DE112016004635T5

DE112016004635T5 - Ventilmechanismus mit variabler strömungsrate und turbolader

Info

Publication number: DE112016004635T5
Application number: DE112016004635.9T
Authority: DE
Inventors: Michihiko Tanigaki
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-08-16
Also published as: JP6705146B2; JP2017072195A; CN108027074B; WO2017061450A1; KR101998534B1; US20180298811A1; KR20180031763A; US10711688B2; CN108027074A

Abstract

Ein Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate hat: einen Ventilkörper, der eine Öffnung öffnet und schließt; einen Schaft, der durch ein Gehäuse drehbar gestützt ist, während der Ventilkörper mit einem ersten Ende von diesem verbunden ist; ein zylindrisches Lager, das durch ein Durchgangsloch des Gehäuses eingeführt ist und den Schaft so stützt, dass dieser um eine Achsenlinie des Schafts drehbar ist; ein Verbindungselement, das mit einem zweiten Ende des Schafts verbunden ist; und einen Federmechanismus, der in einem Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement und einem Ende des Lagers an der Seite des zweiten Endes angeordnet ist. Ein Ende des Lagers weist eine geneigte Fläche auf, die mit dem Federmechanismus in Kontakt steht und in Bezug auf die Achsenlinie des Schafts geneigt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate und auf einen Turbolader.
Hintergrund des Standes der Technik
Bislang ist ein Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate bekannt, der eine Strömungsrate eines zu einer Turbine eines Turboladers gelieferten Arbeitsfluides einstellt (beispielsweise siehe Patentdokument 1). Der Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate hat eine Buchse (ein Lager), die in einem eine Turbine unterbringenden Turbinengehäuse vorgesehen ist, einen Schaft, der durch die Buchse drehbar gestützt ist, einen Ventilkörper, der mit einem Ende des Schafts verbunden ist, und ein Verbindungselement, das mit einem Basisende des Schafts verbunden ist und um eine Achsenlinie des Schafts schwenkt durch das Antreiben eines Aktuators.
Dokumentenauflistung
Patentdokumente
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung JP 2006-291782
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem vorstehend beschriebenen zugehörigen Stand der Technik ist ein Federmechanismus in einen Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement und einem Abdeckelement eingeführt, das eine Endfläche an der anderen Endseite des Lagers bedeckt. Des Weiteren ist in dem zugehörigen Stand der Technik ein Zwischenraum zwischen der Endfläche des Lagers und dem Verbindungselement breit festgelegt. Es ist effektiv, den Zwischenraum breit zu gestalten, um einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Federmechanismus in Abhängigkeit von den Spezifikationen von verschiedenen Verbrennungsmotoren zu verbessern, jedoch ragt das Verbindungselement in großem Maße zu der Außenseite des Turbinengehäuses vor. Darüber hinaus neigt eine Verbrennungsmotorgröße zu einer kleinen Größe unter Berücksichtigung strenger Abgasbestimmungen für den Verbrennungsmotor, und ein Raum für die Montage des Turboladers ist in gleicher Weise beschränkt. Aus diesem Grund ist es erwünscht, eine Zunahme des Zwischenraums zwischen der Endfläche des Lagers und dem Verbindungselement auf ein Maß, das die Notwendigkeit überschreitet, zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate und einen Turbolader, die einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung eines Federmechanismus, der in einem Zwischenraum zwischen einer Endfläche eines einen Schaft stützenden Lagers und einem Verbindungselement angeordnet ist, verbessert, während eine Vergrößerung des Zwischenraums vermieden wird.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate, der eine Öffnung eines Kanals mit variabler Strömungsrate öffnet und schließt, wobei der Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate Folgendes aufweist: einen Ventilkörper, der die Öffnung öffnet und schließt; einen Schaft, der durch ein Gehäuse drehbar gestützt ist, während der Ventilkörper mit einem ersten Ende von diesem verbunden ist; ein zylindrisches Lager, das durch ein Durchgangsloch des Gehäuses eingeführt ist und drehbar den Schaft um eine Achsenlinie des Schafts stützt; ein Verbindungselement, das mit einem zweiten Ende des Schafts verbunden ist; und einen Federmechanismus, der in einem Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement und einem Ende des Lagers an der Seite des zweiten Endes angeordnet ist, wobei das Ende des Lagers eine geneigte Fläche hat, die mit dem Federmechanismus in Kontakt steht und in Bezug auf die Achsenlinie des Schafts geneigt ist.
Effekte der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung eines Federmechanismus zu verbessern, der in einem Zwischenraum zwischen einer Endfläche eines Lagers und einem Verbindungselement angeordnet ist, während eine Vergrößerung des Zwischenraums vermieden wird.
Figurenliste

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Turboladers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Turboladers.
3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 2.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Endes an der anderen Endseite einer Buchse in einem Wastegateventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Endes an der anderen Endseite einer Buchse in einem Wastegateventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Endes an der anderen Endseite einer Buchse in einem Wastegateventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Endes an der anderen Endseite einer Buchse in einem Wastegateventil gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung schafft einen Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate, der
Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate, der eine Öffnung eines Kanals mit variabler Strömungsrate öffnet und schließt, wobei der Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate Folgendes aufweist: einen Ventilkörper, der die Öffnung öffnet und schließt; einen Schaft, der durch ein Gehäuse drehbar gestützt ist, während der Ventilkörper mit einem ersten Ende von diesem verbunden ist; ein zylindrisches Lager, das durch ein Durchgangsloch des Gehäuses eingeführt ist und drehbar den Schaft um eine Achsenlinie des Schafts stützt; ein Verbindungselement, das mit einem zweiten Ende des Schafts verbunden ist; und einen Federmechanismus, der in einem Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement und einem Ende des Lagers an der Seite des zweiten Endes angeordnet ist, wobei das Ende des Lagers eine geneigte Fläche hat, die mit dem Federmechanismus in Kontakt steht und in Bezug auf die Achsenlinie des Schafts geneigt ist.
Da in dem Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate ein Ende des Lagers an der Seite des zweiten Endes mit der geneigten Fläche versehen ist, die in Bezug auf die Achsenlinie des Schafts geneigt ist, und der Federmechanismus so angeordnet ist, dass er mit der geneigten Fläche in Kontakt steht, ist es möglich, einen Teil des Federmechanismus an der Innenseite in der axialen Richtung des Schafts relativ zu der Endfläche des Lagers anzuordnen. Demgemäß ist es möglich, einen Zwischenraum sicherzustellen, in dem der Federmechanismus angeordnet ist, während eine Vergrößerung des Zwischenraums zwischen dem Verbindungselement und dem Ende des Lagers an der Seite des zweiten Endes vermieden wird. Da ein Sicherstellen eines Raumes möglich ist, in dem der Federmechanismus angeordnet ist, während eine Positionsbeziehung zwischen dem Lager und dem Verbindungselement in der axialen Richtung des Schafts beibehalten bleibt, ist es möglich, die Länge des Federmechanismus in der axialen Richtung des Lagers zu verlängern und einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Federmechanismus zu verbessern.
