可變噴嘴機構用臂、可變噴嘴機構以及渦輪增壓器的制作方法

本發明涉及可變噴嘴機構所使用的臂、該可變噴嘴機構、以及具備該可變噴嘴機構的渦輪增壓器。

背景技術：

渦輪增壓器向渦輪葉輪噴射渦形通路內的廢氣，從而驅動渦輪葉輪旋轉。以往，在渦輪增壓器中，為了使渦輪增壓器的特性可變，而采用可變噴嘴機構。可變噴嘴機構通過多個噴嘴葉片的移動使廢氣的流路截面積增減，從而對向渦輪葉輪噴射的廢氣的流速進行控制。

在日本特開2014－224498號公報(專利文獻1)中提出了一種可變噴嘴機構，其將可變噴嘴的臂所卡合的臂嵌合槽形成為協調環(unisonring)，將臂嵌合槽的關閉側槽壁面形成為凹形圓弧狀，將打開側槽壁面形成為凸形圓弧狀。

專利文獻1：日本特開2014－224498號公報

在專利文獻1中公開了，將臂嵌合槽的壁面中的、因排氣反作用力的作用而通常與臂相互接觸的關閉側槽壁面形成為凹形圓弧狀，由此降低了關閉側槽壁面與臂之間的接觸應力，從而降低了關閉側槽壁面的磨損。然而，為了抑制噴嘴葉片的位置精度變差所引起的過量供給延遲(增壓延遲)或者排氣不良，對于可變噴嘴機構要求臂和協調環的磨損的進一步降低，現有的可變噴嘴機構談不上是充分的，存在進一步改進的余地。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供能夠抑制磨損的可變噴嘴機構用臂、能夠抑制臂和協調環的磨損的可變噴嘴機構、以及具備該可變噴嘴機構的渦輪增壓器。

本發明所涉及的臂被使用于可變噴嘴機構。可變噴嘴機構具備：臂、與臂連結的噴嘴葉片、以及與臂卡合的協調環。可變噴嘴機構構成為，基于噴嘴葉片的移動，使向具有板片(blade)的旋轉體噴射的氣體的流路截面積可變。臂被設置為，能夠以支軸為中心轉動。臂具有與協調環接觸的一對接觸面。一對接觸面中的一個面的曲率伴隨遠離支軸而變小。

在上述臂中，優選一對接觸面中的一個面構成臂的使流路截面積減少時的轉動方向前側的關閉側接觸面。一對接觸面中的另一個面構成臂的使流路截面積增大時的轉動方向前側的打開側接觸面。關閉側接觸面的曲率伴隨遠離支軸而變小。打開側接觸面的曲率伴隨遠離支軸而變大。

在上述臂中，優選一對接觸面中的一個面的曲率伴隨遠離支軸而連續變小。

本發明所涉及的可變噴嘴機構具備：臂、與臂連結的噴嘴葉片、以及與臂卡合的協調環。可變噴嘴機構基于噴嘴葉片的移動，使向具有板片(blade)的旋轉體噴射的氣體的流路截面積可變。臂被設置為能夠以支軸為中心轉動。臂具有與協調環接觸的一對接觸面。一對接觸面中的一個面的曲率伴隨遠離支軸而變小。

本發明所涉及的渦輪增壓器具備渦輪和可變噴嘴機構，該渦輪具有渦輪葉片。可變噴嘴機構具有：臂、與臂連結的噴嘴葉片、以及與臂卡合的協調環。可變噴嘴機構伴隨噴嘴葉片的移動，使向渦輪噴射的氣體的流路截面積可變。臂被設置為能夠以支軸為中心轉動。臂具有與協調環接觸的一對接觸面。一對接觸面中的一個面的曲率伴隨遠離支軸而變小。

