JP2006090200A - 排気ガス再循環バルブ及びその密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁基部内を流通する排気ガスの外部への漏出を確実に阻止する。
【解決手段】排気ガス再循環バルブは、排気ガスが流通する弁室が形成される弁基部１４と、前記弁基部１４の上部に圧力流体の圧力によって弁体１８を変位させる駆動部１６が配設され、前記弁基部１４と駆動部１６との間にはガスケット８２が設けられている。また、弁基部１４の内部には、弁体１８を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド部材４０が設けられ、カーボン焼結体等の焼結材料から形成されるガイド部材４０のガイド孔４４に臨むように弾性材料からなるシール部材５２が装着されている。そして、シール部材５２の内周面に形成された内側環状部５４及び第１スカート部５６が弁体１８の弁軸部３６に当接すると共に、前記シール部材５２の第２スカート部６２が駆動部１６の下面に当接するように設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、排気ガス再循環バルブ及びその密封装置に関し、一層詳細には、弁基部内を流通する排気ガスの漏出を防止することが可能な排気ガス再循環バルブ及びその密封装置に関する。

従来から、例えば、内燃機関から排出される有害成分を除去するために、排気ガス再循環バルブが用いられている。この排気ガス再循環バルブは、内燃機関から排出される排気ガスを吸気系に再循環させ、前記排気ガス中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を減少させるために、前記内燃機関の吸気系と排気系とを連通させる機能を有する。

例えば、このような排気ガス再循環バルブは、内燃機関の吸気系と排気系とを連通させる排気ガス通路を有するハウジングと、前記排気ガス通路の連通状態を切り換える調整弁と、圧力流体の供給作用下に前記調整弁を軸線方向に沿って変位動作させるダイヤフラムとからなる。

前記調整弁はハウジングの内部に設けられた摺動部材に挿通され、前記ハウジングの上部に設けられたダイヤフラムが供給される圧力流体の圧力差によって変位することにより、前記ダイヤフラムの中央部に連結された調整弁が摺動部材のガイド作用下に軸線方向に沿って変位する。また、摺動部材の上方には、調整弁が挿通された樹脂製材料からなる円筒状のシール部材が設けられ、前記シール部材が圧縮コイルスプリングのばね力によって前記摺動部材の端面に当接して気密を保持する構成としている（例えば、特許文献１参照）。

実開平５−５２２５１号公報

ところで、特許文献１に係る従来技術においては、調整弁が挿通される円筒状のシール部材によってハウジングの排気ガス通路内の気密を保持し、ダイヤフラム側への排気ガスの漏出を防止する構成としている。

しかしながら、この密封装置として用いられているシール部材は、単に摺動部材の端面に当接させているだけであると共に、調整弁が弁座から離間した際には、該調整弁の軸部によってシール部材が摺動部材から離間する方向へと強制的に変位させられ、ハウジングの通路入口から弁座を通じて通路出口へと流通する排気ガスが、調整弁の軸部と摺動部材との間の隙間からダイヤフラム側へと漏出してしまうという問題がある。

本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、弁基部内を流通する排気ガスの漏出を確実に阻止することが可能な排気ガス再循環バルブ及びその密封装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、排気ガスの循環通路と該循環通路内に設けられる弁座とを有する弁基部と、
前記弁座に着座・離間することにより前記循環通路を開閉する弁体と、
前記弁基部に連結され、圧力流体の供給下に前記弁体を軸線方向に沿って変位させる駆動部と、
前記弁基部の内部に設けられ、前記弁体を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド部材と、
前記弁基部と前記駆動部との間に設けられ、前記弁基部内を流通する前記排気ガスの漏出を防止する第１気密保持部材と、
前記ガイド部材に前記弁体の外周面を囲繞するように設けられ、前記弁基部内を流通する前記排気ガスの漏出を防止する第２気密保持部材と、
を備え、
前記第２気密保持部材は、前記弁体と対向する内周面に形成されて前記弁体の外周面に当接する第１シール部と、前記駆動部側に向かって延在するように形成され、前記駆動部の端面に当接する単一若しくは複数の第２シール部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、弁基部と駆動部との間に第１気密保持部材を設けると共に、ガイド部材には弁体の外周面を囲繞するように第２気密保持部材を設けている。そして、弁基部の循環通路を排気ガスが流通する際に、前記弁基部と駆動部との間に流入した排気ガスを第１気密保持部材によって遮断し、前記排気ガスが弁基部の外部に漏出することを阻止することができる。また、弁体とガイド部材との間に流入した排気ガスを、前記弁体に外周面に当接する第２気密保持部材の第１シール部によって遮断し、且つ、前記ガイド部材と駆動部との間に流入した排気ガスを、前記駆動部の端面に当接する単一若しくは複数の第２シール部によって遮断することにより、前記排気ガスが弁基部から外部へ漏出することを阻止することができる。

従って、排気ガス再循環バルブに第１及び第２気密保持部材を設けることにより、前記弁基部の循環通路内を流通する排気ガスが外部に漏出することを確実に阻止することができる。

