JP2015532377A - 向上した密封性を有するエンジン制御バルブ - Google Patents

Abstract

内部ダクトを画定する本体を有すると共にフラップ（１０）を備えたエンジン制御バルブである。フラップは、当該フラップ（１０）の支軸（１３）を介して枢動できるように取り付けられている。フラップ（１０）は、第１部分（１４）を備えると共に、ダクト内へのガスの通過を許容する開放位置と、閉鎖位置との間で枢動できるようになっている。その閉鎖位置においてフラップ（１０）は、バルブ本体における２つの要素同士の間に挿入されたシール（１）と接触する。当該シール（１）は、フラップ（１０）の外側輪郭を外部から取り囲む外側輪郭を有する。シール（１）は、開口（６）と連続部分（３）とを備える。当該第１部分（１４）は、フラップ（１０）が閉鎖位置にあるときにシール（１）の開口（６）を封鎖する。シール（１）は、連続部分（３）の周辺区域（２）に形成されて開口（６）と連通する少なくとも１つのスロット（７）を備える。

Description

本発明は、向上した密封性を有するエンジン制御バルブに関する。このタイプのバルブは例えば、車両の内燃エンジンから排出される排気ガスの一部を取り出すことを可能とするループ内におけるＥＧＲ（排気ガス再循環）ガスの流れを調節するように、そのエンジン用のガス供給回路上に設けられ得る。それは、そのガスを当該エンジンの上流側で再噴射するためである。このタイプのバルブの作動原理は、流体の通過を許容する完全開放位置から、この流体の通過を妨げる閉鎖位置へと通過することのできるフラップの制御された回動に基づいている。本発明の主題は、向上した密封性を有するエンジン制御バルブである。

かくしてエンジン制御バルブは、枢軸ピン上へ枢動自在に取り付けられたフラップを備えている。そのフラップは、枢軸ピンによって仕切られた第１部分と第２部分とを備え得る。このプラップは、閉鎖位置にあるときには、バルブの本体に固定されたシールと接触する。当該シールは、当該フラップの定置ストッパとして作用することによって、バルブの密封を確保する。具体的にはシールは、概して平坦なもので、その周辺の部位において、バルブの本体における２つの鋳造要素同士の間に挿入されることによって、当該本体内に固定される。シールは開口を有している。そして、フラップが閉鎖位置にあるとき、フラップの第１部分がシールの２つの面の一方と接触して当該開口を密封すると同時に、当該フラップの第２部分が当該シールの他方の面と面一になっている。フラップは、厚さが薄く、概して略矩形状の外形を有している。

第１に、その製造に関連した理由から、シールは、当該フラップの４つの周縁部のうち３つしか覆わず、当該シールによって覆われないフラップの４つ目の縁部の部位におけるガスの潜在的な通路の可能性を制約しないままにしている。かくして、フラップがシールに対して閉鎖位置にあるとき、当該通路が、予期せぬガスの漏洩を促進してしまう可能性がある。これは、閉鎖形態における当該バルブの不十分な密封という結果になる。

第２に、この不十分な密封品質を改善するための一解決策は、単品型か２部品型のいずれかのシールであって、フラップの４つの周縁部を完全に覆うことで漏洩源を制限するに足るほど拡張されたシールを製造することにあった。

具体的には、図１を参照すると、このタイプの拡張型シール１がたびたび直面する問題は、そのシールが、バルブ内に存在するガスからの高圧と高温の両方に曝され、かくして熱膨張の結果として変形しがちであるということである。シールは、その外縁２の部位において２つの鋳造要素同士の間に挿入されるので、変形は本質的にシール１の中央部３に関わるものである。その変形は、バルブ内に位置したガスの漏洩通路を形成してしまう可能性のある、陥没部４および／または突出部の生成を伴うものである。具体的には、シールの中央部は連続部分３と開口６とを備えており、当該連続部分３の部位に変形が生み出されるのである。更に、シール１が変形して陥没部４を生成する場合には、フラップの障害となる不自然なストッパを作り出して、バルブの閉鎖を確保する目的で当該シール１と接触するためのフラップの枢動を妨げてしまう危険性がある。換言すれば、シール１の変形は、バルブの作動機構を損なうと共に、当該バルブを通過するガスの漏洩通路を作り出してしまう危険性がある。

