(57)【要約】【課題】エキゾーストバルブのシール構造におけるシール性を向上させること。【解決手段】排気通路１１が設けられたハウジング１０と、ハウジング１０の内周面と外周面とを連通する貫通孔１２に軸支された回転軸４１と、回転軸４１に設けられ、排気通路１１を開閉する弁体４２と、回転軸４１と貫通孔１２との間に設けられたラビリンスシール５０とを備え、ラビリンスシール５０は、回転軸４１の直径よりも大きな内径を有する複数の第１リング５１と、複数の第１リング５１と軸方向に交互に配置され、第１リング５１の内径よりも大きな内径及び第１リング５１の外径よりも大きな外径を有する第２リング５２と、第１リング５１の外径側に配置され、第１リング５１よりも厚い第３リング５３とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路が設けられたハウジングと、前記ハウジングの内周面と外周面とを連通する貫通孔に軸支された回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記排気通路を開閉する弁体と、前記回転軸と前記貫通孔との間に設けられたラビリンスシールとを備え、
前記ラビリンスシールは、前記回転軸の直径よりも大きな内径を有する複数の第１リングと、前記複数の第１リングと軸方向に交互に配置され、前記第１リングの内径よりも大きな内径及び前記第１リングの外径よりも大きな外径を有する第２リングと、前記第１リングの外径側に配置され、前記第１リングよりも厚い第３リングとを備える、
エキゾーストバルブのシール構造。
【請求項２】
前記第３リングの外径寸法は、前記第２リングの外径寸法と等しい、
請求項１に記載のエキゾーストバルブのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキゾーストバルブのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気通路の途中に排気ブレーキ装置を設けることが行われている。例えば特許文献１には、排気通路に設けた筒状のハウジングと、ハウジング内で回転することで排気通路の開閉を行う弁体とを備えた排気ブレーキ装置が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の排気ブレーキ装置は、ハウジングの内周面と外周面とを連通する貫通孔を備えている。この貫通孔には、弁体が設けられた回転軸が軸支されており、回転軸の外周と貫通孔の内周との間には、ラビリンスシールが設けられている。
【０００４】
ここで、図６を用いて、特許文献１に記載される従来のラビリンスシール構造について説明する。図６は、従来のラビリンスシール構造を示す断面図である。
【０００５】
従来のラビリンスシール１５０は、第１リング１５１及び第２リング１５２を備える。第１リング１５１は、回転軸１４１の直径よりも僅かに大きな内径、及び、貫通孔１１２の内径よりも小さな外径を有するリング状の部材である。
【０００６】
第２リング１５２は、第１リング１５１の内径よりも大きな内径、及び、貫通孔１１２の内径よりも僅かに小さな外径を有するリング状の部材である。第１リング１５１と第２リング１５２が、回転軸１４１の軸方向に交互に配置されることで、ラビリンスシール１５０が構成されている。
【０００７】
回転軸１４１の外周面１４１ｃとラビリンスシール１５０の内径面との隙間が、軸方向に大小交互に形成されているため、回転軸１４１の外周面１４１ｃとラビリンスシール１５０の内径面を通過しようとする排気ガスは、圧力損失により、その移動が抑制される。したがって、回転軸１４１の外周面１４１ｃと、ラビリンスシール１５０の内径面との間でのシール性が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−２５７４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ラビリンスシール１５０は、排気通路１１１内の排気圧によって、ハウジングの内周面側から外周面側に向かって押圧力を受ける。そのため、第１リング１５１と第２リング１５２とは互いに接触し、最も他方側に配置された第２リング１５２は、リテーナ１１３に押し付けられる。
