JP7433187B2 - バタフライバルブおよび排気ガス再循環バルブ - Google Patents

Description

本開示は、バタフライバルブおよび排気ガス再循環バルブに関する。

排気ガス再循環バルブの中には、バタフライバルブを用いたものがある。
このバタフライバルブは、一般に、動力源からの動力を受けて弁軸が回転することで開弁状態または閉弁状態になる。
このようなバタフライバルブにおいては、弁軸の一端が動力源と接続される。すなわち、弁軸の一端と動力源とは、動力源による動力を弁軸に伝達するために、相互に固定される関係である。例えば特許文献１に開示されるように、弁軸の一端と、ローターソレノイドのロータとは接続され、互いに固定される関係である。

特開２００１－２１４８１６号公報

一方、バタフライバルブにおける弁軸の他端は、弁軸の熱膨張を考慮して、支持されない。
この場合、バタフライバルブは、例えば弁軸の回転の影響により、弁軸の他端が振れる、という課題があった。
これにより、バタフライバルブでは、弁軸の他端側における周部とハウジングの構成部品とが衝突して損傷することがある。

本開示は、弁軸の他端が振れないバタフライバルブを提供することを目的とする。

本開示のバタフライバルブは、流体通路を形成するハウジングと、流体通路に対して垂直方向に貫通し、一端部が動力源に接続される弁軸と、弁軸が回転することにより流体通路を開閉する弁体と、弁軸の他端部を覆い、先端が球面形状であるスリーブと、スリーブの先端を受ける球面形状を有するストッパと、を備え、ハウジングは、弁軸が取り付けられた状態における他端部の位置に対応する取付穴を有し、取付穴の内周部に沿って取り付けられ、スリーブを支持するブッシュを備え、スリーブは、ブッシュより硬い、ことを特徴とするものである。

本開示によれば、前記のように構成したので、弁軸の他端が振れないバタフライバルブを提供できる効果を奏する。

本開示のバタフライバルブを用いた排気ガス再循環バルブの一部を切り欠いた図である。 図１に示すＡＢＣＤ内を拡大した図である。

実施の形態１．
本開示のバタフライバルブについて、図１および図２を用いて説明する。
図１は、本開示のバタフライバルブを用いた排気ガス再循環バルブの一部を切り欠いた図である。
図２は、図１に示すＡＢＣＤ内を拡大した図である。

本開示のバタフライバルブは、例えば排気ガス再循環バルブとして用いられる。
以下では、本開示のバタフライバルブにおける主要な構成について説明する。
バタフライバルブは、ハウジング１０と、弁軸２０と、弁体３０と、スリーブ４０と、ストッパ５０と、ブッシュ６０と、ウエーブワッシャ７０と、プレート７５と、プラグ８０と、を備えている。

ハウジング１０には、流体通路１１が形成されている。
ハウジング１０には、流体通路１１に対して垂直方向に貫通するように弁軸２０が取り付けられている。
ハウジング１０には、ハウジング１０に弁軸２０を取り付ける際に弁軸２０が挿入される取付穴１３が形成されている。
取付穴１３は、ハウジング１０に弁軸２０が取り付けられた状態において、弁軸２０の他端側の周部２３の位置に対応する内周部を有する。

取付穴１３には、ブッシュ６０が取り付けられている。
ブッシュ６０は、ハウジング１０における取付穴１３の内周部に沿って嵌め込まれている。ブッシュ６０の形状は円筒形状である。
ブッシュ６０は、弁軸２０にスリーブ４０が取り付けられた状態において、弁軸２０の中心軸に対する垂直方向に、スリーブ４０を回転可能に支持する。
ブッシュ６０は、スリーブ４０が取り付けられた弁軸２０に対して、すべり軸受として機能する。
また、ブッシュ６０は、スリーブ４０とハウジング１０とを接触させないように機能する。

弁軸２０は、流体通路１１に対して垂直方向に貫通し、一端および一端側の周部２１が動力源に接続されている。本開示において、一端および一端側の周部２１は、合わせて一端部と称される場合がある。なお、動力源は、図示されていない。
弁軸２０における他端側の周部２３にはスリーブ４０が取り付けられ、スリーブ４０により他端２２および他端側の周部２３が覆われている。本開示において、他端２２および他端側の周部２３は、合わせて他端部と称される場合がある。

