KR20140116968A - 유량 가변 밸브 기구 및 차량용 과급기 - Google Patents

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KR20140116968A
KR20140116968A KR1020147024933A KR20147024933A KR20140116968A KR 20140116968 A KR20140116968 A KR 20140116968A KR 1020147024933 A KR1020147024933 A KR 1020147024933A KR 20147024933 A KR20147024933 A KR 20147024933A KR 20140116968 A KR20140116968 A KR 20140116968A
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도모카즈 무라야마
다케히코 가토
신이치 가네다
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가부시키가이샤 아이에이치아이
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Abstract

웨이스트 게이트 밸브(37)에 있어서, 밸브(57)의 밸브축(63)의 축 방향에서의 와셔(65)와 장착 텅(53) 사이에 밸브축(63)의 축심 방향으로 신축 가능한 코일 스프링(67)이 설치되고, 코일 스프링(67)은 내열합금 또는 세라믹에 의해 구성되며, 장착 텅(53)의 표면에 환형의 가드벽(69)이 카운터 보링 가공에 의해 코일 스프링(67)을 에워싸도록 형성되어 있다.

Description

유량 가변 밸브 기구 및 차량용 과급기{FLOW RATE-VARIABLE VALVE MECHANISM AND VEHICLE SUPERCHARGER}
본 발명은, 차량용 과급기(過給機)에서의 터빈 임펠러(turbine impeller) 측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 가변(可變)으로 하기 위한 가스 유로(流路)의 개구부를 개폐하는 유량 가변 밸브 기구(機構) 등에 관한 것이다.
차량용 과급기에 의한 과급압(過給壓)의 과도한 상승을 방지하는 대책으로서, 통상, 차량용 과급기에서의 터빈 하우징의 내부에는 바이패스(bypass) 통로(가스 유로 중 하나)가 형성되어 있다. 바이패스 통로는, 배기 가스의 일부를 터빈 임펠러를 바이패스시킨다. 환언하면, 바이패스 통로는, 터빈 임펠러측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 가변으로 한다. 가스 유로 또한, 터빈 하우징의 적절한 위치에는, 웨이스트 게이트(waste gate) 밸브(유량 가변 밸브 기구 중 하나)가 설치되어 있다. 웨이스트 게이트 밸브는, 바이패스 통로의 개구부를 개폐한다. 그리고, 웨이스트 게이트 밸브의 일반적인 구성 등은, 다음과 같다.
터빈 하우징의 외벽에 관통 형성된 지지공에는, 스템(stem)이 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 스템의 기단부(基端部)(일단부)는, 터빈 하우징의 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 스템의 기단부에는, 링크 부재가 일체로 형성되어 있고, 이 링크 부재는, 액추에이터의 구동에 의해 스템의 축심 주위로 정역(正逆) 방향으로 요동하는 것이다.
스템의 선단부(타단부)에는, 장착 부재가 일체로 형성되어 있고, 이 장착 부재에는, 장착공이 관통 형성되어 있다. 그리고, 장착 부재의 장착공에는, 밸브가 끼워맞추어져 형성되어 있고, 이 밸브는, 장착 부재에 대한 반동(backlash)[이동 및 요동(搖動)]이 허용되고 있다. 또한, 밸브는, 바이패스 통로의 개구부측의 밸브 시트에 접촉 이격 가능한 밸브 본체, 및 밸브 본체의 중앙에 일체로 형성되고, 또한 장착 부재의 장착공에 끼워맞춘 밸브축을 구비하고 있다. 여기서, 차량용 과급기에서의 압축기 임펠러의 출구측의 압력이 설정압에 도달할 때까지는, 밸브 본체는 바이패스 통로의 개구부측의 밸브 시트와 맞닿은 상태에 있어, 장착 부재에 대한 밸브의 반동이 허용되는 것에 의해, 바이패스 통로의 개구부측의 밸브 시트에 대한 밸브 본체의 추종성(밀착성)이 확보되어 있다. 또한, 밸브축의 선단부에는, 밸브를 장착 부재에 대하여 이탈 불가능하게 하기 위한 클래스퍼(clasper)로서의 와셔가 일체로 설치되어 있다.
