JP2019044815A - 二重偏心弁 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源の非駆動時にも弁体を弁座に押し付けて両者の間を封止し続けること。
【解決手段】二重偏心弁は、弁座、弁体、弁体を先端部に設けた回転軸１５、回転軸１５を回転させるモータ、回転軸１５の基端部にて駆動力を受給する弁ギヤ４１、基端部側に配置され、先端部を自由端部として回転軸１５を片持ち支持する軸受、弁体が閉弁する方向へ回転軸１５を回転させるスプリング力を弁ギヤ４１へ与えるリターンスプリング、弁体が全閉位置に配置された状態で回転軸１５と共に弁ギヤ４１の回転を規制すべく弁ギヤ４１の一部が接する全閉ストッパ３５ｃを備える。モータの非駆動時に、弁ギヤ４１へ与えるスプリング力により弁ギヤ４１の一部が全閉ストッパ３５ｃに当接し、その接点を支点Ｓ１として弁ギヤ４１に作用するモーメントＭＳを回転軸１５に作用させ、軸受との接点を支点として回転軸１５を主軸線の方向へ傾けて弁体を弁座に押し付ける。
【選択図】図１０

Description

この明細書に開示される技術は、弁体の回動中心である回転軸が、弁座の弁孔の中心から偏心して配置されると共に、弁体のシール面から偏心して配置される二重偏心弁に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される二重偏心弁が知られている。この二重偏心弁は、ハウジングの流路に設けられ、弁孔を有する弁座と、弁座に着座可能に設けられた弁体と、弁体を回動させる回転軸とを備え、回転軸の軸線が弁体及び弁孔の径方向と平行に伸びており、回転軸の軸線が弁孔の中心から弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、弁体のシール面が回転軸の軸線から弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置される。この二重偏心弁は、回転軸を開弁方向へ回転させるための駆動力を発生させるモータ（駆動源）と、回転軸と一体的に設けられ、駆動力を受給するメインギヤ（弁ギヤ）と、回転軸の軸線方向について弁体と弁ギヤとの間の位置に配置され、回転軸を支持する軸受と、回転軸を閉弁方向へ回転させるスプリング力を発生させるリターンスプリングとを更に備える。この二重偏心弁では、モータの非駆動時（モータ無通電時）に、弁座と弁体との固着を防止するために、スプリング力に起因して発生する力であり、かつ、軸受の軸線に対して垂直な方向に作用する力であって、軸受を支点として回転軸を傾けて弁体が弁座から離れる方向に付勢する力を発生させるようになっている。

国際公開第２０１６／００２５９９号

ところが、特許文献１に記載の二重偏心弁では、モータ無通電時には、リターンスプリングの作用によって弁体が弁座から離れるので、弁座と弁体の固着を防止できるものの、弁座と弁体との間に隙間が生じる。そのため、その隙間に異物が噛み込むおそれがあり、弁体の開閉動作が損なわれるおそれがあった。

