WO2018122975A1 - ウェイストゲートバルブ - Google Patents

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WO2018122975A1
WO2018122975A1 PCT/JP2016/088940 JP2016088940W WO2018122975A1 WO 2018122975 A1 WO2018122975 A1 WO 2018122975A1 JP 2016088940 W JP2016088940 W JP 2016088940W WO 2018122975 A1 WO2018122975 A1 WO 2018122975A1
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WO
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valve
inclined portion
stopper
bypass passage
diameter
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/088940
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
遠藤　茂
Original Assignee
日鍛バルブ株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2018558576A priority patent/JP6761481B2/ja
Priority to US16/473,029 priority patent/US20200088093A1/en
Priority to CN201680091815.2A priority patent/CN110382837A/zh
Priority to PCT/JP2016/088940 priority patent/WO2018122975A1/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a waste gate valve used for an automobile engine.
  • turbochargers that pressurize supply air using exhaust energy.
  • the turbocharger is provided with a bypass passage for adjusting the supercharging pressure, and the bypass passage is opened and closed by a waste gate valve.
  • the waste gate valve includes a valve that closes the bypass passage and an arm member that drives the valve.
  • the arm member is provided with an attachment hole, and the valve shaft of the valve is inserted into the attachment hole.
  • a stopper is fixed to a portion protruding from the mounting hole of the valve shaft.
  • the arm member is disposed so as to have a predetermined gap between the valve and the stopper when the bypass passage is closed. Even when there is a manufacturing error or when foreign matter is caught between the valve body and the bypass passage, there is a gap between the arm member and the valve, so that the valve can tilt and close the bypass passage. it can.
  • an object of the present invention is to reduce noise and prevent noise without increasing the number of parts.
  • a waste gate valve includes a valve shaft, a valve body connected to a proximal end of the valve shaft, and closing a bypass passage through which combustion gas discharged from an engine body passes.
  • a support member provided with a mounting hole through which the valve shaft is inserted through a gap, and an arm member having an actuator for moving the support member in a direction to contact with and separate from the bypass passage;
  • a stopper provided at a tip portion protruding from the mounting hole of the valve shaft, and extending in a direction orthogonal to the axis of the valve shaft, and on the stopper-side outer peripheral portion of the mounting hole of the support portion, A first inclined portion that is inclined with respect to a direction, and the stopper is inclined with respect to the orthogonal direction, and the support portion is moved in a direction away from the bypass passage.
  • the provided second inclined portion in contact with the support portion and one of the inclined portion.
  • the bypass passage is opened by providing the support with the first inclined portion and providing the stopper with the second inclined portion that contacts the first inclined portion and the support portion when the bypass passage is opened.
  • the outer diameter of the stopper can be reduced while maintaining the contact area necessary for supporting the stopper.
  • the diameter of the stopper can be reduced, the material cost can be reduced, and a waste gate valve excellent in economic efficiency can be provided.
  • the comfort of the engine using the waste gate valve of the present invention can be improved.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the whole structure of the engine containing a turbocharger.
  • A is a top view which shows the structure of the wastegate valve
  • (b) is the side view seen from the direction shown by arrow I of (a).
  • II-II sectional drawing of (a) of FIG. (A) is a top view which shows operation
  • (b) is the side view seen from the direction shown by arrow III of (a).
  • IV-IV sectional drawing of (a) of FIG. It is sectional drawing which shows the effect
  • FIG. 1 is sectional drawing which shows the structure of the waste gate valve of a comparative example
  • FIG. 1 is sectional drawing which shows the structure of the waste gate valve of a comparative example
  • FIG. 1 is sectional drawing which shows the structure of the waste gate valve which concerns on other embodiment.
  • FIG. 1 shows the structure of the waste gate valve which concerns on other embodiment.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of an engine 100 including a turbocharger 4.
  • the engine 100 includes an air supply passage 1, an exhaust passage 2, an engine body 3, a turbocharger 4, and an ECU 5 (Engine Control Unit) as a control unit.
  • ECU 5 Engine Control Unit
  • the air supply passage 1 is a path for supplying air to the engine body 3 and includes an air supply pipe 11 that sucks air from the outside and pressurizes it, and an air supply manifold 12 connected thereto.
  • the air supply manifold 12 branches into four and is connected to the four cylinders 30 of the engine body 3 to supply the air sucked from the air supply pipes 11 to the respective cylinders 30.
  • An air cleaner 13, a compressor 14, and an intercooler 15 are installed in the air supply pipe 11 from the outside toward the engine body 3.
  • the air cleaner 13 removes foreign matters such as dust or dust contained in the inhaled air.
  • the compressor 14 pressurizes air to an atmospheric pressure or higher to increase the combustion efficiency in the engine body 3.
  • the intercooler 15 cools air that has been pressurized by the compressor 14 and has risen in temperature.
  • the engine body 3 includes a cylinder block and a cylinder head that form a combustion chamber, and a fuel injection device, although a detailed description and illustration thereof are omitted.
  • the fuel injected by the fuel injection device is mixed with air in the combustion chamber, ignited by the spark plug, and burned.
  • the burned gas is discharged to the exhaust passage 2.
  • the exhaust passage 2 is a path through which the combustion gas exhausted from the engine body 3 is discharged to the outside.
  • the exhaust passage 2 is connected to each of the four cylinders 30, and the exhaust manifold 21 that combines the exhausted combustion gas into one is connected to the exhaust manifold 21.
  • the exhaust pipe 22 is provided.
  • a turbine 23 is installed in the exhaust pipe 22.
  • the turbine 23 is connected to the compressor 14 installed in the air supply passage 1 by a rotation shaft RS.
  • a bypass passage 40 is connected to the exhaust passage 2 so as to straddle the turbine 23.
  • the inlet of the bypass passage 40 is connected to the upstream side of the turbine 23, and the outlet is connected to the downstream side of the turbine 23.
  • a waste gate valve 6 that opens and closes the bypass passage 40 is installed in the bypass passage 40.
  • the turbine 23, the compressor 14, the bypass passage 40 and the waste gate valve 6 constitute the turbocharger 4.
  • the compressor 14 connected by the rotation shaft RS is also rotated to compress the supply air. That is, the compressor 14 compresses the supply air by using the energy of the exhausted combustion gas.
  • the pressure of the supply air compressed by the compressor 14 and sent to the engine body 3 is referred to as a supercharging pressure. If this supercharging pressure becomes too high, knocking may occur and the engine 100 may be damaged. Therefore, a supercharging pressure sensor (not shown) is installed on the downstream side of the compressor 14 in the air supply passage 1.
  • the waste gate valve 6 is operated according to the pressure detected by the supercharging pressure sensor, and the bypass passage 40 is opened and closed.
  • ECU5 is a microcomputer comprised by I / O interface, CPU, RAM, ROM, etc.
  • the ECU 5 controls the operation of each part of the engine 100.
  • the ECU 5 controls the opening / closing operation of the waste gate valve 6 based on the pressure detected by the supercharging pressure sensor.
  • FIGS. 2 and 3 show the configuration of the waste gate valve 6 of the present embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view showing the configuration of the waste gate valve 6.
  • FIG. 2B is a side view seen from the direction indicated by the arrow I in FIG. In FIG. 2B, only the bypass passage 40 is shown in cross section for easy understanding.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • the waste gate valve 6 is disposed at an outlet of a pipe constituting the bypass passage 40.
  • the waste gate valve 6 includes a valve 7 that opens and closes the bypass passage 40, an arm member 8 that moves the valve 7 in a direction of moving toward and away from the bypass passage 40, and a stopper 9 that is connected to the valve 7. 2 and 3 show a state where the valve 7 closes the outlet of the bypass passage 40.
