端部。安装部件53位于涡轮壳体23内。另外，在安装部件53的前端部贯通形成有具有对面宽度(widthacross flats)的形状或圆形的安装孔55。此外，安装部件53的基端部例如通过角焊、TIG焊、激光束焊、以及铆接等而一体地连结于轴杆41的前端部。
在安装部件53的安装孔55嵌合有阀57。在该嵌合中，允许阀57相对于安装部件53的游动(包括偏斜及微动)。而且，阀57具备阀主体61。阀主体61具有与分流通路33的出口侧的开口部33a周缘的阀座59能够抵接及能够分离的圆形的阀面61f。阀主体61的头部(与阀面61f相反侧的部位)61h呈圆锥台形状。另外，在阀主体61的头部61h一体形成有作为阀连结部件(阀连结部)的剖面圆形的阀轴63。阀轴63通过嵌合而连结于安装部件53的安装孔55。在此，通过允许阀57相对于安装部件53的游动(松动)，能够提高相对于阀主体61的阀面61f的追随性(贴紧性)，从而确保排气泄压阀35的动作的稳定性(可靠性)。而且，在阀轴63的前端部，为了防止阀57相对于安装部件53的脱离，作为一例，一体地设有环状的止动部件(止动件)65。此外，止动部件65的形状不限于环状。止动部件65例如，通过角焊、TIG焊、激光束焊、以及铆接等而一体地连结于阀轴63的前端部。也可以取代将阀轴63一体形成于阀主体61的头部61h且将止动部件65通过角焊等一体地设于阀轴63的前端部，而将阀轴63一体地设于阀主体61的头部61h且将止动部件65一体形成于阀轴63的前端部。阀轴65的剖面不限于圆形，也可以变更为四边形等任意的形状。阀轴65的剖面不限于圆形，也可以变更为四边形等任意的形状。也可以取代在阀主体61的头部61h一体形成作为阀连结部件的阀轴63，而在阀主体61贯通阀主体61地设置其它阀连结部件(未图示)且将其它阀连结部件连结于安装部件53。作为一例，将阀轴63通过嵌合而连结于安装部件53的安装孔55，但是，阀轴63与安装部件53的安装孔55的连结形式(结构、方法)在能够允许阀57相对于安装部件53游动的范围内能够适当地变更。
如图1(a)及图1(b)所示，以分流通路33的出口侧的开口部33a位于比入口侧的开口部33b靠轴杆41侧(图1(a)及图1(b)中用白箭头表示的侧)的方式，分流通路33的轴心33s相对于涡轮壳体23的内壁部23i的厚度方向TD倾斜。另外，使阀主体61的阀面61f抵接于阀座59时的阀主体61的阀面61f的中心(中心线)61fc与分流通路33的出口侧的开口部33a的中心(中心线)33ac一致。而且，阀主体61的阀面61f的中心61fc相对于阀轴63的轴心63s向轴杆41侧偏心。换言之，阀轴63的轴心63s相对于阀主体61的阀面61f的中心61fc向与轴杆41侧相反侧偏心。而且，作为安装部件53的与阀主体61对置的面(背面)的轴杆41侧的部位(靠轴杆41比靠安装孔55近的侧的部位)53a呈模仿阀主体61的头部61h的形状(对应的形状的一例)。
此外，也可以，分流通路33的轴心33s相对于内壁部23i的厚度方向TD平行，且阀面61f的中心61fc与分流通路33的开口部33a的中心33ac一致。或者，也可以，分流通路33的轴心33s相对于内壁部23i的厚度方向TD倾斜，且阀面61f的中心61fc位于阀轴63的轴心63s上。分流通路33的开口部33a、33b的形状不限于圆形，也可以变更成四边形、三角形、椭圆形、半圆形等任意的形状。该情况下，也将阀主体61的阀面61f根据分流通路33的开口部33a、33b的形状而变更。
接下来，对本发明的实施方式的作用及效果进行说明。
