JP4715396B2 - 流体制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、バルブの開度に対応してハウジングの内部に形成される流体流路を流れる流体を制御する流体制御弁に関するもので、特にバルブの外周に設けられた環状溝内に、自身の拡径方向に張力を発生するＣ字状のシールリングを装着した排気ガス還流量制御弁に係わる。

［従来の技術］
従来より、内燃機関の排気管内を流れる排気ガスの一部である排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を吸気管内を流れる吸入空気中に混入させることにより、最高燃焼温度を低下させ、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物）の低減を図るようにした排気ガス再循環装置が知られている。しかし、排気ガスを吸気側に再循環（還流）させると、内燃機関の出力の低下および内燃機関の運転性の低下を伴うので、排気管から吸気管内へ還流させる排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を調節する必要がある。

そこで、従来より、排気ガス再循環装置の排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路の開口面積を変更して、排気ガス還流量を制御する排気ガス還流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）が設けられている。この排気ガス還流量制御弁の一例として、歯車減速機構を介して電動モータ等のアクチュエータの回転運動をバルブ軸に伝達し、バルブ軸の先端に装着されたバタフライ型バルブを、バルブ軸を中心にして回転運動させて、バルブ全閉位置からバルブ全開位置までの作動範囲で動作させる排気ガス還流量制御弁がある。

ここで、ＥＧＲガス等の高温流体の流量を制御するバタフライ型バルブにおいては、バタフライ型バルブの外周面全周に円環状のシールリング溝を形成し、このシールリング溝にシールリングを嵌め合わせて、バルブ全閉時の高温流体の漏洩を防止して気密性を確保している。なお、シールリングは、自身の拡径方向の張力を利用して、バルブ全閉時にバタフライ型バルブを開閉自在に収容する円管状のライナーの内周面（シール面）に密着するように構成されている。

［従来の技術の不具合］
しかるに、この方式では、温度変化によるライナーとシールリングとの熱膨張係数の違いによる担ぎを防止する目的で、周方向に一箇所だけ切欠隙間を設ける必要があり、バルブ全閉時であっても切欠隙間を高温流体が通り抜けてしまい、高温流体の漏洩を避けることができなかった。そこで、従来より、互いの切欠隙間を周方向に約１８０°ずらした位置で２個のシールリングを重ね合わせて、切欠隙間の直接通り抜けを防止すると共に、シールリング溝底を経路とし２つの切欠隙間を通過する高温流体の洩れを抑止するために、２個のシールリングの半径方向の内径側（シールリング溝の溝底面側）にバックアップリングを配置した流体流量制御弁が公知である（例えば、特許文献１参照）。

ところが、特許文献１に記載の流体流量制御弁においては、高温流体の気密性を確保するための高価なシールリングが２個必要であり、更にバックアップリングが１個必要であるため、合計３個以上のリングが必要となる。また、２個のシールリングの切欠隙間の位置を常に１８０°ずらす必要があるため、この状態を維持する構造が必要となる。また、切欠隙間の無いバックアップリングをシールリング溝に組み付けるために、２枚のバタフライプレートの裏面同士を密着させて円板状のバタフライ型バルブを構成している。すなわち、バタフライ型バルブを、２枚のバタフライプレートといった二部品によって構成している。したがって、構造が複雑で、部品点数が多いため、組付工数が多くなる。しかも高価な部品が多数必要となるので、コストアップを招くという問題が生じている。
特開昭６０−２４５８８０号公報（第１−３頁、第１図−第４図）

本発明の目的は、コスト削減を図りながらも、シールリングの切欠隙間を通過する流体の洩れを確実に抑止することのできる流体制御弁を提供することにある。また、バルブを一部品で構成することで、部品点数および組付工数を削減することのできる流体制御弁を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、バルブの外周に設けられた環状溝に装着されたＣ字状のシールリングは、例えばバルブの全閉時に、ハウジングの内部に形成される流体流路の流路壁面に密着することで、ハウジング（の内周面）とバルブ（の外周面）との間に形成れる環状隙間をシールするシール機能を有している。また、シールリングの周方向の両端面間には、温度変化によるハウジングとシールリングとの熱膨張係数の違いによる担ぎを防止する目的で切欠隙間が形成されている。そして、バルブの外周に設けられた環状溝に装着されたバックアップリングは、シールリングの一対のシールリング側面のうちの一方側のシールリング側面に重ねて配置されることで、シールリングの切欠隙間を気密的（または液密的）に閉塞して、例えばバルブの全閉時にシールリングの切欠隙間を通過する流体の洩れを確実に抑止することができる。

