JP2020527663A - 排気ガス過給機のための制御装置 - Google Patents

Abstract

本発明は排気タービン式過給機のための制御装置に関し、該制御装置（１）は前記排気タービン式過給機の貫流流路として形成された排気流通部の中に収容され、且つ前記排気流通部の中に回転可能に収容されたタービン羽根車へ流入する気体の流れ条件を制御し、回動軸心（１７）を中心として揺動可能な前記制御装置（１）の揺動アーム部材（４）に取付けられて前記排気流通部に形成された貫流開口を開閉する弁体（２）を備え、前記弁体（２）が該制御装置（１）が閉弁位置にあるときに漏流を阻止する封止面（２２）と、内挿部材（７）を有する弁体胴部材（５）とを有し、前記内挿部材が、その略々全体が前記弁体胴部材（５）の内部空間（２９）に収容されて特にレバーアーム部材（３）を介して前記揺動アーム部材（４）に作用的に連結されている。本発明によれば、特に作動時に前記弁体（２）に作用する二次的な回転モーメントを軽減するために、前記弁体（２）の有効弁体本体（３１）の重心点において、または少なくとも当該重心点の近傍において、前記揺動アーム部材（４）と前記弁体（２）とが連結されている。【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前段に記載した種類の排気ガス過給機のための制御装置に関する。

排気ガス過給機の排気流通部であって、貫流流路として形成されており、そこを通過して流れる気体を制御するための制御装置を備えたものが公知となっている。この排気流通部を通過して流れる気体は概ね排気ガスから成る気体である。また、この貫流流路として形成された排気流通部はバイパス流路を備えており、この排気流通部の羽根車チャンバの中に、この排気流通部のタービン羽根車が回転可能に配設されている。バイパス流路はこの排気流通部を通過して流れる気体をタービン羽根車に通さずに迂回させるための流路であり、上述した制御装置はこのバイパス流路の開閉を行うために装備されている。また制御装置はバイパス流路の流れ断面を開閉する閉塞弁体を備えている。かかる制御装置によって、排気ガス過給機が所定の動作領域（特に排気流量が大流量となるような動作領域）で動作するときに、排気の一部をタービン羽根車に通さずに迂回させることができるようにしており、もって、排気ガス過給機を高効率で動作させることができるようにしている。

例えば特許文献１に開示されている排気ガス過給機のための制御装置は、流れ断面の開閉を行うための弁体を備えており、その弁体は、中空の弁体胴部材と、この弁体胴部材の内部空間へ向かって突出するように形成された突出部材とを備えている。そして、この突出部材を制御装置の揺動アーム部材に作用的に連結することで、この突出部材により弁体の位置の操作が行われるようにしている。

かかる制御装置では、弁体の位置の操作が行われるときの状況によっては弁体が流路開口に膠着することがあったが、その膠着の原因は、弁体を構成している弁体胴部材と、揺動アーム部材とが、それら両部材が相対的に可動な状態で連結されていることにあった。即ち、弁体の位置の操作が行われているときに、弁体胴部材に衝突している排気の流れによってその弁体にいわゆる二次的な回転モーメントが作用するために、弁体胴部材がこの弁体胴部材の重心点を中心とする不都合な二次的な運動を生じるのである。二次的な回転モーメントに起因するこの二次的な運動は摩耗量の増大をもたらし、ひいては弁体の膠着を発生させるのである。

特に問題となるのは、排気ガス過給機がある動作領域で動作しているときに、弁体胴部材の内部空間へ排気が流入することにより、この弁体胴部材の近傍領域に不都合な乱流が発生することがあり、その乱流に起因する力が弁体胴部材に作用することで、弁体が予期せぬ運動を生じることがあることである。

独国特許出願公開第１０ ２０１５ ０１１ ２５６ Ａ号

本発明の目的は、弁体の膠着が発生し難い、好ましくは弁体の膠着が全く発生しない、排気ガス過給機のための制御装置を提供することにある。

本発明によれば、上記目的は請求項１に記載の特徴を備えた排気ガス過給機のための制御装置により達成される。

本発明に係る排気ガス過給機のための制御装置は、前記排気ガス過給機の貫流流路として形成された排気流通部の中に収容され、該制御装置によって前記排気流通部の中に回転可能に収容されたタービン羽根車へ流入する気体の流れ条件が制御される。該制御装置は弁体を備え、前記排気流通部に形成された貫流開口が該弁体によって開閉されるようにしてある。前記弁体は回動軸心を中心として揺動可能な該制御装置の揺動アーム部材に取付けられている。前記弁体は弁体胴部材を備えており、前記弁体胴部材は内挿部材を備えている。前記内挿部材は、その略々全体が前記弁体胴部材の内部空間に収容されており、特にレバーアーム部材などを介して前記揺動アーム部材に作用的に連結されている。更に、前記弁体は該制御装置が閉弁位置にあるときに漏流を阻止する封止面を備えている。本発明によれば、特に作動時などに前記弁体に作用する二次的な回転モーメントを軽減するために、前記弁体の実効弁体本体の重心点において、または少なくとも当該重心点の可及的近傍において、前記揺動アーム部材と前記弁体とが連結されている。

