(57)【要約】【課題】ポペットバルブのシール面に面圧の偏りが生じないウエストゲートバルブを提供する。【解決手段】ウエストゲートバルブ９は、回動軸１１とポペットバルブ１３を備える。ポペットバルブ１３には挿入穴１７が形成される。回動軸１８は、ポペットバルブ１３が組み付けられるバルブアーム１２を備える。このバルブアーム１２には、挿入穴１７に隙間αを隔てて挿入される挿入部１８が設けられる。そして、回動軸１８に付与された閉弁トルクが挿入穴１７と挿入部１８の接触面Ｃを介してポペットバルブ１３に伝えられる。接触面Ｃがポペットバルブ１３の中心部に設けられるため、ポペットバルブ１３の中心付近に加圧点βが生じる。これにより、ポペットバルブ１３におけるシール面Ｂの面圧を均等化することができ、弁漏れを抑えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの通過孔（１０）を開閉するバルブ装置（９）を搭載するターボチャージャにおいて、
前記バルブ装置（９）は、回動操作される回動軸（１１）と、この回動軸（１１）と一体に回動するバルブアーム（１２）の先に組み付けられるポペットバルブ（１３）とを備え、
このポペットバルブ（１３）には、穴形状を呈する挿入穴（１７）が形成され、
前記バルブアーム（１２）には、前記挿入穴（１７）との間に隙間（α）を隔てて挿入される挿入部（１８）が設けられ、
前記回動軸（１１）に付与された閉弁トルクが、前記挿入穴（１７）と前記挿入部（１８）の接触面（Ｃ）を介して前記ポペットバルブ（１３）に伝えられることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
請求項１に記載のターボチャージャにおいて、
閉弁時に前記通過孔（１０）の周囲の弁座（Ａ）に着座する前記ポペットバルブ（１３）の着座面をシール面（Ｂ）とした場合、
前記挿入穴（１７）と前記挿入部（１８）の接触面（Ｃ）は、閉弁時に前記シール面（Ｂ）と平行な平面であることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のターボチャージャにおいて、
前記挿入穴（１７）は、軸方向の両側で開口する貫通穴であり、
前記挿入部（１８）は、前記挿入穴（１７）の一端側から挿入されて、前記挿入穴（１７）の他端側から外部に露出する露出部（１９）を備え、
この露出部（１９）を塑性変形させることで、前記挿入穴（１７）に対して前記挿入部（１８）の抜止めが成されることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のターボチャージャにおいて、
前記ポペットバルブ（１３）は、前記挿入穴（１７）の内部に突起（２４）を備え、
前記回動軸（１１）に付与された閉弁トルクが、前記挿入部（１８）と前記突起（２４）の接触面（Ｃ）を介して前記ポペットバルブ（１３）に伝えられることを特徴とするターボチャージャ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のターボチャージャにおいて、
前記通過孔（１０）は、タービン羽根車（１）の排気上流側の排気ガスを、前記タービン羽根車（１）の排気下流側へ迂回させるバイパス孔（１０）であり、
前記バルブ装置（９）は、前記バイパス孔（１０）を開閉するウエストゲートバルブ（９）であることを特徴とするターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスの通過孔をバルブ装置によって開閉するターボチャージャに関するものであり、例えばウエストゲートバルブに用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
（従来技術）
ターボチャージャに搭載されるバルブ装置の一例として、図１０（ａ）、（ｂ）に示すウエストゲートバルブ９が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ウエストゲートバルブ９は、タービン羽根車を迂回させる排気ガスのバイパス孔１０を開閉するバルブ装置であり、外部から回動操作される回動軸１１と、この回動軸１１と一体に回動するバルブアーム１２の先に組み付けられるポペットバルブ１３とを備える。
【０００３】
ポペットバルブ１３は、略円板状を呈する傘部１３ａと、この傘部１３ａの円板中心から垂直方向へ延びる弁軸１３ｂとを備える。
バルブアーム１２の先には、貫通穴Ｘが形成されており、この貫通穴Ｘとの間に隙間αを隔てて弁軸１３ｂが挿入されて組み付けられる。
