JP2018131939A - ターボチャージャ - Google Patents

Abstract

【課題】ウェイストゲートバルブが開弁しているときに、排気が衝突することによる弁体の振動を抑制することのできるターボチャージャを提供する。
【解決手段】ターボチャージャ１００は、タービンホイール１３５を迂回して排気を流すウェイストゲートポート１３３が設けられているタービンハウジング１３０と、ウェイストゲートポート１３３を開閉するウェイストゲートバルブ１０と、を備えている。ウェイストゲートバルブ１０は、タービンハウジング１３０に当接してウェイストゲートポート１３３を閉塞する弁板１２及び弁軸１３からなる弁体１１が、スイングアーム１４に対して傾動可能に固定されている。そして、タービンハウジング１３０内には、弁板１２の当接面１２ａがタービンハウジング１３０から離間していてウェイストゲートポート１３３が開放されている状態のときに弁体１１と当接するストッパ１３６が設けられている。
【選択図】図３

Description

この発明はウェイストゲートバルブを備えたターボチャージャに関するものである。

特許文献１には、タービンハウジングを貫通しているシャフトが回動することにより、弁体を支持しているスイングアームが回動してタービンハウジング内に設けられているウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲートバルブを備えたターボチャージャが開示されている。

特許文献１に記載されているウェイストゲートバルブでは、弁体が弾性部材を介してスイングアームに取り付けられており、弁体がスイングアームに対して傾動可能になっている。

特開２０１２−６７６９８号公報

弁体がスイングアームに対して傾動可能に取り付けられているウェイストゲートバルブにおいては、弁体がタービンハウジングから離間してウェイストゲートポートが開放されている状態のとき、すなわちウェイストゲートバルブが開弁している状態のときに、ウェイストゲートポートから吹き出した排気が弁体に衝突し、弁体が振動する。こうした振動が生じると、騒音が発生したり、摺動する部分で摩耗が進行したりする。

なお、特許文献１に記載されているウェイストゲートバルブのように、スイングアームに弾性部材を介して弁体が取り付けられている場合には、弾性部材の付勢力により振動が低減される。しかし、弾性部材に振動が入力され続けると弾性部材の疲労やへたりが進行してしまう。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するためのターボチャージャは、タービンホイールを迂回して排気を流すウェイストゲートポートが設けられているタービンハウジングと、前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲートバルブと、を備えたターボチャージャである。このターボチャージャでは、前記ウェイストゲートバルブは、前記タービンハウジングに当接して前記ウェイストゲートポートを閉塞する弁板及び同弁板における前記ウェイストゲートポートを閉塞する当接面とは反対側の裏面に設けられている弁軸からなる弁体と、前記タービンハウジングに回動可能に支持されているシャフト及び前記弁軸が挿通されている挿通孔が設けられているアーム部からなるスイングアームと、前記弁軸における前記挿通孔から突出している部分に固定されている支持プレートと、を備えている。さらにこのターボチャージャでは、前記支持プレートと前記弁板との間に前記アーム部が挟まれていて、前記アーム部に対して前記弁体が傾動可能に固定されているとともに、前記タービンハウジング内に、前記弁板の前記当接面が前記タービンハウジングから離間していて前記ウェイストゲートポートが開放されている状態のときに前記弁体と当接するストッパが設けられている。

上記構成によれば、ウェイストゲートポートを開放しているとき、すなわちウェイストゲートバルブが開弁しているときに、弁体をストッパに当接させて弁体の動きを規制し、排気が衝突することによる弁体の振動を抑制することができる。

また、このターボチャージャの一態様では、前記弁軸における前記挿通孔から突出している部分の先端が平坦な面になっており、前記ストッパが、前記弁軸の前記先端と面接触する平坦な接触面を有している。

上記構成によれば、ストッパの接触面と弁軸の先端とが面接触する。ストッパの接触面と弁軸の先端とが面接触していれば、接触面に対して弁軸が傾きにくくなる。したがって、弁体を傾けるような振動が生じにくくなる。

また、このターボチャージャの一態様では、前記ストッパ及び前記弁体には、同ストッパと同弁体とが当接しているときに互いに係合し、前記挿通孔に挿通している前記弁軸を回転軸にした前記弁体の回動を規制する係合構造が設けられている。

上記構成によれば、弁体をストッパに当接させているときには、アーム部に対する弁体の回動も規制することができるため、回動によって生じる弁軸の摩耗も抑制することができる。

例えば、前記支持プレートの周縁の一部に直線状に延びている平面部を設けるとともに、前記ストッパに前記弁体が同ストッパに当接しているときに前記平面部と係合する係合凸部を設け、前記支持プレートに設けられている前記平面部及び前記ストッパに設けられている係合凸部によって前記係合構造を構成することができる。

こうした構成によれば、支持プレートの平面部と係合凸部の平面とが当接することにより、弁体の回動が規制される。
また、このターボチャージャの一態様では、前記弁板と前記アーム部との間及び前記アーム部と前記支持プレートとの間のうち、少なくとも一方に、弾性部材が挟まれている。

