(57)【要約】  アクチュエータの駆動力をターボハウジング内の機構に伝達する駆動シャフトと、この駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュとを備えたターボチャージャにおいて、ブッシュの外気側の端部にシールを設けている。そのシールは、樹脂製のシール本体と、このシール本体の凹部に嵌め込まれた金属製のスプリングとを備え、そのスプリングの弾性力によりシール本体の内リップ部が駆動シャフトの外周面に押圧されるようにする。さらに、シール本体に、駆動シャフトの外気側に設けられた部材（駆動リンク）に接触可能な端面を形成しておく。このような構成のシールを、ブッシュの外気側の端部に設けることにより、優れたシール性能を発揮することができるので、ターボハウジング内の排気ガスが、駆動シャフトの外周面とブッシュの内周面との間を通じて外部に流出することを確実に阻止することができる。
2012131997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサインペラと、前記内燃機関の排気通路に設けられたタービンホイールと、ターボハウジングを貫通して設けられ、前記ターボハウジングの外部に配置されるアクチュエータの駆動力を当該ターボハウジング内の駆動機構に伝達する駆動シャフトと、前記駆動シャフトを回転自在な状態で前記ターボハウジングに支持するブッシュとを備えたターボチャージャにおいて、
前記ブッシュの前記ターボハウジング外部側の端部にシールが設けられており、
前記シールは、前記駆動シャフトの外周面に接触する内周面と、前記駆動シャフトの前記ターボハウジング外部側に設けられた部材に接触可能な端面とを有する円環状の樹脂製のシール本体と、前記シール本体を径方向の内周側及び外周側に向けて押圧する金属製のスプリングとを備えていることをターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１記載のターボチャージャにおいて、
前記シール本体は、周方向に沿う円環状の凹部を有し、前記凹部の内周側及び外周側にそれぞれ内リップ部及び外リップ部が設けられているとともに、このシール本体の前記円環状の凹部に前記スプリングが嵌め込まれており、前記スプリングの弾性力によって、前記シール本体の前記内リップ部が前記駆動シャフトの外周面に押圧され、前記シール本体の前記外リップ部が前記ブッシュの内周面に押圧されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項３】
請求項２記載のターボチャージャにおいて、
前記シールは、前記シール本体の凹部の開口が前記ターボハウジング内部側に向くように配置されているとともに、前記スプリングは、前記駆動シャフトの中心を通る平面で切った断面形状が、前記ターボハウジング内部側に口が開く折曲形状に形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項４】
請求項３記載のターボチャージャにおいて、
前記スプリングの前記断面形状がＶ形状またはＵ形状に形成されていることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のターボチャージャにおいて、
タービンホイールの外周側に設けられた複数のノズルベーンを有し、前記複数のノズルベーンの開度を変更することによって排気ガスの流れを調整する可変ノズルベーン機構と、ターボハウジング内部の前記可変ノズルベーン機構の駆動アームとターボハウジング外部の駆動リンクとを連結する駆動シャフトと、前記駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュとを備え、前記ブッシュの前記ターボハウジング外部側の端部に前記シールが設けられていることを特徴とするターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に装備されるターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などに搭載される内燃機関（以下、エンジンともいう）には、排気エネルギを利用したターボチャージャ（過給機）が装備されている。ターボチャージャは、一般に、エンジンの排気通路を流れる排気ガスによって回転するタービンホイールと、吸気通路内の空気を強制的にエンジンの燃焼室へと送り込むコンプレッサインペラと、これらタービンホイールとコンプレッサインペラとを連結する連結シャフトとを備えている。このような構造のターボチャージャにおいては、排気通路に配置のタービンホイールが排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路に配置のコンプレッサインペラが回転することによって吸入空気が過給され、エンジンの各気筒の燃焼室に過給空気が強制的に送り込まれる。【０００３】
この種のターボチャージャとしては、排気エネルギに対する過給圧調整を可能とした可変ノズルベーン式ターボチャージャが知られている。【０００４】
可変ノズルベーン式ターボチャージャは、例えば、タービンハウジングの排気ガス流路に配置され、その排気ガス流路の流路面積を可変とする複数のノズルベーン（可動ベーンとも呼ばれる）を有する可変ノズルベーン機構と、それらノズルベーンに変位（回転）を与えるアクチュエータなどを備えており、ノズルベーンの開度を変更して、互いに隣り合うノズルベーン間の流路面積（スロート面積）を変化させることにより、タービンホイールに向けて導入される排気ガスの流速を調整する（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。このようにして排気ガスの流速調整を行うことにより、タービンホイール及びコンプレッサインペラの回転速度を調整することができ、エンジンの燃焼室に導入される空気の圧力を調整することが可能となるので、例えば、加速性に繋がるトルク応答性や、出力・燃費（燃料消費率）・エミッションに対する適合の自由度などの向上を図ることが可能になる。【０００５】