따라서, 차량용 과급기의 운전 중에, 압축기 임펠러의 출구측의 압력이 설정압에 도달하면, 액추에이터의 구동에 의해 링크 부재를 플러스 방향(일방향)으로 요동시켜, 스템을 플러스 방향으로 회전시킴으로써, 밸브를 플러스 방향으로 요동시켜, 밸브 본체를 바이패스 통로의 개구부측의 밸브 시트로부터 이격시킨다. 이로써, 웨이스트 게이트 밸브에 의해 바이패스 통로의 개구부를 개방하여, 배기 가스의 일부를 터빈 임펠러를 바이패스시켜, 터빈 임펠러측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 감소시킬 수 있다.
또한, 압축기 임펠러의 출구측의 압력이 설정압 미만으로 되면, 액추에이터의 구동에 의해 링크 부재를 역방향(다른 방향)으로 요동시켜, 스템을 역방향으로 회전시킴으로써, 밸브를 역방향으로 요동시켜, 밸브 본체를 바이패스 통로의 개구부측의 밸브 시트에 접촉시킨다. 이로써, 웨이스트 게이트 밸브에 의해 바이패스 통로의 개구부를 폐쇄하여, 웨이스트 게이트 밸브를 원래 상태로 복귀시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 관한 선행 기술로서 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 나타낸 것이 있다.
일본 공개특허 제2009―236088호 공보 일본 공개특허 제2008―101589호 공보
그런데, 전술한 바와 같이, 장착 부재에 대한 밸브의 반동이 허용되고 있으므로, 압축기 임펠러의 출구측의 압력이 설정압에 도달할 때까지, 바이패스 통로의 개구부측의 밸브 시트에 대한 밸브 본체의 추종성이 확보되지만, 압축기 임펠러의 출구측의 압력이 설정압에 도달하여, 웨이스트 게이트 밸브에 의해 바이패스 통로의 개구부를 개방되면, 엔진으로부터의 배기 가스의 맥동(脈動) 압력, 엔진의 진동 등에 의해 밸브가 진동한다. 그러므로, 밸브 및 와셔가 장착 부재에 충돌하여, 이른바 채터링(chattering)음이 발생하여, 주행 중에서의 차량의 정음성(靜音性)을 높은 레벨까지 확보하는 것이 곤란한 문제가 있다.
그리고, 밸브의 진동에 의한 문제는, 터빈 하우징에 설치된 웨이스트 게이트 밸브뿐 아니라, 과급기에 사용되는 다른 유량 가변 밸브 기구에 있어서도 마찬가지로 생기는 것이다.
그래서, 본 발명은, 전술한 문제점을 해결할 수 있는, 신규한 구성의 유량 가변 밸브 기구 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 태양(態樣)은, 터빈 하우징의 내부 또는 상기 터빈 하우징과 연통된 상태로 접속한 접속체의 내부에, 터빈 임펠러측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 가변으로 하기 위한 가스 유로가 형성된 과급기에 사용되고, 상기 가스 유로의 개구부를 개폐하는 유량 가변 밸브 기구에 있어서, 상기 터빈 하우징 또는 상기 접속체의 외벽에 관통 형성한 지지공에 회전 가능하게 지지되고, 기단부(일단부)가 상기 터빈 하우징 또는 상기 접속체의 외측으로 돌출된 스템과, 상기 스템의 기단부에 일체로 설치되고, 액추에이터의 구동에 의해 상기 스템의 축심 주위로 정역 방향으로 요동하는 링크 부재와, 상기 스템에 일체로 설치되고, 장착공이 관통 형성된 장착 부재와, 상기 장착 부재의 상기 장착공에 끼워맞추어져 설치되고, 상기 장착 부재에 대한 반동(이동 및 요동)이 허용되어 상기 가스 유로의 개구부측의 밸브 시트에 접촉 이격 가능한 밸브 본체, 및 상기 밸브 본체의 중앙에 일체로 형성되고, 또한 상기 장착 부재의 상기 장착공에 끼워맞춘 밸브축을 구비한 밸브와, 상기 밸브축의 선단부에 일체로 설치되고, 상기 밸브를 상기 장착 부재에 대하여 이탈 불가능하게 하기 위한 클래스퍼와, 상기 밸브축에서의 상기 클래스퍼와 상기 장착 부재와의 사이, 및 상기 밸브축에서의 상기 장착 부재와 상기 밸브 본체와의 사이 중 적어도 어느 하나의 사이에 설치되고, 상기 밸브축의 축심(軸心) 방향으로 신축 가능한 코일 스프링을 구비하고, 상기 클래스퍼, 상기 장착 부재, 및 상기 밸브 본체의 중에 적어도 어느 하나에 가드벽((guard wall; 보호벽)이 상기 코일 스프링을 에워싸도록 형성되어 있는 것을 요지로 한다.
