JP2016186241A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受に対してバルブ軸が傾いてもバルブ軸と軸受の間を通って排気ガスが外部に漏れ出るのを防ぐ。【解決手段】ターボチャージャに用いられるバルブ装置は、弁体１を回動操作するバルブ軸２と、このバルブ軸２を摺動自在に支持する軸受４とを備え、バルブ軸２に設けた段差面Ａと、軸受４に設けた段差面Ｂとを軸方向に圧接する構造を採用する。軸側段差面Ａを外側へ膨らむ球面形状に設けるとともに、受側段差面Ｂを内側へ凹む球面形状に設ける。これにより、軸受４に対してバルブ軸２が傾いても、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂは接触状態を保ったまま摺動するのみであり、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂとの間に隙間が生じない。このため、軸受４に対してバルブ軸２が傾いても、バルブ軸２と軸受４の間を通って排気ガスが外部へ漏れ出るのを防ぐことができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、排気ガスが導かれる排気通路の開閉を行うターボチャージャ用のバルブ装置に関するものであり、特に弁体を回動操作するバルブ軸と軸受との間のシール技術に関する。

（従来技術）
弁体を回動操作するバルブ軸と軸受との間のシール技術として、特許文献１に開示される技術が知られている。
特許文献１に開示されるシール技術は、図７（ａ）に示すように、バルブ軸２に設けた段差（以下、軸側段差面Ａと称す）と、軸受４に設けた段差（以下、受側段差面Ｂと称す）とを軸方向で圧接させるものであり、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂとが軸方向で重なることで排気ガスの漏れが防がれる。

（従来技術の問題点）
軸受４に形成される摺動穴６とバルブ軸２との間には、摺動クリアランスが存在する。このため、軸受４に対してバルブ軸２に傾くトルクが加えられると、軸受４に対してバルブ軸２が傾く可能性がある。

従来技術では、軸側段差面Ａがバルブ軸２の軸芯に対して垂直な平面に設けられるとともに、受側段差面Ｂが摺動穴６の軸芯に対して垂直な平面に設けられていた。
このため、バルブ軸２に付与される傾きトルクにより、軸受４に対してバルブ軸２が傾くと、図７（ｂ）に示すように、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂとの重なりが解除されてしまい、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂとの間に隙間が生じてしまう。その結果、バルブ軸２と軸受４の間の摺動クリアランスを通って排気ガスが外部に漏れ出る懸念がある。

特表２０１２−５０４７２７号公報

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、軸受に対してバルブ軸が傾いてもバルブ軸と軸受の間を通って排気ガスが外部に漏れ出るのを防ぐことができるターボチャージャ用のバルブ装置の提供にある。

本発明のバルブ装置は、特許請求の範囲の請求項１に記載されるように、内側シール面（α）を外側へ膨らむ球面形状（凸形の球面形状）に設けるものである。
これにより、軸受（４）に対してバルブ軸（２）が傾いても軸側段差面（Ａ）と受側段差面（Ｂ）との間に隙間が生じない。その結果、軸受（４）に対してバルブ軸（２）が傾いてもバルブ軸（２）と軸受（４）の間を通って排気ガスが外部に漏れ出るのを防ぐことができる。

バルブ装置の概略断面図である（実施例１）。 シール箇所の拡大断面図である（実施例１）。 シール箇所の拡大断面図である（実施例２）。 バルブ装置の概略断面図である（実施例３）。 バルブ装置の概略断面図である（実施例４）。 バルブ装置の概略断面図である（実施例５）。 シール箇所の拡大断面図である（従来例）。

以下において発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

ターボチャージャに用いられるバルブ装置の具体的な一例（実施例）を説明する。なお、以下の実施例は一例であり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。

［実施例１］
図１、図２に基づいて実施例１を説明する。
図１に示すバルブ装置は、ターボチャージャに用いられるものであり、
（ｉ）排気タービンのタービン羽根車へ排気ガスを導く排気通路を開閉する切替バルブであっても良いし、
（ｉｉ）タービン羽根車を迂回する排気通路（バイパス路）を開閉するウエストゲートバルブであっても良い。

