JP6263973B2 - バルブ作動装置及び過給機 - Google Patents

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可変と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を作動させるためのバルブ作動装置等に関する。

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バルブ作動装置としてダイヤフラム式アクチュエータが設けられており、このダイヤフラム式アクチュエータは、リンク部材を正逆方向へ揺動させるものである。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、大気に連通したアクチュエータ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アクチュエータ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（アクチュエータ本体の軸方向）へ変位可能である。そして、アクチュエータ大気室には、圧力室側へ付勢するアクチュエータ付勢部材が設けられている。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、コンプレッサインペラの出口側から圧力室に正圧が印加されると、ダイヤフラムの中央部がアクチュエータ付勢部材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とができる。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、アクチュエータ付勢部材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とができる。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、新規な構成の流量可変バルブ機構等を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、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）、基端部が前記ステムに連結された取付部材、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、及び基端部（一端部）が前記ステムの基端部に連結されたリンク部材を備え、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バルブ作動装置において、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アクチュエータ大気室とを有した筒状のアクチュエータ本体、前記アクチュエータ本体内に前記圧力室とアクチュエータ大気室を区画するように設けられかつ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、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アクチュエータ付勢部材、及び基端部が前記ダイヤフラムの中央部に連結されかつ先端部（他端部）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を備え、前記リンク部材を正逆方向へ揺動させるダイヤフラム式アクチュエータと、内側に前記圧力源と前記圧力室を連絡する配管経路（経路）の途中（中間部）に連通した受容室と大気に連通したタンク大気室とを有した筒状のタンク本体、前記タンク本体内に前記受容室と前記タンク大気室を区画するように設けられかつタンク軸方向へ摺動可能な仕切部材（ピストン）、及び前記受容室に印加される正圧又は負圧に抗する方向へ前記仕切部材を付勢するタンク付勢部材を備え、前記圧力源から正圧又は負圧を受容するサージタンク（受容タンク）と、を具備し、前記ダイヤフラム式アクチュエータが前記過給機におけるコンプレッサハウジングの外壁に設けられ、前記サージタンクが前記コンプレッサハウジングの外壁における前記タービンインペラの軸心を中心とした前記ダイヤフラム式アクチュエータの反対側の領域に位置していることである。

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。

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とができる。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（開方向）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、前記圧力源が正圧の圧力源の場合には、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（本発明の第１の態様による通常の作用）。

前記過給機の運転中に、前記圧力源から前記圧力室に正圧又は負圧が印加される他に、前記圧力源から前記受容室に正圧又は負圧が受容されることにより、前記仕切部材が前記タンク付勢部材の付勢力に抗してタンク軸方向の一方側又は他方側へ摺動する。これにより、前記圧力源側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、前記サージタンク（主に前記タンク付勢部材）によってその脈動成分を十分に吸収することができる。よって、前記過給機の運転中における前記作動ロッドの振動、及びその振動による前記バルブの振動を十分に抑えることができる（本発明の第１の態様による特有の作用）。

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の態様からなるバルブ作動装置を具備したことである。

本発明の第２の態様によると、本発明の第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、前記圧力源側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十分に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車両用過給機の右側面図である。 図２は、ダイヤフラム式アクチュエータ及びサージタンク等を説明する図である。 図３は、図４におけるIII-III線に沿った断面図である。 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、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５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５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３から図５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３及び図４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側へ導出するためのバイパス通路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。

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２、及び図４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バルブ作動装置５５が設けられている。そして、バルブ作動装置５５の具体的な構成は、以下のようになる。

即ち、コンプレッサハウジング１１の外壁には、リンク部材５３を正逆方向へ揺動させるためのダイヤフラム式アクチュエータ５７がブラケット５９を介して設けられており、このダイヤフラム式アクチュエータ５７は、バルブ作動装置５５の主要な構成要素の１つである。また、ダイヤフラム式アクチュエータ５７は、コンプレッサハウジング１１の外壁にブラケット５９を介して設けられた筒状のアクチュエータ本体６１を備えている。更に、アクチュエータ本体６１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６３と、大気に連通したアクチュエータ大気室６５とをアクチュエータ軸方向（アクチュエータ本体６１の軸方向）に沿って有している。なお、アクチュエータ本体６１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２及び図４に示すように、アクチュエータ本体６１内には、ダイヤフラム６７が圧力室６３とアクチュエータ大気室６５を区画するように設けられており、このダイヤフラム６７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６７の圧力室６３側の面には、第１リテーナプレート６９が設けられており、ダイヤフラム６７のアクチュエータ大気室６５側の面には、第２リテーナプレート７１が設けられている。また、アクチュエータ大気室６５内には、ダイヤフラム６７を圧力室６３側（換言すれば、圧力室６３に印加される正圧に抗する方向）へ付勢するアクチュエータ付勢部材としてコイルスプリング７３が設けられている。