前記実効弁体本体とは、前記弁体のうちの、前記揺動アーム部材に作用的に連結されている部分をいう。それゆえ前記内挿部材は、前記弁体胴部材に囲繞されている部材ではあるものの、機能上の観点から、前記弁体に少なくとも間接的に連結されるところの、前記揺動アーム部材の一部を構成する部材であると見なされる。

本発明の利点は、前記弁体の実効弁体本体の重心点において、または少なくとも当該重心点の可及的近傍において、前記揺動アーム部材と前記弁体とが連結されるため、支点となる当該重心点から、排気の流れから受ける力の作用点までの腕の長さを短くでき、ひいては、その力によって発生する二次的な回転モーメントを小さく抑え得ることにある。最良の構成は、その腕の長さをゼロとして、二次的な回転モーメントの発生を皆無とするものである。以上により、二次的な回転モーメントのために弁体の膠着が発生するおそれを格段に低減することができ、また場合によっては、その発生のおそれを完全に払拭することもできる。

ここで、上記説明中の二次的な回転モーメントについて付言しておく。前記弁体胴部材に作用する回転モーメントとしては、揺動アーム部材の回動軸心を中心とした揺動運動、即ち回動運動が行われるために前記弁体に作用する回転モーメントも存在するが、当該回転モーメントは、揺動アーム部材に連結したレバーアーム部材に前記弁体を取付けることで意図的に前記弁体胴部材に作用させている。これに対して上記説明中の二次的な回転モーメントは、排気の流れから受ける力により発生して前記弁体胴部材に作用する回転モーメントであり、それゆえ、それらは互いに異なる回転モーメントである。

本発明の１つの構成例によれば、前記弁体の実効弁体本体の重心点の可及的近傍において前記揺動アーム部材との連結がなされるようにするために、前記レバーアーム部材と前記実効弁体本体との間に、少なくとも第１当接ガイド部位及び／又は第２当接ガイド部位が形成されるようにしてある。こうすることで、前記貫流開口の開放及び／又は閉塞の際に、前記弁体が前記貫流開口に膠着することが防止される。換言すれば、前記実効弁体本体は前記揺動アーム部材に対して相対的に可動であるため、排気の流れから受ける力の影響によって上記説明中の二次的な回転モーメントが作用したときに、前記弁体がその回転モーメントの作用方向へ押しやられ、そのことによって摩耗量が増大し、ひいては弁体の膠着が発生するおそれが高まるのである。

本発明の別の１つの構成例によれば、前記第１当接ガイド部位が形成される位置は、前記封止面から前記弁体の縦軸心の延在方向へ離隔し、且つ、前記レバーアーム部材とは反対側に形成されている前記実効弁体本体の弁体表面の側へ、又は、前記レバーアーム部材の側へ離隔した位置であり、当該位置の前記封止面からの離隔距離である第１離隔距離の大きさはゼロ以上である。こうすることで、前記制御装置が開弁動作を行うときの、即ち、前記制御装置が閉弁位置から開弁位置へ移行して行くときの、前記弁体の膠着が防止される。更には摩耗も低減され、これは、前記第１当接ガイド部位が、排気の流れが前記弁体に衝突する位置である前記封止面の近傍に形成されることによるものである。

本発明の別の１つの構成例によれば、前記第２当接ガイド部位が形成される位置は、前記封止面から、前記弁体の縦軸心の延在方向へ離隔し、且つ、前記レバーアーム部材とは反対側に形成されている前記内挿部材の内挿部材表面の側へ離隔した位置であり、その離隔距離である第２離隔距離の大きさは最小の場合でも前記第１当接ガイド部位の第１離隔距離より大きく、最大の場合でも前記封止面から前記レバーアーム部材とは反対側に形成されている前記弁体胴部材の弁体表面までの離隔距離である第３離隔距離より小さくしている。こうすることで、前記制御装置が閉弁動作を行うときの、即ち前記制御装置が開弁位置から閉弁位置へ移行して行くときの、弁体の膠着が防止される。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記封止面は前記弁体の外側表面に形成されており、前記第１当接ガイド部位及び／又は前記第２当接ガイド部位が、前記弁体の内部空間の中に形成されるようにしている。こうすることで、当接ガイド部位を前記弁体の外側に形成されるようにせずに済むため、前記制御装置をコンパクトに構成することができる。また、こうすることで、前記弁体の表面形状を、長円形ないし楕円形に近似した横断面形状を画成する形状とすることができるため、前記弁体を、複流路形排気流通部に用いる上で特に有利なものとすることができる。当然のことながら、円形の横断面形状を画成する形状とすることも可能である。

