JP2013002431A - ウエストゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の回転を規制するようにしたウエストゲートバルブを提供する。
【解決手段】回動軸１３に固定される取付板１７に、取付ピン２３と座金２４を介して弁体１２が抜け出さないように取り付けられているウエストゲートバルブ１１であって、取付板１７と弁体１２との間に、取付板１７に対し弁体１２が回転しないように規制する回転規制手段２６を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気ガス流路に設けられるウエストゲートバルブに関し、特に取付板に取り付けた弁体の回転を規制するようにしたウエストゲートバルブに関するものである。

従来からエンジンの性能を向上して低燃費化を図るために排気タービン過給機が用いられている。

排気タービン過給機付きエンジンとしては、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１の排気タービン過給機付きエンジンは、エンジンの排気ガスを、排気タービン過給機のタービンハウジングに備えられるタービンインペラにガス入口部から導入してタービンインペラを回転し、その後の排気ガスは排気ガス出口部から排気ガス流路に排出している。又、エンジンに供給される圧縮空気の過給圧を制御するために、前記排気ガス入口部と排気ガス出口部との間にはバイパス流路が設けられ、該バイパス流路にウエストゲートバルブを設け、過給圧が設定値を越えたときに、ウエストゲートバルブを開いて、前記排気ガスの一部を、タービンインペラをバイパスさせて前記排気ガス流路に排出するようにしている。

特開２００３−２５４０５１号公報

前記ウエストゲートバルブは、取付板と、該取付板に取り付けて支持された弁体とを有している。弁体のシール面に対する背面には、前記取付板を貫通する貫通軸が形成されていると共に、該貫通軸の軸心には取付ピンが形成されており、前記弁体の貫通軸を取付板に貫通させ、更に、前記取付ピンに座金を嵌合させ、座金から突出した前記取付ピンの先端をカシメ加工することで、弁体を取付板に固定している。従って、前記弁体は、前記座金との間で前記取付板を挾持するようにして取付板に取り付けられる。

前記取付板は、前記バイパス流路を貫通する回動軸に対して溶接により固定している。そして、前記回動軸は外部に設けたアクチュエータによって回動されるようになっており、ウエストゲートバルブの弁体はアクチュエータの駆動により回動軸を介して開閉される。

ところで、前記ウエストゲートバルブの弁体は、取付板を貫通する貫通軸に備えた取付ピンを座金に貫通させてカシメ加工することで取付板に取り付けられているため、弁体と取付板と座金の相互間には隙間が存在しており、更に、前記貫通軸及び取付ピンの回りにも隙間が存在しており、このために、弁体は排気ガスの作用を受けて取付板に対し回転する問題がある。

弁体が回転すると、ウエストゲートバルブの取付姿勢により、弁体の重心のずれから前記貫通軸及び取付ピンに偏荷重が作用して片当たりによる偏摩耗が生じ、この偏摩耗は経時的に進行するため、弁体と取付板との間におけるガタが大きくなり、弁体の密閉性が低下する可能性がある。又、弁体と弁座面の回転方向の摺動により摩耗が生じ、アクチュエータによる過給圧コントロールに不具合を生じる可能性がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなしたもので、弁体の回転を規制するようにしたウエストゲートバルブを提供しようとするものである。

本発明は、回動軸に固定される取付板に、取付ピンと座金を介して弁体が抜け出さないように取り付けられているウエストゲートバルブであって、前記取付板と弁体との間に、前記取付板に対し前記弁体が回転しないように規制する回転規制手段を備えたことを特徴とするウエストゲートバルブ、に係るものである。

上記ウエストゲートバルブにおいて、前記回転規制手段が、前記取付板と弁体の一方に備えた１つの被係止部と、該１つの被係止部を挟んで回転を規制するよう前記取付板と弁体の他方に備えた２つの係止部とからなっていてもよい。

又、上記ウエストゲートバルブにおいて、前記回転規制手段が、前記取付板と弁体の一方に備えた係止穴と、該係止穴に嵌合するよう前記取付板と弁体の他方に備えた係止凸部とからなっていてもよい。

本発明によれば、取付板に対して弁体が回転しないウエストゲートバルブを提供することができる。

（ａ）はエンジンに備えられる本発明のウエストゲートバルブを有する排気タービン過給機の一例を示す側面図、（ｂ）は（ａ）を右側から見た背面図である。 （ａ）は図１（ａ）を左側から見た正面図、（ｂ）は（ａ）をＩＩＢ−ＩＩＢ方向から見た断面図である。 本発明のウエストゲートバルブの第１の実施例を示す正面図である。 本発明のウエストゲートバルブの第２の実施例を示す斜視図である。 （ａ）は本発明のウエストゲートバルブの第３の実施例を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の正面図である。 （ａ）は本発明のウエストゲートバルブの第４の実施例を示す正面図、（ｂ）は（ａ）をＶＩＢ−ＶＩＢ方向から見た側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図１、図２はエンジンに備えられる本発明のウエストゲートバルブを有する排気タービン過給機の一例を示すもので、排気タービン過給機１００のタービンハウジング１には、エンジンの排気マニホールドからの排気ガスが、タービンスクロール部２の排気ガス入口部３に導かれており、タービンスクロール部２に供給される排気ガスによってタービンインペラ４が回転される。圧縮機ハウジング５の圧縮機スクロール６内には、前記タービンインペラ４と同軸の圧縮機インペラ（図示せず）が設けてあり、圧縮機インペラの回転により軸中心の空気取入口７ａから取り入れた空気を圧縮し、圧縮した空気は圧縮空気取出口７ｂからエンジンに供給されてエンジンを過給するようになっている。