また、ガイド部材を焼結材料（例えば、カーボン焼結体）から形成すると共に、第２気密保持部材をゴム製材料から形成することにより、前記ガイド部材によって変位自在に保持される弁体との摺動抵抗が軽減され、前記弁体の摺動性を向上させることができると共に、前記焼結材料からなるガイド部材と弁体との間に生じた隙間に排気ガスが流入した際に、前記ゴム製材料から形成された第２気密保持部材によって前記排気ガスの流通を遮断することができる。そのため、弁体の摺動性と第２気密保持部材による排気ガスのシール性を共に向上させることができる。

さらに、第１シール部は、弁体側に向かって半径内方向に膨出した内側環状部と、前記内側環状部より前記駆動部側に形成され、前記弁体に接近する方向に向かって所定角度傾斜して延在するスカート部とからなり、
前記内側環状部とスカート部とを前記弁体の外周面に当接させるとよい。

これにより、第１シール部の内側環状部が弁体の外周面に当接して密着すると共に、同時に、スカート部が前記弁体の外周面へと当接して密着しているため、弁基部内の排気ガスが、弁体とガイド部材との間から駆動部側に向かって流入した場合にも、前記内側環状部によって遮断されると共に、スカート部によってさらに確実に遮断することができる。そのため、排気ガスが弁体とガイド部材との間を通じて駆動側へと流通することを阻止でき、該排気ガスの外部への漏出を確実に阻止することが可能となる。

さらにまた、排気ガス再循環バルブを、排気ガスが循環通路に対して正圧で供給されるディーゼル機関に用いるとよい。すなわち、ディーゼル機関において排気ガスが循環通路内に正圧で供給されているため、前記排気ガスがその圧力下に弁体とガイド部材との間の隙間や弁基部とガイド部材との間の隙間に流入してしまう。その場合に、各隙間に流入した排気ガスを第１及び第２気密保持部材によって確実に遮断し、前記排気ガスが弁基部の外部に漏出することを阻止できる。

また、本発明は、弁体と前記弁体を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド部材との間を密封し、前記ガイド部材に前記弁体の外周面を囲繞するように形成される環状凹部に装着される密封装置であって、
前記密封装置は、前記弁体の外周面に当接する第１シール部と、
前記環状凹部の内周面側に設けられ、前記環状凹部の開口部を閉塞する第１ケーシングの端面に当接する単一若しくは複数の第２シール部とを備え、
前記第１シール部は、前記弁体に向かって半径内方向に膨出した内側環状部と、
前記内側環状部より前記第１ケーシング側に形成され、前記弁体に接近する方向に向かって所定角度傾斜して延在するスカート部とからなり、
前記第２シール部より半径内方向に形成され、前記密封装置を前記環状凹部に装着する前の状態において前記第２シール部に対して軸線方向への長さが小さい平面部位を有し、
前記平面部位は、前記密封装置を装着した際に前記第１ケーシングの端面に当接することを特徴とする。

本発明によれば、密封装置は、弁体を囲繞するように形成される第１シール部と、第１ケーシングの端面に当接するように形成される単一若しくは複数の第２シール部とを備え、第１シール部の膨出部とスカート部とによって弁体の外周面を好適に囲繞してシール性を向上させると共に、第２シール部より軸線方向への長さの小さい平面部位を設けることにより、密封装置が環状凹部に装着されて第１ケーシングと当接した際に、該第１ケーシングの端面に前記平面部位が当接して軸線方向への変位が規制されるため、前記第２シール部の過度な変形を防止することができ、前記平面部位を環状に形成することにより、密封装置によるシール性をさらに向上させることが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、弁基部と駆動部との間に第１気密保持部材を設け、ガイド部材に弁体の外周面を囲繞するように第２気密保持部材を設けることにより、弁基部の循環通路を排気ガスが流通する際に、前記弁基部と駆動部との間に流入した排気ガスを第１気密保持部材によって遮断し、弁体とガイド部材との間に流入した排気ガスを第２気密保持部材の第１シール部によって遮断し、且つ、前記ガイド部材と駆動部との間に流入した排気ガスを単一若しくは複数の第２シール部によって遮断することにより、排気ガスが弁基部の外部に漏出することを確実に阻止することができる。

また、弁体を囲繞するように形成された第１シール部に、膨出部とスカート部とを設けることにより前記弁体の外周面を好適に囲繞してシール性を向上させることができると共に、第１ケーシングの端面に当接するように形成された第２シール部と、前記第２シール部より軸線方向への長さの小さい平面部位とを設けることにより、密封装置が環状凹部に装着されて第１ケーシングと当接した際に、前記第２シール部の過度な変形を防止することができ、密封装置によるシール性をさらに向上させることが可能となる。

本発明に係る排気ガス再循環バルブ及びその密封装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る密封装置が適用される排気ガス再循環バルブを示す。

