JP6459835B2 - バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気ガスが導かれるガス通路の開閉を行うバルブ装置に関するものであり、特に排気ガスの漏れを防ぐシール技術に関する。

排気ガスの漏れを防ぐシール技術として、特許文献１に開示される技術が知られている。なお、以下では、バルブ軸の軸芯が伸びる方向を軸方向とする。
特許文献１に開示されるシール技術は、軸受筒の軸方向の端部と、バルブ軸と一体に回動する外部部材との間に皿バネを配置したものである。
皿バネの内径が常に外部部材に接するとともに、皿バネの外径が常に軸受筒に接する。これにより、排気ガスが漏れ出る隙間が皿バネによって塞がれる。

米国特許出願公開２０１２／０３１９０２０号明細書

（問題点）
バルブ装置は、排気ガスが導かれるガス通路の開閉を行う。このため、軸受筒とバルブ軸の一部が排気ガスの熱を受ける。
軸受筒およびバルブ軸の熱伸びを許容する手段として、軸受筒やバルブ軸は、軸方向で対向する部材との間にクリアランスが設けられる。

このため、皿バネには、所定のシール荷重を発生する機能の他に、熱伸びを吸収する機能が求められる。その結果、皿バネには、熱伸びを吸収するべく軸方向へ変形することが求められる。

皿バネで熱伸びを吸収させる場合、皿バネが軸方向へ大きく変形できるように、皿バネの大径化が必要になる。
しかし、皿バネを大径化すると、バルブ装置が大型化してしまう。
そこで、皿バネを大径することなく、所定のシール荷重を発生させつつ、皿バネを軸方向へ大きく変形させるように設けることが望まれるが、現実には困難である。

（発明の目的）
本発明の目的は、シール性を向上しつつ、小型化が可能な排気ガス用のバルブ装置の提供にある。

高温の排気ガスの影響によって軸受筒およびバルブ軸が熱伸びする。この熱伸びの影響を、付勢部材とこの付勢手段を配置する軸方向のスペースで吸収する。これにより、皿バネとこの皿バネを配置する軸方向のスペースの軸方向の変化を小さくできる。このため、所定のシール荷重を発生する皿バネの小型化が可能になり、バルブ装置の小型化が可能になる。即ち、バルブ装置の搭載性を向上できる。
また、皿バネの小型化によって、皿バネに接する箇所のシール面積を小さくすることができる。その結果、皿バネと接する箇所の面圧を高めることができ、皿バネによるシール性を向上できる。
即ち、本発明を採用することにより、シール性を向上しつつ、小型化が可能なバルブ装置を提供できる。

スクロール切替式の排気タービンを用いたターボチャージャの要部断面図である。 切替バルブの断面図である。 （ａ）切替バルブの要部断面図、（ｂ）皿バネが配置される箇所の拡大断面図である。 バネ荷重とバネストロークの関係を示すグラフである。 切替バルブの断面図である。 切替バルブの断面図である。

以下では、図面に基づいて発明を実施するための形態を説明する。なお、以下で開示する実施形態は、一例を開示するものであって、本発明が実施形態に限定されないことは言うまでもない。

［実施形態１］
図１〜図４に基づいて実施形態１を説明する。
自動車に搭載される走行用のエンジン１には、吸気をエンジン１の気筒内へ導く吸気通路２と、気筒内で発生した排気ガスを大気中に排出する排気通路３とが設けられる。

吸気通路２の途中には、ターボチャージャの吸気コンプレッサ４の他に、エアクリーナ２ａ、加圧により昇温した吸気の冷却を行うインタークーラ２ｂ、エンジン１に供給される吸気量の調整を行うスロットルバルブ２ｃ等が設けられる。
排気通路３の途中には、ターボチャージャの排気タービン５の他に、排気ガスの浄化を行う触媒３ａ、消音用のマフラー３ｂ等が設けられる。

