JP2013002296A - Drive mechanism for waist gate valve and turbocharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェイストゲート弁の駆動機構及びターボチャージャに関し、特に、排気ガスの一部をタービンホイールに導入せずに迂回させるバイパス流路の開閉を行うウェイストゲート弁の駆動機構及び該駆動機構を有するウェイストゲート弁を備えたターボチャージャに関する。 The present invention relates to a waste gate valve drive mechanism and a turbocharger, and more particularly to a waste gate valve drive mechanism that opens and closes a bypass flow path that bypasses a part of exhaust gas without introducing it into a turbine wheel. The present invention relates to a turbocharger having a wastegate valve.
ターボチャージャは、一般に、エンジンの排気ガスによって駆動されるタービンホイールを有するタービンと、前記タービンホイールに連結されたコンプレッサホイールを有するコンプレッサと、を備え、前記コンプレッサにより加圧された空気を前記エンジンに供給し、前記エンジンの吸気圧（過給圧）を高めるものである。 The turbocharger generally includes a turbine having a turbine wheel driven by engine exhaust gas, and a compressor having a compressor wheel coupled to the turbine wheel, and air compressed by the compressor is supplied to the engine. To increase the intake pressure (supercharging pressure) of the engine.
ターボチャージャ付きエンジンの最大過給圧は、エンジンの破損を防止するため、一定値以下となるように制御される。そのため、タービンホイールを収容するタービンハウジングには、排気ガスの一部をタービンホイールに導入せずに迂回させるバイパス流路が形成される。かかるバイパス流路には、ウェイストゲート弁が開閉自在に配置され、かかるウェイストゲート弁を適宜開閉駆動することによって、エンジンへの過給圧が一定値以下となるように制御している（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。 The maximum supercharging pressure of an engine with a turbocharger is controlled to be a certain value or less in order to prevent engine damage. Therefore, a bypass flow path that bypasses part of the exhaust gas without introducing it into the turbine wheel is formed in the turbine housing that houses the turbine wheel. In the bypass flow path, a waste gate valve is disposed so as to be freely opened and closed, and by appropriately opening and closing the waste gate valve, the supercharging pressure to the engine is controlled to be a predetermined value or less (for example, (See Patent Document 1 and Patent Document 2).
例えば、特許文献２には、駆動源としてのアクチュエータと、該アクチュエータに備えられ過給圧に応じてウェイストゲート弁を開閉するために軸方向に移動されるロッドと、前記ウェイストゲート弁に接続されその回動に応じて前記ウェイストゲート弁を開閉するシャフトと、該シャフトに固定されたリンク板と、一端が前記リンク板に形成された孔に回動可能に挿通され他端が前記ロッドに固定されたリンクピンと、を備えたウェイストゲート弁の駆動機構が開示されている。 For example, in Patent Document 2, an actuator as a drive source, a rod provided in the actuator and moved in an axial direction to open and close a waste gate valve in accordance with a supercharging pressure, and the waste gate valve are connected. A shaft that opens and closes the waste gate valve according to the rotation, a link plate fixed to the shaft, one end rotatably inserted into a hole formed in the link plate, and the other end fixed to the rod A wastegate valve drive mechanism having a link pin is disclosed.
かかる駆動機構によれば、アクチュエータとウェイストゲート弁とが、ロッド、リンクピン、リンク板及びシャフトを介して接続されていることから、ウェイストゲート弁を開閉するためのアクチュエータの作動力は、これらの部材を介してウェイストゲート弁に伝達される。 According to such a drive mechanism, since the actuator and the waste gate valve are connected via the rod, the link pin, the link plate and the shaft, the operating force of the actuator for opening and closing the waste gate valve is It is transmitted to the waste gate valve via the member.
ところで、過給圧制御のためにアクチュエータのロッドが軸方向に伸縮されると、ロッドが略直線上を往復移動するため、ロッドに固定されたリンクピンと、リンクピンが挿通されるリンク板に形成された孔とが、周方向の略同一箇所で繰り返し接触して偏摩耗する。ロッドは、過給圧制御を行っている間、常に移動されるため、リンクピンとリンク板の孔との偏摩耗が進行する。また、ウェイストゲート弁は高温の排気ガス（ガソリンエンジンでは約９５０℃）に晒されているため、高温となったウェイストゲート弁から熱が伝わるリンク板も高温（約６００℃）となり、この熱影響によっても、リンク板の孔とリンクピンとの偏摩耗が促進される。 By the way, when the rod of the actuator is expanded or contracted in the axial direction for supercharging pressure control, the rod reciprocates on a substantially straight line. Therefore, the link pin fixed to the rod and the link plate through which the link pin is inserted are formed. The formed holes repeatedly contact at substantially the same location in the circumferential direction, causing uneven wear. Since the rod is always moved during supercharging pressure control, uneven wear between the link pin and the hole of the link plate proceeds. In addition, because the waste gate valve is exposed to high-temperature exhaust gas (about 950 ° C in a gasoline engine), the link plate that transfers heat from the high-temperature waste gate valve also becomes high (about 600 ° C), and this heat influence Also, uneven wear between the link plate hole and the link pin is promoted.
