JP6424968B2 - 流量可変バルブ機構及び過給機 - Google Patents

Description

本開示は、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軸受けと、軸受けによって回転可能に支持された回転軸と、回転軸の一端側に連結された弁体とを備えている。この弁体は、回転軸の径方向に張り出すバルブアームを介して回転軸に連結されている。回転軸が軸線周りに回転することで、バルブアームが揺動し、弁座に対して弁体が接近または離間して、作動流体の流量が調整される。

特開２０１３−１３０１３３号公報

上記の従来技術では、バルブが閉状態となる際に、弁座の座面に交差する方向に沿って、弁体が移動して弁座に接近する。そのため、弁体が弁座に当たる際に音が発生する。

本開示は、バルブが閉状態となる際の音の発生を抑制することが可能な流量可変バルブ機構及び過給機を説明する。

本開示は、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であって、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軸受けと、ステムの一端側に設けられ、開口部を覆う弁部と、を備え、ステムは、当該ステムの軸線が開口部を横切るように配置され、弁部は、ステムの軸線周りに回転して、開口部を開閉する。

本開示の流量可変バルブ機構によれば、バルブが閉状態となる際の音の発生を抑制することができる。

図１は、本開示の第１実施形態に係る過給機を示す断面図である。 図２は、図１に示す過給機のタービンハウジングの側面図である。 図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、バルブの閉状態を示している。 図４は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、バルブの開状態を示している。 図５は、第１実施形態のウェイストゲートバルブの弁部を示す斜視図である。 図６の（ａ）はバルブの閉状態を示す断面図であり、図６の（ｂ）はバルブの開状態を示す断面図である。 図７は、バルブの閉状態を示す断面図である。 図８は、バルブの閉状態を示す断面図であり、バイパス通路の変形例を示す断面図である。 図９は、第２実施形態のウェイストゲートバルブの弁部を示す斜視図である。 図１０は、バルブの閉状態を示す断面図である。 図１１は、第３実施形態のウェイストゲートバルブの弁部を示す斜視図である。 図１２は、バルブの閉状態を示す断面図であり、ステムの軸線方向に沿った断面を示している。 図１３の（ａ）及び図１３の（ｂ）は、ステムの軸線と交差する方向に沿った断面図である。図１３の（ａ）はバルブの閉状態を示す断面図であり、図１３の（ｂ）はバルブの開状態を示す断面図である。 図１４の（ａ）及び図１４の（ｂ）は、第４実施形態のウェイストゲートバルブのステムの軸線と交差する方向に沿った断面図である。図１４の（ａ）はバルブの開状態を示す断面図であり、図１４の（ｂ）はバルブの閉状態を示す断面図である。 図１５の（ａ）及び図１５の（ｂ）は、バイパス通路の開口部を示す正面図である。図１５の（ａ）は円形の開口部を示す図であり、図１５の（ｂ）は矩形の開口部を示す図である。 図１６は、第５実施形態のウェイストゲートバルブのステムの軸線と交差する方向に沿った断面図であり、バルブの開状態を示す断面図である。 図１７の（ａ）は図１６中のウェイストゲートバルブの弁部を示す側面図であり、図１７の（ｂ）は軸線方向に沿う断面図である。 図１８の（ａ）及び図１８の（ｂ）は、第６実施形態のウェイストゲートバルブの弁部を示す図である。図１８の（ａ）は側面図であり、図１８の（ｂ）は軸線方向の一端側から示す図である。

本開示は、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であって、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軸受けと、ステムの一端側に設けられ、開口部を覆う弁部と、を備え、ステムは、当該ステムの軸線が開口部を横切るように配置され、弁部は、ステムの軸線周りに回転して、開口部を開閉する。

本開示は、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であって、ハウジングに対して回転可能に支持されたステムと、当該ステムの一端側に設けられ、開口部を覆う弁部と、を備え、ステムは、当該ステムの軸線が開口部を横切るように配置され、弁部は、ステムの軸線周りに回転して、開口部を開閉する。

