JP2011214660A - バタフライバルブ - Google Patents
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Abstract
【課題】シールリングを「厚み方向」と「拡径方向」に付勢してシール漏れを防ぐとともに、弁体の回動によりシールリングが傾かないバタフライバルブを提供する。
【解決手段】シールリング5は、板バネ7に設けられたリング押圧アーム8により弁体4に押し付けられて装着されるものであり、板バネ7からシールリング5に「厚み方向」と「拡径方向」の付勢力が付与されてシール漏れが防がれる。板バネ7からシールリング5に与えられる「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」との関係を、F1>F2に設定することで、「シールリング5の傾きを防ぐように作用する厚み方向押付力F1」が勝り、シールリング5が傾く不具合を回避することができる。また、プレス成形品よりなる弁体4、シールリング5、板バネ7を積層したサンドイッチ構造を採用することで、全開時の圧損を抑えることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】シールリング5は、板バネ7に設けられたリング押圧アーム8により弁体4に押し付けられて装着されるものであり、板バネ7からシールリング5に「厚み方向」と「拡径方向」の付勢力が付与されてシール漏れが防がれる。板バネ7からシールリング5に与えられる「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」との関係を、F1>F2に設定することで、「シールリング5の傾きを防ぐように作用する厚み方向押付力F1」が勝り、シールリング5が傾く不具合を回避することができる。また、プレス成形品よりなる弁体4、シールリング5、板バネ7を積層したサンドイッチ構造を採用することで、全開時の圧損を抑えることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、弁体の外周縁にシールリングが設けられるバタフライバルブに関し、例えば、エンジン(燃料の燃焼により動力を発生させる内燃機関)の排出した排気ガスの一部を、吸気通路に戻すEGRバルブ等に用いて好適な技術に関する。
(従来技術1)
従来技術1とその問題点を、図18〜図20を参照して説明する。なお、後述する[発明を実施するための形態]および[実施例]と同一符号は、同一機能物を示すものである。
バタフライバルブの一例として、図18に示すEGRバルブが知られている(例えば、特許文献1参照)。
従来技術1とその問題点を、図18〜図20を参照して説明する。なお、後述する[発明を実施するための形態]および[実施例]と同一符号は、同一機能物を示すものである。
バタフライバルブの一例として、図18に示すEGRバルブが知られている(例えば、特許文献1参照)。
図18に示されるEGRバルブは、
EGR流路1内に固定されるノズル2(通路部材の一例)と、
このノズル2の内側で回動することでノズル2内に形成されるEGR流路1の開閉および開度調整を行なう弁体4と、
この弁体4の外周縁に設けられて、弁体4とノズル2の内周壁の隙間を閉塞するシールリング5と、
ハウジング3の外部から弁体4を回動駆動するシャフト6と、
を具備する。
EGR流路1内に固定されるノズル2(通路部材の一例)と、
このノズル2の内側で回動することでノズル2内に形成されるEGR流路1の開閉および開度調整を行なう弁体4と、
この弁体4の外周縁に設けられて、弁体4とノズル2の内周壁の隙間を閉塞するシールリング5と、
ハウジング3の外部から弁体4を回動駆動するシャフト6と、
を具備する。
シールリング5を、図19を参照して説明する。
弁体4の外周縁には、図19(a)に示すように、全周にわたってシール嵌合溝J1が形成されており、このシール嵌合溝J1の内部にシールリング5が嵌め入れられる。
シールリング5には、図19(b)に示すように、合口5aが設けられており、この合口5aを広げることで、シールリング5がシール嵌合溝J1に嵌め入れられる。
弁体4の外周縁には、図19(a)に示すように、全周にわたってシール嵌合溝J1が形成されており、このシール嵌合溝J1の内部にシールリング5が嵌め入れられる。
シールリング5には、図19(b)に示すように、合口5aが設けられており、この合口5aを広げることで、シールリング5がシール嵌合溝J1に嵌め入れられる。
ここで、シールリング5は、図19(b)に示すように、自由長(無負荷状態)において、合口5aが離間するように設けられており、シールリング5をノズル2内に組み入れることで、シールリング5の外周縁がノズル2の内周壁に押し付けられて、シール力が発生する。
上記シールリング5の不具合を、図20を参照して説明する。
(i)シールリング5には、図20(a)に示すように、合口5aが存在する。
このため、全閉時であっても合口5aからEGRガスが漏れる可能性がある。なお、以下では、合口5aからEGRガスが漏れることを「合口シール漏れ」と称して説明する。
この「合口シール漏れ」は、図20(d)の実線αに示すように、EGRガス圧が高くなるに従って多くなってしまう。
(i)シールリング5には、図20(a)に示すように、合口5aが存在する。
このため、全閉時であっても合口5aからEGRガスが漏れる可能性がある。なお、以下では、合口5aからEGRガスが漏れることを「合口シール漏れ」と称して説明する。
この「合口シール漏れ」は、図20(d)の実線αに示すように、EGRガス圧が高くなるに従って多くなってしまう。
(ii)シールリング5は、図20(b)に示すように、シールリング5の復元力(拡径力)によってノズル2の内周壁に圧迫される。
このため、全閉時にはシールリング5とノズル2の内周壁との間がシールされ、シールリング5とノズル2の内周壁との間(摺動部)からEGRガスが漏れる不具合が比較的小さく抑えられる。なお、以下ではシールリング5とノズル2の内周壁との間(摺動部)からEGRガスが漏れることを「拡径方向シール漏れ」と称して説明する。
しかし、この「拡径方向シール漏れ」であっても、図20(d)の破線βに示すように、EGRガス圧が高くなるに従って発生してしまう。
このため、全閉時にはシールリング5とノズル2の内周壁との間がシールされ、シールリング5とノズル2の内周壁との間(摺動部)からEGRガスが漏れる不具合が比較的小さく抑えられる。なお、以下ではシールリング5とノズル2の内周壁との間(摺動部)からEGRガスが漏れることを「拡径方向シール漏れ」と称して説明する。
しかし、この「拡径方向シール漏れ」であっても、図20(d)の破線βに示すように、EGRガス圧が高くなるに従って発生してしまう。
(iii)シールリング5は、図20(c)に示すように、シール嵌合溝J1に嵌め入れられる。
シール嵌合溝J1は、シールリング5を嵌め入れるために、シール嵌合溝J1とシールリング5との「弁体厚み方向」に嵌合クリアランスが存在する。
このため、全閉時であっても嵌合クリアランスを通ってEGRガスが漏れる可能性がある。なお、以下では、シールリング5と弁体4の重ね合わせ部分からEGRガスが漏れることを「弁体厚み方向シール漏れ」と称して説明する。
この「弁体厚み方向シール漏れ」は、図20(d)の破線γに示すように、EGRガス圧が低い範囲で発生する。
なお、EGRガス圧が高くなると、シールリング5が弁体4に強く押し付けられて、EGRガスの漏れが抑えられる。
シール嵌合溝J1は、シールリング5を嵌め入れるために、シール嵌合溝J1とシールリング5との「弁体厚み方向」に嵌合クリアランスが存在する。
このため、全閉時であっても嵌合クリアランスを通ってEGRガスが漏れる可能性がある。なお、以下では、シールリング5と弁体4の重ね合わせ部分からEGRガスが漏れることを「弁体厚み方向シール漏れ」と称して説明する。
この「弁体厚み方向シール漏れ」は、図20(d)の破線γに示すように、EGRガス圧が低い範囲で発生する。
なお、EGRガス圧が高くなると、シールリング5が弁体4に強く押し付けられて、EGRガスの漏れが抑えられる。
(従来技術2)
従来技術2とその問題点を、図21を参照して説明する。
上記従来技術1における「拡径方向シール漏れ」と「弁体厚み方向シール漏れ」を抑える技術として、図21(a)に示すシール構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。
従来技術2とその問題点を、図21を参照して説明する。
上記従来技術1における「拡径方向シール漏れ」と「弁体厚み方向シール漏れ」を抑える技術として、図21(a)に示すシール構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。
この図21(a)に示すシール構造は、
(i)シールリング5の内周に傾斜したカット面J2を形成するとともに、
(ii)カット面J2の内側に、外径方向に広がる復元力を有する鋼材よりなるリングバネJ3(従来技術2におけるシールリング付勢手段)を配置するものである。
このように、リングバネJ3がカット面J2を外径方向に押圧することで、シールリング5には、「弁体厚み方向」に向かう「厚み方向押付力F1」と、「拡径方向」に向かう「拡径力F2」とが発生する。
(i)シールリング5の内周に傾斜したカット面J2を形成するとともに、
(ii)カット面J2の内側に、外径方向に広がる復元力を有する鋼材よりなるリングバネJ3(従来技術2におけるシールリング付勢手段)を配置するものである。
このように、リングバネJ3がカット面J2を外径方向に押圧することで、シールリング5には、「弁体厚み方向」に向かう「厚み方向押付力F1」と、「拡径方向」に向かう「拡径力F2」とが発生する。
即ち、特許文献2の技術では、
(i)「厚み方向押付力F1」によってシールリング5を弁体4に押圧して「弁体厚み方向シール漏れ」を抑えるとともに、
(ii)「拡径力F2」によってシールリング5をノズル2の内周壁に押圧して「拡径方向シール漏れ」を抑えるものである。
(i)「厚み方向押付力F1」によってシールリング5を弁体4に押圧して「弁体厚み方向シール漏れ」を抑えるとともに、
(ii)「拡径力F2」によってシールリング5をノズル2の内周壁に押圧して「拡径方向シール漏れ」を抑えるものである。
そこで、特許文献2の技術に基づいてEGRバルブを作成し、弁体4を回動させると、図21(b)に示すように、回動に伴ってシールリング5に作用する摩擦によってシールリング5が傾いてしまった。
このため、シールリング5とノズル2とは、線接触で摺動することになる。その結果、シールリング5の摩耗が激しく、実用性に欠けてしまう。
このため、シールリング5とノズル2とは、線接触で摺動することになる。その結果、シールリング5の摩耗が激しく、実用性に欠けてしまう。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シールリング付勢手段によってシールリングに「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」を発生させて「弁体厚み方向シール漏れ」と「拡径方向シール漏れ」の発生を抑えるとともに、弁体を回動させてもシールリングが傾くことのないバタフライバルブの提供にある。
〔請求項1の手段〕
本願発明者らは、弁体の回動によってシールリングが傾く不具合を種々検討した結果、従来技術2の構造がシールリングの内周にリングバネJ3(符号、図21参照)を挿入する構成を採用したことで、
「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」の関係が、
F1<F2
になり、
「シールリングと通路部材(ノズル等)との摩擦力を増大させるように作用する拡径力F2」が「シールリングの傾きを防ぐように作用する厚み方向押付力F1」より勝ることで、弁体の回動に伴ってシールリングが傾くことを見出した。
本願発明者らは、弁体の回動によってシールリングが傾く不具合を種々検討した結果、従来技術2の構造がシールリングの内周にリングバネJ3(符号、図21参照)を挿入する構成を採用したことで、