上記構成によれば、弾性部材の復元力により前記弁体を付勢して前記弁体の振動を低減することができる。特に、弁板の当接面が前記タービンハウジングから離間しており且つ前記弁体が前記ストッパに当接していない状態における前記弁体の振動を低減することができる。また、弁体をストッパに当接させることにより弁体の振動を抑制し、弾性部材に入力される振動を抑制することができるため、弾性部材の疲労やへたりの進行を抑制することができる。

また、このターボチャージャの一態様では、前記弾性部材が、前記弁軸が挿通していて前記アーム部とともに前記支持プレートと前記弁板との間に挟まれている皿バネである。
上記構成によれば、皿バネによって弁軸の周囲の全周に亘って弁体を付勢し、弁軸の周囲のいずれの方向においても弁体の振動を低減することができる。

また、このターボチャージャの一態様では、前記ストッパが、前記タービンハウジングと一体に形成されている。
上記構成によれば、ストッパを形成するための部品を新たに用意する必要がないため、部品点数の増加を抑制することができる。なお、ストッパをタービンハウジングと一体に形成する方法としては、鋳造によりタービンハウジング内にストッパを一体に鋳込む方法や、切削加工によってタービンハウジング内にストッパを削り出す方法などが考えられる。

また、このターボチャージャの一態様では、前記ストッパが、前記ウェイストゲートポートを通り且つ前記ストッパに到達し得る直線が、前記ウェイストゲートバルブの開度がいかなる開度であっても前記弁板を通過することになる位置に設けられている。

ウェイストゲートポートから吹き出した排気が直接衝突する位置にストッパが設けられていると、ストッパに衝突することによって排気の流れに乱れが生じる。これに対して上記構成によれば、ウェイストゲートバルブの開度がいかなる開度であっても、ウェイストゲートポートとストッパとの間が弁板によって遮蔽される。すなわち、上記のような位置にストッパを設けるようにすれば、ウェイストゲートポートから吹き出した排気が直接衝突するのはストッパを設けていない場合と同様に弁板であり、ストッパを設けたとしてもウェイストゲートポートから吹き出した排気がストッパに直接は衝突しない。したがって、ストッパを設けることによって排気の流れを乱してしまうことを抑制することができる。

ターボチャージャの斜視図。 タービンハウジングの部分断面図。 タービンハウジングの部分断面図。 ウェイストゲートバルブの上面図。 図４における５−５線矢視断面図。 弁軸を挿通させた状態のスイングアームの上面図。 図６における７−７線矢視断面図。 ストッパ近傍を拡大して示すタービンハウジングの断面図。 図８における９−９線矢視断面図。 変更例のターボチャージャにおけるストッパとウェイストゲートバルブの断面図。 変更例のターボチャージャにおけるストッパとウェイストゲートバルブの断面図。

以下、ターボチャージャの一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
図１に示されているように、ターボチャージャ１００は、コンプレッサハウジング１１０と、ベアリングハウジング１２０と、タービンハウジング１３０とを組み合わせて構成されている。なお、コンプレッサハウジング１１０はコンプレッサホイールを収容するハウジングであり、タービンハウジング１３０はタービンホイールを収容するハウジングである。そして、ベアリングハウジング１２０はコンプレッサホイールとタービンホイールとを連結している連結シャフトを支持するハウジングである。

ベアリングハウジング１２０は、ボルトによってコンプレッサハウジング１１０と締結されている。そして、タービンハウジング１３０は、クランプ１４０によってベアリングハウジング１２０に組み付けられている。

図２に示されているように、タービンハウジング１３０内にはタービンホイール１３５が収容されており、タービンハウジング１３０にはタービンホイール１３５を取り囲むように延びるスクロール通路１３１が形成されている。スクロール通路１３１を通ってタービンホイール１３５に吹き付けられた排気は、排出通路１３２を通じてタービンハウジング１３０から排気通路へと排出されるようになっている。

ターボチャージャ１００においては、スクロール通路１３１を通過した排気がタービンホイール１３５に吹き付けられることにより、タービンホイール１３５が回転する。タービンホイール１３５が回転するとタービンホイール１３５と連結シャフトを介して連結されているコンプレッサホイールが回転して吸入空気の過給が行われる。

図２に示されているように、タービンハウジング１３０には、ウェイストゲートポート１３３が設けられている。ウェイストゲートポート１３３は、タービンホイール１３５を迂回してスクロール通路１３１と排出通路１３２とを繋ぐ通路である。

ターボチャージャ１００には、ウェイストゲートバルブ１０が設けられている。ウェイストゲートバルブ１０は、ウェイストゲートポート１３３を塞ぐ円盤状の弁板１２を有しており、タービンハウジング１３０に回動可能に支持されているシャフト１５を中心に回動して、ウェイストゲートポート１３３を開閉するものである。

