JP6832183B2 - 排気バイパス装置及び過給機 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンから排出された排気ガスをタービンに流動させずにバイパスさせる排気バイパス装置、並びに、この排気バイパス装置を備える過給機に関するものである。

過給機は、コンプレッサとタービンとが回転軸により一体に回転するように連結されて構成されている。この過給機は、排気通路を流れる排ガスによりタービンが回転し、タービンの回転が回転軸により伝達されてコンプレッサが回転し、コンプレッサが空気を圧縮して吸気通路からエンジンに供給する。このような過給機において、タービンより上流側の排気通路から、このタービンをバイパスさせる排気バイパス装置（ウエストゲートバルブ）が設けられている。エンジンの排ガス量が過大のとき、ウエストゲートバルブを開放することで排ガスをタービンに供給せずに排出し、低負荷時の排ガス流量の作動点を上昇させ、エンジンの高出力化を図る。

このような過給機に適用された排気バイパス装置は、ウエストゲートバルブが開閉弁であることから、タービンに供給する排ガス流量を調整することができない。そこで、タービンに供給する排ガス流量を調整することができる技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された排気バイパス装置は、複数の貫通孔が形成されたバルブシートに対して複数の貫通孔が形成されたバルブメンバを回動自在に支持し、バルブシートに対してバルブメンバを回動して各貫通孔の開口面積を調整することで、各貫通孔を通過する排ガスのバイパス量を調整するものである。

米国特許公開第２０１５−０００４０２０号明細書

排気バイパス装置は、排気通路に高温の排ガスが流れることから、一般に、７００℃〜１０００℃の高温雰囲気下にさらされる。上述した従来の排気バイパス装置は、バルブシートに対してバルブメンバが面接触し、回動時に摺接することで各貫通孔の開口面積を調整している。そのため、バルブシート及びバルブメンバが高温雰囲気下にさらされると、固着、摩耗、チャタリング騒音などの問題が発生してしまう。

本発明は上述した課題を解決するものであり、良好な作動性を確保することで信頼性の向上を図る排気バイパス装置及び過給機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の排気バイパス装置は、排ガスのバイパス通路が設けられるハウジングと、前記バイパス通路を閉止するように前記ハウジングに固定される第１部材と、前記バイパス通路における第１部材の上流側または下流側に前記バイパス通路を閉止するように前記ハウジングに移動自在に支持される第２部材と、前記第２部材を移動する移動装置と、を備え、前記第１部材と前記第２部材のいずれか一方に前記バイパス通路の上流側と下流側を貫通する貫通孔が設けられ、前記第１部材と前記第２部材のいずれか他方に前記一方の平面部を転動自在であると共に前記貫通孔を閉止する転動体が設けられる、ことを特徴とするものである。

従って、移動装置により第２部材を移動すると、第１部材と第２部材の一方に設けられた貫通孔と第１部材と第２部材の他方に設けられた転動体とが相対移動し、転動体が貫通孔を閉止することができる。転動体が平面部に接触しているときは、貫通孔が開放され、バイパス通路が開放される。一方、転動体が貫通孔を閉止するときは、貫通孔が閉止され、バイパス通路が閉止される。また、転動体により貫通孔の閉止位置に応じてバイパス通路の開放量が調整される。そのため、バイパス通路の開放量を変更するとき、転動体が平面部を転動することから、両者の接触面積が減少し、固着や摩耗などのリスクが低減され、良好な作動性を確保することで信頼性の向上を図ることができる。

本発明の排気バイパス装置では、前記貫通孔は、前記転動体より小さい寸法に設定されることを特徴としている。

従って、転動体が適正に貫通孔を閉止することができ、高精度にバイパス通路の開放量を調整することができる。

本発明の排気バイパス装置では、前記第１部材と前記第２部材は、互いに接近離反自在に支持されると共に、付勢部材により互いに接近する方向に付勢されることを特徴としている。

従って、転動体が貫通孔を閉止したとき、第１部材と第２部材との距離が変わるが、付勢部材により第１部材と第２部材が接近する方向に付勢されることで、第１部材と第２部材とのがたつきを防止し、良好な作動性を確保することができる。

