JP6207994B2 - Poppet valve and valve assembly - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、EGR(Exhaust Gas Recirculation)通路を流れる排気ガスの流量調整に用いられるポペット弁、およびバルブアセンブリに関する。   The present invention relates to, for example, a poppet valve used for adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage, and a valve assembly.

バルブアセンブリは、ポペット弁と、弁座と、を備えている。ポペット弁は、直線方向に往復動可能である。通路を完全に閉じる全閉状態において、ポペット弁は弁座に着座している。一方、通路を完全に開く全開状態において、ポペット弁は弁座から離座している。閉弁時(通路が開いている状態から全閉状態に切り換える時)においては、ポペット弁が弁座に当接する。当接時の衝撃により、ポペット弁や弁座は摩耗してしまう。   The valve assembly includes a poppet valve and a valve seat. The poppet valve can reciprocate in a linear direction. In the fully closed state where the passage is completely closed, the poppet valve is seated on the valve seat. On the other hand, the poppet valve is separated from the valve seat in the fully open state where the passage is completely opened. When the valve is closed (when the passage is switched from the open state to the fully closed state), the poppet valve contacts the valve seat. Poppet valves and valve seats are worn by the impact at the time of contact.

この点、特許文献1には、突出部付きのシール部材(弁体)を備えるポペット弁が開示されている。シール部材は、弁軸に環装されている。シール部材のうち弁座に当接する部分には、可撓性を有する突出部が形成されている。ポペット弁が弁座に当接すると、突出部が撓む。このため、当接による衝撃を、吸収することができる。   In this regard, Patent Document 1 discloses a poppet valve including a seal member (valve element) with a protruding portion. The seal member is mounted on the valve shaft. A projecting portion having flexibility is formed on a portion of the seal member that contacts the valve seat. When the poppet valve comes into contact with the valve seat, the protrusion is bent. For this reason, the impact by contact | abutting can be absorbed.

特開平9−264431号公報JP-A-9-264431

しかしながら、同文献記載のポペット弁によると、突出部は、シール部材の外縁付近に、環状に形成されている。一方、シール部材の径方向中心付近には、弁軸に対する取付部が配置されている。このため、閉弁時に突出部が弁座に当接すると、取付部に応力が集中してしまう。そこで、本発明は、弁体のうち弁軸に対する取付部に応力が集中しにくいポペット弁、およびバルブアセンブリを提供することを目的とする。   However, according to the poppet valve described in the document, the projecting portion is formed in an annular shape near the outer edge of the seal member. On the other hand, a mounting portion for the valve shaft is disposed near the center in the radial direction of the seal member. For this reason, when the protrusion comes into contact with the valve seat when the valve is closed, stress is concentrated on the mounting portion. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a poppet valve and a valve assembly in which stress is less likely to concentrate on a mounting portion of a valve body with respect to a valve shaft.

(1)上記課題を解決するため、本発明のポペット弁は、弁軸と、該弁軸に取り付けられる取付部を有し、弁座に対して着座、離座可能な弁体と、備えるポペット弁であって、前記弁体は、前記弁座に当接する当接部と、該当接部と前記取付部との間に介在する傘部と、を有し、前記弁体のうち、肉厚が最も薄い薄肉部は、該当接部と該傘部との境界に配置され、前記傘部は、前記薄肉部から前記取付部との境界に向かって肉厚が徐々に厚くなることを特徴とする。 (1) In order to solve the above-described problem, a poppet valve of the present invention has a valve shaft and a valve body that has a mounting portion attached to the valve shaft and can be seated and separated from the valve seat. The valve body has a contact portion that contacts the valve seat, and an umbrella portion interposed between the contact portion and the attachment portion, and the thickness of the valve body The thinnest thin portion is disposed at the boundary between the corresponding contact portion and the umbrella portion, and the umbrella portion gradually increases in thickness from the thin portion toward the boundary with the attachment portion. To do.

