JP6570948B2

JP6570948B2 - Valve housing

Info

Publication number: JP6570948B2
Application number: JP2015188943A
Authority: JP
Inventors: 真一鍔田
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2035-09-25
Also published as: JP2017062021A

Description

本発明は、バルブハウジングの技術に関する。 The present invention relates to the technology of a valve housing.

従来より、バタフライバルブの開度変化によってガス流量を調節するバルブアセンブリが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。このようなバルブアセンブリは、ガス通路が形成されたバルブハウジングを備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a valve assembly that adjusts a gas flow rate by changing the opening of a butterfly valve is known (see Patent Document 1 and Patent Document 2). Such a valve assembly includes a valve housing in which a gas passage is formed.

ところで、二つのガス通路が形成されたバルブハウジングが存在している。このようなバルブハウジングは、二つのガス通路の間で互いの熱変形方向が対向するため、バタフライバルブのシャフト孔やその近傍に応力が集中してしまう場合があった。つまり、局所的に応力が集中してしまう場合があった。そこで、応力集中が抑制されるバルブハウジングが求められていたのである。 By the way, there is a valve housing in which two gas passages are formed. In such a valve housing, since the heat deformation directions of the two gas passages face each other, stress may concentrate on the shaft hole of the butterfly valve or in the vicinity thereof. That is, the stress may be locally concentrated. Therefore, a valve housing that suppresses stress concentration has been demanded.

特開２０１４−１８５６７８号公報JP 2014-185678 A 特開２０１３−２４２０２２号公報JP2013-242022A

応力集中が抑制されるバルブハウジングを提供する。 Provided is a valve housing in which stress concentration is suppressed.

第一の発明は、
一方の端面から他方の端面まで貫通するガス通路（以降「第一ガス通路」という）と、
同じく一方の端面から他方の端面まで貫通するガス通路（以降「第二ガス通路」という）と、が形成されたバルブハウジングにおいて、
前記第一ガス通路と前記第二ガス通路の間に、
同じく一方の端面から他方の端面まで貫通する空間部を設け、
前記第二ガス通路の断面形状が円形とされ、
前記空間部は、前記第二ガス通路の中心軸を中心として略円弧形状に形成される、ものである。 The first invention is
A gas passage penetrating from one end face to the other end face (hereinafter referred to as “first gas passage”);
Similarly, in a valve housing in which a gas passage penetrating from one end face to the other end face (hereinafter referred to as “second gas passage”) is formed,
Between the first gas passage and the second gas passage,
Similarly, a space that penetrates from one end surface to the other end surface is provided ,
The cross-sectional shape of the second gas passage is circular,
The space is formed in a substantially arc shape with the central axis of the second gas passage as a center .

第二の発明は、第一の発明に係るバルブハウジングにおいて、
前記第一ガス通路と前記第二ガス通路の間で、
前記空間部は、該空間部の内周面から前記第一ガス通路の内周面までの厚さが一定若しくは略一定となるように形成され、かつ該空間部の内周面から前記第二ガス通路の内周面までの厚さが一定若しくは略一定となるように形成される、ものである。 A second invention is the valve housing according to the first invention,
Between the first gas passage and the second gas passage,
The space portion is formed so that a thickness from an inner peripheral surface of the space portion to an inner peripheral surface of the first gas passage is constant or substantially constant, and from the inner peripheral surface of the space portion to the second peripheral surface. It is formed so that the thickness to the inner peripheral surface of the gas passage is constant or substantially constant.

第三の発明は、第一又は第二の発明に係るバルブハウジングにおいて、
前記第二ガス通路の中心軸に対して直交する方向にバタフライバルブを支持するための
シャフト孔が設けられ、
前記空間部は、該空間部の両端に接する接線が前記シャフト孔に対して並行、かつ前記
第二ガス通路に交わるように形成される、ものである。 A third invention is the valve housing according to the first or second invention,
A shaft hole for supporting the butterfly valve in a direction orthogonal to the central axis of the second gas passage is provided,
The space portion is formed such that a tangent line in contact with both ends of the space portion is parallel to the shaft hole and intersects the second gas passage.

本発明の技術的思想を応用したバルブハウジングは、空間部が熱変形を吸収するので、応力集中が抑制される。 In the valve housing to which the technical idea of the present invention is applied, stress concentration is suppressed because the space portion absorbs thermal deformation.

バルブ構造を示す図である。It is a figure which shows a valve structure. バルブ構造の動作態様を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement aspect of a valve structure. 図１の矢印Ｘから見たバルブハウジングを示す図である。It is a figure which shows the valve housing seen from the arrow X of FIG. バルブハウジングにおける一部領域を拡大した図である。It is the figure which expanded the partial area | region in a valve housing.