本発明の排気バイパス装置では、前記一方の平面部に前記転動体の転動方向に沿う傾斜面が前記貫通孔に向けて設けられることを特徴としている。

従って、転動体は傾斜面を通って貫通孔を閉止するため、転動体のスムースな作動を確保し、騒音の発生を抑制することができる。

本発明の排気バイパス装置では、前記転動体は、前記他方に支持軸により回転自在に支持されることを特徴としている。

従って、転動体が支持軸により回転自在に支持されることで、転動体の安定した作動を確保することができる。

本発明の排気バイパス装置では、前記転動体は、前記他方に形成された支持孔に遊転自在に支持されることを特徴としている。

従って、転動体が支持孔に遊転自在に支持されることで、転動体が貫通孔を閉止するとき、転動体と貫通孔との位置ずれを吸収することができ、転動体が適正に貫通孔を閉止することができる。

本発明の排気バイパス装置では、前記第１部材と前記第２部材は、円板形状をなし、前記一方の外周部に周方向に所定間隔を空けて複数の前記貫通孔が設けられ、前記他方の外周部に周方向に所定間隔を空けて複数の前記転動体が設けられることを特徴としている。

従って、移動装置により第２部材を移動すると、円板形状をなす各部材が回転方向に相対移動し、複数の転動体と複数の貫通孔との位置が変わり、貫通孔の閉止状態に応じてバイパス通路の開放量を高精度に調整することができる。

また、本発明の過給機は、コンプレッサと、タービンと、前記コンプレッサと前記タービンとを同軸上に連結する回転軸と、前記排気バイパス装置と、を備えることを特徴とするものである。

従って、タービンに供給する排ガス量を調整するとき、排気バイパス装置にて、転動体が平面部を転動することから、第１部材と第２部材の固着や摩耗などのリスクが低減され、良好な作動性を確保することで信頼性の向上を図ることができる。

本発明の排気バイパス装置及び過給機によれば、良好な作動性を確保することで信頼性の向上を図ることができる。

図１は、第１実施形態の排気バイパス装置が適用されるエンジンを表す概略構成図である。 図２は、排気バイパス装置が適用される過給機を表す概略図である。 図３は、バルブリングを表す正面図である。 図４は、調整リングを表す正面図である。 図５は、スナップリングを表す正面図である。 図６は、バルブリングと調整リングとスナップリングの取付状態を表す断面図である。 図７は、バルブリングと調整リングの作動状態を表す説明図である。 図８は、バルブリングと調整リングの作動状態を表す説明図である。 図９は、第２実施形態の排気バイパス装置における調整リングを表す正面図である。 図１０は、押えリングを表す正面図である。 図１１は、バルブリングと調整リングとスナップリングと押えリングの取付状態を表す断面図である。 図１２は、バルブリングと調整リングと押えリングの作動状態を表す説明図である。 図１３は、バルブリングと調整リングと押えリングの作動状態を表す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る排気バイパス装置及び過給機の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の排気バイパス装置が適用されるエンジンを表す概略構成図である。

第１実施形態において、図１に示すように、エンジン１０は、多気筒式の内燃機関である。シリンダブロック上にシリンダヘッドが締結されて構成されるエンジン本体１１は、複数のシリンダボア１２が設けられ、各シリンダボア１２にシリンダライナ（図示略）を介してピストン１３がそれぞれ上下移動自在に支持されている。エンジン本体１１は、図示しないが、下部にクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン１３がコネクティングロッド１４を介してクランクシャフトにそれぞれ連結されている。

燃焼室１５は、シリンダボア１２の壁面及び下面とピストン１３の頂面とにより区画されて構成されている。燃焼室１５は、上方、つまり、エンジン本体１１に吸気ポート１６及び排気ポート１７が並んで形成されており、吸気ポート１６及び排気ポート１７に対して吸気弁１８及び排気弁１９の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁１８及び排気弁１９は、エンジン本体１１に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１６及び排気ポート１７を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。吸気弁１８及び排気弁１９は、図示しない吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの吸気カム及び排気カムが作用することで、吸気ポート１６及び排気ポート１７を開閉することができる。また、燃焼室１５は、上方、つまり、エンジン本体１１に燃料噴射弁２０が設けられている。燃料噴射弁２０は、燃焼室１５に高圧燃料を噴射することができる。

