WO2016031448A1 - 流量可変バルブ機構及び過給機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a variable flow valve mechanism that opens and closes an opening of a gas flow variable passage for adjusting a flow rate of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a turbocharger such as a vehicle supercharger.
- a bypass passage for bypassing a part of the exhaust gas to the turbine impeller is usually provided inside the turbine housing of the vehicle supercharger. Is formed. Further, a waste gate valve that opens and closes the opening of the bypass passage (opening on the outlet side) is provided at an appropriate position of the turbine housing.
- the bypass passage is one of gas flow variable passages for adjusting the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side
- the waste gate valve is a variable flow passage for opening and closing the opening of the gas flow passage variable passage.
- Support holes are formed through the outer wall of the turbine housing.
- a stem (rotating shaft) is supported so as to be rotatable in forward and reverse directions.
- the base end portion (one end portion) of the stem protrudes outward from the outer wall portion of the turbine housing.
- the base end portion (one end portion) of the link member is integrally connected to the base end portion of the stem. The link member swings in the forward and reverse directions around the axis of the stem by driving the actuator.
- the proximal end portion of the mounting member is integrally connected to the distal end portion (the other end portion) of the stem.
- An attachment hole is formed through the tip of the attachment member.
- a valve is fitted in the mounting hole of the mounting member. This valve is allowed to play (including tilting and fine movement) with respect to the mounting member.
- the valve is integrally provided on a valve main body (valve main body) having a valve surface that can come into contact with and separate from the valve seat at the periphery of the opening of the bypass passage, and on the head of the valve main body (opposite the valve surface).
- a valve shaft as a valve connecting member (valve connecting portion) connected to the mounting hole of the mounting member by fitting.
- a stopper member (stopper) for preventing the valve from being detached from the mounting member is integrally provided at the tip of the valve shaft.
- the actuator swings the link member in the forward direction by driving the actuator, so that the valve swings in the forward direction (opening direction) via the stem and the mounting member. Open the passage opening.
- the valve is moved in the reverse direction (closed direction) through the stem or the like by swinging the link member in the reverse direction by driving the actuator. Swing to close the bypass passage opening.
- Patent Document 1 there is a waste gate valve including a leaf spring having a folded portion on an intermediate side.
- One end of the leaf spring is fixed to the valve body or the like by welding, and the other end of the leaf spring is fixed to the mounting member by welding. Therefore, in the waste gate valve, there is a tendency that the number of joint portions (fixed portions) by welding or the like increases. As a result, there is a possibility that the assembling property of the waste gate valve may be affected, for example, the work time required for the assembly of the waste gate valve becomes long.
- variable flow rate that can reduce the chattering noise from the variable flow rate valve mechanism and increase the silence of the supercharger while suppressing the influence on the assemblability of the variable flow rate valve mechanism.
- a valve mechanism or the like can be provided.
- a first aspect of the present invention is a gas flow rate variable passage for adjusting a flow rate of exhaust gas supplied to a turbine impeller side in a turbine housing or a connection body connected in communication with the turbine housing.
- a variable flow rate valve mechanism that opens and closes an opening (opening side opening) of the gas flow rate variable passage, and is supported by an outer wall portion of the turbine housing or the connection body.
- the base end portion is integrally connected to the base end portion of the stem, and the link member swings in the forward and reverse directions around the axis of the stem by driving the actuator, and is integrally connected to the stem.
- valve body having a mounting member and a valve surface provided on the mounting member and capable of contacting and separating from a valve seat at the periphery of the opening of the gas flow rate variable passage And a valve having a valve connecting member (valve connecting portion) provided on the valve main body and connected to the mounting member, a stop member provided on the valve connecting member, and an intermediate side (one end portion and the other end portion)
- a notch portion or insertion hole for inserting the valve connecting member is formed in both end portions (one end portion and the other end portion), and one end portion is a tip portion of the mounting member.
- the present invention includes a leaf spring that urges the stopper member in the axial direction of the valve connecting member (a direction away from the mounting member).
- “supercharger” means not only a single-stage supercharger but also a multi-stage (low pressure stage and high pressure stage) supercharger.
- “Connected body connected to the turbine housing in a connected state” means a pipe, a manifold, a casing, and the like connected in a state of being connected to the gas inlet or the gas outlet of the turbine housing.
- the “gas flow rate variable passage” is intended to include a bypass passage for bypassing a part of the exhaust gas to the turbine impeller.
- the “variable flow rate valve mechanism” includes a waste gate valve that opens and closes the opening of the bypass passage.
- the term “provided” means that it is provided directly, or indirectly provided via another member, or formed.
- Form means to be integrally formed.
- Syported means not only being directly supported but also indirectly supported via another member.
- Connected means that it is indirectly connected through another member in addition to being directly connected.
- Pressure contact means contact in a state where pressure is applied.
- the link member swings in the positive direction by driving the actuator.
- the valve swings in the forward direction via the stem and the mounting member, and the opening of the gas flow rate variable passage opens.
- the gas flow rate variable passage is the bypass passage, the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side can be reduced.
- the link member is swung in the reverse direction by driving the actuator.
- the valve swings in the reverse direction via the stem and the mounting member, and the opening of the gas flow rate variable passage is closed.
- the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller side can be increased (normal operation of the variable flow rate valve mechanism).
- valve main body or the stopper member is urged in the axial direction of the valve connecting member by the leaf spring.
- the free movement (including free tilting and swinging) of the valve with respect to the mounting member is restricted while allowance (play) of the valve with respect to the mounting member is allowed.
- the leaf spring is fixed or pressed against the tip of the mounting member, and the other end of the leaf spring is pressed against the head of the valve body.
- one end of the leaf spring is fixed or pressed against the stopper member, and the other end of the leaf spring is pressed against the tip of the mounting member.
- the said notch part or the said insertion hole is each formed in the both ends of the said leaf
- the flow rate variable valve mechanism according to the first aspect is provided. This is the gist.
- the same operation as the first mode is achieved.
- the vibration contact between the valve and the valve seat by the pulsation of the exhaust gas from the engine side or the like in the vicinity of the stem when the opening of the gas flow rate variable passage starts or immediately before closing. Can be prevented from occurring.
- chattering sound (contact noise due to vibration) from the variable flow rate valve mechanism can be reduced, and the quietness of the variable flow rate valve mechanism, in other words, the quietness of the supercharger can be enhanced.
- the leaf spring can be easily attached to the valve shaft while suppressing an increase in the number of joints due to welding or the like in the variable flow valve mechanism.