Die geneigte Fläche ist so geneigt, dass sie nach außen in einer radialen Richtung des Lagers sich erweitert (breiter wird) im Verlauf von der ersten Endseite zu der zweiten Endseite in einer axialen Richtung des Schafts an der Innenseite in der radialen Richtung des Lagers. Demgemäß ist ein Raum zum darin erfolgenden Anordnen des Federmechanismus an der Innenseite in der radialen Richtung sichergestellt. Aus diesem Grund ist das Ende des Lagers an der Außenseite des Federmechanismus in der radialen Richtung vorhanden und das Freilegen des Federmechanismus zur Außenseite wird vermieden. Da die geneigte Fläche der Mittelachse des Lagers zugewandt ist, ist es möglich, die Mitte des Federmechanismus, der mit der geneigten Fläche in Kontakt steht, mit der Mittelachse des Lagers auszurichten.
Der Federmechanismus kann eine scheibenförmige Feder (ein Federelement) sein, die scheibenförmige Feder kann einen Vorsprungsabschnitt haben, der von der zweiten Endseite zu der ersten Endseite in der axialen Richtung des Lagers vorragt, der Vorsprungsabschnitt kann mit einer Öffnung versehen sein, durch die der Schaft tritt, und eine gekrümmte Fläche kann fortlaufend in einer Umfangsrichtung des Schafts so ausgebildet sein, dass sie mit der geneigten Fläche in Kontakt steht. Demgemäß können die geneigte Fläche des Endes des Lagers und die gekrümmte Fläche des Federmechanismus mit Leichtigkeit miteinander linear so in Kontakt stehen, dass sie in der Umfangsrichtung des Schaftes fortlaufend sind. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Ungleichmäßigkeit beim Kontaktdruck in der Umfangsrichtung zu vermeiden.
Die geneigte Fläche kann eine Linie in einem Querschnitt entlang einer Achsenlinie des Lagers ausbilden. Demgemäß ist es möglich, mit Leichtigkeit die geneigte Fläche zu bearbeiten (herzustellen) und die geneigte Fläche mit einer hohen Genauigkeit auszubilden. Demgemäß kann der Kontakt zwischen der geneigten Fläche und dem Federmechanismus designgemäß mit Leichtigkeit verwirklicht werden.
Der Federmechanismus kann einen Flanschabschnitt haben, der mit dem Verbindungselement in Kontakt steht, während er in der radialen Richtung des Lagers an der zweiten Endseite in der axialen Richtung des Schaftes nach außen vorragt. Demgemäß kann die Stellung des Federmechanismus stabilisiert werden, während der Flanschabschnitt, der an der Seite des zweiten Endes in dem Federmechanismus ausgebildet ist, gegen das Verbindungselement gedrückt wird. Da die Stellung des Federmechanismus stabilisiert wird, kann eine durch den Federmechanismus erzeugte Drängkraft zu der geneigten Fläche und dem Verbindungselement übertragen werden.
Das Verbindungselement kann in einem vertieften Unterbringungsabschnitt vorgesehen sein, in dem der Flanschabschnitt untergebracht ist und der die nach außen gerichtete Bewegung des Flanschabschnittes in der radialen Richtung verhindert. Demgemäß ist es möglich, einen Raum zum darin erfolgenden Anordnen des Federmechanismus sicherzustellen, während eine Positionsbeziehung zwischen dem Lager und dem Verbindungselement in der axialen Richtung des Schaftes beibehalten bleibt. Da die Bewegung des Flanschabschnittes in Bezug auf das Verbindungselement verhindert wird, können der Federmechanismus und das Verbindungselement miteinander bewegt werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Turbolader mit dem Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate, der Folgendes aufweist: eine Turbine; und einen Kompressor, der sich durch eine Drehantriebskraft dreht, die durch die Turbine erzeugt wird, wobei der Ventilkörper eine Öffnung des Kanals mit variabler Strömungsrate, der die Turbine umgeht, öffnet und schließt.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Außerdem sind mit den gleichen Bezugszeichen die gleichen oder entsprechenden Abschnitte in der Zeichnung bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung von ihnen unterbleibt.
Turbolader
Ein in den 1 bis 3 gezeigter Turbolader 1 ist ein Turbolader für ein Kraftfahrzeug. Der Turbolader 1 komprimiert Luft, die zu einem (nicht gezeigten) Verbrennungsmotor geliefert wird, indem ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Abgas verwendet wird. Der Turbolader 1 hat eine Turbine 2 und einen Kompressor (einen Zentrifugalkompressor) 3. Die Turbine 2 hat ein Turbinengehäuse 4 und ein Turbinenlaufrad 6, das in dem Turbinengehäuse 4 untergebracht ist. Der Kompressor 3 hat ein Kompressorgehäuse 5 und ein Kompressorlaufrad 7, das in dem Kompressorgehäuse 5 untergebracht ist.
Das Turbinenlaufrad 6 ist an einem Ende einer Drehwelle 14 vorgesehen, und das Kompressorlaufrad 7 ist an dem anderen Ende der Drehwelle 14 vorgesehen. Ein Lagergehäuse 13 ist zwischen dem Turbinengehäuse 4 und dem Kompressorgehäuse 5 vorgesehen. Die Drehwelle 14 ist durch das Lagergehäuse 13 anhand eines Lagers 15 drehbar gestützt.
Das Turbinengehäuse 4 ist mit einem Abgaseinlass 8 und einem Abgasauslass 10 versehen. Ein von dem Verbrennungsmotor abgegebenes Abgas strömt in das Turbinengehäuse 4 durch den Abgaseinlass 8, um das Turbinenlaufrad 6 zu drehen, und strömt aus dem Turbinengehäuse 4 durch den Abgasauslass 10 heraus.
Das Kompressorgehäuse 5 ist mit einem Sauganschluss (Saugöffnung) 9 und einem Abgabeanschluss (Abgabeöffnung) 11 versehen. Wenn das Turbinenlaufrad 6 sich wie vorstehend beschrieben dreht, drehen sich die Drehwelle 14 und das Kompressorlaufrad 7. Das sich drehende Kompressorlaufrad 7 saugt Außenluft durch den Sauganschluss 9 an, komprimiert die Luft und gibt die Luft von dem Abgabeanschluss 11 ab. Die von dem Abgabeanschluss 11 abgegebene komprimierte Luft wird zu dem Verbrennungsmotor geliefert.
Wie dies in den 1 und 3 gezeigt ist, ist ein Bypasskanal (siehe 3) 17, der einen Teil des von dem Abgaseinlass 8 eingeleiteten Abgas zu dem Abgasauslass 10 ableitet, während das Turbinenlaufrad 6 umgangen wird (Bypass), im Inneren des Turbinengehäuses 4 ausgebildet. Der Bypasskanal 17 ist ein Kanal mit variabler Gasströmungsrate, der eine Strömungsrate des zu dem Turbinenlaufrad 6 gelieferten Abgases ändert.
Wastegateventil
Ein Wastegateventil 20, das einer der Ventilmechanismen mit variabler Strömungsrate ist, ist im Inneren des Turbinengehäuses 4 vorgesehen. Das Wastegateventil 20 ist ein Ventil, das die Öffnung des Bypasskanals 17 öffnet und schließt. Das Wastegateventil 20 hat einen Schaft 21, der durch die Außenwand des Turbinengehäuses 4 drehbar gestützt ist, ein Schwenkstück 22, das in der radialen Richtung des Schaftes 21 von dem Schaft 21 vorragt, und einen Ventilkörper 23, der durch das Schwenkstück 22 gestützt ist.