図１及び図２に示されるように、排気ガス再循環バルブ１０は、図示しない内燃機関から排出された排気ガスを吸気系に再循環させる通路（循環通路）１２を有する弁基部１４と、前記弁基部１４の上部に連結され、図示しない圧力流体供給源（例えば、真空ポンプ）から圧力流体が供給される駆動部１６と、前記駆動部１６の駆動作用下に排気ガスの連通状態を相互に切り換える弁体１８とからなる。

弁基部１４には、下面の略中央部に図示しない内燃機関の排気系と接続される入口ポート（循環通路）２０が形成されると共に、前記入口ポート２０より離間した弁基部１４の側部には、図示しない内燃機関の吸気系に接続される出口ポート（循環通路）２２が形成されている。なお、前記入口ポート２０と出口ポート２２は、前記入口ポート２０の上部側に画成された弁室（循環通路）２４及び通路１２によって連通されている。

入口ポート２０には環状の弁座２６が配設され、前記弁座２６の略中央には排気ガスが流通する連通孔２８が形成されている。この連通孔２８は、弁室２４側（矢印Ａ方向）に向かって徐々に縮径するようなテーパ状に形成されている。そして、弁座２６には、弁室２４と対向する端面に弁体１８の着座部３０が当接する。

また、弁基部１４の弁室２４には、その内周面に形成される段部３２を介して金属製材料からなる弁カバー３４が設けられている。

この弁カバー３４は、例えば、薄板材から断面略Ｕ字状に形成され、入口ポート２０に向かって突出した略中央部には、前記弁体１８の弁軸部３６が挿通される孔部３８が形成されている。すなわち、弁カバー３４は、弁基部１４の弁室２４に導入される排気ガスに含有されるカーボン等が駆動部１６側（矢印Ａ方向）に進入することを防止すると共に、高温の排気ガスの熱が駆動部１６側（矢印Ａ方向）に伝達されることを防止している。なお、前記弁体１８は、その軸心が孔部３８の軸心と一致するように装着され、前記孔部３８の直径は、前記弁体１８の弁軸部３６が軸線方向に変位する際に接触することがないように前記弁軸部３６の外周径より若干大きく形成されている。

一方、弁基部１４には、弁室２４の上方に向かって開口した開口部に、例えば、カーボン焼結体等の焼結材料から形成されるガイド部材４０が設けられ、前記ガイド部材４０の半径外方向に拡径した拡径部４２が開口部に係合されている。そして、弁カバー３４の半径外方向に延在した端部が、ガイド部材４０の拡径部４２よって弁基部１４の段部３２との間に挟持されている。なお、ガイド部材４０が弁基部１４に装着された際に、前記ガイド部材４０の拡径部４２の上面と前記弁基部１４の上面とが略同一平面となる。

ガイド部材４０の略中央部には、軸線方向に沿って貫通したガイド孔４４が形成され、前記ガイド孔４４には弁体１８の弁軸部３６が挿通されている。このガイド孔４４の内周径は、弁軸部３６の外周径と略同等に形成されているため、前記ガイド孔４４によって弁体１８の弁軸部３６が軸線方向に沿って変位自在に支持される。

この場合、好ましくはガイド部材４０にカーボン焼結体等の焼結材料を採用することにより、弁体１８がガイド孔４４のガイド作用下に軸線方向に沿って変位する際に良好な摺動性が得られる。

前記ガイド部材４０の一端部は、断面略Ｕ字状の弁カバー３４の内部に挿入されると共に、他端部が駆動部１６の第１ケーシング４６の凸部４８に係合するように膨出形成されている。そして、ガイド部材４０の他端部には、ガイド孔４４に臨むように窪んだ環状凹部５０が形成され、前記環状凹部５０には弁基部１４内の気密を保持可能な密封装置として機能するシール部材（第２気密保持部材）５２が前記ガイド孔４４と同軸上となるように装着されている。

シール部材５２は、例えば、フッ素ゴム等のゴム製材料から環状に形成され、その略中央部には弁体１８の弁軸部３６が挿通されている。

このシール部材５２は、図３及び図４に示されるように、該シール部材５２の内周面側に形成され、半径内方向となる弁軸部３６の外周面に向かって膨出する内側環状部（第１シール部）５４と、前記内周面において前記内側環状部５４より駆動部１６側（矢印Ａ方向）に形成され、前記弁軸部３６の外周面に向かって所定角度傾斜して延在する第１スカート部（第１シール部）５６と、該第１スカート部５６の基部より半径外方向に向かって所定長だけ延在した後に弁基部１４側（矢印Ｂ方向）に向かって折曲される外側環状部５８と、前記外側環状部５８の角部６０から駆動部１６側（矢印Ａ方向）に向かって所定角度傾斜して延在する第２スカート部（第２シール部）６２からなる。

