(57)【要約】本発明は、ターボチャージャーのタービン用、特にタービンのウェイストゲートバルブ用のフラップ装置であって、タービンハウジングに前記フラップ装置を回転可能に取り付けるためのスピンドルを有し、レバーアームであって前記スピンドルにカップリングされるレバーアームを有し、かつフラップディスクであって前記レバーアームにカップリングされるフラップディスクを有する、フラップ装置に関する。レバーアームの少なくとも一部は、フラップディスクがタービンハウジング内のフラップシートと接触しているときに、フラップ装置に閉鎖力を加えることが、タービンハウジングの熱変形および／または摩耗を補償するために、スピンドルに対するフラップディスクの相対運動への対策となるように弾性的に構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボチャージャーのタービン用のフラップ装置（１０）であって、前記フラップ装置（１０）をタービンハウジング内に回転可能に取り付けるためのスピンドル（１００）と、
レバーアーム（２００）であって、前記スピンドル（１００）にカップリングされるレバーアーム（２００）と、
フラップディスク（３００）であって、前記レバーアーム（２００）にカップリングされるフラップディスク（３００）と、を備え、
前記レバーアーム（２００）の少なくとも一部が、前記フラップディスク（３００）が前記タービンハウジング内のフラップシートと接触しているときに、前記フラップ装置（１０）に閉鎖力を加えることが、前記タービンハウジングの熱変形および／または摩耗を補償するために、前記スピンドル（１００）に対する前記フラップディスク（３００）の相対運動への対策となるように弾性的に構成され、
前記レバーアーム（２００）が、１２５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲の応力レベルが前記レバーアーム（２００）に加えられたときに前記フラップディスク（３００）の０．２４ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲の変位が達成されるような寸法と材料特性を有する、フラップ装置（１０）。
【請求項２】
前記レバーアーム（２００）のサブ領域（２２０）のみが弾性的に構成される、請求項１に記載のフラップ装置。
【請求項３】
前記弾性サブ領域（２２０）が、前記レバーアーム（２００）の残りの部分と比較して減少した断面積を有する、請求項２に記載のフラップ装置。
【請求項４】
前記タービンハウジングの熱変形が発生していない場合に、前記弾性サブ領域（２２０）が前記閉鎖力による圧力負荷を受けるように、前記レバーアーム（２００）が前記スピンドル（１００）および前記フラップディスク（３００）に対して構成および配置される、請求項２または請求項３に記載のフラップ装置。
【請求項５】
前記レバーアーム（２００）が、少なくとも第１のレバーアーム部分（２３０）と第２のレバーアーム部分（２４０）とを有し、前記第２のレバーアーム部分（２４０）の一端部（２１０）が前記フラップディスク（３００）にカップリングされている、請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載のフラップ装置。
【請求項６】
前記弾性サブ領域（２２０）が、前記第２のレバーアーム部分（２４０）の領域に配置されている、請求項５に記載のフラップ装置。
【請求項７】
前記レバーアーム（２００）の主要部分が、前記熱変形を補償するために弾性的に設計されている、請求項１に記載のフラップ装置。
【請求項８】
前記レバーアーム（２００）の前記弾性サブ領域（２２０）が、前記レバーアーム（２００）の残りの部分および／または前記スピンドル（１００）よりも低いレベルの曲げ強度を有する、請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載のフラップ装置。
【請求項９】
前記スピンドル（１００）および前記レバーアーム（２００）がワンピースに形成されている、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のフラップ装置。
【請求項１０】