「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」の関係が、
F1<F2
になり、
「シールリングと通路部材(ノズル等)との摩擦力を増大させるように作用する拡径力F2」が「シールリングの傾きを防ぐように作用する厚み方向押付力F1」より勝ることで、弁体の回動に伴ってシールリングが傾くことを見出した。
そこで、請求項1の手段のバタフライバルブは、
「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」との関係を、
F1>F2
に設けることを特徴としている。
「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」との関係を、
F1>F2
に設けることを特徴としている。
このように設けることにより、弁体が回動する際に、シールリングと通路部材の内周壁の摩擦力によってシールリングに傾く力が作用しても、「シールリングの傾きを防ぐように作用する厚み方向押付力F1」が、「摩擦力を増大させるように作用する拡径力F2」より大きいため、シールリングが傾く不具合を回避することができる。
また、シールリングに付与される「厚み方向押付力F1」によって、シールリングの環状面が、弁体に強く押し付けられる。
このため、全閉時において、シールリングと弁体の重ね合わせ部分から流体が漏れる「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。即ち、バタフライバルブに作用する流体圧力が低い状態であっても「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。
このため、全閉時において、シールリングと弁体の重ね合わせ部分から流体が漏れる「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。即ち、バタフライバルブに作用する流体圧力が低い状態であっても「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。
さらに、シールリングに付与される「拡径力F2」によって、シールリングの外周縁が通路部材(ノズル等)の内周壁に押し付けられる。
これにより、シールリングとノズル通路部材との間(摺動部)から流体が漏れる「拡径方向シール漏れ」を抑えることができる。
これにより、シールリングとノズル通路部材との間(摺動部)から流体が漏れる「拡径方向シール漏れ」を抑えることができる。
このように、請求項1の手段を採用するバタフライバルブは、シールリング付勢手段によってシールリングに「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」を発生させて「弁体厚み方向シール漏れ」と「拡径方向シール漏れ」の発生を抑えるとともに、弁体を回動させてもシールリングが傾く不具合がない。
そして、弁体の回動によってシールリングが傾く不具合がないため、シールリングの傾斜による摩耗の増大を防ぐことができ、長期に亘って全閉時における流体の漏れを防ぐことができる。即ち、請求項1の手段を採用することにより、長期に亘って信頼性の高いバタフライバルブを提供することができる。
そして、弁体の回動によってシールリングが傾く不具合がないため、シールリングの傾斜による摩耗の増大を防ぐことができ、長期に亘って全閉時における流体の漏れを防ぐことができる。即ち、請求項1の手段を採用することにより、長期に亘って信頼性の高いバタフライバルブを提供することができる。
〔請求項2の手段〕
請求項2の手段のバタフライバルブは、弁体が金属板のプレス成形品よりなり、シールリング付勢手段が板バネによって設けられる。この板バネは、弁体に結合される中心側から径方向外側へ伸びる3本以上のリング押圧アームを備える。
そして、弁体と板バネは、その間にシールリングを挟んだサンドイッチ構造を成す。
このように、弁体が金属板のプレス成形品によって設けられ、シールリング付勢手段が板バネによって設けられることにより、流体通路内に配置される「弁体、シールリング、シールリング付勢手段(板バネ)」を薄くすることができ、全開時の圧力損失を極めて小さく抑えることができる。
また、プレス成形品の弁体を用いることでコストを抑えることができ、結果的にバタフライバルブのコストを抑えることができる。
請求項2の手段のバタフライバルブは、弁体が金属板のプレス成形品よりなり、シールリング付勢手段が板バネによって設けられる。この板バネは、弁体に結合される中心側から径方向外側へ伸びる3本以上のリング押圧アームを備える。
そして、弁体と板バネは、その間にシールリングを挟んだサンドイッチ構造を成す。
このように、弁体が金属板のプレス成形品によって設けられ、シールリング付勢手段が板バネによって設けられることにより、流体通路内に配置される「弁体、シールリング、シールリング付勢手段(板バネ)」を薄くすることができ、全開時の圧力損失を極めて小さく抑えることができる。
また、プレス成形品の弁体を用いることでコストを抑えることができ、結果的にバタフライバルブのコストを抑えることができる。
〔請求項3の手段〕
請求項3の手段のバタフライバルブは、シャフトの軸線が流体通路における流体の流れ方向に対して傾斜配置される。
また、シャフトは、一端において弁体を片持ち支持するものである。
一方、プレス成形品よりなる弁体は、弁体の外周側においてシールリングが当接する環状当接部と、この環状当接部の内周側において板バネが配置される方向へ膨出するプレート凹部とを備える。
即ち、弁体には、外周側にシールリングをセットするための環状段差が設けられ、弁体の中心側において板バネの配置方向へ膨出するプレート凹部が形成されている。
請求項3の手段のバタフライバルブは、シャフトの軸線が流体通路における流体の流れ方向に対して傾斜配置される。
また、シャフトは、一端において弁体を片持ち支持するものである。
一方、プレス成形品よりなる弁体は、弁体の外周側においてシールリングが当接する環状当接部と、この環状当接部の内周側において板バネが配置される方向へ膨出するプレート凹部とを備える。
即ち、弁体には、外周側にシールリングをセットするための環状段差が設けられ、弁体の中心側において板バネの配置方向へ膨出するプレート凹部が形成されている。
そして、この請求項3の手段では、シャフトの一端部(弁体が固定される部分)が、プレート凹部の内部に挿入配置されるものである。
このように、シールリングをセットするために形成されたプレート凹部の内側のデットスペースに、シャフトの一端部(弁体が固定される部分)を挿入配置したことで、全開時における圧力損失を小さくすることができる。
このように、シールリングをセットするために形成されたプレート凹部の内側のデットスペースに、シャフトの一端部(弁体が固定される部分)を挿入配置したことで、全開時における圧力損失を小さくすることができる。
〔請求項4の手段〕
請求項4の手段のバタフライバルブにおけるリング押圧アームの径方向外側には、シールリングに当接して、シールリングに「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」を付与するアーム先端部が設けられる。
また、リング押圧アームには、アーム先端部がシールリングに当接した状態で「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」を発生するための湾曲部が設けられる。
請求項4の手段のバタフライバルブにおけるリング押圧アームの径方向外側には、シールリングに当接して、シールリングに「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」を付与するアーム先端部が設けられる。
また、リング押圧アームには、アーム先端部がシールリングに当接した状態で「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」を発生するための湾曲部が設けられる。
〔請求項5の手段〕
シャフトの軸線に近いシールリングは、開弁から閉弁の全ての開度範囲においてノズルと常に接触する。このため、シールリングにおいてノズルと常に接触する部分(シャフトの軸線に近いシールリング)の「拡径力F2」が大きいと、シールリングの摩耗が大きくなってしまう。
シャフトの軸線に近いシールリングは、開弁から閉弁の全ての開度範囲においてノズルと常に接触する。このため、シールリングにおいてノズルと常に接触する部分(シャフトの軸線に近いシールリング)の「拡径力F2」が大きいと、シールリングの摩耗が大きくなってしまう。
一方、シールリングにおいてアーム先端部が直接当接するバネ受け部には、リング押圧アームから「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」が直接作用する。
しかるに、シールリングに作用する「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」は、アーム先端部が直接当接するバネ受け部から遠ざかるに従って小さくなる。即ち、シールリングに作用する「拡径力F2」は、アーム先端部が直接当接するバネ受け部から遠ざかるに従って小さくなる。
しかるに、シールリングに作用する「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」は、アーム先端部が直接当接するバネ受け部から遠ざかるに従って小さくなる。即ち、シールリングに作用する「拡径力F2」は、アーム先端部が直接当接するバネ受け部から遠ざかるに従って小さくなる。
このことを利用して、請求項5の手段のバタフライバルブは、アーム先端部が直接当接するバネ受け部を、シャフトの軸線から遠ざがる位置に配置するものである。
これにより、通路部材(ノズル等)と常に接触するシールリング(シャフトの軸線に近いシールリング)の「拡径力F2」を減らすことができ、シャフトの軸線に近いシールリングの摩耗を抑えることができる。
これにより、通路部材(ノズル等)と常に接触するシールリング(シャフトの軸線に近いシールリング)の「拡径力F2」を減らすことができ、シャフトの軸線に近いシールリングの摩耗を抑えることができる。
〔請求項6の手段〕
請求項6の手段のバタフライバルブのシールリングは、合口において流体の流れ方向に重ね合わされる重合部を備える。
これにより、全閉時における合口の投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口から流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
請求項6の手段のバタフライバルブのシールリングは、合口において流体の流れ方向に重ね合わされる重合部を備える。
これにより、全閉時における合口の投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口から流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
さらに、この請求項6の手段では、重合部を成すシールリングの一端側と他端側が、「径方向」および「弁体厚み方向」の両方において交互に重ね合わされる。
これにより、重合部において「径方向」および「弁体厚み方向」の両方において交互に重ね合わされる部分が、シールリングに作用する「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」により、「径方向」および「弁体厚み方向」の両方へ押し付けられる。このため、重合部のシール性を高めることができ、「合口シール漏れ」をより効果的に抑えることができる。
これにより、重合部において「径方向」および「弁体厚み方向」の両方において交互に重ね合わされる部分が、シールリングに作用する「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」により、「径方向」および「弁体厚み方向」の両方へ押し付けられる。このため、重合部のシール性を高めることができ、「合口シール漏れ」をより効果的に抑えることができる。
〔請求項7の手段〕
