JP5762430B2 - ウェイストゲートとして構成されたバルブ機構を備えた排気ガスターボチャージャーに用いられる調節機構 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載した種類の、ウェイストゲートとして構成されたバルブ機構を備えた排気ガスターボチャージャーに用いられる調節機構に関する。

請求項１の前提部分に記載した種類の調節機構は公知のものである。例えば、特許文献１（ドイツ実用新案公報第DE 20 2005 008 606 U1号）には、可変タービンジオメトリターボを備えた、あるいはウェイストゲートを備えた排気タービン式過給機（ターボチャージャー）に用いられる調節軸機構が開示されており、この調節軸機構は固定連結部を有する調節軸を備えている。この調節軸機構は更に、調節軸の固定連結部に連結されたレバーと、調節軸の本体軸部の外周に嵌合されたブッシュとを備えている。更に、シール部材を備えており、このシール部材は調節軸の本体軸部に装着され、ブッシュと調節軸との間に介装されている。そして、調節軸の本体軸部の外周面は段部を有する形状に形成され、一方、ブッシュの内周面はその調節軸の本体軸部の外周面の形状に対応した形状に形成されている。

上記特許文献１の調節軸機構は、調節軸とブッシュとの間に介装されたシール部材により封止されるようにした構造であることから、シール部材の形状に対応した形状の溝部を調節軸に形成せねばならず、そのため調節軸の強度が低下するという不都合がある。ここで強度低下が問題となるのは、調節軸が高温に曝されるからであり、溝部が形成されているために調節軸の強度が低下していると、高温に曝されることで調節軸が損傷するおそれが大きく、ひいては調節軸機構が故障するおそれが大きい。更に、シール部材を装着する作業が極めて面倒であり、そのため、その作業に長時間を要し、製造コストも増大している。

更なる問題として、ブッシュと、このブッシュを収容しているハウジングとの間を封止することができないため、望ましくない排気の漏出をもたらすという事実がある。

ドイツ実用新案公報第DE 20 2005 008 606 U1号

従って本発明の目的は、改良された封止構造を備えた、ウェイストゲートとして構成されたバルブ機構を備えた排気ガスターボチャージャーに用いられる調節機構を提供することにある。

上記目的は、請求項１に記載した特徴を備えた、排気ガスターボチャージャーに用いられる調節機構により達成される。本発明の好適且つ自明でない有利な発展形態が従属請求項に記載されている。

本発明に係る調節機構は、ウェイストゲートとして構成されたバルブ機構を備えた排気ガスターボチャージャーに用いられる調節機構であって、例えばブッシュなどの軸受部材を備えており、前記軸受部材の少なくとも一部分の中に調節軸の少なくとも一部分が嵌合されており、更に、前記調節軸が前記軸受部材を介して前記排気ガスターボチャージャーのハウジングに支持されており、以上において、前記調節軸に少なくとも１つのシール部材が装着されており、該シール部材は、前記調節軸上の、前記軸受部材から軸心方向に外れた領域部分に装着されていることを特徴とする。

前記シール部材の装着箇所を、前記調節軸の前記領域部分としたため、前記調節軸と前記ハウジングとの間を前記調節軸の径方向に亘って直接的に封止するという形で、前記調節機構を封止することが可能となっており、また、それによって、前記調節軸と前記軸受部材との間を通る排気の漏出のみならず、前記調節軸と前記ハウジングとの間を通る排気の漏出も防止することが可能となっている。

また、前記シール部材の装着位置は、上述したように、前記調節軸上の、前記軸受部材から軸心方向に外れた前記領域部分であることに加えて、更に、前記軸受部材を介して前記調節軸を支持している前記ハウジングによって覆われる部位でもあるため、前記調節軸に装着した前記シール部材と前記ハウジングとが当接することによる封止が可能となっており、このことも注目すべき点である。

本発明に係る調節機構の更なる利点として、前記シール部材の組付けまたは配置が容易であるため、当該作業を短時間で且つ低コストで行うことができ、このことは前記調節機構の総合的コストを格段に低減する上で非常に有益である。

本発明の特に有利な１つの実施の形態によれば、前記調節軸は前記領域部分にカラー部を備えており、該カラー部は前記調節軸の径方向に延出した延出部であり、前記シール部材は該カラー部に装着されている。この構成とすることで、前記調節機構の上述した優れた封止機能を確実なものとすることができると共に、前記シール部材を収容するための例えば溝部などを形成した箇所において前記調節軸がくびれることがなくなるため、前記調節軸の強度の低下を回避できるという利点も得られる。