根據本發明，能夠抑制可變噴嘴機構所使用的臂以及協調環的磨損。

附圖說明

圖1是可變噴嘴渦輪增壓器沿旋轉軸的剖視圖。

圖2是從圖1的左方觀察時的可變噴嘴機構的示意側視圖。

圖3是表示可變噴嘴的臂的結果的示意圖。

圖4是表示臂的轉動與噴嘴葉片的轉動間的關系的示意圖。

圖5是表示臂向關閉方向轉動時關閉側接觸面與臂嵌合槽相接觸的接觸部的示意圖。

圖6是表示比較例的臂向關閉方向轉動時關閉側接觸面與臂嵌合槽相接觸的接觸部的示意圖。

圖7是表示臂旋轉角度、與關閉側接觸面的接觸部的曲率半徑間的關系的圖表。

圖8是表示臂旋轉角度、與從協調環的旋轉中心至接觸部的距離間的關系的圖表。

圖9是表示臂旋轉角度、與接觸部相對于臂嵌合槽的壁面滑動的滑動距離間的關系的圖表。

附圖標記說明：

10…可變噴嘴渦輪增壓器；12…轉子殼體；14…渦輪殼體；15…排氣出口；19…側壁部；20…轉子；22…渦輪葉輪；23渦輪葉片；24…轉子軸；26…壓縮機葉輪；27…葉片；30…渦形通路；31…旋繞通路；36…可變噴嘴機構；38…噴嘴環；41…環狀空間部；46…可變噴嘴；47、57…支軸；48…噴嘴葉片；49…臂；50、61…嵌合部；52…協調環；54、54a、54b、54c、63…臂嵌合槽；56…驅動部件；58…驅動桿；60…驅動臂；65…致動器；67…控制器；68…工作量檢測單元；510、510z…關閉側接觸面；511、521…近位緣；512、522…遠位緣；520…打開側接觸面；530…內側表面；540…外側表面；c、cz…接觸部；y1、y2…箭頭。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式詳細地進行說明。應予說明，在圖中對于相同或者相當部分標注相同附圖標記，而且不重復其說明。

首先，對可變噴嘴渦輪增壓器10的整體構造進行說明。應予說明，在本實施方式中，舉搭載于車輛的內燃機所安裝的可變噴嘴渦輪增壓器10為例進行說明。圖1是可變噴嘴渦輪增壓器10沿旋轉軸的剖視圖。

如圖1所示，可變噴嘴渦輪增壓器10具備轉子20。轉子20可旋轉地收容于轉子殼體12內。轉子殼體12具有：渦輪殼體14、壓縮機殼體16以及中央殼體18這3個殼體。中央殼體18連結渦輪殼體14與壓縮機殼體16。

轉子20具備：渦輪葉輪22、轉子軸24以及壓縮機葉輪26。渦輪葉輪22、轉子軸24以及壓縮機葉輪26形成為一體而且可旋轉。

渦輪葉輪22配置于渦輪殼體14內。渦輪葉輪22在外周部具有多個渦輪葉片(turbineblade)23。

轉子軸24與渦輪葉輪22形成為一體。轉子軸24配置于中央殼體18內。轉子軸24被多個軸承支承為能夠相對于中央殼體18旋轉。

壓縮機葉輪26配置于壓縮機殼體16內。壓縮機葉輪26安裝于轉子軸24的前端部。壓縮機葉輪26在外周部具有多個葉片(impeller)27。

在渦輪殼體14形成有漩渦狀渦形通路30。在渦形通路30開有環狀旋繞通路31。旋繞通路31與渦輪葉輪22的渦輪葉片23相對。渦形通路30與從未圖示的內燃機的燃燒室排出的廢氣的排氣通路連通。因此，流入渦形通路30內的廢氣被從旋繞通路31噴射至渦輪葉輪22的渦輪葉片23，由此使渦輪葉輪22旋轉。之后，廢氣從渦輪殼體14的排氣出口15排出。

在壓縮機殼體16形成有漩渦狀壓縮機通路33。在壓縮機通路33開有環狀送出通路34。送出通路34與壓縮機葉輪26的葉片27相對。壓縮機通路33經由未圖示的進氣通路與內燃機的燃燒室連通。壓縮機葉輪26伴隨渦輪葉輪22的旋轉而與之一體旋轉。壓縮機葉輪26利用葉片27對從壓縮機殼體16的進氣入口17導入的進氣進行壓縮，并通過離心作用將進氣向送出通路34送出。向送出通路34內放出的空氣經由壓縮機通路33向內燃機的燃燒室被過量供給(增壓)。