図３に示されているように、弁板１２の当接面１２ａがウェイストゲートポート１３３から離間していてウェイストゲートポート１３３が開放されているとき、すなわちウェイストゲートバルブ１０が開弁しているときには、スクロール通路１３１を通過した排気がウェイストゲートポート１３３を通じて排出通路１３２に流れ込むようになる。こうしてスクロール通路１３１を通過した排気がウェイストゲートポート１３３を通じて排出通路１３２に流れ込むようになると、タービンホイール１３５に吹き付けられる排気の量が少なくなる。そのため、ウェイストゲートバルブ１０が開弁している場合には、タービンホイール１３５及びコンプレッサホイールの回転が抑制され、過給が抑制されるようになる。

なお、タービンハウジング１３０内には、ウェイストゲートバルブ１０と当接してウェイストゲートバルブ１０の全開位置を規定するストッパ１３６が設けられている。ストッパ１３６の詳しい構成については後述する。

次に図４〜図７を参照してウェイストゲートバルブ１０の構成を詳しく説明する。
図４に示されているように、ウェイストゲートバルブ１０は、シャフト１５を備えたスイングアーム１４に、弁体１１を組み付けたものである。弁体１１は、スイングアーム１４におけるアーム部１６に組み付けられている。

シャフト１５と接続しているアーム部１６は、湾曲しており、シャフト１５と接続している部分と反対側の部分は板状になっている。弁体１１はこの板状の部分に支持されており、弁体１１を支持している板状の部分はシャフト１５の中心軸から同中心軸と直交する方向に離間している。

また、シャフト１５は、アーム部１６と接続している大径部１５ａと、大径部１５ａよりも直径の小さい小径部１５ｂとからなっている。大径部１５ａと小径部１５ｂは中心軸が一致するように接続している。

図５に示されているように、弁体１１は、アーム部１６に設けられている挿通孔１６ａに弁軸１３を挿通させた状態でアーム部１６に固定されている。弁軸１３は、弁板１２の当接面１２ａとは反対側の裏面１２ｂから弁板１２に対して垂直に延びている。なお、弁軸１３は弁板１２の中央に設けられている。

弁軸１３におけるアーム部１６の挿通孔１６ａから突出している部分には、板状の支持プレート１７が固定されている。支持プレート１７は挿通孔１６ａの直径よりも大きいため、こうして支持プレート１７が固定されていることにより、弁体１１は、弁軸１３が挿通孔１６ａから抜け出さないように抜け止めされている。

なお、図４に示されているように、支持プレート１７は周縁が、それぞれ直線状に延びている平行な２つの平面部１７ａとこれら平面部１７ａを繋ぐ２つの曲面部１７ｂとによって構成されている。なお、曲面部１７ｂは、支持プレート１７の外側に向かって凸な円弧状の湾曲している面である。

図５に示されているように、アーム部１６と支持プレート１７との間には、皿バネ１８が挟み込まれている。皿バネ１８には弁軸１３が挿通しており、皿バネ１８はアーム部１６とともに支持プレート１７と弁板１２との間に圧縮された状態で挟み込まれている。これにより、アーム部１６は皿バネ１８の復元力により、弁板１２の裏面１２ｂに押し付けられた状態になっている。

図６に示されているように、挿通孔１６ａの内周面は、シャフト１５の中心軸と直交する方向に延びている２つの平行な平面部１６ｂとこれらの平面部１６ｂを繋ぐ２つの曲面部１６ｃとからなっている。なお、曲面部１６ｃは、挿通孔１６ａの径方向外側に向かって凸な円弧状の湾曲している面である。なお、図６及び図７は、皿バネ１８及び支持プレート１７を取り付ける前の弁体１１とスイングアーム１４を示している。

挿通孔１６ａにおいては、弁板１２の当接面１２ａと平行な方向における各平面部１６ｂの長さが、２つの平面部１６ｂの間隔よりも長くなっている。すなわち、アーム部１６の挿通孔１６ａは、弁板１２の当接面１２ａと平行であり且つシャフト１５の中心軸と直交する方向を長手方向とする長孔になっている。

また、図７に示されているように、挿通孔１６ａにおける弁板１２側の部分は、弁板１２に近い部位ほど内径が大きくなるように傾斜したテーパ面１６ｄになっている。
図６及び図７に示されているように、弁軸１３は、弁板１２の裏面１２ｂから延びる大径部１３ａと、大径部１３ａよりも直径の小さい小径部１３ｂとが同軸に接続された形状をなしている。そのため、図７に示されているように、弁軸１３における大径部１３ａと小径部１３ｂとが接続されている部分には、段差面１３ｃが存在している。

図６に示されているように、大径部１３ａの直径は、挿通孔１６ａにおける２つの平面部１６ｂの間隔と略等しくなっている。そして、大径部１３ａは略円柱状であるが、挿通孔１６ａの平面部１６ｂと対向する部分が平坦になっている。これにより、図７に示されているように、挿通孔１６ａの平面部１６ｂと大径部１３ａとの間の隙間は極めて小さくなっている。その一方で、図６に示されているように、挿通孔１６ａの曲面部１６ｃと大径部１３ａとの間には、挿通孔１６ａの平面部１６ｂと大径部１３ａとの間の隙間よりも大きな隙間が存在している。

