JP2021092251A - Valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブ装置に関する。 The present invention relates to a valve device.
特許文献1に、バルブ装置が開示されている。このバルブ装置は、弁室とこの弁室に連通する収容空間とを有するハウジングと、弁室に収容される弁部材と、収容空間に収容される弁座部材とを備える。弁座部材の内側に、弁部材によって開閉される弁座流路が形成されている。弁座部材は、弁座流路が弁部材に閉塞されるときに、弁部材と接触して弁部材と前座流路との間の隙間を塞ぐシール部を有する。シール部は、弁座流路内に突出するシール突出部を含む。
上記した従来のバルブ装置では、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積が、収容空間に形成される弁座流路を含む流路における最小の流路断面積である。このため、弁座流路の全開時に弁座流路を通過する流体の流量(すなわち、流体の最大流量)は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積によって定まる。 In the conventional valve device described above, the flow path cross-sectional area of the valve seat flow path at the position of the seal protrusion is the minimum flow path cross-sectional area in the flow path including the valve seat flow path formed in the accommodation space. Therefore, the flow rate of the fluid passing through the valve seat flow path when the valve seat flow path is fully opened (that is, the maximum flow rate of the fluid) is determined by the flow path cross-sectional area of the valve seat flow path at the position of the seal protrusion.
しかし、シール突出部は、主としてゴム材料で構成されているため、経時変化でへたりが生じる。シール突出部にへたりが生じると、流路幅が広がり、最小の流路断面積が増大する。このため、流体の最大流量が増大するという課題が、本発明者によって見出された。なお、「へたり」とは、長く使っている間に生じる永久変形のことである。 However, since the seal protrusion is mainly made of a rubber material, it is settled with time. When the seal protrusion is settled, the flow path width is widened and the minimum flow path cross-sectional area is increased. Therefore, the problem of increasing the maximum flow rate of the fluid has been found by the present inventor. In addition, "sag" is a permanent deformation that occurs during long-term use.
本発明は上記点に鑑みて、シール突出部の経時変化による流体の最大流量の増大を抑制することができるバルブ装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a valve device capable of suppressing an increase in the maximum flow rate of a fluid due to a change with time of a seal protrusion.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明によれば、
バルブ装置は、
弁室(11)を形成する弁室内壁(101)、弁室に連通する収容空間(14)を形成する収容空間内壁(104)を有するハウジング(10)と、
収容空間に収容され、流体が流れる弁座流路(31)を形成する弁座部材(30)と、
弁室に収容され、弁座流路を開閉する筒状または球状の弁部材本体部(21)を有する弁部材(20)と、
収容空間のうち弁座部材よりも弁室から離れた側に収容され、弁座部材をハウジングに固定する固定部材(60)と、を備え、
弁座部材は、内側に弁座流路を形成する筒部(41)と、筒部のうち弁室から離れた側に連なるとともに筒部よりも筒部の外側に環状に突出したフランジ部(42)と、筒部のうち弁室側に設けられ、弁座流路が弁部材本体部に閉塞されるときに、弁部材本体部と接触して弁部材本体部と弁座部材との間の隙間を塞ぐシール部(52、54)とを有し、
収容空間内壁は、フランジ部の軸線(CL)に沿う方向でフランジ部と対向する環状の対向面(113)を含み、
固定部材は、軸線に沿う方向で、それ自身と対向面との間にフランジ部を挟んだ状態で、ハウジングに固定されており、
シール部は、弁座流路内に突出するシール突出部(54)を含み、
固定部材は、環状であって、固定部材の内側に、弁座流路に連通する内側流路(61)を形成しており、
固定部材を構成する材料は、シール突出部を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料であり、
固定部材の内側流路の流路断面積は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積よりも小さく、弁座流路の全開時に収容空間内壁の内側に形成される流体の流路での最小の流路断面積である。
According to the invention according to
The valve device is
A housing (10) having a valve chamber wall (101) forming a valve chamber (11), an accommodation space inner wall (104) forming an accommodation space (14) communicating with the valve chamber, and a housing (10).
A valve seat member (30) that is accommodated in the accommodation space and forms a valve seat flow path (31) through which a fluid flows.
A valve member (20) housed in a valve chamber and having a tubular or spherical valve member main body (21) that opens and closes a valve seat flow path.
It is provided with a fixing member (60), which is accommodated on the side of the accommodation space farther from the valve chamber than the valve seat member and fixes the valve seat member to the housing.
The valve seat member includes a tubular portion (41) that forms a valve seat flow path on the inside, and a flange portion (41) that is connected to the side of the tubular portion that is distant from the valve chamber and that protrudes outward from the tubular portion in an annular shape. 42) and, which is provided on the valve chamber side of the tubular portion, when the valve seat flow path is blocked by the valve member main body, it comes into contact with the valve member main body and is between the valve member main body and the valve seat member. It has a seal part (52, 54) that closes the gap between the two.