  • the direction approaching the bypass passage 40 of the waste gate valve 6 will be described as a downward direction
  • the direction away from the bypass passage 40 will be described as an upward direction.
  • the valve 7 includes a columnar valve shaft 71 and a valve body 72 that is fixed to the valve shaft 71 and closes the bypass passage 40.
  • the valve shaft 71 includes a large diameter portion 71a that is a base end portion and a small diameter portion 71b that is a distal end portion.
  • the small diameter portion 71b has a shape in which a circular cylinder having the same diameter as the small diameter surface of the truncated cone is connected to the truncated cone.
  • the large diameter portion 71a is a cylinder having a larger diameter than that of the small diameter portion 71b.
  • the large-diameter portion 71a and the small-diameter portion 71b are arranged coaxially, and the end surface of the column of the small-diameter portion 71b is fixed to one end surface of the large-diameter portion 71a.
  • the valve body 72 is fixed to the end surface opposite to the end surface to which the small diameter portion 71b of the large diameter portion 71a is fixed.
  • the large diameter portion 71a is disposed on the lower side, and the small diameter portion 71b is disposed on the upper side. That is, the distal end of the valve shaft 71 is the upper surface of the small diameter portion 71b, and the proximal end of the valve shaft 71 is the bottom surface of the large diameter portion 71a.
  • the valve body 72 is an umbrella-shaped member.
  • the valve body 72 is a truncated cone having a diameter expanded downward, and has a recess (not shown) on the bottom surface.
  • the upper surface of the valve body 72 is coaxially fixed to the proximal end of the valve shaft 71, that is, the bottom surface of the large diameter portion 71a.
  • the diameter of the upper surface of the valve body 72 is larger than the diameter of the attachment hole 82.
  • the diameter of the bottom surface of the valve body 72 is larger than the outlet of the bypass passage 40 so that the outlet can be covered and sealed.
  • the arm member 8 includes a support portion 82 that supports the valve 7, an actuator 83 that drives the support portion 82, and a shaft portion 81 that connects the support portion 82 and the actuator 83.
  • the distal end portion of the support portion 82 has a cylindrical shape, and an attachment hole 82a is formed at the distal end portion. In the state shown in FIGS. 2 and 3, the support portion 82 is in contact with the valve body 72 that closes the bypass passage 40.
  • the mounting hole 82a of the support portion 82 is provided so as to penetrate the cylindrical tip portion from the top surface to the bottom surface in the axial direction.
  • the diameter of the wall surface of the mounting hole 82 a is larger than the diameter of the large diameter portion 71 a of the valve shaft 71 and smaller than the diameter of the upper surface of the valve body 72.
  • the large diameter portion 71a of the valve shaft 71 is inserted through the attachment hole 82a through a gap.
  • the actuator 83 moves the shaft portion 81 and the support portion 82 connected to the shaft portion 81 in the up and down direction, that is, in the direction of contacting and separating from the bypass passage 40.
  • a ring-shaped stopper 9 is provided at the tip of the valve shaft 71 protruding from the mounting hole 82a. Specifically, the stopper 9 is fixed to the outer periphery of the cylinder of the small diameter portion 71 b of the valve shaft 71.
  • the stopper 9 and the valve 7 will be described as separate bodies, but the stopper 9 and the valve 7 can be integrally formed by a forging method or the like. In the case of integral molding, the cylindrical portion of the small diameter portion 71b of the valve shaft 71 and the stopper 9 are integrated. It is also possible to manufacture the stopper 9 and the valve 7 separately and fix both using an adhesive, a fixture or the like.
  • the outer periphery of the stopper 9 is larger than the diameter of the large-diameter portion 71a, and the outer peripheral portion projects outward from the large-diameter portion 71a.
  • the overhanging portion extends in a direction perpendicular to the axis of the valve shaft 71 (the one-dot chain line in FIG. 3), and faces the support portion 82 of the arm portion 8 via a gap.
  • an inclined portion SI is formed on the outer peripheral portion of the stopper 9.
  • the inclined portion SI has a conical surface that is linearly inclined with respect to the direction in which the stopper 9 projects, that is, the direction orthogonal to the axis of the valve shaft 71 (two-point difference line in FIG. 3).
  • the inclined portion SI has a shape in which the outer periphery of the stopper 9 is tapered in a tapered shape from the distal end side to the proximal end side of the valve shaft 71.
  • the surface of the inclined portion SI is a knurled surface subjected to knurling or a stepped surface subjected to stepping.
  • An inclined portion AI is formed on the outer peripheral portion of the support portion 82 on the stopper 9 side of the mounting hole 82a.
  • the inclined portion AI is located below the inclined portion SI.
  • the inclined portion AI has a conical surface inclined linearly with respect to the direction orthogonal to the axis of the valve shaft 71 (two-point difference line in FIG. 3).
  • the inclined portion AI has a shape in which the diameter of the wall surface of the attachment hole 82a is increased from the valve body 72 side toward the stopper 9 side.
  • the inclined portion SI and the inclined portion AI face each other through a gap.
  • the surface of the inclined portion AI is a knurled surface subjected to knurling or a stepped surface subjected to stepping.
  • the inclined portion SI and the inclined portion AI have the same inclination angle ⁇ with respect to the direction orthogonal to the axis of the valve shaft 71.
  • the outer diameter of the inclined portion SI is larger than the inner diameter of the inclined portion AI.
  • at least a part of the inclined portion SI and the inclined portion AI is arranged at a position overlapping when viewed from the tip end side of the valve shaft 71, but the inclined portion SI and the inclined portion AI are not limited to a specific size.
  • the outer diameter of the inclined portion SI may be smaller than the outer diameter of the inclined portion AI.
  • the entire inclined portion SI is formed by the inclined portion AI. Fits within the area.
  • the outer diameter of the inclined portion SI may be larger than the outer diameter of the inclined portion AI. In that case, when viewed from the distal end side of the valve shaft 71, the inclined portion AI is completely covered by the stopper 9.
  • valve body 72 of the valve 7 closes the outlet of the bypass passage 40.
  • the arm member 8 is in a state of facing the valve shaft 71 and the stopper 9 of the valve 7 with a predetermined gap, and is not in contact. Since the valve body 72 closes the bypass passage 40, the support portion 82 and the valve body 72 are in contact with each other.
  • FIG. 4A is a plan view of the waste gate valve 6.
  • FIG. 4B is a side view seen from the direction indicated by the arrow III in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • the arm member 8 When the waste gate valve 6 is opened, the arm member 8 is driven by the actuator and moves away from the bypass passage 40, that is, upward.
  • the support portion 82 moves away from the valve body 72 by the upward movement and contacts the stopper 9.
  • the inclined portion AI is located under the inclined portion SI, and the inclination angles ⁇ (see FIG. 3) of the inclined portion SI and the inclined portion AI are the same. Therefore, the inclined portion AI of the support portion 82 contacts and supports the first inclined portion SI of the stopper 9.
  • the arm member 8 continues to move upward while the inclined portion AI supports the inclined portion SI, so that the stopper 9 and the valve 7 fixed to the stopper 9 also move upward.
  • the valve body 72 of the valve 7 that has closed the bypass passage 40 is separated from the outlet of the bypass passage 40, and the bypass passage 40 is opened as shown in FIG.
  • the arm member 8 When closing the waste gate valve 6, the arm member 8 is moved in a direction approaching the bypass passage 40, that is, in a downward direction.
  • the valve 7 supported by the arm member 8 also moves downward, and the valve body 72 is seated at the outlet of the bypass passage 40 to close the bypass passage 40. Due to the seating of the valve body 72, the valve 7 and the stopper 9 do not move any further.
  • the arm member 8 moves further downward.
  • the arm member 8 stops at a position where the support portion 82 contacts the valve body 72 and is separated from the stopper 9 by a predetermined gap.
