JP7232127B2

JP7232127B2 - 排気管開閉弁装置

Info

Publication number: JP7232127B2
Application number: JP2019101301A
Authority: JP
Inventors: 謙一後藤; 賢治齋藤; 政貴町田
Original assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Current assignee: Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: CN113574260A; WO2020241304A1; JP2020193609A

Description

本発明は、排気管の途中で通路に設けられた弁の角度を変えることで排気ガス圧を調整する
排気管開閉弁装置の技術分野に関するものである。

従来、車両の排気管の途中に設けられる排気管開閉弁装置において、排気管の一部を構成するバルブハウジングの内周孔に、膨張黒鉛編組グランドパッキンを介して弁体が固定された回転軸を挿入したものが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１７－１６０８８０号公報

特許文献１に記載の技術は、膨張黒鉛編組グランドパッキンの製作が技術的に難しく、高コストとなっていた。また、組み込み時の加圧荷重が大きく、カバーが移動してしまったり、ボディを高強度にする必要があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、安価で容易に組み付けができ、高温、腐食環境下においても円滑に作動することが可能な排気管開閉弁装置を提供する。

前述の課題を解決するために、本発明の一実施形態にかかる排気管開閉弁装置は、
排気管の途中に設けられ、前記排気管の一部を構成する内周孔が形成されるバルブハウジングと、
前記バルブハウジングの前記内周孔を開閉可能に支持されたバルブと、
前記バルブを回転させるアクチュエータと、
を備え、
前記バルブハウジングは、
前記内周孔に前記バルブを支持する回転軸孔が形成され、
前記回転軸孔にワイヤーブッシュが挿入され、
前記バルブは、
前記回転軸孔に前記ワイヤーブッシュを介して回転可能に支持される回転軸部材と、
前記回転軸部材に固定されて前記内周孔の開閉を行う弁体と、
を有し、
前記ワイヤーブッシュは、内周側端部に前記回転軸部材の軸方向のうち少なくとも一方に突出した突部を有する
ことを特徴とする。

また、本発明の一実施形態にかかる排気管開閉弁装置では、
前記ワイヤーブッシュと前記回転軸部材は、複数の点又は線で接触する
ことを特徴とする。

また、本発明の一実施形態にかかる排気管開閉弁装置は、
前記ワイヤーブッシュと前記レバーとの間に押さえ部材を備え、
前記押さえ部材の内部であって、前記回転軸部材の周囲にシールリングが設置される
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態にかかる排気管開閉弁装置によれば、
排気管の途中に設けられ、前記排気管の一部を構成する内周孔が形成されるバルブハウジングと、
前記バルブハウジングの前記内周孔を開閉可能に支持されたバルブと、
前記バルブを回転させるアクチュエータと、
を備え、
前記バルブハウジングは、
前記内周孔に前記バルブを支持する回転軸孔が形成され、
前記回転軸孔にワイヤーブッシュが挿入され、
前記バルブは、
前記回転軸孔に前記ワイヤーブッシュを介して回転可能に支持される回転軸部材と、
前記回転軸部材に固定されて前記内周孔の開閉を行う弁体と、
を有し、
前記ワイヤーブッシュは、内周側端部に前記回転軸部材の軸方向のうち少なくとも一方に突出した突部を有するので、
前記排気管開閉弁装置は、安価で容易に組み付けができ、高温、腐食環境下においても円滑に作動することができると共に、前記ワイヤーブッシュの加圧時の変形を促進し、密度及び剛性を高くすることができる。

また、本発明の一実施形態にかかる排気管開閉弁装置によれば、
前記ワイヤーブッシュと前記回転軸部材は、複数の点又は線で接触するので、
前記ワイヤーブッシュが荷重を的確に受けることになり、前記排気管開閉弁装置がより円滑に作動することができる。

また、本発明の一実施形態にかかる排気管開閉弁装置によれば、
前記ワイヤーブッシュと前記レバーとの間に押さえ部材を備え、
前記押さえ部材の内部であって、前記回転軸部材の周囲にシールリングが設置されるので、
仮に前記ワイヤーブッシュが偏摩耗しても軸漏れを防ぐことができる。