- chattering noise from the variable flow rate valve mechanism can be reduced and noise reduction of the supercharger can be improved while suppressing the influence on the assemblability of the variable flow rate valve mechanism.
- FIG. 1 (a) and 1 (b) are enlarged sectional views taken along line II in FIG. 2, and FIG. 1 (a) is a diagram showing a state in which the opening of the bypass passage is closed, FIG. (B) is a figure which shows the state just before starting to open the opening part of a bypass channel, or closing.
- FIG. 2 is an enlarged view of the arrow II in FIG. 4 and is a diagram illustrating a peripheral configuration including the waste gate valve according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a perspective view of a leaf spring in the waste gate valve according to the first embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG.
- FIG. 5 is a partial front view of the vehicular supercharger according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a front sectional view of the vehicle supercharger according to the embodiment (first embodiment) of the present invention.
- 7 (a) and 7 (b) are sectional views showing a modification of the embodiment of the present invention, and FIG. 7 (a) is a diagram showing a state in which the opening of the bypass passage is closed, FIG. 7 (b) is a diagram showing a state immediately before the opening of the bypass passage is opened or just before closing.
- 8 (a) and 8 (b) are enlarged sectional views taken along line VIII-VIII in FIG. 9, and FIG. 8 (a) is a diagram showing a state in which the opening of the bypass passage is closed;
- FIG. 8 (a) is a diagram showing a state in which the opening of the bypass passage is closed;
- FIG. 8B is a diagram showing a state immediately before the opening of the bypass passage starts or just before closing.
- FIG. 9 is a view showing a peripheral configuration including a waste gate valve according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is a perspective view of an attachment member in the waste gate valve according to the second embodiment of the present invention.
- a vehicular supercharger (an example of a supercharger) 1 uses the energy of exhaust gas from an engine (not shown). The air supplied to the engine is supercharged (compressed). And the specific structure of the supercharger 1 for vehicles is as follows.
- the vehicle supercharger 1 includes a bearing housing 3.
- a pair of radial bearings 5 and a pair of thrust bearings 7 are provided in the bearing housing 3.
- a plurality of bearings 5 and 7 are rotatably provided with a rotor shaft (turbine shaft) 9 extending in the left-right direction.
- the rotor shaft 9 is rotatably provided in the bearing housing 3 via the plurality of bearings 5 and 7.
- Compressor housing 11 is provided on the right side of bearing housing 3.
- a compressor impeller 13 that compresses air using centrifugal force is rotatably provided in the compressor housing 11.
- the compressor impeller 13 is integrally and concentrically connected to the right end portion of the rotor shaft 9.
- An air introduction port (air introduction passage) 15 for introducing air is formed on the inlet side (upstream side in the main air flow direction) of the compressor impeller 13 in the compressor housing 11.
- the air inlet 15 is connected to an air cleaner (not shown) that purifies the air.
- An annular diffuser passage 17 that pressurizes compressed air is formed on the outlet side of the compressor impeller 13 between the bearing housing 3 and the compressor housing 11 (downstream side in the main air flow direction).
- a spiral compressor scroll passage 19 is formed in the compressor housing 11 so as to surround the compressor impeller 13.
- the compressor scroll channel 19 communicates with the diffuser channel 17.
- An air discharge port (air discharge passage) 21 for discharging compressed air is formed at an appropriate position of the compressor housing 11.
- the air discharge port 21 communicates with the compressor scroll passage 19 and is connected to an air supply manifold (not shown) of the engine.
- a turbine housing 23 is provided on the left side of the bearing housing 3.
- a turbine impeller 25 that generates a rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas is rotatably provided.
- the turbine impeller 25 is integrally and concentrically connected to the left end portion of the rotor shaft 9.
- a gas introduction port (gas introduction passage) 27 for introducing exhaust gas is formed at an appropriate position of the turbine housing 23.
- the gas inlet 27 is connected to an exhaust manifold (not shown) of the engine.
- a spiral turbine scroll passage 29 is formed on the inlet side of the turbine impeller 25 inside the turbine housing 23 (upstream side in the main flow direction of the exhaust gas).
- a gas discharge port (gas discharge passage) 31 for discharging exhaust gas is formed on the outlet side of the turbine impeller 25 in the turbine housing 23 (downstream side in the main flow direction of the exhaust gas).
- the gas discharge port 31 is connected to a catalyst (not shown) for purifying the exhaust gas via a connecting pipe (not shown).
- the exhaust gas introduced from the gas inlet 27 is placed on the inner wall 23i of the turbine housing 23 on the gas outlet 31 side.
- a bypass passage (one of the gas flow rate variable passages) 33 is formed in order to bypass the turbine impeller 25 and lead it to the gas discharge port 31 side.
- the bypass passage 33 is formed to adjust the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 25 side.
- a waste gate valve (one of variable flow valve mechanisms) 35 is provided at an appropriate position of the turbine housing 23. The waste gate valve 35 opens and closes an opening (opening side opening) 33 a of the bypass passage 33.
- the specific configuration of the waste gate valve 35 is as follows.
- a support hole 37 is formed through the outer wall 23 o of the turbine housing 23.
- a bush (bearing) 39 is press-fitted into the support hole 37.
- a stem (rotating shaft) 41 is supported on the bush 39 so as to be rotatable in the forward and reverse directions.
- the stem 41 is supported by the support hole 37 of the turbine housing 23 via the bush 39 so as to be rotatable in the forward and reverse directions.
- the base end portion (one end portion) of the stem 41 protrudes outward from the outer wall portion 23 o of the turbine housing 23.
- the base end portion (one end portion) of the link member (link plate) 43 is integrally connected to the base end portion of the stem 41 by fillet welding or the like.
- the link member 43 swings forward and backward around the axis of the stem 41 by driving the actuator 45.
- the actuator 45 includes an operating rod 47 that can reciprocate in the left-right direction.
- the distal end portion of the operating rod 47 is rotatably connected to the distal end portion (the other end portion) of the link member 43 via a connection pin 49, a retaining ring 51, and the like.
- the actuator 45 is a diaphragm type actuator as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-103069 and 2008-25442.
- the base end portion of the link member 43 may be integrally connected to the base end portion of the stem 41 by TIG welding, laser beam welding, or caulking instead of fillet welding.
- the actuator 45 an electric actuator by electronic control or a hydraulic actuator by hydraulic drive may be used instead of the diaphragm actuator.
- the proximal end portion of the attachment member (attachment plate) 53 is integrally connected to the distal end portion (the other end portion) of the stem 41 by fillet welding or the like.
- the attachment member 53 is located in the turbine housing 23.
- a two-sided or circular attachment hole 55 is formed through the tip of the attachment member 53.