この流量可変バルブ機構では、ステムの軸線が開口部を横切るように配置されるので、開口部の正面に弁部を配置することができ、ステムを軸線周りに回転させて、ステムの周方向に弁部を移動させて開口部を開閉することができる。すなわち、開口部の周縁の座面に対して、当該座面に交差する方向から弁部が接近するのではなく、座面に沿う方向に弁部を移動させて開口部を閉じることができる。これにより、開口部の周縁の座面と弁部とが接触する際の音を低減することができる。なお、ステムの軸線とは、ステムの軸心を通る直線であり、ステムの外方に延びる直線を含む。

開口部が形成された壁面には、ステムの軸線方向において、開口部を挟んで軸受けと反対側に配置され、ステムの周方向に湾曲する湾曲支持面が形成されており、弁部は、ステムの一端側に配置され、湾曲支持面に当接して摺動する弁部側周面を備える構成でもよい。これにより、ステムの軸線方向において、弁部の一端側を湾曲支持面によって支持し、弁部の他端側を軸受けによって支持することができ、開口部を挟んで両側で弁部が支持される。このような、両持ち支持構造とすることで、弁部及びステムのたわみを抑制し、ステム及び弁部の回転移動を円滑に行うことができる。

弁部は、ステムの軸線に沿って配置され、開口部を覆う弁板を備える構成でもよい。このように、弁板を備える構成とすることで、弁部の構成の簡素化及び軽量化を図ることができる。弁部が板状であると、バルブの開状態において、流体に対する抵抗を減らして、流量を確保することができる。

弁部のステムの軸線と交差する断面の形状は、半円形を成している構成でもよい。これにより、半円形に沿う弁部の周面によって、開口部を覆うことができる。半円形を成す弁部であるので、ステムの一端側を半円形に加工するだけで、弁部を形成することができる。

弁部のステムの軸線と交差する断面の形状は、薄肉円弧状を成している構成でもよい。これにより、ステムの一端側を薄肉円弧状に加工するだけで、弁部を形成することができる。また、弁部の構成の簡素化及び軽量化を図ることができる。弁部の厚みを薄くすることで、バルブの開状態において、流体に対する抵抗を減らして、流量を確保することができる。

弁部は、円柱状を成し、弁部には、ステムの径方向に貫通する貫通部が形成されている構成でもよい。これにより、ステムの一端側に貫通孔を加工するだけで、弁部を形成することができる。

弁部の外周面は、ステムの外周面に面一である構成でもよい。これにより、弁部及びステムの接続部において、不連続な形状を減らすことができ、応力集中の発生を抑制することができる。また、簡素な構成とすることができる。

本開示は、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、弁部は、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。

この過給機は、流量可変バルブ機構において、ステムの軸線が開口部を横切るように配置されるので、開口部の正面に弁部を配置することができ、ステムを軸線周りに回転させて、ステムの周方向に弁部を移動させて開口部を開閉することができる。すなわち、開口部の周縁の座面に対して、当該座面に交差する方向から弁部が接近するのではなく、座面に沿う方向に弁部を移動させて開口部を閉じることができる。これにより、開口部の周縁の座面と弁部とが接触する際の音を低減することができる。

（第１実施形態）
以下、本開示の実施形態について、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４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４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１７（図３、図４、図６の（ａ）及び図６の（ｂ）参照）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１７ａ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（回転軸）２１と、ステム２１の一端側に設けられ、開口部１７ａを覆う弁部２２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）２３が形成されている。この支持穴２３内には、円筒状のブッシュ（軸受け）２４が挿通されている。このブッシュ２４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２４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。ステム２１の軸線Ｌ１は、開口部１７ａを横切るように配置されている。開口部１７ａを横切るとは、開口部１７ａを通過する流体の流れ方向から見て、開口部１７ａに重なる位置に軸線Ｌ１が配置されていることをいう。

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、例えばリンク部材２５や作動ロッドを備えた動力伝達機構が接続される。この動力伝達機構は、駆動源であるアクチュエータ（不図示）による駆動力をステム２１に伝達する。これにより、ステム２１を当該ステム２１の軸線Ｌ１周りに回転させる。アクチュエータとしては、ダイヤフラム式アクチュエータ、電動アクチュエータ、油圧式アクチュエータ（油圧シリンダ）などを使用することができる。