前記フラップディスク（３００）が、前記レバーアーム（２００）に固定されている、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のフラップ装置。
【請求項１１】
前記フラップディスク（３００）が、その上側（３１０）に、球形凹部（３１２）を有し、その中に前記レバーアーム（２００）の球形端部（２１０）が配置されている、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のフラップ装置。
【請求項１２】
前記レバーアーム（２００）が、以下：１５０〜２００ＭＰａの応力レベルが前記レバーアーム（２００）に加えられたときの前記フラップディスク（３００）の０．３２〜０．３４ｍｍの変位；２００〜２５０ＭＰａの応力レベルが前記レバーアーム（２００）に加えられたときの前記フラップディスク（３００）の０．３２〜０．３４ｍｍの変位；３００〜３５０ＭＰａの応力レベルが前記レバーアーム（２００）に加えられたとき、０．３２〜０．３４ｍｍの変位；３００〜３５０ＭＰａの応力レベルが前記レバーアーム（２００）に加えられたとき、０．２８〜０．３２ｍｍの変位；２５０〜３００ＭＰａの応力レベルが前記レバーアーム（２００）に加えられたとき、前記フラップディスク（３００）の０．３８〜０．４０ｍｍの変位；１２５〜１７５ＭＰａの応力レベルが前記レバーアーム（２００）に加えられたとき、前記フラップディスク（３００）の０．２６〜０．２８ｍｍの変位；のいずれかから選択される変位が達成されるような寸法および材料特性を有する、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のフラップ装置。
【請求項１３】
ターボチャージャー用のタービンであって、
タービンハウジングと、
排気ガスを前記タービンのホイールをバイパスするように導くのに適したウェイストゲートバルブとを備え、
前記ウェイストゲートバルブが、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のフラップ装置（１０）を備える、タービン。
【請求項１４】
前記タービンハウジングがブッシングボアを有し、その中にブッシングが配置され、前記フラップ装置（１０）の前記スピンドル（１００）が前記ブッシングに回転可能に取り付けられる、請求項１３に記載のタービン。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載のタービンを有するターボチャージャー。
【請求項１６】
前記レバーアーム（２００）全体が、前記熱変形を補償するために弾性的に設計されている、請求項１に記載のフラップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボチャージャーのタービン用のフラップ装置、タービン、および対応するフラップ装置を有するターボチャージャーに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のターボチャージャーは、内燃機関の排気ガス流れによって駆動されるタービンホイールを備えたタービンを有する。ジョイントシャフト上にタービンホイールと一緒に配置されたコンプレッサーホイールは、エンジンに取り入れられる新鮮な空気を圧縮し、その結果、新鮮な空気の圧力が増加する。これは、燃焼の目的でエンジンに利用可能な空気または酸素の量が増加され、終局には内燃機関の性能向上が図れるということを意味する。発生されることになる圧力は、タービンホイールがコンプレッサーホイールにカップリングされているため、ここでは送達される排気ガスの量に常に依存する。特定の動作状態においては、圧縮機に作用する駆動エネルギーの量を低減し、かつ／または調節する必要がある。
【０００３】