- the base end portion of the mounting member 53 may be integrally connected to the distal end portion of the stem 41 by TIG welding, laser beam welding, or caulking instead of fillet welding.
- a valve 57 is fitted in the mounting hole 55 of the mounting member 53.
- the valve 57 is allowed to play (including tilting and fine movement) with respect to the mounting member 53.
- the valve 57 includes a valve main body (valve main body) 61 having a circular valve surface 61 f that can be brought into contact with and separated from the valve seat 59 at the periphery of the opening 33 a of the bypass passage 33.
- a head portion (a portion opposite to the valve surface 61f) 61h of the valve main body 61 has a truncated cone shape.
- a valve shaft 63 having a circular cross section as a valve connecting member (valve connecting portion) is integrally formed at the center of the head 61 h of the valve main body 61.
- the valve shaft 63 is connected to the mounting hole 55 of the mounting member 53 by fitting.
- followability adhsion
- operation stability reliability of the waste gate valve 35 is ensured.
- an annular stopper member (stopper) 65 is integrally provided at the distal end portion of the valve shaft 63 by fillet welding as an example.
- the shape of the stop member 65 may not be annular, and the stop member 65 may be integrally connected to the tip end portion of the valve shaft 63 by TIG welding, laser beam welding, caulking or the like instead of fillet welding. .
- valve shaft 63 is integrally formed at the center of the head portion 61h of the valve body 61 and the stopper member 65 being integrally provided at the tip end portion of the valve shaft 63 by fillet welding or the like
- the valve shaft 63 is attached to the valve body 61.
- the stopper member 65 may be integrally formed at the distal end portion of the valve shaft 63 by being integrally provided at the center of the head 61 h by caulking or the like.
- the valve surface 61f of the valve body 61 is circular as an example, it may be changed to an arbitrary shape such as a rectangular shape or an elliptical shape instead of the circular shape.
- the cross section of the valve shaft 65 is a circular shape as an example, but it may be changed to an arbitrary shape such as a square shape instead of a circular shape.
- a valve shaft 63 is integrally forming as a valve connecting member on the head portion 61h of the valve main body 61
- another valve connecting member (not shown) is provided in the valve main body 61 so as to penetrate the valve main body 61.
- the valve connecting member may be connected to the mounting member 53.
- the valve shaft 63 is connected to the mounting hole 55 of the mounting member 53 by fitting, but the connection form of the valve shaft 63 and the mounting hole 55 of the mounting member 53 reduces the play of the valve 57 with respect to the mounting member 53. It can be changed as appropriate within an allowable range.
- the valve shaft 63 is biased in a direction in which the valve main body 61 is separated from the mounting member 53 (axial direction of the valve shaft 63).
- a leaf spring 67 is provided.
- the leaf spring 67 has a folded portion 67t formed, for example, by press molding on the intermediate side (the intermediate side between the one end portion and the other end portion), and has a U-shape in side view.
- One end of the leaf spring 67 is located between the tip of the attachment member 53 and the stop member 65.
- An insertion hole 69 through which the valve shaft 63 is inserted is formed (through-formed) at one end of the leaf spring 67.
- the other end of the leaf spring 67 is located between the tip of the attachment member 53 and the head 61 h of the valve body 61.
- a U-shaped cutout 71 for inserting the valve shaft 63 is formed at the other end of the leaf spring 67.
- One end of the leaf spring 67 is fixed to the mounting member 53 by TIG welding or laser beam welding.
- the other end of the leaf spring 67 is pressed against the head 61 h of the valve body 61 by the elastic force of the leaf spring 67.
- the leaf spring 67 has a U-shape in side view as an example, but the shape (including the shape in side view) of the leaf spring 67 may be changed to an arbitrary shape within a range in which the effect of the present invention can be exhibited. I do not care.
- the folded portion 67t may be overlapped.
- the plate spring 67 only needs to have either the insertion hole 69 or the U-shaped cutout 71 formed at both ends of the plate spring 67.
- a U-shaped notch (not shown) for inserting the valve shaft 63 may be formed.
- an insertion hole (not shown) for inserting the valve shaft 63 may be formed.
- a heat resistant metal such as a Ni—Co alloy or stainless steel is selected.
- a heat resistant coating may be applied to the surface of the leaf spring 67.
- the cutout portion 71 is formed in a U shape as an example, but may be changed to an arbitrary shape such as a square shape instead of the U shape.
- a plurality of retaining protrusions may be formed on the inlet side of the cutout portion 71 so as to face each other. In this case, the size of the protrusion is set so as to ensure a retaining force in consideration of the outer diameter of the valve shaft 63, the spring constant of the leaf spring 67, and the like.
- Exhaust gas introduced from the gas inlet 27 flows from the inlet side to the outlet side of the turbine impeller 25 via the turbine scroll passage 29. Thereby, a rotational force (rotational torque) is generated using the pressure energy of the exhaust gas, and the rotor shaft 9 and the compressor impeller 13 are rotated integrally with the turbine impeller 25.
- the air introduced from the air introduction port 15 can be compressed and discharged from the air discharge port 21 via the diffuser flow path 17 and the compressor scroll flow path 19, and the air supplied to the engine is supercharged. (Normal operation of the vehicle supercharger 1).
- the link member 43 is swung in the reverse direction by driving the actuator 45 and the stem 41 is rotated in the reverse direction.
- the valve 57 is swung in the reverse direction (the closing direction), and the opening of the bypass passage 33 is closed.
- the flow of the exhaust gas in the bypass passage 33 can be cut off, and the flow rate of the exhaust gas supplied to the turbine impeller 25 side can be increased (normal operation of the waste gate valve 35).
- the valve body 61 is urged by the leaf spring 67 in a direction away from the mounting member 53. Thereby, while the play of the valve 57 with respect to the attachment member 53 is permitted, the free movement (including free tilting and swinging) of the valve 57 with respect to the attachment member 53 is restricted.
- the exhaust gas pulsation exhaust pulsation
- Vibration contact contact by vibration
- One end of the plate spring 67 is fixed to the tip of the mounting member 53, and the other end of the plate spring 67 is pressed against the head 61 h of the valve body 61. Thereby, in the waste gate valve 35, the increase of the joining location (fixed location) by welding etc. can be suppressed.
- An insertion hole 69 and a U-shaped notch 71 for inserting the valve shaft 63 are formed in both end portions (one end portion and the other end portion) of the leaf spring 67, respectively. Thereby, the leaf spring 67 can be easily attached to the valve shaft 63.