経年使用によって、リンクピンとリンク板の孔との偏摩耗が進行すると、アクチュエータの初期セット値がずれてしまい、ウェイストゲート弁の開閉駆動の応答性が低下してしまう。例えば、リンク板の孔とリンクピンとの隙間が最初０．３ｍｍに設定されていたものが、ロッドの繰り返しの往復駆動によりリンクピンがリンク板の孔に押し付けられる特定箇所の隙間が偏摩耗して０．６ｍｍまで拡大したとすると、本来、ロッドが０．３ｍｍ以上移動すればウェイストゲート弁が開き始めていたものが、ロッドが０．６ｍｍ以上移動しなければウェイストゲート弁が開かないことになる。 When the partial wear of the link pin and the hole of the link plate proceeds due to the use over time, the initial set value of the actuator is shifted, and the responsiveness of the open / close drive of the waste gate valve is lowered. For example, the gap between the hole of the link plate and the link pin was initially set to 0.3 mm, but the gap at a specific location where the link pin is pressed against the hole of the link plate due to repeated reciprocating driving of the rod is unevenly worn. If the rod is enlarged to 0.6 mm, the waste gate valve originally starts to open when the rod moves 0.3 mm or more, but the waste gate valve does not open unless the rod moves 0.6 mm or more.
なお、ここでは、アクチュエータのロッドにリンクピンを固定しそのリンクピンにリンク板を回動可能に装着した場合について説明したが、逆に、リンク板にリンクピンを固定しそのリンクピンにロッドを回動可能に装着した場合であっても、同様の偏摩耗が生じることになる。 Here, the case where the link pin is fixed to the rod of the actuator and the link plate is rotatably attached to the link pin has been described, but conversely, the link pin is fixed to the link plate and the rod is attached to the link pin. Even if it is mounted so as to be rotatable, the same uneven wear occurs.
本発明は、上述した問題点に鑑みて創案されたものであり、ウェイストゲート弁の駆動機構における偏摩耗を抑制し、ウェイストゲート弁の応答性の低下を抑制することができる、ウェイストゲート弁の駆動機構及びターボチャージャを提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of the above-described problems, and is a waste gate valve capable of suppressing uneven wear in the drive mechanism of the waste gate valve and suppressing a decrease in responsiveness of the waste gate valve. An object is to provide a drive mechanism and a turbocharger.
本発明によれば、排気ガスの一部をタービンホイールに導入せずに迂回させるバイパス流路の開閉を行うウェイストゲート弁の駆動機構であって、前記ウェイストゲート弁の駆動源を構成するアクチュエータと、該アクチュエータに接続されたロッドと、前記ウェイストゲート弁に接続されるとともに回転駆動によって前記ウェイストゲート弁を開閉駆動させるシャフトと、該シャフトに固定されたリンク板と、該リンク板及び前記ロッドのいずれか一方に固定された固定部と他方に回動可能に挿通された回動部とを有するリンクピンと、を備え、前記リンクピンの前記回動部の外周にブッシュを回転可能に装着し、該ブッシュの外周に前記回動部が挿通される前記リンク板又は前記ロッドを回転可能に装着し、前記ブッシュの回転により摩耗を分散させるようにした、ことを特徴とするウェイストゲート弁の駆動機構が提供される。 According to the present invention, there is provided a drive mechanism for a waste gate valve that opens and closes a bypass passage that bypasses a part of exhaust gas without introducing it into a turbine wheel, and an actuator that constitutes a drive source of the waste gate valve; A rod connected to the actuator; a shaft connected to the waste gate valve and driving the waste gate valve to open and close by rotation; a link plate fixed to the shaft; and the link plate and the rod A link pin having a fixed part fixed to one and a rotating part rotatably inserted in the other, and a bush is rotatably mounted on the outer periphery of the rotating part of the link pin; The link plate or the rod through which the rotating portion is inserted is rotatably attached to the outer periphery of the bush, and is worn by the rotation of the bush. Was to disperse, the driving mechanism of the waste gate valve is provided, characterized in that.
また、本発明によれば、排気ガスによって回転されるタービンホイールを有するタービンと、前記タービンホイールに連結されたコンプレッサホイールを有するコンプレッサと、前記タービンに形成され前記排気ガスの一部を前記タービンホイールに導入せずに迂回させるバイパス流路と、該バイパス流路の開閉を行うウェイストゲート弁と、を備えたターボチャージャにおいて、前記ウェイストゲート弁の駆動機構は、前記ウェイストゲート弁の駆動源を構成するアクチュエータと、該アクチュエータに接続されたロッドと、前記ウェイストゲート弁に接続されるとともに回転駆動によって前記ウェイストゲート弁を開閉駆動させるシャフトと、該シャフトに固定されたリンク板と、該リンク板及び前記ロッドのいずれか一方に固定された固定部と他方に回動可能に挿通された回動部とを有するリンクピンと、を備え、前記リンクピンの前記回動部の外周にブッシュを回転可能に装着し、該ブッシュの外周に前記回動部が挿通される前記リンク板又は前記ロッドを回転可能に装着し、前記ブッシュの回転により摩耗を分散させるようにした、ことを特徴とするターボチャージャが提供される。 According to the present invention, a turbine having a turbine wheel rotated by exhaust gas, a compressor having a compressor wheel connected to the turbine wheel, and a part of the exhaust gas formed in the turbine are converted to the turbine wheel. In a turbocharger comprising a bypass flow path that bypasses without being introduced to a waste gate, and a waste gate valve that opens and closes the bypass flow path, the drive mechanism of the waste gate valve constitutes a drive source of the waste gate valve An actuator to be connected, a rod connected to the actuator, a shaft connected to the waste gate valve and driven to open and close the waste gate valve by a rotational drive, a link plate fixed to the shaft, the link plate, Fixed to one of the rods A link pin having a fixed portion and a rotating portion that is rotatably inserted in the other, and a bush is rotatably attached to the outer periphery of the rotating portion of the link pin, and the rotation is attached to the outer periphery of the bush. There is provided a turbocharger in which the link plate or the rod through which a moving part is inserted is rotatably mounted, and wear is dispersed by rotation of the bush.