前記弁体胴部材の中への気体、即ち排気の流入を防止するために、前記弁体胴部材の前記内部空間をカバー部材が少なくとも実質的に閉塞している。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記内挿部材が前記カバー部材で支持され、それにより、前記弁体の前記縦軸心に関する径方向への前記内挿部材の移動が規制されるようにしてある。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記内挿部材が前記内部空間に形成されている弁体内トレーに確実に支持される。

前記制御装置を低コストで製作するには、前記内挿部材が前記弁体胴部材とは別体の部材とされているようにする。こうすることで、前記内挿部材の製作が容易となり、例えば前記内挿部材が回転対称形状である場合や、前記内挿部材の一部分が回転対称形状である場合ならば、旋盤を用いた切削加工によって製作することが可能となる。また、使用材料の如何に関わらず、様々な鋳造法、深絞り法、ダイカスト法などの加工法を採用する場合に、製作する部材にアンダーカットが存在すると複雑で高コストの加工装置の使用を余儀なくされるが、この構成とすることでアンダーカットを排除できる可能性がある。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記内挿部材は係止部を備えている。この構成により、前記実効弁体本体が前記貫流開口に形成されている弁座に対して相対的に回転するのを防止している。前記排気流通部における弁体の膠着を防止するためにはこのような回転防止手段が必要であり、なぜならば、前記排気流通部において前記弁体の縦軸心に対向するように形成されている弁座面は、前記制御装置が閉弁位置にあるときに、前記縦軸心に沿って形成されている前記弁体の外周面との間に幾分の間隙を有しているからである。

更に、前記係止部は前記弁体胴部材の前記内部空間の中に設けるようにし、それに合わせて前記内挿部材も、少なくとも部分的に前記内部空間の中に収容するようにすると有利であり、そうすることで、前記弁体胴部材の外面に係止部を設ける場合と比べて、必要容積を小さく抑えることができる。また更に、そうすることで、前記実効弁体本体の中に確保すべき空間容積と少なくとも間接的に関連するものとして、前記弁体の質量即ち重量も小さく抑えられる。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記カバー部材が前記弁体胴部材に支持される。こうすることで、特に、前記制御装置の開弁動作に際して前記第１当接ガイド部位が形成されるときに、前記内挿部材を前記蓋部材に確実に支持するようにすることができる。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記弁体胴部材は前記内部空間へ向けて径方向に延出した複数の係合部を備えており、それら複数の係合部は、前記カバー部材に形成されている複数の係合部に対向するように形成されている。前記複数の係合部に好ましくは機械加工を施すことで高精度の嵌め合いを実現できるため、前記カバー部材と前記弁体胴部材とを組み付ける工程のコストを低減することが可能である。またこれによって、例えば、係合部と係合部との間の壁部を高精度の嵌め合いを実現できるように加工せずとも、前記弁体の機能を確保できるようになる。換言すれば、高精度の嵌め合いを実現するための機械加工は、前記複数の係合部にだけ施せばよいため、製作に要する作業時間が短縮され、ひいては製作コストを低減できる。

前記複数の係合部が、又は少なくとも１つの係合部が、前記カバー部材及び／又は前記弁体胴部材の受容開口に対応する形状に形成されているようにすることで、前記複数の係合部と前記弁体胴部材との間の相対的な位置付けを確実なものとすることができる。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記レバーアーム部材は孔部を備えており、この孔部を介して前記内挿部材が前記レバーアーム部材に連結している。この構成とすることで、前記レバーアーム部材と前記内挿部材とを互いに別体の部材として製作することができる。これら２つの部材は、前記制御装置の作動時に前記弁体の位置を操作する機能を担う部材であり、その機能を実現する上では、両者を一体化して単一部材としても問題はない。しかしながら、それらを互いに別体の部材とするならば、例えば前記レバーアーム部材を複雑な形状とする場合でも、そのレバーアーム部材に前記内挿部材が一体化していないことによって、アンダーカットを形成せずに済み、そのためその複雑な形状のレバーアーム部材を容易に製作できるという利点が得られる。更なる利点として、例えば前記レバーアーム部材に二叉形状の部分を形成して取付開口とする場合と比べて、上記構成では圧入方式で前記内挿部材を前記レバーアーム部材に連結できるため、確実に両者を互いに固定できる。更に、従来の一般的な連結方式を用いて前記弁体を前記レバーアーム部材に取付けるには、締結部品を使用することになるが、上記構成ではそのような締結部品が不要であることから、前記弁体の高さ寸法も短縮される。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記内挿部材と前記カバー部材との間に付勢要素が設けられている。こうすることで、前記制御装置の開弁動作に際して前記内挿部材が前記カバー部材に衝突するときに、良好な緩衝作用が得られ、それによって摩耗量が低減され、騒音が抑えられる。更には、二次的な回転モーメントも小さく抑えられる。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記弁体内トレーと前記内挿部材との間に付勢要素が設けられている。こうすることで、前記制御装置の閉弁動作に際して前記内挿部材が前記弁体内トレーに衝突するときに、良好な緩衝作用が得られ、それによって摩耗量が低減され、騒音が抑えられる。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記内挿部材の取付部が円筒形状に形成されている。この構成とすることで、前記弁体と前記レバーアーム部材とを連結する前記内挿部材を取付けるために前記レバーアーム部材に形成する開口を、低コストで容易に形成することのできる孔部として形成することができる。また、前記内挿部材の取付部を円筒形状に形成することで得られる更なる大きな利点として、前記揺動アーム部材の回動軸心の延在方向に対する、前記実効弁体本体の軸心方向の相対角度を調節する際に、その調節を単純な回転調節の形で行えるということがある。そのため例えば、本発明に係る制御装置は、様々な形態の排気流通部に対して、またそれら排気流通部に形成されている様々な形状の貫流開口に対して、何ら支障なく適用することができ、それゆえ様々な設計の排気流通部に装備することができ、大量生産に適していることから低コストで生産することができる。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、前記弁体胴部材は略々楕円形又は略々長円形の横断面形状を有する。こうすることで、特に、複流路形排気流通部の溢流開口を好適に閉塞することが可能となる。横断面形状を一般的な円形の形状とした場合と比べて、横断面形状を楕円形又は長円形とすることで使用材料を節約できるため、より低コストで製作し得る。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、組付作業を容易化するために、前記内挿部材は前記内部空間の横断面形状と略々同一形状の横断面形状を有する。