本発明のポペット弁の弁軸と弁体とは別体である。閉弁時(通路が開いている状態から全閉状態に切り換える時)においては、弁体が弁座に当接する。当接時の衝撃により、弁体の取付部には、応力が集中しやすい。この点、本発明のポペット弁の弁体には、薄肉部が配置されている。薄肉部は、弁体のうち、取付部以外の部分に配置されている。取付部と比較して、薄肉部は、弾性変形しやすい。このため、閉弁時における取付部への応力集中を緩和することができる。また、閉弁時に薄肉部が弾性変形することにより、弁座に着座する際の衝撃の少なくとも一部を吸収することができる。また、本発明のポペット弁によると、弁体と弁座との間の接触面積を確保しやすい。このため、全閉状態におけるシール性が高い。   The valve shaft and the valve body of the poppet valve of the present invention are separate bodies. When the valve is closed (when the passage is switched from the open state to the fully closed state), the valve element comes into contact with the valve seat. Due to the impact at the time of contact, stress tends to concentrate on the mounting portion of the valve body. In this regard, a thin portion is disposed in the valve body of the poppet valve of the present invention. The thin portion is disposed in a portion other than the attachment portion of the valve body. Compared with the attachment part, the thin part is easily elastically deformed. For this reason, the stress concentration on the mounting portion when the valve is closed can be reduced. Further, when the thin portion is elastically deformed when the valve is closed, at least a part of the impact when seated on the valve seat can be absorbed. Moreover, according to the poppet valve of this invention, it is easy to ensure the contact area between a valve body and a valve seat. For this reason, the sealing performance in the fully closed state is high.

)上記(1)の構成において、前記弁体は、該弁体が前記弁座に着座する際の衝撃で弾性変形する構成とする方がよい。本構成によると、弁体が弾性変形することにより、弁体が弁座に着座する際の衝撃の少なくとも一部を吸収することができる。 ( 2 ) In the configuration of (1 ) , the valve body is preferably configured to be elastically deformed by an impact when the valve body is seated on the valve seat. According to this structure, at least a part of the impact when the valve body is seated on the valve seat can be absorbed by the elastic deformation of the valve body.

)上記課題を解決するため、本発明のバルブアセンブリは、上記(1)または2)のポペット弁を備えることを特徴とする。本発明のバルブアセンブリによると、上記(1)同様に、閉弁時における取付部への応力集中を緩和することができる。また、閉弁時に薄肉部が弾性変形することにより、弁座に着座する際の衝撃の少なくとも一部を吸収することができる。また、全閉状態におけるシール性が高い。 ( 3 ) In order to solve the above-mentioned problems, a valve assembly according to the present invention includes the poppet valve according to (1) or ( 2) . According to the valve assembly of the present invention, similarly to the above (1), the stress concentration on the mounting portion when the valve is closed can be reduced. Further, when the thin portion is elastically deformed when the valve is closed, at least a part of the impact when seated on the valve seat can be absorbed. Moreover, the sealing performance in the fully closed state is high.

本発明によると、弁体のうち弁軸に対する取付部に応力が集中しにくいポペット弁、およびバルブアセンブリを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a poppet valve and a valve assembly in which stress is less likely to concentrate on a mounting portion of the valve body with respect to the valve shaft.

本発明のバルブアセンブリの一実施形態であるバルブアセンブリの全開状態における軸方向断面図である。It is an axial sectional view in the fully opened state of the valve assembly which is one embodiment of the valve assembly of the present invention. 同バルブアセンブリの全閉状態における軸方向断面図である。It is an axial sectional view in the fully closed state of the valve assembly. 図1の枠III内の拡大図である。It is an enlarged view in the frame III of FIG. その他の実施形態(その1)のポペット弁の弁体の一部分の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of a part of a valve element of a poppet valve of another embodiment (part 1). その他の実施形態(その2)のポペット弁の弁体の一部分の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of a part of a valve body of a poppet valve of another embodiment (part 2).

以下、本発明のバルブアセンブリをEGR用のバルブアセンブリとして具現化した実施の形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the valve assembly of the present invention is embodied as a valve assembly for EGR will be described.

