JP2016050525A - 流量可変バルブ機構及び過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェイストゲートバルブ３５の組付性を高めつつ、ウェイストゲートバルブ３５からのチャタリング音を低減する。【解決手段】取付部材５３の取付穴５５にバルブ５７が嵌合して設けられ、バルブ５７は、取付部材５３に対する遊びが許容され、バルブ面６１ｆを有したバルブ本体６１を備え、バルブ本体６１の頭部６１ｈの中央にバルブ軸６３が一体形成され、バルブ軸６３の先端部に止め部材６５が設けられ、バルブ軸６３に板バネ６７が設けられ、板バネ６７は曲げ成形によって折り返し部６７ｔを有し、板バネ６７の一端部に挿通穴６９が形成され、板バネ６７の他端部に切欠部７１が形成され、板バネ６７の一端部は取付部材５３に固定されており、板バネ６７の他端部はバルブ本体６１の頭部６１ｈに圧接されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用過給機等の過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変とする（調整する）ためのガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構等に関する。

車両用過給機による過給圧の過度の上昇を抑制する対策として、通常、車両用過給機におけるタービンハウジングの内部には、排気ガスの一部をタービンインペラをバイパスさせるためのバイパス通路が形成されている。また、タービンハウジングの適宜位置には、バイパス通路の開口部（出口側の開口部）を開閉するウェイストゲートバルブが設けられている。ここで、バイパス通路は、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変とする（調整する）ガス流量可変通路の１つであって、ウェイストゲートバルブは、ガス流路可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構の１つである。そして、流量可変バルブ機構の１つであるウェイストゲートバルブの一般的な構成等は、次のようになる。

タービンハウジングの外壁部に貫通形成（貫通して形成）した支持穴には、ステム（回転軸）が正逆方向へ回転可能に支持されており、このステムの基端部（一端部）は、タービンハウジングの外壁部から外側へ突出している。また、ステムの基端部には、リンク部材の基端部（一端部）が一体的に連結されており、このリンク部材は、アクチュエータの駆動によりステムの軸心周りに正逆方向へ揺動するものである。

ステムの先端部（他端部）には、取付部材の基端部が一体的に連結されており、この取付部材の先端部には、取付穴が貫通形成されている。そして、取付部材の取付穴には、バルブが嵌合して設けられており、このバルブは、取付部材に対する遊び（傾動及び微動を含む）が許容されている。また、バルブは、バイパス通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能（当接可能）なバルブ面を有したバルブ本体（バルブ本体部）と、バルブ本体の頭部（バルブ面の反対側）に一体的に設けられかつ取付部材の取付穴に嵌合によって連結されたバルブ連結部材（バルブ連結部）としてのバルブ軸とを備えている。更に、バルブ軸の先端部には、取付部材に対するバルブの離脱を防止するための止め部材（止め金）が一体的に設けられている。

ここで、過給圧が設定圧に達すると、アクチュエータの駆動によりリンク部材を正方向へ揺動させることによって、バルブがステム及び取付部材を介して正方向（開方向）へ揺動してバイパス通路の開口部を開くようになっている。また、バイパス通路の開口部を開いた後に、過給圧が設定圧未満になると、アクチュエータの駆動によりリンク部材を逆方向へ揺動させることによって、バルブがステム等を介して逆方向（閉方向）へ揺動してバイパス通路の開口部を閉じるようになっている。更に、取付部材に対するバルブの遊び（ガタ）が許容されることによって、バイパス通路の開口部を閉じる際におけるバルブ本体のバルブ面のバルブシートに対する追従性（密着性）を高めて、ウェイストゲートバルブの動作の安定性（信頼性）を確保している。

なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１から特許文献３に示すものがある。

特開２０１３−１５５６８７号公報 特開２００９−２３６０８８号公報 特開２００８−１０１５８９号公報

ところで、前述のように、ウェイストゲートバルブの動作の安定性を確保するには、取付部材に対するバルブの遊びを許容する必要がある。一方、取付部材に対するバルブの遊びを許容すると、車両用過給機の運転中に、例えば、バイパス通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前に、ステム近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動（排気脈動）又はアクチュエータ側からの脈動等によって、バルブとバルブシートとの間に振動接触（振動による接触）が生じることがある。このような場合に、ウェイストゲートバルブからチャタリング音（振動による接触音）が発生して、ウェイストゲートバルブの静音性の低下を招くことが懸念される。