吸気コンプレッサ４は、吸気の過給を行うものであり、排気タービン５により駆動されるコンプレッサホイール４ａと、このコンプレッサホイール４ａを収容する渦巻形状のコンプレッサハウジング４ｂとを備える。
排気タービン５は、エンジン１から排出された排気ガスによって回転駆動されるタービンホイール５ａと、このタービンホイール５ａを収容する渦巻形状のタービンハウジング５ｂとを備える。
さらに、ターボチャージャは、タービンホイール５ａの回転をコンプレッサホイール４ａへ伝達するシャフト６ａと、このシャフト６ａを高速回転自在に支持するセンターハウジング６ｂとを備える。

タービンハウジング５ｂの内部には、エンジン１から排出された排気ガスを分岐させてタービンホイール５ａへ吹き出させる第１、第２スクロール通路１１、１２が設けられる。

第１スクロール通路１１は、排気ガスが常に通過するように設けられる。具体的に、第１スクロール通路１１の排気上流部は、タービンハウジング５ｂにおける排気ガスの流入口と常に連通している。このため、エンジン１から排出された排気ガスが常に第１スクロール通路１１を通ってタービンホイール５ａに吹きつけられる。

第２スクロール通路１２の排気上流部は、第１スクロール通路１１と同様、タービンハウジング５ｂにおける排気ガスの流入口に連通する。しかるに、第２スクロール通路１２は、タービンハウジング５ｂに組み付けられた切替バルブ１３によって開閉および開度調整される。
この切替バルブ１３は、アクチュエータ７を介してエンジン制御を行う制御装置８により作動が制御される。

切替バルブ１３は、タービンハウジング５ｂの内部で、且つ第１スクロール通路１１と第２スクロール通路１２の排気ガスの分流箇所に形成された空間の内部で回動する。そして、切替バルブ１３が第２スクロール通路１２の上流端に設けられる弁開口１４の開閉および開度調整を行うことで、第２スクロール通路１２を通過する排気ガス量がコントロールされる。
具体的には、切替バルブ１３が弁開口１４を閉じることで小容量が達成され、切替バルブ１３が弁開口１４を開くことで大容量が達成される。

（特徴技術１）
切替バルブ１３を説明する。なお、切替バルブ１３はバルブ装置の一例である。
切替バルブ１３は、排気ガスが通過可能な第１、第２スクロール通路１１、１２が内部に設けられるタービンハウジング５ｂに設けられる。
切替バルブ１３は、タービンハウジング５ｂの内部に配置されて、第２スクロール通路１２（切替バルブ１３により開閉されるガス通路に相当する）の開閉を行う弁体１５を備える。
切替バルブ１３は、タービンハウジング５ｂの内外を貫通して配置されて弁体１５の回動操作を行うバルブ軸１６を備える。
切替バルブ１３は、タービンハウジング５ｂに固定され、バルブ軸１６を摺動自在に支持する摺動穴１７が設けられた軸受筒１８を備える。
切替バルブ１３は、タービンハウジング５ｂの内部に設けられてバルブ軸１６と一体に回動するバルブアーム１９を備える。
切替バルブ１３は、タービンハウジング５ｂの外部に設けられてバルブ軸１６と一体に回動する外部レバー２０（外部部材に相当する）を備える。
切替バルブ１３は、軸受筒１８とバルブ軸１６の隙間をシールする皿バネ２１を備える。具体的には、切替バルブ１３は、軸受筒１８とバルブ軸１６が軸方向で対向する箇所をシールする皿バネ２１を備える。
切替バルブ１３は、皿バネ２１を軸方向に加圧する付勢部材２２を備える。

上述した切替バルブ１３の構成部品は、耐熱性や耐腐食性に優れた金属材料によって設けられる。
以下では、切替バルブ１３の構成部品を個別に説明する。

弁体１５は、弁開口１４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、熱膨張差を吸収するべく、バルブアーム１９に対して所定量の移動が可能なクリアランスを介して取り付けられる。
バルブ軸１６は、略円柱棒状の軸体である。バルブ軸１６の一端側は、タービンハウジング５ｂの内部で排気ガスが触れる。バルブ軸１６において排気ガスに触れる側を高温側とする。また、バルブ軸１６の他端側は、タービンハウジング５ｂの外部において大気に触れるものである。バルブ軸１６において大気に触れる側を低温側とする。