特許文献１（FR 2 933 469）は、ダクト内で枢動するフラップと協働するシールを備えたバルブを開示している。そのシールは、ダクト内に配置されたスロットを備えている。

仏国特許出願公開第２９３３４６９号明細書

本発明の特徴のうちの１つによる、その主題は、内部ダクトを画定する本体を有すると共にフラップを備えたエンジン制御バルブであって、そのフラップは、当該フラップのピンによって枢動自在に取り付けられており、フラップは、第１部分を備えると共に、ダクト内へのガスの通過を許容する開放位置と、閉鎖位置との間で枢動できるようになっており、その閉鎖位置においてフラップは、当該バルブの本体における２つの要素同士の間に挿入されたシール、特に平坦なシールと接触し、シールは、フラップの外側輪郭を外部から取り囲む外側輪郭を有し、シールは、開口と連続部分とを備え、第１部分は、フラップが閉鎖位置にあるときにシールの開口を密封し、シールは、連続部分の周辺区域に形成されて開口と連通する少なくとも１つのスロットを備えている、バルブである。

スロットは、シールの連続部分の周辺区域に形成されているため、「側部スロット」と称されてもよい。

スロットは、内部ダクトの外側に配置された部分を備えていてもよい。この部分は例えば、バルブの本体における２つの要素、例えば２つの鋳造要素同士の間に配置される。かくしてスロットの当該部分は、フラップが閉鎖位置にはないとき、当該フラップの両側において、バルブの内部ダクト内を循環するガスの流れの中には置かれない。

上記で開示されたエンジン制御バルブは、フラップを全体的に覆う拡張型シールを用いているが、そのシールは、当該バルブ内に加圧された高温ガスが存在する結果としての熱膨張による自らの中央部の変形を避けるように構成されている。このようにして、このエンジン制御バルブは、当該バルブを通じて循環するガスの温度や圧力がどうであれ、シールの変形の結果としてそのフラップが回動を妨害される危険性を伴うことなく、正確に作動することとなる。更に、シールは、良好な表面の平坦性を保つことから、そのフラップとの相互作用が、閉鎖形態におけるバルブの良好な密封性を確保するように最適化されることとなる。

各スロットは、バルブ内に存在する高温ガスの結果としてシールが膨張するのを許容する拡張空間（伸展の余地）を構成し、その膨張が当該空間の少なくとも一部を占める。従って各スロットは、シールの拡張の傾向を方向付けて、そのシールの中央部上で変形が生じるのを防止する。シールは、バルブの使用における全ての段階の間、ガスの漏洩通路を生じさせることなく、またフラップの回動を妨害する危険性を伴うことなく、平坦なままであり続け得る。各スロットは、レーザー切断によって作り出されることが好ましい。シールは、周辺リップを伴うことなく、その全表面に渡って完全に平坦であることが好ましい。各スロットは、連続部分の周辺区域の外側を画定する周縁部に平行に伸びている、直線状で、一定の幅のものであることが有利である。

シールは、互いに平行な２つのスロットであって、それぞれが連続部分の周辺区域内へと伸びると共に、それぞれが開口と連通するスロットを備えているのが有利である。これらのスロットのそれぞれが、連続部分の当該周辺区域の外側を画定する周縁部に平行であってもよい。

シールの熱膨張を許容するように設けられた拡張空間は、当該２つのスロットの存在によって倍増される。このようにして、シールは、２つのスロットによって具現化される２つの箇所において膨張することができ、その中央部における変形の危険性を減少させる。

各スロットが、前記開口と前記連続部分とを仕切る軸線に沿って見たときの開口の端部と連通していて、各スロットが当該仕切る軸線に垂直に伸びているのが好ましい。換言すれば、２つのスロットは、開口と連続部分との間の境界線を構成する軸線に垂直な方向に、シールの連続部分内へと伸びているのである。このようにして、シールの総体的な開口は、２つの細くなるスロットによって延長された、コンパクトな矩形状の部分を有している。

各スロットは、０．２ｍｍから０．８ｍｍの範囲に及ぶ幅を有しているのが有利である。これらの幅の値は、シールの膨張を効果的に吸収することを可能としつつ、バルブ内に存在するガスの潜在的な漏洩通路を作り出すことがない。

