(57)【要約】【課題】  流体の大流量を確保しつつ弁体のサイズを小さく保ち、且つ流量および弁体の回転角度の確実な制御性を実現できる回転式流量制御弁の提供。【解決手段】  弁体４を軸方向に切り欠くことにより、流体の流量を確保しつつ弁体４が小型化され、慣性モーメントの低下による弁体４の回転制御性、それに伴う流体の流量制御性が向上する。この結果、小型小出力のアクチュエータ等でも十分な制御応答性が可能となり、回転式流量制御弁自体の小型化、低コスト化を実現できる。また、弁体４が回転して切り欠き平面４４、４５が弁室２の平面側壁２１に当たることで機械的回転止となるため、アクチュエータ等が弁体４の回転角度を見失った際にも、機械的回転止位置を基準として、適切な基準回転角度を見出すことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室を有し底壁に第１ポートを備え、円筒壁に第２ポートを備えた円筒状のハウジングと、
前記弁室に同軸的に収納され、一方の端面の軸心部に設けられた前記第１ポートと常時接続状態である第１開口部と、円筒面部に設けられた第２開口部を有し、内部に前記第１開口部と前記第２開口部を連結して流体が流れる流路が設けられた円柱状の弁体とを具備し、
前記弁体の回動により前記第２開口部と前記ハウジングに設けられた第２ポートとの連通度合を調整して流体の流量を制御する回転式流量制御弁において、
前記弁体は、前記第１開口部を含む前記軸心部および前記第２開口部を含む前記円筒面部を残し、軸方向に欠落した切り欠き面を有し、
前記弁室は、前記弁体の前記円筒面部が摺動する筒壁、前記切り欠き面が当接する回転止壁を有することを特徴とする回転式流量制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の回転式流量制御弁において、
前記弁体は円柱であり、
前記弁体の切り欠き面は、円柱を軸方向に切り欠いて設けられた第１平面と、該第１平面に略直交するように軸方向に切り欠いて設けられた第２平面を有し、前記弁室は前記第１平面または前記第２平面のいずれか一方と当接する平面側壁を有することを特徴とする回転式流量制御弁。
【請求項３】
請求項１に記載の回転式流量制御弁において、
前記弁体は円錐台であり、
前記弁体の切り欠き面は、円錐台を軸方向に切り欠いて設けられた第１平面と、該第１平面に略直交するように軸方向に切り欠いて設けられた第２平面を有し、前記弁室は前記第１平面または前記第２平面のいずれか一方と当接する平面側壁を有することを特徴とする回転式流量制御弁。
【請求項４】
請求項３に記載の回転式流量制御弁において、
前記弁体を前記円錐台の小径方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする回転式流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体の流量制御弁にかかわり、とくに円柱状回転弁体およびハウジングのサイズを小型化した回転式流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
円柱状回転弁体を回動させる流量制御弁は、アクチュエータ等で回転（自転）する円柱状の弁体を持ち、弁体の内部または表面に流路が形成されている。弁体は、その回転に伴ってその位置がハウシングに対して相対的に変位し、流路がハウシングに設けられたポートに連通すると流体が流れる。弁体の回転角度によって連通断面積を変化させることで流体の流量を制御する。
【０００３】
しかしながら、この構成では流量確保のために流路の断面積を大きくしようとすると、弁体のサイズを大きくしなければならない。弁体のサイズの大型化は回転軸周りの慣性モーメントの増大を招き、アクチュエータ等での制御の応答性の悪化を招くこととなる。このため、アクチュエータ等の大型化も必要となり、流量制御弁ユニット自体の大型化やコストの増大が問題となる。
【０００４】
この問題を解消するため、特許文献１には、弁体の不要部を削除して慣性モーメントを減少させ、小型小出力のアクチュエータ等でも応答性のよい回転往復運動のできる流量制御弁が提案されている。しかしながら、弁体を高速回転で制御する場合は、アクチュエータ等への負担が大きく、異常を引き起こし易くなる。