アクチュエータ本体６１には、作動ロッド７５がブッシュ７７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７５は、アクチュエータ本体６１から外側へ突出してある。また、作動ロッド７５の基端部は、ダイヤフラム６７の中央部に一体的に連結されており、作動ロッド７５の先端部は、リンク部材５３の先端部に連結ピン７９を介して回転可能（揺動可能）に連結されている。

図１及び図２に示すように、圧力源としての空気排出口２１と圧力室６３との間には、配管経路（経路）８１が連絡するように設けられている。また、配管経路８１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８３が配設されており、このデューティソレノイドバルブ８３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）８５が連絡するように設けられている。

コンプレッサハウジング１１の外壁には、空気排出口２１からの正圧を受容するサージタンク（受容タンク）８７が設けられている。また、サージタンク８７は、バルブ作動装置５５の主要な構成要素の１つであって、コンプレッサインペラ１３の軸心を中心としたダイヤフラム式アクチュエータ５７の反対側の領域に位置している。

サージタンク８７は、コンプレッサハウジング１１の外壁にブラケット８９を介して設けられた筒状のタンク本体９１を備えている。また、タンク本体９１は、内側（内部）に、空気排出口２１と圧力室６３を連絡するための配管経路８１の途中（中間部）に連通した受容室９３と、大気に連通したタンク大気室９５とをタンク軸方向（タンク本体９１の軸方向、左右方向）に沿って有している。更に、エンジン側からの排気ガスの脈動を吸収するために、受容室９３の横断面積は、バイパス通路３３の開口部の開口面積よりも大きく設定されることが好ましく、具体的には、バイパス通路３３の開口部の開口面積の４倍以上に設定されることが好ましい。また、タンク本体９１の長辺部分９１ａには、配管経路８１におけるデューティソレノイドバルブ８３側の部分に連通した第１ポート９７、及び配管経路８１におけるアクチュエータ本体６１側の部分に連通した第２ポート９９がそれぞれ形成されている。なお、タンク本体９１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、エンジン側の適宜箇所等に設けられたり、コンプレッサハウジング１１の一部に一体形成されたりしても構わない。

タンク本体９１内には、板状の仕切部材（ピストン）１０１が受容室９３とタンク大気室９５を区画するように設けられており、この仕切部材１０１は、Ｏリング１０３を介してタンク軸方向へ気密的に摺動可能（移動可能）である。また、タンク本体９１内には、仕切部材１０１におけるタンク軸方向の一方側の側面（右側面）に当接可能な環状のストッパ１０５が設けられている。更に、タンク大気室９５（タンク本体９１内）には、ストッパ１０５側（換言すれば、受容室９３に印加される正圧に抗する方向）へ仕切部材１０１を付勢するタンク付勢部材としてのコイルスプリング１０７が設けられている。ここで、コイルスプリング１０７のバネ定数は、コイルスプリング７３のバネ定数の０．１〜１．５倍に設定されている。なお、仕切部材１０１の摺動時の気密性が必要ない場合には、Ｏリング１０３を省略しても構わなく、板状の仕切部材１０１の代わりに、ゴム（樹脂）等からなる弾性変形可能な膜状の仕切部材（図示省略）を用いても構わない。また、コイルスプリング１０７がタンク大気室９５に設けられる代わりに、ストッパ１０５側へ仕切部材１０１を付勢する別のタンク付勢部材（図示省略）がタンク本体９１の外側に設けられても構わない。

なお、配管経路８１の途中（配管経路８１の途中における圧力室６３と受容室９３との間又はデューティソレノイドバルブ８３と受容室９３との間）に、膨張収縮可能であってかつ空気排出口２１からの正圧を受容する収容袋（図示省略）が分岐して設けられたり、配管経路８１の一部が膨張収縮可能なゴム等により構成されたりしても構わない。また、配管経路８１内（配管経路８１内における圧力室６３と受容室９３との間又はデューティソレノイドバルブ８３と受容室９３との間）に、流路面積（経路面積）を絞るオリフィス（図示省略）が設けられても構わない。

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６３に正圧が印加されると、ダイヤフラム６７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７５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、コイルスプリング７３の付勢力によってダイヤフラム６７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７５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８３の励磁と消磁をデューティ制御して圧力室６３に印加する正圧を調節することにより、ダイヤフラム６７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７５がアクチュエータ軸方向へ適宜に移動して、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（本発明の実施形態の通常の作用）。

