(57)【要約】  流量可変バルブ機構は、弁体と、弁体から突出するバルブ軸とを含むバルブと、軸線方向に弁体から離れた位置でバルブ軸に固定された止め部材と、弁体と止め部材との間に配置され、止め部材と共にバルブを保持する取付部材と、止め部材と取付部材との間、または、取付部材と弁体との間に配置され、止め部材または弁体と取付部材とに接触して取付部材に弾性力を与えるばね座金と、を備える。第１部材または第２部材には、径方向内方に面し、ばね座金の外周部に対面する内面が形成されている。
2020008697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と、前記弁体から突出し軸線を有するバルブ軸とを含むバルブと、
前記軸線方向に前記弁体から離れた位置で前記バルブ軸に固定された止め部材と、
前記弁体と前記止め部材との間に配置され、前記止め部材と共に前記バルブを保持する取付部材と、
前記止め部材と前記取付部材との間、または、前記取付部材と前記弁体との間に配置され、前記止め部材または前記弁体である第１部材と前記取付部材である第２部材とに接触して前記取付部材に弾性力を与えるばね座金であって、前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に接触する外周部を含む前記ばね座金と、を備え、
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方には、径方向内方に面し、前記ばね座金の前記外周部に対面する内面が形成されている、流量可変バルブ機構。
【請求項２】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、前記第１部材および前記第２部材の間に形成された隙間に向けて突出する凸部を含み、
前記凸部に、前記ばね座金の前記外周部に対面する前記内面が形成されている、請求項１に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項３】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方は、
前記ばね座金が常に接触する座面と、
前記軸線方向で前記凸部に対面する位置に形成されて前記座面から窪むと共に前記凸部を受け入れ可能な窪み部とを含む、請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項４】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方は、
前記ばね座金が常に接触する座面と、
前記軸線方向で前記凸部に対面する位置に形成されて前記座面に面一な平坦部とを含む、請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項５】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、前記ばね座金の前記外周部を受け入れる溝部を含み、
前記溝部内に、前記ばね座金の前記外周部に対面する前記内面が形成されている、請求項１に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項６】
前記ばね座金は、
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に常に接触する前記外周部と、
前記外周部よりも前記バルブ軸に近く位置して前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に常に接触する内周部と、
前記外周部および前記内周部の間に形成されて前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方に常に接触する中間部と、を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項７】
弁体と、前記弁体から突出して軸線を有するバルブ軸とを含むバルブと、
前記軸線方向に前記弁体から離れた位置で前記バルブ軸に固定された止め部材と、
前記弁体と前記止め部材との間に配置され、前記止め部材と共に前記バルブを保持する取付部材と、
前記止め部材と前記取付部材との間、または、前記取付部材と前記弁体との間に配置され、前記止め部材または前記弁体である第１部材と前記取付部材である第２部材とに接触して前記取付部材に弾性力を与えるばね座金であって、前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に接触する外周部を含む前記ばね座金と、を備え、
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、前記ばね座金の前記外周部に接触することで前記外周部の径方向外側への移動を規制する規制手段を含む、流量可変バルブ機構。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一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駆動されるコンプレッサと、を備え、
