JP6171870B2 - ダイヤフラム式アクチュエータ及び過給機 - Google Patents

Description

本発明は、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ためのガス流量可変通路を備えた車両用過給機等の過給機に用いられ、ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構を作動させるためのダイヤフラム式アクチュエータ等に関する。

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、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が形成される。また、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、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量可変通路の１つであって、ウェイストゲートバルブは、ガス流路可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構の１つである。そして、流量可変バルブ機構の１つであるウェイストゲートバルブの構成は、次のようになる。

即ち、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（回転軸）が正逆方向へ回転可能に設けられており、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、取付部材の基端部が一体的に連結されており、この取付部材の先端部には、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が設けられている。更に、ステムの基端部には、リンク部材の基端部（一端部）が一体的に連結されている。ここで、リンク部材をステムの軸心周りに正逆方向へ揺動させることによって、バルブがステム及び取付部材を介して正逆方向（開閉方向）へ揺動するようになっている。

コンプレッサハウジングの外壁には、ウェイストゲートバルブを作動させるためのダイヤフラム式アクチュエータが設けられている。そして、ダイヤフラム式アクチュエータの構成は、次のようになる。

即ち、ダイヤフラム式アクチュエータは、筒状のアクチュエータ本体を備えており、このアクチュエータ本体は、内側（内部）に、圧力源としてのコンプレッサインペラの出口側から正圧を印加可能（供給可能）な圧力室と、大気に連通した大気室とを有している。また、アクチュエータ本体内には、ダイヤフラムが圧力室と大気室を区画するように設けられており、このダイヤフラムの中央部は、アクチュエータ軸方向へ変位可能である。そして、大気室内には、圧力室側へ付勢する復帰スプリングが設けられている。更に、ダイヤフラムの中央部には、作動ロッドの基端部が一体的に連結されており、作動ロッドの先端部は、リンク部材の先端部に回転可能に連結されている。なお、コンプレッサインペラの出口側とは、例えばコンプレッサハウジングの空気排出口又はコンプレッサスクロール流路側のことである。

従って、車両用過給機の運転中に、過給圧（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、圧力室に正圧が印加されると、ダイヤフラムの中央部が復帰スプリングの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向の一方側へ変位する。すると、作動ロッドがアクチュエータ軸方向の一方側へ移動して、リンク部材を正方向へ揺動させる。これにより、バルブがステム及び取付部材を介して正方向（開方向）へ揺動して、バイパス通路の開口部を開くことができ、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、バイパス通路の開口部を開いた後に、過給圧が設定圧未満になって、コンプレッサインペラの出口側からの正圧の印加状態が解除されると、復帰スプリングの付勢力によってダイヤフラムの中央部がアクチュエータ軸方向の他方側へ変位する。すると、作動ロッドがアクチュエータ軸方向の他方側へ移動して、リンク部材を逆方向へ揺動させる。これにより、バルブがステム及び取付部材を介して逆方向（閉方向）へ揺動して、バイパス通路の開口部を閉じることができ、バイパス通路内の排気ガスの流れを遮断して、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、車両用過給機の運転中、圧力源側から印加される正圧が脈動成分を持つことがあり、このような場合には、作動ロッドが微小振動して、その振動がリンク部材等を介してバルブに伝達される。そのため、バルブがバイパス通路の開口部側のバルブシート又は取付部材に接触して、ウェイストゲートバルブからチャタリング音が発生して、ウェイストゲートバルブの静音性の低下を招くことが懸念される。

