JP2020176676A - バルブ装置 - Google Patents
バルブ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020176676A JP2020176676A JP2019078709A JP2019078709A JP2020176676A JP 2020176676 A JP2020176676 A JP 2020176676A JP 2019078709 A JP2019078709 A JP 2019078709A JP 2019078709 A JP2019078709 A JP 2019078709A JP 2020176676 A JP2020176676 A JP 2020176676A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas passage
- seal ring
- inclined surface
- valve device
- valve body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/18—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for elastic or plastic packings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
- F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
- F16K1/22—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
- F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
- F16K1/22—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps with axis of rotation crossing the valve member, e.g. butterfly valves
- F16K1/226—Shaping or arrangements of the sealing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Lift Valve (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
【課題】ガス通路の全閉時におけるシール性を向上することの可能なバルブ装置を提供する。【解決手段】ハウジング10は、EGR通路6に連通するガス通路11を形成する。バルブ本体20は、ガス通路11内に設けられ、回動変位によりガス通路11を開閉可能である。シャフト30は、バルブ本体20をガス通路11内で回動可能に支持する。溝部21は、バルブ本体20の径方向外側の外縁に周方向に延びるように設けられる。環状のシールリング40は、溝部21に嵌合し、バルブ本体20がガス通路11を閉塞する全閉時にガス通路11の内壁に当接する。そして、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は、排気管3側から吸気管4側に向かいガス通路11の中心軸14からの距離が次第に遠くなるように傾斜する傾斜面12とされている。【選択図】図4
Description
本発明は、排気再循環装置に用いられるバルブ装置に関するものである。
従来、エンジンの排気管を流れる排ガスの一部を吸気管へ再循環させる排気再循環装置(以下、「EGR装置」という)に用いられるバタフライ式のバルブ装置が知られている。バルブ装置は、排気管と吸気管とを接続するEGR通路の排ガスの流れを許容および遮断する機能を有する。なお、EGRは、Exhaust Gas Recirculationの略である。
特許文献1には、バルブ装置に用いられるシールリングが記載されている。このシールリングは、バルブ装置を構成する円盤状のバルブ本体の径方向外側に設けられた溝部に嵌合するものである。そして、このシールリングは、樹脂リングと金属スプリングを有している。その樹脂リングは、環状に形成され、径方向内側の面から径方向外側に向けて凹む溝を有している。金属スプリングは、樹脂リングの溝に嵌合すると共に、樹脂リングを径方向外側へ付勢する。これにより、バルブ装置がガス通路を閉塞する全閉時において、樹脂リングの径方向外側の面とガス通路の内壁とが当接し、ガス通路のガス流れが遮断される。なお、特許文献1では、樹脂リングはシールリング本体と呼ばれ、金属スプリングは弾性C形リングと呼ばれている。
しかしながら、特許文献1では、バルブ本体に設けられた溝部のうちバルブ本体の軸方向を向く内壁面(以下、「溝部の側面」という)とシールリングのうち軸方向を向く壁面(以下、「シールリングの側面」という)との隙間に関する記載がされていない。すなわち、バルブ本体に設けられた溝部の側面またはシールリングの側面に製造公差などによる平面度のバラツキが生じると、その溝部の側面とシールリングの側面とに隙間が生じることが考えられる。特許文献1に記載のシールリングを備えたバルブ装置にはそのような課題があることが発明者らの検討により見出された。