従って、エンジン１０は、クランクシャフトが２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが１回転し、吸気弁１８及び排気弁１９が吸気ポート１６及び排気ポート１７を開閉することとなる。

エンジン本体１１は、吸気ポート１６に吸気通路２１が連結され、排気ポート１７に排気通路２２が連結されている。過給機２３は、コンプレッサ２４とタービン２５とが回転軸２６により一体に回転するように連結されて構成されている。この過給機２３は、エンジン本体１１の排気通路２２を流れる排ガスによりタービン２５が回転し、タービン２５の回転が回転軸２６により伝達されてコンプレッサ２４が回転し、このコンプレッサ２４が空気を圧縮して吸気通路２１からエンジン本体１１に供給する。また、吸気通路２１にインタークーラ２７が装着されている。

排気通路２２は、タービン２５の装着位置に対応して排気バイパス装置２８が設けられている。排気通路２２は、タービン２５より排ガスの流れ方向の上流側の位置から分岐し、タービン２５より排ガスの流れ方向の下流側の位置に接続されるバイパス通路２９が設けられている。排気バイパス装置２８は、このバイパス通路２９を開閉することで、タービン２５のバイパスする排ガス量、つまり、タービン２５に供給する排ガス量を調整することができる。

そのため、エンジン本体１１は、吸気通路２１から燃焼室１５に空気が供給されると、ピストン１３の上昇によりこの空気が圧縮され、燃料噴射弁２０から燃焼室１５に高圧燃料が噴射されると、この高圧燃料が着火して燃焼する。そして、発生した燃焼ガスは、排ガスとして排気通路２２に排出される。燃焼室１５から排出された排ガスは、過給機２３におけるタービン２５を回転させることで、回転軸２６を介してコンプレッサ２４を回転し、燃焼室１５に対して過給を行う。また、排気バイパス装置２８によりバイパス通路２９が開放されると、排ガスは、このバイパス通路２９を通ることでタービン２５を迂回する。

図２は、排気バイパス装置が適用される過給機を表す概略図である。

過給機２３において、図１に示すように、中空形状をなすハウジング３１は、回転軸２６が回転自在に支持され、回転軸２６の一端部にコンプレッサ２４（図示略、図１参照）が連結され、他端部にタービン２５が連結されている。ハウジング３１は、タービン２５が収容されるボア３２が形成されており、ボア３２は、入口部３３を介して排気通路２２（図示略、図１参照）の上流側に連通すると共に、出口部３４を介して排気通路２２の下流側に連通する。

また、ハウジング３１は、入口部３３からボア３２を通らずに出口部３４に連通するバイパス通路２９が設けられている。排気バイパス装置２８は、このバイパス通路２９を開閉可能であると共に、通路面積を調整可能となっている。排気バイパス装置２８は、ハウジング３１内に、バルブリング（第１部材と第２部材の一方）４１と、調整リング（第１部材と第２部材の他方）４２と、スナップリング（付勢部材）４３が収容されると共に、ハウジング３１に調整リング４２のアクチュエータ（移動装置）４４が設けられて構成されている。

図３は、バルブリングを表す正面図、図４は、調整リングを表す正面図、図５は、スナップリングを表す正面図、図６は、バルブリングと調整リングとスナップリングの取付状態を表す断面図である。

図３に示すように、バルブリング４１は、所定厚さを有する円板形状をなし、中心部に開口５１が形成されると共に、開口５１の径方向の外側である外周部に周方向に所定間隔（本実施形態では、等間隔）を空けて複数（本実施形態では、１２個）の貫通孔５２が形成されている。開口５１は、円形をなし、複数の貫通孔５２は、バルブリング４１の径方向に長い長方形をなし、全て同形状となっている。また、バルブリング４１は、各貫通孔５２における一方側の平面部４１ａに一対の傾斜面５３，５４が形成されている。この傾斜面５３，５４は、バルブリング４１の平面部４１ａに周方向に沿って設けられ、平面部４１ａから貫通孔５２に向けて深さが深くなる平面により形成されている。

