JP5986564B2 - 流体弁 - Google Patents

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Description

本発明は、流体循環弁に関する。この弁は、自動車エンジンの排気ガス、エンジンに入る空気、または空気と排気ガスの混合物用であってもよい。
また、この弁は、エンジンの吸気ラインに再循環させる排気ガスの流量を調節する作用をすることもできる。具体的には、この弁は、エンジンの構成、特にターボチャージャ付きディーゼルエンジンにおいて使用することができる。この場合、ガスの一部を取り出すために、弁は、ターボチャージャのタービンの下流にあるエンジン排気ラインに設けられる。また、この弁は、吸気ラインまたは排気ガス再循環ラインに沿って設置して、計量弁としての役割を果たさせることもできる。
流路を画定しているボディと、流体が流路内を流れるのを阻止するいわゆる閉位置と、流体が流路を通って流れるのを可能にする開位置との間を、軸を中心に回転することができるフラップとを備えている弁は公知である。
公知の弁が抱えている問題は、フラップの最初の開口度の間に、流量が過度に急速に増加することである。フラップがその閉位置から離れ始めると直ぐに、流体を通過させるために開放される面積は急速に増大する。従って、漸進的に開口させるには限界があり、そのため、弁の使用は制限され、その制御が複雑になっている。
本発明は、上記の欠点を軽減することを目的とするもので、流体弁、特に、少なくとも1つの流路を画定しているボディと、流体が流路を通って流れるのを阻止するいわゆる閉位置と、流体が流路を通って流れるのを可能にする開位置との間を、軸を中心に回転することができる可動フラップとを備える自動車の排気ガス用の流体弁に関する。
本発明においては、弁は、フラップとボディの壁との間に、流体が通過するための開口区間を有し、この区間は、フラップの回転軸と平行な方向の長さが、フラップの角度位置に応じて変化するように延びており、かつ
−弁は、流体を流す主流路と、この主流路に流体を排出する補助流路とを備えており、フラップは、閉位置において、これら2つの流路間の連通を阻止し、開位置において、これらの流路間の連通を可能にするようになっており、
−フラップとの間に開口区間を設けている壁は、補助流路のレベルに位置している
従って、流体を通過させるために開放される面積は、漸進性の要件に応じて調節することができる。特に、フラップの最初の開口度の間、フラップの周辺部に影響されるだけでなく、できるだけ漸進的に開放面積を増加させるように、調節することができる。
種々の実施形態として、次のようなことが挙げられる。
−開口区間の長さは、次の原則の1つ以上に従っている。
−フラップの閉位置においてゼロである。
−フラップの開口角度とともに増加する。
−フラップの開口角度に比例しないで増加する。
−フラップの開き始めにおいて、終わりより速く増加する。
−フラップの最大開口位置において最大になる。
−壁は、フラップがその開位置と閉位置との間において接触する第1の部分と、この第1の部分からフラップの回転と平行な方向に延びている第2の部分とを備え、この第2の部分は、開口区間を画定するために、第1の部分より凹面の曲率半径が大きくなっている。
−フラップの回転軸は、フラップの中心から離隔した位置に設けられており、フラップは、この回転軸を中心とする円筒に接する面の方向に向きを定められている。
−第1の部分は、フラップの回転軸を軸とする円筒が内接する輪郭を有している。
−フラップは、回転軸に平行な方向を向いている真っ直ぐな先端部を有し、この先端部のレベルに開口区間が設けられており、真っ直ぐな先端部との間に開口区間を設けている壁は、この開口区間を画定するようになっている。
−フラップは、これが閉位置にあるとき、主流路及び補助流路間の流体通過用の開口部である通過窓を閉じる第1のいわゆるゲート羽根と、フラップが開位置にあるとき、第1の流路を少なくとも部分的に閉じる第2のいわゆる他方の羽根とを有している。
−ゲート羽根は、前述の真っ直ぐな先端部を有している。
−弁は、さらにシールを備え、このシールは、流体通過用の開口部を備え、ゲート羽根は、フラップが閉位置にあるとき、シールのこの開口部を少なくとも部分的に閉鎖するようになっており、ゲート羽根と他方の羽根は、フラップが閉位置にあるとき、シールのそれぞれ反対側にあり、フラップは、中間域を備え、この中間域は、第1の羽根と第2の羽根を連結しており、かつシールの開口部を通過している。