特に、特許文献1に記載のシールリングを備えるバルブ装置が排気再循環装置などに用いられる場合、次のような問題が生じる。すなわち、排気再循環装置では、エンジンが停止すると、バルブ本体より上流側(すなわち、排気管側)の流路と、バルブ本体より下流側(すなわち、吸気管側)の流路との圧力差が小さくなる。その場合、シールリングは、上流側から下流側に向けて押圧されなくなるので、バルブ本体に設けられた溝部の側面とシールリングの側面とに隙間が生じてしまう。その状態で、マフラーから排気管に侵入する風により、排気管内の排ガスが上述したバルブ装置の隙間を通って吸気管に流れると、吸気管内の空気のCO2濃度が高くなる。そのため、次のエンジン始動時において、エンジンの始動性が悪化するおそれがある。
本発明は上記点に鑑みて、ガス通路の全閉時におけるシール性を向上することの可能なバルブ装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、エンジンの排気管から吸気管へ排ガスの一部を再循環させる排気再循環装置を構成するEGR通路の排ガスの流れを許容および遮断するバタフライ式のバルブ装置である。バルブ装置は、ハウジング、バルブ本体、シャフト、溝部およびシールリングを備える。ハウジングは、EGR通路に連通するガス通路を形成する。バルブ本体は、ガス通路内に設けられ、回動変位によりガス通路を開閉可能である。シャフトは、バルブ本体をガス通路内で回動可能に支持する。溝部は、バルブ本体の径方向外側の外縁に周方向に延びるように設けられる。環状のシールリングは、溝部に嵌合し、バルブ本体がガス通路を閉塞する全閉時にガス通路の内壁に当接する。そして、ガス通路の内壁のうち全閉時にシールリングに当接する箇所は、排気管側から吸気管側に向かいガス通路の中心軸からの距離が次第に遠くなるように傾斜する傾斜面とされている。
これによれば、ガス通路の全閉時、シールリングはガス通路の傾斜面に当接する。これにより、シールリングがガス通路の傾斜面を径方向に押圧する力に分力が発生する。その分力のうち、傾斜面に平行な分力は、シールリング自身を下流側(すなわち、吸気管側)へ移動させる力となる。そのため、シールリングのうち軸方向下流側を向く壁面(以下、「シールリングの側面」という)と、バルブ本体の溝部のうち軸方向上流側を向く内壁面(以下、「溝部の側面」という)とが密着する。したがって、全閉時において、シールリングの側面と溝部の側面に隙間が生じることが防がれるので、ガス通路のシール性が向上する。その結果、エンジン停止時などにバルブ本体より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が小さくなる場合にも、排気管の排ガスが吸気管に流れることが防がれるので、エンジンの始動性の悪化を防ぐことができる。
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
(第1実施形態)
第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、本実施形態のバルブ装置1は、エンジン2の排気管3を流れる排ガスの一部を吸気管4へ再循環させるEGR装置5に用いられる。バルブ装置1は、排気管3と吸気管4とを接続するEGR通路6を流れる排ガスの流量を調整する機能、並びに、排ガスの流れを許容および遮断する機能を有する。このバルブ装置1には、EGR通路6の排ガスの流れを遮断した状態(すなわち、全閉状態)のときに排ガスの漏れが生じることの無い、シール性が求められる。なお、シール性は、密閉性ともいう。
第1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、本実施形態のバルブ装置1は、エンジン2の排気管3を流れる排ガスの一部を吸気管4へ再循環させるEGR装置5に用いられる。バルブ装置1は、排気管3と吸気管4とを接続するEGR通路6を流れる排ガスの流量を調整する機能、並びに、排ガスの流れを許容および遮断する機能を有する。このバルブ装置1には、EGR通路6の排ガスの流れを遮断した状態(すなわち、全閉状態)のときに排ガスの漏れが生じることの無い、シール性が求められる。なお、シール性は、密閉性ともいう。
図2〜図4に示すように、バルブ装置1は、ハウジング10、バルブ本体20、シャフト30およびシールリング40などを備えている。
ハウジング10は、ガス通路11を有している。ガス通路11は、略円筒状に形成されている。ガス通路11は、EGR通路6に連通する。そのため、ガス通路11には、EGR通路6を流れる排ガスが流れる。図4では、ガス通路11を排気管3側から吸気管4側へ流れる排ガスの流れ方向を矢印GFで示している。ただし、図4は、バルブ装置1がガス通路11を完全に閉塞した状態(すなわち、全閉状態)を示しているので、排ガスの流れは生じていない。
ガス通路11の内側には、図示しない筒状のノズルを設けてもよい。その場合、そのノズルの内壁が、ガス通路11の内壁となる。
なお、以下の説明では、排気管3側を上流側といい、吸気管4側を下流側ということがある。また、排ガスを、単に「ガス」ということがある。
なお、以下の説明では、排気管3側を上流側といい、吸気管4側を下流側ということがある。また、排ガスを、単に「ガス」ということがある。
ハウジング10の内側には、ガス通路11内に設けられるバルブ本体20を回動するための図示しない駆動装置が設けられている。駆動装置は、図示しないモータ、そのモータの回転を減速してシャフト30に伝達する図示しないギア、そのギアに連結されるシャフト30などにより構成されている。シャフト30は、ハウジング10に対し図示しない軸受を介して回動可能に支持されている。なお、図2〜図4では、ハウジング10の内側にモータが配置される部位を、符号17で示している。