バルブ軸１６の高温側には、バルブアーム１９が設けられる。
このバルブアーム１９は、バルブ軸１６の回動中心から径方向外側へ延びる。このため、バルブ軸１６が回動することで、バルブアーム１９の先端に支持される弁体１５が円弧を描いて回動する。

バルブ軸１６の低温側の端部には、バルブ軸１６を回動操作するための外部レバー２０が結合される。
この外部レバー２０は、ロッド等のリンク装置を介してアクチュエータ１４に回動操作されるものであり、バルブ軸１６と一体に回動する。このため、外部レバー２０を回動操作することでバルブ軸１６が回動操作される。また、バルブ軸１６が軸方向へ移動することで外部レバー２０も軸方向へ一体に移動する。

軸受筒１８は、中心部にバルブ軸１６を挿通する摺動穴１７が形成される略筒状のメタルブッシュである。この軸受筒１８は、タービンハウジング５ｂに対して圧入等の結合技術を用いて固定される。
バルブ軸１６と軸受筒１８との間には、熱膨張差を吸収するべく、軸受筒１８に対してバルブ軸１６の軸方向の移動を可能にする所定量のクリアランスが設けられる。

皿バネ２１は、全周に亘って一定幅のリング円板であり、円錐状に傾斜している。
この実施形態１では、皿バネ２１の内径側がバルブ軸１６と皿バネ２１の間をシールし、皿バネ２１の外径側が軸受筒１８と皿バネ２１の間をシールする例を示すが、もちろん限定するものではない。

皿バネ２１を詳細に説明する。
この実施形態１の皿バネ２１は、その内径がバルブ軸１６の外径に密着した状態で固定される。具体的に、皿バネ２１は、その内径にバルブ軸１６の外径が圧入される。即ち、皿バネ２１は、圧入によってバルブ軸１６に固定される。
さらに具体的に説明すると、皿バネ２１の内径部は、図３（ｂ）に示すように、小径軸部α１と軸側段差面α２との角部に固定される。
なお、小径軸部α１は、バルブ軸１６のうち、皿バネ２１の内径に圧入される箇所である。また、軸側段差面α２は、バルブ軸１６のうち、皿バネスペースαを介して軸受筒１８と軸方向に対向する軸方向に対して垂直な面である。さらに皿バネスペースαは、皿バネ２１が配置される軸方向の隙間である。

軸受筒１８のうち、皿バネスペースαにおいて軸側段差面α２と軸方向に対向する面を受側段差面α３とする。この受側段差面α３は、軸方向に対して垂直な面であり、軸側段差面α２と平行に設けられる。
なお、冷間時において、皿バネ２１を軸方向で挟む距離を皿バネ配置クリアランスＡとする。換言すると、冷間時において、軸側段差面α２と受側段差面α３が軸方向で対向する距離を皿バネ配置クリアランスＡとする。

付勢部材２２は、軸受筒１８と外部レバー２０が軸方向で対向する箇所に配置されて、皿バネスペースαに配置された皿バネ２１を軸方向に加圧する。付勢部材２２の具体例は限定するものではなく、径寸法の大径化を招くことなく、軸方向の変位量が大きいものを採用する。具体的な一例は、圧縮コイルスプリングであり、軸受筒１８と外部レバー２０との間で軸方向に圧縮された状態で組み付けられる。

なお、以下では、付勢部材２２が配置される軸方向の隙間を吸収スペースβとする。
また、冷間時において、付勢部材２２を軸方向に挟む距離を吸収クリアランスＣとする。換言すると、冷間時において付勢部材２２の一端が当接する軸受筒１８の面と付勢部材２２の他端が当接する外部レバー２０の面が軸方向で対向する距離を吸収クリアランスＣとする。
そして、皿バネ配置クリアランスＡは、吸収クリアランスＣより小さく設けられる。