請求項7の手段のバタフライバルブのシールリングは、第1シールリングと第2シールリングを「弁体厚み方向」に重ね合わせたものであり、第1シールリングの合口と、第2シールリングの合口とが、周方向の異なる位置に配置される。
これにより、全閉時における合口の投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口から流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
請求項7の手段のバタフライバルブのシールリングは、第1シールリングと第2シールリングを「弁体厚み方向」に重ね合わせたものであり、第1シールリングの合口と、第2シールリングの合口とが、周方向の異なる位置に配置される。
これにより、全閉時における合口の投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口から流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
また、第1シールリングと第2シールリングとの接合面には、互いに嵌まり合うシート凹部とシート凸部が形成され、シート凹部の周方向の長さが、シート凸部の周方向の長さより長く設定されている。
これにより、第1シールリングと第2シールリングが周方向へ相対的に移動可能に設けられ、「拡径力F2」により第1シールリングと第2シールリングが互いに拡径することができる。
これにより、第1シールリングと第2シールリングが周方向へ相対的に移動可能に設けられ、「拡径力F2」により第1シールリングと第2シールリングが互いに拡径することができる。
〔請求項8の手段〕
シールリングは、合口において分離し、且つ「拡径力F2」により「拡径方向」へ付勢されているため、シールリングは、合口の部分で外径側へ飛び出しやすい。
一方、請求項5の手段で説明したように、シャフトの軸線に近いシールリングは、開弁から閉弁の全ての開度範囲において通路部材(ノズル等)と常に接触する。
シールリングは、合口において分離し、且つ「拡径力F2」により「拡径方向」へ付勢されているため、シールリングは、合口の部分で外径側へ飛び出しやすい。
一方、請求項5の手段で説明したように、シャフトの軸線に近いシールリングは、開弁から閉弁の全ての開度範囲において通路部材(ノズル等)と常に接触する。
このことを利用して、請求項8の手段のバタフライバルブは、シールリングにおける合口が、シャフトの軸線に接近した位置に配置するものである。
これにより、合口において対向するシールリングの一端と他端の両方が、通路部材(ノズル等)と常に接触するため、合口部分のシールリングが外径側へ飛び出す不具合が生じない。
これにより、合口において対向するシールリングの一端と他端の両方が、通路部材(ノズル等)と常に接触するため、合口部分のシールリングが外径側へ飛び出す不具合が生じない。
〔請求項9の手段〕
請求項9の手段のバタフライバルブは、リング押圧アームの外周側に、「弁体厚み方向」で、且つシールリングに向かうアーム先端部が設けられる。
一方、シールリングには、周方向へ伸びてアーム先端部が嵌め入れられるアーム嵌合溝が設けられる。
このように、リング押圧アームのアーム先端部が、シールリングのアーム嵌合溝に嵌まり合うことで、シールリングが外径側へ飛び出す不具合が生じない。
請求項9の手段のバタフライバルブは、リング押圧アームの外周側に、「弁体厚み方向」で、且つシールリングに向かうアーム先端部が設けられる。
一方、シールリングには、周方向へ伸びてアーム先端部が嵌め入れられるアーム嵌合溝が設けられる。
このように、リング押圧アームのアーム先端部が、シールリングのアーム嵌合溝に嵌まり合うことで、シールリングが外径側へ飛び出す不具合が生じない。
〔請求項10の手段〕
請求項10の手段のバタフライバルブは、プレス成形品よりなる弁体と板バネとの接合面に「弁体厚み方向」に嵌まり合う位置決め手段(凹凸等)が設けられる。
請求項10の手段のバタフライバルブは、プレス成形品よりなる弁体と板バネとの接合面に「弁体厚み方向」に嵌まり合う位置決め手段(凹凸等)が設けられる。
〔請求項11の手段〕
請求項11の手段のバタフライバルブは、リング押圧アームにおける湾曲部を押圧するバネ支点プレートを備える。
バネ力を発生する湾曲部とバネ支点プレートとの当接部分により、湾曲部におけるバネの支点を明確にできる。このため、湾曲部とバネ支点プレートとの当接位置の設定により、「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」の力の大きさを設定することができる。
請求項11の手段のバタフライバルブは、リング押圧アームにおける湾曲部を押圧するバネ支点プレートを備える。
バネ力を発生する湾曲部とバネ支点プレートとの当接部分により、湾曲部におけるバネの支点を明確にできる。このため、湾曲部とバネ支点プレートとの当接位置の設定により、「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」の力の大きさを設定することができる。
〔請求項12の手段〕
シールリングの外周縁が摺動する通路部材(ノズル等)の内周壁に異物(デポジット等)が固着した場合、弁体の回動時にシールリングが異物によって大きな抵抗を受ける。このため、シールリングが傾いたり、あるいはシールリングが弁体から外れる可能性が生じる。
シールリングの外周縁が摺動する通路部材(ノズル等)の内周壁に異物(デポジット等)が固着した場合、弁体の回動時にシールリングが異物によって大きな抵抗を受ける。このため、シールリングが傾いたり、あるいはシールリングが弁体から外れる可能性が生じる。
そこで、請求項12の手段のバタフライバルブの板バネは、複数のリング押圧アームの各間に配置されて、弁体との間にシールリングを挟む扇形アームを設けている。
これにより、通路部材(ノズル等)の内周壁に異物(デポジット等)が固着して、弁体の回動時にシールリングが異物によって大きな抵抗を受けても、扇形アームによってシールリングの傾きが抑えられる。
また、扇形アームによってシールリングの傾斜が防がれるため、弁体の回動時にシールリングが異物の抵抗に打ち勝って、異物をかきとることが可能になる。
これにより、通路部材(ノズル等)の内周壁に異物(デポジット等)が固着して、弁体の回動時にシールリングが異物によって大きな抵抗を受けても、扇形アームによってシールリングの傾きが抑えられる。
また、扇形アームによってシールリングの傾斜が防がれるため、弁体の回動時にシールリングが異物の抵抗に打ち勝って、異物をかきとることが可能になる。
〔請求項13の手段〕
請求項13の手段のバタフライバルブは、扇形アームの外周側に「弁体厚み方向」で、且つシールリングに向かう扇折曲部が設けられる。
一方、シールリングには、周方向へ伸びて扇折曲部が嵌め入れられる扇嵌合溝が設けられる。
これにより、扇形アームの扇折曲部が、シールリングの扇嵌合溝に嵌まり合うことで、シールリングの周方向の広い範囲においてシールリングの外径側への飛び出しが防がれる。このため、合口の配置位置がどの位置に配置されても、シールリングの外径側へ飛び出す不具合が生じない。
請求項13の手段のバタフライバルブは、扇形アームの外周側に「弁体厚み方向」で、且つシールリングに向かう扇折曲部が設けられる。
一方、シールリングには、周方向へ伸びて扇折曲部が嵌め入れられる扇嵌合溝が設けられる。
これにより、扇形アームの扇折曲部が、シールリングの扇嵌合溝に嵌まり合うことで、シールリングの周方向の広い範囲においてシールリングの外径側への飛び出しが防がれる。このため、合口の配置位置がどの位置に配置されても、シールリングの外径側へ飛び出す不具合が生じない。
図面を参照して[発明を実施するための形態]を説明する。
○EGRバルブ(バタフライバルブの一例)は、内周面にEGR流路1(流体通路の一例)を成す内壁が形成されるノズル2(通路部材の一例)を有するハウジング3と、EGR流路1内で回動してEGR流路1の開閉および開度調整(通路面積の可変)を行なう弁体4と、この弁体4の外周縁に設けられて、弁体4とノズル2の内周壁の隙間を閉塞するシールリング5と、弁体4を回動駆動するシャフト6とを具備する。
〇シールリング5は、切れ目よりなる合口5aが設けられて、シールリング5が拡径可能および縮径可能に設けられている。
○EGRバルブ(バタフライバルブの一例)は、内周面にEGR流路1(流体通路の一例)を成す内壁が形成されるノズル2(通路部材の一例)を有するハウジング3と、EGR流路1内で回動してEGR流路1の開閉および開度調整(通路面積の可変)を行なう弁体4と、この弁体4の外周縁に設けられて、弁体4とノズル2の内周壁の隙間を閉塞するシールリング5と、弁体4を回動駆動するシャフト6とを具備する。
〇シールリング5は、切れ目よりなる合口5aが設けられて、シールリング5が拡径可能および縮径可能に設けられている。
〇弁体4は、金属板のプレス成形品よりなる。
シールリング5は、板バネ7(シールリング付勢手段)により弁体4に装着される。
板バネ7は、弁体4に結合される中心側から径方向外側へ伸びる3本以上のリング押圧アーム8を備える。
弁体4と板バネ7は、その間にシールリング5を挟んだサンドイッチ構造を成す。
シールリング5は、板バネ7(シールリング付勢手段)により弁体4に装着される。
板バネ7は、弁体4に結合される中心側から径方向外側へ伸びる3本以上のリング押圧アーム8を備える。
弁体4と板バネ7は、その間にシールリング5を挟んだサンドイッチ構造を成す。
〇複数のリング押圧アーム8は、
(i)シールリング5の環状面を弁体4の環状面に重ね合わせる「弁体厚み方向」へ付勢する「厚み方向押付力F1」を発生させるとともに、
(ii)シールリング5を押し広げる「拡径方向」へ付勢する「拡径力F2」を発生させる。
〇そして、「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」との関係が、
F1>F2
に設けられる。
(i)シールリング5の環状面を弁体4の環状面に重ね合わせる「弁体厚み方向」へ付勢する「厚み方向押付力F1」を発生させるとともに、
(ii)シールリング5を押し広げる「拡径方向」へ付勢する「拡径力F2」を発生させる。
〇そして、「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」との関係が、
F1>F2
に設けられる。
本発明を車両エンジンに搭載されるEGR装置のEGRバルブに適用した実施例1を、図1〜図7を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記[発明を実施するための形態]と同一符号は、同一機能物を示すものである。
〔EGR装置の説明〕
EGR装置は、エンジンの排出した排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気側に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるEGRガスを混入させてエンジン燃焼室の燃焼温度を抑えて、窒素酸化物(NOx)の発生を抑える周知の技術である。
EGR装置は、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路へ戻すEGR流路1と、このEGR流路1の開閉および開度調整を行なうEGRバルブとを少なくとも備え、このEGRバルブの開度が車両の走行状態に応じてECU(エンジン・コントロール・ユニットの略)によって制御される。
EGR装置は、エンジンの排出した排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気側に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるEGRガスを混入させてエンジン燃焼室の燃焼温度を抑えて、窒素酸化物(NOx)の発生を抑える周知の技術である。
EGR装置は、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路へ戻すEGR流路1と、このEGR流路1の開閉および開度調整を行なうEGRバルブとを少なくとも備え、このEGRバルブの開度が車両の走行状態に応じてECU(エンジン・コントロール・ユニットの略)によって制御される。
