JP2017150306A - 過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブを作動させるシャフトなどの振動および振動による異音を抑制する。
【解決手段】過給機は、一端をタービンハウジング４内に位置させ、他端をタービンハウジング外部に位置させた状態で軸受孔に回転自在に挿通されたシャフト２３と、シャフトの他端側が固定された本体部を有するリンク板２０と、軸心をシャフトと平行にして設けられ、リンク板の本体部２０ｃに形成されたリンク孔２０ａに回転自在に挿通されるピンロッド２１と、を備え、ロッドがアクチュエータの動力を受けて移動すると、リンク板の作動によりシャフトおよびバルブが一体回転して流路が開閉され、リンク板の本体部には、少なくともリンク孔とシャフトの固定部（固定孔２０ｂ）との間に、リンク孔が開口する部分２０ｅよりもシャフトおよびロッドの軸方向の厚みが大きい肉厚部２０ｄが設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハウジングの内部空間に開口する流路を開閉するバルブを備える過給機に関する。

従来、一端にタービンインペラが設けられ他端にコンプレッサインペラが設けられた回転軸が、ベアリングハウジングに回転自在に保持された過給機が知られている。こうした過給機をエンジンに接続し、エンジンから排出される排気ガスによってタービンインペラを回転させるとともに、このタービンインペラの回転によって、回転軸を介してコンプレッサインペラを回転させる。こうして、過給機は、コンプレッサインペラの回転に伴い空気を圧縮してエンジンに送出する。

例えば、特許文献１に記載の過給機では、タービンハウジングに導かれた排気ガスの一部を、タービンインペラに通じるタービンスクロール流路を通さずに、タービンインペラの下流にバイパスさせるためのバイパス流路が形成されている。そして、バイパス流路を開閉させるため、タービンハウジングの内外を貫通する軸受部を配置し、軸受部によってシャフトを軸支させる。タービンハウジング内には、シャフトに連結されたバルブが設けられており、アクチュエータの動力を受けてシャフトが回転すると、シャフトと一体となってバルブが作動し、このバルブの作動によってバイパス流路が開閉される。

特表２０１３−５１２３７３号公報

上記のバルブを作動させるための軸受部のように、過給機のハウジングの内外を貫通する軸受が設けられる場合、排気脈動などの影響により、軸受に軸支されるシャフトが軸方向に振動して騒音が生じる場合がある。

本発明の目的は、バルブを作動させるシャフトなどの振動および振動による異音を抑制することが可能となる過給機を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の過給機は、内部空間が内部に形成されたハウジングと、ハウジングに設けられ、ハウジング内外を貫通する軸受孔と、一端をハウジング内に位置させ、他端をハウジング外部に位置させた状態で軸受孔に回転自在に挿通されたシャフトと、シャフトの一端側に固定され、シャフトの回転に伴って内部空間に開口する流路を開閉するバルブと、ハウジング外に設けられ、シャフトの他端側が固定された本体部を有するリンク部材と、軸心をシャフトと平行にして設けられ、リンク部材の本体部に形成されたリンク孔に回転自在に挿通されるロッドと、を備え、ロッドがアクチュエータの動力を受けて移動すると、リンク部材の作動によりシャフトおよびバルブが一体回転して流路が開閉され、リンク部材の本体部には、少なくともリンク孔とシャフトの固定部との間に、リンク孔が開口する部分よりもシャフトおよびロッドの軸方向の厚みが大きい肉厚部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、バルブを作動させるシャフトなどの振動および振動による異音を抑制することが可能となる。

過給機の概略断面図である。 タービンハウジングの外観図である。 取付板を説明するための説明図である。 取付板へのバルブの連結構造を説明するための説明図である。 リンク板の構造を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、過給機Ｃの概略断面図である。以下では、図１に示す矢印Ｌ方向を過給機Ｃの左側とし、矢印Ｒ方向を過給機Ｃの右側として説明する。図１に示すように、過給機Ｃは、過給機本体１を備えて構成される。この過給機本体１は、ベアリングハウジング２と、ベアリングハウジング２の左側に締結機構３によって連結されるタービンハウジング４と、ベアリングハウジング２の右側に締結ボルト５によって連結されるコンプレッサハウジング６と、が一体化されて形成されている。