この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動源の非駆動時にも、弁体を弁座に押し付けて両者の間を封止し続けることを可能とした二重偏心弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、弁孔と弁孔の縁部に形成されたシート面を含む弁座と、シート面に対応するシール面が外周に形成された弁体と、先端部と基端部を含み、先端部に弁体が一体的に設けられ、弁体を回動させるための回転軸とを備え、回転軸の軸線が弁体及び弁孔の径方向と平行に伸びており、回転軸の軸線が弁孔の中心から弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、シール面が回転軸の軸線から弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、回転軸を回転させることにより、弁体を弁座に着座する全閉位置と弁座から最も離れる全開位置との間で回動するように構成した二重偏心弁において、回転軸を回転させる駆動力を発生する駆動源と、回転軸の基端部に一体的に設けられ、回転軸を回転させるために駆動力を受給する弁ギヤと、回転軸の基端部の側に配置され、回転軸の先端部を自由端部として回転軸を回転可能に片持ち支持するための軸受と、弁体が閉弁する方向へ回転軸を回転させるスプリング力を弁ギヤへ付与するためのリターンスプリングと、弁体が全閉位置に配置された状態で、回転軸と共に弁ギヤの回転を規制するために弁ギヤの一部が当接する全閉ストッパとを備え、駆動源の非駆動時に、弁ギヤへ付与されるスプリング力により弁ギヤの一部が全閉ストッパに当接し、その当接点を支点として弁ギヤに作用するモーメントが回転軸に作用することにより、軸受との接点を支点として回転軸を軸線の方向へ傾けて弁体を前記弁座に押し付けることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、弁体が全閉位置に配置された全閉状態において駆動源の駆動が停止し、弁ギヤへの駆動力の供給が停止すると、弁ギヤには、リターンスプリングのスプリング力のみが弁体を閉弁させる方向へ作用する。このとき、弁ギヤの一部と全閉ストッパとの当接点を支点として弁ギヤにモーメントが作用し、そのモーメントによる押し上げ力が回転軸の基端部に作用する。これにより、軸受との接点を支点として回転軸が軸線の方向へ傾けられ、弁体が弁座に押し付けられる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、軸受は、回転軸の基端部の側に配置される第１の軸受及び第２の軸受を含み、第１の軸受が第２の軸受よりも弁ギヤに近い位置に配置され、駆動源の非駆動時に、弁ギヤへ付与されるスプリング力により弁ギヤの一部が全閉ストッパに当接し、その当接点を支点として弁ギヤに作用するモーメントが回転軸に作用することにより、第１の軸受との接点を支点とし、第２の軸受との間に微細なクリアランスを保ちながら回転軸を軸線の方向へ傾けて弁体を弁座に押し付けることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１に記載の作用に加え、回転軸が軸線の方向へ傾けられるとき、第２の軸受と回転軸との間には、微細なクリアランスが保たれ、回転軸と第２の軸受は厳密には接しないので、弁体には回転軸を傾ける最大限の力が作用する。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、請求項１又は２に記載の技術において、弁体が全閉位置に配置された状態であって、回転軸の基端部に固定された弁ギヤを、回転軸を中心に基端部の側から視た状態において、回転軸の軸線を原点とし、Ｘ軸を水平方向とし、Ｙ軸を鉛直方向とする直交座標系を想定した場合に、＋Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第１象限、−Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第２象限、−Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第３象限、＋Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第４象限としたとき、弁座と弁体が第３象限及び第４象限に配置され、弁ギヤの一部と全閉ストッパとの当接点が、第１象限又は第４象限に配置され、弁ギヤが時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用することを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１又は２に記載の技術の作用に加え、弁座と弁体及び弁ギヤの一部と全閉ストッパとの当接点の配置の関係から、モーメントによる回転軸を軸線の方向へ傾ける力が弁体に対し効果的に作用する。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の技術は、請求項１又は２に記載の技術において、弁体が全閉位置に配置された状態であって、回転軸の基端部に固定された弁ギヤを、回転軸を中心に基端部の側から視た状態において、回転軸の軸線を原点とし、Ｘ軸を水平方向とし、Ｙ軸を鉛直方向とする直交座標系を想定した場合に、＋Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第１象限、−Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第２象限、−Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第３象限、＋Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第４象限としたとき、弁座と弁体が第３象限及び第４象限に配置され、弁ギヤの一部と全閉ストッパとの当接点が、第２象限又は第３象限に配置され、弁ギヤが反時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用することを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１又は２に記載の技術の作用に加え、弁座と弁体及び弁ギヤの一部と全閉ストッパとの当接点の配置の関係から、モーメントによる回転軸を軸線の方向へ傾ける力が弁体に対し効果的に作用する。

請求項１に記載の技術によれば、駆動源の非駆動時にも、弁体を弁座に押し付けて両者の間を封止し続けることができる。

請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の技術の効果に加え、弁体と弁座との間を最大限の力で封止することができる。

請求項３に記載の技術によれば、請求項１又は２に記載の技術の効果に加え、弁体を弁座に対し効果的に押し付けることができる。

請求項４に記載の技術によれば、請求項１又は２に記載の技術の効果に加え、弁体を弁座に対し効果的に押し付けることができる。

第１実施形態に係り、二重偏心弁より構成されるＥＧＲ弁を示す斜視図。 第１実施形態に係り、ＥＧＲ弁を示す背面図。 第１実施形態に係り、全閉状態の弁部を一部破断して示す斜視図。 第１実施形態に係り、全開状態の弁部を一部破断して示す斜視図。 第１実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す図２のＡ−Ａ線断面図。 第１実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す図２のＢ−Ｂ線断面図。 第１実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁につき、弁ハウジングからエンドフレームを取り外した状態を示す背面図。 第１実施形態に係り、全閉状態の弁座、弁体及び回転軸の一部を示す側面図。 第１実施形態に係り、全閉状態の弁座、弁体及び回転軸の一部を示す図８のＣ−Ｃ線断面図。 第１実施形態に係り、図７の弁ギヤの部分を、中間ギヤの一部を切断して示す背面図。 第１実施形態に係り、図７の弁ギヤの部分を、中間ギヤの一部を切断して示す背面図。 第１実施形態に係り、減速機構から中間ギヤを取り外した状態における弁ハウジングの背面側を示す斜視図。 第１実施形態に係り、閉弁戻し機構の主要部であって、図１０に示す回転軸、弁ギヤ及びリターンスプリング等の関係を示す模式図。 第１実施形態に係り、閉弁戻し機構の主要部を別の角度から見て示す概略図。 第１実施形態に係り、傾いた回転軸と、両軸受、弁体及び弁座との関係を示す側面図。 第２実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁につき、弁ハウジングからエンドフレームを取り外した状態を示す図７に準ずる背面図。 第２実施形態に係り、全閉状態の弁座、弁体及び回転軸の一部を示す図９に準ずる断面図。 第２実施形態に係り、図１６の弁ギヤの部分を、中間ギヤの一部を切断して示す図１０に準ずる背面図。 第２実施形態に係り、図１６の弁ギヤの部分を、中間ギヤの一部を切断して示す図１１に準ずる背面図。 第２実施形態に係り、閉弁戻し機構の主要部であって、図１８に示す回転軸、弁ギヤ及びリターンスプリング等の関係を示す図１３に準ずる模式図。 別の実施形態に係り、回転軸、弁ギヤ及びリターンスプリング等の関係を示す図１３に準ずる模式図。