各スロットは、０．５ｍｍの幅を有しているのが好ましい。

スロットのそれぞれを覆う２つの連結シール同士の間にシールが挿入され、当該連結シールのそれぞれが本体の要素、特に鋳造要素と接触していることが有利である。当該２つの連結シールは、シールの２つのスロットを密封して、シールと本体の２つの要素との間における良好な密封性を確保するのに貢献する。具体的には、本体の２つの要素同士の間に挿入されるスロットの部位における漏洩の危険性は無視できるものではないので、２つの連結シールを付加して当該スロットを効果的に隔離し、かくして、この危険性を取り除くことが望ましいのである。

各連結シールに周辺リップが設けられていることが好ましい。このようにして、本体の要素同士の間にシールが取り付けられたとき、当該連結シールは、それらの周辺リップの部位において変形することによって、本体の当該要素同士の間における締付け力を吸収し、シールの構造的な健全性を保つのに貢献することができる。換言すれば、シールの形状や位置は、本体の２つの要素同士の間で締め付けられたときに変動することがない。その結果、本体の要素同士の間で一旦固定されてしまったシールの最終的な位置は、その取付前のバルブ内における理想的な事前定置（前もって行った位置決め）に完全に対応することとなる。そのようなバルブ内におけるシールの取付の制御によって、当該バルブがその閉鎖位置にあるときの良好な密封状態を確保するために、シールのフラップとの相互作用を最適化することが可能となる。

各連結シールが開口を有し、それらの開口の寸法が、シールの開口の寸法よりも大きいことが有利である。具体的には、各連結シールの周辺区域のみが特定の機能を果たすことから、当該シールを軽量で、空間効率よく、また製造しやすいように設計することが望ましい。環状の連結シールは、上記に列挙した要求を尊重しつつ、この機能を完璧に満たすことが可能なのである。

フラップは、そのフラップのピンによって第１部分から仕切られた第２部分を備え、当該第２部分は、フラップが閉鎖位置にあるときに連続部分と面一になっていてもよい。かくしてシールの連続部分は、内部ダクトを通過するガスの流れの外側に配置され得る。

かくして、フラップは、第２部分と枢軸ピンとの間に設置された丸い隆起部分を備え、当該隆起部分は、フラップが開放位置から閉鎖位置の間で、または閉鎖位置から開放位置の間で枢動するときにシールの連続部分と接触したままであるように位置が定められていることが好ましい。具体的には、シールが、その周辺区域の部位において、バルブの本体における２つの要素同士の間に挿入されるので、その中央部は構造的に弱められた区域を構成する。その構造的に弱められた区域は、当該バルブ内を循環するガスの上昇した温度や圧力の結果として変形し、当該ガスの漏洩通路の生成や、当該フラップにあり得る回動の妨害という結果になる可能性がある。シールが熱膨張するための拡張空間を構成するスロットの存在にも拘わらず、隆起部分は、閉鎖位置から開放位置へと、或いはその反対へと通過する際のフラップの全枢動の間に接触したまま、当該連続部分を恒久的に支持することによって、当該スロットの働きを補完する。かくして、この隆起部分は、シールがその全表面に渡って完全に平坦であるとき、シールを完璧に平坦な状態に維持するのに貢献するために、第２段階の防護の役目を果たす。そのような隆起部分は、当該スロットの補完物として、シールの連続部分の変形を回避し、バルブの良好な密封性に加えて、その正確な作動を確保してくれる。

隆起部分は、枢軸ピンに平行に伸びているのが有利である。具体的には隆起部分は、優先事項として、フラップの枢軸ピンに平行な方向でシールの連続部分を維持せねばならない。この方向でシールが最も膨張しやすいからである。この隆起部分は、単品であるか、或いは枢軸ピンに平行な方向に整列した少なくとも２つの別々の部品から成っているかのいずれかであってよい。

