WO2021024697A1 - シールリング、バルブ装置、およびシールリングの製造方法 - Google Patents

Abstract

シールリング（４０）は、ガス通路（１１）を開閉可能なバルブ本体（２０）の外周に設けられた溝部（２１）に嵌合する。ガス通路（１１）の内壁のうち全閉時にシールリング（４０）が当接する内壁面（１２）は、ガス通路（１１）の一方から他方に向かい中心軸（Ａｘ）からの距離が次第に近くなるテーパ状である。シールリング（４０）は、周方向の一端と他端とが軸方向に重なるステップカット形状である。そして、シールリング（４０）の径方向外側の外壁面は、全閉時においてガス通路（１１）の一方から他方に向かい中心軸（Ａｘ）からの距離が次第に近くなるテーパ状の部位（４４）を有している。

Description

シールリング、バルブ装置、およびシールリングの製造方法 関連出願への相互参照

　本出願は、２０１９年８月８日に出願された日本特許出願番号２０１９－１４６５２７号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

　本開示は、シールリング、それを用いたバルブ装置、および、シールリングの製造方法に関するものである。

　従来、ガス通路を開閉可能なバタフライ式のバルブ装置が知られている。このバルブ装置に用いられるシールリングは、バルブ装置を構成する円盤状のバルブ本体の外周に設けられた溝部に嵌合する。そして、バルブ装置がガス通路を閉塞する全閉時、シールリングはガス通路の内壁に当接し、ガス通路のガス流れを遮断する。なお、以下の説明では、バルブ装置がガス通路を閉塞する全閉時を「バルブ装置の全閉時」または、単に「全閉時」という。
　特許文献１に記載のシールリングは、樹脂により環状に形成され、周方向の一端と他端とが軸方向に重なるステップカット形状とされている。これにより、バルブ装置の全閉時に、シールリングの周方向の一端と他端との間に形成される隙間を通じてガス漏れが生じることが抑制される。なお、以下の説明では、シールリングの周方向の一端と他端との間に形成される隙間を「合口」という。

特開２０１７－１８０７２６号公報

　ここで、発明者らは、バルブ装置が開閉するガス通路の内壁をテーパ状にすることで、バルブ装置の全閉時にガス漏れを防ぐことができることを見出した。具体的には、バルブ装置が開閉するガス通路の内壁をテーパ状とした場合、バルブ装置の全閉時に、シールリング自身がガス通路の内壁を径方向外側に押圧する力に対し、ガス通路の内壁に平行な方向の分力と、ガス通路の内壁に垂直な方向の分力が発生する。それらの分力のうち、ガス通路の内壁に平行な方向の分力により、シールリングの側面とバルブ本体の溝部の側面とが密着する。これにより、バルブ装置の全閉時に、バルブ本体の上流側の流路と下流側の流路の圧力差が小さい場合にも、シールリングの側面とバルブ本体の溝部の側面との接触面からのガス漏れを防ぐことができる。

　しかしながら、特許文献１に記載のシールリングは、ガス通路の内壁をテーパ状に形成した場合、バルブ装置の全閉時にシールリングの径方向外側の外壁面とガス通路の内壁面とが線接触する構成となる。そのため、シールリングが備えるステップカット形状で外周側に形成される合口を通じて、バルブ本体より上流側の流路と下流側の流路とが連通し、ガスが流通することとなる。したがって、特許文献１に記載のシールリングは、ガス通路の内壁をテーパ状に形成した場合、バルブ装置の全閉時にガス漏れを十分に防ぐことのできない構成である。

　本開示は、全閉時のガス漏れを確実に防ぐことの可能なシールリング、バルブ装置、およびシールリングの製造方法を提供することを目的とする。

　本開示の１つの観点によれば、ガス通路を開閉可能なバルブ本体の外周に設けられた溝部に嵌合するシールリングは、次の構成である。ガス通路の内壁のうち全閉時にシールリングが当接する内壁面は、ガス通路の一方から他方に向かい中心軸からの距離が次第に近くなるテーパ状である。シールリングは、周方向の一端と他端とが軸方向に重なるステップカット形状である。そして、シールリングの径方向外側の外壁面は、全閉時においてガス通路の一方から他方に向かい中心軸からの距離が次第に近くなるテーパ状の部位を有している。

　これによれば、バルブ装置の全閉時に、ガス通路の内壁のうちテーパ状の部位に対し、シールリングの径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位が面接触する構成となる。そのため、ガス通路の内壁と、シールリングの径方向外側の外壁面とが接する面積を大きくすることが可能である。また、シールリングのステップカット形状のうち外周側の合口の周囲の部位がガス通路の内壁に当接するので、その合口を経由するガス漏れを防ぐことが可能である。したがって、このシールリングは、全閉時において、バルブ本体より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　また、バルブ装置の全閉時にシールリングがガス通路の内壁に面接触する際、シールリングがガス通路の内壁を径方向外側に押圧する力に対し、ガス通路の内壁に平行な方向の分力と、ガス通路の内壁に垂直な方向の分力が発生する。それらの分力のうち、ガス通路のテーパ面に平行な方向の分力は、シールリング自身をテーパの大径側へ移動させる力となる。そのため、シールリングの側面（すなわち、シールリングのうち軸方向の一方の面）と、バルブ本体の溝部の側面（すなわち、溝部のうち軸方向の一方の面）とが密着する。したがって、このシールリングは、バルブ装置の全閉時に、バルブ本体より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が小さくなる場合にも、ガス漏れを確実に防ぐことができる。