  • the combustion gas GA flowing into the bypass passage 40 from the engine body 3 is discharged from the outlet of the bypass passage 40.
  • the discharged combustion gas GA is blown toward the valve 7 located above the outlet, and further flows in the radial direction of the valve.
  • valve 7 is not fixed to the arm member 8 but merely supported on the upper surface of the support portion 82 via the stopper 9.
  • a gap is provided between the valve shaft 71 of the valve 7 and the mounting hole 82a. Therefore, as shown in FIG. 5, the valve 7 burned by the blown combustion gas GA and the stopper 9 fixed to the valve 7 swing in the radial direction in the mounting hole 82a. By swinging, the valve shaft of the valve 7 and the stopper 9 collide with the arm member 8. While the combustion gas GA is sprayed, oscillation and collision continue. Repeated collisions cause so-called chattering. As the swinging increases, the number of collisions also increases, and the possibility that chattering will lead to noise increases.
  • FIG. 6 schematically shows the swing width of the swing of the stopper 9 when the bypass passage 40 is opened.
  • the stopper 9 comes into contact with the arm member 8 at a certain point P 1 , then swings and comes into contact with the arm member 8 again at one point P 2 opposite to the first contact point P 1 . That is, the swing width of the swing of the stopper 9 is in a range from one contact point P 1 of the arm member 8 and the stopper 9 to the other contact point P 2 .
  • the inclined portion SI of the stopper 9 is disposed so as to fit in the mortar-shaped region formed by the inclined portion AI of the arm member 8, the contact points P 1 and P 2 are connected to the inclined portion AI. Located on the surface of the inclined portion SI.
  • a waste gate valve 600 as a comparative example is shown in FIG.
  • the arm member 800 and the stopper 900 are not provided with the inclined portion AI and the inclined portion SI. Therefore, the protruding portion of the bottom surface of the stopper 900 and the upper surface of the support portion 820 of the arm member 800 extend in parallel to the orthogonal direction of the valve shaft.
  • the arm member 800 rises upward when the valve is opened, the upper surface of the support portion 820 comes into contact with the bottom surface of the protruding portion of the stopper 900 to support the stopper 900, and the stopper 900 and the valve 700 are moved upward.
  • the outer diameter of the stopper 900 is set in this embodiment. It needs to be larger than the form.
  • the outer diameter of the stopper 9 is smaller than the diameter of the support portion 820, but the outer diameter of the stopper 900 of the comparative example is the same as the diameter of the support portion 820.
  • the contact portion between the arm member 8 and the stopper 9 is the inclined portion AI and the inclined portion SI, so that the outer diameter of the stopper 9 is reduced while maintaining the area of the contact portion. As a result, the swing amplitude of the swing is reduced. Further, since the inclined portion SI of the stopper 9 is accommodated in the mortar-shaped region formed by the inclined portion AI of the arm member 8, the stopper 9 may swing within the range exceeding the inclined portion AI of the arm member 8. Is prevented. Moreover, since the inclination angle ⁇ (see FIG. 3) of the inclined portion AI and the inclined portion SI is the same, the inclined portion AI and the inclined portion SI are likely to come into surface contact.
  • the arm member 8 reliably supports the stopper 9 and the valve 7 when the bypass passage 40 is opened. Further, the swinging of the valve 7 and the stopper 9 is easily suppressed by the friction generated when the inclined portion AI and the inclined portion SI are in contact with each other. Furthermore, in this embodiment, the inclined surfaces of the inclined portion AI and the inclined portion SI are knurled surfaces or stepped surfaces. Therefore, the contact friction between the inclined portion AI and the inclined portion SI further increases. Thereby, the swing of the valve 7 and the stopper 9 is further suppressed.
  • the waste gate valve 6 of this embodiment is connected to the valve shaft 71 and the base end of the valve shaft 71, and the bypass passage through which the combustion gas discharged from the engine body 3 passes.
  • a valve 7 having a valve body 72 that closes the valve 40, a support portion 82 provided with a mounting hole 82a through which the valve shaft 71 is inserted through a gap, and a direction in which the support portion 82 contacts and separates from the bypass passage 40.
  • An arm member 8 having an actuator 83 to be moved, and a stopper 9 provided at a tip portion protruding from the mounting hole 82a of the valve shaft 71 and projecting in a direction orthogonal to the axis of the valve shaft 71 are provided.
  • An inclined portion AI (first inclined portion) that is inclined with respect to the direction perpendicular to the axis of the valve shaft 71 is provided on the outer peripheral portion on the stopper 9 side of the mounting hole 82 a of the support portion 82.
  • the inclined portion SI (which is in contact with the inclined portion AI and the support portion 82).
  • a second inclined portion was provided.
  • the valve body 72 opens the bypass passage 40.
  • the inclined portion SI is obtained by reducing the diameter of the outer periphery of the stopper 9 from the distal end side to the proximal end side of the valve shaft 71, and the inclined portion AI has the wall surface of the attachment hole 82 a as the valve body 72. The diameter is increased from the side toward the stopper 9 side.
  • the outer diameter of the stopper 9 can be reduced while maintaining the contact area for supporting the valve 7.
  • the outer diameter of the stopper 9 may be smaller than the diameter of the support portion 82 of the arm member 8.
  • the inclined portion SI and the inclined portion AI have conical surfaces having the same inclination angle ⁇ with respect to the direction orthogonal to the axis of the valve shaft 71.
  • At least a part of the inclined portion SI may be accommodated in a region formed by the inclined portion AI when viewed from the distal end side of the valve shaft 71. Accordingly, it is possible to prevent the stopper 9 from swinging in a range exceeding the inclined portion AI of the arm member 8 and increasing the swing width of the swing.
  • the inclined portion SI and the inclined portion AI are knurled surfaces or stepped surfaces. Therefore, the frictional force generated when the inclined portion SI and the inclined portion AI are in contact with each other further increases. Thereby, the swinging of the valve 7 and the stopper 9 can be further suppressed.
  • Second Embodiment A waste gate valve 6 according to a second embodiment will be described. Only differences from the above-described embodiment will be described, and the same parts as those of the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
  • the wall surface of the attachment hole 82a is enlarged at the end of the attachment hole 82a of the support portion 82 of the arm member 8 on the valve body 72 side.
  • An enlarged diameter portion C is formed. Specifically, the enlarged diameter portion C is obtained by continuously expanding the wall surface of the mounting hole 82a from the stopper 9 side toward the valve body 72 side.
  • the enlarged-diameter portion C has an annular shape and has a linear conical surface inclined in a direction opposite to the inclined portion AI. That is, the diameter-expanded portion C has a maximum diameter at the lower end on the bottom side of the support portion 82 and a minimum diameter at the upper end on the distal end side of the valve shaft 71.
  • the valve 7 and the stopper 9 swing in the mounting hole 82a, and the valve shaft 71 and the stopper 9 of the valve 7 collide with the arm member 8. .
  • the manner of swinging of the stopper 9 has been described with reference to FIG.
  • FIG. 10 shows a swinging mode of the valve 7 when the enlarged diameter portion C is not provided.
  • the contact points P 3 and P 4 are located below the arm member 8 and the valve shaft 71.
  • the center point P 0 of the swing is an intermediate position between the contact points P 3 and P 4 .
  • the center of gravity G of the valve is located inside the valve body 72 on the axial center of the valve 7. In FIG. 10, the valve center of gravity G and the swing center point P 0 are in close proximity.
  • the arm member 8 and the valve shaft 71 are compared with the case where the enlarged diameter portion C is not provided.
  • the contact points P 3 to P 4 move upward.
  • the swing center point P 0 also moves upward and moves away from the valve center of gravity G.