なお、本発明が適用されるEGRバルブは、吸気通路における高負圧発生範囲(スロットルバルブの吸気下流側)へEGRガスを戻す高圧EGR装置に搭載される高圧EGRバルブであっても良いし、吸気通路における低負圧発生範囲(スロットルバルブの吸気上流側:例えばターボチャージャ搭載車両であればコンプレッサの吸気上流側)へEGRガスを戻す低圧EGR装置に搭載される低圧EGRバルブであっても良い。
次に、図1を参照して、EGRバルブを説明する。
なお、以下では、図1の図示上側を上、図示下側を下と称して説明するが、この上下は実施例の説明のための方向であり、限定されるものではない。
また、以下では、図1の状態(閉弁状態)に基づいて、EGRガスの流れ方向の上流側を上流、下流側を下流と称して説明する。
なお、以下では、図1の図示上側を上、図示下側を下と称して説明するが、この上下は実施例の説明のための方向であり、限定されるものではない。
また、以下では、図1の状態(閉弁状態)に基づいて、EGRガスの流れ方向の上流側を上流、下流側を下流と称して説明する。
EGRバルブは、内部にEGR流路1を形成するハウジング3と、EGR流路1中に配置される弁体4と、この弁体4を支持するシャフト6と、このハウジング3の外部よりシャフト6に回転力を付与する電動アクチュエータ10とを具備する。
ハウジング3は、アルミニウム合金のダイキャスト製であり、ハウジング3の内部に形成されるEGR流路1の内壁には、耐熱性、耐腐食性に優れた部材(例えば、ステンレス鋼)によって設けられた円筒形状を呈したノズル2が固定配置されている。このようにして、ノズル2の内周面にEGR流路1の一部を成す内壁が形成される。
弁体4は、バタフライ弁であり、シャフト6の回動位置に応じてEGR流路1を開閉可能であるとともに、EGR流路1の開口面積を可変可能であり、EGR流路1の開口面積を可変することで吸気通路へ戻されるEGR量の調整を行なう。
なお、この弁体4の詳細等は、後述する。
なお、この弁体4の詳細等は、後述する。
シャフト6は、弁体4をEGR流路1の内部において回転可能に支持するものである。ここで、この実施例におけるシャフト6の軸線Sは、図1に示すように、EGR流路1の中心線(ノズル2の中心線)に対して傾斜配置される。
そして、シャフト6の下端部に弁体4が傾斜した状態で固定されるものであり、シャフト6がEGR流路1の内部で弁体4を片持ち支持するものである。
そして、シャフト6の下端部に弁体4が傾斜した状態で固定されるものであり、シャフト6がEGR流路1の内部で弁体4を片持ち支持するものである。
このため、シャフト6は、EGR流路1の上側のみに配置された軸受11によって回転自在に支持される。なお、軸受11は、ボールベアリング、ローラベアリング等の転がりベアリング、あるいはメタルベアリング等の滑りベアリングであり、ハウジング3に形成されたベアリング収容穴の内部に圧入等の結合手段によって固定されて、内周に挿通されたシャフト6を回転自在に支持する。
ここで、シャフト6とベアリング収容穴との間には、EGRガスの漏れ出しを防ぐシール部材が配置される。このシール部材は、例えば、EGR流路1の上側に2つの軸受11を配置して、その間に独立したシール部材を設けるものであっても良いし、あるいはシール機能が組み合わされた軸受11を用いるものであっても良い。
ここで、シャフト6とベアリング収容穴との間には、EGRガスの漏れ出しを防ぐシール部材が配置される。このシール部材は、例えば、EGR流路1の上側に2つの軸受11を配置して、その間に独立したシール部材を設けるものであっても良いし、あるいはシール機能が組み合わされた軸受11を用いるものであっても良い。
電動アクチュエータ10は、ハウジング3の上部に固定されて、シャフト6の上部を回動駆動するものであり、通電により回転動力を発生する周知の電動モータを搭載している。なお、電動モータの一例として、通電による回転角度制御が可能なDCモータを用いたものである。
ここで、電動アクチュエータ10は、電動モータだけで設けられるもの(電動モータの出力軸によりシャフト6を直接駆動するもの)であっても良いし、電動モータとシャフト6の間に減速機構(電動モータの回転出力を減速して、減速により増大化した回転トルクをシャフト6に伝えるもので、例えば歯車減速機構)を介在するものであっても良い。
ここで、電動アクチュエータ10は、電動モータだけで設けられるもの(電動モータの出力軸によりシャフト6を直接駆動するもの)であっても良いし、電動モータとシャフト6の間に減速機構(電動モータの回転出力を減速して、減速により増大化した回転トルクをシャフト6に伝えるもので、例えば歯車減速機構)を介在するものであっても良い。
〔実施例1の特徴技術1〕
以下においてこの実施例1の特徴技術を説明する。
弁体4は、上述したように、ノズル2の内部に配置されてEGR量の調整を行なうものであり、金属板をプレス加工して形成されたものである。
この弁体4の外周には、弁体4とノズル2の内周壁の隙間を閉塞するシールリング5が配置されている。このシールリング5には、周方向に切れ目よりなる合口5aが設けられて、拡径可能および縮径可能なものである。
以下においてこの実施例1の特徴技術を説明する。
弁体4は、上述したように、ノズル2の内部に配置されてEGR量の調整を行なうものであり、金属板をプレス加工して形成されたものである。
この弁体4の外周には、弁体4とノズル2の内周壁の隙間を閉塞するシールリング5が配置されている。このシールリング5には、周方向に切れ目よりなる合口5aが設けられて、拡径可能および縮径可能なものである。
シールリング5は、弁体4に固定される板バネ7(シールリング付勢手段の一例)によって弁体4に装着される。
具体的に板バネ7には、弁体4に結合される中心側から径方向外側へ伸び、周方向に等間隔に配置される3本のリング押圧アーム8が設けられており、この3本のリング押圧アーム8に設けられた湾曲部8aによる付勢力により、シールリング5が弁体4に押し付けられた状態で弁体4に装着される。なお、この実施例では、リング押圧アーム8を3本設ける例を示すが、4本以上であっても良い。
具体的に板バネ7には、弁体4に結合される中心側から径方向外側へ伸び、周方向に等間隔に配置される3本のリング押圧アーム8が設けられており、この3本のリング押圧アーム8に設けられた湾曲部8aによる付勢力により、シールリング5が弁体4に押し付けられた状態で弁体4に装着される。なお、この実施例では、リング押圧アーム8を3本設ける例を示すが、4本以上であっても良い。
弁体4と板バネ7は、その間にシールリング5を挟んだサンドイッチ構造を成すものであり、弁体4と板バネ7を積層方向に固定した状態(図1参照:弁体4と板バネ7の固定技術は後の「特徴技術8」において説明する)で、シャフト6の下端に固定されるものである。なお、この実施例では、シャフト6と「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体との結合手段としてネジ12(締結手段)を用いているが、ハイスピンカシメなど、他の結合技術を用いても良い。
シールリング5は、断面が矩形の円環状を呈する。このシールリング5は、周方向の一箇所に切れ目よりなる合口5aが設けられ、ノズル2内に嵌め入れる際に縮径可能であるとともに、3本のリング押圧アーム8により与えられる「拡径力F2」によって拡径可能に設けられている。なお、シールリング5は、耐熱性、耐油性、耐摩耗性に優れた樹脂材料によって設けられるものであっても良いし、金属材料によって設けられるものであっても良い。
各リング押圧アーム8は、
(i)シールリング5の下流側の環状面を、弁体4の上流側の環状面に重ね合わせる「弁体厚み方向」へ付勢する「厚み方向押付力F1」を発生させるとともに、
(ii)シールリング5を径方向外側へ押し広げる「拡径方向」へ付勢する「拡径力F2」を発生させるものである。
(i)シールリング5の下流側の環状面を、弁体4の上流側の環状面に重ね合わせる「弁体厚み方向」へ付勢する「厚み方向押付力F1」を発生させるとともに、
(ii)シールリング5を径方向外側へ押し広げる「拡径方向」へ付勢する「拡径力F2」を発生させるものである。
シールリング5の上流面(上述したように、閉弁時にEGRガスの上流側に向く面)には、周方向へ伸びるアーム嵌合溝5b(バネ受け部の一例)が、周方向へ等間隔で3箇所設けられている。
一方、リング押圧アーム8の外周側には、下流方向(「弁体厚み方向」で、且つシールリング5に向かう方向)に向いて形成され、各アーム嵌合溝5bの嵌まり合うアーム先端部8bが設けられている。
なお、図1におけるアーム先端部8bは、折り曲げによるフック形状を呈するものであるが、限定されるものではない。
一方、リング押圧アーム8の外周側には、下流方向(「弁体厚み方向」で、且つシールリング5に向かう方向)に向いて形成され、各アーム嵌合溝5bの嵌まり合うアーム先端部8bが設けられている。
なお、図1におけるアーム先端部8bは、折り曲げによるフック形状を呈するものであるが、限定されるものではない。
そして、各アーム嵌合溝5bに各アーム先端部8bを嵌め合わせた状態で、弁体4と板バネ7とを結合することで、湾曲部8aが、図3の破線に示す自由長(無負荷状態)から、図3の実線に示すセット長(組付け状態)に圧縮変形する。
この圧縮変形に伴うリング押圧アーム8の復元力により、各リング押圧アーム8からシールリング5に対して、「弁体厚み方向」へ向かう「厚み方向押付力F1」と、「拡径方向」へ向かう「拡径力F2」とが発生する。
この圧縮変形に伴うリング押圧アーム8の復元力により、各リング押圧アーム8からシールリング5に対して、「弁体厚み方向」へ向かう「厚み方向押付力F1」と、「拡径方向」へ向かう「拡径力F2」とが発生する。
そして、この実施例では、組付け時における湾曲部8aの「弁体厚み方向」および「拡径方向」の圧縮変形量の設定によって、各リング押圧アーム8からシールリング5に付与する「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」との関係を、
F1>F2
に設定している。
F1>F2
に設定している。
このように設けることにより、弁体4が回動する際に、シールリング5とノズル2の内周壁の摩擦力によってシールリング5に傾く力が作用しても、「シールリング5の傾きを防ぐように作用する厚み方向押付力F1」が、「摩擦力を増大させるように作用する拡径力F2」に打ち勝つため、弁体4の回動に伴う摩擦力によってシールリング5が傾く不具合がない。
(i)即ち、この実施例1により、シールリング5が傾く不具合を回避することができる。
(i)即ち、この実施例1により、シールリング5が傾く不具合を回避することができる。
また、シールリング5に付与される「厚み方向押付力F1」によって、シールリング5の下流側の環状面が、弁体4の上流側の環状面に強く押し付けられる。
このため、全閉時において、シールリング5と弁体4の重ね合わせ部分からEGRガスが漏れる「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。
(ii)即ち、この実施例1により、EGRガスの供給圧が低い状態であっても「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。
このため、全閉時において、シールリング5と弁体4の重ね合わせ部分からEGRガスが漏れる「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。
(ii)即ち、この実施例1により、EGRガスの供給圧が低い状態であっても「弁体厚み方向シール漏れ」を防ぐことができる。
さらに、シールリング5に付与される「拡径力F2」によって、シールリング5の外周縁がノズル2の内周壁に押し付けられる。
(iii)このため、全閉時において、シールリング5とノズル2の摺動面からEGRガスが漏れる「拡径方向シール漏れ」を防ぐことができる。
(iii)このため、全閉時において、シールリング5とノズル2の摺動面からEGRガスが漏れる「拡径方向シール漏れ」を防ぐことができる。