The inner wall of the accommodation space includes an annular facing surface (113) facing the flange portion in a direction along the axis (CL) of the flange portion.
The fixing member is fixed to the housing in the direction along the axis with the flange portion sandwiched between itself and the facing surface.
The seal portion includes a seal protrusion (54) projecting into the valve seat flow path.
The fixing member is annular, and an inner flow path (61) communicating with the valve seat flow path is formed inside the fixing member.
The material constituting the fixing member is a material having a smaller amount of change in shape with time as compared with the material constituting the seal protrusion.
The flow path cross-sectional area of the inner flow path of the fixing member is smaller than the flow path cross-sectional area of the valve seat flow path at the position of the seal protrusion, and the fluid formed inside the inner wall of the accommodation space when the valve seat flow path is fully opened. It is the minimum flow path cross-sectional area in the flow path of.
これによれば、固定部材の内側流路の流路断面積は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積よりも小さい。そして、この内側流路の流路断面積は、弁座流路の全開時に収容空間内壁の内側に形成される排気の流路での最小の流路断面積である。このため、排気の最大流量は、固定部材の内側流路の流路断面積によって定まる。 According to this, the flow path cross-sectional area of the inner flow path of the fixing member is smaller than the flow path cross-sectional area of the valve seat flow path at the position of the seal protrusion. The flow path cross-sectional area of this inner flow path is the minimum flow path cross-sectional area of the exhaust flow path formed inside the inner wall of the accommodation space when the valve seat flow path is fully opened. Therefore, the maximum flow rate of exhaust gas is determined by the flow path cross-sectional area of the inner flow path of the fixing member.
また、固定部材を構成する材料は、シール突出部を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料である。このため、内側流路の流路断面積は、シール突出部の位置での弁座流路の流路断面積よりも、経時変化が小さい。 Further, the material constituting the fixing member is a material having a smaller amount of change in shape with time as compared with the material constituting the seal protrusion. Therefore, the flow path cross-sectional area of the inner flow path changes with time less than the flow path cross-sectional area of the valve seat flow path at the position of the seal protrusion.
よって、これによれば、シール突出部の経時変化による排気の最大流量の増大を抑制することができる。 Therefore, according to this, it is possible to suppress an increase in the maximum flow rate of the exhaust gas due to a change with time of the seal protrusion.
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。 The reference reference numerals in parentheses attached to each component or the like indicate an example of the correspondence between the component or the like and the specific component or the like described in the embodiment described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。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、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, parts that are the same or equal to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態のバルブ装置1は、燃料を燃焼することによって駆動力を発生するエンジンシステム90に適用される。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the