したがって、仮にＣ字状のシールリングが１個しかバルブの外周に設けられた環状溝に装着されていなくても、切欠隙間がなく、張力によるシール機能を持たないバックアップリングを１個のシールリングの一方側のシールリング側面に重ねて配置すると共に、環状溝内を半径方向に移動できるようにすることで、シールリングの周方向の両端面間に設けられる切欠隙間を通過する流体の洩れを確実に防止することができる。これによって、高価なシールリングを１個に削減することができるので、部品点数および組付工数を低減することができる。これにより、コスト削減を図ることができる。

また、バックアップリングの周方向の一箇所が、例えば必要最小限となるように一文字状に切断されているので、バルブを一部品によって構成した場合でも、バルブの外周に設けられた環状溝に、その切断部を利用して（拡開させて）バックアップリングを容易に組み付けることができる。したがって、バルブを一部品で構成することができるので、部品点数および組付工数を低減することができる。これにより、コスト削減を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、一方側のシールリング側面とは、バルブの全閉時に流体流路を流れる流体の流れ方向の下流側に位置する下流側のシールリング側面である。すなわち、バルブの外周に設けられた環状溝内において、シールリングよりも流体の流れ方向の下流側にバックアップリングを配置している。そして、バルブ全閉時に流体圧力がバルブおよびシールリングに作用すると、シールリングの下流側のシールリング側面がバックアップリングの上流側のバックアップリング側面に押し付けられ、更に、バックアップリングの下流側のバックアップリング側面がバルブの環状溝の下流側の環状溝壁面に押し付けられる。したがって、バルブの外周に設けられた環状溝内において、シールリングよりも流体の流れ方向の上流側にバックアップリングを配置したものと比べて、シール効果を高めることができるので、バックアップリングの内径面と環状溝底面との間を経路とし切欠隙間を通過する流体の洩れを抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、例えばバルブの全閉時にシールリング自体の軸線方向に対して略直交する半径方向（拡径方向）の張力によって、シールリングのシールリング外周面がハウジングの内部に形成される流体流路の流路壁面に密着することで、ハウジング（の内周面）とバルブ（の外周面）との間に形成される環状隙間が密閉化（シール）される。

本発明を実施するための最良の形態は、コスト削減を図りながらも、シールリングの切欠隙間を通過する流体の洩れを確実に抑止するという目的を、切欠隙間が無く、張力によるシール機能を持たないバックアップリングを、周方向の両端面間に切欠隙間を有する１個のシールリングの一方側のシールリング側面に重ねて配置することで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図３は本発明の実施例１を示したもので、図１は排気ガス還流量制御弁のバルブ周辺構造を示した図である。

本実施例の排気ガス再循環装置は、例えば自動車等の車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）に使用されるもので、エンジンの排気管内に形成される排気通路に接続されて、排気ガスの一部（排気再循環ガス：以下ＥＧＲガスと呼ぶ）を吸気管内に形成される吸気通路に再循環（還流）させるための排気ガス還流管（図示せず）と、この排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を流れるＥＧＲガスの還流量（ＥＧＲ量）を連続的または段階的に制御する排気ガス還流量制御弁（流体制御弁、流体流量制御弁、以下ＥＧＲ制御弁と呼ぶ）１とを備えている。ここで、排気ガス還流管の上流側端部は、排気管のエキゾーストマニホールドに接続している。また、排気ガス還流管の下流側端部は、吸気管のインテークマニホールドに接続している。

本実施例のＥＧＲ制御弁１は、排気ガス還流管の一部を成すハウジング２と、このハウジング２に嵌合保持された円管状のライナー（管状部）３内に開閉自在に収容されたバタフライ型バルブ（ＥＧＲ制御弁１の弁体）４と、このバタフライ型バルブ４を閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）とを備えている。ここで、本実施例のバタフライ型バルブ４は、電動モータや動力伝達機構等のアクチュエータの駆動力を受けて回転するバルブ軸５を有し、このバルブ軸５の軸線方向の一端側に一体的に保持固定されている。また、バタフライ型バルブ４の外周面には、円環状のシールリング溝（環状溝）６が形成されている。そして、シールリング溝６の内部には、１個のシールリング７および１個のバックアップリング８が嵌め込まれている。

