(57)【要約】      （修正有）【課題】全閉時における漏洩を防止する。【解決手段】円筒形状の弁箱内に円板形状の弁体が回転自在に支持されたバタフライ弁において、弁箱１０にはＥＧＲガスが流入する流入口１１と、ＥＧＲガスが流出する流出口１２と、流入口１１に連続した流入路１３と、流出口１２に連続した流出路１４とを形成する。流入路１３および流出路１４は同一口径の円形孔形状に形成し、流入路１３の中心線と流出路１４の中心線とは一致する。流入路１３の流入口１１と反対側端部半分に流入側弁座１５を流入路１３よりも大きい口径の半だるま孔形状に形成し、流出路１４の流出口１２と反対側端部に流出側弁座１６を流出路１４よりも大きい口径の半だるま孔形状に形成する。流入側弁座１５と流出側弁座１６とは中心が一致し、互いに対向位置に配置するとともに、弁体３０の厚さの分だけ軸方向にずれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入側弁座と流出側弁座とを有する弁箱と、前記弁箱内に回転自在に支持されて前記流入側弁座と前記流出側弁座とに着座する弁体と、を備えたバタフライ弁において、
前記流入側弁座および前記流出側弁座が半だるま孔形状にそれぞれ形成されていることを特徴とするバタフライ弁。
【請求項２】
前記流入側弁座と前記流出側弁座との軸方向幅が、前記弁体の厚さ以上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁。
【請求項３】
前記流入側弁座と前記流出側弁座とは、同軸上において同心円に形成され、径方向幅が等しく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバタフライ弁。
【請求項４】
弁箱の長さ方向の中間部内周面に環帯溝を形成する環帯溝形成工程と、
前記弁箱内周面の流入路側部分における片側半分を前記環帯溝から切除して流入側弁座を形成する流入側弁座形成工程と、
前記弁箱内周面の流出路側部分における前記流入側弁座と反対の片側半分を前記環帯溝から切除して流出側弁座を形成する流出側弁座形成工程と、
を備えたバタフライ弁の製造方法。
【請求項５】
前記環帯溝の幅が、前記弁箱内に回転自在に支持されて前記流入側弁座と前記流出側弁座とに着座する弁体の厚さ以上に形成されることを特徴とする請求項４に記載のバタフライ弁の製造方法。
【請求項６】
前記環帯溝形成工程、前記流入側弁座形成工程および前記流出側弁座形成工程が、切削加工によって実施されることを特徴とする請求項４または５に記載のバタフライ弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライ弁およびその製造方法に関する。
例えば、自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置に利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ディーゼルエンジンの排気ガス成分、特に、ＮＯｘを低減する方法の一つとしてＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）法がある。
このＥＧＲ法は、排気ガス再循環バルブ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  Ｖａｌｖｅ。以下、ＥＧＲバルブという。）をエンジンの排気通路と吸気通路との間のＥＧＲ路（以下、ＥＧＲ管という。）に介設し、ＥＧＲバルブによってエンジンの排気ガスの一部を吸気系に戻してやり、新しい空気（吸入空気）と混ぜて燃焼室に送り込むことにより、燃焼室内に吸入された空気の過剰な酸素濃度を下げ、かつ、燃焼熱を奪う分だけ燃焼温度を下げてＮＯｘの生成を抑制する方法、である。
【０００３】
ＥＧＲ法を実施する排気ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ装置という）のＥＧＲバルブとしては、バタフライ弁を使用したものがある。例えば、特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７８３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バタフライ弁が使用されたＥＧＲバルブにおいては、バタフライ弁の弁軸近傍におけるシート代（接触面積）が狭小であるために、バタフライ弁の全閉時に、排気ガスが漏洩し、ＥＧＲ装置の制御精度が低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、全閉時における漏洩を防止することができるバタフライ弁およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）流入側弁座と流出側弁座とを有する弁箱と、前記弁箱内に回転自在に支持されて前記流入側弁座と前記流出側弁座とに着座する弁体と、を備えたバタフライ弁において、
