JP7261291B2

JP7261291B2 - バルブアセンブリおよび方法

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Publication number: JP7261291B2
Application number: JP2021513293A
Authority: JP
Inventors: スミス，ブライアン; マスカレラ，ステファン; ミーズ，ダニエル
Original assignee: ジー．ダブリュ．リスクカンパニー，インク．
Priority date: 2018-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2023-04-19
Anticipated expiration: 2039-09-10
Also published as: WO2020055781A1; BR112021004551A2; CN113039353B; JP2022500598A; US20230175593A1; EP3837433A1; CN113039353A; EP3837433A4; US11598428B2; US20220049772A1

Description

本開示は、バルブ、具体的には、ガス流制御を含む流れ制御、より具体的には、バタフライタイプバルブに関する。

バルブは、チャネルまたは通路を開閉することによって、ガス、液体、および／または粒子の流れを調整または制御することができるデバイスである。バルブが開位置にあるとき、流体は、典型的には、高圧から低圧の方向に流れることができる。バルブが閉位置にあるとき、流体流は、典型的には、流れを妨げられる。

上記を考慮して、方法および装置を提供することが本開示の目的である。

本開示の第１の例示的な実施形態は、バルブアセンブリを提供する。バルブアセンブリは、ガス通路孔、長手方向軸に沿って延在し、ガス通路孔と交差するバルブ孔、長手方向軸と同心の第１の環状軸受面、および長手方向軸と同心の半径方向に離隔された第２の環状軸受面を有するバルブボディであって、ガス通路孔とバルブ孔との界面が、第１の軸受面および第２の軸受面の半径方向に中間の流路を画定する、バルブボディを含む。バルブアセンブリは、長手方向軸に沿って延在し、バルブ孔に回転可能に取り付けられたシャフトバルブであって、シャフトバルブが、第１の軸受面に係合するように構成された第１の周縁接触面、第２の軸受面に係合するように構成された第２の周縁接触面、ならびに第１の周縁接触面および第２の周縁接触面の半径方向に中間のベーンを有し、第１および第２の周縁接触面が、所与の直径を有し、ベーンが、所与の直径を包囲し、バルブボディに対するシャフトバルブの回転が、ガス通路孔を通る流れを選択的に許容する、シャフトバルブをさらに含む。

本開示の第２の例示的な実施形態は、排気ガス再循環バルブを提供する。排気ガス再循環バルブは、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口との間に延在するガス通路孔を有するバルブボディであって、少なくとも１つの入口が、内燃機関の排気マニホールドから排気ガスを受容するように構成され、少なくとも１つの出口が、排気を内燃機関の入口マニホールドに渡すように構成され、ガス通路孔が、少なくとも１つの入口から延在する第１の入口ガス通路を含み、バルブボディが、第１の入口ガス通路と交差するバルブ孔を有し、バルブ孔が、第１の円形軸受面および第２の環状軸受面を画定している、バルブボディを含む。排気ガス再循環バルブは、バルブ孔内に摺動可能に受容されたシャフトバルブであって、シャフトバルブが、第１の円形軸受面に回転可能に係合するための第１の接触面および第２の円形軸受面に回転可能に係合するための第２の接触面、ならびにベーンを有し、第１の接触面、第２の接触面、およびベーンが、共通の直径を有する、シャフトバルブをさらに含む。

本開示の第３の例示的な実施形態は、方法を提供する。方法は、ガス通路孔、長手方向軸に沿って延在し、ガス通路孔と交差するバルブ孔、長手方向軸と同心の第１の環状軸受面、および長手方向軸と同心の半径方向に離隔された第２の環状軸受面を有するバルブボディを提供することであって、ガス通路孔とバルブ孔との界面が、第１の軸受面および第２の軸受面の半径方向に中間の流路を画定する、提供することを含む。方法は、長手方向軸に沿って延在し、バルブ孔に回転可能に取り付けられたシャフトバルブを提供することであって、シャフトバルブが、第１の軸受面に係合するように構成された第１の周縁接触面、第２の軸受面に係合するように構成された第２の周縁接触面、ならびに第１の周縁接触面および第２の周縁接触面の半径方向に中間のベーンを有し、第１および第２の周縁接触面が、所与の直径を有し、ベーンが、所与の直径を包囲し、バルブボディに対するシャフトバルブの回転が、ガス通路孔を通る流れを選択的に許容する、提供することをさらに含む。