また、ＥＧＲ制御弁１は、バタフライ型バルブ４の外周面とライナー３の内周面との間の円環状隙間が最小となる位置、あるいはハウジング２の内部を流れるＥＧＲガスのＥＧＲ量が最小となる位置をバルブ全閉位置としたとき、このバルブ全閉位置でバタフライ型バルブ４が保持固定される時、すなわち、ライナー３内を流れるＥＧＲガス（高温流体）の平均的な流れの軸線方向に対して略直交する方向（垂直）にバタフライ型バルブ４が設定される時（バルブ全閉時）に、バタフライ型バルブ４のシールリング溝６に嵌め込まれたシールリング７の軸線方向に対して直交する半径方向（拡径方向）の張力を利用して、バタフライ型バルブ４の外周面とライナー３の内周面との間の円環状隙間を気密化（シール）するように構成されている。

ここで、本実施例のバタフライ型バルブ４を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置は、電力によって運転される電動モータと、この電動モータのモータシャフト（出力軸）の回転運動をバルブ軸５に伝達するための動力伝達機構（本実施例では歯車減速機構）とを含んで構成される動力ユニットを備えた電動式アクチュエータによって構成されている。電動モータは、ブラシレスＤＣモータやブラシ付きの直流（ＤＣ）モータ等の直流（ＤＣ）モータが採用されている。なお、三相誘導電動機等の交流（ＡＣ）モータを用いても良い。また、歯車減速機構は、電動モータのモータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、電動モータのモータ出力軸トルク（駆動力）をバルブ軸５に伝達する動力伝達機構を構成する。ここで、バルブ駆動装置、特に電動モータは、エンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）によって通電制御されるように構成されている。

ＥＣＵには、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ＥＣＵは、図示しないイグニッションスイッチをオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、バタフライ型バルブ４の弁開度（バルブ開度）を電子制御するように構成されている。なお、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵに内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、ＥＧＲ量センサ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、エアフロメータおよび冷却水温度センサ等が接続されている。

ハウジング２は、アルミニウム合金のダイカストにより所定の形状に形成されている。そして、ハウジング２は、入口側開口端が排気ガス還流管を介してエキゾーストマニホールドに接続され、出口側開口端が排気ガス還流管を介してインテークマニホールド（またはサージタンクまたはスロットルボデー）に接続されている。このハウジング２は、ライナー３内にバタフライ型バルブ４をバルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまで回転方向に回転自在に保持する装置であり、排気ガス還流管またはエンジンの吸気管にボルト等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。

そして、ハウジング２には、ライナー３を嵌合保持する円筒状のライナー嵌合部１０が一体的に形成されている。また、ハウジング２には、ブッシング１１またはボールベアリング等の軸受け部品、および、ゴムシール等のオイルシール１２またはゴムシール等のパッキンを介して、バタフライ型バルブ４と一体的に回転動作するバルブ軸５を回転自在に支持する円筒状のバルブ軸受部１３が一体的に形成されている。また、ハウジング２には、例えばバルブ全閉位置近傍またはライナー嵌合部１０またはバルブ軸受部１３の周囲に形成される冷却水循環路１４に所定の温度範囲内（例えば７５〜８０℃）のエンジン冷却水を流入させるための冷却水配管（図示せず）が接続されている。また、ハウジング２の内部には、エンジンの燃焼室より流出した排気ガスの一部が排気ガス還流管側の排気ガス還流路を経由して導入される排気ガス還流路（流体流路）１５、１７が形成されている。

ライナー３は、排気ガス還流管の一部を形成すると共に、内部にバタフライ型バルブ４を開閉自在に収容する円筒部であって、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円管形状に形成されている。なお、ライナー３の内部には、ハウジング２の排気ガス還流路１５、１７を連通する排気ガス還流路（流体流路）１６が形成されている。そして、ライナー３の内周面（ライナー内周面）には、バルブ全閉時に、シールリング７が密着可能なシールリングシート面（円筒内径面）１９が設けられている。

バタフライ型バルブ４は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により略円板形状に形成されて、吸気管内を流れる吸入空気中に混入させるＥＧＲガスのＥＧＲ量を制御するバタフライ形の回転弁である。このバタフライ型バルブ４は、エンジン運転時に、ＥＣＵからの制御信号に基づいて、バルブ全閉位置からバルブ全開位置までの回転角度範囲にて開閉動作されることで、ライナー３の内部に形成される排気ガス還流路１６の開口面積を変更してＥＧＲ量を連続的または段階的に制御する弁体である。ここで、バルブ全閉位置とは、バタフライ型バルブ４の半径方向の外径側端部の端面（バルブ外周面）とライナー３の内周面との間の隙間（バルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量）が最小となるバルブ開度（θ＝０°）のことである。また、バルブ全開位置とは、バタフライ型バルブ４の半径方向の外径側端部の端面とライナー３の内周面との間の隙間が最大となるバルブ開度（θ＝７０〜９０°）のことである。

