(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気圧縮用のコンプレッサ羽根車（３）を駆動するタービン羽根車（１）と、
エンジンから排出された排気ガスを旋回させて前記タービン羽根車（１）へ吹き付ける独立した第１、第２排気スクロール（７、８）を有するタービンハウジング（２）と、
前記第２排気スクロール（８）に排気ガスを導く流路切替孔（９）の開閉を行う流路切替バルブ（１０）と、を具備するターボチャージャにおいて、
前記流路切替孔（９）は、前記タービンハウジング（２）側に形成されており、
前記流路切替バルブ（１０）のうちの回動軸（１４）と弁体（１５）を含む可動部（１６）は、前記タービンハウジング（２）とは別体に設けられたカバー（１７）に組み付けられており、
前記流路切替バルブ（１０）は、前記カバー（１７）が前記タービンハウジング（２）に圧入された状態で前記タービンハウジング（２）内に組み付けられており、
前記タービンハウジング（２）において前記カバー（１７）が圧入されている開口部（１８）は長方形を呈するものであり、
長方形を呈する前記開口部（１８）のうちで、前記カバー（１７）が圧入される圧入辺（１８ａ）は、長方形のうちの対向する２辺であり、
長方形を呈する前記開口部（１８）のうちで、前記カバー（１７）が圧入されていない非圧入辺（１８ｂ）と、前記カバー（１７）との間には隙間（δ）があることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
前記隙間（δ）は、前記カバー（１７）に設けた段差面（１７ａ）によって閉塞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１に記載のターボチャージャにおいて、
前記隙間（δ）は、前記カバー（１７）に設けたテーパ面（１７ｂ）によって閉塞さ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、第１、第２排気スクロール（排気ガスをタービン羽根車に吹き付ける旋回路）を有するターボチャージャに関するものであり、特に第２排気スクロールに排気ガスを導く流路切替孔の開閉を行う流路切替バルブの組付け技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
独立した第１、第２排気スクロールを有するターボチャージャが知られている。このターボチャージャは、エンジンの排出する単位時間当たりの排気ガス量に応じて、第２排気スクロールに対する排気ガスの供給具合を変更するように設けられている。
【０００３】
具体的に、第２排気スクロールへ排気ガスを導く流路切替孔を流路切替バルブによって開閉するものであり、
（ｉ）流路切替バルブが流路切替孔を閉じることで小容量（第１排気スクロールからタービン羽根車に排気ガスを吹き付ける小流量）を達成し、
（ｉｉ）流路切替バルブが流路切替孔を開くことで大容量（第１、第２排気スクロール、８の両方からタービン羽根車に排気ガスを吹き付ける大流量）を達成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
（従来技術の問題点）
流路切替バルブは、タービンハウジングの内部に形成された流路切替孔を弁体によって開閉するものである。流路切替孔を開閉する弁体は、「タービンハウジングの排気入口（エキゾーストマニホールドの接続口）から離れた位置」で、且つ「タービンハウジングの内部」に組み付けられる。このため、流路切替バルブの組付性が悪く、コストアップの要因になっている。
【０００５】
具体的に、従来技術における弁体の組付手順は、先ず、弁体を回動操作するための回動軸をタービンハウジング挿入する。
次に、タービンハウジングに回動軸を挿入したままの状態で、タービンハウジングに設けた開口部から「カシメ装置」または「溶接装置」の一部を挿し入れて、回動軸の先（バルブアームの先）に弁体をカシメまたは溶接で組付ける。
このような組付作業は、作業性が悪く、生産性の妨げになっている。
なお、「カシメ装置」や「溶接装置」の一部を挿入する開口部は、カシメ後や溶接後にカバーによって塞がれるものであり、カバーは複数のボルトによってタービンハウジングに固定される。
