(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンハウジングにガス排出口が形成され、前記タービンハウジングの内部に流入したガスを前記タービンハウジングの出口側へバイパスするためのバイパス通路が形成され、前記タービンハウジングが収容壁を備え、前記収容壁が内側に前記バイパス通路に連通可能な収容室を有した過給機に用いられ、
前記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において、
前記タービンハウジングに回転可能に設けられ、中間部が前記収容室に位置し、基端部が前記収容壁の外側へ突出したステムと、
前記ステムの中間部に設けられた取付部材と、
前記取付部材に設けられ、前記バイパス通路の開口部の周縁に当接離隔可能な弁体と、
前記ステムの基端部に設けられ、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、を具備し、
前記ステムの基端部側は、前記収容壁における前記バイパス通路の位置を基準に前記ガス排出口に遠い側の部分に貫通して形成した第１支持穴に回転可能に支持され、前記ステムの先端部側は、前記収容壁の内壁面における前記第１支持穴に対向しかつ前記バイパス通路の位置を基準に前記ガス排出口に遠い側の箇所に形成した第２支持穴に回転可能に支持されている、ウェイストゲートバルブ。
【請求項２】
前記ステムの基端部側は、前記収容壁の前記第１支持穴に直接的に回転可能に支持され、前記ステムの先端部側は、前記収容壁の前記第２支持穴に直接的に回転可能に支持されている、請求項１に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項３】
エンジンからのガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する過給機において、
請求項１又は請求項２に記載のウェイストゲートバルブを具備した、過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用過給機等の過給機におけるタービンハウジング内に流入したガスをタービンハウジングの出口側へバイパスするためのバイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用過給機（過給機の一例）による空気の過給圧（圧縮空気の圧力）の過度の上昇を抑えるために、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、流入した排気ガスをタービンハウジングの出口側へバイパスするためのバイパス通路（バイパス穴）が形成される共に、タービンハウジングの適宜位置には、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が設けられている。ここで、タービンハウジングにおけるガス排出口の径方向外側には、収容壁が外方向へ突出して形成されており、この収容壁は、内部に、バイパス通路に連通可能な収容室を有している。そして、ウェイストゲートバルブの一般的な構成等は、次のようになる。
【０００３】
収容壁に貫通して形成した支持穴には、ステムがブッシュを介して回転可能に支持されており、このステムの基端部は、タービンハウジングの外側へ突出してある。また、ステムの先端部には、取付部材が一体的に設けられており、この取付部材は、収容室に位置している。
【０００４】
取付部材の先端部には、バイパス通路の開口部の周縁に当接離隔可能な弁体が一体的に設けられており、この弁体は、車両用過給機のコンプレッサの圧力（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、バイパス通路の開口部の周縁に当接した状態にある。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ようになっている。
【０００５】
従って、車両用過給機の運転中に、コンプレッサ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、弁体を正方向へ取付部材と一体的に揺動させて、バイパス通路の開口部の周縁から離隔させる。これにより、バイパス通路の開口部を開いて、タービンハウジング内に流入した排気ガスをタービンハウジングの出口側へバイパス通路を経由してバイパスすることができる。
【０００６】
また、コンプレッサ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、弁体を逆方向へ取付部材と一体的に揺動させて、バイパス通路の開口部の周縁に当接させる。これにより、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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２３６０８８号公報