内側環状部５４は、シール部材５２がガイド部材４０の環状凹部５０に装着された際に弁基部１４側（矢印Ｂ方向）となる位置に形成され、前記内側環状部５４は弁軸部３６側に向かって所定角度傾斜し、互いに接近するように形成された一組のテーパ面から形成されている。そして、一組のテーパ面が交差した部位が最も弁軸部３６側に突出している。すなわち、図３に示されるように、シール部材５２に弁体１８の弁軸部３６を挿通させた際、該シール部材５２が内側環状部５４における最も弁軸部３６側に突出した部位を中心として前記弁軸部３６の外周面に当接することにより、前記内側環状部５４が半径外方向へと押し潰されて変形することにより前記弁軸部３６に密着した状態となる。

一方、シール部材５２における内側環状部５４の外周側には、リング部材６４が環状溝を介して装着され、前記リング部材６４は半径内方向に向かって所定力で締め付けられている。そのため、シール部材５２の内側環状部５４には、常に半径内方向に向かって押圧力が付勢され、前記リング部材６４によって前記内側環状部５４が半径外方向に変形することを規制している。すなわち、リング部材６４は、半径内側に締め付けるための引張力を備えることが望ましい。

第１スカート部５６は、図４に示されるように、シール部材５２の内周面に対して弁軸部３６側に向かって所定長さだけ突出するように延在し、前記第１スカート部５６の半径内方向への突出量は、内側環状部５４の最も突出した部位の半径内方向へ突出量と略同等となるように設定されている。

また、第１スカート部５６は、シール部材５２の駆動部１６と対向する上端面より所定長だけ駆動部１６側（矢印Ａ方向）に突出するように形成されている。すなわち、第１スカート部５６は、シール部材５２の内周面と上端面のそれぞれから突出するように形成されている。

すなわち、図３に示されるように、シール部材５２に弁体１８の弁軸部３６を挿通させた際、第１スカート部５６が弁軸部３６の外周面によって若干だけ半径外方向へと押し広げられた状態で当接している。そのため、第１スカート部５６の内周面が、常に弁軸部３６の外周面に当接した状態で保持される。

さらに、シール部材５２の内周面には、内側環状部５４と第１スカート部５６との間に該シール部材５２の半径外方向に所定深さだけ窪んだ円弧状の窪み部６６が形成されている。この窪み部６６は、シール部材５２に弁体１８の弁軸部３６を挿通させ、内側環状部５４と第１スカート部５６とが弁軸部３６の外周面に当接した際に、該外周面より所定間隔離間するように形成されている。すなわち、窪み部６６は、内側環状部５４と弁軸部３６との間に生じる摺動抵抗を減ずる目的で設けられている。

外側環状部５８は、第１スカート部５６の基部より半径外方向に略水平に延在する平面部位６８と、略水平方向に延在した平面部位６８に対して略直角に折曲されて所定長だけ延在する直交部位７０とから構成され、該直交部位７０は、シール部材５２の内周面と略平行に形成されている。前記直交部位７０の外周面は、半径外方向に向かって若干だけ膨出するように形成され、シール部材５２を環状凹部５０に装着した際に、外側環状部５８の膨出した部位が前記環状凹部５０の内壁面に当接する（図３参照）。

平面部位６８は、第２スカート部６２の内周側に設けられ、シール部材５２を環状凹部５０に装着する前において、前記シール部材５２の端面からの軸線方向に沿った高さ寸法Ｔ１が第２スカート部６２の高さ寸法Ｔ２より小さく（Ｔ１＜Ｔ２）設定されている（図４参照）。これにより、シール部材５２が環状凹部５０を介してガイド部材４０に装着された際に、前記平面部位６８が第２スカート部６２と同様に第１ケーシング４６の凸部４８の壁面に当接する（図３参照）。

そのため、平面部位６８が第１ケーシング４６に当接することにより軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）への変位が規制されるため、第２スカート部６２の過度な変形を防止することができる。換言すると、平面部位６８は、第２スカート部６２の軸線方向への変位が所定量となるように規制するストッパとして機能している。

また、平面部位６８を環状に設けることにより、前記第２スカート部６２と前記平面部位６８とを第１ケーシング４６の端面に当接させることが可能となるため、より一層シール性を高めることができる。

一方、外側環状部５８の内部には、金属製材料（例えば、冷間圧延材）から断面略Ｌ字状に形成される補強部材７２が一体的に配設されている。すなわち、外側環状部５８における平面部位６８と略直角に折曲される直交部位７０とに沿って環状の補強部材７２を内装することにより、前記シール部材５２の剛性を高めている。詳細には、シール部材５２において内周面に対する外側環状部５８の剛性を向上させている。なお、補強部材７２は、モールド成形等によってシール部材５２に対して一体成形されている。

また、外側環状部５８における平面部位６８と直交部位７０とが交差する角部６０には、該角部６０から駆動部１６側に向かって延在する第２スカート部６２が形成され、該第２スカート部６２の先端部は、外側環状部５８における直交部の外周径と略同一直径となるように突出すると共に、前記第２スカート部６２の駆動部１６側への突出量は、第１スカート部５６の突出量より小さくなるように設定されている。