【０００６】
（提案技術）
上記の問題点を解決するべく、図７、図８に示すように、流路切替バルブ１０のうち、回動軸１４、弁体１５、レバー１９を含む可動部１６を、タービンハウジング２とは別体のカバー１７に予め組付けておき、複数のボルトＸを用いてカバー１７をタービンハウジング２に固定することで、流路切替バルブ１０をターボチャージャに組み付けることが考えられる（公知の技術ではない）。
【０００７】
しかし、この提案技術（可動部１６をカバー１７に予め設けておく技術）は、複数のボルトＸを用いてカバー１７をタービンハウジング２に固定するものである。
（ｉ）複数のボルトＸを用いることによって部品点数の増加と組付工数の増加を招いてしまう。
（ｉｉ）タービンハウジング２に複数の雌ネジＹ等を形成するための加工コストがかかてしまう。
（ｉｉｉ）タービンハウジング２に複数の雌ネジＹを形成するためのスペースが必要になり、タービンハウジング２を小型化する際の妨げになる。
（ｉｖ）ボルトＸを用いてカバー１７をタービンハウジング２に固定するため、タービンハウジング２に対してカバー１７の組付公差が生じてしまう。その結果、流路切替孔９に対する回動軸１４とバルブの組付公差が大きくなってしまう。なお、タービンハウジング２に対するカバー１７の組付公差を高める手段として位置決めピンを追加することも考えられるが、部品点数の増加や加工コストの増加が問題になる。
【０００８】
また、この提案技術（可動部１６をカバー１７に予め設けておく技術）は、タービンハウジング２とカバー１７の隙間をガスケットＺでシールするものである。
ガスケットＺを使用する場合、ガスケットＺには、高温の排気ガスを長期に亘ってシールし、またガスケットシール面が高温によって熱変形するのを吸収する性能が求められる。このため、ガスケットＺの材料が高価となり、結果的に提案技術の実施コストが上昇する不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２９１７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、流路切替バルブの組付性に優れ、流路切替バルブの組付精度に優れ、低コストを実現できるターボチャージャの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のターボチャージャは、流路切替バルブの可動部（回動軸、弁体等）を、タービンハウジングとは別体のカバーに組付けておき、そのカバーをタービンハウジングに圧入することで流路切替バルブをターボチャージャに組み付ける。このため、可動部の組付性に優れ、流路切替バルブの組付作業性を向上できる。
また、圧入によってカバーをタービンハウジングに固定するため、（ｉ）タービンハウジングにカバーを固定するための部品点数と組付工数を最小にすることができ、（ｉｉ）タービンハウジングに複数の雌ネジを形成するための加工コストを廃止でき、（ｉｉｉ）タービンハウジングに複数の雌ネジを形成するためのスペースを不要にでき、（ｉｖ）位置決めピンを用いなくてもタービンハウジングに対するカバーの組付精度を高めることができ、流路切替孔に対する回動軸とバルブの組付精度を高めることができる。
さらに、圧入によってカバーをタービンハウジングに固定するため、タービンハウジングとカバーの隙間をシールするための高価なガスケットを不要にでき、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ターボチャージャの断面図である（実施例１）。
【図２】流路切替バルブおよびウエストゲートバルブが設けられたタービンハウジングの断面図である（実施例１）。
【図３】カバーを介してタービンハウジングに組み付けられた流路切替バルブの可動部の説明図である（実施例１）。
【図４】図３のＩＶ視図である（実施例１）。
【図５】カバーを介してタービンハウジングに組み付けられた流路切替バルブの可動部の説明図である（実施例２）。
【図６】図５のＶＩ視図である（実施例２）。
【図７】ターボチャージャの外観図である（提案技術）。