また、バタフライ型バルブ４の半径方向の外径側端部の端面には、図２に示したように、シールリング７が半径方向および軸線方向に移動可能となる溝幅のシールリング溝（周方向溝、環状溝）６が周方向に連続して形成されている。すなわち、シールリング溝６は、バタフライ型バルブ４の外径側端部の端面の外周全体（全周）に周設されている。このシールリング溝６には、一対の第１、第２シールリング溝壁面（環状溝壁面）２１、２２およびシールリング溝底面（環状溝底面）２３が設けられている。そして、第１シールリング溝壁面２１は、下流側（一方側）のシールリング溝壁面を構成し、また、第２シールリング溝壁面２２は、上流側（他方側）のシールリング溝壁面を構成する。

そして、バタフライ型バルブ４の外径側端部（バルブ外周部）には、図２に示したように、シールリング溝６の軸線方向の両側に一対の第１、第２環状凸部（環状溝壁）２４、２５が設けられている。第１環状凸部２４は、バルブ全閉時にシールリング７またはバックアップリング８よりもＥＧＲガスの流れ方向の下流側に位置する下流側（一方側）の環状凸部を構成し、また、第２環状凸部２５は、バルブ全閉時にシールリング７またはバックアップリング８よりもＥＧＲガスの流れ方向の上流側に位置する上流側（他方側）の環状凸部を構成する。

そして、一対の第１、第２環状凸部２４、２５は、シールリング溝６を挟んで対向して配置されている。そして、第１環状凸部２４は、第２環状凸部２５に対向する対向面に、第１シールリング溝壁面２１を有している。また、第２環状凸部２５は、第１環状凸部２４に対向する対向面に、第２シールリング溝壁面２２を有している。そして、バタフライ型バルブ４は、第２環状凸部２５の外径（上流壁高さ）を、第１環状凸部２４の外径（下流壁高さ）よりも所定の半径方向寸法だけ小さくしている。すなわち、第１環状凸部２４の外径（下流壁高さ）は、第２環状凸部２５の外径（上流壁高さ）よりも大きい。

バルブ軸５は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により一体的に形成されて、ハウジング２のバルブ軸受部１３に回転自在または摺動自在に支持されている。そして、バルブ軸５の軸線方向の他端部（バルブ側に対して反対側の端部）には、歯車減速機構の構成要素の１つであるバルブ側ギヤ（図示せず）が固定されている。そして、バルブ軸５の軸線方向の一端側は、ハウジング２のライナー嵌合部１０に設けられたシャフト挿通孔２６を貫通して排気ガス還流路１６、１７の内部に突出（露出）しており、このバルブ軸５の軸線方向の一端側には、バタフライ型バルブ４を例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定するバルブ装着部が設けられている。なお、本実施例では、図１に示したように、バルブ軸５の回転中心軸線方向とバタフライ型バルブ４の中心軸線方向とが所定の角度で交差するようにバタフライ型バルブ４の直径方向に対してバルブ軸５が傾いた状態でバタフライ型バルブ４と組み付けられている。

シールリング７は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円環形状に形成されている。このシールリング７の半径方向の内径側には、バタフライ型バルブ４の外周に設けられたシールリング溝６内に移動自在に嵌め込まれる内径側端部が設けられ、また、シールリング７の半径方向の外径側には、バタフライ型バルブ４の外周面（バルブ外周面）よりもバタフライ型バルブ４の半径方向の外径側に突出した外径側端部が設けられている。すなわち、シールリング７は、外径側端部がバルブ外周面より突出した状態で、内径側端部がシールリング溝６内を半径方向、軸線方向および周方向に移動できるようにシールリング溝６内に嵌め込まれて保持されている。

そして、シールリング７の軸線方向（板厚方向）の両側には、一対の第１、第２シールリング側面３１、３２が設けられている。そして、第１シールリング側面３１は、下流側（一方側）のシールリング側面を構成し、また、第２シールリング側面３２は、上流側（他方側）のシールリング側面を構成する。また、シールリング７の半径方向の外径側の端面には、ハウジング２のライナー嵌合部１０に嵌合保持されたライナー３のシールリングシート面１９に密着することが可能なシールリング外径面３３が設けられている。また、シールリング７の半径方向の内径側の端面には、バタフライ型バルブ４のシールリング溝６のシールリング溝底面２３との間に所定の円環状隙間を隔てて対向するシールリング内径面３４が設けられている。