本開示の第４の例示的な実施形態は、方法を提供する。方法は、少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口との間に延在するガス通路孔を有するバルブボディを形成することであって、少なくとも１つの入口が、内燃機関の排気マニホールドから排気ガスを受容するように構成され、少なくとも１つの出口が、排気を内燃機関の入口マニホールドに渡すように構成され、ガス通路孔が、少なくとも１つの入口から延在する第１の入口ガス通路を含み、バルブボディが、第１の入口ガス通路と交差するバルブ孔を有し、バルブ孔が、第１の円形軸受面および第２の環状軸受面を画定している、形成することを含む。方法は、バルブ孔内に摺動可能に受容されたシャフトバルブを形成することであって、シャフトバルブが、第１の円形軸受面に回転可能に係合するための第１の接触面および第２の円形軸受面に回転可能に係合するための第２の接触面、ならびにベーンを有し、第１の接触面、第２の接触面、およびベーンが、共通の直径を有する、形成することをさらに含む。

以下は、本開示の実施形態を説明するが、本開示は、説明された実施形態に限定されず、本発明の様々な修正が、基本原理から逸脱することなく可能であることを理解されたい。したがって、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ決定されるべきである。

本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの外観図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディの断面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なシャフトバルブの斜視図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの断面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの別の断面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブのさらに別の断面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの正面断面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適なシール面の側面立面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な形状付きシール面の側面立面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの別の正面断面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの斜視断面図である。本開示の例示的な実施形態による、ガス通路を通る流量対ガス通路内のシャフトの角度場所を例示するグラフである。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの別の実施形態である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適な例示的なバルブボディおよびシャフトバルブの別の斜視断面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適なバルブ孔とのガス通路交差部の形状の上面図である。本開示の例示的な実施形態を実施する際に使用するために好適なバルブ孔とのガス通路交差部の形状の別の上面図である。本開示の例示的な実施形態を実施するための方法による例示的な論理フロー図である。

本開示の実施形態は、燃焼機関１０３（図１に示される）の排気マニホールド１０１に接続された排気ガス再循環バルブ（ＥＧＲ）に使用されて、その機関による再燃焼のために、計量された量の排気ガスを吸気マニホールド１０５に迂回させ得る。排気ガスは、新鮮な空気／燃料混合物と混合され、燃焼温度の低下、および亜酸化窒素などの有害な化合物の形成の低減をもたらす。本開示の実施形態は、バタフライプレート流動形状を有するベーンを有するバルブボディおよび単一片シャフトバルブを提供する。単一片シャフトバルブの直径は、シャフトバルブのベーン部分を含むその長手方向軸全体で比較的均一である。

本開示の実施形態は、従来のバタフライバルブの代わりに使用され得ることが企図されている。この実施形態では、バルブは、ガスの通路のために貫通する比較的大きい直径の第１の孔と、回転可能なシャフトを支持するために第１の孔に交差する第２の比較的小さい直径の孔と、を有するボディを含むことになり、回転可能なシャフト上に、ガスの流れを制御するためにシャフトの回転に応答して第１の孔を制御可能に閉塞するためのバルブプレート（当該技術分野では「バタフライ」として知られている）が取り付けられている。

本開示のバルブの実施形態は、バルブボディおよびバルブボディに回転可能に接続されたシャフトバルブを含む。

バルブボディ
図１および図２を参照すると、入口と出口との間に延在するガス通路孔１０４を含むバルブボディ１０２が示されている。いくつかの構成では、ガス通路孔１０４は、複数の入口または複数の出口を含むことが企図されている。図２に見られるように、バルブボディ１０２は、２つのガス入口通路１０６、１０８および組み合わせられたガス出口通路１１０を含む。２つの排気ガス入口通路１０６、１０８は、エンジン排気マニホールド１０１からの排気ガスを入れる。排気ガス出口通路１１０は、排気ガスの計量された流れを機関入口マニホールド１０５に向ける。

ガス通路孔１０４は、様々な断面輪郭（例えば、円形、楕円形、長方形、三角形など）のいずれかを有し得、輪郭は、一定であるか、または孔の長さに沿って変化する。

バルブボディ１０２はまた、長手方向軸に沿って延在し、かつガス通路孔１０４と交差する円筒形バルブ孔１１２を含む。図２に見られるように、バルブ孔１１２は、ガス通路孔１０４の両方の入口通路１０６、１０８を通って延在する。

バルブ孔１１２とガス通路１０４との各交差部は、対応する流路断面積を画定する。

したがって、ガス通路孔１０４は、バルブ孔１１２との交差部、およびバルブ孔１１２の上流または下流のいずれかで、円形、長円形、楕円形、直線状、またはファセット付き周縁を有し得る。