（特徴技術１の効果）
高温の排気ガスの影響によって軸受筒１８およびバルブ軸１６が熱伸びする。この熱伸びの影響を付勢部材２２および吸収スペースβで吸収する。これにより、皿バネ２１および皿バネスペースαの軸方向の変化を小さくできる。このため、所定のシール荷重を発生する皿バネ２１の小型化が可能になり、切替バルブ１３の小型化が可能になる。即ち、ターボチャージャに対する切替バルブ１３の搭載性を向上できる。
また、皿バネ２１の小型化によって、皿バネ２１に接してシールを行う箇所のシール面積を小さくすることができる。具体的には、皿バネ２１と軸受筒１８の接触径を小さくすることができる。これにより、皿バネ２１と接する箇所の面圧を高めることができ、皿バネ２１によるシール性を向上できる。

（特徴技術２）
皿バネ２１に所定範囲のシール荷重ｙを付与した際における皿バネ２１の軸方向の変化量を皿バネストロークｘ１とする。同様に、付勢部材２２に所定範囲のシール荷重ｙを付与した際における付勢手段２２の軸方向の変化量を必要ストロークｘ２とする。
皿バネ２１の軸方向のバネ定数をｋ１とする。また、付勢部材２２の軸方向のバネ定数をｋ２とする。
この実施形態１では、ｋ１＞ｋ２の関係に設けられる。
なお、図４の実線ｋ１は、皿バネ２１に付与する荷重と皿バネ２１の軸方向の変化量の関係を示す。また。図４の実線ｋ２は、付勢部材２２に付与する荷重と付勢部材２２の軸方向の変化量の関係を示す。

（特徴技術２の効果）
バネ定数ｋ１をバネ定数ｋ２より大きく設けることにより、図４に示すように、必要ストローク量ｘ２に比較して、皿バネストロークｘ１を小さくできる。
これにより、上述した特徴技術１の効果を得ることができる。

（特徴技術３）
皿バネ２１は、バルブ軸１６と軸受筒１８が軸方向で対向する皿バネスペースαに配置される。即ち、皿バネ２１が軸受筒１８の内部に配置される。
このように、皿バネ２１を軸受筒１８の内部に配置することで、皿バネ２１の搭載性を向上できる。

（特徴技術４）
皿バネ２１の外周側には、高温側に向かって反り返る形状の反り部２１ａが設けられる。
この反り部２１ａにより、皿バネ２１が受側段差面α３に対して面接触する。これにより、皿バネ２１と軸受筒１８の接触箇所が局部的に摩耗する不具合を回避できる。

（特徴技術５）
皿バネ２１の内径または外径の一方は、バルブ軸１６の外径または軸受筒１８の内径の一方に密着した状態で固定される。
また、皿バネ２１の内径または外径の他方は、軸受筒１８またはバルブ軸１６に設けられた軸方向に対して垂直な段差面（即ち、受側段差面α３または軸側段差面α２の一方）に圧接する。

具体的な一例として、この実施形態１では、上述したように、皿バネ２１の内径が、バルブ軸１６の外径に密着した状態で固定される。これにより、排気ガスが漏れる可能性がある箇所を、皿バネ２１と軸受筒１８の接触箇所の１箇所のみにできる。これにより、排気ガスの漏れを抑えることができる。

なお、この実施形態１とは異なり、皿バネ２１の外径を軸受筒１８の内径に密着した状態で固定しても良い。この場合は、排気ガスが漏れる可能性がある箇所を、皿バネ２１とバルブ軸１６の接触箇所の１箇所のみにでき、排気ガスの漏れを抑えることができる。