本実施例のシールリング７は、Ｃ字形状に形成されており、ライナー３およびシールリング７の熱膨張係数の差に伴うシールリング７の膨張、収縮に備えて周方向の両端面間（合い口）に所定の切欠隙間３５を有している。なお、シールリング７の合い口形状は、図３（ａ）に示したようなパッド・ジョイント形状、図３（ｂ）に示したようなテーパ・ジョイント形状、図３（ｃ）に示したようなラップ・ジョイント形状、図３（ｄ）に示したようなラップ・ジョイント形状のいずれでも構わない。また、シールリング外径面３３の軸線方向の一対のエッジ部に、バタフライ型バルブ４の開閉動作がし易いようにテーパ形状またはＲ形状の面取りを施しても良い。

バックアップリング８は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円環板形状に形成されている。このバックアップリング８は、シールリング７の周方向の両端面間に設けられた切欠隙間３５を閉塞して切欠隙間３５を通過するＥＧＲガスの洩れを抑止する円環状部品である。そして、バックアップリング８は、シールリング７の第１シールリング側面上に重ねて配置されている。そして、バックアップリング８の半径方向の内径側には、バタフライ型バルブ４の外周に設けられたシールリング溝６内に移動自在に嵌め込まれる内径側端部が設けられ、また、バックアップリング８の半径方向の外径側には、バタフライ型バルブ４の外周面（バルブ外周面）よりもバタフライ型バルブ４の半径方向の外径側に突出した外径側端部が設けられている。すなわち、バックアップリング８は、外径側端部がバルブ外周面より突出した状態で、内径側端部がシールリング溝６内を半径方向、軸線方向および周方向に移動できるようにシールリング溝６内に嵌め込まれて保持されている。

そして、バックアップリング８の軸線方向（板厚方向）の両側には、一対の第１、第２バックアップリング側面４１、４２が設けられている。そして、第１バックアップリング側面４１は、バルブ全閉時にシールリング溝６の第１シールリング溝壁面２１に密着することが可能な下流側（一方側）のバックアップリング側面を構成し、また、第２バックアップリング側面４２は、シールリング７の第１シールリング側面３１が密着することが可能な上流側（他方側）のバックアップリング側面を構成する。また、バックアップリング８の半径方向の外径側の端面には、ハウジング２のライナー嵌合部１０に嵌合保持されたライナー３のシールリングシート面１９との間に所定の円環状隙間を隔てて対向するバックアップリング外径面４３が設けられている。

また、バックアップリング８の半径方向の内径側の端面には、バタフライ型バルブ４のシールリング溝６のシールリング溝底面２３との間に所定の円環状隙間を隔てて対向するバックアップリング内径面４４が設けられている。本実施例のバックアップリング８は、円環板形状に形成されており、シールリング７のような切欠隙間３５がなく、しかも張力によるライナー３のシールリングシート面１９に対するシール機能を持たず、周方向の一箇所が切断されている。ここで、図中の４５は、バックアップリング８の一文字状の切断部を示す。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。

例えばディーゼルエンジン等のエンジンが始動することにより、エンジンのシリンダーヘッドの吸気ポートの吸気バルブが開かれると、エアクリーナで濾過された吸入空気が、吸気管、スロットルボデーを通って各気筒のインテークマニホールドに分配され、エンジンの各気筒の燃焼室内に吸入される。そして、エンジンでは、燃料が燃える温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこに燃料を噴霧して燃焼が成される。そして、各気筒の燃焼室内で燃えた燃焼ガスは、シリンダーヘッドの排気ポートから排出され、エキゾーストマニホールド、排気管を経て排出される。

このとき、ＥＣＵによってＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ４が所定のバルブ開度（回転角度）となるように、電動モータに電力が供給されると、電動モータのモータシャフトが回転する。そして、電動モータの駆動力（モータ出力軸トルク）がバルブ軸５に伝達されると、バルブ軸５が、所定の回転角度だけ回転し、バタフライ型バルブ４がバルブ全閉位置よりバルブ全開位置側へ開く方向（開弁方向）に回転駆動（開弁駆動）される。すると、エンジンの排気ガスの一部（ＥＧＲガス）が、エンジンの排気管内に形成される排気通路から、排気ガス還流管内の排気ガス還流路、ハウジング２の排気ガス還流路１５、ライナー３の排気ガス還流路１６、ハウジング２の排気ガス還流路１７、排気ガス還流管内の排気ガス還流路を経てインテークマニホールドの内部に流入する。