＜第１実施形態＞
以下、二重偏心弁を排気還流弁（ＥＧＲ弁）に具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

[ＥＧＲ弁の構成について]
図１に、二重偏心弁より構成されるＥＧＲ弁１を斜視図により示す。図２に、ＥＧＲ弁１を背面図により示す。図１に示すように、このＥＧＲ弁１は、弁部２と、モータ３２（図５参照）を内蔵したモータ部３と、減速機構３３（図５参照）を内蔵した減速機構部４とを備える。弁部２は、内部に流体としてのＥＧＲガスが流れる流路１１が形成された管部１２を含む。流路１１の中には弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の一部が配置される。回転軸１５には、モータ３２の回転力が減速機構３３を介して伝達されるようになっている。

図３に、弁体１４が弁座１３に着座する全閉位置に配置された状態（全閉状態）の弁部２を一部破断して斜視図により示す。図４に、弁体１４が弁座１３から最も離れる全開位置に配置された状態（全開状態）の弁部２を一部破断して斜視図により示す。図３、図４に示すように、流路１１には段部１０が形成され、その段部１０に弁座１３が圧入されて固定される。弁座１３は、円環状をなし、中央に弁孔１６を有する。弁孔１６の縁部には、環状のシート面１７が形成される。弁体１４は、円板状をなし、その外周には、シート面１７に対応する環状のシール面１８が形成される。弁体１４は回転軸１５と一体的に回動するようになっている。図３、図４において、弁体１４より上の流路１１は、ＥＧＲガスの流れの上流側を示し、弁座１３より下の流路１１は、ＥＧＲガスの流れの下流側を示す。すなわち、流路１１において弁体１４は、弁座１３よりもＥＧＲガスの流れの上流側にて回転軸１５に固定される。

図５に、全閉状態のＥＧＲ弁１を図２のＡ−Ａ線断面図により示す。図６に、全閉状態のＥＧＲ弁１を図２のＢ−Ｂ線断面図により示す。図５、図６に示すように、このＥＧＲ弁１は、主要な構成要素として、弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の他に、ＥＧＲボディ３１、モータ３２、減速機構３３及び閉弁戻し機構３４を備える。ＥＧＲボディ３１は、弁部２、モータ部３及び減速機構部４の一部を含むアルミ製の弁ハウジング３５と、弁ハウジング３５の開口端を閉鎖すると共に減速機構部４の一部を構成する合成樹脂製のエンドフレーム３６とを含む。モータ３２は、この開示技術における駆動源の一例に相当する。

図１、図３〜図６に示すように、回転軸１５は、その先端から突出するピン部１５ａと、ピン部１５ａの反対側の基端部１５ｂとを含む。ピン部１５ａは、回転軸１５の先端部の一例に相当する。回転軸１５は、このピン部１５ａを自由端部とし、そのピン部１５ａの側が流路１１に配置される。弁体１４は、このピン部１５ａに固定される。また、回転軸１５は、その基端部１５ｂの側に配置される２つの軸受、すなわち第１の軸受３７と第２の軸受３８を介して弁ハウジング３５に対して回転可能に片持ち支持される。第２の軸受３８と弁体１４との間において、回転軸１５と弁ハウジング３５との間には、ゴム製のシール部材２２が設けられる。ここで、第１の軸受３７と第２の軸受３８は共にボールベアリングにより構成され、互いに所定間隔離れて配置される。回転軸１５は、両軸受３７，３８の中心孔に挿入されて回転可能に支持される。回転軸１５は、両軸受３７，３８の内周に対し精密に支持されるが、回転軸１５の外周と両軸受３７，３８の内周との間には、厳密には、許容されるべき微細なクリアランス（ミクロン単位の隙間）が存在する。後述するように、回転軸１５は、このクリアランスＣＬ（図１４、図１５参照。図１４、図１５では、クリアランスＣＬを誇張的に示す。）の範囲で傾きが許容されるようになっている。

図７に、全閉状態のＥＧＲ弁１につき、弁ハウジング３５からエンドフレーム３６を取り外した状態を背面図により示す。図１、図２に示すように、エンドフレーム３６は、弁ハウジング３５に対して複数のクリップ２１により固定される。図５、図６に示すように、エンドフレーム３６の内側には、回転軸１５の基端に対応して配置され、弁体１４の開度（ＥＧＲ開度）を検出するためのＥＧＲ開度センサ３９が設けられる。このＥＧＲ開度センサ３９は、ホールＩＣ等により構成され、回転軸１５の回転角度をＥＧＲ開度として検出するように構成される。また、図５〜図７に示すように、回転軸１５の基端部１５ｂの端部には、弁ギヤ４１が固定される。弁ギヤ４１と弁ハウジング３５との間には、弁体１４を閉弁方向へ付勢するためのリターンスプリング４０が設けられる。弁ギヤ４１の表側には、凹部４１ａが形成され、その凹部４１ａに磁石４６が収容される。この磁石４６は、その上から板ばねよりなる押さえ板４７により押さえ付けられて固定される。従って、弁ギヤ４１が、弁体１４及び回転軸１５と一体的に回転することにより、磁石４６の磁界が変化し、その磁界の変化をＥＧＲ開度センサ３９がＥＧＲ開度として検出するようになっている。