<バルブアセンブリの構成>
まず、本実施形態のバルブアセンブリの構成について説明する。図1に、本実施形態のバルブアセンブリの全開状態における軸方向断面図を示す。図2に、同バルブアセンブリの全閉状態における軸方向断面図を示す。図3に、図1の枠III内の拡大図を示す。
<Configuration of valve assembly>
First, the configuration of the valve assembly of this embodiment will be described. FIG. 1 shows an axial sectional view of the valve assembly of the present embodiment in a fully opened state. FIG. 2 shows an axial sectional view of the valve assembly in a fully closed state. FIG. 3 shows an enlarged view in the frame III of FIG.

図1〜図3に示すように、本実施形態のバルブアセンブリ1は、ハウジング2と、ポペット弁3と、アキシャル軸受51と、コイルスプリング52と、モータ53と、弁座54と、を備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the valve assembly 1 of this embodiment includes a housing 2, a poppet valve 3, an axial bearing 51, a coil spring 52, a motor 53, and a valve seat 54. Yes.

ハウジング2には、EGR通路20と、凹部21と、弁軸挿通孔22と、が形成されている。EGR通路20は、L字状に延在している。排気ガスは、EGR通路20を、下側(上流側)から右側(下流側)に向かって、流動する。凹部21は、ハウジング2の上面に凹設されている。凹部21の底面には、スプリング座21aが配置されている。弁軸挿通孔22は、EGR通路20と、凹部21と、を上下方向に連通している。   The housing 2 is formed with an EGR passage 20, a recess 21, and a valve shaft insertion hole 22. The EGR passage 20 extends in an L shape. The exhaust gas flows through the EGR passage 20 from the lower side (upstream side) toward the right side (downstream side). The recess 21 is recessed on the upper surface of the housing 2. A spring seat 21 a is disposed on the bottom surface of the recess 21. The valve shaft insertion hole 22 communicates the EGR passage 20 and the recess 21 in the vertical direction.

弁座54は、環状を呈している。弁座54は、EGR通路20の下端開口(上流端開口)付近に、配置されている。アキシャル軸受51は、弁軸挿通孔22の内周面に配置されている。モータ53は、凹部21を上側から覆っている。モータ53は、モータ側シャフト530を、上下方向に往復動可能である。   The valve seat 54 has an annular shape. The valve seat 54 is disposed near the lower end opening (upstream end opening) of the EGR passage 20. The axial bearing 51 is disposed on the inner peripheral surface of the valve shaft insertion hole 22. The motor 53 covers the recess 21 from above. The motor 53 can reciprocate the motor side shaft 530 in the vertical direction.

ポペット弁3は、弁体30と、弁軸31と、を備えている。弁軸31は、軸本体310と、フランジ部311と、を備えている。軸本体310は、ステンレス鋼製であって、上下方向(軸方向)に延在する丸棒状を呈している。軸本体310は、アキシャル軸受51の径方向内側に、挿通されている。軸本体310の下端部付近には、段差部310aが形成されている。段差部310aにおいては、上側から下側に向かって、軸本体310の外径が拡径している。一方、軸本体310の上端は、モータ側シャフト530に当接している。フランジ部311は、上側に開口するカップ状を呈している。フランジ部311は、軸本体310の上端に配置されている。フランジ部311の外周縁には、スプリング座311aが配置されている。   The poppet valve 3 includes a valve body 30 and a valve shaft 31. The valve shaft 31 includes a shaft main body 310 and a flange portion 311. The shaft main body 310 is made of stainless steel and has a round bar shape extending in the vertical direction (axial direction). The shaft main body 310 is inserted inside the axial bearing 51 in the radial direction. A step portion 310 a is formed near the lower end portion of the shaft main body 310. In the stepped portion 310a, the outer diameter of the shaft main body 310 increases from the upper side to the lower side. On the other hand, the upper end of the shaft main body 310 is in contact with the motor side shaft 530. The flange portion 311 has a cup shape opening upward. The flange portion 311 is disposed at the upper end of the shaft main body 310. A spring seat 311 a is disposed on the outer peripheral edge of the flange portion 311.