여기서, 본원의 명세서 및 청구의 범위에 있어서, 「가스 유로」란, 배기 가스의 일부를 터빈 임펠러를 바이패스시키기 위한 바이패스 통로를 포함하는 의미로서, 「유량 가변 밸브 기구」란, 바이패스 통로의 개구부를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브를 포함하는 뜻이다. 또한, 「터빈 하우징과 연통된 상태로 접속한 접속체」란, 터빈 하우징의 가스 도입구 또는 가스 배출구와 연통된 상태로 접속한 배관, 매니폴드, 케이싱 등을 포함하는 뜻이다.
본 발명의 제2 태양은, 엔진으로부터의 배기 가스의 에너지를 이용하여, 상기 엔진에 공급되는 공기를 과급(過給)하는 차량용 과급기에 있어서, 제1 특징으로 이루어지는 유량 가변 밸브 기구를 구비한 것을 요지로 한다.
본 발명에 의하면, 상기 코일 스프링의 내변형성을 높이면서, 상기 가스 유로의 개구부가 개방된 상태에서의 상기 밸브의 진동을 충분히 저감할 수 있으므로, 채터링음을 발생시키지 않거나 또는 최대한 작게 하여, 주행 중에서의 차량의 정음성을 높은 레벨까지 확보할 수 있다.
도 1의 (a)는, 본 발명의 실시형태에 관한 웨이스트 게이트 밸브의 평면도, 도 1의 (b)는, 도 1의 (a)에서의 IB―IB선을 따른 단면도(斷面圖)이다.
도 2는, 도 3에서의 II―II선을 따른 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에 관한 차량용 과급기의 일부의 정면도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태에 관한 차량용 과급기의 정단면도(正斷面圖)이다.
도 5의 (a)는, 본 발명의 실시형태의 변형예 1에 관한 웨이스트 게이트 밸브의 단면도, 도 5의 (b)는, 본 발명의 실시형태의 변형예 2에 관한 웨이스트 게이트 밸브의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태의 변형예 3에 관한 웨이스트 게이트 밸브의 단면도이다.
본 발명의 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 그리고, 도면에 나타낸 바와 같이, 「L」은 좌측 방향을, 「R」은 우측 방향을 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 관한 차량용 과급기(1)는, 엔진(도시하지 않음)으로부터의 배기 가스의 에너지를 이용하여, 엔진에 공급되는 공기를 과급(압축)하는 것이다. 그리고, 차량용 과급기(1)의 구체적인 구성 등은, 다음과 같다.
차량용 과급기(1)는, 베어링 하우징(3)을 구비하고 있고, 베어링 하우징(3) 내에는, 한 쌍의 래디얼 베어링(5) 및 한 쌍의 스러스트(thrust) 베어링(7)이 설치되어 있다. 또한, 복수의 베어링(5, 7)에는, 좌우 방향으로 연장된 로터축(rotor shaft)(터빈 축)(9)이 회전 가능하게 형성되어 있고, 환언하면, 베어링 하우징(3)에는, 로터축(9)이 복수의 베어링(5, 7)을 통하여 회전 가능하게 설치되어 있다.