そして、ハウジング２の排気ガス還流路１７からインテークマニホールドの内部に導入されたＥＧＲガスは、スロットルボデーからインテークマニホールドの内部に導入された吸入空気と混ざり合う。なお、ＥＧＲガスのＥＧＲ量は、吸入空気量センサ（エアフロメータ）と吸気温センサとＥＧＲ量センサとからの検出信号で、所定値を保持できるようにフィードバック制御している。したがって、エンジンの各気筒内に吸い込まれて吸気管内を通過する吸入空気は、エミッションを低減するために、エンジンの運転状態毎に設定されたＥＧＲ量になるようにＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ４のバルブ開度がリニアに制御され、インテークマニホールドの内部に還流したＥＧＲガスとミキシングすることになる。

一方、電動モータへの電力の供給を停止すると、リターンスプリング等のバルブ付勢手段の付勢力によって、図１に示したように、バタフライ型バルブ４がバルブ全閉位置に戻される。これにより、バタフライ型バルブ４の外周に設けられた円環状のシールリング溝６内に保持されたシールリング７のシールリング外径面３３が、シールリング７自体の拡径方向の張力によってハウジング２のライナー嵌合部１０に嵌合保持されたライナー３のシールリングシート面１９に張り付くため、シールリング７のシールリング外径面３３がライナー３のシールリングシート面１９に密着する。また、本実施例のシールリング７の周方向の両端面間には、切欠隙間３５が設けられており、バルブ全閉時に切欠隙間３５を通過するＥＧＲガスの洩れが懸念されるが、シールリング溝６内にＣ字状のシールリング７と共に円環板状のバックアップリング８を嵌め込み、シールリング７よりもＥＧＲガスの流れ方向の下流側に切欠隙間３５を塞ぐようにバックアップリング８を重ねて配置することで、切欠隙間３５を通過するＥＧＲガスの洩れが確実に抑止される。

また、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路中のＥＧＲガスの圧力（排気圧）によって、シールリング７がバタフライ型バルブ４のシールリング溝６内を軸線方向に移動して、シールリング７の第１シールリング側面３１が、バックアップリング８の第２バックアップリング側面４２に張り付き、更に、バックアップリング８の第１バックアップリング側面４１を、バタフライ型バルブ４のシールリング溝６の第１シールリング溝壁面２１に押し付ける。このため、シールリング７の第１シールリング側面３１が、バックアップリング８の第２バックアップリング側面４２に密着し、更に、バックアップリング８の第１バックアップリング側面４１が、バタフライ型バルブ４の第１シールリング溝壁面２１に密着する。

したがって、バルブ全閉時に、シールリング７の拡径方向の張力およびＥＧＲガスの圧力（排気圧）を利用して、バタフライ型バルブ４の外周面とライナー３のシールリングシート面１９との間の円環状隙間が完全にシールされる。また、シールリング７の周方向の両端面間に設けられる切欠隙間３５を通過するＥＧＲガスの洩れも確実に抑止される。これにより、バルブ全閉位置でバタフライ型バルブ４が保持固定される時、すなわち、バルブ全閉時に、ＥＧＲガスが吸入空気に混入しなくなる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のＥＧＲ制御弁１においては、バタフライ型バルブ４の外径側端部の端面の外周全体に周設された円環状のシールリング溝６に、切欠隙間３５を有し、拡径方向の張力によるライナー３のシールリングシート面１９に対するシール機能を持つＣ字状のシールリング７を嵌め合わせ、更に、切欠隙間がなく、拡径方向の張力によるライナー３のシールリングシート面１９に対するシール機能を持たない円環板状のバックアップリング８を、シールリング７の切欠隙間３５を塞ぐようにシールリング７の軸線方向（板厚方向）に重ねて配置している。

これにより、バタフライ型バルブ４の外周面とライナー３のシールリングシート面１９との間の円環状隙間をシールする時、すなわち、バルブ全閉時に、シールリング７の切欠隙間３５をＥＧＲガスが直接通り抜けるのを確実に抑止することができる。これによって、高価なシールリング７を１個に削減することができるので、部品点数および組付工数の低減および部品コストの削減を図ることが可能となる。また、バックアップリング８には、最小限の隙間による切断部４５が設けられているので、一部品によって構成されたバタフライ型バルブ４のシールリング溝６内へのバックアップリング８の組み付けが可能となる。したがって、バタフライ型バルブ４を一部品で構成することができるので、部品点数および組付工数を低減することができ、コスト削減を図ることができる。