また、ターボチャージャにおいて、過給圧を制御する方法として、例えば、タービンホイールをバイパスする排気バイパス通路を設けるとともに、その排気バイパス通路を開閉するウエストゲートバルブを設け、このウエストゲートバルブの開度を調整し、タービンホイールをバイパスする排気ガス量を調整することによって過給圧を制御する方法がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０１７３２６号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１０８９号公報
【特許文献３】特開２００９−２９９５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
可変ノズルベーン式ターボチャージャにおいては、ターボハウジングの外部に配置されるアクチュエータの駆動力をターボハウジング内部のリンク機構（可変ノズルベーン機構）に伝達する駆動シャフトと、この駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュとを備えている。その駆動シャフトの外周面とブッシュの内周面との間には、駆動シャフトを回転可能とするためにクリアランスが設けられている。また、それら駆動シャフト及びブッシュは上記リンク機構を収容するリンク室の内部（ターボハウジングの内部）と外部（大気側）とにそれぞれ臨んで配置されている。このため、リンク室内の圧力が上昇した場合には、リンク室内の圧力と大気圧との差圧が大きくなることに起因して、上記駆動シャフトの外周面とブッシュの内周面との間に、リンク室内（ターボハウジング内）から排気ガスが流れ込む場合がある。こうした状況になると、ターボハウジング内の排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ（Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ：炭化水素）が上記駆動シャフトとブッシュとの間を通過して外部に流出することが懸念される。【０００８】
また、ターボチャージャに装備されるウエストゲートバルブ装置においても、ターボハウジング外部に配置のアクチュエータの駆動力を駆動シャフトにて、ターボハウジング内部の駆動機構（バルブ開閉機構）に伝達する構造となっているので、上記した可変ノズルベーン機構の場合と同様な点が懸念される。【０００９】
なお、上記特許文献１及び特許文献２には、ターボチャージャのハウジングを貫通する駆動シャフトとブッシュとの間のクリアランスをシールする構造が開示されているが、これらの公報に記載のシール構造では、駆動シャフトとブッシュとの間を通じて排気ガスが外部に漏れることを少なくすることはできるものの、排気ガスの外部への流出を完全に阻止するという点において改良の余地がある。【００１０】
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、ターボハウジングの外部に配置されるアクチュエータの駆動力をターボハウジング内部の駆動機構に伝達する駆動シャフトと、その駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュとを備えたターボチャージャにおいて、ターボハウジング内の排気ガスが駆動シャフトとブッシュとの間を通じて外部に流出することを確実に阻止することが可能な構造を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、内燃機関の吸気通路に設けられたコンプレッサインペラと、排気通路に設けられたタービンホイールと、ターボハウジングを貫通して設けられ、前記ターボハウジングの外部に配置されるアクチュエータの駆動力を当該ターボハウジング内の駆動機構に伝達する駆動シャフトと、前記駆動シャフトを回転自在な状態で前記ターボハウジングに支持するブッシュとを備えたターボチャージャにおいて、前記ブッシュの前記ターボハウジング外部側の端部（外気側の端部）にシールを設けている。そのシールは、円環状の樹脂製のシール本体と、金属製のスプリングとを備えている。そして、前記シール本体には、前記駆動シャフトの外周面に当接する内周面と、前記駆動シャフトの前記ハウジング外部側に設けられた部材に接触可能な端面とが形成されており、前記スプリングは前記シール本体を径方向の内周側及び外周側に向けて押圧する。より具体的には、上記シールは、ブッシュのハウジング外部側（外気側）の端部に設けられた円環状の凹部に嵌め込まれており、上記スプリングの弾性力によって、シール本体の内周面が駆動シャフトの外周面に押圧され、シール本体の外周面がブッシュの凹部の内周面に押圧されていることを特徴としている。【００１２】
本発明によれば、駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュの外気側の端部にシールを設けているので、ターボハウジングが高温になっても、樹脂製のシール本体が受ける熱の影響を少なくすることができる。これによってシール本体のへたりを抑制することができる。また、スプリングの弾性力によってシール本体が駆動シャフトの外周面及びブッシュの内周面に押圧されるので、シール力（緊迫力）を強化することができる。しかも、ターボハウジング内の圧力（排気ガス圧力）が高くなると、その圧力によってシール本体が外部側に向けて押圧され、シール本体の端面が駆動シャフト端部の部材（駆動リンク等）に押圧された状態で当接するので、この部分でもシール機能を発揮することができる。これによって、１つのシールにより２重のシール構造を得ることができ、高いシール性を確保することができる。【００１３】
このように、本発明では、駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュの外気側の端部に、シール性が優れたシールを設けているので、ターボハウジング内の排気ガスが、駆動シャフトの外周面とブッシュの内周面との間を通じて外部に流出することを確実に阻止することができる。【００１４】
本発明において、シール本体の材質として、耐熱性が高くて摩擦係数が低いフッ素樹脂が好ましく、特に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が好ましい。【００１５】
