特許 6761481 ウェイストゲートバルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6761481

(24)【登録日】2020年9月8日

(45)【発行日】2020年9月23日

(54)【発明の名称】ウェイストゲートバルブ

(51)【国際特許分類】

   F02B 37/18 20060101AFI20200910BHJP

【ＦＩ】

   F02B37/18 D

   F02B37/18 C

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-558576(P2018-558576)

(86)(22)【出願日】2016年12月27日

(86)【国際出願番号】JP2016088940

(87)【国際公開番号】WO2018122975

(87)【国際公開日】20180705

【審査請求日】2019年11月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227157

【氏名又は名称】日鍛バルブ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110157

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 基司

(74)【代理人】

【識別番号】100129805

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100189315

【弁理士】

【氏名又は名称】杉原 誉胤

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 茂

【審査官】 小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０３５４１８１０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２７２４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１２４８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ３３／００−４１／１０

Ｆ１６Ｋ １／００− １／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
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り、
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ウェイストゲートバルブ。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項5】

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１〜４のいずれか一項に記載のウェイストゲートバルブ。

【請求項6】

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５記載のウェイストゲートバルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−１９７０６８号公報

【特許文献2】特表２０１５−５００９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【発明の効果】

【0010】

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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】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。

【図2】（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3】図２の（ａ）のII-II断面図である。

【図4】（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5】図４の（ａ）のIV-IV断面図である。

【図6】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。

【図7】（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。

【図8】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。

【図9】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。

【図10】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。

【図11】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。

【図12】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。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

（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。

【0042】

（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。

【0043】

（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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【符号の説明】

【0058】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】