−シールは、平面域を備え、この平面域は、フラップが閉位置にあるとき、フラップのゲート羽根の面、いわゆるゲート羽根の接触面が接触しに来る面と、他方の面、いわゆる他方の羽根の接触面が接触しに来る反対側の面とを有している。シールに設けられている流体通過用の開口部は、この平面域のレベルに位置している。
−フラップのゲート羽根の接触面、および他方の羽根の接触面は、間隔を有する2つの平行面に延びている。
−これらの平行面は、平面域におけるシールの厚さに相当する距離だけ間隔が開いている。
−フラップの他方の羽根は、その平らな接触面の反対側の面を有し、中間域は、ゲート羽根の接触面とこの反対側の面との間に傾斜面を有している。
−ゲート羽根は、フラップの回転軸の方向に、中間域が延びている寸法を超えて、少なくとも中間域とゲート羽根との間の連結域のレベルにおいて、両側に延びている寸法を有している。
−シールは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根に面する通過開口部の一部分に沿ってボスを有し、このボスは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根によって圧縮されるようになっている。
−シールは、フラップが閉位置にあるとき、他方の羽根に面する位置にある無開口域を有している。
−ボディは、例えば、フラップ作動モータ用のハウジングを有し、シールの無開口域とハウジングとの間に、空気用扁平部を画定するように構成されている。
添付の図面を参照して、本発明を限定しない単なる例として挙げている以下の説明を検討することにより、本発明をより良く理解しうると思う。
本発明の一実施形態による弁の斜視図である。 図1の弁の部分斜視図である。 フラップ旋回軸と直交する断面における、フラップが部分的な開位置にある図1および図2の弁の断面図である。 フラップが閉位置にある、図1〜図3の弁のシールおよびフラップの斜視図である。
本発明は、図1〜図3に示す流体循環弁、特に、流体を流す少なくとも1つの流路を画定しているボディ30と、フラップ1とを備える、自動車エンジンの排気ガス用の流体循環弁に関する。
図の実施形態においては、ボディ30は、流体を流す主流路31と、流体を流し、この主流路31に排出する補助流路32とを有している。主流路31は、例えば、1つの例においては、エンジンの排気ラインと連通している吸排気口34を有している。補助流路32は、同じ例においては、排ガス再循環ラインと連通している連通口35を有している。
フラップ1は、流体が流路の中の1つの流路内を流れるのを阻止する閉位置と、流体がこの流路内を流れるのを可能にする開位置との間を、矢印22で示すように、回転軸16を中心に回転することができるようになっている。
具体的には、図の実施形態においては、閉位置では、例えば流体通過窓33のレベルにおいて、流路31と32の間の連通を阻止し、開位置では、これらの流路31と32の間の連通を可能にして、流体が主流路31から補助流路32に流れ込むことができるようになっている。
図3に示す開位置においては、フラップ1は、この通過窓33に対して横方向に位置している。図の実施形態においては、フラップ1は、図示していないその最大開口位置において、例えば当接面60のレベルにおいて、通過窓33に対して斜めになるように配置されている。
本発明においては、弁は、フラップ1と、流体通過用の補助流路32の壁62との間に、開口区間Eを有しており、この開口区間Eは、フラップの角度位置に応じて変わる長さにわたって、フラップ1の回転軸16と平行な方向に延びている。
これについては、図2により具体的に示しており、この図2は、フラップの異なる角度位置の値に対する開口区間Eを示している。図2には、順に増えている開口区間Eの3つの値E1、E2、E3を記してある。
従って、フラップの回転につれて、流体の通過用に開放される面積は、もはや開口角度およびフラップとそれに対向する壁との距離だけでなく、開口区間Eの長さによっても決められる。この開口区間Eは、弁に付与すべき流量の漸進性に応じて選択することができる。
開口区間Eの長さは、次の原則の1つ以上に従っているのがよい。
−フラップの閉位置においてゼロである。
−フラップの開口角度とともに増加する。
−フラップの開口角度に比例しないで増加する。
−フラップの開き始めにおいて、終わりよりも速く増加する。
−フラップの最大開口位置において、最大になる。