また、アクチュエータ等の異常で弁体の回転角度を見失うと復旧に手間がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３４４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の目的は、流体の大流量を確保しつつ弁体のサイズを小さく保ち、且つ流量および弁体の回転角度の確実な制御性を実現できる回転式流量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、弁室を有し底壁に第１ポートを備え、円筒壁に第２ポートを備えた円筒状のハウジングと、弁室に同軸的に収納され、一方の端面の軸心部に設けられた第１ポートと常時接続状態である第１開口部と、円筒面部に設けられた第２開口部を有し、内部に第１開口部と第２開口部を連結して流体が流れる流路が設けられた円柱状の弁体とを具備し、弁体の回動により第２開口部とハウジングに設けられた第２ポートとの連通度合を調整して流体の流量を制御する回転式流量制御弁において、弁体は、第１開口部を含む軸心部および第２開口部を含む円筒面部を残し、軸方向に欠落した切り欠き面を有し、弁室は、弁体の円筒面部が摺動する筒壁、切り欠き面が当接する回転止壁を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、弁体を軸方向に切り欠くことにより、流量を確保しつつ弁体が小型化され、慣性モーメントの低下による弁体の回転制御性、それに伴う流体の流量制御性が向上する。この結果、小型小出力のアクチュエータ等でも十分な制御応答性が可能となり、流量制御弁ユニット自体の小型化、低コスト化を実現できる。また、弁体が回転して切り欠き面が弁室の回転止壁に当たることで機械的回転止となるため、アクチュエータ等が弁体の回転角度を見失った際にも、機械的回転止位置を基準として、適切な基準回転角度を見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施例１にかかる回転式流量制御弁の正面断面図である。
【図２】実施例１にかかる弁体の斜視図である。
【図３】実施例１にかかる弁体の正面図（ａ）、および平面図（ｂ）である。
【図４】実施例１にかかる回転式流量制御弁の平面断面図である。
【図５】この発明の実施例２にかかる回転式流量制御弁の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
発明を実施するための形態を、図に示す実施例とともに説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１はこの発明の実施例１にかかる回転式流量制御弁１を用いた自動車エンジンの排気ガス還流システムの概略である。回転式流量制御弁１は、円筒状の弁室２を有するハウジング３と、弁室２に同軸的に収容された円柱状の弁体４とを備えている。ハウジング３の図示上方には、弁体４を回動させるアクチュエータ５が設置されている。この実施例では、図４に示す如く、弁室２は、円筒の一部を平面側壁２１で切り欠いた断面形状を有する。
【００１２】
ハウジング３は、図４に示す如く、弁室２に相似的な外形を有し、また図１に示す如く、円筒状を呈する側壁３１、底壁３２、天壁３３を有する。側壁３１は、円筒壁３７と平面側壁２１を形成する平面壁３８とからなり、円筒壁３７には円形筒状のアウトポート３４が円筒壁３７と直交するように突設されている。底壁３２の軸心部には円形筒状のインポート３５が突設され、天壁３３には軸孔３６が設けられている。インポート３５はエンジンの排気路１１に連結され、アウトポート３４はエンジンの吸気路１２に連結されている。
【００１３】
弁体４の外形は、図２、図３に示す如く、円柱を軸心部４２と円筒面部４３とを残して、軸心と平行し且つ互いに直交する２つの切り欠き平面４４、４５で切り欠き、更に切り欠き平面４４、４５の交線部分を切り欠き、軸心部４２と同軸な小円筒面４６を形成する構造となっている。弁体４の上端面４７（図示上方）には、円筒面部４３と同軸のシャフト部４８が突設ないし連結されている。このシャフト部４８は、軸孔３６を挿通し、ボールベアリング５２を介してアクチュエータ５に連結されている。シャフト部４８と軸孔３６との隙間にはシール部材５１が介装されている。このシール部材５１は、例えば弾性体リングであり、所望のシール性能が実現できれば材質は問わない。
【００１４】
図２、図３に示す如く、弁体４の内部には湾曲した流路６が設けられている。流路６は、弁体４の下端面４１（図示下方）の軸心部４２に排気ガスが流入する入口６１が開口し、円筒面部４３に排気ガスが流出する出口６２が開口している。入口６１は、弁体４に形成された筒状突出部６３に設けられており、この筒状突出部６３はインポート３５内に差し込まれて、弁体４の図示下側の回転支軸となっている。インポート３５と筒状突出部６３との回動面には、シール部材６４が介装されている。このシール部材６４は、例えば弾性体リングであり、所望のシール性能が実現できれば材質は問わない。この実施例では、入口６１は弁体４の軸心を中心とする円形であり、出口６２は弁体４の軸心と直交する方向に開口した円形である。流路６は、弁体４の内部で湾曲し、９０度の偏向がなされている。また、弁体４の円筒面４３と弁室２の摺動面の間にはシール手段６５が設けられている。このシール手段６５は、円筒面４３の出口６２の外側に設けられ、出口６２と同心的な溝６８とシール部材６９とからなる。このシール部材６９は、例えば弾性体リングであり、所望のシール性能が実現できれば材質は問わない。