上記(i)〜(iii)で示したように、この実施例1に示すEGRバルブは、板バネ7による3本のリング押圧アーム8を用いて、シールリング5に「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」を発生させて「弁体厚み方向シール漏れ」と「拡径方向シール漏れ」の発生を抑えるとともに、弁体4を回動させてもシールリング5が傾く不具合がない。
そして、弁体4の回動によってシールリング5が傾く不具合がないため、シールリング5の傾斜による摩耗の増大を防ぐことができ、長期に亘って全閉時における流体の漏れを防ぐことができる。即ち、長期に亘って信頼性の高いEGRバルブを提供することができる。
そして、弁体4の回動によってシールリング5が傾く不具合がないため、シールリング5の傾斜による摩耗の増大を防ぐことができ、長期に亘って全閉時における流体の漏れを防ぐことができる。即ち、長期に亘って信頼性の高いEGRバルブを提供することができる。
〔実施例1の特徴技術2〕
この実施例のEGRバルブは、EGR流路1を開閉する部材が、プレス成形品よりなる弁体4と、この弁体4の外周縁に配置されるシールリング5と、リング押圧アーム8を備える板バネ7とを、積層したサンドイッチ構造で設けられる。
このように、弁体4がプレス成形品によって設けられ、シールリング付勢手段が板バネ7によって設けられることにより、EGR流路1の内部に配置される「弁体4、シールリング5、板バネ7」を薄くすることができ、全開時においてEGR流路1の圧力損失を極めて小さくすることができる。
この実施例のEGRバルブは、EGR流路1を開閉する部材が、プレス成形品よりなる弁体4と、この弁体4の外周縁に配置されるシールリング5と、リング押圧アーム8を備える板バネ7とを、積層したサンドイッチ構造で設けられる。
このように、弁体4がプレス成形品によって設けられ、シールリング付勢手段が板バネ7によって設けられることにより、EGR流路1の内部に配置される「弁体4、シールリング5、板バネ7」を薄くすることができ、全開時においてEGR流路1の圧力損失を極めて小さくすることができる。
具体的には、従来技術1では、図7(a)に示すように、EGR流路1の内部に配置される弁体4は、冷間鍛造された後に所定形状に切削加工され、外周縁にシールリング5を嵌め入れるためのシール嵌合溝J1(符号、図19参照)が形成された厚いものであった。
これに対し、この実施例1では、図7(b)に示すように、EGR流路1の内部に配置される「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を薄く設けることができる。
そこで、従来技術1においてシャフト6を含む弁体4(シールリング5を含む)を符号Aとするとともに、この実施例においてシャフト6とネジ12を含む「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を符号Bとして、両者(A、B)を重ね合わせて比較した場合、従来技術1に比較して、この実施例では図7(c)における図中の斜線部分を薄くすることができ、全開時におけるEGR流路1の圧力損失を小さくすることができる。
これに対し、この実施例1では、図7(b)に示すように、EGR流路1の内部に配置される「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を薄く設けることができる。
そこで、従来技術1においてシャフト6を含む弁体4(シールリング5を含む)を符号Aとするとともに、この実施例においてシャフト6とネジ12を含む「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を符号Bとして、両者(A、B)を重ね合わせて比較した場合、従来技術1に比較して、この実施例では図7(c)における図中の斜線部分を薄くすることができ、全開時におけるEGR流路1の圧力損失を小さくすることができる。
〔実施例1の特徴技術3〕
この実施例のシャフト6は、上述したように、EGRガスの流れ方向に対して傾斜配置され、シャフト6の一端において弁体4(具体的には、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体)を片持ち支持するものである。
一方、プレス成形品よりなる弁体4は、外周側においてシールリング5が当接する環状当接部4aと、この環状当接部4aの内周側において板バネ7が配置される方向へ膨出するプレート凹部4bとを備える。即ち、弁体4の径方向の中間部には、外周側にシールリング5をセットするための環状段差4cが設けられ、弁体4の内周側には、板バネ7の配置方向へ膨出するプレート凹部4bが形成されている。
この実施例のシャフト6は、上述したように、EGRガスの流れ方向に対して傾斜配置され、シャフト6の一端において弁体4(具体的には、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体)を片持ち支持するものである。
一方、プレス成形品よりなる弁体4は、外周側においてシールリング5が当接する環状当接部4aと、この環状当接部4aの内周側において板バネ7が配置される方向へ膨出するプレート凹部4bとを備える。即ち、弁体4の径方向の中間部には、外周側にシールリング5をセットするための環状段差4cが設けられ、弁体4の内周側には、板バネ7の配置方向へ膨出するプレート凹部4bが形成されている。
そこで、この実施例では、プレート凹部4bの内側のデットスペースに、シャフト6の下端を挿入配置している。
このように、シールリング5をセットするために弁体4に形成されたプレート凹部4bの内側のデットスペースに、シャフト6の下端を挿入配置したことで、全開時にける圧力損失を小さくすることができる(図7参照)。
なお、シャフト6に形成される弁体4を取り付けるための平面部や、弁体4との干渉を回避する逃げ(凹部)は(図1参照)、冷間鍛造や切削技術などを用いて形成されるものである。
このように、シールリング5をセットするために弁体4に形成されたプレート凹部4bの内側のデットスペースに、シャフト6の下端を挿入配置したことで、全開時にける圧力損失を小さくすることができる(図7参照)。
なお、シャフト6に形成される弁体4を取り付けるための平面部や、弁体4との干渉を回避する逃げ(凹部)は(図1参照)、冷間鍛造や切削技術などを用いて形成されるものである。
〔実施例1の特徴技術4〕
シャフト6の軸線Sに近いシールリング5は、開弁から閉弁の全ての開度範囲においてノズル2と常に接触する。このため、シールリング5においてノズル2と常に接触する部分(シャフト6の軸線Sに近いシールリング5)の「拡径力F2」が大きいと、シールリング5の摩耗が大きくなってしまう。
シャフト6の軸線Sに近いシールリング5は、開弁から閉弁の全ての開度範囲においてノズル2と常に接触する。このため、シールリング5においてノズル2と常に接触する部分(シャフト6の軸線Sに近いシールリング5)の「拡径力F2」が大きいと、シールリング5の摩耗が大きくなってしまう。
一方、シールリング5においてアーム先端部8bが直接当接するアーム嵌合溝5b(バネ受け部の一例)には、リング押圧アーム8から「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」が直接作用する。
しかるに、シールリング5に作用する「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」は、アーム先端部8bが直接当接するアーム嵌合溝5bから遠ざかるに従って小さくなる。即ち、シールリング5に作用する「拡径力F2」は、アーム先端部8bが直接当接するアーム嵌合溝5bから遠ざかるに従って小さくなる。
しかるに、シールリング5に作用する「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」は、アーム先端部8bが直接当接するアーム嵌合溝5bから遠ざかるに従って小さくなる。即ち、シールリング5に作用する「拡径力F2」は、アーム先端部8bが直接当接するアーム嵌合溝5bから遠ざかるに従って小さくなる。
このことを利用して、この実施例のEGRバルブは、図5に示すように、アーム先端部8bが直接当接するアーム嵌合溝5bを、シャフト6の軸線Sからできるだけ遠ざがる位置に配置している。
これにより、ノズル2と常に接触する部位のシールリング5(シャフト6の軸線Sに近いシールリング5)の「拡径力F2」を減らすことができ、シャフト6の軸線Sに近いシールリング5の摩耗を抑えることができる。なお、図5(b)は図5(a)のI−I線に沿う断面図であり、図5(c)は図5(a)のII−II線に沿う断面図である。
これにより、ノズル2と常に接触する部位のシールリング5(シャフト6の軸線Sに近いシールリング5)の「拡径力F2」を減らすことができ、シャフト6の軸線Sに近いシールリング5の摩耗を抑えることができる。なお、図5(b)は図5(a)のI−I線に沿う断面図であり、図5(c)は図5(a)のII−II線に沿う断面図である。
〔実施例1の特徴技術5〕
この実施例のシールリング5は、合口5aにおいて流体の流れ方向に重ね合わされる重合部XYを備える。
これにより、全閉時における合口5aの投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口5aから流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
この実施例のシールリング5は、合口5aにおいて流体の流れ方向に重ね合わされる重合部XYを備える。
これにより、全閉時における合口5aの投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口5aから流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
この実施例では、重合部XYを成すシールリング5の一端側と他端側が、図4に示すように、「径方向」および「弁体厚み方向」の両方において交互に重ね合わされる。
このことを、図5(a)に示すように、合口5aをシャフト6の軸線Sに接近配置させ(その理由は、後の「特徴技術6」にて説明する)、合口5aに最も近いアーム嵌合溝5b(バネ受け部)と合口5aとの角度をθ1、合口5aに2番目に近いアーム嵌合溝5bと合口5aとの角度をθ2として説明する。
このことを、図5(a)に示すように、合口5aをシャフト6の軸線Sに接近配置させ(その理由は、後の「特徴技術6」にて説明する)、合口5aに最も近いアーム嵌合溝5b(バネ受け部)と合口5aとの角度をθ1、合口5aに2番目に近いアーム嵌合溝5bと合口5aとの角度をθ2として説明する。
重合部XYの一方を成すシールリング5の一端部(図4の左側)は、図5(a)における角度θ1側であり、そのシールリング5の一端部には、その「上流側で内径側」と「下流側で外径側」のそれぞれに「周方向へ伸びて重合部XYを成す片X1、X2」が設けられるとともに、「上流側で外径側」と「下流側で内径側」のそれぞれに「周方向へ伸びて相手側の片Y1、Y2が嵌め入れられる切欠部Y1’、Y2’」が設けられる。
同様に、重合部XYの他方を成すシールリング5の他端部(図4の右側)は、図5(a)における角度θ2側であり、そのシールリング5の他端部には、その「上流側で外径側」と「下流側で内径側」のそれぞれに「周方向へ伸びて重合部XYを成す片Y1、Y2」が設けられるとともに、「上流側で内径側」と「下流側で外径側」のそれぞれに「周方向へ伸びて相手側の片X1、X2が嵌め入れられる切欠部X1’、X2’」が設けられる。
上記の構成を採用することにより、アーム嵌合溝5bに付与された「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」が{図5(b)参照}、合口5aにおいてアーム嵌合溝5bに最も近い「片X1、X2」に強く作用する。
そして、図5(c)に示すように、
(i)シールリング5の一端部の「片X1」に作用する「厚み方向押付力F1」によって「片X1」が「片Y1」を押圧するとともに、
(ii)「片X1」に作用する「拡径力F2」によって「片X1」が「片Y2」を押圧する。
そして、図5(c)に示すように、