可變噴嘴渦輪增壓器10具備可變噴嘴機構36。可變噴嘴機構36對在旋繞通路31內朝向渦輪葉輪22流動的廢氣的流速進行控制。可變噴嘴機構36具有圓環狀噴嘴環38。噴嘴環38構成旋繞通路31的靠中央殼體18側的側壁。噴嘴環38由多個(例如4個)連結螺栓固定于渦輪殼體14。

在渦輪殼體14與中央殼體18間的接合部分的外周部形成有環狀空間部41。環狀空間部41與旋繞通路31由噴嘴環38做出劃分。在中央殼體18的外周部形成有凸緣狀側壁部19。側壁部19構成環狀空間部41的側壁。側壁部19由螺栓42固定于渦輪殼體14。

接下來，對可變噴嘴機構36的概略結構進行說明。圖2是從圖1的左方觀察時的可變噴嘴機構36的示意側視圖。在圖2中圖示了從臂側(圖1的左側)觀察可變噴嘴機構36的局部(噴嘴環38等)的狀態。

如圖2所示，可變噴嘴機構36具備多個(例如9個)可變噴嘴46。相對于噴嘴環38，多個可變噴嘴46在周向上以等間隔配置。可變噴嘴46具有：支軸47、噴嘴葉片(nozzlevane)48以及臂49。噴嘴葉片48固定于支軸47的一端。臂49固定于支軸47的另一端。噴嘴葉片48借助支軸47牢固地連結于臂49。

支軸47被配置為貫通噴嘴環38。支軸47被支承為能夠相對于噴嘴環38自轉。可變噴嘴46被支軸47支承為能夠相對于噴嘴環38轉動。在臂49的前端部形成有嵌合部50。噴嘴葉片48以能夠以支軸47為中心轉動的方式配置于圖1所示的旋繞通路31內。噴嘴葉片48被配置為能夠開閉旋繞通路31。臂49以能夠以支軸47為中心轉動的方式配置于圖1所示的環狀空間部41內。

可變噴嘴機構36具備圓環狀協調環(unisonring)52。協調環52配置于圖1所示的環狀空間部41內。協調環52被配置為與噴嘴環38同心。相對于噴嘴環38，協調環52而言配置于圖1所示的中央殼體18的側壁部19側。如圖1所示，協調環52配置于噴嘴環38與可變噴嘴46的臂49之間。

在噴嘴環38的環狀空間部41側配置有保持輥44。保持輥44被保持為能夠相對于噴嘴環38旋轉。保持輥44將協調環52保持為可旋轉。協調環52被保持輥44保持為能夠相對于渦輪殼體14轉動。

如圖2所示，在協調環52的一個側面(設置有可變噴嘴46的臂49的一側)，在周向上以等間隔形成有與可變噴嘴46的個數數目相同的臂嵌合槽54。臂嵌合槽54沿協調環52的徑向形成為一直線狀。各可變噴嘴46的臂49的嵌合部50嵌入各臂嵌合槽54。可變噴嘴46的臂49與協調環52的臂嵌合槽54卡合。

在圖1所示的中央殼體18的側壁部19，設置有用于驅動協調環旋轉的驅動部件56。驅動部件56具有：支軸57、驅動桿58以及驅動臂60。驅動桿58固定于支軸57的一端。驅動臂60固定于支軸57的另一端。

支軸57被配置為貫通中央殼體18的側壁部19。支軸57被支承為能夠相對于側壁部19旋轉。驅動部件56被支軸57支承為能夠相對于中央殼體18的側壁部19轉動。驅動桿58配置于環狀空間部41外。驅動臂60收容于環狀空間部41內。在驅動臂60的前端部形成有圓形嵌合部61。

