WO2015098954A1 - 二重偏心弁 - Google Patents

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WO2015098954A1
WO2015098954A1 PCT/JP2014/084128 JP2014084128W WO2015098954A1 WO 2015098954 A1 WO2015098954 A1 WO 2015098954A1 JP 2014084128 W JP2014084128 W JP 2014084128W WO 2015098954 A1 WO2015098954 A1 WO 2015098954A1
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valve body
valve
rotating shaft
axis
seat
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PCT/JP2014/084128
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博 浅沼
直 北村
洋志 三隅
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愛三工業株式会社
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    • F16K31/041—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves

Definitions

  • the present invention relates to a double eccentric valve in which a rotation center (rotation shaft) of a valve body is arranged eccentrically from the center of a valve hole of a valve seat, and a seal surface of the valve element is arranged eccentrically from the rotation axis.
  • a ball valve type double eccentric valve described in Patent Document 1 below is known.
  • This double eccentric valve has a valve seat including an annular seat surface formed at the edge of the valve hole and the valve hole, and has a disc shape, and an annular seal surface corresponding to the seat surface is formed on the outer periphery.
  • a valve body and a rotating shaft for rotating the valve body are provided.
  • the axis of the rotating shaft extends parallel to the radial direction of the valve body and the valve hole, and is eccentric from the center of the valve hole in the radial direction of the valve hole. It is arranged eccentrically in the direction in which the body axis extends.
  • the valve body includes a protrusion that protrudes from the upper surface and is fixed to the rotating shaft, and the protrusion is arranged so as to be displaced in the radial direction from the center of the valve body.
  • the outer periphery of a rotating shaft is match
  • the seal surface can be moved between a fully closed state in contact with the seat surface of the valve seat and a fully open state farthest from the seat surface. Is done.
  • the seat surface of the valve seat is brought into pressure contact with the seal surface of the valve body when fully closed, thereby improving the sealing performance in the fully closed state. Further, when the fluid pressure acts on the valve body, the gap between the valve body and the valve seat is filled by pressing the valve seat against the valve body by the elastic member.
  • a butterfly valve type double eccentric valve described in Patent Document 2 below is known.
  • the seal surface of the valve body and the seat surface of the valve seat are both formed of a metal material by overlay welding. Schematic diagrams of this double eccentric valve are shown in FIGS.
  • the valve body 61 is provided with a mounting portion 64 to the rotary shaft 63 on the back side thereof, at a position that is double-centered from the seal surface 62, and the mounting portion 64 is connected to the coaxial rotary shaft 63.
  • a double eccentric valve is configured by being fixed.
  • JP 2011-196464 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-299907
  • the double eccentric valve described in Patent Document 2 can be used in a high temperature range, but if the dimensions vary, it cannot be opened or closed, and the leakage flow rate increases. Problems easily occur. Specifically, as shown in FIG. 21, when the valve body 61 is assembled to the rotary shaft 63 in a state where the valve seat 65 is provided at a position farther from the rotary shaft 63 than a predetermined position, the valve body 61 is Even if it is rotated, a gap is formed between the valve body 61 and the valve seat 65. On the other hand, as shown in FIG.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a double eccentric valve capable of ensuring a sealing property in a fully closed state and improving durability with a simple configuration. It is to provide.
  • one aspect of the present invention is a valve seat including a valve hole and an annular seat surface formed at an edge of the valve hole, and has a disc shape and corresponds to the seat surface.
  • the rotary shaft is a valve body to which the valve body is attached.
  • the axis of the rotating shaft is the main axis and the axis of the valve body mounting is the sub-axis, Lines, which extend parallel to the main axis, and the spirit to be arranged eccentrically from the main axis in the radial direction of the rotary shaft.
  • the fully closed position where the seal surface of the valve body contacts the seat surface of the valve seat and the fully open position away from the seat surface. Rotate between positions.
  • the valve hole of the valve seat is closed by the valve body, so that the fluid flow is blocked by the valve hole. Further, since the space between the valve body and the valve seat is sealed by the contact between the seal surface and the seat surface, fluid leakage is prevented without providing a special elastic member that presses the valve seat toward the valve body.
  • the valve open state the valve hole of the valve seat is opened, and fluid flow is allowed through the valve hole.
  • the auxiliary axis is arranged eccentrically from the main axis in the radial direction of the rotating shaft, the position of the valve body mounting portion relative to the valve seat can be adjusted by rotating the rotating shaft. Therefore, for example, even when the valve seat is located farther from the rotating shaft side than the predetermined position due to assembly tolerances, etc., by adjusting the position of the valve body mounting part and attaching the valve body to the valve body mounting part , Fluid leakage can be reduced.
  • the apparatus further includes a housing provided with a flow path, and the rotating shaft has a free end on the side where the valve body mounting portion is located, and extends along the rotating shaft. It is preferable that the housing is cantilevered so as to be rotatable with respect to the housing via two bearings arranged apart from each other.
  • the rotating shaft is cantilevered by the housing via the two bearings arranged apart from each other along the rotating shaft.
  • the inclination of the main axis of the rotating shaft is suppressed by the two bearings.
  • the valve body includes a protrusion protruding from the plate surface, and the protrusion is joined to the valve body mounting portion.
  • the valve body is fixed to the rotation shaft, the protrusion is disposed on the axis of the valve body, and the valve body including the protrusion has a two-fold symmetrical shape about the axis of the valve body.
  • the valve body in addition to the operation of the configuration of (1) or (2) above, the valve body is joined to the valve body mounting portion whose eccentricity is eccentric from the main axis of the rotating shaft. Since it is fixed to the rotating shaft, eccentricity from the axis of the valve body is ensured with respect to the arrangement of the main axis that is the rotation center of the valve body.
  • the protrusion is arranged on the axis of the valve body, and the valve body including the protrusion has a two-fold symmetrical shape around the axis of the valve body, so the protrusion is formed eccentric to the axis of the valve body. There is no need to do so, and the manufacture of the valve body is facilitated.
  • the valve body mounting portion has a cylindrical shape.
  • the cross section of the cylindrical valve body attachment portion is not limited to a perfect circle, and may be, for example, an elliptical shape.
  • the valve body mounting portion has a cylindrical shape. Even if the rotary shaft is rotated to adjust the position, the surface shape of the valve body mounting portion is not greatly changed, and the mounting position can be easily adjusted.
  • the rotary shaft may interfere with the valve body in a state where the valve body mounting portion is attached to the valve body. It is preferable that a notch for avoiding is formed.
  • the double eccentric valve can ensure the sealing property in the fully closed state with a simple configuration without providing a special elastic member, and can improve the durability.
  • the inclination of the main axis of the rotating shaft can be suppressed in relation to the valve seat, the valve body and the rotating shaft.
  • valve body in addition to the effects of any of the above configurations (1) to (3), the valve body can be easily attached to the rotating shaft.
  • the rear view which shows the state which concerns on one Embodiment and removed the end frame from the valve housing about the EGR valve of a fully closed state.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 7 showing the fully closed valve seat, the valve body, and the rotating shaft according to the embodiment.
  • Sectional drawing which concerns on one Embodiment and shows the valve seat and valve body of a fully closed state.
  • the top view which concerns on one Embodiment and shows the valve seat and valve body of a fully closed state.
  • Sectional drawing which expands and shows the part of the chain line circle
  • yen S2 of FIG. The front view which concerns on one Embodiment and shows a valve body.
  • the schematic diagram which concerns on one Embodiment and shows the dimensional relationship of the part of the seal surface of FIG. The schematic diagram which concerns on one Embodiment and shows the dimensional relationship of the part of the seal surface of FIG.
  • Sectional drawing according to FIG. 9 which concerns on one Embodiment and shows the relationship between a valve seat, a valve body, and a rotating shaft.
  • Sectional drawing according to FIG. 9 which concerns on one Embodiment and shows the relationship between a valve seat, a valve body, and a rotating shaft. Sectional drawing according to FIG.
  • Sectional drawing according to FIG. 9 which concerns on one Embodiment and shows the relationship between a valve seat, a valve body, and a rotating shaft.
  • Sectional drawing according to FIG. 9 which concerns on one Embodiment and shows the relationship between a valve seat, a valve body, and a rotating shaft.
  • Sectional drawing which concerns on the prior art and shows the relationship between a valve seat, a valve body, and a rotating shaft Sectional drawing which concerns on the prior art and shows the relationship between a valve seat, a valve body, and a rotating shaft.
  • EGR valve exhaust gas recirculation valve
  • FIG. 1 is a perspective view of an electric EGR valve 1 equipped with a double eccentric valve.
  • the EGR valve 1 includes a valve portion 2 composed of a double eccentric valve, a motor portion 3 incorporating a motor 32 (see FIG. 4), and a plurality of gears 41 to 43 (see FIGS. 4 and 5).
  • the deceleration mechanism unit 4 is provided.
  • the valve part 2 includes a pipe part 12 having a flow path 11 through which EGR gas as a fluid flows.