なお、切替バルブとして用いる場合には、
（ｉ）ツインスクロールタービンにおける容量可変に用いるものであっても良いし、
（ｉｉ）ツインターボの作動状態の切替えに用いるものであっても良い。

ツインスクロールタービンに用いる切替バルブは、タービン羽根車を収容するタービンハウジングに独立した２つの排気スクロールを形成したターボチャージャに用いられるものであり、一方の排気スクロールを切替バルブによって開閉するものである。
一方、ツインターボの切替バルブは、独立した２つのターボチャージャを搭載する車両に用いるものであり、一方のターボチャージャの排気タービンに通じる排気通路を切替バルブによって開閉するものである。

バルブ装置は、耐熱性や耐腐食性に優れた金属材料（鉄やステンレス等）によって設けられるものであり、
・排気ガスが通過可能な排気通路（上述したバイパス路、一方の排気スクロール、一方のターボチャージャに通じる排気通路など）の一部が形成されるハウジングと、
・ハウジング内に形成された排気通路を開閉する弁体１と、
・この弁体１を開閉操作するバルブ軸２と、
・このバルブ軸２の回動動作を弁体１に伝えるバルブアーム３と、
・ハウジングに対してバルブ軸２を回転自在に支持する軸受４と、
を備えて構成されるスイングバルブである。

弁体１は、内側に排気ガスが流れる開口部を閉塞可能な蓋形状（例えば、弁傘形状等）を呈するものであり、バルブアーム３に対して所定のクリアランス（ガタツキ）を介して取り付けられる（限定しない）。
バルブ軸２は、略円柱棒状の軸体であり、一端側がハウジングの内部で排気ガスが触れるものであり、他端側がハウジングの外部において大気中に露出する。

バルブ軸２の一端（排気ガスに触れる側）には、バルブアーム３が設けられる。このバルブアーム３は、バルブ軸２から外径方向へ延びる部材であり、バルブ軸２と一体に設けられるものであっても良いし、バルブ軸２に溶接等の結合技術により一体化されるものであっても良い。

バルブ軸２の他端（大気中に露出する側）には、バルブ軸２を回動操作するための外部レバー５が結合される。
この外部レバー５は、バルブ軸２と回動方向および軸方向へ一体に動くものであり、排気タービンから熱的に離れた部位（例えば吸気コンプレッサ等）に配置されたアクチュエータからロッド等によるトルク伝達手段を介して回動操作される。

軸受４は、中心部にバルブ軸２を挿通する摺動穴６が形成される略筒状のメタル軸受であり、この軸受４はハウジングに対して圧入、溶接、ボルト等の結合技術を用いて固定される。
この軸受４とバルブ軸２との間には、軸受４とバルブ軸２との間の摺動クリアランスを閉塞し、排気ガスが摺動クリアランスを通って大気中へ漏れるのを防ぐシール手段が設けられている。