なお、前述の問題は、圧力源から正圧の代わりに負圧が印加されるタイプのウェイストゲートバルブ、ウェイストゲートバルブ以外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、新規な構成のダイヤフラム式アクチュエータ等を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、タービンハウジング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量可変通路が形成された過給機に用いられ、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正逆方向へ回転可能に設けられたステム（回転軸）と、基端部が前記ステムに一体的に連結された取付部材と、前記取付部材の先端部に設けられかつ前記ガス流量可変通路の開口部側のバルブシート（周縁部）に当接離隔可能なバルブと、基端部（一端部）が前記ステムの基端部に一体的に連結されたリンク部材とを備え、前記ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構を作動させるためのダイヤフラム式アクチュエータにおいて、内側（内部）に圧力源から正圧又は負圧を印加可能（供給可能）な圧力室と大気に連通した大気室とを有した筒状のアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体内に前記圧力室と前記大気室に区画するように設けられ、中央部がアクチュエータ軸方向へ変位可能なダイヤフラムと、前記アクチュエータ本体内に設けられ、前記圧力室に印加される正圧又は負圧に抗する方向へ前記ダイヤフラムを付勢する復帰スプリングと、基端部が前記ダイヤフラムの中央部に一体的に連結され、先端部が前記リンク部材の先端部に回転可能（揺動可能）に連結された作動ロッドと、前記アクチュエータ本体に設けられ、前記作動ロッドの先端部側へ延びたステーと、前記作動ロッドを前記ステーに対してアクチュエータ軸方向の一方側へ付勢する第１ダンパと、前記作動ロッドを前記ステーに対してアクチュエータ軸方向の他方側へ付勢する第２ダンパと、を具備したことを要旨とする。

ここで、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「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。また、「ガス流量可変通路」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。更に、「設けられ」とは、直接的に設けられたことの他に、別部材を介して間接的に設けられたことを含む意であって、「連結され」とは、直接的に連結されたことの他に、別部材を介して間接的に連結されたことを含む意である。そして、「アクチュエータ軸方向」とは、アクチュエータ本体の軸方向のことをいい、「タンク軸方向」とは、タンク本体の軸方向のことをいう。また、「第１ダンパ」とは、第１ダンパスプリング及び第１ダンパゴムを含む意であって、「第２ダンパ」とは、第２ダンパスプリング及び第２ダンパゴムを含む意である。なお、「一体的に設けられ」とは、一体形成されていることを含む意である。

本発明の第１の特徴によると、前記過給機の運転中に、前記圧力源が正圧の圧力源の場合には、前記圧力源から前記圧力室に正圧が印加されると、前記ダイヤフラムの中央部が前記復帰スプリングの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向の一方側へ変位する。又は、前記圧力源が負圧の圧力源の場合には、前記圧力源からの負圧の印加状態が解除されると、前記復帰スプリングの付勢力によって前記ダイヤフラムの中央部がアクチュエータ軸方向の一方側へ変位する。すると、前記作動ロッドが前記第２ダンパの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向の一方側へ移動して、前記リンク部材を正方向へ揺動させる。これにより、前記バルブが前記ステム及び前記取付部材を介して正方向へ揺動して、前記ガス流量可変通路の開口部を開くことができる。なお、前記ガス流量可変通路の開口部を開くことによって、前記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場合と増加させる場合がある。

また、前記ガス流量可変通路の開口部を開いた後に、前記圧力源が正圧の圧力源の場合には、前記圧力源からの正圧の印加状態が解除されると、前記復帰スプリングの付勢力によって前記ダイヤフラムの中央部がアクチュエータ軸方向の他方側へ変位する。又は、前記圧力源が負圧の圧力源の場合には、前記圧力源から前記圧力室に負圧が印加されると、前記ダイヤフラムの中央部が前記復帰スプリングの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向の他方側へ変位する。すると、前記作動ロッドが前記第１ダンパの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向の他方側へ移動して、前記リンク部材を逆方向へ揺動させる。これにより、前記バルブが前記ステム及び前記取付部材を介して逆方向（閉方向）へ揺動して、前記ガス流量可変通路の開口部を閉じることができる。なお、前記ガス流量可変通路の開口部を閉じることによって、前記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場合と減少させる場合がある。

そして、前記作動ロッドが前記第１ダンパによってアクチュエータ軸方向の一方側、前記第２ダンパによってアクチュエータ軸方向の他方側へそれぞれ付勢されるため、前記圧力源から印加される正圧又は負圧が脈動成分を持っている場合でも、前記第１ダンパ及び前記第２ダンパによってその脈動成分による前記作動ロッドの振動を十分に吸収することができる。これにより、前記過給機の運転中における前記バルブの振動を抑えることができる。

本発明の第２の特徴は、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過給機において、第１の特徴からなるダイヤフラム式アクチュエータを具備したことを要旨とする。