支持プレート１７は、かしめによって弁軸１３に固定されている。つまり、ウェイストゲートバルブ１０では、図７に示されている状態の弁軸１３に、小径部１３ｂの直径よりも僅かに内径の大きい挿通孔が設けられた支持プレート１７を組み付け、段差面１３ｃに支持プレート１７を当接させた状態で、弁軸１３の先端を押しつぶすことにより、支持プレート１７を弁軸１３に固定している。なお、支持プレート１７を固定する際には、支持プレート１７を弁軸１３に組み付ける前に、皿バネ１８の挿通孔に弁軸１３を挿通させるように、皿バネ１８をアーム部１６の上に載置し、皿バネ１８をアーム部１６と支持プレート１７との間に挟み込む。

弁軸１３の先端面１３ｄは、平坦な面になっているがその中央には、挿入穴１３ｅが形成されている。支持プレート１７を固定する際には、ポンチの先端に設けられたピンを挿入穴１３ｅに挿入した状態でポンチで弁軸１３の先端を弁板１２側に押しつぶす。

これにより、図５に示されているように、小径部１３ｂにおける支持プレート１７から突出している部分が外側に広がり、支持プレート１７が弁軸１３に固定される。なお、ポンチによって押しつぶされた弁軸１３の先端面１３ｄは平坦な面になっている。

ウェイストゲートバルブ１０では、上述したようにアーム部１６に設けられている挿通孔１６ａが長孔になっており、挿通孔１６ａの曲面部１６ｃと弁軸１３との間に隙間が生じるようになっている。そのため、このウェイストゲートバルブ１０における弁体１１は、スイングアーム１４のアーム部１６に対してシャフト１５の中心軸と平行な軸を回転中心とする傾動が可能になっている。つまり、弁体１１は、アーム部１６に対して、傾動可能に固定されている。

ターボチャージャ１００では、ウェイストゲートバルブ１０のシャフト１５が、タービンハウジング１３０を貫通してタービンハウジング１３０の外側にまで延びている。なお、シャフト１５は、大径部１３ａの部分でタービンハウジング１３０に回動自在に支持されている。これにより、スイングアーム１４がシャフト１５を中心に回動し、弁体１１がウェイストゲートポート１３３を開閉するようになっている。

図１及び図２に示されているように、タービンハウジング１３０の外側に突出しているシャフト１５の小径部１５ｂには、板状のウェイストゲート側リンクアーム２５が固定されている。ウェイストゲート側リンクアーム２５におけるシャフト１５の小径部１５ｂが固定されている部分から離間した位置には、シャフト１５の中心軸と中心軸が平行になるように円柱状のウェイストゲート側連結ピン２６が固定されている。

また、図１に示されているように、コンプレッサハウジング１１０には、ウェイストゲートバルブ１０を駆動するためのアクチュエータ２０が固定されている。アクチュエータ２０は、モータを内蔵しており、モータによって回転軸２２を駆動する。回転軸２２には板状のアクチュエータ側リンクアーム２３が固定されている。アクチュエータ側リンクアーム２３における回転軸２２が固定されている部分から離間した位置には回転軸２２の中心軸と中心軸が平行になるように円柱状のアクチュエータ側連結ピン２４が固定されている。

ターボチャージャ１００では、アクチュエータ側リンクアーム２３とウェイストゲート側リンクアーム２５とを駆動ロッド３０を介して連結している。駆動ロッド３０の両端部には、挿通孔３２が設けられている。駆動ロッド３０では、両端部が円盤状に広くなっている棒状のロッド本体３３における両端部のそれぞれに、円筒状のブシュ３１が取り付けられている。これにより、駆動ロッド３０では、ブシュ３１の内周面によって挿通孔３２が構成されている。

なお、アクチュエータ側連結ピン２４とウェイストゲート側連結ピン２６は、同一の寸法になっており、挿通孔３２の直径は、連結ピン２４，２６の直径よりも僅かに大きくなっている。

駆動ロッド３０の一端は、ウェイストゲート側連結ピン２６を挿通孔３２に挿通させるように、ウェイストゲート側リンクアーム２５に組み付けられ、ウェイストゲート側連結ピン２６の先端部に設けられた溝２６ａに嵌め込まれるＥリング５０によって抜け止めされている。

駆動ロッド３０の他端は、アクチュエータ側連結ピン２４を挿通孔３２に挿通させるように、アクチュエータ側リンクアーム２３に組み付けられ、アクチュエータ側連結ピン２４の先端部に設けられた溝２４ａに嵌め込まれるＥリング５０によって抜け止めされている。

なお、駆動ロッド３０の一端とウェイストゲート側リンクアーム２５との間、駆動ロッド３０の他端とアクチュエータ側リンクアーム２３との間のそれぞれには、駆動ロッド３０を連結ピン２４，２６の中心軸の延伸方向に付勢する皿バネ４０が挟み込まれている。皿バネ４０は、中央に挿通孔４１が設けられた外歯付き皿バネである。それぞれの皿バネ４０は、連結ピン２４，２６をそれぞれの挿通孔４１に挿通させるように、駆動ロッド３０とともに連結ピン２４，２６に取り付けられている。