(i)シールリング5の一端部の「片X1」に作用する「厚み方向押付力F1」によって「片X1」が「片Y1」を押圧するとともに、
(ii)「片X1」に作用する「拡径力F2」によって「片X1」が「片Y2」を押圧する。
このように、重合部XYにおいて「径方向」および「弁体厚み方向」の両方において交互に重ね合わされる部分が、シールリング5に作用する「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」により、「径方向」および「弁体厚み方向」の両方へ押し付けられる効果が得られる。この結果、重合部XYのシール性を高めることができ、「合口シール漏れ」をより効果的に抑えることができる。
〔実施例1の特徴技術6〕
シールリング5は、合口5aにおいて分離し、且つ「拡径力F2」により「拡径方向」へ付勢されているため、単純にシールリング5を径方向の外側へ押圧するだけでは、シールリング5は、合口5aの部分で外径側へ飛び出しやすい状態になる。
一方、上記「特徴技術4」で説明したように、シャフト6の軸線Sに近いシールリング5は、開弁から閉弁の全ての開度範囲においてノズル2と常に接触する。
シールリング5は、合口5aにおいて分離し、且つ「拡径力F2」により「拡径方向」へ付勢されているため、単純にシールリング5を径方向の外側へ押圧するだけでは、シールリング5は、合口5aの部分で外径側へ飛び出しやすい状態になる。
一方、上記「特徴技術4」で説明したように、シャフト6の軸線Sに近いシールリング5は、開弁から閉弁の全ての開度範囲においてノズル2と常に接触する。
このことを利用して、この実施例のEGRバルブは、図5(a)に示すように、シールリング5における合口5aを、シャフト6の軸線Sに接近させて配置するものである。
これにより、合口5aにおいて対向するシールリング5の一端と他端の両方が、常にノズル2と接触して拡径が抑えられるため、合口5a部分のシールリング5が外径側へ飛び出す不具合が生じない。
これにより、合口5aにおいて対向するシールリング5の一端と他端の両方が、常にノズル2と接触して拡径が抑えられるため、合口5a部分のシールリング5が外径側へ飛び出す不具合が生じない。
〔実施例1の特徴技術7〕
この実施例のEGRバルブは、上記「特徴技術1」で説明したように、各リング押圧アーム8におけるアーム先端部8bは、シールリング5の上流面において周方向へ伸びて形成されたアーム嵌合溝5bに嵌まり合う構成を採用している。
このように、リング押圧アーム8のアーム先端部8bが、シールリング5のアーム嵌合溝5bに嵌まり合うことで、シールリング5が外径側へ飛び出す不具合が生じない。
この実施例のEGRバルブは、上記「特徴技術1」で説明したように、各リング押圧アーム8におけるアーム先端部8bは、シールリング5の上流面において周方向へ伸びて形成されたアーム嵌合溝5bに嵌まり合う構成を採用している。
このように、リング押圧アーム8のアーム先端部8bが、シールリング5のアーム嵌合溝5bに嵌まり合うことで、シールリング5が外径側へ飛び出す不具合が生じない。
〔実施例1の特徴技術8〕
プレス成形品よりなる弁体4と板バネ7との接合面には、「弁体厚み方向」に嵌まり合う位置決め手段が設けられている。
具体的に、弁体4には、図2(b)に示すように、上流方向へ突出する複数の位置決め凸部13aが設けられるとともに、板バネ7(具体的に、後述する扇形アーム14)には、図2(d)に示すように、弁体4の各位置決め凸部13aに合致する複数の位置決め凹部13b(貫通穴等)が設けられている。
そして、弁体4、シールリング5、板バネ7を積層し、弁体4の各位置決め凸部13aを、板バネ7の各位置決め凹部13bに圧入する、あるいは各位置決め凹部13bを貫通した各位置決め凸部13aの先端をカシメ等で塑性変形させることで、弁体4に対して板バネ7が固定される。
プレス成形品よりなる弁体4と板バネ7との接合面には、「弁体厚み方向」に嵌まり合う位置決め手段が設けられている。
具体的に、弁体4には、図2(b)に示すように、上流方向へ突出する複数の位置決め凸部13aが設けられるとともに、板バネ7(具体的に、後述する扇形アーム14)には、図2(d)に示すように、弁体4の各位置決め凸部13aに合致する複数の位置決め凹部13b(貫通穴等)が設けられている。
そして、弁体4、シールリング5、板バネ7を積層し、弁体4の各位置決め凸部13aを、板バネ7の各位置決め凹部13bに圧入する、あるいは各位置決め凹部13bを貫通した各位置決め凸部13aの先端をカシメ等で塑性変形させることで、弁体4に対して板バネ7が固定される。
〔実施例1の特徴技術9〕
シールリング5の外周縁が摺動するノズル2の内周壁にデポジットが固着した場合、弁体4の回動時にシールリング5が異物によって大きな抵抗を受ける。このため、シールリング5が傾いたり、あるいはシールリング5が弁体4から外れる可能性が生じる。
この対策として、この実施例の板バネ7は、各リング押圧アーム8の間に、弁体4との間にシールリング5を挟む扇形アーム14を備えている。
シールリング5の外周縁が摺動するノズル2の内周壁にデポジットが固着した場合、弁体4の回動時にシールリング5が異物によって大きな抵抗を受ける。このため、シールリング5が傾いたり、あるいはシールリング5が弁体4から外れる可能性が生じる。
この対策として、この実施例の板バネ7は、各リング押圧アーム8の間に、弁体4との間にシールリング5を挟む扇形アーム14を備えている。
この扇形アーム14は、
(i)シールリング5の上流側の面に当接してシールリング5の傾斜を抑えるものであっても良いし、
(ii)シールリング5の上流側の面に微少クリアランスを隔てて対向配置されて、シールリング5が僅かに傾斜した際にシールリング5に当接して、シールリング5が僅か以上に傾斜するのを防ぐものであっても良い。
このように、板バネ7に扇形アーム14を設けたことにより、ノズル2の内周壁にデポジットが固着し、弁体4の回動時にシールリング5がデポジットによって大きな抵抗を受けても、扇形アーム14によってシールリング5の傾きが抑えられる。
(i)シールリング5の上流側の面に当接してシールリング5の傾斜を抑えるものであっても良いし、
(ii)シールリング5の上流側の面に微少クリアランスを隔てて対向配置されて、シールリング5が僅かに傾斜した際にシールリング5に当接して、シールリング5が僅か以上に傾斜するのを防ぐものであっても良い。
このように、板バネ7に扇形アーム14を設けたことにより、ノズル2の内周壁にデポジットが固着し、弁体4の回動時にシールリング5がデポジットによって大きな抵抗を受けても、扇形アーム14によってシールリング5の傾きが抑えられる。
なお、この実施例では、リング押圧アーム8がシールリング5に対して「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」を発生させる例を示したが、扇形アーム14からもシールリング5に対して「厚み方向押付力F1」を付与しても良い。
これにより、弁体4の回動時にシールリング5がデポジットによる抵抗を強く受けて、シールリング5に大きな傾斜力が付与されても、シールリング5の傾斜を防ぐ「厚み方向押付力F1」が打ち勝つことができ、シールリング5によってノズル2の内壁に付着したデポジットをかきとることが可能になる。
これにより、弁体4の回動時にシールリング5がデポジットによる抵抗を強く受けて、シールリング5に大きな傾斜力が付与されても、シールリング5の傾斜を防ぐ「厚み方向押付力F1」が打ち勝つことができ、シールリング5によってノズル2の内壁に付着したデポジットをかきとることが可能になる。
実施例2を図8(a)を参照して説明する。なお、以下の実施例において、上記実施例1と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記の実施例1では、シールリング5の上流面に、周方向へ伸びるアーム嵌合溝5bを設け、そのアーム嵌合溝5bにアーム先端部8bを嵌め入れる例を示した。
これに対し、この実施例2は、シールリング5の上流面に、アーム先端部8bを嵌め入れる切欠部5b’を設けたものである。
上記の実施例1では、シールリング5の上流面に、周方向へ伸びるアーム嵌合溝5bを設け、そのアーム嵌合溝5bにアーム先端部8bを嵌め入れる例を示した。
これに対し、この実施例2は、シールリング5の上流面に、アーム先端部8bを嵌め入れる切欠部5b’を設けたものである。
実施例3を図8(b)、(c)を参照して説明する。
この実施例は、アーム先端部8bを二股に分け、
(i)二股に分けた一方の片8b’をシールリング5の上流面に当接させて、シールリング5に対して「厚み方向押付力F1」を付与し、
(ii)二股に分けた他方の片8b”をシールリング5の内周面に当接させて、シールリング5に対して「拡径力F2」を付与するものである。
この実施例は、アーム先端部8bを二股に分け、
(i)二股に分けた一方の片8b’をシールリング5の上流面に当接させて、シールリング5に対して「厚み方向押付力F1」を付与し、
(ii)二股に分けた他方の片8b”をシールリング5の内周面に当接させて、シールリング5に対して「拡径力F2」を付与するものである。
実施例4を図8(d)を参照して説明する。
上記の実施例1では、アーム先端部8bの形状を、折り曲げによるフック形状に設ける例を示した。
これに対し、この実施例4は、アーム先端部8bにおける折り曲げ(フック)を廃止したものである。
上記の実施例1では、アーム先端部8bの形状を、折り曲げによるフック形状に設ける例を示した。
これに対し、この実施例4は、アーム先端部8bにおける折り曲げ(フック)を廃止したものである。
実施例5を図9、図10を参照して説明する。
〔実施例5の特徴技術1〕
この実施例5は、図9(a)に示すように、EGR流路1内に配置されるシャフト6の一部を冷間鍛造技術によって凹部形状の除肉部6aを形成したものである。
そして、従来技術1においてシャフト6を含む弁体4(シールリング5を含む)を符号Aとし、この実施例におけるシャフト6を含む「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を符号Bとして、両者(A、B)を重ね合わせて比較した場合、従来技術1に比較して、この実施例では図9(b)における図中の斜線部分を薄くすることができ、結果的に全開時におけるEGR流路1の圧力損失を、実施例1よりさらに小さくすることができる。
なお、この除肉部6aは、冷間鍛造により形成されることに限定されるものではなく、切削加工により形成しても良い。
〔実施例5の特徴技術1〕
この実施例5は、図9(a)に示すように、EGR流路1内に配置されるシャフト6の一部を冷間鍛造技術によって凹部形状の除肉部6aを形成したものである。
そして、従来技術1においてシャフト6を含む弁体4(シールリング5を含む)を符号Aとし、この実施例におけるシャフト6を含む「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を符号Bとして、両者(A、B)を重ね合わせて比較した場合、従来技術1に比較して、この実施例では図9(b)における図中の斜線部分を薄くすることができ、結果的に全開時におけるEGR流路1の圧力損失を、実施例1よりさらに小さくすることができる。
なお、この除肉部6aは、冷間鍛造により形成されることに限定されるものではなく、切削加工により形成しても良い。
〔実施例5の特徴技術2〕
実施例1では、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体をシャフト6に固定する技術として、ネジ12(符号、図1参照)を用いる例を示した。
これに対し、この実施例5では、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体をシャフト6に固定する技術として塑性変形によるカシメ12’を用いたものである。
実施例1では、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体をシャフト6に固定する技術として、ネジ12(符号、図1参照)を用いる例を示した。
これに対し、この実施例5では、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体をシャフト6に固定する技術として塑性変形によるカシメ12’を用いたものである。