なお、特許文献１に示すように、中間側に折り返し部を有した板バネを具備したウェイストゲートバルブが開発されているが、板バネの一端部がバルブ本体等に溶接によって固定されかつ板バネの他端部が取付部材に溶接によって固定されている。そのため、ウェイストゲートバルブにおいて溶接等による接合箇所（固定箇所）が増加する傾向にあり、ウェイストゲートバルブの組付に要する作業時間が長くなる等、ウェイストゲートバルブの組付性に影響するおそれがある。

前述の問題は、車両用過給機等の過給機がウェイストゲートバルブ以外の流量可変バルブ機構を装備する場合においても、同様に生じるものである。

そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成からなる流量可変バルブ機構等を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、タービンハウジングの内部又は前記タービンハウジングに連通した状態で接続した接続体の内部に、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変とする（調整する）ためのガス流量可変通路が形成された過給機に用いられ、前記ガス流量可変通路の開口部（出口側の開口部）を開閉する流量可変バルブ機構において、前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、基端部が前記ステムの基端部に一体的に連結され、アクチュエータの駆動により前記ステムの軸心周りに正逆方向へ揺動するリンク部材と、前記ステムに一体的に連結された取付部材と、前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能（当接可能）なバルブ面を有したバルブ本体（バルブ本体部）、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材（バルブ連結部）を備えたバルブと、前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、中間側（一端部と他端部の中間側）に折り返し部を有し、両端部（一端部及び他端部）に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、若しくは一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ他端部が前記取付部材の先端部に圧接され、前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向（前記取付部材に対して離隔する方向）へ付勢する板バネと、を具備したことを要旨とする。

ここで、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「過給機」とは、単一段の過給機だけでなく、複数段（低圧段と高圧段）の過給機を含む意である。「タービンハウジングに連通した状態で接続した接続体」とは、タービンハウジングのガス導入口又はガス排出口に連通した状態で接続した配管、マニホールド、ケーシング等を含む意である。また、「ガス流量可変通路」とは、排気ガスの一部をタービンインペラをバイパスさせるためのバイパス通路等を含む意であって、「流量可変バルブ機構」とは、バイパス通路の開口部を開閉するウェイストゲートバルブ等を含む意である。そして、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたこと、形成されたことを含む意であって、「形成され」とは、一体形成されたことを含む意である。「支持され」とは、直接的に支持されたことの他に、別部材を介して間接的に支持されたことを含む意である。「連結され」とは、直接的に連結されたことの他に、別部材を介して間接的に連結されたことを含む意であって、「圧接」とは、圧力を加えた状態で接触することをいう。

本発明の第１の特徴によると、前記過給機の運転中に、前記アクチュエータの駆動により前記リンク部材を正方向へ揺動させることにより、前記バルブが前記ステム及び前記取付部材を介して正方向へ揺動して、前記ガス流量可変通路の開口部を開くことができる。これにより、例えば、前記ガス流量可変通路が前記バイパス通路である場合には、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を減少させることができる。

また、前記ガス流量可変通路の開口部を開いた後に、前記アクチュエータの駆動により前記リンク部材を逆方向へ揺動させることにより、前記バルブが前記ステム及び前記取付部材を介して逆方向へ揺動して、前記ガス流量可変通路の開口部を閉じることができる。これにより、例えば、前記ガス流量可変通路が前記バイパス通路である場合には、前記タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を増加させることができる（前記流量可変バルブ機構の通常の作用）。

前記板バネによって前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢しているため、前記取付部材に対する前記バルブの遊び（ガタ）を許容しつつ、前記取付部材に対する前記バルブの自由な移動（自由な傾動及び揺動を含む）を規制することができる。これにより、前記過給機の運転中、例えば、前記ガス流量可変通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前に、前記ステム近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動（排気脈動）又は前記アクチュエータ側からの脈動等による前記バルブと前記バルブシートとの間の振動接触（振動による接触）が生じることを抑えることができる。

前記板バネの一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ前記板バネの他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接されているため、前記可変流量バルブ機構において溶接等による接合箇所（固定箇所）の増加を抑えることができる。若しくは、前記板バネの一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ前記板バネの他端部が前記取付部材の先端部に圧接されているため、前記可変流量バルブ機構において溶接等による接合箇所の増加を抑えることができる。また、前記板バネの両端部に前記バルブ軸を挿通させるための前記切欠部又は前記挿通穴がそれぞれ形成されているため、前記板バネを前記バルブ軸に容易に取付けることができる。（前記流量可変バルブ機構の特有の作用）。

本発明の第２の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機において、第１の特徴からなる流量可変バルブ機構を具備したことを要旨とする。