- leaf spring 67 One end of the leaf spring 67 is located between the tip of the mounting member 53 and the stop member 65, and the other end of the leaf spring 67 is between the tip of the mounting member 53 and the head 61 h of the valve body 61. positioned. As a result, the leaf spring 67 can be attached to the valve shaft 63 without significantly changing the design (a characteristic action of the waste gate valve 35).
- Contact can be suppressed.
- chattering sound (contact sound due to vibration) from the waste gate valve 35 can be reduced, and the quietness of the wastegate valve 35, in other words, the quietness of the vehicle supercharger 1 can be enhanced.
- the leaf spring 67 can be easily attached to the valve shaft 63 while suppressing an increase in the number of joints due to welding or the like in the waste gate valve 35 without making a significant design change.
- one end of the leaf spring 67 is between the tip of the mounting member 53 and the stop member 65.
- the mounting member 53 is positioned between the tip of the mounting member 53 and the head 61h of the valve body 61 and is mounted by the elastic force of the leaf spring 67.
- the member 53 is pressed.
- symbol is attached
- the leaf spring 67 biases the stop member 65 in the direction separating the mounting member 53 (the axial direction of the valve shaft 63).
- FIGS. 8 (a), 8 (b) and 9 in the second embodiment of the present invention, another waste gate valve 73 is used for the vehicle instead of the waste gate valve 35 (see FIG. 1).
- the turbocharger 1 is equipped.
- the waste gate valve 73 according to the second embodiment has the same configuration as the waste gate valve 35 according to the first embodiment. Of the configuration of the waste gate valve 73, only the parts different from the waste gate valve 35 will be described. In addition, about the component corresponding to the component in 1st Embodiment among several components in 2nd Embodiment, the same code
- the base end portion of the mounting member 75 is integrally connected to the distal end portion of the stem 41 by fillet welding or the like.
- the attachment member 75 has a folded portion 75t formed, for example, by press molding on the intermediate side.
- An insertion hole 77 for inserting a valve shaft 63 as a valve connection member (valve connection portion) is formed (through-formed) at one end portion (one tip portion) of the attachment member 75.
- One end of the attachment member 75 is pressed against the stop member 65 by the elastic force of the attachment member 75.
- a U-shaped notch 79 for inserting the valve shaft 63 is formed at the other end (the other tip) of the attachment member 75.
- the other end of the mounting member 75 is in pressure contact with the head 61 h of the valve body 61 by the elastic force of the mounting member 75.
- the attachment member 75 has a function as a leaf spring that urges the valve main body 61 in a direction separating from the one end portion of the attachment member 75 (axial direction of the valve shaft 63). Note that one end of the attachment member 75 may be fixed to the stop member 65 by fillet welding or the like instead of being pressed against the stop member 65.
- a retaining protrusion (not shown) may be formed on the inlet side of the U-shaped notch 79 of the mounting member 75.
- a U-shaped notch (not shown) for inserting the valve shaft 63 may be formed.
- an insertion hole (not shown) for inserting the valve shaft 63 may be formed.
- a heat-resistant metal such as a Ni—Co alloy or stainless steel is selected in consideration of the heat resistance of the mounting member 75, the spring constant, and the like.
- a heat resistant coating may be applied to the surface of the attachment member 75.
- the valve body 61 is urged by the mounting member 75 in a direction away from the one end of the mounting member 75. Thereby, while the play of the valve 57 with respect to the attachment member 75 is permitted, the free movement of the valve 57 with respect to one end of the attachment member 75 is restricted.
- the pulsation or actuator of exhaust gas from the engine side in the vicinity of the stem 41 Vibration contact between the valve 57 and the valve seat 59 due to pulsation from the 45 side or the like can be suppressed.
- the mounting member 75 has a function as a leaf spring. Thereby, the increase in the number of parts of the waste gate valve 73 can be suppressed.
- Contact can be suppressed.
- the chattering sound from the waste gate valve 73 can be reduced, and the silence of the waste gate valve 73, in other words, the silence of the vehicle supercharger 1 can be enhanced.
- an increase in the number of parts of the waste gate valve 73 can be suppressed.
- attachment property of the waste gate valve 35 can be suppressed. That is, the second embodiment has the same effect as the first embodiment.
- an exhaust manifold (not shown) connected in a state communicating with the gas inlet 27 of the turbine housing 23.
- a waste gate valve (not shown) for opening and closing an opening of a bypass passage (not shown) formed in the exhaust manifold may be provided at an appropriate position.
- the folded portion 67t of the leaf spring 67 and the folded portion 75t of the attachment member 75 are formed by press molding as an example, but two spring constituent members (not shown) constituting the leaf spring 67 or the attachment member 75 are used. You may select arbitrary manufacturing forms, such as forming by joining, such as welding. However, by forming the folded portion 67t of the plate spring 67 from a metal plate by press molding, the formation of the folded portion 67t of the plate spring 67 is simplified, and the productivity of the plate spring 67 can be improved.
- variable flow rate valve mechanism of the present application is not limited to the above-described waste gate valve 35.
- a plurality of turbine scroll passages formed in a turbine housing are provided.
- the present invention can also be applied to a switching valve mechanism (not shown) that switches between an exhaust gas supply state and a supply stop state with respect to any of the turbine scroll passages (not shown).
- the variable flow rate valve mechanism of the present application is one of a plurality of turbine housings (not shown) as shown in, for example, Japanese Patent Application Publication Nos.
