(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャの排気タービンをバイパスするバイパス通路を開閉するためのウェイストゲートバルブであって、
少なくとも一つの貫通孔を有するバルブシートと、
前記バルブシートに隣接して配置されるとともに少なくとも一つの貫通孔を有するバルブプレートと、
第１アクチュエータと、
前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側に設けられ、前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第１部位に伝達して前記バルブプレートを回動させるように構成された駆動伝達ユニットと、
前記バルブプレートのうち前記バルブプレートの回動方向において前記第１部位と異なる位置にある第２部位を前記バルブシート側に付勢するよう構成された付勢ユニットであって、弾性力によって前記第２部位を前記バルブシート側に付勢するよう構成された弾性部材を含む付勢ユニットと、
を備えるウェイストゲートバルブ。
【請求項２】
前記駆動伝達ユニットは、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在する駆動伝達シャフトを含み、前記駆動伝達シャフトを介して前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートに伝達するよう構成された、請求項１に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項３】
前記第１部位と前記第２部位とは、前記バルブプレートの回動中心に対して対称位置に設けられた、請求項１又は２に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項４】
前記バルブプレートと前記バルブシートとの間に設けられた潤滑剤層を更に備える、請求項１乃至３の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項５】
ターボチャージャの排気タービンをバイパスするバイパス通路を開閉するためのウェイストゲートバルブであって、
少なくとも一つの貫通孔を有するバルブシートと、
前記バルブシートに隣接して配置されるとともに少なくとも一つの貫通孔を有するバルブプレートと、
第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第１部位に伝達して前記バルブプレートを回動させるように構成された駆動伝達ユニットと、
前記バルブプレートのうち前記バルブプレートの回動方向において前記第１部位と異なる位置にある第２部位を前記バルブプレートの回動を許容するように支持する支持ユニットであって、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在するロッド部材を含む支持ユニットと、
を備えるウェイストゲートバルブ。
【請求項６】
前記駆動伝達ユニット及び前記支持ユニットの各々は、前記バルブプレートを挟んでバルブシートと反対側に設けられた、請求項５に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項７】
前記駆動伝達ユニットは、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在する駆動伝達シャフトを含み、前記駆動伝達シャフトを介して前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートに伝達するよう構成された、請求項６に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項８】
第２アクチュエータを更に備え、
前記支持ユニットは、前記ロッド部材を介して前記第２アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第２部位に伝達し、前記駆動伝達ユニットとともに前記バルブプレートを回動させるように構成された、請求項５乃至７の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項９】
前記駆動伝達ユニットは、
前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在する駆動伝達シャフトと、
前記駆動伝達シャフトと交差する方向に延在し、前記第１アクチュエータによって駆動される駆動シャフトと、
前記駆動シャフトと前記駆動伝達シャフトとを連結する第１リンクアームと、
を含み、
前記支持ユニットは、
前記ロッド部材と前記駆動伝達ユニットの前記駆動シャフトとを連結する第２リンクアームと、
を含み、
前記支持ユニットは、前記ロッド部材を介して前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第２部位に伝達し、前記駆動伝達ユニットとともに前記バルブプレートを回動させるように構成された、請求項６乃至８の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項１０】
前記第１部位と前記第２部位とは、前記バルブプレートの回動中心に対して対称位置に設けられた、請求項５乃至９の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項１１】
前記バルブプレートと前記バルブシートとの間に塗布された潤滑剤層を更に備える、請求項５乃至１０の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項１２】
前記支持ユニットは、弾性部材を含み、前記バルブプレートのうち前記バルブプレートの回動方向において前記第１部位と異なる位置にある第２部位を前記弾性部材の弾性力によって前記バルブシート側に付勢するよう構成された、請求項５乃至１１の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブ。
【請求項１３】