バルブアセンブリは、エンジンなどに取り付けられ、ガス流量の調節装置として利用される。本発明の技術的思想は、かかる用途に用いられるバルブアセンブリのバルブハウジングのほか、他の用途に用いられるバルブアセンブリのバルブハウジングに適用できる。 The valve assembly is attached to an engine or the like and used as a gas flow rate adjusting device. The technical idea of the present invention can be applied to a valve housing of a valve assembly used for other applications in addition to a valve housing of a valve assembly used for such applications.

まず、バルブアセンブリのバルブ構造１について説明する。 First, the valve structure 1 of the valve assembly will be described.

図１は、バルブ構造１を示す図（断面図）である。図中の矢印Ｇは、排気ガスの流動方向を表している。 FIG. 1 is a diagram (sectional view) showing the valve structure 1. An arrow G in the figure represents the flow direction of the exhaust gas.

バルブ構造１は、主にバルブハウジング２と、バタフライバルブ３と、で構成されている。 The valve structure 1 mainly includes a valve housing 2 and a butterfly valve 3.

バルブハウジング２は、排気ガスを案内する排気管に介装される。バルブハウジング２は、その前後の端面が平滑に形成されている。そして、バルブハウジング２は、一方の端面（前面２Ｆ）から他方の端面（後面２Ｂ）まで貫通する第一ガス通路２１が形成されている。また、一方の端面（前面２Ｆ）から他方の端面（後面２Ｂ）まで貫通する第二ガス通路２２が形成されている。更に、第一ガス通路２１と第二ガス通路２２の間に、同じく一方の端面（前面２Ｆ）から他方の端面（後面２Ｂ）まで貫通する空間部２３が形成されている。なお、第一ガス通路２１と第二ガス通路２２は、バルブハウジング２の上流側で分流した排気ガスが通過する。 The valve housing 2 is interposed in an exhaust pipe that guides exhaust gas. The valve housing 2 has smooth front and rear end surfaces. The valve housing 2 is formed with a first gas passage 21 penetrating from one end surface (front surface 2F) to the other end surface (rear surface 2B). Further, a second gas passage 22 penetrating from one end surface (front surface 2F) to the other end surface (rear surface 2B) is formed. Further, a space 23 is formed between the first gas passage 21 and the second gas passage 22 so as to penetrate from the one end surface (front surface 2F) to the other end surface (rear surface 2B). The first gas passage 21 and the second gas passage 22 pass through the exhaust gas that is diverted on the upstream side of the valve housing 2.

バタフライバルブ３は、第二ガス通路２２の内部に配置される。バタフライバルブ３は、プレート３１とシャフト３２を組み合わせて構成されている。そして、バタフライバルブ３は、バルブハウジング２のシャフト孔２４にシャフト３２が挿入された状態で回動自在に支持されている。なお、第二ガス通路２２は、その断面形状が円形となっており、プレート３１も円形に形成されている（図３参照）。そのため、バタフライバルブ３は、シャフト３２を中心として回動すると、第二ガス通路２２の通路面積を変更することができる（開度を変更することができる）。つまり、バタフライバルブ３は、第二ガス通路２２のガス流量を調節することができる。 The butterfly valve 3 is disposed inside the second gas passage 22. The butterfly valve 3 is configured by combining a plate 31 and a shaft 32. The butterfly valve 3 is rotatably supported in a state where the shaft 32 is inserted into the shaft hole 24 of the valve housing 2. The second gas passage 22 has a circular cross-sectional shape, and the plate 31 is also circular (see FIG. 3). Therefore, when the butterfly valve 3 rotates about the shaft 32, the passage area of the second gas passage 22 can be changed (the opening degree can be changed). That is, the butterfly valve 3 can adjust the gas flow rate of the second gas passage 22.

次に、バルブ構造１の動作態様について説明する。 Next, the operation mode of the valve structure 1 will be described.

図２は、バルブ構造１の動作態様を示す図である。図中の矢印Ｇは、排気ガスの流動方向を表している。また、図中の矢印Ｒは、バタフライバルブ３の回動方向を表している。 FIG. 2 is a diagram showing an operation mode of the valve structure 1. An arrow G in the figure represents the flow direction of the exhaust gas. In addition, an arrow R in the drawing represents the rotation direction of the butterfly valve 3.