第２の特徴によると、第１の特徴による作用と同様の作用を奏する。

本発明によれば、前記ガス流量可変通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前に、前記ステム近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動等による前記バルブと前記バルブシートとの間の振動接触が生じることを抑えることができるため、前記流量可変バルブ機構からのチャタリング音（振動による接触音）を低減して、前記流量可変バルブ機構の静音性、換言すれば、前記過給機の静音性を高めることができる。また、前記可変流量バルブ機構において溶接等による接合箇所の増加を抑えつつ、前記板バネを前記バルブ軸に容易に取付けることができるため、前記可変流量バルブ機構の組付に要する時間が長くなることを抑えて、前記可変流量バルブ機構の組付性への影響を抑えることができる。つまり、本発明によれば、前記可変流量バルブ機構の組付性への影響を抑えつつ、前記流量可変バルブ機構からのチャタリング音を低減して、前記過給機の静音性を高めることができる。

図１（ａ）（ｂ）は、図２におけるI-I線に沿った拡大断面図であって、図１（ａ）は、バイパス通路の開口部を閉じた状態を示す図、図１（ｂ）は、バイパス通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前の状態を示す図である。 図２は、図４における矢視部IIの拡大図であって、本発明の第１実施形態に係るウェイストゲートバルブを含む周辺の構成を示す図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るウェイストゲートバルブにおける板バネの斜視図である。 図４は、図５におけるIV-IV線に沿った断面図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る車両用過給機の部分正面図である。 図６は、本発明の実施形態（第１実施形態）に係る車両用過給機の正断面図である。 図７（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態の変形例を示す断面図であって、図７（ａ）は、バイパス通路の開口部を閉じた状態を示す図、図７（ｂ）は、バイパス通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前の状態を示す図である。 図８（ａ）（ｂ）は、図９におけるVIII-VIII線に沿った拡大断面図であって、図８（ａ）は、バイパス通路の開口部を閉じた状態を示す図、図８（ｂ）は、バイパス通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前の状態を示す図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係るウェイストゲートバルブを含む周辺の構成示す図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係るウェイストゲートバルブにおける取付部材の斜視図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向である。
（本発明の第１実施形態）
図６に示すように、本発明の実施形態（第１実施形態）に係る車両用過給機（過給機の一例）１は、エンジン（図示省略）からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給（圧縮）するものである。そして、車両用過給機１の具体的な構成等は、以下のようになる。

車両用過給機１は、ベアリングハウジング３を具備しており、ベアリングハウジング３内には、一対のラジアルベアリング５及び一対のスラストベアリング７が設けられている。また、複数のベアリング５，７には、左右方向へ延びたロータ軸（タービン軸）９が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング３には、ロータ軸９が複数のベアリング５，７を介して回転可能に設けられている。

ベアリングハウジング３の右側には、コンプレッサハウジング１１が設けられている。また、コンプレッサハウジング１１内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ１３が回転可能に設けられており、このコンプレッサインペラ１３は、ロータ軸９の右端部に同心上に一体的に連結されている。

コンプレッサハウジング１１におけるコンプレッサインペラ１３の入口側（空気の主流方向の上流側）には、空気を導入するための空気導入口（空気導入通路）１５が形成されており、この空気導入口１５は、空気を浄化するエアクリーナー（図示省略）に接続可能である。また、ベアリングハウジング３とコンプレッサハウジング１１との間におけるコンプレッサインペラ１３の出口側（空気の主流方向の下流側）には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路１７が形成されている。更に、コンプレッサハウジング１１の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路１９がコンプレッサインペラ１３を囲むように形成されており、このコンプレッサスクロール流路１９は、ディフューザ流路１７に連通してある。そして、コンプレッサハウジング１１の適宜位置には、圧縮された空気を排出するための空気排出口（空気排出通路）２１が形成されており、この空気排出口２１は、コンプレッサスクロール流路１９に連通しており、エンジンの給気マニホールド（図示省略）に接続可能である。

ベアリングハウジング３の左側には、タービンハウジング２３が設けられている。また、タービンハウジング２３内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させるタービンインペラ２５が回転可能に設けられており、このタービンインペラ２５は、ロータ軸９の左端部に同心上に一体的に連結されている。

図４から図６に示すように、タービンハウジング２３の適宜位置には、排気ガスを導入するためのガス導入口（ガス導入通路）２７が形成されており、このガス導入口２７は、エンジンの排気マニホールド（図示省略）に接続可能である。また、タービンハウジング２３の内部におけるタービンインペラ２５の入口側（排気ガスの主流方向の上流側）には、渦巻き状のタービンスクロール流路２９が形成されている。そして、タービンハウジング２３におけるタービンインペラ２５の出口側（排気ガスの主流方向の下流側）には、排気ガスを排出するためのガス排出口（ガス排出通路）３１が形成されており、このガス排出口３１は、排気ガスを浄化する触媒（図示省略）に接続管（図示省略）等を介して接続可能である。