弁体30は、ステンレス鋼製であって円板状を呈している。弁体30は、ステンレス鋼製の板材をプレス成形することにより、作製される。図3に示すように、弁体30は、取付部300と、当接部301と、傘部302と、薄肉部Aと、を備えている。取付部300は、上下方向(軸方向)に延在する円筒状を呈している。取付部300は、弁軸31の軸本体310の下端部に、環装されている。取付部300は、段差部310aに対して、上側から係止されている。このため、取付部300つまり弁体30は、軸本体310つまり弁軸31から、下側に脱落しない。傘部302は、水平方向(径方向)に延在する円板状を呈している。傘部302は、取付部300の上端から、径方向外側に張り出している。当接部301は、下側から上側に向かって尖る、テーパ円筒状を呈している。当接部301は、傘部302の外縁から、斜め下方向に延在している。図2に示すように、弁座54に対して、当接部301は、下側から着座、離座可能である。図3に示すように、取付部300と傘部302との境界、傘部302と当接部301との境界には、丸面取状の湾曲部R1、R2が配置されている。   The valve body 30 is made of stainless steel and has a disk shape. The valve body 30 is produced by press-molding a stainless steel plate material. As shown in FIG. 3, the valve body 30 includes an attachment portion 300, a contact portion 301, an umbrella portion 302, and a thin portion A. The attachment portion 300 has a cylindrical shape extending in the vertical direction (axial direction). The attachment portion 300 is mounted around the lower end portion of the shaft main body 310 of the valve shaft 31. The attachment portion 300 is locked from above with respect to the step portion 310a. For this reason, the attachment portion 300, that is, the valve body 30 does not fall down from the shaft body 310, that is, the valve shaft 31. The umbrella portion 302 has a disk shape extending in the horizontal direction (radial direction). The umbrella portion 302 projects radially outward from the upper end of the attachment portion 300. The contact portion 301 has a tapered cylindrical shape that is pointed from the lower side toward the upper side. The contact portion 301 extends obliquely downward from the outer edge of the umbrella portion 302. As shown in FIG. 2, the contact portion 301 can be seated and separated from the lower side with respect to the valve seat 54. As shown in FIG. 3, round chamfered curved portions R <b> 1 and R <b> 2 are arranged at the boundary between the attachment portion 300 and the umbrella portion 302 and at the boundary between the umbrella portion 302 and the contact portion 301.

図3に示すように、薄肉部Aは、当接部301の上端と、傘部302の外縁と、の境界(つまり湾曲部R2)に配置されている。薄肉部Aは、弁体30の下面(上流側の面)に凹設されている。すなわち、湾曲部R2の下面には、環状の溝Bが凹設されている。当該溝Bの分だけ湾曲部R2の肉厚が薄くなることにより、薄肉部Aが形成されている。なお、図3に点線で示すのが、薄肉部Aが設けられていない状態である。弁体30全体において、薄肉部Aの肉厚は最薄である。すなわち、薄肉部Aの肉厚T1(湾曲部R2の上面(下流側の面)と下面(上流側の面)との間の距離であって、湾曲部R2の上面の曲率半径方向の距離)は、取付部300の肉厚T2よりも、薄い。また、薄肉部Aの肉厚T1は、当接部301の肉厚T3よりも、薄い。また、薄肉部Aの肉厚T1は、傘部302の肉厚T4よりも、薄い。このため、薄肉部Aは、取付部300、当接部301、傘部302と比較して、剛性が低く、弾性変形しやすい(撓みやすい)。   As shown in FIG. 3, the thin-walled portion A is disposed at the boundary (that is, the curved portion R <b> 2) between the upper end of the contact portion 301 and the outer edge of the umbrella portion 302. The thin portion A is recessed on the lower surface (upstream surface) of the valve body 30. That is, the annular groove B is recessed on the lower surface of the curved portion R2. The thin portion A is formed by reducing the thickness of the curved portion R2 by the amount of the groove B. In addition, what is shown by a dotted line in FIG. 3 is a state in which the thin portion A is not provided. In the valve body 30 as a whole, the thickness of the thin portion A is the thinnest. That is, the thickness T1 of the thin portion A (the distance between the upper surface (downstream surface) and the lower surface (upstream surface) of the curved portion R2 and the distance in the curvature radius direction of the upper surface of the curved portion R2). Is thinner than the wall thickness T2 of the mounting portion 300. In addition, the thickness T1 of the thin portion A is thinner than the thickness T3 of the contact portion 301. Further, the thickness T1 of the thin portion A is thinner than the thickness T4 of the umbrella portion 302. For this reason, compared with the attachment part 300, the contact part 301, and the umbrella part 302, the thin part A has low rigidity and is easily elastically deformed (easy to bend).