本発明の第２の特徴によると、本発明の第１の特徴による作用と同様の作用を奏する。

本発明によれば、前記圧力源から印加される正圧又は負圧が脈動成分を持っている場合でも、前記過給機の運転中における前記バルブの振動を抑えることができるため、前記流量可変バルブ機構からのチャタリング音を低減して、前記流量可変バルブ機構の静音性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るダイヤフラム式アクチュエータの断面図である。 図２（ａ）は、図１における矢視部IIAの拡大図であって、第１ダンパスプリング及び第２ダンパスプリングとして第１皿バネ及び第２皿バネを用いた場合について説明する図、図２（ｂ）は、第１ダンパスプリング及び第２ダンパスプリングとして第１波ワッシャ及び第２波ワッシャを用いた場合について説明する図である。 図３（ａ）は、第１ダンパスプリング及び第２ダンパスプリングとして第１コイルスプリング及び第２コイルスプリングを用いた場合について説明する図、図３（ｂ）は、ステーの取付片が単数の場合について説明する図である。 図４は、本発明の実施形態に係る車両用過給機の正面図である。 図５は、図４におけるV-V線に沿った断面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る車両用過給機の右側面図である。 図７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。

本発明の実施形態について図１から図７を参照して説明する。なお、図面に示すとおり、「Ｌ」は、左方向、「Ｒ」は、右方向である。

図４及び図７に示すように、本発明の実施形態に係る車両用過給機（過給機の一例）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、以下のようになる。

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（空気の流れ方向の上流側）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（空気の流れ方向の下流側）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に連通しており、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の左端部に同心上に一体的に連結されている。

図４、図５、及び図７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（排気ガスの流れ方向の上流側）には、渦巻き状のタービンスクロール流路２９が形成されている。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（排気ガスの流れ方向の下流側）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、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。

図４及び図５に示すように、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３１側へ導出するためバイパス通路３３が形成されている。ここで、バイパス通路３３は、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ガス流量可変通路の１つであって、特開２０１３−１８５５５２号公報に示す公知のバイパス通路と同様の構成を有している。

タービンハウジング２３の適宜位置には、バイパス通路３３の開口部を開閉する流量可変バルブ機構の１つとしてのウェイストゲートバルブ３５が設けられている。そして、ウェイストゲートバルブ３５の具体的な構成は、次のようになる。

即ち、タービンハウジング２３の外壁に貫通形成した支持穴３７には、ステム（回転軸）３９がブッシュ４１を介して正逆方向へ回転可能に設けられており、このステム３９の基端部（一端部）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３９の先端部（他端部）には、取付部材（取付板）４３の基端部が隅肉溶接によって一体的に連結されており、この取付部材４３の先端部には、二面幅形状又は円形状の取付穴（図示省略）が貫通形成されている。なお、取付部材４３の基端部が隅肉溶接の代わりにＴＩＧ溶接、レーザビーム溶接、又はかしめ等によってステム３９の先端部に一体的に連結されても構わない。

取付部材４３の取付穴には、バルブ４５が嵌合して設けられており、このバルブ４５は、取付部材４３に対するガタ（傾動及び微動含む）が許容されている。また、バルブ４５は、バイパス通路３３の開口部側のバルブシート（周縁部）に当接離隔可能なバルブ本体４７、及びバルブ本体４７の中央部に一体形成されかつ取付部材４３の取付穴に嵌合したバルブ軸４９を備えている。ここで、取付部材４３に対するバルブ４５のガタが許容されることによって、バイパス通路３３の開口部側のバルブシートに対するバルブ本体４７の追従性（密着性）を確保している。更に、バルブ軸４９の先端部には、環状の止め金（座金）５１が隅肉溶接によって一体的に設けられている。なお、止め金５１が隅肉溶接の代わりにＴＩＧ溶接、レーザビーム溶接、又はかしめ等によってバルブ軸４９の先端部に一体的に連結されても構わない。