本発明の具体的な構成として、シール本体は、円環状の凹部を有し、その凹部の内周側及び外周側にそれぞれ内リップ部及び外リップ部が形成されているとともに、このシール本体の凹部にスプリングが嵌め込まれている。そして、そのスプリングの弾性力によって、シール本体の内リップ部が駆動シャフトの外周面に押圧され、シール本体の外リップ部がブッシュの内周面に押圧されているという構成を挙げることができる。この場合、上記シールを、シール本体の凹部の開口がターボハウジング内部側に向くように配置するとともに、上記スプリングの断面形状（駆動シャフトの中心を通る平面で切った断面形状）をターボハウジング内部側に口が開く折曲形状（例えば、Ｖ形状またはＵ形状）とすることが好ましい。【００１６】
このような構成を採用すれば、ターボハウジング内の圧力が高くなると、折曲形状（例えば断面Ｖ形状）のスプリングが開く方向に変形する。つまり、スプリングが、シール本体の内リップ部（内周面）を駆動シャフトの外周面に押し付ける向き、及び、シール本体の外リップ部（外周面）をブッシュの内周面に押し付ける向きに変形する。しかも、それらの押し付け力はターボハウジング内の圧力が高くなるほど強くなるので、ターボハウジング内の圧力が高圧になっても、それに耐えうる高いシール性を確保することができる。その結果として、ターボハウジング内の排気ガスが外部に流出することをより確実に阻止することができる。【００１７】
本発明を適用するターボチャージャの一例として、タービンホイールの外周側に設けられた複数のノズルベーンを有し、それら複数のノズルベーンの開度を変更することによって排気ガスの流れを調整する可変ノズルベーン機構と、ターボハウジング内部の上記可変ノズルベーン機構の駆動アームとターボハウジング外部の駆動リンクとを連結する駆動シャフトと、その駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュとを備えた可変ノズルベーン式ターボチャージャを挙げることができる。このようなターボチャージャにおいても、ブッシュのターボハウジング外部側の端部（外気側の端部）に、上記した構造のシールを設けることで、ターボハウジング内の排気ガスが、駆動シャフトの外周面とブッシュの内周面との間を通じて外部に流出することを確実に阻止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ターボハウジングを貫通する駆動シャフトと、その駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュとを有するターボチャージャにおいて、ブッシュのターボハウジング外部側の端部に、シール性が優れたシールを設けているので、ターボハウジング内の排気ガスが駆動シャフトとブッシュとの間を通じて外部に流出することを確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のターボチャージャを適用するディーゼルエンジンの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明のターボチャージャの一例を示す縦断面図である。
【図３】可変ノズルベーン機構をターボチャージャの外側から見た図である。なお、図３ではノズルベーンが開き側にある状態を示している。
【図４】可変ノズルベーン機構をターボチャージャの内側から見た図である。なお、図４ではノズルベーンが開き側にある状態を示している。
【図５】可変ノズルベーン機構をターボチャージャの外側から見た図である。なお、図５ではノズルベーンが閉じ側にある状態を示している。
【図６】可変ノズルベーン機構をターボチャージャの内側から見た図である。なお、図６ではノズルベーンが閉じ側にある状態を示している。
【図７】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】スプリングシールの一例を示す縦断面図（ａ）及び正面図（ｂ）を併記して示す図である。
【図９】図８のスプリングシールを構成するスプリングの一部を示す斜視図である。
【図１０】スプリングシールの他の例を示す縦断面図である。
【図１１】ウエストゲートバルブ装置の構成を示す図である。なお、図１１ではバルブ全閉状態を示している。
【図１２】ウエストゲートバルブ装置の構成を示す図である。なお、図１２ではバルブ全開状態を示している。
【図１３】図１１のＤ−Ｄ断面図である。なお、図１３ではタービンハウジングの一部は省略している。
【図１４】ウエストゲートバルブ及びリンク機構の一部の構成を示す斜視図である。
【図１５】図１３の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
−エンジン−
まず、本発明のターボチャージャを適用するエンジン（内燃機関）について説明する。
【００２２】
図１は車両に搭載されるエンジン１の一例を示す概略構成を示す図である。
【００２３】
この例のエンジン１は、例えば、コモンレール式筒内直噴型の４気筒ディーゼルエンジンであって、シリンダヘッドに、各気筒に吸入空気を分配するためのインテークマニホールド２と、各気筒から排出される排気ガスを集合させるエキゾーストマニホールド３とが接続されている。
【００２４】
インテークマニホールド２の入口には、空気を大気中から取り込んで当該インテークマニホールド２に導くための吸気通路４が接続されている。吸気通路４には、エアクリーナ６、後述するターボチャージャ１００のコンプレッサインペラ１０２、ターボチャージャ１００での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ８、及び、スロットルバルブ７などが配置されている。
【００２５】
一方、排気通路５には、ＮＯｘ吸蔵触媒（ＮＳＲ触媒：ＮＯｘ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）９１と、ＤＰＮＲ触媒（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｔｉｃｕｌａｔｅ−ＮＯｘ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ触媒）９２とが配置されている。
【００２６】