本実施形態の排気管開閉弁装置の正面図を示す。本実施形態の排気管開閉弁装置の側面図を示す。本実施形態の排気管開閉弁装置のバルブを示す。図１のバルブ周辺の拡大図を示す。本実施形態の排気管開閉弁装置のワイヤーブッシュを示す。本実施形態の排気管開閉弁装置のラビリンスリングを示す。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本実施形態の排気管開閉弁装置１の正面図を示す。図２は、本実施形態の排気管開閉弁装置１の側面図を示す。図３は、本実施形態の排気管開閉弁装置１のバルブ３を示す。図４は、図１のバルブ周辺の拡大図を示す。図５は、本実施形態の排気管開閉弁装置１のワイヤーブッシュ６１を示す。図６は、本実施形態の排気管開閉弁装置１のラビリンスリング６５を示す。

本実施形態の排気管開閉弁装置１は、図示しない排気管の途中に設けられるバルブハウジング２と、バルブハウジング２に回転可能に支持されるバルブ３と、バルブハウジング２を支持するブラケット４と、ブラケット４に支持されバルブ３を駆動するアクチュエータ５と、を備える。

バルブハウジング２には、排気管に連結され、排気管の一部を構成する内周孔２ａが形成されている。内周孔２ａには、内周孔軸２ｃに対して対向する位置に２つの回転軸孔２ｂが形成される。バルブハウジング２の材料は、球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４５０）又はステンレス鋳鋼（ＳＣＳ１３）等を用いることが好ましい。

バルブ３は、内周孔２１を開閉するバタフライ型の弁体３１と、弁体３１にボルト等によって固着される回転軸部材３２と、を有する。回転軸部材３２は、回転軸孔２ｂに挿入されるワイヤーブッシュ６１を介してバルブハウジング２に回転可能に支持される。回転軸部材３２の材料は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０３）等を用いることが好ましい。

ブラケット４は、バルブハウジング２及びアクチュエータ５をボルト等によって支持する。ブラケット４は、バルブハウジング２のアクチュエータ５側を支持する第１ブラケット４１を有する。第１ブラケット４１には、回転軸部材３２が回転可能に貫通する貫通孔４ａが形成される。ブラケット４にバルブハウジング２及びアクチュエータ５が支持されることで、排気管開閉弁装置１が一つのユニットとして構成される。

第１ブラケット４１には、第１ストッパ４２と第２ストッパ４３が取り付けられている。第１ストッパ４２は後述するレバー５２３の一方側、第２ストッパ４３はレバー５２３の他方側に設置され、それぞれの側のレバー５２３の回転を規制する。すなわち、レバー５２３が第１ストッパ４２及び第２ストッパ４３に接触することで、レバー５２３の回転が規制され、結果的に、弁体３１の回転を規制する。

本実施形態では、第１ストッパ４２及び第２ストッパ４３は、ボルトによって構成される。ナットに対してボルトを締め付ける際の高さを調節することで、第１ストッパ４２及び第２ストッパ４３とレバー５２３との接触位置を調節する。その結果、弁体３１の回転角度が調節される。

アクチュエータ５は、ブラケット４に支持され、バルブ３をバルブハウジング２の内周孔２ａに対して開閉させる。本実施形態のアクチュエータ５は、後述するように、供給口５１１ａからシリンダ５１１内に供給される圧縮エアによって圧縮ばね５１４の付勢力に抗してピストン５１２を摺動させるとともに、ピストンロッド５１３を移動させる駆動部５１と、駆動部５１の駆動力を回転軸部材３２に伝えるリンク状の伝達部５２と、を有する。

駆動部５１は、シリンダ５１１、シリンダ５１１内を移動するピストン５１２、ピストン５１２を支持するピストンロッド５１３、ピストン５１２を伝達部５２とは反対側に付勢する圧縮ばね５１４、及び、シリンダ５１１の一端に蓋をするエンドプレート５１５を有する。伝達部５２は、ピストンロッド５１３に対して回転可能に連結されるジョイント５２１、ジョイント５２１に対して回転可能に連結されるクレビス５２２、及び、一方をクレビス５２２に対して回転可能に連結され他方を回転軸部材３２に連結されるレバー５２３を有する。

アクチュエータ５の駆動部５１が作動すると、駆動力が伝達部５２を介して回転軸部材３２に伝達され、回転軸部材３２が回転し、弁体３１が回転する。具体的には、ピストン５１２、ピストンロッド５１３、ジョイント５２１、及び、クレビス５２２が移動してレバー５２３を回転させることで回転軸部材３２が回転し、弁体３１が回転する。