これらの特徴と同等のものによる本発明の更なる対象は、本発明によるバルブに使用するためのシールである。

本発明によるバルブは、作動の観点で効率的であり、特に当該バルブの本体を根本的に再設計してしまうのに頼ることなく、シールの変形を簡単で巧妙なやり方で防止する、という利点を有している。当該バルブはまた、既に存在するバルブに対しての一貫した所要空間を保つという利点を有している。シールに形成される（１つないし複数の）スロットは、材料の除去に由来するものだからである。本発明によるバルブは最後に、スロットの存在によって与えられる追加的な機能性を有していながら、更なるコストを伴うものではないという利点を有している。

以下、添付図面を参照して、本発明によるバルブの好適な、但し非限定的な実施形態の詳細な説明を行う。

先行技術における変形したシールのワイヤフレーム図。 本発明によるバルブにおけるシールのワイヤフレーム図。 重ね合わされた３つのシールとフラップとからなり、本発明によるバルブで使用される組立体の分解図。

本発明によるエンジン制御バルブは、例えば、車両の内燃エンジンの排気回路を吸気回路へ接続するループ内でのガスの流れを調節するＥＧＲ（排気ガス再循環）バルブであり得る。

図１を参照すると、先行技術のシール１は、剛性のステンレス鋼製であり、その周辺区域２の部位において、当該バルブ１の本体におけるステンレス鋼製の２つの鋳造要素同士の間に挿入される。この周辺区域２はかくして、当該鋳造要素同士の間にシール１を固定するために、ネジによって貫通されるように設計された特定の数の孔５を備えている。当該シール１は、平坦な、略矩形状の外形で、厚さが薄く、ガスのための貫通開口６に加えて、連続部分３を有している。当該部分３と当該開口６とが、当該シール１の中央部を構成している。開口６は、矩形状であって、その縦軸線が矩形状シール１の縦軸線に垂直であるようにシール１に形成されている。

図２を参照すると、本発明によるバルブのシール１００は、連続部分３を取り囲む周辺区域２内を伸びる２つの互いに平行な直線状の側方スロット７と開口６が連通している点において、先行技術によるシール１と異なっている。具体的には、各スロット７は、開口６の縦軸線２５と平行にシール１００の外縁へと進む短い長さのセグメント８を介して、当該縦軸線２５に関して見たときの当該開口６の端部と連結されている。この縦軸線２５は、シール１００の開口６と連続部分３とを仕切る軸線である。それぞれの先端セグメント８は、直線状の垂直なスロット７内へと開いている。そのスロット７は、連続部分３を取り囲むシール１００の縦方向の周辺区域２内を、当該シール１００の縦軸線に沿って伸びている。それぞれのスロット７を隔てる距離は、矩形状の開口６の長辺の長さよりも大きい。各スロット７と先端セグメント８とは、例えば、０．５ｍｍの均一な幅を有したステンレス鋼製のシール１００をレーザー切断することによって作り出される。

図３を参照すると、本発明によるエンジン制御バルブは、フラップ１０と、当該バルブの本体における２つの要素同士の間に挿入されるように設計された３つのシール１１，１２，１００とを用いている。フラップ１０は、第１部分１４および第２部分１５に加えて、枢軸ピン１３を備えている。当該部分１４，１５は、互いに連続して、当該ピン１３の両側に配置されている。当該２つの部分１４，１５は、厚さが薄く、互いに一体的に固定されている。当該２つの部分１４，１５によって画定されるフラップ１０の全体的な輪郭は略矩形状であり、当該部分１４，１５のそれぞれも矩形状の外形である。枢軸ピン１３は、２つの部分１４，１５を包含する平面に対して偏位させられて、当該平面に略垂直に伸びるレバーアーム１６の端部の所に位置している。当該アーム１６は、当該部分１４，１５同士の間の仮想境界面の部位で生じている。用語「仮想」は、フラップ１０上における２つの部分１４，１５同士の間の境界面の位置を精確に示す特定の目印は無いということを意味している。フラップ１０は、第２部分１５と枢軸ピン１３との間でレバーアーム１６上に設置された丸い隆起部分１７を備えている。当該隆起部分１７は、当該ピン１３に平行に伸びている。隆起部分１７は、レバーアーム１６から第２部分１５と平行に突き出ていて、直線状セグメントと曲線状セグメントとによって画定された断面を有している。その曲線状セグメントの２つの端部が、当該直線状セグメントの２つの端部同士を繋いでいる。直線状セグメントは、隆起部分１７の平坦な矩形状の基部に対応している。その基部によって、隆起部分１７がレバーアーム１６に固定されている。曲線状セグメントは、当該隆起部分１７の丸い外側表面に対応している。当該隆起部分１７の長さは、枢軸ピン１３の全長の５０％から７５％に及んでいる。

