JP2005291129A - バタフライ弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来と比較して良好なシール性を備えたバタフライ弁１を提供する。
【解決手段】 ハウジング２の半径方向の貫通孔２Ｂに軸受４を圧入して嵌着し、コイルばね７によってシール手段６を軸受４に向けて付勢する。
シール手段６は、コイルばね７を当接させたプレート１６と、その内方側の３枚の環状シール部材１５とから構成している。上記コイルばね７の弾発力によって環状シール部材１５は、プレート１６と軸受４とにより強く挟持されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は例えば排気ブレーキ装置に用いて好適なバタフライ弁に関し、より詳しくは、その弁軸とハウジングの貫通孔との間のシールを維持するシール手段の改良に関する。

従来、排気ブレーキ装置に用いられるバタフライ弁として次のような構成を備えたものは知られている。すなわち、ガスが流通するガス通路およびこのガス通路と交差する方向に穿設した半径方向の貫通孔とを有するハウジングと、上記ハウジングのガス通路内に設けた弁体と、上記ハウジングの貫通孔に嵌合した軸受と、上記貫通孔および上記軸受に貫通されて該軸受によって回転自在に軸支されるとともに、内方側の端部を上記弁体に連結した弁軸と、上記軸受の隣接位置となる上記ハウジングの貫通孔内に配置されて上記弁軸と上記貫通孔との間のシールを維持するシール手段と備えたバタフライ弁は知られている（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
従来一般に、排気ブレーキ装置に用いられるバタフライ弁は排気ガスの熱によって高温となるので、焼き付き防止のために軸受の外周面とハウジングの貫通孔との間、および軸受と弁軸との間には僅かに維持するようにしている。
そこで、図３に示すように、上記特許文献１におけるシール手段６は大小２組の環状シール部材から構成してあり、それら大小２組の環状シール部材を軸受４の外方側の端面とブラケット８との間に配置している。そして、排気ガスの圧力によって弁体３およびそれに連結した弁軸５が外方へ付勢されると、上記軸受４が貫通孔２Ｂで外方側へ僅かに移動して、該軸受４の外方側の端面と上記ブラケット８との間で大小２組の環状シール部材が強く挟持されるようになっていたものである。小さい環状シール部材の内周面は弁軸５の外周面に密着し、大きい環状シール部材の外周面は、ハウジングの貫通孔２Ｂに密着し、かつブラケットと軸受４の外方側の端面とによって、上記環状シール部材が挟持されることにより、貫通孔２Ｂと弁軸５との間のシールを維持するように構成されていたものである。
さらに、特許文献２および特許文献３のシール手段においても、大小の１組以上の環状シール部材を備えて、これら環状シール部材を軸受の端面とブラケット等の固定部材との間で挟持することで、ハウジングの貫通孔と弁軸の外周面との間のシールを維持するようにしていたものである。
実開昭５５−１９０５号公報 特開平８−３１２７９４号公報 特開平１０−１６９４７２号公報

ところで、上述した従来のシール手段においては、弁軸および弁体が振動することに伴って、上記弁軸の外周面および環状シール部材の内周面が摩耗して、それらの間に微小な隙間が生じることになる。そして、その隙間から排気ガスが洩れてシール手段によるシール性が低下するという欠点が指摘されていたものである。
そこで、本発明の目的は、振動を受けても摩耗しにくくシール性が良好なバタフライ弁のシール手段を提供することである。

すなわち、本発明は、ガスが流通するガス通路およびこのガス通路と交差する方向に穿設した半径方向の貫通孔とを有するハウジングと、上記ハウジングのガス通路内に設けた弁体と、上記ハウジングの貫通孔に嵌合した軸受と、上記貫通孔および上記軸受に貫通されて該軸受によって回転自在に軸支されるとともに、内方側の端部を上記弁体に連結した弁軸と、上記軸受の隣接位置となる上記ハウジングの貫通孔内に配置されて上記弁軸と上記貫通孔との間のシールを維持するシール手段と備えたバタフライ弁において、
上記軸受を上記ハウジングの貫通孔に圧入して上記貫通孔内に嵌着するとともに、上記シール手段は、弁軸を囲繞して配置されて内周部を弁軸に密着させた環状シール部材と、この環状シール部材の隣接外方位置に配置したプレートとを備え、上記プレートを上記軸受に向けて付勢するばねを設けて、該ばねの付勢力によって上記プレートと上記軸受の外方側の端面との間に上記環状シール部材を挟持したものである。