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Abstract
流量可変バルブ機構は、取付部材(53)の取付穴(55)にバルブ(57)が嵌合して設けられ、バルブ(57)は取付部材(53)に対する遊びが許容され、バルブ面(61f)を有したバルブ本体(61)を備え、バルブ本体(61)の頭部(61h)の中央にバルブ軸(63)が一体形成され、バルブ軸(63)の先端部に止め部材(65)が設けられ、バルブ軸(63)に板バネ(67)が設けられ、板バネ(67)は曲げ成形によって折り返し部(67t)を有し、板バネ(67)の一端部に挿通穴(69)が形成され、板バネ(67)の他端部に切欠部(71)が形成され、板バネ(67)の一端部は取付部材(53)に固定され、板バネ(67)の他端部はバルブ本体(61)の頭部(61h)に圧接される。
Description
本発明は、車両用過給機等の過給機におけるタービンインペラ側へ供給される排気ガスの流量を調整するための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等に関する。
車両用過給機による過給圧の過度の上昇を抑制する対策として、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ている。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(出口側の開口部)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調整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一般的な構成等は、次のようになる。
タービンハウジングの外壁部に支持穴が貫通形成されている。この支持穴には、ステム(回転軸)が正逆方向へ回転可能に支持されている。このステムの基端部(一端部)は、タービンハウジングの外壁部から外側へ突出している。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。
ステムの先端部(他端部)には、取付部材の基端部が一体的に連結されている。この取付部材の先端部には、取付穴が貫通形成されている。そして、取付部材の取付穴には、バルブが嵌合して設けられている。このバルブは、取付部材に対する遊び(傾動及び微動を含む)が許容されている。バルブは、バイパス通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能なバルブ面を有したバルブ本体(バルブ本体部)と、バルブ本体の頭部(バルブ面の反対側)に一体的に設けられかつ取付部材の取付穴に嵌合によって連結されたバルブ連結部材(バルブ連結部)としてのバルブ軸とを備えている。バルブ軸の先端部には、取付部材に対するバルブの離脱を防止するための止め部材(止め金)が一体的に設けられている。
ここで、過給圧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方向(開方向)へ揺動してバイパス通路の開口部を開く。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ると、アクチュエータの駆動によりリンク部材を逆方向へ揺動させることによって、バルブがステム等を介して逆方向(閉方向)へ揺動してバイパス通路の開口部を閉じる。取付部材に対するバルブの遊び(ガタ)が許容されることによって、バイパス通路の開口部を閉じる際におけるバルブ本体のバルブ面のバルブシートに対する追従性(密着性)を高めて、ウェイストゲートバルブの動作の安定性(信頼性)を確保している。
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1から特許文献3に示すものがある。
前述のように、ウェイストゲートバルブの動作の安定性を確保するため、取付部材に対するバルブの遊びが許容される必要がある。また、車両用過給機の運転中にエンジン側からの排気ガスの脈動(排気脈動)又はアクチュエータ側からの脈動等が生じる。このため、取付部材に対するバルブの遊びが許容されると、これらの脈動により、例えば、バイパス通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前に、ステム近傍において、バルブとバルブシートとの間に振動接触(振動による接触)が生じる可能性がある。このような場合に、ウェイストゲートバルブからチャタリング音(振動による接触音)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、特許文献1に示すように、中間側に折り返し部を有した板バネを具備したウェイストゲートバルブがある。板バネの一端部がバルブ本体等に溶接によって固定されかつ板バネの他端部が取付部材に溶接によって固定されている。そのため、ウェイストゲートバルブにおいて溶接等による接合箇所(固定箇所)が増加する傾向にある。その結果、ウェイストゲートバルブの組付に要する作業時間が長くなる等、ウェイストゲートバルブの組付性に影響するおそれがある。
前述の問題は、車両用過給機等の過給機がウェイストゲートバルブ以外の流量可変バルブ機構を装備する場合においても、同様に生じている。
本発明によれば、前記可変流量バルブ機構の組付性への影響を抑えつつ、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、前記過給機の静音性を高めることができる流量可変バルブ機構等を提供することができる。
本発明の第1の態様は、タービンハウジングの内部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調整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、前記ガス流量可変通路の開口部(出口側の開口部)を開閉する流量可変バルブ機構において、前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、基端部が前記ステムの基端部に一体的に連結され、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、前記ステムに一体的に連結された取付部材と、前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能なバルブ面を有したバルブ本体(バルブ本体部)、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材(バルブ連結部)を備えたバルブと、前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、中間側(一端部と他端部の中間側)に折り返し部を有し、両端部(一端部及び他端部)に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、若しくは一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ他端部が前記取付部材の先端部に圧接され、前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向(前記取付部材に対して離隔する方向)へ付勢する板バネと、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、「過給機」とは、単一段の過給機だけでなく、複数段(低圧段と高圧段)の過給機を含む意である。「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。「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等を含む意である。「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等を含む意である。「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、形成されたことを含む意である。「形成され」とは、一体形成されたことを含む意である。「支持され」とは、直接的に支持されたことの他に、別部材を介して間接的に支持されたことを含む意である。「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。「圧接」とは、圧力を加えた状態で接触する意である。
本発明の第1の態様によると、前記過給機の運転中に、前記アクチュエータの駆動により前記リンク部材が正方向へ揺動する。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が開く。その結果、例えば、前記ガス流量可変通路が前記バイパス通路である場合には、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ことができる。
また、前記ガス流量可変通路の開口部を開いた後に、前記アクチュエータの駆動により前記リンク部材を逆方向へ揺動する。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へ揺動して、前記ガス流量可変通路の開口部が閉じる。その結果、例えば、前記ガス流量可変通路が前記バイパス通路である場合には、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ことができる(前記流量可変バルブ機構の通常の作用)。
前記板バネによって前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢している。これにより、前記取付部材に対する前記バルブの遊び(ガタ)が許容されつつ、前記取付部材に対する前記バルブの自由な移動(自由な傾動及び揺動を含む)が規制される。その結果、前記過給機の運転中、例えば、前記ガス流量可変通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前に、前記ステム近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動(排気脈動)又は前記アクチュエータ側からの脈動等による前記バルブと前記バルブシートとの間の振動接触(振動による接触)を抑えることができる。