  • the fact that the swing center point P 0 is away from the valve center of gravity G means that the distance between the fulcrum and the action point is increased. That is, the energy required for swinging the valve 7 is increased and the swing itself is suppressed. In order to obtain a large suppression effect, it is desirable to move the contact points P 3 and P 4 as high as possible.
  • the portion of the wall surface of the mounting hole 82a excluding the inclined portion AI and the enlarged diameter portion C that is, the wall surface parallel to the axis of the valve shaft 71 (the one-dot chain line in FIG. It is necessary to ensure a certain length. Therefore, the length of the enlarged diameter portion C can be appropriately determined in consideration of the length required for the wall surface of the mounting hole 82a.
  • the waste gate valve 6 has a diameter-enlarged portion C in which the wall surface of the mounting hole 82a is expanded at the end of the arm member 8 on the valve body 72 side of the mounting hole 82a.
  • the enlarged diameter portion C By the enlarged diameter portion C, the swing center point P 0 of the valve 7 is separated from the valve center of gravity G.
  • the occurrence of the swing of the valve 7 itself can be suppressed by the enlarged diameter portion C. As a result, the generation of noise can be suppressed, and the engine 100 with improved comfort can be provided.
  • FIG. 1 shows a four-cylinder engine as the structure of the engine 100.
  • the engine 100 is merely an example, and the waste gate valve 6 of the present invention can be applied to an engine having another structure such as a six-cylinder engine. .
  • both the inclined portion AI and the inclined portion SI are knurled surfaces or stepped surfaces, but only one of them may be a knurled surface or a stepped surface. Even in this case, the contact friction can be increased and the swing of the valve 7 can be suppressed.
  • the inclination angle ⁇ of the inclined portion AI and the inclined portion SI is made the same, so that the inclined portion AI and the inclined portion SI are easily brought into surface contact when the bypass passage 40 is opened. Not limited to. It is only necessary that the contact area required for the arm member 8 to support the stopper 9 when the bypass passage 40 is opened, and the inclination angle ⁇ may be different.
  • the diameter-enlarged portion C is further formed with respect to the waste gate valve 6 in which the inclined portion AI and the inclined portion SI described in the first embodiment are formed.
  • the present invention is not limited to this.
  • the swing can be suppressed by keeping the swing center point P 0 and the valve center of gravity G away from each other.
  • the inclined portion AI and the inclined portion SI are linear inclined surfaces.
  • the inclined portion AI and the inclined portion SI may have a curved inclined surface.
  • the inclined portion SI may be a convex surface and the inclined portion AI may be a concave surface into which the convex surface is fitted so that the inclined portion AI and the inclined portion SI are in surface contact.
  • the inclined portion AI may be a convex surface
  • the inclined portion SI may be a concave surface.
  • the diameter-enlarged portion C is a linear inclined surface continuously expanding from the stopper 9 side toward the valve body 72 side
  • the present invention is not limited thereto.
  • the diameter-enlarged portion C only needs to increase the diameter of the end of the attachment hole 82a on the valve body 72 side. Therefore, for example, the enlarged diameter portion may be a curved inclined surface instead of a linear inclined surface.
  • the enlarged diameter part C may be obtained by expanding the diameter of the attachment hole 82a to the maximum diameter in one step.
  • the diameter-enlarged portion C has a surface parallel to the axis of the valve shaft 71 (one-dot chain line).