バルブ本体20は、略円盤状に形成され、ガス通路11内に設けられている。バルブ本体20のうち厚み方向を向く面にシャフト30の端部が固定されている。バルブ本体20とシャフト30は、例えば溶接またはボルト等により固定されている。シャフト30は、バルブ本体20をガス通路11内で回動可能に支持している。
ハウジング10の上部に設けられたコネクタ13からハウジング10内のモータに電力が供給され、モータが回転すると、そのモータのトルクがギアを介してシャフト30に伝達される。これにより、シャフト30は、その軸周りに回動する。シャフト30の回動に伴ってバルブ本体20はガス通路11内で回動する。
図4および図5に示すように、バルブ本体20の径方向外側の外縁には、周方向に延びる溝部21が設けられている。溝部21は、バルブ本体20の全周に亘り延びている。そのバルブ本体20の溝部21に対し、シールリング40が嵌合している。
シールリング40は、環状に形成され、バルブ本体20の溝部21に嵌合している。シールリング40は、例えば、樹脂により形成してもよく、または、金属により形成してもよい。或いは、シールリング40は、後述する第5実施形態で説明するように、樹脂と金属との組み合わせにより構成してもよい。なお、シールリング40は、周方向の一部に切れ目としての図示しない合口部を有している。
シールリング40は、ガス通路11の全閉時にガス通路11の内壁との密着性を良くするため、径方向に拡大および縮小可能な弾性力を有している。そして、バルブ装置1がガス通路11を全閉状態にしたとき、シールリング40は、径が縮小した状態で、ガス通路11の内壁を径方向外側に押圧しつつ、ガス通路11の内壁に当接している。したがって、全閉時では、シールリング40の径方向外側の面とガス通路11の内壁とが密着し、ガス通路11のガス流れが遮断される。なお、以下の説明では、全閉時において、シールリング40がガス通路11の内壁を径方向外側に押圧する力を拡径力Fという。
本実施形態では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は、上流側から下流側に向かいガス通路11の中心軸14からの距離が次第に遠くなるように傾斜する傾斜面12とされている。傾斜面12は、ガス通路11の内壁の全周に設けられている。なお、傾斜面12は、下流側から上流側に向かい内径が次第に小さくなるテーパ面ということもできる。
図6の矢印Fは、シールリング40の拡径力Fを示している。本実施形態では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は傾斜面12とされているので、シールリング40の拡径力Fに分力が発生する。ガス通路11の傾斜面12とガス通路11の中心軸14との角度をθとすると、傾斜面12に平行な分力は、Fsinθで表される。その分力は、シールリング40自身を下流側へ移動させる力となる。そのため、シールリング40のうち軸方向下流側を向く壁面(以下、「シールリング40の側面41」という)と、バルブ本体20の溝部21のうち軸方向上流側を向く内壁面(以下、「溝部21の側面22」という)とが密着し、隙間が生じることが防がれる。
なお、図6の一点鎖線14aは、ガス通路11の中心軸14に平行な仮想線を示している。
なお、図6の一点鎖線14aは、ガス通路11の中心軸14に平行な仮想線を示している。
ここで、ガス通路11の傾斜面12とガス通路11の中心軸14との角度θについて説明する。
シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力が、シールリング40と傾斜面12との摩擦力よりも大きい場合、シールリング40の側面41と溝部21の側面22を密着させることが可能である。ここで、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力は、Fsinθで表される。一方、シールリング40と傾斜面12との摩擦係数をμとすると、シールリング40と傾斜面12との摩擦力は、Fμcosθで表される。
シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力が、シールリング40と傾斜面12との摩擦力よりも大きい場合、シールリング40の側面41と溝部21の側面22を密着させることが可能である。ここで、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力は、Fsinθで表される。一方、シールリング40と傾斜面12との摩擦係数をμとすると、シールリング40と傾斜面12との摩擦力は、Fμcosθで表される。
そのため、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力と、シールリング40と傾斜面12との摩擦力との関係は、次の(式1)の関係を満たすことが必要である。
Fsinθ>Fμcosθ ・・・(式1)
Fsinθ>Fμcosθ ・・・(式1)
この(式1)から次の(式2)が導かれる。
tanθ>μ ・・・(式2)
tanθ>μ ・・・(式2)
この(式2)から次の(式3)が導かれる。
θ>arctanμ ・・・(式3)
θ>arctanμ ・・・(式3)
よって、上記(式3)の関係を満たす場合、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力は、シールリング40と傾斜面12との摩擦力よりも大きいものとなる。そのため、バルブ本体20より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が0となる場合でも、上記の分力により、シールリング40の側面41と溝部21の側面22とを確実に密着させることができる。