从气体导入口27导入的废气经由涡轮涡旋流路29而从涡轮叶轮25的入口侧向出口侧流通，从而，能够利用废气的压力能量来产生旋转力(旋转扭矩)，进而使转子轴9及压缩机叶轮13与涡轮叶轮25一体地旋转。由此，能够对从空气导入口15导入的空气进行压缩，并经由扩散器流路17及压缩机涡旋流路19而从空气排出口21排出，能够对向发动机供给的空气进行增压。
在增压器1的运转中，当增压压力(压缩机叶轮13的出口侧的压力)达到设定压时，通过驱动器45的驱动而使联杆部件43向正方向摆动，进而使轴杆41向正方向旋转，从而使阀57向正方向(打开方向)摆动，进而将分流通路33的开口部打开。由此，能够使从气体导入口27导入的废气的一部分向涡轮叶轮25分流，进而使向涡轮叶轮25侧供给的废气的流量减少。
另外，在将分流通路33的开口部打开后，当增压压力低于设定压时，通过驱动器45的驱动而使联杆部件43向反方向摆动，使轴杆41向反方向旋转，从而使阀57向反方向(关闭方向)摆动，进而将分流通路33的开口部关闭。由此，能够遮挡分流通路33内的废气流，使向涡轮叶轮25侧供给的废气的流量增加。
排气泄压阀35构成为，如上所述地，分流通路33的轴心33s相对于涡轮壳体23的内壁部23i的厚度方向TD倾斜，因此，通过来自分流通路33的废气的压力，能够以使安装部件53接触或接近阀主体61的轴杆41侧的部位(靠轴杆41比靠阀轴63近的侧的部位)的方式对阀57施加弹力。而且，排气泄压阀35构成为，阀主体61的阀面61f的中心61fc相对于阀轴63的轴心63s向轴杆41侧偏心，因此，通过来自分流通路33的废气的压力，能够稳定地对阀57施加弹力。由此，能够抑制在增压器1的运转中，例如，在将分流通路33的出口侧的开口部33a开始打开时或关闭之前(参照图1(b))，在轴杆41附近(轴杆41侧)，因来自发动机侧的废气的脉动或来自驱动器侧的脉动等而引起的阀57与阀座59之间的振动所导致的接触。
安装部件53的与阀主体61对置的面且是轴杆41侧的部位53a，呈模仿阀主体61的头部61h的形状，因此，例如，即使在由于来自分流通路33的废气的压力而阀主体61接触安装部件53的情况下，也能够降低阀主体61与安装部件53的接触压(冲撞力)。
因此，根据本发明的实施方式，在降低阀主体61与安装部件53的接触压的基础上，能够抑制在增压器1的运转中在轴杆41附近因来自发动机侧的废气的脉动等而引起的阀57与阀座59之间的振动所导致的接触，因此，能够降低来自排气泄压阀35的振动音(因振动而引起的接触音)，进而提高排气泄压阀35的静音性，换言之，提高增压器1的静音性。另外，例如，即使在由于来自分流通路33的废气的压力而阀主体61与安装部件53接触的情况下，也能够降低阀主体61与安装部件53的接触压，因此，能够抑制阀主体61与安装部件53的接触部的磨损。
对本实施方式的变形例进行说明。如图6(a)及图6(b)所示，分流通路33的轴心33s相对于涡轮壳体23的内壁部23i的厚度方向TD平行。另外，在使阀主体61的阀面61f抵接于阀座59时的阀主体61的阀面61f的中心61fc相对于分流通路33的轴心33s向与轴杆41侧(图6(a)(b)的白色箭头侧)相反侧偏心。换言之，分流通路33的轴心33s相对于使阀主体61的阀面61f抵接于阀座59时的阀主体61的阀面61f的中心61fc向轴杆41侧偏心。此外，阀面61f的中心61fc也可以位于阀轴63的轴心63s上。
