JP2017072195A - 流量可変バルブ機構及び過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステムを支持する軸受けの端面とリンク部材との間の隙間の拡大を抑制しつつ、当該隙間に配置されるバネ機構の設計の自由度を高めることが可能な流量可変バルブ機構を提供することを目的とする。
【解決手段】ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構において、開口部を開閉する弁体と、弁体が一端側に連結され、ハウジングに対して回転可能に支持されたステム２１と、ハウジングの貫通穴に挿通され、ステム２１を当該ステム２１の軸線Ｌ１周りに回転可能に支持する筒状の軸受け２５と、ステム２１の他端側に連結されたリンク部材２８と、軸受け２５の他端側の端部３１とリンク部材２８との間の隙間に配置されたバネ機構３２と、を備える構成とする。軸受け２５の端部３１は、バネ機構３２と当接すると共にステム２１の軸線Ｌ１に対して傾斜する傾斜面３３を含んでいる。
【選択図】図４

Description

本発明は、流量可変バルブ機構及び過給機に関する。

従来、過給機のタービンに供給される作動流体の流量を調整する流量可変バルブ機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。この流量可変バルブ機構は、タービンを収容するタービンハウジングに設けられたブッシュ（軸受け）と、ブッシュによって回転可能に支持されたステムと、ステムの一端側に連結された弁体と、ステムの基端側に連結されて、アクチュエータの駆動によってステムの軸線周りに揺動するリンク部材とを備えている。

特開２００６−２９１７８２号公報

上記の従来技術では、軸受けの他端側の端面を覆うカバー部材とリンク部材との間の隙間に、バネ機構が挿入されている。また、従来技術では、軸受けの端面とリンク部材との間の隙間を広く設定している。種々のエンジンの仕様に合わせて、バネ機構の設計の自由度を高めるためには、この隙間を広げることは有効であるが、リンク部材がタービンハウジングの外部に大きく突出することになる。一方で、エンジンの排気ガス規制が厳しくなる中で、エンジンサイズは小さくなる傾向にあり、過給機の搭載スペースも同様に限られることとなる。このため、軸受けの端面とリンク部材との間の隙間を必要以上に広げることは避けたい。

本発明は、ステムを支持する軸受けの端面とリンク部材との間の隙間の拡大を抑制しつつ、当該隙間に配置されるバネ機構の設計の自由度を高めることが可能な流量可変バルブ機構及び過給機を提供することを目的とする。

本発明は、ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構において、開口部を開閉する弁体と、弁体が一端側に連結され、ハウジングに対して回転可能に支持されたステムと、ハウジングの貫通穴に挿通され、ステムを当該ステムの軸線周りに回転可能に支持する筒状の軸受けと、ステムの他端側に連結されたリンク部材と、軸受けの他端側の端部とリンク部材との間の隙間に配置されたバネ機構と、を備え、軸受けの端部は、バネ機構と当接すると共にステムの軸線に対して傾斜する傾斜面を含む。

この流量可変バルブ機構では、軸受けの他端側の端部に、ステムの軸線に対して傾斜する傾斜面が形成され、この傾斜面に当接するようにバネ機構が配置されるので、バネ機構の一部を、ステムの軸線方向において、軸受けの端面より内側に配置することができる。これにより、軸受けの他端側の端部とリンク部材との間に隙間の拡大を抑えつつ、バネ機構が配置される隙間を確保することができる。ステムの軸線方向において、軸受けとリンク部材との位置関係を維持しつつ、バネ機構が配置されるスペースを確保することができるので、ステムの軸線方向におけるバネ機構の長さを延長することが可能となり、バネ機構の設計の自由度を高めることができる。

また、傾斜面は、軸受けの径方向内側で、ステムの軸線方向における一端側から他端側に向かうにつれて、径方向外側に広がるように傾斜している。これにより、径方向内側にバネ機構を配置するスペースが確保される。そのため、径方向においてバネ機構の外側に、軸受けの端部が存在することになり、バネ機構の外部への露出が抑えられる。また、傾斜面が軸受けの軸心側に向けられるので、傾斜面に当接するバネ機構の中心を軸受けの軸心に合わせるように調心することが可能となる。

また、バネ機構は皿状のバネであり、当該皿状のバネは、軸受けの軸線方向において、他端側から一端側に向かって突出する突出部を備え、当該突出部には、ステムを貫通させる開口が形成され、ステムの周方向に連続し傾斜面に当接する湾曲面が形成されている構成でもよい。これにより、軸受けの端部の傾斜面と、バネ機構の湾曲面とを、ステムの周方向に連続するように線接触させ易くなる。そのため、周方向における接触圧の不均一を抑制することができる。

