(57)【要約】【課題】単純な構造で弁軸に適切なスラスト力を発生させること。【解決手段】ハウジング１０に設けられた排気通路１１を開閉する弁体４２が設けられた回転軸４１と、回転軸４１の弁体４２よりも一方側をハウジング１０に対して回転可能に支持する筒部２１ａ及び筒部２１ａの一方側を閉塞する底部２１ｂを有する第１スリーブ２０と、回転軸４１の弁体４２よりも他方側をハウジング１０に対して回転可能に支持する筒部３０ａを有する第２スリーブ３０と、回転軸４１の第２フランジ部４１ｄの他方側の面４１ｊ及び第２スリーブ３０の一方側の端面３０ｃからなるスラストシールと、を備え、回転軸４１には、一端が排気通路１１に開口し、他端が回転軸４１の一方側端面４１ｋに開口する連通路４５が設けられている。【選択図】図５
2018071408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに設けられた排気通路を開閉する弁体が設けられた回転軸と、
前記回転軸の前記弁体よりも一方側を前記ハウジングに対して回転可能に支持する筒部及び前記筒部の一方側を閉塞する底部を有する第１支持部と、
前記回転軸の前記弁体よりも他方側を前記ハウジングに対して回転可能に支持する筒部を有する第２支持部と、
前記回転軸に設けられた他方側面及び前記第２支持部の一方側面からなるスラストシールと、を備え、
前記回転軸には、一端が前記排気通路に開口し、他端が前記回転軸の一方側端面に開口する連通路が設けられている、
エキゾーストバルブのシール構造。
【請求項２】
前記連通路は、前記排気通路に開口する径方向通路と、前記回転軸の一方側端面に開口する軸方向通路と、を備えており、
前記径方向通路は、前記弁体が閉じたときに前記排気通路の軸方向を向くように設けられている、
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】
前記回転軸の前記弁体よりも他方側には、フランジ部が設けられており、前記フランジ部の他方側面が、前記第２支持部の一方側面と接触する、
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、軸受を介して弁体が設けられた弁軸が軸支されている。弁軸には鍔部が設けられており、この鍔部と軸受によってスラストシールが形成されている。弁軸は、スプリングにより軸方向に付勢されており、これにより、スラストシールのシール性が確保されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の排気ブレーキ装置では、弁軸の内部にガス通路を設け、排気ガスでシール部材を押圧することでシール性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７４８９５号公報
【特許文献２】実開平０４−０７１７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のシール構造は、スプリングにより弁軸を軸方向に付勢する構成であるため、構造が複雑になっている。また、スプリングの他、スプリング受け等の部品が必要であり、部品点数が増加する。さらに、弁軸がスプリングにより常時付勢されるため、常にスラストシール面に面圧がかかることになり、摺動抵抗が増加する。
【０００７】
特許文献２に記載のシール構造は、弁軸にシール部材を嵌合させるための溝を形成したり、この溝と軸方向のガス通路とを連通させるための径方向のガス通路を設けたりする必要があり、構造が複雑になっている。
【０００８】
本発明の目的は、単純な構造で弁軸に適切なスラスト力を発生させることができるエキゾーストバルブのスラストシール構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエキゾーストバルブのシール構造は、ハウジングに設けられた排気通路を開閉する弁体が設けられた回転軸と、前記回転軸の前記弁体よりも一方側を前記ハウジングに対して回転可能に支持する筒部及び前記筒部の一方側を閉塞する底部を有する第１支持部と、前記回転軸の前記弁体よりも他方側を前記ハウジングに対して回転可能に支持する筒部を有する第２支持部と、前記回転軸に設けられた他方側面及び前記第２支持部の一方側面からなるスラストシールと、を備え、前記回転軸には、一端が前記排気通路に開口し、他端が前記回転軸の一方側端面に開口する連通路が設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
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、単純な構造で弁軸に適切なスラスト力を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エキゾーストバルブの開弁状態を示す縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ端面図
【図３】回転軸の上面図
