JP4842203B2 - 排気バルブのシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えばエンジンの排気通路を開閉するための排気バルブのシール構造に関するものである。

自動二輪車や自動車等の車両の排気管には、排気ブレーキバルブや音質調整バルブとして機能するバタフライ型の排気バルブが設けられるが、この排気バルブは、バルブボディを貫通する弁軸を軸受を介してバルブボディに回動可能に軸支するとともに、バルブボディ内の排気通路を開閉する弁体を弁軸に取り付けて構成されている。

斯かる排気バルブにおいては、弁軸がバルブボディを貫通する部位（軸貫通部）からの排気ガスの漏れを防ぐために種々のシール構造が採用されている。その一例を図４に示す。

図４は排気バルブのシール構造の従来例を示す部分の断面図であり、同図において、１０４は弁軸、１１０は弁軸１０４に取り付けられた弁体であって、弁軸１０４のバルブボディ１０２を貫通する軸方向一端部はブッシュ状の軸受１０８を介してバルブボディ１０２に回動可能に支持されている。そして、弁軸１０４の一部には鍔部１０４ａが一体に形成されており、弁軸１０４の鍔部１０４ａに隣接する部位の外周にはシールリング１１７が嵌着されている。

而して、弁軸１０４は、スプリング等の不図示の付勢手段によって外方（図４の矢印Ｆ方向）に付勢されており、従って、該弁軸１０４に嵌着されたシールリング１１７が軸受１０８の軸方向端面に押圧され、両者の接触面がシール面となって排気ガスの漏洩が防がれる。

又、特許文献１には、バルブボディの弁軸を支承する軸受部寄り外側に、弁軸の端部が貫通する空気室を設けるとともに、該空気室を弁体より下流側の排気ガス通路に、バルブボディに形成された連通路によって連通させるシール構造が提案されている。

特許文献２には、弁軸の外周に形成された嵌合溝にシール部材を外嵌し、該シール部材を軸受の内周面に密接するシール構造が提案され、特許文献３には、軸受のバルブボディ内の排気通路側にＬ型ラビリンスシール部材と、該ラビリンスシール部材と排気通路の低圧側とを連通させる排出孔を設けるシール構造が提案されている。

更に、特許文献４には、一方の軸受部の弁軸の外周面とバルブボディ側の軸受孔の内面との間に複数のシールリングを介設してラビリンス構造を構成するとともに、前記シールリングを弾性体によってスラスト方向に押圧するシール構造が提案されている。
特開２００１−３２３８１５号公報 特開平６−１９３４７５号公報 特開平１０−３１１４３８号公報 特開２００５−２５６７６５号公報

しかしながら、図４に示したシール構造においては、シールリング１１７と軸受１０８のシール面同士が平面接触しているため、軸受１０８と弁軸１０４間の隙間δに起因してシールリング１１７が鎖線にて示すように傾いた場合には、該シールリング１１７と軸受１０８との接触面積が減少してシール性能が低下し、バルブボディ１０２内の排気通路１０３を流れる排気ガスが図４に矢印にて示すようにシールリング１１７と軸受１０８の間から軸受１０８と弁軸１０４との間の隙間δを通って外部に漏れ出るという問題が発生する。

又、特許文献１において提案されたシール構造においては、弁軸がバルブボディを貫通する部分以外に、空気室を形成する部材を弁軸が貫通する部分をシールするシール部材とこれを保持するスプリング等が必要となり、構造が複雑化するとともに、部品点数が増えるという問題がある。

特許文献２において提案されたシール構造では、弁軸の外周に外嵌されたシール部材を軸受の内周面に単に密接させた単純な構成であるため、耐久によってシール部材が磨耗したような場合には排気ガスの漏れが発生する可能性があり、又、シール部材が弾性体等で構成されている場合には、最大８００℃程度の高温の排気ガスに晒されるシール部材の耐久性が問題となる。