次に、ステム２１の先端側（一端側）に設けられた弁部２２について説明する。図５は、第１実施形態のウェイストゲートバルブ２０の弁部２２を示す斜視図である。図６の（ａ）は、図３中のＶＩａ−ＶＩａ線に沿う断面図であり、バルブの閉状態を示している。図６の（ｂ）は、図４中のＶＩａ−ＶＩａ線に沿う断面図である。図７は、図６の（ａ）中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図であり、バルブの閉状態を示している。

弁部２２は、バイパス通路１７の開口部１７ａを覆う位置に配置される弁板２６と、ステム２１の軸線Ｌ１方向において、弁板２６を挟んで配置された一対の円盤部２７，２８と、を備えている。

一対の円盤部２７，２８は、ステム２１の軸線Ｌ１方向に対向して配置され、円盤部２７，２８の中心線は、ステム２１の軸線Ｌ１と同軸に配置されている。円盤部２７は、ステム２１の軸線Ｌ１方向における他端側に配置され、円盤部２８は、軸線Ｌ１方向における一端側に配置されている。

円盤部２７，２８の外径は、例えばステム２１の外径よりも大きくなっている。円盤部２７，２８の外周面２７ａ，２８ａは、図６の（ａ）、図６の（ｂ）及び図７に示される壁面２９の湾曲面３０，３１に当接する摺動面である。壁面２９は、タービンスクロール流路４ａと、排気ガス流出口１０側の流路とを隔てる壁体の壁面である。

なお、図５、図６の（ａ）及び図６の（ｂ）に示されるように、ステム２１の軸線Ｌ１に直交する仮想の直線をＬ２，Ｌ３とする。これらの直線Ｌ２，Ｌ３は互いに直交している。

弁板２６は、例えばステム２１の軸線Ｌ１と平行に配置され、弁板２６の厚み方向は、直線Ｌ２に沿って配置されている。弁板２６の厚み方向に対向する一方の面２６ａは、例えば軸線Ｌ１上で直線Ｌ３に平行に配置されている。弁板２６の厚み方向に対向する他方の面２６ｂは、軸線Ｌ１から直線Ｌ２が延在する方向にずれた位置で、軸線Ｌ１及び直線Ｌ３に平行に配置されている。弁板２６の直線Ｌ３方向に離間する側面２６ｃは、円盤部２７，２８の外周面２７ａ，２８ａと面一である湾曲面となっている。弁板２６の側面２６ｃは、円盤部２７，２８の外周面２７ａ，２８ａと同じ曲率で湾曲している。

次に、バイパス通路１７の開口部１７ａに対する弁部２２の配置について説明する。開口部１７ａは、バイパス通路１７が延在する方向から見て円形を成している。弁部２２の直径Ｄ２６は、開口部１７ａの直径Ｄ１７に対応している。具体的には、直径Ｄ１７よりも直径Ｄ２６は若干小さい。

図６の（ａ）、図６の（ｂ）及び図７に示されるように、壁面２９には、弁部２２の径方向において、弁部２２の一部を収容する凹部が形成されている。この凹部には、上述した湾曲面３０，３１が形成されている。湾曲面３０，３１は、ステム２１の軸線Ｌ１を中心として湾曲している。湾曲面３０，３１は、ステム２１の軸線Ｌ１方向に離間して配置され、湾曲面（湾曲支持面）３０と円盤部２８の外周面（弁部側周面）２８ａとが当接し、湾曲面３１と円盤部２７の外周面２７ａとが当接する。湾曲面３０，３１は、軸線Ｌ１方向において、開口部１７ａを挟んで両側に配置されている。湾曲面３０，３１は、弁部２２が当接する座面として機能する。

