WO2013133371A1 - 流量可変バルブ機構及び車両用過給機 - Google Patents

流量可変バルブ機構及び車両用過給機 Download PDF

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turbine
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村山　友一
加藤　毅彦
真一 金田
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株式会社Ihi
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a variable flow rate valve mechanism that opens and closes an opening of a gas flow path for making the flow rate of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a vehicle supercharger variable.
  • a bypass passage (one of gas flow paths) is usually formed inside the turbine housing in the vehicle supercharger.
  • the bypass passage allows a part of the exhaust gas to bypass the turbine impeller.
  • the bypass passage makes the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side variable.
  • a waste gate valve (one of variable flow valve mechanisms) is provided at an appropriate position of the gas flow path and the turbine housing. The waste gate valve opens and closes the opening of the bypass passage.
  • the general configuration of the waste gate valve is as follows.
  • a stem is rotatably supported in a support hole formed through the outer wall of the turbine housing, and a base end portion (one end portion) of the stem projects to the outside of the turbine housing. Further, a link member is integrally provided at the proximal end portion of the stem, and this link member swings in the forward and reverse directions around the axis of the stem by driving of the actuator.
  • An attachment member is integrally provided at the distal end portion (the other end portion) of the stem, and an attachment hole is formed through the attachment member.
  • a valve is fitted in the mounting hole of the mounting member, and this valve is allowed to play (moving and swinging) with respect to the mounting member.
  • the valve includes a valve main body that can be brought into contact with and separated from the valve seat on the opening side of the bypass passage, and a valve shaft that is integrally formed at the center of the valve main body and fitted in the mounting hole of the mounting member.
  • valve body is in contact with the valve seat on the opening side of the bypass passage, By allowing the backlash, followability (adhesion) of the valve body with respect to the valve seat on the opening side of the bypass passage is ensured. Furthermore, a washer as a stopper for making the valve non-detachable from the mounting member is integrally provided at the tip of the valve shaft.
  • the link member is swung in the forward direction (one direction) by driving the actuator, and the stem is moved in the forward direction.
  • the valve is swung in the forward direction to separate the valve body from the valve seat on the opening side of the bypass passage.
  • the actuator When the pressure on the outlet side of the compressor impeller is less than the set pressure, the actuator is driven to swing the link member in the reverse direction (the other direction) and rotate the stem in the reverse direction, thereby moving the valve in the reverse direction.
  • the valve body By swinging, the valve body is brought into contact with the valve seat on the opening side of the bypass passage. Thereby, the opening part of a bypass channel can be closed by a waste gate valve, and a waste gate valve can be returned to the original state.
  • an object of the present invention is to provide a variable flow rate valve mechanism or the like having a novel configuration that can solve the above-described problems.
  • a gas flow path for making the flow rate of exhaust gas supplied to the turbine impeller side variable in the turbine housing or in a connection body connected in communication with the turbine housing.
  • the variable flow rate valve mechanism that opens and closes the opening of the gas flow path, and is rotatably supported by a support hole formed through the outer wall of the turbine housing or the connection body.
  • An end portion (one end portion) is provided integrally with a stem projecting outward from the turbine housing or the connection body, and a proximal end portion of the stem, and is driven in the forward and reverse directions around the axis of the stem by driving an actuator.
  • a valve provided with a valve shaft fitted in a mounting hole; a stopper provided integrally with a distal end portion of the valve shaft, for preventing the valve from being detached from the mounting member; and
  • a coil spring provided between at least one of the clasp and the mounting member and between the mounting member and the valve main body of the valve shaft and capable of extending and contracting in the axial direction of the valve shaft.
  • a guard wall (protective wall) is formed on at least one of the clasp, the mounting member, and the valve body so as to surround the coil spring.
  • the “gas flow path” means a bypass passage for bypassing a part of the exhaust gas to the turbine impeller
  • “flow rate variable valve mechanism” Includes a waste gate valve that opens and closes the opening of the bypass passage.