バタフライバルブ３は、図示しないリンク機構に連結されている。また、リンク機構は、図示しないアクチュエータに接続されている。従って、バタフライバルブ３は、アクチュエータの動作に応じて一方又は他方に回動する（矢印Ｒ参照）。 The butterfly valve 3 is connected to a link mechanism (not shown). The link mechanism is connected to an actuator (not shown). Accordingly, the butterfly valve 3 rotates in one or the other according to the operation of the actuator (see arrow R).

図２の（Ａ）に示すように、バタフライバルブ３が一方へ回動すると、第二ガス通路２２の流路面積が徐々に小さくなる。そして、バタフライバルブ３が排気ガスの流動方向に対して略垂直となれば、第二ガス通路２２の流路面積が最小となる。こうして、バルブ構造１は、第二ガス通路２２のガス流量を減少させることができる。なお、第一ガス通路２１のガス流量は一定に維持される。 As shown in FIG. 2A, when the butterfly valve 3 rotates to one side, the flow area of the second gas passage 22 gradually decreases. If the butterfly valve 3 is substantially perpendicular to the flow direction of the exhaust gas, the flow area of the second gas passage 22 is minimized. Thus, the valve structure 1 can reduce the gas flow rate of the second gas passage 22. The gas flow rate in the first gas passage 21 is kept constant.

反対に、図２の（Ｂ）に示すように、バタフライバルブ３が他方へ回動すると、第二ガス通路２２の流路面積が徐々に大きくなる。そして、バタフライバルブ３が排気ガスの流動方向に対して略並行となれば、第二ガス通路２２の流路面積が最大となる。こうして、バルブ構造１は、第二ガス通路２２のガス流量を増加させることができる。なお、第一ガス通路２１のガス流量は一定に維持される。 On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the butterfly valve 3 rotates to the other side, the flow area of the second gas passage 22 gradually increases. If the butterfly valve 3 is substantially parallel to the flow direction of the exhaust gas, the flow area of the second gas passage 22 is maximized. Thus, the valve structure 1 can increase the gas flow rate of the second gas passage 22. The gas flow rate in the first gas passage 21 is kept constant.

次に、バルブハウジング２の詳細とその機能について説明する。 Next, details and functions of the valve housing 2 will be described.

図３は、図１の矢印Ｘから見たバルブハウジング２を示す図である。図４は、バルブハウジング２における一部領域を拡大した図である。なお、第一ガス通路２１と第二ガス通路２２の周辺は、高温の排気ガスによって熱変形（膨張）するものとする。 FIG. 3 is a view showing the valve housing 2 as seen from the arrow X in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a part of the valve housing 2. It is assumed that the periphery of the first gas passage 21 and the second gas passage 22 is thermally deformed (expanded) by high-temperature exhaust gas.

上述したように、バルブハウジング２は、一方の端面（前面２Ｆ）から他方の端面（後面２Ｂ）まで貫通する第一ガス通路２１が形成されている。第一ガス通路２１は、排気ガスが通るメイン通路である。第一ガス通路２１は、その断面形状が円形ではなく、一部が内側に隆起した形状となっている。これは、第二ガス通路２２の断面形状が円形であることに起因する。従って、第二ガス通路２２の中心軸Ｃを中心として半径が一定となっている（寸法ｒ１参照）。 As described above, the valve housing 2 has the first gas passage 21 penetrating from one end surface (front surface 2F) to the other end surface (rear surface 2B). The first gas passage 21 is a main passage through which exhaust gas passes. The first gas passage 21 has a cross-sectional shape that is not circular, and a part of the first gas passage 21 protrudes inward. This is because the cross-sectional shape of the second gas passage 22 is circular. Accordingly, the radius is constant around the central axis C of the second gas passage 22 (see dimension r1).

また、上述したように、バルブハウジング２は、一方の端面（前面２Ｆ）から他方の端面（後面２Ｂ）まで貫通する第二ガス通路２２が形成されている。第二ガス通路２２は、排気ガスの一部を分岐するためのバイパス通路である。第二ガス通路２２は、その断面形状が円形となっている。これは、円形のプレート３１を有するバタフライバルブ３を採用することに起因する。従って、第二ガス通路２２の中心軸Ｃを中心として半径が一定となっている（寸法ｒ２参照）。 Further, as described above, the valve housing 2 is formed with the second gas passage 22 penetrating from one end surface (front surface 2F) to the other end surface (rear surface 2B). The second gas passage 22 is a bypass passage for branching a part of the exhaust gas. The second gas passage 22 has a circular cross-sectional shape. This is because the butterfly valve 3 having the circular plate 31 is employed. Therefore, the radius is constant around the central axis C of the second gas passage 22 (see dimension r2).

