ターボチャージャの排気バイパス弁
【課題】回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる排気バイパス弁を提供すること。
【解決手段】タービン入口側流路３とタービン出口側流路４を連通する短絡流路５と、この短絡流路５を開閉するバルブフラップ６とを備え、該バルブフラップ６が開閉して前記タービン入口側流路３を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁１において、前記バルブフラップ６はその片側を回転中心側として回動自在に支持され、同他側が前記短絡流路５から離間接近して該短絡流路５が開閉され、前記バルブフラップ６と対向する前記短絡流路５の開口縁部、または該短絡流路５と対向する前記バルブフラップ６側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部１０を備えた。
【解決手段】タービン入口側流路３とタービン出口側流路４を連通する短絡流路５と、この短絡流路５を開閉するバルブフラップ６とを備え、該バルブフラップ６が開閉して前記タービン入口側流路３を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁１において、前記バルブフラップ６はその片側を回転中心側として回動自在に支持され、同他側が前記短絡流路５から離間接近して該短絡流路５が開閉され、前記バルブフラップ６と対向する前記短絡流路５の開口縁部、または該短絡流路５と対向する前記バルブフラップ６側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部１０を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボチャージャの排気バイパス弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャにおいて、タービンに過剰なガスが流入するのを防止する目的で、排気バイパス弁を設ける場合がある。排気バイパス弁とは、タービン入口とタービン出口を短絡する流路の開閉を行なう弁である。
【０００３】
排気バイパス弁には構造が容易なスイング式の弁を用いる場合が多い。図３０に従来のターボチャージャの排気バイパス弁２０１を示した。隔壁２０２により隔てられたタービン入口側流路２０３とタービン出口側流路２０４とが、短絡流路２０５により短絡され、排気バイパス弁２０１は、短絡流路２０５に対して蓋をするように被うバルブフラップ２０６を備える。バルブフラップ２０６は腕２０６ａにより片持ち支持され、腕２０６ａはシャフト２０７を回動中心として支持されている。シャフト２０７にはレバー２０８の一端が固定されており、レバー２０８の他端側がアクチュエータ２０９によって駆動されることで開閉する。すなわち、アクチュエータ２０９のシャフト２０９ａが伸張すると、レバー２０８がシャフト２０７を揺動中心としてタービン入口側流路２０３から離間する方向に移動し、それに伴ってシャフト２０７に固定されたバルブフラップ２０６も同様にタービン入口側流路２０３から離間する方向へ移動し、図３１のように短絡流路２０５が開く。アクチュエータ２０９のシャフト２０９ａが収縮すると、レバー２０８がシャフト２０７を揺動中心としてタービン入口側流路２０３方向へ移動し、それに伴ってシャフト２０７に固定されたバルブフラップ２０６も同様にタービン入口側流路２０３方向へ移動し、図３０のように短絡流路２０５が閉じる。閉じた状態では、バルブフラップ２０６の封止面２０６ｂが隔壁２０２側面と密着することで短絡流路２０５が閉塞される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７４８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気バイパス弁２０１の開度を絞って流量を制御しようとした場合、バルブフラップ２０６には大きなガス圧が作用する。一方、ターボチャージャはエンジンの排ガスにより駆動されるが、エンジンの排ガスの圧力は変動するため、バルブフラップ２０６には変動荷重が作用することになる。
【０００６】
空圧駆動のアクチュエータ２０９は空気バネとなっているため、バルブフラップ２０６に変動荷重が作用すると、荷重の変動幅に応じただけの伸縮をすることになる。この伸縮が大きいと、弁は僅かな開閉動作を繰返すこととなり、結果的にシャフト２０７などの摺動部に摩耗が発生する場合がある。弁のシャフト２０７が摩耗すると、ガタの増加による制御性の悪化などを生じる場合があるため、摩耗を低減する構造とすることが望まれている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる排気バイパス弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第１態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップはその片側を回転中心側として回動自在に支持され、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【０００９】
本態様によれば、回転軸から遠い側に、テーパ加工により圧力低下領域が形成される。このためバルブフラップへの作用力、特にモーメントを低減できる。
【００１０】
また、本発明の第２態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップは片側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路から前記バルブフラップの回転中心側縁部に向けて設けられているターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１１】
本態様によれば、短絡流路がバルブフラップの回転中心側に傾斜していることにより、バルブフラップの回転中心に近い側に圧力の高い圧力増加領域が形成される。これによりバルブフラップを回転させるモーメントが低減する。
【００１２】
また、本発明の第３態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップは片側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路におけるガスの流れ方向から戻る方向に同ガスを導くターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１３】
すなわち、本態様ではタービン入口側流路から短絡流路へ流れるガスは、鈍角をなして（９０度を超えて）流れ方向が転回される。これにより、短絡流路内に及ぶ動圧を低減できるため、バルブフラップに作用する変動荷重が低減する。
【００１４】
また、前記態様では、前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えていてもよい。
【００１５】
このようにすれば、回転軸から遠い側に、テーパ加工により圧力低下領域が形成されるので、バルブフラップへの作用力、特にモーメントを低減できる。
【００１６】
また、本発明の第４態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路内側に向けて突出する突起が設けられたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１７】
本態様によれば、突起によりタービン入口側流路を絞ることによって流速が加速し、動圧が増加する。この結果、短絡流路には静圧が及ぶようになり、バルブフラップに作用する圧力変動が抑制される。
【００１８】
また、本発明の第５態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップはタービン入口側流路の上流側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路の内側と前記短絡流路の内側との両方に向けて突出する突起が設けられたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１９】
本態様によれば、突起によりタービン入口側流路を絞ることによって流速が加速し、動圧が増加する。この結果、短絡流路には静圧が及ぶようになり、バルブフラップに作用する圧力変動が抑制される。さらに短絡流路内のガス流がバルブフラップの回転中心に近い側に向くこととなり、高い圧力が生じる位置が回転中心に近い側に寄り、モーメントを低減させることができる。
【００２０】
また、本発明の第６態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００２１】
本態様によれば、バルブフラップが絞られた状態で、付勢手段によってバルブフラップの回転軸周りに対する剛性が増加する。したがってバルブフラップが受ける荷重が増加した場合に、荷重変動による弁の回転角変動が低減する。
【００２２】
前記態様では、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記レバーに対し、前記回転軸とアクチュエータの作用点との間に、前記付勢手段によって付勢力が与えられるようにされてもよい。
【００２３】
このようにすれば、バルブフラップがガスから受ける荷重の方向とバネからレバーが受ける荷重の方向がほぼ一致する配置であるため、バルブフラップの回転軸と、該回転軸を支持するブッシュとの間の片当たりが低減される。
【００２４】
前記態様では、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記レバーに対し、前記回転軸と前記付勢手段が付勢力を与える位置との間に、前記アクチュエータの作用点が位置するようにしてもよい。
【００２５】
このようにすれば、バルブフラップの回転軸周りの剛性をさらに高めることができる。
【００２６】
前記態様では、前記レバーの一端に錘が設けられているようにしてもよい。
【００２７】
バルブフラップが受ける変動荷重はエンジンの回転数と相関がある。また、上記付勢手段によるバルブフラップの回転角変動の抑制効果は、バルブフラップの回転軸周りの固有振動数よりもバルブフラップが受ける変動荷重の周波数が小さい場合に多く現れる。本構成では、レバーの一端、すなわち上端側または下端側のいずれか一方に錘を追加することにより、バルブフラップの回転軸周りの剛性を維持して、固有振動数を低減することができる。その結果、より低いエンジンの回転数で高い摩耗低減降下が得られる。錘はレバーと一体であっても別体であってもよい。
【００２８】
また、本発明の第７態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、エンジントルクが大きい条件下で、且つガスの圧力変動の周波数がバルブフラップの回転軸周りの固有振動数よりも小さい場合に、バルブフラップを全閉に制御する制御部を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００２９】
より詳細には、制御部にはエンジントルク及びガス圧が入力され、これらの値に応じてバルブフラップを開閉するアクチュエータを制御する。エンジントルクはガス圧から判断しても良い。ガス圧の変動は、エンジン回転数から判定することもできる。制御部は、ガス圧変動が固有値を超えたところでバルブフラップを開とすることができる。
エンジントルクが大きい条件では、ガスの圧力変動が大きくなり、このためバルブフラップが受ける荷重変動が大きくなる。またバルブフラップの回転軸周りの固有振動数と変動荷重の周波数が一致すると、共振により摩耗の増加、バルブフラップの破損などの可能性が増す。本構成では、バルブフラップが受ける変動荷重の周波数が固有振動数以下となる場合にはバルブフラップを全閉で維持する。これにより、この共振の発生が回避されるとともに、高い摩耗低減降下が得られる。
【００３０】
また、本発明の第８態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップは錘を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００３１】
すなわち、従来よりもバルブフラップが重くなるように構成する。バルブフラップは通常ガタを持って組み付けられている。本構成では、バルブフラップの重量を増加させることでバルブフラップの移動速度を抑制して衝撃荷重を低減する。錘はレバーと一体であっても別体であってもよい。また一体型として肉厚を増加させることで、バルブフラップの強度が増加し、破損などのリスクが低減する。
【００３２】
前記第６態様では、前記付勢手段は重ね板バネである構成にしてもよい。
【００３３】
重ね板バネは減衰性が高く、バルブフラップが受ける変動荷重の位相と回転軸周りの回転角変動の位相がずれ、回転角変動が抑制される。
【００３４】
