(57)【要約】【課題】簡単な構造で、弁体の全ての回転角においてシートリングと流体流路の内周壁との間でこじりが発生することを確実に防止できるボールバルブの提供。【解決手段】  ハウジング内に、球面の一部で構成された環状の凸シール面を有する弁体を回転自在に配し、同一球面の一部で構成されるとともに前記凸シール面に摺動する環状の凹シール面を有するシートリングを前記弁体の回転軸と直行する方向に弾性保持（フローティング支持）するボールバルブにおいて、シートリングの弁体側部に弁体の回転軸に係止する係止部材を付設した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの流体流路に、球面の一部で構成された環状の凸シール面を有する弁体を回転自在に配し、略同一球面の一部で構成されるとともに前記凸シール面に摺動する環状の凹シール面を有するシートリングを弾性保持したボールバルブにおいて、前記シートリングに弁体の回転軸に係止して該シートリングのぶれを阻止する係止部材を付設したことを特徴とするボールバルブ。
【請求項２】
前記係止部材は、前記シートリングの端面に設けられ、前記弁軸を挟持する挟持部材であることを特徴とする請求項１に記載のボールバルブ。
【請求項３】
前記挟持部材は、左右一対のピンからなることを特徴とする請求項２に記載のボールバルブ。
【請求項４】
ハウジングの流体流路に、球面の一部で構成された環状の凸シール面を有する弁体を回転自在に配し、略同一球面の一部で構成されるとともに前記凸シール面に摺動する環状の凹シール面を有するシートリングを弾性保持したボールバルブにおいて、前記シートリングに弁体の回転軸に係止して該シートリングのぶれを阻止する係止部材を付設し、前記回転軸に前記係止部材の該回転軸の軸方向への変位を阻止するガイド手段を設けたことを特徴とするボールバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体の流路の開閉に使用されるボールバルブにかかわり、とくに内燃機関の排気ガスを吸気側に再循環させる再循環（ＥＧＲ）流量の制御に好適なボールバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
球面の一部で構成された環状の凸シール面を有する弁体と、同一球面の一部で構成されるとともに前記凸シール面と接合してシール面を形成する環状の凹シール面（弁座）を備えた筒状のシートリングと、を組み合わせたボールバルブが公知である（特許文献１）。このシートリングは、流体流路の軸方向に弾性保持（フローティング支持）され、弁体の回転軸とは直交配置されている。凸シール面と凹シール面との摺動位置（当接位置またはスラストの作用位置）は、弁体の開閉動作に伴いシール面の周辺と中心との間を揺動する。この揺動にともない、シートリングは、中心軸から偏った位置にスラストを受け、かつ摺動による摩擦力が球面の接線方向に作用する。このため、シートリングが嵌め込まれた流体流路の内周壁との間でこじりが生じ、作動不良の原因となりやすい。
【０００３】
特許文献１に記載の発明では、シートリングが弁体側に軸方向移動（スライド）することを規制する規制部材を設け、こじりの発生を低減させている。しかしながら、規制部材でシートリングの移動が規制されるまでの間は、こじりの発生を完全には防止できない。また、移動が規制されたあとは、弁体の回転角と弁開度との適正な調節が困難となり、急激に弁開度が増大する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
この発明の目的は、簡単な構造で、弁体の全ての回転角においてシートリングと流体流路の内周壁との間でこじりが発生することを確実に防止できるボールバルブの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、ハウジング内に、球面の一部で構成された環状の凸シール面を有する弁体を回転自在に配し、同一球面の一部で構成されるとともに前記凸シール面に摺動する環状の凹シール面を有するシートリングを前記弁体の回転軸と直交する方向に弾性保持（フローティング支持）するボールバルブにおいて、シートリングの弁体側部に弁体の回転軸に係止する係止部材を付設したことを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載の発明は、弁体の回転軸に、係止部材が該回転軸方向に移動することを阻止するガイド部材を取り付けている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明では、シートリングの端部など弁体側部に弁体の回転軸に係止する係止部材を付設している。このため、シートリングの端部が回転軸と直交する方向にぶれることが阻止できる。この結果、弁体の全ての回転角においてシートリングと流体流路の内周壁との間でこじりが発生することを確実に防止できる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、ガイド部材により係止部材が該回転軸方向に移動することを阻止しているので、シートリングの端部が回転軸と直交する方向および回転軸方向のいずれの方向にもぶれることが阻止できる。これにより、シートリングの摺動面の偏摩耗、シートリングに加わる振動などにより、シートリングと流体流路の内周壁との間でこじりが発生することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１にかかるボールバルブの正面断面図である。