ガス通路孔１０４およびバルブ孔１１２の共通または重複部分は、バルブ孔１１２の反対側にシーリングバンド１１４、１１６を画定し、シーリングバンド１１４、１１６は、長手方向軸に平行に延在する。バルブ孔１１２が円形断面を有するため、シーリングバンド１１４、１１６は、長手方向軸に垂直に取られた略弧状断面を有する。したがって、シーリングバンド１１４、１１６は、長手方向軸を中心とした円周寸法を有する（図７、１０、１１、および１４に示されている）。シーリングバンド１１４、１１６は、バルブ孔１１２の周囲に延在すると共に、長手方向軸に平行に延在する。複数の入口通路を有する構成（図２に示される）では、ガス入口通路１０６、１０８およびバルブ孔１１２の各交差部は、一対の対向するシーリングバンド１１４、１１６を含む。

以下に記載されるように、シーリングバンド１１４、１１６は、各々が長手方向軸に平行である、平行な縁１１８、１２０によって画定され得る。あるいは、シーリングバンド１１４、１１６は、シーリングバンド１１４、１１６の隣接部分に対して、流れが（形状に応じて）許容または妨げられ得るように、切り欠きまたは形状付き縁１２２、１２４（図１１に示される）を含み得る。つまり、シーリングバンド１１４、１１６は、長手方向軸に沿って様々な円周寸法を有し得る。例えば、シーリングバンド１１４、１１６の一端は、０．５ｃｍ（または３度の弧）の円周寸法を有し得、シーリングバンドの他端は、０．２５ｃｍ（または１．５度の弧）の円周寸法を有し得る。以下に記載されるように、この形状は、バルブの向上した低流量制御を提供し得る。加えて、シーリングバンド１１４、１１６の曲率は、ガス孔通路１０４よりも大きい流れ面積を提供し、シーリングバンド１１４、１１６上の流れの増加を可能にする。

シーリングバンド１１４、１１６の形状に関連して、バルブボディ１０２は、ガス通路１０４に沿ってシーリングバンド１１４から延在する溝またはチャネル１２６、１２８（図１１に示される）を含み得る。バルブボディ１０２はまた、三角形またはＶ字形チャネル１４０２、１４０４（図１４に示される）を含み得る。これらの実施形態では、チャネル１２６、１２８の終端縁またはＶ字形チャネル１４０２、１４０４の終端縁１４０６、１４０８は、シーリングバンド１１４、１１６に隣接しており、バルブシャフト１４０の同じ回転場所で終端していない。むしろ、終端縁１４０６、１４０８はまた、シーリングバンド１１４、１１６がバルブシャフト１４０の異なる回転場所で終端するようにＶ字形である。図１５のバルブボディ１０４の断面上面図は、Ｖ字形チャネル１４０２、１４０４を例示している。

別の実施形態では、バルブボディ１０２は、シーリングバンド１１４、１１６に隣接する実質的に平坦な表面１５０２、１５０４を有し得、チャネル１２６、１２８を含まない。この実施形態は、バルブボディ１０４の別の断面上面図を図示する図１６に示されている。

バルブ孔１１２はまた、少なくとも２つ以上の軸受面１３０、１３２（図２に示される）を画定する。バルブ孔１１２の一部として、軸受面１３０、１３２は、バルブ孔１１２と同じ直径を有する。軸受面１３０、１３２は、バルブボディ１０２に対するシャフトバルブ１３４の回転を支持するための界面となる表面である。軸受面１３０、１３２は、形状が円筒形であり、バルブボディ１０２に対してシャフトバルブ１３４の動作可能な回転を提供するための直径を有する。

シャフトバルブ
シャフトバルブ１３４（図３および図４に示される）は、バルブ孔１１２内に摺動可能に受容され、バルブ孔１１２内に回転可能に保持されるようにサイズ決めされた所与の直径を有する円筒形部材である。

シャフトバルブ１３４は、第１の軸受面１３０に係合するように構成された少なくとも第１の周縁接触面１３６と、第２の軸受面１３２に係合するように構成された第２の周縁接触面１３８と、を含む。図に見られるように、シャフトバルブ１３４は、バルブボディ１０２の対応する表面に回転可能に係合するための第３の、または追加の周縁接触面を含み得る。

周縁接触面１３６、１３８は、シャフトバルブ１３４の最大直径を画定する。ベーン１４０、１４２を除いて、シャフトバルブ１３４の他の周縁区分は、バルブ孔１１２内にシャフトバルブ１３４を動作可能に配置することを容易にし、かつシャフトバルブ１３４とバルブボディ１０２との間の回転摩擦を低減するために、わずかに縮径された直径を有し得ることが企図される。しかしながら、ベーン１４０、１４２を除いて、シャフトバルブ１３４の実施形態は、その長手方向軸全体にわたって比較的均一な直径を有するシャフトバルブ１３４を含むことを理解されたい。