베어링 하우징(3)의 우측에는, 압축기 하우징(11)이 설치되어 있다. 또한, 압축기 하우징(11) 내에는, 원심력(遠心力)을 이용하여 공기를 압축하는 압축기 임펠러(13)가 회전 가능하게 형성되어 있고, 이 압축기 임펠러(13)는, 로터축(9)의 우단부(일단부)에 동심(同心) 상에 일체로 연결되어 있다.
압축기 하우징(11)에서의 압축기 임펠러(13)의 입구측[압축기 하우징(11)의 우측)]에는, 공기를 도입하기 위한 공기 도입구(공기 도입 통로)(15)가 형성되어 있고, 이 공기 도입구(15)는, 공기를 정화하는 에어클리너(도시하지 않음)에 접속 가능하다. 또한, 베어링 하우징(3)과 압축기 하우징(11) 사이에서의 압축기 임펠러(13)의 출구측에는, 압축된 공기를 승압하는 환형(環形)의 디퓨져(diffuser) 유로(流路)(17)가 형성되어 있다. 또한, 압축기 하우징(11)의 내부에는, 소용돌이형의 압축기 스크롤 유로(19)가 압축기 임펠러(13)를 에워싸도록 형성되어 있고, 이 압축기 스크롤 유로(19)는, 디퓨져 유로(17)와 연통되어 있다. 그리고, 압축기 하우징(11)의 외벽의 적절한 위치에는, 압축된 공기를 배출하기 위한 공기 배출구(공기 배출 통로)(21)가 형성되어 있고, 이 공기 배출구(21)는, 압축기 스크롤 유로(19)와 연통되어 있어, 엔진의 급기(給氣) 매니폴드(도시하지 않음)에 접속 가능하다.
베어링 하우징(3)의 좌측에는, 터빈 하우징(23)이 설치되어 있다. 또한, 터빈 하우징(23) 내에는, 배기 가스의 압력 에너지를 이용하여 회전력(회전 토크를 발생시키는 터빈 임펠러(25)가 회전 가능하게 형성되어 있고, 이 터빈 임펠러(25)는, 로터축(9)의 좌단부(타단부)에 동심 상에 일체로 연결되어 있다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 터빈 하우징(23)의 외벽의 적절한 위치에는, 배기 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(가스 도입 통로)(27)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(27)는, 엔진의 배기 매니폴드(도시하지 않음)에 접속 가능하다. 또한, 터빈 하우징(23)의 내부에서의 터빈 임펠러(25)의 입구측에는, 소용돌이형의 터빈 스크롤 유로(29)가 형성되어 있고, 이 터빈 스크롤 유로(29)는, 가스 도입구(27)와 연통되어 있다. 그리고, 터빈 하우징(23)에서의 터빈 임펠러(25)의 출구측[터빈 하우징(23)의 좌측]에는, 배기 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(가스 배출 통로)(31)가 형성되어 있고, 이 가스 배출구(31)는, 터빈 스크롤 유로(29)와 연통되어 있다. 또한, 터빈 하우징(23)에서의 가스 배출구(31)의 직경 방향 외측에는, 배기 가스를 배출하기 위한 가스 배출구(가스 배출 통로)(33)가 형성되어 있고, 가스 배출구(31) 및 가스 배출구(33)는, 배기 가스를 정화하는 촉매(도시하지 않음)에 접속관(도시하지 않음)을 통하여 접속 가능하다. 그리고, 가스 배출구(31) 및 가스 배출구(33)는, 터빈 하우징(23)의 출구에 상당한다.