湾曲面３０，３１の一例として、湾曲面３０，３１の曲率半径は、タービンハウジング４の外壁を貫通する支持穴２３の内壁面の曲率半径と略同一または支持穴２３の内壁面の曲率半径よりも若干小さくてもよい。湾曲面３０，３１に当接する円盤部２８，２７は、円柱状のステム２１の側面の一部で構成されていてもよい。この場合、支持穴２３を加工する際に、タービンハウジング４の外壁の外側（図４中のリンク部材２５側）からエンドミルなどの所定の工具を用いて加工することで、支持穴２３の加工と同時に湾曲面３０，３１を容易に加工することができる。これにより、加工時間を短縮することができる。支持穴２３の曲率中心と、湾曲面３０，３１の曲率中心とを精度良く合わせることができる。

この凹部において、ステム２１の軸線Ｌ１方向の一端側には、軸線Ｌ１と交差する端面３２が形成されている。この端面３２は、軸線Ｌ１方向から見て、半円状を成すように形成されている。例えば、この端面３２と円盤部２８の端面２８ｂとが当接可能に対向して配置されていてもよい。

次に、バルブの開閉状態について説明する。ウェイストゲートバルブ２０では、ステム２１が軸線Ｌ１周りに回転することで、弁部２２が軸線Ｌ１周りに回転する。この回転により弁板２６が軸線Ｌ１周りに回転する。

図３、図６の（ａ）及び図７では、ウェイストゲートバルブ２０の閉状態を示している。この閉状態において、弁板２６は、壁面２９と略平行に配置され、弁板２６の板厚方向は、バイパス通路１７が延在する方向に沿って配置されている。この閉状態において、弁板２６の側面２６ｃ，２６ｃは、開口部１７ａの周縁部の上側の部分及び下側の部分に当接している。円盤部２７の外周面２７ａが湾曲面３１に当接し、円盤部２８の外周面２８ａが湾曲面３０に当接している。これらにより、開口部１７ａは、全周においてシールされた状態となり、開口部１７ａは閉じられた状態となる。

ここでのシールされた状態とは、例えば過給機１が搭載されるエンジン性能が許容する範囲内において、若干の漏れが生じることを含む意味である。例えば、円盤部２７の外周面２７ａと湾曲面３１との接触状態、および円盤部２８の外周面２８ａと湾曲面３０との接触状態は、例えば面接触でもよく、または線接触でもよい。バイパス通路１７は、壁面２９に対して略垂直に形成されているものに限定されず、壁面２９に対して傾斜するように形成されていてもよい。

図４及び図６の（ｂ）では、ウェイストゲートバルブ２０の開状態を示している。この開状態において、弁板２６は、壁面２９に対して傾斜して配置されている。弁板２６の上端側（側面２６ｃ）は、バイパス通路１７に対して離間し、弁板２６の下端側（側面２６ｃ）は、バイパス通路１７の内部に進入した状態となっている。この状態において、弁板２６の上側及び下側に、バイパス通路１７に連通する隙間が形成され、この隙間を通じて、排気ガスの流通が可能となっている。

次に、過給機１の作用及び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、アクチュエータによる駆動力が伝達されて、ステム２１が軸線Ｌ１周りに回転し、弁部２２が軸線Ｌ１周りに回転する。これにより、弁板２６は壁面２９に対して傾斜し、弁板２６と壁面２９との間に隙間が生じて、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、ステム２１が軸線Ｌ１周りに反対に（図６の（ａ）及び図６の（ｂ）において紙面手前から見て右回り）回転する。具体的には、弁板２６が壁面２９と平行となる位置まで回転移動する。これにより、弁板２６と壁面２９との間の隙間が狭められて、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が開口部１７ａを横切るように配置されているので、開口部１７ａの正面側に弁部２２が配置される。そして、ステム２１を軸線Ｌ１周りに回転させて、ステム２１の周方向に弁部２２を回転移動させて開口部１７ａを開閉する。すなわち、開口部１７ａの周縁の湾曲面（座面）３０，３１に対して、当該湾曲面３０，３１に交差する方向から弁部２２が接近するのではなく、湾曲面３０，３１に沿う方向に弁部２２を回転移動させて開口部１７ａを閉じることができる。その結果、開口部１７ａの周縁の座面と弁部２２とが接触する際の音の発生が抑制される。