また、傾斜面は、軸受けの軸線に沿った断面において、直線を成している構成でもよい。これにより、傾斜面の加工を容易に行うことができ、精度良く傾斜面を形成することができる。これにより、傾斜面とバネ機構との接触を設計通りに実現させ易くなる。

バネ機構は、ステムの軸線方向における他端側で、軸受けの径方向外側に張り出し、リンク部材に当接するフランジ部を備える構成でもよい。これにより、バネ機構の他端側に形成されたフランジ部をリンク部材に押し当て、バネ機構の姿勢を安定させることができる。また、バネ機構の姿勢を安定させることで、バネ機構による付勢力を好適に傾斜面及びリンク部材に伝達することができる。

また、リンク部材には、フランジ部が収容されると共に、フランジ部の径方向外側への移動を拘束する収容凹部が形成されている構成でもよい。これにより、ステムの軸線方向において、軸受けとリンク部材との位置関係を維持しつつ、バネ機構が配置されるスペースを確保することができる。また、リンク部材に対するフランジ部の移動を拘束することで、バネ機構とリンク部材とを一体として移動させることができる。

本発明は、上記の流量可変バルブ機構を備えた過給機であって、タービンと、当該タービンによる回転駆動力によって回転するコンプレッサと、を備え、弁体は、タービンをバイパスするガス流量可変通路の開口部を開閉する。

本発明の流量可変バルブ機構及び過給機によれば、軸受けの端面とリンク部材との間の隙間の拡大を抑制しつつ、当該隙間に配置されるバネ機構の設計の自由度を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係る過給機を示す断面図である。 図１に示す過給機の側面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態に係るウェイストゲートバルブにおけるブッシュの他端側の端部を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るウェイストゲートバルブにおけるブッシュの他端側の端部を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係るウェイストゲートバルブにおけるブッシュの他端側の端部を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係るウェイストゲートバルブにおけるブッシュの他端側の端部を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（過給機）
図１〜図３に示される過給機１は、車両用の過給機であり、図示しないエンジンから排出された排気ガスを利用して、エンジンに供給される空気を圧縮するものである。この過給機１は、タービン２とコンプレッサ（遠心圧縮機）３とを備える。タービン２は、タービンハウジング４と、タービンハウジング４に収納されたタービン翼車６と、を備えている。コンプレッサ３は、コンプレッサハウジング５と、コンプレッサハウジング５に収納されたコンプレッサ翼車７と、を備えている。

タービン翼車６は回転軸１４の一端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の他端に設けられている。タービンハウジング４とコンプレッサハウジング５との間には、軸受ハウジング１３が設けられている。回転軸１４は、軸受１５を介して軸受ハウジング１３に回転可能に支持されている。

タービンハウジング４には、排気ガス流入口８及び排気ガス流出口１０が設けられている。エンジンから排出された排気ガスは、排気ガス流入口８を通じてタービンハウジング４内に流入し、タービン翼車６を回転させ、その後、排気ガス流出口１０を通じてタービンハウジング４外に流出する。

コンプレッサハウジング５には、吸入口９及び吐出口１１が設けられている。上記のようにタービン翼車６が回転すると、回転軸１４及びコンプレッサ翼車７が回転する。回転するコンプレッサ翼車７は、吸入口９を通じて外部の空気を吸入し、圧縮して吐出口１１から吐出する。吐出口１１から吐出された圧縮空気は、エンジンに供給される。

図１及び図３に示されるように、タービンハウジング４の内部には、排気ガス流入口８から導入した排気ガスの一部を、タービン翼車６をバイパスさせて排気ガス流出口１０側へ導出するためのバイパス通路（図３参照）１７が形成されている。バイパス通路１７は、タービン翼車６側へ供給される排気ガスの流量を可変とするためのガス流量可変通路である。

（ウェイストゲートバルブ）
タービンハウジング４の内部には、流量可変バルブ機構の１つとしてウェイストゲートバルブ２０が設けられている。ウェイストゲートバルブ２０は、バイパス通路１７の開口部を開閉するバルブである。ウェイストゲートバルブ２０は、タービンハウジング４の外壁に対して回転可能に支持されたステム２１と、ステム２１からステム２１の径方向に張り出す揺動片２２と、揺動片２２に支持された弁体２３と、を備えている。

タービンハウジング４の外壁には、外壁の板厚方向に貫通する支持穴（貫通穴）２４が形成されている。この支持穴２４内には、円筒状のブッシュ（軸受け）２５が挿通されている。このブッシュ２５は、タービンハウジング４の外壁に対して圧入されて固定されている。