（特徴技術６）
先ず、問題点を説明する。
この実施形態１とは異なり、皿バネ２１の外径を軸受筒１８の内径に圧入する場合、皿バネ２１には内径方向に向かう圧縮力が加わる。すると、皿バネ２１は、圧入に伴う座屈変形が生じ易くなる。皿バネ２１が座屈すると、シール性の劣化を招いてしまう。

これに対し、この実施形態１では、皿バネ２１の内径にバルブ軸１６の外径を圧入することで、皿バネ２１とバルブ軸１６を密着させている。
これにより、皿バネ２１には、バルブ軸１６によって外径方向へ押し広げられる拡張力が加わる。その結果、圧入による組付けを行っても、皿バネ２１が座屈変形する不具合がない。即ち、皿バネ２１の座屈によるシール性の悪化を招く不具合を回避できる。
また、バルブ軸１６に皿バネ２１を圧入することで、組付時に皿バネ２１の脱落を防ぐことができるため、皿バネ２１の組立性を向上できる。

（特徴技術７）
切替バルブ１３には、バルブ軸１６の軸方向の移動のうち、タービンハウジング５ｂの外方向への移動を阻止する内部ストッパγと、バルブ軸１６の軸方向の移動のうち、タービンハウジング５ｂの内方向への移動を阻止する外部ストッパδとが設けられている。
そして、内部ストッパγと外部ストッパδは、皿バネ２１が配置される皿バネスペースαとは別の箇所に設けられる。

このことを具体的に説明する。
バルブ軸１６には、内部ストッパγとして機能する大径フランジ１６ａが設けられている。この大径フランジ１６ａは、軸受筒１８の高温側の端部と軸方向に隙間を隔てて対向するものであり、大径フランジ１６ａが軸受筒１８の端部に当接することでバルブ軸１６の移動を規制する。
なお、冷間時に、大径フランジ１６ａと軸受１８の高温側の端部との間の距離を内側クリアランスＢとする。

一方、軸受筒１８の先端には、外部ストッパδとして機能する延長筒１８ａが一体に設けられている。この延長筒１８ａは、軸受筒１８の端部を外部レバー２０に近づく方向へ延長した筒体であり、外部レバー２０が延長筒１８の端部に当接することでバルブ軸１６の移動を規制する。

そして、皿バネ２１は、大径フランジ１６ａと軸受１８の端部の間とは異なる箇所で、且つ延長筒１８ａと外部レバー２１の間とは異なる箇所に配置される。

（特徴技術７の効果）
内部ストッパγと外部ストッパδは、皿バネ２１が配置される皿バネスペースαとは別の箇所に設けられる。
これにより、エンジン振動や車両振動等により、バルブ軸１６に過大な荷重が加えられたとしても、内部ストッパγまたは外部ストッパδによって、バルブ軸１６が大きくストロークするのを防ぐことができる。
即ち、内部ストッパγおよび外部ストッパδによって、皿バネ２１にシール荷重より大きな過負荷が加わるのを防ぐことができる。

（特徴技術８）
内部ストッパγは、上述したように、大径フランジ１６ａが軸受筒１８の端部に当接することでバルブ軸１６の移動を規制する。
そして、この実施形態１は、冷間時に皿バネ２１を軸方向で挟む距離を皿バネ配置クリアランスＡとし、皿バネ２１の板厚寸法をプレート厚ｔとし、冷間時に大径フランジ１６ａと軸受筒１８の端部が軸方向で離間する距離を内側クリアランスＢとした場合に、
Ａ−ｔ＞Ｂ
の関係を満足するように設けられている。

（特徴技術８の効果）
このように設けられることにより、エンジン振動等により、バルブ軸１６に低温方向へ向かう過大な荷重が加えられても、皿バネ２１がフラットになる前に、内部ストッパγが当接する。
このように、皿バネ２１がフラットになることを無くすことができるため、シール箇所の信頼性を向上できる。