このシール手段は、バルブ軸２と軸受４を軸方向に圧接して、バルブ軸２と摺動穴６との間をシールするものであり、以下では実施例説明のための便宜上の用語を説明する。
（ａ）バルブ軸２の軸芯が伸びる方向を軸方向とする。
（ｂ）軸受４に支持されるバルブ軸２に傾斜負荷（摺動穴６の軸芯に対してバルブ軸２の軸芯を傾斜させる荷重）を与えて摺動穴６の内周面とバルブ軸２の外周面とを軸方向に離れた２箇所で接触させた際に、排気通路に近い側における軸方向の接触位置を内側接触位置Ｐ１とし、排気通路に遠い側における軸方向の接触位置を外側接触位置Ｐ２とする。
（ｃ）軸方向における内側接触位置Ｐ１と外側接触位置Ｐ２の間を摺動支持範囲Ｌとする。
（ｄ）バルブ軸２の軸芯上で、且つ内側接触位置Ｐ１と外側接触位置Ｐ２の真中点を傾斜中心点Ｐ０とする。
（ｅ）バルブ軸２において軸受４と軸方向に圧接してシールを成す箇所を軸側段差面Ａとする。
（ｆ）軸受４においてバルブ軸２と軸方向に圧接してシールを成す箇所を受側段差面Ｂとする。
（ｇ）軸側段差面Ａと受側段差面Ｂのうち、傾斜中心点Ｐ０に近い側を内側シール面αとし、傾斜中心点Ｐ０から遠い側を外側シール面βとする。
（ｈ）摺動支持範囲Ｌより排気通路に近い側を内側範囲Ｌｉｎとし、摺動支持範囲Ｌより排気通路から遠い側を外側範囲Ｌｏｕｔとする。
（ｉ）傾斜中心点Ｐ０より排気通路に近い側（図１の左側）を高温側とし、傾斜中心点Ｐ０より排気通路から遠い側（図１の右側）を低温側とする。

バルブ装置は、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの少なくとも一方を、球面に設ける。
少し具体的に説明すると、
・軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの一方が球面に設けられ、
・軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの他方が球面または円錐状のテーパ面に設けられる。
もう少し具体的に説明すると、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの少なくとも一方に設けられる球面は、傾斜中心点Ｐ０（または傾斜中心点Ｐ０の近傍部位）を中心とした半径の球面に設けられる。
このことをさらに具体的に説明すると、この実施例では、内側シール面αを外側へ膨らむ球面形状に設けている。
この実施例の内側シール面αは、軸側段差面Ａであり、この軸側段差面Ａに設けられる球面形状は、断面が真円の円弧のＲ面に設けられている。即ち、軸側段差面Ａを成す球面形状は、真球の球面形状である。この球面の中心点（軸側段差面Ａを成す球体の中心点）は、傾斜中心点Ｐ０に一致して設けられる。即ち、軸側段差面Ａは、傾斜中心点Ｐ０を中心とした所定半径ｒａの球面である。

一方、この実施例の外側シール面βは、受側段差面Ｂに設けられる。
この受側段差面Ｂは、図２に示すように、内側に凹む球面形状（凹形の球面形状）に設けられる。
具体的に、受側段差面Ｂに設けられる球面形状は、軸側段差面Ａと同様、断面が真円の円弧に設けられている。即ち、受側段差面Ｂを成す球面形状は、真球の球面形状である。この球面の中心点（受側段差面Ｂを成す球体の中心点）は、傾斜中心点Ｐ０に一致して設けられる。即ち、受側段差面Ｂは、傾斜中心点Ｐ０を中心とした所定半径ｒａの球面である。

なお、この実施例では、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂとを同一の曲率で設ける例を示すが、この実施例とは異なり、受側段差面Ｂの曲率半径を僅かに大きくして、軸側段差面Ａの曲面に対して受側段差面Ｂの曲面を緩やかに設けても良い。
また、この実施例では、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂのそれぞれの球面の中心を、傾斜中心点Ｐ０に設ける例を示すが、この実施例とは異なり、軸受４に対してバルブ軸２が傾斜した状態で軸側段差面Ａと受側段差面Ｂのシール性を確保できる範囲であれば、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂのそれぞれの球面の中心を傾斜中心点Ｐ０からずらしても良い。

この実施例の軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの当接箇所は、摺動穴６の内部に設けられる。
また、この実施例では、バルブ軸２と軸受４が軸方向に圧接してシールを成す箇所（即ち、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが圧接する箇所）を、図１に示すように、摺動支持範囲Ｌ内に設ける。

さらに、この実施例では、排気ガスの圧力によってバルブ軸２に付与される力が、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂを軸方向に押し付けるように設けられる。具体的に、排気ガスの圧力によってバルブ軸２には高温側から低温側に向かう付勢力が付与されるため、軸側段差面Ａが低温側（図１右側）に向くように設けられる。