上述したウェイストゲート弁の駆動機構及びターボチャージャにおいて、前記リンクピンを前記リンク板に固定した場合に前記リンクピンの前記回動部と前記ブッシュとの隙間が前記ブッシュと前記ロッドとの隙間よりも大きく設定してもよいし、前記リンクピンを前記ロッドに固定した場合に前記リンク板と前記ブッシュとの隙間が前記ブッシュと前記リンクピンの前記回動部との隙間よりも大きく設定してもよい。 In the above-described wastegate valve drive mechanism and turbocharger, when the link pin is fixed to the link plate, the gap between the rotating portion of the link pin and the bush is more than the gap between the bush and the rod. It may be set larger, or when the link pin is fixed to the rod, the gap between the link plate and the bush may be set larger than the gap between the bush and the rotating portion of the link pin. Good.
前記ブッシュは、前記リンクピン及び前記回動部が挿通される前記ロッド又は前記リンク板よりも硬度が低い材質により構成されていてもよい。また、前記ブッシュは、拡径したフランジ部を有し、該フランジ部は前記ロッドと前記リンク板との間に配置されていてもよい。 The bush may be made of a material whose hardness is lower than that of the rod or the link plate through which the link pin and the rotating part are inserted. The bush may have an enlarged flange portion, and the flange portion may be disposed between the rod and the link plate.
上述した本発明に係るウェイストゲート弁の駆動機構及びターボチャージャによれば、アクチュエータの作動力が、ロッド、リンクピン及びリンク板を介してウェイストゲート弁に伝達されるようになっており、リンクピンの回動部（リンクピンとロッドとの間又はリンクピンとリンク板との間）に装着されたブッシュは回転可能に配置されていることから、ブッシュの摩耗が特定の箇所に限定されず、周方向に分散される。したがって、ウェイストゲート弁の駆動機構における偏摩耗を抑制し、ウェイストゲート弁の応答性の低下を抑制することができる。 According to the above-described waste gate valve drive mechanism and turbocharger according to the present invention, the operating force of the actuator is transmitted to the waste gate valve via the rod, link pin and link plate. Since the bush mounted on the rotating part (between the link pin and the rod or between the link pin and the link plate) is rotatably arranged, the wear of the bush is not limited to a specific location, and the circumferential direction To be distributed. Therefore, uneven wear in the drive mechanism of the waste gate valve can be suppressed, and a decrease in the responsiveness of the waste gate valve can be suppressed.
以下、本発明の実施形態に係るウェイストゲート弁の駆動機構及び該駆動機構を備えたターボチャージャについて、図１〜図４を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係るウェイストゲート弁の駆動機構を備えたターボチャージャの概略断面図である。図２は、図１に示したウェイストゲート弁の駆動機構の斜視図である。 A wastegate valve drive mechanism and a turbocharger including the drive mechanism according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a turbocharger provided with a drive mechanism for a waste gate valve according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a drive mechanism of the waste gate valve shown in FIG.
本発明の実施形態に係るターボチャージャ１は、図１及び図２に示したように、排気ガスによって回転されるタービンホイール１１ａを有するタービン１１と、タービンホイール１１ａに連結されたコンプレッサホイール１２ａを有するコンプレッサ１２と、タービン１１に形成され排気ガスの一部をタービンホイール１１ａに導入せずに迂回させるバイパス流路１１ｂと、バイパス流路１１ｂの開閉を行うウェイストゲート弁２と、を備え、ウェイストゲート弁２の駆動機構３は、ウェイストゲート弁２の駆動源を構成するアクチュエータ３１と、アクチュエータ３１に接続されたロッド３２と、ウェイストゲート弁２に接続されるとともに回転駆動によってウェイストゲート弁２を開閉駆動させるシャフト３３と、シャフト３３に固定されたリンク板３４と、リンク板３４に固定された固定部３５ａとロッド３２に回動可能に挿通された回動部３５ｂとを有するリンクピン３５と、を備え、リンクピン３５の回動部３５ｂの外周にブッシュ３６を回転可能に装着し、ブッシュ３６の外周にロッド３２を回転可能に装着し、ブッシュ３６の回転により摩耗を分散させるようにしている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the turbocharger 1 according to the embodiment of the present invention includes a turbine 11 having a turbine wheel 11a rotated by exhaust gas, and a compressor wheel 12a connected to the turbine wheel 11a. A compressor 12; a bypass passage 11b formed in the turbine 11 for bypassing part of the exhaust gas without being introduced into the turbine wheel 11a; and a waste gate valve 2 for opening and closing the bypass passage 11b. The drive mechanism 3 of the valve 2 includes an actuator 31 constituting a drive source of the waste gate valve 2, a rod 32 connected to the actuator 31, a waste gate valve 2, and the waste gate valve 2 opened and closed by rotational driving. The shaft 33 to be driven and fixed to the shaft 33 And a link pin 35 having a fixed portion 35a fixed to the link plate 34 and a rotating portion 35b rotatably inserted into the rod 32, and a rotating portion 35b of the link pin 35. A bush 36 is rotatably mounted on the outer periphery of the rod, and a rod 32 is rotatably mounted on the outer periphery of the bush 36 so that the wear is dispersed by rotation of the bush 36.
前記ターボチャージャ１は、図１に示すように、エンジンの排気ガスによって駆動されるタービンホイール１１ａと、タービンホイール１１ａにシャフト１３を介して連結されたコンプレッサホイール１２ａと、を有している。なお、図示したターボチャージャ１の構成は、単なる一例であり、ウェイストゲート弁２を有するターボチャージャ１であれば、本実施形態を適用することができる。 As shown in FIG. 1, the turbocharger 1 includes a turbine wheel 11 a driven by engine exhaust gas, and a compressor wheel 12 a connected to the turbine wheel 11 a via a shaft 13. The illustrated configuration of the turbocharger 1 is merely an example, and the present embodiment can be applied to the turbocharger 1 having the waste gate valve 2.