そして、第２スカート部６２は、駆動部１６における第１ケーシング４６の凸部４８へと当接して常に密着した状態で保持される。

なお、上述した説明では、第２スカート部６２は、平面部位６８と直交部位７０とが交差する角部６０に単一で形成されているが、これに限定されるものではなく、前記第２スカート部６２を平面部位６８において半径方向に所定間隔離間させて複数設けるようにしてもよい。これにより、複数の第２スカート部６２を第１ケーシング４６の端面に当接させることができるため、さらにより一層シール性を高めることが可能となる。

駆動部１６は、図１及び図２に示されるように、弁基部１４及びガイド部材４０の上部に設けられ、有底状に形成される第１ケーシング４６と、前記第１ケーシング４６の上部に装着される第２ケーシング７４と、前記第２ケーシング７４の側部に設けられ、図示しない圧力流体供給源から圧力流体が供給される接続ポート７６と、前記第１ケーシング４６と第２ケーシング７４との間に設けられ、前記圧力流体によって変位動作する駆動力付勢機構７８とからなる。

第１ケーシング４６は上方に向かって開口した湾曲凹状に形成され、略中央部に形成される凸部４８にガイド部材４０の他端部が係合されると共に、前記凸部４８から半径外方向に所定間隔離間して形成されるボルト孔（図示せず）を介して前記第１ケーシング４６が複数のボルト８０によって弁基部１４に固定されている。

そして、ガイド部材４０及び弁基部１４の上面と第１ケーシング４６との間には、薄板状のガスケット（第１気密保持部材）８２が挟持されている。このガスケット８２は、例えば、金属製材料から形成され、前記ガスケット８２を設けることにより弁基部１４内を流通する排気ガスが、弁基部１４とガイド部材４０の拡径部４２との間から外部へと漏出することを阻止でき、前記弁基部１４の弁室２４及び通路１２内の気密を保持することができる。

また、第１ケーシング４６の側面には複数の空気窓８４が所定間隔離間して形成され、前記空気窓８４を介して前記第１ケーシング４６の内部と外部とが連通している。

第２ケーシング７４は、第１ケーシング４６と同様に開口した湾曲凹状に形成され、その内壁面が第１ケーシング４６と対向するように配設される。そして、前記第１ケーシング４６の最外径部と第２ケーシング７４の最外径部にそれぞれ形成されたフランジ部８６ａ、８６ｂ同士を加締めることにより、前記第１ケーシング４６と第２ケーシング７４とを一体的に連結している。

その際、第１及び第２ケーシング４６、７４のフランジ部８６ａ、８６ｂには、駆動力付勢機構７８の後述するダイヤフラム８８の周縁部９０が挟持されて一体的に加締められている。そのため、ダイヤフラム８８の周縁部９０が、第１及び第２ケーシング４６、７４によって保持されている。

接続ポート７６は筒状の管材からなり、第２ケーシング７４の孔部に圧入されている。前記接続ポート７６には、図示しない圧力流体供給源（例えば、真空ポンプ）に接続された配管が接続され、前記圧力流体供給源からの圧力流体（例えば、負圧流体）が、前記接続ポート７６を通じて第２ケーシング７４の内部へと供給される。

駆動力付勢機構７８は、第１ケーシング４６と第２ケーシング７４との間に挟持され、前記弁体１８における弁軸部３６に連結されるダイヤフラム８８と、前記ダイヤフラム８８を保持する一組の第１及び第２ダイヤフラムプレート９２、９４と、前記第２ダイヤフラムプレート９４と第２ケーシング７４との間に介装されるスプリング９６とからなる。

ダイヤフラム８８は、可撓性を有する弾性材料（例えば、ゴム）から薄肉の円盤状に形成され、その周縁部９０が第１及び第２ケーシング４６、７４のフランジ部８６ａ、８６ｂに一体的に加締められ、略中央部が挿通孔９８を介して弁体１８における弁軸部３６の端部に挿通されている。これにより、第２ケーシング７４とダイヤフラム８８とによって囲繞されたダイヤフラム室１００が形成され、前記ダイヤフラム室１００はその内部の気密が保持されている。

このダイヤフラム８８の第１ケーシング４６側には、薄板状の金属製材料からなる円盤状の第１ダイヤフラムプレート９２が配設され、前記第１ダイヤフラムプレート９２の略中央部には、孔部を介して弁軸部３６が挿通されている。そして、弁軸部３６に形成され、半径外方向に拡径した係止部１０４に第１ダイヤフラムプレート９２が係止される。これにより、前記係止部１０４によって第１ダイヤフラムプレート９２の弁基部１４側への変位が規制される。

一方、ダイヤフラム８８の第２ケーシング７４側には、薄板状の金属製材料から断面略Ｕ字状に形成される第２ダイヤフラムプレート９４が配設され、前記第２ダイヤフラムプレート９４の略中央部に形成される孔部を介して弁軸部３６が挿通されている。そして、第１ダイヤフラムプレート９２と第２ダイヤフラムプレート９４との間にダイヤフラム８８を挟持し、弁軸部３６をワッシャ１０６を介して加締めることにより、前記ダイヤフラム８８、第１ダイヤフラムプレート９２及び第２ダイヤフラムプレート９４が、弁軸部３６の加締められた部位と係止部１０４との間に挟持されるため、前記ダイヤフラム８８、第１ダイヤフラムプレート９２及び第２ダイヤフラムプレート９４が弁軸部３６を介して一体的に連結される。