前記第６態様または前記構成では、前記付勢手段の弾性力を減衰させる減衰手段を備えていてもよい。
【００３５】
バネの減衰性が高く、バルブフラップが受ける変動荷重の位相と回転軸周りの回転角変動の位相がずれ、回転角変動が抑制される。減衰手段としては、ゴム、樹脂等を採用できる。
【００３６】
また、本発明の第９態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記レバーに対して、前記回転軸を挟んで前記アクチュエータの作用点と逆側に前記バルブフラップが設けられたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００３７】
本態様では、バルブフラップが受ける荷重の方向とアクチュエータの作用点（ジョイント）がレバーに及ぼす荷重の方向とが略一致するため、回転軸と回転軸を支持するブッシュとの片当たりが低減される。
【００３８】
前記態様では、前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えていてもよい。
【００３９】
バルブフラップが絞られた状態で、バルブフラップの回転軸周りに対する剛性が増加する。したがってバルブフラップが受ける荷重が増加した場合に、荷重変動による弁の回転角変動が低減する。
【００４０】
また、本発明の第１０態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記回転軸に沿った方向で見た場合に、前記レバーに対して前記バルブフラップと前記アクチュエータの作用点が同じ側に位置しているターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４１】
本態様によれば、レバーにおけるアクチュエータの作用点（すなわちアクチュエータのジョイント接触点）とバルブフラップとの位置が近づくことにより、オーバーハングが低減し、ブッシュと回転軸との片当たりが低減する。
【００４２】
また、本発明の第１１態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、ブッシュと、該ブッシュを支持する固定側部材とを備え、前記ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記ブッシュと前記固定側部材の少なくとも一方側に、前記ブッシュが前記固定側部材に接触する接触面積を拡大させる接触面積拡大部を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４３】
本態様によれば、ブッシュのエッジ部近傍で回転軸とブッシュとの接触面積が拡大するため、摩耗深さを低減できる。接触面積拡大部としては、面取り形状、Ｒ形状等である。
【００４４】
前記態様では、前記ブッシュを支持する固定側部材を備え、該ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記ブッシュと前記固定側部材との間に隙間が形成されていてもよい。
【００４５】
このようにブッシュ背面に隙間が形成されていることにより、ブッシュのエッジ部近傍で固定側部材（ハウジング等）との接触面積を拡大できる。
【００４６】
また、本発明の第１２態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、弾性体を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４７】
通常、バルブフラップの密着性を上げるために、バルブフラップはガタを持って腕と組み付けられている。ここには隙間が形成されるためにガスの圧力変動が作用するとバルブフラップと腕とが衝突する。その際に大きな衝撃荷重が発生すると、回転軸角変動も大きくなる。本構成ではバルブフラップと腕との間に弾性体が介在しているため、回転角変動が抑えられる。
【００４８】
また、本発明の第１３態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、高減衰性材料を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４９】
通常、バルブフラップの密着性を上げるために、バルブフラップはガタを持って腕と組み付けられている。ここには隙間が形成されるためにガスの圧力変動が作用するとバルブフラップと腕とが衝突する。その際に大きな衝撃荷重が発生すると、回転軸角変動も大きくなる。本構成ではバルブフラップと腕との間に高減衰性材料が介在しているため、回転角変動が抑えられる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明のターボチャージャの排気バイパス弁によれば、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
［第１実施形態］
図１に本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁１を示した。また、図２は排気バイパス弁１の一部を破断した上面図である。図示の排気バイパス弁１は、隔壁２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路５により短絡される構成となっている。排気バイパス弁１は、短絡流路５に対して蓋をするように被うバルブフラップ６を備える。バルブフラップ６は腕６ａにより片持ち支持され、腕６ａはシャフト７を回動中心として支持されている。シャフト７にはまたレバー８の一端が固定されており、レバー８の他端側がアクチュエータ９によって駆動されることで開閉する。シャフト７はブッシュ１３により回動自在に支持されており、ブッシュ１３はハウジング（固定側部材）１４に対して嵌合されている。図１の紙面の手前から奥に向かって、アクチュエータ９，レバー８，バルブフラップ６が並んでいる。また、バルブフラップ６と腕６ａとの間には回り止めが施されている。
【００５２】
アクチュエータ９はレバー８に回動自在に固定され、アクチュエータ９の駆動力をレバー８に伝達する作用点としてのジョイント９ａと、ジョイント９ａをアクチュエータ本体９ｂから離間接近させるシャフト９ｃとを備える。ジョイント９ａはピン９ｄを介してレバー８の一側面に回動自在に固定されている。アクチュエータ９のシャフト９ｃが伸張すると、レバー８がシャフト７を回転軸としてタービン入口側流路３から離間する方向に移動し、それに伴ってシャフト７に固定されたバルブフラップ６も同様にシャフト７を回転軸としてタービン入口側流路３から離間する方向へ移動し、短絡流路５が開いてタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが連通する。アクチュエータ９のシャフト９ｃが収縮すると、レバー８がシャフト７を揺動中心としてタービン入口側流路３方向へ移動し、それに伴ってシャフト７に固定されたバルブフラップ６も同様にタービン入口側流路３方向へ移動し、短絡流路５が閉じる。閉じた状態では、バルブフラップ６の封止面６ｂが隔壁２側面と密着することで短絡流路５が閉塞される。
【００５３】
隔壁２の短絡流路５周壁は、そのタービン出口側流路４側かつシャフト７の回転中心から遠い側の縁部に、テーパ部１０を備える。すなわち、タービン入口側流路３側からタービン出口側流路４側に向けて、短絡流路５の流路断面積が徐々に拡大するように、短絡流路５の周壁角部に面取り加工が施された状態となっている。これにより、テーパ部１０とバルブフラップ６との間にタービン入口側流路３からタービン出口側流路４へ短絡するガス流を加速させる圧力低下領域１１が形成される。
【００５４】
本構成により、排気バイパス弁１の開度を絞った場合、タービン入口側流路３からタービン出口側流路４へ流れる排ガスは、圧力低下領域１１を通過する際に圧力が低下する。その結果、従来と比較し、バルブフラップ６への作用力、特にモーメントが低減する。したがって、結果的に排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができる。これにより、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００５５】
また、図３に示したように、短絡流路５と対向するバルブフラップ６の封止面６ｂにテーパ部１２を設けても良い。すなわち、バルブフラップは通常平面であるが、本変形例のバルブフラップ６には、シャフト７の回転中心から遠い側に、短絡流路５と対向する面の角が面取り状態とされたテーパ部１２を備えている。これにより、上記と同様に、テーパ部１０及びテーパ部１２により圧力低下領域１１が形成され、同様の効果を得ることができる。
なお、図４に示したように、通常円形のバルブフラップ６を四角形に形成しても良い。
【００５６】
［第２実施形態］
図５に本発明の第２実施形態に係る排気バイパス弁２１を示した。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、隔壁２２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路２５により短絡された構成となっている。
【００５７】
短絡流路２５は、タービン入口側流路３からタービン出口側流路４に向けて、シャフト７の回転軸中心側に近づくように傾斜している。これにより、シャフト７に近い側における短絡流路２５のタービン出口側流路４周壁縁部に圧力増加領域３０が形成される。
【００５８】
本構成によれば、短絡流路２５がバルブフラップ６のシャフト回転中心方向に傾斜していることで、バルブフラップ６のシャフト回転中心に近い側に圧力の高い領域（圧力増加領域３０）が発生するため、バルブフラップ６を回転させるモーメントを低減させることができる。したがって排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００５９】
なお、図６に示したように、短絡流路２５に対して上記実施形態のテーパ部１０を組み合わせても良い。すなわち、本変形例では、短絡流路２５のタービン出口側流路４側開口部であってシャフト７から遠い側の縁部にテーパ部１０が形成されており、テーパ部１０により圧力低下領域１１が形成される。
【００６０】
［第３実施形態］
図７に本発明の第３実施形態に係る排気バイパス弁３１を示した。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、隔壁３２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路３５により短絡された構成となっている。
【００６１】
タービン入口側流路３は、排気バイパス弁３１近傍において排気バイパス弁３１のバルブフラップ６の封止面６ｂと略平行であり、短絡流路３５はタービン入口側流路３から分岐してタービン出口側流路４に短絡している。短絡流路３５はタービン入口側流路３の流れから戻る向きに傾斜している。すなわちガスは９０度を超えて流れ方向を転回してタービン入口側流路３から短絡流路３５へ流入する。
【００６２】
本構成によれば、短絡流路３５にタービン入口側流路３の流れ方向から戻る方向の傾斜をつけることにより、隔壁３２内の短絡流路３５に及ぶ動圧を低減することができるため、バルブフラップ６に作用する変動荷重を低減することができる。したがって排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００６３】
［第４実施形態］
図８に本発明の第４実施形態に係る排気バイパス弁４１を示した。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
【００６４】
本実施形態においては、隔壁４２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路４５により短絡された構成となっている。タービン入口側流路３は、排気バイパス弁４１近傍において排気バイパス弁４１のバルブフラップ６封止面６ｂと略平行であり、短絡流路４５はタービン入口側流路３から分岐してタービン出口側流路４に短絡している。タービン入口側流路３には、短絡流路４５へ分岐する上流側の角に、タービン入口側流路３の流路断面積を絞るようにタービン入口側流路３の流路中心側に向けて張り出す突起４９が設けられている。
【００６５】
本構成によれば、タービン入口からタービンに入る主流の流れに対し、突起４９により流路が絞られていることにより、流速が加速し、主流の動圧が増加する。その結果、隔壁４２に設けられた短絡流路４５に静圧が及ぶようになり、バルブフラップ６に作用する圧力の変動を抑制することができる。したがって排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００６６】
また、図９に示したように、突起４９の代わりにタービン入口側流路３と短絡流路４５の両方に向けて張り出す突起４９’を設けても良い。すなわち、突起４９’は、短絡流路４５へ分岐する上流側の角に、短絡流路４５とタービン入口側流路３の両方の流路断面積を絞るように、タービン入口側流路３の内側かつ短絡流路４５内側に向けた斜め方向に突出する。