前記板バネの一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ前記板バネの他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接されている。若しくは、前記板バネの一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ前記板バネの他端部が前記取付部材の先端部に圧接されている。これにより、前記可変流量バルブ機構において溶接等による接合箇所(固定箇所)の増加を抑えることができる。また、前記切欠部又は前記挿通穴がそれぞれ前記板バネの両端部に形成されている。前記切欠部又は前記挿通穴は、前記バルブ軸が挿通される。これにより、前記板バネは前記バルブ軸に容易に取付けることができる。(前記流量可変バルブ機構の特有の作用)。
本発明の第2の態様は、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の態様からなる流量可変バルブ機構を具備したことを要旨とする。
第2の態様によると、第1の態様による作用と同様の作用を奏する。
本発明によれば、前記ガス流量可変通路の開口部を開き始める時又は閉じる直前に、前記ステム近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動等による前記バルブと前記バルブシートとの間の振動接触が生じることを抑えることができる。これにより、前記流量可変バルブ機構からのチャタリング音(振動による接触音)を低減して、前記流量可変バルブ機構の静音性、換言すれば、前記過給機の静音性を高めることができる。また、前記可変流量バルブ機構において溶接等による接合箇所の増加を抑えつつ、前記板バネを前記バルブ軸に容易に取付けることができる。これにより、前記可変流量バルブ機構の組付に要する時間が長くなることを抑えて、前記可変流量バルブ機構の組付性への影響を抑えることができる。つまり、本発明によれば、前記可変流量バルブ機構の組付性への影響を抑えつつ、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、前記過給機の静音性を高めることができる。
本発明の実施形態について図面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。
(本発明の第1実施形態)
図6に示すように、本発明の実施形態(第1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。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。
(本発明の第1実施形態)
図6に示すように、本発明の実施形態(第1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。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を具備している。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。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いる。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。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いる。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(空気の主流方向の上流側)には、空気を導入するための空気導入口(空気導入通路)15が形成されている。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)に接続される。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(空気の主流方向の下流側)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。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いる。コンプレッサスクロール流路19は、ディフューザ流路17に連通している。そして、コンプレッサハウジング11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が形成されている。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)に接続される。
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。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いる。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から図6に示すように、タービンハウジング23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が形成されている。ガス導入口27は、エンジンの排気マニホールド(図示省略)に接続される。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(排気ガスの主流方向の上流側)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(排気ガスの主流方向の下流側)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が形成されている。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)等を介して接続される。
図1(a)、図1(b)、図2、及び図4に示すように、タービンハウジング23におけるガス排出口31側の内壁部23i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(ガス流量可変通路の1つ)33が形成されている。換言すれば、タービンインペラ25側へ供給される排気ガスの流量を調整するため、バイパス通路33が形成されている。タービンハウジング23の適宜位置には、ウェイストゲートバルブ(流量可変バルブ機構の1つ)35が設けられている。ウェイストゲートバルブ35は、バイパス通路33の開口部(出口側の開口部)33aを開閉する。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。
タービンハウジング23の外壁部23oに支持穴37が貫通形成されている。支持穴37には、ブッシュ(軸受)39が圧入して設けられている。ブッシュ39には、ステム(回転軸)41が正逆方向へ回転可能に支持されている。換言すれば、タービンハウジング23の支持穴37には、ステム41がブッシュ39を介して正逆方向へ回転可能に支持されている。ステム41の基端部(一端部)は、タービンハウジング23の外壁部23oから外側へ突出している。
ステム41の基端部には、リンク部材(リンク板)43の基端部(一端部)が隅肉溶接等によって一体的に連結されている。リンク部材43は、アクチュエータ45の駆動によりステム41の軸心周りに正逆方向へ揺動する。アクチュエータ45は、左右方向へ往復移動可能な作動ロッド47を備えている。作動ロッド47の先端部は、リンク部材43の先端部(他端部)に連結ピン49及び止め輪51等を介して回転自在に連結されている。ここで、アクチュエータ45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なダイアフラム式アクチュエータである。なお、リンク部材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41の基端部に一体的に連結されても構わない。アクチュエータ45としてダイヤフラムアクチュエータの代わりに、電子制御による電動アクチュエータ又は油圧駆動による油圧アクチュエータを用いても構わない。
ステム41の先端部(他端部)には、取付部材(取付板)53の基端部が隅肉溶接等によって一体的に連結されている。取付部材53は、タービンハウジング23内に位置している。また、取付部材53の先端部には、二面幅形状又は円形状の取付穴55が貫通形成されている。なお、取付部材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41の先端部に一体的に連結されても構わない。
取付部材53の取付穴55には、バルブ57が嵌合して設けられている。バルブ57は、取付部材53に対する遊び(傾動及び微動を含む)が許容されている。そして、バルブ57は、バイパス通路33の開口部33a周縁のバルブシート59に当接離隔可能な円形状のバルブ面61fを有したバルブ本体(バルブ本体部)61を備えている。バルブ本体61の頭部(バルブ面61fの反対側の部位)61hは、円錐台形状を呈している。バルブ本体61の頭部61hの中央には、バルブ連結部材(バルブ連結部)としての断面円形状のバルブ軸63が一体形成されている。バルブ軸63は、取付部材53の取付穴55に嵌合によって連結されている。取付部材53に対するバルブ57の遊びが許容されることによって、バルブ本体61のバルブ面61fに対する追従性(密着性)が高まり、ウェイストゲートバルブ35の動作の安定性(信頼性)が確保される。バルブ軸63の先端部には、取付部材53に対するバルブ57の離脱を防止するため、一例として、環状の止め部材(止め金)65が隅肉溶接によって一体的に設けられている。止め部材65の形状は環状でなくてもよく、止め部材65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63の先端部に一体的に連結されても構わない。バルブ軸63がバルブ本体61の頭部61hの中央に一体形成されかつ止め部材65がバルブ軸63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63がバルブ本体61の頭部61hの中央にかしめ等によって一体的に設けられかつ止め部材65がバルブ軸63の先端部に一体形成されても構わない。バルブ本体61のバルブ面61fを一例として円形状としたが、円形状にする代わりに、四角形状、楕円形状等の任意の形状に変更しても構わない。バルブ軸65の断面を一例として円形状としたが、円形状にする代わりに、四角形状等の任意の形状に変更しても構わない。バルブ本体61の頭部61hにバルブ連結部材としてのバルブ軸63が一体形成される代わりに、バルブ本体61に別のバルブ連結部材(図示省略)がバルブ本体61を貫通して設けられかつ別のバルブ連結部材が取付部材53に連結されるようにしても構わない。一例として、バルブ軸63が取付部材53の取付穴55に嵌合によって連結されているが、バルブ軸63と取付部材53の取付穴55との連結形態は、取付部材53に対するバルブ57の遊びを許容できる範囲内において、適宜に変更可能である。
