JP5905333B2 - 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、流路内の排ガスを連通路を介して弁軸の上部側に誘導し、弁軸を排ガスによって下方に押圧することで、シーリングを軸受に強く押圧し、シール性を向上する装置が特許文献１に開示されている。

特開２０１０−１３３３８５号公報

上記の発明は、バルブの開度が小さくなり、流路内の圧力が上昇すると、弁軸を下方に押圧し、シーリングを軸受に押圧する。

しかし、バルブの開度が大きい場合には、流路内の圧力が低く、弁軸を下方に押圧する力、さらにはシーリングを軸受に押圧する力が小さくなりシール性が低下する。そのため、上記の発明を排ガスなどの流体の流れ方向を選択的に切り替える流路切替機構に用いるとシール性が低下する、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、バルブの位置によらず、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、流路を流れる流体の流れ方向を切り替える流路切替機構であって、流路内に設けられ、流体の流れ方向を切り替える切替部と、切替部が連結する軸部と、軸部を回動可能に支持する第１軸受部と、軸部の外周に軸部と一体に設けられ、第１軸受部と接触し、軸部と第１軸受部との間をシールするシール部とを備え、シール部は、第１軸受部側に押し付ける力を流体から受ける第１受圧部を備え、シール部は、テーパ形状、または曲面形状である。

この態様によると、第１軸受部側に押し付ける力を流体から受ける第１受圧部をシール部に設けることで、切替部の位置によらず、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。 図１ＡのI−I断面における切替部を示す図である。 本実施形態の変形例を示す図である。

本発明の実施形態の流路切替機構について図１Ａを用いて説明する。図１Ａは、流路切替機構の断面図である。

流路切替機構１は、ケース２と、軸部３と、切替部４と、シール部５と、スプール６と、第１軸受部７と、第２軸受部８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５、および第１軸受部７を収容する。

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軸受部８、およびスプール６を収容する。

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５は、軸部３の外周壁から突出し、軸部３の周方向に一周して形成され、軸部３と一体となっている。シール部５は、軸部３の軸方向における断面が三角形状となり、シール部５の外周壁は、流路側となるにつれて拡径するテーパ形状であり、流路側の外周端と軸部３との間に受圧部５ａが形成される。シール部５は、第１軸受部７よりも流路側に設けられ、第１収容部１１に収容される。シール部５の外周壁は第１軸受部７と線接触する。

スプール６は、軸部３の外周壁に環状に形成され、軸部３と一体となっている。スプール６は、第２軸受部８よりも流路側に設けられ、スプール６の少なくとも一部は、第２収容部１２に収容される。スプール６の外周には軸部３の軸方向における断面がＲ形状となる曲面部６ａが形成される。曲面部６ａと第２収容部１２の内周壁との間には隙間が設けられる。

切替部４は、軸部３に連結し、軸部３の回動に応じて流路内を回動し、流路を流れる流体の流れ方向を選択的に切り替える平板部４ａと、平板部４ａの両面に設けたフィン４ｂとを備える。

フィン４ｂは、軸部３の軸方向における流通部１０の中心線Ｏよりも第２軸受部８側に設けられる。そのため、フィン４ｂよりもシール部５側では、流体はフィン４ｂの影響を受けずに流れ、流路における流体の偏流を抑制することができる。軸部３側のフィン４ｂはスプール６に向けて湾曲している。フィン４ｂは図１Ｂに示すように流体の流れ方向の上流側となるにつれて幅が狭くなる。図１Ｂは図１ＡのI−I断面における切替部４を示す図である。

本実施形態の作用について説明する。

流路に流体が流れると、シール部５の受圧部５ａは、切替部４の位置にかかわらず、流体によって第１軸受部７側へ押し付ける力を受け、シール部５は第１軸受部７に押し付けられる。また、フィン４ｂは流体の流れを受けて、切替部４を第１軸受部７側へ押し上げる力を発生させる。これにより、軸部３に設けたシール部５は第１軸受部７に押し付けられる。このように、流路に流体が流れると、切替部４の位置にかかわらず、シール部５は第１軸受部７に押し付けられ、シール部５の外周壁と第１軸受部７とのシール性が向上する。