図５に示すように、モータ３２は、弁ハウジング３５に形成された凹部３５ａに収容される。モータ３２は、凹部３５ａに収容された状態で、その両端に組み付けられた留め板４８と板ばね４９を介して弁ハウジング３５に固定される。モータ３２は、弁体１４を開閉駆動するために減速機構３３を介して回転軸１５に駆動連結される。すなわち、モータ３２の出力軸３２ａ上には、モータギヤ４３が固定される。このモータギヤ４３は、中間ギヤ４２を介して弁ギヤ４１に駆動連結される。中間ギヤ４２は、大径ギヤ４２ａと小径ギヤ４２ｂを含む二段ギヤであり、ピンシャフト４４を介して弁ハウジング３５に回転可能に支持される。大径ギヤ４２ａには、モータギヤ４３が連結され、小径ギヤ４２ｂには、弁ギヤ４１が連結される。この実施形態で、各ギヤ４１〜４３により減速機構３３が構成される。各ギヤ４１〜４３のうち、弁ギヤ４１と中間ギヤ４２は、軽量化のために樹脂材料により形成される。

従って、弁体１４の全閉状態から、モータ３２が通電により作動して出力軸３２ａが一方向へ回転し、モータギヤ４３が同方向へ回転することにより、その回転力が中間ギヤ４２により減速されて弁ギヤ４１に伝達される。これにより、リターンスプリング４０のスプリング力に抗して、弁ギヤ４１が回転軸１５及び弁体１４と共に回動され、弁体１４が開弁して流路１１が開かれる。また、弁体１４がある開度に開弁した状態において、モータ３２に通電によって回転力を発生させることにより、その回転力がモータギヤ４３、中間ギヤ４２及び弁ギヤ４１を介し保持力として回転軸１５及び弁体１４に伝達される。この保持力がリターンスプリング４０のスプリング力に均衡することにより、弁体１４がある開度に保持される。

図８に、全閉状態の弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の一部を側面図により示す。図９に、全閉状態の弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の一部を図８のＣ−Ｃ線断面図により示す。図１０及び図１１に、図７の弁ギヤ４１の部分を、中間ギヤ４２の一部を切断して背面図により示す。図１０及び図１１は、回転軸１５の基端部１５ｂに固定された弁ギヤ４１を、回転軸１５を中心に、その基端部１５ｂの側から視た状態を示す。図１０が、弁体１４が全閉となるときの状態を示し、図１１が、弁体１４が全開となるときの状態を示す。図１２に、減速機構３３から中間ギヤ４２を取り外した状態における弁ハウジング３５の背面側を斜視図により示す。

図９において、回転軸１５の軸線（中心線）を主軸線Ｌ１とすると、その主軸線Ｌ１が弁体１４及び弁孔１６の径方向と平行に伸びており、主軸線Ｌ１が弁孔１６の中心Ｐ１（弁孔１６の軸線Ｌ３）から弁孔１６及び弁体１４の径方向へ偏心して配置されると共に、弁体１４のシール面１８が主軸線Ｌ１から弁体１４の軸線Ｌ４が伸びる方向へ偏心して配置される。また、回転軸１５の主軸線Ｌ１を中心に弁体１４を回動させることにより、弁体１４のシール面１８が、弁座１３のシート面１７に接触する全閉位置（図３参照）とシート面１７から最も離れる全開位置（図４参照）との間で回動される。

図９において、弁体１４が全閉位置から開弁方向（図９に示す矢印Ｆ１の方向（時計方向））へ回動し始めることにより、弁体１４のシール面１８が弁座１３のシート面１７から離れ始めると共に、回転軸１５の主軸線Ｌ１を中心とする回動軌跡に沿って移動し始めるようになっている。

図８、図９に示すように、弁体１４は、その板面１４ａから突出する突部１４ｂを含む。突部１４ｂには、ピン孔１４ｃが形成される。突部１４ｂは、そのピン孔１４ｃにピン部１５ａが圧入されることにより回転軸１５に固定される。また、回転軸１５の一部には、ピン部１５ａが突部１４ｂに組み付けられた状態で弁体１４との干渉を避けるための切り欠き１５ｃが形成される。図９に示すように、突部１４ｂは、弁体１４の軸線Ｌ４上に配置され、突部１４ｂを含む弁体１４が、弁体１４の軸線Ｌ４を中心に２回対称形状をなしている。

[閉弁戻し機構について]
次に、閉弁戻し機構３４、すなわち回転軸１５、弁ギヤ４１、リターンスプリング４０及び弁ハウジング３５の関係について詳しく説明する。図５及び図６に示すように、弁ギヤ４１は回転軸１５の基端部１５ｂに固定される。リターンスプリング４０は、弁ハウジング３５と弁ギヤ４１との間に設けられてスプリング力を発生させるようになっている。このスプリング力は、弁ギヤ４１及び回転軸１５を回転させる力であって、弁体１４を弁座１３に着座する閉弁方向へ付勢する力である。