壁面２９には、ステム２１の軸線Ｌ１方向において、開口部１７ａを挟んでブッシュ２４と反対側に配置された湾曲面（湾曲支持面）３０が形成されている。弁部２２の他端側は、ステム２１に連結されてブッシュ２４に支持され、弁部２２の一端側は、湾曲面３０の下側の面によって支持されている。弁部２２は開口部１７ａを挟んで両側で支持された状態（両持ち支持構造）となっている。これにより、弁部２２及びステム２１のたわみが抑制され、ステム２１及び弁部２２が円滑に回転移動する。そのため、ステム２１の外周面及び弁部２２の円盤部２７，２８の外周面２７ａ，２８ａにおける摩耗が抑制され、ウェイストゲートバルブ２０における振動の発生が低減される。

弁部２２は、ステム２１の軸線Ｌ１に沿って配置され、開口部１７ａを覆う弁板２６を備える構成となっている。このように、弁板２６を備え、円盤部２７，２８に挟まれた部分を板状にすることで、弁部２２の構成の簡素化及び軽量化を図ることができる。

図８は、バルブの閉状態を示す断面図であり、バイパス通路１７Ｂの変形例を示している。図８に示されるように、バイパス通路１７Ｂの直径Ｄ１７Ｂは、弁部２２の直径Ｄ２６よりも小さくてもよい。

（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。図９は、第２実施形態のウェイストゲートバルブ２０の弁部２２Ｂを示す斜視図である。図１０は、バルブの閉状態を示す断面図である。第２実施形態の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９及び図１０に示されているように、弁板２６に代えて半円部３３を備えている点と、ステム２１の外周面と弁部２２Ｂの外周面と面一となっている点である。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。

弁部２２Ｂは、ステム２１の軸線Ｌ１方向において、他端側に配置された半円部３３と、一端側に配置された円盤部２８とを備えている。半円部３３は、軸線Ｌ１と交差する断面が半円形を成している。軸線Ｌ１方向において、半円部３３の一端側は円盤部２８に連結され、半円部３３の他端側はステム２１の一端側に連結されている。

半円部３３の平面３３ａは、軸線Ｌ１に沿って形成されている。半円部３３の外周面３３ｂは、ステム２１の外周面２１ａ及び円盤部２８の外周面２８ａは面一となっており、曲率も同じである。半円部３３の軸線Ｌ１方向に沿う長さＬ３３は、バイパス通路１７の開口部１７ａの直径Ｄ１７に対応している。なお、半円部３３の軸線Ｌ１に沿う長さＬ３３は、ステム２１の一端側の端面２１ｂと円盤部２８の他端側の端面２８ｃとの距離である。

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。弁部２２Ｂでは、半円部３３の外周面３３ｂによって、開口部１７ａを塞ぐことになる。弁部２２Ｂが半円部３３を備える構成であるので、円柱状の部材の一端側の部分を半円形状に加工するだけで、ステム２１及び弁部２２Ｂを形成することができる。

（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。図１１は、第３実施形態のウェイストゲートバルブ２０の弁部２２Ｃを示す斜視図である。図１２は、バルブの閉状態を示す断面図であり、軸線Ｌ１に沿う断面を示している。図１３の（ａ）及び図１３の（ｂ）は、軸線Ｌ１と交差する方向に沿った断面図である。図１３の（ａ）はバルブの閉状態を示す断面図であり、図１３の（ｂ）はバルブの開状態を示す断面図である。第３実施形態の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１１〜図１３の（ａ）及び図１３の（ｂ）に示されているように、半円部３３の一端側に円盤部２８が形成されていない点である。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。

図１２に示されるように、弁部２２ｃの半円部３３の一端側の端面３３ｃは、軸線Ｌ１方向に対向する端面３２に対向して配置される。このようなウェイストゲートバルブ２０においても、ステム２１及び弁部２２ｃが軸線Ｌ１周りに回転移動することで、開口部１７ａを開閉して、タービン２に供給される排気ガスの流量が調整される。