バルブ孔１１２（したがって、軸受面１３０、１３２）に対するシャフトバルブ１３４の直径のサイズ決めは、シャフトバルブ１３４がバルブ孔１１２内に滑り込むことを許容し、かつバルブボディ１０２に対するシャフトバルブ１３４の回転を許容するために、標準的な工学的慣行に従って選択される。バルブ孔１１２に対するシャフトバルブ１３４の直径は、回転を可能にし、通常の製造プロセスの公差に対応するように選択される。シャフトバルブ１３４は、シャフトバルブ１３４が開位置にあり、ガスがガス通路孔１０４を通って流れることを可能にするときに、シーリング表面および周縁接触面１３６、１３８上を流れることを可能にされたガスを除いて、ガスがシャフトバルブ１３４とバルブ孔１１２との間を流れることを実質的に妨げられるように、バルブ孔１１２に対してサイズ決めされることを理解されたい。

図に見られるように、シャフトバルブ１３４は、バルブボディ１０２に対してシャフトバルブ１３４の回転を選択的に与えるための駆動または制御機構に係合するためのシャンク１４４を形成するために、縮径された直径の長さを含み得る。シャンク１４４は、ファセット付き部分または平坦なキー溝もしくはスプライン（複数可）、あるいは駆動または制御機構と協調的に係合する任意の他の形状を含み得る。駆動または制御機構は、機関制御モジュール（ＥＣＭ）および電気、電気機械または油圧モータを含む、様々な構成のいずれかとすることができる。

シャフトバルブ１３４はまた、第１の周縁接触面１３６および第２の周縁接触面１３８の長手方向に中間のベーン１４２を含む。図に見られるように、シャフトバルブ１３４は、ガス通路孔１０４の数に対応する数のベーン１４０、１４２を含み得る。

ベーン１４０、１４２は、シーリングバンド１１４、１１６に選択的に係合して、それぞれのガス通路１１４、１１６を通る流れを妨げる（最大限に抑制する）ように構成される。つまり、ベーン１４０、１４２の各縁は、シール面１４６、１４８を含み、シール面１４６の間の距離は、シャフトバルブ１３４の直径である。

ベーン１４０、１４２は、概して、シャフトバルブ１３４内の一対の対向する凹部１５０、１５２によって画定される。したがって、バルブボディ１０２に対してシャフトバルブ１３４の回転によって、ベーン１４０は、各シール面１４６、１４８がバルブボディ１０２の対応するシーリングバンド１１４、１１５に係合しているシールされた配向から、流れに平行な全開位置に移動する。

シーリングバンド１１４、１１６は、様々な構成および寸法のいずれかを有し得る。例えば、ベーン１４０、１４２のシール面１４６、１４８の寸法の１．１倍、１．４倍、１．６倍以上などの、より大きい円周寸法を有するようにシーリングバンド１１４、１１６を形成することによる。

ベーン１４０を形成する凹部１５０、１５２は、ベーン１４０に、シャフトバルブ１３４の直径全体にわたって一定の厚さ、またはシャフトバルブ１３４全体にわたって変化する厚さを提供するように構成され得る。図７、１０、および１４に見られるように、ベーン１４０は、長手方向軸を包囲する第１の厚さ、およびシール面１４６、１４８における縮小されたか、またはより薄い厚さを有する。

図７および図１０を参照すると、シール面１４６、１４８は、長手方向軸に平行に延在する略平行な縁によって画定されている。つまり、シール面１４６、１４８は、略長方形の形状を有する（ただし、シャフトバルブ１３４の円筒形外縁に対応する曲率を有する）（図８および９に示される）。しかしながら、図に示されるように、ベーン１４０がバルブボディ１０２に対して回転する際に、流れがベーン１４０の一部に沿って許容されるが、ベーン１４０の異なる部分から妨げられたままである、異なる円周寸法をシール面１４６、１４８が有するように、シール面１４６、１４８を形状決めすることが可能である。