【特許文献２】特開２００８−１０１５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、車両用過給機の運転中、通常、バイパス通路の開口部を開閉する頻度（回数）が多く、車両用過給機の累積使用時間が長くなると、それに伴い、ブッシュとステムとの間の摺動部の摩耗が増加する傾向にある。そのため、ブッシュの内周面とステムの外周面との間の隙間から排気ガスがタービンハウジングの外側へ漏れ易くなると共に、ウェイストゲートバルブの動作不良を招くおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のウェイストゲートバルブ等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の本発明は、タービンハウジングにガス排出口が形成され、前記タービンハウジングの内部に流入したガスを前記タービンハウジングの出口側へバイパスするためのバイパス通路（バイパス穴）が形成され、前記タービンハウジングが収容壁を備え、前記収容壁が内側に前記バイパス通路に連通可能な収容室を有した過給機に用いられ、前記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において、前記タービンハウジングに回転可能に設けられ、中間部が前記収容室に位置し、基端部（一端部）が前記収容壁の外側（前記タービンハウジングの外側）へ突出したステム（バルブ軸）と、前記ステムの中間部に設けられた取付部材と、前記取付部材に設けられ、前記バイパス通路の開口部の周縁に当接離隔可能な弁体と、前記ステムの基端部に設けられ、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、を具備し、前記ステムの基端部側（基端部付近）は、前記収容壁における前記バイパス通路の位置を基準に前記ガス排出口に遠い側の部分に貫通して形成した第１支持穴に回転可能に支持され、前記ステムの先端部側は、前記収容壁の内壁面における前記第１支持穴に対向しかつ前記バイパス通路の位置を基準に前記ガス排出口に遠い側の箇所に形成した第２支持穴に回転可能に支持されている。
【００１２】
なお、「第１支持穴に回転可能に支持され」とは、第１支持穴に直接的に回転可能に支持されたことの他に、第１支持穴にブッシュを介して間接的に回転可能に支持されたことを含む意である。同様に、「第２支持穴に回転可能に支持され」とは、第２支持穴に直接的に回転可能に支持されたことの他に、第２支持穴にブッシュを介して間接的に回転可能に支持されたことを含む意である。
【００１３】
第１の本発明の構成によると、前記アクチュエータの駆動により前記リンク部材を正方向（一方向）へ揺動させて、前記ステムを正方向へ回転させることにより、前記弁体を正方向へ前記取付部材と一体的に揺動させて、前記バイパス通路の開口部の周縁から離隔させる。これにより、前記バイパス通路の開口部を開いて、前記タービンハウジング内に流入したガスを前記タービンハウジングの出口側へ前記バイパス通路を経由してバイパスすることができる。
【００１４】
また、前記バイパス通路の開口部を開いた後に、前記アクチュエータの駆動により前記リンク部材を逆方向（他方向）へ揺動させて、前記ステムを逆方向へ回転させることにより、前記弁体を逆方向へ前記取付部材と一体的に揺動させて、前記バイパス通路の開口部の周縁に当接させる。これにより、前記バイパス通路の開口部を閉じて、前記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。
【００１５】
前述の作用の他に、前記ステムの基端部側が前記収容壁の前記第１支持穴に回転可能に支持され、前記ステムの先端部側が前記収容壁の前記第２支持穴に回転可能に支持されているため、前記ステムが前記タービンハウジングに対して両持ち支持されることなり、前記ステムの回転動作を安定させることができる。これにより、前記過給機の累積使用時間が長くなっても、前記収容壁の前記第１支持穴と前記ステムとの間の摺動部の摩耗、及び前記収容壁の前記第２支持穴と前記ステムとの間の摺動部の摩耗を低減することができる。
【００１６】
なお、「前記収容壁の前記第１支持穴と前記ステムとの間の摺動部」とは、前記ステムの基端側が前記収容壁の前記第１支持穴にブッシュを介して間接的に回転可能に支持されている場合に、前記ブッシュと前記ステムとの間の摺動部を含む意である。同様に、「前記収容壁の前記第２支持穴と前記ステムとの間」とは、前記ステムの先端部側が前記収容壁の前記第２支持穴にブッシュを介して間接的に回転可能に支持されている場合に、前記ブッシュと前記ステムとの間の摺動部を含む意である。
【００１７】
第２の本発明の構成は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジン側に供給される空気を過給する過給機において、第１の本発明の構成からなるウェイストゲートバルブを具備した。
【００１８】
第２の本発明の構成によると、第１の本発明の構成による作用と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、前記過給機の累積使用時間が長くなっても、前記収容壁の前記第１支持穴と前記ステムとの間の摺動部の摩耗、及び前記収容壁の前記第２支持穴と前記ステムとの間の摺動部の摩耗を低減できるため、前記収容壁の前記第１支持穴の内周面と前記ステムの外周面との間の隙間から前記タービンハウジングの外側へガスが漏れることを十分に抑えると共に、前記ウェイストゲートバルブの動作不良の発生を十分に防止することができる。