前記流量可変バルブ機構の前記弁体は、前記タービンに形成されたバイパス通路の開口部を開閉するように構成されている、過給機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、流量可変バルブ機構および過給機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、過給機のタービンに関して、タービンハウジングに形成された排気ガスのバイパス開口を開閉するためのバルブ構造が知られている。特許文献１に記載された構造では、弁体の軸が貫通するバルブ支持部材と座金との間に、環状のばね部材が配置されている。特許文献２に記載された構造では、スプリング要素（ばね部材）が、フラッププレートとレバーとの間、または、レバーとディスクとの間に配置されている。スプリング要素は、２つの部材の間の接触点で発生し得る摩耗を低減または防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第9127590号明細書
【特許文献２】特表2012-527575号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、ばね部材（ばね座金）は、２つの部材の間に配置される。ばね座金は、軸方向の力を受けて変形することにより、摩耗または軸方向の振動を低減し得る。ところが、ばね座金の変形が大きくなり過ぎると、ばね座金の弾性が劣化するおそれがある。すなわち、ばね座金は軸方向の力を受けて径方向に伸びる傾向にあり、そのような変形が、弾性の劣化（いわゆる「へたり」）を招き得る。【０００５】
本開示は、摩耗または振動を低減するためのばね座金に関し、ばね座金の弾性の劣化を抑えることができる流量可変バルブ機構および過給機を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る流量可変バルブ機構は、弁体と、弁体から突出し軸線を有するバルブ軸とを含むバルブと、軸線方向に弁体から離れた位置でバルブ軸に固定された止め部材と、弁体と止め部材との間に配置され、止め部材と共にバルブを保持する取付部材と、止め部材と取付部材との間、または、取付部材と弁体との間に配置され、止め部材または弁体である第１部材と取付部材である第２部材とに接触して取付部材に弾性力を与えるばね座金であって、第１部材および第２部材のいずれか一方に接触する外周部を含むばね座金と、を備え、第１部材および第２部材のいずれか一方には、径方向内方に面し、ばね座金の外周部に対面する内面が形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様によれば、摩耗または振動を低減するためのばね座金に関し、ばね座金の弾性の劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は本開示の一実施形態に係る流量可変バルブ機構が適用された過給機の断面図である。
【図２】図２は図１の過給機を示す側面図である。
【図３】図３は図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４は図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図５は図４の一部を拡大して示す図であり、止め部材と取付部材との間にばね座金が配置された一実施形態を示す断面図である。
【図６】図６は第１の変形形態を示す断面図である。
【図７】図７は第２の変形形態を示す断面図である。
【図８】図８は第３の変形形態を示す断面図である。
【図９】図９は第４の変形形態を示す断面図である。
【図１０】図１０は第５の変形形態を示す断面図である。
【図１１】図１１は取付部材と弁体との間にばね座金が配置された他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の一態様に係る流量可変バルブ機構は、弁体と、弁体から突出し軸線を有するバルブ軸とを含むバルブと、軸線方向に弁体から離れた位置でバルブ軸に固定された止め部材と、弁体と止め部材との間に配置され、止め部材と共にバルブを保持する取付部材と、止め部材と取付部材との間、または、取付部材と弁体との間に配置され、止め部材または弁体である第１部材と取付部材である第２部材とに接触して取付部材に弾性力を与えるばね座金であって、第１部材および第２部材のいずれか一方に接触する外周部を含むばね座金と、を備え、第１部材および第２部材のいずれか一方には、径方向内方に面し、ばね座金の外周部に対面する内面が形成されている。
【００１０】
この流量可変バルブ機構によれば、ばね座金は、止め部材または弁体である第１部材と取付部材である第２部材とに接触して、取付部材に弾性力を与える。ばね座金は、止め部材、取付部材および弁体の間における接触部分の摩耗またはバルブ等の振動を低減し得る。第１部材と第２部材との間隔が縮まると、ばね座金は軸方向の力を受けて変形し得る。ばね座金が径方向に伸びようとした際、第１部材および第２部材のいずれか一方に形成された内面が、ばね座金の外周部に接触する。よって、ばね座金の径方向外側への変形が抑えられる。その結果として、ばね座金の弾性の劣化を抑えることができる。
【００１１】
いくつかの態様において、第１部材および第２部材のいずれか一方は、第１部材および第２部材の間に形成された隙間に向けて突出する凸部を含み、凸部に、ばね座金の外周部に対面する内面が形成されている。ばね座金の外周部に対面（または接触）する内面を含む凸部は、ばね座金の径方向外側への変形を確実に抑えることができる。
【００１２】
いくつかの態様において、第１部材および第２部材のいずれか他方は、ばね座金が常に接触する座面と、軸線方向で凸部に対面する位置に形成されて座面から窪むと共に凸部を受け入れ可能な窪み部とを含む。この場合、第１部材と第２部材との間隔が縮小されてばね座金が変形する際、凸部が窪み部に受け入れられる。よって、第１部材と第２部材との軸線方向の相対移動距離が確保される。内面を含む凸部によってばね座金の変形を抑えつつ、軸線方向のストロークを確保してばね座金の弾性力を十分に発揮させることができる。