この目的のために、とりわけ、ウェイストゲートバルブが活用される。該ウェイストゲートバルブは、バイパスチャネルまたはウェイストゲートチャネルを開放および閉鎖することができる。排気ガスを、ウェイストゲートバルブとバイパスを通ってタービンの周りに導くことができる。したがって排気ガスの全量がタービンホイールに作用することはなくなる。これらのウェイストゲートバルブは一般にアクチュエータによって作動されるフラップバルブの形で設計される。既知のフラップ装置は、レバーアームに固定されたフラップディスクを有し、レバーアームはタービンハウジング内に回転可能式に取り付けられるスピンドルにカップリングされる。高温の排気ガスの流れによりタービンが著しく加熱され、したがってタービンハウジングが高温に達する。高温はタービンハウジングの熱膨張を誘発する。しかしながら、同一の温度が至るところに行き渡らず、タービンハウジングの対応する領域の壁厚が異なり得るため、熱膨張は至るところにおいて同一ではない。この結果として、フラップ装置が取り付けられているボアに対するタービンハウジング内のフラップ装置のフラップシートの熱変形が生じる可能性がある。そのような剛性のフラップ装置の場合、剛性のフラップディスクがフラップシート上に水平な状態でもはや載置されていないため、漏出につながるため、熱変形は問題がある。漏出増加は性能の損失を誘発するようになる。アクチュエータの部分にかかる過剰な作動力でさえ、熱変形から生じる問題を部分的にしか補償できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、ターボチャージャーのタービン用に意図され、かつ熱変形を補償することができるフラップ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、請求項１に記載のタービンのフラップ装置、請求項１４に記載のタービン、および請求項１６に記載のターボチャージャーに関する。
【０００６】
ターボチャージャーのタービン用の、特にタービンのウェイストゲートバルブ用の本発明に係るフラップ装置は、フラップ装置をタービンハウジング内に回転可能に取り付けるためのスピンドルを備え、レバーアームであってスピンドルにカップリングされるレバーアームをも備え、またフラップディスクであってレバーアームにカップリングされるフラップディスクをさらに備える。レバーアームの少なくとも一部は、フラップディスクがタービンハウジング内のフラップシートと接触しているときに、フラップ装置に閉鎖力を加えることが、タービンハウジングの熱変形および／または摩耗を補償するために、スピンドルに対するフラップディスクの相対運動への対策となるように弾性的に構成される。閉鎖力は、スピンドルの回転に起因するトルクと関連付けられてもよく、あるいはトルクであってもよい。本発明に係るレバーアームの構成は、フラップ装置が閉鎖状態で適切な力を受けている場合、レバーアームがその少なくとも部分的な弾性構成の理由でわずかな程度の弾性変形、例えば曲げられることを意味する。これにより、タービンハウジング内のスピンドルの取り付けとの関係においてフラップシートの熱変形の違いが補償され（例えば、ブッシングボアの形で）、当該変形はターボチャージャーの動作中に起こる。使用中、およびウェイストゲートの領域における相応の高温およびその結果生じる熱変形の場合でも、これはフラップシート上のフラップディスクへの改良された篏合、また結果として、ウェイストゲートチャネルのより優れた密封性につながる。同じことが、漏出につながる可能性のある（不規則な）摩耗に対する補償にも当てはまる。より優れた密封性は、漏出のレベルが低いことと同等であり、この結果として、フラップ装置に加えなければならない閉鎖力の減少に対する対策となる。さらに、本発明に係るフラップ装置の構成はまた、フラップ装置のジャミングのリスクも回避する。
【０００７】
いくつかの構成では、レバーアームのサブ領域のみを弾性的に構成することが可能である。弾性サブ領域は、レバーアームの他の部分と比較して断面積を小さくすることができる。
【０００８】
いくつかの構成では、レバーアームの残りのサブ領域を、弾性的に構成されたサブ領域と対比して剛になるように構成することが可能である。いくつかの構成では、弾性的に構成されたレバーアームのサブ領域は変異する断面を有する。いくつかの構成では、剛になるように構成されたレバーアームのサブ領域は変異する断面を有する。いくつかの構成では、弾性的に構成されたレバーアームのサブ領域は異なる長さを有する。いくつかの構成では、角度が剛なサブ領域の横軸と縦軸の間で測定される場合、剛になるように構成されたレバーアームのサブ領域は可変な角度を有する。いくつかの好ましい構成では、弾性的に構成されたレバーアームのサブ領域は、固定長さを有する。いくつかの好ましい構成では、角度が剛なサブ領域の横軸と縦軸の間で測定されるとき、剛になるように構成されたレバーアームのサブ領域は固定角度を有する。いくつかの好ましい構成では、剛になるように構成されたレバーアームのサブ領域は、変異する断面を持たない。