【０００４】
具体的な組付例は、
（ｉ）弁軸１３ｂの先端（頭部）をバルブアーム１２の貫通穴Ｘの一端側から挿入し、
（ｉｉ）貫通穴Ｘの他端側から外部に露出する弁軸１３ｂの先端にワッシャＹを嵌め合わせ、
（ｉｉｉ）カシメまたは溶接によってワッシャＹを弁軸１３ｂの先端に固定する。
このように設けることで、バルブアーム１２にポペットバルブ１３が組み付けられ、回動軸１１に付与された閉弁トルクが、バルブアーム１２との接触面（加圧面）Ｃを介してポペットバルブ１３に伝えられる。
【０００５】
（従来技術の問題点１）
ポペットバルブ１３は、バイパス孔１０の周囲の弁座Ａに着座してバイパス孔１０を閉塞する。
この時（閉弁時）、ポペットバルブ１３のシール面Ｂが、弁座Ａに傾いて接触すると、上述した隙間αがポペットバルブ１３の傾きを吸収し、ポペットバルブ１３のシール面Ｂを弁座Ａに一致させる。
【０００６】
しかし、従来技術では、バルブアーム１２からポペットバルブ１３に閉弁トルクを伝える接触面Ｃは、図３（ａ）のハッチングで示すように、弁軸１３ｂの周囲のリング面である。
このため、ポペットバルブ１３のシール面Ｂが弁座Ａに傾いて接触し、その傾きが隙間αによって吸収された状態では、接触面Ｃの加圧に偏りが生じる。具体的には、ポペットバルブ１３の中心（具体的には、弁軸１３ｂの軸方向から見た傘部１３ａの中心）から離れた接触面Ｃの端に局部的な加圧点βが生じる。その結果、ポペットバルブ１３におけるシール面Ｂの面圧に偏りが生じてしまい、弁漏れが生じる懸念がある。
【０００７】
（従来技術の問題点２）
従来技術は、弁軸１３ｂの抜止め目的のためだけにワッシャＹを用いていた。
このワッシャＹを用いることで部品点数の増加を招いてしまう。
また、ワッシャＹを用いることで、タービンハウジングの内部に、ワッシャＹの回動範囲を確保するためのスペースを確保する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−０１９０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、閉弁時にポペットバルブのシール面が弁座に傾いて接触し、その傾きが隙間によって吸収された状態であっても、ポペットバルブのシール面に面圧の偏りが生じないバルブ装置を搭載するターボチャージャの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ターボチャージャのバルブ装置（例えば、ウエストゲートバルブ等）は、回動軸とポペットバルブを備えるものであり、ポペットバルブに挿入穴を形成する。一方、回動軸は、ポペットバルブが組み付けられるバルブアームを備えるものであり、挿入穴に隙間を隔てて挿入される挿入部をバルブアームに設ける。これにより、回動軸に付与された閉弁トルクが、挿入穴と挿入部の接触面を介してポペットバルブに伝えられる。
【００１１】
上記の構成を採用することにより、バルブアームからポペットバルブに閉弁トルクを伝える接触面（加圧面）を、ポペットバルブの中心（シール面の垂直方向から見た傘部の中心）に設けることができる。即ち、ポペットバルブの中心から接触面の端までの距離を、従来技術に比較して短く設けることができる。
このため、ポペットバルブのシール面が弁座に傾いて接触し、その傾きが隙間によって吸収された状態であっても、ポペットバルブの中心付近に加圧点が生じる。これにより、ポペットバルブにおけるシール面の面圧を均等化することができ、弁漏れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ターボチャージャの断面図である（実施例１）。
【図２】ウエストゲートバルブの説明図である（実施例１）。
【図３】従来技術と実施例１における接触面の比較図である。
【図４】突起片を用いたウエストゲートバルブの説明図である（実施例２）。
【図５】突起片を用いた抜止め加工の説明図である（実施例２）。
【図６】拡径部を用いた抜止め加工の説明図である（実施例３）。
【図７】挿入穴の内部に突起を設けた説明図である（実施例４）。
【図８】バルブアームの形状説明図である（変形例１）。
【図９】バルブアームの形状説明図である（変形例２）。
【図１０】ウエストゲートバルブの説明図である（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において発明を実施するための形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