　また、別の観点によれば、ガス通路を開閉するバルブ装置は、ハウジング、バルブ本体、シャフト、溝部およびシールリングを備える。ハウジングは、ガス通路を有している。バルブ本体は、ガス通路内で回転可能に設けられる。シャフトは、バルブ本体をガス通路内で回転可能に支持する。溝部は、バルブ本体の径方向外側の外縁に周方向に延びる。シールリングは、環状に形成されて溝部に嵌合し、ガス通路の内壁に当接する。ハウジングが有するガス通路の内壁のうち全閉時にシールリングが当接する内壁面は、ガス通路の一方から他方に向かい中心軸からの距離が次第に近くなるテーパ状である。そして、このバルブ装置のシールリングは、上記本開示の１つの観点に記載した構成を備えている。

　これによれば、このバルブ装置は、上記本開示の１つの観点に記載した構成のシールリングを備えているので、上記本開示の１つの観点で述べたことと同様に、全閉時において、バルブ本体より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　さらに別の観点によれば、シールリングの製造方法に関する開示である。このシールリングは、周方向の一端と他端とが軸方向に重なるステップカット形状である。シールリングの径方向外側の外壁面は、軸方向の一方から他方に向かい中心軸からの距離が次第に近くなるテーパ状の部位を有する。ステップカット形状によりシールリングの径方向外側の外壁面に形成される分割面は、シールリングの径方向外側の外壁面のテーパ状の部位に形成される。そして、ステップカット形状は、小径側リップ、小径側リップ嵌合部、大径側リップおよび大径側リップ嵌合部を有している。小径側リップは、シールリングの小径側且つ内周側で周方向の一端から他端側へ延びる部位である。小径側リップ嵌合部は、シールリングの周方向の他端に設けられ、小径側リップが嵌合する部位である。大径側リップは、シールリングの大径側且つ外周側で周方向の他端から一端側へ延びる部位である。大径側リップ嵌合部は、シールリングの周方向の一端に設けられ、大径側リップが嵌合する部位である。

　そして、このシールリングの製造方法は、シールリングの周方向の一端と他端とが周方向に離れた状態の原形のシールリングを形成することと、筒状の外周固定治具の内側にシールリングを径方向に縮めて挿入することと、シールリングの内径と同一または僅かに小さく外径が形成された内周規制治具をシールリングの内側に挿入することと、シールリングを加熱し、シールリングの形状を矯正することと、外周固定治具と内周規制治具の間からシールリングを取り出すことを含んでいる。

　これによれば、外周固定治具と内周規制治具との間にシールリングを径方向に縮めて入れると、シールリング自身の弾性力により、大径側リップの径方向内側の面と大径側リップ嵌合部の径方向外側の面とが密着する。また、小径側リップ嵌合部の径方向内側の面と小径側リップの径方向外側の面とが密着する。そのため、大径側リップの径方向内側の面と大径側リップ嵌合部の径方向外側の面との間に隙間が生じることが防がれ、小径側リップ嵌合部の径方向内側の面と小径側リップの径方向外側の面との間に隙間が生じることが防がれる。したがって、このシールリングの製造方法により製造されたシールリングは、全閉時において、バルブ本体より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係るバルブ装置が用いられる排気再循環装置の概略構成を示す図である。 第１実施形態に係るバルブ装置の正面図である。 図２のＩＩＩ方向におけるバルブ装置の側面図である。 図２のＩＶ―ＩＶ線におけるバルブ装置の断面図である。 図４のＶ部分の拡大図である。 第１実施形態に係るシールリングを軸方向大径側から視た図である。 図６のＶＩＩ方向において、シールリングを径方向から視た図である。 図７のＶＩＩＩ方向において、シールリングを軸方向小径側から視た図である。 図６のＩＸ部分の拡大図である。 図７のＸ部分の拡大図である。 図８のＸＩ部分の拡大図である。 図１１に対し、大径側のステップカット形状を破線で示した図である。 第１実施形態に係るシールリングの斜視図である。 図１３のＸＩＶ―ＸＩＶ線の部位に関し、バルブ装置にシールリングが設置された状態を示す断面図である。 図１３のＸＶ―ＸＶ線の部位に関し、バルブ装置にシールリングが設置された状態を示す断面図である。 比較例のシールリングの斜視図である。 図１６のＸＶＩＩ―ＸＶＩＩ線の部位に関し、バルブ装置に比較例のシールリングが設置された状態を示す断面図である。 図１６のＸＶＩＩＩ―ＸＶＩＩＩ線の部位に関し、バルブ装置に比較例のシールリングが設置された状態を示す断面図である。 第１実施形態に係るシールリングの製造方法を示すフローチャートである。 原形のシールリングの一端と他端を示す図である。 外周固定治具と内周規制治具の間にシールリングが挿入された状態を示す図である。 第１実施形態に係るシールリングの斜視図である。 図２２のＸＸＩＩＩ―ＸＸＩＩＩ線の部位に関し、外周固定治具と内周規制治具の間にシールリングが挿入された状態を示す断面図である。 図２２のＸＸＩＶ―ＸＸＩＶ線の部位に関し、外周固定治具と内周規制治具の間にシールリングが挿入された状態を示す断面図である。 図２２のＸＸＶ―ＸＸＶ線の部位に関し、外周固定治具と内周規制治具の間にシールリングが挿入された状態を示す断面図である。 比較例のシールリングの斜視図である。 図２６のＸＸＶＩＩ―ＸＸＶＩＩ線の部位に関し、外周固定治具と内周規制治具の間に比較例のシールリングが挿入された状態を示す断面図である。 図２６のＸＸＶＩＩＩ―ＸＸＶＩＩＩ線の部位に関し、外周固定治具と内周規制治具の間に比較例のシールリングが挿入された状態を示す断面図である。 図２８の状態で熱矯正が行われた状態の比較例のシールリングを示す断面図である。 第２実施形態に係るバルブ装置およびシールリングの一部を拡大した断面図であり、図５に示した箇所に相当するものである。