터빈 하우징(23)의 내부에는, 가스 도입구(27)로부터 도입한 배기 가스의 일부를 터빈 임펠러(25)를 바이패스시켜 가스 배출구(33) 측으로 도출하기 위해, 환언하면, 터빈 임펠러(25) 측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 가변으로 하기 위한 바이패스 통로(가스 유로의 하나)(35)가 형성되어 있다. 또한, 터빈 하우징(23)의 적절한 위치에는, 바이패스 통로(35)의 개구부를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브(유량 가변 밸브 기구의 하나)(37)가 설치되어 있다. 그리고, 본 실시형태의 주요부인 웨이스트 게이트 밸브(37)의 구체적인 구성은, 다음과 같다.
도 1의 (a), (b) 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 터빈 하우징(23)에 관통하여 형성한 지지공(39)에는, 스템(회전축)(41)이 부싱(43)을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있고, 이 스템(41)의 기단부는, 터빈 하우징(23)의 외측으로 돌출되어 있다. 또한, 스템(41)의 기단부에는, 링크 부재(링크판)(45)가 용접 등에 의해 일체로 형성되어 있고, 이 링크 부재(45)는, 액추에이터(47)의 구동에 의해 스템(41)의 축심 주위로 정역 방향으로 요동하게 되어 있다. 여기서, 액추에이터(47)는, 예를 들면, 일본 공개특허 평 제10―103069호 공보, 일본 공개특허 제2008―25442호 공보 등에 나타낸 바와 같이, 다이어프램(도시하지 않음)을 내장한 공지의 구성으로 이루어지는 것으로서, 압축기 임펠러(13)의 출구측의 압력이 설정압에 도달하면 링크 부재(45)를 플러스 방향(일방향)으로 요동시키는 동시에, 압축기 임펠러(13)의 출구측의 압력이 설정압 미만으로 되면 링크 부재(45)를 역방향(다른 방향)으로 요동시키도록 되어 있다.
스템(41)에는, 장착 부재(장착판)(49)가 용접 등에 의해 일체로 형성되어 있고, 이 장착 부재(49)는, 터빈 하우징(23) 내에 위치하고 있다. 또한, 장착 부재(49)는, 스템(41)에 일체로 장착된 장착 슬리브(51), 및 장착 슬리브(51)에 일체로 설치된 장착 텅(53)을 구비하고 있고, 장착 텅(53)에는, 장착공(55)이 관통 형성되어 있다.
장착 텅(53)[장착 부재(49)]의 장착공(55)에는, 밸브(57)가 끼워맞추어져 형성되어 있고, 이 밸브(57)는, 장착 부재(49)에 대한 반동(이동 및 요동)이 허용되고 있다. 또한, 밸브(57)는, 바이패스 통로(35)의 개구부측의 밸브 시트(59)에 접촉 이격 가능한 밸브 본체(61), 및 밸브 본체(61)의 중앙에 일체로 형성되고, 또한 장착 부재(49)의 장착공(55)에 끼워맞춘 밸브축(63)을 구비하고 있다. 여기서, 압축기 임펠러(13)의 출구측의 압력이 설정압에 도달할 때까지는, 밸브 본체(61)는 바이패스 통로(35)의 개구부측의 밸브 시트(59)와 맞닿은 상태에 있어, 장착 부재(49)에 대한 밸브(57)의 반동이 허용되는 것에 의해, 바이패스 통로(35)의 개구부측의 밸브 시트(59)에 대한 밸브 본체(61)의 추종성(밀착성)이 확보되어 있다. 또한, 밸브축(63)의 선단부에는, 밸브(57)를 장착 부재(49)에 대하여 이탈 불가능하게 하기 위한 환형의 클래스퍼로서의 와셔(65)가 코킹(caulking) 또는 용접 등에 의해 일체로 설치되어 있다.
밸브축(63)의 축 방향에서의 와셔(65)와 장착 텅(53)과의 사이에는, 밸브축(63)의 축심 방향으로 신축 가능한 코일 스프링(67)이 형성되어 있고, 이 코일 스프링(67)은, Ni 기초합금이나 Ni―Co계 초합금 등의 내열합금 또는 질화규소(Si3N4)나 탄화규소(SiC) 등의 세라믹에 의해 구성되어 있다. 또한, 장착 텅(53)의 표면[도 1의 (b)에 있어서 하측면]에는, 환형의 가드벽(보호벽)(69)이 카운터 보링 가공에 의해 코일 스프링(67)을 에워싸도록 형성되어 있다.