ベアリングハウジング２のタービンハウジング４近傍の外周面には、ベアリングハウジング２の径方向に突出する突起２ａが設けられている。また、タービンハウジング４のベアリングハウジング２近傍の外周面には、タービンハウジング４の径方向に突出する突起４ａが設けられている。ベアリングハウジング２とタービンハウジング４は、突起２ａ、４ａを締結機構３によってバンド締結して固定される。締結機構３は、突起２ａ、４ａを挟持する締結バンド（Ｇカップリング）で構成される。

ベアリングハウジング２には、過給機Ｃの左右方向に貫通する貫通孔２ｂが形成されており、この貫通孔２ｂに回転軸７が回転自在に軸支されている。回転軸７の左端部にはタービンインペラ８が一体的に固定されており、このタービンインペラ８がタービンハウジング４内に回転自在に収容されている。また、回転軸７の右端部にはコンプレッサインペラ９が一体的に固定されており、このコンプレッサインペラ９がコンプレッサハウジング６内に回転自在に収容されている。

コンプレッサハウジング６には、過給機Ｃの右側に開口するとともに不図示のエアクリーナに接続される吸気口１０が形成されている。また、締結ボルト５によってベアリングハウジング２とコンプレッサハウジング６とが連結された状態では、これら両ハウジング２、６の対向面によって、空気を圧縮して昇圧するディフューザ流路１１が形成される。このディフューザ流路１１は、回転軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向内側から外側に向けて環状に形成されており、上記の径方向内側において、コンプレッサインペラ９を介して吸気口１０に連通している。

また、コンプレッサハウジング６には、ディフューザ流路１１よりも回転軸７（コンプレッサインペラ９）の径方向外側に位置する環状のコンプレッサスクロール流路１２が設けられている。コンプレッサスクロール流路１２は、不図示のエンジンの吸気口と連通するとともに、ディフューザ流路１１にも連通している。したがって、コンプレッサインペラ９が回転すると、吸気口１０からコンプレッサハウジング６内に空気が吸気されるとともに、当該吸気された空気は、ディフューザ流路１１およびコンプレッサスクロール流路１２で昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。

タービンハウジング４には、過給機Ｃの左側に開口するとともに不図示の排気ガス浄化装置に接続される吐出口１３が形成されている。吐出口１３を一端とするタービンハウジング４の内部空間Ｓには、後述するバルブ１６が配されている。また、タービンハウジング４には、内部流路１４と、この内部流路１４よりも回転軸７（タービンインペラ８）の径方向外側に位置する環状のタービンスクロール流路１５とが設けられている。タービンスクロール流路１５は、不図示のエンジンの排気マニホールドから排出される排気ガスが導かれるガス流入口１７（図２（ｂ）参照）と連通するとともに、上記の内部流路１４にも連通している。したがって、ガス流入口１７からタービンスクロール流路１５に導かれた排気ガスは、内部流路１４、タービンインペラ８、および、内部空間Ｓを介して吐出口１３に導かれるとともに、その流通過程においてタービンインペラ８を回転させることとなる。そして、上記のタービンインペラ８の回転力は、回転軸７を介してコンプレッサインペラ９に伝達されることとなり、コンプレッサインペラ９の回転力によって、上記のとおりに、排気ガスが昇圧されてエンジンの吸気口に導かれることとなる。

図２は、タービンハウジング４の外観図であり、図２（ａ）には、タービンハウジング４の吐出口１３を正面に捉えた図を示し、図２（ｂ）には、タービンハウジング４の側面図を示す。ガス流入口１７は、タービンハウジング４のうち、図２（ｂ）中、大凡下側に開口している。ガス流入口１７からタービンスクロール流路１５に連通する流路は、タービンスクロール流路１５より上流側で分岐している。また、図１に示すように、吐出口１３が設けられる内部空間Ｓを形成するタービンハウジング４の壁面には、この分岐した流路であるバイパス流路１８（流路）の出口端１８ａが形成されている。