前記コンプレッサ１２は、コンプレッサホイール１２ａを回転可能に収容するコンプレッサハウジング１２ｂを有する。コンプレッサハウジング１２ｂは、コンプレッサホイール１２ａの上流側に入口流路として筒状に形成されたインレット１２ｃと、コンプレッサホイール１２ａの外周に形成されたディフューザ１２ｄと、ディフューザ１２ｄの外周に渦巻き状に形成されたスクロール部１２ｅと、を備えている。コンプレッサホイール１２ａが回転すると、吸気（空気）は、インレット１２ｃから吸い込まれ、コンプレッサホイール１２ａ、ディフューザ１２ｄ及びスクロール部１２ｅを通って加圧され、エンジンの吸気系に供給される。 The compressor 12 has a compressor housing 12b that rotatably accommodates a compressor wheel 12a. The compressor housing 12b is formed in a spiral shape on the outer periphery of the diffuser 12d, an inlet 12c formed in a cylindrical shape as an inlet channel on the upstream side of the compressor wheel 12a, a diffuser 12d formed on the outer periphery of the compressor wheel 12a. And a scroll part 12e. When the compressor wheel 12a rotates, intake air (air) is sucked from the inlet 12c, pressurized through the compressor wheel 12a, the diffuser 12d, and the scroll portion 12e, and supplied to the intake system of the engine.
前記タービン１１は、タービンホイール１１ａを回転可能に収容するタービンハウジング１１ｃを有する。タービンハウジング１１ｃは、タービンホイール１１ａの下流側に出口流路として形成されたアウトレット１１ｄと、タービンホイール１１ａの外周に渦巻き状に形成されたスクロール部１１ｅと、を備えている。エンジンの排気ガスは、スクロール部１１ｅに導入されて加速され、タービンホイール１１ａを回転させ、アウトレット１１ｄから排出される。 The turbine 11 has a turbine housing 11c that rotatably accommodates a turbine wheel 11a. The turbine housing 11c includes an outlet 11d formed as an outlet channel on the downstream side of the turbine wheel 11a, and a scroll portion 11e formed in a spiral shape on the outer periphery of the turbine wheel 11a. The exhaust gas of the engine is introduced into the scroll portion 11e, accelerated, rotates the turbine wheel 11a, and is discharged from the outlet 11d.
また、タービンハウジング１１ｃには、排気ガスの一部をタービンホイール１１ａに導入せずに迂回させるバイパス流路１１ｂが形成されている。バイパス流路１１ｂは、スクロール部１１ｅとアウトレット１１ｄとを連通するように形成されている。また、バイパス流路１１ｂの出口部は、アウトレット１１ｄに臨むように形成されており、かかる出口部には、ウェイストゲート弁２が開閉可能に配置されている。ウェイストゲート弁２は、駆動機構３によって開閉され、エンジンへの最大過給圧を所定値以下に制御する。 The turbine housing 11c is formed with a bypass passage 11b that bypasses part of the exhaust gas without introducing it into the turbine wheel 11a. The bypass channel 11b is formed to communicate the scroll portion 11e and the outlet 11d. The outlet portion of the bypass channel 11b is formed so as to face the outlet 11d, and the waste gate valve 2 is disposed at the outlet portion so as to be opened and closed. The waste gate valve 2 is opened and closed by the drive mechanism 3 and controls the maximum supercharging pressure to the engine to a predetermined value or less.
ウェイストゲート弁２の駆動機構３は、図１〜図３に示したように、アクチュエータ３１と、ロッド３２と、シャフト３３と、リンク板３４と、リンクピン３５と、ブッシュ３６と、を備えている。アクチュエータ３１を作動させると、ロッド３２が軸方向に往復移動し、それに伴ってリンクピン３５、リンク板３４及びシャフト３３を介してウェイストゲート弁２が開閉駆動される。 As shown in FIGS. 1 to 3, the drive mechanism 3 of the waste gate valve 2 includes an actuator 31, a rod 32, a shaft 33, a link plate 34, a link pin 35, and a bush 36. Yes. When the actuator 31 is operated, the rod 32 reciprocates in the axial direction, and the waste gate valve 2 is driven to open and close via the link pin 35, the link plate 34 and the shaft 33.
アクチュエータ３１は、図１に示したように、コンプレッサハウジング１２ｂにブラケット３１ａを介して設置される。ロッド３２は、アクチュエータ３１の過給圧に応じて軸方向に往復移動する。ロッド３２の先端部には、貫通孔３２ａが形成されている。貫通孔３２ａには、図３（ａ）に示したように、ブッシュ３６が回転可能に装着され、ブッシュ３６には、リンクピン３５の回動部３５ｂが回転可能に挿通されている。 As shown in FIG. 1, the actuator 31 is installed in the compressor housing 12b via a bracket 31a. The rod 32 reciprocates in the axial direction according to the supercharging pressure of the actuator 31. A through hole 32 a is formed at the tip of the rod 32. As shown in FIG. 3A, the bush 36 is rotatably mounted in the through hole 32 a, and the rotating portion 35 b of the link pin 35 is rotatably inserted into the bush 36.