  • a valve seat 13, a valve body 14, and a rotating shaft 15 are disposed in the flow path 11. The rotational force of the motor 32 (see FIG. 4) is transmitted to the rotating shaft 15 via a plurality of gears 41 to 43 (see FIGS. 4 and 5).
  • FIG. 2 is a perspective view of the valve part 2 in a fully closed state (fully closed position) where the valve body 14 is seated on the valve seat 13 and is shown in a perspective view.
  • FIG. 3 is a perspective view of the valve portion 2 in a fully opened state (fully opened position) where the valve body 14 is farthest from the valve seat 13 and is shown in a perspective view.
  • a step portion 10 is formed in the flow path 11, and a valve seat 13 is fixed to the step portion 10 by press-fitting.
  • the valve seat 13 has an annular shape and has a valve hole 16 in the center.
  • An annular seat surface 17 is formed at the edge of the valve hole 16.
  • the valve body 14 has a disc shape, and an annular seal surface 18 corresponding to the seat surface 17 is formed on the outer periphery thereof.
  • the valve body 14 is fixed to the rotary shaft 15 and rotates integrally with the rotary shaft 15. 2 and 3, the flow path 11 above the valve body 14 indicates the upstream side of the EGR gas flow, and the flow path 11 below the valve seat 13 indicates the downstream side of the EGR gas flow. That is, in the flow path 11, the valve body 14 is fixed to the rotary shaft 15 on the upstream side in the EGR gas flow direction from the valve seat 13.
  • FIG. 4 shows a plan view of the EGR valve 1 in the fully closed state.
  • the EGR valve 1 includes an EGR body 31, a motor 32, a speed reduction mechanism 33, and a return mechanism 34 in addition to the rotating shaft 15 and the valve body 14 as main components.
  • the EGR body 31 includes an aluminum valve housing 35 including the flow path 11 and the pipe portion 12, and a synthetic resin end frame 36 that closes the opening end of the valve housing 35.
  • the rotating shaft 15 and the valve body 14 are provided in the valve housing 35. That is, the rotating shaft 15 includes a cylindrical valve body mounting portion 15a that protrudes from the tip thereof.
  • the rotating shaft 15 is disposed with the distal end side where the valve body attaching portion 15 a is located as a free end, and the distal end portion is inserted into the flow path 11 of the pipe portion 12.
  • the rotating shaft 15 is rotatable with respect to the valve housing 35 via two bearings arranged away from each other along the rotating shaft 15 on the base end side thereof, that is, a first bearing 37 and a second bearing 38.
  • the first bearing 37 is constituted by a ball bearing
  • the second bearing 38 is constituted by a needle bearing.
  • the valve body 14 is fixed by welding to a valve body mounting portion 15 a formed at the distal end portion of the rotating shaft 15 and is disposed in the flow path 11.
  • FIG. 5 is a rear view of the fully closed EGR valve 1 with the end frame 36 removed from the valve housing 35.
  • FIG. 6 is a front view showing the inside of the end frame 36. The end frame 36 is fixed to the valve housing 35 by a plurality of clips (not shown).
  • an EGR opening degree that is disposed inside the end frame 36 corresponding to the proximal end of the rotating shaft 15 and detects the opening degree (EGR opening degree) of the valve body 14.
  • a sensor 39 is provided.
  • This EGR opening degree sensor 39 is comprised by Hall IC etc., and is comprised so that the rotation angle of the rotating shaft 15 may be detected as an EGR opening degree. As shown in FIGS.
  • the main gear 41 is fixed to the base end portion of the rotating shaft 15.
  • a return spring 40 is provided between the main gear 41 and the valve housing 35 to urge the valve body 14 in the closing direction.
  • a recess 41a is formed on the back side of the main gear 41, and the magnet 46 is accommodated in the recess 41a.
  • the magnet 46 is pressed and fixed by a pressing plate 47 formed of a leaf spring from above. Therefore, when the main gear 41 rotates integrally with the valve body 14 and the rotary shaft 15, the magnetic field of the magnet 46 changes, and the change in the magnetic field is detected by the EGR opening sensor 39 as the EGR opening. ing.
  • the position of the main gear 41 in FIG. 5 indicates the position when the EGR valve 1 is fully closed.
  • the motor 32 is housed and fixed in a housing recess 35a formed in the valve housing 35. That is, the motor 32 is fixed to the valve housing 35 via the retaining plates 48 and the leaf springs 49 provided at both ends thereof while being accommodated in the accommodation recess 35a.
  • the motor 32 is drivingly connected to the rotary shaft 15 via the speed reduction mechanism 33 in order to open and close the valve body 14. That is, the motor gear 43 is fixed on the output shaft 32 a of the motor 32.
  • the motor gear 43 is drivingly connected to the main gear 41 via the intermediate gear 42.
  • the intermediate gear 42 is a two-stage gear including a large-diameter gear 42 a and a small-diameter gear 42 b, and is rotatably supported by the valve housing 35 via the pin shaft 44.
  • the motor gear 43 is connected to the large diameter gear 42a, and the main gear 41 is connected to the small diameter gear 42b.
  • resin gears made of a resin material are used as the gears 41 to 43 constituting the speed reduction mechanism 33 to reduce the weight (only the motor gear 43 is made of metal).
  • a rubber gasket 50 is interposed at the joint between the valve housing 35 and the end frame 36.
  • the gasket 50 is disposed in a circumferential groove 36 a formed on the outer periphery of the open end surface of the end frame 36.
  • the gasket 50 is interposed between the valve housing 35 and the end frame 36, so that the interior of the motor unit 3 and the speed reduction mechanism unit 4 can be sealed against the atmosphere.
  • the motor 32 is activated by energization, the output shaft 32a rotates counterclockwise as shown by the arrow in FIG. 5, and the motor gear 43 rotates.
  • the rotation is decelerated by the intermediate gear 42 and transmitted to the main gear 41.
  • the rotating shaft 15 and the valve body 14 are rotated against the urging force of the return spring 40, and the flow path 11 is opened. That is, the valve body 14 is opened.
  • a rotational force is generated by energizing the motor 32, so that the rotational force is retained as a retaining force via the motor gear 43, the intermediate gear 42 and the main gear 41. It is transmitted to the valve body 14.
  • this holding force is balanced with the biasing force of the return spring 40, the valve body 14 is held at a certain opening.
  • FIG. 7 is a side view showing the valve seat 13, the valve body 14, and the rotating shaft 15 in the fully closed state.
  • FIG. 8 shows the valve seat 13, the valve body 14, and the rotating shaft 15 in the fully closed state by a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a sectional view showing the valve seat 13 and the valve body 14 in the fully closed state.
  • FIG. 10 is a plan view showing the valve seat 13 and the valve body 14 in the fully closed state. As shown in FIGS. 2, 3, and 7 to 10, when the axis of the rotary shaft 15 is a main axis L 1, the main axis L 1 extends in a direction orthogonal to the flow path 11 and the center of the valve hole 16.
  • valve bodies 14 are eccentrically arranged from P1 in the direction of the flow path 11 and in the direction perpendicular to the flow path 11. Further, by rotating around the main axis L1 of the rotary shaft 15, the seal surface 18 of the valve body 14 is the most closed position (see FIG. 2) where it contacts the seat surface 17 of the valve seat 13 and the seat surface 17.
  • the valve element 14 is configured to be rotatable between the fully open position (see FIG. 3).
  • valve body 14 starts to rotate from the fully closed position in the valve opening direction (the direction of the arrow F1 shown in FIG. 8, ie, the clockwise direction in FIG. 8), and at the same time, the seal of the valve body 14 is sealed.
  • the surface 18 starts to move away from the seat surface 17 of the valve seat 13 and starts to move along rotation trajectories T1 and T2 around the main axis L1 of the rotating shaft 15.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the portion indicated by a chain line circle S1 in FIG.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a portion indicated by a chain line circle S2 in FIG.
  • the valve body 14 includes the first side portion 21 (on the imaginary plane V1 extending in parallel with the direction in which the central axis L3 of the valve hole 16 extends from the main axis L1 of the rotation shaft 15 ( 9 and FIG. 10 is divided into two parts.) And the second side part 22 (the part not shaded in FIGS. 9 and 10).
  • the first side portion 21 on the imaginary plane V1 extending in parallel with the direction in which the central axis L3 of the valve hole 16 extends from the main axis L1 of the rotation shaft 15 ( 9 and FIG. 10 is divided into two parts.)
  • the second side part 22 the part not shaded in FIGS. 9 and 10.
  • the sealing surface 18 of the valve body 14 has outermost edges 18 a and 18 b positioned near the outer periphery of the seat surface 17 of the valve seat 13 and an outermost edge positioned near the inner periphery of the seat surface 17. Including inner edges 18c, 18d.
  • the outermost edges 18a, 18b and the innermost edges 18c, 18d of the seal surface 18 of the valve body 14 are along the rotation trajectories T1a, T2a, T1b, T2b about the main axis L1 of the rotating shaft 15. It is designed to rotate.