【０００９】
ここまで説明した構成の全てと組み合わせることができる構成において、スピンドルとフラップディスクとの関係においてレバーアームを構成しかつ配置することができる。これにより、弾性サブ領域は、タービンハウジングの熱変形が発生していないときの閉鎖力によって本質的に圧力負荷を受ける。弾性サブ領域のそのような配置および構成は、弾性サブ領域の所望の効果、すなわち、熱変形または摩耗の補償が、熱変形が発生したときおよび／または他の理由で、例えば摩耗の理由で、フラップディスクがフラップシート上で完全に水平な状態で載置されなくなるときにのみ実際に生ずるという利点を有する。熱変形が発生しない場合および／またはフラップディスクがフラップシート上で完全に水平な状態にある場合、弾性サブ領域はもっぱら圧力負荷を受けるため、フラップディスクとスピンドルとの間の相対的運動はほとんどない。熱変形またはその他の理由により、フラップディスクがフラップシート上で完全に水平な状態でもはや載置しなくなった場合（漏出が発生した場合）、フラップ装置の閉鎖位置でフラップ装置に閉鎖力が加えられたときにモーメントが弾性サブ領域に導入される。レバーアームの少なくとも部分的な弾性の理由で、モーメントはスピンドルに対するフラップディスクの移動につながり、その結果として、フラップディスクは結局フラップシート上に完全に水平な状態で再び載置されることになる。
【００１０】
ここまで説明した構成の全てと組み合わせることができる構成においては、レバーアームは少なくとも第１のレバーアーム部分と第２のレバーアーム部分を有することができ、該第２のレバーアーム部分の一端部はフラップディスクとカップリングする。弾性サブ領域は、第２のレバーアーム部分の領域に配置することができる。代替の方法として、第１のレバーアーム部分に弾性サブ領域を設けることもできる。２つの弾性サブ領域、すなわち、第１レバーアーム部分内に１つおよび第２レバーアーム部分にもう１つを設けることも可能である。
【００１１】
代替の構成では、熱変形を補償するために、レバーアームの主要部分、特にレバーアーム全体を弾性的に設計することができる。
【００１２】
ここまで説明した構成の全てと組み合わせることができる構成においては、レバーアームの弾性部分は、レバーアームの残りの部分よりもおよび／またはスピンドルよりも低いレベルの曲げ強度を有することができる。
【００１３】
ここまで説明した構成の全てと組み合わせることができる構成においては、スピンドルとレバーアームをワンピースに形成できる。
【００１４】
ここまで説明した構成の全てと組み合わせることができる構成においては、フラップディスクをレバーアームに固定できる。特に、レバーアームはフラップディスクに溶接できる。
【００１５】
ここまで説明した構成の全てと組み合わせることができる構成においては、フラップディスクは、その上側に球形凹部を有することができ、その中にレバーアームの球形端部が配置される。
【００１６】
本発明はまた、ターボチャージャー用のタービンを含み、該タービンはタービンハウジングを有し、かつ排気ガスをタービンのホイールをバイパスさせるように導くのに適したウェイストゲートバルブを有する。ウェイストゲートバルブは、前述の構成のいずれか１つに係るフラップ装置を備えている。
【００１７】
タービンのいくつかの構成においては、タービンハウジングはブッシングボアを有することができ、その中にブッシングが配置され、フラップ装置のスピンドルを該ブッシングに回転可能に取り付けることができる。
【００１８】
本発明はまた、前述の構成のいずれか１つに係るタービンを有するターボチャージャーを含む。
【００１９】
本発明のさらなる詳細と特徴について図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】先行技術から知られているフラップ装置の側面図を示す。
【図２】本発明に係るフラップ装置の第１の例示的な実施形態の断面図を示す。
【図３】本発明に係るフラップ装置の第２の例示的な実施形態の断面図を示している。