図1、図2に示すように、コイルスプリング52は、スプリング座311aと、スプリング座21aと、の間に配置されている。コイルスプリング52は、ハウジング2に対して、ポペット弁3を上側に付勢している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the coil spring 52 is disposed between the spring seat 311a and the spring seat 21a. The coil spring 52 urges the poppet valve 3 upward with respect to the housing 2.

<バルブアセンブリの動き>
次に、本実施形態のバルブアセンブリの動きについて簡単に説明する。図2に示す全閉状態から図1に示す全開状態に切り換える場合は、モータ53を駆動し、コイルスプリング52の付勢力に抗して、弁軸31を下降させる。弁体30の当接部301は、弁座54から離座する。一方、図1に示す全開状態から図2に示す全閉状態に切り換える場合は、モータ53を停止し、コイルスプリング52の付勢力F1により、弁軸31を上昇させる。弁体30の当接部301は、弁座54に着座する。全閉状態においては、弁体30に対して、コイルスプリング52の付勢力F1が、上向きに作用する。並びに、全閉状態においては、弁体30に対して、排気ガスの圧力F2が、上向きに作用する。
<Valve assembly movement>
Next, the movement of the valve assembly of this embodiment will be briefly described. When switching from the fully closed state shown in FIG. 2 to the fully open state shown in FIG. 1, the motor 53 is driven to lower the valve shaft 31 against the urging force of the coil spring 52. The contact portion 301 of the valve body 30 is separated from the valve seat 54. On the other hand, when switching from the fully open state shown in FIG. 1 to the fully closed state shown in FIG. 2, the motor 53 is stopped and the valve shaft 31 is raised by the urging force F <b> 1 of the coil spring 52. The contact portion 301 of the valve body 30 is seated on the valve seat 54. In the fully closed state, the urging force F <b> 1 of the coil spring 52 acts upward on the valve body 30. In the fully closed state, the exhaust gas pressure F <b> 2 acts upward on the valve body 30.

<作用効果>
次に、本実施形態のバルブアセンブリの作用効果について説明する。図2に一点鎖線で誇張して示すように、閉弁時(EGR通路20が開いている状態から図2に示す全閉状態に切り換える時)において、当接部301は、弁座54に、下側から着座する。また、当接部301が弁座54に係止された状態で、取付部300は、弁軸31により、上側に引っ張られる。このため、弁体30は、全体として、円錐状に弾性変形する。当接部301が弁座54に当接する際の衝撃により、取付部300には応力が集中しやすい。
<Effect>
Next, the function and effect of the valve assembly of this embodiment will be described. As exaggeratedly shown by a one-dot chain line in FIG. 2, when the valve is closed (when the EGR passage 20 is switched from the open state to the fully closed state shown in FIG. 2), the contact portion 301 is placed on the valve seat 54. Sit from below. In addition, the attachment portion 300 is pulled upward by the valve shaft 31 in a state where the contact portion 301 is locked to the valve seat 54. For this reason, the valve body 30 is elastically deformed in a conical shape as a whole. Due to the impact when the contact portion 301 contacts the valve seat 54, stress tends to concentrate on the mounting portion 300.