エンジンの排気ガスにより回転するよう構成された排気タービンと、前記排気タービンによって駆動されて前記エンジンの吸気を圧縮する圧縮機と、請求項１乃至１２の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブと、を備えるターボチャージャ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ウェイストゲートバルブ及びターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャには、過給圧の過度な上昇を抑制する手段としてウェイストゲートバルブが設けられる場合がある。ウェイストゲートバルブは、ターボチャージャの排気タービンをバイパスするバイパス通路を開閉することにより、排気タービンへの排気ガスの流入量を調節するものである。ウェイストゲートバルブを通過した排気ガスは、タービン駆動に寄与せずに高温のまま排気タービン下流側の触媒へ流入するため、触媒の温度を上昇させて触媒を活性化させることができ、排ガスのクリーン化を促進することができる。
【０００３】
特許文献１に記載のターボチャージャでは、ウェイストゲートバルブの一形態として、回転式のスライド弁が採用されている。特許文献１に記載のウェイストゲートバルブは、複数の貫通孔を有するバルブシートと、バルブシートに隣接して配置されるとともに複数の貫通孔を有するバルブプレートと、アクチュエータと、バルブプレートを挟んでバルブシートと反対側に設けられ、アクチュエータの駆動力をバルブプレートに伝達してバルブプレートを回動させるように構成された駆動伝達ユニットとを備える。
【０００４】
この種のウェイストゲートバルブでは、バルブプレートを回動させてバルブプレートの貫通孔とバルブシートの貫通孔とが重なる面積を変化させることで、バルブ開度を調節するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０００４０２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のウェイストゲートバルブでは、バルブプレートは、その上部のみが駆動伝達ユニットのアームに支持されており、アームに連結されたシャフトによって左右にスライドされるように構成されている。このため、シャフトに熱伸びが生じた場合や、コンプレッサ側からアキシャル方向の荷重がかかった場合、バルブプレートがバルブシート側へ押されて傾くことで、アームに支持されたバルブプレートの上部のみがバルブシートと片当たりしてしまい、異常摩耗が発生し固着してしまう可能性がある。
【０００７】
また、固着防止のためにバルブプシートとバルブプレートとの間に大きなクリアランスを設けることも考えられるが、クリアランスからの漏れ流れによってタービン効率が低下する懸念がある。
【０００８】
本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制可能なウェイストゲートバルブ、並びにこれを備えるターボチャージャを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るウェイストゲートバルブは、ターボチャージャの排気タービンをバイパスするバイパス通路を開閉するためのウェイストゲートバルブであって、少なくとも一つの貫通孔を有するバルブシートと、前記バルブシートに隣接して配置されるとともに少なくとも一つの貫通孔を有するバルブプレートと、少なくとも一つのアクチュエータと、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側に設けられ、前記アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第１部位に伝達して前記バルブプレートを回動させるように構成された駆動伝達ユニットと、前記バルブプレートのうち前記バルブプレートの回動方向において前記第１部位と異なる位置にある第２部位を前記バルブシート側に付勢するよう構成された付勢ユニットと、を備える。
【００１０】
上記（１）に記載のウェイストゲートバルブでは、ターボチャージャの運転時において、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因してバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニットからバルブプレートの第１部位に作用する。かかる場合であっても、バルブプレートの回動方向において第１部位と異なる位置にある第２部位が付勢ユニットによってバルブシート側に付勢されているため、特許文献１のように１点でバルブプレートを支持する構成と比較して、ターボチャージャの運転時においてバルブプレートをバルブシートに一様に（相対的に均一に）押し付けることができる。これにより、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。
【００１１】
したがって、バルブシートとバルブプレートとの間に大きなクリアランスを設けなくともターボチャージャの運転時におけるバルブシートに対するバルブプレートの片当たりを抑制できるため、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００１２】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記付勢ユニットは、弾性部材を含み、前記バルブプレートのうち前記バルブプレートの回動方向において前記第１部位と異なる位置にある第２部位を前記弾性部材の弾性力によって前記バルブシート側に付勢するよう構成される。
【００１３】
上記（２）に記載のウェイストゲートバルブでは、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因してバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニットからバルブプレートに作用した場合であっても、バルブプレートの回動方向において第１部位と異なる位置にある第２部位が弾性部材の弾性力によってバルブシート側に付勢されているため、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。したがって、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記駆動伝達ユニットは、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在する駆動伝達シャフトを含み、前記駆動伝達シャフトを介して前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートに伝達するよう構成される。