本発明によるバルブは、３つのシール１１，１２，１００を備えてもいる。そのうちの１つは、バルブが閉鎖位置にあるときに当該バルブの密封を確保するようフラップ１０と協働することのできるシール１００に相当する。他の２つのシール１１，１２は、シール１００をバルブ内に固定するための連結シールを構成している。

シール１００は、図２に示すものに従って賦形され、従って２つの平行スロット７が設けられているという特徴を有している。それらのスロット７は、バルブ内に高温ガスが存在する結果として熱膨張を受けがちなシール１００にとっての拡張空間（伸展の余地）を形成するように設計されている。２つの連結シールの一方１１は、環状であって、本質的には、連結シール１００の開口６に比べて大きく開いた開口１９を画定する周辺区域１８から成っている。この環状の周辺区域１８には、周辺リップ２０が設けられている。

この連結シール１１の周辺区域１８は、シール１００の周辺区域２と同じ幾何学形状と同じ寸法とを有している。他方の連結シール１２は概して、環状であって、シール１００の開口６よりも寸法の大きな異形開口２２を画定する周辺区域２１から成っている。この他方の連結シール１２の周辺区域２１は、周辺リップ２３が設けられると共に、シール１００の周辺区域２と同じ幾何学形状と同じ寸法とを有している。３つのシール１１，１２，１００の周辺区域２，１８，２１には、互いに同じ位置に配置される複数の孔５が設けられている。その結果、当該３つのシール１１，１２，１００同士が理想的なやり方で重ね合わされたときには、それらの周辺区域２，１８，２１同士、および、それらの孔５同士が、完璧に対応し合う。これらの孔５は、バルブの本体における２つの要素同士の間での３つのシール１１，１２，１００の固定を確実にするために、ネジによって貫通されるように設計されている。

これら３つのシール１１，１２，１００は、理想的なやり方で重ね合わされることによって、それらの周辺区域８，１８，２１の部位において、本体における２つの要素同士の間に設置される。その際、シール１００は、２つの連結シール１１，１２同士の間に設置され、当該連結シール１１，１２のそれぞれが、本体の異なる要素と接する。この重ね合わせの形態において、シール１００の２つのスロット７は、２つの連結シール１１，１２の周辺区域１８，２１同士の間に配置される。このようにして、当該周辺区域１８，２１は、バルブ内へガスを通すためのダクトから、当該スロット７を密封的に隔離している。その隔離は、それらのスロット７が、当該ガスの漏洩通路を形成することができないようなものである。

フラップ１０は、開放位置と閉鎖位置との間での回動において可動となっている。その開放位置においてフラップ１０は、バルブを通過させてダクト内へとガスを通すことを可能とする。その閉鎖位置においては、フラップの第１部分１４がシール１００の面と接触して開口６を密封すると共に、フラップ１０の第２部分１５が、連続部分３の部位において当該シール１００の反対側の面と面一になる。フラップ１０は、当該２つの極限位置同士の間での回動を制御され、当該極限位置同士の間における複数の中間位置を占め得る。

２つの連結シール１１，１２は、バルブ内にシール１００が取り付けられたとき、本体の２つの要素同士の間における締付け力を吸収することによって、シール１００が変形するのを防止するという、第１の機能を保証する。具体的には、この締付けの間、当該連結シール１１，１２は、それらの周辺リップ２０，２３の部位において変形し、かくしてシール１００の構造的な健全性を保つのである。

当該連結シール１１，１２は、シール１００の２つのスロット７がガスの漏洩通路を構成しないように、それらのスロット７を隔離して、バルブの効果的な密封を確保するという第２の機能をも有している。