  • you may provide the chamfer part S by chamfering to the outer edge of the enlarged diameter part C. As shown in FIG. Although not shown, the chamfering process may be performed on the outer edge of the enlarged diameter portion C shown in FIG.

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Abstract

ウェイストゲートバルブ６は、バルブ７、アーム部材８およびストッパ９を有する。バルブは弁軸７１および弁体７２を有する。アーム部材は、弁軸７１が挿通される取り付け孔８２ａが設けられた支持部８２と、支持部８２を移動させるアーム軸８１とアクチュエータ８３とを有する。ストッパ９は、弁軸７１の軸線と直交する方向に張り出し、取り付け孔８２ａから突出した先端部分に設けられる。支持部８２の取り付け孔８２ａのストッパ９側外周部に、弁軸７１の軸線の直交方向に対して傾斜する傾斜部ＡＩを設けた。ストッパ９に、弁軸７１の軸線の直交方向に対して傾斜し、支持部８２をバイパス通路４０から離間する方向に移動させた際に、傾斜部ＡＩと支持部８２に接触する傾斜部ＳＩを設けた。

Description

ウェイストゲートバルブ
　本発明は、自動車のエンジンに用いられるウェイストゲートバルブに関する。
　自動車のエンジンでは、排気エネルギーを利用して給気を加圧するターボチャージャーが用いられている。ターボチャージャーには過給圧を調整するためのバイパス通路が設けられ、バイパス通路はウェイストゲートバルブにより開閉される。
　ウェイストゲートバルブは、バイパス通路を閉塞するバルブと、バルブを駆動するアーム部材を備えている。アーム部材には取り付け孔が設けられ、この取り付け孔にバルブの弁軸が挿通される。弁軸の取り付け孔から突出した部分には、ストッパが固定されている。バイパス通路を開放する際には、アーム部材を駆動してストッパに接触させ、ストッパおよびバルブをバイパス通路から離れる方向に移動させる。バルブがバイパス通路から離れることにより、ターボチャージャーのタービンに導入される排気の一部がバイパス通路に流入し、タービンの回転数が下がり、同時にコンプレッサの回転数も下がって過給圧が調整される。
特開２０１５－１９７０６８号公報 特表２０１５－５００９５５号公報
　アーム部材は、バイパス通路が閉塞されている状態では、バルブおよびストッパとの間に所定の隙間を有するように配置されている。製造上の誤差がある場合や弁体とバイパス通路の間に異物が挟みこまれた場合にも、アーム部材とバルブの間に隙間があることによって、バルブが傾いてバイパス通路を閉塞することができる。
　しかしながら、アーム部材とバルブの間に隙間があると、バイパス通路が開放された際、エンジンの排気には気筒数に応じた排気脈動が存在している為に、バルブとバルブに固定されたストッパが揺動する。揺動によってバルブとストッパはアーム部材に衝突し、チャタリングが発生する。揺動の振れ幅が大きいと、衝突音も大きくなるため、チャタリングが騒音につながる可能性がある。
　揺動を防止するために、ストッパとアーム部材の間にスプリングストッパを弾装することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、ストッパとアーム部材の間に皿バネを介在させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、これらは部品点数が増えるため、製造コストが増加するという問題があった。
　本発明は、上述の課題を解決するために、部品点数を増やすことなく揺動の振れ幅を低減して、騒音を防止することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明のウェイストゲートバルブは、弁軸と、前記弁軸の基端に接続され、エンジン本体から排出された燃焼ガスが通過するバイパス通路を閉塞する弁体と、を有するバルブと、前記弁軸が隙間を介して挿通される取り付け孔が設けられた支持部と、前記支持部を前記バイパス通路に接離する方向に移動させるアクチュエータとを有するアーム部材と、前記弁軸の前記取り付け孔から突出した先端部分に設けられ、前記弁軸の軸線の直交方向に張り出すストッパと、を備え、前記支持部の前記取り付け孔の前記ストッパ側外周部に、前記直交方向に対して傾斜する第１の傾斜部を設け、前記ストッパに、前記直交方向に対して傾斜し、前記支持部を前記バイパス通路から離間する方向に移動させた際に、前記第１の傾斜部と前記支持部に接触する第２の傾斜部を設けた。
　本発明によれば、支持部に第１の傾斜部を設け、ストッパに、バイパス通路の開放時に第１の傾斜部と支持部に接触する第２の傾斜部を設けることで、バイパス通路を開放する際にストッパの支持に必要な接触面積を維持しつつストッパの外径を小さくすることができる。結果として、バイパス通路を開放した際の、ストッパおよびバルブの揺動の振れ幅を低減することができる。これによって、追加の部品を必要とせずに、チャタリングによる騒音の発生を防止する。また、ストッパの径を小さくすることができるため、材料コストも低減でき、経済性に優れたウェイストゲートバルブを提供することができる。また、本発明のウェイストゲートバルブを使用したエンジンの快適性を向上させることができる。
ターボチャージャーを含むエンジンの全体構成を示す模式図である。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係るウェイストゲートバルブの構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Iで示す方向から見た側面図である。 図２の（ａ）のII-II断面図である。 （ａ）はバイパス通路の開放時のウェイストゲートバルブの動作を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印IIIで示す方向から見た側面図である。 図４の（ａ）のIV-IV断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るウェイストゲートバルブの作用を示す断面図である。 （ａ）は比較例のウェイストゲートバルブの構成を示す断面図であり、（ｂ）は比較例のウェイストゲートバルブの作用を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るウェイストゲートバルブの構成を示す部分拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るウェイストゲートバルブの作用を示す断面図である。 拡径部Ｃを設けなかった場合の揺動の態様を示す断面図である。 その他の実施形態に係るウェイストゲートバルブの構成を示す断面図である。 その他の実施形態に係るウェイストゲートバルブの構成を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
１．第１の実施形態
　本発明の第１の実施形態を説明する。
１－１．エンジンの全体構成
　図１にターボチャージャー４を含むエンジン１００の全体構成を示している。ここでは、一例として、四気筒エンジンの構成を示している。エンジン１００は、給気通路１、排気通路２、エンジン本体３、ターボチャージャー４および制御部としてのＥＣＵ５（Engine Control Unit）を備えている。
　給気通路１は、空気をエンジン本体３に供給する経路であり、外部から空気を吸入し加圧する給気管１１とそれに接続する給気マニホールド１２とを備えている。給気マニホールド１２は四つに分岐してエンジン本体３の四つのシリンダ３０に接続し、給気管１１から吸入された空気をそれぞれのシリンダ３０に供給する。給気管１１には、外部からエンジン本体３に向かってエアクリーナ１３、コンプレッサ１４、およびインタークーラ１５が設置されている。
　エアクリーナ１３は、吸入する空気に含まれる塵または埃等の異物を除去する。コンプレッサ１４は、空気を大気圧以上に加圧して、エンジン本体３における燃焼効率を高める。インタークーラ１５はコンプレッサ１４で加圧されて温度が上昇した空気を冷却する。
　エンジン本体３は、詳細な構成の説明および図示は省略するが、燃焼室を形成するシリンダブロックおよびシリンダヘッドと、燃料噴射装置を備えるものである。燃料噴射装置によって噴射された燃料が、燃焼室において空気と混合され、点火プラグによって着火し、燃焼する。燃焼後のガスは排気通路２に排出される。
　排気通路２は、エンジン本体３から排気された燃焼ガスを外部に排出する経路であり、４つのシリンダ３０のそれぞれに接続し、排出された燃焼ガスを一つにまとめる排気マニホールド２１と、それに接続する排気管２２とを備える。排気管２２には、タービン２３が設置されている。タービン２３は給気通路１に設置されたコンプレッサ１４と回転軸ＲＳによって連結されている。排気通路２には、タービン２３をまたぐようにしてバイパス通路４０が接続されている。バイパス通路４０の入口はタービン２３の上流側、出口はタービン２３の下流側に接続されている。バイパス通路４０には、バイパス通路４０を開閉するウェイストゲートバルブ６が設置されている。タービン２３、コンプレッサ１４、バイパス通路４０およびウェイストゲートバルブ６によって、ターボチャージャー４が構成される。