【００１５】
上記（３）に記載のウェイストゲートバルブでは、駆動伝達シャフトの熱伸びに起因してバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニットからバルブプレートに作用した場合であっても、バルブプレートの回動方向において第１部位と異なる位置にある第２部位が付勢ユニットによってバルブシート側に付勢されているため、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。したがって、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００１６】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記第１部位と前記第２部位とは、前記バルブプレートの回動中心に対して対称位置に設けられる。
【００１７】
上記（４）に記載のウェイストゲートバルブによれば、ターボチャージャの運転時におけるバルブプレートをバルブシートに一様に（相対的に均一に）押し付ける効果を高めることができる。これにより、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を効果的に抑制することができる。
【００１８】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記バルブプレートと前記バルブシートとの間に設けられた潤滑剤層を更に備える。
【００１９】
上記（４）に記載のウェイストゲートバルブによれば、バルブプレートとバルブシートとの隙間を潤滑剤層によって埋めることにより、当該隙間からの排気ガスの漏れ量を低減することができる。また、潤滑剤層の潤滑作用によって、バルブプレートとバルブシートとの固着を抑制することができる。
【００２０】
（６）本発明の少なくとも一実施形態に係るウェイストゲートバルブは、ターボチャージャの排気タービンをバイパスするバイパス通路を開閉するためのウェイストゲートバルブであって、少なくとも一つの貫通孔を有するバルブシートと、前記バルブシートに隣接して配置されるとともに少なくとも一つの貫通孔を有するバルブプレートと、第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第１部位に伝達して前記バルブプレートを回動させるように構成された駆動伝達ユニットと、前記バルブプレートのうち前記バルブプレートの回動方向において前記第１部位と異なる位置にある第２部位を前記バルブプレートの回動を許容するように支持する支持ユニットと、を備える。
【００２１】
上記（６）に記載のウェイストゲートバルブでは、ターボチャージャの運転時における駆動伝達ユニットの熱伸びやエンジンの振動等に起因して、バルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニットからバルブプレートの第１部位に作用する。かかる場合であっても、バルブプレートの回動方向において第１部位と異なる位置にある第２部位が支持ユニットによって支持されているため、バルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。
【００２２】
したがって、バルブシートとバルブプレートとの間に大きなクリアランスを設けなくともターボチャージャの運転時におけるバルブシートに対するバルブプレートの片当たりを抑制できるため、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００２３】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載のウェイストゲートバルブにおいて、
前記駆動伝達ユニット及び前記支持ユニットの各々は、前記バルブプレートを挟んでバルブシートと反対側に設けられる。
【００２４】
上記（７）に記載のウェイストゲートバルブでは、ターボチャージャの運転時において、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因して、バルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニットからバルブプレートの第１部位に作用する。かかる場合であっても、支持ユニットの熱伸びに起因して、バルブプレートの回動方向において第１部位と異なる位置にある第２部位にバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が作用するため、特許文献１のように１点でバルブプレートを支持する構成と比較して、ターボチャージャの運転時においてバルブプレートをバルブシートに一様に（相対的に均一に）押し付けることができる。これにより、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。
【００２５】
したがって、バルブシートとバルブプレートとの間に大きなクリアランスを設けなくともターボチャージャの運転時におけるバルブシートに対するバルブプレートの片当たりを抑制できるため、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００２６】
（８）幾つかの実施形態では、上記（７）に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記駆動伝達ユニットは、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在する駆動伝達シャフトを含み、前記駆動伝達シャフトを介して前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートに伝達するよう構成される。
【００２７】