図４に示すように、調整リング４２は、所定厚さを有する円板形状であって、径寸法の相違する内周リング５５と外周リング５６の間に、周方向に所定間隔（本実施形態では、等間隔）を空けて複数（本実施形態では、１２個）のローラ（転動体）５７が設けられて構成されている。内周リング５５は、中心部に開口５８が形成されており、開口５８は、円形をなし、バルブリング４１の開口５１と同径となっている。外周リング５６は、内径及び外径が内周リング５５の内径及び外径より大きい寸法であり、外周部に二股形状をなす連結部５９が径方向の外側に突出するように一体に設けられている。複数のローラ５７は、調整リング４２の径方向に長い円柱形状をなし、全て同形状となっており、軸方向の各端部が支持軸６０により内周リング５５と外周リング５６にそれぞれ回転自在に支持されている。また、各ローラ５７は、正面から見た投影面積がバルブリング４１の各貫通孔５２より大きい寸法となっており、貫通できない大きさに設定されている。

図５に示すように、スナップリング４３は、ばね鋼により形成され、所定厚さを有するＣ型のリング形状をなし、中心部に開口６１が形成されている。開口６１は、略円形をなし、バルブリング４１の開口５１及び調整リング４２の開口５８より大径となっている。スナップリング４３は、周方向の各端部に装着用孔６２が形成されると共に、外周部に傾斜面６３が形成されている。この傾斜面６３は、スナップリング４３の平面部４３ａに周方向における全域に設けられ、平面部４３ａから外周部に向けて厚さが薄くなる平面により形成されている。

図２及び図６に示すように、バルブリング４１と調整リング４２とスナップリング４３は、ハウジング３１の内部に軸心が回転軸２６の軸心と平行をなすように配置されている。このとき、ハウジング３１は、内部に出口部３４側からスナップリング４３、バルブリング４１、調整リング４２の順に積層されている。スナップリング４３は、平面部４３ａが出口部３４側に面し、傾斜面６３がハウジング３１に周方向に沿って形成された傾斜面３１ａに接触している。バルブリング４１は、平面部４１ｂがスナップリング４３の平面部４３ｂに接触し、外周部がハウジング３１に軸方向に移動自在で、周方向及び径方向に移動不能に支持されている。調整リング４２は、バルブリング４１の平面部４１ａに面し、各ローラ５７が平面部４１ａに接触しており、外周部がハウジング３１に周方向に移動自在で、軸方向及び径方向に移動不能に支持されている。

ここで、スナップリング４３は、各装着用孔６２に取付用治具（図示略）が係止し、全体が小径となるように縮められた状態でハウジング３１内に装着され、各装着用孔６２から取付用治具が離脱すると、ばね力により外側に広がって大小径となり、傾斜面６３がハウジング３１の傾斜面３１ａを押圧する。そのため、スナップリング４３は、ばね力により傾斜面６３がハウジング３１の傾斜面３１ａを押圧することから、バルブリング４１を調整リング４２に付勢支持しており、そのため、調整リング４２の各ローラ５７がバルブリング４１の平面部４１ａに押圧する。

また、図２に示すように、アクチュエータ４４は、回転軸２６の軸心方向に沿って延出する駆動ロッド６５を有し、作動時にこの駆動ロッド６５を所定角度にわたって往復回動することができる。駆動ロッド６５は、先端部に連結リンク６６の一端部が固定され、連結リンク６６は他端部に連結ロッド６７が固定されている。連結ロッド６７は、回転軸２６の軸心方向に沿って設けられ、調整リング４２の連結部５９における二股部の間に挿入されている。そのため、アクチュエータ４４は、駆動ロッド６５を一方方向に回動すると、連結リンク６６を作動し、連結ロッド６７及び連結部５９を介して調整リング４２を一方方向に回動することができる。