図１（ｂ）に示す如く、前記タービンインペラ４を駆動した排気ガスは、排気ガス出口部８から排気ガス流路９に排出される。又、エンジンに供給される圧縮空気の過給圧を制御するために、前記排気ガス入口部３と排気ガス出口部８との間に排気ガスをバイパスさせるバイパス流路１０を設けると共に、バイパス流路１０に設けた弁座面１０ａに当接してバイパス流路１０の開閉を行うウエストゲートバルブ１１を設けている。ウエストゲートバルブ１１は、エンジンへの過給圧が設定値を越えると、図２に示すウエストゲートバルブ１１の弁体１２が開かれて、排気ガスの一部がタービンインペラ６をバイパスしてバイパス流路１０から排気ガス流路９に送られるようになっている。

前記ウエストゲートバルブ１１を回動する回動軸１３は、バイパス流路１０を貫通してタービンハウジング１の外部に導かれており、回動軸１３の外側端部には、レバー１４を介して前記回動軸１３と平行な駆動ピン１５がクランク状に固定されている。前記駆動ピン１５には図１に示す如く、前記駆動ピン１５を押し引きすることにより前記レバー１４を介して回動軸１３を回動するアクチュエータ１６が接続されている。アクチュエータ１６は、圧縮空気の過給圧が設定値を越えたときに、ウエストゲートバルブ１１を開いて、前記排気ガスの一部をタービンインペラ４をバイパスさせて、前記排気ガス入口部３から排気ガス流路９に排出する。アクチュエータ１６としては空気駆動によるダイヤフラム式駆動装置が用いられる。

前記ウエストゲートバルブ１１は、図２（ｂ）、図３に示す如く、前記回動軸１３に固定された取付板１７と、該取付板１７に取り付けられた弁体１２とを有している。

前記取付板１７は、円板状の支持板１８と、該支持板１８の外側に一体に形成されて、前記回動軸１３が嵌合する前記支持部１８の面と平行な嵌合穴１９を有する固定部２０とから構成されている。２１は前記回動軸１３と溶接固定するために前記固定部２０に備えた溶接穴である。

前記弁体１２は、シール面１２ａの背面側に、前記取付板１７の支持板１８の中心に備えた貫通穴１８ａに貫通するよう突出した貫通軸２２を形成していると共に、該貫通軸２２の軸心には取付ピン２３が形成されている。前記弁体１２の貫通軸２２を支持板１８の貫通穴１８ａに貫通させ、更に、前記取付ピン２３に座金２４を嵌合させて、座金２４から突出した前記取付ピン２３の先端をカシメ加工することでカシメ部２３'を形成することにより、前記弁体１２は、前記座金２４との間で支持板１８を挾持するようにして取付板１７に取り付けられる。

尚、前記取付板１７の支持板１８には、図２、図３に示すように、円板状の支持板１８と略同径の座金２４が取付られており、一方、取付板１７と一体の固定部２０の長手方向中心は、前記支持板１８の中心に対して距離Ｘだけ偏心（オフセット）しており、このため、図３に示すように、前記支持板１８が偏心した側の上面における座金２４の外側には平坦部２５が現われている。

前記したように、取付ピン２３により座金２４を介して取付板１７に取り付けた弁体１２は、取付板１７及び取付ピン２３との間に隙間を有しているために、弁体１２が排気ガスの作用を受けて回転する問題がある。

本発明では、前記取付板１７と弁体１２との間に、回転規制手段２６を設けて、前記取付板１７に対して前記弁体１２が回転しないように規制した。

図２、図３は、前記回転規制手段２６の第１の実施例を示しており、前記取付板１７を１つの被係止部５０と見做し、前記支持板１８から固定部２０に連なる部分の一側の被係止辺２７ａと他側の被係止辺２７ｂに対応して前記取付板１７を挟むように、前記弁体１２に、２つの係止部５１ａ，５１ｂを突設している。図３中、２８は、前記支持板１８における平坦部２５に対して弁体１２の軸中心を挟んで反対側の位置の支持板１８の外周に、外方へ突出して設けた押え凸部である。

図４は、本発明の第２の実施例を示しており、図４の実施例では、弁体１２に、支持板１８側（図４の上側）へ突出した１つの被係止部５０が設けてあり、前記取付板１７における前記他側の被係止辺２７ｂに近接した位置の支持板１８の外周に外方へ突出した係止部５１ａを設け、該係止部５１ａと前記他側の被係止辺２７ｂとからなる２つの係止部５１ａ，５１ｂによって前記被係止部５０を挟むようにしている。