  • T1a indicates the rotation trajectory of the outermost edge 18a of the first side portion
  • T2a indicates the rotation trajectory of the outermost edge 18b of the second side portion 22
  • T1b Indicates the rotation trajectory of the innermost edge 18c of the first side portion
  • “T2b” indicates the rotation trajectory of the innermost edge 18d of the second side portion 22.
  • valve seat 13, the valve body 14, and the rotating shaft 15 will be described.
  • the axis of the valve body mounting portion 15 a is a sub-axis line Lp
  • the sub-axis line Lp extends in parallel to the main axis L 1 and extends from the main axis L 1 in the radial direction of the rotary shaft 15. It is arranged eccentrically. Further, as shown in FIG.
  • the plane formed by the outermost edges 18a and 18b is the first plane PL1
  • the main axis L1 and the sub-axis Lp Is a second plane PL2
  • the second plane PL2 is arranged so as to be parallel to the first plane PL1.
  • the seat surface 17 of the valve seat 13 and the seal surface 18 of the valve body 14 are formed to have the same shape over the entire circumference. That is, the width and cross-sectional shape of the seat surface 17 and the width and cross-sectional shape of the seal surface 18 are the same over the entire circumference of the valve hole 16 and the valve body 14, respectively. That is, the seat surface 17 and the seal surface 18 have a right-sided conical shape.
  • the valve body 14 includes a projecting portion 14b having a truncated cone shape that protrudes from the plate surface 14a and is fixed to the rotating shaft 15.
  • the protrusion 14b is fixed to the rotating shaft 15 via a valve body mounting portion 15a protruding from the tip of the rotating shaft 15 at a position shifted from the main axis L1 of the rotating shaft 15 in the radial direction of the rotating shaft 15.
  • a notch 15b for avoiding interference with the valve body 14 is formed at the distal end portion of the rotating shaft 15 in a state where the valve body mounting portion 15a is joined to the protrusion 14b.
  • the projecting portion 14b is disposed on the axis L2 of the valve body 14, and the valve body 14 including the projecting portion 14b is symmetrical twice with respect to the axis L2 of the valve body 14. It is formed to have a shape.
  • valve body 14 is shown with a front view.
  • 14 and 15 are schematic views showing the dimensional relationship of the seal surface 18 in FIG.
  • the sealing surface 18 of the valve body 14 is isotropic with respect to the axis L2 of the valve body 14, and the optimum opening angle formed by the sealing surface 18 of the valve body 14 is “ ⁇ ”.
  • the optimum opening angle ⁇ can be set as follows. First, the first opening angle ⁇ S that is the maximum value of the optimum opening angle ⁇ will be described. As shown in FIG. 14, the first opening angle ⁇ S passes through the outermost edge 18 a of the seal surface 18 in the first side portion 21, and the seal surface in the first side portion 21 from the main axis L ⁇ b> 1 of the rotary shaft 15.
  • the first opening angle ⁇ S is expressed by the following equation (1), where a is the amount of eccentricity from L3 in the radial direction of the valve hole 16 and D is the maximum outer diameter of the seal surface 18.
  • ⁇ S 2 * arccos ((D / 2-a) / CS) [rad] (1)
  • this equation (1) is the first line segment from the main axis L 1 of the rotary shaft 15 to the center of the outermost edge 18 a of the seal surface 18 on the first side portion 21, and the outermost edge of the seal surface 18.
  • the angle formed by the plane including 18a and 18b is the first angle ⁇ S
  • an angle twice as large as the first angle ⁇ S corresponds to the first opening angle ⁇ S.
  • the second opening angle ⁇ L that is the minimum value of the optimum opening angle ⁇ will be described.
  • CL the length of the longest distance from the main axis L1 of the rotating shaft 15 to the outermost edge 18b of the seal surface 18 in the second side portion 22
  • CL the length of the longest distance from the main axis L1 of the rotating shaft 15 to the outermost edge 18b of the seal surface 18 in the second side portion 22
  • the rotating shaft 15 is connected to the valve hole 16.
  • the second opening angle ⁇ L is expressed by the following equations (2) and (3), where b is the amount of eccentricity decentered from the center P1 in the direction of the axis L2 of the valve body 14 and t is the thickness of the seal surface 18 in the axial direction. It is expressed by the relationship.
  • An angle formed by the plane is defined as a second angle ⁇ L1, a virtual circle having a length CL and contacting each of the outermost edge 18b and the main axis L1, and a straight line passing through the innermost edges 18c and 18d and the virtual circle
  • a third angle ⁇ L2 formed by a straight line from the center point O of the virtual circle to the virtual innermost edge 18dl and a plane including the outermost edge 18b of the seal surface 18 and the virtual innermost edge 18dl. Is obtained from the relationship in which the second opening angle ⁇ L can be obtained.
  • the second opening angle ⁇ L is an angle defined by a straight line passing through the virtual innermost edge 18 dl of the outermost edge 18 b of the seal surface 18 in the second side portion 22, and the straight line is the main axis of the rotating shaft 15. It is orthogonal to the line segment from L1 to the virtual innermost edge 18dl.
  • the optimum opening angle ⁇ of the seal surface 18 is set so as to satisfy the condition of the following expression (4). ⁇ L ⁇ ⁇ S (4)
  • FIG. 17, FIG. 18 and FIG. 19 show the relationship among the valve seat 13, the valve body 14 and the rotating shaft 15 in a sectional view similar to FIG.
  • the valve body mounting portion 15a of the rotary shaft 15 is welded to the projection 14b of the valve body 14 with the valve body 14 horizontally seated on the valve seat 13. It comes to join.
  • a curved concave portion 14c for receiving the valve body attaching portion 15a is formed at the upper end of the protrusion 14b.
  • FIG. 16 shows a state in which the valve body 14 is assembled to the rotary shaft 15 at a reference position without error.
  • the rotation axis 15 is arranged so that the line segment k1 connecting the main axis L1 and the sub-axis line Lp is perpendicular to the axis L2 of the valve element 14, that is, parallel to the upper end surface 13a of the valve seat 13. To do.
  • FIG. 17 shows a state where the distance between the rotary shaft 15 and the valve seat 13 is slightly different from the state of FIG. 16 due to variations in processing accuracy, assembly errors, and the like.
  • the rotation shaft is arranged so that the line segment k1 connecting the main axis L1 and the sub-axis line Lp is parallel to the upper end surface 13a of the valve seat 13, there is a gap g1 between the valve body mounting portion 15a and the curved recess 14c.
  • the valve body 14 is assembled to the rotating shaft 15 in this state, the valve body 14 is lifted with respect to the valve seat 13, so that a gap is generated between the valve seat 13 and the valve body 14. Leakage will occur.
  • valve body attaching portion 15a is provided at a position that is eccentric with respect to the main axis L1 of the rotating shaft 15, the position of the valve body attaching portion 15a is adjusted by rotating the rotating shaft 15. Is possible. Specifically, as shown in FIG. 18, by rotating the rotating shaft 15 counterclockwise, the valve body 14 can be assembled to the rotating shaft 15 with the gap g1 filled. In this case, a gap is not generated between the valve seat 13 and the valve body 14, and an increase in leakage can be prevented.
  • FIG. 19 shows a state in which the valve body 14 is assembled to the rotary shaft 15 when the distance between the rotary shaft 15 and the valve seat 13 is slightly closer than the state of FIG.
  • the valve body 14 rotates in a state where the position of the valve body mounting portion 15 a is adjusted in the direction away from the valve seat by rotating the rotating shaft 15 clockwise.
  • the shaft 15 is assembled. Also in this case, there is no gap between the valve seat 13 and the valve body 14, and an increase in leakage can be prevented.
  • the assembly of the valve body mounting portion 15a to the curved concave portion 14c of the projection 14b Therefore, it is preferable because the reliability of the joint surface can be kept constant. Further, by forming the inner diameter of the curved concave portion 14c slightly larger than the outer diameter of the valve body mounting portion 15a, the valve body mounting portion 15a and the valve body 14 in the direction orthogonal to the main axis L1 and the axis L2 of the valve body 14 are formed. The valve body 14 can be assembled to the rotating shaft 15 in a state where the relative positional deviation is corrected.
  • the seal surface 18 of the valve body 14 is moved to the valve seat 13 by rotating the valve body 14 about the main axis L1 of the rotary shaft 15. It moves between a fully closed position that contacts the sheet surface 17 and a fully open position that is farthest from the sheet surface 17.
  • the valve hole 16 of the valve seat 13 is blocked by the valve body 14. Is interrupted. Further, the space between the valve body 14 and the valve seat 13 is sealed by contact between the seal surface 18 and the seat surface 17.
  • the attachment part of the valve body 14 in the rotating shaft 15 is provided in an eccentric position with respect to the main axis L1 of the rotating shaft 15, the valve body 14 is seated on the valve seat 13 in the fully closed position.