上記（８）に記載のウェイストゲートバルブでは、駆動伝達シャフトの熱伸びに起因してバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニットからバルブプレートに作用する。かかる場合であっても、支持ユニットの熱伸びに起因して、バルブプレートの回動方向において第１部位と異なる位置にある第２部位にバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が作用するため、駆動伝達シャフトの熱伸びに起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。したがって、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００２８】
（９）幾つかの実施形態では、上記（７）又は（８）に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記支持ユニットは、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在するロッド部材を含む。
【００２９】
上記（９）に記載のウェイストゲートバルブによれば、ターボチャージャの運転時において、ロッド部材の熱伸びに起因してバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が支持ユニットからバルブプレートの第２部位に作用する。これにより、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。したがって、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００３０】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載の上記タービンにおいて、第２アクチュエータを更に備え、前記支持ユニットは、前記ロッド部材を介して前記第２アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第２部位に伝達し、前記駆動伝達ユニットとともに前記バルブプレートを回動させるように構成される。
【００３１】
上記（１０）に記載のウェイストゲートバルブによれば、第１アクチュエータの出力と第２アクチュエータの出力とを同期させることで、バルブプレートのスムーズな回動を可能とし、より緻密な流量制御が可能となる。
【００３２】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１０）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記駆動伝達ユニットは、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在する駆動伝達シャフトと、前記駆動伝達シャフトと交差する方向に延在し、前記第１アクチュエータによって駆動される駆動シャフトと、前記駆動シャフトと前記駆動伝達シャフトとを連結する第１リンクアームと、を含み、前記支持ユニットは、前記バルブプレートを挟んで前記バルブシートと反対側において前記バルブプレートに交差する方向に延在するロッド部材と、前記ロッド部材と前記駆動伝達ユニットの前記駆動シャフトとを連結する第２リンクアームと、を含み、前記支持ユニットは、前記ロッド部材を介して前記第１アクチュエータの駆動力を前記バルブプレートの第２部位に伝達し、前記駆動伝達ユニットとともに前記バルブプレートを回動させるように構成される。
【００３３】
上記（１１）に記載のウェイストゲートバルブによれば、ウェイストゲートバルブの作動に要するアクチュエータの数を一つにすることができるため、上記（１０）に記載のウェイストゲートバルブと比較して重量低減やコスト削減の効果が期待できる。
【００３４】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（６）乃至（１１）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記第１部位と前記第２部位とは、前記バルブプレートの回動中心に対して対称位置に設けられる。
【００３５】
上記（１２）に記載のウェイストゲートバルブによれば、バルブプレートの回動中心に対して対称位置に設けられた第１部位及び第２部位を駆動伝達ユニット及び支持ユニットがそれぞれ支持しているため、駆動伝達ユニットの熱伸びやエンジンの振動等に起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを効果的に抑制することができる。これにより、バルブシートに対するバルブプレートの片当たりを抑制し、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００３６】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（６）乃至（１２）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記バルブプレートと前記バルブシートとの間に設けられた潤滑剤層を更に備える。
【００３７】
上記（１３）に記載のウェイストゲートバルブによれば、バルブプレートとバルブシートとの隙間を潤滑剤層によって埋めることにより、当該隙間からの排気ガスの漏れ量を低減することができる。また、潤滑剤層の潤滑作用によって、バルブプレートとバルブシートとの固着を抑制することができる。
【００３８】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（７）乃至（１３）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブにおいて、前記支持ユニットは、弾性部材を含み、前記バルブプレートのうち前記バルブプレートの回動方向において前記第１部位と異なる位置にある第２部位を前記弾性部材の弾性力によって前記バルブシート側に付勢するよう構成される。
【００３９】
上記（１４）に記載のウェイストゲートバルブでは、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因してバルブプレートをバルブシートに押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニットからバルブプレートに作用した場合であっても、バルブプレートの回動方向において第１部位と異なる位置にある第２部位が弾性部材の弾性力によってバルブシート側に付勢されているため、駆動伝達ユニットの熱伸びに起因するバルブプレートのバルブシート側への傾きを抑制することができる。したがって、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００４０】