【００１５】
弁体４は、回転軸Ｌ１の周りに回転自在に支持されており、アクチュエータ５は弁体４を９０度の角度範囲内で往復回転させる。入口６１はインポート３５と常時接続状態となっており、弁体４の回転角度によりアウトポート３４と出口６２の間の連通断面積を変化させることにより、吸気路１２に供給する還流排気ガスの流量を制御する。図１は全開状態を表している。
【００１６】
次に図４に基づいて基準回転角度の確認について説明する。
図４は、実施例１にかかる回転式流量制御弁１の平面断面図であり、全閉状態（ａ）および全開状態（ｂ）を示したものである。弁室２は、円筒の一部を平面側壁２１で切り欠いた断面形状をなしている。この平面側壁２１が弁体４の機械的回転止壁として作用する。
【００１７】
弁体４の回転制御中にアクチュエータ５等の異常により、弁体４が回転作動中に回転角度を見失ったとしても、軸心と平行し且つ互いに直交する２つの切り欠き平面４４、４５と円筒面部４３との交線部分である回転止部６６、６７が機械的回転止壁である平面側壁２１に接触することになる。弁体４の回転方向から回転止部６６、６７のいずれかが接触したのか判別可能なため、回転角度のリセットを行うことができる。例えば基準回転角度として、回転止部６６が平面側壁２１に接触する時に０度、回転止部６７が平面側壁２１に接触する時に９０度などの設定が可能である。
【実施例２】
【００１８】
図５は、円柱状弁体が円錐台の場合の正面断面図を示したものであり、実施例１と同一符号は同一物、または同一機能物を示す。
このような弁体形状の場合、弁体７と弁室８の間に付勢部材７１を設け、この付勢部材７１で弁体７を円錐台小径方向に付勢することで、弁体７と弁室８との間の隙間が減少することになりシール性能をさらに高めることができる。この付勢部材７１は、例えば板バネであり、所望の付勢性能が実現できれば材質は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
以上本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。例えば実施例では弁体４の回転角度範囲を９０度としたが、全開、全閉が実現できる９０度より小さい必要最小限の回転角度範囲であってもよい。また、実施例では弁体４の出口６２およびハウジング３のアウトポート３４の形状を円形に設けたが、弁体４の出口６２およびハウジング３のアウトポート３４の形状を弁体４の回転角度と連通断面積の関係がリニアに変化する方形型とすることも可能である。また、実施例では流路６が弁体４の内部で湾曲し、９０度の偏向がなされていたが、この偏向角度は９０度に限定されるものではない。また、実施例では弁体の入口、弁体の出口を一意的に設定しているが、弁体の入口を弁体の出口に、弁体の出口を弁体の入口に設定することも可能である。また、本発明の弁体形状等は切削により実現しても、鋳造により実現してもかまわない。
【００２０】
また、本発明の回転式流量制御弁１は排気ガス還流システムの還流排気ガス流量制御弁以外の任意の用途に適用できる。
【００２１】
この発明の弁体サイズを小さく保ち内部に機械的回転止機構を設けた回転式流量制御弁は、流量制御弁自体の小型化、流体の流量および弁体の回転角度の確実な制御性を実現できる。このため、高速な流量制御の応答性と弁体の回転角度を見失った際における適切な基準回転角度の確認を実現できる。
【符号の説明】
【００２２】
１      回転式流量制御弁
２      弁室
２１    弁室の平面側壁（回転止壁）
３      ハウジング
３１    ハウジングの側壁（円筒壁）
３２    ハウジングの底壁
３４    アウトポート（第２ポート）
３５    インポート（第１ポート）
３７    ハウジングの円筒壁
３８    ハウジングの平面壁
４      弁体
４２    弁体の軸心部
４３    弁体の円筒面部
４４    切り欠き平面
４５    切り欠き平面
４６    小円筒面
５２    ボールベアリング
６      流路
６１    入口（第１開口部）
６２    出口（第２開口部）
６６    回転止部
６７    回転止部
７      円錐台の弁体
７１    付勢部材
８      円錐台の弁室
【図１】
2011149465.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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