[エンジンシステムの構成]
最初に、エンジンシステム90について説明する。エンジンシステム90は、エンジン91、吸気系92、排気系93、過給器94、排気還流系95などを備えている。エンジン91は、シリンダ911内にピストン912を収容して燃焼室910を形成する。エンジン91は、機関の内部の燃焼室910で燃料を燃焼させる内燃機関である。
[Engine system configuration]
First, the
吸気系92は、外気からエンジン91に空気を供給する。吸気系92は、吸気管921、吸気マニホールド922、エアクリーナ923、インタークーラ924、およびスロットル925などを有する。以下、エンジン91に供給される空気を吸入空気と呼ぶ。
The
吸気管921は、燃焼室910に吸入空気を導くための配管であり、吸気通路920を形成する。吸気管921の一端は、外気に開放され、他端は、吸気マニホールド922に接続されている。吸気マニホールド922は、吸気管921の他端とエンジン91とに接続されている。吸気マニホールド922は、シリンダ911の数と同数の通路に分岐する構造を有する。エアクリーナ923は、大気から取り込んだ空気から異物を除去する。インタークーラ924は、過給器94のコンプレッサ941により圧縮されて昇温した吸入空気を冷却する。スロットル925は、エンジン91の吸気量を調整する。スロットル925は、電子制御ユニット96と電気的に接続されている。以下では、電子制御ユニットをECUと呼ぶ。
The
排気系93は、エンジン91が排出する排気を外気へ放出する。排気系93は、排気管931、排気マニホールド932、および排気浄化ユニット933を有する。排気管931は、エンジン91の排気を大気に導くための配管であり、排気通路930を形成する。排気マニホールド932は、排気管931の一端とエンジン91とに接続している。排気マニホールド932は、シリンダ911の数と同数の通路が合流する構造を有する。排気浄化ユニット933は、排気管931に設けられている。排気浄化ユニット933は、排気に含まれる炭化水素を分解したり、微粒子状物質を捕捉したりする。
The
過給器94は、排気のエネルギーを利用して吸気管921内で吸入空気を圧縮し、燃焼室910に加圧した吸入空気を過給する。過給器94は、コンプレッサ941、タービン942、およびシャフト943を有する。コンプレッサ941は、吸気通路920においてエアクリーナ923とインタークーラ924との間に配置されている。コンプレッサ941は、吸入空気を圧縮可能である。タービン942は、排気通路930において排気マニホールド932と排気浄化ユニット933との間に配置されている。タービン942は、排気のエネルギーにより回転駆動される。シャフト943は、コンプレッサ941とタービン942とを連結している。コンプレッサ941とタービン942とは、シャフト943により同期して回転する。
The
排気還流系95は、タービン942を通過した後の排気を吸気通路920に還流し、エアクリーナ923を経由した空気とともに燃焼室910に供給する。排気還流系95は、EGR管951、EGRクーラ952、およびバルブ装置1を備える。
The exhaust
EGR管951は、排気管931の排気浄化ユニット933の下流側と、吸気管921のコンプレッサ941の上流側とを接続する。EGR管951は、タービン942を通過した後の排気をコンプレッサ941による圧縮前の空気に還流するEGR通路950を形成する。EGRクーラ952は、EGR管951に設けられている。EGRクーラ952は、EGR通路950を通る気体を冷却する。
The
バルブ装置1は、EGR管951と吸気管921とが接続されている箇所に設けられている。バルブ装置1は、EGR通路950を通じて吸気通路920に流入する排気の流量を増減する。バルブ装置1は、ECU96と電気的に接続されている。
The
ECU96は、演算部としてのCPU、ならびに、記憶部としてのRAM、ROM等を有するマイクロコンピュータ等から構成されている。ECU96は、エンジンシステム90を搭載する車両や装置の駆動状況、当該車両や装置を操作する操作者の操作内容に応じて、スロットル925やバルブ装置1の駆動を制御する。
The
[バルブ装置の構成]
次に、バルブ装置1の構成について説明する。バルブ装置1は、円筒状の弁部材が回転駆動することによって流体の通路の開度が増減可能なロータリー式の弁である。バルブ装置1は、EGR通路950の吸気通路920に対する開度を増減可能である。
[Valve device configuration]
Next, the configuration of the
図2、図3、図4に示すように、バルブ装置1は、ハウジング10と、弁部材20と、弁座部材30と、固定部材60とを備える。図4では、バルブ装置1の図3と同じ断面が示されている。図4の弁部材20の位置は、図3の弁部材20の位置と異なる。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the
ハウジング10は、吸気通路920とEGR通路950との合流部を形成する。ハウジング10は、弁部材20を収容可能に形成されている。ハウジング10は、金属材料のみで構成されている。金属材料としては、アルミニウム合金が挙げられる。なお、ハウジング10は、主として金属材料で構成されていればよい。すなわち、ハウジング10は、金属材料と他の材料とによって構成されていてもよい。
The
図3、図4に示すように、ハウジング10は、弁室11を形成する弁室内壁101と、上流側流路12を形成する第一流路内壁102と、下流側流路13を形成する第二流路内壁103と、収容空間14を形成する収容空間内壁104とを有する。内壁は、内側の壁面である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
弁室11は、弁部材20を回転可能に収容するように形成されている。上流側流路12は、弁室11に連通するよう形成されている。上流側流路12は、エアクリーナ923に連通する。下流側流路13は、上流側流路12とは別に弁室11に連通するよう形成されている。下流側流路13は、上流側流路12と同軸上に形成されている。下流側流路13は、インタークーラ924に連通する。収容空間14は、上流側流路12および下流側流路13とは別に弁室11に連通するよう形成されている。収容空間14は、弁座部材30を収容可能に形成されている。収容空間14は、EGR通路950に連通する。