壁62は、例えば、フラップの開位置と閉位置との間において、機構上必要な間隔を無視して言うと、フラップが接触する第1の部分62aと、この第1の部分62aからフラップの旋回軸の方向に延びている第2の部分62bとを備えている。この第2の部分62bは、開口区間Eを画定するために、第1の部分62aより凹面の曲率半径が大きい。言い換えると、第1の部分62aのレベルにおいては、壁62とフラップ1との間を、流体が全く通過しないか、または漏洩流しか通過しないのに対して、壁62の第2の部分62bのレベルにおいては、流体は、フラップ1と壁62との間を通過することができる。
これらの第1の部分62aと第2の部分62bは、湾曲した例えば楕円形の連結線63の反対側に、それぞれ位置している。これは、上記の開口区間Eの漸進性を決定する規則を作り出している。
図3に具体的に示すように、フラップの回転軸16は中心を外れており、フラップ1は、この回転軸を中心とする円筒に接する面の方向に向きを定められている。
第1の部分62aは、特に、フラップの回転軸を軸とする円筒が内接する輪郭を有している。この円筒は、フラップの旋回心軸16と、フラップの回転軸16と平行な、フラップ1の遠い位置にある先端部63との距離によって定められる半径を有している。
壁62は、例えば、補助流路32のレベルに設けられており、開口区間Eは、その第2の部分62bのレベルで、フラップの先端部63と壁62との間に位置している。この先端部63は、例えば、真っ直ぐであり、補助流路の壁62は、開口区間Eを定めるようになっている。
図の実施形態においては、補助流路32は、連通口35の方向に肘形をなしており、流体の通過を阻止している壁62の第1の部分62aは、ヘッドロスを限度内に抑えるために、肘形の方向の反対側に設けられている。もちろん、補助流路32の方向に応じて、他の構成、特に流体の通過を阻止する壁62の第1の部分62aを、2つ以上の部品で構成することもできる。
フラップ1は、第1の羽根3および第2の羽根4を備えている。この第1のいわゆるゲート羽根3は、フラップ1が閉位置にあるとき、ボディの通過窓33を閉じることができ、第2の羽根4は、フラップが開位置にあるとき、第1の流路31を、少なくとも部分的に閉じることができるようになっている。
開口区間Eを画定している壁62の前を移動する先端部63は、例えば第1の羽根3のレベルに設けられている。フラップ1の閉位置において、開口区間Eはゼロであり、先端部63は、その全長にわたって、壁62に接触している。最大開口位置においては、開口区間は、例えば、先端部63の全長にわたって設けられている。言い換えると、先端部63の全長にわたって、フラップ1と壁62との間を流体が流れる。中間位置においては、先端部63の一部分だけを流れる(図3参照)。
ボディ30は、2つの部品30a、30bで作られているのがよい。それぞれの部品は、流路31、32の1つを画定し、通過窓33を画定するために対応関係になる開口を有している。これは、ボディ30のこれら2つの部品が、別々であり、かつ一緒に固定されることを意味している。
これら2つの部品30a、30bは、例えば鋳造品である。壁の部分62a、62bは、弁の第2の部品30bのレベルに設けられている。上記の連結線63は、仮想の線である。
シール2は、例えば、通過窓33のレベルでこれら2つの部品の間に設けられており、2つの部品30a、30bと弁の外部との間をシールする役割を有している。
シール2は、流体が主流路31から補助流路32へ通過するための開口部5を有している。この開口部5は、ボディ30の通過窓33に面するように設けられている。
シール2は、特に、フラップ1が閉位置にあるとき、第2の羽根4に面する位置にある無開口域36を有している。言い換えると、フラップ1は、閉位置にあり、シールの開口部5は、第1の羽根3のレベルだけに設けられている。
フラップ1の開位置においては、流体が通過できるようにするために、第1の羽根3と第2の羽根4は、それぞれ、シール2と直交して、シール2の反対側に位置している。
図4に示すように、第1の羽根3および第2の羽根4は、例えば、フラップが閉位置にあるとき、シール2のそれぞれ反対側に配置され、フラップ1は、中間域6を備えており、この中間域6は、第1の羽根3と第2の羽根4を連結しているとともに、シールの開口部5の輪郭の区域7、7’のレベルにおいて、例えばぴったりと合うように、シールの開口部を通過している。
このようにして、シールの開口部5の周囲のシールを行うことができるとともに、シールの開口部とフラップの輪郭との間に大きな隙間を残す必要なしに、フラップは、その開位置と閉位置との間を動くことができる。