本発明に係る制御装置の別の１つの構成例によれば、少なくとも前記内挿部材と前記弁体胴部材との間に画成されている空間に運動減衰及び／又は冷却のための要素が設けられている。そうするには、当該空間に充填物を充填するという方法を用いるのが有利であり、容易でもある。また、この構成により、弁体の摩耗量、騒音強度、及び温度特性に良好な影響を及ぼし得る。例えば、冷却のための要素を備えることで、高温の排気の中に置かれる弁体を冷却することができるため、熱せられることで発生する弁体の歪みに起因する弁体の膠着を防止することができる。また、運動減衰のための要素を備える場合には、当該要素を上述した付勢要素とは別の要素として備えるとよく、そうすることで、前記弁体が排気の流れから受ける力による二次的な回転モーメントを、更に小さく抑えることができる。

本発明の更なる利点、特徴、及び細部構成については、以下に示す好適な実施の形態についての説明を参照し、また添付図面を参照することにより明らかとなる。以上の説明中で言及した様々な特徴及びそれら特徴の組合せ、並びに、添付図面に関連した以下の説明中で言及し、及び／または、図面中に示すところの、様々な特徴及びそれら特徴の組合せは、それら説明ないし図面に示した通りの組合せで利用し得るばかりでなく、それとは異なる組合せで利用することもでき、また、個々の特徴を単独で利用することも可能なものであって、そのように特徴を利用した場合でも本発明の範囲から逸脱するものではない。図面については下記の通りであり、互いに同等の構成要素ないし互いに機能的に同等の構成要素には同一の参照符号を付してある。

本発明に係る制御装置の斜視図である。 図１の制御装置の断面図である。 図１の制御装置の別の断面を示した断面図である。 図１の制御装置の弁体胴部材を斜め上方から見た斜視図である。 図４の弁体胴部材を斜め下方から見た斜視図である。 図１の制御装置のレバーアーム部材を備えた揺動アーム部材の斜視図である。 図１の制御装置の弁体の内挿部材の斜視図である。 図１の制御装置の弁体のカバー部材を斜め上方から見た斜視図である。 図８のカバー部材を斜め下方から見た斜視図である。 図１の制御装置の弁体を斜め上方から見た斜視図である。 図１の制御装置を斜め上方から見た斜視図である。

図１に示した構成を有する制御装置１は、排気ガス過給機（不図示）の貫流流路として構成された排気流通部（不図示）のための制御装置である。制御装置１は、排気流通部に形成された貫流開口の開閉を行うための弁体２を備えている。制御装置１は更に、揺動アーム部材４を備えており、この揺動アーム部材４は、回動軸心１７を中心として回動可能である。揺動アーム部材４はレバーアーム部材３を備えており、このレバーアーム部材３の、揺動アーム部材４とは反対側の端部に弁体２が結合されている。

排気流通部（不図示）は、概ねエンジンの排気から成る流動体をこの排気流通部１に流入させるための流入流路を備えている。排気流通部は更に、この流入流路の下流側に設けられた、流入してくる排気の流れを整流するための渦巻形流路と、更にこの渦巻形流路の下流側に設けられた流出流路（不図示）とを備えており、排気はこの流出流路を通って排気流通部から排出される。また更に、渦巻形流路と流出流路との間に羽根車チャンバ（不図示）が形成されており、この羽根車チャンバの中にタービン羽根車（不図示）が回転可能に収容されている。