（特徴技術９）
バルブ軸１６の内部には、タービンハウジング５ｂの外部と連通する穴２３が設けられる。
この穴２３は、バルブ軸１６の低温側の先端から穿設されて、皿バネ２１の内側を貫通するドリル穴であり、穴２３の底部２３ａは、皿バネ２１の軸方向位置よりも高温側に設けられる。

（特徴技術９の効果）
大気によって穴２３の内周面が冷やされるため、皿バネ２１が配置される箇所のバルブ軸１６の温度を下げることができる。これにより、皿バネ２１の温度上昇を抑えることができ、皿バネ２１のクリープによる変形を防ぐことができる。
また、皿バネスペースαの温度を抑えることで、温度上昇に伴う硬度低下を抑えることができる。このため、皿バネ２１と軸受筒１８の摺動箇所における摩耗を防ぐことができる。

（特徴技術１０） 先ず、問題点を説明する。
切替バルブ１３を搭載する可変ターボは、ウエストゲートバルブのみのターボチャージャに比較して、タービンハウジング５ｂを貫通するバルブ軸１６が１本増える。そのため、排気ガスの漏れ量が切替バルブ１３を用いることで増える懸念がある。

そこで、この実施形態１では、第２スクロール通路１２を開閉する切替バルブ１３に本発明を適用する。このため、切替バルブ１３を搭載する可変ターボであっても、排気ガスの漏れを防ぐことができる。

（特徴技術１１）
上述したように、弁体１５は、第２スクロール通路１２の上流端に設けられる弁開口１４を開閉する。このように、弁開口１４の上流側へ弁体１５を開く構成を採用することで、弁体１５による排ガスの圧力損失を減らすことができる。
この場合、バルブ軸１６は、弁開口１４より排気上流側に設けられる。これにより、バルブ軸１６と軸受筒１８の間には、高温側において高い排気圧力が与えられるため、排気ガスの漏れ量が増える懸念がある。

そこで、この実施形態１では、弁開口１４より排気上流側にバルブ軸１６が配置される切替バルブ１３に本発明を適用する。このため、バルブ軸１６と軸受筒１８の間に高い排気圧力が与えられても、排気ガスの漏れを防ぐことができる。

［実施形態２］
図５に基づいて実施形態２を説明する。
なお、以下の各実施形態において上記実施形態１と同一符合は同一機能物を示すものである。また、以下の各実施形態では、実施形態１に対する変更箇所のみを開示するものであり、説明していない箇所については先行して説明した形態を採用するものである。

この実施形態２は、軸受筒１８の周囲に、タービンハウジング５ｂの外部に連通する環状の空間２４を設けたものである。この空間２４は、軸受筒１８の外周面とタービンハウジング５ｂとの間に設けた円筒状の隙間である。
空間２４の底部２４ａは、皿バネ２１の軸方向位置よりも高温側に設けられる。

（実施形態２の効果）
空間２４に触れる軸受筒１８の外周面が大気によって冷やされる。このため、皿バネ２１が配置される箇所のバルブ軸１６の温度を下げることができる。これにより、皿バネ２１の温度上昇を抑えることができ、皿バネ２１のクリープによる変形を防ぐことができる。
また、皿バネスペースαの温度を抑えることで、温度上昇に伴う硬度低下を抑えることができる。このため、皿バネ２１と軸受筒１８の摺動箇所における摩耗を防ぐことができる。

［実施形態３］
図６に基づいて実施形態３を説明する。
上記の実施形態１では、皿バネ２１を軸受筒１８とバルブ軸１６の間に配置した。即ち、皿バネ２１を軸受筒１８の内部に配置した。
これに対し、この実施形態３は、皿バネ２１を軸受筒１８と外部レバー２０との間に配置するものである。即ち、この実施形態３は、皿バネ２１を軸受筒１８の外部に配置するものであり、軸受筒１８と外部レバー２０の隙間を皿バネ２１によってシールするものである。