　以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

　（第１実施形態）
　第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本実施形態のバルブ装置１は、例えば、エンジン２の排気管３を流れる排ガスの一部を吸気管４へ再循環させるＥＧＲ装置５に用いられる。バルブ装置１は、排気管３と吸気管４とを接続するＥＧＲ通路６を流れる排ガスの流量を調整する機能、並びに、排ガスの流れを許容および遮断する機能を有する。このバルブ装置１には、ＥＧＲ通路６の排ガスの流れを遮断した状態（すなわち、全閉時）のときに排ガスの漏れが生じることの無い、密閉性が求められる。

　図２～図４に示すように、バルブ装置１は、ハウジング１０、バルブ本体２０、シャフト３０およびシールリング４０などを備えている。

　ハウジング１０は、ガス通路１１を有している。ガス通路１１は、略円筒状に形成されている。ガス通路１１は、図１に示したＥＧＲ通路６に連通する。そのため、ガス通路１１には、ＥＧＲ通路６を流れる排ガスが流れる。図４および図５では、ガス通路１１を排気管３側から吸気管４側へ流れる排ガスの流れ方向を矢印ＧＦで示している。ただし、図４および図５は、バルブ装置１がガス通路１１を完全に閉塞した全閉時の状態を示しているので、排ガスの流れは生じていない。

　ガス通路１１の内側には、図示しない筒状のノズルを設けてもよい。その場合、そのノズルの内壁が、ガス通路１１の内壁となる。
　なお、以下の説明では、排気管３側を上流側といい、吸気管４側を下流側ということがある。また、排ガスを、単に「ガス」ということがある。

　本実施形態では、ガス通路１１の内壁のうち全閉時にシールリング４０が当接する内壁面１２は、ガス通路１１の一方から他方に向かい中心軸Ａｘからの距離が次第に近くなるテーパ状に形成されている。また、そのテーパ状の内壁面１２は、下流側から上流側に向かい内径が次第に小さくなっている、ということもできる。第１実施形態では、そのテーパ状の内壁面１２は、ガス通路１１の中心軸Ａｘに平行な断面視が直線状となっている。なお、そのテーパ状の内壁面１２は、ガス通路１１の全周に形成されている。

　ハウジング１０の内側には、ガス通路１１内に設けられるバルブ本体２０を回転駆動するための図示しない駆動装置が設けられている。駆動装置は、図示しないモータ、そのモータの回転を減速してシャフト３０に伝達する図示しないギア、そのギアに連結されるシャフト３０などにより構成されている。シャフト３０は、ハウジング１０に対し軸受を介して回転可能に支持されている。なお、図２～図４では、ハウジング１０の内側にモータが配置される部位を、符号１３で示している。

　バルブ本体２０は、略円盤状に形成され、ガス通路１１内で回転可能に設けられている。バルブ本体２０のうち厚み方向を向く面にシャフト３０の端部が固定されている。バルブ本体２０とシャフト３０は、例えば溶接またはボルト等により固定されている。シャフト３０は、バルブ本体２０をガス通路１１内で回転可能に支持している。

　ハウジング１０の上部に設けられたコネクタ１４からハウジング１０内のモータに電力が供給され、モータが回転すると、そのモータのトルクがギアを介してシャフト３０に伝達される。これにより、シャフト３０は、その軸周りに回転する。シャフト３０の回転に伴ってバルブ本体２０はガス通路１１内で回転する。

　図４および図５に示すように、バルブ本体２０の径方向外側の外縁には、周方向に延びる溝部２１が設けられている。溝部２１は、バルブ本体２０の全周に亘り延びている。そのバルブ本体２０の溝部２１に対し、シールリング４０が嵌合している。

　シールリング４０は、環状に形成され、バルブ本体２０の外周に設けられた溝部２１に嵌合している。シールリング４０は、例えば、樹脂により形成された樹脂成型品である。なお、このシールリング４０は、樹脂リングの軸方向の一方の面に設けた嵌合溝４２にＣ字状の金属スプリング４３が配置される構成である。

　シールリング４０の径方向外側の外壁面は、全閉時においてガス通路１１の一方から他方に向かい中心軸Ａｘからの距離が次第に近くなるテーパ状の部位４４を有している。そのテーパ状の部位４４は、全閉時においてガス通路１１の下流側から上流側に向かい外径が次第に小さくなっている、ということもできる。第１実施形態では、そのテーパ状の部位４４は、全閉時においてガス通路１１の中心軸Ａｘに平行な断面視が直線状となっている。そのテーパ状の部位４４は、シールリング４０の全周に形成されている。

　なお、シールリング４０の径方向外側の外壁面が有するテーパ状の部位４４のテーパ角と、ガス通路１１の内壁に形成されるテーパ状の内壁面１２のテーパ角とは、同一または近似していることが好ましい。これにより、バルブ装置１の全閉時に、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２に対し、シールリング４０の径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位４４が面接触する。そのため、ガス通路１１の内壁と、シールリング４０の径方向外側の外壁面とが接する面積を大きくすることが可能である。したがって、このシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　また、シールリング４０は、ガス通路１１の全閉時にガス通路１１の内壁との密着性を良くするため、径方向に拡大および縮小可能な弾性力を有している。そして、バルブ装置１がガス通路１１を全閉状態にしたとき、シールリング４０は、径が縮小した状態で、ガス通路１１の内壁を径方向外側に押圧しつつ、ガス通路１１の内壁に当接している。したがって、全閉時では、シールリング４０の径方向外側の面とガス通路１１の内壁とが密着し、ガス通路１１のガス流れが遮断される。

　図６～図１２は、シールリング４０のみを示している。図６～図１２に示すように、シールリング４０の周方向の一端と他端は、軸方向に重なるステップカット形状とされている。
　図１０では、シールリング４０の径方向外側の外壁面が有するテーパ状の部位４４を明示するため、そのテーパ状の部位４４に破線のハッチングを付している。図１０に示すように、ステップカット形状によりシールリング４０の径方向外側の外壁面に形成される第１分割面５０は、シールリング４０の径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位４４に形成されている。これにより、シールリング４０の径方向外側の外壁面に形成される第１分割面５０は、全閉時に、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２によって塞がれる。そのため、このシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことが可能である。

