JP5805007B2 - 流路切替機構 - Google Patents

Description

本発明は流路切替機構に関するものである。

従来、シール部材が所定の範囲で移動、変形することで、シール部材と軸、およびシール部材とプラグとが密着し、排気ガスが排気ガス通路内から漏れることを抑制するものが特許文献１に開示されている。

特開２００５−１２０９３２号公報

しかし、上記の発明では、シール部材が本来の位置から軸に対して斜めに傾いた場合にシール部材と軸との間、またはシール部材とプラグとの間に隙間が生じ、排気ガスが排気ガス通路から漏れる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、シール部材が傾いた場合であっても、排気ガスの漏れを抑制し、シール性を向上することを目的とする。

本発明のある態様に係る流路切替機構は、流体が流れる流路を形成するケースと、流体の流れ方向に交差する方向に延び、ケースに挿入され、軸受部によって回動可能に支持される軸部と、流路内に設けられ、軸部に連結し、軸部と一体となって回動し、流体の流れ方向を切り替える切替部と、軸部の外周に設けられ、軸受部に当接して軸部の軸方向への移動を規制する凸部と、凸部と線接触するシール部とを備える。

この態様によると、軸部に設けた凸部とシール部とが線接触することで、シール部が傾いても凸部とシール部とが接触した状態を維持することができるので、シール性を向上することができる。

流路切替機構の断面図である。 シール部材付近の拡大図である。

本発明の実施形態の構成を図１、図２を用いて説明する。

図１は、本実施形態の流路切替機構の断面を示す図である。図２はシール部材付近の拡大図である。

流路切替機構１は、ケース２と、軸部３と、第１スプール４と、第２スプール５と、切替部６と、第１軸受部７と、第２軸受部８、シール部材９とを備える。

ケース２は、例えばエンジンから排出される排気ガスなどの流体が流れる流路を形成する流通部１０と、第１収容部１１と、第２収容部１２とを備える。

第１収容部１１は、流通部１０に設けた連通孔１０ａから流路とは反対側に向けて突出する。第１収容部１１は、円筒形状であり、軸部３が挿入され、シール部材９、第１スプール４、および第１軸受部７を収容する。第１収容部１１は、流路内の圧力が低い場合に、シール部材９が流路内に落下しないようにシール部材９の外周端を支持するストッパー１１ａを備える。第１収容部１１は、シール部材９、第１スプール４、および第１軸受部７が流通部１０の内壁よりも流路側に出ないように形成される。

第２収容部１２は、流路を挟んで第１収容部１１とは反対側の位置に形成され、軸部３の軸方向に沿って流路とは反対側に向けて突出する。第２収容部１２は、有底の円筒形状である。第２収容部１２は、軸部３が挿入され、第２スプール５、および第２軸受部８を収容する。第２収容部１２は、第２スプール５、および第２軸受部８が流通部１０の内壁よりも流路側に出ないように形成される。

軸部３は、流体の流れ方向に対して交差する方向に延び、第１収容部１１に設けた第１軸受部７、および第２収容部１２に設けた第２軸受部８によって回動可能に支持されている。軸部３はアクチュエータ（図示せず）の動きに応じて軸部３の軸心を中心に回動する。

シール部材９は、円形の薄板であり、中心に軸部３が貫通する貫通孔９ａを備える。シール部材９は、軸部３の軸方向の断面において全体として略Ｖ字形状となる、すり鉢形状である。シール部材９は、軸部３の軸方向における断面の形状がＲ形状となる第１曲面部９ｂを複数備えた波形状である。シール部材９は、第１軸受部７よりも流路側に設けられ、流路内の圧力に応じて軸部３の軸方向に沿って移動し、第１スプール４、第１軸受部７、またはストッパー１１ａに当接する。シール部材９は、流路内の圧力が高くなると、流路とは反対側、つまり第１スプール４側に突出するように形成された第１曲面部９ｂが第１スプール４、または第１軸受部７に線接触する。

第１スプール４は、軸部３の外周壁から突出し、軸部３を周方向に一周して形成される。第１スプール４は軸部３の外周壁に環状に形成される。第１スプール４は、第１軸受部７よりも流路側の軸部３に設けられ、第１収容部１１に収容される。第１スプール４の外周には軸部３の軸方向における断面の形状がＲ形状となる第２曲面部４ａが形成される。流路とは反対側の第２曲面部４ａは第１軸受部７に当接する。一方、流路側の第２曲面部４ａには、流路の圧力が高い場合にシール部材９の第１曲面部９ｂが当接する。

第２スプール５は、第１スプール４と同様に軸部３の外周壁に環状に形成され、外周には軸方向における断面の形状がＲ形状となる第３曲面部５ａが形成される。第２スプール５は、第２軸受部８よりも流路側の軸部３に設けられ、第２収容部１２に収容される。流路とは反対側の第３曲面部５ａは第２軸受部８に当接する。このように、第１スプール４が第１軸受部７に当接し、第２スプール５が第２軸受部８に当接することで、軸部３、および切替部６は軸方向への移動が規制される。