更に、特許文献３及び４において提案されたシール構造では、ラビリンス構造を形成するための複数の部材が必要であるために部品点数が増える他、ラビリンス構造では排気ガスの漏洩防止に完全を期し難いという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、部品点数の増加を招くことなく、簡単な構成で排気ガスの漏れを確実に防ぐことができる排気バルブのシール構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、バルブボディを貫通する弁軸を軸受を介して前記バルブボディに回動可能に軸支するとともに、前記バルブボディ内の排気通路を開閉する弁体を前記弁軸に取り付けて成る排気バルブの前記弁軸の一部を付勢手段によって前記軸受の軸方向端面に押圧して構成される排気バルブのシール構造において、前記弁軸の一部にシールリングを嵌着し、該シールリングの軸方向端面と前記軸受の軸方向端面とを球面接触させ、前記シールリングを前記弁体の外縁部よりも外側に位置させるとともに、前記弁軸に鍔部を形成し該鍔部に前記軸受側で隣接する前記弁軸の部位の外周に前記シールリングを嵌着したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、互いに球面接触する前記シールリングの軸方向端面と前記軸受の軸方向端面を前記バルブボディの軸心を中心とする球面としたことを特徴とする。

本発明によれば、軸受側に付勢された弁軸の一部と軸受の軸方向端面とを球面接触させたため、軸受と弁軸の間の隙間に起因して弁軸が傾いても、弁軸の一部と軸受の接触面積が常に一定に保たれ、両者の接触面間に高いシール機能が安定的に確保され、部品を追加することなく、簡単な構成で排気ガスの漏れを確実に防ぐことができる。

又、互いに球面接触する弁軸の一部と軸受の軸方向端面が耐久によって磨耗しても、弁軸の一部と軸受の接触面積は常に一定に保たれるため、排気ガスの漏れを長期に亘って確実に防ぐことができる。

更に、排気バルブの部品点数が少なくて済むため、バルブボディの内周面と弁体の外周との間の隙間の管理が容易化する。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るシール構造を備えた排気バルブの側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図２のＢ部拡大詳細図である。

図１及び図２に示す、排気バルブ１は、円管状のバルブボディ２内の排気通路３を開閉するバタフライ型のバルブであって、バルブボディ２の中心部には弁軸４が貫通しており、バルブボディ２の弁軸４が貫通する部分の外周には有底筒状の軸受ハウジング５と円筒状の軸受ハウジング６がそれぞれ結着されている。そして、これらの軸受ハウジング５，６内にはブッシュ状の軸受７，８がそれぞれ保持されており、弁軸４の軸方向両端部は軸受７，８を介してバルブボディ２に回動可能に支持されている。尚、バルブボディ２の両端開口部は、不図示のエンジンの排気側から延びる排気管に接続されている。

而して、弁軸４のバルブボディ２内の排気通路３内に臨む部分（両軸受７，８間の部位）には、排気通路３を開閉するための円板状の弁体１０が２本のビス１１によって取り付けられている。

又、前記弁軸４の軸方向一端部（図１の右端部）は、前記軸受ハウジング６を貫通してこれの外方へ突出しており、その端部にはワイヤーレバー１２がナット１３によって結着されている。尚、ワイヤーレバー１２は、これに結着された係止部１２ａに一端が係止された不図示のワイヤーが係止されており、ワイヤーの他端は不図示のアクチュエータに接続されている。

上記ワイヤーレバー１２の内面には、図１に示すように、スプリング受け１４が結着されており、該スプリング受け１４と前記軸受ハウジング６に結着されたスプリング受け１５の間には付勢手段としてのスプリング１６が縮装されている。このため、スプリング１６の付勢力は、スプリング受け１４とワイヤーレバー１２を介して弁軸４によって受けられ、弁軸４は図１の矢印Ｆ方向（図１の右方向）に付勢されている。

ところで、図３に詳細に示すように、弁軸４の一方の軸受８に近い部分には鍔部４ａが一体に形成されており、弁軸４の鍔部４ａに隣接する部位の外周にはシールリング１７が嵌着されている。