本変形例によっても、上記と同様突起４９’により流路が絞られていることにより、流速が加速し、主流の動圧が増加する。その結果、隔壁４２に設けられた短絡流路４５に静圧が及ぶようになり、バルブフラップ６に作用する圧力の変動を抑制することができる。さらに図のように短絡流路４５内のガス流れがシャフト７の回転中心に近い側を向くことで、高い圧力が生じる位置をシャフト回転中心に近い側に寄せることができ、圧力変動の低減とモーメントの低減の両方を達成できる。
【００６７】
［第５実施形態］
図１０に本発明の第５実施形態に係る排気バイパス弁５１を示した。
なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の排気バイパス弁５１では、レバー８と隔壁２との間に、バネ（付勢手段）５２が設けられている。バネ５２の一端はレバー８に接触し、他端は固定側（ハウジング）のバネ受け５３に固定されている。レバー８長手方向に沿って、シャフト７，バネ５２の接触位置、アクチュエータ９先端のジョイント９ａがこの順で並んでいる。
図１０に示した開状態では、バネ５２は伸張した状態であり、図１１のようにバルブフラップ６を全閉近くに絞ると、バネ５２が収縮してバルブフラップ６を開く方向に付勢する。
【００６９】
バルブフラップ６が受ける荷重が増加した場合、バネ５２の付勢力によってバルブフラップ６のシャフト７回りの回転に対する剛性が増加することで、荷重変動によるバルブフラップ６の回転角変動を低減することができる。その結果、シャフト７とシャフト７を支持するブッシュ１３との間での滑り距離が低減し、摩耗を防止することができる。また、バルブフラップ６がガスから受ける荷重の方向とバネ５２からレバー８が受ける荷重の方向がほぼ一致しているため、シャフト７とブッシュ１３の間の片当たりを低減できる。すなわち、図１２（１）に示したようにバネがない場合にはアクチュエータ９により引く力とガス圧の方向とが逆であるため、ブッシュ１３内でシャフト７が傾く方向に力が作用する。本実施形態では図１２（２）に示したようにバネ５２による付勢力によりこの傾き方向の力が低減する。
【００７０】
なお、バネ５２としては弾性体であればいかなるものでも良い。例えば板バネでも良い。
【００７１】
［第６実施形態］
図１３に本発明の第６実施形態に係る排気バイパス弁６１を示した。図示の排気バイパス弁６１は、上記第５実施形態と比較し、バネの位置が異なるものである。すなわち、本実施形態においては、上記レバー８（第１実施形態参照）と比較して長いレバー６２を有し、レバー６２と隔壁２との間には、バネ（付勢手段）６３が設けられている。バネ６３の一端はレバー６２に接触し、他端は固定側（ハウジング）のバネ受け６４に固定されている。レバー６２上で、シャフト７，アクチュエータ９先端のジョイント９ａ、バネ６３の接触位置、がこの順で並んでいる。図１３に示した開状態では、バネ６３は伸張し、図１４に示したようにバルブフラップ６を全閉近くに絞ると、バネ６３は収縮してバルブフラップ６を開く方向に付勢する。
他の構成については上記第５実施形態と同様であり、同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
バルブフラップ６が受ける荷重が増加した場合、バネ６３の付勢力によってバルブフラップ６のシャフト７周り回転に対する剛性が増加することで、荷重変動によるバルブフラップ６の回転角変動を低減することができる。特に上記第５実施形態と比較し、バルブフラップ６のシャフト７周りの剛性を高めることができる。その結果、シャフト７とシャフト７を支持するブッシュ１３との間での滑り距離が低減し、摩耗を防止することができる。また、バルブフラップ６がガスから受ける荷重の方向とバネ６３からレバー８が受ける荷重の方向がほぼ一致しているため、シャフト７とブッシュ１３の間の片当たりを低減できる。
【００７３】
なお、上記第５実施形態と同様、バネ６３としては弾性体であればいかなるものでも良い。例えば板バネでも良い。
【００７４】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態に係る排気バイパス弁について図１５を参照して説明する。本実施形態は上記第５または第６実施形態に対し、レバーに質量（錘）を追加した構成である。以下においては、第５実施形態に質量を追加した場合について説明する。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
図１５に示した排気バイパス弁７１は、上記レバー８（第５実施形態参照）と比較して長いレバー７２を有し、レバー７２の下端には質量（錘）７３が固定されている。すなわち、レバー７２長手方向に沿って、下から質量７３，シャフト７，バネ５２の接触位置、がこの順で並んでいる。
【００７６】
バルブフラップ６が受ける変動荷重は、エンジンの回転数と相関がある。また、バルブフラップ６の回転角度変動の抑制効果は、バルブフラップ６のシャフト７周りの固有振動数よりバルブフラップ６が受ける変動荷重の周波数が小さい場合に大きく現れる。本実施形態では、レバー７２に質量７３を追加することにより、バルブフラップ６のシャフト周りの剛性を維持して、固有振動数を低減することができる。この結果、より低いエンジン回転数から高い摩耗低減効果を得ることができる。
【００７７】
なお、図１６に示したように、レバー７２の上端に質量７３を設けても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
［第８実施形態］
本実施形態の排気バイパス弁の制御構成図を図１７に示した。なお、全体の構成は上記第１実施形態と同様であり、同様の構成には同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、アクチュエータ９を制御する制御部８０を備え、制御部８０には、エンジントルク検出センサ８１及びガス圧検出センサ８２の出力が与えられる。制御部８０は、エンジントルクが大きい条件下で、且つガスの圧力変動の周波数がバルブフラップ６の回転軸周りの固有振動数よりも小さい場合に、バルブフラップ６を全閉に制御する。制御部８０は、ガス圧変動が固有値を超えたところでバルブフラップ６を開とする。
【００７９】
エンジントルクが大きい条件では、ガスの圧力変動が大きくなるため、バルブフラップ６が受ける荷重変動が大きくなる。また、バルブフラップ６のシャフト７周りの固有振動数と変動荷重の周波数が一致すると、共振により摩耗の増加、弁の破損などのリスクが増す。この共振の発生を回避するため、および摩耗低減効果を高めるために、制御部８０は、バルブフラップ６が受ける変動荷重の周波数が固有振動数以下になる場合には弁を全閉で維持し、固有振動数を超え共振のリスクがなくなった場合に弁を開くように制御する。その結果、摩耗の低減、弁破損の回避を達成できる。
【００８０】
なお、エンジントルクはガス圧から判断しても良い。ガス圧の変動は、エンジン回転数から判定することもできる。
【００８１】
［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態に係る排気バイパス弁について図１８を参照して説明する。本実施形態は上記第５または第６実施形態に対して変形を加えたものである。以下においては、第５実施形態に質量を追加した場合について説明する。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
図１８に示した本実施形態の排気バイパス弁９１は、バルブフラップ６（第５実施形態参照）と比較して肉厚が厚く質量が大きいバルブフラップ９６を備える。すなわちバルブフラップ９６は錘を内包した構成となっている。
【００８３】
バルブフラップ９６と腕６ａとは、通常ガタを持って組み立てられている。そのため、レバー８の動きを抑制するようにバネ（第５実施形態におけるバネ５２等）などを追加すると、荷重変動にともなうバルブフラップ９６と腕６ａとの間の衝撃荷重が増加する可能性がある。本実施形態では、バルブフラップ９６の質量を増すことで、移動速度を抑制して衝撃荷重を低減することができる。したがって、回転角変動が抑えられ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。また、バルブフラップ９６の肉厚を増すことで、バルブフラップ９６の強度が増加し、破損などのリスクが低減する。
【００８４】
［第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態に係る排気バイパス弁について図１９を参照して説明する。本実施形態は上記第５乃至第９実施形態に対して変形を加えたものである。以下においては、第５実施形態に対し変形を加えた例について説明する。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
本実施形態では、上記第５実施形態におけるバネ５２の代わりに、重ね板バネを用いる。
図１９（１）及び同図のＡ−Ａ線に沿った断面図である図１９（２）に示したように、本実施形態の排気バイパス弁１０１では、バネ５２の代わりに重ね板バネ１０２が用いられる。重ね板バネ１０２は、レバー８とバネ受け５３との間に配置され、一側がレバー８に接し、他側がバネ受け５３に固定されている。
【００８６】
本例では、バネの減衰性を高めることで、バルブフラップ６が受ける変動荷重の位相と弁のシャフト７周りの回転角変動の位相をずらして、回転角変動を抑制する。その結果、摩耗の低減効果を高めることができる。
【００８７】
また、図２０（１）及び同図のＢ−Ｂ線に沿った断面図である図２０（２）に示したように、バネ５２の両端に減衰性の高い材料（ゴム、樹脂など）のシート（減衰手段）１０３を挟むようにしても良い。なお、バネ５２の代わりに板バネを使用しても良い。
【００８８】
これにより、バネ５２の減衰性が高まり、回転角変動をより効果的に抑制することができ、高い摩耗の低減効果を得ることができる。
【００８９】
［第１１実施形態］
図２１に本発明の第１１実施形態に係る排気バイパス弁１１１を示した。
なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
排気バイパス弁１１１は、レバー８とバルブフラップ６の腕６ａとがなす角が鈍角、特に略直線状に沿って配置されている。
【００９０】
これにより、バルブフラップ６が受ける荷重の方向とジョイント９ａがレバー８に及ぼす荷重の方向が略一致するため、シャフト７とシャフト７を支持するブッシュの片当たりを低減することができる。すなわち、図２２に示したように、アクチュエータ９により閉じようとする力と、バルブフラップ６に作用するガス圧とが同じ方向であるため、シャフト７を傾ける方向に作用する力（図１２（１）参照）が発生しない。したがって、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００９１】
さらに、上記第５実施形態と同様にバネ５２を設けても良い。本バネ５２は、レバー８に対してアクチュエータ９とは逆側に配置され、バルブフラップ６が絞られた場合に弁を開ける方向に付勢するものである。これにより、バルブフラップ６が受ける荷重が増加した場合、バネ５２の付勢力によってバルブフラップ６のシャフト７回りの回転に対する剛性が増加することで、荷重変動によるバルブフラップ６の回転角変動を低減することができる。
【００９２】
［第１２実施形態］
図２３に本発明の第１２実施形態に係る排気バイパス弁１２１を示した。本実施形態は上記第５乃至第１１実施形態に対して変形を加えたものである。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態では、バルブフラップ６、レバー８、及びアクチュエータ９のジョイント９ａの接触位置がバルブフラップ６に近づくよう、ジョイント９ａとレバー８の接続ピンがレバー８よりフラップに近い側に配置されている。
【００９３】
これにより、シャフト７とブッシュ１３の間で発生する片当たり荷重を低減することができる。その結果、摩耗低減効果を高めることができる。すなわち、図２４に示したように、図１２（１）と比較してオーバーハング（符号Ｘ１→符号Ｘ２）が低減するため、シャフト７をブッシュ１３内で傾ける方向に作用する力が低減する。したがって回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００９４】
また、上記第１乃至第１１実施形態及び上記図２３の例において、シャフト７を支持するブッシュのエッジ部にテーパまたはＲを設けてもよい。この場合の詳細を図２５に示した。シャフト７は、ハウジング（固定側部材）１２４の孔１２５に嵌合した略円筒状のブッシュ１２６を介して回転自在に支持されている。ブッシュ１２６は、孔１２５の一側開口縁部を被うフランジ１２７と、シャフト７が挿入される貫通孔１２８と、を有する。さらにブッシュ１２６の貫通孔１２８の両端開口縁部に、それぞれ面取り部１２９が形成されている。