【００１３】
いくつかの態様において、第１部材および第２部材のいずれか他方は、ばね座金が常に接触する座面と、軸線方向で凸部に対面する位置に形成されて座面に面一な平坦部とを含む。この場合、第１部材と第２部材との間隔が縮小されてばね座金が変形する際、凸部は平坦部に接触する。この平坦部は座面に面一であるので、第１部材と第２部材との軸線方向の相対移動距離が小さくなっている。これにより、ばね座金が塑性変形の領域に至るまで変形してしまうことを防止できる。
【００１４】
いくつかの態様において、第１部材および第２部材のいずれか一方は、ばね座金の外周部を受け入れる溝部を含み、溝部内に、ばね座金の外周部に対面する内面が形成されている。ばね座金の外周部が溝部に受け入れられ、その溝部内に、ばね座金の外周部に対面（または接触）する内面が形成されるので、ばね座金の径方向外側への変形を確実に抑えることができる。
【００１５】
いくつかの態様において、ばね座金は、第１部材および第２部材のいずれか一方に常に接触する外周部と、外周部よりもバルブ軸に近く位置して第１部材および第２部材のいずれか一方に常に接触する内周部と、外周部および内周部の間に形成されて第１部材および第２部材のいずれか他方に常に接触する中間部と、を含む。この場合、ばね座金のうち、外周部と内周部（径方向の２か所）がいずれか一方の部材に接触し、外周部と内周部の間の中間部がいずれか他方の部材に接触する。このようなアーチ形の接触構造は、摩耗または振動を低減するために好適に作用する。また、ばね座金の製造が容易である。
【００１６】
本開示の別の態様に係る流量可変バルブ機構は、弁体と、弁体から突出して軸線を有するバルブ軸とを含むバルブと、軸線方向に弁体から離れた位置でバルブ軸に固定された止め部材と、弁体と止め部材との間に配置され、止め部材と共にバルブを保持する取付部材と、止め部材と取付部材との間、または、取付部材と弁体との間に配置され、止め部材または弁体である第１部材と取付部材である第２部材とに接触して取付部材に弾性力を与えるばね座金であって、第１部材および第２部材のいずれか一方に接触する外周部を含むばね座金と、を備え、第１部材および第２部材のいずれか一方は、ばね座金の外周部に接触することで外周部の径方向外側への移動を規制する規制手段を含む。
【００１７】
この流量可変バルブ機構によっても、上記したのと同等の作用・効果が奏される。すなわち、規制手段は、ばね座金の外周部に接触することで外周部の径方向外側への移動を規制し、それによって、ばね座金の径方向外側への変形を抑える。その結果として、ばね座金の弾性の劣化を抑えることができる。
【００１８】
本開示の更に別の態様として、上記のいずれか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、タービンによる回転駆動力によって駆動されるコンプレッサと、を備え、流量可変バルブ機構の弁体は、タービンに形成されたバイパス通路の開口部を開閉するように構成されている過給機が提供され得る。この場合、流量可変バルブ機構において、ばね座金の弾性の劣化が抑えられているので、タービンの信頼性が向上している。
【００１９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。本明細書において、「周方向」および「径方向」は、軸線Ｘを基準とする方向を意味するものとする。
【００２０】
図１〜図３に示される過給機１は、たとえば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。図１に示されるように、過給機１は、タービン２とコンプレッサ３とを備えている。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。
【００２１】
タービン翼車６は回転軸１４の第１端に設けられており、コンプレッサ翼車７は回転軸１４の第２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。過給機１は、タービンロータ軸１６を備えている。タービンロータ軸１６は、回転軸１４とタービン翼車６とを備えている。タービンロータ軸１６及びコンプレッサ翼車７は一体の回転体として回転する。
【００２２】
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を通じてタービンスクロール流路４ａ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。
【００２３】
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、タービンロータ軸１６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から吸入した空気を圧縮する。圧縮空気は、コンプレッサスクロール流路５ａを通過し、吐出口１１から吐出される。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。このように、コンプレッサ３は、タービン２による回転駆動力によって駆動される。
【００２４】
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（図３参照）１７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。
【００２５】