The
弁部材20は、弁室11に収容されている。弁部材20は、弁座部材30の弁座流路31を開閉する。弁部材20は、ハウジング10に対して相対回転可能に設けられている。弁部材20は、図示しない電動モータによって駆動される。ここで、弁部材20の回転方向について、便宜的に、図3の状態から図4の状態に回転する方向を「EGR通路遮断方向」という。図4の状態から図3の状態に回転する方向を「EGR通路開放方向」という。
The
弁座部材30は、収容空間14に収容されている。弁座部材30は、ハウジング10とは別体の部材である。弁座部材30は、排気が流れる弁座流路31を形成する部材である。収容空間14がEGR通路950に連通することから、弁座流路31は、EGR通路950に連通する。
The
図5に示すように、弁部材20は、弁部材本体部21と、上アーム22と、下アーム23と、上シャフト24と、下シャフト25とを有する。
As shown in FIG. 5, the
弁部材本体部21は、筒状である。弁部材本体部21の外壁面211は、円筒の径方向外側の壁面の一部と同じ形状となるように形成されている。外壁面211は、シール面212、213および接続シール面214、215を有する。
The valve member
シール面212、213は、外壁面211において弁部材本体部21の周方向に向かうように形成されている。シール面212は、円筒の側壁の内壁面の一部と同じ形状となっている。シール面212は、中心角が180度の半円筒形となっている。シール面212は、半径がシール面213の半径に比べ大きくなるように形成されている。シール面213は、円筒の側壁の外壁面の一部と同じ形状となっている。シール面213は、中心角が180度の半円筒形となっている。シール面212を含む仮想円筒面とシール面213を含む仮想円筒面とは同軸上に中心軸を有する。当該中心軸は、弁部材20の回転軸に直交する。
The seal surfaces 212 and 213 are formed on the
接続シール面214、215は、シール面212、213に直交するよう形成されている。接続シール面214、215の法線は、平行移動すると弁部材20の回転軸に直交することが可能である。接続シール面214は、シール面212とシール面213とが接続する箇所のうち上アーム22側に位置する。接続シール面215は、シール面212とシール面213とが接続する箇所のうち下アーム23側に位置する。
The connection seal surfaces 214 and 215 are formed so as to be orthogonal to the seal surfaces 212 and 213. The normals of the connection seal surfaces 214 and 215 can be orthogonal to the rotation axis of the
上アーム22および下アーム23は、略扇状に形成されている部位である。上アーム22は、弁部材本体部21の軸方向の一方側の端部に設けられている。下アーム23は、弁部材本体部21の軸方向の他方側の端部に設けられている。弁部材本体部21、上アーム22および下アーム23は、合成樹脂材料のみで構成されている。合成樹脂材料としては、高い耐熱性を有する材料、例えば、ポリフェニレンスルフィドが挙げられる。なお、弁部材本体部21、上アーム22および下アーム23は、主として合成樹脂材料で構成されていればよい。すなわち、弁部材本体部21、上アーム22および下アーム23は、合成樹脂材料と他の材料とによって構成されていてもよい。
The
上シャフト24および下シャフト25は、弁部材20の回転軸である。上シャフト24および下シャフト25は、ステンレス等の金属材料のみで構成されている略棒状の部材である。上シャフト24は、上アーム22に設けられている。上シャフト24は、上アーム22から弁部材本体部21に対して離れる方向に延びている。下シャフト25は、下アーム23に設けられている。下シャフト25は、下アーム23から弁部材本体部21に対して離れる方向に延びている。上シャフト24および下シャフト25は、ハウジング10に設けられた図示しない軸受に、回転可能に支持されている。
The
図6、7に示すように、弁座部材30は、弁座本体部材40と、弁座シール部材50とを有する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
弁座本体部材40は、筒部41と、フランジ部42とを有する。筒部41は、内側に弁座流路31を形成している。筒部41は、軸線CLに平行な方向、すなわち、軸線方向に延伸している。フランジ部42は、筒部41のうち弁室11側とは反対側に連なる。フランジ部42は、筒部41から外側に環状に突出している。軸線CLは、筒部41の中心線であり、フランジ部42の中心線でもある。フランジ部42は、フランジ部42のうち軸線方向の一方側に位置する一面421と、フランジ部42のうち軸線方向の他方側に位置する他面422とを有する。
The valve seat
図7に示すように、筒部41は、第一側壁部411と第二側壁部412とを有する。第一側壁部411および第二側壁部412は、円筒の側壁の一部と同じ形状となるように形成されている。第一側壁部411と第二側壁部412とは、中心角が180度となるように形成されている。第一側壁部411の軸線方向での高さは、第二側壁部412の軸線方向での高さよりも低い。 As shown in FIG. 7, the tubular portion 41 has a first side wall portion 411 and a second side wall portion 412. The first side wall portion 411 and the second side wall portion 412 are formed so as to have the same shape as a part of the side wall portion of the cylinder. The first side wall portion 411 and the second side wall portion 412 are formed so that the central angle is 180 degrees. The height of the first side wall portion 411 in the axial direction is lower than the height of the second side wall portion 412 in the axial direction.