図1(a)、図1(b)及び図3に示すように、バルブ軸63には、バルブ本体61を取付部材53に対して離隔する方向(バルブ軸63の軸心方向)へ付勢する板バネ67が設けられている。この板バネ67は、中間側(一端部と他端部の中間側)に、例えばプレス成形によって形成された折り返し部67tを有し、側面視U字状を呈している。そして、板バネ67の一端部は、取付部材53の先端部と止め部材65との間に位置している。板バネ67の一端部には、バルブ軸63を挿通させるための挿通穴69が形成(貫通形成)されている。板バネ67の他端部は、取付部材53の先端部とバルブ本体61の頭部61hとの間に位置している。板バネ67の他端部には、バルブ軸63を挿通させるためのU字状の切欠部71が形成されている。板バネ67の一端部は、TIG溶接又はレーザビーム溶接等によって取付部材53に固定されている。板バネ67の他端部は、板バネ67の弾性力によってバルブ本体61の頭部61hに圧接されている。板バネ67は、一例として側面視U字状を呈しているが、本発明の効果を発揮できる範囲内において、板バネ67の形状(側面視形状を含む)を任意の形状に変更しても構わない。例えば、折り返し部67tを重なり合う形状にしてもよい。板バネ67は、板バネ67の両端部に挿通穴69又はU字状の切欠部71のいずれかが形成されてあればよい。板バネ67の一端部に挿通穴69が形成される代わりに、バルブ軸63を挿通させるためのU字状の切欠部(図示省略)が形成されても構わない。板バネ67の他端部にU字状の切欠部71が形成される代わりに、バルブ軸63を挿通させるための挿通穴(図示省略)が形成されても構わない。板バネ67の材質は、板バネ67の耐熱性及びバネ定数等を考慮して、例えば、Ni-Co系合金、ステンレス鋼等の耐熱金属を選定している。板バネ67の表面に耐熱コーティングを施しても構わない。前述の実施形態では、切欠部71を一例としてU字状としたが、U字状とする代わりに、四角形状等の任意の形状に変更しても構わない。切欠部71の入口側に複数の抜け止め用の突起(図示省略)が対向して形成されても構わない。この場合、突起の大きさは、バルブ軸63の外径寸法及び板バネ67のバネ定数等を考慮して、抜け止め力を確保できるように設定される。
続いて、本発明の第1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。これにより、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。その結果、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の通常の作用)。
車両用過給機1の運転中に、過給圧(コンプレッサインペラ13の出口側の圧力)が設定圧に達すると、アクチュエータ45の駆動によりリンク部材43を正方向へ揺動させて、ステム41を正方向へ回転させる。これにより、バルブ57が正方向(開方向)へ揺動され、バイパス通路33の開口部が開く。その結果、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ると、アクチュエータ45の駆動によりリンク部材43を逆方向へ揺動させて、ステム41を逆方向へ回転させる。これにより、バルブ57が逆方向(閉方向)へ揺動され、バイパス通路33の開口部が閉じる。その結果、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(ウェイストゲートバルブ35の通常の作用)。
板バネ67によってバルブ本体61を取付部材53に対して離隔する方向へ付勢している。これにより、取付部材53に対するバルブ57の遊びが許容されつつ、取付部材53に対するバルブ57の自由な移動(自由な傾動及び揺動を含む)が規制される。その結果、車両用過給機1の運転中に、例えば、バイパス通路33の開口部33aを開き始める時又は閉じる直前に、ステム41近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動(排気脈動)又はアクチュエータ45側からの脈動等によるバルブ57とバルブシート59との間の振動接触(振動による接触)を抑えることができる。
板バネ67の一端部が取付部材53の先端部に固定され、板バネ67の他端部がバルブ本体61の頭部61hに圧接されている。これにより、ウェイストゲートバルブ35において溶接等による接合箇所(固定箇所)の増加を抑えることができる。板バネ67の両端部(一端部及び他端部)にバルブ軸63を挿通させるための挿通穴69及びU字状の切欠部71がそれぞれ形成されている。これにより、板バネ67をバルブ軸63に容易に取付けることができる。板バネ67の一端部が取付部材53の先端部と止め部材65との間に位置し、板バネ67の他端部が取付部材53の先端部とバルブ本体61の頭部61hとの間に位置している。これにより、大幅な設計変更をすることなく、板バネ67をバルブ軸63に取付けることができる(ウェイストゲートバルブ35の特有の作用)。
従って、本発明の第1実施形態によれば、車両用過給機1の運転中に、ステム41近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動等によるバルブ57とバルブシート59との間の振動接触を抑えることができる。これにより、ウェイストゲートバルブ35からのチャタリング音(振動による接触音)を低減して、ウェイストゲートバルブ35の静音性、換言すれば、車両用過給機1の静音性を高めることができる。また、大幅な設計変更をすることなく、ウェイストゲートバルブ35において溶接等による接合箇所の増加を抑えつつ、板バネ67をバルブ軸63に容易に取付けることができる。これにより、ウェイストゲートバルブ35の組付け時間が長くなることを抑えて、ウェイストゲートバルブ35の組付性への影響を抑えることができる。つまり、本発明の実施形態によれば、ウェイストゲートバルブ35の組付性への影響を抑えつつ、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、車両用過給機1の静音性を高めることができる。
(第1実施形態の変形例)
図7(a)、図7(b)に示すように、本発明の第1実施形態の変形例においては、板バネ67の一端部が取付部材53の先端部と止め部材65との間に位置しかつ取付部材53に固定される(図1(a)参照)代わりに、取付部材53の先端部とバルブ本体61の頭部61hとの間に位置しかつ板バネ67の弾性力によって取付部材53に圧接される。なお、第1実施形態の変形例における複数の構成要素のうち、第1実施形態における構成要素と対応するものについては、図中に同一符号を付してある。
図7(a)、図7(b)に示すように、本発明の第1実施形態の変形例においては、板バネ67の一端部が取付部材53の先端部と止め部材65との間に位置しかつ取付部材53に固定される(図1(a)参照)代わりに、取付部材53の先端部とバルブ本体61の頭部61hとの間に位置しかつ板バネ67の弾性力によって取付部材53に圧接される。なお、第1実施形態の変形例における複数の構成要素のうち、第1実施形態における構成要素と対応するものについては、図中に同一符号を付してある。
そして、第1実施形態の変形例においても、第1実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
なお、図示は省略するが、板バネ67の一端部が取付部材53の先端部に固定又は圧接されかつ板バネ67の他端部がバルブ本体61の頭部61hに圧接される代わりに、板バネ67の一端部が止め部材65に固定又は圧接されかつ板バネ67の他端部が取付部材53の先端部に圧接されても構わない。この場合に、板バネ67は、止め部材65を取付部材53に対して離隔する方向(バルブ軸63の軸心方向)へ付勢する。
(第2実施形態)
図8(a)、図8(b)及び図9に示すように、本発明の第2実施形態においては、ウェイストゲートバルブ35(図1参照)に代えて別のウェイストゲートバルブ73が車両用過給機1に装備されている。第2実施形態に係るウェイストゲートバルブ73は、第1実施形態に係るウェイストゲートバルブ35と同様の構成を有している。ウェイストゲートバルブ73の構成のうち、ウェイストゲートバルブ35と異なる部分についてのみ説明する。なお、第2実施形態における複数の構成要素のうち、第1実施形態における構成要素と対応するものについては、図中に同一符号を付してある。
図8(a)、図8(b)及び図9に示すように、本発明の第2実施形態においては、ウェイストゲートバルブ35(図1参照)に代えて別のウェイストゲートバルブ73が車両用過給機1に装備されている。第2実施形態に係るウェイストゲートバルブ73は、第1実施形態に係るウェイストゲートバルブ35と同様の構成を有している。ウェイストゲートバルブ73の構成のうち、ウェイストゲートバルブ35と異なる部分についてのみ説明する。なお、第2実施形態における複数の構成要素のうち、第1実施形態における構成要素と対応するものについては、図中に同一符号を付してある。