　また、シールリング４０の一端と他端との間に形成される外周側の合口５２の周囲の部位も、シールリング４０の径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位４４に形成されている。これにより、シールリング４０の一端と他端との間に形成される外周側の合口５２の周囲の部位は、全閉時に、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２によって塞がれる。そのため、このシールリング４０は、全閉時に合口５２を通じてガス漏れが生じることを防ぐことが可能である。

　図９～図１２に示すように、シールリング４０の周方向の一端と他端に形成されるステップカット形状は、小径側リップ４５、小径側リップ嵌合部４６、大径側リップ４７、および大径側リップ嵌合部４８を有している。
　なお、以下の説明では、シールリング４０の外径が小さい側を小径側といい、シールリング４０の外径が大きい側を大径側という。また、シールリング４０の径方向内側を内周側といい、シールリング４０の径方向外側を外周側という。

　小径側リップ４５は、シールリング４０の小径側且つ内周側で、周方向の一端から他端側へ延びる部位である。小径側リップ嵌合部４６は、シールリング４０の周方向の他端に設けられ、小径側リップ４５が嵌合する部位である。大径側リップ４７は、シールリング４０の大径側且つ外周側で、周方向の他端から一端側へ延びる部位である。大径側リップ嵌合部４８は、シールリング４０の周方向の一端に設けられ、大径側リップ４７が嵌合する部位である。
　ここで、大径側リップ４７と大径側リップ嵌合部４８とが接する分割面を、第１分割面５０と称する。一方、小径側リップ４５と小径側リップ嵌合部４６とが接する分割面を、第２分割面４９と称する。本実施形態のステップカット形状では、第１分割面５０と第２分割面４９とは、周方向にずれた位置にある。

　また、本実施形態のステップカット形状は、第１～第４合口部５１～５４を有している。第１合口部５１は、シールリング４０の小径側且つ内周側で、小径側リップ４５の周方向の面と小径側リップ嵌合部４６との間に形成される空間である。第２合口部５２は、シールリング４０の小径側且つ外周側で、シールリング４０の周方向の一端と他端との間に形成される空間である。第３合口部５３は、シールリング４０の大径側且つ外周側で、大径側リップ４７の周方向の面と大径側リップ嵌合部４８との間に形成される空間である。第４合口部５４は、シールリング４０の大径側且つ内周側で、シールリング４０の周方向の一端と他端との間に形成される空間である。
　本実施形態のステップカット形状では、第１～第４合口部５１～５４が、いずれも軸方向に重ならない（すなわち、軸方向に連通しない）ように配置されている。そのため、シールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことが可能である。

　次に、シールリング４０がバルブ装置１に設置された状態で、バルブ本体２０より上流側の流路の圧力が下流側の流路の圧力より大きいときのシールリング４０の挙動について説明する。
　なお、図１３には、図１４および図１５に示すシールリング４０の断面の位置が示されている。すなわち、図１４は、大径側リップ４７および大径側リップ嵌合部４８の断面を示し、図１５は、小径側リップ４５および小径側リップ嵌合部４６の断面を示している。なお、図１４および図１５では、図を見やすくするため、シールリング４０の断面を示すハッチングを省略している。このことは、後述の説明で参照する図１７、図１８、図２３～図２５、図２７～図２９についても同じである。

　図１４および図１５においてハッチングを付した矢印に示すように、バルブ装置１の全閉時にバルブ本体２０より上流側の流路の圧力が下流側の流路の圧力よりも大きい場合、シールリング４０の上流側の側面と内周面に対してガス圧が作用する。そのため、図１４の白矢印に示すように、大径側リップ４７および大径側リップ嵌合部４８のうち下流側を向く面と、バルブ本体２０の溝部２１のうち上流側を向く面２１１とが密着する。大径側リップ４７および大径側リップ嵌合部４８のうち径方向外側のテーパ状の部位４４と、ガス通路１１の内壁面１２とが密着する。また、第１分割面５０のうち径方向を向く面５０１と軸方向を向く面５０２にもそれぞれ面圧が発生し、大径側リップ４７と大径側リップ嵌合部４８とがその第１分割面５０で密着する。

　また、図１５の白矢印に示すように、小径側リップ嵌合部４６のうち下流側を向く面と、バルブ本体２０の溝部２１のうち上流側を向く面２１１とが密着する。小径側リップ嵌合部４６のうち径方向外側のテーパ状の部位４４と、ガス通路１１の内壁面１２とが密着する。また、第２分割面４９のうち径方向を向く面４９１と軸方向を向く面４９２にそれぞれ面圧が発生し、小径側リップ４５と小径側リップ嵌合部４６とがその第２分割面４９で密着する。

　上述した本実施形態のシールリング４０の挙動と比較するため、比較例のシールリング４００の挙動について説明する。
　図１６は、比較例のシールリング４００を示したものである。図１６に示すように、比較例のシールリング４００の周方向の一端と他端に形成されるステップカット形状は、小径側リップ４５０と大径側リップ４７０とがいずれも外周側に設けられている。なお、シールリング４００の内周側でシールリング４００の周方向の一端と他端との間に形成される合口部５００は、軸方向に連通している。

　図１６には、図１７および図１８に示すシールリング４００の断面の位置も示されている。すなわち、図１７は、大径側リップ４７０および大径側リップ嵌合部４８０の断面を示し、図１８は、小径側リップ４５０および小径側リップ嵌合部４６０の断面を示している。