【図８】カバーを介してタービンハウジングに組み付けられた流路切替バルブの可動部の断面図である（提案技術）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
以下において開示する実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１５】
［実施例１］
図１〜図４を参照して実施例１を説明する。
ターボチャージャは、車両走行用のエンジン（燃料の燃焼により回転動力を発生する内燃機関：ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等を問わない、レシプロエンジン、ロータリーエンジン等を問わない）に搭載される。
【００１６】
ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスのエネルギーによって、エンジンに吸い込まれる吸気を加圧する過給器であり、
・エンジンから排出された排気ガスによって回転駆動されるタービン羽根車１と、
・このタービン羽根車１を収容する渦巻形状のタービンハウジング２と、
・タービン羽根車１の回転力により駆動されて吸気を加圧するコンプレッサ羽根車３と、
・このコンプレッサ羽根車３を収容する渦巻形状のコンプレッサハウジング４と、
・タービン羽根車１の回転をコンプレッサ羽根車３に伝達するシャフト５と、
・このシャフト５を高速回転自在に支持するセンターハウジング６と、
を備える。
【００１７】
そして、ターボチャージャは、タービンハウジング２、コンプレッサハウジング４、センターハウジング６を、Ｖバンド（止め輪）、スナップリング、ボルト等の結合手段を用いて軸方向に結合して構成される。
タービンハウジング２の内部には、排気ガスをタービン羽根車１へ向けて吹き付ける第１、第２排気スクロール７、８が独立して設けられている。
【００１８】
第１排気スクロール７は、エンジンから排出された排気ガスを旋回させ、旋回させた排気ガスをタービン羽根車１の排気上流部（センターハウジング６に近い側）へ向けて吹き付ける環状の排気出口を有する。
第２排気スクロール８は、エンジンから排出された排気ガス（具体的には、第１排気スクロール７に導かれた排気ガスの一部）を第１排気スクロール７と同一方向へ旋回させ、旋回させた排気ガスをタービン羽根車１の途中部位（第１排気スクロール７の排気出口の隣部）へ向けて吹き付ける環状の排気出口を有する。
【００１９】
第１排気スクロール７の排気上流部は、タービンハウジング２の排気入口（エキゾーストマニホールドとの接続口）と常に連通しており、排気ガスが常時第１排気スクロール７に供給される。
一方、第２排気スクロール８の排気上流部は、タービンハウジング２に形成された流路切替孔９を介して第１排気スクロール７内に連通するものであり、この流路切替孔９は流路切替バルブ１０によって開閉される。
【００２０】
具体的に、タービンハウジング２には、図２に示すように、第１排気スクロール７と第２排気スクロール８を区画する仕切壁１１が設けられており、この仕切壁１１によって第１排気スクロール７の排気上流側に排気通路の絞り部αが形成されている。
流路切替孔９は、絞り部αより排気上流側の仕切壁１１に設けられており、第１排気スクロール７内の流路断面積が大きい範囲で開口する。
【００２１】
流路切替バルブ１０は、タービンハウジング２の内部に形成された回動空間βにおいて回動し、流路切替孔９の開閉および開度調整を行うことで、第２排気スクロール８に供給する排気ガス量をコントロールする。
具体的に、
（ｉ）流路切替バルブ１０が流路切替孔９を閉じることで小容量（第１排気スクロール７からタービン羽根車１に排気ガスを吹き付ける小流量）が達成され、
（ｉｉ）流路切替バルブ１０が流路切替孔９を開くことで大容量（第１、第２排気スクロール７、８の両方からタービン羽根車１に排気ガスを吹き付ける大流量）が達成される。
【００２２】
一方、タービンハウジング２には、タービン羽根車１の排気上流側（具体的には絞り部αより排気上流側）の排気ガスを、タービン羽根車１を迂回させてタービン下流域γへ導くウエストゲートバルブ１２が設けられている。