回転軸孔２ｂには、内周孔２ａを挟んだ両側にワイヤーブッシュ６１が挿入される。両ワイヤーブッシュ６１の内周孔２ａ側にはスペーサー６２が設置される。内周孔２ａに対してアクチュエータ５とは反対側のワイヤーブッシュ６１の外側にはカバー６３が設置される。また、回転軸部材３２と第１ブラケットに形成された貫通孔４ａとの間には、押さえ部材６４が設置される。押さえ部材６４の内部には、リングばね状のラビリンスリング６５が設置される。

本実施形態の排気管開閉弁装置１のワイヤーブッシュ６１は、潤滑剤、接着剤、又は、含侵剤等を極力使用せず、金属製の細線をメリヤス状に編成し、圧縮又は波状に加工したものである。ワイヤーブッシュ６１の材料は、ステンレス、銅、亜鉛、アルミ、チタン、マグネシウム等の金属でよい。ワイヤーブッシュ６１に用いられる金属の線径は、0.1mm～0.3mm程度が好ましい。ワイヤーブッシュ６１の密度は、3g/cm³～6g/cm³が好ましい。ワイヤーブッシュ６１の酸化雰囲気耐熱温度６５０℃以上を確保することが好ましい。したがって、ディーゼル微粒子捕集フィルター（Diesel particulate filter、DPF）に使用した場合であっても、排出されるＰＨ３．３の凝縮水による腐食に対して耐食性を備えることが可能となる。インコネル６００相当の材料で補強した編み物で構成した場合、水蒸気雰囲気でも使用することができ、許容面圧も向上する。

ワイヤーブッシュ６１は、高温及び高圧力の環境下でも性能が変化せず、メリヤス状の金属線の弾性と摩擦によって振動を吸収することができるので、本実施形態の排気管開閉弁装置１は、高温で高圧力の環境下でも的確に防振することができる。また、ワイヤーブッシュ６１は衝撃を受けた場合に形状が変形し破壊することが少ないので、本実施形態の排気管開閉弁装置１も破壊の危険を減らすことができる。

また、本実施形態のワイヤーブッシュ６１は、内周側端部に回転軸部材３２の軸方向に突出した突部６１ａを有する。突部６１ａは、回転軸部材３２の軸方向において、ワイヤーブッシュ６１の少なくとも一方側に設ければよいが、両側に設けてもよい。突部６１ａを形成することによって、加圧時の変形を促進し、面圧を高くすることができる。

スペーサー６２の材料はアルミ青銅（Ｃ６１９１）等、押さえ部材６４の材料はステンレス鋼（ＳＵＳ３０３）等、ラビリンスリング６５のばね材料はステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）等を用いることが好ましい。ラビリンスリング６５は、穴用ラビリンスリングと軸用ラビリンスリングを有する。軸用ラビリンスリングの内径は、回転軸部材３２の軸径より小さく、穴用ラビリンスリングの外径は、押さえ部材６４の段付き穴径より大きくし、各径方向に作用するばね効果で各クリアランスを最小におさえることで、軸漏れを防ぐことが可能となる。

ここで、バルブハウジング２にワイヤーブッシュ６１を組み付ける方法について説明する。ワイヤーブッシュ６１は、バルブハウジング２に回転軸部材３２を仮に組み付ける際に、回転軸孔２ｂに挿入される。挿入されたワイヤーブッシュ６１は、治具にて加圧される。その後、ワイヤーブッシュ６１は、押さえ部材６４によって締め付けられる。しかしながら、ワイヤーブッシュ６１は、移動することが無く、線材の密度が高くなり、ワイヤーブッシュ６１と回転軸部材３２は、しまりばめ状態となる。

このようにワイヤーブッシュ６１を用いることで、加圧時にワイヤーブッシュ６１の線材の密度が高くなり、ワイヤーブッシュ６１と回転軸部材３２のクリアランスをなくし、複数の点又は線で接触させるので、ワイヤーブッシュ６１が移動することなく、ワイヤーブッシュ６１を的確に位置させることができる。また、ワイヤーブッシュ６１の線材の密度が高くなるので、排気圧を面全体で受けることができ、回転軸部材３２を円滑に作動させることができる。