　図１７および図１８においてハッチングを付した矢印に示すように、比較例でも、バルブ装置１の全閉時にバルブ本体２０より上流側の流路の圧力が下流側の流路の圧力よりも大きい場合、シールリング４００の上流側の側面と内周面に対してガス圧が作用する。そのため、図１７の白矢印に示すように、大径側リップ４７０および大径側リップ嵌合部４８０のうち下流側を向く面と、バルブ本体２０の溝部２１のうち上流側を向く面２１１とが密着する。大径側リップ４７０および大径側リップ嵌合部４８０のうち径方向外側のテーパ状の部位４４０と、ガス通路１１の内壁面１２とが密着する。また、第１分割面５１０のうち径方向を向く面５１１と軸方向を向く面５１２にもそれぞれ面圧が発生し、大径側リップ４７０と大径側リップ嵌合部４８０とがその第１分割面５１０で密着する。

　また、図１８の白矢印に示すように、小径側リップ嵌合部４６０のうち下流側を向く面と、バルブ本体２０の溝部２１のうち上流側を向く面２１１とが密着する。小径側リップ４５０および小径側リップ嵌合部４６０のうち径方向外側のテーパ状の部位４４０と、ガス通路１１の内壁面１２とが密着する。しかしながら、比較例では、第２分割面４９０のうち、小径側リップ嵌合部４６０の径方向外側の面４６１と、小径側リップ４５０の径方向内側の面４５１との間に隙間Ｓ１が生じてしまう。したがって、比較例は、その隙間Ｓ１を通じて上流側の流路と下流側の流路とをガスが流れやすい構成となっている。
　このような比較例のシールリング４００に対し、上述した本実施形態のシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことのできる構成であるといえる。

　続いて、本実施形態のシールリング４０の製造方法の一例について、図１９のフローチャートなどを参照して説明する。
　この製造方法では、まず、ステップＳ１０で、例えば樹脂射出成形などにより、原形のシールリング４０を成形する。図２０に示すように、原形のシールリング４０は、シールリング４０の周方向の一端と他端とが周方向に離れた状態で形成される。

　次に、ステップＳ２０で、筒状の外周固定治具６０を用意する。外周固定治具６０の内壁面は真円の精度の高いものである。そして、その外周固定治具６０の内側にシールリング４０を径方向に縮めて挿入する。具体的には、シールリング４０の周方向の一端と他端をステップカット形状に組み合わせた状態として、外周固定治具６０の内側に挿入する。

　続いて、ステップＳ３０で、シールリング４０の内径と同一または僅かに小さく外径が形成された内周規制治具６１を用意する。そして、その内周規制治具６１をシールリング４０の内側に挿入する。
　図２１では、外周固定治具６０と内周規制治具６１との間にシールリング４０が挿入された状態を示している。なお、外周固定治具６０および内周規制治具６１との間には、複数個のシールリング４０を軸方向に重ねた状態で挿入してもよい。

　次に、ステップＳ４０で、例えば図示しない恒温槽などでシールリング４０を加熱し、シールリング４０の形状を矯正する。上述したように、シールリング４０は径方向に縮められた状態で外周固定治具６０の内側に挿入されている。そのため、シールリング４０は、径方向外側に拡がろうとする自身の弾性力により、外周固定治具６０の内壁に接触する。したがって、外周固定治具６０と内周規制治具６１との間にシールリング４０を挿入した状態でシールリング４０を加熱することで、外周固定治具６０の内壁に合わせてシールリング４０の外周の真円の精度を向上することができる。

　ここで、外周固定治具６０と内周規制治具６１との間でシールリング４０を加熱矯正するときのシールリング４０の挙動について説明する。図２２には、図２３～図２５に示すシールリング４０の断面の位置が示されている。すなわち、図２３はシールリング４０のうちステップカット形状以外の位置を示し、図２４は大径側リップ４７および大径側リップ嵌合部４８の断面を示し、図２５は小径側リップ４５および小径側リップ嵌合部４６の断面を示している。なお、図２３～図２５に示した白矢印は、シールリング４０自身の弾性力を示したものである。

　図２３に示すように、シールリング４０は、自身の弾性力により外周固定治具６０の内壁に接触し、シールリング４０の大径側外周の真円度が矯正される。

　また、図２４に示すように、大径側リップ４７の径方向外側の面が外周固定治具６０の内壁に接触し、大径側リップ４７の外周の真円度が矯正される。また、大径側リップ嵌合部４８の径方向外側の面４８１と、大径側リップ４７の径方向内側の面４７１とが密着するように矯正される。

　また、図２５に示すように、小径側リップ嵌合部４６の径方向外側の面が外周固定治具６０の内壁に接触し、小径側リップ嵌合部４６の大径側の外周の真円度が矯正される。また、小径側リップ４５の径方向外側の面４５１と、小径側リップ嵌合部４６の径方向内側の面４６１とが密着するように矯正される。

　上述した本実施形態のシールリング４０の加熱矯正時の挙動と比較するため、比較例のシールリング４００の加熱矯正時の挙動について説明する。
　図２６は、図１６で示したものと同じ比較例のシールリング４００を示したものである。図２６には、図２７～図２９に示すシールリング４００の断面の位置が示されている。すなわち、図２７は、大径側リップ４７０および大径側リップ嵌合部４８０の断面を示し、図２８および図２９は、小径側リップ４５０および小径側リップ嵌合部４６０の断面を示している。なお、図２７～図２９に示した白矢印も、シールリング４０自身の弾性力を示したものである。

　図２７に示すように、比較例のシールリング４００においても、大径側リップ４７０の径方向外側の面４７００は外周固定治具６０の内壁に接触し、大径側リップ４７０の外周の真円度が矯正される。また、大径側リップ嵌合部４８０の径方向外側の面４８０１と、大径側リップ４７０の径方向内側の面４７０１とが密着するように矯正される。