図１（ａ）（ｂ）、図２、及び図４に示すように、タービンハウジング２３におけるガス排出口３１側の内壁部２３ｉには、ガス導入口２７から導入した排気ガスの一部をタービンインペラ２５をバイパスさせてガス排出口３１側へ導出するため、換言すれば、タービンインペラ２５側へ供給される排気ガスの流量を可変とするためのバイパス通路（ガス流量可変通路の１つ）３３が形成されている。また、タービンハウジング２３の適宜位置には、バイパス通路３３の開口部（出口側の開口部）３３ａを開閉するウェイストゲートバルブ（流量可変バルブ機構の１つ）３５が設けられている。そして、ウェイストゲートバルブ３５の具体的な構成は、次のようになる。

タービンハウジング２３の外壁部２３ｏに貫通形成（貫通して形成）した支持穴３７には、ブッシュ（軸受）３９が圧入して設けられており、ブッシュ３９には、ステム（回転軸）４１が正逆方向へ回転可能に支持されている。換言すれば、タービンハウジング２３の支持穴３７には、ステム４１がブッシュ３９を介して正逆方向へ回転可能に支持されている。また、ステム４１の基端部（一端部）は、タービンハウジング２３の外壁部２３ｏから外側へ突出してある。

ステム４１の基端部には、リンク部材（リンク板）４３の基端部（一端部）が隅肉溶接等によって一体的に連結されており、このリンク部材４３は、アクチュエータ４５の駆動によりステム４１の軸心周りに正逆方向へ揺動するようになっている。また、アクチュエータ４５は、左右方向へ往復移動可能な作動ロッド４７を備えており、この作動ロッド４７の先端部は、リンク部材４３の先端部（他端部）に連結ピン４９及び止め輪５１等を介して回転自在に連結されている。ここで、アクチュエータ４５は、例えば特開平１０−１０３０６９号公報、特開２００８−２５４４２号公報等に示すようなダイアフラム式アクチュエータである。なお、リンク部材４３の基端部が隅肉溶接の代わりにＴＩＧ溶接、レーザビーム溶接、又はかしめ等によってステム４１の基端部に一体的に連結されても構わない。アクチュエータ４５としてダイヤフラムアクチュエータの代わりに、電子制御による電動アクチュエータ又は油圧駆動による油圧アクチュエータを用いても構わない。

ステム４１の先端部（他端部）には、取付部材（取付板）５３の基端部が隅肉溶接等によって一体的に連結されており、この取付部材５３は、タービンハウジング２３内に位置してある。また、取付部材５３の先端部には、二面幅形状又は円形状の取付穴５５が貫通形成されている。なお、取付部材５３の基端部が隅肉溶接の代わりにＴＩＧ溶接、レーザビーム溶接、又はかしめ等によってステム４１の先端部に一体的に連結されても構わない。

取付部材５３の取付穴５５には、バルブ５７が嵌合して設けられており、このバルブ５７は、取付部材５３に対する遊び（傾動及び微動を含む）が許容されている。そして、バルブ５７は、バイパス通路３３の開口部３３ａ周縁のバルブシート５９に当接離隔可能（当接可能）な円形状のバルブ面６１ｆを有したバルブ本体（バルブ本体部）６１を備えており、このバルブ本体６１の頭部（バルブ面６１ｆの反対側の部位）６１ｈは、円錐台形状を呈している。また、バルブ本体６１の頭部６１ｈの中央には、バルブ連結部材（バルブ連結部）としての断面円形状のバルブ軸６３が一体形成されており、このバルブ軸６３は、取付部材５３の取付穴５５に嵌合によって連結されている。ここで、取付部材５３に対するバルブ５７の遊びが許容されることによって、バルブ本体６１のバルブ面６１ｆに対する追従性（密着性）を高めて、ウェイストゲートバルブ３５の動作の安定性（信頼性）を確保している。更に、バルブ軸６３の先端部には、取付部材５３に対するバルブ５７の離脱を防止するため、一例として、環状の止め部材（止め金）６５が隅肉溶接によって一体的に設けられている。なお、止め部材６５の形状は環状でなくてよく、止め部材６５が隅肉溶接の代わりにＴＩＧ溶接、レーザビーム溶接、又はかしめ等によってバルブ軸６３の先端部に一体的に連結されても構わない。バルブ軸６３がバルブ本体６１の頭部６１ｈの中央に一体形成されかつ止め部材６５がバルブ軸６３の先端部に隅肉溶接等によって一体的に設けられる代わりに、バルブ軸６３がバルブ本体６１の頭部６１ｈの中央にかしめ等によって一体的に設けられかつ止め部材６５がバルブ軸６３の先端部に一体形成されても構わない。バルブ本体６１のバルブ面６１ｆを一例として円形状としたが、円形状にする代わりに、四角形状、楕円形状等の任意の形状に変更しても構わなく、バルブ軸６５の断面を一例として円形状としたが、円形状にする代わりに、四角形状等の任意の形状に変更しても構わない。バルブ本体６１の頭部６１ｈにバルブ連結部材としてのバルブ軸６３が一体形成される代わりに、バルブ本体６１に別のバルブ連結部材（図示省略）がバルブ本体６１を貫通して設けられかつ別のバルブ連結部材が取付部材５３に連結されるようにしても構わない。一例として、バルブ軸６３が取付部材５３の取付穴５５に嵌合によって連結されているが、バルブ軸６３と取付部材５３の取付穴５５との連結形態は、取付部材５３に対するバルブ５７の遊びを許容できる範囲内において、適宜に変更可能である。