ステム２１は、ブッシュ２５に挿通されて、タービンハウジング４の外壁に対して、回転可能に支持されている。揺動片２２はステム２１の先端側（一端側）に固定されている。ステム２１は、ステム２１の軸線Ｌ１（図４参照）回りに回転し、揺動片２２を揺動させる。揺動片２２の先端部には、弁体２３を取付けるための取付穴が設けられている。また、ブッシュ２５の一端側の端面には、例えば、揺動片２２の側部が当接する。なお、ブッシュ２５の一端側及び他端側は、ステム２１の一端側及び他端側に対応する。

弁体２３は、バイパス通路１７の開口部の周縁部に当接離隔可能なものであり、例えば円盤状を成している。弁体２３には、バイパス通路１７の開口部とは反対側に突出するバルブ軸２６が設けられている。バルブ軸２６は、揺動片２２の先端部の取付穴に挿通されている。バルブ軸２６の弁体２３とは反対側の端部には止め金２７が固定されており、この止め金２７によって、取付穴に挿通されたバルブ軸２６が保持されている。弁体２３は、揺動片２２に対して微動（傾動を含む）可能に支持されている。これにより、弁体２３が揺動片２２に対して微動するので、弁体２３がバイパス通路１７の開口部の周縁部（弁座）に対して密着する。そして、弁体２３がバイパス通路１７の開口部の周縁部に当接してウェイストゲートバルブ２０が閉状態となり、弁体２３がバイパス通路１７の開口部の周縁部から離れてウェイストゲートバルブ２０が開状態となる。

また、ステム２１のタービンハウジング４の外部に配置された基端部（他端側の端部）には、ステム２１の径方向に突出する板状のリンク部材２８が固定されている。リンク部材２８の先端部には、連結ピン２９が挿通される取付穴が形成され、この取付穴に連結ピン２９が挿通されている。また、この連結ピン２９を介して、アクチュエータ５０の作動ロッド５１が接続されている。連結ピン２９は作動ロッド５１の先端部５１ｂに形成された取付穴に挿通されている。

連結ピン２９の一方の端部はカシメによって作動ロッド５１に固定されている。連結ピン２９の他方の端部には、クリップ２９ａが装着されて、連結ピン２９の取付穴からの脱落が防止されている。ステム２１は、リンク部材２８及び連結ピン２９を介して、アクチュエータ５０の作動ロッド５１に連結されている。

アクチュエータ５０は、例えばダイヤフラム式のアクチュエータである。アクチュエータ５０は、作動ロッド５１を当該作動ロッド５１の軸線方向に往復動させることで、リンク部材２８を揺動させて、ステム２１を当該ステム２１の軸線周りに回転させる。

（ブッシュ端部構造）
次に、図４を参照して、ブッシュ２５の端部構造３０について説明する。ステム２１の軸線Ｌ１方向において、ブッシュ２５の他端部３１と、リンク部材２８との間の隙間には、バネ機構３２が配置されている。なお、図３において、バネ機構３２及び後述する傾斜面３３の図示を省略している。

他端部３１には、ステム２１の軸線Ｌ１に対して傾斜する傾斜面３３が設けられている。傾斜面３３は、ブッシュ２５の径方向内側（内周面２５ａ側）に配置されている。傾斜面３３は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２が延在する方向において、一端側から他端側に向かうにつれて、径方向外側に広がるように傾斜している。傾斜面３３は、ブッシュ２５の周方向において連続し、全周に形成されている。なお、ステム２１の軸線Ｌ１は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２と同軸に配置される。ただし、ここでの同軸は厳密でなくてもよい。例えば、本発明の効果が発揮できる範囲内において、ステム２１の軸線Ｌ１はブッシュ２５の軸線Ｌ２に対して若干ずれていたり、または傾斜していたりしてもよい。

また、傾斜面３３は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿って切った断面において、直線状を成している。傾斜面３３の内周側の端部は、ブッシュ２５の内周面２５ａに位置している。傾斜面３３の外周側の端部は、例えばブッシュ２５の板厚の略中央に位置している。また、ブッシュ２５の径方向において、傾斜面３３の外側には、軸線Ｌ２に直交する平面３４が形成されている。平面３４は、ブッシュ２５の径方向において、傾斜面３３の外周側の端部から、ブッシュ２５の外周面２５ｂまで達している。平面３４は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿う方向において、最も他端側（リンク部材２８側）に位置している。

バネ機構３２は、皿状のバネであり、外周側に配置されたフランジ部３５と、内周側に配置された突出片（突出部）３６と、を備えている。また、バネ機構３２の中央（突出片３６の中央）には、ステム２１を挿通させる開口３７が形成されている。バネ機構３２は、例えば円盤状（板状）のステンレス鋼をプレス加工することで形成されている。なお、バネ機構３２の材質は、ステンレス鋼に限定されず、例えば炭素鋼、ばね鋼などその他のものでもよい。