【００１０】
これにより、ラビリンスシール１５０を形成する全ての第１及び第２リング１５１、１５２の回転が拘束されることになる。
【００１１】
ところで、弁体１４２を回転させる際、回転軸１４１のガタツキにより、回転軸１４１の外周面１４１ｃが、第１リング１５１の内径面１５１ａと接触する場合がある。その場合、第１リング１５１は、上述のとおり、回転が拘束されているため、回転軸１４１の回転に伴って回転軸１４１と供回りせずに、回転軸１４１に対して摺動する。
【００１２】
そうすると、回転軸１４１の外周面１４１ｃと、第１リング１５１の内径面１５１ａとの間で摩擦が生じ、第１リング１５１の内径面１５１ａに摩耗が生じる。そのため、回転軸１４１の外周面１４１ｃと、第１リング１５１の内径面１５１ａとの間でのシール性が低下する。
【００１３】
本発明の目的は、エキゾーストバルブのシール構造におけるシール性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係るエキゾーストバルブのシール構造は、排気通路が設けられたハウジングと、前記ハウジングの内周面と外周面とを連通する貫通孔に軸支された回転軸と、前記回転軸に設けられ、前記排気通路を開閉する弁体と、前記回転軸と前記貫通孔との間に設けられたラビリンスシールとを備え、前記ラビリンスシールは、前記回転軸の直径よりも大きな内径を有する複数の第１リングと、前記複数の第１リングと軸方向に交互に配置され、前記第１リングの内径よりも大きな内径及び前記第１リングの外径よりも大きな外径を有する第２リングと、前記第１リングの外径側に配置され、前記第１リングよりも厚い第３リングと、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るエキゾーストバルブのシール構造によれば、シール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】エキゾーストバルブの一例を示す縦断面図
【図２】本発明のシール構造を示す断面図
【図３】第１リングの断面図
【図４】第２リングの断面図
【図５】第３リングの断面図
【図６】従来のシール構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本発明はこの実施の形態により限定されるものではない。
【００１８】
まず、図１を用いて、エキゾーストバルブの概略について説明する。図１は、エキゾーストバルブの一例を示す縦断面図である。図１において、エキゾーストバルブ１は、ハウジング１０と、第１スリーブ２０と、第２スリーブ３０と、弁装置４０と、ラビリンスシール５０とを備える。
【００１９】
以下の説明では、図１における上下方向を排気通路の軸方向とし、上側を上流側（エンジン側）、下側を下流側（排気口側）とする。また、図１における左右方向を回転軸の軸方向とし、右側を一方側、左側を他方側とする。
【００２０】
図１に示すように、ハウジング１０は、略円筒形状をなしている。ハウジング１０の内部には排気通路１１が形成されており、ハウジング１０の壁面には、排気通路１１と直交する貫通孔１２が設けられている。
【００２１】
第１スリーブ２０は、円筒状の筒部２１と、筒部２１の一方側を閉塞する底部２２とを備える。第１スリーブ２０の筒部２１の外径面２１ａは、一方側の貫通孔１２に圧入される。第１スリーブ２０の筒部２１の内径面２１ｂには、弁装置４０における回転軸４１（詳細は後述する。）の一方側の端部が回転可能に嵌合される。すなわち、第１スリーブ２０は、回転軸４１の一方側の端部を回転可能に軸支するすべり軸受として機能する。
【００２２】
第２スリーブ３０は、第１スリーブ２０と同じ材料から形成される円筒状の部材であり、第２スリーブ３０の外径面３０ａは、他方側の貫通孔１２に圧入される。第２スリーブ３０の内径面３０ｂには、弁装置４０における回転軸４１の他方側の領域が回転可能に嵌合される。すなわち、第２スリーブ３０は、回転軸４１の他方側の領域を回転可能に軸支するすべり軸受として機能する。