また、第２ダイヤフラムプレート９４には、第２ケーシング７４側（矢印Ａ方向）に向かって所定高さだけ突出した環状の第１スプリングガイド１０８が形成されると共に、第２ケーシング７４の内壁面には、第１スプリングガイド１０８と対向する位置に該第２ダイヤフラムプレート９４側（矢印Ｂ方向）に向かって突出した第２スプリングガイド１１０が形成されている。そして、第１及び第２スプリングガイド１０８、１１０の間にはスプリング９６が介装され、前記スプリング９６の弾発力は、第２ダイヤフラムプレート９４を第２ケーシング７４から離間させる方向（矢印Ｂ方向）に付勢している。

すなわち、スプリング９６の弾発力によってダイヤフラム８８及び該ダイヤフラム８８に連結された弁体１８が常に弁基部１４側（矢印Ｂ方向）に付勢されている。なお、スプリング９６は、第１及び第２スプリングガイド１０８、１１０によって半径方向への変位が規制されているため、スプリング９６が第２ケーシング７４の内部で半径方向へと変位することがない。

弁体１８は、金属製材料から形成されて弁基部１４の弁室２４に配設され、ガイド部材４０によって支持される長尺な弁軸部３６と、前記弁軸部３６の下端部に形成され、弁座２６に着座可能な着座部３０とからなる。前記着座部３０は、前記弁軸部３６より半径外方向に拡径して形成され、前記着座部３０の直径は、弁座２６の連通孔２８の直径より大きくなるように形成されている。また、弁軸部３６の端部は、半径内方向に縮径した細軸状に形成され、ダイヤフラム８８、第１及び第２ダイヤフラムプレート９２、９４がそれぞれ挿通されている。

本発明の実施の形態に係る密封装置が適用される排気ガス再循環バルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、図１に示される弁体１８の着座部３０が弁座２６に着座し、入口ポート２０と出口ポート２２との連通状態が遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。

このような弁閉状態において、図示しない圧力流体供給源となる真空ポンプから配管を通じて駆動部１６の接続ポート７６へと負圧流体が供給される。この負圧流体が第２ケーシング７４の内部のダイヤフラム室１００へと導入されることにより、前記負圧流体の負圧作用下にダイヤフラム８８が湾曲しながらスプリング９６の弾発力に抗して第２ケーシング７４側（矢印Ａ方向）へと吸引されて変位する。そのため、ダイヤフラム８８の変位に伴って第１及び第２ダイヤフラムプレート９２、９４が変位すると共に、前記ダイヤフラム８８に連結された弁体１８がガイド部材４０のガイド孔４４によるガイド作用下に軸線方向に沿って上方（矢印Ａ方向）へと変位する。

これにより、弁体１８の着座部３０が弁座２６より離間し、入口ポート２０と出口ポート２２とが弁室２４及び通路１２を通じて連通した弁開状態となる。その結果、入口ポート２０から流入する排気ガスが弁室２４、通路１２を通じて出口ポート２２から排出される。

この排気ガス再循環バルブ１０をディーゼル機関に採用した場合には、該ディーゼル機関における排気ガス再循環システムでは、排気ガスが正圧で入口ポート２０から供給されているため、前記排気ガスがその圧力作用下に弁室２４から弁体１８の弁軸部３６とガイド孔４４との間、前記弁室２４から弁基部１４とガイド部材４０の拡径部４２との間へと流れる。特に、ガイド部材４０が焼結材である場合、前記拡径部４２側へと滲入する可能性がある。

その際、ガイド部材４０の拡径部４２と弁基部１４との間へと滲入した排気ガスは、前記弁基部１４と第１ケーシング４６との間に挟持されたガスケット８２によって該弁基部１４と第１ケーシング４６との間から排気ガス再循環バルブ１０の外部へと漏出することが阻止される。

また、排気ガスが、ガイド部材４０の拡径部４２と弁基部１４との間からガスケット８２の内周側へと流れ、ガイド部材４０の他端部と第１ケーシング４６との間にまで滲入した場合には、シール部材５２の第２スカート部６２が第１ケーシング４６の凸部４８の壁面に当接しているため、前記排気ガスの弁体１８側への流入が阻止される。

さらに、弁室２４から弁体１８の弁軸部３６とガイド孔４４との間へと流入した排気ガスは、弁体１８の弁軸部３６の外周面に当接したシール部材５２の内側環状部５４によってその流通が遮断されると共に、前記内側環状部５４と弁軸部３６との間を通過した排気ガスは、前記シール部材５２の第１スカート部５６によって確実に遮断される。そのため、弁室２４から弁体１８の弁軸部３６とガイド孔４４との間へと流入した排気ガスが、弁軸部３６とガイド孔４４との間から第１ケーシング４６の内部に漏出することを阻止できる。