更に、上述したように、バルブハウジング２は、第一ガス通路２１と第二ガス通路２２の間に、同じく一方の端面（前面２Ｆ）から他方の端面（後面２Ｂ）まで貫通する空間部２３が形成されている。空間部２３は、熱変形を吸収するための空隙である。詳細に説明すると、空間部２３は、第一ガス通路２１と第二ガス通路２２の熱変形方向が対向する位置に設けられた熱変形を吸収するための空隙である。なお、一方の端面（前面２Ｆ）から他方の端面（後面２Ｂ）まで貫通するとしたのは、第一ガス通路２１を起点とする熱変形が空間部２３を越えて伝わらないように考慮したものである。同様に、第二ガス通路２２を起点とする熱変形が空間部２３を越えて伝わらないように考慮したものである。 Further, as described above, the valve housing 2 has a space portion 23 that penetrates from one end surface (front surface 2F) to the other end surface (rear surface 2B) between the first gas passage 21 and the second gas passage 22. Is formed. The space part 23 is a space for absorbing thermal deformation. If it demonstrates in detail, the space part 23 will be a space | gap for absorbing the heat deformation provided in the position where the heat deformation direction of the 1st gas channel 21 and the 2nd gas channel 22 opposes. The reason for penetrating from one end surface (front surface 2F) to the other end surface (rear surface 2B) is to prevent thermal deformation starting from the first gas passage 21 from being transmitted beyond the space 23. is there. Similarly, it is considered that the thermal deformation starting from the second gas passage 22 does not propagate beyond the space 23.

このように、本発明の技術的思想を応用したバルブハウジング２は、空間部２３が熱変形を吸収するので、応力集中が抑制される。 Thus, in the valve housing 2 to which the technical idea of the present invention is applied, stress concentration is suppressed because the space portion 23 absorbs thermal deformation.

加えて、空間部２３は、該空間部２３の内周面２３ｓから第一ガス通路２１の内周面２１ｓまでの厚さが一定若しくは略一定となるように形成されている（寸法ｔ１参照）。このようにしたのは、ヒートスポットの発生を抑えて一様に熱変形させるためである。従って、本バルブハウジング２は、第一ガス通路２１やその近傍における応力集中が抑制される。 In addition, the space portion 23 is formed such that the thickness from the inner peripheral surface 23s of the space portion 23 to the inner peripheral surface 21s of the first gas passage 21 is constant or substantially constant (see dimension t1). . The reason for this is to suppress the generation of heat spots and uniformly deform them. Accordingly, in the valve housing 2, stress concentration in the first gas passage 21 and the vicinity thereof is suppressed.

加えて、空間部２３は、該空間部２３の内周面２３ｔから第二ガス通路２２の内周面２２ｓまでの厚さが一定若しくは略一定となるように形成されている（寸法ｔ２参照）。このようにしたのは、ヒートスポットの発生を抑えて一様に熱変形させるためである。従って、本バルブハウジング２は、第二ガス通路２２やその近傍における応力集中が抑制される。 In addition, the space 23 is formed such that the thickness from the inner peripheral surface 23t of the space 23 to the inner peripheral surface 22s of the second gas passage 22 is constant or substantially constant (see dimension t2). . The reason for this is to suppress the generation of heat spots and uniformly deform them. Accordingly, in the valve housing 2, stress concentration in the second gas passage 22 and the vicinity thereof is suppressed.

次に、バルブハウジング２の具体的な特徴について説明する。 Next, specific features of the valve housing 2 will be described.

本バルブハウジング２は、第二ガス通路２２の断面形状が円形である。そして、空間部２３は、第二ガス通路２２の中心軸Ｃを中心として略円弧形状に形成されている。つまり、空間部２３は、第二ガス通路２２から遠い側（第一ガス通路２１から近い側）の内周面２３ｓが第二ガス通路２２の中心軸Ｃを中心として半径が一定となっている（寸法ｒ１１参照）。また、空間部２３は、第二ガス通路２２の近い側（第一ガス通路２１から遠い側）の内周面２３ｔが第二ガス通路２２の中心軸Ｃを中心として半径が一定となっている（寸法ｒ２２参照）。このようにしたのは、第二ガス通路２２を起点とする熱変形を広く一様とするためである。従って、本バルブハウジング２は、第一ガス通路２１やその近傍における応力集中が広範囲に抑制される。 In the present valve housing 2, the second gas passage 22 has a circular cross-sectional shape. The space 23 is formed in a substantially arc shape with the central axis C of the second gas passage 22 as the center. That is, the space portion 23 has a constant radius with the inner peripheral surface 23 s on the side far from the second gas passage 22 (the side near the first gas passage 21) about the central axis C of the second gas passage 22. (See dimension r11). The space 23 has an inner peripheral surface 23t on the side closer to the second gas passage 22 (the side far from the first gas passage 21) and has a constant radius around the central axis C of the second gas passage 22. (See dimension r22). The reason for this is to make the thermal deformation starting from the second gas passage 22 wide and uniform. Therefore, in the valve housing 2, stress concentration in the first gas passage 21 and the vicinity thereof is suppressed over a wide range.