具体的に、弁体4と板バネ7の中心部には貫通穴15aが形成され、シャフト6には貫通穴15aに嵌め入れられるシャフト凸部15bが形成されている。
そして、貫通穴15aとシャフト凸部15bを嵌め合わせた後、シャフト凸部15bの先端部をハイスピンカシメ技術で塑性変形させることで、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体がシャフト6の下端に固定される。
そして、貫通穴15aとシャフト凸部15bを嵌め合わせた後、シャフト凸部15bの先端部をハイスピンカシメ技術で塑性変形させることで、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体がシャフト6の下端に固定される。
〔実施例5の特徴技術3〕
シャフト凸部15bは、図10に示すように、冷間鍛造技術等によって異形形状(六角形状など)に形成されている。
一方、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体の中心の貫通穴15aも、図10に示すように、シャフト凸部15bに合致する異形形状(六角形状など)に設けられている。
このように、シャフト凸部15bと貫通穴15aを異形形状(六角形状など)に設けることで、シャフト6に対する「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体の位置決めを行なうことができる。
シャフト凸部15bは、図10に示すように、冷間鍛造技術等によって異形形状(六角形状など)に形成されている。
一方、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体の中心の貫通穴15aも、図10に示すように、シャフト凸部15bに合致する異形形状(六角形状など)に設けられている。
このように、シャフト凸部15bと貫通穴15aを異形形状(六角形状など)に設けることで、シャフト6に対する「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体の位置決めを行なうことができる。
実施例6を図11を参照して説明する。
この実施例6は、図11に示すように、弁体4の外周側においてシールリング5が当接する環状当接部4aを、圧延あるいは切削技術により薄肉化したものである。
具体的に、弁体4がステンレスによって設けられる場合であっても、圧延技術により、シールリング5が当接する環状当接部4aの厚さを、圧延前の厚み(図中、点線参照)に比較して50%程に薄くすることができる。
このように、弁体4における環状当接部4aを薄肉化することにより、全開時におけるEGR流路1の圧力損失をさらに小さくすることができる。
この実施例6は、図11に示すように、弁体4の外周側においてシールリング5が当接する環状当接部4aを、圧延あるいは切削技術により薄肉化したものである。
具体的に、弁体4がステンレスによって設けられる場合であっても、圧延技術により、シールリング5が当接する環状当接部4aの厚さを、圧延前の厚み(図中、点線参照)に比較して50%程に薄くすることができる。
このように、弁体4における環状当接部4aを薄肉化することにより、全開時におけるEGR流路1の圧力損失をさらに小さくすることができる。
実施例7を図12を参照して説明する。
この実施例7のEGRバルブは、板バネ7の上流側にバネ支点プレート16を配置したものである。このバネ支点プレート16は、図12に示すように、例えば六角形状を呈する金属板であり、リング押圧アーム8の湾曲部8aを押圧するように配置されている。
このバネ支点プレート16を設けたことにより、湾曲部8aにおけるバネの支点が明確になる。このため、バネ支点プレート16の大きさ、即ち、湾曲部8aとバネ支点プレート16との当接位置の設定により、「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」の力の大きさを設定することができる。
この実施例7のEGRバルブは、板バネ7の上流側にバネ支点プレート16を配置したものである。このバネ支点プレート16は、図12に示すように、例えば六角形状を呈する金属板であり、リング押圧アーム8の湾曲部8aを押圧するように配置されている。
このバネ支点プレート16を設けたことにより、湾曲部8aにおけるバネの支点が明確になる。このため、バネ支点プレート16の大きさ、即ち、湾曲部8aとバネ支点プレート16との当接位置の設定により、「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」の力の大きさを設定することができる。
実施例8を図13を参照して説明する。
実施例1では、「特徴技術9」として、図13(a)に示すように、弁体4と扇形アーム14の間でシールリング5を挟み、弁体4の回動時にシールリング5がノズル2にデポジットによる回動負荷を受けても、シールリング5が傾斜する不具合を回避する例を示した。
この実施例8は、図13(b)、(c)に示すように、シールリング5の上流面に、周方向へ伸びる扇嵌合溝17aを設けるとともに、各扇形アーム14の外周縁に扇嵌合溝17aと嵌まり合う扇折曲部17bを設けたものである。
実施例1では、「特徴技術9」として、図13(a)に示すように、弁体4と扇形アーム14の間でシールリング5を挟み、弁体4の回動時にシールリング5がノズル2にデポジットによる回動負荷を受けても、シールリング5が傾斜する不具合を回避する例を示した。
この実施例8は、図13(b)、(c)に示すように、シールリング5の上流面に、周方向へ伸びる扇嵌合溝17aを設けるとともに、各扇形アーム14の外周縁に扇嵌合溝17aと嵌まり合う扇折曲部17bを設けたものである。
このように、扇形アーム14の扇折曲部17bが、シールリング5の扇嵌合溝17aに嵌まり合うことで、シールリング5の周方向の広い範囲においてシールリング5の外径側への飛び出しが防がれる。このため、合口5aの配置位置がどの位置に配置されても、シールリング5の外径側へ飛び出す不具合を無くすことができる。
実施例9を図14を参照して説明する。
〔実施例9の特徴技術1〕
上記の実施例1では「特徴技術5」として、合口5aに重合部XY(符号、図4参照)を設けることで「合口シール漏れ」を抑える例を示した。
これに対し、この実施例9は、第1シールリング18aと第2シールリング18bとを「弁体厚み方向(上下流方向)」に重ね合わせてシールリング5を構成するものであり、図14(c)に示すように、第1シールリング18aの合口5aと、第2シールリング18bの合口5aとが、周方向の異なる位置に配置される。
これにより、全閉時における合口5aの投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口5aから流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
〔実施例9の特徴技術1〕
上記の実施例1では「特徴技術5」として、合口5aに重合部XY(符号、図4参照)を設けることで「合口シール漏れ」を抑える例を示した。
これに対し、この実施例9は、第1シールリング18aと第2シールリング18bとを「弁体厚み方向(上下流方向)」に重ね合わせてシールリング5を構成するものであり、図14(c)に示すように、第1シールリング18aの合口5aと、第2シールリング18bの合口5aとが、周方向の異なる位置に配置される。
これにより、全閉時における合口5aの投影隙間を無くすことができ、全閉時において合口5aから流体が漏れる「合口シール漏れ」を抑えることができる。
〔実施例9の特徴技術2〕
第1シールリング18aと第2シールリング18bとの接合面には、互いに嵌まり合うシート凹部19aとシート凸部19bが形成されている。各シート凹部19aの周方向の長さは、各シート凸部19bの周方向の長さより長く設定される。
これにより、第1シールリング18aと第2シールリング18bが周方向へ相対的に移動可能に設けられ、「拡径力F2」により第1シールリング18aと第2シールリング18bが互いに拡径することができる。
第1シールリング18aと第2シールリング18bとの接合面には、互いに嵌まり合うシート凹部19aとシート凸部19bが形成されている。各シート凹部19aの周方向の長さは、各シート凸部19bの周方向の長さより長く設定される。
これにより、第1シールリング18aと第2シールリング18bが周方向へ相対的に移動可能に設けられ、「拡径力F2」により第1シールリング18aと第2シールリング18bが互いに拡径することができる。
〔実施例9の特徴技術3〕
第1シールリング18aと第2シールリング18bは、図14(a)、(b)に示すように同一のものであり、互いのシート凹部19aの内部に対向するシート凸部19bを嵌め入れて重ね合わせて用いられる。
具体的に、第1シールリング18aと第2シールリング18bが金属で設けられる場合、圧延技術によりシート凹部19aが形成されるものである。
なお、図14(b)は、図14(a)のIII−III線に沿う断面図である。
第1シールリング18aと第2シールリング18bは、図14(a)、(b)に示すように同一のものであり、互いのシート凹部19aの内部に対向するシート凸部19bを嵌め入れて重ね合わせて用いられる。
具体的に、第1シールリング18aと第2シールリング18bが金属で設けられる場合、圧延技術によりシート凹部19aが形成されるものである。
なお、図14(b)は、図14(a)のIII−III線に沿う断面図である。
実施例10を図15を参照して説明する。
この実施例10は、シールリング付勢手段の変形例を示す。
実施例10は、上記実施例の板バネ7に代えて、プレス成形品よりなるリング押さえ20を用い、弁体4、シールリング5、リング押さえ20を積層してサンドイッチ構造を成して、弁体4とリング押さえ20との間にシールリング5を挟む構成を採用している。
この実施例10は、シールリング付勢手段の変形例を示す。
実施例10は、上記実施例の板バネ7に代えて、プレス成形品よりなるリング押さえ20を用い、弁体4、シールリング5、リング押さえ20を積層してサンドイッチ構造を成して、弁体4とリング押さえ20との間にシールリング5を挟む構成を採用している。
そして、実施例10のシールリング付勢手段は、板バネ材よりなり断面が湾曲した環状バネプレート21によって設けられる。
この環状バネプレート21の外周縁は、リング押さえ20とシールリング5の間に挟持されるものであり、環状バネプレート21の湾曲部分が、弁体4に形成された環状段差4cと、シールリング5との間に径方向へ圧縮された状態で配置される。そして、環状バネプレート21の復元力により、シールリング5に対して「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」を与えるものである。
この環状バネプレート21の外周縁は、リング押さえ20とシールリング5の間に挟持されるものであり、環状バネプレート21の湾曲部分が、弁体4に形成された環状段差4cと、シールリング5との間に径方向へ圧縮された状態で配置される。そして、環状バネプレート21の復元力により、シールリング5に対して「厚み方向押付力F1」と「拡径力F2」を与えるものである。
実施例11を図16を参照して説明する。
上記の各実施例では、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体をシャフト6の下端に取り付けて、弁体4を片持ちする例を示した。
これに対し、この実施例11は、EGR流路1の上下に配置される軸受11によって支持されるシャフト6(両軸受けタイプ)に「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を固定するものである。
上記の各実施例では、「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体をシャフト6の下端に取り付けて、弁体4を片持ちする例を示した。