【図２】実施例１にかかるボールバルブの平面断面図である。
【図３】実施例２および実施例３にかかるシートリングの正面断面図および右側面図である。
【図４】弁軸に装着する係止部材の装着図である。
【図５】ガイド手段の実施例を示す正面図である。
【図６】ガイド手段の他の実施例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
図１は、この発明にかかるボールバルブ１の正面図を示し、エンジンの排気路と吸気路とを連結して排気ガスの一部を吸気側に再循環（ＥＧＲ）するための排気ガス再循環路１０に介装されている。ボールバルブ１はハウジング２を備えており、ハウジング２には排気ガス再循環路１０の一部を構成する円筒状のガス流路（流体流路）２１が設けられている。ガス流路２１は、一端（図示右端）２２がエンジンの吸気路に連通した排気ガスの下流側、他端（図示左端）２３がエンジンの排気路に連通した上流側となっている。ボールバルブ１は、エンジンの運転条件に合わせて再循環させるガス流量を調整する作用を有する。
【００１３】
ハウジング２内には、ガス流路２１を開閉するための弁体３と、弁口（弁座）を形成する円筒状のシートリング４とが配設されている。ハウジング２の図示上端には、弁体３を駆動するためのアクチュエータ１１が装着されている。弁体３は、ガス流路２１を貫通してハウジング２に両端が軸支された弁軸３１と、弁軸３１に締結手段としてのねじ３２により締結された円板状の弁板３３とからなる。弁板３３の外周は、弁軸３１の上に中心Ｇを有する球面を、中心線Ｌと直交する２つの平行面で切断した環状の凸シール面３４（図２参照）となっている。なお、弁板３３は、ねじ３２以外の固着手段により弁軸３１に固着されていてもよい。
【００１４】
弁軸３１は、図１に示す上端部がアクチュエータ１１に連結され、アクチュエータ１１により図２に示す右回りに回動して開弁する。図２に示すボールバルブ１の平面断面図の如く、弁体３の弁板３３は、一点鎖線で図示する閉弁（弁開度ゼロ、回転角θ＝０）の状態から右周りに回転（開弁）し、二点鎖線で図示する回転角θ＝９０度（全開）まで回動する。凸シール面３４は、回転角θ＝０のときガス流路２１の中心線Ｌ上に中心軸を有する。
【００１５】
ガス流路２１の内周には、シートリング４が軸方向への変位ないし移動（スライド）可能に遊び嵌めされている。シートリング４の外周には内周突条５が設けられている。シートリング４の上流側にはシートリング４を図示左方に付勢する付勢手段６が設置されている。
【００１６】
シートリング４は、図３に示す如く円筒状を呈し、一端につば部４１、中間に小外形部４２、他端には径大部４３が設けられている。径大部４３の他端面には、バネ室を形成するための筒部４４が形成されている。つば部４１からは、この発明の要旨である係止部材７が突設されている。この実施例では、係止部材７は、つば部４１の左右両側部に弁軸３１の回転面内に突設された一対ずつ計４本のピン７１からなる。一対のピン７１、７１の隙間７０は、弁軸３１を摺動可能に挟持できる寸法に設定されている。シートリング４は、一端の内周に凸シール面３４（図２に示す）に当接する弁座としての凹シール面４７が周設されている。
【００１７】
内周突条５は、弁軸３１および弁板３３の外周に位置するテーパー状の拡開部５１、その上流側の小内径部５２、および段部５３からなる。この実施例では、内周突条５はガス流路２１の内周を内側に膨出させて突条として形成されているが、リング状の別体をガス流路２１の内周に嵌め込んで形成されてもよい。
【００１８】
付勢手段６は、ガス流路２１の他端側内周に嵌め込まれて固定された矩形断面を有する円環状の支持部材６１と、この支持部材６１と径大部４３の他端面との間に介装された弾性体としてのバネ６２とからなる。小内径部５２と小外形部４２との間には、断面が横Ｕ字形の円筒状リップシール６３が介装されている。円筒状リップシール６３は、弾性体であり、外筒部６４が小内径部５２の内周壁に当接し、内筒部６５が小外形部４２に当接して配され、シートリング４をガス流路２１の内周壁に弾性支持している。すなわちシートリング４は、付勢手段６および円筒状リップシール６３により、ガス流路２１内に、軸方向および半径方向に弾性支持またはフローティング支持されている。
【００１９】