この実施例１のウエストゲートバルブ１２は、少なくとも第２排気スクロール８内に供給された排気ガスをタービン下流域γへ迂回させるバイパス孔１３を開閉するものであり、このバイパス孔１３の排気上流端は、上述した回動空間βにおいて開口する。即ち、バイパス孔１３の排気上流端は、第２排気スクロール８内における流路断面積が大きい範囲において開口する。
【００２３】
ウエストゲートバルブ１２の作動は、
（ｉｉｉ）エンジンの高回転時など、エンジンの排出する単位時間当たりの排気ガス量が過剰の場合に開弁し、タービン羽根車１の排気上流側の排気ガスの一部をタービン下流域γへ迂回させる。
これにより、タービン羽根車１に供給される排気ガス圧が過剰に昇圧するのを防いで、タービン効率を向上させることが可能になる。
【００２４】
流路切替バルブ１０とウエストゲートバルブ１２は、アクチュエータを介して制御装置（ＥＣＵ）により作動（開閉状態）が制御される。
制御装置は、エンジンの運転状態（エンジン回転数とアクセル開度等）から目標空気量を算出し、算出した目標吸気量から目標過給圧を算出する。そして、算出した目標過給圧とエンジン回転数等の関係から流路切替バルブ１０の開度を算出し、目標開度が得られるように流路切替バルブ１０を制御する。
【００２５】
また、制御装置は、コンプレッサ羽根車３により加圧された吸気圧力（過給圧センサによって検出される圧力）が所定圧を超えないようにウエストゲートバルブ１２を制御する。あるいは、制御装置は、タービン羽根車１の排気上流側の排気圧力（タービン排気圧センサによって検出される圧力あるいは演算より求められる圧力）が所定圧を超えないようにウエストゲートバルブ１２を制御する。なお、制御装置は、流路切替バルブ１０よりウエストゲートバルブ１２の開度制御を優先するものである。
【００２６】
次に、流路切替バルブ１０を、図３、図４に基づいて説明する。
流路切替バルブ１０は、上述したように、タービンハウジング２の内部に形成された流路切替孔９を開閉することで、第２排気スクロール８内への排気ガスの供給と停止の切り替えを行うものであり、流路切替バルブ１０はアクチュエータによって回動操作される回動軸１４と、この回動軸１４と一体に回動して流路切替孔９の開閉を行う弁体１５とを備える。
【００２７】
流路切替バルブ１０のうちの回動軸１４、弁体１５、レバー１９を含む可動部１６は、図３に示すように、タービンハウジング２とは別体に設けられたカバー１７に組み付けられる。一方、タービンハウジング２には、カバー１７によって閉塞される開口部１８が設けられる。そして、流路切替バルブ１０の可動部１６を組付けたカバー１７を、タービンハウジング２の開口部１８に圧入することで、流路切替バルブ１０がターボチャージャに組み付けられる。なお、圧入は「焼き嵌め」を含むものである。
【００２８】
上記を詳細に説明する。
回動軸１４は、カバー１７に設けられた円筒状を呈する軸受部の内周面において回動自在に支持されるものであり、タービンハウジング２の外部に組み付けられるレバー１９とロッドを介してアクチュエータに回動操作される。
回動軸１４の外側（タービンハウジング２の外側）には、レバー１９が固定される。このレバー１９は、回動軸１４の回動中心から径方向外側へ延びるものであり、レバー１９の先端がロッドを介してアクチュエータに回動操作されることで、回動軸１４が回動操作される。
【００２９】
回動軸１４の内側（タービンハウジング２の内側）には、弁体１５が組み付けられるバルブアーム２０が回動軸１４と一体に設けられている。バルブアーム２０は、上述したレバー１９と同様、回動軸１４の回動中心から径方向外側へ延びるものであり、回動軸１４が回動することで、バルブアーム２０の先端に組み付けられた弁体１５が円弧を描いて回動する。
【００３０】
弁体１５は、上述したように、バルブアーム２０の先端に組み付けられるものであり、バルブアーム２０が回動することで、弁体１５が回動して流路切替孔９を開閉する。
具体的に、弁体１５はポペットバルブ（傘弁）であり、バルブアーム２０に対して少量のガタツキを許容した状態でバルブアーム２０に組み付けられる。なお、ガタツキは、弁体１５が流路切替孔９を閉塞する際、弁座面２１（弁体１５と接触するタービンハウジング２側の接触面）に対する弁体１５の傾きを吸収する隙間である。