  • the “connecting body connected in a state communicating with the turbine housing” includes a pipe, a manifold, a casing, and the like connected in a state communicating with the gas inlet or the gas outlet of the turbine housing.
  • a vehicular supercharger that supercharges air supplied to the engine using energy of exhaust gas from the engine.
  • the gist is that it is provided.
  • the present invention it is possible to sufficiently reduce the vibration of the valve in the state where the opening of the gas flow path is opened while improving the sag resistance of the coil spring. By reducing the size, the quietness of the vehicle during traveling can be ensured to a high level.
  • FIG. 1A is a plan view of a waste gate valve according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line IB-IB in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a partial front view of the vehicular supercharger according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front sectional view of the supercharger for a vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of a waste gate valve according to Modification 1 of the embodiment of the present invention
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of a waste gate valve according to Modification 2 of the embodiment of the present invention. is there.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a waste gate valve according to Modification 3 of the embodiment of the present invention.
  • the vehicle supercharger 1 As shown in FIG. 4, the vehicle supercharger 1 according to the present embodiment supercharges (compresses) air supplied to the engine using the energy of exhaust gas from the engine (not shown). It is. And the specific structure etc. of the supercharger 1 for vehicles are as follows.
  • the vehicle supercharger 1 includes a bearing housing 3, and a pair of radial bearings 5 and a pair of thrust bearings 7 are provided in the bearing housing 3.
  • a rotor shaft (turbine shaft) 9 extending in the left-right direction is rotatably provided in the plurality of bearings 5, 7.
  • the rotor shaft 9 is provided in the bearing housing 3.
  • 7 are rotatably provided.
  • Compressor housing 11 is provided on the right side of bearing housing 3.
  • a compressor impeller 13 that compresses air using centrifugal force is rotatably provided in the compressor housing 11, and the compressor impeller 13 is concentric with the right end (one end) of the rotor shaft 9. Are integrally connected to each other.
  • An air introduction port (air introduction passage) 15 for introducing air is formed on the inlet side of the compressor impeller 13 in the compressor housing 11 (on the right side of the compressor housing 11). It can be connected to an air cleaner (not shown) for purification.
  • an annular diffuser flow path 17 that pressurizes compressed air is formed on the outlet side of the compressor impeller 13 between the bearing housing 3 and the compressor housing 11.
  • a spiral compressor scroll passage 19 is formed in the compressor housing 11 so as to surround the compressor impeller 13, and the compressor scroll passage 19 communicates with the diffuser passage 17.
  • An air discharge port (air discharge passage) 21 for discharging compressed air is formed at an appropriate position on the outer wall of the compressor housing 11, and the air discharge port 21 is connected to the compressor scroll flow channel 19. It communicates and can be connected to an air supply manifold (not shown) of the engine.
  • a turbine housing 23 is provided on the left side of the bearing housing 3.
  • a turbine impeller 25 that generates a rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas is rotatably provided in the turbine housing 23, and the turbine impeller 25 is provided at the left end of the rotor shaft 9. Concentrically and integrally connected to the portion (the other end).
  • a gas introduction port (gas introduction passage) 27 for introducing exhaust gas is formed at an appropriate position on the outer wall of the turbine housing 23. It can be connected to an engine exhaust manifold (not shown). Further, a spiral turbine scroll passage 29 is formed on the inlet side of the turbine impeller 25 inside the turbine housing 23, and the turbine scroll passage 29 communicates with the gas inlet 27.
  • a gas discharge port (gas discharge passage) 31 for discharging exhaust gas is formed on the turbine housing 23 on the outlet side of the turbine impeller 25 (left side of the turbine housing 23). The turbine scroll passage 29 is communicated.
  • a gas discharge port (gas discharge passage) 33 for discharging exhaust gas is formed on the radially outer side of the gas discharge port 31 in the turbine housing 23.
  • the gas discharge port 31 and the gas discharge port 33 are It can be connected to a catalyst (not shown) for purifying exhaust gas via a connecting pipe (not shown).
  • the gas discharge port 31 and the gas discharge port 33 correspond to the outlet of the turbine housing 23.