排気流通部はエンジンの排気マニホルドに接続されており、そのエンジンの排気が流入流路を介して渦巻形流路へ流入して、タービン羽根車を駆動することになる。排気流通部のハウジングは、複流路形ハウジングとして設計されることもあり、その場合には、排気流通部は更にもう１つの渦巻流路を備えたものとなる。更に、その場合には、上述した貫流開口は、２つの渦巻流路の間を仕切るいわゆる流路隔壁に形成されることもある。

排気ガス過給機の動作特性が、エンジンの排気の流量に適合した特性となるようにするために、排気流通部の中に制御装置１が装備される。その場合の制御装置１は、貫流開口を備えたバイパス流路の開閉を行うように設計される。同様に、制御装置１は、２つの渦巻流路の一方から他方への排気の溢流の制御を行うように設計されることもある。また更に、制御装置１は、排気の溢流の制御と、排気をタービン羽根車に通さずにバイパス流路へ迂回させて排出する制御との、両方を行うように設計されることもある。そのように設計された制御装置を備えた排気流通部の一例としては、例えば独国特許出願公開第１０ ２０１６ １０３ １４５ Ａ１号に記載されているものがある。

制御装置１の第１位置とは、制御装置１の閉弁位置であり、これは弁体２の閉弁位置でもある。制御装置１が第１位置にあるときには、貫流開口は全閉状態とされている。もしその貫流開口が、２つの渦巻流路を互いに連通させる溢流開口として形成された貫流開口である場合には、その貫流開口が弁体２によって全閉状態とされているとき、２つの渦巻形流路は互いから完全から遮断されており、それら渦巻流路の各々の中を個別に排気が流れる状態にある。即ち、エンジンの排気はそれら２つの渦巻形流路の中を流れるが、ただし排気のうちの第１の部分が第１の渦巻形流路の中を流れ、第２の部分が第２の渦巻形流路５の中を流れる状態にある。

また、もしその貫流開口が、バイパス流路への迂回開口として形成された貫流開口である場合には、制御装置１が第１位置にあるとき、弁体２がその貫流開口を全閉状態としているように構成される。本明細書で説明するのは、そのように構成されたものである。

また、もしその貫流開口が、溢流開口であると同時にバイパス流路への迂回開口でもあるように形成された貫流開口である場合には、制御装置１が第１位置にあるとき、弁体２が閉弁位置にあることから、２つの渦巻流路は互いから遮断されており、それら渦巻流路の各々の中を個別に排気が流れる状態にあり、それら渦巻流路の間で溢流が発生することはなく、更に、バイパス流路は閉塞されていて、排気がタービン羽根車を通過せずに迂回することもない。

制御装置１が第２位置にあるときには、即ち弁体２が第２位置にあるときには、貫流開口は全開状態とされている。このとき排気は、第１の渦巻流路から第２の渦巻流路へも、また逆に第２の渦巻流路から第１の渦巻流路へも、溢流可能な状態にあり、及び／又は、排気はバイパス流路への迂回開口を通ることで、タービン羽根車を通過し迂回して流れることができる状態にある。

弁体２は第１位置と第２位置との間の中間位置に位置付けられる。そうすることにより、排気ガス過給機の動作効率を排気の流量に応じた最大効率とするために貫流開口を調節することができる。

制御装置１の弁体２は複数の部品から構成されており、弁体胴部材５と、この弁体胴部材５を閉塞するカバー部材６と、この弁体胴部材５とレバーアーム部材３とを連結するための内挿部材７とを備えている。内挿部材７は、図７に示したように、弁体胴部材５の弁体内トレー９に対向するように形成された本体部８を備えている。内挿部材７は、機能的な観点からは、レバーアーム部材３の一部を成すものとみなされる。なぜならば、この内挿部材７は、少なくとも弁体胴部材５とカバー部材６とを含んで構成される有効弁体本体３１を連結するための部材だからである。

内挿部材７は更に、取付部１０と支持部１１とを備えている。取付部１０は、弁体２をレバーアーム部材３に取付けて固定するための部分である。支持部１１は、取付部１０と本体部８との間に形成されている部分であり、カバー部材６を支持するための部分である。

弁体胴部材５は深鍋形に形成されており、その中に内挿部材７を収容するように形成されている。より詳しくは、弁体胴部材５は、その中に内挿部材７の本体部分である本体部８を完全に収容するように形成されている。従って、弁体胴部材５は少なくとも本体部８を収容するための内部空間２９を備えている。また、本体部８は係止部１２を備えている。