　エンジン本体３から排出された燃焼ガスによってタービン２３が回転すると、回転軸ＲＳで連結されたコンプレッサ１４も回転して給気を圧縮する。すなわち、コンプレッサ１４は排出する燃焼ガスのエネルギーを利用して、給気を圧縮する。コンプレッサ１４によって圧縮されエンジン本体３に送り込まれる給気の圧力を過給圧というが、この過給圧が高くなり過ぎると、ノッキングが発生し、エンジン１００の損傷を招く可能性がある。そのため、給気通路１のコンプレッサ１４の下流側には、不図示の過給圧センサが設置されている。過給圧センサで検出される圧力に応じてウェイストゲートバルブ６を動作させ、バイパス通路４０を開閉する。ウェイストゲートバルブ６を開くと、燃焼ガスの一部はバイパス通路４０に流入するため、タービン２３を通過せずに外部に排出される。このように、バイパス通路４０を開閉することよって、タービン２３を通る燃焼ガスの量を制御し、過給圧を調整する。
　ＥＣＵ５は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ等で構成されるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ５はエンジン１００の各部の動作を制御するが、一例として、過給圧センサで検出される圧力に基づいて、ウェイストゲートバルブ６の開閉動作を制御する。
１－２．ウェイストゲートバルブの構成
　図２および図３に、本実施形態のウェイストゲートバルブ６の構成を示している。図２の（ａ）は、ウェイストゲートバルブ６の構成を示す平面図である。図２の（ｂ）は図２の（ａ）の矢印Iで示す方向から見た側面図である。なお、図２の（ｂ）では、わかりやすくするために、バイパス通路４０のみを断面で示している。図３は図２の（ａ）のII-II断面図である。
　ウェイストゲートバルブ６は、バイパス通路４０を構成する配管の出口に配置されている。ウェイストゲートバルブ６は、バイパス通路４０を開閉するバルブ７、バルブ７をバイパス通路４０に対して接離する方向に移動させるアーム部材８、およびバルブ７に接続するストッパ９を備えている。なお、図２および３はバルブ７がバイパス通路４０の出口を閉塞している状態を示している。以降、ウェイストゲートバルブ６のバイパス通路４０に近づく方向を下方向、バイパス通路４０から離れる方向を上方向として説明する。
　バルブ７は、柱状の弁軸７１と、弁軸７１に固定され、バイパス通路４０を閉塞する弁体７２とを備えている。弁軸７１は、基端部である大径部７１ａと先端部である小径部７１ｂから構成される。小径部７１ｂは、円錐台に、円錐台の小径面と同径の円柱を接続した形状である。大径部７１ａは小径部７１ｂの円柱よりも大径の円柱である。大径部７１ａと小径部７１ｂは同軸に配置され、大径部７１ａの一端面に小径部７１ｂの円柱の端面が固定されている。大径部７１ａの小径部７１ｂが固定された端面とは反対側の端面に、弁体７２が固定されている。大径部７１ａが下側、小径部７１ｂが上側に配置されている。すなわち、弁軸７１の先端とは小径部７１ｂの上面であり、弁軸７１の基端とは大径部７１ａの底面である。
　弁体７２は傘型の部材であり、言い換えると、下方に向かって拡径した円錐台で、底面に凹部（不図示）を有している。弁体７２の上面が、弁軸７１の基端、すなわち大径部７１ａの底面に同軸に固定されている。弁体７２の上面の径は、取り付け孔８２の径よりも大きい。弁体７２の底面の径は、バイパス通路４０の出口よりも大きく、出口を覆って密閉できるようになっている。
　アーム部材８は、バルブ７を支持する支持部８２、支持部８２を駆動するアクチュエータ８３、支持部８２とアクチュエータ８３を接続する軸部８１とを備えている。支持部８２の先端部は円柱形状であり、その先端部に取り付け孔８２ａが形成されている。図２および図３に示す状態では、支持部８２は、バイパス通路４０を閉塞する弁体７２に接触している。支持部８２の取り付け孔８２ａは、円柱形状の先端部を上面から底面に軸方向に貫通するように設けられている。取り付け孔８２ａの壁面の径は、弁軸７１の大径部７１ａの径よりも大きく、弁体７２の上面の径よりも小さい。取り付け孔８２ａに、弁軸７１の大径部７１ａが隙間を介して挿通される。アクチュエータ８３は、軸部８１および軸部８１に接続された支持部８２を、上下方向、すなわちバイパス通路４０に接離する方向に移動させる。
　弁軸７１の取り付け孔８２ａから突出した先端部分には、リング状のストッパ９が設けられている。具体的には、ストッパ９は弁軸７１の小径部７１ｂの円柱の外周に固定されている。実施の形態では、便宜上、ストッパ９とバルブ７を別体として説明するが、ストッパ９とバルブ７は鍛造工法等により一体的に成形することができる。一体成形の場合は、弁軸７１の小径部７１ｂの円柱部分とストッパ９が一体化する。なお、ストッパ９とバルブ７を別々に製造して、双方を接着剤や固定具等を用いて固定することも可能である。
　ストッパ９の外周は、大径部７１ａの径より大きく、外周部分が大径部７１ａの外方に張り出す。張り出した部分は弁軸７１の軸線（図３の一点鎖線）に対して直交する方向に延び、アーム部８の支持部８２に隙間を介して対向している。
　図３に示すように、ストッパ９の外周部には、傾斜部ＳＩが形成されている。傾斜部ＳＩは、ストッパ９が張り出す方向、すなわち弁軸７１の軸線の直交方向（図３の二点差線）に対して直線状に傾斜した円錐面を持つ。言い換えると、傾斜部ＳＩは、ストッパ９の外周を弁軸７１の先端側から基端側に向かってテーパー状に縮径させた形状である。傾斜部ＳＩの表面はローレット加工が施されたローレット面、あるいは段付き加工が施された段付き面である。
　支持部８２の、取り付け孔８２ａのストッパ９側外周部には、傾斜部ＡＩが形成されている。傾斜部ＡＩは傾斜部ＳＩの下に位置する。傾斜部ＡＩは傾斜部ＳＩと同様に、弁軸７１の軸線の直交方向（図３の二点差線）に対して直線状に傾斜した円錐面を持つ。言い換えると、傾斜部ＡＩは、取り付け孔８２ａの壁面を弁体７２側からストッパ９側に向かって拡径させた形状である。バルブ７がバイパス通路４０の出口を閉塞している状態では、傾斜部ＳＩと傾斜部ＡＩは隙間を介して対向する。傾斜部ＡＩの表面は、ローレット加工が施されたローレット面、あるいは段付き加工が施された段付き面である。
　傾斜部ＳＩと傾斜部ＡＩは、弁軸７１の軸線の直交方向に対して、同じ傾斜角度αを有する。傾斜部ＳＩの外径は傾斜部ＡＩの内径より大きい。また、傾斜部ＳＩと傾斜部ＡＩは少なくとも一部が、弁軸７１の先端側から見て重なり合う位置に配置されるが、傾斜部ＳＩと傾斜部ＡＩは特定の大きさに限られない。例えば、傾斜部ＳＩの外径は傾斜部ＡＩの外径よりも小さくても良く、その場合、弁軸７１の先端側から見たとき、傾斜部ＳＩの全体が傾斜部ＡＩによって形成されるすり鉢状の領域内に収まる。また、例えば、傾斜部ＳＩの外径は傾斜部ＡＩの外径よりも大きくても良い。その場合、弁軸７１の先端側から見たとき、傾斜部ＡＩは、ストッパ９に完全に覆われる。
１－３．作用
　エンジン１００およびターボチャージャー４の作用については簡単に前述したので、詳しい説明は省略する。ここでは、本実施形態のウェイストゲートバルブ６の作用について説明する。
　図２および図３に示すように、ウェイストゲートバルブ６が閉弁されている状態では、バルブ７の弁体７２がバイパス通路４０の出口を閉塞している。また、アーム部材８はバルブ７の弁軸７１およびストッパ９に所定の隙間を介して対向した状態であり、接触していない。弁体７２がバイパス通路４０を閉塞するために、支持部８２と弁体７２は接触した状態となる。
　図４および図５に、バイパス通路４０の開放時のウェイストゲートバルブ６の動作を示している。図４の（ａ）はウェイストゲートバルブ６平面図である。図４の（ｂ）は図４の（ａ）の矢印IIIで示す方向から見た側面図である。図５は図４の（ａ）のIV-IV断面図である。
　ウェイストゲートバルブ６を開弁する際には、アクチュエータによってアーム部材８が駆動され、バイパス通路４０から離間する方向、すなわち上方向に移動する。支持部８２は、上方向の移動によって弁体７２から離れて、ストッパ９に接触する。前記したように、傾斜部ＳＩの下に傾斜部ＡＩが位置し、傾斜部ＳＩおよび傾斜部ＡＩの傾斜角度α（図３参照）は同じである。よって、支持部８２の傾斜部ＡＩが、ストッパ９の第１の傾斜部ＳＩに接触して支持する。傾斜部ＡＩが傾斜部ＳＩを支持したまま、アーム部材８が上方向へ移動を続けることによって、ストッパ９とストッパ９に固定されたバルブ７も上方向に移動する。これによって、バイパス通路４０を閉塞していたバルブ７の弁体７２がバイパス通路４０の出口から離れ、図４の（ｂ）に示すように、バイパス通路４０が開放される。