車両用過給機１の運転中に、空気排出口２１から圧力室６３に正圧が印加される他に、空気排出口２１から受容室９３に正圧が受容されることにより、仕切部材１０１がコイルスプリング１０７の付勢力に抗してタンク軸方向の一方側（左方向）へ気密的に摺動する。これにより、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、サージタンク８７（主にコイルスプリング１０７）によってその脈動成分を十分に吸収することができる。よって、車両用過給機１の運転中における作動ロッド７５の振動、及びその振動によるバルブ４５の振動を十分に抑えることができる。

特に、コイルスプリング１０７のバネ定数がコイルスプリング７３のバネ定数の０．８〜１．５倍に設定されているため、コイルスプリング１０７による正圧の脈動成分の吸収性が高くなる。また、第１ポート９７及び第２ポート９９がタンク本体９１の長辺部分９１ａにそれぞれ形成されているため、タンク本体９１の短辺部分９１ｂにそれぞれ形成されている場合に比較して、受容室９３内において正圧の脈動成分が緩和（分散）され易くなる。これにより、車両用過給機１の運転中における作動ロッド７５の振動等をより十分に抑えることができる。

サージタンク８７がコンプレッサインペラ１３の軸心を中心としたダイヤフラム式アクチュエータ５７の反対側の領域に位置しているため、車両用過給機１にバルブ作動装置５５を装備しても、車両用過給機１の重量バランスを安定させることができる。（本発明の実施形態の特有の作用）。

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の振動をより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。

また、車両用過給機１にバルブ作動装置５５を装備しても、車両用過給機１の重量バランスを安定させることができるため、車両に対する車両用過給機１の搭載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６３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、コイルスプリング７３が圧力室６３に設けられかつコイルスプリング１０７が受容室９３に設けられることになる。

アクチュエータ本体６１が内側にアクチュエータ大気室６５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。また、タンク本体９１による脈動成分の吸収性が十分に高い場合には、サージタンク８７から仕切部材１０１、ストッパ１０５、及びコイルスプリング１０７を省略しても構わない。

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、１７：ディフューザ流路、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：バルブ作動装置、５７：ダイヤフラム式アクチュエータ、６１：アクチュエータ本体、６３：圧力室、６５：アクチュエータ大気室、６７：ダイヤフラム、７３：コイルスプリング（アクチュエータ付勢部材）、７５：作動ロッド、８１：配管経路、８７：サージタンク、９１：タンク本体、９３：受容室、９５：タンク大気室、１０１：仕切部材、１０５：ストッパ、１０７：コイルスプリング（タンク付勢部材）

Claims (3)

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、基端部が前記ステムに連結された取付部材、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、及び基端部が前記ステムの基端部に連結されたリンク部材を備え、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バルブ作動装置において、
   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アクチュエータ大気室とを有した筒状のアクチュエータ本体、前記アクチュエータ本体内に前記圧力室とアクチュエータ大気室を区画するように設けられかつ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、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アクチュエータ付勢部材、及び基端部が前記ダイヤフラムの中央部に連結されかつ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を備え、前記リンク部材を正逆方向へ揺動させるダイヤフラム式アクチュエータと、
   内側に前記圧力源と前記圧力室を連絡する配管経路の途中に連通した受容室と大気に連通したタンク大気室とを有した筒状のタンク本体、前記タンク本体内に前記受容室と前記タンク大気室を区画するように設けられかつタンク軸方向へ摺動可能な仕切部材、及び前記受容室に印加される正圧又は負圧に抗する方向へ前記仕切部材を付勢するタンク付勢部材を備え、前記圧力源から正圧又は負圧を受容するサージタンクと、を具備し、
   前記ダイヤフラム式アクチュエータが前記過給機におけるコンプレッサハウジングの外壁に設けられ、前記サージタンクが前記コンプレッサハウジングの外壁における前記タービンインペラの軸心を中心とした前記ダイヤフラム式アクチュエータの反対側の領域に位置している、バルブ作動装置。
2. 過給機の流量可変バルブ機構を作動させるバルブ作動装置であって、
   前記流量可変バルブ機構に連結される作動ロッドを備えたダイヤフラム式アクチュエータと、
   前記ダイヤフラム式アクチュエータと独立して設けられ、かつ前記ダイヤフラム式アクチュエータと圧力源を連絡する配管経路の途中に配置されたサージタンクと、を備え、
   前記サージタンクは、前記圧力源からガスを受容する受容室と、大気に連通したタンク大気室と、前記受容室と前記タンク大気室とを区画しかつ摺動可能な仕切部材と、前記受容室に印加される圧力に抗する方向へ前記仕切部材を付勢するタンク付勢部材と、を有する、バルブ作動装置。
3. 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又は請求項２に記載のバルブ作動装置を具備した、過給機。

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