そして、ガス流入口１７から流入した排気ガスの一部は、バイパス流路１８を介して、タービンインペラ８の下流にある内部空間Ｓにバイパス（流出）可能となっている。

バルブ１６は、出口端１８ａの内径よりも外径の大きい弁体であって、バイパス流路１８の出口端１８ａの周囲に形成されたシート面１８ｂに当接することでバイパス流路１８を閉じ、シート面１８ｂから離隔することでバイパス流路１８を開口する。

図２（ｂ）に示すアクチュエータロッド１９は、タービンハウジング４の外部に配され、一端が不図示のアクチュエータに固定されており、アクチュエータの動力によって軸方向に作動する。アクチュエータロッド１９の他端には、アクチュエータロッド１９の軸方向に直交する方向に突出するピンロッド２１（ロッド）が固定されている。

リンク板２０（リンク部材）は、板部材であってタービンハウジング４の外部に設けられる。リンク板２０の一端には、リンク孔２０ａが形成されており、アクチュエータロッド１９に固定されたピンロッド２１が、リンク板２０のリンク孔２０ａに、回転自在に挿通されている。

そのため、アクチュエータロッド１９が、図２（ｂ）中、矢印ａの向きに作動すると、リンク板２０は、図２（ｂ）中、矢印ｂの向きに揺動し、アクチュエータロッド１９が、図２（ｂ）中、矢印ｃの向きに作動すると、リンク板２０は、図２（ｂ）中、矢印ｄの向きに揺動する。

また、図２（ａ）に示すように、タービンハウジング４には、タービンハウジング４の外部のアクチュエータロッド１９側と、タービンハウジング４の内部空間Ｓとを貫通するハウジング孔４ｂが形成されている。そして、ハウジング孔４ｂに軸受部２２が圧入されている。

軸受部２２は、円筒状の部材で構成されており、一端から他端まで貫通する軸受孔２２ａにシャフト２３が挿通される。また、軸受部２２の一端は、内部空間Ｓに面するタービンハウジング４の内壁から突出する突出部２２ｂとなっている。軸受部２２の他端は、タービンハウジング４の外部に突出している。

このように、軸受部２２の一端がタービンハウジング４の内部空間Ｓに突出し、軸受部２２の他端がタービンハウジング４の外部に突出していることから、軸受部２２の軸受孔２２ａは、タービンハウジング４の内外を貫通していることとなる。

シャフト２３は、一端を軸受部２２よりもタービンハウジング４の内部空間Ｓ側に突出させ、内部空間Ｓに位置させた状態で、軸受孔２２ａに回転自在に軸支されている。また、シャフト２３の他端は、タービンハウジング４および軸受部２２よりも、タービンハウジング４の外側に突出しており、リンク板２０のうち、リンク孔２０ａよりも他端側（図２（ｂ）中、大凡下側）に設けられた固定孔２０ｂに挿通された状態で、リンク板２０と溶接されている。

取付板２４は、バルブ１６とシャフト２３を連結させるための板部材であって、一端側にバルブ１６が設けられ、他端側にシャフト２３が溶接されている。取付板２４とバルブ１６、シャフト２３の連結構造については後に詳述する。

取付板２４によって連結されたバルブ１６とシャフト２３は、シャフト２３の回転方向に一体回転する。その結果、ピンロッド２１がアクチュエータの動力を受けて軸心に直交する方向（図２（ｂ）中、矢印ａ、ｃの向き）に移動すると、リンク板２０の作動（図２（ｂ）中、矢印ｂ、ｄの向き）に伴って、シャフト２３およびバルブ１６が一体回転する。こうして、バルブ１６がバイパス流路１８の出口端１８ａを開閉することとなる。

図３は、取付板２４を説明するための説明図であり、図３（ａ）には、取付板２４の斜視図を示し、図３（ｂ）には、取付板２４の側面図を示し、図３（ｃ）には、取付板２４の上面図を示す。

図３に示すように、取付板２４は、本体部２４ａの一端に円筒状の円筒部２４ｂが形成されている。円筒部２４ｂには、シャフト２３が挿通される挿通孔２４ｃが設けられている。この円筒部２４ｂには、挿通孔２４ｃの径方向に貫通する露出孔２４ｄが形成され、挿通孔２４ｃにシャフト２３が挿通されると、露出孔２４ｄを介して、シャフト２３の一部が露出する構成となっている。そして、シャフト２３を挿通孔２４ｃに挿通した状態で、露出孔２４ｄを介してシャフト２３と取付板２４の円筒部２４ｂが溶接される。