Die Außenwand des Turbinengehäuses 4 ist mit einem Stützloch (Durchgangsloch) 24 versehen, das die Außenwand in der Plattendickenrichtung durchdringt. Eine zylindrische Buchse (ein Lager) 25 ist durch das Stützloch 24 eingeführt. Die Buchse (Hülse) 25 ist an der Außenwand des Turbinengehäuses 4 durch Einpressen fixiert.
Der Schaft 21 ist in die Buchse 25 eingeführt und wird durch die Außenwand des Turbinengehäuses 4 so gestützt, dass er drehbar ist. Der Schaft 21 hat ein Ende (ein erstes Ende) 21a, das im Inneren des Turbinengehäuses 4 angeordnet ist, und ein anderes Ende (ein zweites Ende) 21b, das außerhalb des Turbinengehäuses 4 angeordnet ist. Der Ventilkörper 23 ist mit dem einen Ende 21a des Schafts 21 durch das Schwenkstück 22 verbunden. Das Schwenkstück 22 ist an einem vorderen Ende (ein Ende 21a) des Schafts 21 fixiert. Der Schaft 21 dreht sich um eine Achsenlinie L1 (siehe 4) des Schafts 21, um das Schwenkstück 22 zu schwenken. Ein vorderes Ende des Schwenkstücks 22 ist mit einem Befestigungsloch für ein daran erfolgendes Befestigen des Ventilkörpers 23 versehen. Beispielsweise steht ein Seitenabschnitt des Schwenkstücks 22 mit einer Endfläche an einer Endseite der Buchse 25 in Kontakt. Außerdem entsprechen die eine Endseite und die andere Endseite des Buchse 25 dem einen Ende 21a und dem anderen Ende 21b des Schafts 21.
Der Ventilkörper 23 ist dazu in der Lage, mit dem Umfangsrand der Öffnung des Bypasskanals 17 in Kontakt zu gelangen und sich von diesem zu trennen, und er ist beispielsweise in einer Scheibenform ausgebildet. Der Ventilkörper 23 ist mit einer Ventilwelle 26 versehen, die zu der entgegengesetzten Seite zu der Öffnung des Bypasskanals 17 vorragt. Die Ventilwelle 26 ist durch ein Befestigungsloch des vorderen Endes des Schwenkstücks 22 eingeführt. Ein Stopper 27 ist an einem Ende, das zu dem Ventilkörper 23 in der Ventilwelle 26 entgegengesetzt ist, fixiert, und die Ventilwelle 26, die durch das Befestigungsloch eingeführt ist, wird durch den Stopper 27 gehalten. Der Ventilkörper 23 ist durch das Schwenkstück 22 so gestützt, dass er geringfügig beweglich ist. In der vorliegenden Beschreibung umfasst der Begriff „geringfügige Bewegung“ die Bedeutung eines „Neigens“. Demgemäß gelangt, da der Ventilkörper 23 sich geringfügig in Bezug auf das Schwenkstück 22 bewegt, der Ventilkörper 23 in einen engen Kontakt mit dem Umfangsrand (dem Ventilsitz) der Öffnung des Bypasskanals 17. Dann gelangt der Ventilkörper 23 mit dem Umfangsrand der Öffnung des Bypasskanals 17 so in Kontakt, dass das Wastegateventil 20 geschlossen wird, und der Ventilkörper 23 gelangt von dem Umfangsrand der Öffnung des Bypasskanals 17 so weg (entfernt sich von diesem), dass das Wastegateventil 20 geöffnet wird.
Ein plattenförmiges Verbindungselement 28, das in der radialen Richtung des Schaftes 21 vorragt, ist an einem Basisende (ein Ende an der Seite des anderen Endes 21b) fixiert, das an der Außenseite des Turbinengehäuses 4 des Schaftes 21 angeordnet ist. Ein vorderes Ende des Verbindungselementes 28 ist mit einem Befestigungsloch versehen, durch das ein Verbindungsstift 29 eingeführt ist, und der Verbindungsstift 29 ist durch das Befestigungsloch eingeführt. Eine Betätigungsstange 51 eines Aktuators 50 ist durch den Verbindungsstift 29 verbunden. Der Verbindungsstift 29 ist durch ein Befestigungsloch eingeführt, das an einem vorderen Ende 51b der Betätigungsstange 51 ausgebildet ist.
Ein Ende des Verbindungsstiftes 29 ist an der Betätigungsstange 51 durch Verstemmen fixiert. Eine Klemme (Halteeinrichtung) 29a ist an dem anderen Ende des Verbindungsstifts 29 angebracht, um zu verhindern, dass der Verbindungsstift 29 sich von dem Befestigungsloch löst. Der Schaft 21 ist mit der Betätigungsstange 51 des Aktuators 50 durch das Verbindungselement 28 und dem Verbindungsstift 29 verbunden.
Der Aktuator 50 ist beispielsweise ein Aktuator der Membranart. Der Aktuator 50 schwenkt das Verbindungselement 28, indem die Betätigungsstange 51 in der axialen Richtung der Betätigungsstange 51 in einer hin- und hergehenden Weise so bewegt wird, dass der Schaft 21 sich um die Achsenlinie des Schaftes 21 dreht.
Buchsenendaufbau
Nachstehend ist ein Endaufbau 30 der Buchse 25 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. In der Richtung der Achsenlinie L1 des Schafts 21 ist ein Federmechanismus 32 zwischen dem anderen Ende (ein Ende an der Seite des anderen Endes 21b) 31 der Buchse 25 und dem Verbindungselement 28 angeordnet. Des Weiteren sind in 3 der Federmechanismus 32 und eine geneigte Fläche 33, die nachstehend beschrieben ist, in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Das andere Ende 31 ist mit der geneigten Fläche 33 versehen, die in Bezug auf die Achsenlinie L1 des Schaftes 21 geneigt ist. Die geneigte Fläche 33 ist an der Innenseite der Buchse 25 in der radialen Richtung (an der Seite der Innenumfangsfläche 25a) angeordnet. Die geneigte Fläche 33 ist so geneigt, dass sie nach außen in der radialen Richtung sich erweitert mit Verlauf von einer Endseite zu der anderen Endseite in der Erstreckungsrichtung der Achsenlinie L2 der Buchse 25. Die geneigte Fläche 33 ist an dem gesamten Umfang in der Umfangsrichtung der Buchse 25 fortlaufend ausgebildet. Außerdem ist die Achsenlinie L1 des Schaftes 21 zu der Achsenlinie L2 der Buchse 25 koaxial angeordnet. Hierbei kann der vorstehend erwähnte koaxiale Zustand auch so sein, dass er nicht ganz genau festgelegt ist. Beispielsweise kann die Achsenlinie L1 des Schafts 21 geringfügig in Bezug auf die Achsenlinie L2 der Buchse 25 innerhalb eines Bereiches abweichen oder geneigt sein, in welchem der Effekt der vorliegenden Erfindung aufgezeigt werden kann.
Die geneigte Fläche 33 ist in einer linearen Form in einem Querschnitt entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25 ausgebildet. Ein Innenumfangsende der geneigten Fläche 23 ist an der Innenumfangsfläche 25a der Buchse 25 angeordnet. Beispielsweise ist ein Außenumfangsende der geneigten Fläche 33 an im Wesentlichen der Mitte der Buchse 25 in der Dickenrichtung angeordnet. Eine flache Fläche 34, die senkrecht zu der Achsenlinie L2 ist, ist an der Außenseite der geneigten Fläche 33 in der radialen Richtung der Buchse 25 ausgebildet. Die flache Fläche 34 erstreckt sich von dem Außenumfangsende der geneigten Fläche 33 zu einer Außenumfangsfläche 25b der Buchse 25 in der radialen Richtung der Buchse 25. Die flache Fläche 34 ist an einer Position angeordnet, die zu dem anderen Ende (an der Seite des Verbindungselementes 28) in einer Richtung entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25 am nächsten ist.