弁体３０は、弁軸２０に取り付けられた、円板形状の部品である。
弁体３０は、弁軸２０が回転することにより、弁軸２０を中心として回転し、流体通路１１を開閉する。

スリーブ４０は、弁軸２０の他端２２を覆うように他端側の周部２３に取り付けられている。スリーブ４０の外観は、一方の先端部分が閉じた円筒形状である。
スリーブ４０は、球面形状部４１を有する。球面形状部４１は、スリーブ４０における一方の先端部分に形成された、凸状の球面形状を有する。球面形状部４１において、凸状の最も突き出た部分は球面の中心である。
スリーブ４０は、嵌め込み穴４５を有する。嵌め込み穴４５は、スリーブ４０における他方の先端部分に開口する穴であり、当該開口から弁軸２０の他端２２および他端側の周部２３が嵌め込まれる穴である。
スリーブ４０は、嵌め込み穴４５に弁軸２０が嵌め込まれた状態で、弁軸２０の他端２２および他端側の周部２３を覆う。
スリーブ４０は、弁軸２０にスリーブ４０が取り付けられた状態において、弁軸２０の中心軸に対して垂直方向にある周部が、ブッシュ６０によって回転可能に支持される。
また、スリーブ４０は、ストッパ５０によって、球面形状部４１が弁軸２０の中心軸に沿って弁軸２０の一端側の方向に支持される。
スリーブ４０は、貫通穴４６を有する。貫通穴４６は、図２に示されたように、スリーブ４０における円筒形状の最下端部を貫通している。これにより、貫通穴４６は、嵌め込み穴４５とスリーブ４０における円筒形状の外周との間を連通する。
貫通穴４６は、嵌め込み穴４５に弁軸２０が嵌め込まれる際に、嵌め込み穴４５内部の空気を逃がす空気穴である。
スリーブ４０には、弁軸２０およびブッシュ６０より硬い材質の材料が用いられている。例えば、弁軸２０、スリーブ４０およびブッシュ６０の材料は、スリーブ４０の硬度＞ブッシュ６０の硬度＞弁軸２０の硬度、といった関係で選択される。材料としては、例えば、それぞれ異なる硬度を有するステンレス系の材料が用いられる。

ストッパ５０は、球面形状部５１を有する。球面形状部５１は、スリーブ４０の球面形状部４１と対向して配置され、球面形状部５１は、スリーブ４０の球面形状部４１を受ける凹状の球面形状を有する。球面形状部５１における凹状の最も深い部分は、球面の中心である。

ウエーブワッシャ７０は、ストッパ５０をスリーブ４０の球面に接する方向に付勢する付勢部材である。
ウエーブワッシャ７０は、ストッパ５０におけるスリーブ４０の球面と接触する側とは反対側の位置に配置される。
ウエーブワッシャ７０は、図１および図２における上下方向からそれぞれプレート７５に挟まれている。

プレート７５は、それぞれ平板形状の部品である。
プレート７５は、それぞれウエーブワッシャ７０を上下方向から挟み込むように配置されている。
プレート７５により、ウエーブワッシャ７０を取り付ける際に、上下両方向から均等に力が加わり、ウエーブワッシャ７０を安定させて容易に取り付けられる。

プラグ８０は、ハウジング１０に対し、弁軸２０、スリーブ４０、ストッパ５０、ウエーブワッシャ７０、および、プレート７５を挿入した穴に差し込まれ、当該穴を閉じる蓋として機能する部品である。

ここで、本開示のバタフライバルブにおける、スリーブ４０の球面とストッパ５０の球面との好適な関係を説明する。
スリーブ４０における球面形状部４１の球面の曲率は、ストッパ５０における球面形状部５１の球面の曲率よりも大きくする。例えば、図１および図２に示すように、スリーブ４０における球面は、ストッパ５０における球面に対して、曲がり具合が急な形状になっている。これにより、スリーブ４０における球面の中心は、ストッパ５０における球面の中心と一致しやすくなる。球面形状部４１の球面と、球面形状部５１の球面とは、この条件を満たす範囲で自由に設計される。
スリーブ４０における球面の中心と、ストッパ５０における球面の中心とは、図１および図２に示すように、弁軸２０の中心軸（図中の一点鎖線）上に位置するように設計されているとよい。これにより、スリーブ４０における球面の中心と、ストッパ５０における球面の中心とは、弁軸２０の中心軸と一致する位置で、より安定して維持される。