図５は、本発明の第３の実施例を示しており、図５の実施例では、弁体１２に、支持板１８側（図４の上側）へ突出させた１つの被係止部５０を設け、又、前記取付板１７における前記支持板１８の外周に、前記被係止部５０を挟むように外方へ突出した２つの係止部５１ａ，５１ｂを設けた場合を示している。この時、２つの係止部５１ａ，５１ｂの一方（図５（ａ）では５１ａ）は、前記平坦部２５に対して弁体１２の軸中心を中心に反対側に位置している。又、図５に代えて、前記支持板１８の外周における前記係止部５１ａの位置に１つの被係止部５０を設け、該被係止部５０を挟むように、弁体１２に、支持板１８側（図４の上側）へ突出させた２つの係止部５０，５１ｂを設けてもよい。

以下に、上記した第１の実施例乃至第３の実施例の作動を説明する。

図２〜図５に示す如く、前記取付板１７と弁体１２の一方に備えた１つの被係止部５０と、該１つの被係止部５０を挟んで回転を規制するよう前記取付板１７と弁体１２の他方に２つの係止部５１ａ，５１ｂを設けた回転規制手段２６を備えたことにより、弁体１２はＡ方向とＢ方向のいずれの方向にも回転が規制されるので、従来問題となっていた弁体１２が回転することによる偏摩耗の問題を確実に防止することができる。

又、前記ウエストゲートバルブ１１では、ウエストゲートバルブ１１とタービンハウジング１及び弁座面１０ａの製作誤差を解消するために、前記取付板１７の固定部２０の嵌合穴１９に回動軸１３を嵌合させ、弁体１２のシール面１２ａを弁座面１０ａに押付けた状態において、前記溶接穴２１を埋めるように溶接部２１ａを形成するようにして、取付板１７と回動軸１３を固定している。

溶接時には、前記弁体１２のシール面１２ａが弁座面１０ａに密着するように取付板１７を押し付けた状態で前記溶接を行う必要があるが、図２（ａ）に示すように、溶接作業は排気ガス流路９の狭い空間から行う必要があるため、取付板１７を安定して押し付けることが難しい。

しかし、前記支持板１８の平坦部２５に対して弁体１２の軸中心を挟んで反対側の位置の支持板１８に押え凸部２８を設けたことにより、図３に示すような二股の押え具２９を用いて、前記押え凸部２８と平坦部２５を同時に押すことにより、取付板１７を確実に押し付けることができる。又、図５に示したように、前記支持板１８における平坦部２５に対し、弁体１２の軸中心を挟んで反対側位置に係止部５１ａか位置するように設けた場合には、該係止部５１ａと前記平坦部２５を押え具２９により同時に押付けることができる。

図６は、本発明の第４の実施例を示しており、図６の実施例では、前記取付板１７の下面（弁体１２側）には係止穴３０が形成してあり、又、前記弁体１２には前記係止穴３０に嵌合するように突出した係止凸部３１を設けることで、回転規制手段２６を構成している。上記係止穴３０と係止凸部３１を設ける位置は任意に選定することができる。尚、前記弁体１２に係止穴３０を設け、該係止穴３０に嵌合するように支持板１８の下面（弁タイ側）に係止凸部３１を設けてもよい。

図６に示す第４の実施例では、前記取付板１７と弁体１２の一方に備えた係止穴３０と、該係止穴３０に嵌合する係止凸部３１を前記取付板１７と弁体１２の他方に設けたので、前記係止穴３０と係止凸部３１の係合により、弁体１２はＡ方向とＢ方向のいずれの方向にも回転が規制され、よって、従来問題となっていた弁体１２が回転することによる偏摩耗の問題を確実に防止することができる。

尚、本発明のウエストゲートバルブは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、排気タービン過給機付きエンジン或いはその他のエンジン等の種々の排気ガス流路に設けられるウエストゲートバルブに適用することができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１１ ウエストゲートバルブ
１２ 弁体
１３ 回動軸
１７ 取付板（被係止部）
２３ 取付ピン
２４ 座金
２６ 回転規制手段
３０ 係止穴
３１ 係止凸部
５０ 被係止部
５１ａ，５１ｂ 係止部

Claims (3)

1. 回動軸に固定される取付板に、取付ピンと座金を介して弁体が抜け出さないように取り付けられているウエストゲートバルブであって、前記取付板と弁体との間に、前記取付板に対し前記弁体が回転しないように規制する回転規制手段を備えたことを特徴とするウエストゲートバルブ。
2. 前記回転規制手段が、前記取付板と弁体の一方に備えた１つの被係止部と、該１つの被係止部を挟んで回転を規制するよう前記取付板と弁体の他方に備えた２つの係止部とからなることを特徴とする請求項１に記載のウエストゲートバルブ。
3. 前記回転規制手段が、前記取付板と弁体の一方に備えた係止穴と、該係止穴に嵌合するよう前記取付板と弁体の他方に備えた係止凸部とからなることを特徴とする請求項１に記載のウエストゲートバルブ。

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