（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、エンジンの排気ガスにより回転するよう構成された排気タービンと、前記排気タービンによって駆動されて前記エンジンの吸気を圧縮する圧縮機と、上記（１）乃至（１４）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブと、を備える。
【００４１】
上記（１５）に記載のターボチャージャによれば、上記（１）乃至（１４）の何れか１項に記載のウェイストゲートバルブを備えるため、バルブシートとバルブプレートとの固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。これにより、ターボチャージャの故障発生及び性能低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、バルブプレートとバルブシートとの固着及びタービン効率の低下を抑制可能なウェイストゲートバルブ、並びにこれを備えるターボチャージャが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一実施形態に係るターボチャージャ１００の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ａ）の概略斜視図である。
【図３】全開状態のウェイストゲートバルブ８（８Ａ）を示す概略的なアキシャル方向視図である。
【図４】半開状態のウェイストゲートバルブ８（８Ａ）を示す概略的なアキシャル方向視図である。
【図５】全閉状態のウェイストゲートバルブ８（８Ａ）を示す概略的なアキシャル方向視図である。
【図６】一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｂ）の概略斜視図である。
【図７】図６におけるＸ部の構成示す概略拡大図である。
【図８】一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｃ）の構成を模式的に示す図である。
【図９】一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｄ）の構成を模式的に示す図である。
【図１０】一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｅ）の構成を模式的に示す図である。
【図１１】一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｆ）の構成を模式的に示す図である。
【図１２】一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｇ）の構成を模式的に示す図である。
【図１３】ウェイストゲートバルブ８（８Ａ〜８Ｇ）の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１４】バルブプレートにおける潤滑剤層６８の塗布範囲を示す図である。
【図１５】バルブプレート１２の他の構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４５】
図１は、一実施形態に係るターボチャージャ１００の構成を模式的に示すブロック図である。ターボチャージャ１００は、図１に示すように、不図示のエンジンの排気ガスにより回転するよう構成された排気タービン２と、排気タービン２によって駆動されてエンジンの吸気を圧縮する圧縮機４と、排気タービン２をバイパスするバイパス通路６を開閉するためのウェイストゲートバルブ８とを備える。
【００４６】
図２は、一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ａ）の概略斜視図である。
図２に示すように、ウェイストゲートバルブ８（８Ａ）は、バルブシート１０、バルブプレート１２、第１アクチュエータ１４、第２アクチュエータ１６、駆動伝達ユニット１８、支持ユニット２０を備える。
【００４７】
バルブシート１０は、円環状の平板部材であり、バルブシート１０には、バルブプレート１２の回動方向に沿って複数の貫通孔２２（排気ガス噴出孔）が等間隔に設けられている。
【００４８】
バルブプレート１２は、バルブシート１０に隣接して配置された円環状の平板部材である。バルブプレート１２には、バルブプレート１２の回動方向に沿って複数の貫通孔２４（排気ガス噴出孔）が貫通孔２２の間隔と一致する間隔で設けられている。バルブプレート１２におけるバルブシート１０と反対側の面には、バルブシート１０と反対側に突出する第１ピン２６（第１部位）及び第２ピン２８（第２部位）が設けられている。第１ピン２６と第２ピン２８とは、バルブプレート１２の回動中心に対して対称位置に設けられている。
【００４９】
第１アクチュエータ１４及び第２アクチュエータ１６の各々は、例えばモータによって構成されており、第１アクチュエータ１４の出力と第２アクチュエータ１６の出力とは同期している。
【００５０】
駆動伝達ユニット１８は、バルブプレート１２を挟んでバルブシート１０と反対側に設けられており、第１アクチュエータ１４の駆動力をバルブプレート１２の第１ピン２６に伝達してバルブプレート１２を回動させるように構成されている。駆動伝達ユニット１８は、駆動伝達シャフト３０（クランク軸）及びアーム３２を含む。
【００５１】
駆動伝達シャフト３０は、バルブプレート１２を挟んでバルブシート１０と反対側においてバルブプレート１２に直交する方向（バルブプレート１２に交差する方向）に延在し、第１アクチュエータ１４によって該駆動伝達シャフト３０の軸線回りに回動される（自転する）。アーム３２は、駆動伝達シャフト３０における第１アクチュエータ１４と反対側の端部に固定されており、第１ピン２６をスライド可能に支持するスリット状の溝部３４を有する。かかる構成において、第１アクチュエータ１４によって駆動伝達シャフト３０がその軸線回りに回動されると、駆動伝達シャフト３０と一体的にアーム３２が回動し、アーム３２から第１ピン２６を介してバルブプレート１２に駆動力が伝達されてバルブプレート１２が回動する。
【００５２】
このように、駆動伝達ユニット１８は、駆動伝達シャフト３０及びアーム３２を介して第１アクチュエータ１４の駆動力をバルブプレート１２に伝達し、バルブプレート１２を回動するよう構成されている。
