JP2019138217A

JP2019138217A - シール構造

Info

Publication number: JP2019138217A
Application number: JP2018022281A
Authority: JP
Inventors: 孝夫石橋; Takao Ishibashi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-22

Abstract

【課題】バルブ装置のシール性を効果的に向上させる。【解決手段】シャフト１４の一端側を管体１１に回転可能に軸支する筒状の第１筒部３１及び、その筒内径を第１筒部３１の筒内径よりも拡径されてシャフト１４を遊挿させる筒状の第２筒部３２を一体に有するブシュ３０と、第１筒部３１の側面と第２筒部３２の内筒面とシャフト１４の外周面とにより区画される空間Ｓ内に設けられると共に、シャフト１４の外周に嵌合されており、その外径を第１筒部３１の筒内径よりも大きく形成された環状のシールリング４１と、空間Ｓ内に設けられており、シールリング４１を第１筒部３１に向けて付勢して圧接させるスプリング５０とを備えた。【選択図】図３

Description

本開示は、シール構造に関し、特に、バルブ装置のシール構造に関する。

この種のバルブ装置の一例として、内燃機関の排気流路を開閉可能なバタフライバルブを備える排気ブレーキ装置が広く実用化されている。排気ブレーキ装置は、バルブ本体を支持するシャフトの一端側をハウジング（管体）から外部に突出させると共に、該シャフトの一端にアクチュエータを連結して構成されており、これらハウジングとシャフトの一端側との間に、排気ガスの漏出を防止するシール構造を設けるのが一般的である。

この種の排気ブレーキ装置のシール構造として、例えば、特許文献１には、シャフトの外周面と、ハウジングの内周面と、ハウジングの端部に設けられた蓋体の内側面とにより区画される空間内にリング状のシールブロックを設けると共に、該シールブロックをスプリングの付勢力によって蓋体に押し付ける構造が開示されている。

実用新案登録第２５００１５０号

ところで、上記文献開示の構造では、ハウジングの端部に設けられた蓋体の隙間をシールしており、シールブロックを収容したシャフトとハウジングとの間の空間はハウジング内の排気流路と連通した状態になっている。このため、当該空間内に排気流路側から排気ガスが流入し、排気ガス中に含まれる煤や未燃燃料等の異物が堆積すると、シール性に影響を及ぼす可能性がある。

本開示の技術は、バルブ装置のシール性を効果的に向上させることを目的とする。

本開示の技術は、管体の流路を開閉可能なバルブ体が固定されたシャフトの少なくとも一端を前記管体から外部に突出させたバルブ装置のシール構造であって、前記シャフトの一端側を前記管体に回転可能に軸支する筒状の第１筒部及び、該第１筒部に対して前記流路とは反対側に形成されると共に、その筒内径を前記第１筒部の筒内径よりも拡径されて前記シャフトを遊挿させる筒状の第２筒部を一体に有するブシュと、少なくとも前記第１筒部の前記流路とは反対側の側面と前記第２筒部の内筒面と前記シャフトの外周面とにより区画される空間内に設けられると共に、前記シャフトの外周に嵌合されており、その外径を前記第１筒部の筒内径よりも大きく形成された環状のシールリングと、前記空間内に設けられており、前記シールリングを前記第１筒部に向けて付勢して圧接させる付勢手段と、を備えることを特徴とする。

また、その外径を前記シールリングよりも大きく形成されると共に、前記空間内の前記シールリングと前記付勢手段との間に設けられた環状の第１大径リングをさらに備えることが好ましい。

また、前記シャフトを挿通させると共に、前記第２筒部の前記第１筒部とは反対側の開口を塞ぐ蓋体と、前記空間内の前記付勢手段と前記蓋体との間に設けられた環状の第２大径リングと、をさらに備えることが好ましい。

また、前記空間内の前記第１大径リングと前記付勢手段との間に介装された環状の第１ワッシャリングと、前記空間内の前記付勢手段と前記第２大径リングとの間に介装された環状の第２ワッシャリングと、をさらに備えることが好ましい。