突出片３６は、開口３７の中心線である軸線Ｌ３が延在する方向から見てリング状に形成され、軸線Ｌ３に沿う方向において、他端側から一端側に向かって突出している。なお、一端側及び他端側は、上記のステム２１の一端側及び他端側に対応する。

突出片３６は、開口３７の周縁部に湾曲面３８を有する。湾曲面３８は、開口３７の周方向に全周において連続している。軸線Ｌ３に沿う断面において、湾曲面３８の接線は、径方向内側から外側に向かうにつれて、例えば軸線Ｌ３と直交する状態から軸線Ｌ３と平行となるように徐々に傾斜している。湾曲面３８は、ブッシュ２５の傾斜面３３に当接する当接面である。なお、湾曲面３８はブッシュ２５の傾斜面３３に対応していればよく、径方向内側端部の接線は、軸線Ｌ３と直交する状態に限定されず、例えば、軸線Ｌ３に対して傾斜していてもよい。また同様に、径方向外側端部の接線は、軸線Ｌ３と平行となる状態に限定されず、例えば、軸線Ｌ３に対して傾斜していてもよい。

フランジ部３５は、突出片３６の径方向外側の端部３６ａから、径方向外側に張り出している。フランジ部３５は、周方向に連続し全周に形成されている。フランジ部３５の他端側の面は、軸線Ｌ３に直交する面であり、リンク部材２８に当接する面である。フランジ部３５の外径は、例えば、ブッシュ２５の外径よりも大きい。

リンク部材２８には、ブッシュ２５の他端部３１に対向する面に、バネ機構３２が嵌る凹部（収容凹部）３９が形成されている。具体的には、バネ機構３２のフランジ部３５が、凹部３９に収容される。軸線Ｌ１に沿う方向から見て、凹部３９は円形を成すように形成されている。凹部３９の底面（軸線Ｌ１に直交する面）は、フランジ部３５の他端側の面３５ａに当接する。凹部３９の側壁面は、ステム２１の径方向において、フランジ部３５の外周面と対向する面である。凹部３９の内径（対向する側壁面同士の距離）は、フランジ部３５の外径よりも若干大きくなっている。

次に、過給機１の作用、効果について説明する。

排気ガス流入口８から流入した排気ガスはタービンスクロール流路４ａを通過して、タービン翼車６の入口側に供給される。タービン翼車６は供給された排気ガスの圧力を利用して、回転力を発生させ、回転軸１４及びコンプレッサ翼車７をタービン翼車６と一体的に回転させる。これにより、コンプレッサ３の吸入口９から吸入した空気を、コンプレッサ翼車７を用いて圧縮する。コンプレッサ翼車７によって圧縮された空気は、ディフューザー流路５ａ及びコンプレッサスクロール流路５ｂを通過して吐出口１１から排出される。吐出口１１から排出された空気は、エンジンに供給される。

過給機１の運転中に、過給圧（吐出口１１から排出される空気の圧力）が設定圧に達すると、アクチュエータ５０が駆動されて、作動ロッド５１が押し出される。作動ロッド５１による押出し力（駆動力）は、この作動ロッド５１に連結されたリンク部材２８、ステム２１及び揺動片２２を介して、弁体２３に伝達される。これにより、弁体２３は、バイパス通路１７の開口部の周縁部から離れるように移動して、ウェイストゲートバルブ２０は、開状態となる。このとき、排気ガス流入口８から流入した排気ガスの一部は、バイパス通路１７を通過し、タービン翼車６をバイパスする。そのため、タービン翼車６に供給される排気ガスの流量を減少させることができる。

一方、過給機１の運転中に、過給圧が設定圧未満になると、作動ロッド５１による押出し力が解除されて、作動ロッド５１が押し戻される。これにより、リンク部材２８は、ステム２１を中心として揺動し、ステム２１がその軸線Ｌ１回りに回転して、揺動片２２が揺動する。そして、弁体２３は、バイパス通路１７の開口部の周縁部へ接近し、開口部の周縁部に押し当てられて、ウェイストゲートバルブ２０は、閉状態となる。すなわち、タービン２において、バイパス通路１７による排気ガスのバイパスは行われていない状態となっている。

このような過給機１のウェイストゲートバルブ２０では、ステム２１の軸線Ｌ１に沿う方向において、ブッシュ２５の他端部３１と、リンク部材２８との間の隙間に、バネ機構３２が装着され、ブッシュ２５の傾斜面３３と、バネ機構３２の湾曲面３８とが当接している。これにより、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿う方向と、ブッシュ２５の径方向（軸線Ｌ２に直交する方向）との両方向に、バネ機構３２による付勢力が生じる。