如圖2所示，在協調環52的一個側面(設置有可變噴嘴46的臂49的一側)形成有1個驅動臂嵌合槽63。驅動臂嵌合槽63形成于協調環52的在周向上相鄰的1組臂嵌合槽54之間。驅動臂嵌合槽63沿協調環52的徑向形成為一直線狀。驅動臂60的嵌合部61嵌入驅動臂嵌合槽63。驅動臂60與協調環52的驅動臂嵌合槽63卡合。

如圖1所示，驅動桿58與致動器65的輸出部(省略圖示)連接。致動器65例如為電動馬達、電磁螺線管以及氣缸等。應予說明，有時在致動器65的輸出部與驅動部件56的驅動臂60之間，夾設有連桿機構、齒輪機構等動力傳遞機構。

致動器65由控制器67驅動控制。在致動器65上，設置有對其輸出部的動作量進行檢測的角度傳感器等動作量檢測單元68。控制器67基于動作量檢測單元68的輸出對可變噴嘴46的旋轉角(可變噴嘴46的開度)進行計算。

若利用控制器67使致動器65工作，則驅動桿58轉動。驅動臂60與驅動桿58一起以支軸57為中心轉動。伴隨驅動臂60的轉動，協調環52轉動。伴隨協調環52的轉動，多個可變噴嘴46被同步轉動。

若協調環52沿圖2中的逆時針方向(參照箭頭y1)轉動，則全部可變噴嘴46以支軸47的軸線為中心沿圖2中的逆時針方向轉動。此時，相鄰的噴嘴葉片48彼此向相互分離的方向移動。伴隨噴嘴葉片48的移動，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積變大。在本說明書中，將此時的臂49繞支軸47的轉動方向稱為打開方向。

若協調環52沿圖2中的順時針方向(參照箭頭y2)轉動，則全部可變噴嘴46以支軸47的軸線為中心沿圖2中的順時針方向被轉動。此時，相鄰的噴嘴葉片48彼此向相互靠近的方向移動。伴隨噴嘴葉片48的移動，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積變小。在本說明書中，將此時的臂49繞支軸47的轉動方向稱為關閉方向。

這樣，基于協調環52的轉動，全部可變噴嘴46被同步轉動，由此對可變噴嘴46(詳細是指噴嘴葉片48)的開度進行調整。通過噴嘴葉片48被開閉，相鄰的噴嘴葉片48的相互間的流路截面積增減，由此對向渦輪葉輪22噴射的廢氣的流速進行控制。

可變噴嘴機構36構成為包括：可變噴嘴46、協調環52、驅動部件56以及致動器65。可變噴嘴46的臂49與協調環52、協調環52與驅動部件56的驅動臂60、驅動部件56的驅動桿58與致動器65的輸出部是從致動器65至臂49之間的動力傳遞路徑中的彼此相互連結的部件。

接下來，對可變噴嘴46的臂49的結構進行說明。圖3是表示可變噴嘴46的臂49的結構的示意圖。如上所述，臂49固定于支軸47的端部。臂49被設置為能夠以支軸47為中心轉動。臂49的基端部與支軸47連結。在臂49的前端部設置有嵌合部50，該嵌合部50配置于協調環52的臂嵌合槽54內。

嵌合部50的外表面具有：一對接觸面、內側表面530以及外側表面540。一對接觸面包括關閉側接觸面510和打開側接觸面520。關閉側接觸面510與打開側接觸面520在嵌合部50嵌合于協調環52的臂嵌合槽54的狀態下與臂嵌合槽54的壁面接觸。關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的關閉側槽壁面接觸。打開側接觸面520與臂嵌合槽54的打開側槽壁面接觸。如圖2所示，關閉側槽壁面與打開側槽壁面形成為相互平行，并隔開間隔配置。

關閉側接觸面510為，嵌合部50的位于在使協調環52沿圖2所示的箭頭y2方向轉動時以支軸47為中心轉動的臂49的轉動方向(上述關閉方向)的前側的外表面。打開側接觸面520為，嵌合部50的位于在使協調環52沿圖2所示的箭頭y1方向轉動時以支軸47為中心轉動的臂49的轉動方向(上述打開方向)的前側的外表面。