このように、本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１０を、例えば、ディーゼル機関に採用した場合においては、弁室２４を流通する排気ガスが弁基部１４とガイド部材４０との間に進入した排気ガスをガスケット８２によって遮断し、前記ガスケット８２とガイド部材４０との間から第１ケーシング４６側に流通する排気ガスをシール部材５２の第２スカート部６２によって遮断すると共に、弁体１８とガイド部材４０との間から第１ケーシング４６側に流通する排気ガスをシール部材５２の内側環状部５４及び第１スカート部５６によって遮断している。

すなわち、排気ガス再循環バルブ１０では、ガイド部材４０に弁体１８及び第１ケーシング４６の凸部４８と当接可能なシール部材５２を設けると共に、弁基部１４と第１ケーシング４６との間にガスケット８２を挟持することにより、前記シール部材５２とガスケット８２によって弁体１８、弁基部１４及びガイド部材４０の隙間へと滲入する排気ガスの流通を遮断し、第１ケーシング４６の空気窓８４を通じた前記排気ガスの外部への漏出を確実に阻止することができる。

次に、駆動部１６に供給されている負圧流体の供給を停止することにより、スプリング９６の弾発力によってダイヤフラム８８、第１及び第２ダイヤフラムプレート９２、９４が弁基部１４側へと押圧され、前記ダイヤフラム８８が下方に向かって変位するのに伴って、弁体１８がガイド部材４０のガイド作用下に一体的に下方へと変位する。なお、その際、第１ケーシング４６内の空気が、空気窓８４を通じて外部へと排出される。

これにより、弁体１８の着座部３０が弁座２６に着座し、該着座部３０によって連通孔２８を閉塞することにより入口ポート２０と出口ポート２２との連通状態が遮断された弁閉状態となる。

上述した説明では、本発明の実施の形態に係る密封装置が適用される排気ガス再循環バルブ１０をディーゼル機関に採用した場合について言及したが、前記排気ガス再循環バルブ１０をガソリン機関に採用することも可能である。

一般的に、ガソリン機関における排気ガス再循環システムでは、排気ガスが、排気ガス再循環バルブ１０の出口ポート２２から供給される負圧による吸入作用下に入口ポート２０から前記出口ポート２２へと流通する。すなわち、弁体１８が弁座２６より離間した弁開状態では、前記入口ポート２０、出口ポート２２及び弁室２４に負圧が加わっている。

このように、ガソリン機関における排気ガス再循環バルブ１０においても、ディーゼル機関に採用した場合と同様に、弁室２４を流通する排気ガスが弁基部１４とガイド部材４０との間から外部への排気ガスの流通をガスケット８２によって阻止し、前記ガスケット８２とガイド部材４０との間から第１ケーシング４６側に流通する排気ガスをシール部材５２の第２スカート部６２によって遮断すると共に、弁体１８とガイド部材４０との間との間から第１ケーシング４６側に流通する排気ガスをシール部材５２の内側環状部５４及び第１スカート部５６によって遮断することができる。これにより、ガソリン機関においても前記シール部材５２とガスケット８２によって弁体１８、弁基部１４及びガイド部材４０の隙間へと滲入する排気ガスの流通を遮断し、前記排気ガスの外部への漏出を確実に阻止することができる。

また、弁体１８を軸線方向に沿って支持するためのガイド部材４０を、カーボン焼結体等の焼結材料から形成することにより、前記弁体１８の弁軸部３６とガイド部材４０のガイド孔４４との間の摺動抵抗が軽減され、前記弁体１８が軸線方向に沿って変位する際の摺動性を向上させることができる。その場合、金属製材料からなる弁体１８とカーボン焼結体等の焼結材料からなるガイド部材４０との間には若干のクリアランスが生じるが、前記ガイド部材４０にシール部材５２を設けて弁軸部３６のシールを行うことにより、前記弁体１８とガイド部材４０との間に流入する排気ガスをシール部材５２によって確実に遮断することができる。

そのため、カーボン焼結体等の焼結材料からなるガイド部材４０によって弁体１８の変位動作時における摺動性を確保しつつ、前記弁体１８に対するシール性を向上させて排気ガスの外部への漏出を阻止することができる。

一方、上述した本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１０に適用されたシール部材５２を、排気ガス冷却バイパスバルブ２００に適用した場合を参考例として図５に示す。なお、上述した本実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この参考例に係る排気ガス冷却バイパスバルブ２００は、弁基部２０２に内燃機関の排気系と接続される入口ポート２０４が形成されると共に、前記入口ポート２０４より離間し、図示しない内燃機関の吸気系に接続される一組の第１及び第２出口ポート２０６ａ、２０６ｂが形成されている。そして、前記入口ポート２０４と第１及び第２出口ポート２０６ａ、２０６ｂとの接続部位にはそれぞれ弁座２０８ａ、２０８ｂが形成されている。