本開示に関するバタフライバルブの効果を説明する。
ベアリング（ころ軸受け）を使用出来ないような高温環境下となるバタフライバルブにおいては、弁軸の回転、エンジンの振動、または、排気ガスの圧力の影響により、弁軸に対し軸方向または軸の垂直方向の力が働くことがある。
これに関し、一般に、バタフライバルブの弁軸において、一端および一端側の周部は、動力源に接続される。一方で、弁軸における他端は、バタフライバルブにおける熱膨張の影響によって損傷する可能性が高いため、これを考慮して支持されない。そのため、弁軸の他端は、上記した軸方向または軸の垂直方向に働く力により、振れる力を受けやすい。
これに対し、本開示のバタフライバルブは、弁軸２０にスリーブ４０が取り付けられた状態において、弁軸２０の他端２２側がスリーブ４０の球面であり、この球面をストッパ５０の球面が受ける構成を採用している。これにより、それぞれの球面の中心が一致する位置に規制され、弁軸２０の他端２２は、振れる方向に動かなくなっている。その結果、弁軸２０の他端２２は、振れないようになる。

以上のように、実施の形態１に係るバタフライバルブは、流体通路が形成されているハウジングと、弁体が取り付けられ、流体通路に対して垂直方向に貫通し、一端部が動力源に接続される弁軸と、弁軸の他端部を覆い、先端が球面形状であるスリーブと、スリーブの球面を受ける球面形状を有するストッパと、を備える。
これにより、バタフライバルブは、弁軸の位置が安定して、弁軸の他端が振れない効果を奏する。
弁軸の位置が安定することにより、弁軸の摩耗を抑制することができる。また、弁軸が他の構成部と衝突することを抑制でき、衝突による損傷がないバタフライバルブを提供できる。

実施の形態１に係るバタフライバルブにおいて、ハウジングは、弁軸が取り付けられた状態における他端部の位置に対応する内周部を有し、内周部に沿って取り付けられたブッシュを備え、スリーブは、ブッシュより硬い。
これにより、バタフライバルブにおいて、例えば摩耗による修理を行う場合は、弁軸およびスリーブを修理しなくてもよいといった効果を奏する。

実施の形態１に係るバタフライバルブにおいて、スリーブにおける球面の曲率は、ストッパにおける球面の曲率よりも大きい。
これにより、ハウジングに対して弁軸を取り付ける際に、位置のバラツキが生じた場合であっても、バラツキを吸収することができる効果を奏する。

実施の形態１に係るバタフライバルブにおいて、ストッパをスリーブの球面に接する方向へ付勢する付勢部材を備えた。
これにより、例えば弁軸に対する外乱があった場合でも、他端部から軸方向の力が付勢され、弁軸が振れる方向への動きが抑えられるので、さらに、弁軸の位置が安定する効果を奏する。

実施の形態１に係るバタフライバルブにおいて、スリーブは、弁軸の他端が嵌め込まれる嵌め込み穴と、嵌め込み穴とスリーブの外周とを連通する貫通穴と、を有する。
これにより、シャフトにスリーブを圧入する際に、スリーブの内側から空気が抜けるので、組み付けることが容易になる。

実施の形態１に係るバタフライバルブを用いた排気ガス再循環バルブを開示した。
これにより、前記効果を奏する排気ガス再循環バルブを提供することができる。

本開示は、その開示の範囲内において、実施の形態における任意の構成要素の変形、若しくは、実施の形態における任意の構成要素の省略が可能である。

ハウジング １０、流体通路 １１、取付穴 １３、弁軸 ２０、一端側の周部 ２１、他端 ２２、他端側の周部 ２３、弁体 ３０、スリーブ ４０、球面形状部 ４１、嵌め込み穴 ４５、貫通穴 ４６、ストッパ ５０、球面形状部５１、ブッシュ ６０、ウエーブワッシャ ７０（付勢部材）、プレート ７５、プラグ ８０。

Claims (5)

1. 流体通路が形成されているハウジングと、
   弁体が取り付けられ、前記流体通路に対して垂直方向に貫通し、一端部が動力源に接続される弁軸と、
   前記弁軸の他端部を覆い、先端が球面形状であるスリーブと、
   前記スリーブの球面を受ける球面形状を有するストッパと、
   を備え、
   前記ハウジングは、前記弁軸が取り付けられた状態における前記他端部の位置に対応する取付穴を有し、
   前記取付穴の内周部に沿って取り付けられ、前記スリーブを支持するブッシュを備え、
   前記スリーブは、前記ブッシュより硬い、
   ことを特徴とするバタフライバルブ。
2. 前記スリーブにおける球面の曲率は、前記ストッパにおける球面の曲率よりも大きい、
   ことを特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
3. 前記ストッパを前記スリーブの球面に接する方向に付勢する付勢部材を備えた、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバタフライバルブ。
4. 前記スリーブは、
   前記弁軸の他端部が嵌め込まれる嵌め込み穴と、
   前記嵌め込み穴と前記スリーブの外周とを連通する貫通穴と、
   を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のバタフライバルブ。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のバタフライバルブを用いた排気ガス再循環バルブ。

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