図8(a)、図8(b)及び図10に示すように、ステム41の先端部には、取付部材75の基端部が隅肉溶接等によって一体的に連結されている。この取付部材75は、中間側に、例えばプレス成形によって形成された折り返し部75tを有している。取付部材75の一端部(一方の先端部)には、バルブ連結部材(バルブ連結部)としてのバルブ軸63を挿通させるための挿通穴77が形成(貫通形成)されている。取付部材75の一端部は、取付部材75の弾性力によって止め部材65に圧接されている。取付部材75の他端部(他方の先端部)には、バルブ軸63を挿通させるためのU字状の切欠部79が形成されている。取付部材75の他端部は、取付部材75の弾性力によってバルブ本体61の頭部61hに圧接している。取付部材75は、バルブ本体61を取付部材75の一端部に対して離隔する方向(バルブ軸63の軸心方向)へ付勢する板バネとしての機能を有している。なお、取付部材75の一端部が止め部材65に圧接される代わりに、止め部材65に隅肉溶接等によって固定されても構わない。取付部材75のU字状の切欠部79の入口側に抜け止め用突起(図示省略)が形成されても構わない。取付部材75の一端部に挿通穴77が形成される代わりに、バルブ軸63を挿通させるためのU字状の切欠部(図示省略)が形成されても構わない。取付部材75の他端部にU字状の切欠部79が形成される代わりに、バルブ軸63を挿通させるための挿通穴(図示省略)が形成されても構わない。取付部材75の材質とは、取付部材75の耐熱性及びバネ定数等を考慮して、例えば、Ni-Co系合金、ステンレス鋼等の耐熱金属を選定している。取付部材75の表面に耐熱コーティングを施しても構わない。
続いて、本発明の第2実施形態の作用及び効果について説明する。
取付部材75によってバルブ本体61を取付部材75の一端部に対して離隔する方向へ付勢している。これにより、取付部材75に対するバルブ57の遊びが許容されつつ、取付部材75の一端部に対するバルブ57の自由な移動が規制される。その結果、車両用過給機1の運転中に、具体的には、バイパス通路33の開口部33aを開き始める時又は閉じる直前に、ステム41近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動又はアクチュエータ45側からの脈動等によるバルブ57とバルブシート59との間の振動接触を抑えることができる。
取付部材75が板バネとしての機能を有している。これにより、ウェイストゲートバルブ73の部品点数の増加を抑えることができる。
従って、本発明の第2実施形態によれば、車両用過給機1の運転中に、ステム41近傍において、エンジン側からの排気ガスの脈動等によるバルブ57とバルブシート59との間の振動接触を抑えることができる。これにより、ウェイストゲートバルブ73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73の静音性、換言すれば、車両用過給機1の静音性を高めることができる。また、ウェイストゲートバルブ73の部品点数の増加を抑えることができる。これにより、ウェイストゲートバルブ35の組付性への影響を抑えることができる。つまり、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。
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。
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の開口部33a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)が設けられるようにしても構わない。また、板バネ67の折り返し部67t及び取付部材75の折り返し部75tは、一例として、プレス成形によって形成されるが、板バネ67又は取付部材75を構成する2つのバネ構成部材(図示省略)の溶接等の接合によって形成される等、任意の製造形態を選択しても構わない。但し、金属板から板バネ67の折り返し部67t等をプレス成形によって形成することにより、板バネ67の折り返し部67t等の形成が簡単になり、板バネ67等の生産性を高めることができる。
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。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い。例えば、日本国実用新案公開公報実開昭61-33923号及び日本国特許公開公報特開2001-263078号等に示すように、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、日本国特許公開公報特開2010-209688号および特開2011-106358号等に示すように、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。
(米国指定)
本国際特許出願は米国指定に関し、2014年8月29日に出願された日本国特許出願第2014-176202号について米国特許法第119条(a)に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。
(米国指定)
本国際特許出願は米国指定に関し、2014年8月29日に出願された日本国特許出願第2014-176202号について米国特許法第119条(a)に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。
Claims (5)
- タービンハウジングの内部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調整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であって、
前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、
基端部が前記ステムの基端部に一体的に連結され、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、
前記ステムに一体的に連結された取付部材と、
前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能なバルブ面を有したバルブ本体、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材を備えたバルブと、
前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、
中間側に折り返し部を有し、両端部に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、若しくは一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ他端部が前記取付部材の先端部に圧接され、前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢する板バネと、を具備したことを特徴とする流量可変バルブ機構。 - 前記板バネの一端部が前記取付部材の先端部と前記止め部材との間に位置し、前記板バネの他端部が前記取付部材の先端部と前記バルブ本体の頭部との間に位置していることを特徴とする請求項1に記載の流量可変バルブ機構。
- タービンハウジングの内部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調整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であって、
前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、
基端部が前記ステムの基端部に一体的に連結され、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、
前記ステムに一体的に連結された取付部材と、
前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部周縁のバルブシートに当接離隔可能なバルブ面を有したバルブ本体、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材を備えたバルブと、
前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、を具備し、
前記取付部材が中間側に折り返し部を有し、前記取付部材の両端部に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、前記取付部材の一端部が前記止め部材に固定又は圧接され、前記取付部材の他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、前記取付部材が前記バルブ本体を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢する板バネとしての機能を有していることを特徴とする流量可変バルブ機構。 - タービンハウジングの内部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調整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であって、
前記タービンハウジング又は前記接続体の外壁部に支持されたステムと、
前記ステムに一体的に連結された取付部材と、
前記取付部材に設けられ、前記ガス流量可変通路の開口部を開閉するためのバルブ本体、及び前記バルブ本体に設けられかつ前記取付部材に連結されたバルブ連結部材を備えたバルブと、
前記バルブ連結部材に設けられた止め部材と、
中間側に折り返し部を有し、両端部に前記バルブ連結部材を挿通させるための切欠部又は挿通穴がそれぞれ形成され、一端部が前記取付部材の先端部に固定又は圧接されかつ他端部が前記バルブ本体の頭部に圧接され、若しくは一端部が前記止め部材に固定又は圧接されかつ他端部が前記取付部材の先端部に圧接され、前記バルブ本体又は前記止め部材を前記バルブ連結部材の軸心方向へ付勢する板バネと、を具備したことを特徴とする流量可変バルブ機構。 - 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項に記載の流量可変バルブ機構を具備したことを特徴とする過給機。
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