また、排気系には、エキゾーストマニホールド３の内部（タービンハウジング１１１よりも排気ガス流れの上流側の排気通路）に燃料を添加する燃料添加弁１０が配置されている。この燃料添加弁１０からエキゾーストマニホールド３内への燃料添加を行うことにより、触媒床温を上昇させることができるとともに、上記ＮＯｘ触媒に吸収されたＮＯｘを放出及び還元浄化し、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させることができる。
【００２７】
なお、このような燃料添加弁１０からの燃料添加に替えて、エンジン１の燃料噴射弁（インジェクタ）からのポスト噴射によって、触媒上流側の排気通路に燃料を供給するようにしてもよい。
【００２８】
−ターボチャージャ−
エンジン１には、排気圧を利用して吸入空気を過給するターボチャージャ（過給機）１００が装備されている。
【００２９】
ターボチャージャ１００は、図１及び図２に示すように、排気通路５に配置されたタービンホイール１０１、吸気通路４に配置されたコンプレッサインペラ１０２、及び、これらタービンホイール１０１とコンプレッサインペラ１０２とを回転一体に連結する連結シャフト１０３などによって構成されており、排気通路５に配置のタービンホイール１０１が排気のエネルギによって回転し、これに伴って吸気通路４に配置のコンプレッサインペラ１０２が回転する。そして、コンプレッサインペラ１０２の回転により吸入空気が過給され、エンジン１の各気筒の燃焼室に過給空気が強制的に送り込まれる。
【００３０】
タービンホイール１０１はタービンハウジング１１１内に収容されており、コンプレッサインペラ１０２はコンプレッサハウジング１１２内に収容されている。また、連結シャフト１０３を支持するフローティングベアリング１０３ａ，１０３ａはセンターハウジング（ベアリングハウジング）１１３内に収容されており、このセンターハウジング１１３の両側に上記タービンハウジング１１１とコンプレッサハウジング１１２とが取り付けられている。
【００３１】
この例のターボチャージャ１００は、可変ノズル式ターボチャージャ（ＶＮＴ）であって、タービンホイール１０１側に可変ノズルベーン機構１２０が設けられており、この可変ノズルベーン機構１２０の開度を調整することによってエンジン１の過給圧を調整することができる。可変ノズルベーン機構１２０の詳細については後述する。
【００３２】
また、この例のターボチャージャ１００においては、図１１〜図１３にも示すように、タービンハウジング１１１に排気バイパス通路１１５が形成されており、その排気バイパス通路１１５を開閉するウエストゲートバルブ２０１が設けられている。ウエストゲートバルブ２０１及びそのＷＧＶアクチュエータ２０４などを備えたウエストゲートバルブ装置２００の詳細については後述する。
【００３３】
−ＥＧＲ装置−
また、エンジン１にはＥＧＲ装置１３０が装備されている。ＥＧＲ装置１３０は、吸入空気に排気ガスの一部を導入することで、燃焼室内の燃焼温度を低下させてＮＯｘの発生量を低減させる装置である。
【００３４】
ＥＧＲ装置１３０は、図１に示すように、ＥＧＲ通路（排気還流通路）１３１を備えている。ＥＧＲ通路１３１の一端部はインテークマニホールド２とスロットルバルブ７との間の吸気通路４に接続されている。ＥＧＲ通路１３１の他端部はエキゾーストマニホールド３に接続されており、排気ガス（ＥＧＲガス）の一部がＥＧＲ通路１３１を通って吸気通路４に導入される。ＥＧＲガス（空気に比較して比熱が高く酸素量の少ないガス）を吸気通路４に導入することで、筒内の燃焼温度を低下させてＮＯｘの生成量を低減させることができる。
【００３５】
ＥＧＲ通路１３１の途中には、当該ＥＧＲ通路１３１を開閉するＥＧＲバルブ１３４が設けられている。ＥＧＲ通路１３１におけるＥＧＲバルブ１３４の上流（排気側）には、ＥＧＲ通路１３１内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１３２が設けられている。このＥＧＲクーラ１３２による冷却によってＥＧＲガスの密度が高まり、吸入空気量を確保しながらＥＧＲ率を向上させることが可能になる。
【００３６】
また、ＥＧＲ装置１３０には、ＥＧＲクーラ１３２をバイパスしてＥＧＲガスを流すためのＥＧＲバイパス通路１３１ａが設けられている。このＥＧＲバイパス通路１３１ａとＥＧＲ通路１３１との接続部（ＥＧＲガス流れの下流側の接続部）には、ＥＧＲ通路１３１の開度とＥＧＲバイパス通路１３１ａの開度とを調整する切替制御バルブ１３３が設けられている。
【００３７】
−可変ノズルベーン機構−
次に、ターボチャージャ１００の可変ノズルベーン機構１２０について図１〜図７を参照して説明する。
【００３８】
この例の可変ノズルベーン機構１２０は、ターボチャージャ１００のタービンハウジング１１１とセンターハウジング１１３との間に形成されたリンク室１１４に配設されている。
【００３９】
可変ノズルベーン機構１２０は、複数（例えば１２枚）のノズルベーン１２１・・１２１と、環状のユニゾンリング１２２と、このユニゾンリング１２２の内周側に位置し、ユニゾンリング１２２に一部が係合する複数の開閉アーム１２３・・１２３と、その各開閉アーム１２３を駆動するための駆動アーム１２４と、各開閉アーム１２３に連結され、各ノズルベーン１２１を駆動するためのベーンシャフト１２５と、各ベーンシャフト１２５を保持するノズルプレート１２６とを備えている。
【００４０】
複数のノズルベーン１２１・・１２１はタービンホイール１０１の外周側に等間隔に配置されている。各ノズルベーン１２１は、ノズルプレート１２６上に配置されており、ベーンシャフト１２５を中心として所定の角度だけ回動することが可能となっている。
【００４１】
上記駆動アーム１２４は、駆動シャフト１２８を中心に回動可能となっている。また、駆動シャフト１２８は駆動リンク１２７の一端部に一体的に取り付けられており、その駆動リンク１２７が回動すると、これに伴って駆動シャフト１２８が回転して駆動アーム１２４が回動（揺動）する。なお、駆動シャフト１２８は、センターハウジング１１３の壁体を貫通しており、リンク室１１４の内部と外部（大気側）とにそれぞれ臨んで配置されている。また、駆動シャフト１２８はブッシュ１０４を介してセンターハウジング１１３に回転自在に支持されている。その駆動シャフト１２８の支持構造については後述する。
【００４２】