  • the valve body 14 can be fixed to the rotating shaft 15. Therefore, even when the valve seat 13 and the valve body 14 are made of only a rigid metal without providing an elastic member on the valve seat 13, leakage of EGR gas is prevented. That is, in the prior art, it is difficult to fill the gap between the valve body and the valve seat, or the gap between the valve body and the valve seat is filled by pressing the valve seat against the valve body with an elastic member. It was.
  • the rotary shaft 15 is cantilevered with respect to the valve housing 35 via two bearings 37 and 38 that are arranged apart from each other along the rotary shaft 15, so that the main axis L ⁇ b> 1 of the rotary shaft 15. Is suppressed by the two bearings 37 and 38. For this reason, in the relationship between the valve seat 13, the valve body 14, and the rotating shaft 15, the parallelism of the second plane PL2 with respect to the first plane PL1 can be ensured.
  • the seat surface 17 of the valve seat 13 and the seal surface 18 of the valve body 14 may be formed in the same shape over the entire circumference, the processing of the valve seat 13 and the valve body 14 is facilitated. For this reason, manufacture of a double eccentric valve can be made easy and inexpensive.
  • the valve body 14 is fixed to the rotary shaft 15 by the protrusion 14b being joined to the valve body mounting portion 15a that is eccentric from the main axis L1 of the rotary shaft 15.
  • the protrusion 14b is disposed on the axis L2 of the valve body 14, and the valve body 14 including the protrusion 14b has a two-fold symmetrical shape around the axis L2 of the valve body 14, so that the protrusion 14b is the valve body. Therefore, it is not necessary to form it eccentrically with respect to the axis L2 of the 14 and this makes the manufacture of the valve body 14 easy.
  • the manufacture of the double eccentric valve can be made easy and inexpensive.
  • the valve body 14 in the flow path 11 in which the valve seat 13 and the valve body 14 are arranged, the valve body 14 is arranged on the upstream side of the EGR gas flow with respect to the valve seat 13, so that the valve body 14 is in the fully closed position.
  • the pressure of EGR gas acts in the direction of pressing the valve body 14 against the valve seat 13. For this reason, the sealing performance between the valve seat 13 and the valve body 14, that is, between the seat surface 17 and the seal surface 18 can be improved.
  • the optimum opening angle ⁇ of the sealing surface 18 of the valve body 14 is set to an optimum angle between the second opening angle ⁇ L and the first opening angle ⁇ S, thereby sealing the valve body 14.
  • the amount of rubbing between the surface 18 and the seat surface 17 of the valve seat 13 can be made minute. In this sense, the valve opening response and durability can be improved more reliably with the double eccentric valve.
  • the sealing surface 18 of the valve body 14 and the seat surface 17 of the valve seat 13 are formed in a right-sided conical shape having the same inclination over the entire circumference.
  • You may form in the side surface shape of the oblique cone which inclined the vertex from the center axis line of the valve body.
  • both the sealing surface and the seat surface may be formed in a spherical shape.
  • the double eccentric valve which made the sealing surface of the valve body the side surface shape of an oblique cone may be called a triple eccentric valve
  • the double eccentric valve of this invention shall include this triple eccentric valve.
  • valve seat 13 is fixed to the step portion 10 formed in the flow path 11 by press-fitting.
  • the method for forming the valve seat 13 is not limited to this, and may be fixed by welding. And may be formed integrally.
  • the rotating shaft 15 is cantilevered with respect to the valve housing 35, and the valve body mounting portion 15a for the valve body 14 is provided at the tip of the rotating shaft 15, but the rotating shaft crosses the flow path.
  • positioned in a flow path may be sufficient.
  • valve body mounting portion 15a provided on the rotary shaft 15 is eccentric from the main axis L1 of the rotary shaft 15, and the protrusion 14b joined to the valve body mounting portion 15a is on the axis L2 of the valve body 14.