皿バネ２１は、図６に示すように、軸受筒１８と外部レバー２０が軸方向で対向する箇所に配置される。具体的に、この実施形態３の皿バネ２１の内径は、軸受筒１８に密着した状態で固定される。一例として皿バネ２１の内径に軸受筒１８が圧入される。これにより、排気ガスが漏れる可能性がある箇所を、皿バネ２１と外部レバー２０の接触箇所の１箇所のみにでき、排気ガスの漏れを抑えることができる。

一方、付勢部材２２は、タービンハウジング５ｂと外部レバー２０が軸方向で対向する箇所に配置される。即ち、付勢部材２２は、皿バネ２１の外径側に配置される。
付勢部材２２は、実施形態１と同様、皿バネ２１を軸方向に加圧する方向に付勢するものである。
この実施形態３の皿バネ２１は、上述したように、軸受筒１８と外部レバー２０の間に配置される。このため、皿バネ２１を軸方向に加圧するべく、付勢部材２２は軸受筒１８と外部レバー２０を軸方向で近づける方向の引張力を発生する。

引張力を発生する付勢部材２２の具体例は限定するものではなく、径寸法の大径化を招くことなく、軸方向の変位量が大きいものを採用する。具体的な一例は、引張コイルスプリングであり、一端がタービンハウジング５ｂに固定されるとともに、他端が外部レバー２０に固定される。さらに、外部レバー２０の開度が大きくなる方向に回動すると引張コイルスプリングの巻き密度が高められて引張力が増す方向に作用する。

（実施形態３の効果）
この実施形態では、皿バネ２１と付勢部材２２の両方が外気に触れるため、皿バネ２１と付勢部材２２の温度上昇を抑えることができる。これにより、皿バネ２１と付勢部材２２の両方の信頼性を高めることができる。

［他の実施形態］
上記の実施形態では、弁体１５が排気上流側に回動することで開弁する内開弁タイプのバルブ装置に本発明を適用したが、内開弁タイプに限定しない。即ち、弁体１５が排気下流側に回動することで開弁する外開弁タイプのバルブ装置に本発明を適用しても良い。

上記の実施形態では、ターボチャージャの切替バルブ１３に本発明を適用したが、用途を限定するものではない。即ち、内部を排気ガスが通過するハウジングをバルブ軸１６が貫通するバルブ装置に本発明を適用可能なものである。具体的な一例として、ターボチャージャのウエストゲートバルブに本発明を適用しても良い。

上記の実施形態では、ターボチャージャに用いられるバルブ装置に本発明を適用したが、ターボチャージャに用途を限定しない。具体的には、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適用しても良い。

５ｂ・・タービンハウジング（ハウジング）
１２・・第２スクロール通路（弁体により開閉されるガス通路）
１３・・切替バルブ（バルブ装置） １５・・弁体
１６・・バルブ軸 １７・・摺動穴
１８・・軸受筒 ２０・・外部レバー（外部部材）
２１・・皿バネ ２２・・付勢部材
α・・皿バネスペース（皿バネが配置される箇所）

Claims (13)