Der Federmechanismus 32 ist eine scheibenförmige Feder (ein Federelement) und hat einen Flanschabschnitt 35, der an der Außenumfangsseite angeordnet ist, und ein Vorsprungsstück (einen Vorsprungsabschnitt) 36, der an der Innenumfangsseite angeordnet ist. Eine Öffnung 37, durch die der Schaft 21 eingeführt ist, ist an der Mitte des Federmechanismus 32 (die Mitte des Vorsprungsstücks 36) ausgebildet. Der Federmechanismus 32 ist ausgebildet, indem beispielsweise ein scheibenförmiger (plattenförmiger) rostfreier Stahl durch Pressen bearbeitet wird. Außerdem ist das Material des Federmechanismus 32 nicht auf den rostfreien Stahl beschränkt und kann beispielsweise ein anderes Material wie Kohlenstoffstahl und Federstahl sein.
Das Vorsprungsstück 36 ist in einer Ringform unter Betrachtung aus der Erstreckungsrichtung der Achsenlinie L3, die der Mittellinie der Öffnung 37 entspricht, ausgebildet und ragt von dem anderen Ende zu dem einen Ende in einer Richtung entlang der Achsenlinie L3 vor. Außerdem entsprechen das eine Ende und das andere Ende des Vorsprungsstücks 36 (des Federmechanismus 32) dem einen Ende 21a und dem anderen Ende 21b des Schafts 21.
Das Vorsprungsstück 36 hat eine gekrümmte Fläche 38, die an dem Umfangsrand der Öffnung 37 ausgebildet ist. Die gekrümmte Fläche 38 ist in dem gesamten Umfang in der Umfangsrichtung der Öffnung 37 fortlaufend. In einem Querschnitt entlang der Achsenlinie L3 ist im Verlauf von der Innenseite zu der Außenseite in der radialen Richtung eine Tangentenlinie der gekrümmten Fläche 38 beispielsweise aus einem Zustand, bei dem die Tangentenlinie zu der Achsenlinie L3 senkrecht ist, zu einem Zustand geneigt, bei dem die Tangentenlinie parallel zu der Achsenlinie L3 ist. Die gekrümmte Fläche 38 ist eine Kontaktfläche, die mit der geneigten Fläche 33 der Buchse 25 in Kontakt steht. Außerdem kann die gekrümmte Fläche 38 der geneigten Fläche 33 der Buchse 25 entsprechen, und die Tangentenlinie des Endes an der Innenseite in der radialen Richtung ist nicht auf den Zustand beschränkt, bei dem sie senkrecht zu der Achsenlinie L3 ist, und sie kann in Bezug auf beispielsweise die Achsenlinie L3 geneigt sein. In ähnlicher Weise ist die Tangentenlinie des Endes an der Außenseite in der radialen Richtung nicht auf den Zustand beschränkt, bei dem sie parallel zu der Achsenlinie L3 ist, und sie kann beispielsweise in Bezug auf die Achsenlinie L3 geneigt sein.
Der Flanschabschnitt 35 ragt in der radialen Richtung von einem Ende 36a an der Außenseite in der radialen Richtung des Vorsprungsstücks 36 nach außen vor. Der Flanschabschnitt 35 ist an dem gesamten Umfang in der Umfangsrichtung fortlaufend ausgebildet. Eine Fläche an der anderen Endseite des Flanschabschnittes 35 ist eine Fläche, die senkrecht zu der Achsenlinie L3 ist, und ist eine Fläche, die mit dem Verbindungselement 28 in Kontakt steht. Der Außendurchmesser des Flanschabschnittes 35 ist größer als beispielsweise der Außendurchmesser der Buchse 25.
Ein vertiefter Abschnitt (ein vertiefter Unterbringungsabschnitt) 39, in den der Federmechanismus 32 gesetzt ist, ist an einer Fläche ausgebildet, die dem anderen Ende 31 der Buchse 25 in dem Verbindungselement 28 zugewandt ist. Genauer gesagt ist der Flanschabschnitt 35 des Federmechanismus 32 in dem vertieften Abschnitt 39 untergebracht. Der vertiefte Abschnitt 39 ist in einer kreisartigen Form unter Betrachtung aus einer Richtung entlang der Achsenlinie L1 ausgebildet. Eine Bodenfläche (eine Fläche, die senkrecht zu der Achsenlinie L1 ist) des vertieften Abschnittes 39 steht mit der anderen Endseitenfläche 35a (die Seitenfläche 35a am anderen Ende) des Flanschabschnittes 35 in Kontakt. Eine Seitenwandfläche des vertieften Abschnittes 39 ist eine Fläche, die der Außenumfangsfläche des Flanschabschnittes 35 in der radialen Richtung des Schafts 21 zugewandt ist. Der Innendurchmesser (ein Abstand zwischen den zugewandten Seitenwandflächen) des vertieften Abschnittes 39 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Flanschabschnittes 35.
Nachstehend sind der Betrieb und der Effekt des Turboladers 1 beschrieben.
Ein Abgas, das von dem Abgaseinlass 8 einströmt, tritt durch einen Turbinenspiralströmungspfad 4a, und wird zu dem Einlass des Turbinenlaufrades 6 geliefert. Das Turbinenlaufrad 6 erzeugt eine Drehkraft durch Verwendung eines Drucks von dem zu ihm gelieferten Abgas, und dreht die Drehwelle 14 und das Kompressorlaufrad 7 zusammen mit dem Turbinenlaufrad 6. Demgemäß wird die Luft, die von dem Sauganschluss 9 des Kompressors 3 angesaugt wird, unter Verwendung des Kompressorlaufrades 7 komprimiert. Die durch das Kompressorlaufrad 7 komprimierte Luft tritt durch einen Diffusorströmungspfad 5a und einen Kompressorspiralströmungspfad 5b und wird aus dem Abgabeanschluss 11 abgegeben. Die aus dem Abgabeanschluss 11 abgegebene Luft wird zu dem Verbrennungsmotor geliefert.
Wenn ein Aufladedruck (ein Druck der Luft, die von dem Abgabeanschluss 11 abgegeben wird) einen Einstelldruck während des Betriebs des Turboladers 1 erreicht, wird der Aktuator 50 so angetrieben, dass die Betätigungsstange 51 herausgedrückt wird. Eine Drückkraft (eine Antriebskraft), die durch die Betätigungsstange 51 erzeugt wird, wird zu dem Ventilkörper 23 durch das Verbindungselement 28, den Schaft 21 und das Schwenkstück 22, das mit der Betätigungsstange 51 verbunden ist, übertragen. Demgemäß bewegt sich der Ventilkörper 23 weg von dem Umfangsrand der Öffnung des Bypasskanals 17, und das Wastegateventil 20 wird geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Teil des Abgases, das von dem Abgaseinlass 8 strömt, durch den Bypasskanal 17 und umgeht das Turbinenlaufrad 6. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Strömungsrate des zu dem Turbinenlaufrad 6 gelieferten Abgases zu verringern.