이어서, 본 실시형태의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
가스 도입구(27)로부터 도입한 배기 가스가 터빈 스크롤 유로(29)를 경유하여 터빈 임펠러(25)의 입구측으로부터 출구측으로 유통시킴으로써, 배기 가스의 압력 에너지를 이용하여 회전력(회전 토크)을 발생시켜, 로터축(9) 및 압축기 임펠러(13)를 터빈 임펠러(25)와 일체로 회전시키는 것이 가능하다. 이로써, 공기 도입구(15)로부터 도입한 공기를 압축하여, 디퓨져 유로(17) 및 압축기 스크롤 유로(19)를 경유하여 공기 배출구(21)로부터 배출할 수 있어, 엔진에 공급되는 공기를 과급할 수 있다.
차량용 과급기(1)의 운전 중에, 압축기 임펠러(13)의 출구측의 압력이 설정압에 도달하면, 액추에이터(47)의 구동에 의해 링크 부재(45)를 플러스 방향(일방향)으로 요동시켜, 스템(41)을 플러스 방향으로 회전시킴으로써, 밸브(57)를 플러스 방향으로 요동시켜, 밸브 본체(61)를 바이패스 통로(35)의 개구부측의 밸브 시트(59)로부터 이격시킨다. 이로써, 웨이스트 게이트 밸브(37)에 의해 바이패스 통로(35)의 개구부를 개방하여, 가스 도입구(27)로부터 도입한 배기 가스의 일부를 터빈 임펠러(25)를 바이패스시켜, 터빈 임펠러(25) 측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 감소시킬 수 있다.
또한, 바이패스 통로(35)의 개구부를 개방한 후에, 압축기 임펠러(13)의 출구측의 압력이 설정압 미만으로 되면, 액추에이터(47)의 구동에 의해 링크 부재(45)를 역방향(다른 방향)으로 요동시켜, 스템(41)을 역방향으로 회전시킴으로써, 밸브(57)를 역방향으로 요동시켜, 밸브 본체(61)를 바이패스 통로(35)의 개구부측의 밸브 시트(59)에 접촉시킨다. 이로써, 웨이스트 게이트 밸브(37)에 의해 바이패스 통로(35)의 개구부를 폐쇄하여, 웨이스트 게이트 밸브(37)를 원래 상태로 복귀시킬 수 있다.
여기서, 밸브축(63)의 축 방향에서의 와셔(65)와 장착 텅과의 사이에 밸브축(63)의 축심 방향으로 신축 가능한 코일 스프링(67)이 설치되어 있다. 그러므로, 코일 스프링(67)에 의한 감쇠(減衰) 작용을 발휘시켜, 바이패스 통로(35)의 개구부가 개방된 상태에서의 밸브(57)의 진동을 충분히 저감할 수 있다.
또한, 장착 텅(53)의 표면에 환형의 가드벽(69)이 카운터 보링 가공에 의해 코일 스프링(67)을 에워싸도록 형성되어 있으므로, 코일 스프링(67)의 설치 스페이스를 확보한 후, 차량용 과급기의 운전 중, 코일 스프링(67)이 연소 가스에 직접 노출되는 것을 억제하여, 코일 스프링(67)의 내변형성[즉, 탄성 열화로의 내성(耐性)]을 높일 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 코일 스프링(67)의 내변형성을 높이면서, 바이패스 통로(35)의 개구부가 개방한 상태에서의 밸브(57)의 진동을 충분히 저감할 수 있으므로, 채터링음을 발생시키지 않거나 또는 최대한 작게 하여, 주행 중에서의 차량의 정음성을 높은 레벨까지 확보할 수 있다.