図２及び図３に示されるように、過給機１は、タービンハウジング４の内部に設けられたウェイストゲートバルブ２０（流量可変バルブ機構の一例）を備えている。ウェイストゲートバルブ２０は、バイパス通路１７の開口部を開閉するように構成されている。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２１と、ステム２１の第１端２１ａからステム２１の径方向に張り出すバルブ取付部材２２と、バルブ取付部材２２の先端部２２ｂに保持されたバルブ２３と、バルブ２３の一端に固定され、バルブ取付部材２２と共にバルブ２３を保持する止め金（止め部材）２６と、バルブ取付部材２２と止め金２６との間に配置されたばね座金３０（図４参照）と、を備えている。
【００２６】
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）４ｂが形成されている。支持穴４ｂ内には、円筒状の軸受４１が挿通されている。軸受４１は、タービンハウジング４の外壁に対して固定されている。軸受４１は、軸線方向において第１端側から第２端側にわたって一定の直径を有してもよい。タービンハウジング４内に位置する軸受４１の第１端面４１ａは、平坦に形成されている。タービンハウジング４外に位置する軸受４１の第２端面４１ｂは、平坦に形成されている。軸受４１の形状は、特に限定されず、あらゆる形状であり得る。軸受４１は、タービンハウジング４内の第１端側に形成される小径部と、タービンハウジング４外の第２端側に形成される大径部とを有してもよい。軸受４１は、第１端側から第２端側に向けて拡径する傾斜部を有してもよい。
【００２７】
ステム２１は、軸受４１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のタービンハウジング４内に配置された第１端２１ａは、バルブ取付部材２２の基端部２２ａに形成された筒状部に挿通されている。バルブ取付部材２２の基端部２２ａは、溶接等によってステム２１の第１端２１ａに接合されている。バルブ取付部材２２の基端部２２ａに形成された筒状部の軸受４１側の端面は、軸受４１の第１端面４１ａと平行であり、第１端面４１ａに対面している。ステム２１は、ステム２１の軸線回りに回転し、バルブ取付部材２２を揺動させる。バルブ取付部材２２の板状の先端部２２ｂには、バルブ２３を取付けるための貫通孔２２ｃ（図４参照）が設けられている。
【００２８】
ステム２１のタービンハウジング４の外部に配置された第２端２１ｂには、ステム２１の径方向に突出する板状のリンク部材４２が固定されている。ステム２１の第２端２１ｂは、リンク部材４２に形成された貫通孔を貫通している。リンク部材４２の裏面４２ａは、軸受４１の第２端面４１ｂと平行であり、第２端面４１ｂに対面している。
【００２９】
リンク部材４２の先端部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に、連結ピン４３が挿通されている。また、連結ピン４３は、アクチュエータ５０の作動ロッド５１の先端部５１ａに形成された貫通孔に挿通されている。連結ピン４３の第１端部はカシメによって作動ロッド５１に固定されている。連結ピン４３の第２端部には、クリップ４４が装着されて、連結ピン４３の貫通孔からの脱落が防止されている。作動ロッド５１の先端部５１ａおよび連結ピン４３はリンク部材４２に対して回転可能である。作動ロッド５１の移動に伴い、リンク部材４２の先端部は、ステム２１の軸線を中心に揺動する。言い換えれば、ステム２１は、リンク部材４２及び連結ピン４３を介して、アクチュエータ５０の作動ロッド５１に連結されている。
【００３０】
アクチュエータ５０は、コンプレッサハウジング５から側方に突出するブラケット１８に固定されている。アクチュエータ５０は、たとえば、作動ロッド５１と、作動ロッド５１を駆動するダイヤフラムと、作動ロッド５１の軸線方向においてダイヤフラムを挟んで隣接する低圧室５９及び高圧室５８と、低圧室５９内に配置されダイヤフラムを付勢する復帰スプリングとを備えている。アクチュエータ５０では、コンプレッサ３の出口側の圧力が設定圧に達すると作動ロッド５１を先端側に移動させると共に、コンプレッサ３の出口側の圧力が設定圧未満になると作動ロッド５１を基端側へ移動させる。
【００３１】
次に、ウェイストゲートバルブ２０について詳細に説明する。図３及び図４に示されるように、バルブ２３は、バイパス通路１７の開口部１７ａの周縁部１７ｂに当接離隔可能なものである。バルブ２３は、弁体２４と、弁体２４から突出するバルブ軸２５と、を有している。弁体２４は、たとえば円盤状を成している。弁体２４は、周縁部１７ｂに対面する封止面２４ａと、封止面２４ａとは反対側の背面２４ｂと、背面２４ｂから突出する支持面２４ｃと、を含んでいる。弁体２４は、タービン２に形成されたバイパス通路１７の開口部１７ａを開閉するように構成されている。バルブ軸２５は、弁体２４のバイパス通路１７とは反対側に突出している。バルブ軸２５は、弁体２４の支持面２４ｃから突出している。バルブ軸２５は、軸線Ｘを有しており、たとえば円柱状を成している。バルブ軸２５は、たとえば弁体２４と一体的に形成されている。
【００３２】
バルブ軸２５は、バルブ取付部材２２の先端部２２ｂの貫通孔２２ｃに挿通されている。バルブ取付部材２２の先端部２２ｂは、弁体２４と止め金２６との間に配置されている。バルブ取付部材２２の先端部２２ｂは、弁体２４に対面する第１表面２２ｄと、第１表面２２ｄとは反対側の第２表面２２ｅと、を含んでいる。第１表面２２ｄと第２表面２２ｅとは、たとえば平行である。すなわちバルブ取付部材２２の先端部２２ｂは、一定の厚さを有する。バルブ取付部材２２の第１表面２２ｄは、弁体２４の支持面２４ｃに当接している。
【００３３】