關閉側接觸面510位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積減少的方式運動時的轉動方向的前側。關閉側接觸面510位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積增大的方式運動時的轉動方向的后側。

關閉側接觸面510具有關閉側接觸面510的靠近支軸47側的周緣(近位緣511)、和關閉側接觸面510的遠離支軸47側的周緣(遠位緣512)。近位緣511形成關閉側接觸面510與內側表面530的邊界。遠位緣512形成關閉側接觸面510與外側表面540的邊界。

打開側接觸面520位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積增大的方式運動時的轉動方向的前側。打開側接觸面520位于臂49的以使相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積減少的方式運動時的轉動方向的后側。

打開側接觸面520具有打開側接觸面520的靠近支軸47側的周緣(近位緣521)、和打開側接觸面520的遠離支軸47側的周緣(遠位緣522)。近位緣521形成打開側接觸面520與內側表面530的邊界。遠位緣522形成打開側接觸面520與外側表面540的邊界。

內側表面530為嵌合部50的在圖2所示的可變噴嘴機構36組裝完成的狀態下處于噴嘴環38或者協調環52的徑向內側的外表面。外側表面540為嵌合部50的在圖2所示的可變噴嘴機構36組裝完成的狀態下處于噴嘴環38或者協調環52的徑向外側的外表面。內側表面530與外側表面540具有平面形狀。內側表面530與外側表面540被設置為相互平行。

嵌合部50的關閉側接觸面510與打開側接觸面520具有曲面形狀。關閉側接觸面510與打開側接觸面520均為非圓弧形狀，曲率不恒定。關閉側接觸面510的曲率在近位緣511處最大，伴隨從近位緣511的曲率隨著趨向遠位緣512而逐漸變小，曲率在遠位緣512處最小。打開側接觸面520的曲率在遠位緣522最大，伴隨從遠位緣522趨向近位緣521而曲率逐漸變小，曲率在近位緣521處最小。

關閉側接觸面510伴隨從近位緣511趨向遠位緣512，曲率半徑緩緩變大。打開側接觸面520伴隨從遠位緣522趨向近位緣521，曲率半徑緩緩變大。關閉側接觸面510伴隨離開支軸47，曲率連續變小。關閉側接觸面510伴隨離開支軸47，曲率逐漸漸減少。打開側接觸面520伴隨離開支軸47，曲率連續變大。打開側接觸面520伴隨離開支軸47，曲率漸漸增大。

關閉側接觸面510具有平滑相連的連續曲面形狀。打開側接觸面520具有平滑相連的連續曲面形狀。關閉側接觸面510與打開側接觸面520例如也可以具有從由擺線、雙曲螺旋、對數螺旋、漸開線以及回旋線構成的組合中選取的一個曲面形狀。關閉側接觸面510與打開側接觸面520可以具有相同形狀，也可以具有不同形狀。

圖4是表示臂49的轉動與噴嘴葉片48的轉動間的關系的示意圖。臂49基于協調環52的轉動，以支軸47為中心向兩個方向轉動。圖4所示的臂嵌合槽54a表示的是，臂嵌合槽54的對以中心線沿噴嘴環38或者協調環52的徑向延伸的方式配置的臂49的嵌合部50進行收容情況下的配置。應予說明，在本說明書中，將中心線沿徑向延伸且嵌合部50嵌入臂嵌合槽54a時的臂49的配置，稱為基準配置。

圖4所示的臂嵌合槽54b表示的是，臂嵌合槽54的對與基準配置相比較以支軸47為中心沿圖4中的逆時針方向發生了轉動的臂49的嵌合部50進行收容情況下的配置。臂嵌合槽54c表示的是，臂嵌合槽54的對與基準配置相比較以支軸47為中心沿圖4中的順時針方向發生了轉動的臂49的嵌合部50進行收容情況下的配置。

