(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シールリング５４とを備え、シールリング５４は、回転軸４１の直径よりも大きな内径及び１２貫通孔の内径よりも小さな外径を有し、内径面に複数の環状溝５４ｂ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及び前記貫通孔の内径よりも小さな外径を有し、内径面に複数の環状溝を備えるリング状の部材からなる、
エキゾーストバルブのシール構造。
【請求項２】
前記内径面における前記環状溝以外の内径寸法は一定である、
請求項１に記載のエキゾーストバルブのシール構造。
【請求項３】
前記回転軸の外周面と前記内径面との隙間は、前記リング状の部材の外径面と前記貫通孔の内径面との隙間より小さい、
請求項２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、回転軸の外周面と貫通孔の内周面との間には、ラビリンスシールが設けられている。
【０００４】
ラビリンスシールは、回転軸の外径よりも大きな内径を有する複数の第１リングと、第１リングの内径よりも大きな内径及び第１リングの外径よりも大きな外径を有する複数の第２リングとが、軸方向に交互に配置されることで形成される。
【０００５】
ここで、図４を用いて、複数のリングを用いて構成された従来のラビリンスシール構造について説明する。図４は、従来のラビリンスシール構造を示す断面図である。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
また、特許文献２には、回転軸の外周面に複数の環状溝を設けるとともに、回転軸と貫通孔の間に配置されるブッシュの外周面に複数の環状溝を設けた排気ブレーキ装置が記載されている。
【００１０】
特許文献２に記載の排気ブレーキ装置は、回転軸とブッシュの間、及びブッシュと貫通孔の間でそれぞれラビリンスシールを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０６−２５７４７４号公報
【特許文献２】特開平０８−１２１１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載のラビリンスシール１５０は、排気通路１１１内の排気圧によって、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。
【００１３】
これにより、ラビリンスシール１５０を形成する全ての第１リング１５１及び第２リング１５２の回転が拘束されることになる。
【００１４】
ところで、複数の第１リング１５１は、製造誤差により、内径寸法にバラツキがある。そのため、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、一部の第１リング１５１の内径面１５１ａと接触する場合がある。
【００１５】
その場合、回転軸１４１と接触した第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。
【００１６】
そうすると、回転軸１４１の外周面１４１ｃと、回転軸１４１と接触した第１リング１５１の内径面１５１ａとの間で摩擦が生じ、回転軸１４１と接触した第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、ラビリンスシール１５０の内径面との間でのシール性が低下する。
【００１７】
また、特許文献２に記載のラビリンスシールは、複数の環状溝を持つ一体シールとしているため、部品点数を少なくすることができるが、回転軸に複数の環状溝を形成する必要があり、製造工数が増加する。
【００１８】
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】
【００１９】
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及び前記貫通孔の内径よりも小さな外径を有し、内径面に複数の環状溝を備えるリング状の部材からなる。
【発明の効果】
【００２０】
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】
【００２１】
【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】シールリングの断面図
【図４】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】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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する。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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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）。
【００３２】
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。
【００３３】
次に、図２及び図３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、ラビリンスシール５０を形成するシールリング５４の断面図である。
【００３４】
図２、図３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、ひとつのシールリング５４から構成される。シールリング５４は、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼の板材をプレス加工し、外径形状を形成した後、エンドミル等を用いた機械加工により回転軸４１の外周面４１ｃと対向する内径面５４ａが形成され、最後に複数の環状溝５４ｂが形成される。なお、外径形状の形成から機械加工を用いてもよい。