Außerdem wird, wenn der Aufladedruck geringer als der Einstelldruck während des Betriebs des Turboladers 1 wird, eine durch die Betätigungsstange 51 erzeugte Drückkraft aufgehoben, und die Betätigungsstange 51 wird zurückgedrückt. Demgemäß schwenkt das Verbindungselement 28 um den Schaft 21, dreht der Schaft 21 sich um die Achsenlinie L1 und schwenkt das Schwenkstück 22. Dann bewegt der Ventilkörper 23 sich zu dem Umfangsrand der Öffnung des Bypasskanals 17, um gegen den Umfangsrand der Öffnung gedrückt zu werden, und das Wastegateventil 20 wird geschlossen. Das heißt das Umgehen (Bypass) des Abgaskanals unter Verwendung des Bypasskanals 17 wird in der Turbine 2 nicht ausgeführt.
In dem Wastegateventil 20 des Turboladers 1 ist der Federmechanismus 32 in einem Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement 28 und dem anderen Ende 31 der Buchse 25 in der Richtung entlang der Achsenlinie L1 des Schaftes 21 angeordnet, und die geneigte Fläche 33 der Buchse 25 steht mit der gekrümmten Fläche 38 des Federmechanismus 32 in Kontakt. Demgemäß wird eine Drängkraft durch den Federmechanismus 32 in beiden Richtungen erzeugt, inklusive der Richtung entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25 und der radialen Richtung der Buchse 25 (eine Richtung, die senkrecht zu der Achsenlinie L2 ist).
Dann drängt der Federmechanismus 32 das Verbindungselement 28 nach außen in einer Richtung entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25. Demgemäß wird der Schaft 21 nach außen in einer Richtung entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25 gedrängt, und die Bewegung des Schaftes 21 in der Richtung der Achsenlinie L1 wird unterdrückt.
Der Federmechanismus 32 ist so ausgerichtet, dass die Achsenlinie L2 der Buchse 25 sich mit der Achsenlinie L3 des Federmechanismus 32 in der radialen Richtung der Buchse 25 überlappt. Das heißt der Federmechanismus 32 ist ausgerichtet, während er so bewegt wird, dass Kräfte in der Umfangsrichtung ausgeglichen sind, durch das Vorsprungsstück 36 des Federmechanismus 32. Demgemäß wird das Verbindungselement 28 bewegt und so ausgerichtet, dass die Achsenlinie L1 des Schafts 21 mit der Achsenlinie L2 der Buchse 25 übereinstimmt. Als ein Ergebnis wird die Bewegung des Schaftes 21 in der radialen Richtung vermieden.
Da in dieser Weise die Bewegung des Schaftes 21 in der Richtung der Achsenlinie L1 vermieden wird und die Bewegung des Schaftes 21 in der radialen Richtung in dem Wastegateventil 20 vermieden wird, kann die Schwingung des Schaftes 21 unterdrückt werden. Das heißt, da die Bewegung des Schaftes 21 vermieden wird, werden die Schwingung und die Positionsabweichung des Ventilkörpers 23, der mit dem Schaft 21 verbunden ist, unterdrückt. Als ein Ergebnis wird eine Erzeugung eines anormalen Geräusches in dem Wastegateventil 20 vermieden.
In dem Wastegateventil 20 ist die geneigte Fläche 33 an dem anderen Ende 31 der Buchse 25 ausgebildet, und ein Raum für ein Anordnen des Federmechanismus 32 ist an der Innenseite in der Richtung der Achsenlinie L2 der Buchse 25 relativ zu der flachen Fläche 34 sichergestellt. Demgemäß kann ein Teil des Federmechanismus 32 an der Innenseite (einer Endseite) in der Richtung der Achsenlinie L2 des Schaftes 21 in Beziehung zu der flachen Fläche 34 der Buchse 25 angeordnet werden. Aus diesem Grund ist es möglich, einen Raum für ein Anordnen des Federmechanismus 32 sicherzustellen, ohne einen Abstand D1 zwischen der flachen Fläche 34 der Buchse 25 und dem Verbindungselement 28 zu erweitern. Als ein Ergebnis ist, da es möglich ist, die Länge des Federmechanismus 32 in der Richtung der Achsenlinie L1 des Schafts 21 im Vergleich zu dem zugehörigen Stand der Technik zu verlängern, während eine Positionsbeziehung zwischen der Buchse 25 und dem Verbindungselement 28 beibehalten bleibt, es möglich, einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Federmechanismus 32 in der Richtung der Achsenlinie L1 des Schaftes 21 zu verbessern. Das heißt es ist möglich, einen Bereich zur Auswahl der Federkonstante des Federmechanismus 32 zu erweitern. Demgemäß ist, da das Schlaffwerden des Federmechanismus 32 unterdrückt wird, wenn die Federkonstante des Federmechanismus 32 auf einen geeigneten Wert festgelegt wird, es möglich, die Erzeugung einer Schwingung des Wastegateventils 20 zu vermeiden, während die Lebensdauer des Federmechanismus 32 erhöht wird.
In dem Wastegateventil 20 ist das Vorsprungsstück 36 des Federmechanismus 32 an der Seite der Innenumfangsfläche 25a der Buchse 25 angeordnet, und ein Endabschnitt der Buchse 25 ist an der Außenseite des Vorsprungsstücks 36 des Federmechanismus 32 in der radialen Richtung so vorhanden, dass das Freilegen des Federmechanismus 32 zu der Außenseite vermieden wird.
Da der Federmechanismus 32 mit dem Flanschabschnitt 35 versehen ist, der mit dem Verbindungselement 28 in Kontakt steht, ist es möglich, eine Kontaktfläche (einen Kontaktbereich) zwischen dem Federmechanismus 32 und dem Verbindungselement 28 zu vergrößern und die Stellung des Federmechanismus 32 in Bezug auf das Verbindungselement 28 zu stabilisieren. Demgemäß ist es möglich, in zuverlässiger Weise eine Kraft zwischen dem Federmechanismus 32 und dem Verbindungselement 28 zu übertragen.
Da das Verbindungselement 28 mit dem vertieften Abschnitt (Vertiefungsabschnitt) 39 versehen ist und der Flanschabschnitt 35 des Federmechanismus 32 in dem vertieften Abschnitt 39 untergebracht werden kann, ist es möglich, den Anordnungsraum des Federmechanismus 32 in der Achsenlinie L1 des Schaftes 21 zu vergrößern und außerdem den Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Federmechanismus 32 zu verbessern. Da es möglich ist, die Bewegung des Flanschabschnittes 35 in Bezug auf das Verbindungselement 28 in der radialen Richtung des Flanschabschnittes 35 zu verhindern, ist es möglich, den Federmechanismus 32 und das Verbindungselement 28 gemeinsam zu bewegen.
Die geneigte Fläche 33 ist so geneigt, dass sie eine Linie in einem Querschnitt entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25 ausbildet. Demgemäß ist, da es möglich ist, mit Leichtigkeit die geneigte Fläche 33 zu bearbeiten (herzustellen), es möglich, die geneigte Fläche 33 mit hoher Genauigkeit auszubilden. Demgemäß ist es möglich, leicht einen Kontakt zwischen der geneigten Fläche 33 und dem Federmechanismus 32 gestaltungsgemäß zu verwirklichen.