【００５３】
支持ユニット２０は、バルブプレート１２を挟んでバルブシート１０と反対側に設けられており、バルブプレート１２のうちバルブプレート１２の回動方向において第１ピン２６と異なる位置にある第２ピン２８をバルブプレート１２の回動を許容するように支持している。支持ユニット２０は、ロッド部材３６（クランク軸）及びアーム３８を含む。
【００５４】
ロッド部材３６は、バルブプレート１２を挟んでバルブシート１０と反対側においてバルブプレート１２に直交する方向（バルブプレート１２に交差する方向）に延在し、第２アクチュエータ１６によって該ロッド部材３６の軸線回りに回動される。アーム３８は、ロッド部材３６における第２アクチュエータ１６と反対側の端部に連結されており、第２ピン２８をスライド可能に支持するスリット状の溝部４０を有する。かかる構成において、第１アクチュエータ１４と同期した第２アクチュエータ１６によってロッド部材３６がその軸線回りに回動されると、ロッド部材３６と一体的にアーム３８が回動し、アーム３８から第２ピン２８を介してバルブプレート１２に駆動力が伝達されてバルブプレート１２が回動する。
【００５５】
このように、支持ユニット２０は、ロッド部材３６及びアーム３８を介して第２アクチュエータ１６の駆動力をバルブプレート１２の第２ピン２８に伝達し、駆動伝達ユニット１８とともにバルブプレート１２を回動させるように構成される。
【００５６】
図３は、全開状態のウェイストゲートバルブ８（８Ａ）を示す概略的なアキシャル方向視図である。図４は、半開状態のウェイストゲートバルブ８（８Ａ）を示す概略的なアキシャル方向視図である。図５は、全閉状態のウェイストゲートバルブ８（８Ａ）を示す概略的なアキシャル方向視図である。図３〜図５では、第１アクチュエータ１４及び第２アクチュエータ１６の図示を便宜的に省略している。
【００５７】
図３に示す状態は、バルブプレート１２の貫通孔２４とバルブシート１０の貫通孔２２とが完全に重なった状態であり、図４に示す状態は、バルブプレート１２の貫通孔２４とバルブシート１０の貫通孔２２とが半分程度重なった状態であり、図５に示す状態は、バルブプレート１２の貫通孔２４とバルブシート１０の貫通孔２２とが重ならない状態である。図３〜図５に示すように、ウェイストゲートバルブ８は、バルブプレート１２の回動に伴ってバルブプレート１２の貫通孔２４とバルブシート１０の貫通孔２２とが重なる面積を変化させることで、バルブ開度を調節するよう構成されている。
【００５８】
ウェイストゲートバルブ８（８Ａ）によれば、ターボチャージャ１００の運転時における駆動伝達ユニット１８の熱伸びやエンジンの振動等に起因して、バルブプレート１２をバルブシート１０に押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニット１８からバルブプレート１２に作用する。かかる場合であっても、バルブプレート１２の回動方向において第１ピン２６と異なる位置にある第２ピン２８が支持ユニット２０によって支持されているため、バルブプレート１２の傾きを抑制することができる。
【００５９】
したがって、バルブシート１０とバルブプレート１２との間に大きなクリアランスを設けなくともターボチャージャ１００の運転時におけるバルブシート１０に対するバルブプレート１２の片当たりを抑制できるため、バルブシート１０とバルブプレート１２との固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００６０】
また、上記形態では、バルブプレート１２の回動中心に対して対称位置に設けられた第１ピン２６及び第２ピン２８を駆動伝達ユニット１８及び支持ユニット２０がそれぞれ支持しているため、駆動伝達ユニット１８の熱伸びやエンジンの振動等に起因するバルブプレート１２のバルブシート１０側への傾きを効果的に抑制することができる。これにより、バルブシート１０に対するバルブプレート１２の片当たりを抑制し、バルブシート１０とバルブプレート１２との固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００６１】
また、上記形態では、駆動伝達ユニット１８及び支持ユニット２０の各々は、バルブプレート１２を挟んでバルブシート１０と反対側に設けられている。
【００６２】
かかる構成では、ターボチャージャ１００の運転時において、駆動伝達ユニット１８の熱伸びに起因して、バルブプレート１２をバルブシート１０に押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニット１８からバルブプレート１２に作用する。かかる場合であっても、支持ユニット２０の熱伸びに起因して、バルブプレート１２の回動方向において第１ピン２６と異なる位置にバルブプレート１２をバルブシート１０に押し付けるアキシャル方向の荷重が支持ユニット２０から作用するため、特許文献１のように１点でバルブプレートを支持する構成と比較して、ターボチャージャ１００の運転時においてバルブプレート１２をバルブシート１０に一様に（相対的に均一に）押し付けることができる。これにより、駆動伝達ユニット１８の熱伸びに起因するバルブプレート１２の傾きを抑制することができる。したがって、バルブシート１０とバルブプレート１２との固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００６３】
また、上記形態では、第１アクチュエータ１４の出力と第２アクチュエータ１６の出力とを同期させることで、バルブプレート１２のスムーズな回動を可能とし、より緻密な流量制御が可能となる。
【００６４】
次に、他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態において既述の実施形態と実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
【００６５】
図６は、一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｂ）の概略斜視図である。図７は、図６におけるＸ部の構成示す概略拡大図である。