ここで、第1実施形態のバルブ装置1と比較するため、比較例のバルブ装置100について、図15を参照して説明する。
図15は、比較例のバルブ装置100の全閉状態を示している。比較例では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は、ガス通路11の中心軸14に平行な円筒面とされている。図15においても、シールリング40の拡径力Fを矢印Fで示している。比較例では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は円筒面とされているので、シールリング40の拡径力Fに分力は発生しない。そのため、溝部21の側面22とシールリング40の側面41に関し、製造公差などによる平面度のバラツキが生じると、溝部21の側面22とシールリング40の側面41とに隙間が生じることがある。
バルブ装置100が用いられるEGR装置5では、エンジン2が停止すると、バルブ本体20の上流側(すなわち、排気管3側)と下流側(すなわち、吸気管4側)との圧力差が小さくなる。その場合、シールリング40は、上流側から下流側に向けて押圧されなくなるので、溝部21の側面22とシールリング40の側面41とに隙間が生じてしまう。その状態で、マフラーから排気管3に風が侵入すると、矢印GFに示したように、排気管3内の排ガスが上述した溝部21の側面22とシールリング40の側面41との隙間を通って吸気管4に流れることがある。これにより、吸気管4内の空気のCO2濃度が高くなると、次のエンジン始動時において、エンジン2の始動性が悪化するおそれがある。
図15は、比較例のバルブ装置100の全閉状態を示している。比較例では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は、ガス通路11の中心軸14に平行な円筒面とされている。図15においても、シールリング40の拡径力Fを矢印Fで示している。比較例では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は円筒面とされているので、シールリング40の拡径力Fに分力は発生しない。そのため、溝部21の側面22とシールリング40の側面41に関し、製造公差などによる平面度のバラツキが生じると、溝部21の側面22とシールリング40の側面41とに隙間が生じることがある。
バルブ装置100が用いられるEGR装置5では、エンジン2が停止すると、バルブ本体20の上流側(すなわち、排気管3側)と下流側(すなわち、吸気管4側)との圧力差が小さくなる。その場合、シールリング40は、上流側から下流側に向けて押圧されなくなるので、溝部21の側面22とシールリング40の側面41とに隙間が生じてしまう。その状態で、マフラーから排気管3に風が侵入すると、矢印GFに示したように、排気管3内の排ガスが上述した溝部21の側面22とシールリング40の側面41との隙間を通って吸気管4に流れることがある。これにより、吸気管4内の空気のCO2濃度が高くなると、次のエンジン始動時において、エンジン2の始動性が悪化するおそれがある。
上述した比較例に対し、第1実施形態のバルブ装置1は、次の作用効果を奏するものである。
(1)第1実施形態では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は、上流側(すなわち排気管3側)から下流側(すなわち吸気管4側)に向かいガス通路11の中心軸14からの距離が次第に遠くなる傾斜面12とされている。これにより、全閉時にシールリング40の拡径力Fに分力が発生する。その分力のうち、傾斜面12に平行な分力は、シールリング40自身を下流側へ移動させる力となる。そのため、シールリング40の側面41と溝部21の側面22とが密着し、ガス通路11のシール性が向上する。したがって、このバルブ装置1は、エンジン2の停止時などにバルブ本体20より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が小さくなる場合にも、排気管3の排ガスが吸気管4に流れることを防ぎ、エンジン2の始動性の悪化を防ぐことができる。
(1)第1実施形態では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は、上流側(すなわち排気管3側)から下流側(すなわち吸気管4側)に向かいガス通路11の中心軸14からの距離が次第に遠くなる傾斜面12とされている。これにより、全閉時にシールリング40の拡径力Fに分力が発生する。その分力のうち、傾斜面12に平行な分力は、シールリング40自身を下流側へ移動させる力となる。そのため、シールリング40の側面41と溝部21の側面22とが密着し、ガス通路11のシール性が向上する。したがって、このバルブ装置1は、エンジン2の停止時などにバルブ本体20より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が小さくなる場合にも、排気管3の排ガスが吸気管4に流れることを防ぎ、エンジン2の始動性の悪化を防ぐことができる。
(2)第1実施形態では、ガス通路11の傾斜面12とガス通路11の中心軸14との角度θは、arctanμより大きい。
これにより、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力は、シールリング40と傾斜面12との摩擦力よりも大きくなる。そのため、バルブ本体20より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が0となる場合でも、上記の分力により、シールリング40の側面41と溝部21の側面22とを確実に密着させることができる。