  • the valve body mounting portion on the rotating shaft may be eccentric from the main axis, and the mounting portion on the rotating shaft on the valve body side may be offset from the axis of the valve body.
  • valve body mounting portion 15a and the protrusion 14b are joined by arranging the valve body mounting portion 15a of the rotating shaft 15 along the curved recess 14c provided in the protrusion 14b of the valve body 14, An insertion hole may be provided in the protrusion, and the valve body attachment portion of the rotating shaft may be inserted into and joined to the insertion hole.
  • valve body attaching part 15a was made into the column shape
  • shape of a valve body attaching part is not limited to this,
  • prismatic shapes such as a quadratic prism, may be other shapes. Also good.
  • the present invention can be used for a flow rate control valve for controlling a fluid flow rate, including an EGR valve and an electronic throttle device.

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Abstract

　二重偏心弁は、弁孔(16)にシート面(17)を含む弁座(13)と、シール面(18)を含む弁体(14)と、弁座(13)と弁体(14)が配置され、流体が流れる流路(16)と、弁体(14)を回動させる回転軸(15)とを備える。回転軸(15)の主軸線(L1)が、弁体(14)及び弁孔(16)に対し、流路(11)の方向及び流路(11)に直行する方向に二重に偏心する。弁体(14)を主軸線(L1)を中心に回動させると、シール面(18)がシート面(17)に接触する全閉位置とシート面(17)から最も離れる全開位置との間で回動する。回転軸(15)の弁体(14)が取り付けられる弁体取付部(15a)の副軸線(Lp)は、主軸線(L1)に対し平行に延び、主軸線(L1)から回転軸(15)の径方向へ偏心して配置される。

Description

二重偏心弁
　この発明は、弁体の回転中心（回転軸）が弁座の弁孔の中心から偏心して配置され、弁体のシール面が回転軸から偏心して配置される二重偏心弁に関する。
　従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載されるボール弁型の二重偏心弁が知られている。この二重偏心弁は、弁孔と弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、弁体を回動させるための回転軸とを備える。ここで、回転軸の軸線は弁体及び弁孔の径方向と平行に延びると共に、弁孔の中心から弁孔の径方向へ偏心して配置され、弁体のシール面は回転軸の軸線から弁体の軸線が延びる方向へ偏心して配置される。上記した二重偏心構造を確保するために、弁体は、その上面から突出して回転軸に固定される突部を含み、その突部が弁体の中心から半径方向へずれて配置される。また、その突部上に回転軸の外周が合わせられてネジにより固定される。また、弁体を回転軸の軸線を中心に回動させることにより、そのシール面が、弁座のシート面に接触する全閉状態とシート面から最も離れる全開状態との間で移動可能に構成される。この二重偏心弁では、弁座に弾性部材を設けることで全閉時に弁座のシート面を弁体のシール面に圧接させることにより、全閉状態でのシール性を高めるようにしている。また、流体圧力が弁体に作用するときは、弾性部材により弁座を弁体へ押し当てることにより、弁体と弁座との間の隙間を埋めるようになっている。
　また、その他の技術として、例えば、下記特許文献２に記載されるバタフライバルブ型の二重偏心弁が知られている。この二重偏心弁は、弁体のシール面及び弁座のシート面が共に肉盛溶接により金属材料で形成されている。この二重偏心弁の概略図を図２０～図２２に示す。弁体６１は、その背面側であって、シール面６２から二重に偏心した位置に、回転軸６３への取付部６４が設けられており、当該取付部６４が同軸形状の回転軸６３に固定されることで、二重偏心弁が構成されている。
特開２０１１－１９６４６４号公報 特開平１０－２９９９０７号公報
　ところが、特許文献１に記載の二重偏心弁では、弾性部材によって弁座が弁体に押し当てられるので、全閉状態でのシール性は向上するものの、全閉状態からの開弁時に弁座と弁体が擦れ合うことになり、開弁応答性が悪化するおそれがあった。また、この二重偏心弁では、閉弁近傍位置の早い段階から弁体が弁座に接触しそのまま全閉位置まで回動するので、弁座と弁体とが擦れ合って両者が摩耗することになり、耐久性の点で問題があった。更に、二重偏心弁を構成するために、弾性部材を設けているので、その分だけ部品点数が増し、構造が複雑になっていた。
　また、特許文献２に記載の二重偏心弁では、高温領域での使用が可能となるものの、寸法にばらつきが生じた場合は、開閉不可能となってしまったり、漏れ流量が大きくなってしまったりと問題が生じやすい。具体的には、図２１に示すように、弁座６５が所定の位置よりも回転軸６３から遠い位置に設けられた状態で、回転軸６３に弁体６１を組み付けた場合、弁体６１を回動させても、弁体６１と弁座６５との間に隙間ができてしまう。一方、図２２に示すように、弁座６５が所定の位置よりも回転軸６３から近い位置に設けられた状態で、回転軸６３に弁体６１を組み付けた場合、弁体６１を回動させると弁体６１が弁座６５に衝突してしまい、流路を閉じきることができない。したがって、いずれの場合においても、漏れが大きくなってしまう。そのため、特許文献２に記載の二重偏心弁の構造において、漏れ流量を低減するためには、弁体６１や弁座６５の位置や寸法を高精度に管理することが必要不可欠であり、製造コストの増大が避けられない。
　この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な構成により全閉状態でのシール性を確保すると共に耐久性を向上させることを可能とした二重偏心弁を提供することにある。
　（１）上記目的を達成するために、本発明の一態様は、弁孔と弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、円板状をなし、シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、弁座と弁体が配置され、流体が流れる流路と、弁体を回動させるための回転軸とを備え、回転軸の軸線が流路を横切り、且つ流路に直交する方向に延びると共に、弁孔の中心から流路の方向及び流路に直交する方向へ偏心して配置され、弁体を回転軸の軸線を中心に回転させることにより、シール面がシート面に接触する全閉位置とシート面から最も離れる全開位置との間で回動可能に構成される二重偏心弁において、回転軸は、弁体が取り付けられる弁体取付部を含み、回転軸の軸線を主軸線とし、弁体取付部の軸線を副軸線とすると、副軸線は、主軸線に対し平行に延びると共に、主軸線から回転軸の径方向へ偏心して配置されることを趣旨とする。
　上記（１）の構成によれば、弁体を回転軸の主軸線を中心に回転させることにより、弁体のシール面が弁座のシート面に接触する全閉位置とシート面から最も離れる全開位置との間で回動する。全閉状態では、弁座の弁孔が弁体により塞がれるので、弁孔にて流体の流れが遮断される。また、弁体と弁座との間がシール面とシート面との接触により封止されるので、弁座を弁体方向へ押し付ける特別な弾性部材を設けることなく、流体の漏れが防止される。一方、開弁状態では、弁座の弁孔が開き、弁孔にて流体の流れが許容される。また、副軸線が主軸線から回転軸の径方向に偏心して配置されているため、回転軸を回転させることにより、弁体取付部の弁座に対する位置を調整することが可能である。そのため、例えば、組み付け公差等により、弁座が所定の位置よりも回転軸側から遠い位置にあった場合でも、弁体取付部の位置を調整して弁体を弁体取付部に取り付けることにより、流体の漏れを低減することができる。
　（２）上記目的を達成するために、上記（１）の構成において、流路を配設したハウジングを更に備え、回転軸は、弁体取付部がある側を自由端とし、回転軸に沿って互いに離れて配置された２つの軸受を介してハウジングに対し回転可能に片持ち支持されることが好ましい。
　上記（２）の構成によれば、上記（１）の構成の作用に加え、回転軸が、回転軸に沿って互いに離れて配置された２つの軸受を介してハウジングに片持ち支持されるので、回転軸の主軸線の傾きが２つの軸受により抑えられる。
　（３）上記目的を達成するために、上記（１）又は（２）の構成において、弁体は、その板面から突出する突部を含み、突部が弁体取付部に接合されることにより、弁体が回転軸に固定され、突部は、弁体の軸線上に配置され、突部を含む弁体は、弁体の軸線を中心に２回対称形状をなすことが好ましい。
　上記（３）の構成によれば、上記（１）又は（２）の構成の作用に加え、弁体は、その突部が、回転軸の主軸線から偏心した弁体取付部に接合されて回転軸に固定されるので、弁体の回動中心である主軸線の配置につき、弁体の軸線からの偏心が確保される。また、突部が弁体の軸線上に配置され、突部を含む弁体が弁体の軸線を中心に２回対称形状をなすので、突部を弁体の軸線に対して偏心させて形成する必要がなく、弁体の製造が容易となる。