ここで、排気バイパス装置２８の作動について説明する。図７及び図８は、バルブリングと調整リングの作動状態を表す説明図である。

図２に示すように、アクチュエータ４４を作動すると、駆動ロッド６５が回動し、連結リンク６６、連結ロッド６７、連結部５９を介して調整リング４２を回動する。図６及び図７に示すように、調整リング４２は、スナップリング４３の付勢力により各ローラ５７にバルブリング４１の平面部４１ａが押圧されている。アクチュエータ４４により調整リング４２を回動すると、各ローラ５７がバルブリング４１の平面部４１ａ上を転動する。この各ローラ５７がバルブリング４１の平面部４１ａ上にあるとき、各貫通孔５２が開放されていることから、図２に示すように、バイパス通路２９が開放され、入口部３３からハウジング３１内に導入された排ガスのほとんどがバイパス通路２９を通って出口部３４から排出される。そのため、タービン２５は、排ガスによりほとんど回転しない。

そして、図６及び図８に示すように、バルブリング４１の平面部４１ａ上を転動する各ローラ５７が傾斜面５３を通って各貫通孔５２に入り込むと、各ローラ５７が各貫通孔５２を閉止する。すると、各貫通孔５２が閉止されていることから、図２に示すように、バイパス通路２９が閉止され、入口部３３からハウジング３１内に導入された排ガスの全量がボア３２を通って出口部３４から排出される。そのため、タービン２５は、排ガスにより回転し、回転軸２６を介してコンプレッサ２４（図１参照）を回転させる。

また、アクチュエータ４４の作動を制御し、調整リング４２の回動量を調整すると、各ローラ５７による各貫通孔５２の閉止量が調整される。すると、各ローラ５７による各貫通孔５２の閉止位置に応じてバイパス通路２９の開放量が調整され、ボア３２に供給される排ガス量が調整される。そのため、タービン２５の回転速度が調整され、コンプレッサ２４（図１参照）の回転速度が調整される。

このように第１実施形態の排気バイパス装置にあっては、排ガスのバイパス通路２９が設けられるハウジング３１と、バイパス通路２９を閉止するようにハウジング３１に固定されるバルブリング（第１部材）４１と、バイパス通路２９におけるバルブリング４１の上流側にバイパス通路２９を閉止するようにハウジング３１に回動自在に支持される調整リング（第２部材）４２と、調整リング４２を回動するアクチュエータ（移動装置）４４とを設け、バルブリング４１にバイパス通路２９の上流側と下流側を貫通する貫通孔５２を設け、調整リング４２に平面部４１ａを転動自在であると共に貫通孔５２を閉止するローラ（転動体）５７を設けている。

従って、アクチュエータ４４により調整リング４２を回動すると、ローラ５７がバルブリング４１の平面部４１ａを転動し、貫通孔５２を閉止することとなる。そのため、バイパス通路２９の開放量を変更するとき、ローラ５７とバルブリング４１との接触面積が減少し、両者間での固着や摩耗などのリスクが低減され、良好な作動性を確保することで信頼性の向上を図ることができる。

第１実施形態の排気バイパス装置では、貫通孔５２の開口面積をローラ５７の投影面積より小さい寸法に設定している。従って、ローラ５７が適正に貫通孔５２を閉止することができ、高精度にバイパス通路２９の開放量を調整することができる。

第１実施形態の排気バイパス装置では、バルブリング４１に対して調整リング４２を接近離反自在に支持すると共に、スナップリング４３により調整リング４２がバルブリング４１に接近する方向に付勢している。従って、ローラ５７が貫通孔５２に入り込んだとき、バルブリング４１と調整リング４２との距離が変わるが、スナップリング４３により調整リング４２がバルブリング４１に接近する方向に付勢されることで、バルブリング４１と調整リング４２とのがたつきを防止し、良好な作動性を確保することができる。