制御装置１が閉弁状態にあるときに、即ち第１位置にあるときに、貫流開口を確実に封止状態とすることができるようにするために、弁体胴部材５は、レバーアーム部材３に対向する側のこの弁体胴部材５の端部に、この弁体胴部材５の深鍋形の部分１３から外周方向へ突出した襟部１４を備えている。

公知の制御装置と異なり、本発明に係る制御装置１では、弁体２が弁体胴部材５と内挿部材７とを備えており、この内挿部材７が弁体内トレー９に当接するように形成されており、また、レバーアーム部材３の側においては、弁体内トレー９とは反対側の内挿部材７の端部が、レバーアーム部材３に当接するように形成されている。内挿部材７はレバーアーム部材３に固定結合されており、この固定結合は、内挿部材７の取付部１０がレバーアーム部材３の孔部１５に嵌合することでなされている。係止部１２は、内挿部材７に結合しているレバーアーム部材３に対する弁体胴部材５の確実な位置決めをするためのものである。即ち、係止部１２は回転防止手段である。

内挿部材７を介して弁体２とレバーアーム部材３とが連結されており、この連結は、弁体２の重心点において、または弁体２の重心点の近傍において、弁体２とレバーアーム部材３とを連結するものである。換言するならば、内挿部材７はレバーアーム部材３の延長部分を形成するものであり、このレバーアーム部材３の延長部分が、有効弁体本体３１の重心点において、または少なくとも当該重心点の近傍において、有効弁体本体３１に連結されているのである。これによって、制御装置１の摩耗量が格段に小さく抑えられるようになっている。

更なる利点として、弁体内トレー９に当接する本体部８によって、弁体胴部材５が押動されるということがある。即ち、貫流開口が閉塞されるとき、弁体２は本体部８によって貫流開口の中へ押し込まれる。また、貫流開口が開放されるとき、弁体２はレバーアーム部材３から離れることなく貫流開口から引き出される。これらによって、弁体の膠着が発生するおそれが格段に小さなものとなっている。

本発明に係る制御装置１を製作する上では、レバーアーム部材３と取付部１０を溶接により結合することが好ましく、また、弁体胴部材５とカバー部材６も溶接により結合することが好ましい。

過大な遊びを持たない適切な嵌め合いを実現するために、弁体胴部材５、揺動アーム部材４、内挿部材７、及びカバー部材６に関しては、それら部材の所定の加工対象箇所１６にのみ仕上加工を施すようにしており、その仕上加工は例えば切断加工などにより行われる。このようにしているのは、制御装置１の製作に際して鋳造部品を用いる場合に、加工対象箇所１６以外の部分には仕上加工を施さずに済むようにするためである。カバー部材６及び弁体胴部材５の加工対象箇所１６は、複数の係合部３２としてあり、それら係合部３２は弁体胴部材５に対するカバー部材６の相対位置を定めるものである。

カバー部材６と内挿部材７との間、及び、内挿部材７と弁体内トレー９との間には、弁体２の位置に応じて間隙１８が発生する。図２及び図３では、内挿部材７とカバー部材６との間に間隙１８が発生している。これらの図に示した、それら２つの部材６、７の位置は、排気ガス過給機の作動時であって制御装置１が第１位置にあるとき、即ち、弁体２が閉弁位置にあるときのものである。

内挿部材７には、この内挿部材７とカバー部材６とが互いに当接できるようにするための、第１段部１９が形成されている。第１段部１９には、第１ガイド面２０が形成されており、カバー部材６には、この第１ガイド面２０に対向する第２ガイド面２１が形成されている。それら第１ガイド面２０と第２ガイド面２１とが互いに当接することで、第１当接ガイド部位２４が形成される。この第１当接ガイド部位２４が形成される位置は、襟部１４のレバーアーム部材３とは反対側の側面に形成されている封止面２２から、弁体２の縦軸心２３の延在方向へ離隔し、且つ、弁体胴部材５のレバーアーム部材３とは反対側に形成されている弁体表面２５の側へ離隔した位置であり、当該位置の封止面２２からの離隔距離を第１離隔距離Δｘとしている。

封止面２２は、襟部１４のレバーアーム部材３とは反対側の側面に形成されており、縦軸心２３に関して径方向外方へ延展する面となっている。従って、封止面２２は弁体２の外側表面２８に形成されている。

制御装置１が第２位置にあるとき、及び、制御装置１が第１位置から第２位置へ移行する過程にあるとき即ち貫流開口が開放される過程にあるときには、弁体内トレー９と、この弁体内トレー９に対向している内挿部材表面２６との間に、間隙１８が生じている。それら弁体内トレー９と内挿部材表面２６とが互いに当接することで、弁端部材２の第２当接ガイド部位２７が形成される。従って、第１当接ガイド部位２４が形成されているのは、制御装置１が開弁動作を行っているとき、及び第２位置にあるときであり、第２当接ガイド部位２７が形成されているのは、制御装置１が閉弁動作を行っているとき、即ち開弁位置（第２位置）から閉弁位置（第１位置）へ移行する過程にあるとき、及び第１位置にあるときである。また、第２当接ガイド部位２７が形成される位置は、襟部１４のレバーアーム部材３とは反対側の側面に形成されている封止面２２から、弁体２の縦軸心２３の延在方向へ離隔し、且つ、弁体胴部材５のレバーアーム部材３とは反対側に形成されている弁体表面２５の側へ離隔した位置であり、当該位置の封止面２２からの離隔距離を第２離隔距離Δｙとしている。