前記シール部材を収容するための収容部は、例えば前記カラー部の径方向に設けた溝部などとし、前記シール部材は、例えばシールリングなどとすることができ、そのようにすることで、上述したように前記調節軸の強度の低下を回避しつつ、前記シール部材を当該収容部に確実に着装することが可能となる。

また、かかる構成とすることで、前記調節機構が故障するおそれも低減する。なぜならば、それによって前記調節軸の強度の低下を回避できるため、前記調節軸が長期間に亘って大負荷に耐え得るものとなり、また特に高温に耐え得るものとなるからである。

前記調節軸と前記ハウジングとの間の封止性能を更に強化するには、前記シール部材が前記カラー部の少なくとも一部分を前記調節軸の径方向に亘って覆っているようにするとよく、それには、例えば前記シール部材を断面形状が略々Ｌ字形であるように形成して、そのＬ字形の一方の脚が、その脚に対応した前記溝部に係合するようにし、そして、そのＬ字形の他方の脚が、前記カラー部を前記調節軸の径方向に亘って覆うようにするとよい。

かかる構成とすることで、前記シール部材と前記カラー部との間（即ち、前記シール部材と前記調節軸との間）を封止する封止当接部の当接面積と、前記シール部材と前記ハウジングとの間を封止する封止当接部の当接面積との、いずれの当接面積も大きく確保することが可能となる。このことは、排気が漏出しないように前記調節機構を確実に封止する上で、即ち、例えば排気ガスターボチャージャーのタービンなどからの排気ガスの漏出を防止する上で、非常に有益である。

本発明に係る調節機構は、排気ガスターボチャージャーに装備して用いられ、その場合に、前記調節機構により、例えばウェイストゲートなどのバルブ機構が作動される。

従って、本発明に係る前記調節機構、ないしは、本発明に係る前記排気ガスターボチャージャーによれば、前記調節軸、前記軸受部材、及び前記ハウジングの夫々の相互間の当接部における例えば排気ガスなどの漏出を完全に防止でき、或いは、完全に防止できない場合でも低減することができ、それによって、例えば内燃機関を搭載した自動車などの種々の車両に関する現在及び将来の排出ガス規制基準を満足することが可能である。このことが重要であるのは、自動車の排出物に関しては、排気管から排出される排気ばかりでなく、その自動車から排出されるあらゆる排出物を考慮すべきであるということが、現在既に一部において合意されており、将来は完全にそのように合意されると考えられるからであり、上述した当接部を通って漏出する排出物も、ここで言うあらゆる排出物のうちに含まれ、本発明に係る調節機構はかかる排出物の漏出を防止するものである。従って、本発明によれば、前記当接部を通って排気が漏出し放題になることがない。即ち、内燃機関の排気は、その全てを完璧に捕捉して対応する排気浄化装置へ送り込むことができ、送り込まれた排気はそこで浄化され、そして最終的に浄化された状態で環境中へ排出される。これによって、自動車の汚染排出物の排出量が低レベルに抑制される。

本発明の更なる利点、特徴、及び細部構成については、以下に示す好適な実施の形態についての説明を参照することにより、また添付図面を参照することにより明らかとなる。以上に示した説明中で言及した様々な特徴及びそれら特徴の組合せ、並びに、添付図面に関連した以下の説明中で言及し、及び／または、図面中に示す様々な単独の特徴及びそれら特徴の組合せは、それら説明ないし図面に示した通りの組合せで利用し得るばかりでなく、それらとは異なる組合せで利用することもでき、また、個々の特徴を単独で利用することもできるものであって、そのような場合でも本発明の範囲から逸脱するものではない

排気ガスターボチャージャーのハウジングに組込まれた本発明の１つの実施の形態に係る調節機構の縦断面の一部分を示した部分断面図である。 図１の調節機構の一部分を拡大して示した拡大部分図である。 図１及び図２の調節機構の斜視図である。 図１乃至図３の調節機構の平面図である。

図１は、排気ガスターボチャージャーの形でハウジング１２に収容された過給機用の調節機構１０を示した図であり、ハウジング１２は排気ガスターボチャージャーのタービン羽根車を収容するタービンケーシングとして形成されている。

調節機構１０は、ブッシュとして形成された軸受部材１４を備えており、このブッシュ１４の中に調節機構１０の調節軸１６が嵌合されている。図１から明らかなように、調節軸１６はこのブッシュ１４を介して、回転軸心１８を中心として回転可能にタービンハウジング１２に支持されている。