前記流入側弁座および前記流出側弁座が半だるま孔形状にそれぞれ形成されていることを特徴とするバタフライ弁。
（２）弁箱の長さ方向の中間部内周面に環帯溝を形成する環帯溝形成工程と、
前記弁箱内周面の流入路側部分における片側半分を前記環帯溝から切除して流入側弁座を形成する流入側弁座形成工程と、
前記弁箱内周面の流出路側部分における前記流入側弁座と反対の片側半分を前記環帯溝から切除して流出側弁座を形成する流出側弁座形成工程と、
を備えたバタフライ弁の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
前記したバタフライ弁によれば、全閉時における漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態であるバタフライ弁を使用したＥＧＲ装置を示す模式図である。
【図２】そのバタフライ弁を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。
【図３】バタフライ弁の主要部を示す一部省略一部切断斜視図である。
【図４】バタフライ弁の製造方法を示す各一部切断斜視図である。
【図５】弁体および弁軸を示す分解斜視図である。
【図６】漏洩防止効果を示す各模式的側面図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図４は本発明の一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係るバタフライ弁は、大型トラックに搭載されるディーゼルエンジンの排気ガスを再循環させるＥＧＲ装置のＥＧＲバルブに使用されている。
【００１２】
図１に示されているように、ＥＧＲバルブとしてのバタフライ弁７は、大型トラックに使用されるディーゼルエンジン１の吸気通路２と排気通路３とを連結するＥＧＲ管４と吸気通路２との接続部に介設されている。吸気通路２と排気通路３との間には可変容量形のターボチャージャ５が介設されている。ターボチャージャ５はマフラ（図示せず）に至る排気通路３を流れる排気によってタービン５ａが回転駆動され、コンプレッサ５ｂによって新鮮な空気をエアクリーナ（図示せず）から吸い込んでインタクーラ６に送り込む。バタフライ弁７からなるＥＧＲバルブは、インタクーラ６に送り込まれた新鮮な空気にＥＧＲ管４からの排気ガスを混合させて、ディーゼルエンジン１のシリンダ１ａに接続された吸気マニホールド１ｂに供給する。
【００１３】
図２および図３に示されているように、バタフライ弁７は弁箱１０を備えている。弁箱１０はアルミニウム、鋳鉄、構造用鋼、ステンレス鋼等が使用されて円筒形状に形成されている。
弁箱１０には、ＥＧＲ管４に取り込まれたＥＧＲガスが流入する流入口１１と、ＥＧＲガスが流出する流出口１２と、流入口１１に連続した流入路１３と、流出口１２に連続した流出路１４と、が形成されている。流入路１３および流出路１４は同一口径の円形孔形状にそれぞれ形成されており、流入路１３の中心線と流出路１４の中心線とは一致されている。流入路１３の流入口１１と反対側端部半分には、流入側弁座１５が流入路１３よりも大きい口径の半だるま孔形状に形成されており、流出路１４の流出口１２と反対側端部には、流出側弁座１６が流出路１４よりも大きい口径の半だるま孔形状に形成されている。流入側弁座１５と流出側弁座１６とは中心が一致しており、互いに対向位置に配置されているとともに、弁体３０の厚さの分だけ軸方向にずれている。流入路１３と流出路１４とにより弁通路が構成されている。
弁箱１０の長さ方向の中央には一対の軸受部１７、１７が、弁箱１０の中心線を挟んで対向するように配置されて設けられており、一対の軸受部１７、１７は弁軸２０を回転自在に支持するように構成されている。
【００１４】
ここで、本発明の一実施形態であるバタフライ弁の製造方法に係る流入側弁座１５および流出側弁座１６の形成方法を、図４に即して説明する。
【００１５】
図４（ａ）に示されているように、弁箱１０は円筒形状に形成される。弁箱１０には長さ方向の中央に、一対の軸受部１７、１７が中心線と直交する線分上に配置されてそれぞれ形成されている。弁箱１０の内周面における一対の軸受部１７、１７が形成された部位には、環帯溝１８がエンドミル等の溝切り工具４１を使用して形成される。
環帯溝１８は軸方向幅Ｓが弁体３０の厚さＴよりも若干大きめに設定され、溝底の内径（口径）ｄが弁体３０の外径Ｄよりも若干大きめに設定される。
【００１６】