  • a bypass passage (one of gas flow paths) 35 for changing the flow rate of the exhaust gas is formed inside the turbine housing 23.
  • a waste gate valve (one of variable flow valve mechanisms) 37 that opens and closes the opening of the bypass passage 35 is provided at an appropriate position of the turbine housing 23. And the concrete structure of the waste gate valve 37 which is the principal part of this embodiment is as follows.
  • a stem (rotating shaft) 41 is rotatably supported through a bush 43 in a support hole 39 formed through the turbine housing 23.
  • the proximal end portion of the stem 41 protrudes outside the turbine housing 23.
  • a link member (link plate) 45 is integrally provided by welding or the like at the base end portion of the stem 41, and the link member 45 is forward and backward around the axis of the stem 41 by driving of the actuator 47. It swings in the direction.
  • the actuator 47 has a known configuration with a built-in diaphragm (not shown) as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos.
  • An attachment member (attachment plate) 49 is integrally provided on the stem 41 by welding or the like, and this attachment member 49 is located in the turbine housing 23.
  • the attachment member 49 includes an attachment sleeve 51 that is integrally attached to the stem 41, and an attachment tongue 53 that is provided integrally with the attachment sleeve 51, and the attachment hole 55 passes through the attachment tongue 53. Is formed.
  • a valve 57 is fitted in the mounting hole 55 of the mounting tongue 53 (mounting member 49), and the valve 57 is allowed to move (move and swing) with respect to the mounting member 49.
  • the valve 57 is a valve main body 61 that can be brought into contact with and separated from the valve seat 59 on the opening side of the bypass passage 35, and a valve that is integrally formed in the center of the valve main body 61 and fitted in the mounting hole 55 of the mounting member 49.
  • a shaft 63 is provided.
  • valve main body 61 is in contact with the valve seat 59 on the opening side of the bypass passage 35, and By allowing the backlash, followability (adhesion) of the valve body 61 with respect to the valve seat 59 on the opening side of the bypass passage 35 is ensured.
  • a washer 65 as an annular stopper for preventing the valve 57 from being detached from the mounting member 49 is integrally provided at the tip of the valve shaft 63 by caulking or welding.
  • a coil spring 67 that can be expanded and contracted in the axial direction of the valve shaft 63 is provided. It is made of a heat-resistant alloy such as a Ni—Co superalloy or a ceramic such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon carbide (SiC).
  • An annular guard wall (protective wall) 69 is formed on the surface of the mounting tongue 53 (the lower surface in FIG. 1B) so as to surround the coil spring 67 by countersinking.
  • Exhaust gas introduced from the gas inlet 27 flows from the inlet side to the outlet side of the turbine impeller 25 via the turbine scroll flow path 29, so that a rotational force (rotational torque) is generated using the pressure energy of the exhaust gas.
  • the rotor shaft 9 and the compressor impeller 13 can be rotated integrally with the turbine impeller 25.
  • the air introduced from the air introduction port 15 can be compressed and discharged from the air discharge port 21 via the diffuser flow path 17 and the compressor scroll flow path 19, and the air supplied to the engine is supercharged. can do.
  • the link member 45 When the pressure on the outlet side of the compressor impeller 13 reaches a set pressure during the operation of the vehicle supercharger 1, the link member 45 is swung in the forward direction (one direction) by driving the actuator 47, and the stem 41 is moved. By rotating in the forward direction, the valve 57 is swung in the forward direction to separate the valve body 61 from the valve seat 59 on the opening side of the bypass passage 35. As a result, the waste gate valve 37 opens the opening of the bypass passage 35, bypasses the turbine impeller 25 with a part of the exhaust gas introduced from the gas introduction port 27, and exhaust gas supplied to the turbine impeller 25 side. The flow rate can be reduced.
  • a coil spring 67 that can extend and contract in the axial direction of the valve shaft 63 is provided between the washer 65 and the mounting tongue in the axial direction of the valve shaft 63. Therefore, the damping action by the coil spring 67 can be exhibited, and the vibration of the valve 57 in a state where the opening of the bypass passage 35 is opened can be sufficiently reduced.