以下において開示する実施例は具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００１５】
［実施例１］
図１〜図３を参照して実施例１を説明する。
ターボチャージャは、車両走行用のエンジン（燃料の燃焼により回転動力を発生する内燃機関：ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等を問わない、レシプロエンジン、ロータリーエンジン等を問わない）に搭載される。
【００１６】
ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスのエネルギーによって、エンジンに吸い込まれる吸気を加圧する過給器であり、
・エンジン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羽根車１と、
・このタービン羽根車１を収容する渦巻形状のタービンハウジング２と、
・タービン羽根車１の回転力により駆動されて吸気を加圧するコンプレッサ羽根車３と、
・このコンプレッサ羽根車３を収容する渦巻形状のコンプレッサハウジング４と、
・タービン羽根車１の回転をコンプレッサ羽根車３に伝達するシャフト５と、
・このシャフト５を高速回転自在に支持するセンターハウジング６と、
を備える。
【００１７】
そして、ターボチャージャは、タービンハウジング２、コンプレッサハウジング４、センターハウジング６を、Ｖバンド（止め輪）、スナップリング、ボルト等の結合手段を用いて軸方向に結合して構成される。
なお、この実施例のターボチャージャには、タービンハウジング２の内部に、排気ガスをタービン羽根車１へ向けて吹き付ける第１、第２排気スクロール７、８が設けられている。
【００１８】
このターボチャージャは、タービン羽根車１の排気上流側の排気ガスを、タービン羽根車１を迂回させてタービン下流域へ導くウエストゲートバルブ９を備える。
具体的に、タービンハウジング２には、タービン羽根車１の排気上流側の排気ガスを、タービン羽根車１を迂回させてタービン下流域へ導くバイパス孔１０（通過孔の一例）が設けられている。そして、このバイパス孔１０が、タービンハウジング２に対して回動自在に組み付けられたウエストゲートバルブ９の可動部によって開閉操作される。
【００１９】
このウエストゲートバルブ９の作動は、エンジンの高回転時など、エンジンの排出する単位時間当たりの排気ガス量が過剰の場合に開弁し、タービン羽根車１の排気上流側の排気ガスの一部をタービン下流域へ迂回させる。
これにより、タービン羽根車１に供給される排気ガス圧が過剰に昇圧するのを防いで、タービン効率を向上させることが可能になる。
【００２０】
次に、ウエストゲートバルブ９の具体例を説明する。
ウエストゲートバルブ９（バルブ装置の一例）は、上述したように、タービンハウジング２の内部に形成されたバイパス孔１０を開閉することで、タービン羽根車１へ吹き付けられる排気ガス量を調整するものであり、タービンハウジング２の外部から回動操作される回動軸１１と、この回動軸１１と一体に回動するバルブアーム１２の先に組み付けられるポペットバルブ１３とを備える。
【００２１】
回動軸１１は、図１に示すように、タービンハウジング２に設けられた円筒部の内側において軸受１４を介して回動自在に支持されるものであり、タービンハウジング２の外部に組み付けられる外部アーム１５を介してアクチュエータに回動操作される。
回動軸１１の外側（タービンハウジング２の外側）には、外部アーム１５が固定される。この外部アーム１５は、回動軸１１の回動中心から径方向外側へ延びる部材（例えば、リンクプレート）であり、外部アーム１５がアクチュエータに回動操作されることで、回動軸１１が回動する。
【００２２】
回動軸１１の内側（タービンハウジング２の内側）には、バルブアーム１２が一体に設けられている。
このバルブアーム１２は、回動軸１１の回動中心から径方向外側へ延びる回動アームであり、回動軸１１が回動することで、バルブアーム１２の先端に組み付けられたポペットバルブ１３が円弧を描いて回動する。
【００２３】
ポペットバルブ１３は、バルブアーム１２の先端に組み付けられるものであり、バルブアーム１２が回動することで、ポペットバルブ１３が回動してバイパス孔１０を開閉する。
ポペットバルブ１３は、閉弁時にバイパス孔１０の周囲の弁座Ａ（タービンハウジング２に形成される平面）に着座してバイパス孔１０を塞ぐ略円板状の傘部１３ａを備える。なお、以下では、閉弁時に弁座Ａに着座するポペットバルブ１３側の着座面をシール面Ｂと称して説明する。