調節軸１６は、ブッシュ１４からこの調節軸１６の軸方向（図中に矢印２０で示した方向）に外れた領域部分２２を有しており、この領域部分２２に、調節軸１６のカラー部２４が形成されている。

更に、カラー部２４には、溝部２６が形成されており、この溝部２６の中に、この溝部２６の形状に対応した形状のシールリングとして形成されたシール部材２８が収容されている。従ってシールリング２８は調節軸１６のカラー部２４に装着されている。

容易に理解されるように、以上の構成によれば、ハウジング１２と調節軸１６との間が直接的に封止されており、それによって、タービン内を流れる排気が、ブッシュ１４とハウジングとの間、及び／または、調節軸１６とブッシュ１４との間を通って環境中へ漏出することや排出することが、共に防止されている。

またそれに加えて、図１に示した構成では、シールリング２８の装着位置を調節軸１６の領域部分２２に形成されているカラー部２４としているため、調節軸１６はシールリング２８の装着位置においてくびれておらず、従って強度が低下していない。そのため、調節軸１６は極めて長い使用期間に亘って大負荷に耐えることができ、また特に高温に耐え得るものとなっている。

調節軸１６は更に作動部３０を備えており、この作動部３０によって、例えばタービンのウェイストゲートなどのバルブ機構が作動させられる。

図２から明らかなように、シールリング２８は、断面形状が略々Ｌ字形に形成されており、カラー部２４を調節軸１６の径方向（図中に矢印３２で示した方向）に亘って覆っている。この構成によれば、シールリング２８とハウジング１２との間を封止する封止当接部の当接面積が大きく確保されると共に、シールリング２８と調節軸１６との間（即ちシールリング２８と調節軸１６のカラー部２４との間）に、一種のラビリンスシールが構成され、これは優れた封止性能を得る上で極めて有益である。尚、シールリング２８の軸方向の寸法ｓは例えば２ｍｍである。

シールリング２８と調節軸との当接部は、以上のように断面形状が略々Ｌ字形の当接面どうしで当接する構成とすることに替えて、傾斜面どうしで当接する構成としてもよく、それによっても極めて良好な封止性能が得られる。

図３に示したように、この調節機構１０においては、調節軸１６の一方の端部に作動レバー３４が連結されており、この作動レバー３４がアクチュエータによって作動させられることにより、調節軸１６が回転軸心１８を中心として回転するようにしてある。

図３には更にバルブ機構３６が示されており、このバルブ機構３６は、制御軸の作動部３０に連結されている。図３及び図４から明らかなように、作動レバー３４が作動させられて調節軸１６が回転することによってバルブ機構３６の開閉が行われ、このバルブ機構３６の開閉により、例えば排気ガスターボチャージャーの過給圧が限界圧を超えないようにするための制御などが行われる。

Claims (3)

1. ウェイストゲートとして構成されたバルブ機構を備えた排気ガスターボチャージャーに用いられる調節機構（１０）であって、軸受部材（１４）を備えており、前記軸受部材の少なくとも一部分の中に調節軸（１６）の少なくとも一部分が嵌合されており、更に、前記調節軸（１６）が前記軸受部材を介して前記排気ガスターボチャージャーのハウジング（１２）に支持されている調節機構（１０）において、
   前記調節軸（１６）に少なくとも１つのシール部材（２８）が装着されており、該シール部材は、前記調節軸（１６）上の、前記軸受部材（１４）から軸方向（２０）に外れた領域部分（２２）に装着され、
   前記調節軸（１６）は前記領域部分（２２）にカラー部（２４）を備えており、前記シール部材（２８）は、前記カラー部（２４）に装着され、前記カラー部（２４）は、前記調節軸（１６）の径方向に延出し、
   前記カラー部（２４）には、溝部（２６）が形成され、前記溝部（２６）の中にシールリングの形状のシール部材（２８）が配置されている
   ことを特徴とする調節機構。
2. 前記シール部材（２８）は前記カラー部（２４）の少なくとも一部分を径方向（３２）に亘って覆っていることを特徴とする請求項１記載の調節機構（１０）。
3. 請求項１または２記載の調節機構（１０）を備えた排気ガスターボチャージャーにおいて、前記調節機構（１０）の前記シール部材（２８）と、該排気ガスターボチャージャーのハウジング（１２）との間に、封止当接部が形成されていることを特徴とする排気ガスターボチャージャー。

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