アクチュエータ２０によって回転軸２２が駆動され、回転軸２２を中心にアクチュエータ側リンクアーム２３が回動すると、アクチュエータ２０の駆動力が駆動ロッド３０を介してウェイストゲート側リンクアーム２５に伝達される。そして、ウェイストゲート側リンクアーム２５がシャフト１５を中心に回動し、スイングアーム１４に取り付けられた弁体１１がウェイストゲートポート１３３に近接するように、又はウェイストゲートポート１３３から離間するように駆動される。こうしてアクチュエータ２０を駆動することによってウェイストゲートポート１３３を開閉することができる。

次に、図８及び図９を参照してストッパ１３６の構成について説明する。
図８に示されているように、ストッパ１３６は、四角柱状をなしており、タービンハウジング１３０における排出通路１３２内に突出するように、タービンハウジング１３０と一体に形成されている。なお、ストッパ１３６をタービンハウジング１３０と一体に形成する方法としては、鋳造によりタービンハウジング１３０内にストッパ１３６を一体に鋳込む方法や、切削加工によってタービンハウジング１３０内にストッパ１３６を削り出す方法などを採用することができる。

ストッパ１３６の先端部には、ウェイストゲートバルブ１０が全開位置まで駆動され、ウェイストゲートバルブ１０がストッパ１３６と当接するようになったときに、弁軸１３の先端面１３ｄと面接触する平坦な接触面１３６ａが設けられている。

また、図９に示されているように、ストッパ１３６の先端部には、接触面１３６ａよりも弁板１２側に突出した２つの係合凸部１３６ｂが設けられている。各係合凸部１３６ｂは、ストッパ１３６の接触面１３６ａに弁軸１３の先端面１３ｄが当接しており、弁体１１がストッパ１３６に当接しているときに支持プレート１７の平面部１６ｂと係合する平面を有している。

具体的には、図４に二点鎖線で示されているように、２つの係合凸部１３６ｂは、僅かな隙間を介して２つの平面部１６ｂと対向した状態で支持プレート１７を挟むような位置に設けられており、平面部１６ｂに沿って延びている。

なお、図８に示されている断面において、ウェイストゲートポート１３３を通り且つストッパ１３６に到達し得る直線を全て描くと、図８にハッチングで示した範囲Ｘが塗りつぶされることになる。この図８の描画から明らかなように、ターボチャージャ１００においては、ウェイストゲートバルブ１０の開度がいかなる開度であっても、上記の条件を満たす直線はウェイストゲートバルブ１０の弁板１２によって必ず遮られる。すなわち、ストッパ１３６は、ウェイストゲートポート１３３を通り且つストッパ１３６に到達し得る直線が、ウェイストゲートバルブ１０の開度がいかなる開度であっても弁板１２を通過することになる位置に設けられている。

換言すれば、このターボチャージャ１００では、スクロール通路１３１側からウェイストゲートポート１３３を通じて排出通路１３２側を見たときに、いかなる角度から見ても、ウェイストゲートバルブ１０の開度によらず、ストッパ１３６が弁板１２の陰に隠れて視認できなくなるように、ストッパ１３６の位置及び形状が設定されている。

次に、このターボチャージャ１００の作用及びその作用によって生じる効果について説明する。
（１）図３に示されているように、ウェイストゲートポート１３３を開放しているとき、すなわちウェイストゲートバルブ１０が開弁しているときに、ウェイストゲートバルブ１０をストッパ１３６に当接するまで回動させると、弁体１１の弁軸１３がストッパ１３６に当接する。こうして弁体１１の弁軸１３がストッパ１３６に当接していれば、ストッパ１３６によって弁体１１の動きを規制し、弁体１１がストッパ１３６に接触していない場合と比較して、弁体１１の振動を抑制することができる。そのため、ウェイストゲートポート１３３から吹き出した排気が弁体１１の弁板１２に衝突したとしても、弁体１１の動きを規制し、排気が衝突することによる弁体１１の振動を抑制することができる。

（２）また、図９に示されているように、弁軸１３がストッパ１３６に当接しているときには、弁軸１３の先端面１３ｄがストッパ１３６の接触面１３６ａと面接触する。こうして弁軸１３の先端面１３ｄとストッパ１３６の接触面１３６ａとが面接触していれば、接触面１３６ａに対して弁軸１３が傾きにくくなる。したがって、弁体１１を傾けるような振動が生じにくくなる。