【００２４】
ポペットバルブ１３には、穴形状を呈する挿入穴１７が設けられている。
この挿入穴１７は、ポペットバルブ１３の中心（シール面Ｂの垂直方向から見た傘部１３ａの中心）を通る貫通穴であり、この挿入穴１７はシール面Ｂに対して平行に穿設されている。
具体的な一例として、挿入穴１７は、穴の断面形状が略矩形を呈する四角穴であり、この四角穴のうちシール面Ｂに近い平面（後述する挿入部１８との接触面Ｃ）はシール面Ｂに対して平行に設けられている。
【００２５】
一方、バルブアーム１２には、挿入穴１７に挿入される挿入部１８が設けられている。挿入穴１７と挿入部１８との間には隙間αが設けられており、バルブアーム１２に対してポペットバルブ１３が隙間αによるガタツキを許容した状態で組み付けられる。
具体的な一例として、挿入部１８は、断面形状が略矩形を呈する四角軸であり、閉弁時には挿入部１８を成す四角軸のうちの１つの平面が挿入穴１７の内面に接触し、回動軸１１からバルブアーム１２に与えられた閉弁トルクが接触面Ｃ（挿入部１８と挿入穴１７が接触して閉弁トルクを伝達する面）を介してポペットバルブ１３に伝えられる。
【００２６】
（実施例１の効果１）
組付誤差や高温の排気ガスによる熱膨張差等の要因によって、閉弁時に、ポペットバルブ１３のシール面Ｂが、弁座Ａに傾いて接触する場合がある。
その場合、挿入穴１７と挿入部１８との間に意図的に設けた隙間αがポペットバルブ１３の傾きを吸収し、ポペットバルブ１３のシール面Ｂを弁座Ａに一致させる。
【００２７】
ここで、この実施例１のウエストゲートバルブ９は、バルブアーム１２からポペットバルブ１３に閉弁トルクを伝える接触面Ｃ（矩形形状の加圧面）が、図３（ｂ）のハンチングで示すように、ポペットバルブ１３の中心部（具体的には、シール面Ｂを垂直方向から見た傘部１３ａの中心部）に設けられる。即ち、この実施例１では、「ポペットバルブ１３の中心」から「接触面Ｃの端」までの距離が、従来技術に比較して短く設けられる。
このため、ポペットバルブ１３のシール面Ｂが弁座Ａに傾いて接触し、その傾きが隙間αによって吸収された状態であっても、ポペットバルブ１３の中心付近に加圧点βが生じる。これにより、ポペットバルブ１３におけるシール面Ｂの面圧を均等化することができ、弁漏れを抑えることができる。
【００２８】
（実施例１の効果２）
この実施例１では、上述したように、挿入穴１７と挿入部１８の接触面Ｃが、閉弁時においてシール面Ｂと平行な平面に設けられる。
このため、接触面Ｃの面積を確保することができる。
具体的には、図３（ａ）のハンチングで示す従来技術の接触面Ｃの面積と、図３（ｂ）のハンチングで示すこの実施例１の接触面Ｃの面積とを、略同じ面積に設けることができる。これにより、接触面Ｃの摩耗を長期に亘って抑えることができる。
【００２９】
［実施例２］
図４、図５を参照して実施例２を説明する。なお、以下の各実施例において、上記実施例１と同一符合は同一機能物を示すものである。
この実施例２は、挿入穴１７と挿入部１８の隙間αを確保したまま、バルブアーム１２の先にポペットバルブ１３の抜止めを行う技術を示す。
【００３０】
挿入穴１７は、実施例１と同様、軸方向の両側で開口する四角穴形状の貫通穴である。挿入部１８も、実施例１と同様、四角軸であり、挿入穴１７の一端側から挿入されて、挿入穴１７の他端側から外部に露出する露出部１９を備える。
そして、露出部１９を塑性変形させることで、挿入穴１７に対して挿入部１８の抜止めを行う。
【００３１】
具体的に、この実施例２の露出部１９（挿入穴１７から露出して塑性変形される挿入部１８の先端）には、プレス加工によって塑性変形可能な２つの突起片２０が設けられている。
挿入部１８を挿入穴１７に挿入した後、図５に示すように、突起片２０をプレス加工により外側へ塑性変形させる。これにより、塑性変形後の突起片２０が抜止め片として機能し、挿入穴１７と挿入部１８の隙間αを確保したまま、挿入穴１７に対して挿入部１８の抜止めを行うことができる。
【００３２】
（実施例２の効果）
これにより、従来技術で用いていたワッシャを廃止することができ、ウエストゲートバルブ９の部品点数を減らすことができる。
また、ワッシャを廃止したことで、タービンハウジング２の内部に、ワッシャの回動範囲を確保するためのスペースを設けなくても済む。即ち、タービンハウジング２の内部におけるウエストゲートバルブ９の可動に必要な体積（デッドスペース）を減らすことができる。