容易に理解されるように、間隙１８は、制御装置１の２箇所に発生し得るものであり、その１つはカバー部材６と内挿部材７との間であり、もう１つは内挿部材７と弁体内トレー９との間である。また、それら２箇所のどちらに発生する間隙１８も、縦軸心２３の延在方向における離隔距離であるその間隙１８の大きさは、制御装置１が第１位置にあるときと第２位置にあるときとでは異なっている。

貫流開口の開閉に際して弁体２の膠着が発生するのを防止するために、第１当接ガイド部位２４が形成される位置及び第２当接ガイド部位２７が形成される位置は、封止面２２からそれら位置までの離隔距離Δｘ、Δｙが適切な大きさとなるように定められる。即ち、第１当接ガイド部位２４が形成される位置は、封止面２２から当該位置までの離隔距離である第１離隔距離Δｘをできるだけ小さくできる位置、即ち、封止面２２のできるだけ近くの位置とすることが好ましく、また、封止面２２から弁体表面２５の側へ離隔した位置とするが、ただし、封止面２２からレバーアーム部材３の側へ離隔した位置としてもよい。第２当接ガイド部位２７が形成される位置は、封止面２２から当該位置までの離隔距離である第２離隔距離Δｙをできるだけ大きくできる位置とするのがよく、また、封止面２２から弁体表面２５の側へ離隔した位置とする。これらのためには、先ず、内部空間２９に対して相対移動不能に配置された第２ガイド面２１を、第１離隔距離が好ましい大きさとなる位置に形成するようにする。そして更に、本実施形態においては、弁体内トレー９が、第２当接ガイド部位２７が形成される位置を定める固定面であることから、この弁体内トレー９と弁体表面２５との間の離隔距離をできるだけ小さくするようにする。これによって、第２離隔距離を大きく取ることができる。またこれによって更に、弁体２の軽量化も達成することができ、なぜならば、弁体胴部材５のうちの少なくとも弁体内トレー９の部分の部材厚さｄを小さくできるからである。

不図示の１つの実施形態では、例えば板バネや渦巻バネなどの付勢要素を、弁体内トレー９と内挿部材表面２６との間と、第１ガイド面２０と第２ガイド面２１との間と、カバー部材６とレバーアーム部材３との間とに設けた構成としている。ただし、そのようなバネ部材を、それら３箇所のうちの１箇所だけに、または２箇所だけに設けるようにしてもよい。また、渦巻バネを用いる場合には、多重渦巻バネを用いるとよく、なぜならば、以上の箇所はいずれも、軸心方向の隙間寸法が非常に小さいからである。また、渦巻バネを用いることの利点としては、ばね材の断面形状が円形であるため、一般的な板バネと比べて滑り特性が良好なことがある。

本発明に係る制御装置１の不図示の別の１つの実施形態では、弁体胴部材５の空間３０に機能性物質が充填されている。ここでいう空間３０とは、内部空間２９のうちの、内挿部材７と弁体胴部材５との間、並びに、内挿部材７とカバー部材６との間に存在する空間である。また、その機能性物質は、例えば、弁体２を冷却するための物質とするのもよい。或いはまた、その機能性物質は、レバーアーム部材３と弁体胴部材５との間の相対運動を減衰させるためのジェル状の物質とするのもよい。換言するならば、内部空間２９に適宜の物質を充填することで機能性を向上させることができ、即ち、特に弁体２が膠着を発生することなく移動できるようになり、摩耗量が低減され、及び／又は、騒音強度が小さく抑えられるなどの効果が得られるのである。

Claims (20)