この点、本実施形態のポペット弁3の弁体30には、図3に示すように、薄肉部Aが配置されている。薄肉部Aは、当接部301と傘部302との境界(つまり湾曲部R2)に配置されている。すなわち、薄肉部Aは、弁体30のうち、取付部300以外の部分に配置されている。取付部300と比較して、薄肉部Aは、弾性変形しやすい。このため、閉弁時における取付部300への応力集中を緩和することができる。したがって、取付部300に発生する最大応力、つまり取付部300の許容応力を、小さくすることができる。また、閉弁時に薄肉部Aが弾性変形することにより、弁座54に着座する際の衝撃の少なくとも一部を吸収することができる。   In this regard, the thin portion A is disposed on the valve body 30 of the poppet valve 3 of the present embodiment as shown in FIG. The thin portion A is disposed at the boundary between the contact portion 301 and the umbrella portion 302 (that is, the curved portion R2). That is, the thin portion A is disposed in a portion other than the attachment portion 300 in the valve body 30. Compared with the attachment part 300, the thin part A is easily elastically deformed. For this reason, the stress concentration to the attachment part 300 at the time of valve closing can be relieved. Therefore, the maximum stress generated in the attachment portion 300, that is, the allowable stress of the attachment portion 300 can be reduced. Further, when the thin portion A is elastically deformed when the valve is closed, at least a part of the impact when seated on the valve seat 54 can be absorbed.

また、特許文献1のポペット弁の場合、シール部材(弁体)に衝撃吸収用の突出部を形成する必要がある。このため、全閉状態におけるシール性が低下するおそれがある。すなわち、全閉状態においては、シール部材と弁座とが接触することにより、シール性を確保している。シール部材に突出部を形成すると、シール部材と弁座との間の接触面積が小さくなる。このため、シール性が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態のポペット弁3によると、敢えて弁体30の当接部301に突出部を形成する必要がない。このため、当接部301と弁座54との間の接触面積を大きくすることができる。したがって、全閉状態において、高いシール性を確保することができる。   Moreover, in the case of the poppet valve of patent document 1, it is necessary to form the protrusion part for shock absorption in a sealing member (valve body). For this reason, there exists a possibility that the sealing performance in a fully closed state may fall. That is, in the fully closed state, the sealing performance is ensured by the contact between the seal member and the valve seat. When the protrusion is formed on the seal member, the contact area between the seal member and the valve seat is reduced. For this reason, there exists a possibility that sealing performance may fall. On the other hand, according to the poppet valve 3 of the present embodiment, it is not necessary to form a protruding portion in the contact portion 301 of the valve body 30. For this reason, the contact area between the contact part 301 and the valve seat 54 can be enlarged. Therefore, high sealing performance can be ensured in the fully closed state.

また、本実施形態のポペット弁3によると、図3に示すように、薄肉部Aが、当接部301と傘部302との境界に配置されている。言い換えると、薄肉部Aが、当接部301の根本部分に配置されている。このため、閉弁時に、薄肉部Aを起点として、当接部301が弾性変形しやすい。したがって、当接部301が、弁座54の形状に倣って変形しやすい。よって、全閉状態における、当接部301と弁座54との密着性を向上させることができる。また、当接部301の肉厚T3は、1.5mm以下と薄い。この点においても、当接部301が、弁座54の形状に倣って変形しやすい。よって、全閉状態における、当接部301と弁座54との密着性を向上させることができる。また、図2に一点鎖線で示すように、弁体30は、着座時の衝撃で弾性変形する。このため、着座時の衝撃の少なくとも一部を吸収することができる。   Further, according to the poppet valve 3 of the present embodiment, as shown in FIG. In other words, the thin portion A is disposed at the base portion of the contact portion 301. For this reason, when the valve is closed, the contact portion 301 is easily elastically deformed starting from the thin portion A. Therefore, the contact portion 301 is easily deformed following the shape of the valve seat 54. Therefore, the adhesion between the contact portion 301 and the valve seat 54 in the fully closed state can be improved. Further, the thickness T3 of the contact portion 301 is as thin as 1.5 mm or less. Also in this point, the contact portion 301 is easily deformed following the shape of the valve seat 54. Therefore, the adhesion between the contact portion 301 and the valve seat 54 in the fully closed state can be improved. Further, as shown by a one-dot chain line in FIG. 2, the valve body 30 is elastically deformed by an impact at the time of sitting. For this reason, at least a part of the impact at the time of sitting can be absorbed.

<その他>
以上、本発明のポペット弁およびバルブアセンブリの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiments of the poppet valve and the valve assembly of the present invention have been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.