具体的に説明すると、バルブ軸２には、径の大きい大径軸２ａと、径の小さい小径軸２ｂとが同芯に設けられており、大径軸２ａが高温側に設けられ、小径軸２ｂが低温側に設けられ、大径軸２ａと小径軸２ｂの段差箇所が軸側段差面Ａとして設けられている。
一方、軸受４には、大径軸２ａより摺動クリアランス分だけ僅かに大径な大径穴６ａと、小径軸２ｂより摺動クリアランス分だけ僅かに大径な小径穴６ｂとが同芯に設けられており、大径穴６ａが高温側に設けられ、小径穴６ｂが低温側に設けられ、大径穴６ａと小径穴６ｂの段差箇所が受側段差面Ｂとして摺動穴６の内部に設けられる。

この実施例のシール手段には、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂを軸方向で圧迫するためのバネ手段７が設けられている。
このバネ手段７は、軸受４と外部レバー５との間において軸方向に圧縮された状態で組み付けられる金属製の弾性体であり、バネ手段７の復元力により軸受４と外部レバー５に軸方向へ離間する付勢力を付与する。これにより、外部レバー５に結合されたバルブ軸２の軸側段差面Ａと、軸受４の受側段差面Ｂとが、軸方向で強く圧迫される。
なお、以下ではバネ手段７の具体的な一例として圧縮コイルスプリングを用いるが、もちろん限定するものではなく、１枚または積層配置される複数枚の皿バネ、１枚または積層配置される複数枚のウェーブワッシャなど、適宜変更可能なものである。

（実施例１の効果１）
この実施例１のバルブ装置は、上述したように、軸側段差面Ａ（この実施例では内側シール面α）を外側へ膨らむ球面形状に設けるとともに、受側段差面Ｂ（この実施例では外側シール面β）を内側へ凹む球面形状に設けている。
このため、アクチュエータから外部レバー５に回動トルクが付与される場合など、バルブ軸２に傾きトルクが付与されて、軸受４に対してバルブ軸２が傾いたとしても、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが接触状態を保ったまま摺動するのみであり、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂとの間に隙間が生じない。
このように、バルブ軸２に外部負荷が加えられるなどして、軸受４に対してバルブ軸２が傾いても、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂのシール状態が保たれるため、バルブ軸２と軸受４の間を通って排気ガスが外部へ漏れ出るのを防ぐことができる。

（実施例１の効果２）
この実施例１のバルブ装置は、軸受４に対してバルブ軸２が傾いた場合に、その傾きトルクは、内側接触位置Ｐ１と外側接触位置Ｐ２においてバルブ軸２と軸受４の接触箇所が受ける。
これにより、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂに加わる負荷を抑えることができるため、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの摩耗を抑えることができる。

（実施例１の効果３）
この実施例１のバルブ装置は、軸側段差面Ａを外側へ膨らむ球面形状に設けるとともに、受側段差面Ｂを内側へ凹む球面形状に設けている。
そして、軸受４に対してバルブ軸２が傾く場合に、球面形状を呈する軸側段差面Ａと球面形状を呈する受側段差面Ｂが面接触を保ったまま摺動する。このため、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの面圧を抑えることができ、これによっても軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの摩耗を抑えることができる。

（実施例１の効果４）
この実施例１のバルブ装置は、軸側段差面Ａを外側へ膨らむ球面形状に設けるとともに、受側段差面Ｂを内側へ凹む球面形状に設けている。
これにより、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが直接接触していない箇所（接触箇所の近傍）のクリアランスを狭くできるため、シール手段のシール性を高めることができる。

（実施例１の効果５）
この実施例１のバルブ装置は、排気ガスの圧力によってバルブ軸２に付与される力が、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂを軸方向に押し付ける。
具体的に排気ガスの圧力は、バルブ軸２に図１右向きの付勢力を与える。このため、排気ガスの圧力が高まることで、バルブ軸２の軸側段差面Ａが軸受４の受側段差面Ｂに強く押し付けられる。これにより、排気ガスの圧力増加によって、シール手段のシール性をアシストでき、排気ガスの圧力増加することによって排気ガスの漏れ量が増加する不具合を防ぐことができる。