弁座本体部材40は、合成樹脂材料のみで構成されている。なお、弁座本体部材40は、主として合成樹脂材料で構成されていればよい。すなわち、弁座本体部材40は、合成樹脂材料と他の材料とによって構成されていてもよい。合成樹脂材料は、合成高分子化合物のうち合成繊維、合成ゴム以外のものである。また、弁座本体部材40は、金属材料のみで構成されてもよい。
The valve
図6に示すように、弁座シール部材50は、弁座本体部材40の弁室11側の部分を覆っている。具体的には、弁座シール部材50は、筒部41を覆っているが、フランジ部42を覆っていない。
As shown in FIG. 6, the valve
図7に示すように、弁座シール部材50は、第一被覆部51と、第一突出部52と、第二被覆部53と、第二突出部54とを有する。
As shown in FIG. 7, the valve
第一被覆部51は、第一側壁部411を覆う部分である。具体的には、第一被覆部51は、第一側壁部411の径方向内側、径方向外側、およびフランジ部42側とは反対側の端部を覆う。
The
第一突出部52は、第一側壁部411のうち弁室11側に設けられている。すなわち、第一側壁部411のうちフランジ部42側とは反対側の端部に設けられている。第一突出部52は、第一被覆部51からフランジ部42の径方向の外側に突出した形状の部分である。第一突出部52は、弁部材本体部21と接触することで、弁部材本体部21と弁座部材30との間の隙間を塞ぐシール部の一部である。
The first protruding
第二被覆部53は、第二側壁部412を覆う部分である。具体的には、第二被覆部53は、第二側壁部412の径方向内側、径方向外側、フランジ部42側とは反対側の端部、および第二側壁部412の第一側壁部411と接続する部位の端面を覆う。第二被覆部53は、図7に示すように、第一側壁部411と接続する部位の端面を覆う部位にシール面55、56を有する。シール面55、56は、第一突出部52に連なっている。
The
第二突出部54は、第二側壁部412のうち弁室11側に設けられている。すなわち、第二突出部54は、第二被覆部53のうちフランジ部42側とは反対側の端部に設けられている。第二突出部54は、第二被覆部53からフランジ部42の径方向の内側に突出した形状の部分である。すなわち、第二突出部54は、弁座流路31内に突出するシール突出部である。第二突出部54は、シール面55、56に連なっている。第二突出部54は、弁部材本体部21と接触することで、弁部材本体部21と弁座部材30との間の隙間を塞ぐシール部の一部である。
The second protruding
弁座シール部材50は、ゴム材料のみで構成されている。本実施形態では、ゴム材料として合成ゴムが用いられている。しかし、ゴム材料として、天然ゴムが用いられてもよい。なお、弁座シール部材50は、主としてゴム材料で構成されていればよい。すなわち、弁座シール部材50は、ゴム材料と他の材料とによって構成されていてもよい。
The valve
弁座シール部材50は、インサート成形によって、弁座本体部材40に対して一体成形されている。すなわち、弁座シール部材50と弁座本体部材40とは、弁座シール部材50が弁座本体部材40に対して一体成形された一体成形品として構成されている。なお、一体成形とは、二次接着や機械的接合を用いないで、部材の接合と同時に製品を一体で成形することである。
The valve
図6に示すように、ハウジング10の収容空間内壁104は、内側に筒部41が配置される第一壁面111と、内側に固定部材60が配置される第二壁面112と、段差面113とを含む。第一壁面111および第二壁面112は、円筒の側壁の内面と同じ形状である。第二壁面112の開口幅は、第一壁面111の開口幅よりも大きい。段差面113は、収容空間内壁104のうち第一壁面111と第二壁面112との間に位置する。段差面113は、第一壁面111および第二壁面112の軸線方向に対して交差(例えば、直交)する面である。
As shown in FIG. 6, the accommodation space
フランジ部42の一面421が段差面113に接する状態で、弁座部材30は収容空間14に収容されている。このとき、段差面113とフランジ部42の一面421とは、フランジ部42の軸線CLに沿う方向で、対向している。したがって、段差面113は、フランジ部の軸線CLに沿う方向で、フランジ部42と対向する環状の対向面に相当する。
The
図3、4に示すように、固定部材60は、収容空間14のうち弁座部材30よりも弁室11から離れた側に収容されている。固定部材60は、弁座部材30をハウジング10に固定する部材である。図6に示すように、固定部材60は、フランジ部42を段差面113に押しつけるように、収容空間内壁104に対して圧入されている。すなわち、固定部材60は、軸線CLに沿う方向で、それ自身と段差面113との間にフランジ部42を挟んだ状態で、ハウジング10に固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the fixing
図3に示すように、固定部材60は、円環状の板であって、その内側に、弁座流路31に連通する内側流路61を形成している。図6に示すように、固定部材60の内側端面62と第二突出部54の先端54aの位置とを、弁座部材30の周方向での同じ位置で比較したとき、固定部材60の内側端面62は、フランジ部42の軸線CLを中心とする径方向で、第二突出部54の先端54aと同じ位置にある。このため、図3、図6に示すように、内側流路61の流路幅D1は、第二突出部54が弁部材本体部21と非接触の状態のときの弁座流路31の第二突出部54の位置での流路幅D2よりも小さい。この結果、内側流路61の流路断面積は、第二突出部54の位置での弁座流路31の流路断面積よりも小さい。そして、この内側流路61の流路断面積は、弁座流路31の全開時に収容空間内壁104の内側に形成される排気の流路における最小の流路断面積である。
As shown in FIG. 3, the fixing
固定部材60は、金属材料のみで構成されている。金属材料としては、アルミニウム合金が挙げられる。金属材料は、弁座シール部材50を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料である。なお、固定部材60は、弁座シール部材50を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料であれば、金属材料以外の材料で構成されていてもよい。
The fixing
なお、固定部材60が収容空間内壁104に対して圧入されているため、収容空間内壁104の第二壁面112の一部が変形している。また、固定部材60は、圧入に加えて、かしめによって、固定部材60がハウジング10に固定されていてもよい。また、固定部材60が収容空間内壁104に対して溶接されることによって、固定部材60がハウジング10に固定されてもよい。