一方、ウェイストゲート弁２には、図２に示したように、アーム２ａが接続されており、アーム２ａは、タービンハウジング１１ｃを貫通するシャフト３３に固定されている。シャフト３３は、タービンハウジング１１ｃに回動可能に支持されており、シャフト３３の回動に応じて、ウェイストゲート弁２がバイパス流路１１ｂの出口部を開閉するように構成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 2, an arm 2a is connected to the waste gate valve 2, and the arm 2a is fixed to a shaft 33 that penetrates the turbine housing 11c. The shaft 33 is rotatably supported by the turbine housing 11c, and the waste gate valve 2 is configured to open and close the outlet portion of the bypass passage 11b in accordance with the rotation of the shaft 33.
また、シャフト３３には、タービンハウジング１１ｃの外側に突出した端部に、リンク板３４がカシメや溶接等によって固定されている。また、リンク板３４の他端部には、貫通孔３４ａが形成されている。貫通孔３４ａには、図３（ａ）に示したように、リンクピン３５がカシメや溶接等によって固定されている。 In addition, a link plate 34 is fixed to the shaft 33 at the end protruding to the outside of the turbine housing 11c by caulking, welding or the like. A through hole 34 a is formed at the other end of the link plate 34. As shown in FIG. 3A, the link pin 35 is fixed to the through hole 34a by caulking, welding, or the like.
すなわち、リンクピン３５の一端には、リンク板３４に固定された固定部３５ａが形成され、リンクピン３５の他端には、ブッシュ３６が回転可能に挿通される回動部３５ｂが形成されている。回動部３５ｂの直径は、回動部３５ｂとブッシュ３６との間のヘルツ応力をなるべく小さく抑えるために、固定部３５ａの直径よりも大きく形成されている。 That is, a fixed portion 35a fixed to the link plate 34 is formed at one end of the link pin 35, and a rotating portion 35b through which the bush 36 is rotatably inserted is formed at the other end of the link pin 35. Yes. The diameter of the rotating portion 35b is formed larger than the diameter of the fixed portion 35a in order to suppress the Hertz stress between the rotating portion 35b and the bush 36 as much as possible.
また、リンクピン３５には、ブッシュ３６及びロッド３２の端面に当接するように、ブッシュ３６の抜け止め用のクリップ３５ｃが装着される。クリップ３５ｃは、略Ｃ字状に形成された弾性板であり、リンクピン３５に形成された溝部に嵌め込まれ、ブッシュ３６の回転を許容しつつ、ブッシュ３６及びロッド３２の脱落を抑制している。 Further, a clip 35c for preventing the bush 36 from coming off is attached to the link pin 35 so as to contact the end surfaces of the bush 36 and the rod 32. The clip 35c is an elastic plate formed in a substantially C-shape, and is fitted into a groove formed in the link pin 35, and prevents the bush 36 and the rod 32 from dropping while allowing the bush 36 to rotate. .
ブッシュ３６は、図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、略円筒形状を有する。ブッシュ３６の内径は、リンクピン３５の外周に一定の隙間ｔ１を形成するように構成され、ブッシュ３６の外径は、ロッド３２の貫通孔３２ａと一定の隙間ｔ２を形成するように構成される。また、ブッシュ３６は、拡径したフランジ部３６ａを有し、フランジ部３６ａはロッド３２とリンク板３４との間に配置される。かかるフランジ部３６ａにより、ロッド３２とリンク板３４との接触を抑制し、両者の摩耗を抑制することができる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the bush 36 has a substantially cylindrical shape. The inner diameter of the bush 36 is configured to form a constant gap t1 on the outer periphery of the link pin 35, and the outer diameter of the bush 36 is configured to form a constant gap t2 with the through hole 32a of the rod 32. . The bush 36 has a flange portion 36 a having an enlarged diameter, and the flange portion 36 a is disposed between the rod 32 and the link plate 34. By this flange part 36a, the contact between the rod 32 and the link plate 34 can be suppressed, and wear of both can be suppressed.
また、ブッシュ３６は、リンクピン３５及びロッド３２よりも軟らかい材質、すなわち、硬度（硬さ）が低い材質により構成されている。かかる構成により、ブッシュ３６がリンクピン３５又はロッド３２と接触した際に、リンクピン３５及びロッド３２を摩耗させずに、ブッシュ３６を積極的に摩耗させることができる。よって、メンテナンス時には、摩耗したブッシュ３６を交換すれば足り、リンクピン３５やロッド３２を交換する機会を低減することができる。 The bush 36 is made of a material softer than the link pin 35 and the rod 32, that is, a material having a low hardness (hardness). With this configuration, when the bush 36 comes into contact with the link pin 35 or the rod 32, the bush 36 can be actively worn without wearing the link pin 35 and the rod 32. Therefore, at the time of maintenance, it is sufficient to replace the worn bush 36, and the opportunity to replace the link pin 35 and the rod 32 can be reduced.
例えば、ブッシュ３６の材質としては、耐蝕、耐熱、耐摩耗性等を考慮し、例えば、ＳＵＳ材（ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４４０等）、ＳＣＳ材（ＳＣＳ１３、ＳＣＳ１４等）等が用いられる。具体的には、リンクピン３５及びロッド３２の材質や駆動機構３の使用条件等を考慮して、リンクピン３５及びロッド３２よりも軟らかい又は硬度（硬さ）が低い材質の中から適切なものを選択する。なお、リンクピン３５及びロッド３２の材質には、一般に、ブッシュ３６よりも硬いステンレス鋼が用いられる。 For example, as the material of the bush 36, in consideration of corrosion resistance, heat resistance, wear resistance, etc., for example, SUS material (SUS303, SUS304, SUS310, SUS316, SUS440, etc.), SCS material (SCS13, SCS14, etc.), etc. are used. . Specifically, in consideration of the material of the link pin 35 and the rod 32, the use conditions of the drive mechanism 3, etc., an appropriate material that is softer than the link pin 35 and the rod 32 or has a lower hardness (hardness). Select. The link pin 35 and the rod 32 are generally made of stainless steel that is harder than the bush 36.