このような構成によれば、ばねの付勢力により、プレートと軸受とによって環状シール部材が軸方向に挟持されるため、弁軸が振動しても環状シール部材は弁軸の半径方向に振動しにくくなる。そのため、環状シール部材の内周面およびそれが密着した弁軸の外周面が摩耗しにくい。これにより、環状シール部材の内周面と弁軸の外周面との間に隙間が生じることを抑制できるので、良好なシール性を維持することが出来る。したがって、従来と比較してシール性が良好なバタフライ弁を提供できる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１は排気ブレーキ装置のバタフライ弁であり、図示しない排気管の途中に配置されている。このバタフライ弁１により所要時に排気管（ガス通路）を開閉することで、従来公知の排気ブレーキ作用を得ることが出来るようになっている。
上記バタフライ弁１は、上記排気管の途中に設けたハウジング２と、このハウジング２のガス通路２Ａ内に配置した円板状の弁体３と、ハウジング２における半径方向の貫通孔２Ｂに嵌合した円筒状の軸受４と、この軸受４によって回転自在に軸支されて内方側の端部を上記弁体３に連結した丸棒状の弁軸５とを備えている。また、このバタフライ弁１は、上記弁軸５の外周面と貫通孔２Ｂとの間のシールを維持するシール手段６を備えるとともに、このシール手段６を常時軸受４に向けて付勢するコイルばね７とを備えている。

上記弁軸５の外方側の端部は、軸受４、貫通孔２Ｂ、シール手段６およびブラケット８の貫通孔８Ａを貫通させてハウジング２の外部に突出させている。弁軸５における外方側の先端部はねじ部５Ａとしてあり、そこにレバー９の貫通孔を嵌装したのちナットを螺合して、上記ねじ部５Ａの位置にレバー９を直交させて連結している。そして、このレバー９に図示しないアクチュエータの作動部材１２をピン１３より回転可能に連結している。このアクチュエータが非作動状態の時には、作動部材１２は図１に示す下降端位置に位置しており、このときには、弁体３はガス通路２Ａ内でガス流線と略平行に支持されて、ガス通路２Ａは開放されている。これに対して、アクチュエータが作動されて、作動部材１２が想像線で示した上昇端位置まで上昇されると、レバー９を介して弁軸５および弁体が回転され、ガス通路２Ａが閉鎖されて、排気ブレーキ作用を得ることができるようになっている。

上記ハウジング２の貫通孔２Ｂは、ガス通路２Ａに隣接する内方側を小径部２ｃとしてあり、外方側を大径部２ｄとしている。そして、上記小径部２ｃ内に上記軸受４を圧入して嵌着する一方、大径部２ｄ内に上記シール手段６およびコイルばね７の内方側の部分を収容している。
本実施例においては、上記貫通孔２Ｂにおける小径部２ｃに軸受４を圧入することで、軸受４を小径部２ｃ内の軸方向所定位置に固定している。これにより、軸受４の外方側の端面４Ａは上記貫通孔２Ｂの段部端面２ｅよりも僅かに外方側に突出している。また軸受４の内方側の端面４Ｂは、貫通孔２Ｂの内方側の端部２Ｂ’（小径部２ｃの内方側の端部）よりも外方に位置させている。これにより、内方側の端面４Ｂの隣接内方位置に環状凹部２ｆを形成している。

本実施例においては、小径部２ｃに軸受４を圧入し、かつその隣接外方側となる大径部２ｄの内部空間にシール手段６を配置してあり、軸受４およびシール手段６、貫通孔２Ｂおよびブラケット８の貫通孔８Ａに弁軸５を貫通させてあり、弁軸５の外方側の端部にレバー９を連結している。
また、上記弁軸５における内方側の端部は、大径の大径部５Ｂとしてあり、さらにその隣接位置を中径部５Ｃとしている。この大径部５Ｂに上記弁体３の一側を連結してあり、中径部５Ｃを上記環状凹部２ｆ内に遊嵌して、該中径部５Ｃの段部端面を上記軸受４の内方側の端面４Ｂに当接させている。
本実施例においては、ブラケット８の貫通孔８Ａの内径を上記ハウジング２側の大径部２ｄとほぼ同じ寸法に設定している。そして、上記コイルばね７を上記レバー９とシール手段６とにわたって弾装している。
これにより、弁軸５は軸受４およびハウジング２に対して、ハウジング２の外方側に向けて常時付勢されており、また、それと同時にコイルばね７の弾発力によってシール手段６を軸受４の外方側の端面４Ａに向けて付勢している。
本実施例においては、ブラケット８の貫通孔８Ａを従来のものよりも大径として、その貫通孔８Ａに上記コイルばね７の内方側の端部を貫通できるようにしてあり、それによりシール手段６をコイルばね７により軸受４に向けて付勢している。