そして、バネ機構３２は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿う方向において、リンク部材２８を外側に付勢する。これにより、ステム２１は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿う方向において、外側に付勢されて、ステム２１の軸線Ｌ１方向における移動が抑制される。

また、バネ機構３２は、ブッシュ２５の径方向において、ブッシュ２５の軸線Ｌ２とバネ機構３２の軸線Ｌ３とが重なるように調心される。すなわち、バネ機構３２の突出片３６によって、周方向に力が釣り合うように、バネ機構３２が移動して調心される。これにより、リンク部材２８が移動し、ステム２１の軸線Ｌ１がブッシュ２５の軸線Ｌ２と一致するように調心される。その結果、ステム２１の径方向における移動が抑制される。

このようにウェイストゲートバルブ２０では、ステム２１の軸線Ｌ１方向における移動が抑制されると共に、ステム２１の径方向における移動が抑制されるので、ステム２１の振動を抑えることができる。すなわち、ステム２１の移動を抑制することで、このステム２１に連結された弁体２３の振動及び位置ズレが抑制される。その結果、ウェイストゲートバルブ２０における異音の発生が抑制される。

また、ウェイストゲートバルブ２０では、ブッシュ２５の他端部３１に傾斜面３３が形成され、ブッシュ２５の軸線Ｌ２方向において、平面３４より内側に、バネ機構３２を配置可能なスペースが確保される。これにより、バネ機構３２の一部をステム２１の軸線Ｌ１方向において、ブッシュ２５の平面３４より内側（一端側）に配置することができる。そのため、ブッシュ２５の平面３４とリンク部材２８との間の距離Ｄ１を広げずに、バネ機構３２が配置されるスペースを確保することができる。その結果、ステム２１の軸線Ｌ１方向において、ブッシュ２５とリンク部材２８との位置関係を維持しつつ、従来と比較して、ステム２１の軸線Ｌ１方向におけるバネ機構３２の長さを延長することができるので、バネ機構３２の設計の自由度を高めることができる。すなわち、バネ機構３２のバネ定数の選択範囲を広げることができる。これにより、バネ機構３２のバネ定数を適切な値に設定してバネ機構３２のへたりを抑制し、バネ機構３２の長寿命化を図りつつ、ウェイストゲートバルブ２０における振動の発生を抑制することができる。

また、ウェイストゲートバルブ２０では、ブッシュ２５の内周面２５ａ側にバネ機構３２の突出片３６が配置され、径方向においてバネ機構３２の突出片３６の外側にブッシュ２５の端部が存在することになり、バネ機構３２の外部への露出が抑えられる。

また、バネ機構３２では、リンク部材２８に当接するフランジ部３５が形成されているので、バネ機構３２とリンク部材２８との接触面積を増やすことができ、リンク部材２８に対するバネ機構３２の姿勢を安定させることができる。これにより、バネ機構３２とリンク部材２８との間の力の伝達を確実に行うことができる。

また、リンク部材２８には、凹部３９が形成され、この凹部３９にバネ機構３２のフランジ部３５を収容することができるので、ステム２１の軸線Ｌ１において、バネ機構３２の配置スペースを増やすことができ、バネ機構３２の設計の自由度を一層高めることができる。また、リンク部材２８に対してフランジ部３５の移動をフランジ部３５の径方向に拘束することができ、バネ機構３２とリンク部材２８とを一体として移動させることができる。

また、傾斜面３３は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿った断面において、直線を成すように傾斜している。これにより、傾斜面３３の加工を容易に行うことができ、精度良く傾斜面３３を形成することができる。これにより、傾斜面３３とバネ機構３２との接触を設計通りに実現させ易くなる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るウェイストゲートバルブ２０について説明する。第２実施形態に係るウェイストゲートバルブ２０が、第１実施形態のウェイストゲートバルブ２０と異なる点は、図５に示されるように、ブッシュ２５の端部構造３０Ｂにおいて、バネ機構３２に代えて、突出片４１の形状が異なるバネ機構３２Ｂを備える点である。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。

バネ機構３２Ｂは、皿状のバネであり、外周側に配置されたフランジ部３５と、内周側に配置された突出片４１と、を備えている。バネ機構３２Ｂの中央（突出片４１の中央）には、ステム２１を挿通させる開口３７が形成されている。バネ機構３２Ｂは、例えば円盤状（板状）の部材をプレス加工することで形成されている。突出片４１は、軸線Ｌ３に沿う方向において、他端側から一端側に向かって突出している。