また、取付板２４の本体部２４ａには、挿通孔２４ｃの中心軸方向に直交する方向に貫通する本体孔２４ｅが設けられており、本体孔２４ｅを介して、取付板２４とバルブ１６が連結される。

図４は、取付板２４へのバルブ１６の連結構造を説明するための説明図であり、取付板２４とバルブ１６が連結された状態で、取付板２４を側面から捉えた図を示す。図４に示すように、バルブ１６の本体部１６ａには、突起部１６ｂが形成されている。突起部１６ｂは、上記のシート面１８ｂと当接する当接面１６ｃの反対側から、当接面１６ｃの面方向と直交する方向に突出する。なお、突起部１６ｂは、本体部１６ａと一体形成されてもよいし、別部材の突起部１６ｂを本体部１６ａに溶接などで固定してもよい。

取付板２４の本体部２４ａを、バルブ１６の本体部１６ａおよび座金２５で挟んだ状態で、バルブ１６の突起部１６ｂを、取付板２４の本体孔２４ｅおよび座金２５に挿通し、座金２５から突出した突起部１６ｂの先端を加圧変形させてかしめることで、取付板２４とバルブ１６が連結されている。

ところで、シャフト２３の回転移動を阻害しないように、シャフト２３の径方向や軸方向には隙間が形成されている。そのため、排気脈動などの影響により、シャフト２３が軸方向や径方向に振動して騒音が生じる場合がある。そこで、本実施形態のリンク板２０は、このような振動を抑えるための構造が備えられている。

図５は、リンク板２０の構造を説明するための説明図であり、図５（ａ）には、図２（ｂ）におけるＶ（ａ）−Ｖ（ａ）線断面を示し、図５（ｂ）には、図５（ａ）におけるＶ（ｂ）矢視図を示す。理解を容易とするため、図５（ａ）では、リンク板２０、ピンロッド２１、シャフト２３、軸受部２２、および、タービンハウジング４の一部を示し、図５（ｂ）では、リンク板２０およびシャフト２３のみを示す。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、リンク板２０の本体部２０ｃには、上記のリンク孔２０ａおよび固定孔２０ｂが設けられている。リンク孔２０ａと固定孔２０ｂは、それぞれ、シャフト２３の軸方向に平行に本体部２０ｃを貫通している。

図５（ａ）に示すように、タービンハウジング４の外部（図５（ａ）中、右側）に突出するシャフト２３の端部には、軸受部２２に挿通されている部位よりも外径が小径となる小径部２３ａが形成されている。小径部２３ａは、リンク板２０の本体部２０ｃに形成された固定孔２０ｂに挿通されて固定されている。

また、上記のように、ピンロッド２１は、リンク孔２０ａに回転自在に挿通されている。このとき、ピンロッド２１は、軸心をシャフト２３と平行にして配置されている。

そして、リンク板２０の本体部２０ｃには、肉厚部２０ｄが設けられている。肉厚部２０ｄは、リンク板２０の本体部２０ｃのうち、リンク孔２０ａが開口する部分を除く部位に形成されている。ここでは、本体部２０ｃのうち、リンク孔２０ａの周囲の所定範囲以外のすべての部位が、肉厚部２０ｄとなっている。

肉厚部２０ｄは、リンク孔２０ａが開口する部分２０ｅよりもシャフト２３およびピンロッド２１の軸方向（図５（ａ）中、左右方向）の厚みが大きい。

肉厚部２０ｄを設けることで、リンク板２０の重量が増加し、リンク板２０自体や、リンク板２０に固定されたシャフト２３、取付板２４、バルブ１６などの振動が抑制され、振動に伴う異音を抑制することが可能となる。

また、リンク孔２０ａの周囲の肉厚を厚くすると、リンク孔２０ａが軸方向に長くなって、リンク孔２０ａとピンロッド２１の摺動抵抗が増加する傾向にある。本実施形態では、リンク孔２０ａの周囲の肉厚を厚くしないことによって、摺動抵抗の増加によるリンク板２０の作動性の低下を抑制することが可能となる。なお、他の部材と干渉しない範囲で、リンク板２０をシャフト２３の径方向にも大型化することで、一層、重量の増加による振動抑制効果を高めることができる。