【００２３】
弁装置４０は、貫通孔１２に圧入された第１スリーブ２０及び第２スリーブ３０に嵌合される回転軸４１に、弁体４２及びレバー４３を接合して構成されている。
【００２４】
回転軸４１は、略円柱状の部材である。回転軸４１は、第１及び第２スリーブ２０、３０に軸支される円柱部分を有し、該円柱部分の直径はｄ４１である。また、回転軸４１には、一方側寄りの所定領域に、弁体４２を取り付ける平面部４１ａが形成されている（図２を参照）。
【００２５】
平面部４１ａには、弁体４２を回転軸４１に取り付けるためのネジ４４が螺合されるネジ孔４１ｂが、回転軸４１の軸方向に整列して２箇所形成されている（図２を参照）。また、回転軸４１の他方側端には、回転軸４１を回転させ、弁体４２を開閉させるレバー４３が、例えば溶接により取り付けられている。
【００２６】
弁体４２は、略円板状の部材である。弁体４２の直径ｄ４２は、排気通路１１の内径Ｄ１１よりも僅かに小さい。弁体４２には、孔４２ａが２箇所形成されており、ネジ４４が孔４２ａに挿通されて、回転軸４１のネジ孔４１ｂに螺合されることにより、弁体４２が回転軸４１の平面部４１ａに接合される（図２を参照）。
【００２７】
ラビリンスシール５０は、第２スリーブ３０と、他方側の貫通孔１２を塞ぐリテーナ１３との間に配置される。
【００２８】
次に、図２〜図５を用いて、本発明のラビリンスシール構造について説明する。図２は、本発明のラビリンスシール５０の構造を示す断面図である。図３は、第１リング５１の断面図である。図４は、第２リング５２の断面図である。図５は、第３リング５３の断面図である。
【００２９】
図２に示すように、本実施の形態において、ラビリンスシール５０は、第１リング５１、第２リング５２、及び第３リング５３を備える。なお、第１〜第３リング５１〜５３は、機械加工により形成してもよい。
【００３０】
第１リング５１は、図３に示すように、回転軸４１の円柱部分の直径ｄ４１よりも僅かに大きな内径ｄ５１、貫通孔１２の内径Ｄ１２よりも小さな外径Ｄ５１、及び厚さｔ５１を有するリング状の部材である。
【００３１】
第２リング５２は、図４に示すように、第１リング５１の内径ｄ５１よりも大きな内径ｄ５２、貫通孔１２の内径Ｄ１２よりも僅かに小さな外径Ｄ５２、及び厚さｔ５２を有するリング状の部材である。
【００３２】
第３リング５３は、図５に示すように、第１リング５１の外径Ｄ５１よりも大きな内径ｄ５３、貫通孔１２の内径Ｄ１２よりも僅かに小さな外径Ｄ５３、及び厚さｔ５３を有するリング状の部材である。第３リング５３の厚さｔ５３は、第１リング５１の厚さｔ５１よりも厚い。また、本実施の形態において、第３リング５３の外径Ｄ５３は、第２リング５２の外径Ｄ５２と等しい。
【００３３】
図２に示すように、第３リング５３は、第１リング５１の外径側に配置される。すなわち、第１リング５１及び第３リング５３が第２リング５２に挟まれる。
【００３４】
回転軸４１の外周面４１ｃとラビリンスシール５０の内径面との隙間が、軸方向に大小交互に形成されているため、回転軸４１の外周面４１ｃとラビリンスシール５０の内径面を通過しようとする排気ガスは、圧力損失により、その移動が抑制される。したがって、回転軸４１の外周面４１ｃと、ラビリンスシール５０の内径面との間でのシール性が確保される。
【００３５】
上述のとおり、ラビリンスシール５０を構成する第１〜第３リング５１〜５３のうち、第３リング５３の内径ｄ５３は第１リング５１の外径Ｄ５１よりも大きく、かつ、第３リング５３の厚さｔ５３は第１リング５１の厚さｔ５１よりも厚い。
【００３６】
そのため、ラビリンスシール５０が、排気通路１１内の排気圧によって、一方側から他方側に向かって押圧力を受けた場合、第２及び第３リング５２、５３が互いに接触する。したがって、第１リング５１は、第２リング５２から押圧力を受けず、第２リング５２、５２間において軸方向に隙間を有した状態となる。