（実施例１の効果６）
この実施例１のバルブ装置は、軸側段差面Ａを受側段差面Ｂに強く押し付けるためのバネ手段７を、排気ガスに触れる高温環境ではなく、大気側の低温環境に配置している。このため、バネ手段７が排気ガスの高温に晒されてへたる不具合を回避でき、バルブ手段の長期信頼性を高めることができる。
なお、排気ガスの圧力によって軸側段差面Ａと受側段差面Ｂのシール性を十分に確保できる場合には、バネ手段７を廃止しても良い。

［実施例２］
図３に基づいて実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
（実施例２の特徴技術１）
上記実施例１では、外側シール面βに相当する受側段差面Ｂを「内側に凹む球面形状」に設ける例を示した。
これに対し、この実施例２は、外側シール面βに相当する受側段差面Ｂを「内面が円錐形状のテーパ面」に設けるものである。
具体的に、このテーパ面は、高温側から低温側に向かって縮径して軸側段差面Ａ（外側へ膨らむ球面）が着座する面であり、断面が直線上の傾斜面に設けられる。

このように、外側シール面βに相当する受側段差面Ｂを「内面が円錐形状のテーパ面」に設けることにより、実施例１に比較して（つまり、受側段差面Ｂを「内側に凹む球面形状」に設ける場合に比較して）、軸側段差面Ｂの加工コストを抑えることができ、結果的に本発明を採用するバルブ装置の実施コストを抑えることができる。

また、軸受４に対してバルブ軸２が傾いたとしても、外側へ膨らむ球面形状を呈する軸側段差面Ａがテーパ面に設けられた受側段差面Ｂに「線接触する状態」が保たれるため、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂとの間に隙間が生じない。
このため、上記「実施例１の効果１」と同様、軸受４に対してバルブ軸２が傾いても、バルブ軸２と軸受４の間を通って排気ガスが外部に漏れ出るのを防ぐことができる。

（実施例２の特徴技術２）
受側段差面Ｂに設けられるテーパ面のテーパ角θ（傾斜角度）は、「摺動穴６の軸芯方向に対して垂直な面」に対して１５°以内の円錐面に設けられる。即ち、テーパ面のテーパ角θは、「摺動穴６の軸芯方向に対する垂直面を基準（０°）」として１５°以下に設けられる。

このように、受側段差面Ｂのテーパ角θを１５°以下の浅いテーパ面に設けることで、受側段差面Ｂのテーパ面に軸側段差面Ａの球面が食い込むことで生じる「くさび効果」を回避できる。
具体的に、受側段差面Ｂのテーパ面に、軸側段差面Ａの球面が食い込むと、軸受４に対するバルブ軸２の摺動性が損なわれてしまう。これに対し、この実施例２は、受側段差面Ｂのテーパ面のテーパ角θを１５°以下に設けて「くさび効果」を回避するため、食い込みによってバルブ軸２の摺動性が損なわれる不具合が生じない。

［実施例３］
図４に基づいて実施例３を説明する。
上記の実施例１では、バルブ軸２と軸受４が軸方向に圧接してシールを成す箇所（即ち、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが圧接する箇所）を摺動支持範囲Ｌ内に設ける例を示した。
これに対し、この実施例３では、バルブ軸２と軸受４が軸方向に圧接してシールを成す箇所を、外側範囲Ｌｏｕｔに設けるものである。

このように、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが圧接する箇所を、外側範囲Ｌｏｕｔに設けることで、傾斜中心点Ｐ０から軸側段差面Ａまでの半径ｒｂを大きくできる。即ち、軸側段差面Ａおよび受側段差面Ｂの曲率半径を大きくできる。このため、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂにおける「ヘルツの接触応力」を小さくすることができる。