ここで、シールリング７よりもＥＧＲガスの流れ方向の上流側にバックアップリング８を配置した場合には、バタフライ型バルブ４の外周面とライナー３のシールリングシート面１９との間の円環状隙間をシールする時、すなわち、バルブ全閉時に、ライナー３のシールリングシート面１９とバタフライ型バルブ４の第２環状凸部２５の外周面との間の円環状隙間を通過したＥＧＲガスが、バックアップリング８の第２バックアップリング側面４２とシールリング溝６の第２シールリング溝壁面２２との間の隙間、バックアップリング８のバックアップリング内径面４４とシールリング溝６のシールリング溝底面２３との間の円環状隙間、シールリング７の切欠隙間３５を通って吸気通路側に通り抜けてしまう可能性がある。そこで、本実施例のＥＧＲ制御弁１においては、シールリング７よりもＥＧＲガスの流れ方向の下流側にバックアップリング８を配置することで、バックアップリング８のバックアップリング内径面４４とシールリング溝６のシールリング溝底面２３との間の円環状隙間をリング溝底経路とし、シールリング７の切欠隙間３５の通り抜けを確実に抑止することができる。

また、ＥＧＲガスの圧力差を利用してシールリング７およびバックアップリング８をシールリング溝６の第１シールリング溝壁面２１に押し付けることで、第１シールリング溝壁面２１、シールリング７、第１バックアップリング側面４１の洩れを確実に抑止することができる。また、バタフライ型バルブ４は、第２環状凸部２５の外径（上流壁高さ）を、第１環状凸部２４の外径（下流壁高さ）よりも所定の半径方向寸法だけ小さくすることで、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路中のＥＧＲガスの圧力（排気圧）の受圧面積を大きくして、シールリング７およびバックアップリング８をシールリング溝６の第１シールリング溝壁面２１に押し付ける押し付け力を更に大きくすることができる。これにより、バックアップリング８の第１バックアップリング側面４１と第１環状凸部２４の第１シールリング溝壁面２１との間のシール効果を高めることができるので、バックアップリング８の第１バックアップリング側面４１と第１環状凸部２４の第１シールリング溝壁面２１との間を通過するＥＧＲガスの洩れを確実に抑止することができる。

［変形例］
本実施例では、ハウジング２のライナー嵌合部１０の内周にライナー３を嵌合保持し、更にライナー３内にバタフライ型バルブ４を開閉自在に収容しているが、ハウジング２の略円管形状のバルブシートの内部に直接バタフライ型バルブ４を開閉自在に収容しても良い。この場合には、ライナー３は不要となり、部品点数や組付工数を更に削減することが可能となる。また、本実施例では、エンジンの運転状態に対応してＥＧＲガスの排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を連続的または段階的に調節するＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ４を、バルブ軸５の軸線方向の先端側に例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定しているが、そのバタフライ型バルブ４を、バルブ軸５の軸線方向の先端側に締結用ネジや固定用ボルト等のスクリューを用いて締め付け固定しても良い。

本実施例では、ＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ４を開弁駆動するバルブ駆動装置を、駆動モータと動力伝達機構（例えば歯車減速機構等）とを含んで構成される動力ユニットを備えた電動式アクチュエータによって構成したが、バルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、電磁式流体制御弁等の電磁式アクチュエータによって構成しても良い。なお、ＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ４を閉弁方向または開弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段を設置しなくても良い。また、本実施例では、バルブとして、バルブ軸５の回転中心軸線を中心にして回転するバタフライ型バルブ４を適用した例を説明したが、バルブとして、プレート型バルブ、ポペット型バルブ、ダブルポペット型バルブ、ロータリー型バルブ等の他のバルブを用いても良い。

本実施例では、本発明のハウジングを、排気ガス還流管の途中に接続したハウジング２によって構成しているが、本発明のハウジングを、エンジンの吸気管の一部および排気ガス還流管の一部を成すハウジングによって構成しても良い。また、本発明のハウジングを、エンジンの排気管の一部および排気ガス還流管の一部を成すハウジングによって構成しても良い。また、本発明のバルブを、エンジンの燃焼室内に吸入される吸入空気量を制御するスロットルバルブ等の吸気制御弁、エンジンの燃焼室内より排出される排気ガス量を制御する排気制御弁、スロットルバルブをバイパスする吸入空気量を制御するアイドル回転速度制御弁に適用しても良い。また、本発明のバルブを、気体や液体等の流体の流量を制御する流体制御弁の弁体（流量制御バルブ）に適用しても良い。