同様に、シーリングバンド１１４、１１５および対応するシール面１４６、１４８は、所与のベーン１４０ごとに異なってサイズ決めされ得る。これは、シャフトバルブ１３４の予定された回転に関してカスタマイズされた流れ制御を可能にし、ガスは、ベーン１４０の１つの縁の周囲を流れ得るが、一方、ベーン１４０の残りの縁は、流れを妨げる。実施形態は、図１４に示されるように、実質的に平坦なシーリング表面１４６、１４８を有するバルブシャフト１３４を含む。図１４に図示される実施形態では、ベーン１４０は、より安価な製造手段によってベーン１４０が形成されることを可能にするステップ１４１０を含む。この実施形態では、シャフト幅（すなわち、シーリング面１４６とシーリング面１４８との間の距離は、シーリング面１４６、１４８とシーリングバンド１１４、１１５との間のシールされた界面を作成して、シャフトバルブ１３４が閉位置にあるときに通路を通るガスの流れを防止するために、シーリングバンド１１４、１１６の間の距離よりもわずかに大きい。

バルブボディ１０２のシーリングバンド１１４、１１５およびベーン１４０のシール面１４６、１４８の相対的なサイズ決めを選択することによって、シャフトバルブ１３４は、流れを許容せずに、バルブボディ１０２に対するベーン１４０のわずかな回転を許容し得る。つまり、バルブボディ１０２に対するゼロまたはｎｕｌｌ位置に対するシャフトバルブ１３４の感度が低下し得る。同様に、バルブボディ１０２に対する低角度回転によるシャフトバルブ１３４の感度が低下し得る。図１１に見られるように、流れの約５％が、約５０°の回転によって制御され得る。これは、図１２に示されるグラフに例示され、これは、ｙ軸上の全体的なパーセンテージ流量対ｘ軸上のシャフトバルブ１３４の回転度を図示する。

シーリングバンド１１４、１１５およびシール面１４６、１４８のサイズ決めは、従来の端停止点の排除、および最大７２０℃までの動作温度における熱膨張寸法変化に起因するバルブ遮断点シフトの排除を可能にする、重複界面を提供する。実際、実施形態は、バルブシャフト１３４の回転を防止するシーリングバンド１１４、１１５内またはそれらに隣接する機械的または物理的な停止部または障害物が存在しないことを含む。言い換えると、実施形態は、複数の方向に、およびいずれかの方向（例えば、時計回りまたは反時計回り）に３６０度を超える複数の角度に回転するように動作可能であるバルブシャフト１３４を含む。

図を参照すると、シャフトバルブ１３４は、システムの最大流量を設定するために使用され得る。つまり、ベーン１４０を、例えば、長手方向軸に沿ったガス通路孔１０４の寸法の９０％、８０％、または５０％である長手方向寸法を有するようにサイズ決めすることによって、シャフトバルブ１３４は、システムの最大流路を画定し得る。これは、バルブボディ１０２、および対応するガス通路孔１０４が、比較的高い流量を必要とする比較的大きいシステムに対応するようにサイズ決めされることを可能にし、ベーン１４０の長手方向寸法は、関連付けられたガス通路孔１０４の長手方向寸法と一致する。しかしながら、シャフトバルブ１３４は、ベーン１４１（図６に示される）を有する第１のシャフトバルブ１３５を単に摺動して外に出し、第２のシャフトバルブ１３４内を摺動させることによって容易に交換され得るため、第２のシャフトバルブ１３４は、より小さい長手方向寸法によって画定されたベーン１４０を有し得、それによって、バルブの利用可能な最大流量を制限する。図６に示されるように、ベーン１４１の長手方向寸法は、ガス通路孔１０４の長手方向寸法と同じ広がりを有する。逆に、図５に示されるように、ベーン１４０の長手方向寸法は、ガス通路孔１０４の長手方向寸法よりも小さい。これは、単一サイズのバルブボディ１０２が複数の動作環境で使用されることを可能にする。

シャフトバルブ１３４がガス通路孔１０４の有効断面積を制限することに使用され得るため、システムのカスタマイズは、異なるベーン１４０構成のシャフトバルブ１３４を単に交換することによって達成される。図に見られるように、ベーン１４０の長手方向寸法は、バルブ孔１１２との界面におけるガス通路孔１０４の長手方向寸法未満であり得る。したがって、シャフトバルブ１３４は、利用可能な断面流れ面積、したがって流量を効果的に決定する。

本バルブボディアセンブリの実施形態は、２つのガス入口通路１０６、１０８および単一のガス出口通路１１０（図２に示される）を有するバルブボディ１０２を含むが、バルブボディ１０２の実施形態は、単一のガス入口通路１０６および単一のガス出口通路１１０（図１３に示される）を含むことを理解されたい。この実施形態では、シャフトバルブ１３４は、シーリングバンド１１４、１１５に選択的に係合してガス通路１０４を通る流れを妨げるように構成された単一のベーン１４０を含む。