【図４】図３のＢ−Ｂ端面図
【図５】エキゾーストバルブの閉弁状態を示す縦断面図
【図６】変形例１のガス通路を示す断面図
【図７】変形例２のガス通路を示す断面図
【図８】変形例３の回転軸を示す断面図
【図９】変形例３のエキゾーストバルブの閉弁状態を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
まず、図１、図２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開弁状態を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ端面を示す図である。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とを備える。
【００１４】
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。
【００１５】
図１、２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。
【００１６】
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。
【００１７】
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の弁体４２よりも一方側が回転可能に嵌合される（回転軸４１及び弁体４２の詳細については後述する）。すなわち、第１スリーブ２０は、回転軸４１の弁体４２よりも一方側をハウジング１０に対して回転可能に軸支するすべり軸受として機能する。
【００１８】
第２スリーブ３０は、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。
【００１９】
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の弁体４２よりも他方側の所定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の弁体４２よりも他方側の所定領域をハウジング１０に対して回転可能に軸支するすべり軸受として機能する。第２スリーブ３０の他方側は、ハウジング１０に固定されるリテーナ１３により閉塞される。
【００２０】
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。
【００２１】
図３、４を参照して、回転軸４１の詳細について説明する。回転軸４１は、略円柱状の部材である。回転軸４１は、一方側から他方側へ向けて、第１円柱部４１ａ、第１フランジ部４１ｂ、平面部４１ｃ、第２フランジ部４１ｄ、第２円柱部４１ｅ、及び小径端部４１ｆを有する。
【００２２】
第１円柱部４１ａは、第１スリーブ２０に軸支される部位であり、図１、２に示すように、第１スリーブ２０の筒部２１の内径面２１ｂに僅かな隙間を持って嵌合される。
【００２３】
第１フランジ部４１ｂは、第１円柱部４１ａの他方側に隣接して設けられる。第１フランジ部４１ｂの一方側の面４１ｇは、図１、２に示すように、第１スリーブ２０の筒部２１の端面２１ｃと対向している。
【００２４】
詳細は後述するが、回転軸４１は、他方側に付勢されているため、第１フランジ部４１ｂの一方側の面４１ｇと、第１スリーブ２０の筒部２１の端面２１ｃとの間には隙間が存在する。また、第１フランジ部４１ｂの外径Ｄ４１ｂは、貫通孔１２の内径ｄ１２よりも僅かに小さい。
【００２５】
第１フランジ部４１ｂの他方側に隣接して設けられる平面部４１ｃには、図１、２に示すように、弁体４２が取り付けられる。平面部４１ｃには、ネジ孔４１ｈが、回転軸４１の軸方向に整列して２箇所形成されている。ネジ孔４１ｈ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。
【００２６】
第２フランジ部４１ｄは、平面部４１ｃの他方側に隣接して設けられる。第２フランジ部４１ｄの外径Ｄ４１ｄは、第１フランジ部４１ｂの外径Ｄ４１ｂと同寸法であり、図１、２に示すように、貫通孔１２の内径ｄ１２よりも僅かに小さい。
【００２７】
第２フランジ部４１ｄの他方側の面４１ｊは、図１、２に示すように、第２スリーブ３０の一方側の端面３０ｃと対向している。回転軸４１は他方側に付勢されているため、第２フランジ部４１ｄの他方側の面４１ｊと、第２スリーブ３０の一方側の端面３０ｃとは接触している。
【００２８】
これにより、第２フランジ部４１ｄの他方側の面４１ｊと、第２スリーブ３０の一方側の端面３０ｃとによって、スラストシールが形成される。
【００２９】
第２円柱部４１ｅは、第２スリーブ３０に軸支される部位であり、図１、２に示すように、一方側の領域が、第２スリーブ３０の内径面３０ｂに僅かな隙間を持って嵌合される。また、第２円柱部４１ｅの他方側の領域は、ハウジング１０の外部に露出する。
【００３０】