突出片４１は、開口３７の周縁部に傾斜面４２を有する。傾斜面４２は、開口３７の周方向の全周において連続している。軸線Ｌ３に沿う断面において、傾斜面４２は直線状を成している。傾斜面４２は、ブッシュ２５の傾斜面３３に当接する当接面であり、傾斜面４２の軸線Ｌ３に対する傾斜角度は、ブッシュ２５の傾斜面３３の軸線Ｌ２に対する傾斜角度に対応している。

このような第２実施形態のウェイストゲートバルブ２０においても、上記第１実施形態のウェイストゲートバルブ２０と同様の作用効果を奏する。なお、傾斜面４２の傾斜角度は、ブッシュ２５の傾斜面３３の傾斜角度と同一でなくてもよい。傾斜面４２がブッシュ２５の傾斜面３３に当接可能であればよい。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係るウェイストゲートバルブ２０について説明する。第３実施形態に係るウェイストゲートバルブ２０が、第２実施形態のウェイストゲートバルブ２０と異なる点は、図６に示されるように、ブッシュ２５の端部構造３０Ｃにおいて、ブッシュ２５の他端部３１Ｂの形状が異なる点である。なお、第３実施形態の説明において、第１、第２実施形態と同様の説明は省略する。

他端部３１Ｂには、湾曲面４３が設けられている。湾曲面４３は、ステム２１の軸線Ｌ１に対して傾斜している。湾曲面４３は、ブッシュ２５の内周面２５ａ側に形成されている。湾曲面４３は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２が延在する方向において、一端側から他端側に向かうにつれて、径方向外側に広がるように湾曲している。また、軸線Ｌ２に沿う断面において、湾曲面４３の接線は、径方向内側から外側に向かうにつれて、軸線Ｌ２に平行な状態から軸線Ｌ２に直交するように徐々に傾斜している。湾曲面４３の外周側の端部は、ブッシュ２５の外周面２５ｂと交差する位置に配置されている。なお、軸線Ｌ２に沿う断面において、湾曲面４３の曲率は、湾曲面において同一の曲率でもよく、湾曲面において異なる曲率であってもよい。また、湾曲面４３に当接するバネ機構は、図５に示されるバネ機構３２Ｂに限定されず、例えば、図４に示されるような湾曲面３８を有するバネ機構３２でもよく、その他の形状のバネ機構でもよい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係るウェイストゲートバルブについて説明する。第４実施形態に係るウェイストゲートバルブ２０が、第１実施形態のウェイストゲートバルブ２０と異なる点は、図７に示されるように、ブッシュ２５の端部構造３０Ｄにおいて、ブッシュ２５の他端部３１Ｃの形状が異なる点、バネ機構３２に代えて、形状が異なるバネ機構３２Ｃを備える点である。なお、第４実施形態の説明において、第１〜第３実施形態と同様の説明は省略する。

他端部３１Ｃには、ステム２１の軸線Ｌ１に対して傾斜する傾斜面４５が設けられている。傾斜面４５は、ブッシュ２５の径方向外側（外周面２５ｂ側）に配置されている。傾斜面４５は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２が延在する方向において、一端側から他端側に向かうにつれて、径方向内側に傾斜している。傾斜面４５は、ブッシュ２５の周方向に連続し、全周に形成されている。

また、傾斜面４５は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿う断面において、直線状を成している。傾斜面４５の外周側の端部は、ブッシュ２５の外周面２５ｂに位置している。傾斜面４５の内周側の端部は、例えばブッシュ２５の板厚の略中央に位置している。また、ブッシュ２５の径方向において、傾斜面４５より内周面２５ａ側には、軸線Ｌ２に直交する平面４６が形成されている。平面４６は、ブッシュ２５の径方向において、ブッシュ２５の内周面２５ａと交差する位置から、傾斜面４５の内周側の端部まで形成されている。平面４６は、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿う方向において、最も他端側（リンク部材２８側）に位置している。

バネ機構３２Ｃは、リング状を成し、外周側に配置されたフランジ部３５Ｂと、内周側に配置された突出部４７と、突出部４７の内周側に設けられた内周側リング部４８とを備えている。また、バネ機構３２Ｃの中央には、ステム２１を挿通させる開口３７Ｂが形成されている。バネ機構３２Ｃは、例えば円盤状（板状）の部材をプレス加工することで形成されている。また、開口３７Ｂの周縁部分は、例えば、ステム２１の外周面に当接している。このように構成すると、バネ機構３２Ｃの組付け時にバネ機構３２Ｃの姿勢が傾くことを抑えて、バネ機構３２Ｃの突出部４７をブッシュ２５の傾斜面４５に容易に嵌めることができる。また、この場合、例えばエンジン運転時にバネ機構３２Ｃの内周端と外周端が同時に拘束されないように、凹部３９の内径とフランジ部３５Ｂの外径との隙間を、開口３７Ｂの周縁部分がステム２１の外周面に当接しない場合と比較して広げてもよい。これにより、バネ機構３２Ｃに過度な荷重が作用することを防止できる。