スプール６は、軸部３の軸方向における断面がＲ形状となっており、流体によって第２軸受部８側へ押し付ける力を受け難くなっている。また、スプール６と第２収容部１２の内壁と間には、隙間が形成されている。そのため、流体の一部が隙間を介してスプール６と第２軸受部８との間に流入し、スプール６を第１軸受部７側へ押し上げる力が発生し、スプール６が設けられた軸部３、および軸部３に設けたシール部５は第１軸受部７に押し付けられる。これにより、シール部５の外周壁と第１軸受部７とのシール性が向上する。

本発明の実施形態の効果について説明する。

切替部４が連結する軸部３にシール部５を設け、シール部５を第１軸受部７へ押し付ける力を、流路を流れる流体から受ける受圧部５ａをシール部５に形成する。これにより、切替部４の位置にかかわらず、流路を流れる流体によってシール部５を第１軸受部７へ押し付け、軸部３と第１軸受部７とのシール性を向上することができる。

第１軸受部７とシール部５とを第１収容部１１に収容することで、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５を流路側となるにつれて拡径するテーパ形状とすることで、受圧部５ａにおける受圧面積を広くし、流体によって発生する押し付け力が大きくなり、シール性を向上することができる。また、シール部５を流路側となるにつれて拡径するテーパ形状とすることで、シール部５が第１軸受部７側へ押し付けられるとシール部５と第１軸受部７とが密着し、シール性を向上することができる。

第２収容部１２に収容されるスプール６に軸部３の軸方向における断面がＲ形状となる曲面部６ａを形成することで、流路を流れる流体によって第２軸受部８側へ押し付ける力がスプール６にかかることを抑制する。これにより、シール部５を第１軸受部７に押し付けてシール性を向上することができる。

流体によって切替部４を第１軸受部７側へ押し付ける力を発生させるフィン４ｂを切替部４に設ける。これにより、軸部３、およびシール部５を第１軸受部７側へ押し付ける力を大きくし、シール性を向上することができる。

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。

上記実施形態では、シール部５の外周壁をテーパ形状としたが、これに限られることはなく、シール部５と第１軸受部７とが線接触すればよく、シール部５の外周壁を例えば曲面形状としてもよい。これによっても受圧部５ａによって流体から力を受け、シール性を向上することができる。

なお、図２に示すようにシール部２０の一部を第１軸受部７側へ窪ませて、シール部２０の外周壁の背面に受圧部２０ａを形成してもよい。これにより、受圧部２０ａの受圧面積が広くなり、流路を流れる流体によってシール部２０を更に第１軸受部７に押し付け、更にシール性を向上することができる。

１ 流路切替機構
３ 軸部
４ 切替部
４ｂ フィン（第２受圧部）
５、２０ シール部
５ａ、２０ａ 受圧部（第１受圧部）
６ スプール
６ａ 曲面部
７ 第１軸受部
８ 第２軸受部
１１ 第１収容部（第１軸受ケース）
１２ 第２収容部（第２軸受ケース）

Claims (3)

1. 流路を流れる流体の流れ方向を切り替える流路切替機構であって、
   前記流路内に設けられ、前記流体の流れ方向を切り替える切替部と、
   前記切替部が連結する軸部と、
   前記軸部を回動可能に支持する第１軸受部と、
   前記軸部の外周に前記軸部と一体に設けられ、前記第１軸受部と接触し、前記軸部と前記第１軸受部との間をシールするシール部とを備え、
   前記シール部は、前記第１軸受部側に押し付ける力を前記流体から受ける第１受圧部を備え、
   前記シール部は、テーパ形状、または曲面形状であることを特徴とする流路切替機構。
2. 前記シール部は、前記流路側となるにつれて拡径するテーパ形状であることを特徴とする請求項１に記載の流路切替機構。
3. 前記切替部は、前記流体の流れを受けて、前記シール部を前記第１軸受部側に押し付ける第２受圧部を備え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。

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