小径端部４１ｆは、回転軸４１の他方側端に設けられている。小径端部４１ｆには、図１、２に示すように、回転軸４１を回転させて弁体４２を開閉させるレバー４３が取り付けられる。小径端部４１ｆには、レバー４３の端部付近に設けられた孔４３ａが嵌合され、例えば溶接により固定されている。
【００３１】
図１、２に示すように、回転軸４１の一方側端面４１ｋと、第１スリーブ２０との間には、空間Ｓが形成される。回転軸４１には、排気通路１１と、空間Ｓとを連通するガス通路４５が形成されている。ガス通路４５の詳細については後述する。
【００３２】
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。
【００３３】
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４１ｈに螺合されることにより、弁体４２が回転軸４１の平面部４１ｃに接合される。
【００３４】
次に、図３〜図５を用いて、本発明の特徴であるガス通路４５について詳細に説明する。図５は、エキゾーストバルブ１の閉弁状態を示す縦断面図である。
【００３５】
図３に示すように、回転軸４１には、第１フランジ部４１ｂと第２フランジ部４１ｄの間における外周面４１ｍ及び一方側端面４１ｋに開口するガス通路４５が形成されている。
【００３６】
ガス通路４５は、外周面４１ｍに開口する径方向通路４５ａと、一方側端面４１ｋに開口する軸方向通路４５ｂとからなる。径方向通路４５ａと、軸方向通路４５ｂとは、回転軸４１の内部で連通している。
【００３７】
径方向通路４５ａは円孔であり、径方向通路４５ａの軸中心は、回転軸４１の回転軸中心と交差している。軸方向通路４５ｂは、回転軸４１の回転軸中心に沿って延びる円孔である。また、径方向通路４５ａの直径と、軸方向通路４５ｂの直径とは等しく、例えば３ｍｍである。径方向通路４５ａ及び軸方向通路４５ｂは、共にドリルによって加工される。
【００３８】
径方向通路４５ａは、図３、４に示すように、平面部４１ｃと平行な方向に延在している。すなわち、径方向通路４５ａは、図１に示す開弁状態で、排気通路１１の軸方向上流側を向いている。
【００３９】
排気通路１１内の排気ガスは、排気通路１１内に開口した径方向通路４５ａに流入し、軸方向通路４５ｂを通って空間Ｓへ流出する。
【００４０】
これにより、回転軸４１には、他方側への付勢力が働く。したがって、バネを用いることなく、回転軸４１を他方側へ付勢することができる。なお、空間Ｓに流出した排気ガスは、第１スリーブ２０の筒部２１の内径面２１ｂと回転軸４１の外周面との隙間を通って排気通路１１内に戻される。
【００４１】
なお、径方向通路４５ａの延在方向については、これに限定されない。径方向通路４５ａの延在方向平面部４１ｃに対して斜めであっても構わない。また、軸方向通路４５ｂについても、回転軸４１の回転軸中心に沿って延びるものでなくてもよく、一方側端面４１ｋから流出する排気ガスによって回転軸４１が傾かないように適宜変更し得る。
【００４２】
ところで、回転軸４１が回動することにより、回転軸４１の第１円柱部４１ａの外周面と、第１スリーブ２０の筒部２１の内径面２１ｂが摺動し、不可避的に摩耗粉が発生する。
【００４３】
上述のとおり、本実施の形態では、空間Ｓに流出した排気ガスは、第１スリーブ２０の筒部２１の内径面２１ｂと回転軸４１の第１円柱部４１ａの外周面との隙間を通って排気通路１１内に戻されるようにしている。
【００４４】
したがって、第１スリーブ２０及び回転軸４１間の摺動面で発生した摩耗粉も、排気通路１１内に戻る排気ガスと一緒に排気通路１１内に排出される。
【００４５】
これにより、第１スリーブ２０及び回転軸４１間の摺動面での摩耗粉の滞留を防ぐことができ、摩耗粉に起因する摩耗の進行を抑制することが可能となる。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態に係るエキゾーストバルブのシール構造は、回転軸４１の第２フランジ部４１ｄの他方側の面４１ｊ及び第２スリーブ３０の一方側の端面３０ｃでスラストシールを形成し、回転軸４１には、一端が排気通路１１に開口し、他端が回転軸４１の一方側端面４１ｋに開口するガス通路４５が設けられている。
【００４７】
これにより、排気通路１１内の排気ガスがガス通路４５を通って空間Ｓに流入し、回転軸４１を他方側に付勢する。そのため、回転軸４１の第２フランジ部４１ｄが第２スリーブ３０に押し付けられる。
【００４８】
したがって、回転軸４１を他方側に付勢するバネ等の機構を用いることなく、スラストシール面において高いシール性を確保することができる。
【００４９】
また、空間Ｓに流出した排気ガスは、第１スリーブ２０の筒部２１の内径面２１ｂと回転軸４１の第１円柱部４１ａの外周面との隙間を通って排気通路１１内に戻されるようにしている。
【００５０】