これに対し、この実施例11は、EGR流路1の上下に配置される軸受11によって支持されるシャフト6(両軸受けタイプ)に「弁体4、シールリング5、板バネ7」の組付体を固定するものである。
なお、この実施例11では、EGR流路1内に配置されるシャフト6を、冷間鍛造技術あるいは切削技術により小径化したものであり、ハウジング3にシャフト6を挿入した後に、EGR流路1の内部にノズル2を組付ける構成を採用している。
シャフト6を小径化したことと、シャフト6の小径化に伴い弁体4がシャフト6の軸線Sに近づいて設置されることにより、全開時においてEGR流路1の圧力損失を小さくすることができる。
シャフト6を小径化したことと、シャフト6の小径化に伴い弁体4がシャフト6の軸線Sに近づいて設置されることにより、全開時においてEGR流路1の圧力損失を小さくすることができる。
実施例12を図17を参照して説明する。
この実施例12は、弁体4に設けたプレート起こし爪22によって弁体4をシャフト6に固定するものである。
具体的に、プレート起こし爪22は、弁体4をプレス加工によって形成する際に、同時にプレス加工により形成されるものであり、シャフト6の側面を両側から挟むように設けられている。そして、プレート起こし爪22をシャフト6に装着した後、プレート起こし爪22の先端をカシメることで、弁体4がシャフト6に固定される。
この実施例12は、弁体4に設けたプレート起こし爪22によって弁体4をシャフト6に固定するものである。
具体的に、プレート起こし爪22は、弁体4をプレス加工によって形成する際に、同時にプレス加工により形成されるものであり、シャフト6の側面を両側から挟むように設けられている。そして、プレート起こし爪22をシャフト6に装着した後、プレート起こし爪22の先端をカシメることで、弁体4がシャフト6に固定される。
上記の実施例では、本発明をEGRバルブに適用する例を示したが、流体は排気ガスに限定されるものではなく、気体流体や液体流体の開閉や、流量または圧力調整を行なう他のバタフライバルブに本発明を適用しても良い。
1 EGR流路(流体通路)
2 ノズル(通路部材)
3 ハウジング
4 弁体
4a 環状当接部
4b プレート凹部
4c 環状段差
5 シールリング
5a 合口
5b アーム嵌合溝(バネ受け部)
6 シャフト
7 板バネ(シールリング付勢手段)
8 リング押圧アーム
8a 湾曲部
8b アーム先端部
13a 位置決め凸部(位置決め手段)
13b 位置決め凹部(位置決め手段)
14 扇形アーム
16 バネ支点プレート
17a 扇嵌合溝
17b 扇折曲部
19a シート凹部
19b シート凸部
21 環状バネプレート(シールリング付勢手段)
S シャフトの軸線
XY 重合部
2 ノズル(通路部材)
3 ハウジング
4 弁体
4a 環状当接部
4b プレート凹部
4c 環状段差
5 シールリング
5a 合口
5b アーム嵌合溝(バネ受け部)
6 シャフト
7 板バネ(シールリング付勢手段)
8 リング押圧アーム
8a 湾曲部
8b アーム先端部
13a 位置決め凸部(位置決め手段)
13b 位置決め凹部(位置決め手段)
14 扇形アーム
16 バネ支点プレート
17a 扇嵌合溝
17b 扇折曲部
19a シート凹部
19b シート凸部
21 環状バネプレート(シールリング付勢手段)
S シャフトの軸線
XY 重合部
Claims (13)
- 内周面に流体通路(1)の内壁が形成される通路部材(2)と、
前記流体通路(1)内で回動して前記流体通路(1)の開閉あるいは前記流体通路(1)の通路面積を可変させる弁体(4)と、
この弁体(4)の外周に設けられ、前記弁体(4)と前記通路部材(2)の内周壁の隙間を閉塞するシールリング(5)と、
前記弁体(4)を回動駆動するシャフト(6)と、を具備し、
前記シールリング(5)の周方向に切れ目よりなる合口(5a)が設けられて、当該シールリング(5)が拡径可能あるいは縮径可能に設けられたバタフライバルブにおいて、 このバタフライバルブは、
前記シールリング(5)の環状面を前記弁体(4)の環状面に重ね合わせる「弁体厚み方向」へ付勢する「厚み方向押付力F1」を発生させるとともに、
前記シールリング(5)を押し広げる「拡径方向」へ付勢する「拡径力F2」を発生させるシールリング付勢手段(7)を備えるとともに、
前記「厚み方向押付力F1」と前記「拡径力F2」との関係が、
F1>F2
に設けられることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項1に記載のバタフライバルブにおいて、
前記弁体(4)は、金属板のプレス成形品よりなり、
前記シールリング付勢手段は、板バネ(7)によって設けられ、
この板バネ(7)は、前記弁体(4)に結合される中心側から径方向外側へ伸びる3本以上のリング押圧アーム(8)を備え、
前記弁体(4)と前記板バネ(7)は、その間に前記シールリング(5)を挟んだサンドイッチ構造を成すことを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項2に記載のバタフライバルブにおいて、
前記シャフト(6)の軸線(S)は、前記流体通路(1)を通過する流体の流れ方向に対して傾斜配置され、
前記弁体(4)は、その外周側において前記シールリング(5)が当接する環状当接部(4a)と、この環状当接部(4a)の内周側において前記板バネ(7)が配置される方向へ膨出するプレート凹部(4b)とを備え、
前記シャフト(6)は、その一端部において前記弁体(4)を片持ち支持するものであり、
前記シャフト(6)の一端部が、前記プレート凹部(4b)の内部に挿入配置されることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項2または請求項3に記載のバタフライバルブにおいて、
前記リング押圧アーム(8)の径方向外側には、前記シールリング(5)に当接して、当該シールリング(5)に「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」を付与するアーム先端部(8b)が設けられるとともに、
前記リング押圧アーム(8)には、前記アーム先端部(8b)が前記シールリング(5)に当接した状態で「厚み方向押付力F1」および「拡径力F2」を発生するための湾曲部(8a)が設けられることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項4に記載のバタフライバルブにおいて、
前記シールリング(5)に前記アーム先端部(8b)が直接当接するバネ受け部(5b)は、前記シャフト(6)の軸線(S)から遠ざがる位置に配置されることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のバタフライバルブにおいて、
前記シールリング(5)は、前記合口(5a)において流体の流れ方向に重ね合わされる重合部(XY)を備え、
この重合部(XY)を成す前記シールリング(5)の一端側と他端側は、「径方向」および「弁体厚み方向」の両方において交互に重ね合わされることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項1〜請求項5のいずれかに記載のバタフライバルブにおいて、
前記シールリング(5)は、第1シールリング(18a)と第2シールリング(18b)を「弁体厚み方向」に重ね合わせて設けられ、
前記第1シールリング(18a)の合口(5a)と、前記第2シールリング(18b)の合口(5a)とが、周方向の異なる位置に配置され、
前記第1シールリング(18a)と前記第2シールリング(18b)との接合面には、互いに嵌まり合うシート凹部(19a)とシート凸部(19b)が形成され、
前記シート凹部(19a)の周方向の長さは、前記シート凸部(19b)の周方向の長さより長く設定されていることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項1に記載のバタフライバルブにおいて、
前記シールリング(5)における前記合口(5a)は、前記シャフト(6)の軸線(S)に接近した位置に配置されることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項4に記載のバタフライバルブにおいて、
前記シールリング(5)には、周方向へ伸びて前記アーム先端部(8b)が嵌め入れられるアーム嵌合溝(5b)が設けられることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項2に記載のバタフライバルブにおいて、
前記弁体(4)と前記板バネ(7)との接合面には、「弁体厚み方向」に嵌まり合う位置決め手段が設けられていることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項4に記載のバタフライバルブにおいて、
このバタフライバルブは、前記リング押圧アーム(8)における前記湾曲部(8a)を押圧するバネ支点プレート(16)を備えることを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項4に記載のバタフライバルブにおいて、
前記板バネ(7)は、複数の前記リング押圧アーム(8)の各間に配置されて、前記弁体(4)との間に前記シールリング(5)を挟む扇形アーム(14)を備え、
この扇形アーム(14)は、「弁体厚み方向」から見て、外周側に円弧を成す扇形状を呈することを特徴とするバタフライバルブ。 - 請求項12に記載のバタフライバルブにおいて、
前記扇形アーム(14)の外周側には、「弁体厚み方向」で、且つ前記シールリング(5)に向かう扇折曲部(17b)が設けられ、
前記シールリング(5)には、周方向へ伸びて前記扇折曲部(17b)が嵌め入れられる扇嵌合溝(17a)が設けられることを特徴とするバタフライバルブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010083259A JP2011214660A (ja) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | バタフライバルブ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010083259A JP2011214660A (ja) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | バタフライバルブ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2011214660A true JP2011214660A (ja) | 2011-10-27 |
Family
ID=44944607
Family Applications (1)
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JP2010083259A Pending JP2011214660A (ja) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | バタフライバルブ |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011214660A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014005814A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Denso Corp | バルブ装置 |
-
2010
- 2010-03-31 JP JP2010083259A patent/JP2011214660A/ja active Pending
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JP2014005814A (ja) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Denso Corp | バルブ装置 |
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