  • the annular guard wall 69 is formed on the surface of the mounting tongue 53 so as to surround the coil spring 67 by countersinking, the space for installing the coil spring 67 is secured and the operation of the vehicle supercharger is performed.
  • the coil spring 67 can be prevented from being directly exposed to the combustion gas, and the sag resistance of the coil spring 67 (that is, resistance to elastic deterioration) can be enhanced.
  • the vibration of the valve 57 in the state where the opening of the bypass passage 35 is opened can be sufficiently reduced while improving the sag resistance of the coil spring 67, so that chattering noise is not generated.
  • it can be made as small as possible to ensure the quietness of the vehicle while traveling to a high level.
  • annular guard wall 69 (on the upper side surface in FIG. 5A) is attached to the mounting tongue 53.
  • annular guard wall 71 is formed so as to surround the coil spring 67 on the back surface of the washer 65 (the lower surface in FIG. 5A).
  • the coil spring 73 is made of a heat-resistant alloy such as a Ni-base superalloy or a Ni—Co superalloy, or a ceramic such as silicon nitride (Si 3 N 4 ) or silicon carbide (SiC).
  • annular guard wall 69 (on the upper surface in FIG. 5B) is attached to the surface of the mounting tongue 53.
  • annular guard wall 75 is formed on the back surface of the mounting tongue 53 (the lower surface in FIG. 5B) so as to surround the coil spring 73 by countersinking. Yes.
  • annular guard wall 69 is provided on the surface of the mounting tongue 53 (upper side surface in FIG. 6). ) Is formed on the surface (upper side surface in FIG. 6) of the valve body 61 so as to surround the coil spring 73 by countersinking.
  • waste gate valves 37A to 37C according to the modified examples 1 to 3 are used in place of the waste gate valve 37 according to the present embodiment, the same operations and effects as described above are obtained. Further, the waste gate valve 37 according to the present embodiment and the waste gate valve 37A according to the first modification thereof are added with a coil spring 73 in the waste gate valves 37B and 37C according to the second and third modifications. A guard wall 75 in the waste gate valve 37B or a guard wall 77 in the waste gate valve 37C according to the third modification may be added.
  • the present invention is not limited to the description of the above-described embodiment and its modifications.
  • a waste gate valve (not shown) for opening and closing an opening of a bypass passage (not shown) formed in the exhaust manifold is provided at an appropriate position of an exhaust manifold (not shown) connected in communication with the gas inlet 27.
  • the present invention can be implemented in various modes by making appropriate changes.
  • the flow rate variable valve mechanism of the present application is not limited to the above-described waste gate valve 37 or the like.
  • the turbine A switching valve mechanism illustrated
  • the flow rate variable valve mechanism of the present application is, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-209688, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-106358, etc.
  • the present invention can also be applied to a switching valve mechanism (not shown) that switches between an exhaust gas supply state and a supply stop state with respect to the housing. Therefore, the variable flow rate valve mechanism of the present application can also be used to increase the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side in accordance with the device using the variable flow rate valve mechanism. Further, the actuator of the variable flow rate valve mechanism of the present application is not limited to the actuator 47 described above using a diaphragm, and may be an electric actuator using a motor, a hydraulically driven actuator, or the like.
  • the vibration of the valve in the state where the opening of the gas flow path is open can be sufficiently reduced, so that chattering noise can be prevented or chattering noise can be reduced. Therefore, it is possible to provide a variable flow rate valve mechanism and a supercharger that can improve the quietness of the running vehicle.