噴嘴葉片48夾設支軸47，并與臂49連結。噴嘴葉片48被設置為能夠以支軸47為中心與臂49一體轉動。

圖4中實線所示的臂49和噴嘴葉片48表示的是，臂49處于基準配置時的臂49和噴嘴葉片48的配置。圖4中單點劃線所示的臂49和噴嘴葉片48表示的是，臂49與基準配置相比較沿逆時針方向發生了轉動時的臂49和噴嘴葉片48的配置。圖4中雙點劃線所示的臂49和噴嘴葉片48表示的是，臂49與基準配置相比較沿順時針方向發生了轉動時的臂49和噴嘴葉片48的配置。

與基準配置的噴嘴葉片48相比較，圖4中單點劃線所示的噴嘴葉片48與相鄰的噴嘴葉片48之間的間隔變大。因此，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積增大。與基準配置的噴嘴葉片48相比較，圖4中雙點劃線所示的噴嘴葉片48與相鄰的噴嘴葉片48之間的間隔變小。因此，相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積減少。

臂49和噴嘴葉片48能夠從圖4中單點劃線所示的配置向關閉廢氣的流路的方向轉動至雙點劃線所示的配置。臂49和噴嘴葉片48能夠從圖4中雙點劃線所示的配置向打開廢氣的流路的方向轉動至單點劃線所示的配置。

圖5是表示臂49向關閉方向轉動時的關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的接觸部c的示意圖。在圖5中，為了進行簡化，圖示了臂49的嵌合部50中的關閉側接觸面510、和臂嵌合槽54的輪廓。圖5中所示的黑點表示向關閉方向轉動的臂49的關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面(關閉側槽壁面)接觸的接觸部c。在圖5中圖示了臂49從圖4中單點劃線所示的配置經由基準配置轉動至雙點劃線所示的配置時的接觸部c的運動。

如圖5所示，在臂49的嵌合部50處于臂嵌合槽54b內時，接觸部c存在于近位緣511的附近。伴隨臂49向關閉方向轉動，接觸部c的位置遠離近位緣511，向遠位緣512靠近。而且，在臂49的嵌合部50處于臂嵌合槽54c內時，接觸部c存在于遠位緣512的附近。

在臂49向關閉方向轉動時，關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸部c，在關閉側接觸面510上從關閉側接觸面510的近位緣511側朝向遠位緣512側單方向移動。在將相鄰的噴嘴葉片48間的廢氣的流路截面積形成為最小時，接觸部c存在于關閉側接觸面510中的曲率較小的遠位緣512的附近。

在臂49向關閉方向轉動時，接觸部c在臂嵌合槽54的壁面上從協調環52的徑向內側朝向外側移動。

伴隨臂49向關閉方向轉動，即，伴隨廢氣的流路截面積減少，作用于噴嘴葉片48的廢氣的壓力(所謂的排氣反作用力)增大，因此對臂49轉動的阻力增大。與對臂49轉動的阻力的增大相對應，關閉側接觸面510的曲率變小。伴隨對臂49轉動的阻力增大，關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸面積增大。由此，抑制了作用于關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力的增大。

圖6是表示比較例的臂向關閉方向轉動時的關閉側接觸面510z與臂嵌合槽54相接觸的接觸部cz的示意圖。圖6所示的比較例的臂與上述實施例的臂49不同，具有圓弧面狀關閉側接觸面510z。圖6中所示的黑點表示關閉側接觸面510z與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸部cz。在圖6中圖示了臂49從圖4中單點劃線所示的配置位置經由基準配置轉動至雙點劃線所示的配置位置時的接觸部cz的運動。

在圖6所示的比較例的臂向關閉方向轉動時，與實施例的接觸部c移動的距離相比較，接觸部cz在關閉側接觸面510z上移動的距離相對變小。

在比較例的臂向關閉方向轉動時，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上沿協調環52的徑向往復移動。更具體而言，在比較例的臂的嵌合部從處于臂嵌合槽54b內的狀態向關閉方向轉動至基準配置時，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上從協調環52的徑向內側朝向外側移動。之后，在比較例的臂的嵌合部從基準配置向關閉方向轉動至處于臂嵌合槽54c內的狀態時，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面從協調環52的徑向外側朝向內側移動。