によって一体的に設けられ
ここで、バルブ軸４９がバルブ本体４７の中央部に一体形成されかつ止め金５１がバルブ軸４９の先端部に隅肉溶接等によって一体的に設けられる代わりに、バルブ軸４９がバルブ本体４７の中央部にかしめによって一体的に設けられかつ止め金５１がバルブ軸４９の先端部に一体形成されても構わない。なお、バルブ軸４９がかしめの代わりに隅肉溶接、ＴＩＧ溶接、又はレーザビーム溶接によってバルブ本体４７の中央部に一体的に設けられても構わない。

ステム３９の基端部には、リンク部材（リンク板）５３の基端部（一端部）が隅肉溶接によって一体的に連結されている。ここで、リンク部材５３をステム３９の軸心周りに正逆方向へ揺動させることによって、バルブ４５がステム３９及び取付部材４３を介して正逆方向（開閉方向）へ揺動するようになっている。なお、リンク部材５３の基端部が隅肉溶接の代わりにＴＩＧ溶接、レーザビーム溶接、又はかしめ等によってステム３９の基端部に一体的に連結されても構わない。

図１、図４、及び図６に示すように、コンプレッサハウジング１１の外壁には、ウェイストゲートバルブ３５を作動させるためのダイヤフラム式アクチュエータ５５が設けられている。そして、ダイヤフラム式アクチュエータ５５の具体的な構成は、以下のようになる。

即ち、ダイヤフラム式アクチュエータ５５は、コンプレッサハウジング１１の外壁に設けられた筒状のアクチュエータ本体５７を備えており、このアクチュエータ本体５７は、内側（内部）に、圧力源としての空気排出口２１から正圧を印加可能（供給可能）な圧力室５９と、大気に連通した大気室６１とをアクチュエータ軸方向（アクチュエータ本体５７の軸方向）に沿って有している。また、アクチュエータ本体５７の左側面には、ダイヤフラム式アクチュエータ５５（アクチュエータ本体５７）をコンプレッサハウジング１１の外壁に取付けるためのブラケット６３が設けられている。なお、アクチュエータ本体５７がコンプレッサハウジング１１の外壁に設けられる代わりに、ベアリングハウジング３又はタービンハウジング２３の外壁等の車両用過給機１の適宜箇所に設けられても構わない。

図１及び図４に示すように、アクチュエータ本体５７内には、ダイヤフラム６５が圧力室５９と大気室６１を区画するように設けられており、このダイヤフラム６５の中央部は、アクチュエータ軸方向へ変位可能（移動可能）になっている。そして、ダイヤフラム６５の圧力室５９側の面には、第１リテーナプレート６７が設けられており、ダイヤフラム６５の大気室６１側の面には、第２リテーナプレート６９が設けられている。また、大気室６１内には、ダイヤフラム６５を圧力室５９側（換言すれば、圧力室５９に印加される正圧に抗する方向）へ付勢する復帰スプリング（コイルスプリング）７１が設けられている。

アクチュエータ本体５７には、作動ロッド７３がブッシュ７５を介してアクチュエータ軸方向へ移動可能に設けられており、この作動ロッド７３は、アクチュエータ本体５７から外側へ突出してある。また、作動ロッド７３の基端部は、ダイヤフラム６５の中央部に一体的に連結されており、作動ロッド７３の先端部は、リンク部材５３の先端部に連結ピン７７を介して回転可能（揺動可能）に連結されている。

ブラケット６３には、作動ロッド７３の中間部（基端部と先端部の間の部分）をアクチュエータ軸方向（アクチュエータ本体５７の軸方向、左右方向）へ移動可能に支持するステー７９が設けられており、換言すれば、アクチュエータ本体５７には、ステー７９がブラケット６３を介して設けられている。また、ステー７９は、作動ロッド７３の先端部側へ延びてあって、アクチュエータ軸方向に対向した一対の取付片８１，８３を備えている。更に、各取付片８１，８３には、作動ロッド７３を支持した状態で挿通させるための挿通穴８１ｈ，８３ｈが貫通形成されている。なお、ステー７９がアクチュエータ本体５７に設けられる代わりに、ベアリングハウジング３又はコンプレッサハウジング１１の外壁に設けられても構わない。また、各取付片８１，８３の挿通穴８１ｈ，８３ｈが作動ロッド７３を支持しなくても構わない。