本実施例では、本発明の流体制御弁を、ＥＧＲガス（高温流体）等の流体の流量を制御するＥＧＲ制御弁１に適用しているが、このような流体流量制御弁に限定する必要はなく、流体流路開閉弁、流体流路切替弁、流体圧力制御弁に適用しても良い。また、本発明の流体制御弁を、タンブル流制御弁やスワール流制御弁等の吸気流制御弁、吸気通路の通路長や通路断面積を変更する吸気可変弁等に適用しても良い。

排気ガス還流量制御弁のバルブ周辺構造を示した断面図である（実施例１）。 （ａ）、（ｂ）はバタフライ型バルブの主要部を示した断面図および側面図である（実施例１）。 （ａ）〜（ｄ）はシールリングの合い口形状を示した部分斜視図である（実施例１）。

符号の説明

１ ＥＧＲ制御弁（排気ガス還流量制御弁、流体制御弁、流体流量制御弁）
２ ハウジング
３ ライナー
４ バタフライ型バルブ
５ バタフライ型バルブのバルブ軸
６ バタフライ型バルブのシールリング溝（環状溝）
７ シールリング
８ バックアップリング
１５ 排気ガス還流路（流体流路）
１６ 排気ガス還流路（流体流路）
１７ 排気ガス還流路（流体流路）
２１ 第１シールリング溝壁面（一方側の環状溝壁面、下流側の環状溝壁面）
２２ 第２シールリング溝壁面（他方側の環状溝壁面、上流側の環状溝壁面）
２３ シールリング溝底面（環状溝底面）
２４ 第１環状凸部（他方側の環状凸部、下流側の環状凸部）
２５ 第２環状凸部（一方側の環状凸部、上流側の環状凸部）
３１ 第１シールリング側面（一方側のシールリング側面、下流側のシールリング側面）
３２ 第２シールリング側面（他方側のシールリング側面、上流側のシールリング側面）
３３ シールリング外径面（シールリング外周面）
３５ シールリングの切欠隙間
４１ 第１バックアップリング側面（一方側のバックアップリング側面、下流側のバックアップリング側面）
４２ 第２バックアップリング側面（他方側のバックアップリング側面、上流側のバックアップリング側面）
４４ バックアップリング内径面
４５ バックアップリングの切断部

Claims (3)

1. （ａ）内部に流体流路が形成されたハウジングと、
   （ｂ）前記流体流路内に開閉自在に収容されて、外周に環状溝が形成されたバルブと、
   （ｃ）前記環状溝に装着されて、前記流体流路の流路壁面に密着して前記ハウジングと前記バルブとの間の環状隙間をシールすると共に、周方向の両端面間に切欠隙間を有するＣ字状のシールリングと、
   （ｄ）前記環状溝に装着されて、前記切欠隙間を閉塞するためのバックアップリングとを備えた流体制御弁において、
   前記バルブは、前記環状溝が一部品によって構成されていて、
   前記シールリングは、自身の軸線方向の両側に一対のシールリング側面を有しており、
   前記バックアップリングは、周方向の一箇所に切断部を有するものの、切欠隙間がなく、張力によるシール機能を持たない円環板状を呈しており、前記一対のシールリング側面のうちの一方側のシールリング側面に重ねて配置されると共に、前記環状溝内を半径方向に移動できるように、前記環状溝内に嵌め込まれて保持されていることを特徴とする流体制御弁。
2. 請求項１に記載の流体制御弁において、
   前記バックアップリングは、前記シールリングよりも流体の流れ方向の下流側に配置されて、前記バックアップリングの軸線方向の両側に一対のバックアップリング側面を有し、且つ前記バックアップリングの半径方向の内径側にバックアップリング内径面を有し、
   前記一方側のシールリング側面とは、前記バルブの全閉時に前記一対のバックアップリング側面のうちの上流側のバックアップリング側面に密着可能な下流側のシールリング側面であって、
   前記環状溝は、前記バルブの全閉時に前記一対のバックアップリング側面のうちの下流側のバックアップリング側面が密着可能な下流側の環状溝壁面を有していることを特徴とする流体制御弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の流体制御弁において、
   前記シールリングは、自身の軸線方向に対して略直交する半径方向に張力を発生すると共に、前記シールリングの半径方向の外径側にシールリング外周面を有していることを特徴とする流体制御弁。

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