比較例的臂的關閉側接觸面510z具有圓弧形狀，因此具有相同曲率。即便比較例的臂繞支軸轉動，關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的接觸面積也是恒定的。因此，伴隨比較例的對臂轉動的阻力增大，作用于關閉側接觸面510z與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力增大。

圖7是表示臂的旋轉角度與關閉側接觸面的接觸部的曲率半徑間的關系的圖表。圖7中的橫軸表示實施例和比較例的臂繞支軸的旋轉角度。將臂處于基準配置時的旋轉角度設為0。將臂相對于基準配置向關閉方向旋轉時的旋轉角度設為正旋轉角度。將臂相對于基準配置向打開方向旋轉時的旋轉角度設為負旋轉角度。圖7中的縱軸表示臂的嵌合部的關閉側接觸面與臂嵌合槽的壁面接觸的接觸部處的關閉側接觸面的曲率半徑。

在圖7以及后述圖8、圖9中，用實線表示與實施例的臂49相關的圖表，用虛線表示與圖6所示的比較例的臂相關的圖表。

如上所述，伴隨實施例的臂49向關閉方向轉動，關閉側接觸面510的曲率變小。曲率半徑為曲率的倒數，因此，如圖7所示，伴隨實施例的臂49的旋轉角度增大，關閉側接觸面510的曲率半徑變大。與此相對，比較例的臂的關閉側接觸面510z為圓弧形狀，因此即便臂轉動，曲率半徑也不發生變化，形成為恒定的值。

其結果是，在圖7所示的臂的旋轉角度變得最大時，實施例的關閉側接觸面510的曲率半徑變為比較例的關閉側接觸面510z的曲率半徑的2倍以上。如上所述，伴隨臂向關閉方向的旋轉角度增大，對臂轉動的阻力增大。在實施例的臂49中，伴隨對臂49轉動的阻力增大，關閉側接觸面510變為更接近平面的形狀。在實施例的臂49中，臂49向關閉方向的旋轉角度越大，與臂嵌合槽54的壁面接觸的關閉側接觸面510的面積越大。因此，在實施例的臂49中，抑制作用于關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力的增大。

圖8是表示臂旋轉角度、與從協調環52的旋轉中心至接觸部的距離的關系的圖表。圖8中的橫軸表示與圖7相同的臂繞支軸的旋轉角度。圖8中的縱軸表示圓環狀協調環52的中心、與臂的嵌合部的關閉側接觸面與臂嵌合槽的壁面相接觸的接觸部之間的距離。

伴隨實施例的臂49向關閉方向轉動，接觸部c在臂嵌合槽54的壁面上從協調環52的徑向內側朝向外側單方向移動。另一方面，在比較例的臂向關閉方向轉動時，接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上沿協調環52的徑向往復移動。

臂的嵌合部的關閉側接觸面與臂嵌合槽的壁面伴隨臂的轉動而滑動。在實施例的臂49中，臂嵌合槽54的壁面中的伴隨臂49向關閉方向的轉動而相對于關閉側接觸面510滑動的范圍更大。如比較例那樣，若接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上往復移動，則在臂嵌合槽54的壁面的更小的范圍內，臂嵌合槽54的壁面相對于關閉側接觸面滑動。因此，在實施例中，相對于比較例而言，避免了在臂嵌合槽54的壁面上的局部滑動的產生。

圖9是表示臂旋轉角度、與接觸部相對于臂嵌合槽的壁面的滑動距離的關系的圖表。圖9中的橫軸表示與圖7相同的臂繞支軸的旋轉角度。圖9中的縱軸表示在臂繞支軸旋轉5°的期間關閉側接觸面相對于臂嵌合槽的壁面滑動的距離。