図１（ａ）（ｂ）及び図３に示すように、バルブ軸６３には、バルブ本体６１を取付部材５３に対して離隔する方向（換言すれば、バルブ軸６３の軸心方向）へ付勢する板バネ６７が設けられており、この板バネ６７は、中間側（一端部と他端部の中間側）に、例えばプレス成形によって形成された折り返し部６７ｔを有し、側面視Ｕ字状を呈している。そして、板バネ６７の一端部は、取付部材５３の先端部と止め部材６５との間に位置しており、板バネ６７の一端部には、バルブ軸６３を挿通させるための挿通穴６９が形成（貫通形成）されている。また、板バネ６７の他端部は、取付部材５３の先端部とバルブ本体６１の頭部６１ｈとの間に位置しており、板バネ６７の他端部には、バルブ軸６３を挿通させるためのＵ字状の切欠部７１が形成されている。更に、板バネ６７の一端部は、ＴＩＧ溶接又はレーザビーム溶接等によって取付部材５３に固定されており、板バネ６７の他端部は、板バネ６７の弾性力によってバルブ本体６１の頭部６１ｈに圧接されている。なお、板バネ６７は、一例として側面視Ｕ字状を呈しているが、本発明の効果を発揮できる範囲内において、例えば、折り返し部６７ｔを重なり合う形状にする等、板バネ６７の形状（側面視形状を含む）を任意の形状に変更しても構わない。板バネ６７の両端部に挿通穴６９又はＵ字状の切欠部７１のいずれかが形成されてあればよく、板バネ６７の一端部に挿通穴６９が形成される代わりに、バルブ軸６３を挿通させるためのＵ字状の切欠部（図示省略）が形成されても構わない。板バネ６７の他端部にＵ字状の切欠部７１が形成される代わりに、バルブ軸６３を挿通させるための挿通穴（図示省略）が形成されても構わない。板バネ６７の材質としては、板バネ６７の耐熱性及びバネ定数等を考慮して、例えば、Ｎｉ−Ｃｏ系合金、ステンレス鋼等の耐熱金属を選定しており、板バネ６７の表面に耐熱コーティングを施しても構わない。前述の実施形態では、切欠部７１を一例としてＵ字状としたが、Ｕ字状とする代わりに、四角形状等の任意の形状に変更しても構わない。切欠部７１の入口側に複数の抜け止め用の突起（図示省略）が対向して形成されても構わなく、この場合、突起の大きさは、バルブ軸６３の外径寸法及び板バネ６７のバネ定数等を考慮して、抜け止め力を確保できるように設定されることになる。

続いて、本発明の第１実施形態の作用及び効果について説明する。

ガス導入口２７から導入した排気ガスがタービンスクロール流路２９を経由してタービンインペラ２５の入口側から出口側へ流通することにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力（回転トルク）を発生させて、ロータ軸９及びコンプレッサインペラ１３をタービンインペラ２５と一体的に回転させることができる。これにより、空気導入口１５から導入した空気を圧縮して、ディフューザ流路１７及びコンプレッサスクロール流路１９を経由して空気排出口２１から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給することができる（車両用過給機１の通常の作用）。

車両用過給機１の運転中に、過給圧（コンプレッサインペラ１３の出口側の圧力）が設定圧に達すると、アクチュエータ４５の駆動によりリンク部材４３を正方向へ揺動させて、ステム４１を正方向へ回転させることにより、バルブ５７を正方向（開方向）へ揺動させて、バイパス通路３３の開口部を開く。これにより、ガス導入口２７から導入した排気ガスの一部をタービンインペラ２５をバイパスさせて、タービンインペラ２５側へ供給される排気ガスの流量を減少させることができる。