【００３１】
（実施例１の効果１）
この実施例１のターボチャージャは、上述したように、流路切替バルブ１０の可動部１６（回動軸１４、弁体１５、レバー１９等）を、タービンハウジング２とは別体のカバー１７に組付けておき、そのカバー１７をタービンハウジング２に圧入することで流路切替バルブ１０をターボチャージャに組み付ける構成を採用している。このため、流路切替バルブ１０の可動部１６の組付を容易に実施することができ、流路切替バルブ１０の組付作業性を従来技術に比較して格段に向上することができる。
【００３２】
また、この実施例１のターボチャージャは、圧入によってカバー１７をタービンハウジング２に固定するため、
（ｉ）タービンハウジング２にカバー１７を固定するための部品点数と組付工数を最小にすることができ、
（ｉｉ）タービンハウジング２に複数の雌ネジを形成するための加工コストを廃止でき、
（ｉｉｉ）タービンハウジング２に複数の雌ネジを形成するためのスペースを不要にでき、
（ｉｖ）位置決めピンを用いなくてもタービンハウジング２に対するカバー１７の組付精度を高めることができ、流路切替孔９に対する回動軸１４とバルブの組付精度を高めることができる。
【００３３】
さらに、この実施例１のターボチャージャは、圧入によってカバー１７をタービンハウジング２に固定するため、タービンハウジング２とカバー１７の隙間をシールするための高価なガスケットを不要にできる（後述する「実施例１の効果５」および「実施例２」を参照）。このため、流路切替バルブ１０を搭載するターボチャージャのコストを抑えることができる。
【００３４】
（実施例１の効果２）
以下では、弁座面２１（閉弁時に弁体１５が着座する面）を成す平面のうちの一方向をｘ軸方向とし、弁座面２１を成す平面でｘ軸と垂直な方向をｙ軸方向とする。
この実施例１では、図３に示すように、タービンハウジング２に対するカバー１７の圧入方向はｘ軸方向と平行に設けられる。また、回動軸１４の軸方向もｘ軸方向と平行に設けられる。
表現を変えると、タービンハウジング２に対する回動軸１４の設計上の軸方向をｘ軸とした場合、タービンハウジング２に対するカバー１７の圧入方向はｘ軸方向に設けられる。そして、弁座面２１は、ｘ軸と平行で、且つｘ軸に垂直なｙ軸に平行に設けられる。
【００３５】
これにより、カバー１７をタービンハウジング２に圧入するのみで、弁座面２１に対して回動軸１４を平行に組付けることができる。即ち、この実施例１により、流路切替バルブ１０の組付精度を高めることができる。
【００３６】
（実施例１の効果３）
開口部１８の内部に挿入される流路切替バルブ１０の可動部１６は、図４に示すように、回動軸１４の軸方向から見ると横長である。
このため、横長の可動部１６を挿入可能な開口部１８を円形で設けると、開口部１８の開口面積が過大となってしまい、タービンハウジング２の小型化を妨げてしまう。また、シール距離が長くなるため、排気ガスの漏れ量が多くなる懸念がある。さらに、開口部１８の開口面積が過大になることで、第２排気スクロール８の内部にデッドボリュームが増える懸念がある。
【００３７】
そこで、この実施例１では、図４に示すように、タービンハウジング２においてカバー１７が圧入される開口部１８を、回動軸１４と弁体１５の挿入が可能な長方形に設けている。
これにより、開口部１８の開口面積を小さくすることができ、タービンハウジング２の小型化が可能になる。また、シール距離を短くすることができるため、排気ガスの漏れを抑えることができる。さらに、第２排気スクロール８内におけるデッドボリュームを減らすことができ、タービン効率の向上が期待できる。
【００３８】
（実施例１の効果４）
この実施例１では、長方形を呈する開口部１８のうち、カバー１７が圧入される圧入辺１８ａが、対向する２辺（この実施例１では長辺）である。そして、この２辺（圧入辺１８ａ）は、図４に示すように、ｙ軸と平行に設けられる。
このように設けることで、「弁座面２１」に対する「回動軸１４の軸芯」の距離を正確に組付けることができる。即ち、弁座面２１に対して垂直な方向（ｘ軸とｙ軸の双方に垂直な方向）をｚ軸方向とした場合、ｚ軸方向に対する回動軸１４の組付精度を高めることができる。