図１０〜図１２に示すように、弁ギヤ４１は、扇形ギヤより構成され、外周の一部に形成された複数の歯を含む歯部４１ｂと、柱状をなす開閉当たり部４１ｃと、スプリングガイド部４１ｄ（図５、図６参照）を備える。開閉当たり部４１ｃは、歯部４１ｂの長手方向一端（図１０、図１１において歯部４１ｂの時計方向後端）にて弁ギヤ４１の軸方向へ延びる。一方、弁ハウジング３５には、中間ギヤ４２のピンシャフト４４を支持するボス部３５ｂが形成される。このボス部３５ｂの外周には、図１０〜図１２の上方へ突出する全閉ストッパ３５ｃが形成される。この全閉ストッパ３５ｃは、図１０に示すように、弁ギヤ４１が、弁体１４の全閉位置に対応する全閉回動位置に配置されたときに開閉当たり部４１ｃの一測部が当たるように設定される。また、弁ハウジング３５には、開閉当たり部４１ｃの回転軌跡上にて、全開ストッパ３５ｄが設けられる。この全開ストッパ３５ｄは、弁ハウジング３５のリブの一部が屈折することで形成される。この全開ストッパ３５ｄは、図１１に示すように、弁ギヤ４１が、弁体１４の全開位置に対応する全開回動位置に配置されたときに開閉当たり部４１ｃの他測部が当たるように設定される。

図１３に、閉弁戻し機構３４の主要部であって、図１０に示す回転軸１５、弁ギヤ４１及びリターンスプリング４０等の関係を模式図により示す。図１３は、弁体１４が全閉位置に配置された状態であって、回転軸１５の基端部１５ｂに固定された弁ギヤ４１を、回転軸１５を中心に基端部１５ｂの側から視た状態を示す。リターンスプリング４０は、線材がコイル状に巻かれて形成された弾性体であり、その両端部に、第１のフック４０ａと第２のフック４０ｂを備える。第１のフック４０ａと第２のフック４０ｂは、リターンスプリング４０の周方向において約１８０°離れた位置に配置される。スプリングガイド部４１ｄは、リターンスプリング４０の内側に配置されて同スプリング４０を支持する。スプリングガイド部４１ｄは、回転軸１５の基端部１５ｂを内包するように回転軸１５と一体的に形成される。リターンスプリング４０の第１のフック４０ａは、スプリングガイド部４１ｄの先端側であって、弁ハウジング３５の奥側（図１３の紙面奥側）に配置され、弁ハウジング３５に形成された係止部３５ｅに係合する。一方、第２のフック４０ｂは、スプリングガイド部４１ｄの基端側であって、弁ギヤ４１の歯部４１ｂの側（図１３の紙面手前側）に配置され、開閉当たり部４１ｃに係合する。開閉当たり部４１ｃには、リターンスプリング４０の第２のフック４０ｂを介してスプリング力が作用するようになっている。

そして、図１３に示す状態において、回転軸１５の主軸線Ｌ１を原点とし、Ｘ軸を水平方向とし、Ｙ軸を鉛直方向とする直交座標系を想定した場合に、＋Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を「第１象限」、−Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を「第２象限」、−Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を「第３象限」、＋Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を「第４象限」とする。このとき、弁座１３と弁体１４（図示略）が「第３象限及び第４象限」に配置され、弁ギヤ４１の一部（開閉当たり部４１ｃ）と全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）が、「第１象限」に配置され、弁ギヤ４１が時計方向（矢印Ｆ２の方向）へ回転する方向にスプリング力が作用するようになっている。

従って、図１０、図１３に示すように、弁ギヤ４１が、全閉回動位置に配置された状態では、リターンスプリング４０のスプリング力により、弁ギヤ４１が、回転軸１５を中心に図１３の矢印Ｆ２の方向（時計方向）へ回動付勢されながら、開閉当たり部４１ｃが全閉ストッパ３５ｃに当接して停止する。このとき、図１３に示すように、回転軸１５には、開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点を支点Ｓ１として弁ギヤ４１に作用するスプリングモーメントＭＳが作用することになる。

図１４に、閉弁戻し機構３４の主要部を別の角度から見た概略図により示す。図１５に、傾いた回転軸１５と、両軸受３７，３８、弁体１４及び弁座１３との関係を側面図により示す。図１４に示すように、弁体１４が弁座１３に着座する全閉状態において、弁ギヤ４１に作用するスプリングモーメントＭＳが回転軸１５の基端部１５ｂに作用することにより、そのスプリングモーメントＭＳの垂直成分である押し上げ力ＭＳＶが基端部１５ｂに作用する。この状態では、回転軸１５の基端部１５ｂの外周が第１の軸受３７の内周に押し当てられ、第１の軸受３７との接点を支点Ｓ２とし、第２の軸受３８との間に微細なクリアランスＣＬを保ちながら回転軸１５を主軸線Ｌ１の方向へ傾けて弁体１４を弁座１３に押し付けるように設定される。図１４において、「ＰＬ」は水平線を示し、回転軸１５の主軸線Ｌ１が水平線ＰＬに対し傾いていることを示す。