また、ブッシュ３６の表面に、上述したＳＵＳ材やＳＣＳ材よりも硬い材質（例えば、セラミック等）をコーティングして耐摩耗性を高めるようにしてもよいし、潤滑剤（例えば、硫化モリブデン等）をコーティングして潤滑性を高めるようにしてもよい。ブッシュ３６の表面に、かかる機能性コーティング層を形成することにより、耐摩耗性や潤滑性等の機能性を向上させることができる。なお、コーティング層の機能性は、ブッシュ３６の材質、駆動機構３の使用条件等によって、適宜選択されるものであり、上述した耐摩耗性や潤滑性に限定されるものではない。 Further, the surface of the bush 36 may be coated with a material harder than the above-mentioned SUS material or SCS material (for example, ceramic) to improve wear resistance, or a lubricant (for example, molybdenum sulfide). May be coated to improve lubricity. By forming such a functional coating layer on the surface of the bush 36, functionality such as wear resistance and lubricity can be improved. The functionality of the coating layer is appropriately selected depending on the material of the bush 36, the use conditions of the drive mechanism 3, and the like, and is not limited to the above-described wear resistance and lubricity.
上述したように、リンクピン３５とロッド３２との間にブッシュ３６を一定の隙間ｔ１，ｔ２を持って装着することにより、リンクピン３５とロッド３２との接触を抑制し、両者の摩耗を抑制することができる。また、ブッシュ３６は、内外の部材（リンクピン３５及びロッド３２）と一定の隙間ｔ１，ｔ２を有していることから、リンクピン３５とロッド３２との間で自由に回転することができる。 As described above, by mounting the bush 36 between the link pin 35 and the rod 32 with a certain gap t1, t2, the contact between the link pin 35 and the rod 32 is suppressed, and the wear of both is suppressed. can do. Further, since the bush 36 has inner and outer members (link pin 35 and rod 32) and certain gaps t1 and t2, the bush 36 can freely rotate between the link pin 35 and the rod 32.
したがって、駆動機構３の作動時に、ブッシュ３６とリンクピン３５及びロッド３２とが接触した場合であっても、ブッシュ３６は位置が固定されることがなく、リンクピン３５とロッド３２との間で回転することができ、摩耗の発生を抑制することができる。また、駆動機構３の作動を繰り返した場合であっても、その都度ブッシュ３６は回転されることから、ブッシュ３６の摩耗が特定の箇所に限定されず、摩耗を周方向に分散することができる。したがって、ウェイストゲート弁２の駆動機構３における偏摩耗を抑制し、ウェイストゲート弁２の応答性の低下を抑制することができる。 Therefore, even when the bush 36 is in contact with the link pin 35 and the rod 32 during the operation of the drive mechanism 3, the position of the bush 36 is not fixed, and between the link pin 35 and the rod 32. It can rotate, and generation | occurrence | production of wear can be suppressed. Even when the operation of the drive mechanism 3 is repeated, the bush 36 is rotated each time, so that the wear of the bush 36 is not limited to a specific location, and the wear can be dispersed in the circumferential direction. . Therefore, uneven wear in the drive mechanism 3 of the waste gate valve 2 can be suppressed, and a decrease in responsiveness of the waste gate valve 2 can be suppressed.
ところで、ウェイストゲート弁２は、高温の排気ガス（ガソリンエンジンでは約９５０℃）に晒されるため、高温となったウェイストゲート弁２から熱が伝わるリンク板３４及びリンクピン３５も高温（約６００℃）となる。この熱影響を考慮して、図３（ａ）及び（ｂ）に示したように、リンクピン３５をリンク板３４に固定した場合に、リンクピン３５の回動部３５ｂとブッシュ３６との隙間ｔ１がブッシュ３６とロッド３２との隙間ｔ２よりも大きく設定されるようにしてもよい。 By the way, since the waste gate valve 2 is exposed to high-temperature exhaust gas (about 950 ° C. in a gasoline engine), the link plate 34 and the link pin 35 to which heat is transferred from the waste gate valve 2 that has become high temperature are also high temperature (about 600 ° C.). ) In consideration of this thermal effect, when the link pin 35 is fixed to the link plate 34 as shown in FIGS. 3A and 3B, the gap between the rotating portion 35 b of the link pin 35 and the bush 36. t1 may be set to be larger than the gap t2 between the bush 36 and the rod 32.
すなわち、隙間ｔ１，ｔ２は、リンク板３４、リンクピン３５、ブッシュ３６及びロッド３２が熱膨張した場合であっても、ブッシュ３６がリンクピン３５とロッド３２との間で回転可能となるように設定される。一般に、リンク板３４、リンクピン３５、ブッシュ３６、ロッド３２の順に温度は低下していくことから、リンクピン３５からの距離に応じて隙間ｔ１，ｔ２を設定することができ、相対的に高温の箇所の隙間ｔ１は相対的に低温の箇所の隙間ｔ２よりも大きく設定される。例えば、リンクピン３５とブッシュ３６との隙間ｔ１は０．３〜０．５ｍｍ程度、ブッシュ３６とロッド３２との隙間ｔ２は０．１〜０．２ｍｍ程度に設定される。なお、これらの数値は単なる一例であり、本発明を限定するものではない。 That is, the gaps t1 and t2 allow the bush 36 to rotate between the link pin 35 and the rod 32 even when the link plate 34, the link pin 35, the bush 36 and the rod 32 are thermally expanded. Is set. In general, since the temperature decreases in the order of the link plate 34, the link pin 35, the bush 36, and the rod 32, the gaps t1 and t2 can be set according to the distance from the link pin 35, and the temperature is relatively high. The gap t1 is set larger than the gap t2 at a relatively low temperature. For example, the gap t1 between the link pin 35 and the bush 36 is set to about 0.3 to 0.5 mm, and the gap t2 between the bush 36 and the rod 32 is set to about 0.1 to 0.2 mm. These numerical values are merely examples, and do not limit the present invention.