　ウェイストゲートバルブ６を閉弁する際には、アーム部材８をバイパス通路４０に近づく方向、すなわち下方向に移動させる。アーム部材８に支持されたバルブ７も下方向に移動し、弁体７２がバイパス通路４０の出口に着座してバイパス通路４０を閉塞する。弁体７２の着座により、バルブ７およびストッパ９はそれ以上移動しない。アーム部材８はさらに下方向に移動する。アーム部材８は、支持部８２が弁体７２と接触し、かつストッパ９と所定の隙間離間する位置で、停止する。
　エンジン本体３からバイパス通路４０に流入した燃焼ガスＧＡはバイパス通路４０の出口から排出される。排出された燃焼ガスＧＡは出口の上方に位置するバルブ７に向かって吹き付け、さらにバルブの径方向に流れる。
　上述したように、バルブ７はアーム部材８に固定されているわけではなく、ストッパ９を介して支持部８２の上面に支持されているに過ぎない。そして、バルブ７の弁軸７１と取り付け孔８２ａの間には隙間が設けられている。そのため、図５に示すように、吹き付けられた燃焼ガスＧＡによって煽られたバルブ７とバルブ７に固定されたストッパ９は、取り付け孔８２ａ内で径方向に揺動する。揺動によって、バルブ７の弁軸とストッパ９がアーム部材８に衝突する。燃焼ガスＧＡが吹き付ける間は、揺動と衝突が持続する。衝突が繰り返されることによって、いわゆるチャタリングが発生する。揺動が多くなると衝突の回数も多くなり、チャタリングが騒音につながる可能性が大きくなる。
　図６に、バイパス通路４０の開放時におけるストッパ９の揺動の振れ幅を模式的に示している。ストッパ９は、ある一点Ｐ1でアーム部材８と接触した後、揺動して最初の接触点Ｐ1に対向する一点Ｐ2でアーム部材８と再び接触する。すなわち、ストッパ９の揺動の振れ幅は、アーム部材８とストッパ９の一方の接触点Ｐ1から他方の接触点Ｐ2の範囲となる。本実施形態では、ストッパ９の傾斜部ＳＩはアーム部材８の傾斜部ＡＩによって形成されるすり鉢状の領域に収まるように配置されているため、接触点Ｐ1，Ｐ2は、傾斜部ＡＩと傾斜部ＳＩの面上に位置する。
　ここで、比較例となるウェイストゲートバルブ６００を図７（ａ）に示している。比較例のウェイストゲートバルブ６００は、アーム部材８００とストッパ９００に傾斜部ＡＩと傾斜部ＳＩを設けていない。そのため、ストッパ９００の底面の張り出した部分とアーム部材８００の支持部８２０の上面は、弁軸の直交方向に平行に延びる。開弁時にアーム部材８００が上方向に上昇すると、支持部８２０の上面がストッパ９００の張り出し部分の底面に接触してストッパ９００を支持し、ストッパ９００およびバルブ７００を上方向に移動させる。この比較例において、開弁時にアーム部材８００とストッパ９００が接触する面積を、本実施形態の傾斜部ＡＩと傾斜部ＳＩの接触面積と同じにするためには、ストッパ９００の外径を本実施形態よりも大きくする必要がある。本実施形態では、ストッパ９の外径は支持部８２０の径よりも小さいが、比較例のストッパ９００の外径は、支持部８２０の径と同じとなっている。ストッパ９００の外径を大きくしたことによって、図７（ｂ）に示すように、ストッパ９００の揺動の振れ幅、すなわちアーム部材８００とストッパ９００の接触点Ｐ10からＰ20の範囲は、本実施形態よりも大きくなる。
　すなわち、本実施形態のウェイストゲートバルブ６は、アーム部材８とストッパ９の接触する部分を傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩとしたことによって、接触部の面積は維持しつつストッパ９の外径を小さくすることができ、結果として、揺動の振れ幅を小さくしている。また、アーム部材８の傾斜部ＡＩによって形成されるすり鉢状の領域内に、ストッパ９の傾斜部ＳＩが収まるため、ストッパ９がアーム部材８の傾斜部ＡＩを超えた範囲で揺動することが防止される。また、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩの傾斜角度α（図３参照）が同じであるため、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩが面接触しやすくなる。これによって、バイパス通路４０の開放時に、アーム部材８がストッパ９およびバルブ７を確実に支持する。また、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩの接触時に生じる摩擦によって、バルブ７とストッパ９の揺動自体も抑制されやすくなる。さらに、本実施形態では、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩの傾斜面はローレット面あるいは段付き面である。そのため、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩの接触摩擦はさらに増加する。これによって、バルブ７とストッパ９の揺動がさらに抑制される。
１－４．効果
（１）以上詳述したように、本実施形態のウェイストゲートバルブ６は、弁軸７１と、弁軸７１の基端に接続され、エンジン本体３から排出された燃焼ガスが通過するバイパス通路４０を閉塞する弁体７２とを有するバルブ７と、弁軸７１が隙間を介して挿通される取り付け孔８２ａが設けられた支持部８２と、支持部８２をバイパス通路４０に接離する方向に移動させるアクチュエータ８３とを有するアーム部材８と、弁軸７１の取り付け孔８２ａから突出した先端部分に設けられ、弁軸７１の軸線の直交方向に張り出すストッパ９と、を備える。支持部８２の取り付け孔８２ａのストッパ９側外周部に、弁軸７１の軸線の直交方向に対して傾斜する傾斜部ＡＩ（第１の傾斜部）を設けた。ストッパ９に、弁軸７１の軸線の直交方向に対して傾斜し、支持部８２をバイパス通路４０から離間する方向に移動させた際に、傾斜部ＡＩと支持部８２に接触する傾斜部ＳＩ（第２の傾斜部）を設けた。アーム部材８をバイパス通路４０から離間する方向に移動させると、傾斜部ＡＩが傾斜部ＳＩに接触し、ストッパ９がアーム部材８の支持部８２に支持されてバイパス通路４０から離間する方向に移動し、弁体７２がバイパス通路４０を開放する。具体的には、傾斜部ＳＩは、ストッパ９の外周を弁軸７１の先端側から基端側に向かって縮径させたものであり、傾斜部ＡＩは、取り付け孔８２ａの壁面を弁体７２側からストッパ９側に向かって拡径させたものである。
　ストッパ９とアーム部材８の接触面を傾斜部ＳＩおよび傾斜部ＡＩとしたことにより、バルブ７を支持するための接触面積を維持しつつストッパ９の外径を小さくすることができる。たとえば、ストッパ９の外径を、アーム部材８の支持部８２の径よりも小さくしてもよい。ストッパ９の外径を小さくすることによって、バイパス通路４０を開放した際の、ストッパ９およびバルブ７の揺動の振れ幅を低減することができる。これによって、追加の部品を必要とせずに、チャタリングによる騒音の発生を防止する。また、ストッパ９の径を小さくすることができるため、材料コストも低減でき、経済性に優れたウェイストゲートバルブ６を提供することができる。また、本発明のウェイストゲートバルブ６を使用したエンジン１００の快適性を向上させることができる。
（２）傾斜部ＳＩおよび傾斜部ＡＩは、弁軸７１の軸線の直交方向に対して同じ傾斜角度αを持つ円錐面を有する。これによって、バイパス通路４０の開放時に傾斜部ＳＩおよび傾斜部ＡＩが面接触しやすくなり、アーム部材８がストッパ９およびバルブ７を確実に支持する。また、傾斜部ＳＩおよび傾斜部ＡＩの接触時に生じる摩擦によって、バルブ７とストッパ９の揺動自体も抑制されやすくなる。
（３）傾斜部ＳＩの少なくとも一部は、弁軸７１の先端側から見て、傾斜部ＡＩによって形成される領域に収まるようにしても良い。これによって、ストッパ９がアーム部材８の傾斜部ＡＩを超えた範囲で揺動し、揺動の振れ幅が大きくなることを防止することができる。
（４）傾斜部ＳＩおよび傾斜部ＡＩはローレット面または段付き面である。そのため、傾斜部ＳＩおよび傾斜部ＡＩの接触時に生じる摩擦力がさらに増加する。これによって、バルブ７とストッパ９の揺動をさらに抑制することができる。
２．第２の実施形態
　第２の実施形態のウェイストゲートバルブ６について説明する。なお、前述の実施形態とは異なる点のみを説明し、前述の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
　図８に示すように、第２の実施形態のウェイストゲートバルブ６は、アーム部材８の支持部８２の取り付け孔８２ａの弁体７２側の端部に、取り付け孔８２ａの壁面を拡径させた拡径部Ｃが形成されている。拡径部Ｃは、具体的にはストッパ９側から弁体７２側に向かって取り付け孔８２ａの壁面を連続的に拡径させたものである。拡径部Ｃは円環状であり、傾斜部ＡＩと反対の方向へ傾斜した直線状の円錐面を有している。すなわち、拡径部Ｃは支持部８２の底面側の下端が最大径となり、弁軸７１の先端側の上端が最小径となっている。
　第１の実施形態で説明したように、バイパス通路４０の開放時、バルブ７とストッパ９が取り付け孔８２ａ内で揺動して、バルブ７の弁軸７１とストッパ９がアーム部材８に衝突する。第１の実施形態では図６を用いてストッパ９の揺動の態様を説明した。一方、バルブ７の弁軸７１と取り付け孔８２ａの接触点は、図９に示すように、弁軸７１とアーム部材８の支持部８２のある接触点Ｐ3から、接触点Ｐ3に対向する他方の接触点Ｐ4の範囲で揺動する。