板状の止め金２６は、バルブ軸２５の弁体２４とは反対側の端部２５ａに固定されている。止め金２６は、軸線Ｘ方向に弁体２４から離れた位置で、例えばカシメ等によってバルブ軸２５に固定されている。止め金２６は、バルブ取付部材２２が、弁体２４と止め金２６との間に配置されるように、バルブ軸２５に固定されている。止め金２６は、バルブ取付部材２２に対面する第１止め面２６ａと、第１止め面２６ａとは反対側の第２止め面２６ｂと、を含んでいる。第１止め面２６ａと第２止め面２６ｂとは、たとえば平行である。
【００３４】
バルブ軸２５の外径は、貫通孔２２ｃの内径よりも小さい。止め金２６の第１止め面２６ａと弁体２４の支持面２４ｃとの距離は、バルブ取付部材２２の厚さよりも大きい。つまり、止め金２６の第１止め面２６ａとバルブ取付部材２２の第２表面２２ｅとの間には隙間Ｓが形成されている。このように、バルブ取付部材２２は、弁体２４と止め金２６との間に配置されてバルブ軸２５に取り付けられており、止め金２６と共にバルブ２３を保持している。
【００３５】
ばね座金３０は、バルブ取付部材２２と止め金２６との間に配置され、バルブ取付部材２２及びバルブ２３に弾性力を与える。ばね座金３０は、バルブ軸２５の軸線Ｘ（図４参照）を中心として環状に形成されている。本実施形態では、ばね座金３０は、止め金２６である第１部材と、バルブ取付部材２２である第２部材との間に配置されている。ばね座金３０は、止め金２６の第１止め面２６ａに常に接触すると共に、バルブ取付部材２２の第２表面２２ｅに常に接触する。
【００３６】
図５に示されるように、ばね座金３０は、弾性を有する材料からなり、アーチ形の断面を有する。ばね座金３０は、止め金２６の第１止め面２６ａに常に接触する環状の外周部３１と、外周部３１よりもバルブ軸２５に近く位置して止め金２６の第１止め面２６ａに常に接触する環状の内周部３２と、外周部３１および内周部３２の間に形成されてバルブ取付部材２２の第２表面２２ｅに常に接触する中間部３３とを含む。外周部３１は、内周部３２よりも径方向外方に位置する。言い換えれば、外周部３１の直径は、内周部３２の直径よりも大きい。中間部３３は、たとえば外周部３１および内周部３２の略中央の位置に形成されている。中間部３３は、ばね座金３０にばね特性を与える。軸線Ｘを含む平面で切断したばね座金３０の断面形状は、たとえば、外周側と内周側とで対称をなしている。対称な形状の外周側および内周側の中心線が、たとえば中間部３３を通っている。
【００３７】
ここで、止め金２６は、その外周部において、隙間Ｓに向けて突出する凸部２６ｃを含む。凸部２６ｃは、周方向に連続していてもよい。１つの凸部２６ｃが、全周にわたって連続する環状に形成されてもよい。あるいは、複数の凸部２６ｃが、周方向に離間して形成されてもよい。すなわち、凸部２６ｃは、周方向の一部分または複数部分にのみ形成されてもよい。本実施形態では、１つの連続した環状の凸部２６ｃが形成される場合について説明する。止め金２６の凸部２６ｃには、径方向内方にする環状の内面２６ｄが形成されている。この内面２６ｄは、たとえば軸線Ｘに平行であり、円筒状をなす。内面２６ｄは、ばね座金３０の外周部３１に対面しており、たとえば、外周部３１に接触している。外周部３１は、凸部２６ｃの内面２６ｄに係止されている。なお、外周部３１は、ばね座金３０の弾性によって凸部２６ｃの内面２６ｄに接触しているのみであり、接合や固定はされていない。ばね座金３０の外周部３１および内周部３２は、いずれも自由端である。内周部３２は、バルブ軸２５から離間しており、バルブ軸２５に接触していない。外周部３１は、内面２６ｄに固定されない自由端であるが、内面２６ｄに常に接触し係合する係合端であるとも言える。
【００３８】
一方、バルブ取付部材２２の先端部２２ｂは、ばね座金３０の中間部３３が常に接触する座面である第２表面２２ｅと、軸線Ｘ方向で凸部２６ｃに対面する位置に形成されて第２表面２２ｅと面一な平坦面（平坦部）２２ｆとを含んでいる。つまり、先端部２２ｂの止め金２６に対面する表面には、凹凸が形成されていない。この平坦面２２ｆは、凸部２６ｃの端面２６ｅに対面している。平坦面２２ｆは端面２６ｅに略平行であり、これらの間には、隙間Ｓよりも小さい環状の隙間が形成されている。
【００３９】
止め金２６に形成された内面２６ｄは、ばね座金３０の外周部３１に接触して外周部３１の径方向外側への移動を規制する。言い換えれば、内面２６ｄを含む凸部２６ｃは、ばね座金３０の外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制する規制手段である。この凸部２６ｃにより、ばね座金３０が径方向外側へ伸びることを抑制し、ばね座金３０の弾性の劣化（いわゆる「へたり」）を抑えている。この規制手段は、ばね座金３０の外周部３１に常に接触する構造と、ばね座金３０の外周部３１から通常は離間しているが、ばね座金３０が変形した際に最終的に接触する（すなわちばね座金３０の変型時のみ一時的に接触する）構造と、の両方を含む。
【００４０】
平坦面２２ｆと端面２６ｅとの間の隙間は、平坦面２２ｆが端面２６ｅに接触した場合においてばね座金３０が塑性変形しない程度の大きさに設定されている。すなわち、バルブ取付部材２２に対して軸線Ｘ方向に止め金２６が相対移動可能な距離は、ばね座金３０の弾性変形の範囲内（弾性限界未満）である。ばね座金３０が変形し、凸部２６ｃが第２表面２２ｅに接触した場合でも、ばね座金３０は弾性を失うことがないように凸部２６ｃとバルブ取付部材２２との間のクリアランスが設定されている。
【００４１】