これにより、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力は、シールリング40と傾斜面12との摩擦力よりも大きくなる。そのため、バルブ本体20より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が0となる場合でも、上記の分力により、シールリング40の側面41と溝部21の側面22とを確実に密着させることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対してガス通路11の内壁の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対してガス通路11の内壁の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
図7に示すように、第2実施形態では、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は、ガス通路11の中心軸14側に凸の湾曲面15とされている。なお、この湾曲面15も、上流側から下流側に向かいガス通路11の中心軸14からの距離が次第に遠くなるように傾斜している。この構成により、第2実施形態では、ガス通路11の全閉時において、湾曲面15のうちシールリング40に当接する箇所とガス通路11の中心軸14との角度θを大きくすることが可能である。そのため、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力が大きくなる。その分力は、全閉時にシールリング40の側面41と溝部21の側面22とを密着させる力となる。したがって、第2実施形態のバルブ装置1も、全閉時にシールリング40の側面41と溝部21の側面22とを密着させ、ガス通路11のシール性を向上することができる。
(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態等に対してガス通路11の内壁の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態等に対してガス通路11の内壁の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
図8に示すように、第3実施形態では、ガス通路11の傾斜面12は、フッ素樹脂によるコーティング16が施されている。フッ素樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が用いられる。この構成により、第3実施形態では、シールリング40と傾斜面12との摩擦係数が小さくなるので、シールリング40と傾斜面12との摩擦力が小さくなる。そのため、第3実施形態のバルブ装置1は、全閉時にシールリング40の側面41と溝部21の側面22とをより確実に密着させることができる。
また、第3実施形態では、シールリング40と傾斜面12との摩擦力が小さくなるので、ガス通路11の傾斜面12とガス通路11の中心軸14との角度θを小さくすることも可能である。
また、第3実施形態では、シールリング40と傾斜面12との摩擦力が小さくなるので、ガス通路11の傾斜面12とガス通路11の中心軸14との角度θを小さくすることも可能である。
(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。第4実施形態は、第1実施形態等に対してシールリング40の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
第4実施形態について説明する。第4実施形態は、第1実施形態等に対してシールリング40の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
図9に示すように、第4実施形態では、シールリング40のうち径方向外側の面の少なくとも一部は、全閉時おいて排気管3側から吸気管4側に向かいガス通路11の中心軸14からの距離が次第に遠くなるように傾斜するシール側傾斜面42とされている。シール側傾斜面42の角度は、シールリング40のシール側傾斜面42とガス通路11の傾斜面12とが面接触するように設定されている。この構成により、第4実施形態では、全閉時にシールリング40のシール側傾斜面42とガス通路11の傾斜面12とが当接する面積を大きくすることが可能である。したがって、第4実施形態のバルブ装置1は、全閉時におけるガス通路11のシール性を向上することができる。
(第5実施形態)
第5実施形態について説明する。第5実施形態は、第1実施形態等に対してシールリング40の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
第5実施形態について説明する。第5実施形態は、第1実施形態等に対してシールリング40の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
図10〜図13に示すように、第5実施形態では、シールリング40は、樹脂リング43と金属スプリング44を有している。樹脂リング43は、樹脂により形成され、軸方向の一方を向く面から軸方向の他方に向けて凹む嵌合溝45を有している。一方、金属スプリング44は、金属により形成され、嵌合溝45に嵌合している。この金属スプリング44は、樹脂リング43を径方向外側へ付勢し、全閉時に樹脂リング43とガス通路11の傾斜面12とに面圧を発生させる弾性力(すなわち、拡径力F)を有している。なお、図10〜図12の矢印Fは、金属スプリング44の拡径力Fを模式的に示したものである。この金属スプリング44の拡径力Fは、シールリング40の拡径力Fということもできる。