ところで、ウェイストゲート弁２の駆動機構３は、作動時にロッド３２の往復運動をリンク機構の回転運動に変換する関係上、ロッド３２が揺動するように構成される場合がある。このとき、ロッド３２とリンク板３４との接続部に捩れが生じる場合があるため、ブッシュ３６は、リンクピン３５の軸方向（すなわち、ブッシュ３６とリンク板３４との間又はブッシュ３６とクリップ３５ｃとの間）に一定の隙間を有していてもよい。 By the way, the drive mechanism 3 of the waste gate valve 2 may be configured such that the rod 32 swings in relation to converting the reciprocating motion of the rod 32 into the rotational motion of the link mechanism during operation. At this time, since a twist may occur in the connecting portion between the rod 32 and the link plate 34, the bush 36 is in the axial direction of the link pin 35 (that is, between the bush 36 and the link plate 34 or between the bush 36 and the clip 35c). A certain gap may be provided between the two.
次に、本発明の他の実施形態に係るウェイストゲート弁２の駆動機構３について説明する。ここで、図４は、本発明の第二実施形態に係るウェイストゲート弁の駆動機構の要部を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、である。なお、図３に示した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。 Next, the drive mechanism 3 of the waste gate valve 2 according to another embodiment of the present invention will be described. Here, FIG. 4 is a figure which shows the principal part of the drive mechanism of the wastegate valve concerning 2nd embodiment of this invention, (a) is sectional drawing, (b) is B- in FIG. 4 (a). It is B sectional drawing. In addition, about the same component as 1st embodiment shown in FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図４に示した第二実施形態に係るウェイストゲート弁２の駆動機構３は、リンクピン３５をロッド３２に固定し、リンクピン３５をリンク板３４に回動可能に接続したものである。第一実施形態及び第二実施形態の構成を考慮すれば、リンクピン３５は、リンク板３４及びロッド３２のいずれか一方に固定された固定部３５ａと、他方に回動可能に挿通された回動部３５ｂと、を有する。 The drive mechanism 3 of the waste gate valve 2 according to the second embodiment shown in FIG. 4 has a link pin 35 fixed to a rod 32 and a link pin 35 rotatably connected to a link plate 34. Considering the configuration of the first embodiment and the second embodiment, the link pin 35 includes a fixed portion 35a fixed to one of the link plate 34 and the rod 32, and a rotation inserted through the other to be rotatable. Moving part 35b.
図４（ａ）に示したように、ロッド３２に形成された貫通孔３２ａには、リンクピン３５の固定部３５ａがカシメや溶接等によって固定される。また、リンク板３４の貫通孔３４ａには、ブッシュ３６が回転可能に装着され、ブッシュ３６には、リンクピン３５の回動部３５ｂが回転可能に挿通されている。また、リンクピン３５には、ブッシュ３６及びリンク板３４の端面に当接するように、ブッシュ３６の抜け止め用のクリップ３５ｃが装着される。 As shown in FIG. 4A, the fixing portion 35a of the link pin 35 is fixed to the through hole 32a formed in the rod 32 by caulking, welding, or the like. A bush 36 is rotatably mounted in the through hole 34a of the link plate 34, and a rotating portion 35b of the link pin 35 is rotatably inserted into the bush 36. Further, a clip 35c for preventing the bush 36 from coming off is attached to the link pin 35 so as to contact the end surfaces of the bush 36 and the link plate 34.
また、図４（ａ）及び（ｂ）に示したように、ブッシュ３６の内径は、リンクピン３５の外周に一定の隙間ｔ３を形成するように構成され、ブッシュ３６の外径は、リンク板３４の貫通孔３４ａと一定の隙間ｔ４を形成するように構成される。また、リンクピン３５をロッド３２に固定した場合に、リンク板３４とブッシュ３６との隙間ｔ４がブッシュ３６とリンクピン３５の回動部３５ｂとの隙間ｔ３よりも大きく設定される。 4 (a) and 4 (b), the inner diameter of the bush 36 is configured to form a constant gap t3 on the outer periphery of the link pin 35, and the outer diameter of the bush 36 is the link plate. It is comprised so that the through-hole 34a of 34 and the fixed clearance t4 may be formed. Further, when the link pin 35 is fixed to the rod 32, the gap t4 between the link plate 34 and the bush 36 is set larger than the gap t3 between the bush 36 and the rotating portion 35b of the link pin 35.
すなわち、隙間ｔ３，ｔ４は、リンク板３４、ブッシュ３６及びリンクピン３５が熱膨張した場合であっても、ブッシュ３６がリンクピン３５とリンク板３４との間で回転可能となるように設定される。一般に、リンク板３４、ブッシュ３６、リンクピン３５の順に温度は低下していくことから、リンクピン３５からの距離に応じて隙間ｔ１，ｔ２を設定することができ、相対的に高温の箇所の隙間ｔ４は相対的に低温の箇所の隙間ｔ３よりも大きく設定される。例えば、ブッシュ３６とリンク板３４との隙間ｔ４は０．３〜０．５ｍｍ程度、リンクピン３５とブッシュ３６との隙間ｔ３は０．１〜０．２ｍｍ程度に設定される。なお、これらの数値は単なる一例であり、本発明を限定するものではない。 That is, the gaps t3 and t4 are set so that the bush 36 can rotate between the link pin 35 and the link plate 34 even when the link plate 34, the bush 36 and the link pin 35 are thermally expanded. The In general, since the temperature decreases in the order of the link plate 34, the bush 36, and the link pin 35, the gaps t1 and t2 can be set according to the distance from the link pin 35. The gap t4 is set larger than the gap t3 at a relatively low temperature. For example, the gap t4 between the bush 36 and the link plate 34 is set to about 0.3 to 0.5 mm, and the gap t3 between the link pin 35 and the bush 36 is set to about 0.1 to 0.2 mm. These numerical values are merely examples, and do not limit the present invention.