本実施形態のウェイストゲートバルブ２０によれば、ばね座金３０は、止め金２６である第１部材とバルブ取付部材２２である第２部材とに接触して、バルブ取付部材２２に弾性力を与える。ばね座金３０は、止め金２６、バルブ取付部材２２および弁体２４の間における接触部分の摩耗またはバルブ２３等の振動を低減し得る。第１部材と第２部材との間隔が縮まると、ばね座金３０は軸方向の力を受けて変形し得る。ばね座金３０が径方向に伸びようとした際、止め金２６の凸部２６ｃに形成された内面２６ｄが、ばね座金３０の外周部３１に接触する。よって、ばね座金３０の径方向外側への変形が抑えられる。その結果として、ばね座金３０の弾性の劣化を抑えることができる。ばね座金３０が変形した際、内周部３２は、第１止め面２６ａ上を径方向内方に摺動してバルブ軸２５に近づく。なお、ばね座金３０が変形した際に、内周部３２がバルブ軸２５に接触してもよい。
【００４２】
ばね座金３０の外周部３１に対面（または接触）する内面２６ｄを含む凸部２６ｃは、ばね座金３０の径方向外側への変形を確実に抑えることができる。
【００４３】
第１部材と第２部材との間隔が縮小されてばね座金３０が変形する際、凸部２６ｃは平坦面２２ｆに接触する。この平坦面２２ｆはばね座金３０の座面である第２表面２２ｅに面一であるので、第１部材と第２部材との軸線Ｘ方向の相対移動距離が小さくなっている。これにより、ばね座金３０が塑性変形の領域に至るまで変形してしまうことを防止できる。このことは、ばね座金３０の保護の観点で有効である。
【００４４】
ばね座金３０のうち、外周部３１と内周部３２（径方向の２か所）が止め金２６に接触し、外周部３１と内周部３２の間の中間部３３がバルブ取付部材２２に接触する。このようなアーチ形の接触構造は、摩耗または振動を低減するために好適に作用する。また、ばね座金３０の製造が容易である。
【００４５】
規制手段としての凸部２６ｃは、ばね座金３０の外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制し、それによって、ばね座金３０の径方向外側への変形を抑える。その結果として、ばね座金３０の弾性の劣化を抑えることができる。
【００４６】
過給機１では、ウェイストゲートバルブ２０において、ばね座金３０の弾性の劣化が抑えられているので、タービン２の信頼性が向上している。
【００４７】
本開示のウェイストゲートバルブは、上記実施形態に限られず、種々の変形態様を採り得る。上記実施形態において説明された事項であって以下の変形態様にも当てはまる（構造に関する説明等）が、以下の記載では省略される。
【００４８】
図６に示されるように、バルブ取付部材２２の先端部２２ｂが、軸線Ｘ方向で凸部２６ｃに対面する位置に形成されて座面である第２表面２２ｅから窪んだ窪み部２２ｇを含んでもよい。窪み部２２ｇは、凸部２６ｃを受け入れ可能な形状および大きさに形成されている。すなわち、凸部２６ｃが環状であれば、窪み部２２ｇは、凸部２６ｃと同じ大きさ又は凸部２６ｃよりも大きい環状である。複数の凸部２６ｃに対応するように、複数の窪み部２２ｇが形成されてもよい。
【００４９】
窪み部２２ｇの深さ（すなわち第２表面２２ｅから窪み部２２ｇの底面までの長さ）は、凸部２６ｃの突出長さ（すなわち第１止め面２６ａから端面２６ｅまでの長さ）より大きくてもよく、小さくてもよい。これらが等しくてもよい。また、外周部３１および内周部３２が第１止め面２６ａに平面をもって接触するよう、外周部３１および内周部３２が軸線Ｘに垂直な環状をなしているばね座金３０Ａが用いられてもよい。内面２６ｄを含む凸部２６ｃは、ばね座金３０Ａの外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制する規制手段である。なお、ウェイストゲートバルブ２０Ａにおいて、ウェイストゲートバルブ２０と同様のばね座金３０が用いられてもよい。
【００５０】
このようなウェイストゲートバルブ２０Ａによっても、ウェイストゲートバルブ２０と同様の作用効果が奏される。ただし、窪み部２２ｇが形成されたウェイストゲートバルブ２０Ａでは、第１部材と第２部材との間隔が縮小されてばね座金３０Ａが変形する際、凸部２６ｃが窪み部２２ｇに受け入れられる。よって、第１部材と第２部材との軸線Ｘ方向の相対移動距離が確保される。内面２６ｄを含む凸部２６ｃによってばね座金３０Ａの変形を抑えつつ、軸線Ｘ方向のストロークを確保してばね座金３０Ａの弾性力を十分に発揮させることができる。
【００５１】
図７に示されるように、ウェイストゲートバルブ２０Ａのばね座金３０Ａに代えて、外周部３１から内周部３２にかけて一定の傾斜をもった傾斜面からなるばね座金３０Ｂを備えたウェイストゲートバルブ２０Ｂが採用されてもよい。この場合も、内面２６ｄを含む凸部２６ｃは、ばね座金３０Ｂの外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制する規制手段である。このようなウェイストゲートバルブ２０Ｂによっても、ウェイストゲートバルブ２０Ａと同様の作用効果が奏される。
【００５２】
図８に示されるように、外周部３１が第１止め面２６ａに平面をもって接触し、内周部３２が第２表面２２ｅに平面をもって接触するよう、外周部３１および内周部３２が軸線Ｘに垂直な環状をなしているばね座金３０Ｃが用いられてもよい。ばね座金３０Ｃにおいて、中間部３３は、一定の傾斜をもった傾斜面からなる。この場合も、内面２６ｄを含む凸部２６ｃは、ばね座金３０Ｃの外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制する規制手段である。このようなウェイストゲートバルブ２０Ｃによっても、ウェイストゲートバルブ２０Ａと同様の作用効果が奏される。
【００５３】