第5実施形態では、シールリング40を樹脂のみで構成したものに比べて、シールリング40の拡径力Fを大きくすることが可能である。したがって、第5実施形態では、シールリング40の拡径力Fに対して発生する傾斜面12に平行な分力も大きくなるので、シールリング40の側面41と溝部21の側面22とをより確実に密着させることができる。
さらに、図13に示すように、第5実施形態では、全閉時に樹脂リング43の径方向外側の面とガス通路11の傾斜面12とが当接する箇所Pは、金属スプリング44の重心位置CGよりも上流側(すなわち、排気管3側)に位置している。また、金属スプリング44の重心位置CGとガス流路の傾斜面12とは所定の距離Dが設けられている。この構成により、シールリング40には、樹脂リング43の径方向外側の面とガス通路11の傾斜面12とが当接する箇所Pを支点として、下流側に向かうモーメントNが発生する。そのモーメントNは、シールリング40の側面41と溝部21の側面22とを密着させる力となる。したがって、第5実施形態のバルブ装置1は、全閉時にシールリング40の側面41と溝部21の側面22とをより確実に密着させ、ガス通路11のシール性を向上することができる。
(第6実施形態)
第6実施形態について説明する。第6実施形態は、第1実施形態等に対してシャフト30とバルブ本体20の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
第6実施形態について説明する。第6実施形態は、第1実施形態等に対してシャフト30とバルブ本体20の構成の一部を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
図14に示すように、第6実施形態では、バルブ本体20は、その厚み方向を向く面が、シャフト30の回転軸33に対して傾斜するように設けられている。
第6実施形態においても、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は傾斜面12とされている。傾斜面12は、ガス通路11の内壁の全周に設けられている。そのため、第6実施形態も、上述した第1実施形態等と同一の作用効果を奏することができる。
第6実施形態においても、ガス通路11の内壁のうち全閉時にシールリング40に当接する箇所は傾斜面12とされている。傾斜面12は、ガス通路11の内壁の全周に設けられている。そのため、第6実施形態も、上述した第1実施形態等と同一の作用効果を奏することができる。
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
例えば、第5実施形態では、シールリング40は、樹脂リング43の軸方向の一方の面に設けた嵌合溝45に対して金属スプリング44を配置する構成としたが、これに限らない。シールリング40は、樹脂リング43の径方向内側に金属スプリング44を配置する構成としてもよい。
1 バルブ装置
3 排気管
4 吸気管
10 ハウジング
11 ガス通路
12 傾斜面
20 バルブ本体
21 溝部
30 シャフト
40 シールリング
3 排気管
4 吸気管
10 ハウジング
11 ガス通路
12 傾斜面
20 バルブ本体
21 溝部
30 シャフト
40 シールリング
Claims (7)
- エンジン(2)の排気管(3)から吸気管(4)へ排ガスの一部を再循環させる排気再循環装置(5)を構成するEGR通路(6)の排ガスの流れを許容および遮断するバタフライ式のバルブ装置において、
前記EGR通路に連通するガス通路(11)を形成するハウジング(10)と、
前記ガス通路内に設けられ、回動変位により前記ガス通路を開閉可能なバルブ本体(20)と、
前記バルブ本体を前記ガス通路内で回動可能に支持するシャフト(30)と、
前記バルブ本体の径方向外側の外縁に周方向に延びる溝部(21)と、
前記溝部に嵌合し、前記バルブ本体が前記ガス通路を閉塞する全閉時に前記ガス通路の内壁に当接する環状のシールリング(40)と、を備え、
前記ガス通路の内壁のうち全閉時に前記シールリングに当接する箇所は、前記排気管側から前記吸気管側に向かい前記ガス通路の中心軸(14)からの距離が次第に遠くなるように傾斜する傾斜面(12)とされている、バルブ装置。 - 前記ガス通路の前記傾斜面と前記ガス通路の中心軸との角度をθ、
前記シールリングと前記傾斜面との摩擦係数をμとすると、
θ>arctanμ の関係にある、請求項1に記載のバルブ装置。 - 前記シールリングのうち径方向外側の面の少なくとも一部は、全閉時において前記排気管側から前記吸気管側に向かい前記ガス通路の中心軸からの距離が次第に遠くなるように傾斜するシール側傾斜面(42)とされている、請求項1または2に記載のバルブ装置。
- 前記ガス通路の前記傾斜面は、前記ガス通路の中心軸側に凸の湾曲面(15)とされている、請求項1ないし3のいずれか1つに記載のバルブ装置。
- 前記ガス通路の前記傾斜面は、フッ素樹脂によるコーティング(16)が施されている、請求項1ないし4のいずれか1つに記載のバルブ装置。
- 前記シールリングは、
樹脂により形成され、軸方向の一方を向く面から他方に向けて凹む嵌合溝(45)を有する樹脂リング(43)と、