図４（ｂ）に示されているように、エンドミル等の切削工具４２が使用されることにより、弁箱１０の内周面における流入路１３に対応する右側部分の上側半分が、環帯溝１８から流入口１１にわたって切除される。この切除により、環帯溝１８の左側壁面上側半分には、流入路１３よりも大きい口径の半だるま孔形状の流入側弁座１５が形成される。  
【００１７】
図４（ｃ）に示されているように、同様に、切削工具４２が使用されることにより、弁箱１０の内周面における流出路１４に対応する左側部分の下側半分が、環帯溝１８から流出口１２にわたって切除される。この切除により、環帯溝１８の右側壁面下側半分には、流出路１４よりも大きい口径の半だるま孔形状の流出側弁座１６が形成される。
なお、本実施形態においては、例えば、流入口１１の側から切削工具４２を挿入して、弁箱１０の内周面における流入路１３に対応する右側部分の上側半分と、弁箱１０の内周面における流出路１４に対応する左側部分の下側半分の両方とも、弁箱１０を冶具から外したり、軸受部１７を中心に１８０度回転させることなく加工することができる。また、流出口１２の側から加工してもよい。
【００１８】
翻って、図２および図３に示されているように、弁箱１０の中心線上には弁軸２０が中心線と直交するように架設されており、弁軸２０の両端部は弁箱１０に形成された一対の軸受部１７、１７によって回転自在に支持されている。弁軸２０の一端部は弁箱１０の外部に突出しており、突出端部には弁軸２０を９０度往復回動させるアクチュエータが連結される。
【００１９】
図５に示されているように、弁軸２０の中間部には取付部２１が形成されており、取付部２１には円形平板形状に形成された弁体３０が締結されている。
弁軸２０はアルミニウム、鋳鉄、構造用鋼、ステンレス鋼等が使用されて円柱形状に形成されており、弁軸２０の中間部の片面には面取り部２２がエンドミル等を使用した切削加工によって一定幅および一体深さに形成されている。面取り部２２は軸方向の幅が弁体３０の直径よりも大きく、深さが弁軸２０の直径の１／４程度に形成される。
面取り部２２には取付面２３と一対のシール部２４、２４とが、エンドミル等を使用した切削加工によって同時に形成されている。取付面２３は深さが弁体３０の厚さと略等しく形成されている。一対のシール部２４、２４はそれぞれ略二等辺三角形の平板形状に形成されており、取付面２３の中心に対して点（回転）対称形に配置されている。一対のシール部２４、２４は先端の間隔Ｗ24が弁体３０の直径Ｄよりも若干大きくなるように設計されている。
【００２０】
弁体３０は直径Ｄが一対のシール部２４、２４の先端の間隔Ｗ24よりも若干小さい円板形状に形成されており、弁体３０の外周には半円形平板形状の突起３１が一対、１８０度離れた位置にそれぞれ配置されて径方向外向きに突設されている。一対の突起３１、３１は先端の間隔Ｗ31が一対のシール部２４、２４の先端の間隔Ｗ24よりも若干大きく形成されており、一対の突起３１、３１の外周の一部が一対のシール部２４、２４の外周の一部に接触するように設定されている。
弁体３０の中間部には一対の挿通孔３２、３２が一対の突起３１、３１に対応する位置に配置されて、厚さ方向に貫通するようにそれぞれ穿設されている。挿通孔３２の内径は雌ねじ孔２５の内径よりも若干大きく設定されている。
弁体３０は弁軸２０と熱膨張係数が均等の材料が使用されてプレス加工によって成形される。一対の突起３１、３１は弁体３０のプレス加工時に形成される。
【００２１】
弁軸２０の取付部２１に取り付けられる際に、弁体３０は中心が取付面２３の中心に整合されるとともに、一対の突起３１、３１が一対のシール部２４、２４に同一回転方向位置になるように配置され、続いて、弁体３０が取付面２３に対して水平回転されることにより、図２（ｂ）に示されているように、一対の突起３１、３１の側面が一対のシール部２４、２４の側面にそれぞれ接触される。
次いで、図２（ａ）および図５に示されているように、面取り部２２に対応した形状の固定部材２６が面取り部２２に取り付けられて、続いて、固定部材２６に穿設された一対の挿通孔２７、２７および弁体３０の一対の挿通孔３２、３２に一対のボルト２８、２８がそれぞれ挿通されて、雌ねじ孔２５、２５にねじ込まれることにより、弁体３０が弁軸２０の取付部２１に締結される。
なお、弁軸２０と固定部材２６とは一体であってもよい。
【００２２】
ＥＧＲ装置におけるバタフライ弁７の作用および効果を説明する。
例えば、ＮＯｘの生成を抑制する必要がない場合には、ＥＧＲバルブとしてのバタフライ弁７は、図２に示されているように全閉される。すなわち、図２において、弁体３０は上側半分の流出口１２側端面が流入側弁座１５に当接し、下側半分の流入口１１側端面が流出側弁座１６に当接することにより、流入路１３と流出路１４との連通を遮断する。