しかして、本実施例のシール手段６は、薄板状をした３枚の環状シール部材１５と、これらの隣接外方側に配置したプレート１６とから構成している。
３枚の環状シール部材１５は、内径、外径及び厚さを全て同一寸法に設定してあり、内径は上記弁軸５の外径よりも僅かに小さく設定してあり、外径は、上記軸受４の外径よりも小さく設定している。
本実施例の環状シール部材１５は、従来周知の材質を用いることができる。
これら３枚の環状シール部材１５を順次重合するように配置している。
一方、プレート１６は、例えば鉄系材料などのある程度の剛性を備えた材質からなり、内方側の端面の内周部に、上記環状シール部材１５を２枚収容可能な環状凹部１５Ａを形成している。プレート１６の外径は、ハウジング２の貫通孔２Ｂにおける大径部２ｄよりも小さく設定してあり、またプレート１６の内径は弁軸５の外径よりも大きく設定している。これにより、大径部２ｄ内でプレート１６は、弁軸５の軸方向に移動できるようになっている。
そして、このプレート１６の環状凹部１６Ａに２枚の環状シール部材１５を収容した状態において、プレート１６の外方側の端面にコイルばね７の内方側の端部を当接させている。そのため、コイルばね７の弾発力によって３枚の環状シール部材１５がプレート１６と軸受４の外方側の端面４Ａとによって軸方向に挟持されている。
これにより、図２において最も内方側（右方側）の環状シール部材１５の内方側の端面が軸受４の外方側の端面４Ａに密着し、隣り合う環状シール部材１５同士の端面が密着し、最も外方側（左方側）環状シール部材１５の外方側の端面は、環状凹部１６Ａの端面に密着する。また、さらに各環状シール部材１５の内周面は弁軸５の外周面に密着する。
本実施例のシール手段６はこのように構成することで、ハウジング２の貫通孔２Ｂと弁軸５の外周面との間のシールを維持するようにしている。

以上のように構成した本実施例のバタフライ弁１は、従来一般のバタフライ弁のシール手段と比較すると、軸受４を設けた箇所から洩れる排気ガスの洩れ量を大幅に減少させることが可能である。
図４は、本実施例のバタフライ弁１と、上記特許文献１及び図３に示した従来のバタフライ弁１について、排気ガスが軸受４の内周部及び外周部の隙間を介して外部へ洩れる際の洩れ量を検出する実験結果を示したものである。
この実験においては、排気ガスとしてガス通路内に１００Ｋｐａの排気ガスを流通させて、軸受４の外方側への排気ガスの洩れ量を検出したものである。

この図４に示すように、従来品であるバタフライ弁１の排気ガスの洩れ量に対して、本発明の実施例においては半分以下の排気ガスの洩れ量となっており、良好なシール性を備えていることが明らかである。
なお、上記実施例においては、軸受４の内方側の端面４Ｂとそれに当接した弁軸５の中径部５Ｃの段部端面との間には、何もシール手段を設けてないが、それらの間に環状シール部材を設けるようにしても良い。そのように構成することで、より一層バタフライ弁１のシール性を向上させることが可能である。
また、上記実施例は、本発明を排気ブレーキ装置のバタフライ弁１に適用した場合について説明したが、本発明のバタフライ弁１は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）の流量制御弁やエンジン暖機用の排気絞り弁などにも用いることが出来る。

本発明の一実施例を示す断面図。 図１の要部の拡大図。 従来技術を示す断面図。 本発明品と従来品についてガス洩れ量を検出した実験結果を示す図。

符号の説明

１…バタフライ弁 ２…ハウジング
２Ａ…ガス通路 ３…弁体
４…軸受 ５…弁軸
６…シール手段 １５…環状シール部材
１６…プレート

Claims (3)

1. ガスが流通するガス通路およびこのガス通路と交差する方向に穿設した半径方向の貫通孔とを有するハウジングと、上記ハウジングのガス通路内に設けた弁体と、上記ハウジングの貫通孔に嵌合した軸受と、上記貫通孔および上記軸受に貫通されて該軸受によって回転自在に軸支されるとともに、内方側の端部を上記弁体に連結した弁軸と、上記軸受の隣接位置となる上記ハウジングの貫通孔内に配置されて上記弁軸と上記貫通孔との間のシールを維持するシール手段と備えたバタフライ弁において、
   上記軸受を上記ハウジングの貫通孔に圧入して上記貫通孔内に嵌着するとともに、
   上記シール手段は、弁軸を囲繞して配置されて内周部を弁軸に密着させた環状シール部材と、この環状シール部材の隣接外方位置に配置したプレートとを備え、
   上記プレートを上記軸受に向けて付勢するばねを設けて、該ばねの付勢力によって上記プレートと上記軸受の外方側の端面との間に上記環状シール部材を挟持したことを特徴とするバタフライ弁。
2. 上記弁軸における外方側の端部にレバーを連結してあり、上記ばねは上記レバーとプレートとにわたって弾装したコイルばねからなることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
3. 上記環状シール部材は、上記プレートと上記軸受の外方側の端面との間に複数枚配置されており、
   また、上記プレートにおける内方側の端面には、環状凹部を形成して、この環状凹部内に上記複数の環状シール部材の一部を収容するように構成したことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれか１に記載のバタフライ弁。

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