内周側リング部４８は、軸線Ｌ３と直交する平面を形成している。内周側リング部４８は、軸線Ｌ３方向において、例えば、フランジ部３５Ｂよりも一端側に配置されている。内周側リング部４８の外周側の端部は、突出部４７の内周側の端部である。

突出部４７は、軸線Ｌ３に沿う方向において、内周側リング部４８から一端側（ステム２１の一端側）に突出するように形成されている。突出部４７は、軸線Ｌ３に沿う断面において、内周側に配置され軸線Ｌ３側を向く傾斜面４９Ａと、外周側に配置され軸線Ｌ３とは反対側を向く傾斜面４９Ｂと、を備えている。

傾斜面４９Ａは、内周側から外周側に向かうにつれて、他端側から一端側に配置されている。傾斜面４９Ａは、ブッシュ２５の傾斜面４５に当接する当接面であり、傾斜面４９Ａの軸線Ｌ３に対する傾斜角度は、ブッシュ２５の傾斜面４５の軸線Ｌ２に対する傾斜角度に対応している。

傾斜面４９Ｂは、傾斜面４９Ａの外周側の端部から他端側（ステム２１の他端側）へ折り曲げられて形成され、内周側から外周側に向かうにつれて、一端側から他端側に配置されている。傾斜面４９Ａの外周側の端部は、フランジ部３５Ｂの内周側の端部である。

このような第４実施形態のウェイストゲートバルブ２０では、ブッシュ２５の傾斜面４５と、バネ機構３２Ｃの傾斜面４９Ａとが当接し、ブッシュ２５の軸線Ｌ２に沿う方向と、ブッシュ２５の径方向との両方向に、バネ機構３２Ｃによる付勢力が生じる。これにより、ステム２１は軸線Ｌ１方向及びステム２１の径方向への移動が抑制される。

また、第４実施形態のウェイストゲートバルブ２０では、ブッシュ２５の他端部３１Ｃに傾斜面４５が形成され、ブッシュ２５の軸線Ｌ２方向において、平面４６より内側に、バネ機構３２Ｃを配置可能なスペースが確保される。これにより、バネ機構３２Ｃの一部をステム２１の軸線Ｌ１方向において、ブッシュ２５の平面４６より内側（一端側）に配置することができる。そのため、ブッシュ２５の平面４６とリンク部材２８との間の距離を広げずに、バネ機構３２Ｃが配置されるスペースを確保することができる。その結果、ステム２１の軸線Ｌ１方向において、ブッシュ２５とリンク部材２８との位置関係を維持しつつ、従来と比較して、ステム２１の軸線Ｌ１方向におけるバネ機構３２Ｃの長さを延長することができるので、バネ機構３２Ｃの設計の自由度を高めることができる。すなわち、バネ機構３２Ｃのバネ定数の選択範囲を広げることができる。これにより、バネ機構３２Ｃのバネ定数を適切な値に設定してバネ機構３２Ｃのへたりを抑制し、バネ機構３２Ｃの長寿命化を図りつつ、ウェイストゲートバルブ２０における振動の発生を抑制することができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記実施形態では、バネ機構３２を皿状のバネとしているが、バネ機構は皿状のものに限定されず、例えば圧縮コイルバネや竹の子バネなどを備えるものでもよく、筒状部を備えるものでもよく、その他の形状のものでもよい。また、バネ機構３２を複数枚重ねて使用してもよい。また、バネ機構は、リング状の弾性部材を備えるものでもよい。

また、上記実施形態では、バネ機構３２は、フランジ部３５を備える構成であるが、バネ機構はフランジ部を備えていないものでもよい。また、フランジ部は、径方向の内側に張り出すように設けられているものでもよい。

また、上記実施形態では、フランジ部３５が収容される凹部３９がリンク部材２８に設けられているが、リンク部材２８は、凹部３９が設けられていないものでもよい。また、リンク部材２８において、凹部３９に代えて、バネ機構３２の径方向への移動を拘束する突出構造が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、ブッシュ２５の周方向において全周に連続する傾斜面３３について説明しているが、傾斜面は、周方向において部分的に形成されているものでもよい。また、バネ機構３２は、ブッシュ２５の傾斜面３３に対して全周で当接していることが好ましいが、部分的に当接しているものでもよい。ブッシュ２５の傾斜面３３と、バネ機構３２とが、全周で当接していると、ブッシュ２５の内周面２５ａとステム２１との外周面との間の隙間に進入したガスの外部への漏れが防止される。