如上所述，在實施例中，在臂49向關閉方向轉動時，接觸部c向一個方向移動。在比較例中，在臂向關閉方向轉動時，接觸部cz往復移動。在實施例中，在臂旋轉角度為正的范圍內，接觸部c在關閉側接觸面510上從近位緣511側朝向遠位緣512側移動，在臂嵌合槽54的壁面上從徑向內側朝向外側移動。在比較例中，在臂旋轉角度為正的范圍內，接觸部cz在關閉側接觸面510z上從近位緣側朝向遠位緣側移動，在臂嵌合槽54的壁面上從徑向外側朝向內側移動。

在實施例中，在臂旋轉角度為正的范圍內，接觸部c在關閉側接觸面510上移動的方向、與接觸部c在臂嵌合槽54的壁面上移動的方向一致。因此，在實施例中，關閉側接觸面510相對于臂嵌合槽54的壁面形成的相對移動成為接近純滾動的運動。另一方面，在比較例中，在臂旋轉角度為正的范圍內，接觸部cz在關閉側接觸面510z上移動的方向、與接觸部cz在臂嵌合槽54的壁面上移動的方向不同。其結果是，在實施例中，相對于比較例而言，關閉側接觸面510相對于臂嵌合槽54的壁面形成的滑動大幅度減少。

雖還存在與上述說明局部重復的部分，但以下列舉本實施方式的特征結構。如圖2所示，本實施方式的臂49被設置為能夠以支軸47為中心轉動。在協調環52形成有臂嵌合槽54。如圖3所示，臂49具有關閉側接觸面510和打開側接觸面520。關閉側接觸面510和打開側接觸面520與臂嵌合槽54的壁面接觸。關閉側接觸面510伴隨遠離支軸47，而曲率變小。

在本實施方式中，在臂49向關閉方向轉動時，伴隨對臂49轉動的阻力增大，關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面接觸的面積增大。由此，抑制作用于關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面之間的壓力的增大。另外，在臂49向關閉方向轉動時臂嵌合槽54的壁面相對于關閉側接觸面510形成的滑動、和關閉側接觸面510相對于臂嵌合槽54的壁面形成的滑動減少。因此，在本實施方式中，能夠同時降低臂49的關閉側接觸面510、與該關閉側接觸面510接觸的臂嵌合槽54的壁面之間的磨損。

通過優化臂49的關閉側接觸面510的形狀，能夠降低臂49和協調環52的磨損，因此無需在臂49和協調環52進行滑動的表面形成硬質皮膜等的表面處理。由此，能夠避免伴隨表面處理而產生的成本的增加，另外，能夠避免在產生了超過皮膜的厚度的磨損時磨損急劇進展的情況。

另外，如圖3所示，打開側接觸面520伴隨離開支軸47，而曲率變大。臂嵌合槽54的供關閉側接觸面510接觸的關閉側槽壁面、與臂嵌合槽54的供打開側接觸面520接觸的打開側槽壁面形成為平行，能夠迎合與平行的臂嵌合槽54的壁面的方式，選擇適當的打開側接觸面520的形狀。

另外，如圖3所示，關閉側接觸面510伴隨離開支軸47而曲率連續變小。通過將關閉側接觸面510形成為光滑的曲面形狀，能夠避免關閉側接觸面510與臂嵌合槽54的壁面間的接觸面積局部驟增，因此能夠可靠地降低臂49和臂嵌合槽54的磨損。

應予說明，在參照圖3說明的臂49中，關閉側接觸面510與打開側接觸面520經由平面狀內側表面530和外側表面540連結。在臂的嵌合部，可以不形成平面狀內側表面和外側表面，也可以連續形成關閉側接觸面和打開側接觸面。

在實施方式中，雖優化了關閉側接觸面510的形狀，但也可以將打開側接觸面520形成為相同的形狀。在該情況下，與上述關閉側接觸面510相同，發揮能夠降低與臂嵌合槽54的壁面的磨損的作用效果。

雖如以上那樣對本發明的實施方式進行了說明，此次公開的實施方式在全部方面均為例示，其應被考慮為并非是限制性的描述。本發明的保護范圍并非是上述說明而是如權利要求書所示，意圖包括與權利要求書等同的技術思想和范圍內的全部變更。