また、軸側段差面Ａおよび受側段差面Ｂの曲率半径を大きくできるため、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂにおいて「かじり」が生じ難くなり、「かじり」によって生じるバルブ軸２の摺動性の悪化や、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの摩耗を抑えることができる。

さらに、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが圧接してシールを成す箇所を外側範囲Ｌｏｕｔに設けることで、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが圧接する箇所の温度が、大気への放熱により下がりやすくなる。このため、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの熱的な強度低下を抑えることができ、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの摩耗を抑えることができる。また、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの負荷に対する機械的な信頼性を高めることができる。

［実施例４］
図５に基づいて実施例４を説明する。
上記の実施例３では、バルブ軸２と軸受４が軸方向に圧接してシールを成す箇所（即ち、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが圧接する箇所）を外側範囲Ｌｏｕｔに設ける例を示した。
これに対し、この実施例４は、バルブ軸２と軸受４が軸方向に圧接してシールを成す箇所を内側範囲Ｌｉｎに設けるものである。

なお、上記実施例１〜３では、内側シール面αが軸側段差面Ａであり、外側シール面βが受側段差面Ｂであった。
これに対し、この実施例４は、内側シール面αが受側段差面Ｂであり、外側シール面βが軸側段差面Ａである。
このように設けても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

［実施例５］
図６に基づいて実施例５を説明する。
（実施例５の特徴技術１）
このバルブ装置は、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂが軸方向へ最大に離れる距離（内側シール面αと外側シール面βの軸方向の最大離間距離）を所定距離以下（例えば、１ｍｍ以下等）に規制する規制手段を備える。

実施例５に示す規制手段は、軸受４の先端を外部レバー５に近づく方向へ延長した筒状の延長筒８であり、その内側にバルブ軸２が挿通される。
この延長筒８を設けることにより、バネ手段７を圧縮する負荷が外部レバー５やバルブ軸２に加えられても、軸側段差面Ａと受側段差面Ｂの軸方向の離間距離を僅かな距離に抑えることができるとともに、延長筒８の先端と外部レバー５とが接触して排気ガスの漏れ出る隙間を塞ぐ。
このため、バネ手段７を圧縮する負荷が外部レバー５やバルブ軸２に加えられても、排気ガスが大気中に漏れ出るのを防ぐことができる。

（実施例５の特徴技術２）
この実施例５は、延長筒８の先端と外部レバー５の接触箇所の両方を球面に設けている。
具体的に、延長筒８の先端は外側に膨らむ球面であり、さらに詳しく説明すると、傾斜中心点Ｐ０を中心とした所定半径ｒｃの球面である。
一方、延長筒８の先端が接触する範囲に設けられる外部レバー５の球面は、内側へ凹む球面であり、さらに詳しく説明すると、延長筒８の先端に形成される球面と同じ曲率の球面である。

このように設けることにより、延長筒８と外部レバー５が接触した状態で、軸受４に対してバルブ軸２が傾いたとしても、球面形状を呈する延長筒８の先端が、球面形状を呈する外部レバー５に重なった状態が保たれるため、排気ガスが大気中に漏れ出るのを防ぐことができる。

（実施例５の特徴技術３）
この実施例５の軸受４は、軸方向に２分割して設けられる。具体的に、この実施例５の軸受４は、大径穴６ａが設けられる第１軸受４ａと、小径穴６ｂおよび延長筒８が設けられる第２軸受４ｂとを別体に設け、圧入や溶接等の結合技術により第１軸受４ａと第２軸受４ｂを結合したものである。
このように軸受４を２分割して設けることで、受側段差面Ｂの球面加工を容易に実施でき、受側段差面Ｂを球面に設けたバルブ装置のコストを抑えることが可能になる。

本発明の適用範囲外であるが、排気ガスが流れる通路の開閉を行うバルブ装置（ＥＧＲバルブ、排気絞りバルブ、ＥＧＲクーラのバイパス開閉バルブ、排熱回収装置の排気切替バルブなど）に産業上利用することが可能である。あるいは、排気ガスを扱わないバルブ装置に適用することも産業上利用可能である。
また、片持ち支持されるバタフライバルブに利用することも可能である。