Since the fixing
[バルブ装置の作動]
次に、バルブ装置1の作動について説明する。図3、4に示すように、弁部材20は、回転によって弁部材本体部21の外壁面211が上流側流路12の弁室11側の開口120と収容空間14の弁室11側の開口140との間を往来する。
[Activation of valve device]
Next, the operation of the
具体的には、弁部材20がEGR通路開放方向に回転すると、図3に示すように、弁部材20は、上流側流路12の開口120に位置し、弁座流路31を開放する。すなわち、弁部材20は、弁室11に対して弁座流路31を全開しつつ、弁室11に対して上流側流路12を最小限に絞る。
Specifically, when the
また、弁部材20がEGR通路遮断方向に回転すると、図4に示すように、弁部材20は、収容空間14の開口140に位置し、弁座流路31を閉塞する。すなわち、弁部材20は、弁室11に対して弁座流路31を全閉しつつ、弁室11に対して上流側流路12を最大限に開放する。
Further, when the
ここで、弁部材20が弁座流路31を閉塞するときでは、第一突出部52、第二突出部54が、弁部材本体部21に押されることで、第一突出部52、第二突出部54が弾性変形する。具体的には、図8に示すように、第二突出部54は、弁部材本体部21のシール面213に押されることで、第二突出部54は倒れた状態となる。図示しないが、第一突出部52も、弁部材本体部21のシール面212に押されることで、第二突出部54は倒れた状態となる。これにより、弁部材20と弁座部材30との間がシールされた状態となる。
Here, when the
一方、弁部材20が弁座流路31を閉塞している状態から弁部材20がEGR通路開放方向に回転し、弁部材20と第二突出部54とが非接触の状態になると、第二突出部54は、元の形状に戻る。
On the other hand, when the
このように、バルブ装置1では、弁部材20が回転することによって、EGR通路950が開閉されるとともに、EGR通路950の吸気通路920に対する開度を増減することが可能である。バルブ装置1によれば、図9に示すように、弁部材20の作動角に応じて、バルブ装置1から流出する空気、排気のそれぞれの流量を調整することができる。なお、EGR通路950を流れる排気は、吸気通路920の負圧によって吸気通路920に流入する。
In this way, in the
次に、本実施形態の効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described.
図10に示すように、比較例1のバルブ装置J1では、固定部材60の内側端面62は、フランジ部42の軸線CLを中心とする径方向で、第二突出部54の先端54aよりも外側に位置する。内側流路61の流路幅D1は、第二突出部54が弁部材本体部21と非接触の状態のときの第二突出部54の位置での弁座流路31の流路幅D2よりも大きい。第二突出部54の位置での弁座流路31の流路断面積が、弁座流路31の全開時に収容空間内壁104の内側に形成される排気の流路における最小の流路断面積である。このため、弁座流路31の全開時に弁座流路31を通過する排気の流量(すなわち、排気の最大流量)は、第二突出部54の位置での弁座流路31の流路断面積によって定まる。
As shown in FIG. 10, in the valve device J1 of Comparative Example 1, the
しかし、第二突出部54は、ゴム材料で構成されているため、経時変化でへたりが生じる。すなわち、第二突出部54は、図10中の実線で示される形状から破線で示される弁座流路31の閉塞時の形状に塑性変形する。この場合、弁座流路31の全開時においても、弁座流路31の閉塞時の形状が維持されてしまう。このように、第二突出部54にへたりが生じると、第二突出部54の位置での弁座流路31の流路幅が、図10に示す流路幅D2から流路幅D3に広がり、弁座流路31の全開時での弁座流路31の最小の流路断面積が増大する。このため、流路断面積が増大した分、排気の最大流量が増大する。
However, since the second protruding
これに対して、本実施形態のバルブ装置1では、内側流路61の流路断面積は、第二突出部54の位置での弁座流路31の流路断面積よりも小さい。そして、この内側流路61の流路断面積は、弁座流路31の全開時に収容空間内壁104の内側に形成される排気の流路での最小の流路断面積である。なお、収容空間内壁104の内側に形成される排気の流路には、弁座流路31および内側流路61が含まれる。このため、排気の最大流量は、固定部材60の内側流路61の流路断面積によって定まる。
On the other hand, in the
また、固定部材60を構成する材料は、第二突出部54を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい金属材料である。このため、内側流路61の流路断面積は、第二突出部54の位置での弁座流路31の流路断面積よりも、経時変化が小さい。
Further, the material constituting the fixing
よって、本実施形態のバルブ装置1によれば、第二突出部54の経時変化による排気の最大流量の増大を抑制することができる。
Therefore, according to the
本実施形態のように、排気還流系95を備えるエンジンシステム90では、エンジンに還流する排気の最大流量は、エンジンの失火に配慮し、最大値が設定される。しかしながら、比較例1のバルブ装置J1では、第二突出部54の経時変化によって、排気の最大流量が増大する。このため、第二突出部54が経時変化した場合、弁座流路31の全開時に、エンジン91が失火する恐れがある。これに対して、本実施形態のバルブ装置1によれば、このような問題を回避することができる。
In the
ところで、本実施形態と異なり、弁座本体部材40の一部を内側に突出させ、その部分での弁座流路31の流路断面積を、弁座流路31の全開時に収容空間内壁104の内側に形成される排気の流路における最小断面積とすることが考えられる。しかし、この場合、弁座本体部材40の形状が複雑となり、インサート成形によって弁座シール部材50と弁座本体部材40とを一体成形することが困難であり、実現が困難である。
By the way, unlike the present embodiment, a part of the valve seat
また、本実施形態と異なり、弁座部材30および固定部材60とは別体の部材を用いて、この別体の部材に形成される流路の流路断面積を、弁座流路31の全開時に収容空間内壁104の内側に形成される排気の流路における最小断面積とすることが考えられる。しかし、この場合、バルブ装置全体の部品点数が増大するため、好ましくない。