【００３７】
この状態で弁体４２が回転し、回転軸４１の外周面４１ｃが、第１リング５１の内径面５１ａと接触した場合、第１リング５１は、上述のとおり、第２リング５２、５２間において軸方向に隙間を有しており、回転が拘束されない。
【００３８】
そのため、第１リング５１は、回転軸４１の回転に伴って回転軸４１に対して摺動せずに回転軸４１と供回りする。したがって、回転軸４１の外周面４１ｃと、第１リング５１の内径面５１ａとの間での摩擦を低減することができ、第１リング５１の内径面５１ａに摩耗が生じるのを抑制することができる。
【００３９】
以上説明したように、本発明に係るエキゾーストバルブのシール構造では、第１リング５１の外径側に、第１リング５１の外径Ｄ５１よりも大きな内径ｄ５３を有し、かつ、第１リング５１の厚さｔ５１よりも厚い厚さｔ５３を有する第３リング５３を設けた。
【００４０】
したがって、ラビリンスシール５０が、排気通路１１内の排気圧によって、一方側から他方側に向かって押圧力を受けた場合に、第１リング５１が第２リング５２と接触して第１リング５１の回転が拘束されるのを防止することができる。
【００４１】
そのため、弁体４２が回転し、回転軸４１の外周面４１ｃが、第１リング５１の内径面５１ａと接触した場合でも、第１リング５１は、回転軸４１と供回りし、第１リング５１の内径面５１ａに摩耗が生じるのを抑制することができる。
【００４２】
また、本発明に係るエキゾーストバルブのシール構造によれば、上記の効果に加え、以下に示す効果を得ることができる。
【００４３】
従来、回転軸１４１の外周面１４１ｃが第１リング１５１の内径面１５１ａと接触して摺動し、第１リング１５１の内径面が摩耗することを抑制するため、回転軸１４１の外周面１４１ｃと第１リング１５１の内径面１５１ａとの隙間は、回転軸１４１のガタツキを考慮して、比較的大きく設定されていた。
【００４４】
本発明では、回転軸４１の外周面４１ｃが第１リング５１の内径面５１ａと接触した場合でも、両者が摺動するのを抑制することができるので、回転軸４１の外周面４１ｃと、第１リング５１の内径面５１ａとの隙間を可及的に小さくすることができ、シール性を向上させることが可能となる。
【００４５】
また、本実施の形態では、第３リング５３の外径Ｄ５３を、第２リング５２の外径Ｄ５２と等しいものとしたが、これに限定されない。第３リング５３の外径Ｄ５３は、第２リング５２の外径Ｄ５２より大きくても小さくても構わない。
【００４６】
ただし、第３リング５３の外径Ｄ５３を、第２リング５２の外径Ｄ５２と等しいものとすれば、貫通孔１２内での第２リング５２及び第３リング５３の径方向のガタツキを同程度とすることができる。したがって、第３リング５３に対する第２リング５２の片当たりを抑制することができ、第２リング５２が第１リング５１に接触してしまうことをより効果的に抑制可能となる。
【００４７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、排気ブレーキ、排気スロットル等、排気系のバタフライバルブに好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４９】
１  エキゾーストバルブ
１０  ハウジング
１１、１１１  排気通路
１２、１１２  貫通孔
１３、１１３  リテーナ
２０  第１スリーブ
２１  筒部
２１ａ、３０ａ  外径面
２１ｂ、３０ｂ、５１ａ、１５１ａ  内径面
２２  底部
３０  第２スリーブ
４０  弁装置
４１、１４１  回転軸
４１ａ  平面部
４１ｂ  ネジ孔
４１ｃ、１４１ｃ  外周面
４２、１４２  弁体
４２ａ  孔
４３  レバー
４４  ネジ
５０、１５０  ラビリンスシール
５１、１５１  第１リング
５２、１５２  第２リング
５３  第３リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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