バネ６２は、この実施例では円環板状のウェイブスプリングであり、シートリング４の他端側に形成した筒部４４に嵌め込まれている。バネ６２は、一端が径大部４３の他端面に当接し、他端が支持部材６１に当接し、シートリング４を図示右方向に付勢している。弾性体としてのバネ６２は、コイルスプリング、皿バネなど他の構造のバネであっても良く、Ｏリングなどバネ以外の弾性体であってもよい。
【００２０】
図２とともに、ボールバルブ１の作動を説明する。一点鎖線の弁板３３は回転角θ＝０（全閉）の状態の弁体３およびシールリング４の位置関係を示す。回転角θ＝０のとき、凸シール面３４と凹シール面４７とは、全周で接触し接触面積は最大となっており、付勢手段６（バネ６２）による当接面の面圧は最低値となっている。
【００２１】
回転角θが増大するに伴い、凸シール面３４は回動しながら凹シール面４７と摺動し、回転角θが小さい間は、接触面（摺動面）は図示上側およひ下側が幅が徐々に狭くなり、さらに回転角θが増大すると、図示上端または下端のいずれか一方または双方の位置に隙間ができ、開口（開弁）して、ガスが流れ始める。
【００２２】
シートリング４の凹シール面４７と、弁体３の凸シール面３４との接触位置（摺動位置）が、開弁当初（回転角θ＝０）は図示中央位置（弁軸と同位置）から回転角θの増大に伴い図示上方に移動する。さらに回転角θが増大して弁板３３が二点鎖線で示す回転角θ＝９０度位置（弁板３３が中心軸Ｌと平行となる位置）に達すると、図示Ａの位置まで移動する。この位置では、シートリング４は、一端面に中心線Ｌの位置に対して距離Ｃだけ偏心した位置から矢印Ｋの方向にスラストを受ける。
【００２３】
このため、シートリング４にはモーメントが加わり、ガス流路２１の内周壁とこじりが生じ易い。また、凸シール面３４と凹シール面４７との接触面の摺動により、中心Ｇを有する球面の接線方向に摩擦力を受けることによってもシートリング４にはモーメントが加わり、同様に流路２１の内周壁にこじりが生じる。シートリング４が流路２１の内周壁にこじれると、摩耗して耐久性が低下するほか、凸シール面３４と凹シール面４７との接触面の機密性が低下する。
【００２４】
この発明では、係止部材７である一対のピン７１、７１が、弁軸３１を挟持している。このため、スラストの作用点の偏心または摺動面に加わる摩擦力によりシートリング４に加わるモーメントは、一対のピン７１、７１により受け持たれる。これにより、回転角θの全範囲において、シートリング４が流路２１の内周壁にこじれることを確実に阻止できる。
【００２５】
図４は、係止部材７の他の実施例を示す。図４の（イ）は、係止部材７を、つば部４１の左右の一端面に突設した横Ｖ字形に配された一対の傾斜ピン７３、７３で形成している。一対の傾斜ピン７３、７３の間に弁軸３１が挟持され、実施例１と同様の作用、効果を奏する。図４の（ロ）は、係止部材７を、つば部４１の左右の一端面に固着した略Ｃ字形の係止具７２で構成している。略Ｃ字形の係止具７２は、弁軸３１に外嵌めされ、実施例１と同様の作用、効果を奏する。
【００２６】
図５は、この発明のボールバルブ１の実施例２を示す。この実施例では、弁軸３１に係止部材７の弁軸３１の軸方向（流路２１の中心軸と直交方向）への移動を阻止するＣリング状のガイド手段８を固着している。ガイド手段８は、図５の（イ）に示す如く、ピン７１、７１の両側を支持するもの、図５の（ロ）に示す如くピン７１、７１の内側のみを支持するもの、さらにはピン７１、７１の外側のみを係止するもののいずれであってもよい。
【００２７】
この実施例２では、シートリング４を上下方向と左右方向とに保持でき、スラストの左右不均一、摩擦の左右不均一、または振動によるアンバランスな外力に対しても、シートリング４のこじりを確実に防止できる利点がある。なお、ガイド手段８の構造は、円環、糸巻、コ字形のなどの部材を弁軸３１に付設してもよく、図６に示すごとく弁軸３１の外周に係止部材７が係合する溝８１または突条を設けてもよい。また、係止部材７は、シートリング４の構造により端面以外の位置に設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
この発明のボールバルブ１は、シートリング４に弁軸３１に係止する係止部材７を設けているので、シートリング４が流路２１の内周壁にこじれることが防止でき、耐久性に優れる。
【符号の説明】
【００２９】
１      ボールバルブ
２      ハウジング
３      弁体
３０    シール面
３１    弁軸
３３    弁板
３４    凸シール面
４      シートリング
４７    凹シール面（弁座）
６      付勢手段
７      係止部材
８      ガイド手段
【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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