図4に、その他の実施形態(その1)のポペット弁の弁体の一部分の軸方向断面図を示す。なお、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。図4に示すように、薄肉部Aを、傘部302の径方向中央付近に配置してもよい。図5に、その他の実施形態(その2)のポペット弁の弁体の一部分の軸方向断面図を示す。なお、図3と対応する部位については、同じ符号で示す。図5に示すように、傘部302から湾曲部R2に向かって(径方向内側から径方向外側に向かって)肉厚が徐々に薄くなるように弁体30を形成してもよい。また、湾曲部R1、R2は配置しなくてもよい。   FIG. 4 shows an axial sectional view of a part of a valve body of a poppet valve according to another embodiment (part 1). In addition, about the site | part corresponding to FIG. 3, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 4, the thin wall portion A may be arranged near the radial center of the umbrella portion 302. FIG. 5 shows an axial sectional view of a part of a valve body of a poppet valve according to another embodiment (part 2). In addition, about the site | part corresponding to FIG. 3, it shows with the same code | symbol. As shown in FIG. 5, the valve body 30 may be formed so that the thickness gradually decreases from the umbrella portion 302 toward the curved portion R2 (from the radially inner side to the radially outer side). Further, the curved portions R1 and R2 need not be arranged.

また、ポペット弁3用のアクチュエータは特に限定しない。例えば、ソレノイドを用いてもよい。また、ポペット弁3の配置方向は特に限定しない。例えば、弁軸31が水平方向を向くように、ポペット弁3を配置してもよい。また、上記実施形態においては、EGRバルブ用として、バルブアセンブリ1を用いた。しかしながら、吸気側ターボバイパスバルブ、スロットルバルブ、排気ブレーキバルブ、排気絞りバルブなど、多種多様のバルブ用として、バルブアセンブリ1を用いてもよい。   The actuator for the poppet valve 3 is not particularly limited. For example, a solenoid may be used. The arrangement direction of the poppet valve 3 is not particularly limited. For example, the poppet valve 3 may be arranged so that the valve shaft 31 faces the horizontal direction. In the above embodiment, the valve assembly 1 is used for the EGR valve. However, the valve assembly 1 may be used for various valves such as an intake side turbo bypass valve, a throttle valve, an exhaust brake valve, and an exhaust throttle valve.

以下、図1〜図3に示すポペット弁3の解析モデル(実施例)に対して行ったFEM(Finite Element Method)解析の結果について説明する。解析ソフトとしては、CATIA(登録商標)−analysis simulationを用いた。実施例においては、図3に示す薄肉部Aの肉厚T1を、1.1mmとした。傘部302の肉厚T4を、1.6mmとした。当接部301の肉厚T3を、1.4mmとした。当接部301の外縁から溝Bの内縁までの距離L1を、5.3mmとした。当接部301の上面の延在方向と、薄肉部Aの上面の延在方向(薄肉部Aにおける湾曲部R2の上面の接線方向)と、の交角θ1を、35°とした。図2に示す閉弁時のコイルスプリング52の付勢力F1を、40Nとした。排気ガスの圧力F2の最大値を、66.7kPaとした。   Hereinafter, the result of the FEM (Finite Element Method) analysis performed on the analysis model (example) of the poppet valve 3 shown in FIGS. 1 to 3 will be described. As analysis software, CATIA (registered trademark) -analysis simulation was used. In the example, the thickness T1 of the thin portion A shown in FIG. 3 was 1.1 mm. The thickness T4 of the umbrella part 302 was 1.6 mm. The thickness T3 of the contact part 301 was 1.4 mm. The distance L1 from the outer edge of the contact portion 301 to the inner edge of the groove B was 5.3 mm. An intersection angle θ1 between the extending direction of the upper surface of the contact portion 301 and the extending direction of the upper surface of the thin portion A (tangential direction of the upper surface of the curved portion R2 in the thin portion A) was set to 35 °. The biasing force F1 of the coil spring 52 at the time of closing the valve shown in FIG. The maximum value of the exhaust gas pressure F2 was set to 66.7 kPa.