【００９５】
図２６は面取り部１２９の代わりにＲ部１３０が形成された例である。また、図２７はブッシュ１２６の外周壁と、ハウジング１２４の壁部との間であってブッシュ１２６の両端部に位置してそれぞれ隙間部１３１が形成されている。隙間部１３１はハウジング１２４の壁部が削られていることにより形成されている。
【００９６】
上記各図に示したように、面取り部１２９，Ｒ部１３０，隙間部１３１を形成することにより、エッジ部近傍での接触面積が拡大し、その結果摩耗深さを低減でき、摩耗発生によるガタの増加を抑制することができる。
【００９７】
なお、ブッシュ１２６は、図２８のようにフランジ１２７を備えていなくても良い。
【００９８】
［第１３実施形態］
次に、本発明の第１３実施形態に係る排気バイパス弁１４０について図２９を参照して説明する。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図２９に示したように、排気バイパス弁１４０はバルブフラップ６と腕６ａとの間にバネ（弾性体）１４１が挟み込まれた状態となっている。バネの代わりに高減衰性材料のシートを使用しても良い。
【００９９】
通常、バルブフラップ６と隔壁２との密着性を上げるため、バルブフラップ６はガタを持って腕６ａと組み立てられているが、隙間があるためガスの圧力変動が作用するとバルブフラップ６と腕６ａとが衝突する。その際には大きな衝撃荷重が発生する場合があり、シャフト７の回転角変動も大きくなる。本実施形態では、バネ１４１が設けられていることにより、回転角変動が抑えられ、摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２】同排気バイパス弁の上面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが開いた状態を示した断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが閉じた状態を示した断面図である。
【図１２】（１）比較例として示した排気バイパス弁上面図である。（２）本実施形態の排気バイパス弁上面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが開いた状態を示した断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが閉じた状態を示した断面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図１７】本発明の第８実施形態に係る排気バイパス弁の制御部概略構成図である。
【図１８】本発明の第９実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２０】本発明の第１０実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図２１】本発明の第１１実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２２】同排気バイパス弁上面図である。
【図２３】本発明の第１２実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２４】同排気バイパス弁上面図である。
【図２５】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２６】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２７】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２８】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２９】本発明の第１３実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図３０】従来の排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが閉じた状態を示した断面図である。
【図３１】従来の排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが開いた状態を示した断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 排気バイパス弁
２ 隔壁
３ タービン入口側流路
４ タービン出口側流路
５ 短絡流路
６ バルブフラップ
６ａ 腕
６ｂ 封止面
７ シャフト
８ レバー
９ アクチュエータ
９ａ ジョイント
９ｂ アクチュエータ本体
９ｃ シャフト
９ｄ ピン
１０ テーパ部
１１ 圧力低下領域
１２ テーパ部
１３ ブッシュ
１４ ハウジング（固定側部材）
２１ 排気バイパス弁
２２ 隔壁
２５ 短絡流路
３０ 圧力増加領域
３１ 排気バイパス弁
３２ 隔壁
３５ 短絡流路
４１ 排気バイパス弁
４２ 隔壁
４５ 短絡流路
４９ 突起
４９’ 突起
５１ 排気バイパス弁
５２ バネ（付勢手段）
５３ バネ受け
６１ 排気バイパス弁
６２ レバー
６３ バネ（付勢手段）
６４ バネ受け
７１ 排気バイパス弁
７２ レバー
７３ 質量（錘）
８０ 制御部
８１ エンジントルク検出センサ
８２ ガス圧検出センサ
９１ 排気バイパス弁
９６ バルブフラップ
１０１ 排気バイパス弁
１０２ 重ね板バネ
１０３ シート（減衰手段）
１１１ 排気バイパス弁
１２１ 排気バイパス弁
１２４ ハウジング（固定側部材）
１２５ 孔
１２６ ブッシュ
１２７ フランジ
１２８ 貫通孔
１２９ 面取り部
１３０ Ｒ部
１３１ 隙間部
１４０ 排気バイパス弁
１４１ バネ（弾性体）
２０１ 排気バイパス弁
２０２ 隔壁
２０３ タービン入口側流路
２０４ タービン出口側流路
２０５ 短絡流路
２０６ バルブフラップ
２０６ａ 腕
２０６ｂ 封止面
２０７ シャフト
２０８ レバー
２０９ アクチュエータ
２０９ａ シャフト
Ｘ１ オーバーハング
Ｘ２ オーバーハング
【技術分野】
【０００１】
本発明はターボチャージャの排気バイパス弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャにおいて、タービンに過剰なガスが流入するのを防止する目的で、排気バイパス弁を設ける場合がある。排気バイパス弁とは、タービン入口とタービン出口を短絡する流路の開閉を行なう弁である。
【０００３】
排気バイパス弁には構造が容易なスイング式の弁を用いる場合が多い。図３０に従来のターボチャージャの排気バイパス弁２０１を示した。隔壁２０２により隔てられたタービン入口側流路２０３とタービン出口側流路２０４とが、短絡流路２０５により短絡され、排気バイパス弁２０１は、短絡流路２０５に対して蓋をするように被うバルブフラップ２０６を備える。バルブフラップ２０６は腕２０６ａにより片持ち支持され、腕２０６ａはシャフト２０７を回動中心として支持されている。シャフト２０７にはレバー２０８の一端が固定されており、レバー２０８の他端側がアクチュエータ２０９によって駆動されることで開閉する。すなわち、アクチュエータ２０９のシャフト２０９ａが伸張すると、レバー２０８がシャフト２０７を揺動中心としてタービン入口側流路２０３から離間する方向に移動し、それに伴ってシャフト２０７に固定されたバルブフラップ２０６も同様にタービン入口側流路２０３から離間する方向へ移動し、図３１のように短絡流路２０５が開く。アクチュエータ２０９のシャフト２０９ａが収縮すると、レバー２０８がシャフト２０７を揺動中心としてタービン入口側流路２０３方向へ移動し、それに伴ってシャフト２０７に固定されたバルブフラップ２０６も同様にタービン入口側流路２０３方向へ移動し、図３０のように短絡流路２０５が閉じる。閉じた状態では、バルブフラップ２０６の封止面２０６ｂが隔壁２０２側面と密着することで短絡流路２０５が閉塞される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７４８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気バイパス弁２０１の開度を絞って流量を制御しようとした場合、バルブフラップ２０６には大きなガス圧が作用する。一方、ターボチャージャはエンジンの排ガスにより駆動されるが、エンジンの排ガスの圧力は変動するため、バルブフラップ２０６には変動荷重が作用することになる。
【０００６】
空圧駆動のアクチュエータ２０９は空気バネとなっているため、バルブフラップ２０６に変動荷重が作用すると、荷重の変動幅に応じただけの伸縮をすることになる。この伸縮が大きいと、弁は僅かな開閉動作を繰返すこととなり、結果的にシャフト２０７などの摺動部に摩耗が発生する場合がある。弁のシャフト２０７が摩耗すると、ガタの増加による制御性の悪化などを生じる場合があるため、摩耗を低減する構造とすることが望まれている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる排気バイパス弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第１態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップはその片側を回転中心側として回動自在に支持され、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【０００９】
本態様によれば、回転軸から遠い側に、テーパ加工により圧力低下領域が形成される。このためバルブフラップへの作用力、特にモーメントを低減できる。
【００１０】
また、本発明の第２態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップは片側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路から前記バルブフラップの回転中心側縁部に向けて設けられているターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１１】
本態様によれば、短絡流路がバルブフラップの回転中心側に傾斜していることにより、バルブフラップの回転中心に近い側に圧力の高い圧力増加領域が形成される。これによりバルブフラップを回転させるモーメントが低減する。
【００１２】
また、本発明の第３態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップは片側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路におけるガスの流れ方向から戻る方向に同ガスを導くターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１３】
すなわち、本態様ではタービン入口側流路から短絡流路へ流れるガスは、鈍角をなして（９０度を超えて）流れ方向が転回される。これにより、短絡流路内に及ぶ動圧を低減できるため、バルブフラップに作用する変動荷重が低減する。
【００１４】
また、前記態様では、前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えていてもよい。
【００１５】
このようにすれば、回転軸から遠い側に、テーパ加工により圧力低下領域が形成されるので、バルブフラップへの作用力、特にモーメントを低減できる。
【００１６】
また、本発明の第４態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路内側に向けて突出する突起が設けられたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１７】
本態様によれば、突起によりタービン入口側流路を絞ることによって流速が加速し、動圧が増加する。この結果、短絡流路には静圧が及ぶようになり、バルブフラップに作用する圧力変動が抑制される。
【００１８】
また、本発明の第５態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップはタービン入口側流路の上流側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路の内側と前記短絡流路の内側との両方に向けて突出する突起が設けられたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００１９】
本態様によれば、突起によりタービン入口側流路を絞ることによって流速が加速し、動圧が増加する。この結果、短絡流路には静圧が及ぶようになり、バルブフラップに作用する圧力変動が抑制される。さらに短絡流路内のガス流がバルブフラップの回転中心に近い側に向くこととなり、高い圧力が生じる位置が回転中心に近い側に寄り、モーメントを低減させることができる。