本発明によるバルブが加圧された高温ガスの流れを制御する場合、シール１００は、２つのスロット７によって形成される２つの自由空間の部位において、如何なる重大な応力も受けることなく、熱膨張することができる。このようにして、２つのスロット７は、当該シール１００の連続部分３における（ガスの漏洩の原因および／またはフラップ１０の回動を妨害する原因を構成するかもしれない）如何なる変形をも、制限するどころか、排除することにすら貢献するのである。フラップ１０のレバーアーム１６上に設置された丸い隆起１７は、開放位置から閉鎖位置へと、或いはその反対へと通過するためのフラップ１０の様々な回動中において、シール１００の連続部分３の変形を防止することによって、スロット７の働きを補完してくれる。

Claims (13)

1. 内部ダクトを画定する本体を有すると共にフラップ（１０）を備えたエンジン制御バルブであって、そのフラップ（１０）は、当該フラップ（１０）のピン（１３）によって枢動自在に取り付けられており、前記フラップ（１０）は、第１部分（１４）を備えると共に、前記ダクト内へのガスの通過を許容する開放位置と、閉鎖位置との間で枢動できるようになっており、その閉鎖位置において前記フラップ（１０）は、当該バルブの前記本体における２つの要素同士の間に挿入されたシール（１）、特に平坦なシールと接触し、前記シール（１）は、前記フラップ（１０）の外側輪郭を外部から取り囲む外側輪郭を有し、前記シール（１）は、開口（６）と連続部分（３）とを備え、前記第１部分（１４）は、前記フラップ（１０）が閉鎖位置にあるときに前記シール（１）の前記開口（６）を密封し、
   前記シール（１）は、前記連続部分（３）の周辺区域（２）に形成されて前記開口（６）と連通する少なくとも１つのスロット（７）を備え、前記スロット（７）は、前記内部ダクトの外側に配置された部分を備えている、バルブ。
2. 前記スロット（７）は、前記連続部分（３）の前記周辺区域（２）の外側を画定する周縁部に沿って伸びている、請求項１記載のバルブ。
3. 互いに平行な２つのスロット（７）であって、それぞれが前記連続部分（３）の周辺区域（２）内へと伸びると共に、それぞれが前記開口（６）と連通するスロット（７）を備えた、請求項１または２記載のバルブ。
4. 各スロット（７）は、前記開口（６）と前記連続部分（３）とを仕切る軸線（２５）に沿って見たときの前記開口（６）の端部と連通しており、各スロット（７）は前記仕切る軸線（２５）に垂直に伸びている、請求項２または３記載のバルブ。
5. 各スロット（７）は、０．２ｍｍから０．８ｍｍの範囲に及ぶ幅を有している、請求項１から４のいずれか一項に記載のバルブ。
6. 各スロット（７）は、０．５ｍｍの幅を有している、請求項４記載のバルブ。
7. 前記シール（１００）は、その全表面に渡って完全に平坦である、請求項１から５のいずれか一項に記載のバルブ。
8. 前記スロット（７）のそれぞれを覆う２つの連結シール（１１，１２）同士の間に前記シール（１００）が挿入され、前記連結シール（１１，１２）のそれぞれが前記本体の要素と接触している、請求項１から７のいずれか一項に記載のバルブ。
9. 各連結シール（１１，１２）に周辺リップ（２０，２３）が設けられている、請求項８記載のバルブ。
10. 各連結シール（１１，１２）が開口（１９，２２）を有し、それらの開口（１９，２２）の寸法が、前記シール（１００）の前記開口（６）の寸法よりも大きい、請求項８または９記載のバルブ。
11. 前記フラップ（１０）は、当該フラップ（１０）の前記ピン（１３）によって前記第１部分（１４）から仕切られた第２部分（１５）を備え、前記第２部分（１５）は、前記フラップが閉鎖位置にあるときに前記連続部分（３）と面一になっている、請求項１記載のバルブ。
12. 前記フラップ（１０）は、前記第２部分（１５）と前記枢軸ピン（１３）との間に設置された丸い隆起部分（１７）を備え、前記隆起部分（１７）は、前記フラップ（１０）が開放位置から閉鎖位置の間で、または閉鎖位置から開放位置の間で枢動するときに前記シール（１００）の前記連続部分（３）と接触したままであるように位置が定められている、請求項１１記載のバルブ。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のエンジン制御バルブに使用するためのシール（１００）。

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