（３）弁軸１３の先端面１３ｄがストッパ１３６の接触面１３６ａと面接触している状態で、アーム部１６をさらにストッパ１３６側に近づけると、アーム部１６が弁板１２の裏面から離間し、皿バネ１８が圧縮され、皿バネ１８の付勢力によって先端面１３ｄが接触面１３６ａに押し付けられる。こうして弁軸１３の先端面１３ｄをストッパ１３６の接触面１３６ａに押し付けることにより、弁体１１には、弁軸１３の先端面１３ｄと接触面１３６ａとの間の隙間を解消する方向に弁軸１３の姿勢を変更する力、すなわち接触面１３６ａに対する弁軸１３の傾きを解消させる力が作用するようになる。こうした力は弁体１１を振動させる力に抗う方向の力であるため、開弁しているときに弁軸１３の先端面１３ｄをストッパ１３６の接触面１３６ａに押し付けるようにすることにより、こうした力の作用を利用して弁体１１の振動を抑制する効果を高めることができる。

（４）図９に示されているように、弁体１１がストッパ１３６に当接しているときには、支持プレート１７の平面部１７ａと係合凸部１３６ｂとが対向した状態となる。そして、弁体１１が挿通孔１６ａに挿通されている弁軸１３を回転軸にして回動しようとすると、支持プレート１７の平面部１７ａとストッパ１３６の係合凸部１３６ｂとが係合し、弁体１１の回動が規制される。

すなわち、ターボチャージャ１００では、支持プレート１７に設けられている平面部１７ａ及びストッパ１３６に設けられている係合凸部１３６ｂが、挿通孔１６ａに挿通している弁軸１３を回転軸にした弁体１１の回動を規制する係合構造を構成している。これにより、弁体１１をストッパ１３６に当接させているときには、アーム部１６に対する弁体１１の回動も規制することができるため、回動によって生じる弁軸１３の摩耗も抑制することができる。

（５）アーム部１６と支持プレート１７との間に、弾性部材である皿バネ１８が挟まれているため、皿バネ１８の復元力により弁体１１を付勢して弁体１１の振動を低減することができる。特に、弁板１２の当接面１２ａがタービンハウジング１３０から離間しており且つ弁体１１がストッパ１３６に当接していない状態における弁体１１の振動を低減することができる。

（６）皿バネ１８によって弁軸１３の周囲の全周に亘って弁体１１を付勢し、弁軸１３の周囲のいずれの方向においても弁体１１の振動を低減することができる。
（７）弁体１１をストッパ１３６に当接させることにより弁体１１の振動を抑制し、皿バネ１８に入力される振動を抑制することができるため、皿バネ１８の疲労やへたりの進行を抑制することができる。

（８）ストッパ１３６が、タービンハウジング１３０と一体に形成されているため、ストッパ１３６を形成するための部品を新たに用意する必要がない。したがって、部品点数の増加を抑制することができる。

（９）図８を参照して説明したように、ストッパ１３６は、ウェイストゲートポート１３３を通り且つストッパ１３６に到達し得る直線が、ウェイストゲートバルブ１０の開度がいかなる開度であっても弁板１２を通過することになる位置に設けられている。

ウェイストゲートポート１３３から吹き出した排気が直接衝突する位置にストッパ１３６が設けられていると、ストッパ１３６に衝突することによって排気の流れに乱れが生じる。これに対して上記のような位置にストッパ１３６が設けられていれば、ウェイストゲートバルブ１０の開度がいかなる開度であっても、ウェイストゲートポート１３３とストッパ１３６との間が弁板１２によって遮蔽される。すなわち、この場合には、ウェイストゲートポート１３３から吹き出した排気が直接衝突するのはストッパ１３６を設けていない場合と同様に弁板１２であり、ストッパ１３６を設けたとしてもウェイストゲートポート１３３から吹き出した排気がストッパ１３６に直接は衝突しない。したがって、ストッパ１３６を設けることによって排気の流れを乱してしまうことを抑制することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・ストッパ１３６が四角柱状をなしている例を示したが、ストッパ１３６の形状は適宜変更することができる。すなわち、ストッパ１３６の形状は四角柱状に限らない。例えば、円柱状であっても、その他の多角柱状であってもよい。また、柱状でなくてもよい。

・弁軸１３の先端面１３ｄとストッパ１３６の接触面１３６ａとが面接触するようになっている例を示したが、弁体１１とストッパ１３６との接触態様は、必ずしも面接触でなくてもよい。弁体１１がストッパ１３６に当接していれば、弁体１１の動きをストッパ１３６によって規制し、弁体１１の振動を抑制することができる。しかし、弁軸１３をストッパ１３６に当接させる場合のように、弁板１２の中心に近い位置でストッパ１３６と当接させる場合には、弁板１２を傾けるような振動を抑制しにくいことがある。そのため、上記実施形態のように面接触させる構成を採用することが好ましい。

・いかなる開度であってもウェイストゲートポート１３３とストッパ１３６との間が弁板１２によって遮蔽されることになる位置にストッパ１３６を設けた例を示したが、ストッパ１３６に弁板１２によって遮蔽されない部位が存在していてもよい。しかし、ストッパ１３６を設けることによる排気の流れの乱れを抑制する上では、上記実施形態のように、ストッパ１３６のいずれの部分もが弁板１２によって遮蔽されるようになっていることが好ましい。