Zweites Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein Wastegateventil 20 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Wastegateventil 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Wastegateventil 20 des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass eine Endstruktur 30B einer Buchse 25 so ausgebildet ist, dass ein Federmechanismus 32B mit einem Vorsprungsstück (Vorragestück) 41 mit einer anderen Form vorgesehen ist anstelle des Federmechanismus 32, wie dies in 5 gezeigt ist. Außerdem ist bei der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels die gleiche Beschreibung wie im ersten Ausführungsbeispiel weggelassen worden.
Der Federmechanismus 32B ist eine scheibenförmige Feder und hat einen Flanschabschnitt 35, der an der Außenumfangsseite angeordnet ist, und das Vorsprungsstück 41, das an der Innenumfangsseite angeordnet ist. Eine Öffnung 37, durch die ein Schaft 21 eingeführt ist, ist an der Mitte des Federmechanismus 32B (die Mitte des Vorsprungsstücks 41) ausgebildet. Der Federmechanismus 32B ist beispielsweise durch Bearbeiten eines scheibenförmigen (plattenförmigen) Elementes durch Pressen ausgebildet. Das Vorsprungsstück 41 ragt von der anderen Endseite zu der einen Endseite in einer Richtung entlang einer Achsenlinie L3 vor.
Das Vorsprungsstück 41 hat eine geneigte Fläche 42, die an dem Umfangsrand der Öffnung 37 ausgebildet ist. Die geneigte Fläche 42 ist in dem gesamten Umfang in der Umfangsrichtung der Öffnung 37 fortlaufend ausgebildet. In einem Querschnitt entlang der Achsenlinie L3 ist die geneigte Fläche 42 in einer linearen Form ausgebildet. Die geneigte Fläche 42 ist eine Kontaktfläche, die mit einer geneigten Fläche 33 der Buchse 25 in Kontakt steht, und ein Neigungswinkel der geneigten Fläche 42 in Bezug auf die Achsenlinie L3 entspricht einem Neigungswinkel der geneigten Fläche 33 der Buchse 25 in Bezug auf eine Achsenlinie L2.
Auch bei dem Wastegateventil 20 des zweiten Ausführungsbeispiels werden der gleiche Betrieb und der gleiche Effekt wie bei dem Wastegateventil 20 des ersten Ausführungsbeispiels erzielt. Außerdem kann der Neigungswinkel der geneigten Fläche 42 so gestaltet sein, dass er nicht der Gleiche wie der Neigungswinkel der geneigten Fläche 33 der Buchse 25 ist. Die geneigte Fläche 42 kann so ausgebildet sein, dass sie mit der geneigten Fläche 33 der Buchse 25 in Kontakt gelangen kann.
Drittes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein Wastegateventil 20 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Wastegateventil 20 des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem Wastegateventil 20 des zweiten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass eine Endstruktur 30C einer Buchse 25 so ausgebildet ist, dass das andere Ende 31B der Buchse 25 eine andere Form hat, wie dies in 6 gezeigt ist. Außerdem ist bei der Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels die gleiche Beschreibung wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel weggelassen worden.
Das andere Ende 31B ist mit einer gekrümmten Fläche 43 versehen. Die gekrümmte Fläche 43 ist in Bezug auf eine Achsenlinie L1 eines Schafts 21 geneigt. Die gekrümmte Fläche 43 ist an der Seite einer Innenumfangsfläche 25a der Buchse 25 ausgebildet. Die gekrümmte Fläche 43 ist so gekrümmt, dass sie nach außen in der radialen Richtung sich erweitert im Verlauf von einer Endseite zu der anderen Endseite in der Erstreckungsrichtung einer Achsenlinie L2 der Buchse 25. In einem Querschnitt entlang der Achsenlinie L2 ist eine Tangentenlinie der gekrümmten Fläche 43 allmählich geneigt beispielsweise aus einem Zustand, bei dem die Tangentenlinie parallel zu der Achsenlinie L2 ist, zu einem Zustand, bei dem die Tangentenlinie senkrecht zu der Achsenlinie L2 ist, im Verlauf von der Innenseite zu der Außenseite in der radialen Richtung. Ein Außenumfangsende der gekrümmten Fläche 43 ist an einer Position angeordnet, die eine Außenumfangsfläche 25b der Buchse 25 schneidet. Außerdem kann in einem Querschnitt entlang einer Achsenlinie L2 eine Krümmung der gekrümmten Fläche 43 die gleiche Krümmung der gekrümmten Fläche sein oder eine andere Krümmung der gekrümmten Fläche sein. Ein Federmechanismus, der mit der gekrümmten Fläche 43 in Kontakt steht, ist nicht auf den in 5 gezeigten Federmechanismus 32B beschränkt und kann beispielsweise der Federmechanismus 32, der die gekrümmte Fläche 38 hat, wie dies in 4 gezeigt ist, oder Federmechanismen mit anderen Formen sein.
Viertes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein Wastegateventil gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das Wastegateventil 20 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Wastegateventil 20 des ersten Ausführungsbeispiels dahingehend, dass eine Endstruktur 30D einer Buchse 25 so ausgebildet ist, dass das andere Ende 31C einer Buchse 25 eine andere Form hat und ein Federmechanismus 32C mit einer anderen Form anstelle des Federmechanismus 32 vorgesehen ist, wie dies in 7 gezeigt ist. Außerdem ist bei der Beschreibung des vierten Ausführungsbeispiels die gleiche Beschreibung wie bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel weggelassen worden.
Das andere Ende 31C ist mit einer geneigten Fläche 45 versehen, die in Bezug auf eine Achsenlinie L1 eines Schaftes 21 geneigt ist. Die geneigte Fläche 45 ist an der Außenseite in der radialen Richtung der Buchse 25 (an der Seite einer Außenumfangsfläche 25b) angeordnet. Die geneigte Fläche 45 ist nach innen in der radialen Richtung geneigt im Verlauf von einer Endseite zu der anderen Endseite in der Erstreckungsrichtung einer Achsenlinie L1 der Buchse 25. Die geneigte Fläche 45 ist am gesamten Umfang in der Umfangsrichtung der Buchse 25 fortlaufend ausgebildet.
Die geneigte Fläche 45 ist in einer linearen Form in einem Querschnitt entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25 ausgebildet. Ein Außenumfangsende der geneigten Fläche 45 ist an der Außenumfangsfläche 25b der Buchse 25 angeordnet. Ein Innenumfangsende der geneigten Fläche 45 ist beispielsweise im Wesentlichen an der Mitte der Buchse 25 in der Plattendickenrichtung angeordnet. Eine flache Fläche 46, die senkrecht zu der Achsenlinie L2 ist, ist an der Innenumfangsfläche 25a in Bezug auf die geneigte Fläche 45 in der radialen Richtung der Buchse 25 ausgebildet. Die flache Fläche 46 ist von einer Position, die die Innenumfangsfläche 25a der Buchse 25 schneidet, zu dem Innenumfangsende der geneigten Fläche 45 in der radialen Richtung der Buchse 25 ausgebildet. Die flache Fläche 46 ist an einer Position angeordnet, die zu dem anderen Ende (an der Seite des Verbindungselementes 28) am nächsten ist in einer Richtung entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25.