以上説明したようにこの実施形態のＥＧＲ弁１の構成によれば、弁体１４が全閉位置に配置された全閉状態において、通電によりモータ３２を動作させると、その駆動力が減速機構３３を介して弁ギヤ４１へ伝わる。これにより、弁ギヤ４１がリターンスプリング４０のスプリング力に抗して回転軸１５と共に回動し、弁体１４が開弁方向へ回動する。すなわち、弁体１４のシール面１８が弁座１３のシート面１７から離れ、流路１１が開く。このときの弁体１４の開度（ＥＧＲ開度）は、回転軸１５及び弁ギヤ４１の回転角度により決定される。弁体１４が全開になると、図１１に示すように、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃが全開ストッパ３５ｄに当接し、その回転が制限される。このとき、モータ３２の駆動力が弁ギヤ４１に供給されても、弁体１４のそれ以上の開弁は制限され、弁体１４が全開状態に保たれる。

一方、弁体１４の全開状態から、モータ３２により弁ギヤ４１と共に回転軸１５を逆転させると、弁体１４が閉弁方向へ回動する。このとき、リターンスプリング４０のスプリング力が弁ギヤ４１を逆転させる方向へ作用するので、弁体１４が速やかに閉弁方向へ回動する。弁体１４が弁座１３に着座する全閉状態になると、弁体１４のシール面１８が弁座１３のシート面１７に接して流路１１が遮断される。このとき、図１０に示すように、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃが全閉ストッパ３５ｃに当接し、その回転が制限される。また、モータ３２の駆動力が弁ギヤ４１に供給され続けても、弁体１４のそれ以上の回動が制限され、弁体１４が全閉状態に保たれる。

その後、弁体１４の全閉状態においてモータ３２への通電が停止してモータ３２の駆動が停止（非駆動）し、弁ギヤ４１への駆動力の供給が停止すると、弁ギヤ４１には、リターンスプリング４０のスプリング力のみが弁体１４を閉弁させる方向へ作用する。このとき、図１０、図１３に示すように、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点を支点Ｓ１として弁ギヤ４１にスプリングモーメントＭＳが作用し、そのモーメントＭＳによる押し上げ力ＭＳＶが回転軸１５の基端部１５ｂに作用する。これにより、図１４、図１５に示すように、第１の軸受３７との接点を支点Ｓ２とし、第２の軸受３８との微細なクリアランスＣＬを保ちながら、回転軸１５が主軸線Ｌ１の方向へ傾けられ、弁体１４が弁座１３に押し付けられる。このため、モータ３２の非駆動時にも、弁体１４を弁座１３に押し付けて両者１４，１３の間を封止し続けることができる。この結果、例えば、ＥＧＲ弁１がエンジンのＥＧＲ装置で使用される場合には、モータ３２の非駆動時にも、弁体１４と弁座１３との間の封止を保つことができるので、両者１４，１３の間での異物の噛み込を回避することができる。また、弁座１３と弁体１４との間、すなわちシート面１７とシール面１８との間のシール性を向上させることができる。このとき、第２の軸受３８の内周と回転軸１５の外周との間には、微細なクリアランスＣＬが保たれ、回転軸１５と第２の軸受３８は厳密には接しないので、弁体１４には回転軸１５を傾ける最大限の力が作用する。このため、弁体１４と弁座１３との間を最大限の力で封止することができる。

この実施形態の構成によれば、図１３において、弁座１３と弁体１４が第３象限及び第４象限に配置され、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）が、第１象限に配置され、弁ギヤ４１が時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するようになっている。従って、弁座１３と弁体１４及び弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）の配置の関係から、スプリングモーメントＭＳによる回転軸１５を主軸線Ｌ１の方向へ傾ける力が弁体１４に対し効果的に作用する。このため、弁体１４を弁座１３に対し効果的に押し付けることができる。

また、この実施形態の構成によれば、弁座１３と弁体１４が配置される流路１１において、弁体１４が弁座１３よりもＥＧＲガスの流れの上流側に配置されるので、全閉状態においてＥＧＲガスの圧力が弁体１４を弁座１３へ押し付ける方向へ作用することになる。このため、エンジンの運転状態において、ＥＧＲ弁１が全閉となるときは、弁座１３と弁体１４との間、すなわちシート面１７とシール面１８との間のシール性を更に向上させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、二重偏心弁をＥＧＲ弁に具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

この実施形態では、図１における減速機構部４に対する弁部２とモータ部３との配置を互いに入れ替え、それに合わせて図７における回転軸１５、弁ギヤ４１及びリターンスプリング４０とモータギヤ４３との配置を互いに入れ替えるなどの点で第１実施形態とＥＧＲ弁１の構成が異なる。