本開示の技術によれば、バルブ装置のシール性を効果的に向上させることができる。

本実施形態に係る排気ブレーキ装置を示す模式的な概略構成図である。本実施形態に係るバルブ装置を示す模式的な部分断面図である。本実施形態に係るシール構造を示す模式的な部分断面図である。他の実施形態に係るシール構造を示す模式的な部分断面図である。他の実施形態に係るシール構造を示す模式的な部分断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るバルブ装置のシール構造を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態に係るバルブ装置の一例としての排気ブレーキ装置１を示す模式的な概略構成図である。

排気ブレーキ装置１は、エンジン１００の排気管１１０に介装されたハウジング１１（管体の一例）の排気流路を開閉可能なバタフライバルブ１２と、該バタフライバルブ１２にリンク機構等を介して連結されたエアシリンダ２と、エアシリンダ２に供給管３を介して作動エアを供給するエアタンク４と、エアタンク４からエアシリンダ２への作動エアの供給をコントロールする電磁バルブ５と、何れも図示しないアクセル開度センサや排気ブレーキスイッチ等からの入力信号に応じて電磁バルブ５のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電子制御ユニット６とを備えている。

排気ブレーキを作動させる際は、電磁バルブ５がＯＮにされ、エアタンク４からエアシリンダ２に作動エアが供給されてバタフライバルブ１２を閉弁作動することで、ハウジング１１内の排気流路を遮閉するようになっている。一方、排気ブレーキを非作動にする際は、電磁バルブ５のＯＦＦにより、排気ポートから作動エアを逃がすと共に、エアシリンダ２内の図示しないスプリングの付勢力によってバタフライバルブ１２が開弁作動するようになっている。

次に、図２，３に基づいて、本実施形態に係るシール構造を備えたバルブ装置１０の詳細について説明する。

図２に示すように、バルブ装置１０は、ハウジング１１内に設けられたバタフライバルブ１２と、一対のメタルブシュ２０，３０と、複数のリング部材４０と、付勢手段の一例としてのスプリング５０とを備えている。

バタフライバルブ１２は、ハウジング１１の排気流路ＥＳを開閉可能な略円板状のバルブ本体１３と、バルブ本体１３がボルト１５等で固定されたシャフト１４とを有する。シャフト１４の一端側は第１メタルブシュ３０により回転自在に軸支され、シャフト１４の他端側は第２メタルブシュ２０により回転自在に軸支されている。シャフト１４の一端側は、ハウジング１１の外側に突出するように延設されており、その延出端にはエアシリンダ２（図１に示す）にリンク機構等で接続された操作レバー１６がボルトＢによって連結固定されている。

第２メタルブシュ２０は、略有底円筒状に形成されており、ハウジング１１の第２ボス部１１１に穿設された第２貫通穴１１１Ａ内に収容されている。第２メタルブシュ２０は、その内径をシャフト１４の外径よりも僅かに大きく形成されており、シャフト１２を回転可能に軸支している。第２ボス部１１１の開口端面には、第２蓋体１１２が図示しないボルト等により固定されている。

第１メタルブシュ３０は、略円筒状に形成されており、ハウジング１１の第１ボス部１１３に穿設された第１貫通穴１１３Ａ内に収容されている。第１ボス部１１３の開口端面には、シャフト１４の一端側を挿通させる挿通孔１１４Ａを有する第１蓋体１１４が図示しないボルト等により固定されている。

次に、図３に基づいて、第１メタルブシュ３０、リング部材４０及び、スプリング５０の詳細について説明する。

第１メタルブシュ３０は、排気流路ＥＳ側に形成された略円筒状の軸受部３１（第１筒部）と、第１蓋体１１４側に形成された略円筒状のリング収容部３２（第２筒部）とを有しており、全体として略円筒状を呈している。

軸受部３１の筒内径は、シャフト１４の外径よりも僅かに大きく形成されている。軸受部３１は、その内筒面でシャフト１４を回転可能に軸支している。

リング収容部３２の筒内径は、軸受部３１の筒内径よりも大きく形成されている。すなわち、軸受部３１の内側面（排気流路ＥＳとは反対側の側面）と、リング収容部３２の内筒面と、シャフト１４の外周面と、第１蓋体１１４の内側面とにより、複数のリング部材４０及びスプリング５０を収容する円環状の空間部Ｓが区画形成されている。