上記ユニゾンリング１２２の内周面には、各開閉アーム１２３の外周側端部が嵌まり合っており、ユニゾンリング１２２が回転すると、この回転力が各開閉アーム１２３に伝達される。具体的には、ユニゾンリング１２２は、ノズルプレート１２６に対して周方向に摺動可能に配設されている。このユニゾンリング１２２の内周縁に設けられた複数の凹部１２２ａに、駆動アーム１２４及び各開閉アーム１２３の外周側端部が嵌め合わされており、ユニゾンリング１２２の回転力が各開閉アーム１２３に伝達される。
【００４３】
各開閉アーム１２３は、ベーンシャフト１２５を中心に回動可能となっている。各ベーンシャフト１２５はノズルプレート１２６に回転自在に支持されており、これらベーンシャフト１２５により、開閉アーム１２３と上記ノズルベーン１２１とが一体的に連結されている。
【００４４】
上記ノズルプレート１２６はタービンハウジング１１１に固定されている。ノズルプレート１２６にはピン１２６ａ（図３及び５参照）が差し込まれており、このピン１２６ａにはローラ１２６ｂが嵌め合わされている。ローラ１２６ｂはユニゾンリング１２２の内周面をガイドする。これにより、ユニゾンリング１２２はローラ１２６ｂに保持されて所定方向に回転することが可能となっている。
【００４５】
以上の構造において、上記駆動リンク１２７が回動すると、その回動力が、駆動シャフト１２８及び駆動アーム１２４を介してユニゾンリング１２２に伝達される。このユニゾンリング１２２の回転に伴って各開閉アーム１２３が回動（揺動）して各可変ノズルベーン１２１が回動する。
【００４６】
そして、この例の可変ノズルベーン機構１２０にあっては、駆動リンク１２７の他端部にリンクロッド１２９が連結ピン１２７ａを介して回動自在に連結されている。このリンクロッド１２９はＶＮアクチュエータ１０６に連結されており、このＶＮアクチュエータ１０６によって上記リンクロッド１２９の移動（前進・後退）させることにより駆動リンク１２７が回動し、これに伴って各ノズルベーン１２１が回動（変位）する。
【００４７】
具体的には、図３に示すように、リンクロッド１２９を図中矢印Ｘ１方向に引くことで（リンクロッド１２９の後退）、ユニゾンリング１２２が図中矢印Ｙ１方向に回転し、図４に示すように、各ノズルベーン１２１がベーンシャフト１２５を中心に図中反時計回り方向（Ｙ１方向）に回動してノズルベーン開度（ＶＮ開度）が大きく設定される。
【００４８】
一方、図５に示すように、リンクロッド１２９を図中矢印Ｘ２方向に押すことで（リンクロッド１２９の前進）、ユニゾンリング１２２が図中矢印Ｙ２方向に回転し、図６に示すように、各ノズルベーン１２１がベーンシャフト１２５を中心に図中時計回り方向（Ｙ２方向）に回動してノズルベーン開度（ＶＮ開度）が小さく設定される。
【００４９】
なお、ＶＮアクチュエータ１０６としては、例えば、電動モータ（ＤＣモータ）と、この電動モータの回転を直線運動に変換して上記リンクロッド１２９に伝達する変換機構（例えば、ウォームギヤ及びこのウォームギヤに噛み合うウォームホイールを有するギヤ機構等）とを備えたものを挙げることができる。また、ＶＮアクチュエータ１０６として、負圧源から供給される負圧を動力源として作動する負圧アクチュエータ、あるいは、正圧アクチュエータを用いてもよい。
【００５０】
以上の構造のターボチャージャ１００において、上記タービンホイール１０１を収容しているタービンハウジング１１１には、タービンハウジング渦室１１１ａが設けられており、このタービンハウジング渦室１１１ａに排気ガスが供給され、その排気ガスの流れによってタービンホイール１０１が回転する。この際、上述の如く、各ノズルベーン１２１の回動位置が調整されて、その回動角度を設定することにより、タービンハウジング渦室１１１ａからタービンホイール１０１に向かう排気の流量及び流速を調整することができる。これによって過給性能を調整することが可能になり、例えば、エンジン１の低回転時にノズルベーン１２１同士の間の流路面積（スロート面積）を減少させるように各ノズルベーン１２１の回動位置（変位）を調整すれば、排気ガスの流速が増加して、エンジン低速域から高い過給圧を得ることが可能になる。
【００５１】
−駆動シャフトの支持構造−
次に、可変ノズルベーン機構１２０の駆動シャフト１２８の支持構造について図７を参照して説明する。図７は図３のＣ−Ｃ断面図である。
【００５２】
図７に示す構造では、上記リンク室１１４を形成するセンターハウジング１１３の壁体にブッシュ支持穴１１３ａが設けられており、そのブッシュ支持穴１１３ａに円筒形状のブッシュ１０４が圧入されている。このブッシュ１０４に駆動シャフト１２８が回転自在に支持されている。駆動シャフト１２８及びブッシュ１０４は、センターハウジング１１３の壁体を貫通しており、リンク室１１４内と外部（大気側）とにそれぞれ臨んで配置されている。
【００５３】
そして、その駆動シャフト１２８の外気側（リンク室１１４の外部側）の端部に上記駆動リンク１２７が一体的に取り付けられている。また、駆動シャフト１２８のリンク室１１４側（ターボハウジング側）の端部には上記駆動アーム１２４が一体的に取り付けられている。
【００５４】
このようにしてリンク室１１４外部（センターハウジング１１３外部）の駆動リンク１２７と、リンク室１１４内の駆動アーム１２４とが駆動シャフト１２８を介して連結されており、上記ＶＮアクチュエータ１０６の駆動力により駆動リンク１２７が回動すると、その回動力が駆動シャフト１２８にて駆動アーム１２４に伝達されて駆動アーム１２４が回動する。この駆動アーム１２４の回動に伴って上記した各ノズルベーン１２１が回動（変位）する。
【００５５】
以上の支持構造において、駆動シャフト１２８を回転可能とするために、駆動シャフト１２８の外周面とブッシュ１０４の内周面との間にクリアランスが設けられている。また、駆動アーム１２４の側面１２４ａ（ブッシュ１０４側の面）と駆動リンク１２７の側面１２７ａ（ブッシュ１０４側の面）との間の距離は、ブッシュ１０４の軸方向長さ（ブッシュ１０４の両端面１０４ａ，１０４ｂ間の距離）よりも所定量だけ大きく設定されており、駆動アーム１２４の側面１２４ａとブッシュ１０４の端面１０４ａ（リンク室１１４内部側の端面）との間、及び、駆動リンク１２７の側面１２７ａとブッシュ１０４の端面１０４ｂ（外気側の端面）との間のいずれか一方もしくは両方にクリアランスが存在する。