【００２０】
また、本発明の第６態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００２１】
本態様によれば、バルブフラップが絞られた状態で、付勢手段によってバルブフラップの回転軸周りに対する剛性が増加する。したがってバルブフラップが受ける荷重が増加した場合に、荷重変動による弁の回転角変動が低減する。
【００２２】
前記態様では、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記レバーに対し、前記回転軸とアクチュエータの作用点との間に、前記付勢手段によって付勢力が与えられるようにされてもよい。
【００２３】
このようにすれば、バルブフラップがガスから受ける荷重の方向とバネからレバーが受ける荷重の方向がほぼ一致する配置であるため、バルブフラップの回転軸と、該回転軸を支持するブッシュとの間の片当たりが低減される。
【００２４】
前記態様では、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記レバーに対し、前記回転軸と前記付勢手段が付勢力を与える位置との間に、前記アクチュエータの作用点が位置するようにしてもよい。
【００２５】
このようにすれば、バルブフラップの回転軸周りの剛性をさらに高めることができる。
【００２６】
前記態様では、前記レバーの一端に錘が設けられているようにしてもよい。
【００２７】
バルブフラップが受ける変動荷重はエンジンの回転数と相関がある。また、上記付勢手段によるバルブフラップの回転角変動の抑制効果は、バルブフラップの回転軸周りの固有振動数よりもバルブフラップが受ける変動荷重の周波数が小さい場合に多く現れる。本構成では、レバーの一端、すなわち上端側または下端側のいずれか一方に錘を追加することにより、バルブフラップの回転軸周りの剛性を維持して、固有振動数を低減することができる。その結果、より低いエンジンの回転数で高い摩耗低減降下が得られる。錘はレバーと一体であっても別体であってもよい。
【００２８】
また、本発明の第７態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、エンジントルクが大きい条件下で、且つガスの圧力変動の周波数がバルブフラップの回転軸周りの固有振動数よりも小さい場合に、バルブフラップを全閉に制御する制御部を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００２９】
より詳細には、制御部にはエンジントルク及びガス圧が入力され、これらの値に応じてバルブフラップを開閉するアクチュエータを制御する。エンジントルクはガス圧から判断しても良い。ガス圧の変動は、エンジン回転数から判定することもできる。制御部は、ガス圧変動が固有値を超えたところでバルブフラップを開とすることができる。
エンジントルクが大きい条件では、ガスの圧力変動が大きくなり、このためバルブフラップが受ける荷重変動が大きくなる。またバルブフラップの回転軸周りの固有振動数と変動荷重の周波数が一致すると、共振により摩耗の増加、バルブフラップの破損などの可能性が増す。本構成では、バルブフラップが受ける変動荷重の周波数が固有振動数以下となる場合にはバルブフラップを全閉で維持する。これにより、この共振の発生が回避されるとともに、高い摩耗低減降下が得られる。
【００３０】
また、本発明の第８態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップは錘を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００３１】
すなわち、従来よりもバルブフラップが重くなるように構成する。バルブフラップは通常ガタを持って組み付けられている。本構成では、バルブフラップの重量を増加させることでバルブフラップの移動速度を抑制して衝撃荷重を低減する。錘はレバーと一体であっても別体であってもよい。また一体型として肉厚を増加させることで、バルブフラップの強度が増加し、破損などのリスクが低減する。
【００３２】
前記第６態様では、前記付勢手段は重ね板バネである構成にしてもよい。
【００３３】
重ね板バネは減衰性が高く、バルブフラップが受ける変動荷重の位相と回転軸周りの回転角変動の位相がずれ、回転角変動が抑制される。
【００３４】
前記第６態様または前記構成では、前記付勢手段の弾性力を減衰させる減衰手段を備えていてもよい。
【００３５】
バネの減衰性が高く、バルブフラップが受ける変動荷重の位相と回転軸周りの回転角変動の位相がずれ、回転角変動が抑制される。減衰手段としては、ゴム、樹脂等を採用できる。
【００３６】
また、本発明の第９態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記レバーに対して、前記回転軸を挟んで前記アクチュエータの作用点と逆側に前記バルブフラップが設けられたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００３７】
本態様では、バルブフラップが受ける荷重の方向とアクチュエータの作用点（ジョイント）がレバーに及ぼす荷重の方向とが略一致するため、回転軸と回転軸を支持するブッシュとの片当たりが低減される。
【００３８】
前記態様では、前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えていてもよい。
【００３９】
バルブフラップが絞られた状態で、バルブフラップの回転軸周りに対する剛性が増加する。したがってバルブフラップが受ける荷重が増加した場合に、荷重変動による弁の回転角変動が低減する。
【００４０】
また、本発明の第１０態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、前記回転軸に沿った方向で見た場合に、前記レバーに対して前記バルブフラップと前記アクチュエータの作用点が同じ側に位置しているターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４１】
本態様によれば、レバーにおけるアクチュエータの作用点（すなわちアクチュエータのジョイント接触点）とバルブフラップとの位置が近づくことにより、オーバーハングが低減し、ブッシュと回転軸との片当たりが低減する。
【００４２】
また、本発明の第１１態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、ブッシュと、該ブッシュを支持する固定側部材とを備え、前記ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記ブッシュと前記固定側部材の少なくとも一方側に、前記ブッシュが前記固定側部材に接触する接触面積を拡大させる接触面積拡大部を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４３】
本態様によれば、ブッシュのエッジ部近傍で回転軸とブッシュとの接触面積が拡大するため、摩耗深さを低減できる。接触面積拡大部としては、面取り形状、Ｒ形状等である。
【００４４】
前記態様では、前記ブッシュを支持する固定側部材を備え、該ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記ブッシュと前記固定側部材との間に隙間が形成されていてもよい。
【００４５】
このようにブッシュ背面に隙間が形成されていることにより、ブッシュのエッジ部近傍で固定側部材（ハウジング等）との接触面積を拡大できる。
【００４６】
また、本発明の第１２態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、弾性体を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４７】
通常、バルブフラップの密着性を上げるために、バルブフラップはガタを持って腕と組み付けられている。ここには隙間が形成されるためにガスの圧力変動が作用するとバルブフラップと腕とが衝突する。その際に大きな衝撃荷重が発生すると、回転軸角変動も大きくなる。本構成ではバルブフラップと腕との間に弾性体が介在しているため、回転角変動が抑えられる。
【００４８】
また、本発明の第１３態様は、タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、高減衰性材料を備えたターボチャージャの排気バイパス弁を提供する。
【００４９】
通常、バルブフラップの密着性を上げるために、バルブフラップはガタを持って腕と組み付けられている。ここには隙間が形成されるためにガスの圧力変動が作用するとバルブフラップと腕とが衝突する。その際に大きな衝撃荷重が発生すると、回転軸角変動も大きくなる。本構成ではバルブフラップと腕との間に高減衰性材料が介在しているため、回転角変動が抑えられる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明のターボチャージャの排気バイパス弁によれば、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
［第１実施形態］
図１に本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁１を示した。また、図２は排気バイパス弁１の一部を破断した上面図である。図示の排気バイパス弁１は、隔壁２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路５により短絡される構成となっている。排気バイパス弁１は、短絡流路５に対して蓋をするように被うバルブフラップ６を備える。バルブフラップ６は腕６ａにより片持ち支持され、腕６ａはシャフト７を回動中心として支持されている。シャフト７にはまたレバー８の一端が固定されており、レバー８の他端側がアクチュエータ９によって駆動されることで開閉する。シャフト７はブッシュ１３により回動自在に支持されており、ブッシュ１３はハウジング（固定側部材）１４に対して嵌合されている。図１の紙面の手前から奥に向かって、アクチュエータ９，レバー８，バルブフラップ６が並んでいる。また、バルブフラップ６と腕６ａとの間には回り止めが施されている。
【００５２】
アクチュエータ９はレバー８に回動自在に固定され、アクチュエータ９の駆動力をレバー８に伝達する作用点としてのジョイント９ａと、ジョイント９ａをアクチュエータ本体９ｂから離間接近させるシャフト９ｃとを備える。ジョイント９ａはピン９ｄを介してレバー８の一側面に回動自在に固定されている。アクチュエータ９のシャフト９ｃが伸張すると、レバー８がシャフト７を回転軸としてタービン入口側流路３から離間する方向に移動し、それに伴ってシャフト７に固定されたバルブフラップ６も同様にシャフト７を回転軸としてタービン入口側流路３から離間する方向へ移動し、短絡流路５が開いてタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが連通する。アクチュエータ９のシャフト９ｃが収縮すると、レバー８がシャフト７を揺動中心としてタービン入口側流路３方向へ移動し、それに伴ってシャフト７に固定されたバルブフラップ６も同様にタービン入口側流路３方向へ移動し、短絡流路５が閉じる。閉じた状態では、バルブフラップ６の封止面６ｂが隔壁２側面と密着することで短絡流路５が閉塞される。
【００５３】
隔壁２の短絡流路５周壁は、そのタービン出口側流路４側かつシャフト７の回転中心から遠い側の縁部に、テーパ部１０を備える。すなわち、タービン入口側流路３側からタービン出口側流路４側に向けて、短絡流路５の流路断面積が徐々に拡大するように、短絡流路５の周壁角部に面取り加工が施された状態となっている。これにより、テーパ部１０とバルブフラップ６との間にタービン入口側流路３からタービン出口側流路４へ短絡するガス流を加速させる圧力低下領域１１が形成される。
【００５４】
本構成により、排気バイパス弁１の開度を絞った場合、タービン入口側流路３からタービン出口側流路４へ流れる排ガスは、圧力低下領域１１を通過する際に圧力が低下する。その結果、従来と比較し、バルブフラップ６への作用力、特にモーメントが低減する。したがって、結果的に排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができる。これにより、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００５５】
また、図３に示したように、短絡流路５と対向するバルブフラップ６の封止面６ｂにテーパ部１２を設けても良い。すなわち、バルブフラップは通常平面であるが、本変形例のバルブフラップ６には、シャフト７の回転中心から遠い側に、短絡流路５と対向する面の角が面取り状態とされたテーパ部１２を備えている。これにより、上記と同様に、テーパ部１０及びテーパ部１２により圧力低下領域１１が形成され、同様の効果を得ることができる。