提示された実施形態は、重要な利点を提案する。これらの利点は、部品点数の低減が含まれ、これは、製造コストを低下させると共に、アセンブリに必要なステップを低減する。さらに、上記のように、シャフトバルブ１３４が、単に、古いシャフトバルブ１３４をバルブボディ１０２から外に摺動させ、新しいシャフトバルブ１３４をバルブボディ１０２内に摺動させることによって交換され得るため、構成要素コストおよびアセンブリコストの両方が低減される。また、部品点数が低減されると、累積公差の必要な計算が低減され、製造合格率が向上する。

従来の設計の線接触ではなく、シーリングバンド１１４、１１５のエリアをシール面１４６、１４８のエリアと対面させる本システムの能力により、本システムは、漏れを約３０Ｋｇ～４０Ｋｇ／ｈｒから１０Ｋｇ／ｈｒ未満、選択構成では１Ｋｇ／ｈｒ未満に低減し得る。この漏れの低減は、世界的に採用されているより厳しい排出基準を満たすために必要であると考えられる。

シャフトバルブ１３４の接触面がベーン１４０と同じ直径を有するため、軸受面に対する荷重は、従来のバタフライバルブ未満である。特定の構成では、軸受荷重は、４分の１に減少する。軸受荷重が低減されるため、代替の（そしてより安価な）材料がバルブボディ１０２およびシャフトバルブ１３４に使用され得る。したがって、バルブボディ１０２およびシャフトバルブ１３４のために必要とされる特殊な材料は、少ない。

バルブボディ１０２のチャネル１２６、１２８と関連した形状付きシーリングバンド１１４、１１５は、煤および炭素などの蓄積された燃焼材料の剪断作用を改善する、図１１に示される「Ｖ」字形などのポートの構成を提供する。改善された剪断は、ベーン１４０のシール面１４６、１４８の全体が一度にシーリングバンド１１４、１１５の全体に係合するのではなく、シール面１４６、１４８がシーリングバンド１１４、１１５と徐々に係合するようになることから結果的にもたらされる。徐々に係合することによって、より低トルクの制御モータまたは駆動装置が使用され得る。より低トルクのモータは、より安価であり、典型的には、現在のバルブが取り付けられている車両に加えられる重量が軽くなる。図１１、１４、および１５は、「Ｖ」字形チャネル１２６、１２８を図示しているが、チャネル１２６、１２８の実施形態は、ガス孔通路１０４を通る異なるタイプの流量制御を可能にするために、長方形（図１６に示される）、円形、楕円形（シーリング面１４６として図９に示される）または複数の「Ｖ」字形チャネルを含むように形状決めされ得ることを理解されたい。

上記のように、「Ｖ」または他の形状などのポート構成選択肢を提供する形状付きシーリングバンドおよび／またはシール面は、シャフトバルブ１３４の角回転に対して流量出力を変化させる。これは、バルブのより小さい開口角度における改善された感度のためのバルブ出力流のカスタマイズを可能にし、バルブ応答を改善する。加えて、「Ｖ」字形チャネル１２６、１２８は、ガス孔通路１０４を通る流れの量のより細かい調節を可能にするのみならず、チャネル１２６、１２８は、ガス孔通路１０４を通る流れの速度のより細かい調節を可能にする。つまり、チャネル１２６、１２８のみを通る流れを可能にするバルブシャフト１３４の回転は、シール面１４６、１４８がもはやシーリングバンド１１４、１１５のいかなる部分とも接触していないときの流速と比較して、より速い流速を有することになる。

また、シャフトバルブ１３４の使用は、バルブボディ１０２内のパッケージサイズまたはポート構成を変更せずに、シャフトバルブ１３４内の凹部または切り欠きの機械深さまたは幅、および切り欠きの数を調節することによって最大流量出力を調節する柔軟性を提供する。