上述した実施形態では、肉厚部２０ｄは、リンク孔２０ａの周囲の所定範囲外のすべての部位に亘って形成されている場合について説明した。しかし、肉厚部２０ｄは、少なくとも、固定孔２０ｂ（リンク板２０の本体部２０ｃにおけるシャフト２３の固定部）と、リンク孔２０ａとの間に形成されていればよい。ただし、肉厚部２０ｄを、リンク孔２０ａの周囲の所定範囲外のすべての部位に亘って形成することで、リンク板２０の重量をさらに増すことができ、振動抑制効果を一層高めることが可能となる。

また、肉厚部２０ｄをリンク孔２０ａの周囲まで、リンク板２０の全体に亘って形成してもよい。

また、上述した実施形態では、シャフト２３の他端（小径部２３ａ）がリンク板２０のリンク孔２０ａに挿通されて、シャフト２３とリンク板２０が固定される場合について説明したが、リンク板２０のリンク孔２０ａは必須の構成ではない。例えば、シャフト２３の軸方向の他端側の端面がリンク板２０に当接して、当接部分が溶接などで固定されていてもよい。

上述した実施形態では、バイパス流路１８の出口端１８ａを開閉するバルブ１６を作動させるためのリンク板２０について説明したが、他のバルブを作動させるためのリンク板に適用してもよい。

具体的には、例えば、コンプレッサハウジング６に設けられ吸気流路をバイパスさせるバイパス流路を開閉するためのリンク板であってもよい。

また、過給機が、ツインスクロール型過給機である場合、一方のタービンスクロール流路に流入する排気ガスと、他方のタービンスクロール流路に流入する排気ガスとの流量を調整するためのリンク板であってもよい。

また、エンジンの排気マニホールドに低圧段と高圧段の過給機が直列に接続される直列型の多段式過給機や、エンジンの排気マニホールドに複数の過給機が並列に接続される並列型の多段式過給機を構成する、１つの過給機の場合、当該過給機のタービンハウジングに流入する排気ガスの流量を調整するためのリンク板に適用してもよい。

また、上述した実施形態では、タービンハウジング４にハウジング孔４ｂが設けられ、ハウジング孔４ｂに軸受部２２が挿通される構成について説明した。しかし、軸受部２２を設けずに、ハウジング孔４ｂに直接、シャフト２３を挿通させ、ハウジング孔４ｂを軸受部２２として機能させてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、ハウジングの内部空間に開口する流路を開閉するバルブを備える過給機に利用することができる。

Ｃ 過給機
Ｓ 内部空間
４ タービンハウジング（ハウジングの一例）
１６ バルブ
１８ バイパス流路（流路）
２０ リンク板（リンク部材）
２０ａ リンク孔
２０ｂ 固定孔（固定部）
２０ｃ 本体部
２０ｄ 肉厚部
２１ ピンロッド（ロッド）
２２ａ 軸受孔
２３ シャフト

Claims (1)

1. 内部空間が内部に形成されたハウジングと、
   前記ハウジングに設けられ、該ハウジング内外を貫通する軸受孔と、
   一端を前記ハウジング内に位置させ、他端を該ハウジング外部に位置させた状態で前記軸受孔に回転自在に挿通されたシャフトと、
   前記シャフトの一端側に固定され、該シャフトの回転に伴って前記内部空間に開口する流路を開閉するバルブと、
   前記ハウジング外に設けられ、前記シャフトの他端側が固定された本体部を有するリンク部材と、
   軸心を前記シャフトと平行にして設けられ、前記リンク部材の本体部に形成されたリンク孔に回転自在に挿通されるロッドと、
   を備え、
   前記ロッドがアクチュエータの動力を受けて移動すると、前記リンク部材の作動により前記シャフトおよび前記バルブが一体回転して前記流路が開閉される過給機であって、
   前記リンク部材の本体部には、少なくとも前記リンク孔と前記シャフトの固定部との間に、該リンク孔が開口する部分よりも該シャフトおよび該ロッドの軸方向の厚みが大きい肉厚部が設けられていることを特徴とする過給機。

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