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Abstract

ウェイストゲートバルブ（３７）において、バルブ（５７）のバルブ軸（６３）の軸方向における座金（６５）と取付タング（５３）との間にバルブ軸（６３）の軸心方向へ伸縮可能なコイルスプリング（６７）が設けられ、コイルスプリング（６７）は耐熱合金又はセラミックにより構成され、取付タング（５３）の表面に環状のガード壁（６９）が座繰り加工によってコイルスプリング（６７）を囲むように形成されている。

Description

流量可変バルブ機構及び車両用過給機
　本発明は、車両用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ためのガス流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防止する対策として、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バイパス通路（ガス流路の１つ）が形成されている。バイパス通路は、排気ガスの一部をタービンインペラをバイパスさせる。換言すれば、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。ガス流路また、タービンハウジングの適宜位置には、ウェイストゲートバルブ（流量可変バルブ機構の１つ）が設けられている。ウェイストゲートバルブは、バイパス通路の開口部を開閉する。そして、ウェイストゲートバルブの一般的な構成等は、次の通りである。
　タービンハウジングの外壁に貫通形成した支持穴には、ステムが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側へ突出してある。また、ステムの基端部には、リンク部材が一体的に設けられており、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、取付部材が一体的に設けられており、この取付部材には、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、取付部材に対するガタ（移動及び揺動）が許容されている。また、バルブは、バイパス通路の開口部側のバルブシートに当接離隔可能なバルブ本体、及びバルブ本体の中央に一体形成されかつ取付部材の取付穴に嵌合したバルブ軸を備えている。ここで、車両用過給機におけるコンプレッサインペラの出口側の圧力が設定圧に達するまでは、バルブ本体はバイパス通路の開口部側のバルブシートに当接した状態にあって、取付部材に対するバルブのガタが許容されることによって、バイパス通路の開口部側のバルブシートに対するバルブ本体の追従性（密着性）が確保されている。更に、バルブ軸の先端部には、バルブを取付部材に対して離脱不能にするための止め金としての座金が一体的に設けられている。
　従って、車両用過給機の運転中に、コンプレッサインペラの出口側の圧力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（一方向）へ揺動させて、ステムを正方向へ回転させることにより、バルブを正方向へ揺動させて、バルブ本体をバイパス通路の開口部側のバルブシートから離隔させる。これにより、ウェイストゲートバルブによってバイパス通路の開口部を開いて、排気ガスの一部をタービンインペラをバイパスさせて、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、コンプレッサインペラの出口側の圧力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（他方向）へ揺動させて、ステムを逆方向へ回転させることにより、バルブを逆方向へ揺動させて、バルブ本体をバイパス通路の開口部側のバルブシートに当接させる。これにより、ウェイストゲートバルブによってバイパス通路の開口部を閉じて、ウェイストゲートバルブを元の状態に復帰させることができる。
　なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１及び特許文献２に示すものがある。
特開２００９－２３６０８８号公報 特開２００８－１０１５８９号公報
　ところで、前述のように、取付部材に対するバルブのガタが許容されているため、コンプレッサインペラの出口側の圧力が設定圧に達するまで、バイパス通路の開口部側のバルブシートに対するバルブ本体の追従性が確保されるものの、コンプレッサインペラの出口側の圧力が設定圧に達して、ウェイストゲートバルブによってバイパス通路の開口部を開くと、エンジンからの排気ガスの脈動圧力、エンジンの振動等によってバルブが振動する。そのため、バルブ及び座金が取付部材に衝突して、所謂チャタリング音が発生して、走行中における車両の静音性を高いレベルまで確保するが困難であるという問題がある。
　なお、バルブの振動による問題は、タービンハウジングに設けられたウェイストゲートバルブだけでなく、過給機に用いられる他の流量可変バルブ機構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、新規な構成の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の態様は、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ためのガス流路が形成された過給機に用いられ、前記ガス流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に貫通形成した支持穴に回転可能に支持され、基端部（一端部）が前記タービンハウジング又は前記接続体の外側へ突出したステムと、前記ステムの基端部に一体的に設けられ、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設けられ、取付穴が貫通形成された取付部材と、前記取付部材の前記取付穴に嵌合して設けられ、前記取付部材に対するガタ（移動及び揺動）が許容され、前記ガス流路の開口部側のバルブシートに当接離隔可能なバルブ本体、及び前記バルブ本体の中央に一体形成されかつ前記取付部材の前記取付穴に嵌合したバルブ軸を備えたバルブと、前記バルブ軸の先端部に一体的に設けられ、前記バルブを前記取付部材に対して離脱不能にするための止め金と、前記バルブ軸における前記止め金と前記取付部材との間、及び前記バルブ軸における前記取付部材と前記バルブ本体との間のうち少なくともいずれかの間に設けられ、前記バルブ軸の軸心方向へ伸縮可能なコイルスプリングと、を具備し、前記止め金、前記取付部材、及び前記バルブ本体のうち少なくともいずれかにガード壁（保護壁）が前記コイルスプリングを囲むように形成されていることを要旨とする。