作動ロッド７３における一対の取付片８１，８３の間には、ダンパ受け部材８５が一体的に設けられている。そして、作動ロッド７３におけるダンパ受け部材８５と片方の取付片８１との間には、作動ロッド７３をステー７９に対してアクチュエータ軸方向の一方側（左方向）へ付勢する第１ダンパスプリングとしての第１皿バネ８７が設けられている。また、作動ロッド７３におけるダンパ受け部材８５ともう片方の取付片８３との間には、作動ロッド７３をステー７９に対してアクチュエータ軸方向の他方側（右方向）へ付勢する第２ダンパスプリングとしての第２皿バネ８９が設けられている。

第１ダンパスプリング及び第２ダンパスプリングとして第１皿バネ８７及び第２皿バネ８９を用いる代わりに、図２（ｂ）に示すように、第１波ワッシャ９１及び第２波ワッシャ９３を用いたり、図３（ａ）に示すように、第１コイルスプリング９５及び第２コイルスプリング９７を用いたりしても構わない。また、後者の場合には、第１コイルスプリング９５の両端部は、取付片８１の左側面に形成した凹部８１ａの底面８１ａｕと、ダンパ受け部材８５の右側面に形成した凹部８５ａの底面８５ａｕにそれぞれ圧接することになる。同様に、第２コイルスプリング９７の両端部は、取付片８３の右側面に形成した凹部８３ａの底面８３ａｕと、ダンパ受け部材８５の左側面に形成した凹部８５ｂの底面８５ｂｕにそれぞれ圧接することになる。

ステー７９が一対の取付片８１，８３を備える代わりに、図３（ｂ）に示すように、単数の取付片９９を備えても構わない。この場合には、取付片９９に作動ロッド７３を挿通支持するための挿通穴９９ｈが貫通形成されており、作動ロッド７３における取付片９９の両側にダンパ受け部材１０１，１０３がそれぞれ一体的に設けられることになる。また、作動ロッド７３における取付片９９と片方のダンパ受け部材１０１との間に第１ダンパスプリング（第１皿バネ８７のみ図示）が設けられ、作動ロッド７３における取付片９９ともう片方のダンパ受け部材１０３との間に第２ダンパスプリング（第２皿バネ８９のみ図示）が設けられることなる。

第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングのバネ定数は、第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリングのバネ定数の０．８〜１．２倍（具体的には、１．０倍）に設定されている。また、第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリング及び第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングのバネ定数は、復帰スプリング７１のバネ定数よりも小さい値（具体的には、復帰スプリング７１のバネ定数の０．１〜０．５倍）に設定されている。

なお、第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリング及び第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングの材質には、例えば、Ｎｉ基合金、Ｎｉ−Ｃｏ系合金、ステンレス鋼等の耐熱性のある金属が用いられる。また、第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリングの表面及び第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングの表面にそれぞれ耐熱コーティングを施しても構わない。

図１及び図６に示すように、圧力源としての空気排出口２１と圧力室５９との間には、配管経路（経路）１０５が連絡するように設けられている。また、配管経路１０５の途中には、圧力制御弁の１つとしてデューティ制御可能なデューティソレノイドバルブ１０７が配設されており、このデューティソレノイドバルブ１０７と空気導入口１５との間には、逃がし用の配管経路（逃がし用の経路）１０９が連絡するように設けられている。

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。

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、過給圧（空気排出口２１の圧力）が設定圧に達して、圧力源としての空気排出口２１から圧力室５９に正圧が印加されると、ダイヤフラム６５の中央部がアクチュエータ軸方向の一方側（左方向）へ変位する。すると、作動ロッド７３が第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向の一方側へ移動して、リンク部材５３を正方向（図４において時計回り方向）へ揺動させることができる。これにより、バルブ４５がステム３９及び取付部材４３を介して正方向（開方向）へ揺動して、バイパス通路３３の開口部を開くことができる。これにより、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３３の開口部を開いた後に、過給圧が設定圧未満になって、空気排出口２１からの正圧の印加状態が解除されると、復帰スプリング７１の付勢力によってダイヤフラム６５の中央部がアクチュエータ軸方向の他方側（右方向）へ変位する。すると、作動ロッド７３が第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリングの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向の他方側へ移動して、リンク部材５３を逆方向（図４において反時計回り方向）へ揺動させる。これにより、バルブ４５がステム３９及び取付部材４３を介して逆方向（閉方向）へ揺動して、バイパス通路３３の開口部を閉じることができる。これにより、バイパス通路３３内の排気ガスの流れを遮断して、タービンインペラ２５側へ供給される排気ガスの流量を増加させることができる。