また、バイパス通路３３の開口部を開いた後に、過給圧が設定圧未満になると、アクチュエータ４５の駆動によりリンク部材４３を逆方向へ揺動させて、ステム４１を逆方向へ回転させることにより、バルブ５７を逆方向（閉方向）へ揺動させて、バイパス通路３３の開口部を閉じる。これにより、バイパス通路３３内の排気ガスの流れを遮断して、タービンインペラ２５側へ供給される排気ガスの流量を増加させることができる（ウェイストゲートバルブ３５の通常の作用）。

板バネ６７によってバルブ本体６１を取付部材５３に対して離隔する方向へ付勢しているため、取付部材５３に対するバルブ５７の遊びを許容しつつ、取付部材５３に対するバルブ５７の自由な移動（自由な傾動及び揺動を含む）を規制することができる。これにより、車両用過給機１の運転中に、例えば、バイパス通路３３の開口部３３ａを開き始める時又は閉じる直前に、ステム４１近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動（排気脈動）又はアクチュエータ４５側からの脈動等によるバルブ５７とバルブシート５９との間の振動接触（振動による接触）が生じることを抑えることができる。

板バネ６７の一端部が取付部材５３の先端部に固定され、板バネ６７の他端部がバルブ本体６１の頭部６１ｈに圧接されているため、ウェイストゲートバルブ３５において溶接等による接合箇所（固定箇所）の増加を抑えることができる。また、板バネ６７の両端部（一端部及び他端部）にバルブ軸６３を挿通させるための挿通穴６９及びＵ字状の切欠部７１がそれぞれ形成されているため、板バネ６７をバルブ軸６３に容易に取付けることができる。更に、板バネ６７の一端部が取付部材５３の先端部と止め部材６５との間に位置し、板バネ６７の他端部が取付部材５３の先端部とバルブ本体６１の頭部６１ｈとの間に位置しているため、大幅な設計変更をすることなく、板バネ６７をバルブ軸６３に取付けることができる（ウェイストゲートバルブ３５の特有の作用）。

従って、本発明の第１実施形態によれば、車両用過給機１の運転中に、ステム４１近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動等によるバルブ５７とバルブシート５９との間の振動接触が生じることを抑えることができるため、ウェイストゲートバルブ３５からのチャタリング音（振動による接触音）を低減して、ウェイストゲートバルブ３５の静音性、換言すれば、車両用過給機１の静音性を高めることができる。また、大幅な設計変更をすることなく、ウェイストゲートバルブ３５において溶接等による接合箇所の増加を抑えつつ、板バネ６７をバルブ軸６３に容易に取付けることができるため、ウェイストゲートバルブ３５の組付けに要する時間が長くなることを抑えて、ウェイストゲートバルブ３５の組付性への影響を抑えることができる。つまり、本発明の実施形態によれば、ウェイストゲートバルブ３５の組付性への影響を抑えつつ、ウェイストゲートバルブ３５からのチャタリング音を低減して、車両用過給機１の静音性を高めることができる。
（本発明の第１実施形態の変形例）
図７（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態の変形例においては、板バネ６７の一端部が取付部材５３の先端部と止め部材６５との間に位置しかつ取付部材５３に固定される（図１（ａ）参照）代わりに、取付部材５３の先端部とバルブ本体６１の頭部６１ｈとの間に位置しかつ板バネ６７の弾性力によって取付部材５３に圧接されるようになっている。なお、本発明の第１実施形態の変形例における複数の構成要素のうち、本発明の第１実施形態における構成要素と対応するものについては、図中に同一符号を付してある。

そして、本発明の第１実施形態の変形例においても、本発明の第１実施形態と同様の作用及び効果を奏するものである。

なお、図示は省略するが、板バネ６７の一端部が取付部材５３の先端部に固定又は圧接されかつ板バネ６７の他端部がバルブ本体６１の頭部６１ｈに圧接される代わりに、板バネ６７の一端部が止め部材６５に固定又は圧接されかつ板バネ６７の他端部が取付部材５３の先端部に圧接されるようにしても構わない。この場合に、板バネ６７は、止め部材６５を取付部材５３に対して離隔する方向（換言すれば、バルブ軸６３の軸心方向）へ付勢することになる。
（本発明の第２実施形態）
図８（ａ）（ｂ）及び図９に示すように、本発明の第２実施形態においては、ウェイストゲートバルブ３５（図１参照）に代えて別のウェイストゲートバルブ７３が車両用過給機１に装備されている。また、本発明の第２実施形態に係るウェイストゲートバルブ７３は、本発明の第１実施形態に係るウェイストゲートバルブ３５と同様の構成を有しており、ウェイストゲートバルブ７３の構成のうち、ウェイストゲートバルブ３５と異なる部分についてのみ説明する。なお、本発明の第２実施形態における複数の構成要素のうち、本発明の第１実施形態における構成要素と対応するものについては、図中に同一符号を付してある。