　また、図２８に示すように、小径側リップ嵌合部４６０の径方向外側の面４６００は外周固定治具６０の内壁に接触し、小径側リップ嵌合部４６０の大径側の外周の真円度が矯正される。しかし、比較例では、小径側リップ４５０と外周固定治具６０の内壁との間に空間Ｓ２が形成される構成となっている。そのため、図２９に示すように、比較例では、加熱矯正時に小径側リップ４５０が自身の弾性力により外周固定治具６０側に移動すると、シールリング４００の外周面に段差Ｄができてしまう。そして、小径側リップ４５０の径方向内側の面４５０１と、小径側リップ嵌合部４６０の径方向外側の面４６０１との間に隙間Ｓ３が生じてしまう。そのため、比較例のシールリング４００は、バルブ装置１に設置された際、全閉時に、その隙間Ｓ３を通じてガス漏れが生じるおそれがある。

　それに対し、本実施形態のシールリング４０は、図２４を参照して説明したように、加熱矯正時に大径側リップ嵌合部４８の径方向外側の面４８１と大径側リップ４７の径方向内側の面４７１とが密着する構成である。また、図２５を参照して説明したように、加熱矯正時に小径側リップ４５の径方向外側の面４５１と小径側リップ嵌合部４６の径方向内側の面４６１とが密着する構成である。そのため、本実施形態のシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことが可能である。

　上述したステップＳ４０でシールリング４０の加熱を一定の時間行った後、ステップＳ５０で外周固定治具６０と内周規制治具６１との間からシールリング４０を取り出す。これにより、シールリング４０が完成する。

　以上説明した本実施形態のシールリング４０、バルブ装置１、およびシールリング４０の製造方法は、次の作用効果を奏するものである。
　（１）本実施形態のシールリング４０は、径方向外側の外壁面に、全閉時においてガス通路１１の一方から他方に向かい中心軸Ａｘからの距離が次第に近くなるテーパ状の部位４４を有している。
　これによれば、バルブ装置１の全閉時に、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２に対し、シールリング４０の径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位４４が面接触する。そのため、ガス通路１１の内壁と、シールリング４０の径方向外側の外壁面とが接する面積を大きくすることが可能である。

　また、第１実施形態のシールリング４０は、シールリング４０の小径側且つ外周側に設けられた第２合口部５２の周囲の部位がガス通路１１の内壁に当接するので、第２合口部５２を経由するガス漏れを防ぐことが可能である。したがって、このシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　さらに、第１実施形態の構成では、バルブ装置１の全閉時にシールリング４０がガス通路１１の内壁面１２に面接触する際、シールリング４０がガス通路１１の内壁面１２を径方向外側に押圧する力に対し、２つの分力が発生する。その２つの分力のうち一方の分力は、ガス通路１１のテーパ状の内壁面１２に平行な方向の分力であり、他方の分力はガス通路１１の内壁面１２に垂直な方向の分力である。その２つの分力のうち一方の分力、すなわちガス通路１１のテーパ状の内壁面１２に平行な方向な分力は、シールリング４０自身をテーパの大径側へ移動させる力となる。そのため、シールリング４０の側面（すなわち、シールリング４０のうち軸方向の一方の面）と、バルブ本体２０の溝部２１の側面（すなわち、溝部２１のうち軸方向の一方の面）とが密着する。したがって、このシールリング４０は、バルブ装置１の全閉時に、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路との圧力差が小さくなる場合にも、ガス漏れを確実に防ぐことができる。

　（２）本実施形態では、ステップカット形状によりシールリング４０の径方向外側の外壁面に形成される第１分割面５０は、シールリング４０の径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位４４に形成されている。
　これにより、シールリング４０の径方向外側の外壁面に形成される第１分割面５０は、全閉時に、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２によって塞がれる。そのため、このシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　（３）本実施形態では、大径側リップ４７と大径側リップ嵌合部４８とが接する第１分割面５０と、小径側リップ４５と小径側リップ嵌合部４６とが接する第２分割面４９とは、周方向にずれた位置にある。
　これにより、バルブ本体２０より上流側の流路からシールリング４０にガス圧が印加されると、第１分割面５０のうち径方向を向く面５０１と軸方向を向く面５０２にそれぞれ面圧が発生する。また、第２分割面４９のうち径方向を向く面４９１と軸方向を向く面４９２にもそれぞれ面圧が発生する。そのため、このシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　（４）本実施形態では、シールリング４０は、第１合口部５１、第２合口部５２、第３合口部５３および第４合口部５４がいずれも軸方向に連通しないように配置されている。
　これにより、このシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　（５）本実施形態では、シールリング４０は樹脂成型品である。
　これにより、ガス通路１１の内壁面１２の摩耗を低減することができる。

　（６）本実施形態のバルブ装置１は、ハウジング１０、バルブ本体２０、シャフト３０、溝部２１およびシールリング４０を備える。そのハウジング１０が有するガス通路１１の内壁のうち全閉時にシールリング４０が当接する内壁面１２は、ガス通路１１の中心軸Ａｘに平行な断面視が直線状のテーパ形状である。また、シールリング４０の径方向外側の外壁面は、全閉時においてガス通路１１の中心軸Ａｘに平行な断面視が直線状のテーパ状の部位４４を有している。
　これにより、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２を容易に形成することが可能である。また、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２と、シールリング４０の径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位４４とを面接触させることが可能である。そのため、このバルブ装置１は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　（７）本実施形態のシールリング４０の製造方法は、外周固定治具６０と内周規制治具６１との間に原形のシールリング４０を径方向に縮めて挿入した後、そのシールリング４０を加熱してシールリング４０の形状を矯正することを含んでいる。
　これにより、外周固定治具６０と内周規制治具６１との間にシールリング４０を径方向に縮めて入れると、シールリング４０自身の弾性力により、大径側リップ４７の径方向内側の面４７１と大径側リップ嵌合部４８の径方向外側の面４８１とが密着する。また、小径側リップ嵌合部４６の径方向内側の面４６１と小径側リップ４５の径方向外側の面４５１とが密着する。そのため、大径側リップ４７の径方向内側の面４７１と大径側リップ嵌合部４８の径方向外側の面４８１との間に隙間が生じることが防がれる。また、小径側リップ嵌合部４６の径方向内側の面４６１と小径側リップ４５の径方向外側の面４５１との間に隙間が生じることが防がれる。したがって、このシールリング４０の製造方法により製造されたシールリング４０は、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対してガス通路１１の内壁とシールリング４０の径方向外側の外壁面の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