図１６に、全閉状態のＥＧＲ弁１につき、弁ハウジング３５からエンドフレーム３６を取り外した状態を図７に準ずる背面図により示す。図１７に、全閉状態の弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の一部を図９に準ずる断面図により示す。図１８に、図１６の弁ギヤ４１の部分を、中間ギヤ４２の一部を切断して図１０に準ずる背面図により示す。図１９に、図１６の弁ギヤ４１の部分を、中間ギヤ４２の一部を切断して図１１に準ずる背面図により示す。図２０に、閉弁戻し機構３４の主要部であって、図１８に示す回転軸１５、弁ギヤ４１及びリターンスプリング４０等の関係を図１３に準ずる模式図により示す。

この実施形態では、図１６に示すように、中間ギヤ４２を中心にモータギヤ４３が左側に、弁ギヤ４１が右側に配置され、これらギヤ４１〜４３が互いに噛み合わされて駆動連結される。これにより、弁ギヤ４１が正転した場合に、図１６において、弁ギヤ４１が回転軸１５と共に反時計方向へ回転するようになっている。これに合わせて、図１７において、弁体１４が、矢印Ｆ３で示すように、反時計方向へ回動して開弁するようになっている。これに合わせて、図１８、図１９に示すように、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃが回転軸１５の左側（図１０、図１１における開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの位置関係とは逆の位置関係）に配置される。

そして、図２０に示す状態において、回転軸１５の主軸線Ｌ１を原点とし、Ｘ軸を水平方向とし、Ｙ軸を鉛直方向とする直交座標系を想定した場合に、＋Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を「第１象限」、−Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を「第２象限」、−Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を「第３象限」、＋Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を「第４象限」とする。このとき、弁座１３と弁体１４（図示略）が「第３象限及び第４象限」に配置され、弁ギヤ４１の一部（開閉当たり部４１ｃ）と全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）が、「第２象限」に配置され、弁ギヤ４１が反時計方向（矢印Ｆ４の方向）へ回転する方向にスプリング力が作用するようになっている。

従って、図１８、図２０に示すように、弁ギヤ４１が、全閉回動位置に配置された状態では、リターンスプリング４０のスプリング力により、弁ギヤ４１が、回転軸１５を中心に図２０の矢印Ｆ４の方向（反時計方向）へ回動付勢されながら、開閉当たり部４１ｃが全閉ストッパ３５ｃに当接して停止する。このとき、図２０に示すように、回転軸１５には、開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点を支点Ｓ１として弁ギヤ４１に作用するスプリングモーメントＭＳが作用することになる。

以上説明したこの実施形態のＥＧＲ弁１の構成によれば、第１実施形態とは異なり、弁ハウジング３５における主要な構成要素の位置関係が逆になり、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）が、図２０において、「第２象限」に配置され、弁ギヤ４１が反時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するようになっているものの、第１実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。

なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

（１）前記第１実施形態では、図１３において、弁座１３と弁体１４（共に図示略）を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）を、第１象限に配置し、弁ギヤ４１が時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定した。これに対し、図２１に示すように、弁座１３と弁体１４（共に図示略）を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）を、第１象限と第４象限の境目に配置し、弁ギヤ４１が時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定することもできる。この場合、図２１に示すように、スプリングモーメントＭＳそのものが回転軸１５の主軸線Ｌ１に対し鉛直方向に作用することになり、弁体１４を弁座１３に対し最も効果的に押し付けることができる。

（２）前記第１実施形態では、図１３において、弁座１３と弁体１４（共に図示略）を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）を、第１象限に配置し、弁ギヤ４１が時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定した。これに対し、弁座と弁体を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤの開閉当たり部と全閉ストッパとの当接点（支点）を、第４象限に配置し、弁ギヤが時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定することもできる。

（３）前記第２実施形態では、図２０において、弁座１３と弁体１４（共に図示略）を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）を、第２象限に配置し、弁ギヤ４１が反時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定した。これに対し、弁座と弁体を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤの開閉当たり部と全閉ストッパとの当接点（支点）を、第２象限と第３象限の境目に配置し、弁ギヤが時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定することもできる。この場合、スプリングモーメントそのものが回転軸の主軸線に対し鉛直方向に作用することになり、弁体を弁座に対し最も効果的に押し付けることができる。

（４）前記第２実施形態では、図２０において、弁座１３と弁体１４（共に図示略）を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤ４１の開閉当たり部４１ｃと全閉ストッパ３５ｃとの当接点（支点Ｓ１）を、第２象限に配置し、弁ギヤ４１が反時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定した。これに対し、弁座と弁体を第３象限及び第４象限に配置し、弁ギヤの開閉当たり部と全閉ストッパとの当接点（支点）を、第３象限に配置し、弁ギヤが反時計方向へ回転する方向にスプリング力が作用するように設定することもできる。

（５）前記各実施形態では、この開示技術の二重偏心弁を、ＥＧＲ弁１に具体化したが、ＥＧＲ弁に限られるものではなく、流体の流量を制御する電動式の流量制御弁であればよい。