そして、前記弁基部２０２の弁室２４には、弁体２１０がガイド部材２１２によって軸線方向に沿って変位自在に設けられ、前記弁体２１０における一方の着座部２１４ａが一方の弁座２０８ａに着座することにより、入口ポート２０４からの排気ガスが第１出口ポート２０６ａへと流通し、反対に、前記弁体２１０における他方の着座部２１４ｂが他方の弁座２０８ｂに着座することにより、入口ポート２０４からの排気ガスが第２出口ポート２０６ｂへと流通するように排気ガスの流通経路を切り換えている。

この場合に、ガイド部材２１２に設けられたシール部材５２及び弁基部２０２と駆動部１６との間に設けられたガスケット８２によって入口ポート２０４から第１出口ポート２０６ａへと流通している排気ガスが、ガイド部材２１２の周囲の隙間を介して駆動部１６側及び外部へと流入することが確実に阻止される。

本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ及びその密封装置において排気ガス再循環バルブを示す縦断面図である。 図１の排気ガス再循環バルブにおける弁体が弁座より離間した弁開状態を示す一部拡大縦断面図である。 排気ガス再循環バルブに設けられたシール部材近傍を示す部分拡大縦断面図である。 排気ガス再循環バルブに装着されていない状態のシール部材を示す拡大縦断面図である。 図１の排気ガス再循環バルブにおけるシール部材が適用された排気ガス冷却バイパスバルブを示す参考縦断面図である。

符号の説明

１０…排気ガス再循環バルブ １４、２０２…弁基部
１６…駆動部 １８、２１０…弁体
２０、２０４…入口ポート ２２、２０６ａ、２０６ｂ…出口ポート
２４…弁室 ２６、２０８ａ、２０８ｂ…弁座
３０、２１４ａ、２１４ｂ…着座部 ３４…弁カバー
３６…弁軸部 ４０、２１２…ガイド部材
４４…ガイド孔 ４６…第１ケーシング
５０…環状凹部 ５２…シール部材
５４…内側環状部 ５６…第１スカート部
５８…外側環状部 ６２…第２スカート部
６４…リング部材 ７２…補強部材
７４…第２ケーシング ７８…駆動力付勢機構
８２…ガスケット ８４…空気窓
８８…ダイヤフラム ９２…第１ダイヤフラムプレート
９４…第２ダイヤフラムプレート ９６…スプリング
１００…ダイヤフラム室

Claims (5)

1. 排気ガスの循環通路と該循環通路内に設けられる弁座とを有する弁基部と、
   前記弁座に着座・離間することにより前記循環通路を開閉する弁体と、
   前記弁基部に連結され、圧力流体の供給下に前記弁体を軸線方向に沿って変位させる駆動部と、
   前記弁基部の内部に設けられ、前記弁体を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド部材と、
   前記弁基部と前記駆動部との間に設けられ、前記弁基部内を流通する前記排気ガスの漏出を防止する第１気密保持部材と、
   前記ガイド部材に前記弁体の外周面を囲繞するように設けられ、前記弁基部内を流通する前記排気ガスの漏出を防止する第２気密保持部材と、
   を備え、
   前記第２気密保持部材は、前記弁体と対向する内周面に形成されて前記弁体の外周面に当接する第１シール部と、前記駆動部側に向かって延在するように形成され、前記駆動部の端面に当接する単一若しくは複数の第２シール部とを備えることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
2. 請求項１記載の排気ガス再循環バルブにおいて、
   前記ガイド部材は、焼結材料から形成されると共に、前記第２気密保持部材がゴム製材料から形成されることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
3. 請求項１記載の排気ガス再循環バルブにおいて、
   前記第１シール部は、前記弁体側に向かって半径内方向に膨出した内側環状部と、前記内側環状部より前記駆動部側に形成され、前記弁体に接近する方向に向かって所定角度傾斜して延在するスカート部とからなり、
   前記内側環状部とスカート部とが前記弁体の外周面に当接することを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
4. 請求項１記載の排気ガス再循環バルブにおいて、
   前記排気ガス再循環バルブは、前記排気ガスが前記循環通路に対して正圧で供給されるディーゼル機関に用いられることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
5. 弁体と前記弁体を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド部材との間を密封し、前記ガイド部材に前記弁体の外周面を囲繞するように形成される環状凹部に装着される密封装置であって、
   前記密封装置は、前記弁体の外周面に当接する第１シール部と、
   前記環状凹部の内周面側に設けられ、前記環状凹部の開口部を閉塞する第１ケーシングの端面に当接する単一若しくは複数の第２シール部とを備え、
   前記第１シール部は、前記弁体に向かって半径内方向に膨出した内側環状部と、
   前記内側環状部より前記第１ケーシング側に形成され、前記弁体に接近する方向に向かって所定角度傾斜して延在するスカート部とからなり、
   前記第２シール部より半径内方向に形成され、前記密封装置を前記環状凹部に装着する前の状態において前記第２シール部に対して軸線方向への長さが小さい平面部位を有し、
   前記平面部位は、前記密封装置を装着した際に前記第１ケーシングの端面に当接することを特徴とする密封装置。

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