Further, unlike the present embodiment, a member separate from the
これらに対して、本実施形態のバルブ装置1によれば、これらの問題を回避することができる。
On the other hand, according to the
また、本実施形態のバルブ装置1によれば、固定部材60の内側流路61の流路断面積によって、排気の最大流量が設定される。このため、図11A、図12Aに示すように、固定部材60の内側流路61の流路断面積を任意の大きさに設定することで、図11B、図12Bに示すように、排気の最大流量を任意の大きさに設定することができる。すなわち、固定部材60を変更することで、排気の最大流量を変更することができる。
Further, according to the
図11A、図12Aに示すバルブ装置1では、どちらも、固定部材60の内側端面62は、フランジ部42の径方向で、第二突出部54よりも中心側の位置にある。
In both of the
図11Aに示す内側流路61の流路幅D4は、図3に示す内側流路61の流路幅D1よりも小さい。このため、図11Bと図9とを比較してわかるように、図11Aに示すバルブ装置1における排気の最大流量は、図3に示すバルブ装置1における排気の最大流量よりも少ない。
The flow path width D4 of the
また、図12Aに示す内側流路61の流路幅D5は、図11Aに示す内側流路61の流路幅D4よりも小さい。このため、図12Bと図11Bとを比較してわかるように、図12Aに示すバルブ装置1における排気の最大流量は、図11Aに示すバルブ装置1における排気の最大流量よりも少ない。
Further, the flow path width D5 of the
(他の実施形態)
(1)上記各実施形態では、弁部材20が弁座流路31を閉塞するとき、第一突出部52および第二突出部54は、シール面212、213に倒される。しかし、第一突出部52および第二突出部54は、シール面212、213に圧縮されてもよい。
(Other embodiments)
(1) In each of the above embodiments, when the
(2)上記各実施形態では、弁部材本体部21は、筒状である。しかし、弁部材本体部21は、球状であってもよい。
(2) In each of the above embodiments, the valve member
(3)上記各実施形態では、バルブ装置1は、エンジンシステム90に適用されている。弁座流路31を流れる流体は、エンジン91から排出され、エンジン91の空気吸入側へ供給される排気である。しかし、バルブ装置1は、他の用途に適用されてもよい。すなわち、弁座流路31を流れる流体は、排気以外の流体であってもよい。また、弁座流路31を流れる流体は、気体に限られず、液体でもよい。
(3) In each of the above embodiments, the
(4)上記各実施形態では、ハウジング10、上シャフト24、下シャフト25は、金属材料で構成されている。しかし、これらは、合成樹脂材料で構成されていてもよい。
(4) In each of the above embodiments, the
(5)上記各実施形態では、弁部材本体部21、弁座部材30は、合成樹脂材料で構成されている。しかし、これらは、金属材料で構成されていてもよい。
(5) In each of the above embodiments, the valve member
(6)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り、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。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、構成要素等の材質、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材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 (6) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of claims, and includes various modifications and modifications within an equal range. Further, the above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be appropriately combined unless the combination is clearly impossible. Further, in each of the above embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when it is clearly stated that they are essential and when they are clearly considered to be essential in principle. No. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical values, amounts, and ranges of the constituent elements of the embodiment are mentioned, when it is clearly stated that they are particularly essential, and in principle, the number is clearly limited to a specific number. It is not limited to the specific number except when it is done. Further, in each of the above embodiments, when referring to the material, shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, etc., except when specifically specified or when the material, shape, positional relationship, etc. are limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. in principle. , The material, shape, positional relationship, etc. are not limited.