【００２０】
なお、「前記収容壁の前記第１支持穴の内周面と前記ステムの外周面との間の隙間」とは、前記ステムの基端側が前記収容壁の前記第１支持穴にブッシュを介して間接的に回転可能に支持されている場合に、前記ブッシュの内周面と前記ステムの外周面との間の隙間を含む意である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、図２におけるI-I線に沿った断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る車両用過給機におけるタービンの側面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る車両用過給機の側断面図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態に係るウェイストゲートバルブを説明する図であって、図１に相当する図である。
【図５】図５は、図４におけるV-V線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施形態）
本発明の実施形態について図１から図３を参照して説明する。なお、図面中、「Ｆ」は、前方向を指し、「Ｒ」は、後方向を指してある。
【００２３】
図３に示すように、本発明の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（ガスの一例）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、以下のようになる。
【００２４】
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、前後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。
【００２５】
ベアリングハウジング３の後側には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサ１１が配設されており、コンプレッサ１１の具体的な構成は、次のようになる。
【００２６】
ベアリングハウジング３の後側には、コンプレッサハウジング１３が設けられている。また、コンプレッサハウジング１３内には、コンプレッサインペラ１５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１５は、ロータ軸９の後端部（一端部）に同心上に一体的に連結されている。
【００２７】
コンプレッサハウジング１３におけるコンプレッサインペラ１５の入口側（コンプレッサハウジング１３の後側）には、空気を取入れる空気取入口１７が形成されており、この空気取入口１７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１３との間におけるコンプレッサインペラ１５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１９が形成されている。更に、コンプレッサハウジング１３の内部には、渦巻き状のコンプレッサスクロール流路２１がコンプレッサインペラ１５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２１は、ディフューザ流路１９に連通してある。そして、コンプレッサハウジング１３の外壁の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口２３が形成されており、この空気排出口２３は、コンプレッサスクロール流路２１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。
【００２８】
ベアリングハウジング３の前側には、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２５が配設されており、このタービン２５の具体的な構成は、次のようになる。
【００２９】
ベアリングハウジング３の前側には、タービンハウジング２７が設けられている。また、タービンハウジング２７内には、タービンインペラ２９が回転可能に設けられており、このタービンインペラ２９は、ロータ軸９の前端部（他端部）に同心上に一体的に連結されている。
【００３０】
タービンハウジング２７の外壁の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口３１が形成されており、このガス取入口３１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２７の内部におけるタービンインペラ２９の入口側には、渦巻き状のタービンスクロール流路３３が形成されており、このタービンスクロール流路３３は、ガス取入口３１に連通してある。更に、タービンハウジング２７におけるタービンインペラ２９の出口側（タービンハウジング２７の前側）には、排気ガスを排出するガス排出口３５が形成されており、このガス排出口３５は、タービンスクロール流路３３に連通してあって、接続管（図示省略）を介して排気ガス浄化装置（図示省略）に接続可能である。