　比較のために、図１０に、拡径部Ｃを設けなかった場合のバルブ７の揺動の態様を示している。拡径部Ｃを設けなかった場合は、アーム部材８と弁軸７１の下部に接触点Ｐ3、Ｐ4が位置する。揺動の中心点Ｐ0は接触点Ｐ3とＰ4の中間位置となる。ここで、バルブ重心Ｇはバルブ７の軸中心上の、弁体７２の内部に位置する。図１０において、バルブ重心Ｇと揺動の中心点Ｐ0は近接した位置にある。
　図９に戻り、第２の実施形態では、アーム部材８の下部に拡径部Ｃを設けたことにより、拡径部Ｃを設けなかった場合と比較して、アーム部材８と弁軸７１の接触点Ｐ3からＰ4が上方に移動する。接触点Ｐ3，Ｐ4が上方に移動したことにより、揺動の中心点Ｐ0も上方に移動し、バルブ重心Ｇから遠ざかる。
　テコの原理に照らし合わせると、揺動の中心点Ｐ0がバルブ重心Ｇから離れることは支点と作用点の距離が離れることを意味する。すなわち、バルブ７を揺動させるのに必要なエネルギーが増加し、揺動自体が抑制される。大きな抑制効果を得るためには、接触点Ｐ3，Ｐ4をできるだけ上方に移動させることが望ましい。しかしながら、取り付け孔８２ａの壁面の、傾斜部ＡＩと拡径部Ｃを除いた部分、すなわち弁軸７１の軸線（図８の一点鎖線）と平行な壁面は、ストッパ９とバルブ７の支持のために一定の長さを確保する必要がある。よって、拡径部Ｃの長さは、取り付け孔８２ａの壁面に必要とされる長さを考慮して適宜決定することができる。
　以上申し述べたように、第２の実施形態のウェイストゲートバルブ６は、アーム部材８の、取り付け孔８２ａの弁体７２側の端部に、取り付け孔８２ａの壁面を拡径させた拡径部Ｃを設けた。拡径部Ｃによって、バルブ７の揺動中心点Ｐ0が、バルブ重心Ｇに対して離れる。傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩによるストッパ９の揺動の振れ幅の低減に加えて、拡径部Ｃによりバルブ７の揺動の発生自体を抑制することできる。これによって、騒音の発生を抑制することでき、快適性を向上させたエンジン１００を提供することができる。
３．その他の実施形態
  以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではない。本発明の実際に際しては、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置き換え、変更を行うことができる。
　例えば、図１ではエンジン１００の構造として４気筒エンジンを示したが、あくまで一例であり、たとえば６気筒エンジン等の他の構造のエンジンにも、本発明のウェイストゲートバルブ６は適用することができる。
　第１の実施形態では傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩの双方がローレット面または段付き面である例を説明したが、いずれか一方のみをローレット面または段付き面としても良い。この場合でも、接触摩擦を増加させ、バルブ７の揺動を抑制することができる。
　第１の実施形態では、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩの傾斜角度αを同じにすることで、バイパス通路４０の開放時に傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩが面接触しやすくするようにしたが、これに限られない。バイパス通路４０の開放時にアーム部材８がストッパ９を支持するのに必要な接触面積を確保できれば良く、傾斜角度αに違いがあっても良い。
　第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩを形成したウェイストゲートバルブ６に対して、拡径部Ｃをさらに形成したが、これに限られない。たとえば、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩを設けないウェイストゲートバルブ６に対して拡径部Ｃのみを形成しても良い。この場合も、揺動の中心点Ｐ0とバルブ重心Ｇを遠ざけることで、揺動を抑制することができる。
　第１の実施形態では、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩが直線状の傾斜面である例を説明したが、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩは弁軸の軸線の直交方向に傾斜するものであれば良く、直線状の傾斜面に限られない。例えば、図１１に示すように、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩは湾曲した傾斜面を有しても良い。この場合、傾斜部ＡＩおよび傾斜部ＳＩが面接触しやすいように、例えば、傾斜部ＳＩを凸面とし、傾斜部ＡＩは凸面が嵌合する凹面としても良い。もちろん、傾斜部ＡＩを凸面、傾斜部ＳＩを凹面としても良い。
　第２の実施形態では、拡径部Ｃをストッパ９側から弁体７２側に向かって連続的に拡径する直線状の傾斜面である例を説明したが、これに限られない。拡径部Ｃは、取り付け孔８２ａの弁体７２側の端部を拡径させるものであれば良い。よって、拡径部は、例えば直線状の傾斜面ではなく、湾曲した傾斜面としても良い。また、図１２に示すように、拡径部Ｃは、取り付け孔８２ａの径を一段階で最大径まで拡径したものであっても良い。この場合、拡径部Ｃは弁軸７１の軸線（一点鎖線）と平行な面を有する。なお、図１２に示すように、拡径部Ｃの外縁に面取り加工を行うことによって、面取り部Ｓを設けても良い。図示していないが、図８に示した拡径部Ｃの外縁にも面取り加工を行って、面取り部Ｓを設けても良い。
１００　エンジン
１　給気通路
２　排気通路
３　エンジン本体
４　ターボチャージャー
５　ＥＣＵ
６　ウェイストゲートバルブ
７　バルブ
８　アーム部材
９　ストッパ
１１　給気管
１２　給気マニホールド
１３　エアクリーナ
１４　コンプレッサ
１５　インタークーラ
２１　排気マニホールド
２２　排気管
２３　タービン
３０　シリンダ
４０　バイパス通路
７１　弁軸
７１ａ　大径部
７１ｂ　小径部
７２　弁体
８１　軸部
８２　アーム支持部
８２ａ　取り付け孔
８３　アクチュエータ
６００　ウェイストゲートバルブ
８００　アーム部材
８２０　支持部
９００　ストッパ
ＲＳ　回転軸
ＧＡ　燃焼ガス
ＡＩ、ＳＩ　傾斜部
Ｃ　拡径部
Ｓ　面取り部

Claims (8)

  1. 　弁軸と、前記弁軸の基端に接続され、エンジン本体から排出された燃焼ガスが通過するバイパス通路を閉塞する弁体と、を有するバルブと、
    　前記弁軸が隙間を介して挿通される取り付け孔が設けられた支持部と、前記支持部を前記バイパス通路に接離する方向に移動させるアクチュエータとを有するアーム部材と、
    　前記弁軸の前記取り付け孔から突出した先端部分に設けられ、前記弁軸の軸線の直交方向に張り出すストッパと、を備え、
    　前記支持部の前記取り付け孔の前記ストッパ側外周部に、前記直交方向に対して傾斜する第１の傾斜部を設け、
    　前記ストッパに、前記直交方向に対して傾斜し、前記支持部を前記バイパス通路から離間する方向に移動させた際に、前記第１の傾斜部と前記支持部に接触する第２の傾斜部を設けたことを特徴とするウェイストゲートバルブ。
  2. 　前記第１の傾斜部は、前記取り付け孔の壁面を前記弁体側から前記ストッパ側に向かって拡径させたものであり、前記第２の傾斜部は、前記ストッパの外周を前記弁軸の先端側から基端側に向かって縮径させたものであることを特徴とする請求項１記載のウェイストゲートバルブ。
  3. 　前記第１の傾斜部および前記第２の傾斜部は、前記直交方向に対して同じ傾斜角度を持つ円錐面を有することを特徴とする請求項２記載のウェイストゲートバルブ。
  4. 　前記第１の傾斜部および前記第２の傾斜部は、いずれか一方が湾曲した凸面を有し、他方が前記湾曲した凸面が嵌合する湾曲した凹面を有することを特徴とする請求項２記載のウェイストゲートバルブ。
  5. 　前記第２の傾斜部の少なくとも一部は、前記弁軸の先端側から見て、第１の傾斜部によって形成される領域に収まることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の２記載のウェイストゲートバルブ。
  6. 　前記第１の傾斜部および前記第２の傾斜部のいずれか一方または双方は、ローレット面または段付き面であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のウェイストゲートバルブ。
  7. 　前記支持部の前記弁体側の端部に、前記取り付け孔の壁面を拡径させた拡径部が設けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のウェイストゲートバルブ。
  8. 　前記拡径部は前記ストッパ側から前記弁体側に向かって前記取り付け孔の壁面を連続的に拡径させたものであることを特徴とする請求項７記載のウェイストゲートバルブ。
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