また、本バルブハウジング２は、第二ガス通路２２の中心軸Ｃに対して直交する方向にバタフライバルブ３を支持するためのシャフト孔２４が設けられている。そして、空間部２３は、該空間部２３の両端に接する接線Ｌがシャフト孔２４に対して並行、かつ第二ガス通路２２に交わるように形成される。つまり、空間部２３は、第二ガス通路２２から遠い側の内周面２３ｓと第二ガス通路２２から近い側の内周面２３ｔが円弧状の内周面２３ｍと内周面２３ｎによってつながっており、内周面２３ｍと内周面２３ｎに接する接線Ｌがシャフト孔２４に対して並行となっている。また、内周面２３ｍと内周面２３ｎに接する接線Ｌが第二ガス通路２２に交わっている。このようにしたのは、第二ガス通路２２を貫くように形成されているシャフト孔２４の一方に、偏って応力が集中するのを防ぐためである。従って、本バルブハウジング２は、シャフト孔２４やその近傍における応力集中が広範囲に抑制される。 In addition, the valve housing 2 is provided with a shaft hole 24 for supporting the butterfly valve 3 in a direction orthogonal to the central axis C of the second gas passage 22. The space portion 23 is formed such that a tangent line L in contact with both ends of the space portion 23 is parallel to the shaft hole 24 and intersects the second gas passage 22. That is, in the space portion 23, the inner peripheral surface 23s far from the second gas passage 22 and the inner peripheral surface 23t near the second gas passage 22 are connected by the arc-shaped inner peripheral surface 23m and the inner peripheral surface 23n. The tangent line L in contact with the inner peripheral surface 23 m and the inner peripheral surface 23 n is parallel to the shaft hole 24. Further, a tangent line L in contact with the inner peripheral surface 23 m and the inner peripheral surface 23 n intersects the second gas passage 22. The reason for this is to prevent stress from being concentrated on one side of the shaft hole 24 formed so as to penetrate the second gas passage 22. Therefore, in the valve housing 2, stress concentration in the shaft hole 24 and its vicinity is suppressed over a wide range.

１バルブ構造
２バルブハウジング
２Ｆ前面
２Ｂ後面
２１第一ガス通路
２１ｓ内周面
２２第二ガス通路
２２ｓ内周面
２３空間部
２３ｓ内周面
２３ｔ内周面
２３ｍ内周面
２３ｎ内周面
２４シャフト孔
３バタフライバルブ
３１プレート
３２シャフト
Ｃ中心軸
Ｌ接戦 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve structure 2 Valve housing 2F Front surface 2B Rear surface 21 1st gas passage 21s Inner peripheral surface 22 Second gas passage 22s Inner peripheral surface 23 Space part 23s Inner peripheral surface 23t Inner peripheral surface 23m Inner peripheral surface 23n Inner peripheral surface 24 Shaft hole 3 Butterfly valve 31 Plate 32 Shaft C Center axis L Close contact

Claims

A first gas passage penetrating from one end face to the other end face;
Similarly, in a valve housing in which a second gas passage penetrating from one end surface to the other end surface is formed,
Between the first gas passage and the second gas passage,
Similarly, a space that penetrates from one end surface to the other end surface is provided ,
The cross-sectional shape of the second gas passage is circular,
The valve housing is characterized in that the space portion is formed in a substantially arc shape centering on a central axis of the second gas passage .

Between the first gas passage and the second gas passage,
The space portion is formed so that a thickness from an inner peripheral surface of the space portion to an inner peripheral surface of the first gas passage is constant or substantially constant, and from the inner peripheral surface of the space portion to the second peripheral surface. The valve housing according to claim 1, wherein the valve housing is formed so that a thickness to an inner peripheral surface of the gas passage is constant or substantially constant.

A shaft hole for supporting the butterfly valve in a direction orthogonal to the central axis of the second gas passage is provided,
3. The valve according to claim 1 , wherein the space portion is formed such that a tangent line in contact with both ends of the space portion is parallel to the shaft hole and intersects the second gas passage. housing.