본 실시형태의 변형예에 대해서 도 5의 (a), (b) 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 변형예 1에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37A)에 있어서는, 장착 텅(53)의 표면[도 5의 (a)에 있어서 상측면]에 환형의 가드벽(69)[도 1의 (b) 참조]이 형성되는 대신에, 와셔(65)의 이면(裏面)[도 5의 (a)에 있어서 하측면]에 환형의 가드벽(71)이 코일 스프링(67)을 에워싸도록 형성되어 있다.
도 5의 (b) 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 변형예 2, 3에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37B, 37C)에 있어서는, 밸브축(63)의 축 방향에서의 와셔(65)와 장착 텅(53)과의 사이에 코일 스프링(67)[도 1의 (b) 참조]이 설치되는 대신에, 밸브축(63)에서의 장착 텅(53)과 밸브 본체(61)와의 사이에 밸브축(63)의 축심 방향으로 신축 가능한 코일 스프링(73)이 형성되어 있고, 이 코일 스프링(73)은 Ni 기초합금이나 Ni―Co계 초합금 등의 내열합금 또는 질화규소(Si3N4)나 탄화규소(SiC) 등의 세라믹에 의해 구성되어 있다.
도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 변형예 2에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37B)에 있어서는, 장착 텅(53)의 표면[도 5의 (b)에 있어서 상측면]에 환형의 가드벽(69)[도 1의 (b) 참조]이 형성되는 대신에, 장착 텅(53)의 이면[도 5의 (b)에 있어서 하측면]에 환형의 가드벽(75)이 카운터 보링 가공에 의해 코일 스프링(73)을 에워싸도록 형성되어 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 변형예 3에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37C)에 있어서는, 장착 텅(53)의 표면(도 6에 있어서 상측면)에 환형의 가드벽(69)[도 1의 (b) 참조]이 형성되는 대신에, 밸브 본체(61)의 표면(도 6에 있어서 상측면)에 환형의 가드벽(77)이 카운터 보링(counter boring) 가공에 의해 코일 스프링(73)을 에워싸도록 형성되어 있다.
그리고, 본 실시형태에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37) 대신에, 변형예 1∼3에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37A∼37C)를 사용한 경우에도, 전술한 바와 마찬가지의 작용 및 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37) 및 그 변형예 1에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37A)에, 변형예 2, 3에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37B, 37C)에서의 코일 스프링(73)을 추가하거나, 변형예 2에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37B)에서의 가드벽(75) 또는 변형예 3에 관한 웨이스트 게이트 밸브(37C)에서의 가드벽(77)을 추가하거나 해도 된다.
본 발명은, 전술한 실시형태 및 그 변형예의 설명에 한정되지 않고, 예를 들면, 터빈 하우징(23)의 적절한 위치에 바이패스 통로(35)를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브(37)가 설치되는 대신에, 터빈 하우징(23)의 가스 도입구(27)와 연통된 상태로 접속한 배기 매니폴드(도시하지 않음)의 적절한 위치에, 배기 매니폴드에 형성한 바이패스 통로(도시하지 않음)의 개구부를 개폐하는 웨이스트 게이트 밸브(도시하지 않음)가 설치되는 등, 그 외에, 적절한 변경을 행함으로써, 각종 태양으로 실시 가능하다.