　ここで、本願の明細書及び請求の範囲において、「ガス流路」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を含む意である。また、「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。
　本発明の第２の態様は、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車両用過給機において、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。
　本発明によれば、前記コイルスプリングの耐へたり性を高めつつ、前記ガス流路の開口部が開いた状態での前記バルブの振動を十分に低減できるため、チャタリング音を発生させないか若しくは極力小さくして、走行中における車両の静音性を高いレベルまで確保することができる。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るウェイストゲートバルブの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるIB-IB線に沿った断面図である。 図２は、図３におけるII-II線に沿った断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る車両用過給機の一部の正面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る車両用過給機の正断面図である。 図５（ａ）は、本発明の実施形態の変形例１に係るウェイストゲートバルブの断面図、図５（ｂ）は、本発明の実施形態の変形例２に係るウェイストゲートバルブの断面図である。 図６は、本発明の実施形態の変形例３に係るウェイストゲートバルブの断面図である。
　本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。なお、図面に示す通り、「Ｌ」は左方向を、「Ｒ」は右方向を示す。
　図４に示すように、本実施形態に係る車両用過給機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、以下の通りである。
　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（一端部）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（コンプレッサハウジング１１の右側）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の外壁の適宜位置には、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に連通してあって、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（他端部）に同心上に一体的に連結されている。
　図２から図４に示すように、タービンハウジング２３の外壁の適宜位置には、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が形成されており、このタービンスクロール流路２９は、ガス導入口２７に連通してある。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（タービンハウジング２３の左側）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、タービンスクロール流路２９に連通してある。更に、タービンハウジング２３におけるガス排出口３１の径方向外側には、排気ガスを排出するためのガス排出口（ガス排出通路）３３が形成されており、ガス排出口３１及びガス排出口３３は、排気ガスを浄化する触媒（図示省略）に接続管（図示省略）を介して接続可能である。なお、ガス排出口３１及びガス排出口３３は、タービンハウジング２３の出口に相当する。
　タービンハウジング２３の内部には、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３３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（ガス流路の１つ）３５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３５の開口部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）３７が設けられている。そして、本実施形態の要部であるウェイストゲートバルブ３７の具体的な構成は、次の通りである。