【００５６】
ところで、可変ノズルベーン機構（リンク機構）１２０を収容するリンク室１１４には、タービンハウジング１１１からの排気ガスが流入する。この排気ガスには未燃燃料（未燃ＨＣ）が含まれる。特に、上記した燃料添加弁１０からタービンハウジング１１１よりも上流側への燃料添加やポスト噴射が実行される場合、排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ量は多くなる。
【００５７】
また、図７に示す支持構造において、上述したように、駆動シャフト１２８を回転可能とするために、駆動シャフト１２８とブッシュ１０４との間にクリアランスが設けられている。このため、タービンハウジング１１１内の圧力つまりリンク室１１４内の圧力が上昇して、リンク室１１４内の圧力と大気圧との差圧が大きくなると、これに起因して、上記駆動シャフト１２８とブッシュ１０４との間のクリアランス（駆動シャフト１２８の外周面とブッシュ１０４の内周面との間）に、リンク室１１４内から排気ガスが流れ込む場合がある。こうした状況になると、タービンハウジング１１１内の排気ガス中に含まれる未燃ＨＣが上記駆動シャフト１２８とブッシュ１０４との間を通過して外部に流出することが懸念される。
【００５８】
また、ターボチャージャ１００のセンターハウジング１１３には一般に鉄材が用いられている。ここで、寒冷地では、冬場において融雪剤等が道路に撒かれるため、その融雪剤等がセンターハウジング１１３に付着して錆が発生する。また、道路未舗装地帯や熱帯雨林の地域などでは、泥や水滴等によってセンターハウジング１１３に錆が発生する。このようにしてセンターハウジング１１３に発生した錆が成長して剥がれると、その剥がれた錆が、排気脈動によって駆動シャフト１２８とブッシュ１０４との間あるいはブッシュ１０４の端面（リンク室１１４内部側の端面）と駆動アーム１２４との間に入り込んでしまい、可変ノズルベーン機構１２０などの動きが悪くなる場合がある。
【００５９】
このような点を解消するため、この例では、図７に示すように、ブッシュ１０４の外気側の端部（センターハウジング１１３の外部側の端部）にスプリングシール１０５を設けている。このスプリングシール１０５は、ブッシュ１０４の外部側の端部に設けた円環状の凹部１４１に嵌め込まれている。
【００６０】
スプリングシール１０５は、図８及び図９に示すように、円環状のシール本体１５１とスプリング１５２とを組み合わせた構造となっている。
【００６１】
シール本体１５１はフッ素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ）の成形品または加工品である。シール本体１５１には円環状の凹部１５１ｆが設けられており、その凹部１５１ｆの内周側及び外周側にそれぞれ円環状の内リップ部１５１ａ及び外リップ部１５１ｃが設けられている。
【００６２】
また、シール本体１５１は、駆動シャフト１２８の外周面に接触する内周面１５１ｂ（内リップ部１５１ａの内周面）を備えている。また、シール本体１５１は、ブッシュ１０４の内周面（円環状凹部１４１の内周面）に当接する外周面１５１ｄ（外リップ部１５１ｃの外周面）を備えている。さらに、シール本体１５１には、駆動シャフト１２８の外部側の端部に設けた駆動リンク１２７に接触可能な端面１５１ｅが形成されている。
【００６３】
スプリング１５２は、耐食性を有する金属板を折り曲げ加工等によって成形した部品であって、駆動シャフト１２８の中心（シール本体１５１の中心軸）を通る平面で切った断面形状がＶ形状となるように成形されている。スプリング１５２はシール本体１５１の凹部１５１ｆに、その開口側（Ｖ形状の開口側）がリンク室１１４側（端面１５１ｅとは反対側）に向く姿勢で嵌め込まれている。
【００６４】
そして、以上の構造のスプリングシール１０５が、ブッシュ１０４の端部の凹部１４１に、シール本体１５１の凹部１５１ｆの開口をリンク室１１４側（ターボハウジングの内部側）に向けた状態で、かつ、折曲形状のスプリング１５２が圧縮された状態（折曲角度が小さくなる状態）で嵌め込まれている。このようにブッシュ１０４の端部（外気側の端部）にスプリングシール１０５を設けておくことにおり、以下のシール効果を達成することができる。
【００６５】
（１）スプリングシール１０５をブッシュ１０４の外気側の端部に設けているので、タービンハウジング１１１やセンターハウジング１１３が高温になっても、樹脂製のシール本体１５１が受ける熱の影響を少なくすることができる。これによって、シール本体１５１の耐熱温度以下にすることが可能となり、シール本体１５１のへたりを抑制することができる。
【００６６】
（２）スプリング１５２が、シール本体１５１の凹部１５１ｆに、駆動シャフト１２８の外周面とブッシュ１０４の内周面とによって圧縮された状態で嵌め込まれており、そのスプリング１５２に弾性力によって、シール本体１５１の内リップ部１５１ａが駆動シャフト１２８の外周面に押圧されるとともに、シール本体１５１の外リップ部１５１ｃがブッシュ１０４の内周面（凹部１４１の内周面）に押圧されるので、シール力（緊迫力）を強化することができる。しかも、樹脂製のシール本体１５１のシール力が低下しても、スプリング１５２の弾性力にてシール力を確保することができるので、高いシール性を維持することができる。
【００６７】
（３）リンク室１１４内（タービンハウジング１１１内）の圧力（排気ガス圧力）が高くなると、スプリングシール１０５が駆動リンク１２７に向けて押圧され、シール本体１５１の端面１５１ｅが駆動リンク１２７に押圧された状態で当接するので、シール本体１５１の内周面１５１ｂの駆動シャフト１２８への当接によるシール機能に加えて、シール本体１５１の端面１５１ｅの駆動リンク１２７への当接によるシール機能を発揮することができる。これにより１つのスプリングシール１０５で２重のシール構造を得ることができ、高いシール性を確保することができる。
【００６８】