（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２０について説明する。図１４の（ａ）及び図１４の（ｂ）は、第４実施形態のウェイストゲートバルブ２０の軸線Ｌ１と交差する方向に沿った断面図である。図１４の（ａ）はバルブの開状態を示し、図１４の（ｂ）はバルブの閉状態を示している。第４実施形態のウェイストゲートバルブ２０が、第３実施形態のウェイストゲートバルブ２０と異なる点は、図１４の（ａ）及び図１４の（ｂ）に示されているように、半円部３３に代えて、薄肉円弧部３４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。

第４実施形態のウェイストゲートバルブ２０の弁部２２Ｄは、ステム２１の軸線Ｌ１方向に連続する薄肉円弧部３４を備えている。薄肉円弧部３４は、軸線Ｌ１と交差する断面において、湾曲した板状を成し、ステム２１の外周面２１ａに沿って湾曲している。薄肉円弧部３４の外周面３４ａは、ステム２１の外周面２１ａと面一に形成され、ステム２１の外周面２１ａと曲率が同じである。薄肉円弧部３４の円弧状の外周面３４ａの弦の長さは、バイパス通路１７の開口部１７ａの直径に対応している。

弁部２２Ｄでは、薄肉円弧部３４の外周面３４ａによって、開口部１７ａを塞ぐ。このようなウェイストゲートバルブ２０においても、ステム２１が軸線Ｌ１周りに回転することで、弁部２２Ｄの薄肉円弧部３４がステム２１の周方向に移動する。薄肉円弧部３４が、図１４の（ｂ）に示されるように、開口部１７ａを遮るように配置されて、バルブが閉状態となる。薄肉円弧部３４が、図１４の（ａ）に示されるように、開口部１７ａから上方に移動して、開口部１７ａからずれた位置に配置されて、バルブが開状態となる。

弁部２２Ｄが薄肉円弧部３４を備える構成であるので、円柱状の部材の一端側の部分を円弧状に加工するだけで、弁部２２Ｄが形成される。

図１５の（ａ）及び図１５の（ｂ）は、バイパス通路１７の開口部を示す正面図である。図１５の（ａ）は円形の開口部を示す図であり、図１５の（ｂ）は矩形の開口部を示す図である。図１５の（ａ）及び図１５の（ｂ）に示されるように、開口部１７ａは、壁面２９の凹部に配置されている。この凹部において開口部１７ａの周縁に湾曲面３０，３１が形成されている。この湾曲面３０，３１は、薄肉円弧部３４の外周面３４ａに当接する。なお、開口部の形状は、円形に限定されず、図１５の（ｂ）に示されるように、矩形状に形成されたものでもよく、その他の形状でもよい。

（第５実施形態）
次に第５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。図１６は、第５実施形態のウェイストゲートバルブの軸線Ｌ１と交差する方向に沿った断面図であり、バルブの開状態を示す断面図である。図１７の（ａ）は、図１６中のウェイストゲートバルブの弁部を示す側面図であり、図１７の（ｂ）は、軸線方向に沿う断面図である。第５実施形態に係るウェイストゲートバルブ２０が、第３実施形態に係るウェイストゲートバルブ２０と異なる点は、図１６及び図１７の（ａ）及び図１７の（ｂ）に示されるように、半円部３３に代えて、貫通孔３６が形成された円柱部３５を備える点である。なお、第５実施形態の説明において、第１〜第４実施形態と同様の説明は省略する。

第５実施形態のウェイストゲートバルブ２０の弁部２２Ｅは、ステム２１の軸線Ｌ１方向に連続する円柱部３５を備えている。円柱部３５の軸線は、ステム２１の軸線Ｌ１と同軸に配置されている。円柱部３５の外周面３５ａは、ステム２１の外周面２１ａと面一となっている。円柱部３５の外周面３５ａの曲率は、ステム２１の外周面２１ａの曲率と同じになっている。円柱部３５及びステム２１の外径は、バイパス通路１７の開口部１７ａの内径よりも大きい。