かかる第二実施形態の構成によっても、リンクピン３５とリンク板３４との間にブッシュ３６を一定の隙間ｔ３，ｔ４を持って装着することにより、リンクピン３５とリンク板３４との接触を抑制し、両者の摩耗を抑制することができる。また、ブッシュ３６は、内外の部材（リンクピン３５及びリンク板３４）と一定の隙間ｔ３，ｔ４を有していることから、リンクピン３５とリンク板３４との間で自由に回転することができる。 Even in the configuration of the second embodiment, the contact between the link pin 35 and the link plate 34 is suppressed by mounting the bush 36 between the link pin 35 and the link plate 34 with fixed gaps t3 and t4. And wear of both can be suppressed. Further, since the bush 36 has inner and outer members (link pin 35 and link plate 34) and constant gaps t3 and t4, the bush 36 can freely rotate between the link pin 35 and the link plate 34. it can.
したがって、駆動機構３の作動時に、ブッシュ３６とリンクピン３５及びリンク板３４とが接触した場合であっても、ブッシュ３６は位置が固定されることがなく、リンクピン３５とリンク板３４との間で回転することができ、摩耗の発生を抑制することができる。また、駆動機構３の作動を繰り返した場合であっても、その都度ブッシュ３６は回転されることから、ブッシュ３６の摩耗が特定の箇所に限定されず、摩耗を周方向に分散することができる。したがって、ウェイストゲート弁２の駆動機構３における偏摩耗を抑制し、ウェイストゲート弁２の応答性の低下を抑制することができる。 Therefore, even when the bush 36 is in contact with the link pin 35 and the link plate 34 during operation of the drive mechanism 3, the position of the bush 36 is not fixed, and the link pin 35 and the link plate 34 are not fixed. It is possible to rotate between the two, and the occurrence of wear can be suppressed. Even when the operation of the drive mechanism 3 is repeated, the bush 36 is rotated each time, so that the wear of the bush 36 is not limited to a specific location, and the wear can be dispersed in the circumferential direction. . Therefore, uneven wear in the drive mechanism 3 of the waste gate valve 2 can be suppressed, and a decrease in responsiveness of the waste gate valve 2 can be suppressed.
本発明は、上述した各実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention described in the claims.
１ ターボチャージャ
２ ウェイストゲート弁
３ 駆動機構
１１ タービン
１１ａ タービンホイール
１１ｂ バイパス流路
１２ コンプレッサ
１２ａ コンプレッサホイール
３１ アクチュエータ
３２ ロッド
３３ シャフト
３４ リンク板
３５ リンクピン
３５ａ 固定部
３５ｂ 回動部
３６ ブッシュ
３６ａ フランジ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbocharger 2 Wastegate valve 3 Drive mechanism 11 Turbine 11a Turbine wheel 11b Bypass flow path 12 Compressor 12a Compressor wheel 31 Actuator 32 Rod 33 Shaft 34 Link plate 35 Link pin 35a Fixing part 35b Turning part 36 Bushing 36a Flange part
Claims (5)
前記ウェイストゲート弁の駆動源を構成するアクチュエータと、該アクチュエータに接続されたロッドと、前記ウェイストゲート弁に接続されるとともに回転駆動によって前記ウェイストゲート弁を開閉駆動させるシャフトと、該シャフトに固定されたリンク板と、該リンク板及び前記ロッドのいずれか一方に固定された固定部と他方に回動可能に挿通された回動部とを有するリンクピンと、を備え、
前記リンクピンの前記回動部の外周にブッシュを回転可能に装着し、該ブッシュの外周に前記回動部が挿通される前記リンク板又は前記ロッドを回転可能に装着し、前記ブッシュの回転により摩耗を分散させるようにした、ことを特徴とするウェイストゲート弁の駆動機構。 A waste gate valve drive mechanism that opens and closes a bypass passage that bypasses part of the exhaust gas without introducing it into the turbine wheel,
An actuator that constitutes a drive source of the waste gate valve, a rod connected to the actuator, a shaft that is connected to the waste gate valve and that drives the waste gate valve to open and close by rotation, and is fixed to the shaft A link pin having a link plate, a fixed portion fixed to one of the link plate and the rod, and a rotating portion rotatably inserted in the other,
A bush is rotatably mounted on the outer periphery of the rotating portion of the link pin, and the link plate or the rod through which the rotating portion is inserted is rotatably mounted on the outer periphery of the bush. A drive mechanism for a waste gate valve, characterized in that wear is dispersed.
前記ウェイストゲート弁の駆動機構は、請求項１から請求項４のいずれかに記載されたウェイストゲート弁の駆動機構である、ことを特徴とするターボチャージャ。 A turbine having a turbine wheel rotated by exhaust gas; a compressor having a compressor wheel coupled to the turbine wheel; and a bypass formed in the turbine for bypassing a part of the exhaust gas without introducing the turbine wheel In a turbocharger comprising a flow path and a waste gate valve that opens and closes the bypass flow path,
The turbocharger, wherein the wastegate valve drive mechanism is the wastegate valve drive mechanism according to any one of claims 1 to 4.
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