なお、比較のために、図3に点線で示すように、薄肉部Aつまり溝Bが配置されていない従来のポペット弁の解析モデル(比較例)についても、同様のFEM解析を行った。なお、実施例と比較例とでは、図3に示す肉厚T3、T4、交角θ1は、一致している。   For comparison, the same FEM analysis was performed on an analysis model (comparative example) of a conventional poppet valve in which the thin portion A, that is, the groove B is not disposed, as indicated by a dotted line in FIG. Note that the thicknesses T3 and T4 and the intersection angle θ1 shown in FIG.

FEM解析の結果、比較例の場合、図3に示す円α部分の最大応力は、13.3MPaだった。また、円β部分(取付部300)の最大応力は、31.8MPaだった。これに対して、実施例の場合、図3に示す円α部分(薄肉部A)の最大応力は、13.8MPaだった。また、円β部分(取付部300)の最大応力は、29.7MPaだった。   As a result of the FEM analysis, in the case of the comparative example, the maximum stress in the circle α portion shown in FIG. 3 was 13.3 MPa. Moreover, the maximum stress of the circle β portion (mounting portion 300) was 31.8 MPa. On the other hand, in the case of the example, the maximum stress of the circle α portion (thin wall portion A) shown in FIG. 3 was 13.8 MPa. Moreover, the maximum stress of the circle β portion (mounting portion 300) was 29.7 MPa.

このように、比較例に対して、実施例は、円β部分の最大応力が大きくなった。また、比較例に対して、実施例は、円β部分の最大応力が小さくなった。実施例によると、閉弁時における円β部分(取付部300)への応力集中を緩和することができた。   Thus, in contrast to the comparative example, in the example, the maximum stress in the circle β portion was larger. Further, in the example, the maximum stress in the circle β portion was smaller than that in the comparative example. According to the example, the stress concentration on the circle β portion (attachment portion 300) at the time of valve closing could be alleviated.

1:バルブアセンブリ、2:ハウジング、3:ポペット弁、20:EGR通路、21:凹部、21a:スプリング座、22:弁軸挿通孔、30:弁体、31:弁軸、51:アキシャル軸受、52:コイルスプリング、53:モータ、54:弁座、300:取付部、301:当接部、302:傘部、310:軸本体、310a:段差部、311:フランジ部、311a:スプリング座、530:モータ側シャフト、A:薄肉部、B:溝、R1:湾曲部、R2:湾曲部。   1: valve assembly, 2: housing, 3: poppet valve, 20: EGR passage, 21: recess, 21a: spring seat, 22: valve shaft insertion hole, 30: valve body, 31: valve shaft, 51: axial bearing, 52: Coil spring, 53: Motor, 54: Valve seat, 300: Mounting portion, 301: Abutment portion, 302: Umbrella portion, 310: Shaft body, 310a: Step portion, 311: Flange portion, 311a: Spring seat, 530: Motor side shaft, A: Thin portion, B: Groove, R1: Curved portion, R2: Curved portion.

Claims (3)

弁軸と、
該弁軸に取り付けられる取付部を有し、弁座に対して着座、離座可能な弁体と、
を備えるポペット弁であって、
前記弁体は、前記弁座に当接する当接部と、該当接部と前記取付部との間に介在する傘部と、を有し、
前記弁体のうち、肉厚が最も薄い薄肉部は、該当接部と該傘部との境界に配置され
前記傘部は、前記薄肉部から前記取付部との境界に向かって肉厚が徐々に厚くなることを特徴とするポペット弁。
A valve stem;
A valve body having an attachment portion attached to the valve shaft, and capable of being seated on and separated from the valve seat;
A poppet valve comprising:
The valve body has a contact portion that contacts the valve seat, and an umbrella portion interposed between the contact portion and the attachment portion,
Of the valve body, the thinnest part having the smallest thickness is disposed at the boundary between the contact part and the umbrella part ,
The poppet valve is characterized in that the thickness of the umbrella portion gradually increases from the thin portion toward the boundary with the attachment portion .
前記弁体は、該弁体が前記弁座に着座する際の衝撃で弾性変形する請求項1に記載のポペット弁。 The poppet valve according to claim 1, wherein the valve body is elastically deformed by an impact when the valve body is seated on the valve seat . 請求項1又は請求項2に記載のポペット弁を備えるバルブアセンブリ。A valve assembly comprising the poppet valve according to claim 1.
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