ここで、本開示の実施形態を提供するための例示的な方法またはプロセスを提示する図１７を参照する。プロセスは、ブロック１７０２で始まり、ブロック１７０２は、（ａ）ガス通路孔、長手方向軸に沿って延在し、ガス通路孔と交差するバルブ孔、長手方向軸と同心の第１の軸受面、および長手方向軸と同心の半径方向に離隔された第２の軸受面を有するバルブボディを提供することであって、ガス通路孔とバルブ孔との界面が、第１の軸受面および第２の軸受面の半径方向に中間の流路を画定する、提供することと、（ｂ）長手方向軸に沿って延在し、バルブ孔に回転可能に取り付けられたシャフトバルブを提供することであって、シャフトバルブが、第１の軸受面に係合するように構成された第１の周縁接触面、第２の軸受面に係合するように構成された第２の周縁接触面、ならびに第１の周縁接触面および第２の周縁接触面の半径方向に中間のベーンを有し、第１および第２の周縁接触面が、所与の直径を有し、ベーンが、所与の直径を包囲し、バルブボディに対するシャフトバルブの回転が、ガス通路孔を通る流れを選択的に許容する、提供することと、を記載する。
ブロック１７０２に続いて、ブロック１７０４は、バルブボディが、長手方向軸に平行に延在する一対の対向するシーリングバンドを画定し、各シーリングバンドが、ベーンの対応する長手方向縁に係合するように構成されていることを示す。

他の非限定的実施形態のいくつかは、ブロック１７０６を含み、ブロック１７０６は、シーリングバンドが、（ｉ）バルブボディ内に画定されて流れが通過することを可能にするように動作可能なチャネルに隣接するＶ字形縁と、（ｉｉ）長方形縁と、（ｉｉｉ）楕円形縁と、のうちの１つを有することを指定する。次に、ブロック１７０８は、第１の軸受面に係合するように構成された第１の周縁接触面および第２の軸受面に係合するように構成された第２の周縁接触面が、シーリングバンドの縁に配置された蓄積された燃焼生成物と接触するように動作可能であることを記載する。ブロック１７１０は、第１の周縁接触面が、第１の軸受面に係合するように構成され、シャフトバルブが、バルブ孔内で遮られずに３６０度回転するように動作可能であることを示す。

本発明は、現在好ましい実施形態を特に参照して詳細に説明されてきたが、変更および修正は、本発明の概念および範囲内で実現され得ることが理解されるであろう。したがって、現在開示されている実施形態は、あらゆる点で例示的であり、限定的ではないとみなされる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって示され、その等価物の意味および範囲内にある、あらゆる変更は、そこに含まれることが意図されている。