シール2は、平面域8を備えており、図3に示すように、この平面域は、フラップが閉位置にあるとき、フラップの第1の羽根3の面、いわゆる接触面10によって、ゲート羽根3が接触しに来る面9、および/または第2の羽根の面、いわゆる接触面12によって、第2の羽根4が接触しに来る反対側の面11を有していることが分かると思う。シール2に設けられている流体通過用の開口部5は、この平面域8のレベルに位置している。このようにして、1つ以上の羽根のレベルにおける対面接触によって、シールが行われている。
また、シール2の無開口域36も、シールに開口部5が形成されているシール2の平面域8のレベルに位置しているのがよい。
フラップのゲート羽根の接触面10、および他方の羽根の接触面12は、例えば、平面域8のシールの厚さに相当する寸法だけの間隔がある、例えば2つの平行面に延びている。これにより、面対面の接触を行わせることができる。
第1の羽根3は、その接触面10の反対側の面13を有し、第2の羽根4は、その接触面12の反対側の面14を有している。これら2つの反対側の面13、14は、例えば、平面であり、中間域6は、ゲート羽根3の接触面10と、他方の羽根4の反対側の面14との間に傾斜面15を有している。この傾斜面15は、流体がフラップの表面を流れるのを促進する。
シール2は、シールの開口部5の一部分に沿ってボス19を有していてもよい。このボスは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根4に面する。ボスは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根4によって圧縮されるようになっている。これにより、シールはさらに改善されている。
フラップ1の回転軸16は、フラップの中間域6の近くに位置している。フラップ1は、旋回軸21用のハウジング20を有している。このハウジングは、例えば、中間域6に位置している、フラップの拡張部23に位置している。この実施形態においては、拡張部23は、フラップのゲート羽根の接触面10の反対側の面13、および他方の羽根4の接触面12から延びている。
ハウジング20は、貫通ハウジングであり、旋回軸21は、ハウジング20の両端から突出している。旋回軸21は、それ自体が公知の手法で、拡張部23に連結されている。旋回軸21は、ボディ30に形成されているハウジング65のレベルで、ボディ30に連結されている。
ゲート羽根3、他方の羽根4、中間域6、およびその拡張部23は、1つの部品として、例えば、一体成形品とされている。
図4に示すように、フラップの旋回軸の方向において、ゲート羽根は、中間域6の寸法y’を超えて、少なくとも中間域とゲート羽根との連結域のレベルにおいて、両側に延びる寸法yを有している。従って、ゲート羽根3の接触面10は、シールの一方の側における、シールの開口部5の周辺の第1の部分において、シール2と接触する角張った環状部の形態の接触域17を有することができるのに対して、他方の羽根4の接触面12は、シールの反対側における、シールの開口部5の周辺の補完的な部分において、シール2と接触する接触域18を有している。
ゲート羽根3に設けられている接触域17は、例えば、区域7、7’のレベルにおいて、中間域6に沿っても延びている。これにより、シールは高められ、シールの開口部5の輪郭と重ならない中間域6となっている。
シールの開口部5は、第1の羽根3と同様に、実質的に矩形の外形を有している。第1の羽根3の接触域17は、開口部の3つの辺に沿って延びている。接触域18に関しては、残りの辺に沿って延びている。中間域6は、その対向する2つの辺の部分にわたって、開口部5の輪郭に面している。また、他方の羽根4も、矩形であってもよい。
シール2の周辺部39から奥まった位置に、平面域8がある。このシールは、例えばプレス加工で作られている。この周辺部39は、ボディ30への取り付け用のフランジを備える拡張部40を有しているのがよい。
ボディ30は、例えば、フラップ作動モータ用のハウジング37をさらに備えている。弁は、このため、図示していないが、モータの出力軸とフラップの旋回軸21との間に伝達装置を備えているのがよい。
弁は、フラップ1、特に他方の羽根4が、作動モータに向かう熱を遮蔽するように構成されている。
図2および図3により分かるように、同じ目的で、ボディ30は、シール2とハウジング37との間、特にシールの無開口域36とハウジング37との間に、流体用扁平部38を備えている。
1 フラップ
2 シール
3 第1の羽根
4 第2の羽根
5 開口部
6 中間域
7、7’ 区域