一実施形態では、図６及び図７に示すように、駆動伝達ユニット１８は、駆動シャフト４２、第１リンクアーム４４、駆動伝達シャフト３０、及びアーム３２を含む。駆動シャフト４２は、駆動伝達シャフト３０と直交する方向（駆動伝達シャフト３０と交差する方向）に延在し、第１アクチュエータ１４によってその軸線方向に駆動される。この場合、第１アクチュエータ１４は例えばシリンダタイプなどの直動式のアクチュエータである。第１リンクアーム４４は、駆動伝達シャフト３０と直交する方向（駆動伝達シャフト３０と交差する方向）に延在し、駆動シャフト４２の一端側と駆動伝達シャフト３０とを連結している。
【００６６】
また、図６及び図７に示す形態では、支持ユニット２０は、第２リンクアーム４６、ロッド部材３６及びアーム３８を含む。第２リンクアーム４６は、ロッド部材３６と直交する方向（ロッド部材３６と交差する方向）に延在し、駆動シャフト４２の他端側とロッド部材３６とを連結している。
【００６７】
かかる構成では、図６及び図７に示すように、第１アクチュエータ１４によって駆動シャフト４２がその軸方向に往復動すると、駆動シャフト４２に連結された第１リンクアーム４４及び第２リンクアーム４６がそれぞれ駆動伝達シャフト３０及びロッド部材３６を搖動中心として搖動する。第１リンクアーム４４の搖動に伴って、第１リンクアーム４４に連結された駆動伝達シャフト３０がその軸線回りに回動してアーム３２を駆動し、第２リンクアーム４６の搖動に伴って、第２リンクアーム４６に連結されたロッド部材３６がその軸線回りに回動してアーム３８を駆動する。これにより、アーム３２及びアーム３８に支持されたバルブプレート１２が左右に回動し、ウェイストゲートバルブ８（８Ｂ）の開度が調節される。
【００６８】
このように、図６及び図７に示す形態では、駆動伝達ユニット１８は、駆動シャフト４２、第１リンクアーム４４、駆動伝達シャフト３０、及びアーム３２を介して第１アクチュエータ１４の駆動力をバルブプレート１２の第１ピン２６に伝達してバルブプレート１２を回動させるよう構成されている。また、支持ユニット２０は、駆動シャフト４２、第２リンクアーム４６、ロッド部材３６及びアーム３８を介して第１アクチュエータ１４の駆動力をバルブプレート１２の第２ピン２８に伝達し、駆動伝達ユニット１８とともにバルブプレート１２を回動させるように構成されている。
【００６９】
かかる構成では、ウェイストゲートバルブ８（８Ｂ）の作動に要するアクチュエータの数を一つにすることができるため、ウェイストゲートバルブ８（８Ａ）と比較して重量低減やコスト削減の効果が期待できる。
【００７０】
図８は、一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｃ）の構成を模式的に示す図である。図９は、一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｄ）の構成を模式的に示す図である。図１０は、一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｅ）の構成を模式的に示す図である。図１１は、一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｆ）の構成を模式的に示す図である。図１２は、一実施形態に係るウェイストゲートバルブ８（８Ｇ）の構成を模式的に示す図である。
【００７１】
幾つかの実施形態では、図８〜図１２に示すように、ウェイストゲートバルブ８（８Ｃ〜８Ｇ）は、バルブプレート１２のうちバルブプレート１２の回動方向において第１ピン２６（第１部位）と異なる位置にある被付勢部位４８（第２部位）をバルブシート１０側に付勢するよう構成された付勢ユニット５０を備える。図８〜図１２に示す形態では、ウェイストゲートバルブ８（８Ａ，８Ｂ）とは異なり、バルブプレート１２を回動するための駆動力は駆動伝達ユニット１８を介して第１ピン２６のみから入力される。また、図９〜図１２に示す形態では、付勢ユニット５０は、バルブプレート１２のうちバルブプレート１２の回動方向において第１ピン２６と異なる位置にある第２ピン２８をバルブプレート１２の回動を許容するように支持する支持ユニット２０としても機能する。
【００７２】
ウェイストゲートバルブ８（８Ｃ〜８Ｇ）では、ターボチャージャ１００の運転時において、駆動伝達ユニット１８の熱伸びに起因してバルブプレート１２をバルブシート１０に押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニット１８からバルブプレート１２に作用する。かかる場合であっても、バルブプレート１２の回動方向において第１ピン２６と異なる位置にある被付勢部位４８が付勢ユニット５０によってバルブシート１０側に付勢されているため、特許文献１のように１点でバルブプレート１２を支持する構成と比較して、ターボチャージャ１００の運転時においてバルブプレート１２をバルブシート１０に一様に（相対的に均一に）押し付けることができる。これにより、駆動伝達ユニット１８の熱伸びに起因するバルブプレート１２のバルブシート１０側への傾きを抑制することができる。
【００７３】
したがって、バルブシート１０とバルブプレート１２との間に大きなクリアランスを設けなくともターボチャージャ１００の運転時におけるバルブシート１０に対するバルブプレート１２の片当たりを抑制できるため、バルブシート１０とバルブプレート１２との固着及びタービン効率の低下を抑制することができる。
【００７４】
幾つかの実施形態では、図８〜図１２に示すように、付勢ユニット５０は弾性部材５２を含み、弾性部材５２の弾性力によってバルブプレート１２の被付勢部位４８をバルブシート１０側に付勢するよう構成される。弾性部材５２は、例えば板バネであってもよいし（図８参照）、コイルばねであってもよいし（図９〜図１２参照）、皿ばねやゴム等であってもよい。
【００７５】
かかる構成によれば、駆動伝達ユニット１８の熱伸びに起因してバルブプレート１２をバルブシート１０に押し付けるアキシャル方向の荷重が駆動伝達ユニット１８からバルブプレート１２に作用した場合であっても、バルブプレート１２の回動方向において第１ピン２６と異なる位置にある被付勢部位４８が弾性部材５２の弾性力によってバルブシート１０側に付勢されているため、駆動伝達ユニット１８の熱伸びに起因するバルブプレート１２のバルブシート１０側への傾きを抑制することができる。
【００７６】