複数のリング部材４０は、シャフト１４を挿通させて空間部Ｓ内に収容されており、小径リング４１（シールリング）と、第１大径リング４２と、第１ワッシャリング４３と、第２ワッシャリング４４と、第２大径リング４５とを備えている。これら複数のリング部材４０は、好ましくは、空間部Ｓ内に、排気流路ＥＳ（軸受部３１）側から第１蓋体１１４に向かって、小径リング４１、第１大径リング４２、第１ワッシャリング４３、第２ワッシャリング４４、第２大径リング４５の順に配置されている。

小径リング４１は、例えば、金属材料等で形成されている。小径リング４１の内径は、シャフト１４の外径と略同径（軸受部３１の筒内径よりも小径）に形成されている。また、小径リング４１の外径は、リング収容部３２の内筒径よりも小さく、且つ、軸受部３１の筒内径よりも大きく形成されている。小径リング４１は、好ましくは、圧入等によりシャフト１４の外周に嵌合固定されている。小径リング４１は、詳細を後述するスプリング５０の付勢力によって、その側面（排気流路ＥＳ側の側面）を軸受部３１の内側面（排気流路ＥＳとは反対側の側面）に圧接させている。

第１及び第２大径リング４２，４５は、好ましくは、耐摩耗性に優れた剛性の高いカーボン材で形成されている。これら第１及び第２大径リング４２，４５の内径は、シャフト１４の外径よりも大きく、且つ、小径リング４１の外径よりも小さく形成されている。また、第１及び第２大径リング４２，４５の外径は、リング収容部３２の内筒径と略同径に形成されている。すなわち、第１及び第２大径リング４２，４５は、その外周縁をリング収容部３２の内筒面に接触させた状態で空間部Ｓ内に収容されている。

第１大径リング４２は、空間部Ｓ内に小径リング４１と隣接して配置され、第２大径リング４５は、空間部Ｓ内に第１蓋体１１４と隣接して配置されている。第１大径リング４２は、スプリング５０の付勢力によって、その側面（排気流路ＥＳ側の側面）を小径リング４１の側面（排気流路ＥＳとは反対側の側面）に圧接させている。第２大径リング４５は、スプリング５０の付勢力によって、その側面（排気流路ＥＳとは反対側の側面）を第１蓋体１１４の内側面（排気流路ＥＳ側の側面）に圧接させている。

第１及び第２ワッシャリング４３，４４は、例えば、金属材料等で形成されている。第１及び第２ワッシャリング４３，４４の内径は、シャフト１４の外径よりも大きく形成されている。また、第１及び第２ワッシャリング４３，４４の外径は、リング収容部３２の内筒径よりも小さく形成されている。第１ワッシャリング４３は、空間部Ｓ内に第１大径リング４２と隣接して配置され、第２ワッシャリング４４は、空間部Ｓ内に第２大径リング４５と隣接して配置されている。これら各ワッシャリング４３，４４は、空間部Ｓ内に互いに離間して対向配置されている。

スプリング５０は、いわゆる圧縮スプリングであって、空間部Ｓ内の第１ワッシャリング４３と第２ワッシャリング４４との間に圧縮状態で介装されている。すなわち、スプリング５０によって、小径リング４１が第１ワッシャリング４３及び第１大径リング４２を介して軸受部３１側に付勢されると共に、第２大径リング４５が第２ワッシャリング４４を介して第１蓋体１１４側に付勢されるように構成されている。

なお、スプリング５０は、第１ワッシャリング４３と第２ワッシャリング４４との間に、複数個のスプリング５０を周方向に所定間隔で並列に配置してもよく、或は、１個のスプリング５０をシャフト１４の外周に螺旋状に巻き掛けることにより配置してもよい。また、スプリング５０は、各リング部材４０を付勢できる構成であれば、板バネ等の他の構成を適用してもよい。