8 平面域
9 (シールの)面
10 接触面
11 (シールの)反対側の面
12 接触面
13、14 (羽根の)反対側の面
15 傾斜面
16 回転軸
17、18 接触域
19 ボス
20、65 (旋回軸用の)ハウジング
21 旋回軸
22 矢印
23 (フラップの)拡張部
30 ボディ
30a、30b (ボディの)部品
31 主流路
32 補助流路
33 通過窓
34 吸排気口
35 連通口
36 無開口域
37 (モータ用の)ハウジング
38 流体用扁平部
39 周辺部
40 (シールの)拡張部
60 当接面
62 壁
62a (壁の)第1の部分
62b (壁の)第2の部分
63 (フラップの)先端部
E 開口区間
y、y’ 寸法

Claims (8)

  1. 自動車の排気ガス用の流体弁であって、
    少なくとも1つの流路(32)を有するボディ(30)と、
    流体が前記流路(32)を流れるのを阻止する閉位置、及び流体が前記流路(32)を流れるのを可能にする開位置の間を、回転軸(16)を中心に回転することができる可動のフラップ(1)とを備え、
    前記フラップ(1)と前記ボディ(30)の壁(62)との間に、流体が通過する開口区間Eを有し、前記開口区間Eは、前記フラップ(1)の回転軸(16)と平行な方向の長さが、前記フラップ(1)の角度位置に応じて変化するように延びており、
    前記ボディ(30)は、流体を流す主流路(31)と、前記主流路(31)に流体を排出するために流体を流す補助流路(32)とを備えており、前記フラップ(1)は、前記閉位置において、前記主流路(31)及び前記補助流路(32)間の連通を阻止するようになっており、前記開位置において、前記主流路(31)及び前記補助流路(32)間の連通を可能にするようになっており、
    前記フラップ(1)との間に前記開口区間Eを設けている前記壁(62)は、前記補助流路(32)のレベルに位置していることを特徴とする流体弁。
  2. 前記開口区間Eの長さは、
    −前記フラップ(1)の閉位置においてゼロである、
    −前記フラップ(1)の開口角度とともに増加する、
    −前記フラップ(1)の開口角度に比例しないで増加する、
    −前記フラップ(1)の開き始めにおいて、終わりより速く増加する、
    −前記フラップ(1)の最大開口位置において最大になる、
    という原則の1つ以上に従っていることを特徴とする請求項1に記載の流体弁。
  3. 前記壁(62)は、前記フラップ(1)がその開位置と閉位置との間において接触する第1の部分(62a)と、前記第1の部分(62a)から前記フラップ(1)の回転軸(16)と平行な方向に延びている第2の部分(62b)とを備え、この第2の部分(62b)は、前記開口区間Eを画定するために、前記第1の部分より凹面の曲率半径が大きくなっていることを特徴とする請求項1または2に記載の流体弁。
  4. 前記フラップ(1)の回転軸(16)は、前記フラップ(1)の中心から離隔した位置に設けられており、前記フラップ(1)は、前記回転軸(16)を中心とする円筒に接する面の方向に向きを定められていることを特徴とする請求項3に記載の流体弁。
  5. 前記第1の部分(62a)は、前記フラップ(1)の回転軸(16)を軸とする円筒が内接する輪郭を有していることを特徴とする請求項3または4に記載の流体弁。
  6. 前記フラップ(1)は、前記回転軸(16)と平行な方向を向いている真っ直ぐな先端部(63)を有し、前記先端部(63)のレベルに前記開口区間Eが設けられており、前記真っ直ぐな先端部(63)との間に前記開口区間Eを設けている前記壁(62)は、前記開口区間を画定するようになっていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の流体弁。
  7. 前記フラップ(1)は、前記閉位置にあるとき、前記主流路(31)及び前記補助流路(32)間の流体通過用の開口部である通過窓(33)を閉じる第1の羽根(3)であるゲート羽根と、前記フラップ(1)が前記開位置にあるとき、前記流路(31)を少なくとも部分的に閉じる第2の羽根(4)を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の流体弁。
  8. 前記ゲート羽根は、前記真っ直ぐな先端部(63)を有していることを特徴とする請求項6を引用する請求項に記載の流体弁。
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