図８（ａ）（ｂ）及び図１０に示すように、ステム４１の先端部には、取付部材７５の基端部が隅肉溶接等によって一体的に連結されており、この取付部材７５は、中間側に、例えばプレス成形によって形成された折り返し部７５ｔを有している。また、取付部材７５の一端部（一方の先端部）には、バルブ連結部材（バルブ連結部）としてのバルブ軸６３を挿通させるための挿通穴７７が形成（貫通形成）されており、取付部材７５の一端部は、取付部材７５の弾性力によって止め部材６５に圧接されている。更に、取付部材７５の他端部（他方の先端部）には、バルブ軸６３を挿通させるためのＵ字状の切欠部７９が形成されており、取付部材７５の他端部は、取付部材７５の弾性力によってバルブ本体６１の頭部６１ｈに圧接してある。そして、取付部材７５は、バルブ本体６１を取付部材７５の一端部に対して離隔する方向（換言すれば、バルブ軸６３の軸心方向）へ付勢する板バネとしての機能を有している。なお、取付部材７５の一端部が止め部材６５に圧接される代わりに、止め部材６５に隅肉溶接等によって固定されても構わない。取付部材７５のＵ字状の切欠部７９の入口側に抜け止め用突起（図示省略）が形成されても構わない。取付部材７５の一端部に挿通穴７７が形成される代わりに、バルブ軸６３を挿通させるためのＵ字状の切欠部（図示省略）が形成されても構わない。取付部材７５の他端部にＵ字状の切欠部７９が形成される代わりに、バルブ軸６３を挿通させるための挿通穴（図示省略）が形成されても構わない。取付部材７５の材質としては、取付部材７５の耐熱性及びバネ定数等を考慮して、例えば、Ｎｉ−Ｃｏ系合金、ステンレス鋼等の耐熱金属を選定しており、取付部材７５の表面に耐熱コーティングを施しても構わない。

続いて、本発明の第２実施形態の作用及び効果について説明する。

取付部材７５によってバルブ本体６１を取付部材７５の一端部に対して離隔する方向へ付勢しているため、取付部材７５に対するバルブ５７の遊びを許容しつつ、取付部材７５の一端部に対するバルブ５７の自由な移動を規制することができる。これにより、車両用過給機１の運転中に、具体的には、バイパス通路３３の開口部３３ａを開き始める時又は閉じる直前に、ステム４１近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動又はアクチュエータ４５側からの脈動等によるバルブ５７とバルブシート５９との間の振動接触が生じることを抑えることができる。

取付部材７５が板バネとしての機能を有しているため、ウェイストゲートバルブ７３の部品点数の増加を抑えることができる。

従って、本発明の第２実施形態によれば、車両用過給機１の運転中に、ステム４１近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動等によるバルブ５７とバルブシート５９との間の振動接触が生じることを抑えることができるため、ウェイストゲートバルブ７３からのチャタリング音を低減して、ウェイストゲートバルブ７３の静音性、換言すれば、車両用過給機１の静音性を高めることができる。また、ウェイストゲートバルブ７３の部品点数の増加を抑えることができるため、ウェイストゲートバルブ３５の組付性への影響を抑えることができる。つまり、本発明の第２実施形態においても、本発明の第１実施形態と同様の効果を奏するものである。

本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、次のように種々の態様で実施可能である。

即ち、例えば、タービンハウジング２３の適宜位置にバイパス通路３３の開口部３３ａを開閉するウェイストゲートバルブ３５が設けられる代わりに、タービンハウジング２３のガス導入口２７に連通した状態で接続した排気マニホールド（図示省略）の適宜位置に、排気マニホールドに形成したバイパス通路（図示省略）の開口部を開閉するウェイストゲートバルブ（図示省略）が設けられるようにしても構わない。また、板バネ６７の折り返し部６７ｔ及び取付部材７５の折り返し部７５ｔは、一例として、プレス成形によって形成される説明をしたが、板バネ６７又は取付部材７５を構成する２つのバネ構成部材（図示省略）の溶接等の接合によって形成される等、任意の製造形態を選択しても構わない。但し、金属板から板バネ６７の折り返し部６７ｔ等をプレス成形によって形成することにより、板バネ６７の折り返し部６７ｔ等の形成が簡単になり、板バネ６７等の生産性を高めることができる。

そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。即ち、本願の流量可変バルブ機構は、前述のウェイストゲートバルブ３５に限定されるものでなく、例えば、実開昭６１−３３９２３号公報及び特開２００１−２６３０７８号公報等に示すように、タービンハウジング（図示省略）内に形成された複数のタービンスクロール流路（図示省略）のうちのいずれかのタービンスクロール流路に対して排気ガスの供給状態と供給停止状態とを切り替える切替バルブ機構（図示省略）にも適用可能である。また、本願の流量可変バルブ機構は、例えば、特開２０１０−２０９６８８号公報、特開２０１１−１０６３５８号公報等に示すように、複数段のタービンハウジング（図示省略）のうちいずれかの段のタービンハウジングに対して排気ガスの供給状態と供給停止状態とを切り替える切替バルブ機構（図示省略）にも適用可能である。

１：車両用過給機（過給機）、３：ベアリングハウジング、９：ロータ軸、１１：コンプレッサハウジング、１３：コンプレッサインペラ、２３：タービンハウジング、２３ｉ：内壁部、２３ｏ：外壁部、２５：タービンインペラ、２７：ガス導入口、２９：タービンスクロール流路、３１：ガス排出口、３３：バイパス通路（ガス流量可変通路）、３３ａ：開口部、３５：ウェイストゲートバルブ（流量可変バルブ機構）、３７：支持穴、３９：ブッシュ、４１：ステム、４３：リンク部材、４５：アクチュエータ、４７：作動ロッド、５３：取付部材、５５：取付穴、５７：バルブ、５９：バルブシート、６１：バルブ本体、６１ｆ：バルブ面、６１ｈ：頭部、６３：バルブ軸（バルブ連結部材）、６５：止め部材、６７：板バネ、６７ｔ：折り返し部、６９：挿通穴、７１：切欠部、７３：ウェイストゲートバルブ（流量可変バルブ機構）、７５：取付部材、７５ｔ：折り返し部、７７：挿通穴、７９：切欠部

Claims (5)

1. タービンハウジングの内部又は前記タービンハウジングに連通した状態で接続した接続体の内部に、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変とするためのガス流量可変通路が形成された過給機に用いられ、
   前記ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構において、
   前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、
   基端部が前記ステムの基端部に一体的に連結され、アクチュエータの駆動により前記ステムの軸心周りに正逆方向へ揺動するリンク部材と、
   前記ステムに一体的に連結された取付部材と、
   前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能なバルブ面を有したバルブ本体、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材を備えたバルブと、
   前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、
   中間側に折り返し部を有し、両端部に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、若しくは一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ他端部が前記取付部材の先端部に圧接され、前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢する板バネと、を具備したことを特徴とする流量可変バルブ機構。
2. 前記板バネの一端部が前記取付部材の先端部と前記止め部材との間に位置し、前記板バネの他端部が前記取付部材の先端部と前記バルブ本体の頭部との間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の流量可変バルブ機構。
3. タービンハウジングの内部又は前記タービンハウジングに連通した状態で接続した接続体の内部に、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変とするためのガス流量可変通路が形成された過給機に用いられ、
   前記ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構において、
   前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、
   基端部が前記ステムの基端部に一体的に連結され、アクチュエータの駆動により前記ステムの軸心周りに正逆方向へ揺動するリンク部材と、
   前記ステムに一体的に連結された取付部材と、
   前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能なバルブ面を有したバルブ本体、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材を備えたバルブと、
   前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、を具備し、
   前記取付部材が中間側に折り返し部を有し、前記取付部材の両端部に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、前記取付部材の一端部が前記止め部材に固定又は圧接され、前記取付部材の他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、前記取付部材が前記バルブ本体を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢する板バネとしての機能を有していることを特徴とする流量可変バルブ機構。
4. タービンハウジングの内部又は前記タービンハウジングに連通した状態で接続した接続体の内部に、タービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を可変とするためのガス流量可変通路が形成された過給機に用いられ、
   前記ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構において、
   前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、
   前記ステムに一体的に連結された取付部材と、
   前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部を開閉するためのバルブ本体、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材を備えたバルブと、
   前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、
   中間側に折り返し部を有し、両端部に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、若しくは一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ他端部が前記取付部材の先端部に圧接され、前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢する板バネと、を具備したことを特徴とする流量可変バルブ機構。
5. エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機において、
   請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の流量可変バルブ機構を具備したことを特徴とする過給機。

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