Claims

バルブアセンブリであって、
（ａ）ガス通路孔、長手方向軸に沿って延在し、前記ガス通路孔と交差するバルブ孔、前記長手方向軸と同心の第１の軸受面、および前記長手方向軸と同心の半径方向に離隔された第２の軸受面を有するバルブボディであって、前記ガス通路孔と前記バルブ孔との界面が、前記第１の軸受面および前記第２の軸受面の半径方向に中間の流路を画定する、バルブボディと、
（ｂ）前記長手方向軸に沿って延在し、前記バルブ孔に回転可能に取り付けられたシャフトバルブであって、前記シャフトバルブが、前記第１の軸受面に係合するように構成された第１の周縁接触面、前記第２の軸受面に係合するように構成された第２の周縁接触面、ならびに前記第１の周縁接触面および前記第２の周縁接触面の半径方向の中間にあるベーンを有し、前記第１および第２の周縁接触面が、所与の直径を有し、前記ベーンが、前記所与の直径と同一の直径を有し、前記バルブボディに対する前記シャフトバルブの回転が、前記ガス通路孔を通る流れを選択的に許容する、シャフトバルブと、
を備え、
前記バルブボディが、前記長手方向軸に平行に延在する一対の対向するシーリングバンドを画定し、各シーリングバンドが、前記ベーンの対応する長手方向縁に係合するように構成され、
前記シーリングバンドが、流れが通過することを可能にするように、前記バルブボディ内に画定されたチャネルを備え、前記チャネルは、（ｉ）Ｖ字形縁、（ｉｉ）長方形縁、および（ｉｉｉ）楕円形縁のうちの１つを有している、バルブアセンブリ。
前記ベーンが、前記シャフトバルブの対向する凹部によって画定されている、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記ベーンが、互いに反対側に配置された一対の主表面を有し、前記主表面の少なくとも一部分が、非平行である、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記ベーンの厚さが、前記長手方向軸から延在する半径に沿って変化している、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記ベーンが、非平行な主表面を画定する前記長手方向軸に実質的に垂直な断面を有する、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記ベーンが、前記長手方向軸に沿った第１の半径方向場所で第１の厚さを画定し、前記長手方向軸に沿った第２の半径方向場所で異なる第２の厚さを画定する、前記長手方向軸に実質的に垂直な断面を有する、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記第１の軸受面に係合するように構成された前記第１の周縁接触面および前記第２の軸受面に係合するように構成された前記第２の周縁接触面が、前記シーリングバンドの縁に配置された、蓄積された燃焼生成物と接触するように動作可能である、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記シャフトバルブが、前記バルブ孔内で遮られずに３６０度回転するように動作可能である、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記シーリングバンドが、前記ベーンの前記長手方向縁の長さよりも大きいシーリング直径を有し、前記ベーンの前記長手方向縁が前記シーリングバンドと接触しているときに、前記シャフトバルブおよび前記バルブボディが、それらの間のガスの流れを防止するように動作可能である、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
前記バルブボディおよびベーンのうちの１つが、前記シャフトバルブの角度位置に対して前記ガス通路孔を通る流量を調節するように動作可能な前記シャフトバルブの回転量に対応して変化する開口断面積を画定する形状付きシーリング表面を有する、請求項１に記載のバルブアセンブリ。
排気ガス再循環バルブであって、
（ａ）少なくとも１つの入口と少なくとも１つの出口との間に延在するガス通路孔を有するバルブボディであって、前記少なくとも１つの入口が、内燃機関の排気マニホールドから排気ガスを受容するように構成され、前記少なくとも１つの出口が、排気を前記内燃機関の入口マニホールドに渡すように構成され、前記ガス通路孔が、少なくとも１つの入口から延在する第１の入口ガス通路を含み、前記バルブボディが、前記第１の入口ガス通路と交差するバルブ孔を有し、前記バルブ孔が、第１の軸受面および第２の軸受面を画定している、バルブボディと、
（ｂ）前記バルブ孔内に摺動可能に受容されたシャフトバルブであって、前記シャフトバルブが、前記第１の軸受面に回転可能に係合するための第１の接触面および前記第２の軸受面に回転可能に係合するための第２の接触面、ならびにベーンを有し、前記第１の接触面、前記第２の接触面、および前記ベーンが、共通の直径を有する、シャフトバルブと、
を備え、
前記バルブボディが、長手方向軸に平行に延在する一対の対向するシーリングバンドを画定し、各シーリングバンドが、前記ベーンの対応する長手方向縁に係合するように構成され、
前記シーリングバンドが、流れが通過することを可能にするように、前記バルブボディ内に画定されたチャネルを備え、前記チャネルは、（ｉ）Ｖ字形縁、（ｉｉ）長方形縁、および（ｉｉｉ）楕円形縁のうちの１つを有している、排気ガス再循環バルブ。
前記シャフトバルブが、前記バルブ孔内で前記バルブボディによって遮られずに３６０度回転するように動作可能である、請求項１１に記載の排気ガス再循環バルブ。
前記ベーンが、前記シャフトバルブの対向する凹部によって画定されている、請求項１１に記載の排気ガス再循環バルブ。
方法であって、
（ａ）ガス通路孔、長手方向軸に沿って延在し、前記ガス通路孔と交差するバルブ孔、前記長手方向軸と同心の第１の軸受面、および前記長手方向軸と同心の半径方向に離隔された第２の軸受面を有するバルブボディを提供することであって、前記ガス通路孔と前記バルブ孔との界面が、前記第１の軸受面および前記第２の軸受面の半径方向に中間の流路を画定する、提供することと、
（ｂ）前記長手方向軸に沿って延在し、前記バルブ孔に回転可能に取り付けられたシャフトバルブを提供することであって、前記シャフトバルブが、前記第１の軸受面に係合するように構成された第１の周縁接触面、前記第２の軸受面に係合するように構成された第２の周縁接触面、ならびに前記第１の周縁接触面および前記第２の周縁接触面の半径方向の中間にあるベーンを有し、前記第１および第２の周縁接触面が、所与の直径を有し、前記ベーンが、前記所与の直径と同一の直径を有し、前記バルブボディに対する前記シャフトバルブの回転が、前記ガス通路孔を通る流れを選択的に許容する、提供することと、
を含み、
前記バルブボディが、前記長手方向軸に平行に延在する一対の対向するシーリングバンドを画定し、各シーリングバンドが、前記ベーンの対応する長手方向縁に係合するように構成され、
前記シーリングバンドが、流れが通過することを可能にするように、前記バルブボディ内に画定されたチャネルを備え、前記チャネルは、（ｉ）Ｖ字形縁、（ｉｉ）長方形縁、および（ｉｉｉ）楕円形縁のうちの１つを有している、方法。
前記第１の軸受面に係合するように構成された前記第１の周縁接触面および前記第２の軸受面に係合するように構成された前記第２の周縁接触面が、前記シーリングバンドの縁に配置された、蓄積された燃焼生成物と接触するように動作可能である、請求項１４に記載の方法。
前記シャフトバルブが、前記バルブ孔内で遮られずに３６０度回転するように動作可能である、請求項１４に記載の方法。