この開示技術は、排気等の流体の流量を制御する流量制御弁に利用することができる。

１ ＥＧＲ弁
１３ 弁座
１４ 弁体
１５ 回転軸
１５ａ ピン部（先端部）
１５ｂ 基端部
１６ 弁孔
１７ シート面
１８ シール面
３２ モータ（駆動源）
３４ 閉弁戻し機構
３５ 弁ハウジング
３５ｃ 全閉ストッパ
３７ 第１の軸受
３８ 第２の軸受
４０ リターンスプリング
４１ 弁ギヤ
４１ｃ 開閉当たり部（弁ギヤの一部）
Ｌ１ 主軸線（回転軸の軸線）
Ｌ３ 軸線（弁孔の）
Ｌ４ 軸線（弁体の）
Ｐ１ 中心
ＭＳ スプリングモーメント
ＭＳＶ 押し上げ力
Ｓ１ 支点
Ｓ２ 支点
ＣＬ クリアランス

Claims (4)

1. 弁孔と前記弁孔の縁部に形成されたシート面を含む弁座と、
   前記シート面に対応するシール面が外周に形成された弁体と、
   先端部と基端部を含み、前記先端部に前記弁体が一体的に設けられ、前記弁体を回動させるための回転軸と
   を備え、前記回転軸の軸線が前記弁体及び前記弁孔の径方向と平行に伸びており、前記回転軸の軸線が前記弁孔の中心から前記弁孔の径方向へ偏心して配置されると共に、前記シール面が前記回転軸の軸線から前記弁体の軸線が伸びる方向へ偏心して配置され、前記回転軸を回転させることにより、前記弁体を前記弁座に着座する全閉位置と前記弁座から最も離れる全開位置との間で回動するように構成した二重偏心弁において、
   前記回転軸を回転させる駆動力を発生する駆動源と、
   前記回転軸の前記基端部に一体的に設けられ、前記回転軸を回転させるために前記駆動力を受給する弁ギヤと、
   前記回転軸の前記基端部の側に配置され、前記回転軸の前記先端部を自由端部として前記回転軸を回転可能に片持ち支持するための軸受と、
   前記弁体が閉弁する方向へ前記回転軸を回転させるスプリング力を前記弁ギヤへ付与するためのリターンスプリングと、
   前記弁体が前記全閉位置に配置された状態で、前記回転軸と共に前記弁ギヤの回転を規制するために前記弁ギヤの一部が当接する全閉ストッパと
   を備え、前記駆動源の非駆動時に、前記弁ギヤへ付与される前記スプリング力により前記弁ギヤの一部が前記全閉ストッパに当接し、その当接点を支点として前記弁ギヤに作用するモーメントが前記回転軸に作用することにより、前記軸受との接点を支点として前記回転軸を前記軸線の方向へ傾けて前記弁体を前記弁座に押し付ける
   ことを特徴とする二重偏心弁。
2. 請求項１に記載の二重偏心弁において、
   前記軸受は、前記回転軸の前記基端部の側に配置される第１の軸受及び第２の軸受を含み、前記第１の軸受が前記第２の軸受よりも前記弁ギヤに近い位置に配置され、
   前記駆動源の非駆動時に、前記弁ギヤへ付与される前記スプリング力により前記弁ギヤの一部が前記全閉ストッパに当接し、その当接点を支点として前記弁ギヤに作用するモーメントが前記回転軸に作用することにより、前記第１の軸受との接点を支点とし、前記第２の軸受との間に微細なクリアランスを保ちながら前記回転軸を前記軸線の方向へ傾けて前記弁体を前記弁座に押し付ける
   ことを特徴とする二重偏心弁。
3. 請求項１又は２に記載の二重偏心弁において、
   前記弁体が前記全閉位置に配置された状態であって、前記回転軸の前記基端部に固定された前記弁ギヤを、前記回転軸を中心に前記基端部の側から視た状態において、前記回転軸の前記軸線を原点とし、Ｘ軸を水平方向とし、Ｙ軸を鉛直方向とする直交座標系を想定した場合に、＋Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第１象限、−Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第２象限、−Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第３象限、＋Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第４象限としたとき、前記弁座と前記弁体が前記第３象限及び前記第４象限に配置され、前記弁ギヤの一部と前記全閉ストッパとの前記当接点が、前記第１象限又は前記第４象限に配置され、前記弁ギヤが時計方向へ回転する方向に前記スプリング力が作用する
   ことを特徴とする二重偏心弁。
4. 請求項１又は２に記載の二重偏心弁において、
   前記弁体が前記全閉位置に配置された状態であって、前記回転軸の前記基端部に固定された前記弁ギヤを、前記回転軸を中心に前記基端部の側から視た状態において、前記回転軸の前記軸線を原点とし、Ｘ軸を水平方向とし、Ｙ軸を鉛直方向とする直交座標系を想定した場合に、＋Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第１象限、−Ｘ軸方向かつ＋Ｙ軸方向を第２象限、−Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第３象限、＋Ｘ軸方向かつ−Ｙ軸方向を第４象限としたとき、前記弁座と前記弁体が前記第３象限及び前記第４象限に配置され、前記弁ギヤの一部と前記全閉ストッパとの前記当接点が、前記第２象限又は前記第３象限に配置され、前記弁ギヤが反時計方向へ回転する方向に前記スプリング力が作用する
   ことを特徴とする二重偏心弁。

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