　（４）上記目的を達成するために、上記（１）乃至（３）のいずれかの構成において、弁体取付部が円柱形状であることが好ましい。ここで、円柱形状とした弁体取付部の断面は真円には限定されるものではなく、例えば、楕円形状であってもよい。
　上記（４）の構成によれば、上記（１）乃至（３）のいずれかの構成の作用に加え、弁体取付部が円柱形状であるため、弁体を取り付ける際、弁体取付部の位置を調整するために回転軸を回転させても、弁体取付部の表面形状を大きく変化させず、取り付け位置の調整が容易となる。
　（５）上記目的を達成するために、上記（１）乃至（４）のいずれかの構成において、回転軸には、弁体取付部が弁体に取り付けられた状態で弁体との干渉を避けるための切欠きが形成されることが好ましい。
　上記（５）の構成によれば、上記（１）乃至（４）のいずれかの構成の作用に加え、回転軸と弁体との干渉が切欠きにより避けられるので、その切欠きの分だけ回転軸と弁体が近付く。
　上記（１）の構成によれば、二重偏心弁につき、特別な弾性部材を設けることなく簡易な構成により全閉状態でのシール性を確保できると共に、耐久性を向上させることができる。
　上記（２）の構成によれば、上記（１）の構成の効果に加え、弁座、弁体及び回転軸の関係において回転軸の主軸線の傾きを抑えることができる。
　上記（３）の構成によれば、上記（１）又は（２）の構成の効果に加え、二重偏心弁の製造を容易で安価なものにすることができる。
　上記（４）の構成によれば、上記（１）乃至（３）のいずれかの構成の効果に加え、弁体の回転軸への取り付けを容易にすることができる。
　上記（５）の構成によれば、上記（１）乃至（４）のいずれかの構成の効果に加え、回転軸と弁体との組付物の体格を小さくすることができる。
一実施形態に係り、二重偏心弁を備えた電動式のＥＧＲ弁を示す斜視図。 一実施形態に係り、弁体が弁座に着座した全閉状態における弁部を一部破断して示す斜視図。 一実施形態に係り、弁体が弁座から最も離れた全開状態における弁部を一部破断して示す斜視図。 一実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す平断面図。 一実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁につき、弁ハウジングからエンドフレームを取り外した状態を示す背面図。 一実施形態に係り、エンドフレームの内側を示す正面図。 一実施形態に係り、全閉状態の弁座、弁体及び回転軸を示す側面図。 一実施形態に係り、全閉状態の弁座、弁体及び回転軸を示す図７のＡ－Ａ線断面図。 一実施形態に係り、全閉状態の弁座と弁体を示す断面図。 一実施形態に係り、全閉状態の弁座と弁体を示す平面図。 一実施形態に係り、図８の鎖線円Ｓ１の部分を拡大して示す断面図。 一実施形態に係り、図８の鎖線円Ｓ２の部分を拡大して示す断面図。 一実施形態に係り、弁体を示す正面図。 一実施形態に係り、図１３のシール面の部分の寸法関係を示す模式図。 一実施形態に係り、図１３のシール面の部分の寸法関係を示す模式図。 一実施形態に係り、弁座、弁体及び回転軸の関係を示す図９に準ずる断面図。 一実施形態に係り、弁座、弁体及び回転軸の関係を示す図９に準ずる断面図。 一実施形態に係り、弁座、弁体及び回転軸の関係を示す図９に準ずる断面図。 一実施形態に係り、弁座、弁体及び回転軸の関係を示す図９に準ずる断面図。 従来の技術に係り、弁座、弁体及び回転軸の関係を示す断面図。 従来の技術に係り、弁座、弁体及び回転軸の関係を示す断面図。 従来の技術に係り、弁座、弁体及び回転軸の関係を示す断面図。
　以下、本発明の二重偏心弁を排気還流弁（ＥＧＲ弁）に具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。
　図１に、二重偏心弁を備えた電動式のＥＧＲ弁１を斜視図により示す。このＥＧＲ弁１は、二重偏心弁より構成される弁部２と、モータ３２（図４参照）を内蔵したモータ部３と、複数のギヤ４１～４３（図４、図５参照）を内蔵した減速機構部４とを備える。弁部２は、内部に流体としてのＥＧＲガスが流れる流路１１を有する管部１２を含み、流路１１の中には弁座１３、弁体１４及び回転軸１５が配置される。回転軸１５には、モータ３２（図４参照）の回転力が複数のギヤ４１～４３（図４、図５参照）を介して伝えられるようになっている。
　図２に、弁体１４が弁座１３に着座した全閉状態（全閉位置）における弁部２を一部破断して斜視図により示す。図３に、弁体１４が弁座１３から最も離れた全開状態（全開位置）における弁部２を一部破断して斜視図により示す。図２、図３に示すように、流路１１には段部１０が形成され、その段部１０に弁座１３が圧入により固定されている。弁座１３は、円環状をなし、中央に弁孔１６を有する。弁孔１６の縁部には、環状のシート面１７が形成される。弁体１４は、円板状をなし、その外周には、シート面１７に対応する環状のシール面１８が形成される。弁体１４は回転軸１５に固定され、回転軸１５と一体的に回動するようになっている。図２、図３において、弁体１４より上の流路１１はＥＧＲガスの流れの上流側を示し、弁座１３より下の流路１１がＥＧＲガスの流れの下流側を示す。すなわち、流路１１において弁体１４は、弁座１３よりもＥＧＲガスの流れ方向での上流側において回転軸１５に固定される。
　図４に、全閉状態のＥＧＲ弁１を平断面図により示す。このＥＧＲ弁１は、主要な構成要素として、回転軸１５と弁体１４の他に、ＥＧＲボディ３１、モータ３２、減速機構３３及び戻し機構３４を備える。
　この実施形態で、ＥＧＲボディ３１は、流路１１及び管部１２を含むアルミ製の弁ハウジング３５と、弁ハウジング３５の開口端を閉鎖する合成樹脂製のエンドフレーム３６とを含む。回転軸１５及び弁体１４は、弁ハウジング３５に設けられる。すなわち、回転軸１５は、その先端から突出する円柱形状の弁体取付部１５ａを含む。回転軸１５は、弁体取付部１５ａがある先端側を自由端とし、その先端部が管部１２の流路１１に挿入されて配置される。また、回転軸１５は、その基端側の回転軸１５に沿って互いに離れて配置された２つの軸受、すなわち第１の軸受３７と第２の軸受３８を介して弁ハウジング３５に対し回転可能に片持ち支持される。第１の軸受３７はボールベアリングにより構成され、第２の軸受３８はニードルベアリングよりに構成される。弁体１４は、回転軸１５の先端部に形成された弁体取付部１５ａに対して溶接により固定され、流路１１内に配置される。
　図５に、全閉状態のＥＧＲ弁１につき、弁ハウジング３５からエンドフレーム３６を取り外した状態を背面図により示す。図６に、エンドフレーム３６の内側を正面図により示す。エンドフレーム３６は、弁ハウジング３５に対し複数のクリップ（図示略）により固定される。図４、図６に示すように、エンドフレーム３６の内側には、回転軸１５の基端に対応して配置され、弁体１４の開度（ＥＧＲ開度）を検出するためのＥＧＲ開度センサ３９が設けられる。このＥＧＲ開度センサ３９は、ホールＩＣ等により構成され、回転軸１５の回転角度をＥＧＲ開度として検出するように構成される。図４、図５に示すように、回転軸１５の基端部には、メインギヤ４１が固定される。メインギヤ４１と弁ハウジング３５との間には、弁体１４を閉方向へ付勢するためのリターンスプリング４０が設けられる。メインギヤ４１の裏側には、凹部４１ａが形成され、その凹部４１ａに磁石４６が収容される。この磁石４６は、その上から板ばねより形成される押さえ板４７により押さえ付けられて固定される。従って、メインギヤ４１が、弁体１４及び回転軸１５と一体的に回転することにより、磁石４６の磁界が変化し、その磁界の変化をＥＧＲ開度センサ３９がＥＧＲ開度として検出するようになっている。図５のメインギヤ４１の位置は、ＥＧＲ弁１が全閉状態のときの位置を示す。
　この実施形態で、モータ３２は、弁ハウジング３５に形成された収容凹部３５ａに収容されて固定される。すなわち、モータ３２は、収容凹部３５ａに収容された状態で、その両端に設けられた留め板４８と板ばね４９を介して弁ハウジング３５に固定される。モータ３２は、弁体１４を開閉駆動するために減速機構３３を介して回転軸１５に駆動連結される。すなわち、モータ３２の出力軸３２ａ上には、モータギヤ４３が固定される。このモータギヤ４３は、中間ギヤ４２を介してメインギヤ４１に駆動連結される。中間ギヤ４２は、大径ギヤ４２ａと小径ギヤ４２ｂを含む二段ギヤであり、ピンシャフト４４を介して弁ハウジング３５に回転可能に支持される。大径ギヤ４２ａには、モータギヤ４３が連結され、小径ギヤ４２ｂには、メインギヤ４１が連結される。この実施形態では、減速機構３３を構成する各ギヤ４１～４３として、軽量化のために樹脂材料よりなる樹脂ギヤが使用される（モータギヤ４３のみ金属製となっている。）。
　図４に示すように、弁ハウジング３５とエンドフレーム３６との接合部分には、ゴム製のガスケット５０が介在する。図６に示すように、ガスケット５０は、エンドフレーム３６の開口端面の外周に形成された周溝３６ａに配置される。このように、弁ハウジング３５とエンドフレーム３６との間にガスケット５０が介在することで、モータ部３と減速機構部４の内部が大気に対して密閉可能に設けられる。
　従って、図２に示すように、弁体１４の全閉状態から、モータ３２が通電により作動して出力軸３２ａが図５に矢印で示すように左回転し、モータギヤ４３が回転することにより、その回転が中間ギヤ４２により減速されてメインギヤ４１に伝達される。これにより、回転軸１５及び弁体１４が、リターンスプリング４０の付勢力に抗して回動され、流路１１が開かれる。すなわち、弁体１４が開弁される。また、弁体１４をある開度に保持するために、モータ３２に通電により回転力を発生させることにより、その回転力がモータギヤ４３、中間ギヤ４２及びメインギヤ４１を介し保持力として回転軸１５及び弁体１４に伝達される。この保持力がリターンスプリング４０の付勢力に均衡することにより、弁体１４がある開度に保持される。