【００３３】
［実施例３］
図６を参照して実施例３を説明する。
この実施例３は、上記実施例２と同様、挿入穴１７と挿入部１８の隙間αを確保したまま、バルブアーム１２の先にポペットバルブ１３の抜止めを行う技術を示す。
【００３４】
この実施例３の露出部１９（挿入穴１７から露出して塑性変形される挿入部１８の先端）の先端の中心部には、拡径型２１が押し入れられる拡径用穴２２が形成されている。
挿入部１８を挿入穴１７に挿入した後、図６に示すように、拡径型２１を拡径用穴２２に押し入れることで、挿入部１８の先端を塑性変形によって拡径させ、挿入部１８の先端に拡径部２３を形成する。これにより、塑性変形によって形成された拡径部２３が抜止めとして機能し、挿入穴１７と挿入部１８の隙間αを確保したまま、挿入穴１７に対して挿入部１８の抜止めを行うことができる。
【００３５】
これにより、従来技術で用いていた抜止めのためのワッシャを廃止することができ、実施例２と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
［実施例４］
図７を参照して実施例４を説明する。
この実施例４のポペットバルブ１３は、挿入穴１７の内部に突起２４を設けたものである。
この突起２４は、ポペットバルブ１３の中心（具体的には、シール面Ｂを垂直方向から見た傘部１３ａの中心）に設けられるものであり、回動軸１１に付与された閉弁トルクが、挿入部１８と突起２４の接触面Ｃを介してポペットバルブ１３に伝えられる。
【００３７】
具体的に突起２４は、挿入穴１７と挿入部１８の接触面Ｃの面積を小さくして、ポペットバルブ１３の中心部に接触面Ｃを集中させ、「ポペットバルブ１３の中心」から「接触面Ｃの端」までの距離を短くするものである。
これにより、バルブアーム１２からポペットバルブ１３に与える閉弁トルクを、ポペットバルブ１３の中心部に確実に与えることができる。その結果、ポペットバルブ１３のシール面Ｂの面圧をさらに均等化することができ、弁漏れをより確実に抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
上記の実施例では、回動軸１１の軸方向と、挿入部１８の軸方向（挿入穴１７に対する挿入方向）とが平行に設けられる例を示したが、回動軸１１の軸方向と、挿入部１８の軸方向は平行でなくても良い。その具体的な一例として、図８に示すように、回動軸１１の軸方向に対して、挿入部１８の軸方向を垂直に設けても良い。
【００３９】
上記の実施例では、挿入部１８を四角軸で設け、その四角軸のうちの広い面が挿入穴１７と接触する例を示したが、図８に示すように、挿入部１８を成す四角軸のうちの狭い面を挿入穴１７と接触させても良い。
【００４０】
上記の実施例では、閉弁時にバルブアーム１２が弁座Ａやシール面Ｂと平行に設けられる例を示したが、もちろん限定されるものではなく、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、閉弁時にバルブアーム１２が弁座Ａやシール面Ｂと平行でなくても良い。
【００４１】
上記の実施例では、挿入部１８を四角軸で設け、挿入穴１７も四角穴で設ける例を示したが、限定するものではなく、例えば、挿入部１８を丸棒（円柱軸）で設け、挿入穴１７を丸穴で設けても良い。即ち、接触面Ｃを円筒面で設けても良い。
あるいは、挿入部１８における挿入穴１７との接触箇所を球面で設け、挿入穴１７における挿入部１８との接触箇所を窪んだ球面で設けても良い。即ち、接触面Ｃを球面で設けても良い。
【００４２】
上記の実施例では、本発明をウエストゲートバルブ９に適用する例を示したが、第２排気スクロール８へ排気ガスを導く流路切替孔（通過孔の一例）の開閉を行う流路切替バルブ（ターボチャージャに搭載されるバルブ装置）に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００４３】
９  ウエストゲートバルブ（バルブ装置）
１０  バイパス孔（通過孔）
１１  回動軸
１２  バルブアーム
１３  ポペットバルブ
１７  挿入穴
１８  挿入部
α  隙間
Ｃ  接触面
【図１】
2015078660.tif 000003
【図２】
2015078660.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015078660.tif 000011
【図１０】
2015078660.tif 000012