1. 排気ガス過給機の貫流流路として形成された排気流通部の中に収容され、且つ前記排気流通部の中に回転可能に収容されたタービン羽根車へ流入する気体の流れ条件を制御する排気ガス過給機のための制御装置であって、回動軸心（１７）を中心として揺動可能な前記制御装置（１）の揺動アーム部材（４）に取付けられて前記排気流通部に形成された貫流開口を開閉する弁体（２）を備え、前記弁体（２）が該制御装置（１）が閉弁位置にあるときに漏流を阻止する封止面（２２）と、内挿部材（７）を有する弁体胴部材（５）とを有し、前記内挿部材が、その略々全体が前記弁体胴部材（５）の内部空間（２９）に収容されて特にレバーアーム部材（３）を介して前記揺動アーム部材（４）に作用的に連結されている、制御装置において、
   特に作動時に前記弁体（２）に作用する二次的な回転モーメントを軽減するために、前記弁体（２）の有効弁体本体（３１）の重心点において、または少なくとも当該重心点の近傍において、前記揺動アーム部材（４）と前記弁体（２）とが連結されている、
   ことを特徴とする制御装置。
2. 開放及び／又は閉塞の際に前記弁体（２）の膠着が発生するのを防止するために、前記揺動アーム部材（４）と前記有効弁体本体（３１）との間に、また特にレバーアーム部材（３）と前記有効弁体本体（３１）との間に、第１当接ガイド部位（２４）及び第２当接ガイド部位（２７）が形成される
   ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記第１当接ガイド部位（２４）が形成される位置は、前記封止面（２２）から前記弁体（２）の縦軸心（２３）の延在方向へ離隔し、且つ、前記レバーアーム部材（３）とは反対側に形成されている前記有効弁体本体（３１）の弁体表面（２５）の側へ、又は、前記レバーアーム部材（３）の側へ離隔した位置であり、当該位置の前記封止面からの離隔距離である第１離隔距離（Δｘ）の大きさはゼロ以上である
   ことを特徴とする請求項２記載の制御装置。
4. 前記第２当接ガイド部位（２７）が形成される位置は、前記封止面（２２）から、前記弁体（２）の縦軸心（２３）の延在方向へ離隔し、且つ、前記レバーアーム部材（３）とは反対側に形成されている前記内挿部材（７）の内挿部材表面（２６）の側へ離隔した位置であり、当該位置の前記封止面からの離隔距離である第２離隔距離（Δｙ）の大きさは最小の場合でも前記第１当接ガイド部位（２４）の第１離隔距離（Δｘ）より大きく、最大の場合でも前記封止面から前記レバーアーム部材（３）とは反対側に形成されている前記弁体胴部材（５）の弁体表面（２５）までの離隔距離である第３離隔距離（Δｚ）より小さい
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の制御装置。
5. 前記封止面（２２）は前記弁体（２）の外側表面（２８）に形成されており、前記第１当接ガイド部位（２４）及び／又は前記第２当接ガイド部位（２７）が、前記弁体（２）の内部空間（２９）の中に形成される
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項記載の制御装置。
6. 前記弁体胴部材（５）の中への気体の流入を防止するために、カバー部材（６）が前記弁体胴部材（５）の前記内部空間（２９）を閉塞している
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項記載の制御装置。
7. 前記カバー部材（６）が前記内挿部材（７）に支持される
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項記載の制御装置。
8. 前記内挿部材（７）が前記内部空間（２９）に形成されている弁体内トレー（９）に支持される
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項記載の制御装置。
9. 前記内挿部材（７）が前記弁体胴部材（５）とは別体である
   ことを特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１項記載の制御装置。
10. 前記内挿部材（７）は係止部（１２）を有する
    ことを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項記載の制御装置。
11. 前記カバー部材（６）が前記弁体胴部材（５）に支持される
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１０の何れか１項記載の制御装置。
12. 前記弁体胴部材（５）及び／又は前記カバー部材（６）は前記内部空間（２９）へ向けて径方向に延出した複数の係合部（３２）を有し、それら複数の係合部は、前記カバー部材（６）及び／又は前記弁体胴部材（５）の複数の受容開口に対応する形状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１１の何れか１項記載の制御装置。
13. 前記弁体胴部材（５）は、前記内部空間（２９）へ向けて径方向に延出した複数の係合部（３２）を有し、それら複数の係合部は、前記カバー部材（６）に形成されている複数の係合部（３２）に対向するように形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１２の何れか１項記載の制御装置。
14. 前記レバーアーム部材（３）は孔部（１５）を有し、この孔部を介して前記内挿部材（７）が前記レバーアーム部材（３）に連結している
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１３の何れか１項記載の制御装置。
15. 前記内挿部材（７）と前記カバー部材（６）との間に付勢要素が設けられる
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１４の何れか１項記載の制御装置。
16. 前記弁体内トレー（９）と前記内挿部材（７）との間に付勢要素が設けられる
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１５の何れか１項記載の制御装置。
17. 前記内挿部材（７）の取付部（１０）が円筒形状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１６の何れか１項記載の制御装置。
18. 前記弁体胴部材（５）は略々楕円形の横断面形状を有する
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１７の何れか１項記載の制御装置。
19. 前記内挿部材（７）は前記内部空間（２９）の横断面形状と略々同一形状の横断面形状を有する
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１８の何れか１項記載の制御装置。
20. 少なくとも前記内挿部材（７）と前記弁体胴部材（５）との間に画成されている空間（３０）に、運動減衰及び／又は冷却のための要素が設けられている
    ことを特徴とする請求項１乃至１９記載の何れか１項記載の制御装置。

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