Der Federmechanismus 32C ist in einer Ringform ausgebildet und hat einen Flansch 35B, der an der Außenumfangsseite angeordnet ist, einen Vorsprungsabschnitt 47, der an der Innenumfangsseite angeordnet ist, und einen Innenumfangsringabschnitt 48, der an der Innenumfangsseite des Vorsprungsabschnittes 47 vorgesehen ist. Eine Öffnung 37B, durch die der Schaft 21 eingeführt ist, ist an der Mitte des Federmechanismus 32C ausgebildet. Der Federmechanismus 32C ist ausgebildet, indem beispielsweise ein scheibenförmiges (plattenförmiges) Element durch Pressen bearbeitet (hergestellt) wird. Ein Umfangsrand der Öffnung 37B steht beispielsweise mit der Außenumfangsfläche des Schafts 21 in Kontakt. Durch einen derartigen Aufbau ist es möglich, eine Neigung der Stellung des Federmechanismus 32C zu dem Zeitpunkt des Zusammenbaus des Federmechanismus 32C zu vermeiden und mit Leichtigkeit den Vorsprungsabschnitt 47 des Federmechanismus 32C an die geneigte Fläche 45 der Buchse 25 zu setzen. Des Weiteren kann in diesem Fall ein Zwischenraum (Spalt) zwischen dem Innendurchmesser des vertieften Abschnittes 39 und dem Außendurchmesser des Flanschabschnittes 35B erweitert werden im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Umfangsrand der Öffnung 37B nicht mit der Außenumfangsfläche des Schafts 21 in Kontakt steht, sodass das Innenumfangsende und das Außenumfangsende des Federmechanismus 32C nicht gleichzeitig eingespannt (gedrängt) werden beispielsweise zu dem Zeitpunkt des Betriebs des Verbrennungsmotors. Demgemäß ist es möglich, zu verhindern, dass eine übermäßige Last auf den Federmechanismus 32C aufgebracht wird.
Der Innenumfangsringabschnitt 48 bildet eine flache Fläche aus, die senkrecht zu der Achsenlinie L3 ist. Beispielsweise ist der Innenumfangsringabschnitt 48 an einer Endseite in Bezug auf den Flanschabschnitt 35B in der Richtung der Achsenlinie L3 angeordnet. Das Außenumfangsende des Innenumfangsringabschnittes 48 ist das Innenumfangsende des Vorsprungsabschnittes 47.
Der Vorsprungsabschnitt 47 ist so ausgebildet, dass ein Ende (ein Ende 21a des Schafts 21) von dem Innenumfangsringabschnitt 48 in der Richtung entlang der Achsenlinie L3 vorragt. Der Vorsprungsabschnitt 47 hat eine geneigte Fläche 49A, die an der Innenumfangsseite angeordnet ist und der Achsenlinie L3 zugewandt ist, und eine geneigte Fläche 49B, die an der Außenumfangsseite angeordnet ist und der entgegengesetzten Seite zu der Achsenlinie L3 in einem Querschnitt entlang der Achsenlinie L3 zugewandt ist.
Die geneigte Fläche 49A ist von der anderen Endseite zu der einen Endseite angeordnet im Verlauf von der Innenumfangsseite zu der Außenumfangsseite. Die geneigte Fläche 49A ist eine Kontaktfläche, die mit der geneigten Fläche 45 der Buchse 25 in Kontakt steht, und ein Neigungswinkel der geneigten Fläche 49A in Bezug auf die Achsenlinie L3 entspricht einem Neigungswinkel der geneigten Fläche 45 der Buchse 25 in Bezug auf die Achsenlinie L2.
Die geneigte Fläche 49B ist so ausgebildet, dass sie von dem Außenumfangsende der geneigten Fläche 49A zu der anderen Endseite (die andere Endseite des Schafts 21) gebogen ist, und sie ist von einer Endseite zu der anderen Endseite angeordnet im Verlauf von der Innenumfangsseite zu der Außenumfangsseite. Das Außenumfangsende der geneigten Fläche 49A ist das Innenumfangsende des Flanschabschnittes 35B.
In dem Wastegateventil 20 des vierten Ausführungsbeispiels steht die geneigte Fläche 45 der Buchse 25 mit der geneigten Fläche 49A des Federmechanismus 32C so in Kontakt, dass eine Drängkraft durch den Federmechanismus 32C in beiden Richtungen erzeugt wird, die die Richtung entlang der Achsenlinie L2 der Buchse 25 und die radiale Richtung der Buchse 25 umfassen. Demgemäß wird die Bewegung des Schafts 21 in der Richtung der Achsenlinie L1 und in der radialen Richtung des Schafts 21 unterdrückt.
In dem Wastegateventil 20 des vierten Ausführungsbeispiels ist die geneigte Fläche 45 an dem anderen Ende 31C der Buchse 25 ausgebildet, und ein Raum, in dem der Federmechanismus 32C angeordnet werden kann, ist an der Innenseite in der Richtung der Achsenlinie L2 der Buchse 25 in Bezug auf die flache Fläche 46 sichergestellt. Demgemäß kann ein Teil des Federmechanismus 32C an der Innenseite (einer Endseite) in der Richtung der Achsenlinie L2 des Schafts 21 in Bezug auf die flache Fläche 46 der Buchse 25 angeordnet werden. Aus diesem Grund ist es möglich, einen Raum sicherzustellen, in dem der Federmechanismus 32C angeordnet wird, ohne einen Abstand zwischen der flachen Fläche 46 der Buchse 25 und dem Verbindungselement 28 zu erhöhen. Als ein Ergebnis ist, da es möglich ist, die Länge des Federmechanismus 32C in der Richtung der Achsenlinie L1 des Schafts 21 im Vergleich zu dem zugehörigen Stand der Technik zu verlängern, während eine Positionsbeziehung zwischen der Buchse 25 und dem Verbindungselement 28 in der Richtung der Achsenlinie L1 des Schafts 21 beibehalten bleibt, es möglich, einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Federmechanismus 32C zu verbessern. Das heißt es ist möglich, den Auswahlbereich der Federkonstante des Federmechanismus 32C zu erweitern. Demgemäß ist, da das Schlaffwerden (Nachlassen) des Federmechanismus 32C vermieden wird, wenn die Federkonstante des Federmechanismus 32C auf einen geeigneten Wert festgelegt wird, es möglich, die Erzeugung einer Schwingung bei dem Wastegateventil 20 zu vermeiden, während die Lebensdauer des Federmechanismus 32C verlängert wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann in verschiedenen Formen wie nachstehend erläutert abgewandelt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Federmechanismus 32 als eine scheibenförmige Feder ausgebildet, jedoch ist der Federmechanismus 20 nicht auf das scheibenförmige Element beschränkt. Beispielsweise kann der Federmechanismus eine Kompressionsschraubenfeder, eine Spiralfeder (Schraubenfeder) oder dergleichen umfassen, kann er einen zylindrischen Abschnitt haben oder kann er andere Formen aufweisen. Der Federmechanismus 32 kann so angewendet werden, dass eine Vielzahl an Federmechanismen einander überlappen. Der Federmechanismus kann ein ringförmiges elastisches Element aufweisen.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Federmechanismus 32 den Flanschabschnitt 35, jedoch muss der Federmechanismus den Flanschabschnitt nicht aufweisen. Der Flanschabschnitt kann so vorgesehen sein, dass er in der radialen Richtung nach innen vorragt.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der vertiefte Abschnitt 39, in dem der Flanschabschnitt 35 untergebracht ist, in dem Verbindungselement 28 vorgesehen, jedoch muss das Verbindungselement 28 nicht mit dem vertieften Abschnitt 39 versehen sein. In dem Verbindungselement 28 kann eine Vorsprungsstruktur zum Verhindern der Bewegung des Federmechanismus 32 in der radialen Richtung vorgesehen sein anstelle des vertieften Abschnittes 39.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die geneigte Fläche 33 beschrieben, die in dem gesamten Umfang in der Umfangsrichtung der Buchse 25 fortlaufend ausgebildet ist, jedoch kann die geneigte Fläche abschnittsweise in der Umfangsrichtung ausgebildet sein. Vorzugsweise steht der Federmechanismus 32 mit dem gesamten Umfang in der geneigten Fläche 33 der Buchse 25 in Kontakt, jedoch kann der Federmechanismus abschnittsweise mit der geneigten Fläche in Kontakt stehen oder einen Teilkontakt mit ihr haben. Wenn die geneigte Fläche 33 der Buchse 25 und der Federmechanismus 32 an dem gesamten Umfang miteinander in Kontakt stehen, wird eine Leckage von Gas, das in den Zwischenraum zwischen der Innenumfangsfläche 25a der Buchse 25 und der Außenumfangsfläche des Schafts 21 eintritt, verhindert.