切替部６は、軸部３に連結し、軸部３の回動に応じて流路内を回動する。切替部６は、流路を流れる流体の流れ方向を切り替える。

次に本実施形態の作用について説明する。

流路内に流体が流れていない場合、または流路内を流れる流体の流量が少なく、流路内の圧力が低い場合には、シール部材９の外周端がストッパー１１ａに当接し、シール部材９と第１スプール４、シール部材９と第１軸受部７とは接触していない。この状態で流路内を流体が流れる場合があるが、シール部材９を波形状とすることで、シール部材９と軸部３および第１スプール４との間、またはシール部材９と第１収容部１１および第１軸受部７との間を通って流れる流体の経路が湾曲した経路となり、この経路によるラビリンス効果によって流体が流路から漏れることを抑制することができる。

流路内を流れる流体の流量が増加し、流路内の圧力が高くなると、シール部材９は、第１スプール４、第１軸受部７側に押し上げられ、軸部３の軸方向に沿って移動する。シール部材９は、軸方向のシール部材９の断面が波形状となっているので、受圧面積が大きく、流路内の圧力上昇に応じて素早く移動する。

押し上げられたシール部材９は、第１曲面部９ｂが第１スプール４と線接触し、流体が流路から漏れることを抑制する。また、第１スプール４と接触する第１曲面部９ｂとは別の第１曲面部９ｂが第１軸受部７と線接触し、流体が流路から漏れることを抑制する。シール部材９の第１曲面部９ｂはＲ形状となっている。そのため、シール部材９が第１収容部１１内で傾いた場合であっても、シール部材９と、第１スプール４、および第１軸受部７とは線接触し、シール性を保つことができる。また、シール部材９を波形状とすることで受圧面積が大きくなるので、流路内の圧力が高くなった場合に、流路内の圧力によってシール部材９を第１スプール４、および第１軸受部７に確実に押し付けることができ、シール性を向上することができる。

流路内の圧力が低くなると、シール部材９は重力によって流路側に移動し、シール部材９の外周端がストッパー１１ａに当接し、シール部材９が流路内に落ちることはない。

本発明の実施形態の効果について説明する。

軸部３に設けた第１スプール４と、シール部材９とを線接触させることで、シール部材９が第１収容部１１内で傾いた場合でも、シール部材９と第１スプール４、および第１軸受部７とが線接触した状態を保つことができ、シール性を向上することができる。

第１収容部１１内に第１軸受部７、第１スプール４およびシール部材９を収容することで、流路を流れる流体が受ける抵抗を小さくすることができる。

シール部材９に第１曲面部９ｂを設け、第１曲面部９ｂと第１スプール４とを線接触することで、シール部材９が第１収容部１１内で傾いた場合でも、シール部材９によるシール性を保つことができる。また、シール部材９に第１曲面部９ｂを設けてシール部材９を波形状とすることで、シール部材９の受圧面積を大きくし、流路内の圧力が高くなった場合に、シール部材９を素早く動かすことができ、さらにシール部材９を第１スプール４、および第１軸受部７に押し付けることができ、シール性を向上することができる。

また、流路内の圧力が低く、シール部材９と第１スプール４とが接触していない場合でも、シール部材９に第１曲面部９ｂを設けることで、シール部材９と軸部３および第１スプール４との間、またはシール部材９と第１収容部１１および第１軸受部７との間を通って流れる流体の経路を湾曲した経路とすることができ、この経路によるラビリンス効果によって流体が流路から漏れることを抑制することができる。また、第１スプール４に第２曲面部４ａを設け、第２曲面部４ａとシール部材９とを線接触することによっても、同様の効果を得ることができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

本実施形態では、シール部材９を波形状としたが、これに限られることはなく、例えば平板形状としてもよい。

本実施形態では、第１曲面部９ｂ、第２曲面部４ａの形状をＲ形状としたが、これに限られず軸方向における断面が曲面形状となればよい。

本実施形態では、シール部材９に第１曲面部９ｂを設け、第１スプール４に第２曲面部４ａを設けたが、いずれか一方のみを設けてもよい。

１ 流路切替機構
２ ケース
３ 軸部
４ 第１スプール（凸部）
４ａ 第２曲面部
６ 切替部
７ 第１軸受部（軸受部）
９ シール部材（シール部）
９ｂ 第１曲面部
１０ 流路
１１ 第１収容部（収容部）

Claims (4)

1. 流体が流れる流路を形成するケースと、
   前記流体の流れ方向に交差する方向に延び、前記ケースに挿入され、軸受部によって回動可能に支持される軸部と、
   前記流路内に設けられ、前記軸部に連結し、前記軸部と一体となって回動し、前記流体の流れ方向を切り替える切替部と、
   前記軸部の外周に設けられ、前記軸受部に当接して前記軸部の軸方向への移動を規制する凸部と、
   前記凸部と線接触するシール部とを備えることを特徴とする流路切替機構。
2. 前記軸部の軸方向に沿って前記流路とは反対側に突出し、前記軸受部、前記凸部、および前記シール部を収容する収容部を備えることを特徴とする請求項１に記載の流路切替機構。
3. 前記シール部は、第１曲面部を備え、前記第１曲面部と前記凸部とが線接触することを特徴とする請求項１または２に記載の流路切替機構。
4. 前記凸部は、第２曲面部を備え、前記第２曲面部と前記シール部とが線接触することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の流路切替機構。

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