円柱部３５の貫通孔３６は、円柱部３５の径方向に貫通している。貫通孔３６の内径は、バイパス通路１７の開口部１７ａの内径に対応している。

このような第５実施形態のウェイストゲートバルブ２０においてもステム２１が軸線Ｌ１周りに回転することで、弁部２２Ｅの円柱部３５が回転する。図１６に示されるように、貫通孔３６がバイパス通路１７の開口部１７ａと一致するように配置されて、バルブが開状態となる。この状態から円柱部３５が回転移動し、円柱部３５の外周面３５ａが開口部１７ａを塞ぐことで、バルブが閉状態となる。

（第６実施形態）
次に第６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。図１８の（ａ）及び図１８の（ｂ）は、第６実施形態のウェイストゲートバルブ２０の弁部を示す図であり、図１８の（ａ）は、軸線Ｌ１と交差する方向から見た側面図であり、図１８の（ｂ）は、軸線Ｌ１方向の一端側から示す図である。第６実施形態の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１８の（ａ）及び図１８の（ｂ）に示されているように、径方向において弁板２６Ｂの配置が異なる点と、弁板２６Ｂの側面２６ｃがステム２１の外周面２１ａと面一となっている点と、円盤部２８を備えていない点である。なお、第６実施形態の説明において、第１〜第５実施形態と同様の説明は省略する。

弁部２２Ｆは、軸線Ｌ１方向においてステム２１の端面２１ｂから張り出す弁板２６Ｂを備えている。弁板２６Ｂは、軸線Ｌ１に沿って配置され、径方向において、軸線Ｌ１が通る位置に配置されている。弁板２６Ｂの長さ（軸線Ｌ１に沿う長さ）及び幅（軸線Ｌ１と交差する方向の長さ）は、開口部１７ａの直径よりも大きくなっている。

弁板２６Ｂの軸線Ｌ１方向における一端側の端面は、軸線Ｌ１方向に対向する端面３２（図７参照）に当接可能な面である。

このような第６実施形態のウェイストゲートバルブ２０においてもステム２１が軸線Ｌ１周りに回転することで、弁部２２Ｆの弁板２６Ｂが回転し、弁板２６Ｂが開口部１７ａを覆う位置に配置されて、バルブが閉状態となる。弁板２６Ｂが、壁面２９（図６の（ａ）及び図６の（ｂ）参照）に対して傾斜して配置されて、バルブが開状態となる。なお、バルブの開状態において、弁板２６Ｂがバイパス通路１７の流れに対して平行となるようにしてもよい。この場合には、開口部１７ａを流れる流量を増やすことができる。

弁板２６Ｂの変形例として、ステム２１の径方向において、ステム２１の外周面２１ａよりも外側に張り出すように形成されていてもよい。

本開示は、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。

上記実施形態において、弁部は、弁板、半円部、薄肉円弧部、円柱部を備える構成としているが、弁部は、その他の形状のものでもよい。例えば、断面形状が三角形や矩形状の弁部でもよい。要は、弁部は、開口部１７ａ内または開口部１７ａの近傍に配置されて、開口部１７ａを通過する流体の流量を調整可能であればよい。

上記の第１実施形態において、例えば、円盤部２７，２８の外径は、ステム２１の外径よりも大きくなっているが、円盤部２７，２８の外径は、ステム２１と同一、あるいは小さくてもよい。例えばブッシュ２４をタービンハウジング４の外壁の支持穴２３に圧入して固定した後に、弁部２２を挿入することができるように、ブッシュ２４の内径及び外径の大きさを適宜設定してもよい。この場合、ブッシュ２４をタービンハウジング４の外壁の支持穴２３に圧入する作業のハンドリングが容易となり、組付時間を短縮することができる。