・ストッパは、弁軸１３の先端と当接するものでなくてもよい。弁軸１３における先端以外の部分や、弁体１１における弁軸１３以外の部分に当接する場合であっても弁体１１の動きを規制することができれば、弁体１１の振動を抑制できる。

例えば、図１０に示されているように、タービンハウジング１３０内に突出しており、弁体１１の弁板１２の裏面１２ｂに当接するストッパ１３７を設けるようにしてもよい。なお、このストッパ１３７は、筒状に形成されている。こうしたストッパ１３７を設けた場合には、ウェイストゲートバルブ１０が全開になったときに、弁板１２の裏面１２ｂにストッパ１３７の先端が当接する。こうして弁体１１の弁板１２がストッパ１３７に当接していれば、ストッパ１３７によって弁体１１の動きを規制し、弁体１１がストッパ１３７に接触していない場合と比較して、弁体１１の振動を抑制することができる。そのため、上記実施形態と同様に、ウェイストゲートポート１３３から吹き出した排気が弁体１１の弁板１２に衝突したとしても、弁体１１の動きを規制し、排気が衝突することによる弁体１１の振動を抑制することができる。

・弁体１１が弁軸１３を回転軸にして回動したときに、弁体１１や支持プレート１７とタービンハウジング１３０の一部やアーム部１６とが係合するようになっていれば、弁体１１の回動を規制することができる。そのため、係合構造は上記実施形態で示した構造に限らない。例えば、上記実施形態では、２つの係合凸部１３６ｂが支持プレート１７を挟むように配置されている例を示したが、係合凸部１３６ｂが片側だけにしか設けられていなくてもよい。この場合であっても、係合凸部１３６ｂと平面部１７ａとの係合により弁体１１の回動を規制できる。

また、図１０に示されている構成に対して、二点鎖線で示されるようにタービンハウジング１３０から係合凸部１３６ｂと同じ位置まで延びる係合部１３８を設けるようにしてもよい。この場合には、平面部１７ａと係合部１３８とによって係合構造が構成される。

・必ずしもストッパ１３６と弁体１１とで係合構造を構成する必要はない。弁軸１３とアーム部１６とに回動を抑制する係合構造を設けるなど、ウェイストゲートバルブ１０における弁体１１の支持構造自体が、弁体１１が回動しにくい構造になっているときには、ストッパ１３６と弁体１１とで係合構造を構成しなくてもよくなる。

・また、弁体１１の回動を抑制するための係合構造を設けなくてもよい。弁体１１の回動を抑制できなくても、弁体１１の振動を抑制する効果を得ることはできる。
・上記実施形態では、弁板１２とアーム部１６との間及びアーム部１６と支持プレート１７との間のうち、アーム部１６と支持プレート１７との間に皿バネ１８が設けられている例を示したが、弁板１２とアーム部１６との間及びアーム部１６と支持プレート１７との間の双方に皿バネを設けるようにしてもよい。

例えば、図１１に示されているように、アーム部１６と弁板１２の裏面１２ｂとの間に皿バネ１９を設けた構成を採用してもよい。この場合、ストッパ１３６に弁体１１を押し付けることにより、皿バネ１８が圧縮される一方で、皿バネ１９にかかる荷重は小さくなるため、皿バネ１９は復元する。そのため、ストッパ１３６に弁体１１を押し付けることにより、弁体１１の振動の抑制に加えて、皿バネ１９に作用する負荷を軽減し、皿バネ１９のへたりを抑制することもできるようになる。

また、皿バネ１８を設けず、皿バネ１９だけを設けるようにしてもよい。この場合には、アーム部１６は、皿バネ１９によって付勢されて常に支持プレート１７に当接した状態になる。そして、弁体１１がストッパに当接した場合には、アーム部１６を支持プレート１７に押し付けるようにすることにより、弁体１１をストッパ１３６に押し付け、振動を抑制することができる。

・弁板１２とアーム部１６との間や、アーム部１６と支持プレート１７との間に配置する弾性部材は皿バネ以外であってもよい。例えば、コイルばねを弁板１２とアーム部１６との間や、アーム部１６と支持プレート１７との間に挟むようにしてもよい。弁板１２とアーム部１６との間や、アーム部１６と支持プレート１７との間に弾性部材を挟むようにすれば、弾性部材の復元力により弁体１１を付勢して弁体の振動を低減することができる。

・弁板１２とアーム部１６との間や、アーム部１６と支持プレート１７との間に弾性部材を配置しない構成を採用することもできる。弁板１２とアーム部１６との間や、アーム部１６と支持プレート１７との間に弾性部材が配置されていない場合には、弁体１１がタービンハウジング１３０に当接していないときには、アーム部１６に対して弁体１１が自由に傾動するような構成になる。こうした構成であったとしても、弁体１１をストッパに押し付ければ、弁体１１の振動を抑制することができる。例えば、上記実施形態の構成から皿バネ１８を省略した構成では、弁体１１がストッパ１３６に当接した場合にアーム部１６を支持プレート１７に押し付けるようにすることにより、弁体１１をストッパ１３６に押し付け、弁体１１の振動を抑制することができる。