前記嵌合溝に嵌合すると共に、前記樹脂リングを径方向外側へ付勢し、全閉時に前記樹脂リングと前記ガス通路の前記傾斜面とに面圧を発生させる弾性力を有する環状の金属スプリング(44)を有する、請求項1ないし5のいずれか1つに記載のバルブ装置。 - 全閉時に前記ガス通路の前記傾斜面と前記樹脂リングとが当接する箇所は、前記金属スプリングの重心位置(CG)よりも前記排気管側に位置している、請求項6に記載のバルブ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019078709A JP2020176676A (ja) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | バルブ装置 |
PCT/JP2020/016204 WO2020213544A1 (ja) | 2019-04-17 | 2020-04-10 | バルブ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019078709A JP2020176676A (ja) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | バルブ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020176676A true JP2020176676A (ja) | 2020-10-29 |
Family
ID=72837148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019078709A Pending JP2020176676A (ja) | 2019-04-17 | 2019-04-17 | バルブ装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020176676A (ja) |
WO (1) | WO2020213544A1 (ja) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4665653B2 (ja) * | 2005-08-05 | 2011-04-06 | 株式会社デンソー | 流量制御弁 |
JP4767232B2 (ja) * | 2007-08-20 | 2011-09-07 | 愛三工業株式会社 | 排気流路バルブ |
JP2011043218A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Denso Corp | 流体制御弁 |
JP2018123856A (ja) * | 2017-01-30 | 2018-08-09 | 大豊工業株式会社 | バルブ装置 |
WO2018167942A1 (ja) * | 2017-03-17 | 2018-09-20 | 三菱電機株式会社 | バタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブ |
JP6756316B2 (ja) * | 2017-08-22 | 2020-09-16 | 株式会社デンソー | バルブ装置の製造方法 |
-
2019
- 2019-04-17 JP JP2019078709A patent/JP2020176676A/ja active Pending
-
2020
- 2020-04-10 WO PCT/JP2020/016204 patent/WO2020213544A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020213544A1 (ja) | 2020-10-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6460012B2 (ja) | バルブ装置 | |
JP5355792B2 (ja) | ステップタイプバルブ | |
JP6447461B2 (ja) | シールリング | |
US11085543B2 (en) | Butterfly valve including a valve body, shaft, groove portion and seal ring | |
JP6075923B2 (ja) | ターボチャージャ | |
JP2011196464A (ja) | ボール弁型バルブ装置 | |
JP5281724B1 (ja) | 過給機用軸流タービン | |
WO2021024697A1 (ja) | シールリング、バルブ装置、およびシールリングの製造方法 | |
WO2020213544A1 (ja) | バルブ装置 | |
JP5360018B2 (ja) | シールリングおよびその製造方法 | |
JP6701436B2 (ja) | バタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブ | |
WO2020017131A1 (ja) | シールリング及びこれを用いた弁装置 | |
JP2021067290A (ja) | バタフライバルブ | |
JP2011012749A (ja) | 弁装置 | |
JP7107237B2 (ja) | バタフライバルブ | |
CN114981575A (zh) | 阀装置 | |
JP2013241899A (ja) | バルブ装置 | |
JP7354961B2 (ja) | 複合シールリング | |
WO2019009134A1 (ja) | 絞り弁装置 | |
JP5751057B2 (ja) | 弁装置 | |
JP7115070B2 (ja) | 弁装置 | |
WO2016038860A1 (ja) | バルブ装置 | |
JP2013142426A (ja) | バルブ装置 | |
JP2018109420A (ja) | 密封装置 | |
JP2018109421A (ja) | 密封装置 |