以上詳述した本実施形態によれば、シャフト１４に嵌合固定された小径リング４１を空間部Ｓ内に設けたスプリング５０によって軸受部３１側に付勢することにより、小径リング４１の側面が軸受部３１の側面に確実に圧接されるようになっている。これにより、排気流路ＥＳからシャフト１４の外周面に沿って軸受部３１の隙間に流れ込む排気ガスが空間部Ｓ内に流入すること、さらには、該排気ガスが外部へ漏出することを効果的に防止できるようになり、シール性を確実に向上することができる。

また、空間部Ｓ内への排気ガスの流入が防止されることで、排気ガス中に含まれる異物が空間部Ｓ内に堆積することも効果的に抑止することができる。

また、空間部Ｓ内に収容部３２の筒内径と略同径の大径リング４２を設けたことにより、第１メタルブシュ３０の内筒面に沿って流れる排気ガスの漏出も確実に防止することができる。

また、空間部Ｓ内に設ける大径リング４２，４５を剛性の高いカーボン材で形成したことにより、排気ブレーキ作動時にバルブ本体１３に大きな排圧が作用しても、シャフト１４の一端側外周面がこれら剛性の高い大径リング４２，４５の内周面に当接支持されることで、シャフト１４の変形が効果的に抑制されるようになる。これにより、シャフト１４の外周面が各シール部材４１〜４５の内周面に圧接することで引き起こされる各シール部材４１〜４５の摩耗を効果的に抑止することが可能となり、シール性能を長期に亘って安定的に維持することができる。

また、スプリング５０を一対のワッシャリング４３，４４で挟持して安定的に着座させることで、スプリング５０の付勢力が各リング部材４１〜４５に均一に作用するようになり、シール性を効果的に安定させることができる。

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態は、図４に示すように、ワッシャリング４３，４４を省略してもよく、或は、図５に示すように、ワッシャリング４３，４４及び大径リング４５を省略して構成することもできる。

また、上記実施形態の適用範囲は、排気ブレーキ装置１に限定されず、吸気スロットルバルブや排気スロットルバルブ等、或は、流体を流通させる管体に設けられる他のバルブ装置にも広く適用することが可能である。

１０バルブ装置
１１ハウジング
１２バタフライバルブ
１３バルブ本体
１４シャフト
２０第２メタルブシュ
３０第１メタルブシュ
３１軸受部
３２収容部
４０リング部材
４１小径リング
４２，４５大径リング
４３，４４ワッシャリング
５０スプリング

Claims

管体の流路を開閉可能なバルブ体が固定されたシャフトの少なくとも一端を前記管体から外部に突出させたバルブ装置のシール構造であって、
前記シャフトの一端側を前記管体に回転可能に軸支する筒状の第１筒部及び、該第１筒部に対して前記流路とは反対側に形成されると共に、その筒内径を前記第１筒部の筒内径よりも拡径されて前記シャフトを遊挿させる筒状の第２筒部を一体に有するブシュと、
少なくとも前記第１筒部の前記流路とは反対側の側面と前記第２筒部の内筒面と前記シャフトの外周面とにより区画される空間内に設けられると共に、前記シャフトの外周に嵌合されており、その外径を前記第１筒部の筒内径よりも大きく形成された環状のシールリングと、
前記空間内に設けられており、前記シールリングを前記第１筒部に向けて付勢して圧接させる付勢手段と、を備える
ことを特徴とするシール構造。
その外径を前記シールリングよりも大きく形成されると共に、前記空間内の前記シールリングと前記付勢手段との間に設けられた環状の第１大径リングをさらに備える
請求項１に記載のシール構造。
前記シャフトを挿通させると共に、前記第２筒部の前記第１筒部とは反対側の開口を塞ぐ蓋体と、
前記空間内の前記付勢手段と前記蓋体との間に設けられた環状の第２大径リングと、をさらに備える
請求項２に記載のシール構造。
前記空間内の前記第１大径リングと前記付勢手段との間に介装された環状の第１ワッシャリングと、
前記空間内の前記付勢手段と前記第２大径リングとの間に介装された環状の第２ワッシャリングと、をさらに備える
請求項３に記載のシール構造。