10 ハウジング
20 弁部材
30 弁座部材
41 筒部
42 フランジ部
52 第一突出部
54 第二突出部
60 固定部材
61 内側流路
10
Claims (2)
弁室(11)を形成する弁室内壁(101)、前記弁室に連通する収容空間(14)を形成する収容空間内壁(104)を有するハウジング(10)と、
前記収容空間に収容され、流体が流れる弁座流路(31)を形成する弁座部材(30)と、
前記弁室に収容され、前記弁座流路を開閉する筒状または球状の弁部材本体部(21)を有する弁部材(20)と、
前記収容空間のうち前記弁座部材よりも前記弁室から離れた側に収容され、前記弁座部材を前記ハウジングに固定する固定部材(60)と、を備え、
前記弁座部材は、内側に前記弁座流路を形成する筒部(41)と、前記筒部のうち前記弁室から離れた側に連なるとともに前記筒部よりも前記筒部の外側に環状に突出したフランジ部(42)と、前記筒部のうち前記弁室側に設けられ、前記弁座流路が前記弁部材本体部に閉塞されるときに、前記弁部材本体部と接触して前記弁部材本体部と前記弁座部材との間の隙間を塞ぐシール部(52、54)とを有し、
前記収容空間内壁は、前記フランジ部の軸線(CL)に沿う方向で前記フランジ部と対向する環状の対向面(113)を含み、
前記固定部材は、前記軸線に沿う方向で、それ自身と前記対向面との間に前記フランジ部を挟んだ状態で、前記ハウジングに固定されており、
前記シール部は、前記弁座流路内に突出するシール突出部(54)を含み、
前記固定部材は、環状であって、前記固定部材の内側に、前記弁座流路に連通する内側流路(61)を形成しており、
前記固定部材を構成する材料は、前記シール突出部を構成する材料と比較して、形状の経時変化量が小さい材料であり、
前記固定部材の前記内側流路の流路断面積は、前記シール突出部の位置での前記弁座流路の流路断面積よりも小さく、前記弁座流路の全開時に前記収容空間内壁の内側に形成される前記流体の流路での最小の流路断面積である、バルブ装置。 It ’s a valve device,
A housing (10) having a valve chamber wall (101) forming a valve chamber (11), an accommodation space inner wall (104) forming an accommodation space (14) communicating with the valve chamber, and a housing (10).
A valve seat member (30) that is accommodated in the accommodation space and forms a valve seat flow path (31) through which a fluid flows.
A valve member (20) housed in the valve chamber and having a tubular or spherical valve member main body (21) that opens and closes the valve seat flow path.
A fixing member (60), which is accommodated on a side of the accommodating space farther from the valve chamber than the valve seat member and fixes the valve seat member to the housing, is provided.
The valve seat member is connected to a tubular portion (41) that forms the valve seat flow path on the inside and a side of the tubular portion that is distant from the valve chamber, and is annular to the outer side of the tubular portion than the tubular portion. A flange portion (42) protruding from the shaft and a flange portion (42) provided on the valve chamber side of the tubular portion, which comes into contact with the valve member main body when the valve seat flow path is blocked by the valve member main body. It has a seal portion (52, 54) that closes a gap between the valve member main body portion and the valve seat member.
The inner wall of the accommodation space includes an annular facing surface (113) facing the flange portion in a direction along the axis (CL) of the flange portion.
The fixing member is fixed to the housing in a direction along the axis with the flange portion sandwiched between itself and the facing surface.
The seal portion includes a seal protrusion (54) projecting into the valve seat flow path.
The fixing member is annular, and an inner flow path (61) communicating with the valve seat flow path is formed inside the fixing member.
The material constituting the fixing member is a material having a smaller amount of change in shape with time as compared with the material constituting the seal protrusion.
The flow path cross-sectional area of the inner flow path of the fixing member is smaller than the flow path cross-sectional area of the valve seat flow path at the position of the seal protrusion, and when the valve seat flow path is fully opened, the inner wall of the accommodation space A valve device that is the smallest flow path cross-sectional area of the fluid flow path formed inside.
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