第１実施形態の排気バイパス装置では、バルブリング４１の平面部４１ａにローラ５７の転動方向に沿う傾斜面５３，５４を貫通孔５２に向けて設けている。従って、ローラ５７は、傾斜面５３，５４を通って貫通孔５２に入り込んで閉止するため、ローラ５７のスムースな作動を確保し、騒音の発生を抑制することができる。

第１実施形態の排気バイパス装置では、内周リング５５と外周リング５６の間に周方向に所定間隔を空けて複数のローラ５７を配置し、支持軸６０により回転自在に支持している。従って、ローラ５７の位置が規制され、バルブリング４１の平面部４１ａ上を適正に転動することとなり、安定した作動を確保することができる。

第１実施形態の排気バイパス装置では、バルブリング４１を円板形状とし、外周部に周方向に所定間隔を空けて複数の貫通孔５２を設け、調整リング４２を円板形状とし、外周部に周方向に所定間隔を空けて複数のローラ５７を設けている。従って、アクチュエータ４４により調整リング４２を回動すると、複数のローラ５７と複数の貫通孔５２との相対位置が変わり、貫通孔５２の閉止状態に応じてバイパス通路２９の開放量を高精度に調整することができる。

また、第１実施形態の過給機にあっては、コンプレッサ２４と、タービン２５と、コンプレッサ２４とタービン２５とを同軸上に連結する回転軸２６と、排気バイパス装置２８とを設けている。従って、タービン２５に供給する排ガス量を調整するとき、排気バイパス装置２８にて、ローラ５７がバルブリング４１の平面部４１ａを転動することから、ローラ５７とバルブリング４１との接触面積が減少し、両者間での固着や摩耗などのリスクが低減され、良好な作動性を確保することで信頼性の向上を図ることができる。

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の排気バイパス装置における調整リングを表す正面図、図１０は、押えリングを表す正面図、図１１は、バルブリングと調整リングとスナップリングと押えリングの取付状態を表す断面図、図１２及び図１３は、バルブリングと調整リングと押えリングの作動状態を表す説明図である。なお、本実施形態の排気バイパス装置の基本的な構成は、上述した第１実施形態とほぼ同様の構成であり、図２を用いて説明すると共に、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

第２実施形態の排気バイパス装置は、図１１に示すように、ハウジング３１内に、バルブリング４１と、調整リング（第１部材と第２部材の他方）７１と、スナップリング４３と、押えリング７２が収容されると共に、ハウジング３１に調整リング７１のアクチュエータ４４（図２参照）が設けられて構成されている。

図９に示すように、調整リング７１は、所定厚さを有する円板形状をなし、中心部に開口８１が形成されると共に、開口８１の径方向の外側である外周部に周方向に所定間隔（本実施形態では、等間隔）を空けて複数（本実施形態では、１２個）の支持孔８２が形成されている。複数（本実施形態では、１２個）のローラ（転動体）８３は、調整リング７１の径方向に長い円柱形状をなし、全て同形状となっている。各ローラ８３は、投影面積が各支持孔８２の開口面積より若干小さい寸法に設定されており、各ローラ８３が各支持孔８２に遊転自在に支持されている。また、調整リング７１は、外周部に二股形状をなす連結部８４が径方向の外側に突出するように一体に設けられている。

図１０に示すように、押えリング７２は、所定厚さを有する円板形状をなし、中心部に開口８５が形成されている。なお、押えリング７２をスナップリング４３と一体に設けてもよい。

図２及び図１１に示すように、バルブリング４１と調整リング７１とスナップリング４３と押えリング７２は、ハウジング３１の内部に軸心が回転軸２６の軸心と平行をなすように配置されている。このとき、ハウジング３１は、内部に出口部３４側からスナップリング４３、押えリング７２、調整リング７１、バルブリング４１の順に積層されている。スナップリング４３は、平面部４３ａが出口部３４側に面し、傾斜面６３がハウジング３１に周方向に沿って形成された傾斜面３１ａに接触している。押えリング７２は、平面部７２ａがスナップリング４３の平面部４３ｂに接触し、外周部がハウジング３１に軸方向に移動自在で、周方向及び径方向に移動不能に支持されている。調整リング７１は、押えリング７２の平面部７２ｂに面し、各ローラ８３が平面部７２ｂに接触しており、外周部がハウジング３１（また、押えリング７２）に周方向及び軸方向に移動自在で、径方向に移動不能に支持されている。バルブリング４１は、平面部４１ａが調整リング７１に面し、平面部４１ａに各ローラ８３が接触しており、外周部がハウジング３１に固定されている。