また、上記第４実施形態では、バネ機構３２Ｃの開口３７Ｂの周縁部分は、例えばステム２１の外周面に当接する構成について説明しているが、ステム２１の外周面に当接していなくてもよい。この場合、例えばエンジン運転時にバネ機構３２Ｃの内周端と外周端が同時に拘束されないように、開口３７Ｂの、開口３７Ｂの周縁部分とステム２１との隙間と、凹部３９の内径とフランジ部３５Ｂの外径との隙間は同一でなくてもよい。エンジン運転条件に応じて、凹部３９とフランジ部３５Ｂとの径方向隙間は、開口３７Ｂとステム２１との径方向隙間と比較して、広くまたは狭くしても、どちらでもよい。また、バネ機構３２Ｃの開口３７Ｂの周縁部分がステム２１の外周面に当接する構成は、第１から第３の実施形態に適用してもよい。例えば、ブッシュ２５との当接面に連続するバネ機構３２の内周側に、軸線Ｌ３と直交する内周側リングを備えて、開口３７の周縁部分をステム２１の外周面に当接することができる。

また、上記実施形態では、ウェイストゲートバルブ２０が採用された過給機１を車両用として例示しているが、過給機は車両用に限定されず、船舶用のエンジンに用いられてもよく、その他のエンジンに用いられてもよい。

１ 過給機
２０ ウェイストゲートバルブ
２４ 支持穴（貫通穴）
２５ ブッシュ（軸受け）
２８ リンク部材
３１、３１Ｂ、３１Ｃ ブッシュの他端部
３２、３２Ｂ、３２Ｃ バネ機構
３３ 傾斜面（軸受けの傾斜面）
３５、３５Ｂ フランジ部
３６、４１ 突出片
３７ 開口
３８ 湾曲面（バネ機構の当接面）
３９ 凹部（収容凹部）
４２ 突出片の傾斜面（バネ機構の当接面）
４３ 湾曲面（軸受けの傾斜面）
４５ 傾斜面（軸受けの傾斜面）
４７ 突出部
４９ 傾斜面（バネ機構の当接面）

Claims (7)

1. ガス流量可変通路の開口部を開閉する流量可変バルブ機構において、
   前記開口部を開閉する弁体と、
   前記弁体が一端側に連結され、ハウジングに対して回転可能に支持されたステムと、
   前記ハウジングの貫通穴に挿通され、前記ステムを当該ステムの軸線周りに回転可能に支持する筒状の軸受けと、
   前記ステムの他端側に連結されたリンク部材と、
   前記軸受けの前記他端側の端部と前記リンク部材との間の隙間に配置されたバネ機構と、を備え、
   前記軸受けの前記端部は、前記バネ機構と当接すると共に前記ステムの軸線に対して傾斜する傾斜面を含む流量可変バルブ機構。
2. 前記傾斜面は、前記軸受けの径方向内側で、前記ステムの軸線方向における前記一端側から前記他端側に向かうにつれて、前記軸受けの径方向外側に広がるように傾斜している請求項１に記載の流量可変バルブ機構。
3. 前記バネ機構は皿状のバネであり、
   前記皿状のバネは、前記軸受けの軸線方向において、前記他端側から前記一端側に向かって突出する突出部を備え、
   前記突出部には、前記ステムを貫通させる開口が形成され、
   前記ステムの周方向に連続し前記傾斜面に当接する湾曲面が形成されている請求項１又は２に記載の流量可変バルブ機構。
4. 前記傾斜面は、前記軸受けの軸線に沿った断面において、直線を成している請求項１〜３の何れか１項に記載の流量可変バルブ機構。
5. 前記バネ機構は、前記ステムの軸線方向における前記他端側で、前記軸受けの径方向外側に張り出し、前記リンク部材に当接するフランジ部を備える請求項１〜４の何れか一項に記載の流量可変バルブ機構。
6. 前記リンク部材には、前記フランジ部が収容されると共に、前記フランジ部の前記径方向外側への移動を拘束する収容凹部が形成されている請求項５に記載の流量可変バルブ機構。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の流量可変バルブ機構を備えた過給機であって、
   タービンと、
   前記タービンによる回転駆動力によって回転するコンプレッサと、を備え、
   前記弁体は、前記タービンをバイパスする前記ガス流量可変通路の開口部を開閉する過給機。

Images