本実施形態の排気管開閉弁装置１の作動について説明する。

通常、アクチュエータ５は作動しておらず、レバー５２３が第１ストッパ４２に接触し、弁体３１は内周孔２ａを全開状態にしている。アクチュエータ５が作動すると、シリンダ５１１内にエアが供給されてピストン５１２がシリンダ５１１内を移動する。ピストン５１２が移動すると、ピストンロッド５１３が移動して、ジョイント５２１を押圧する。ジョイント５２１が押圧されると、クレビス５２２が回転し、レバー５２３が回転する。レバー５２３が回転すると、回転軸部材３２が回転する。その結果、弁体３１が内周孔２ａを閉じる方向に回転する。レバー５２３は、そのまま回転すると、シリンダ５１１の軸線５１ｃ上で第２ストッパ４３に接触する。この時に弁体５１が内周孔２ａを全閉するように設定することが好ましい。

なお、本実施形態では、シールリングとしてラビリンスシールを用いたが、Ｃリング等でもよい。

以上、本実施形態の排気管開閉弁装置１によれば、排気管１０の途中に設けられ、排気管１０の一部を構成する内周孔２ａが形成されるバルブハウジング２と、バルブハウジング２の内周孔２ａを開閉可能に支持されたバルブ３と、バルブ３を回転させるアクチュエータ５と、を備え、バルブハウジング２は、内周孔２ａにバルブ３を支持する回転軸孔２ｂが形成され、回転軸孔２ｂにワイヤーブッシュ６１が挿入され、バルブ３は、回転軸孔２ｂにワイヤーブッシュ１を介して回転可能に支持される回転軸部材３２と、回転軸部材３２に固定されて内周孔２ａの開閉を行う弁体３１と、を有する。したがって、排気管開閉弁装置１は、安価で容易に組み付けができ、高温、腐食環境下においても円滑に作動することができる。

また、本実施形態の排気管開閉弁装置１によれば、ワイヤーブッシュ６１と回転軸部材３２は、複数の点又は線で接触する。したがって、ワイヤーブッシュ６１が荷重を的確に受けることになり、排気管開閉弁装置１はより円滑に作動することができる。

また、本実施形態の排気管開閉弁装置１によれば、ワイヤーブッシュ６１は、内周側端部に回転軸部材の軸方向のうち少なくとも一方に突出した突部を有する。したがって、ワイヤーブッシュ６１の加圧時の変形を促進し、密度及び剛性を高くすることができる。

また、本実施形態の排気管開閉弁装置１によれば、ワイヤーブッシュ６１とレバー５２３との間に押さえ部材６４を備え、押さえ部材６４の内部であって、回転軸部材３２の周囲にシールリング６５が設置されるので、仮にワイヤーブッシュ６１が偏摩耗しても軸漏れを防ぐことができる。

なお、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、発明の範囲を超えない限り、それぞれの実施形態の構成を適宜変更した構成及びそれぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせた構成の実施形態も本発明の範疇となるものである。

１…排気管開閉弁装置
２…バルブハウジング
２ａ…内周孔
２ｂ…回転軸孔
３…バルブ
３１…弁体
３２…回転軸部材
４…ブラケット
４ａ…貫通孔
４１…第１ブラケット
４２…第１ストッパ
４３…第２ストッパ
５…アクチュエータ
５１…駆動部
５１１…シリンダ
５１２…ピストン
５１３…ピストンロッド
５２…伝達部
５２３…レバー
６１…ワイヤーブッシュ
６２…スペーサー
６３…カバー
６４…押さえ部材
６５…ラビリンスリング（シールリング）

Claims

排気管の途中に設けられ、前記排気管の一部を構成する内周孔が形成されるバルブハウジングと、
前記バルブハウジングの前記内周孔を開閉可能に支持されたバルブと、
前記バルブを回転させるアクチュエータと、
を備え、
前記バルブハウジングは、
前記内周孔に前記バルブを支持する回転軸孔が形成され、
前記回転軸孔にワイヤーブッシュが挿入され、
前記バルブは、
前記回転軸孔に前記ワイヤーブッシュを介して回転可能に支持される回転軸部材と、
前記回転軸部材に固定されて前記内周孔の開閉を行う弁体と、
を有し、
前記ワイヤーブッシュは、内周側端部に前記回転軸部材の軸方向のうち少なくとも一方に突出した突部を有する
ことを特徴とする排気管開閉弁装置。
前記ワイヤーブッシュと前記回転軸部材は、複数の点又は線で接触する
ことを特徴とする請求項１に記載の排気管開閉弁装置。
前記ワイヤーブッシュと前記レバーとの間に押さえ部材を備え、
前記押さえ部材の内部であって、前記回転軸部材の周囲にシールリングが設置される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排気管開閉弁装置。