【００３５】
図３に示すように、シールリング５４は、回転軸４１の円柱部分の直径ｄ４１よりも僅かに大きな内径ｄ５４、貫通孔１２の内径Ｄ１２よりも小さな外径Ｄ５４、及び厚さｔ５４を有するリング状の部材である。
【００３６】
本実施の形態において、回転軸４１の外周面４１ｃと、シールリング５４の内径面５４ａとの隙間（（シールリング５４の内径ｄ５４）−（回転軸４１の直径Ｄ４１））は数μｍ〜十数μｍ程度であり、シールリング５４の外径面と貫通孔１２の内周面との隙間（（貫通孔１２の内径ｄ１２）−（シールリング５４の外径Ｄ５４））は数十μｍ〜数百μｍ程度である。
【００３７】
シールリング５４の内径面５４ａには、２つの環状溝５４ｂが形成されている。それぞれの環状溝５４ｂは、回転軸の軸方向において互いに離間している。これにより、回転軸４１の外周面４１ｃと、シールリング５４の内径面５４ａとの隙間は、回転軸の軸方向において大小交互に形成される。
【００３８】
このため、回転軸４１の外周面４１ｃとシールリング５４の内径面５４ａ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、シールリング５４の内径面５４ａとの間でのシール性が確保される。
【００３９】
ここで、シールリング５４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の、シールリング５４の挙動について簡単に説明する。排気圧を受けたシールリング５４は、回転軸４１の外周面４１ｃ及び貫通孔１２の内周面と隙間を有するため、他方側へ移動する。
【００４０】
そのため、シールリング５４は、リテーナ１３に押し付けられ、シールリング５４とリテーナ１３とが密着する。これにより、シールリング５４とリテーナ１３との間はシールされ、シールリング５４の回転が拘束されることになる。
【００４１】
ところで、弁体４２を回転させる際、回転軸４１のガタツキにより、回転軸４１の外周面４１ｃが、シールリング５４の内径面５４ａと接触する場合がある。その場合、回転軸４１と接触したシールリング５４は、上述のとおり、回転が拘束されているため、回転軸４１の回転に伴って回転軸４１と供回りせずに、回転軸４１に対して摺動する。
【００４２】
本実施の形態では、シールリング５４の内径面５４ａは、上述のとおり機械加工により形成されるため、回転軸の軸方向に離間した各部分の内径寸法が等しい。そのため、回転軸４１がシールリング５４に接触したときに、回転軸４１の外周面４１ｃが、シールリング５４の内径面５４ａと局所的に接触しない。よって、接触面積を大きく確保することができ、ひとつのリングが接触する場合に比べ、接触面圧を低下させることができる。
【００４３】
したがって、回転軸４１とシールリング５４とが摺動した場合にも、シールリング５４の内径面５４ａの摩耗量を減らすことができ、ラビリンスシール隙間が大きくなることを抑制することが可能となる。そのため、シール性の低下を抑制することができる。
【００４４】
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は、回転軸４１の直径よりも大きな内径及び貫通孔１２の内径よりも小さな外径を有し、内径面５４ａに複数の環状溝５４ｂを備えるシールリング５４を用い、回転軸４１の外周面４１ｃと、シールリング５４の内径面５４ａとの間でラビリンスシール５０を形成した。
【００４５】
したがって、部品点数及び製造工数を低減することができる。
【００４６】
また、回転軸４１がシールリング５４に接触したときに、回転軸４１の外周面４１ｃが、シールリング５４の内径面５４ａと局所的に接触しない。そのため、接触面積を大きく確保することができ、接触面圧を低下させることが可能となる。
【００４７】
したがって、回転軸４１とシールリング５４とが摺動した場合にも、シールリング５４の内径面５４ａの摩耗量を減らすことができ、ラビリンスシール隙間が大きくなることを抑制することが可能となる。そのため、シール性の低下を抑制することができる。
【００４８】
さらに、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。
【００４９】
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。
【００５０】
本発明では、回転軸４１の外周面４１ｃがシールリング５４の内径面５４ａと接触した場合でも、回転軸４１の外周面４１ｃが複数の内径面５４ａに同時に接触するため、接触面圧を低下させることができる。
【００５１】
これにより、シールリング５４の内径面５４ａが摩耗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、シールリング５４の内径面５４ａ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。
【００５２】
本実施の形態では、シールリング５４の外径寸法を回転軸の軸方向において一定としたが、これに限定されない。シールリング５４の外径面にも環状溝を形成するようにしても構わない。
【００５３】
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】
【００５４】
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】
【００５５】
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、５４ａ、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
５４  シールリング
５４ｂ  環状溝
１５１  第１リング
１５２  第２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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