　図３０は、第２実施形態に係るバルブ装置１およびシールリング４０の一部を拡大した断面図であり、第１実施形態の説明の際に図５で示した箇所に相当するものである。なお、図３０では、ガス通路１１を排気管３側（すなわち、上流側）から吸気管４側（すなわち、下流側）へ流れる排ガスの流れ方向を矢印ＧＦで示している。ただし、図３０は、全閉時の状態を示しているので、排ガスの流れは生じていない。

　図３０に示すように、第２実施形態では、ハウジング１０の有するガス通路１１の内壁のうち全閉時にシールリング４０が当接する内壁面１２１は、ガス通路１１の中心軸Ａｘに平行な断面視が径方向外側に凹となる曲線状のテーパ形状である。そのテーパ状の内壁面１２１は、ガス通路１１の一方から他方に向かい中心軸Ａｘからの距離が次第に近くなるように形成されている。具体的には、そのテーパ状の内壁面１２１は、ガス通路１１の下流側から上流側に向かい中心軸Ａｘからの距離が次第に近くなるように形成されている。なお、そのテーパ状の内壁面１２１は、ガス通路１１の全周に形成されている。

　一方、バルブ本体２０の溝部２１に嵌合するシールリング４０は、その径方向外側の外壁面が、全閉時においてガス通路１１の中心軸Ａｘに平行な断面視が径方向外側に凸となる曲線状のテーパ状の部位４４１を有している。そのシールリング４０の外壁面の有するテーパ状の部位４４１は、全閉時においてガス通路１１の一方から他方に向かい中心軸Ａｘからの距離が次第に近くなるように形成されている。具体的には、そのテーパ状の部位４４１は、全閉時においてガス通路１１の下流側から上流側に向かい中心軸Ａｘからの距離が次第に近くなるように形成されている。なお、そのテーパ状の部位４４は、シールリング４０の全周に形成されている。

　なお、シールリング４０の径方向外側の外壁面が有するテーパ状の部位４４１の曲率と、ガス通路１１の内壁に形成されるテーパ状の内壁面１２１の曲率とは、同一または近似していることが好ましい。なお、ここでいう曲率とは、ガス通路１１の中心軸Ａｘに平行な断面視における曲率である。これにより、バルブ装置１の全閉時に、ガス通路１１の内壁のうちテーパ状の内壁面１２１に対し、シールリング４０の径方向外側の外壁面のうちテーパ状の部位４４１が面接触する。そのため、ガス通路１１の内壁と、シールリング４０の径方向外側の外壁面とが接する面積を大きくすることが可能である。したがって、第２実施形態のシールリング４０も、第１実施形態と同様に、全閉時において、バルブ本体２０より上流側の流路と下流側の流路とのガス漏れを確実に防ぐことができる。

　（他の実施形態）
　本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

　（１）上記実施形態では、バルブ装置１は、例えばＥＧＲ装置に用いられるものとして説明したが、これに限らない。バルブ装置１は、例えば燃料電池の気体燃料の流量調整など、ガス通路１１を流れるガスの流量を調整する種々の用途に用いることが可能である。なお、バルブ装置１は、ガス通路１１を全閉状態にしたときの密閉性が求められるものに好適に用いることができる。

　（２）上記実施形態では、バルブ装置１は、バタフライ式のものについて説明したが、これに限らない。バルブ装置１は、例えば、ロータリ式としてもよい。この場合でも、ガス通路１１の内壁面１２、１２１の形状、および、シールリング４０の形状等は、上記実施形態で説明したものと同一のものを適用することが可能である。

　（３）上記実施形態では、ガス通路１１のテーパ状の内壁面１２は、ガス通路１１の下流側から上流側に向かい内径が次第に小さくなるものとして説明したが、これに限らない。ガス通路１１のテーパ状の内壁面１２は、ガス通路１１の上流側から下流側に向かい内径が次第に小さくなるように構成してもよい。その場合、シールリング４０の径方向外側の外壁面の有するテーパ状の部位４４は、全閉時においてガス通路１１の上流側から下流側に向かい外径が次第に小さくなる構成とする。

　（４）上記実施形態では、ガス通路１１、バルブ本体２０、シールリング４０はいずれも、軸方向から視て円形のものとして説明したが、これに限らない。それらの形状は、軸方向から視て、例えば、楕円形状、長円形状、多角形状、またはそれらを組み合わせた形状としてもよい。

　（５）上記実施形態では、シールリング４０は、樹脂リングの軸方向の一方の面に設けた嵌合溝４２にＣ字状の金属スプリング４３が配置される構成としたが、これに限らない。シールリング４０は、樹脂リングのみとしてもよく、または、その他の材料で構成してもよい。

　（６）上記実施形態では、シールリング４０の製造方法をステップＳ１０～Ｓ５０の順に説明したが、これに限らない。例えば、ステップＳ２０とステップＳ３０において、外周固定治具６０と内周規制治具６１にシールリング４０を挿入する順序を変えてもよく、または、外周固定治具６０と内周規制治具６１を組付けたものに対してシールリング４０を挿入してもよい。

Claims (9)