図９に示されるように、ばね座金３０と同様の構成を有するアーチ形のばね座金３０Ｄが用いられ、止め金２６に、ばね座金３０Ｄの外周部３１を受け入れる環状の溝部２６ｇと、ばね座金３０Ｄの内周部３２を受け入れる環状の溝部２６ｈとが形成されてもよい。ばね座金３０Ｄの外周部３１は、溝部２６ｇに受け入れられて、溝部２６ｇの内面２６ｄに対面する。ばね座金３０Ｄの内周部３２は、溝部２６ｈに受け入れられて、径方向外方に面する溝部２６ｈの外面２６ｊに対面する。外周部３１および内周部３２は、内面２６ｄおよび外面２６ｊからそれぞれ径方向に離間している。なお、外周部３１および内周部３２の少なくとも一方が、内面２６ｄおよび外面２６ｊの少なくとも一方に接触してもよい。この場合も、内面２６ｄを含む溝部２６ｇは、ばね座金３０Ｄの外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制する規制手段である。このようなウェイストゲートバルブ２０Ｄによっても、ウェイストゲートバルブ２０Ａと同様の作用効果が奏される。ばね座金３０Ｄが変形した際、外周部３１が、溝部２６ｇ内を径方向外方に移動して内面２６ｄに近づき（そして内面２６ｄに接触し）、および／または、内周部３２が、溝部２６ｈ内を径方向内方に移動して外面２６ｊに近づく（そして外面２６ｊに接触する）。ばね座金３０Ｄの外周部３１が溝部２６ｇに受け入れられ、その溝部２６ｇ内に、ばね座金３０Ｄの外周部３１に対面（または接触）する内面２６ｄが形成されるので、ばね座金３０Ｄの径方向外側への変形を確実に抑えることができる。
【００５４】
図１０に示されるように、ばね座金３０Ｂと同様の構成を有するばね座金３０Ｅが用いられ、止め金２６に、ばね座金３０Ｅの外周部３１を受け入れる環状の溝部２６ｇが形成されてもよい。ばね座金３０Ｅの外周部３１は、溝部２６ｇに受け入れられて、溝部２６ｇの内面２６ｄに対面する。ばね座金３０Ｅの内周部３２は、第２表面２２ｅに接触する。外周部３１は、内面２６ｄに接触している。なお、外周部３１が、内面２６ｄから径方向に離間してもよい。この場合も、内面２６ｄを含む溝部２６ｇは、ばね座金３０Ｅの外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制する規制手段である。このようなウェイストゲートバルブ２０Ｅによっても、ウェイストゲートバルブ２０Ａと同様の作用効果が奏される。
【００５５】
図１１に示されるように、ばね座金３０と同様の構成を有するばね座金３０Ｆが用いられ、このばね座金３０Ｆが、バルブ取付部材２２の先端部２２ｂと弁体２４との間に配置されたウェイストゲートバルブ２０Ｆが採用されてもよい。この実施形態では、ばね座金３０Ｆは、弁体２４である第１部材と、バルブ取付部材２２である第２部材との間に配置されている。ばね座金３０Ｆは、弁体２４の支持面２４ｃに常に接触すると共に、バルブ取付部材２２の第１表面２２ｄに常に接触する。弁体２４は、隙間Ｓに向けて突出する凸部２４ｅを含む。この凸部２４ｅに、ばね座金３０Ｆの外周部３１に接触する（対面する）内面２４ｄが形成されている。バルブ取付部材２２には、第１表面２２ｄと面一な平坦面（平坦部）２２ｈが形成されてもよいし、第１表面２２ｄから窪んで凸部２４ｅを受け入れる窪み部が形成されてもよい。この場合も、内面２４ｄを含む凸部２４ｅは、ばね座金３０Ｆの外周部３１に接触することで外周部３１の径方向外側への移動を規制する規制手段である。このようなウェイストゲートバルブ２０Ｆによっても、ウェイストゲートバルブ２０と同様の作用効果が奏される。
【００５６】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、ばね座金の外形は、環状である場合に限られない。ばね座金の外形は、外周縁がギアのような凸凹形状をなしてもよい。ばね座金の形状や型式は特に限定されない。
【００５７】
図５〜図１０に示される各種の形態において、凸部と溝部または窪み部が上記形態とは反対の部材に形成され、ばね座金が反転された構造が採用されてもよい。図１１に示されるように、ばね座金が取付部材と弁体との間に配置される場合においても、上述した各種の形態および変形例が採用されてもよい。いずれの形態および変形例においても、外周部が、内面から径方向に離間していてもよい。ばね座金が変形した際に、ばね座金の外周部が内面に接触可能であればよい。本発明は、止め部材と取付部材の間または取付部材と弁体の間に配置されたばね座金の外周部に、径方向の外側から接触可能な内面を含んだあらゆる形態を含み得る。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本開示のいくつかの態様によれば、摩耗または振動を低減するためのばね座金に関し、ばね座金の弾性の劣化を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  過給機
２  タービン
１７  バイパス通路
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）
２２  バルブ取付部材（取付部材）
２２ｄ  第１表面（座面）
２２ｅ  第２表面（座面）
２２ｆ  平坦面（平坦部）
２２ｇ  窪み部
２２ｈ  平坦面（平坦部）
２３  バルブ
２４  弁体
２４ｄ  内面
２４ｅ  凸部
２５  バルブ軸
２６  止め金（止め部材）
２６ｃ  凸部
２６ｄ  内面
２６ｇ  溝部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ  ばね座金
３１  外周部
３２  内周部
３３  中間部
Ｓ  隙間
Ｘ  軸線
【図１】
2020008697.tif 000003
【図２】
2020008697.tif 000004
【図３】