【図４】本発明に係るフラップ装置の一実施形態を含む例示的なシナリオの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係るフラップ装置１０およびそのようなフラップ装置１０を有するタービンおよび対応するターボチャージャーの例示的な実施形態について、図面を参照して以下に説明する。
【００２２】
図１は、ターボチャージャーのタービン用の従来技術のフラップ装置１０を示している。フラップ装置１０は、スピンドル１００、レバーアーム２００、およびフラップディスク３００を有する。ターボチャージャーで使用する場合、フラップ装置１０は、スピンドル１００を介して回転軸４００を中心に回転できるようにタービンハウジングに取り付けられ、したがって、フラップ装置１０は、貫通開口部、例えば、ウェイストゲートを特定的に閉鎖または開放することができる。
【００２３】
図２および図３は、ターボチャージャーのタービン用の、特にタービンのウェイストゲートバルブ用のフラップ装置１０の本発明に係る例示的な実施形態を示している。図４は、フラップ装置１０の本発明に係る例示的なシナリオを示している。同様に、本発明に係るフラップ装置が、フラップ装置１０をタービンハウジング内に回転可能に取り付けるためのスピンドル１００を備え、レバーアーム２００をも備え、フラップディスク３００をさらに備える場合である。レバーアーム２００は、スピンドル１００およびフラップディスク３００にカップリングされている。スピンドル１００は、レバーアーム２００の第１の端部でレバーアーム２００にカップリングされている。フラップディスク３００は、レバーアーム２００の第２の端部でレバーアーム２００にカップリングされている。本発明に係るフラップ装置１０の場合、レバーアーム２００の少なくとも一部は弾性的に構成されている。ここで、レバーアーム２００（の一部）の弾性は、設置状態において、かつフラップディスク３００がタービンハウジングのフラップシートと接触しているときに、フラップ装置１０に閉鎖力を加えることが、スピンドル１００に対するフラップディスク３００の相対運動への対策になる。この相対運動により、タービンハウジングの熱変形およびまたは／摩耗を補償できる。
【００２４】
本発明に係るレバーアーム２００の構成は、フラップ装置１０が閉鎖状態で適切な力を受けている場合、レバーアーム２００が、少なくとも部分的な弾性構成の理由でわずかに弾性変形する、例えばわずかに曲げられることを意味する。これにより、タービンハウジングへのスピンドル１００の取り付け（例えば、ブッシングボアの形態で）に関連してフラップシートの熱変形の違いを補償することが可能になり、当該変形はターボチャージャーの動作中に生じる。使用中およびウェイストゲートの領域におけるそれ相応な高温およびその結果の熱変形の場合でも、これはフラップシートへのフラップディスク３００の篏合の改良およびその結果としてウェイストゲートチャネルのより優れた密封性につながる。同じことが、漏出につながる可能性のある（不規則な）摩耗に対する補償にも当てはまる。より優れた密封性は、より低いレベルの漏出と同等であり、これは結果としてフラップ装置１０に加えなければならない閉鎖力の減少に対する対策になる。大型のターボチャージャーとそれ相応の大型のフラップディスク３００の場合、フラップディスク３００はスピンドル１００の回転軸４００の下まで（多かれ少なかれ）延びる。これにより、ジャミング（ｊａｍｍｉｎｇ）の可能性が高くなる。本発明に係るフラップ装置の構成は、フラップ装置１０のジャミング（ｊａｍｍｉｎｇ）のリスクを回避することができる。
【００２５】
図２の例示的な実施形態においては、レバーアーム２００のサブ領域２２０のみが弾性的に構成されている。この例では、弾性サブ領域２２０は、レバーアーム２００の残りの部分と比較して断面積が減少している。レバーアーム２００が円形断面を有する場合、弾性サブ領域は、例えば、レバーアームの残りの部分よりも小さい直径を有することができる。直径は、弾性サブ領域の周辺部分で連続的に、すなわち、シームレスに、先細りになるかまたは拡張して、したがって段差が形成されないことが好ましい（図２を参照）。
【００２６】