본 발명에 포함되는 권리 범위는, 이들의 실시형태에 한정되지 않는다. 즉, 본원의 유량 가변 밸브 기구는, 전술한 웨이스트 게이트 밸브(37) 등에 한정되지 않고, 예를 들면, 일본 공개실용신안 소61―33923호 공보 및 일본 공개특허 제2001―263078호 공보 등에 나타낸 바와 같이, 터빈 하우징(도시하지 않음) 내에 형성된 복수의 터빈 스크롤 유로(도시하지 않음) 중 어느 하나의 터빈 스크롤 유로에 대하여 배기 가스의 공급 상태와 공급 정지 상태를 전환하는 전환 밸브 기구(도시하지 않음)에도 적용할 수 있다. 또한, 본원의 유량 가변 밸브 기구는, 예를 들면, 일본 공개특허 제2010―209688호 공보, 일본 공개특허 제2011―106358호 공보 등에 나타낸 바와 같이, 복수 단의 터빈 하우징(도시하지 않음) 중 어느 하나의 단(段)의 터빈 하우징에 대하여 배기 가스의 공급 상태와 공급 정지 상태를 전환하는 전환 밸브 기구(도시하지 않음)에도 적용할 수 있다. 따라서, 본원의 유량 가변 밸브 기구는, 상기 유량 가변 밸브 기구를 사용하는 장치에 따라, 터빈 임펠러측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 증가시키기 위해 사용하는 것도 가능하다. 또한, 본원의 유량 가변 밸브 기구의 액추에이터는, 다이어프램을 사용한 전술한 액추에이터(47)에 한정되지 않고, 모터를 사용한 전동 액추에이터나 유압 구동의 액추에이터 등이라도 된다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 가스 유로의 개구부가 개방한 상태에서의 밸브의 진동을 충분히 저감할 수 있으므로, 채터링음의 발생의 방지 또는 채터링음의 저감이 가능하다. 따라서, 주행 중의 차량의 정음성을 높이는 것이 가능한 유량 가변 밸브 기구 및 과급기를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 터빈 하우징의 내부 또는 상기 터빈 하우징과 연통된 상태로 접속된 접속체의 내부에, 터빈 임펠러(turbin impeller) 측으로 공급되는 배기 가스의 유량을 가변(可變)으로 하기 위한 가스 유로가 형성된 과급기(過給機)에 사용되고,
    상기 가스 유로의 개구부를 개폐하는 유량 가변 밸브 기구(機構)에 있어서,
    상기 터빈 하우징 또는 상기 접속체의 외벽에 관통 형성된 지지공에 회전 가능하게 지지되고, 기단부(基端部)가 상기 터빈 하우징 또는 상기 접속체의 외측으로 돌출된 스템(stem);
    상기 스템의 기단부에 일체로 설치되고, 액추에이터의 구동에 의해 상기 스템의 축심 주위로 정역(正逆) 방향으로 요동(搖動)하는 링크 부재;
    상기 스템에 일체로 설치되고, 장착공이 관통 형성된 장착 부재;
    상기 장착 부재의 상기 장착공에 끼워맞추어져 설치되고, 상기 장착 부재에 대한 반동(backlash)이 허용되어 가스 유로의 개구부측의 밸브 시트에 접촉 이격 가능한 밸브 본체, 및 상기 밸브 본체의 중앙에 일체로 형성되고, 또한 상기 장착 부재의 상기 장착공에 끼워맞춘 밸브축을 포함하는 밸브;
    상기 밸브축의 선단부에 일체로 설치되고, 상기 밸브를 상기 장착 부재에 대하여 이탈 불가능하게 하기 위한 클래스퍼(clasper); 및
    상기 밸브축에서의 상기 클래스퍼와 상기 장착 부재 사이, 및 상기 밸브축에서의 상기 장착 부재와 상기 밸브 본체 사이 중 적어도 어느 하나의 사이에 설치되고, 상기 밸브축의 축심(軸心) 방향으로 신축 가능한 코일 스프링;
    을 포함하고,
    상기 클래스퍼, 상기 장착 부재, 및 상기 밸브 본체 중에 적어도 어느 하나에 가드벽(guard wall)이 상기 코일 스프링을 에워싸도록 형성되어 있는,
    유량 가변 밸브 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일 스프링은, 내열합금 또는 세라믹에 의해 구성되어 있는, 유량 가변 밸브 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 유로는, 상기 배기 가스의 일부를 상기 터빈 임펠러를 바이패스(bypass)시키기 위한 바이패스 통로인, 유량 가변 밸브 기구.
  4. 엔진으로부터의 배기 가스의 에너지를 이용하여, 상기 엔진에 공급되는 공기를 과급하는 차량용 과급기에 있어서,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 유량 가변 밸브 기구를 포함하는, 차량용 과급기.
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