　図１（ａ）（ｂ）及び図２に示すように、タービンハウジング２３に貫通して形成した支持穴３９には、ステム（回転軸）４１がブッシュ４３を介して回転可能に支持されおり、このステム４１の基端部は、タービンハウジング２３の外側へ突出してある。また、ステム４１の基端部には、リンク部材（リンク板）４５が溶接等によって一体的に設けられており、このリンク部材４５は、アクチュエータ４７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。ここで、アクチュエータ４７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に、ダイヤフラム（図示省略）を内蔵した公知の構成からなるものであって、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リンク部材４５を正方向（一方向）へ揺動させると共に、コンプレッサインペラ１３の出口側の圧力が設定圧未満になるとリンク部材４５を逆方向（他方向）へ揺動させるようになっている。
　ステム４１には、取付部材（取付板）４９が溶接等によって一体的に設けられており、この取付部材４９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４９は、ステム４１に一体的に取付られた取付スリーブ５１、及び取付スリーブ５１に一体的に設けられた取付タング５３を備えており、取付タング５３には、取付穴５５が貫通形成されている。
　取付タング５３（取付部材４９）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４９に対するガタ（移動及び揺動）が許容されている。また、バルブ５７は、バイパス通路３５の開口部側のバルブシート５９に当接離隔可能なバルブ本体６１、及びバルブ本体６１の中央に一体形成されかつ取付部材４９の取付穴５５に嵌合したバルブ軸６３を備えている。ここで、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までは、バルブ本体６１はバイパス通路３５の開口部側のバルブシート５９に当接した状態にあって、取付部材４９に対するバルブ５７のガタが許容されることによって、バイパス通路３５の開口部側のバルブシート５９に対するバルブ本体６１の追従性（密着性）が確保されている。更に、バルブ軸６３の先端部には、バルブ５７を取付部材４９に対して離脱不能にするための環状の止め金としての座金６５がかしめ又は溶接等によって一体的に設けられている。
　バルブ軸６３の軸方向における座金６５と取付タング５３との間には、バルブ軸６３の軸心方向へ伸縮可能なコイルスプリング６７が設けられており、このコイルスプリング６７は、Ｎｉ基超合金やＮｉ－Ｃｏ系超合金などの耐熱合金又は窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）や炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミックにより構成されている。また、取付タング５３の表面（図１（ｂ）において下側面）には、環状のガード壁（保護壁）６９が座繰り加工によってコイルスプリング６７を囲むように形成されている。
　続いて、本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の運転中に、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４７の駆動によりリンク部材４５を正方向（一方向）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を正方向へ揺動させて、バルブ本体６１をバイパス通路３５の開口部側のバルブシート５９から離隔させる。これにより、ウェイストゲートバルブ３７によってバイパス通路３５の開口部を開いて、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３５の開口部を開いた後に、コンプレッサインペラ１３の出口側の圧力が設定圧未満になると、アクチュエータ４７の駆動によりリンク部材４５を逆方向（他方向）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を逆方向へ揺動させて、バルブ本体６１をバイパス通路３５の開口部側のバルブシート５９に当接させる。これにより、ウェイストゲートバルブ３７によってバイパス通路３５の開口部を閉じて、ウェイストゲートバルブ３７を元の状態に復帰させることができる。
　ここで、バルブ軸６３の軸方向における座金６５と取付タングとの間にバルブ軸６３の軸心方向へ伸縮可能なコイルスプリング６７が設けられている。そのため、コイルスプリング６７による減衰作用を発揮させて、バイパス通路３５の開口部が開いた状態におけるバルブ５７の振動を十分に低減することができる。
　また、取付タング５３の表面に環状のガード壁６９が座繰り加工によってコイルスプリング６７を囲むように形成されているため、コイルスプリング６７の設置スペースを確保した上で、車両用過給機の運転中、コイルスプリング６７が燃焼ガスに直接曝されることを抑えて、コイルスプリング６７の耐へたり性（即ち、弾性劣化への耐性）を高めることができる。
　従って、本実施形態によれば、コイルスプリング６７の耐へたり性を高めつつ、バイパス通路３５の開口部が開いた状態でのバルブ５７の振動を十分に低減できるため、チャタリング音を発生させないか若しくは極力小さくして、走行中における車両の静音性を高いレベルまで確保することができる。
　本実施形態の変形例について図５（ａ）（ｂ）及び図６を参照して説明する。
　図５（ａ）に示すように、本実施形態の変形例１に係るウェイストゲートバルブ３７Ａにあっては、取付タング５３の表面（図５（ａ）において上側面）に環状のガード壁６９（図１（ｂ）参照）が形成される代わりに、座金６５の裏面（図５（ａ）において下側面）に環状のガード壁７１がコイルスプリング６７を囲むように形成されている。