同様に図２に示されるように、レバーアーム２００は、スピンドル１００およびフラップディスク３００との関係において構成および配置されることができ、これによって弾性サブ領域２２０が、特にタービンハウジングの熱変形が生じていないときに、閉鎖力によって圧力負荷を本質的に受け、当該変形はフラップシート上のフラップディスク３００のゆがみにつながる。図２の非限定的な例示的な実施形態においては、サブ領域２２０は、図示されるように可変断面を有する。弾性サブ領域２２０のそのような配置および構成は、弾性サブ領域２２０の所望の効果、すなわち、熱変形または摩耗の補償が、熱変形が発生したときおよび／または他の理由で、例えば摩耗の理由で、フラップディスク３００がフラップシート上で完全に水平な状態で載置されなくなるときにのみ実際に生ずるという利点を有する。熱変形が発生しない場合および／またはフラップディスク３００がフラップシート上で完全に水平な状態にある場合、弾性サブ領域２２０はもっぱら圧力負荷を受けるため、フラップディスク３００とスピンドル１００との間の相対的運動はほとんどない。熱変形またはその他の理由により、フラップディスク３００がフラップシート上で完全に水平な状態でもはや載置しなくなった場合（漏出が発生した場合）、フラップ装置１０の閉鎖位置でフラップ装置１０に閉鎖力が加えられたときにモーメントが弾性サブ領域２２０に導入される。レバーアーム２００の少なくとも部分的な弾性の理由で、モーメントはスピンドル１００に対するフラップディスク３００の移動につながり、その結果として、フラップディスク３００は結局フラップシート上に完全に水平な状態で再び載置されることになる。この場合、レバーアームの残りの領域は剛性のままであり、したがってレバーアーム２００、またしたがってフラップ装置１０の望ましくない変形はこれらの領域で発生しない。
【００２７】
図２の例に見られるように、レバーアーム２００は少なくとも第１のレバーアーム部分２３０と第２のレバーアーム部分２４０を有することができ、該第２のレバーアーム部分２４０の一端部２１０はフラップディスク３００にカップリングされている。該第１のレバーアーム部分２１０および第２のレバーアーム部分２４０は、例えば、２０°〜８０°、特に３０°〜７０°、好ましくは４０°〜６０°で角度２５０を囲むことができる。図２に示す例示的な実施形態においては、第２のレバーアーム部分２４０は、フラップディスク３００の上側３１０からほとんど直角に延びる。弾性サブ領域２２０は、第２のレバーアーム部分２４０の領域に配置されている。代替として、弾性サブ領域２２０は、第１のレバーアーム部分２３０に設けることもできる。構成に応じて、２つの弾性サブ領域２２０、すなわち、１つは第１レバーアーム部分２３０ともう１つは第２レバーアーム部分２４０、を提供することも可能である。複数の弾性サブ領域２２０を第１のレバーアーム部分２３０および／または第２のレバーアーム部分２４０に設けることも可能である。構成に応じて、弾性サブ領域２２０に対して剛性であるように構成されたサブ領域（図示せず）を、弾性サブ領域２２０が第２のレバーアーム部分２４０の領域に配置される場合に第１のレバーアーム部分２３０の領域に配置することも可能である。
【００２８】
図３の代替構成では、熱変形を補償するためにレバーアーム２００の主要部分が弾性的に設計されている。特に、レバーアーム２００全体をこのように構成することも可能である。これは、例えば、スピンドル１００よりもおよび／または公知のレバーアーム（図１を参照）よりも小さな断面積を有するレバーアーム２００全体により可能にすることができる。次いで、閉鎖力がフラップ装置１０に作用する場合、より小さい断面積（したがって、減少したレベルの曲げ強度）がレバーアーム２００を弾性的に挙動させ、これにより、タービンハウジングの熱変形および／または摩耗を補償することが可能になる。
【００２９】
特に、すべての例示的な実施形態の場合、レバーアーム２００の１つまたは複数のサブ領域２２０は、レバーアーム２００の残りの部分よりもおよび／またはスピンドル１００よりも低いレベルの曲げ強度を有する。
【００３０】