【００２３】
この全閉状態において、図６（ａ）に示されているように、弁箱１０の両側からオフセットした円形孔を切削して流入側弁座１５' と流出側弁座１６' とを形成する従来のバタフライ弁においては、流入側弁座１５' および流出側弁座１６' は三日月形状になるので、弁軸２０近傍においてシート代（接触面積）が狭小になってしまう。
また、弁体３０と流入路１３および流出路１４の内周面とのクリアランスＣが小さいので、弁体３０と流入路１３および流出路１４の内周面との干渉を防止するストッパを設ける必要があるが、寸法公差等が厳格になる。また、流入路１３または流出路１４の内周面に煤が堆積すると、弁体３０と堆積した煤が干渉して弁体３０の動きが重くなってしまう。
【００２４】
本実施形態に係るバタフライ弁７においては、前述したように、流入側弁座１５および流出側弁座１６は半だるま孔形状にそれぞれ形成されているので、図６（ｂ）に示されているように、弁軸２０近傍においても他と同一のシール代を確保することができる。すなわち、半だるま孔形状の流入側弁座１５および流出側弁座１６は径方向幅Ａが全周（半周）にわたって一定であるので、弁軸２０近傍においてもシール代は減少しない。
また、弁体３０と流入路１３および流出路１４の内周面とのクリアランスＣが大きくなるので、弁体３０と流入路１３および流出路１４の内周面との干渉を防止するためのストッパを省略することができるか、設ける場合であっても、寸法公差等の厳格性を大幅に緩和することができる。そして、クリアランスＣが大きくとれるため、煤が流入路１３または流出路１４の内周面に堆積しても、弁体３０と堆積した煤が干渉して弁体３０の動きを重くすることはなく、その分、弁軸２０を９０度往復回動させるアクチュエータを小型化することができる。
さらに、流入側弁座１５と流出側弁座１６との軸方向寸法は環帯溝１８の幅Ｓによって高精度に形成することができるので、流入側弁座１５と流出側弁座１６と両面において当接する弁体３０は、プレス加工等によって平板形状に形成すれば済む。
【００２５】
前記実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００２６】
（１）弁軸近傍においても一定のシール代を確保することにより、全閉時におけるバタフライ弁のシール性能を高めることができるので、バタフライ弁の全閉時に流入路側の排気ガスが流出路側に漏洩してしまう現象によるＥＧＲ装置の制御制度の低下を未然に防止することができる。
【００２７】
（２）弁体と流入路および流出路の内周面とのクリアランスを大きくすることにより、弁体と流入路または流出路の内周面との干渉を防止するためのストッパを省略することができるか、設ける場合であっても寸法公差等の厳格性を大幅に緩和することができるので、バタフライ弁のコストを低減することができる。
【００２８】
（３）流入側弁座と流出側弁座との軸方向寸法を環帯溝の幅によって高精度に形成することにより、流入側弁座と流出側弁座と両面において当接する弁体はプレス加工等によって平板形状に形成すれば済むので、バタフライ弁のコストを低減することができる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３０】
例えば、半だるま孔形状の流入側弁座および流出側弁座は前述した方法により形成するに限らず、放電加工法、ダイキャスト法、ロストワックス法、焼結法等によって形成してもよい。
【００３１】
弁体を回転自在に支持する軸受部は、流入側弁座および流出側弁座の形成前に弁箱に形成するに限らず、流入側弁座および流出側弁座の形成後に形成してもよい。
【００３２】
前記実施形態においては、ＥＧＲ装置に使用した場合について説明したが、本発明に係るバタフライ弁は他の用途全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…ディーゼルエンジン、１ａ…シリンダ、１ｂ…吸気マニホールド、２…吸気通路、３…排気通路、４…ＥＧＲ管、５…ターボチャージャ、５ａ…タービン、５ｂ…コンプレッサ、６…インタクーラ、７…バタフライ弁（ＥＧＲバルブ）、
１０…弁箱、１１…流入口、１２…流出口、１３…流入路、１４…流出路、１５…流入側弁座、１６…流出側弁座、１７…軸受部、１８…環帯溝、
２０…弁軸、２１…取付部、２２…面取り部、２３…取付面、２４…シール部、２５…雌ねじ孔、２６…固定部材、２７…挿通孔、２８…ボルト、
３０…弁体、３１…突起、３２…挿通孔、
４１…溝切り工具、４２…切削工具。
【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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