そのため、図２に示すように、アクチュエータ４４を作動すると、駆動ロッド６５が回動し、連結リンク６６、連結ロッド６７、連結部５９を介して調整リング７１を回動する。図１１及び図１２に示すように、押えリング７２は、スナップリング４３の付勢力により平面部７２ｂが調整リング７１の各ローラ８３に押圧され、調整リング７１は、押えリング７２の押圧力により各ローラ８３がバルブリング４１の平面部４１ａに押圧されている。アクチュエータ４４により調整リング７１を回動すると、各ローラ８３が押えリング７２の平面部７２ｂ及びバルブリング４１の平面部４１ａ上を転動する。この各ローラ８３がバルブリング４１の平面部４１ａ上にあるとき、各貫通孔５２が開放されていることから、図２に示すように、バイパス通路２９が開放され、入口部３３からハウジング３１内に導入された排ガスのほとんどがバイパス通路２９を通って出口部３４から排出される。そのため、タービン２５は、排ガスによりほとんど回転しない。

そして、図１１及び図１３に示すように、バルブリング４１の平面部４１ａ上を転動する各ローラ８３が傾斜面５３を通って各貫通孔５２に入り込むと、各ローラ８３が各貫通孔５２を閉止する。すると、各貫通孔５２が閉止されていることから、図２に示すように、バイパス通路２９が閉止され、入口部３３からハウジング３１内に導入された排ガスの全量がボア３２を通って出口部３４から排出される。そのため、タービン２５は、排ガスにより回転し、回転軸２６を介してコンプレッサ２４（図１参照）を回転する。

また、アクチュエータ４４の作動を制御し、調整リング７１の回動量を調整すると、各ローラ８３による各貫通孔５２の閉止量が調整される。すると、各ローラ８３による各貫通孔５２の閉止位置に応じてバイパス通路２９の開放量が調整され、ボア３２に供給される排ガス量が調整される。そのため、タービン２５の回転速度が調整され、コンプレッサ２４（図１参照）の回転速度が調整される。

このように第２実施形態の排気バイパス装置にあっては、排ガスのバイパス通路２９が設けられるハウジング３１と、バイパス通路２９を閉止するようにハウジング３１に固定されるバルブリング４１と、バイパス通路２９におけるバルブリング４１の上流側にバイパス通路２９を閉止するようにハウジング３１に回動自在に支持される調整リング（第２部材）７１と、調整リング７１を回動するアクチュエータ４４とを設け、バルブリング４１にバイパス通路２９の上流側と下流側を貫通する貫通孔５２を設け、調整リング７１に平面部４１ａを転動自在であると共に貫通孔５２を閉止するローラ（転動体）８３を設けている。

従って、アクチュエータ４４により調整リング７１を回動すると、ローラ８３がバルブリング４１の平面部４１ａを転動し、貫通孔５２を閉止することとなる。そのため、バイパス通路２９の開放量を変更するとき、ローラ８３とバルブリング４１との接触面積が減少し、両者間での固着や摩耗などのリスクが低減され、良好な作動性を確保することで信頼性の向上を図ることができる。

第２実施形態の排気バイパス装置では、ローラ８３を調整リング７１に形成された支持孔８２に遊転自在に支持している。従って、ローラ８３が貫通孔５２を閉止するとき、ローラ８３と貫通孔５２との位置ずれを吸収することができ、ローラ８３が適正に貫通孔５２を閉止することができる。