上記の実施形態において、壁面２９の凹部に配置され、この凹部を形成する端面３２を有する構成としているが、端面３２が形成されていない構成でもよい。この場合、例えば、ステム２１の軸線Ｌ１方向において、円盤部２８の端面２８ｂが凹部の端面に当たらないようにすると共に、ブッシュ２４とリンク部材２５が当接可能な配置とすることができる。例えば、壁面２９において、円盤部２８の端面２８ｂより排気ガス流出口１０（図３参照）側に延在する溝を形成してもよい。この場合、弁部２２を組み付ける際に、タービンハウジング４の外壁の内側（リンク部材２５とは反対側、排気ガス流出口１０）から、弁部２２を移動させて組み付けることができる。例えば、ブッシュ２４を組み付ける方向とは逆方向から、弁部２２を組み付けることができ、円盤部２７，２８の外径とステム２１の外径との大小関係によらず、組み付けを容易にすることができる。

上記の実施形態において、ブッシュ２４を備える構成としているが、ブッシュ２４を備えていない構成でもよい。この場合、タービンハウジング４の外壁に形成された支持穴２３によってステム２１が直接支持されることとなる。

ウェイストゲートバルブにおいて、弁部の回転位置の基準点（ゼロ点）を規定するための位置決め構造を備えていてもよい。例えば、リンク部材２５に当接する突出部を備え、この突出部にリンク部材２５を当てることで、弁部の回転位置の基準点を設定してもよい。

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。

本開示の流量可変バルブ機構及び過給機によれば、バルブが閉状態となる際の音の発生を抑制することができる。

１ 過給機
４ タービンハウジング（ハウジング）
１７ バイパス通路（ガス流量可変通路）
１７ａ 開口部
２０ ウェイストゲートバルブ（流量可変バルブ機構）
２１ ステム
２１ａ 外周面
２２、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ 弁部
２３ 支持穴（貫通穴）
２４ ブッシュ（軸受け）
２６、２６Ｂ 弁板
２８ 円盤部
２８ａ 外周面（弁部側周面）
２９ 壁面（開口部が形成された壁面）
３０ 湾曲面（湾曲支持面）
３３ 半円部
３４ 薄肉円弧部
３５ 円柱部
３６ 貫通孔（貫通部）
Ｌ１ ステムの軸線

Claims (8)

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であって、
   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軸受けと、
   前記ステムの一端側に設けられ、前記開口部を覆う弁部と、を備え、
   前記ステムは、前記ステムの軸線が前記開口部を横切るように配置され、
   前記開口部が形成された壁面には、前記ステムの軸線方向において、前記開口部を挟んで前記軸受けと反対側に配置され、前記ステムの周方向に湾曲する湾曲支持面が形成されており、
   前記弁部は、前記ステムの一端側に配置され、前記湾曲支持面に当接して摺動する弁部側周面を備え、
   前記弁部は、前記ステムの軸線周りに回転して、前記開口部を開閉する流量可変バルブ機構。
2. 前記弁部は、前記ステムの軸線に沿って配置され、前記開口部を覆う弁板を備える請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
3. 前記弁部の前記ステムの軸線と交差する断面の形状は、半円形を成している請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
4. 前記弁部の前記ステムの軸線と交差する断面の形状は、薄肉円弧状を成している請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
5. 前記弁部は、円柱状を成し、
   前記弁部には、前記ステムの径方向に貫通する貫通部が形成されている請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
6. 前記弁部の外周面は、前記ステムの外周面に面一である請求項２〜６の何れか一項に記載の流量可変バルブ機構。
7. 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であって、
   ハウジングに対して回転可能に支持されたステムと、
   前記ステムの一端側に設けられ、前記開口部を覆う弁部と、を備え、
   前記ステムは、前記ステムの軸線が前記開口部を横切るように配置され、
   前記開口部が形成された壁面には、前記ステムの軸線方向において、前記開口部を挟んで前記軸受けと反対側に配置され、前記ステムの周方向に湾曲する湾曲支持面が形成されており、
   前記弁部は、前記ステムの一端側に配置され、前記湾曲支持面に当接して摺動する弁部側周面を備え、
   前記弁部は、前記ステムの軸線周りに回転して、前記開口部を開閉する流量可変バルブ機構。
8. 請求項２〜８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、
   前記弁部は、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を開閉する過給機。

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