1. 排気ガスが通過可能なガス通路（１２）が内部に設けられるハウジング（５ｂ）と、
   前記ハウジングの内部に配置され、前記ガス通路の開閉を行う弁体（１５）と、
   前記ハウジングの内外を貫通して配置され、前記弁体の回動操作を行うバルブ軸（１６）と、
   前記ハウジングに固定され、前記バルブ軸を摺動自在に支持する摺動穴（１７）が設けられた軸受筒（１８）と、
   前記ハウジングの外部に設けられ、前記バルブ軸と一体に回動する外部部材（２０）と、
   前記軸受筒と前記バルブ軸の隙間、あるいは前記軸受筒と前記外部部材の隙間をシールする皿バネ（２１）と、
   前記バルブ軸の軸芯が伸びる方向を軸方向とした場合、前記皿バネを軸方向に加圧する付勢部材（２２）と、
   を備えるバルブ装置（１３）。
2. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記皿バネの軸方向のバネ定数（ｋ１）は、前記付勢部材の軸方向のバネ定数（ｋ２）より大きいことを特徴とするバルブ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
   前記皿バネは、前記軸受筒と前記バルブ軸が軸方向で対向する箇所に配置され、
   前記付勢部材は、前記軸受筒と前記外部部材が軸方向で対向する箇所、あるいは前記ハウジングと前記外部部材が軸方向で対向する箇所に配置されることを特徴とするバルブ装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
   前記皿バネは、前記軸受筒と前記外部部材が軸方向で対向する箇所に配置され、
   前記付勢部材は、前記軸受筒と前記外部部材が軸方向で対向する箇所、あるいは前記ハウジングと前記外部部材が軸方向で対向する箇所に配置されることを特徴とするバルブ装置。
5. 請求項３に記載のバルブ装置において、
   前記皿バネの内径または外径の一方が、前記バルブ軸の外径または前記軸受筒の内径の一方に密着した状態で固定され、
   前記皿バネの内径または外径の他方が、前記バルブ軸または前記軸受筒の他方に設けられた軸方向に対して垂直な段差面（α２、α３）に圧接することを特徴とするバルブ装置。
6. 請求項５に記載のバルブ装置において、
   前記皿バネは、その内径が前記バルブ軸の外径に密着した状態で固定されることを特徴とするバルブ装置。
7. 請求項６に記載のバルブ装置において、
   前記皿バネは、その内径に前記バルブ軸の外径が圧入されることを特徴とするバルブ装置。
8. 請求項１〜請求項７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、
   前記バルブ軸の軸方向の移動のうち、前記ハウジングの外方向への移動を阻止する内部ストッパ（γ）と、
   前記バルブ軸の軸方向の移動のうち、前記ハウジングの内方向への移動を阻止する外部ストッパ（δ）とを備え、
   前記内部ストッパと前記外部ストッパは、前記皿バネが配置される箇所とは別の箇所に設けられることを特徴とするバルブ装置。
9. 請求項８に記載のバルブ装置において、
   前記内部ストッパは、前記バルブ軸に設けた大径フランジ（１６ａ）が前記軸受筒の端部に当接することで前記バルブ軸の移動を規制するものであり、
   冷間時において前記皿バネを軸方向で挟む距離を皿バネ配置クリアランスＡとし、前記皿バネの板厚寸法をプレート厚ｔとし、冷間時に前記大径フランジと前記軸受筒の端部が軸方向で離間する距離を内側クリアランスＢとした場合、
   Ａ−ｔ＞Ｂ
   の関係を満足することを特徴とするバルブ装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
    前記バルブ軸の内部には、前記ハウジングの外部と連通する穴（２３）が設けられ、
    この穴の底部（２３ａ）は、前記皿バネの軸方向位置よりも前記ハウジングの内部側に設けられることを特徴とするバルブ装置。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
    前記軸受筒の周囲には、前記ハウジングとの間に前記ハウジングの外部と連通する環状の空間（２４）が設けられ、
    この空間の底部（２４ａ）は、前記皿バネの軸方向位置よりも前記ハウジングの内部側に設けられることを特徴とするバルブ装置。
    
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載のバルブ装置において、
    前記ハウジングは、排気ガスによって駆動されるタービンホイール（５ａ）を内部に収容するターボチャージャのタービンハウジングであり、
    前記ハウジングの内部には、排気ガスを分岐させて前記タービンホイールへ吹き出させる第１、第２スクロール通路（１１、１２）が設けられ、
    前記第１スクロール通路は、常に排気ガスが通過するように設けられ、
    前記第２スクロール通路は、前記弁体によって開閉操作されることを特徴とするバルブ装置。
13. 請求項１２に記載のバルブ装置において、
    前記弁体は、前記第２スクロール通路の上流端に設けられる弁開口（１４）を開閉するものであり、
    前記バルブ軸は、前記弁開口より排気上流側に設けられることを特徴とするバルブ装置。

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