一実施形態では、図８に示すように、弾性部材５２としての板バネの一端部は、ターボチャージャ１００の第１ハウジング５４（例えばタービンハウジング又は軸受ハウジング）に固定され、板バネの他端部はバルブプレート１２の被付勢部位４８（バルブプレート１２のうちバルブシート１０と反対側の表面の一部）に摺動可能に当接するよう構成されている。かかる構成によれば、バルブシート１０に対するバルブプレート１２の片当たりを簡素な構成で抑制することができる。
【００７７】
幾つかの実施形態では、図９〜図１１に示すように、付勢ユニット５０は、直線状に配列された、ロッド部材５６、弾性部材５２、ロッド部材５８、及びアーム３８を含む。ロッド部材５６の一端部はターボチャージャ１００のハウジングに支持され、ロッド部材５６の他端部は弾性部材５２の一端部に固定されている。弾性部材５２の他端部はロッド部材５８の一端部に固定され、ロッド部材５８の他端部がアーム３８に固定されている。図９及び図１０に示す形態では、ロッド部材５８の一端部は、ターボチャージャ１００の第２ハウジング６０（例えばコンプレッサハウジング）に固定されており、図１２に示す形態ではターボチャージャ１００の第１ハウジング５４（例えばタービンハウジング又は軸受ハウジング）に固定されている。
【００７８】
このように、図９〜図１１に示す形態では、弾性部材５２の弾性力がロッド部材５８及びアーム３８を介してバルブプレート１２の被付勢部位４８（バルブプレート１２のうちアーム３８に当接する部分）に伝達されることでバルブプレート１２の被付勢部位４８がバルブシート１０側に付勢される。かかる構成によれば、図８に示す形態と比較して、バルブプレート１２のスムーズな回動を可能とし、より緻密な流量制御が可能となる。
【００７９】
一実施形態では、図１２に示すように付勢ユニット５０の起点側（ロッド部材５６側）にアーム６４が設けられていても良い。図１２に示す形態では、付勢ユニット５０は、ピン６２、アーム６４、ロッド部材５６、弾性部材５２及びロッド部材５８を含んでいる。ピンは、アーム６４に挿通された状態でロッド部材５６に平行に延在しており、第１ハウジング５４にその一端部を支持されている。アーム６４はロッド部材５６を支持した状態でピン６２の周りに回動可能に構成されている。ロッド部材５６におけるアーム６４と反対側の端部は弾性部材５２の一端部に固定されており、弾性部材５２の他端部はロッド部材５８の一端部に固定されている。ロッド部材５８の他端部は、バルブプレート１２に固定されている。かかる形態では、弾性部材５２の弾性力がロッド部材５８を介してバルブプレート１２の被付勢部位４８（バルブプレート１２のうちロッド部材５８の他端部が固定された部分）に伝達されることでバルブプレート１２の被付勢部位４８がバルブシート１０側に付勢される。かかる構成によれば、図８に示す形態と比較して、バルブプレート１２のスムーズな回動を可能とし、より緻密な流量制御が可能となる。
【００８０】
一実施形態では、図１０に示すように、駆動伝達ユニット１８は、バルブプレート１２をバルブシート１０側に付勢する方向の弾性力をバルブプレート１２に付与する弾性部材６６を含んでいても良い。
【００８１】
幾つかの実施形態では、上述したウェイストゲートバルブは、図１３及び図１４に示すように、バルブプレート１２とバルブシート１０との間に塗布された潤滑剤層６８を更に備えていてもよい。潤滑剤層６８としては、例えばアブレダブルシールや固体潤滑剤を好適に用いることができる。
【００８２】
かかる構成によれば、バルブプレート１２とバルブシート１０との隙間を潤滑剤層６８によって埋めることにより、当該隙間からの排気ガスの漏れ量を低減することができる。また、潤滑剤層６８の潤滑作用によって、バルブプレート１２とバルブシート１０との固着を抑制することができる。
【００８３】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００８４】
例えば、上述した幾つかの実施形態では、バルブプレート１２が２箇所で支持される形態を例示したが、バルブプレートは３箇所以上の複数箇所で支持されてもよい。この場合においても、バルブプレートは等間隔で支持されることが好ましい。また、上述した幾つかの実施形態では、バルブプレートが２箇所で駆動される形態を例示したが、バルブプレートは３箇所以上の複数箇所で駆動されてもよい。
【００８５】
また、上述した幾つかの実施形態では、バルブプレート１２が第１ピン２６及び第２ピン２８を有する形態を例示したが、図１５に示すように、バルブプレート１２とアーム３９とが一体的に成形されてもよい。図１５に示す形態では、２つのアーム３９がバルブプレート１２の回動中心に対して対称位置に設けられている。この場合、上述した駆動伝達ユニット１８が一方のアーム３９に係合し、支持ユニット２０又は付勢ユニット５０が他方のアーム３９に係合するよう構成される。
【符号の説明】
【００８６】
２  排気タービン
４  圧縮機
６  バイパス通路
８  ウェイストゲートバルブ
１０  バルブシート
１２  バルブプレート
１４  第１アクチュエータ
１６  第２アクチュエータ
１８  駆動伝達ユニット
２０  支持ユニット
２２，２４  貫通孔
２６  第１ピン
２８  第２ピン
３０  駆動伝達シャフト
３２，３８，６４，６９  アーム
３４，４０  溝部
３６，５６，５８  ロッド部材
４２  駆動シャフト
４４  第１リンクアーム
４６  第２リンクアーム
４８  被付勢部位
５０  付勢ユニット
５２，６６  弾性部材
５４  第１ハウジング
６０  第２ハウジング
６２  ピン
６８  潤滑剤層
１００  ターボチャージャ
【図１】
0006636395.tif 000002
【図２】
0006636395.tif 000003
【図３】
0006636395.tif 000004
【図４】
0006636395.tif 000005
【図５】
0006636395.tif 000006
【図６】
0006636395.tif 000007
【図７】
0006636395.tif 000008
【図８】
0006636395.tif 000009
【図９】
0006636395.tif 000010
【図１０】
0006636395.tif 000011
【図１１】
0006636395.tif 000012
【図１２】
0006636395.tif 000013
【図１３】
0006636395.tif 000014
【図１４】
0006636395.tif 000015
【図１５】
0006636395.tif 000016