【００３９】
なお、図４に示すように、長方形の開口部１８においてカバー１７が圧入されない２辺（非圧入辺１８ｂ：この実施例１では短辺）と、カバー１７との間には、少量の隙間δが形成される。
この隙間δによって回動軸１４の軸芯がｙ軸方向へズレる可能性がある。しかるに、回動軸１４の軸芯がｙ軸方向へズレても、閉弁時には弁体１５と弁座面２１の着座が維持される。即ち、組付誤差の吸収をｙ軸方向で行うように設けても、弁漏れ等の影響は生じない。
【００４０】
（実施例１の効果５）
この実施例１では、図３に示すように、開口部１８がカバー１７に設けた段差面１７ａによって閉塞される。
具体的に、開口部１８を閉塞するためにカバー１７に形成された段差面１７ａは、ｘ軸に対して垂直な平面に設けられている。
同様に、タービンハウジング２側において、カバー１７の段差面１７ａが接触する面も、ｘ軸に対して垂直な平面に設けられている。
【００４１】
このため、カバー１７をタービンハウジング２に圧入する際、カバー１７に設けた段差面１７ａをタービンハウジング２に密着させることで、開口部１８（具体的には、上述した隙間δ）を段差面１７ａによってシールすることができ、高価なガスケットを用いることなく排気ガスの漏れを防ぐことができる。
【００４２】
また、圧入時に段差面１７ａをタービンハウジング２に密着させることで、タービンハウジング２（具体的には、流路切替孔９）に対する弁体１５のｘ軸方向の位置決めがなされる。即ち、タービンハウジング２（流路切替孔９）に対する弁体１５の組付精度を高めることができる。
【００４３】
［実施例２］
図５、図６を参照して実施例２を説明する。なお、以下の実施例において、上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
この実施例２では、長方形を呈する開口部１８のうちカバー１７が圧入されない非圧入辺１８ｂ（短辺）と、カバー１７との間が、図５、図６に示すように、カバー１７に設けたテーパ面１７ｂによって閉塞される。
【００４４】
具体的に、この実施例２は、上記実施例１と同様、長方形を呈する開口部１８のうち、カバー１７が圧入される圧入辺１８ａが、対向する２辺（長辺）である。
一方、長方形の開口部１８においてカバー１７が圧入されない２辺（短辺）が非圧入辺１８ｂである。
【００４５】
そして、この実施例２のカバー１７には、２つの非圧入辺１８ｂにそれぞれ密着して、非圧入辺１８ｂとカバー１７との隙間を塞ぐテーパ面１７ｂが設けられている。
なお、この実施例２では、テーパ面１７ｂを受ける非圧入辺１８ｂにも、テーパ面１７ｂに合致するテーパ受面１７ｂ’が形成されている。
【００４６】
このため、カバー１７をタービンハウジング２に圧入する際、カバー１７に設けた２つのテーパ面１７ｂを、開口部１８において対抗する２つの非圧入辺１８ｂに密着（具体的には、テーパ面１７ｂをテーパ受面１７ｂ’に密着）させることで、上記実施例１で説明した隙間δを閉塞することができ、高価なガスケットを用いることなく排気ガスの漏れを防ぐことができる。
【００４７】
また、圧入時に２つのテーパ面１７ｂを２つの非圧入辺１８ｂに密着させることで、タービンハウジング２（具体的には、流路切替孔９）に対する弁体１５のｘ軸方向とｙ軸方向の位置決めがなされる。
即ち、タービンハウジング２（流路切替孔９）に対する弁体１５の組付精度を、実施例１よりさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・タービン羽根車          ２・・・タービンハウジング
３・・・コンプレッサ羽根車      ７・・・第１排気スクロール
８・・・第２排気スクロール      ９・・・流路切替孔
１０・・・流路切替バルブ        １４・・・回動軸
１５・・・弁体                  １６・・・可動部
１７・・・カバー
【図１】
0005954292.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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