　図７に、全閉状態の弁座１３、弁体１４及び回転軸１５を側面図により示す。図８に、全閉状態の弁座１３、弁体１４及び回転軸１５を図７のＡ－Ａ線断面図により示す。図９に、全閉状態の弁座１３と弁体１４を断面図により示す。図１０に、全閉状態の弁座１３と弁体１４を平面図により示す。図２、図３、図７～図１０に示すように、回転軸１５の軸線を主軸線Ｌ１とすると、その主軸線Ｌ１は、流路１１に直交する方向に延びると共に、弁孔１６の中心Ｐ１から流路１１の方向及び流路１１と直交する方向にそれぞれ偏心して配置される。また、回転軸１５の主軸線Ｌ１を中心に回転させることにより、弁体１４のシール面１８が、弁座１３のシート面１７に接触する全閉位置（図２参照）とシート面１７から最も離れる全開位置（図３参照）との間で弁体１４を回動可能に構成される。
　この実施形態では、図８において、弁体１４が全閉位置から開弁方向（図８に示す矢印Ｆ１の方向、すなわち図８において時計方向）へ回動し始めると同時に、弁体１４のシール面１８が弁座１３のシート面１７から離れ始めると共に回転軸１５の主軸線Ｌ１を中心とする回動軌跡Ｔ１，Ｔ２に沿って移動し始めるようになっている。
　図１１に、図８の鎖線円Ｓ１の部分を拡大して断面図により示す。図１２に、図８の鎖線円Ｓ２の部分を拡大して断面図により示す。図９、図１０に示すように、弁体１４は、回転軸１５の主軸線Ｌ１から弁孔１６の中心軸Ｌ３が延びる方向と平行に延びる仮想面Ｖ１を境として第１の側部２１（図９、図１０において網掛けを付して示す部分。）と第２の側部２２（図９、図１０において網掛けを付さない部分。）に二分される。図１１、図１２に示すように、弁体１４のシール面１８は、弁座１３のシート面１７の外周寄りに位置する最外縁１８ａ，１８ｂと、シート面１７の内周寄りに位置する最内縁１８ｃ，１８ｄとを含む。そして、弁体１４が、図９に示す全閉位置から矢印Ｆ１で示す開弁方向へ回動するとき、第１の側部２１が弁孔１６の中へ向けて回動し、第２の側部２２が弁孔１６の外へ向けて回動するように構成される。これと共に、弁体１４のシール面１８の最外縁１８ａ，１８ｂと最内縁１８ｃ，１８ｄのそれぞれが、回転軸１５の主軸線Ｌ１を中心にした回動軌跡Ｔ１ａ，Ｔ２ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ｂに沿って回動するようになっている。ここで、「Ｔ１ａ」は、第１の側部２１の最外縁１８ａの回動軌跡を示し、「Ｔ２ａ」は、第２の側部２２の最外縁１８ｂの回動軌跡を示し、「Ｔ１ｂ」は、第１の側部２１の最内縁１８ｃの回動軌跡を示し、「Ｔ２ｂ」は、第２の側部２２の最内縁１８ｄの回動軌跡を示す。
　ここで、弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の関係について説明する。図８、図９に示すように、弁体取付部１５ａの軸線を副軸線Ｌｐとすると、副軸線Ｌｐは、主軸線Ｌ１に対し平行に延びると共に、主軸線Ｌ１から回転軸１５の径方向へ偏心して配置される。また、図９に示すように、弁体１４が全閉位置に配置された状態において、上記した最外縁１８ａ，１８ｂにより形成される平面を第１の平面ＰＬ１とし、主軸線Ｌ１と副軸線Ｌｐを含む平面を第２の平面ＰＬ２とすると、第２の平面ＰＬ２が第１の平面ＰＬ１に対し平行をなすように配置される。
　ここで、図２、図３に示すように、弁座１３のシート面１７と弁体１４のシール面１８は、それぞれ全周にわたり同一形状をなすように形成される。すなわち、シート面１７の幅や断面形状も、シール面１８の幅や断面形状も、それぞれ弁孔１６及び弁体１４の全周にわたって同じに形成される。すなわち、シート面１７及びシール面１８は直円錐の側面形状である。
　図７～図１０に示すように、弁体１４は、その板面１４ａから突出して回転軸１５に固定される円錐台形状をなす突部１４ｂを含む。この突部１４ｂは、回転軸１５の主軸線Ｌ１から回転軸１５の径方向へずれた位置にて、回転軸１５の先端から突出する弁体取付部１５ａを介して回転軸１５に固定される。また、回転軸１５の先端部には、弁体取付部１５ａが突部１４ｂに接合された状態で、弁体１４との干渉を避けるための切欠き１５ｂが形成される。更に、図８～図１０に示すように、突部１４ｂは、弁体１４の軸線Ｌ２上に配置され、突部１４ｂを含む弁体１４が、弁体１４の軸線Ｌ２を中心に２回対称形状をなすように形成される。
　図１３に、弁体１４を正面図により示す。図１４及び図１５に、図１３のシール面１８の部分の寸法関係を模式図により示す。図１３において、弁体１４のシール面１８は、弁体１４の軸線Ｌ２を基準に等方性を有しており、弁体１４のシール面１８がなす最適な開き角度を「γ」とすると、この最適な開き角度γは次のように設定することができる。最初に、最適な開き角度γの最大値となる第１の開き角度γＳについて説明する。図１４に示すように、第１の開き角度γＳは、第１の側部２１におけるシール面１８の最外縁１８ａを通過し、回転軸１５の主軸線Ｌ１から第１の側部２１におけるシール面１８の最外縁１８ａまでの線分に直交する直線によって規定される角度である。回転軸１５の主軸線Ｌ１から第１の側部２１におけるシール面１８の最外縁１８ａまでの最短距離がなす第１の線分の長さをＣＳとし、回転軸１５が弁孔１６の中心軸Ｌ３から弁孔１６の径方向へ偏心する偏心量をａとし、シール面１８の最大外径をＤとしたとき、第１の開き角度γＳは次式（１）で表される。
　γＳ＝２＊arccos（（Ｄ／２－ａ）／ＣＳ）［rad］　・・・（１）
この式（１）は、図１４において、回転軸１５の主軸線Ｌ１から第１の側部２１におけるシール面１８の最外縁１８ａの中央までの第１の線分と、シール面１８の最外縁１８ａ，１８ｂを含む平面とがつくる角度を第１の角度αＳとすると、その第１の角度αＳの２倍の角度が第１の開き角度γＳに相当するという関係から成り立つものである。
　次に、最適な開き角度γの最小値となる第２の開き角度γＬについて説明する。また、図１５に示すように、回転軸１５の主軸線Ｌ１から第２の側部２２におけるシール面１８の最外縁１８ｂまでの最長距離の長さをＣＬとし、回転軸１５が弁孔１６の中心Ｐ１から弁体１４の軸線Ｌ２の方向へ偏心する偏心量をｂとし、シール面１８の軸方向の厚みをｔとしたとき、第２の開き角度γＬは次式（２）及び（３）の関係で表される。
　γＬ＝arcsin（（ｆ／２＋ｔ）／（ＣＬ／２））
　　　　＋arctan（ｆ／（Ｄ／２＋ａ））［rad］　・・・（２）
　ｆ＝ｂ－ｔ／２　　　　　　　　　　　　　　　 ・・・（３）
この式（２）及び（３）は、図１５において、主軸線Ｌ１から第２の側部２２におけるシール面１８の最外縁１８ｂまでの線分と、シール面１８の最外縁１８ａ，１８ｂを含む平面とがつくる角度を第２の角度αＬ１とし、最外縁１８ｂ及び主軸線Ｌ１のそれぞれに接する、長さＣＬを直径とする仮想円を描き、最内縁１８ｃ，１８ｄを通る直線とその仮想円の交点を仮想最内縁１８ｄｌとしたとき、その仮想円の中心点Ｏから仮想最内縁１８ｄｌまでの直線と、シール面１８の最外縁１８ｂ及び仮想最内縁１８ｄｌを含む平面とがつくる第３の角度αＬ２を求めることにより、第２の開き角度γＬを求めることができる関係から成り立つものである。なお、第２の開き角度γＬは、第２の側部２２におけるシール面１８の最外縁１８ｂを仮想最内縁１８ｄｌを通る直線によって規定される角度であり、当該直線は、回転軸１５の主軸線Ｌ１から仮想最内縁１８ｄｌまでの線分に直交している。
　そして、この実施形態では、シール面１８の最適な開き角度γが、次式（４）の条件を満たすように設定される。
　γＬ＜γ＜γＳ　・・・（４）
　次に、回転軸１５に対する弁体１４の固定方法について説明する。図１６、図１７、図１８及び図１９は、弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の関係を図８に準ずる断面図により示す。この実施形態では、図１６～図１９に示すように、弁座１３に弁体１４を水平に着座させた状態で回転軸１５の弁体取付部１５ａを弁体１４の突部１４ｂに溶接により接合するようになっている。突部１４ｂの上端には、弁体取付部１５ａを受け入れるための湾曲凹部１４ｃが形成される。図１６に、誤差のない基準位置で弁体１４が回転軸１５に組みつけられた状態を示す。ここでは、主軸線Ｌ１と副軸線Ｌｐを結ぶ線分ｋ１が、弁体１４の軸線Ｌ２と直角をなすように、すなわち弁座１３の上端面１３ａと平行をなすよう回転軸１５を配置したとする。
　次に、回転軸１５と弁座１３の距離が加工精度のばらつきや組み付け誤差等により、図１６の状態より少し離れてしまった場合の状態を図１７に示す。主軸線Ｌ１と副軸線Ｌｐを結ぶ線分ｋ１が弁座１３の上端面１３ａと平行となるように回転軸を配置した場合、弁体取付部１５ａと湾曲凹部１４ｃの間に隙間ｇ１が存在する。この場合、このままの状態で弁体１４を回転軸１５に組み付けた場合、弁座１３に対し、弁体１４が持ち上げられた状態となるため、弁座１３と弁体１４の間に隙間が生じ、漏れが発生してしまう。しかし、本実施形態では、弁体取付部１５ａが回転軸１５の主軸線Ｌ１に対し偏心した位置に設けられているため、回転軸１５を回転させることで、弁体取付部１５ａの位置を調整することが可能である。具体的には、図１８のように、回転軸１５を反時計回りに回転させることで、隙間ｇ１を埋めた状態で回転軸１５に対し、弁体１４を組み付けることが可能である。この場合、弁座１３と弁体１４の間には隙間が生じず、漏れの増大を防ぐことができる。
　反対に、回転軸１５と弁座１３の距離が組み付け誤差等により、図１６の状態より少し近くなった場合において弁体１４を回転軸１５に組み付けた状態を図１９に示す。この場合には、図１８の場合とは反対に、回転軸１５を時計回りに回転させることで、弁体取付部１５ａの位置を弁座から離れる方向に調整した状態で、弁体１４が回転軸１５組み付けられている。この場合も、弁座１３と弁体１４の間には隙間が生じず、漏れの増大を防ぐことができる。