更に、過給圧が設定圧未満である場合に、デューティソレノイドバルブ１０７の励磁と消磁をデューティ制御して圧力室５９に印加する正圧を調節することにより、ダイヤフラム６５の中央部がアクチュエータ軸方向へ適宜に変位する。すると、作動ロッド７３が第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリング又は第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングの付勢力に抗してアクチュエータ軸方向へ移動して、リンク部材５３を正逆方向へ適宜に揺動させることができる。これにより、バルブ４５の開度を連続的又は断続的に調節することができ、エンジンの運転状況に応じて、タービンインペラ２５側へ供給される排気ガスの流量を可変（調節）することができる。

そして、作動ロッド７３が第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリングによってアクチュエータ軸方向の一方側、第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングによってアクチュエータ軸方向の他方側へそれぞれ付勢されるため、空気排出口２１側から印加される正圧が脈動成分を持っている場合でも、第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリング及び第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングによってその脈動成分による作動ロッド７３の振動を十分に吸収することができる。これにより、車両用過給機１の運転中におけるバルブ４５の振動を抑えることができる。

特に、第２皿バネ８９等の第２ダンパスプリングのバネ定数が第１皿バネ８７等の第１ダンパスプリングのバネ定数の０．８〜１．２倍に設定され、第１ダンパスプリング及び第２ダンパスプリングのバネ定数が復帰スプリング７１のバネ定数よりも小さい値に設定されているため、作動ロッド７３のアクチュエータ軸方向の移動を安定させることができる。これにより、車両用過給機１の運転中におけるバルブ４５の振動を十分に抑えることができる。

第１ダンパスプリングとして第１皿バネ８７又は第１波ワッシャ９１、第２ダンパスプリングとして第２皿バネ８９又は第２波ワッシャ９３をそれぞれ用いたた場合には、第１ダンパスプリング及び第２ダンパスプリングのアクチュエータ軸方向の長さの拡大を抑えつつ、第１ダンパスプリング及び第２ダンパスプリングのバネ定数を容易に大きくすることができる。これにより、空気排出口２１側から印加される正圧の脈動成分による作動ロッド７３の振動を十分かつ効果的に吸収することができる。よって、車両用過給機１の運転中におけるバルブ４５の振動をより十分に抑えることができる。

従って、本発明の実施形態によれば、空気排出口２１側から印加される正圧が脈動成分を持っている場合でも、車両用過給機１の運転中におけるバルブ４５の振動を十分に抑えることができるため、ウェイストゲートバルブ３５からのチャタリング音を低減して、ウェイストゲートバルブ３５の静音性を向上させることができる。

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、次のように種々の態様で実施可能である。

即ち、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３３を開閉するウェイストゲートバルブ３５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）が設けられても構わない。また、圧力室５９を空気排出口２１から正圧を印加可能とする代わりに、エンジン側の別の圧力源（図示省略）から負圧を印加可能としても構わなく、この場合には、復帰スプリング７１が圧力室５９に設けられることになる。更に、アクチュエータ本体５７が内側に大気室６１の代わりに、負圧ポンプ等の別の圧力源（図示省略）から負圧を印加可能な別の圧力室（図示省略）を有しても構わない。

そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。

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３５に限定されるものでなく、例えば、実開昭６１−３３９２３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。