ここで、弁軸４は、前述のようにスプリング１６によって外方（図１の矢印Ｆ方向）に付勢されているため、該弁軸４に嵌着されたシールリング１７の軸方向端面１７ａが軸受８の軸方向端面８ａに押圧され、両者の接触面１７ａ，８ａがシール面となって排気通路３を流れる排気ガスの漏洩が防がれる。

而して、本実施の形態は、シールリング１７の軸方向端面１７ａと軸受８の軸方向端面８ａとを球面接触させたことを特徴としており、シールリング１７のシール面を構成する軸方向端面１７ａは凸状の球面に成形され、軸受８のシール面を構成する軸方向端面８ａは凹状の球面に成形されている。ここで、互いに球面接触するシールリング１７の軸方向端面１７ａと軸受８の軸方向端面８ａは、バルブボディ２の軸心Ｏを中心とする球面を構成している。

以上のシール構造を備えた排気バルブ１は、不図示のＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって駆動制御される不図示のアクチュエータによってワイヤーが操作されることによってワイヤーレバー１２が回動操作されると、弁軸４と弁体１０が一体に回動する。このように弁体１０がバルブボディ２内で回動すると、バルブボディ２内の排気通路３が開閉され、排気通路３を流れる排気ガスの流量と圧力が構成される。

以上において、本発明に係る排気バルブ１のシール構造においては、軸受８側に付勢された弁軸４に嵌着されたシールリング１７の軸方向端面１７ａと軸受８の軸方向端面８ａとを球面接触させたため、軸受８と弁軸４の間の隙間δに起因して弁軸４が傾いても、シールリング１７と軸受８の接触面積が常に一定に保たれ、両者の接触面１７ａ，８ａ間に高いシール機能が安定的に確保され、部品を追加することなく、簡単な構成で排気ガスの漏れを確実に防ぐことができる。

又、互いに球面接触するシールリング１７の軸方向端面１７ａと軸受８の軸方向端面８ａが耐久によって磨耗しても、これらのシールリング１７と軸受８の接触面積は常に一定に保たれるため、排気ガスの漏れを長期に亘って確実に防ぐことができる。

更に、排気バルブ１の部品点数が少なくて済むため、バルブボディ２の内周面と弁体１０の外周との間の隙間の管理が容易化する。

尚、本発明に係るシール構造は、例えばＥＧＲクーラー用通路切替バルブ等に対しても同様に適用可能である。

本発明に係るシール構造を備えた排気バルブの側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ部拡大詳細図である。 排気バルブのシール構造の従来例を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 排気バルブ
２ バルブボディ
３ 排気通路
４ 弁軸
４ａ 弁軸の鍔部
５，６ 軸受ハウジング
７，８ 軸受
８ａ 軸受の軸方向端面（シール面）
１０ 弁体
１１ ビス
１２ ワイヤーレバー
１２ａ ワイヤーレバーの係止部
１３ ナット
１４，１５ スプリング受け
１６ スプリング（付勢手段）
１７ シールリング（弁軸の一部）
１７ａ シールリングの軸方向端面（シール面）
Ｏ バルブボディの軸心
δ 軸受と弁軸間の隙間

Claims (2)

1. バルブボディを貫通する弁軸を軸受を介して前記バルブボディに回動可能に軸支するとともに、前記バルブボディ内の排気通路を開閉する弁体を前記弁軸に取り付けて成る排気バルブの前記弁軸の一部を付勢手段によって前記軸受の軸方向端面に押圧して構成される排気バルブのシール構造において、
   前記弁軸の一部にシールリングを嵌着し、該シールリングの軸方向端面と前記軸受の軸方向端面とを球面接触させ、
   前記シールリングを前記弁体の外縁部よりも外側に位置させるとともに、前記弁軸に鍔部を形成し該鍔部に前記軸受側で隣接する前記弁軸の部位の外周に前記シールリングを嵌着したことを特徴とする排気バルブのシール構造。
2. 互いに球面接触する前記シールリングの軸方向端面と前記軸受の軸方向端面を前記バルブボディの軸心を中心とする球面としたことを特徴とする請求項１記載の排気バルブのシール構造。

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