なお、図４に示したように、通常円形のバルブフラップ６を四角形に形成しても良い。
【００５６】
［第２実施形態］
図５に本発明の第２実施形態に係る排気バイパス弁２１を示した。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、隔壁２２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路２５により短絡された構成となっている。
【００５７】
短絡流路２５は、タービン入口側流路３からタービン出口側流路４に向けて、シャフト７の回転軸中心側に近づくように傾斜している。これにより、シャフト７に近い側における短絡流路２５のタービン出口側流路４周壁縁部に圧力増加領域３０が形成される。
【００５８】
本構成によれば、短絡流路２５がバルブフラップ６のシャフト回転中心方向に傾斜していることで、バルブフラップ６のシャフト回転中心に近い側に圧力の高い領域（圧力増加領域３０）が発生するため、バルブフラップ６を回転させるモーメントを低減させることができる。したがって排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００５９】
なお、図６に示したように、短絡流路２５に対して上記実施形態のテーパ部１０を組み合わせても良い。すなわち、本変形例では、短絡流路２５のタービン出口側流路４側開口部であってシャフト７から遠い側の縁部にテーパ部１０が形成されており、テーパ部１０により圧力低下領域１１が形成される。
【００６０】
［第３実施形態］
図７に本発明の第３実施形態に係る排気バイパス弁３１を示した。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、隔壁３２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路３５により短絡された構成となっている。
【００６１】
タービン入口側流路３は、排気バイパス弁３１近傍において排気バイパス弁３１のバルブフラップ６の封止面６ｂと略平行であり、短絡流路３５はタービン入口側流路３から分岐してタービン出口側流路４に短絡している。短絡流路３５はタービン入口側流路３の流れから戻る向きに傾斜している。すなわちガスは９０度を超えて流れ方向を転回してタービン入口側流路３から短絡流路３５へ流入する。
【００６２】
本構成によれば、短絡流路３５にタービン入口側流路３の流れ方向から戻る方向の傾斜をつけることにより、隔壁３２内の短絡流路３５に及ぶ動圧を低減することができるため、バルブフラップ６に作用する変動荷重を低減することができる。したがって排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００６３】
［第４実施形態］
図８に本発明の第４実施形態に係る排気バイパス弁４１を示した。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
【００６４】
本実施形態においては、隔壁４２により隔てられたタービン入口側流路３とタービン出口側流路４とが、短絡流路４５により短絡された構成となっている。タービン入口側流路３は、排気バイパス弁４１近傍において排気バイパス弁４１のバルブフラップ６封止面６ｂと略平行であり、短絡流路４５はタービン入口側流路３から分岐してタービン出口側流路４に短絡している。タービン入口側流路３には、短絡流路４５へ分岐する上流側の角に、タービン入口側流路３の流路断面積を絞るようにタービン入口側流路３の流路中心側に向けて張り出す突起４９が設けられている。
【００６５】
本構成によれば、タービン入口からタービンに入る主流の流れに対し、突起４９により流路が絞られていることにより、流速が加速し、主流の動圧が増加する。その結果、隔壁４２に設けられた短絡流路４５に静圧が及ぶようになり、バルブフラップ６に作用する圧力の変動を抑制することができる。したがって排気ガスの圧力変動時に生じる作用力の変動幅も低減させることができ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００６６】
また、図９に示したように、突起４９の代わりにタービン入口側流路３と短絡流路４５の両方に向けて張り出す突起４９’を設けても良い。すなわち、突起４９’は、短絡流路４５へ分岐する上流側の角に、短絡流路４５とタービン入口側流路３の両方の流路断面積を絞るように、タービン入口側流路３の内側かつ短絡流路４５内側に向けた斜め方向に突出する。
本変形例によっても、上記と同様突起４９’により流路が絞られていることにより、流速が加速し、主流の動圧が増加する。その結果、隔壁４２に設けられた短絡流路４５に静圧が及ぶようになり、バルブフラップ６に作用する圧力の変動を抑制することができる。さらに図のように短絡流路４５内のガス流れがシャフト７の回転中心に近い側を向くことで、高い圧力が生じる位置をシャフト回転中心に近い側に寄せることができ、圧力変動の低減とモーメントの低減の両方を達成できる。
【００６７】
［第５実施形態］
図１０に本発明の第５実施形態に係る排気バイパス弁５１を示した。
なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の排気バイパス弁５１では、レバー８と隔壁２との間に、バネ（付勢手段）５２が設けられている。バネ５２の一端はレバー８に接触し、他端は固定側（ハウジング）のバネ受け５３に固定されている。レバー８長手方向に沿って、シャフト７，バネ５２の接触位置、アクチュエータ９先端のジョイント９ａがこの順で並んでいる。
図１０に示した開状態では、バネ５２は伸張した状態であり、図１１のようにバルブフラップ６を全閉近くに絞ると、バネ５２が収縮してバルブフラップ６を開く方向に付勢する。
【００６９】
バルブフラップ６が受ける荷重が増加した場合、バネ５２の付勢力によってバルブフラップ６のシャフト７回りの回転に対する剛性が増加することで、荷重変動によるバルブフラップ６の回転角変動を低減することができる。その結果、シャフト７とシャフト７を支持するブッシュ１３との間での滑り距離が低減し、摩耗を防止することができる。また、バルブフラップ６がガスから受ける荷重の方向とバネ５２からレバー８が受ける荷重の方向がほぼ一致しているため、シャフト７とブッシュ１３の間の片当たりを低減できる。すなわち、図１２（１）に示したようにバネがない場合にはアクチュエータ９により引く力とガス圧の方向とが逆であるため、ブッシュ１３内でシャフト７が傾く方向に力が作用する。本実施形態では図１２（２）に示したようにバネ５２による付勢力によりこの傾き方向の力が低減する。
【００７０】
なお、バネ５２としては弾性体であればいかなるものでも良い。例えば板バネでも良い。
【００７１】
［第６実施形態］
図１３に本発明の第６実施形態に係る排気バイパス弁６１を示した。図示の排気バイパス弁６１は、上記第５実施形態と比較し、バネの位置が異なるものである。すなわち、本実施形態においては、上記レバー８（第１実施形態参照）と比較して長いレバー６２を有し、レバー６２と隔壁２との間には、バネ（付勢手段）６３が設けられている。バネ６３の一端はレバー６２に接触し、他端は固定側（ハウジング）のバネ受け６４に固定されている。レバー６２上で、シャフト７，アクチュエータ９先端のジョイント９ａ、バネ６３の接触位置、がこの順で並んでいる。図１３に示した開状態では、バネ６３は伸張し、図１４に示したようにバルブフラップ６を全閉近くに絞ると、バネ６３は収縮してバルブフラップ６を開く方向に付勢する。
他の構成については上記第５実施形態と同様であり、同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７２】
バルブフラップ６が受ける荷重が増加した場合、バネ６３の付勢力によってバルブフラップ６のシャフト７周り回転に対する剛性が増加することで、荷重変動によるバルブフラップ６の回転角変動を低減することができる。特に上記第５実施形態と比較し、バルブフラップ６のシャフト７周りの剛性を高めることができる。その結果、シャフト７とシャフト７を支持するブッシュ１３との間での滑り距離が低減し、摩耗を防止することができる。また、バルブフラップ６がガスから受ける荷重の方向とバネ６３からレバー８が受ける荷重の方向がほぼ一致しているため、シャフト７とブッシュ１３の間の片当たりを低減できる。
【００７３】
なお、上記第５実施形態と同様、バネ６３としては弾性体であればいかなるものでも良い。例えば板バネでも良い。
【００７４】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態に係る排気バイパス弁について図１５を参照して説明する。本実施形態は上記第５または第６実施形態に対し、レバーに質量（錘）を追加した構成である。以下においては、第５実施形態に質量を追加した場合について説明する。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
図１５に示した排気バイパス弁７１は、上記レバー８（第５実施形態参照）と比較して長いレバー７２を有し、レバー７２の下端には質量（錘）７３が固定されている。すなわち、レバー７２長手方向に沿って、下から質量７３，シャフト７，バネ５２の接触位置、がこの順で並んでいる。
【００７６】
バルブフラップ６が受ける変動荷重は、エンジンの回転数と相関がある。また、バルブフラップ６の回転角度変動の抑制効果は、バルブフラップ６のシャフト７周りの固有振動数よりバルブフラップ６が受ける変動荷重の周波数が小さい場合に大きく現れる。本実施形態では、レバー７２に質量７３を追加することにより、バルブフラップ６のシャフト周りの剛性を維持して、固有振動数を低減することができる。この結果、より低いエンジン回転数から高い摩耗低減効果を得ることができる。
【００７７】
なお、図１６に示したように、レバー７２の上端に質量７３を設けても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
［第８実施形態］
本実施形態の排気バイパス弁の制御構成図を図１７に示した。なお、全体の構成は上記第１実施形態と同様であり、同様の構成には同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態においては、アクチュエータ９を制御する制御部８０を備え、制御部８０には、エンジントルク検出センサ８１及びガス圧検出センサ８２の出力が与えられる。制御部８０は、エンジントルクが大きい条件下で、且つガスの圧力変動の周波数がバルブフラップ６の回転軸周りの固有振動数よりも小さい場合に、バルブフラップ６を全閉に制御する。制御部８０は、ガス圧変動が固有値を超えたところでバルブフラップ６を開とする。
【００７９】
エンジントルクが大きい条件では、ガスの圧力変動が大きくなるため、バルブフラップ６が受ける荷重変動が大きくなる。また、バルブフラップ６のシャフト７周りの固有振動数と変動荷重の周波数が一致すると、共振により摩耗の増加、弁の破損などのリスクが増す。この共振の発生を回避するため、および摩耗低減効果を高めるために、制御部８０は、バルブフラップ６が受ける変動荷重の周波数が固有振動数以下になる場合には弁を全閉で維持し、固有振動数を超え共振のリスクがなくなった場合に弁を開くように制御する。その結果、摩耗の低減、弁破損の回避を達成できる。
【００８０】
なお、エンジントルクはガス圧から判断しても良い。ガス圧の変動は、エンジン回転数から判定することもできる。
【００８１】
［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態に係る排気バイパス弁について図１８を参照して説明する。本実施形態は上記第５または第６実施形態に対して変形を加えたものである。以下においては、第５実施形態に質量を追加した場合について説明する。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
図１８に示した本実施形態の排気バイパス弁９１は、バルブフラップ６（第５実施形態参照）と比較して肉厚が厚く質量が大きいバルブフラップ９６を備える。すなわちバルブフラップ９６は錘を内包した構成となっている。
【００８３】
バルブフラップ９６と腕６ａとは、通常ガタを持って組み立てられている。そのため、レバー８の動きを抑制するようにバネ（第５実施形態におけるバネ５２等）などを追加すると、荷重変動にともなうバルブフラップ９６と腕６ａとの間の衝撃荷重が増加する可能性がある。本実施形態では、バルブフラップ９６の質量を増すことで、移動速度を抑制して衝撃荷重を低減することができる。したがって、回転角変動が抑えられ、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。また、バルブフラップ９６の肉厚を増すことで、バルブフラップ９６の強度が増加し、破損などのリスクが低減する。