１・・弁体 ２・・バルブ軸
４・・軸受 ６・・摺動穴
Ａ・・軸側段差面 Ｂ・・受側段差面
Ｌ・・摺動支持範囲 Ｐ０・・傾斜中心点
Ｐ１・・内側接触位置 Ｐ２・・外側接触位置
α・・内側シール面 β・・外側シール面

Claims (7)

1. 排気ガスが通過可能な排気通路を開閉する弁体（１）を回動操作するバルブ軸（２）と、
   このバルブ軸（２）が挿通される摺動穴（６）を備え、この摺動穴（６）に挿通された前記バルブ軸（２）を回転方向へ摺動自在に支持する軸受（４）とを備え、
   前記バルブ軸（２）の軸芯が伸びる方向を軸方向とした場合に、前記バルブ軸（２）と前記軸受（４）が軸方向に圧接して前記バルブ軸（２）と前記摺動穴（６）との間をシールするターボチャージャ用のバルブ装置において、
   前記軸受（４）に支持される前記バルブ軸（２）に傾斜負荷を与えて前記摺動穴（６）の内周面と前記バルブ軸（２）の外周面とを軸方向に離れた２箇所で接触させた際に、前記排気通路に近い側における軸方向の接触位置を内側接触位置（Ｐ１）とし、前記排気通路から遠い側における軸方向の接触位置を外側接触位置（Ｐ２）とし、
   軸方向における前記内側接触位置（Ｐ１）と前記外側接触位置（Ｐ２）の間を摺動支持範囲（Ｌ）とし、
   前記バルブ軸（２）の軸芯上で、且つ前記内側接触位置（Ｐ１）と前記外側接触位置（（Ｐ２））の真中点を傾斜中心点（Ｐ０）とし、
   前記バルブ軸（２）において前記軸受（４）と軸方向に圧接して前記シールを成す箇所を軸側段差面（Ａ）とし、
   前記軸受（４）において前記バルブ軸（２）と軸方向に圧接して前記シールを成す箇所を受側段差面（Ｂ）とし、
   前記軸側段差面（Ａ）と前記受側段差面（Ｂ）のうち、前記傾斜中心点（Ｐ０）に近い側を内側シール面（α）とし、前記傾斜中心点（Ｐ０）から遠い側を外側シール面（β）とした場合、
   前記内側シール面（α）は、外側へ膨らむ球面形状に設けられることを特徴とするバルブ装置。
2. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記外側シール面（β）は、内側に凹む球面形状に設けられることを特徴とするバルブ装置。
3. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記外側シール面（β）は、内面が円錐状のテーパ面に設けられることを特徴とするバルブ装置。
4. 請求項３に記載のバルブ装置において、
   前記テーパ面の傾斜角度は、前記摺動穴（６）の軸芯方向に対して垂直な角度に対して１５°以内に設けられることを特徴とするバルブ装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
   軸方向における前記摺動支持範囲（Ｌ）より前記排気通路に近い側を内側範囲（Ｌｉｎ）とし、
   軸方向における前記摺動支持範囲（Ｌ）より前記排気通路から遠い側を外側範囲（Ｌｏｕｔ）とした場合、
   前記バルブ軸（２）と前記軸受（４）が軸方向に圧接して前記シールを成す箇所は、前記内側範囲（Ｌｉｎ）または前記外側範囲（Ｌｏｕｔ）に設けられることを特徴とするバルブ装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
   排気ガスの圧力によって前記バルブ軸（２）に付与される力が、前記軸側段差面（Ａ）と前記受側段差面（Ｂ）を軸方向に押し付けることを特徴とするバルブ装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
   このバルブ装置は、前記軸側段差面（Ａ）と前記受側段差面（Ｂ）が軸方向へ最大に離間する距離を規制する規制手段（８）を備えることを特徴とするバルブ装置。

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