【００３１】
図１及び図２に示すように、タービンハウジング２７の内部には、流入した排気ガスをタービンハウジング２７の出口側へバイパスするためのバイパス通路（バイパス穴）３７が形成されている。また、タービンハウジング２７は、収容壁３９を備えており、この収容壁３９は、ガス排出口３５に隣接し、内側に、バイパス通路３７に連通可能な収容室４１を有している。そして、タービンハウジング２７の適宜位置には、バイパス通路３７の開口部を開閉するウェイストゲートバルブ４３が設けられており、本発明の実施形態の要部であるウェイストゲートバルブ４３の具体的な構成は、次のようになる。
【００３２】
タービンハウジング２７には、ステム（バルブ軸）４５が回転可能に設けられている。また、ステム４５の一部分（中間部）は、収容室４１に位置してあって、ステム４５の基端部（一端部）は、収容壁３９の外側（タービンハウジング２７の外側）へ突出してある。
【００３３】
ステム４５における収容室４１に位置する部分（ステム４５の中間部）には、取付部材４７が溶接によって一体的に設けられている。また、取付部材４７は、ステム４５に一体的に取付られた筒状の取付基部４９と、この取付基部４９に一体的に設けられた取付舌部５１とを備えている。
【００３４】
取付部材４７の取付舌部５１（取付部材４７の先端部）には、弁体５３がカシメによって一体的に設けられており、この弁体５３は、タービンハウジング２７の内壁面におけるバイパス通路３７の開口部の周縁に当接離隔可能である。また、弁体５３は、コンプレッサインペラ１５の出口側の圧力が設定圧に達するまでは、バイパス通路３７の開口部の周縁に当接した状態にある。
【００３５】
ステム４５の基端部には、リンク板（リンク部材）５５が溶接によって一体的に設けられており、このリンク板５５は、アクチュエータ５７の駆動によりステム４５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５７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１５の出口側の圧力が設定圧に達するとリンク板５５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１５の出口側の圧力が設定圧未満になるとリンク板５５を逆方向（他方向）へ揺動させるようになっている。
【００３６】
ステム４５の基端部側（基端部付近）は、収容壁３９に貫通して形成した第１支持穴５９に回転可能に直接的に支持されている。なお、ステム４５の基端側が収容壁３９の第１支持穴５９に回転可能に直接的に支持される代わりに、ブッシュを介して回転可能に間接的に支持されるようにしても構わない。
【００３７】
ステム４５の先端部側は、収容壁３９の内壁面における第１支持穴５９に対向する箇所に形成した第２支持穴６１に回転可能に支持されている。なお、ステム４５の先端部側が収容壁３９の第２支持穴６１に回転可能に直接的に設けられる代わりに、ブッシュを介して回転可能に間接的に設けられるようにしても構わない。
【００３８】
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
【００３９】
ガス取入口３１から取入れた排気ガスをタービンスクロール流路３３を経由してタービンインペラ２９の入口側から出口側へ流通させることにより、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１５をタービンインペラ２９と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口１７から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路１９及びコンプレッサスクロール流路２１を経由して空気排出口２３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。
【００４０】
車両用過給機１の運転中に、アクチュエータ５７の駆動によりリンク板５５を正方向（一方向）へ揺動させて、ステム４５を正方向へ回転させることにより、弁体５３を正方向へ取付部材４７と一体的に揺動させて、バイパス通路３７の開口部の周縁から離隔させる。これにより、バイパス通路３７の開口部を開いて、タービンハウジング２７内に流入した排気ガスをタービンハウジング２７の出口側へバイパス通路３７を経由してバイパスすることができる。
【００４１】
また、バイパス通路３７の開口部を開いた後に、アクチュエータ５７の駆動によりリンク板５５を逆方向（他方向）へ揺動させて、ステム４５を逆方向へ回転させることにより、弁体５３を逆方向へ取付部材４７と一体的に揺動させて、バイパス通路３７の開口部の周縁に当接させる。これにより、バイパス通路３７の開口部を閉じて、ウェイストゲートバルブ４３を元の状態に復帰させることができる。
【００４２】