【００８４】
［第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態に係る排気バイパス弁について図１９を参照して説明する。本実施形態は上記第５乃至第９実施形態に対して変形を加えたものである。以下においては、第５実施形態に対し変形を加えた例について説明する。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８５】
本実施形態では、上記第５実施形態におけるバネ５２の代わりに、重ね板バネを用いる。
図１９（１）及び同図のＡ−Ａ線に沿った断面図である図１９（２）に示したように、本実施形態の排気バイパス弁１０１では、バネ５２の代わりに重ね板バネ１０２が用いられる。重ね板バネ１０２は、レバー８とバネ受け５３との間に配置され、一側がレバー８に接し、他側がバネ受け５３に固定されている。
【００８６】
本例では、バネの減衰性を高めることで、バルブフラップ６が受ける変動荷重の位相と弁のシャフト７周りの回転角変動の位相をずらして、回転角変動を抑制する。その結果、摩耗の低減効果を高めることができる。
【００８７】
また、図２０（１）及び同図のＢ−Ｂ線に沿った断面図である図２０（２）に示したように、バネ５２の両端に減衰性の高い材料（ゴム、樹脂など）のシート（減衰手段）１０３を挟むようにしても良い。なお、バネ５２の代わりに板バネを使用しても良い。
【００８８】
これにより、バネ５２の減衰性が高まり、回転角変動をより効果的に抑制することができ、高い摩耗の低減効果を得ることができる。
【００８９】
［第１１実施形態］
図２１に本発明の第１１実施形態に係る排気バイパス弁１１１を示した。
なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
排気バイパス弁１１１は、レバー８とバルブフラップ６の腕６ａとがなす角が鈍角、特に略直線状に沿って配置されている。
【００９０】
これにより、バルブフラップ６が受ける荷重の方向とジョイント９ａがレバー８に及ぼす荷重の方向が略一致するため、シャフト７とシャフト７を支持するブッシュの片当たりを低減することができる。すなわち、図２２に示したように、アクチュエータ９により閉じようとする力と、バルブフラップ６に作用するガス圧とが同じ方向であるため、シャフト７を傾ける方向に作用する力（図１２（１）参照）が発生しない。したがって、回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００９１】
さらに、上記第５実施形態と同様にバネ５２を設けても良い。本バネ５２は、レバー８に対してアクチュエータ９とは逆側に配置され、バルブフラップ６が絞られた場合に弁を開ける方向に付勢するものである。これにより、バルブフラップ６が受ける荷重が増加した場合、バネ５２の付勢力によってバルブフラップ６のシャフト７回りの回転に対する剛性が増加することで、荷重変動によるバルブフラップ６の回転角変動を低減することができる。
【００９２】
［第１２実施形態］
図２３に本発明の第１２実施形態に係る排気バイパス弁１２１を示した。本実施形態は上記第５乃至第１１実施形態に対して変形を加えたものである。なお、第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
本実施形態では、バルブフラップ６、レバー８、及びアクチュエータ９のジョイント９ａの接触位置がバルブフラップ６に近づくよう、ジョイント９ａとレバー８の接続ピンがレバー８よりフラップに近い側に配置されている。
【００９３】
これにより、シャフト７とブッシュ１３の間で発生する片当たり荷重を低減することができる。その結果、摩耗低減効果を高めることができる。すなわち、図２４に示したように、図１２（１）と比較してオーバーハング（符号Ｘ１→符号Ｘ２）が低減するため、シャフト７をブッシュ１３内で傾ける方向に作用する力が低減する。したがって回転軸の摩耗を低減して制御性の悪化を防止することができる。
【００９４】
また、上記第１乃至第１１実施形態及び上記図２３の例において、シャフト７を支持するブッシュのエッジ部にテーパまたはＲを設けてもよい。この場合の詳細を図２５に示した。シャフト７は、ハウジング（固定側部材）１２４の孔１２５に嵌合した略円筒状のブッシュ１２６を介して回転自在に支持されている。ブッシュ１２６は、孔１２５の一側開口縁部を被うフランジ１２７と、シャフト７が挿入される貫通孔１２８と、を有する。さらにブッシュ１２６の貫通孔１２８の両端開口縁部に、それぞれ面取り部１２９が形成されている。
【００９５】
図２６は面取り部１２９の代わりにＲ部１３０が形成された例である。また、図２７はブッシュ１２６の外周壁と、ハウジング１２４の壁部との間であってブッシュ１２６の両端部に位置してそれぞれ隙間部１３１が形成されている。隙間部１３１はハウジング１２４の壁部が削られていることにより形成されている。
【００９６】
上記各図に示したように、面取り部１２９，Ｒ部１３０，隙間部１３１を形成することにより、エッジ部近傍での接触面積が拡大し、その結果摩耗深さを低減でき、摩耗発生によるガタの増加を抑制することができる。
【００９７】
なお、ブッシュ１２６は、図２８のようにフランジ１２７を備えていなくても良い。
【００９８】
［第１３実施形態］
次に、本発明の第１３実施形態に係る排気バイパス弁１４０について図２９を参照して説明する。なお、バルブフラップ６等の構成は上記第１実施形態とほぼ同様であり、同様の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
図２９に示したように、排気バイパス弁１４０はバルブフラップ６と腕６ａとの間にバネ（弾性体）１４１が挟み込まれた状態となっている。バネの代わりに高減衰性材料のシートを使用しても良い。
【００９９】
通常、バルブフラップ６と隔壁２との密着性を上げるため、バルブフラップ６はガタを持って腕６ａと組み立てられているが、隙間があるためガスの圧力変動が作用するとバルブフラップ６と腕６ａとが衝突する。その際には大きな衝撃荷重が発生する場合があり、シャフト７の回転角変動も大きくなる。本実施形態では、バネ１４１が設けられていることにより、回転角変動が抑えられ、摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２】同排気バイパス弁の上面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが開いた状態を示した断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが閉じた状態を示した断面図である。
【図１２】（１）比較例として示した排気バイパス弁上面図である。（２）本実施形態の排気バイパス弁上面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが開いた状態を示した断面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが閉じた状態を示した断面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図１６】本発明の第７実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図１７】本発明の第８実施形態に係る排気バイパス弁の制御部概略構成図である。
【図１８】本発明の第９実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図１９】本発明の第１０実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２０】本発明の第１０実施形態に係る排気バイパス弁の変形例について示した断面図である。
【図２１】本発明の第１１実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２２】同排気バイパス弁上面図である。
【図２３】本発明の第１２実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図２４】同排気バイパス弁上面図である。
【図２５】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２６】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２７】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２８】本発明の第１２実施形態に係り、排気バイパス弁のバルブフラップを回動自在に支持する軸受部について示した断面図である。
【図２９】本発明の第１３実施形態に係る排気バイパス弁について示した断面図である。
【図３０】従来の排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが閉じた状態を示した断面図である。
【図３１】従来の排気バイパス弁について示した図であり、バルブフラップが開いた状態を示した断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ 排気バイパス弁
２ 隔壁
３ タービン入口側流路
４ タービン出口側流路
５ 短絡流路
６ バルブフラップ
６ａ 腕
６ｂ 封止面
７ シャフト
８ レバー
９ アクチュエータ
９ａ ジョイント
９ｂ アクチュエータ本体
９ｃ シャフト
９ｄ ピン
１０ テーパ部
１１ 圧力低下領域
１２ テーパ部
１３ ブッシュ
１４ ハウジング（固定側部材）
２１ 排気バイパス弁
２２ 隔壁
２５ 短絡流路
３０ 圧力増加領域
３１ 排気バイパス弁
３２ 隔壁
３５ 短絡流路
４１ 排気バイパス弁
４２ 隔壁
４５ 短絡流路
４９ 突起
４９’ 突起
５１ 排気バイパス弁
５２ バネ（付勢手段）
５３ バネ受け
６１ 排気バイパス弁
６２ レバー
６３ バネ（付勢手段）
６４ バネ受け
７１ 排気バイパス弁
７２ レバー
７３ 質量（錘）
８０ 制御部
８１ エンジントルク検出センサ
８２ ガス圧検出センサ
９１ 排気バイパス弁
９６ バルブフラップ
１０１ 排気バイパス弁
１０２ 重ね板バネ
１０３ シート（減衰手段）
１１１ 排気バイパス弁
１２１ 排気バイパス弁
１２４ ハウジング（固定側部材）
１２５ 孔
１２６ ブッシュ
１２７ フランジ
１２８ 貫通孔
１２９ 面取り部
１３０ Ｒ部
１３１ 隙間部
１４０ 排気バイパス弁
１４１ バネ（弾性体）
２０１ 排気バイパス弁
２０２ 隔壁
２０３ タービン入口側流路
２０４ タービン出口側流路
２０５ 短絡流路
２０６ バルブフラップ
２０６ａ 腕
２０６ｂ 封止面
２０７ シャフト
２０８ レバー
２０９ アクチュエータ
２０９ａ シャフト
Ｘ１ オーバーハング
Ｘ２ オーバーハング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップはその片側を回転中心側として回動自在に支持され、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項２】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは片側を回転中心側として、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路から前記バルブフラップの回転中心側縁部に向けて設けられている、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項３】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは片側を回転中心側として、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路におけるガスの流れ方向から戻る方向に同ガスを導く、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項４】
前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えた、請求項３に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項５】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路内側に向けて突出する突起が設けられた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項６】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは前記タービン入口側流路の上流側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、