1. 　ガス通路（１１）を開閉可能なバルブ本体（２０）の外周に設けられた溝部（２１）に嵌合するシールリングにおいて、
   　前記ガス通路の内壁のうち全閉時に前記シールリングが当接する内壁面（１２、１２１）は、前記ガス通路の一方から他方に向かい中心軸（Ａｘ）からの距離が次第に近くなるテーパ状であり、
   　前記シールリングは、周方向の一端と他端とが軸方向に重なるステップカット形状であり、
   　前記シールリングの径方向外側の外壁面は、全閉時において前記ガス通路の一方から他方に向かい中心軸からの距離が次第に近くなるテーパ状の部位（４４、４４１）を有している、シールリング。
2. 　前記ステップカット形状により前記シールリングの径方向外側の外壁面に形成される分割面（５０）は、前記シールリングの径方向外側の外壁面のうち前記テーパ状の部位に形成されている、請求項１に記載のシールリング。
3. 　前記ステップカット形状は、
   　前記シールリングの小径側且つ内周側で周方向の一端から他端側へ延びる小径側リップ（４５）と、
   　前記シールリングの周方向の他端に設けられ、前記小径側リップが嵌合する小径側リップ嵌合部（４６）と、
   　前記シールリングの大径側且つ外周側で周方向の他端から一端側へ延びる大径側リップ（４７）と、
   　前記シールリングの周方向の一端に設けられ、前記大径側リップが嵌合する大径側リップ嵌合部（４８）と、を有し、
   　前記大径側リップと前記大径側リップ嵌合部とが接する第１分割面（５０）と、前記小径側リップと前記小径側リップ嵌合部とが接する第２分割面（４９）とは、周方向にずれた位置にある、請求項１または２に記載のシールリング。
4. 　前記シールリングの小径側且つ内周側で前記小径側リップの周方向の面と前記小径側リップ嵌合部との間に形成される第１合口部（５１）と、
   　前記シールリングの小径側且つ外周側で前記シールリングの周方向の一端と他端との間に形成される第２合口部（５２）と、
   　前記シールリングの大径側且つ外周側で前記大径側リップの周方向の面と前記大径側リップ嵌合部との間に形成される第３合口部（５３）と、
   　前記シールリングの大径側且つ内周側で前記シールリングの周方向の一端と他端との間に形成される第４合口部（５４）と、はいずれも軸方向に連通しないように配置されている、請求項３に記載のシールリング。
5. 　前記シールリングは樹脂成型品である、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のシールリング。
6. 　ガス通路（１１）を開閉するバルブ装置において、
   　前記ガス通路を有するハウジング（１０）と、
   　前記ガス通路内で回転可能に設けられるバルブ本体（２０）と、
   　前記バルブ本体を前記ガス通路内で回転可能に支持するシャフト（３０）と、
   　前記バルブ本体の径方向外側の外縁に周方向に延びる溝部（２１）と、
   　環状に形成されて前記溝部に嵌合し、前記ガス通路の内壁に当接するシールリング（４０）と、を備え、
   　前記ハウジングが有する前記ガス通路の内壁のうち全閉時に前記シールリングが当接する内壁面（１２、１２１）は、前記ガス通路の一方から他方に向かい中心軸（Ａｘ）からの距離が次第に近くなるテーパ状であり、
   　前記シールリングは、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の構成を備えている、バルブ装置。
7. 　前記ハウジングが有する前記ガス通路の内壁のうち全閉時に前記シールリングが当接する内壁面（１２）は、前記ガス通路の中心軸（Ａｘ）に平行な断面視が直線状のテーパ形状であり、
   　前記シールリングの径方向外側の外壁面は、全閉時において前記ガス通路の中心軸に平行な断面視が直線状の前記テーパ状の部位（４４）を有している、請求項６に記載のバルブ装置。
8. 　前記ハウジングが有する前記ガス通路の内壁のうち全閉時に前記シールリングが当接する内壁面（１２１）は、前記ガス通路の中心軸に平行な断面視が径方向外側に凹となる曲線状のテーパ形状であり、
   　前記シールリングの径方向外側の外壁面は、全閉時において前記ガス通路の中心軸に平行な断面視が径方向外側に凸となる曲線状の前記テーパ状の部位（４４１）を有している、請求項６に記載のバルブ装置。
9. 　シールリングの製造方法において、
   　前記シールリングは、周方向の一端と他端とが軸方向に重なるステップカット形状であり、
   　前記シールリングの径方向外側の外壁面は、軸方向の一方から他方に向かい中心軸からの距離が次第に近くなるテーパ状の部位（４４、４４１）を有し、
   　前記ステップカット形状により前記シールリングの径方向外側の外壁面に形成される分割面（５０）は、前記シールリングの径方向外側の外壁面の前記テーパ状の部位に形成され、
   　前記ステップカット形状は、
   　前記シールリングの小径側且つ内周側で周方向の一端から他端側へ延びる小径側リップ（４５）と、
   　前記シールリングの周方向の他端に設けられ、前記小径側リップが嵌合する小径側リップ嵌合部（４６）と、
   　前記シールリングの大径側且つ外周側で周方向の他端から一端側へ延びる大径側リップ（４７）と、
   　前記シールリングの周方向の一端に設けられ、前記大径側リップが嵌合する大径側リップ嵌合部（４８）と、を有しており、
   　前記シールリングの製造方法は、
   　前記シールリングの周方向の一端と他端とが周方向に離れた状態の原形となるシールリングを形成すること（Ｓ１０）と、
   　筒状の外周固定治具（６０）の内側に前記シールリングを径方向に縮めて挿入すること（Ｓ２０）と、
   　前記シールリングの内径と同一または僅かに小さく外径が形成された内周規制治具（６１）を前記シールリングの内側に挿入すること（Ｓ３０）と、
   　前記シールリングを加熱し、前記シールリングの形状を矯正すること（Ｓ４０）と、
   　前記外周固定治具と前記内周規制治具の間から前記シールリングを取り出すこと（Ｓ５０）を含む、シールリングの製造方法。

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