（４）リンク室１１４内の圧力が高くなると、断面折曲形状（断面Ｖ形状）のスプリング１５２が開く方向に変形する。つまり、折曲形状のスプリング１５２が、シール本体１５１の内リップ部１５１ａを駆動シャフト１２８の外周面に押し付ける向き、及び、シール本体１５１の外リップ部１５１ｃをブッシュ１０４の内周面（凹部１４１の内周面）に押し付ける向きに変形する。しかも、それらのリップ部１５１ａ，１５１ｃの押し付け力は、リンク室１１４内（タービンハウジング１１１内）の圧力が高くなるほど強くなるので、リンク室１１４内の圧力が高圧になっても、それに耐えうる高いシール性を確保することができる。また、同様に、リンク室１１４内の圧力が高くなるほど、シール本体１５１の端面１５１ｅが駆動リンク１２７の側面１２７ａに強く押し付けられるので、この部分でのシール性も高くなる。
【００６９】
このように、ブッシュ１０４の外気側の端部にスプリングシール１０５を設けることにより、優れたシール性能を発揮することができるので、リンク室１１４内（タービンハウジング１１１内）の排気ガスが駆動シャフト１２８の外周面とブッシュ１０４の内周面との間を通じて外部に流出することを確実に阻止することができる。また、センターハウジング１１３に発生した錆が成長して剥がれても、その剥がれた錆が、駆動シャフト１２８とブッシュ１０４との間や、ブッシュ１０４の端面１０４ａ（リンク室１１４内部側の端面）と駆動アーム１２４の側面１２４ａとの間に入り込むことを阻止することができる。
【００７０】
さらに、駆動シャフト１２８の外周面とブッシュ１０４の内周面との間に未燃ＨＣが入り込むことを確実に阻止することができる。これにより、駆動シャフト１２８とブッシュ１０４との間に未燃ＨＣが入り込むことによる問題、つまり、駆動シャフト１２８の外周面、ブッシュ１０４の内周面、駆動リンク１２７の側面１２７ａなどに未燃ＨＣが付着し変質（コーキング）することによって発生するデポジット堆積の問題もなくなる。
【００７１】
ここで、図７に示すシール構造を採用したターボチャージャ１００の実機について、実験等によって排気ガスの外部への漏れを検査したところ、タービンハウジング１１１内の圧力（リンク室１１４内の圧力）が上昇して高圧（例えば、３００ｋＰａ）となっても、駆動シャフト１２８の貫通部（駆動シャフト１２８とブッシュ１０４との間）から外部への排気ガスの漏れは全く検出されず、排気ガスの流出を完全に阻止できることが確認できた。
【００７２】
なお、図８及び図９に示すスプリングシール１０５にあっては、スプリング１５２として断面形状がＶ形状のものを用いているが、図１０に示すように、駆動シャフト１２８の中心（シール本体３５１の中心軸）を通る平面で切った断面形状がＵ形状のスプリング３５２を、シール本体３５１の凹部３５１ｆに嵌め込んだスプリングシール３０５を用いてもよい。また、スプリング１５２，３５２をシール本体１５１，３５１に埋め込んだ構造のスプリングシールを用いてもよい。
【００７３】
また、図７に示す構造では、ブッシュ１０４の端部の凹部１４１にスプリングシール１０５を、シール本体１５１の凹部１５１ｆがリンク室１１４側に向く姿勢で嵌め込んでいるが、そのスプリングシール１０５の向きは逆向き（凹部１５１ｆが駆動リンク１２８側（外気側）に向く姿勢）であってもよい。
【００７４】
−ウエストゲートバルブ装置−
次に、ウエストゲートバルブ装置２００について図１１〜図１５を参照して説明する。
【００７５】
この例のウエストゲートバルブ装置２００は、ウエストゲートバルブ２０１、リンク機構２０２、及び、ＷＧＳアクチュエータ２０４などを備えている。
【００７６】
まず、ウエストゲートバルブ装置２００を説明する前に、タービンハウジング１１１の構成の一部について説明する。この例のタービンハウジング１１１には、図１及び図１１〜図１３に示すように、タービンホイール１０１をバイパスする排気バイパス通路１１５が形成されている。排気バイパス通路１１５は、タービンハウジング１１１の壁体１１１ｂを貫通する円形のウエストゲート穴１１５ａを備えており、タービンホイール１０１の上流側（排気ガス流れの上流側）と排気ガス出口通路１１１ｅとに連通している。上記ウエストゲート穴１１５ａの周縁部（排気ガス出口通路１１１ｅ側の周縁部）には弁座（バルブシート）１１６が設けられている。
【００７７】
ウエストゲートバルブ２０１は、タービンハウジング１１１に設けられた上記弁座１１６に着座または離座して上記排気バイパス通路１１５を開閉する円形の弁体２１１と、この弁体２１１を開閉方向（弁座１１６に対して接離する方向）に移動する駆動アーム２１２とを備えており、この駆動アーム２１２の揺動により、弁体２１１を排気バイパス通路１１５を閉鎖する位置（全閉位置：図１１）と、排気バイパス通路１１５を完全に開放する位置（全開位置：図１２）との間において移動させることができる。なお、タービンハウジング１１１の弁座１１６もウエストゲートバルブ２０１の構成部材に含まれる。
【００７８】
ウエストゲートバルブ２０１の駆動アーム２１２は駆動シャフト２２１の一端部（タービンハウジング１１１内部側の端部）に一体的に取り付けられている。駆動シャフト２２１の他端部（外部側の端部）には駆動リンク２２２が一体的に取り付けられている。駆動シャフト２２１はブッシュ２０３によって回転自在に支持されている。
【００７９】
ブッシュ２０３は、円筒形状の部材であって、タービンハウジング１１１の壁体１１１ｃに設けたブッシュ支持穴１１１ｄに圧入されている（図１５参照）。このブッシュ２０３及び駆動シャフト２２１は、タービンハウジング１１１の壁体を貫通しており、タービンハウジング１１１内部と外部（大気側）とにそれぞれ臨んで配置されている。
【００８０】
そして、上記駆動リンク２２２の他端部にリンクロッド２２３の一端部が連結ピン２２４を介して回転自在に連結されている。リンクロッド２２３はＷＧＶアクチュエータ２０４に連結されており、このＷＧＶアクチュエータ２０４によって上記リンクロッド２２３の移動（前進・後退）させることにより、駆動リンク２２２及び駆動シャフト２２１が回動して駆動アーム２１２が揺動する。その駆動アーム２１２の揺動により、弁体２１１が全閉位置（図１１）と全開位置（図１２）との間において移動する。これによってウエストゲートバルブ２０１が開閉する。なお、ＷＧＶアクチュエータ２０４は、負圧源から供給される負圧を動力源として作動する負圧アクチュエータであってもよいし、正圧アクチュエータであってもよい。また、ＷＧＶアクチュエータ２０４は、電動モータを駆動源とする電動式アクチュエータであってもよい。