前記タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路の内側と前記短絡流路の内側との両方に向けて突出する突起が設けられた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項７】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項８】
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記レバーに対し、前記回転軸とアクチュエータの作用点との間に、前記付勢手段によって付勢力が与えられる、請求項７に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項９】
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記レバーに対し、前記回転軸と前記付勢手段が付勢力を与える位置との間に、前記アクチュエータの作用点が位置する、請求項７に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１０】
前記レバーの一端に錘が設けられている、請求項７から９のいずれかに記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１１】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
エンジントルクが大きい条件下で、且つガスの圧力変動の周波数が前記バルブフラップの回転軸周りの固有振動数よりも小さい場合に、前記バルブフラップを全閉に制御する制御部を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１２】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは錘を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１３】
前記付勢手段は重ね板バネである、請求項７から１０のいずれかに記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１４】
前記付勢手段の弾性力を減衰させる減衰手段を備えた、請求項７から１０のいずれかまたは請求項１３に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１５】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記レバーに対して、前記回転軸を挟んで前記アクチュエータの作用点と逆側に前記バルブフラップが設けられた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１６】
前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えた、請求項１５に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１７】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記回転軸に沿った方向で見た場合に、前記レバーに対して前記バルブフラップと前記アクチュエータの作用点が同じ側に位置している、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１８】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップの回転軸を軸支するブッシュを備え、該ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記回転軸に接触する接触面積を拡大させる接触面積拡大部を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１９】
前記ブッシュを支持する固定側部材を備え、該ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記ブッシュと前記固定側部材との間に隙間が形成されている、請求項１８に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項２０】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、弾性体を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項２１】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、高減衰性材料を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップはその片側を回転中心側として回動自在に支持され、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項２】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは片側を回転中心側として、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路から前記バルブフラップの回転中心側縁部に向けて設けられている、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項３】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは片側を回転中心側として、同他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、前記短絡流路は、前記タービン入口側流路におけるガスの流れ方向から戻る方向に同ガスを導く、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項４】
前記バルブフラップと対向する前記短絡流路の開口縁部、または該短絡流路と対向する前記バルブフラップ側面の少なくとも一方は、前記他側縁部にテーパ部を備えた、請求項３に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項５】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路内側に向けて突出する突起が設けられた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項６】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは前記タービン入口側流路の上流側を回転中心側として、他側が前記短絡流路から離間接近して該短絡流路が開閉され、
前記タービン入口側流路から前記短絡流路に分岐する分岐部の上流側の角に、前記タービン入口側流路の内側と前記短絡流路の内側との両方に向けて突出する突起が設けられた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項７】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項８】
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記レバーに対し、前記回転軸とアクチュエータの作用点との間に、前記付勢手段によって付勢力が与えられる、請求項７に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項９】
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記レバーに対し、前記回転軸と前記付勢手段が付勢力を与える位置との間に、前記アクチュエータの作用点が位置する、請求項７に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１０】
前記レバーの一端に錘が設けられている、請求項７から９のいずれかに記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１１】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
エンジントルクが大きい条件下で、且つガスの圧力変動の周波数が前記バルブフラップの回転軸周りの固有振動数よりも小さい場合に、前記バルブフラップを全閉に制御する制御部を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１２】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップは錘を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１３】
前記付勢手段は重ね板バネである、請求項７から１０のいずれかに記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１４】
前記付勢手段の弾性力を減衰させる減衰手段を備えた、請求項７から１０のいずれかまたは請求項１３に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１５】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記レバーに対して、前記回転軸を挟んで前記アクチュエータの作用点と逆側に前記バルブフラップが設けられた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１６】
前記バルブフラップが全閉または全閉に近い位置にある場合に該バルブフラップを開く方向に付勢する付勢手段を備えた、請求項１５に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１７】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップの回転軸に固定されたレバーと、該レバーに駆動力を作用して該レバーを前記回転軸周りに回動させることで前記バルブフラップを開閉させるアクチュエータとを備え、
前記回転軸に沿った方向で見た場合に、前記レバーに対して前記バルブフラップと前記アクチュエータの作用点が同じ側に位置している、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１８】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
前記バルブフラップの回転軸を軸支するブッシュを備え、該ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記回転軸に接触する接触面積を拡大させる接触面積拡大部を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項１９】
前記ブッシュを支持する固定側部材を備え、該ブッシュ長手方向の少なくとも一端部には、前記ブッシュと前記固定側部材との間に隙間が形成されている、請求項１８に記載のターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項２０】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、弾性体を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【請求項２１】
タービン入口側流路とタービン出口側流路を連通する短絡流路と、この短絡流路を開閉するバルブフラップとを備え、該バルブフラップが開閉して前記タービン入口側流路を流動するガスが前記タービン出口側流路へ短絡されるターボチャージャの排気バイパス弁であって、
先端が前記バルブフラップを支持するとともに基端側が回動自在に支持された腕を備え、該腕と前記バルブフラップとの間に、高減衰性材料を備えた、ターボチャージャの排気バイパス弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２００９−２０３８３５（Ｐ２００９−２０３８３５Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４５１９６（Ｐ２００８−４５１９６）
【出願日】平成２０年２月２６日（２００８．２．２６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２６日（２００８．２．２６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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