・ストッパは必ずしもタービンハウジング１３０と一体でなくてもよい。タービンハウジング１３０とは別体の部品としてストッパを構成し、タービンハウジング１３０内にそのストッパを締結するなどして取り付けるようにしてもよい。

・ウェイストゲートバルブ１０を開閉させるための機構は、上記実施形態で示したような構成に限らない。例えば、アクチュエータは、駆動ロッド３０を駆動することができるものであればよい。例えば、空気圧を利用して駆動ロッド３０駆動するダイアフラム式のアクチュエータや、油圧を利用して駆動ロッド３０を駆動する油圧シリンダ式のアクチュエータでもよい。

１０…ウェイストゲートバルブ、１１…弁体、１２…弁板、１２ａ…当接面、１２ｂ…裏面、１３…弁軸、１３ａ…大径部、１３ｂ…小径部、１３ｃ…段差面、１３ｄ…先端面、１３ｅ…挿入穴、１４…スイングアーム、１５…シャフト、１５ａ…大径部、１５ｂ…小径部、１６…アーム部、１６ａ…挿通孔、１６ｂ…平面部、１６ｃ…曲面部、１６ｄ…テーパ面、１７…支持プレート、１７ａ…平面部、１７ｂ…曲面部、１８…皿バネ、１９…皿バネ、２０…アクチュエータ、２２…回転軸、２３…アクチュエータ側リンクアーム、２４…アクチュエータ側連結ピン、２４ａ…溝、２５…ウェイストゲート側リンクアーム、２６…ウェイストゲート側連結ピン、２６ａ…溝、３０…駆動ロッド、３１…ブシュ、３２…挿通孔、３３…ロッド本体、４０…皿バネ、４１…挿通孔、５０…Ｅリング、１００…ターボチャージャ、１１０…コンプレッサハウジング、１２０…ベアリングハウジング、１３０…タービンハウジング、１３１…スクロール通路、１３２…排出通路、１３３…ウェイストゲートポート、１３５…タービンホイール、１３６…ストッパ、１３６ａ…接触面、１３６ｂ…係合凸部、１３７…ストッパ、１３８…係合部、１４０…クランプ。

Claims (8)

1. タービンホイールを迂回して排気を流すウェイストゲートポートが設けられているタービンハウジングと、前記ウェイストゲートポートを開閉するウェイストゲートバルブと、を備えたターボチャージャであり、
   前記ウェイストゲートバルブは、前記タービンハウジングに当接して前記ウェイストゲートポートを閉塞する弁板及び同弁板における前記ウェイストゲートポートを閉塞する当接面とは反対側の裏面に設けられている弁軸からなる弁体と、前記タービンハウジングに回動可能に支持されているシャフト及び前記弁軸が挿通されている挿通孔が設けられているアーム部からなるスイングアームと、前記弁軸における前記挿通孔から突出している部分に固定されている支持プレートと、を備えており、
   前記支持プレートと前記弁板との間に前記アーム部が挟まれていて、前記アーム部に対して前記弁体が傾動可能に固定されているとともに、前記タービンハウジング内に、前記弁板の前記当接面が前記タービンハウジングから離間していて前記ウェイストゲートポートが開放されている状態のときに前記弁体と当接するストッパが設けられているターボチャージャ。
2. 前記弁軸における前記挿通孔から突出している部分の先端が平坦な面になっており、
   前記ストッパが、前記弁軸の前記先端と面接触する平坦な接触面を有している
   請求項１に記載のターボチャージャ。
3. 前記ストッパ及び前記弁体には、同ストッパと同弁体とが当接しているときに互いに係合し、前記挿通孔に挿通している前記弁軸を回転軸にした前記弁体の回動を規制する係合構造が設けられている
   請求項１又は請求項２に記載のターボチャージャ。
4. 前記支持プレートの周縁の一部が直線状に延びている平面部になっているとともに、前記ストッパに前記弁体が同ストッパに当接しているときに前記平面部と係合する係合凸部が設けられており、
   前記係合構造が、前記支持プレートに設けられている前記平面部及び前記ストッパに設けられている前記係合凸部によって構成されている
   請求項３に記載のターボチャージャ。
5. 前記弁板と前記アーム部との間及び前記アーム部と前記支持プレートとの間のうち、少なくとも一方に、弾性部材が挟まれている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
6. 前記弾性部材が、前記弁軸が挿通していて前記アーム部とともに前記支持プレートと前記弁板との間に挟まれている皿バネである
   請求項５に記載のターボチャージャ。
7. 前記ストッパが、前記タービンハウジングと一体に形成されている
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
8. 前記ストッパが、前記ウェイストゲートポートを通り且つ前記ストッパに到達し得る直線が、前記ウェイストゲートバルブの開度がいかなる開度であっても前記弁板を通過することになる位置に設けられている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボチャージャ。

Images