図４の例示的なシナリオでは、図２に関して説明したように、同様の番号は同様の部分を表す。フラップディスク３００は、ディスク３００の片側に端部３５４を有し、ディスク３００の反対側に別の端部３５２を有する。該端部３５２が、フラップシート５００と接触していることが示されている。図４は、熱変形、摩耗または他の理由が生じた場合、フラップディスク３００がフラップシート５００上で完全に水平な状態で載置されてなく、端部３５４がフラップシート５００に接触していない様子の一例を示している。図４は、弾性サブ領域２２０に作用する力および応力が、フラップディスク３００がフラップシート５００上で完全に水平な状態に載置されるようにフラップディスク３００の変位にどのように影響するかを示す例示的な図である。
【００３１】
フラップディスク３００をフラップシート５００上に完全に水平な状態で載置できかつ、両端部３５２および３５４がフラップシート５００に接触できるようにするために、スピンドル１００の回転によるトルクＴから生じる閉鎖力Ｆが、図４に示すように、弾性サブ領域２２０を有するレバーアーム２００に加えられる。力Ｆにはベクトル成分ＦｚとＦｙがある。力Ｆが弾性サブ領域２２０に加えられると、引張応力および圧縮応力が弾性サブ領域２２０に作用する。図４に示すように、引張応力は、端部３５４により近い弾性サブ領域２２０の領域、すなわち、フラップシート５００と直接接触していないフラップディスク３００の端部に作用する。圧縮応力は、図４に示すように、端部３５２、すなわちフラップシート５００と直接接触するフラップディスク３００の端部により近い弾性サブ領域２２０の反対側の領域に作用する。
【００３２】
図４に示すのとは反対に、端部３５４がフラップシート５００と接触し、かつ端部３５２がフラップシート５００と接触しない場合、フラップシート５００と直接接触していないフラップディスク３００の端部として端部３５２により近い弾性サブ領域２２０の領域に引張応力が作用すること、およびフラップシート５００と直接接触しているフラップディスク３００の端部として端部３５４により近い弾性サブ領域２２０の領域に圧縮応力が作用することを理解されたい。
【００３３】
圧縮応力が作用する弾性サブ領域２２０の領域と、引張応力が作用する弾性サブ領域２２０の領域とは、互いに一体であってもよいこと、すなわち、サブ領域２２０全体はワンピースであることを理解されたい。
【００３４】
力Ｆが加えられ、引張応力および圧縮応力が弾性サブ領域２２０に作用すると、フラップディスク３００はフラップシート５００上に完全に水平な状態で載置されることができ、かつ両端部３５２および３５４がフラップシート５００に接触する。
【００３５】
図２および図３および図４の構成については、スピンドル１００とレバーアーム２００とをワンピースに形成するための対策を講じてもよい。さらに、フラップディスク３００は、レバーアーム２００に固定される。特に、レバーアーム２００とフラップディスク３００との間の接続は、溶接によって達成することができる。これは、レバーアーム２００とフラップディスク３００が互いに対して固定的に接続されていることを意味する。換言すれば、レバーアーム２００とフラップディスク３００との間の相対運動の可能性はほとんどない。したがって、この領域では、タービンハウジングのブッシングボアに対するタービンハウジングのフラップシートのさまざまなレベルの熱変形を補償することはできない。当該ブッシングボアは、スピンドル１００またはスピンドル１００が取り付けられているブッシングを収容する役割を果たす。スピンドル１００とレバーアーム２００がワンピースに形成される場合が好ましいので、スピンドル１００とレバーアーム２００との間の移行領域においてレバーアーム２００とスピンドル１００との間の相対運動に対して講じる対策はない。
【００３６】
フラップディスク３００がレバーアーム２００に接続されるようにするために、図２および図３に示すように、フラップディスク３００は、その上側３１０に、球状凹部３１２を有することが可能であり、レバーアーム２００の球状端部２１０が配置されている。このような構成により、フラップ装置１０の組立および溶接によるレバーアーム２００とフラップディスク３００の整列カップリングが容易になる。
【００３７】
好ましくは、レバーアーム２００などのウェイストゲートアームは、ウェイストゲートアームに応力レベルが加えられたときに、フラップディスク３００であるウェイストゲートバルブの全部または一部の変位をもたらす寸法および材料特性を有する。変位は、ｙ方向または垂直方向にある。応力レベル値は最大値であってもよい。応力レベル値は絶対値であってもよい。応力レベル値は、個々の応力レベル値が圧縮応力値または引張応力値に基づいているかどうかには無関係な値であり得る。