2020008697.tif 000005
【図４】
2020008697.tif 000006
【図５】
2020008697.tif 000007
【図６】
2020008697.tif 000008
【図７】
2020008697.tif 000009
【図８】
2020008697.tif 000010
【図９】
2020008697.tif 000011
【図１０】
2020008697.tif 000012
【図１１】
2020008697.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月15日(2020.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と、前記弁体から突出し軸線を有するバルブ軸とを含むバルブと、
前記軸線方向に前記弁体から離れた位置で前記バルブ軸に固定された止め部材と、
前記弁体と前記止め部材との間に配置され、前記止め部材と共に前記バルブを保持する取付部材と、
前記止め部材と前記取付部材との間、または、前記取付部材と前記弁体との間に配置され、前記止め部材または前記弁体である第１部材と前記取付部材である第２部材とに接触して前記取付部材に弾性力を与えるばね座金であって、前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に接触する外周部を含む前記ばね座金と、を備え、
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方には、径方向内方に面し、前記ばね座金の前記外周部に対面する内面が形成されている、流量可変バルブ機構。
【請求項２】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、前記第１部材および前記第２部材の間に形成された隙間に向けて突出する凸部を含み、
前記凸部に、前記ばね座金の前記外周部に対面する前記内面が形成されている、請求項１に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項３】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方は、
前記ばね座金が常に接触する座面と、
前記軸線方向で前記凸部に対面する位置に形成されて前記座面から窪むと共に前記凸部を受け入れ可能な窪み部とを含む、請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項４】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方は、
前記ばね座金が常に接触する座面と、
前記軸線方向で前記凸部に対面する位置に形成されて前記座面に面一な平坦部とを含む、請求項２に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項５】
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、前記ばね座金の前記外周部を受け入れる溝部を含み、
前記溝部内に、前記ばね座金の前記外周部に対面する前記内面が形成されている、請求項１に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項６】
前記ばね座金は、
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に常に接触する前記外周部と、
前記外周部よりも前記バルブ軸に近く位置して前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に常に接触する内周部と、
前記外周部および前記内周部の間に形成されて前記第１部材および前記第２部材のいずれか他方に常に接触する中間部と、を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項７】
前記ばね座金は、前記軸線方向に沿った断面において、アーチ形の断面形状を有する、請求項６に記載の流量可変バルブ機構。
【請求項８】
弁体と、前記弁体から突出して軸線を有するバルブ軸とを含むバルブと、
前記軸線方向に前記弁体から離れた位置で前記バルブ軸に固定された止め部材と、
前記弁体と前記止め部材との間に配置され、前記止め部材と共に前記バルブを保持する取付部材と、
前記止め部材と前記取付部材との間、または、前記取付部材と前記弁体との間に配置され、前記止め部材または前記弁体である第１部材と前記取付部材である第２部材とに接触して前記取付部材に弾性力を与えるばね座金であって、前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方に接触する外周部を含む前記ばね座金と、を備え、
前記第１部材および前記第２部材のいずれか一方は、前記ばね座金の前記外周部に接触することで前記外周部の径方向外側への移動を規制する規制手段を含む、流量可変バルブ機構。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一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駆動されるコンプレッサと、を備え、
前記流量可変バルブ機構の前記弁体は、前記タービンに形成されたバイパス通路の開口部を開閉するように構成されている、過給機。
【国際調査報告】
2020008697.tif 000014
2020008697.tif 000015
2020008697.tif 000016
2020008697.tif 000017