１：車両用過給機、３：ベアリングハウジング、５：ラジアルベアリング、９：ロータ軸、１１：コンプレッサハウジング、１３：コンプレッサインペラ、１５：空気導入口、１９：コンプレッサスクロール流路、２１：空気排出口（圧力源）、２３：タービンハウジング、２５：タービンインペラ、２７：ガス導入口、２９：タービンスクロール流路、３１：ガス排出口、３３：バイパス通路（ガス流量可変通路）、３５：ウェイストゲートバルブ（流量可変バルブ機構）、３７：支持穴、３９：ステム、４１：ブッシュ、４３：取付部材、４５：バルブ、５３：リンク部材、５５：ダイヤフラム式アクチュエータ、５７：アクチュエータ本体、５９：圧力室、６１：大気室、６３：ブラケット、６５：ダイヤフラム、７１：復帰スプリング、７３：作動ロッド、７９：ステー、８１：取付片、８１ｈ：挿通穴、８３：取付片、８３ｈ：挿通穴、８５：ダンパ受け部材、８７：第１皿バネ（第１ダンパスプリング）、８９：第２皿バネ（第２ダンパスプリング）、９１：第１波ワッシャ（第１ダンパスプリング）、９３：第２波ワッシャ（第２ダンパスプリング）、９５：第１コイルスプリング（第１ダンパスプリング）、９７：第２コイルスプリング（第２ダンパスプリング）、９９：取付片、９９ｈ：挿通穴、１０１：ダンパ受け部材、１０３：ダンパ受け部材

Claims (5)

1. タービンハウジング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量可変通路が形成された過給機に用いられ、
   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正逆方向へ回転可能に設けられたステムと、基端部が前記ステムに一体的に連結された取付部材と、前記取付部材の先端部に設けられかつ前記ガス流量可変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と、基端部が前記ステムの基端部に一体的に連結されたリンク部材とを備え、前記ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構を作動させるためのダイヤフラム式アクチュエータにおいて、
   内側に圧力源から正圧又は負圧を印加可能な圧力室と大気に連通した大気室とを有した筒状のアクチュエータ本体と、
   前記アクチュエータ本体内に前記圧力室と前記大気室に区画するように設けられ、中央部がアクチュエータ軸方向へ変位可能なダイヤフラムと、
   前記アクチュエータ本体内に設けられ、前記圧力室に印加される正圧又は負圧に抗する方向へ前記ダイヤフラムを付勢する復帰スプリングと、
   基端部が前記ダイヤフラムの中央部に一体的に連結され、先端部が前記リンク部材の先端部に回転可能に連結された作動ロッドと、
   前記アクチュエータ本体に設けられ、前記作動ロッドの先端部側へ延びたステーと、
   前記作動ロッドを前記ステーに対してアクチュエータ軸方向の一方側へ付勢する第１ダンパと、
   前記作動ロッドを前記ステーに対してアクチュエータ軸方向の他方側へ付勢する第２ダンパと、を具備したことを特徴とするダイヤフラム式アクチュエータ。
2. 前記ステーは、アクチュエータ軸方向に対向しかつ前記作動ロッドを挿通させるための挿通穴が貫通形成された一対の取付片を備え、
   前記作動ロッドにおける一対の前記取付片との間にダンパ受け部材が一体的に設けられ、
   前記第１ダンパは、前記作動ロッドにおける前記ダンパ受け部材と片方の前記取付片との間に設けられた第１ダンパスプリングであって、前記第２ダンパは、前記作動ロッドにおける前記ダンパ受け部材ともう片方の前記取付片との間に設けられた第２ダンパスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。
3. 前記ステーは、前記作動ロッドを挿通させるための挿通穴が貫通形成された取付片を備え、
   前記作動ロッドにおける前記取付片の両側にダンパ受け部材がそれぞれ一体的に設けられ、
   前記第１ダンパは、前記作動ロッドにおける前記取付片と片方の前記ダンパ受け部材との間に設けられた第１ダンパスプリングであって、前記第２ダンパは、前記作動ロッドにおける前記取付片ともう片方の前記ダンパ受け部材との間に設けられた第２ダンパスプリングであることを特徴とする請求項１に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。
4. 前記第１ダンパスプリングは、第１皿バネ又は第１波ワッシャであって、第２ダンパスプリングは、第２皿バネ又は第２波ワッシャであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のダイヤフラム式アクチュエータ。
5. 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過給機において、
   請求項１から請求項４のうちのいずれか１項の請求項に記載のダイヤフラム式アクチュエータを具備したことを特徴とする過給機。

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