【００３８】
少なくとも１つの実施形態においては、ウェイストゲートアームは、ウェイストゲートバルブの少なくとも０．７２ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。少なくとも１つの実施形態においては、ウェイストゲートアームは、１２５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの応力レベルがウェイストゲートアームに加えられたときに、ウェイストゲートバルブの０．２４ｍｍ〜０．４０ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。説明したように、応力レベルは圧縮応力レベルまたは引張応力レベルであり得る。
【００３９】
少なくとも１つの実施形態においては、ウェイストゲートアームは、１５０〜２００ＭＰａの応力レベルがウェイストゲートアームに加えられたときに０．３２〜０．３６ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。少なくとも１つの他の実施形態においては、ウェイストゲートアームは、２００〜２５０ＭＰａの応力レベルがウェイストゲートアームに加えられたときに０．３２〜０．３４ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。少なくとも１つの他の実施形態においては、ウェイストゲートアームは、３００〜３５０ＭＰａの応力レベルがウェイストゲートアームに加えられたときに０．３２〜０．３４ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。少なくとも１つの他の実施形態においては、ウェイストゲートアームは、３００〜３５０ＭＰａの応力レベルがウェイストゲートアームに加えられたときに０．２８〜０．３２ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。少なくとも１つの他の実施形態においては、ウェイストゲートアームは、２５０〜３００ＭＰａの応力レベルがウェイストゲートアームに加えられたときに０．３８〜０．４０ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。少なくとも１つの他の実施形態においては、ウェイストゲートアームは、１２５〜１７５ＭＰａの応力レベルがウェイストゲートアームに加えられたときに０．２６〜０．２８ｍｍの変位が達成されるような寸法および材料特性を有する。説明したように、任意の特定の応力レベルは、圧縮応力レベルまたは引張応力レベルであり得る。
【００４０】
閉鎖力は、少なくとも部分的に弾性的に構成されたレバーアームと該レバーアームにカップリングされたフラップディスクとを含むフラップ装置に加えられ、フラップディスクにｙ方向（または垂直方向）の変位（通常ｍｍで測定）を生じさせフラップディスクがフラップシート上に完全に水平な状態で載置されるという結果をもたらす。好ましくは、閉鎖力は、変位を生じさせるために直線的にフラップ装置に加えられる。言い換えると、上記の応力レベル値は、少なくとも部分的に弾性的に構成されたレバーアームの材料に関する応力−ひずみ曲線の線形部分（すなわち、弾性領域）上のデータポイントであり得る。
【００４１】
本発明はまた、タービンハウジングを有し、かつ排気ガスをタービンのホイールを越えて導くのに適している、ウェイストゲートバルブを有するターボチャージャー用のタービンを含む。該ウェイストゲートバルブは、前述の例示的な実施形態のいずれか１つに係るフラップ装置１０を備える。タービンハウジングは、例えば、ブッシングが中に配置されたブッシングボアを有することができ、フラップ装置１０のスピンドル１００は、ブッシングに回転可能に取り付けられている。
【００４２】
本発明はまた、前述のタービンを有するターボチャージャーも含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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