前述の作用の他に、ステム４５の基端部側が収容壁３９の第１支持穴５９に回転可能に支持され、ステム４５の先端部側が収容壁３９の第２支持穴６１に回転可能に支持されているため、ステム４５がタービンハウジング２７に対して両持ち支持されることなり、ステム４５の回転動作を安定させることができる。これにより、車両用過給機１の累積使用時間が長くなっても、収容壁３９の第１支持穴５９とステム４５との間の摺動部の摩耗、及び収容壁３９の第２支持穴６１とステム４５との間の摺動部の摩耗を低減することができる。
【００４３】
また、ステム４５の基端部側が収容壁３９の第１支持穴５９に直接的に回転可能に支持され、ステム４５の先端部側が収容壁３９の第２支持穴６１に直接的に回転可能に支持されてあっても、前述のようにステム４５の回転動作を安定させることができるため、ステム４５の基端部側及び先端部側を回転可能に支持するブッシュをウェイストゲートバルブ４３の構成要素から省略することができる。
【００４４】
従って、本発明の実施形態によれば、車両用過給機１の累積使用時間が長くなっても、収容壁３９の第１支持穴５９とステム４５との間の摺動部の摩耗、及び収容壁３９の第２支持穴６１とステム４５との間の摺動部の摩耗を低減できるため、収容壁３９の第１支持穴５９の内周面とステム４５の外周面との間の隙間からタービンハウジング２７の外側へ排気ガスが漏れることを十分に抑えると共に、ウェイストゲートバルブ４３の動作不良の発生を十分に防止することができる。
【００４５】
また、ブッシュをウェイストゲートバルブ４３の構成要素から省略できるため、ウェイストゲートバルブ４３の部品点数の削減して、ウェイストゲートバルブ４３の構成の簡略化を図ることができる。
【００４６】
（別の実施形態）
本発明の別の実施形態について図４及び図５を参照して説明する。なお、図面中、「Ｆ」は、前方向を指し、「Ｒ」は、後方向を指してある。
【００４７】
図４及び図５に示すように、本発明の別の実施形態に係るウェイストゲートバルブ６３は、バイパス通路３７の開口部を開閉するものであって、本発明の実施形態に係るウェイストゲートバルブ４３と同様の構成を有している。以下、ウェイストゲートバルブ６３の構成のうち、ウェイストゲートバルブ４３の構成と異なる部分についてのみ簡単に説明する。
【００４８】
ステム４５の基端部側は、収容壁３９におけるガス排出口３５に遠い側に貫通して形成した第１支持穴６５に直接的に回転可能に支持されている。なお、ステム４５の基端側が収容壁３９の第１支持穴６５に回転可能に直接的に支持される代わりに、ブッシュを介して回転可能に間接的に支持されるようにしても構わない。
【００４９】
ステム４５の先端部側は、収容壁３９の内壁面における第１支持穴６５に対向しかつガス排出口３５に遠い側に形成した第２支持穴６７に回転可能に支持されている。なお、ステム４５の先端部側が収容壁３９の第２支持穴６７に回転可能に直接的に支持される代わりに、ブッシュを介して回転可能に間接的に支持されるようにしても構わない。
【００５０】
そして、本発明の別の実施形態によれば、ステム４５の基端部側が、収容壁３９におけるガス排出口３５に遠い側に貫通して形成した第１支持穴６５に直接的に回転可能に支持され、ステム４５の先端部側が、収容壁３９の内壁面における第１支持穴６５に対向しかつガス排出口３５に遠い側に形成した第２支持穴６７に回転可能に支持されているため、ステム４５の基端部側及び先端部側をガス排出口３５から十分に離隔させて、ステム４５の基端部側及び先端部側の高温化を抑えることができる。これにより、収容壁３９の第１支持穴６５とステム４５との間の摺動部の凝着摩耗、及び収容壁３９の第２支持穴６１とステム４５との間の摺動部の凝着摩耗を十分に低減でき、前述の本発明の実施形態の効果をより高めることができる。
【００５１】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、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。また、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ものである。
【符号の説明】
【００５２】
１      車両用過給機
３      ベアリングハウジング
９      ロータ軸
１１      コンプレッサ
１３      コンプレッサハウジング
１５      コンプレッサインペラ
２５      タービン
２７      タービンハウジング
２９      タービンインペラ
３１      ガス取入口
３３      タービンスクロール流路
３５      ガス排出口
３７      バイパス通路
３９      収容壁
４１      収容室
４３      ウェイストゲートバルブ
４５      ステム
４７      取付部材
５３      弁体
５５      リンク板
５７      アクチュエータ
５９      第１支持穴
６１      第２支持穴
６３      ウェイストゲートバルブ
６５      第１支持穴
６７      第２支持穴
【図１】
0005862078.tif 000002
【図２】
0005862078.tif 000003
【図３】
0005862078.tif 000004
【図４】
0005862078.tif 000005
【図５】
0005862078.tif 000006