なお、上述した第１実施形態では、バルブリング４１を軸方向に移動自在に支持し、スナップリング４３により調整リング４２側に付勢支持し、第２実施形態では、調整リング７１を軸方向に移動自在に支持し、スナップリング４３によりバルブリング４１側に付勢支持したが、いずれの場合も有効である。この場合、バルブリング４１、調整リング４２，７１、スナップリング４３の位置関係は、上述したものに限定されるものではなく、排ガスの流れ方向の上流側と下流側で入れ替えてもよいものである。

また、上述した実施形態では、付勢部材としてスナップリング４３を適用したが、この構成に限定されるものではない。例えば、付勢部材として、リング形状をなす板バネを適用したり、複数の板バネや圧縮コイルばねを周方向に所定間隔を空けて配置することで構成したりしてもよい。

また、上述した実施形態では、貫通孔５２が形成されたバルブリング４１を周方向に回動不能とし、ローラ５７，８３が設けられた調整リング４２，７１を周方向に回動自在としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、周方向に回動不能なバルブリングにローラを設け、周方向に回動自在な調整リングに貫通孔を形成してもよい。

また、上述した実施形態では、ハウジング３１に対してバルブリング４１を別体に設けたが、第２実施形態のように、バルブリング４１をハウジング３１に固定した場合、バルブリング４１とハウジング３１とを一体、つまり、ハウジングに貫通孔を形成したり、転動体を支持したりしてもよい。

また、上述した実施形態では、転動体を円柱形状をなすローラ５７，８３としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、調整リングの中心側が細径となる円錐台形状としたり、球形状などとしたりしてもよい。

１０ エンジン
１１ エンジン本体
１３ ピストン
１５ 燃焼室
２１ 吸気通路
２２ 排気通路
２３ 過給機
２４ コンプレッサ
２５ タービン
２６ 回転軸
２８ 排気バイパス装置
２９ バイパス通路
３１ ハウジング
３２ ボア
３３ 入口部
３４ 出口部
４１ バルブリング（第１部材と第２部材の一方）
４２，７１ 調整リング（第１部材と第２部材の他方）
４３ スナップリング（付勢部材）
４４ アクチュエータ（移動装置）
５２ 貫通孔
５３，５４ 傾斜面
５５ 内周リング
５６ 外周リング
５７，８３ ローラ（転動体）
５９，８４ 連結部
６３ 傾斜面
７２ 押えリング
８２ 支持孔

Claims (7)

1. 排ガスのバイパス通路が設けられるハウジングと、
   前記バイパス通路を閉止するように前記ハウジングに固定される第１部材と、
   前記バイパス通路における第１部材の上流側または下流側に前記バイパス通路を閉止するように前記ハウジングに移動自在に支持される第２部材と、
   前記第２部材を移動する移動装置と、
   を備え、
   前記第１部材と前記第２部材は、円板形状をなし、
   前記第１部材と前記第２部材のいずれか一方の外周部に前記バイパス通路の上流側と下流側を貫通する貫通孔が周方向に所定間隔を空けて複数設けられ、
   前記第１部材と前記第２部材のいずれか他方の外周部に前記一方の平面部を転動自在であると共に前記貫通孔を閉止する転動体が周方向に所定間隔を空けて複数設けられる、
   ことを特徴とする排気バイパス装置。
2. 前記貫通孔は、前記転動体より小さい寸法に設定されることを特徴とする請求項１に記載の排気バイパス装置。
3. 前記第１部材と前記第２部材は、互いに接近離反自在に支持されると共に、付勢部材により互いに接近する方向に付勢されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気バイパス装置。
4. 前記一方の平面部に前記転動体の転動方向に沿う傾斜面が前記貫通孔に向けて設けられることを特徴とする請求項３に記載の排気バイパス装置。
5. 前記転動体は、前記他方に支持軸により回転自在に支持されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気バイパス装置。
6. 前記転動体は、前記他方に形成された支持孔に遊転自在に支持されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の排気バイパス装置。
7. コンプレッサと、
   タービンと、
   前記コンプレッサと前記タービンとを同軸上に連結する回転軸と、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の排気バイパス装置と、
   を備えることを特徴とする過給機。
   

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