　図５（ｂ）及び図６に示すように、本実施形態の変形例２、３に係るウェイストゲートバルブ３７Ｂ、３７Ｃにあっては、バルブ軸６３の軸方向における座金６５と取付タング５３との間にコイルスプリング６７（図１（ｂ）参照）が設けられる代わりに、バルブ軸６３における取付タング５３とバルブ本体６１との間にバルブ軸６３の軸心方向に伸縮可能なコイルスプリング７３が設けられており、このコイルスプリング７３はＮｉ基超合金やＮｉ－Ｃｏ系超合金などの耐熱合金又は窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）や炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミックにより構成されている。
　図５（ｂ）に示すように、本実施形態の変形例２に係るウェイストゲートバルブ３７Ｂにあっては、取付タング５３の表面（図５（ｂ）において上側面）に環状のガード壁６９（図１（ｂ）参照）が形成される代わりに、取付タング５３の裏面（図５（ｂ）において下側面）に環状のガード壁７５が座繰り加工によってコイルスプリング７３を囲むように形成されている。
　図６に示すように、本実施形態の変形例３に係るウェイストゲートバルブ３７Ｃにあっては、取付タング５３の表面（図６において上側面）に環状のガード壁６９（図１（ｂ）参照）が形成される代わりに、バルブ本体６１の表面（図６において上側面）に環状のガード壁７７が座繰り加工によってコイルスプリング７３を囲むように形成されている。
　なお、本実施形態に係るウェイストゲートバルブ３７に代えて、変形例１～３に係るウェイストゲートバルブ３７Ａ～３７Ｃを用いた場合にも、前述と同様の作用及び効果を奏する。また、本実施形態に係るウェイストゲートバルブ３７及びその変形例１に係るウェイストゲートバルブ３７Ａに、変形例２、３に係るウェイストゲートバルブ３７Ｂ、３７Ｃにおけるコイルスプリング７３を追加したり、変形例２に係るウェイストゲートバルブ３７Ｂにおけるガード壁７５又は変形例３に係るウェイストゲートバルブ３７Ｃにおけるガード壁７７を追加したりしてもよい。
　本発明は、前述の実施形態及びその変形例の説明に限られるものではなく、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３５を開閉するウェイストゲートバルブ３７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）が設けられる等、その他、適宜の変更を行うことにより、種々の態様で実施可能である。
　本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されない。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３７等に限定されるものでなく、例えば、実開昭６１ー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。従って、本願の流量可変バルブ機構は、当該流量可変バルブ機構を用いる装置に応じて、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ために用いることも可能である。また、本願の流量可変バルブ機構のアクチュエータは、ダイヤフラムを用いた前述のアクチュエータ４７に限定されず、モーターを用いた電動アクチュエータや油圧駆動のアクチュエータ等であってもよい。
　本発明によれば、ガス流路の開口部が開いた状態でのバルブの振動を十分に低減できるため、チャタリング音の発生の防止或いはチャタリング音の低減が可能である。従って、走行中の車両の静音性を高めることが可能な流量可変バルブ機構及び過給機を提供できる。

Claims (4)

  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路が形成された過給機に用いられ、
    　前記ガス流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に貫通形成した支持穴に回転可能に支持され、基端部が前記タービンハウジング又は前記接続体の外側へ突出したステムと、
    　前記ステムの基端部に一体的に設けられ、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設けられ、取付穴が貫通形成された取付部材と、
    　前記取付部材の前記取付穴に嵌合して設けられ、前記取付部材に対するガタが許容され、ガス流路の開口部側のバルブシートに当接離隔可能なバルブ本体、及び前記バルブ本体の中央に一体形成されかつ前記取付部材の前記取付穴に嵌合したバルブ軸を備えたバルブと、
    　前記バルブ軸の先端部に一体的に設けられ、前記バルブを前記取付部材に対して離脱不能にするための止め金と、
    　前記バルブ軸における前記止め金と前記取付部材との間、及び前記バルブ軸における前記取付部材と前記バルブ本体との間のうち少なくともいずれかの間に設けられ、前記バルブ軸の軸心方向へ伸縮可能なコイルスプリングと、を具備し、
    　前記止め金、前記取付部材、及び前記バルブ本体のうち少なくともいずれかにガード壁が前記コイルスプリングを囲むように形成されていることを特徴とする流量可変バルブ機構。
  2. 　前記コイルスプリングは、耐熱合金又はセラミックにより構成され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. 　前記ガス流路は、排気ガスの一部を前記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であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
  4. 　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車両用過給機において、
    　請求項１から請求項３のうちの何れか一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車両用過給機。
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