Im vierten Ausführungsbeispiel ist ein Aufbau beschrieben, bei dem der Umfangsrand der Öffnung 37B des Federmechanismus 32C beispielsweise mit der Außenumfangsfläche des Schafts 21 in Kontakt steht, jedoch muss der Umfangsrand nicht mit der Außenumfangsfläche des Schafts 21 in Kontakt stehen. In diesem Fall muss ein Zwischenraum der Öffnung 37B zwischen dem Schaft 21 und dem Umfangsrand der Öffnung 37B nicht der Gleiche sein wie der Zwischenraum zwischen dem Innendurchmesser des vertieften Abschnittes 39 und dem Außendurchmesser des Flanschabschnittes 35B, sodass das Innenumfangsende und das Außenumfangsende des Federmechanismus 32C nicht gleichzeitig gedrängt werden beispielsweise zum Zeitpunkt des Betriebs des Verbrennungsmotors. Ein Zwischenraum zwischen dem vertieften Abschnitt 39 und dem Flanschabschnitt 35B in der radialen Richtung kann breiter oder schmaler als ein Zwischenraum zwischen der Öffnung 37B und dem Schaft 21 in der radialen Richtung im Ansprechen auf einen Motorbetriebszustand sein. Ein Aufbau, bei dem der Umfangsrand der Öffnung 37B des Federmechanismus 32C mit der Außenumfangsfläche des Schafts 21 in Kontakt steht, kann bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel angewendet sein. Beispielsweise kann, wenn ein Innenumfangsring, der senkrecht zu der Achsenlinie L3 steht, an der Innenumfangsseite des Federmechanismus 32 so vorgesehen ist, dass er zu der Kontaktfläche mit der Buchse 25 fortlaufend ist, der Umfangsrand der Öffnung 37 mit der Außenumfangsfläche des Schafts 21 in Kontakt stehen. Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel beschrieben, bei dem der Turbolader 1, der das Wastegateventil 20 anwendet, bei einem Fahrzeug angewendet ist, jedoch ist die Anwendung des Turboladers nicht auf ein Fahrzeug beschränkt. Beispielsweise kann der Turbolader bei einem Schiffsverbrennungsmotor und bei anderen Verbrennungsmotoren angewendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß jedem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Freiheitsgrad bei der Gestaltung eines Federmechanismus zu verbessern, der in einem Zwischenraum zwischen einer Endfläche eines Lagers und einem Verbindungselement angeordnet ist, während eine Vergrößerung des Zwischenraums vermieden wird.
Bezugszeichenliste

1: Turbolader
20: Wastegateventil
21: Schaft
21a: Ein Ende (erstes Ende)
21b: Anderes Ende (zweites Ende)
24: Stützloch (Durchgangsloch)
25: Buchse (Lager)
28: Verbindungselement
31, 31B, 31C: Anderes Ende der Buchse
32, 32B, 32C: Federmechanismus
33: Geneigte Fläche (geneigte Fläche des Lagers)
35, 35B: Flanschabschnitt
36, 41: Vorsprungsstück
37: Öffnung
38: Gekrümmte Fläche (Kontaktfläche des Federmechanismus)
39: Vertiefter Abschnitt (vertiefter Unterbringabschnitt)
42: Geneigte Fläche des Vorsprungsstücks (Kontaktfläche des Federmechanismus)
43: Gekrümmte Fläche (geneigte Fläche des Lagers)
45: Geneigte Fläche (geneigte Fläche des Lagers)
47: Vorsprungsabschnitt
49: Geneigte Fläche (Kontaktfläche des Federmechanismus)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006291782 [0003]

Claims

Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate, der eine Öffnung eines Kanals mit variabler Strömungsrate öffnet und schließt, wobei der Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate Folgendes aufweist: einen Ventilkörper, der die Öffnung öffnet und schließt; einen Schaft, der durch ein Gehäuse drehbar gestützt ist, während der Ventilkörper mit einem ersten Ende von diesem verbunden ist; ein zylindrisches Lager, das durch ein Durchgangsloch des Gehäuses eingeführt ist und drehbar den Schaft um eine Achsenlinie des Schafts stützt; ein Verbindungselement, das mit einem zweiten Ende des Schafts verbunden ist; und einen Federmechanismus, der in einem Zwischenraum zwischen dem Verbindungselement und einem Ende des Lagers an der Seite des zweiten Endes angeordnet ist, wobei das Ende des Lagers eine geneigte Fläche hat, die mit dem Federmechanismus in Kontakt steht und in Bezug auf die Achsenlinie des Schafts geneigt ist.
Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß Anspruch 1, wobei die geneigte Fläche so geneigt ist, dass sie nach außen in einer radialen Richtung des Lagers sich erweitert im Verlauf von der ersten Endseite zu der zweiten Endseite in einer axialen Richtung des Schafts an der Innenseite in der radialen Richtung des Lagers.
Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Federmechanismus eine scheibenförmige Feder ist, die scheibenförmige Feder einen Vorsprungsabschnitt aufweist, der von der zweiten Endseite zu der ersten Endseite in der axialen Richtung des Lagers vorragt, der Vorsprungsabschnitt mit einer Öffnung versehen ist, durch die der Schaft tritt, und eine gekrümmte Fläche in einer Umfangsrichtung des Schafts so fortlaufend ausgebildet ist, dass sie mit der geneigten Fläche in Kontakt steht.
Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die geneigte Fläche eine Linie in einem Querschnitt entlang einer Achsenlinie des Lagers ausbildet.
Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Federmechanismus einen Flanschabschnitt aufweist, der mit dem Verbindungselement in Kontakt steht, während er nach außen in der radialen Richtung des Lagers an der zweiten Endseite in der axialen Richtung des Schafts vorragt.
Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß Anspruch 5, wobei das Verbindungselement mit einem vertieften Unterbringabschnitt versehen ist, in welchem der Flanschabschnitt untergebracht ist und der die nach außen gerichtete Bewegung des Flanschabschnittes in der radialen Richtung verhindert.
Turbolader mit dem Ventilmechanismus mit variabler Strömungsrate gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Turbolader Folgendes aufweist: eine Turbine; und einen Kompressor, der sich durch eine Drehantriebskraft dreht, die durch die Turbine erzeugt wird, wobei der Ventilkörper eine Öffnung des Kanals mit variabler Strömungsrate, der die Turbine umgeht, öffnet und schließt.