そのため、第１スリーブ２０及び回転軸４１間の摺動面で発生した摩耗粉も、排気ガスと一緒に排気通路１１内へ排出される。したがって、第１スリーブ２０及び回転軸４１間の軸受面での摩耗粉の滞留を防ぐことができ、摩耗粉に起因する摩耗の進行を抑制することが可能となる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、回転軸４１を、第１スリーブ２０及び第２スリーブ３０で回転可能に支持するものとしたが、これに限定されない。例えば、回転軸４１を、ハウジング１０により直接支持するものとしてもよい。
【００５２】
（変形例１）
上述の実施の形態では、径方向通路４５ａ及び軸方向通路４５ｂを、同じ直径を有する円孔としたが、これに限定されない。
【００５３】
図６に示す変形例１は、径方向通路４５ａの断面積を、軸方向通路４５ｂの断面積よりも大きくしたものである。径方向通路４５ａの直径は例えば５ｍｍであり、軸方向通路４５ｂの直径は例えば３ｍｍである。径方向通路４５ａと、軸方向通路４５ｂとは、互いの中心線が交差するように形成される。
【００５４】
変形例１によれば、排気通路１１に開口する径方向通路４５ａの開口面積が大きいので、排気ガスが流入し易くなる。また、ガス通路４５が途中で細くなるため、軸方向通路４５ｂから空間Ｓへ流出する排気ガスの流速を速めることができる。
【００５５】
したがって、第１スリーブ２０及び回転軸４１間の軸受面で発生した摩耗粉を、排気ガスによってより確実に排気通路１１内へ排出することができ、摩耗粉に起因する摩耗の進行を効果的に抑制することが可能となる。
【００５６】
（変形例２）
図７に示す変形例２は、径方向通路の形状が上述の実施の形態と異なる。図７に示すように、径方向通路４５ｃは、開口部４５ｄにおける直径が、軸方向通路４５ｂと連通する部分における直径よりも大きく形成されており、すり鉢状をなしている。
【００５７】
変形例２によれば、排気通路１１に開口部４５ｄの面積が大きいので、排気ガスが流入し易くなる。また、径方向通路４５ｃが漸次細くなるため、軸方向通路４５ｂから空間Ｓへ流出する排気ガスの流速を速めることができる。
【００５８】
したがって、第１スリーブ２０及び回転軸４１間の軸受面で発生した摩耗粉を、排気ガスによってより確実に排気通路１１内へ排出することができ、摩耗粉に起因する摩耗の進行を効果的に抑制することが可能となる。
【００５９】
（変形例３）
図８及び図９に示す変形例３は、径方向通路４５ａの向きが上述の実施の形態と異なる。図８に示すように、径方向通路４５ａは、平面部４１ｃと直行する方向に延在している。すなわち、径方向通路４５ａは、図９に示す閉弁状態で、排気通路１１の軸方向上流側を向いている。
【００６０】
これにより、排気ガスの流れと径方向通路４５ａの延在方向が一致するため、弁体４２を閉弁したときに、弁体４２の上流側の排気ガスが、径方向通路４５ａに効率よく流入する。そのため、閉弁状態では、回転軸４１は、高い圧力によって強い力で押圧される。
【００６１】
よって、回転軸４１の第２フランジ部４１ｄの他方側の面４１ｊと、第２スリーブ３０の一方側の端面３０ｃとが強く押し付けられ、高いシール性を確保することができる。
【００６２】
一方、開弁状態では、排気ガスの流れ方向と径方向通路４５ａの延在方向が一致しない。そのため、開弁状態では、排気ガスが径方向通路４５ａに流入し難く、回転軸４１を他方側へ付勢する力も弱い。
【００６３】
したがって、弁体４２を閉弁させようとしたときに、摺動抵抗が小さいので小さな力で回転軸４１を回転させることができる。また、スラスト面での摩耗も防止することができる。
【００６４】
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】
【００６５】
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】
【００６６】
１  エキゾーストバルブ
１０  ハウジング
１１  排気通路
１２  貫通孔
１３  リテーナ
２０  第１スリーブ
２１  筒部
２１ａ、３０ａ  外径面
２１ｂ、３０ｂ  内径面
２１ｃ  端面
２２  底部
３０  第２スリーブ
３０ｃ  一方側の端面
４０  弁装置
４１  回転軸
４１ａ  第１円柱部
４１ｂ  第１フランジ部
４１ｃ  平面部
４１ｄ  第２フランジ部
４１ｅ  第２円柱部
４１ｆ  小径端部
４１ｇ  一方側の面
４１ｈ  ネジ孔
４１ｊ  他方側の面
４１ｋ  一方側端面
４１ｍ  外周面
４２  弁体
４２ａ、４３ａ  孔
４３  レバー
４４  ネジ
４５  ガス通路
４５ａ、４５ｃ  径方向通路
４５ｂ  軸方向通路
４５ｄ  開口部
【図１】
2018071408.tif 000003
【図２】
2018071408.tif 000004
【図３】
2018071408.tif 000005
【図４】
2018071408.tif 000006
【図５】
2018071408.tif 000007
【図６】
2018071408.tif 000008
【図７】
2018071408.tif 000009
【図８】
2018071408.tif 000010
【図９】
2018071408.tif 000011