【００８１】
ここで、図１５に示す支持構造においても、駆動シャフト２２１を回転可能とするために、駆動シャフト２２１の外周面とブッシュ２０３の内周面との間にクリアランスが設けられている。また、駆動アーム２１２の側面２１２ａ（ブッシュ２０３側の面）と駆動リンク２２２の側面２２２ａ（ブッシュ２０３側の面）との間の距離は、ブッシュ２０３の軸方向長さ（ブッシュ２０３の両端面２０３ａ，２０３ｂ間の距離）よりも所定量だけ大きく設定されており、駆動アーム２１２の側面２１２ａとブッシュ２０３の端面２０３ａ（タービンハウジング１１１内部側の端面）との間、及び、駆動リンク２２２の側面２２２ａとブッシュ２０３の端面２０３ｂ（外気側の端面）との間のいずれか一方もしくは両方にクリアランスが存在する。
【００８２】
このように図１５に示す支持構造においても、駆動シャフト２２１の貫通部分にクリアランスが存在するので、図７の支持構造と同様に、タービンハウジング１１１内の排気ガスが上記駆動シャフト２２１とブッシュ２０３との間を通過して外部に流出することが懸念される。また、タービンハウジング１１１等に発生した錆が成長して剥がれてた際に、その剥がれた錆が、駆動シャフト２２１の外周面とブッシュ２０３の内周面との間、あるいは、ブッシュ２０３の端面２０３ａ（タービンハウジング１１１内部側の端面）と駆動アーム２１２の側面２１２ａとの間に入り込んだ場合、ウエストゲートバルブ２０１の動きが悪くなる場合がある。
【００８３】
このような点を解消するため、この例においても、図１５に示すように、ブッシュ２０３の外気側の端部（タービンハウジング１１１の外部側の端部）にスプリングシール１０５を設けている。このスプリングシール１０５は、ブッシュ２０３の外部側の端部に設けた円環状の凹部２３１に嵌め込まれている。スプリングシール１０５は、図８及び図９に示すものと同じ構造であり、したがって、図１５に示す構造にあっても、タービンハウジング１１１内の排気ガスが、駆動シャフト２２１の外周面とブッシュ２０３の内周面との間を通じて外部に流出することを確実に阻止することができる。また、タービンハウジング１１１等に発生した錆が成長して剥がれても、その剥がれた錆が、駆動シャフト２２１とブッシュ２０３との間や、ブッシュ２０３の端面２０３ａ（タービンハウジング１１１内部側の端面）と駆動アーム２１２の側面２１２ａとの間に入り込むことを阻止することができる。さらに、上記した未燃ＨＣの付着・変質（コーキング）にて発生するデポジット堆積の問題もなくなる。
【００８４】
−他の実施形態−
以上の例では、可変ノズルベーン機構とウエストゲートバルブとを備えたターボチャージャに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られることなく、可変ノズルベーン機構またはウエストゲートバルブのいずれか一方を備えたターボチャージャにも適用可能である。
【００８５】
以上の例では、コモンレール式筒内直噴型多気筒（４気筒）ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限られることなく、例えば６気筒ディーゼルエンジンなど他の任意の気筒数のディーゼルエンジンにも適用可能である。
【００８６】
また、以上の例では、ディーゼルエンジンの制御の例について説明したが、本発明はこれに限られることなく、ターボチャージャを備えたガソリンエンジンの制御にも本発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、エンジン（内燃機関）に装備されるターボチャージャに利用可能であり、さらに詳しくは、ターボハウジングの外部に配置されるアクチュエータの駆動力をターボハウジング内部の機構に伝達する駆動シャフトと、この駆動シャフトを回転自在に支持するブッシュとを備えたターボチャージャの上記駆動シャフトの貫通部のシールに有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  エンジン
４  吸気通路
５  排気通路
１００  ターボチャージャ
１０１  タービンホイール
１０２  コンプレッサインペラ
１１１  タービンハウジング（ターボハウジング）
１１２  コンプレッサハウジング（ターボハウジング）
１１３  センターハウジング（ターボハウジング）
１１４  リンク室
１１５  排気バイパス通路
１１５ａ  ウエストゲート穴
１２０  可変ノズルベーン機構
１２４  駆動アーム
１２７  駆動リンク
１２８  駆動シャフト
１２９  リンクロッド
１０４  ブッシュ
１４１  凹部
１０５  スプリングシール
１５１  シール本体
１５１ａ  内リップ部
１５１ｂ  内周面
１５１ｃ  外リップ部
１５１ｄ  外周面
１５１ｅ  端面
１５１ｆ  凹部
１５２  スプリング
１０６  ＶＮアクチュエータ
２００  ウエストゲートバルブ装置
２０１  ウエストゲートバルブ
２１２  駆動アーム
２０２  リンク機構
２２１  駆動シャフト
２２２  駆動リンク
２２３  リンクロッド
２２４  連結ピン
２０３  ブッシュ
２３１  凹部
２０４  ＷＧＶアクチュエータ
【図１】
2012131997.tif 000003
【図２】
2012131997.tif 000004
【図３】
2012131997.tif 000005
【図４】
2012131997.tif 000006
【図５】
2012131997.tif 000007
【図６】
2012131997.tif 000008
【図７】
2012131997.tif 000009
【図８】
2012131997.tif 000010
【図９】
2012131997.tif 000011
【図１０】
2012131997.tif 000012
【図１１】
2012131997.tif 000013
【図１２】
2012131997.tif 000014
【図１３】
2012131997.tif 000015
【図１４】
2012131997.tif 000016
【図１５】
2012131997.tif 000017
【国際調査報告】
2012131997.tif 000018
2012131997.tif 000019
2012131997.tif 000020