根据本发明的实施方式的变形例，阀座59抵接时的阀主体61的阀面61f的中心61fc相对于分流通路33的轴心33s向与轴杆41侧相反的侧偏心，因此，通过来自分流通路33的废气的压力，能够以使阀主体61的轴杆41侧的部位接触或接近安装部件53的方式对阀57施加弹力。
因此，根据本发明的实施方式的变形例，具有与本发明的实施方式相同的效果。
本发明不限于上述的实施方式的说明，能够如下地以各种方式实施。
即，作为一例，也可以取代在涡轮壳体23的合适位置设置对分流通路33的出口侧的开口部33a进行开闭的排气泄压阀35，而在与涡轮壳体23的气体导入口27以连通的状态连接的排气歧管(未图示)的合适位置设置对形成于排气歧管的分流通路(未图示)的出口侧的开口部进行开闭的排气泄压阀(未图示)。另外，也可以，取代排气泄压阀35对一个分流通路33的出口侧的开口部33a进行开闭，而对多个分流通路(未图示)的出口侧的开口部进行开闭。该情况下，至少一个分流通路的轴心如上所述地相对于涡轮壳体23的内壁部23i的厚度方向TD倾斜。或者，如上所述地，阀主体61的阀面61f的中心61fc相对于至少一个分流通路的轴心向与轴杆41侧相反侧偏心。
而且，本发明所包含的权利范围不限于上述的实施方式。
即，本申请的流量可变阀机构不限于上述的排气泄压阀35，例如，也能够应用于切换阀机构(未图示)，该切换阀机构如日本实开昭61-33923号公报及日本特开2001-263078号公报等所示地，对在涡轮壳体(未图示)内所形成的多个涡轮涡旋流路(未图示)中的任一个涡轮涡旋流路切换废气的供给状态和供给停止状态。另外，本申请的流量可变阀机构例如也能够应用于切换阀机构(未图示)，该切换阀机构如日本特开2010-209688号公报、日本特开2011-106358号公报等所示地，对多级的涡轮壳体(未图示)中的任一级的涡轮壳体切换废气的供给状态和供给停止状态。

Claims (5)

1.一种增压器，其特征在于，
具备流量可变阀机构，其形成于涡轮壳体的内壁部或与上述涡轮壳体以连通的状态连接的连接体的内壁部，且对用于调整向涡轮叶轮侧供给的废气的流量的气体流量可变通路的出口侧的开口部进行开闭，
上述流量可变阀机构包括：
支撑于上述涡轮壳体或上述连接体的外壁部的轴杆；
与上述轴杆一体地连结的安装部件；以及
阀，其设于上述安装部件，且具备阀主体及阀连结部件，上述阀主体具有用于对上述气体流量可变通路的开口部进行开闭的阀面，上述阀连结部件设于上述阀主体且与上述安装部件连结，
将上述气体流量可变通路的开口部关闭时的上述阀主体的上述阀面的中心相对于上述气体流量可变通路的轴心向与上述轴杆侧相反侧偏心，
上述阀主体的上述阀面的中心相对于上述阀连结部件的轴心向上述轴杆侧偏心。
2.根据权利要求1所述的增压器，其特征在于，
以将上述气体流量可变通路的出口侧的开口部位于比入口侧的开口部靠上述轴杆侧的方式，上述气体流量可变通路的轴心相对于上述涡轮壳体的内壁部或上述连接体的内壁部的厚度方向倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的增压器，其特征在于，
上述安装部件的与上述阀主体对置的面且是上述轴杆侧的部位，呈与上述阀主体的头部对应的形状。
4.根据权利要求1或2所述的增压器，其特征在于，
上述气体流量可变通路为用于使上述涡轮叶轮分流的分流通路。
5.根据权利要求3所述的增压器，其特征在于，
上述气体流量可变通路为用于使上述涡轮叶轮分流的分流通路。
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