　この実施形態では、主軸線Ｌ１と副軸線Ｌｐを結ぶ線分ｋ１が弁座１３の上端面１３ａと平行となる位置を基準としているため、基準位置から微小角度回転させた際、弁体１４の軸線Ｌ２方向の移動量に比べ、主軸線Ｌ１及び弁体１４の軸線Ｌ２に直交する方向の移動を最小に抑えることができる。弁体取付部１５ａの形状を円柱状とすることで、回転軸を回転させても、弁体取付部１５ａの外形が変化しないため、突部１４ｂの湾曲凹部１４ｃに対する弁体取付部１５ａの組み付け性が変化せず、接合面の信頼性も一定とできるため好適である。また、湾曲凹部１４ｃの内径を弁体取付部１５ａの外径に対し、少し大きく形成することで、主軸線Ｌ１及び弁体１４の軸線Ｌ２に直交する方向における弁体取付部１５ａと弁体１４の相対的な位置ずれを補正した状態で、弁体１４を回転軸１５に組み付けることができる。
　以上説明したこの実施形態のＥＧＲ弁１の二重偏心弁によれば、弁体１４を回転軸１５の主軸線Ｌ１を中心に回動させることにより、弁体１４のシール面１８が弁座１３のシート面１７に接触する全閉位置とシート面１７から最も離れる全開位置との間で移動する。そして、弁体１４が全閉位置に配置された状態、すなわち二重偏心弁の全閉状態では、弁座１３の弁孔１６が弁体１４により塞がれるので、弁孔１６にてＥＧＲガスの流れが遮断される。また、弁体１４と弁座１３との間がシール面１８とシート面１７との接触により封止される。また、回転軸１５における弁体１４の取り付け部が回転軸１５の主軸線Ｌ１に対し、偏心した位置に設けられるため、全閉位置において弁体１４が弁座１３に着座した状態となるよう、弁体１４を回転軸１５に固定することが可能である。したがって、弁座１３に弾性部材を設けることなく、弁座１３及び弁体１４を剛性体である金属のみで構成した場合でも、ＥＧＲガスの漏れが防止される。すなわち、従来技術では、弁体と弁座の隙間を埋めることが困難であったり、弾性部材により弁座を弁体へ押し当てることにより、弁体と弁座との間の隙間を埋めるようになっていた。これに対し、この実施形態では、弾性部材を特に設けることなく、弁座１３のシート面１７と弁体１４のシール面１８との構成のみにより、二重偏心弁による全閉状態でのシール性を確保することができる。
　弁体１４が全閉位置に配置された状態において、シール面１８の最外縁１８ａ，１８ｂにより形成される第１の平面ＰＬ１に対し、回転軸１５の主軸線Ｌ１と弁体取付部１５ａの副軸線Ｌｐを含む第２の平面ＰＬ２が平行となる位置を基準としている。したがって、回転軸１５の微小な回転に伴う、弁体取付部１５ａの弁体１４の軸線Ｌ２の方向への移動量を最大化することが可能であり、全閉位置の調整可能範囲が最大化できる。
　この実施形態では、回転軸１５が、回転軸１５に沿って互いに離れて配置された２つの軸受３７，３８を介して弁ハウジング３５に対し片持ち支持されるので、回転軸１５の主軸線Ｌ１の傾きが２つの軸受３７，３８により抑えられる。このため、弁座１３、弁体１４及び回転軸１５の関係において、第１の平面ＰＬ１に対する第２の平面ＰＬ２の平行性を確保することができる。
　この実施形態では、弁座１３のシート面１７と弁体１４のシール面１８を、それぞれ全周にわたり同一形状に形成すればよいので、弁座１３と弁体１４の加工が容易となる。このため、二重偏心弁の製造を容易で安価なものにすることができる。
　この実施形態では、回転軸１５と弁体１４との干渉が切欠き１５ｂにより避けられるので、その切欠き１５ｂの分だけ回転軸１５と弁体１４が近付く。このため、回転軸１５と弁体１４との組付物の体格を小さくすることができる。なお、回転軸１５には切欠きを設けず、弁体１４側に切欠きを設けたり、回転軸１５と弁体１４の両方に切欠きを設けることも可能である。
　この実施形態では、弁体１４は、その突部１４ｂが回転軸１５の主軸線Ｌ１から偏心した弁体取付部１５ａに接合されて回転軸１５に固定されるので、弁体１４の回動中心である主軸線Ｌ１の配置につき、主軸線Ｌ１からの弁体１４の偏心が確保される。また、突部１４ｂが弁体１４の軸線Ｌ２の上に配置され、突部１４ｂを含む弁体１４が弁体１４の軸線Ｌ２を中心に２回対称形状をなすので、突部１４ｂを弁体１４の軸線Ｌ２に対して偏心させて形成する必要がなく、これにより弁体１４の製造が容易となる。また、回転軸１５に弁体１４を組み付ける際、組み付け方向を確認する必要がない。この意味でも、二重偏心弁の製造を容易で安価なものにすることができる。
　この実施形態では、弁座１３と弁体１４が配置される流路１１において、弁体１４が弁座１３よりもＥＧＲガスの流れの上流側に配置されるので、全閉位置に弁体１４が配置された状態では、ＥＧＲガスの圧力が弁体１４を弁座１３へ押し付ける方向へ作用する。このため、弁座１３と弁体１４との間、すなわちシート面１７とシール面１８との間のシール性を向上させることができる。
　この実施形態では、弁体１４のシール面１８の最適開き角度γを、第２の開き角度γＬと第１の開き角度γＳとの間の最適な角度に設定することにより、弁体１４のシール面１８と弁座１３のシート面１７との擦れ量を微小とすることができる。この意味で、二重偏心弁につき、開弁応答性と耐久性の向上をより確かなものにすることができる。
　なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することができる。
　例えば、前記実施形態では、図１１、図１２に示すように、弁体１４のシール面１８、弁座１３のシート面１７を一周にわたり同一の傾斜を持つ直円錐の側面形状に形成したが、頂点を弁体の中心軸線から傾けた斜円錐の側面形状に形成してもよい。或いは、シール面もシート面も球面状に形成したりしてもよい。なお、弁体のシール面を斜円錐の側面形状とした二重偏心弁を三重偏心弁と呼ぶこともあるが、本発明の二重偏心弁はこの三重偏心弁を含むものとする。
　前記実施形態では、弁座１３は流路１１に形成された段部１０に圧入により固定されたが、弁座１３の形成方法はこれに限らず、溶接により固定されてもよいし、弁ハウジングと一体に形成してもよい。
　前記実施形態では、回転軸１５が、弁ハウジング３５に対し片持ち支持され、回転軸１５の先端に弁体１４のための弁体取付部１５ａを設けたが、回転軸を流路を横切って配置し、流路内に配置された弁体取付部に対し回転軸の両側が弁ハウジングに支持される構成であってもよい。
　前記実施形態では、回転軸１５に設けられた弁体取付部１５ａを回転軸１５の主軸線Ｌ１から偏心させ、弁体取付部１５ａに接合される突部１４ｂを弁体１４の軸線Ｌ２上に配置したが、回転軸における弁体取付部が主軸線から偏心していればよく、弁体側の回転軸への取付部は弁体の軸線からずれていてもよい。
　前記実施形態では、弁体１４の突部１４ｂに設けられた湾曲凹部１４ｃに回転軸１５の弁体取付部１５ａが沿うように配置して弁体取付部１５ａと突部１４ｂを接合したが、突部に挿入孔を設け、その挿入孔に回転軸の弁体取付部を挿入して接合するようにしてもよい。
　前記実施形態では、弁体取付部１５ａを円柱形状としたが、弁体取付部の形状はこれに限定されず、例えば、４角柱など角柱形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。
　この発明は、ＥＧＲ弁及び電子スロットル装置をはじめ、流体流量を制御する流量制御弁に利用することができる。
１　ＥＧＲ弁
１１　流路
１３　弁座
１４　弁体
１４ａ　板面
１４ｂ　突部
１５　回転軸
１５ａ　弁体取付部
１５ｂ　切欠き
１６　弁孔
１７　シート面
１８　シール面
１８ａ　最外縁
１８ｂ　最外縁
１８ｃ　最内縁
１８ｄ　最内縁
３５　弁ハウジング
３７　第１の軸受
３８　第２の軸受
Ｌ１　主軸線（回転軸の軸線）
Ｌ２　弁体の軸線
Ｌ３　弁孔の中心軸
Ｌｐ　副軸線（弁体取付部の軸線）
Ｐ１　弁体の中心
Ｔ１　回転軌跡
Ｔ１ａ　回転軌跡
Ｔ１ｂ　回転軌跡
Ｔ２　回転軌跡
Ｔ２ａ　回転軌跡
Ｔ２ｂ　回転軌跡
ＰＬ１　第１の平面
ＰＬ２　第２の平面

Claims (5)

  1. 　弁孔と前記弁孔の縁部に形成された環状のシート面を含む弁座と、
    　円板状をなし、前記シート面に対応する環状のシール面が外周に形成された弁体と、
    　前記弁座と前記弁体が配置され、流体が流れる流路と、
    　前記弁体を回動させるための回転軸と
    を備え、前記回転軸の軸線が前記流路を横切り、且つ前記流路に直交する方向に延びると共に、前記弁孔の中心から前記流路の方向及び前記流路に直交する方向へ偏心して配置され、前記弁体を前記回転軸の軸線を中心に回転させることにより、前記シール面が前記シート面に接触する全閉位置と前記シート面から最も離れる全開位置との間で回動可能に構成される二重偏心弁において、
    　前記回転軸は、前記弁体が取り付けられる弁体取付部を含み、前記回転軸の軸線を主軸線とし、前記弁体取付部の軸線を副軸線とすると、前記副軸線は、前記主軸線に対し平行に延びると共に、前記主軸線から前記回転軸の径方向へ偏心して配置される
    ことを特徴とする二重偏心弁。
  2. 　前記流路を配設したハウジングを更に備え、
    　前記回転軸は、前記弁体取付部がある側を自由端とし、前記回転軸に沿って互いに離れて配置された２つの軸受を介して前記ハウジングに対し回転可能に片持ち支持される
    ことを特徴とする請求項１に記載の二重偏心弁。
  3. 　前記弁体は、その板面から突出する突部を含み、前記突部が前記弁体取付部に接合されることにより、前記弁体が前記回転軸に固定され、
    　前記突部は、前記弁体の軸線上に配置され、前記突部を含む前記弁体は、前記弁体の軸線を中心に２回対称形状をなす
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の二重偏心弁。
  4. 　前記弁体取付部は円柱形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の二重偏心弁。
  5. 　前記回転軸には、前記弁体取付部が前記弁体に取り付けられた状態で前記弁体との干渉を避けるための切欠きが形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の二重偏心弁。
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