(57)【要約】【課題】高いシール性を確保すると共に、弁体の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくする。【解決手段】ＥＧＲガスが流通するガス通路３を開閉する弁体４と、この弁体が着座する弁座５と、弁体に開閉動作を行わせる回転軸６とを備え、弁体は、この弁体が閉鎖するガス通路の面１０に対して直交する方向に移動可能に回転軸に保持され、弁体を全閉させる回転軸の角度位置において、弁体の上流側と下流側との差圧によって弁体が弁座に押し付けられるようにする。特に、弁体を弁座から離間させる向きに付勢するばね８を設ける。【選択図】図１
2011047290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲガスが流通するガス通路を開閉する弁体と、該弁体が着座する弁座と、前記弁体に開閉動作を行わせる回転軸とを備えたＥＧＲバルブであって、
前記弁体は、該弁体が閉鎖する前記ガス通路の面に対して直交する方向に移動可能に前記回転軸に保持され、前記弁体を全閉させる前記回転軸の角度位置において、前記弁体の上流側と下流側との差圧によって前記弁体が前記弁座に押し付けられるようにしたことを特徴とするＥＧＲバルブ。
【請求項２】
前記弁体を前記弁座から離間させる向きに付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲバルブ。
【請求項３】
前記回転軸は、全閉状態で前記弁体より下流側に位置するように配置されたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のＥＧＲバルブ。
【請求項４】
前記回転軸は、その中心線が前記弁体が閉鎖する前記ガス通路の面に対して交差するように設けられたことを特徴とする請求項３に記載のＥＧＲバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を吸気側に戻す還流路の途中に設けられて排気ガスの還流量を制御するＥＧＲバルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関においては、燃費の向上などを目的として、内燃機関から排出される排気ガスの一部を吸気側に戻す、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）が採用されている。このＥＧＲでは、排気ガスの還流量を制御するＥＧＲバルブが設けられているが、近年、排気ガスの還流量を大きくする要望から、ＥＧＲバルブにはガス流れをできるだけ阻害しない構造のものが望まれている。
【０００３】
このようなガス流れを阻害しない構造のものとしては、ボールバルブやバタフライバルブがある。また、弁体の回転軸を弁座の中心線から偏心して設けた構成のものが知られている（特許文献１参照）。この構成では、開弁時に弁体がガス通路から待避した状態となるため、弁体が流れを阻害し難くなり、流量を増大することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１７２２１１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、ボールバルブでは、上流側と下流側との２箇所に弁座を設ける必要があるため、弁体の開閉動作に伴う摺動抵抗が大きく、また、オルダム継ぎ手と可動弁座とを組み合わせた弁体の調芯機構を設けることで、閉弁時のシール性を改善することができるが、その反面、構造の複雑化及び大型化を招くという問題が生じる。
【０００６】
また、バタフライバルブでは、僅かな開度で弁体が弁座から離れるため、開閉時の摺動抵抗がボールバルブより小さくなる利点があるものの、組み付け誤差や熱変形などに起因してシール性が低下する問題があり、これを改善するため、Ｃ字形状として弾性を備えたシールリングを弁体の外周部に装着したものもあるが、シールリングの隙間からガスが漏出する問題があり、高いシール性を確保することができない。
【０００７】
また、弁体の回転軸を弁座の中心線から偏心して設けた構成のものでは、バタフライバルブと同様に、開閉時の摺動抵抗が小さくなる利点があるものの、組み付け誤差や熱変形などに起因してシール性が低下する問題があり、高いシール性を確保することができない。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、高いシール性を確保すると共に、弁体の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができるように構成されたバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた第１の発明は、ＥＧＲガスが流通するガス通路（３・２３）を開閉する弁体（４・２４）と、該弁体が着座する弁座（５・２５）と、前記弁体に開閉動作を行わせる回転軸（６・２６）とを備えたＥＧＲバルブ（１・２１）であって、前記弁体は、該弁体が閉鎖する前記ガス通路の面（１０・３０）に対して直交する方向に移動可能に前記回転軸に保持され、前記弁体を全閉させる前記回転軸の角度位置において、前記弁体の上流側と下流側との差圧によって前記弁体が前記弁座に押し付けられるようにした構成とする。
【００１０】
これによると、弁体の全閉時に、弁体の上流側と下流側との差圧によって弁体が弁座に押し付けられて、高い圧力で弁体が弁座に当接するため、高いシール性を確保することができる。また、弁体の開閉時には、ガス通路が開放されるのに応じて弁体に作用する差圧が小さくなることで、弁体を弁座に押し付ける力も小さくなることから、弁体が弁座から離れる、また弁体が弁座から離れずとも弁体と弁座との接触圧が低くなるため、弁体の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができる。
【００１１】
この場合、弁体が下流側に変位することで弁体を弁座に密着させるようにするため、弁座面を、下流側に向かって次第に縮径したテーパー形状に形成すると共に、弁体の弁座当接面を、球帯状をなすように形成した構成とすると良い。
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記弁体を前記弁座から離間させる向きに付勢する付勢手段（８・２８）を備えた構成とする。
【００１３】
これによると、弁体の開閉動作時に弁体を弁座から確実に離すことができ、特に全閉位置から開く際に弁体を弁座から即座に離すことができるため、弁体の開閉動作に伴う摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
【００１４】
この場合、付勢手段の付勢力は、弁体を全閉させる回転軸の角度位置で、弁体の上流側と下流側との差圧による押圧力より小さくなるように設定される。これにより、閉弁時に回転軸が弁体を全閉させる角度位置になると、付勢力に抗して確実に弁体を閉方向に変位させて全閉状態とすることができる。
【００１５】
前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１・第２の発明において、前記回転軸（２６）は、全閉状態で前記弁体（２４）より下流側に位置するように配置された構成とする。
【００１６】
これによると、回転軸の軸受け部に異物が進入することを防止するシール部が、上流側に比較して温度が低い下流側に位置するため、熱に弱いゴム製のシール材を保護するための構造を簡素化することができ、耐熱性を向上させることができる。さらに、弁体を所要の方向に移動可能に保持する弁体保持機構も、上流側に比較して異物が進入し難い下流側に位置するため、この弁体保持機構に異物が挟み込まれることを抑制することができる。
【００１７】
前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第３の発明において、前記回転軸は、その中心線が前記弁体が閉鎖する前記ガス通路の面（３０）に対して交差するように設けられた構成とする。
【００１８】
これによると、簡易な構成で弁体よりも下流側に回転軸を配置することができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように本発明によれば、弁体の全閉時に、弁体の上流側と下流側との差圧によって弁体が弁座に押し付けられるため、高いシール性を確保することができ、また、弁体の開閉時には、ガス通路が開放されるのに応じて弁体に作用する差圧が小さくなることで、弁体を弁座に押し付ける力も小さくなるため、弁体の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができ、これにより弁体及び弁座の摩耗を抑制して耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＥＧＲバルブを示す断面図である。
【図２】図１に示したＥＧＲバルブの斜視図であり、通路部材を切断して示す。
【図３】図１に示したＥＧＲバルブの要部断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るＥＧＲバルブを示す断面図である。
【図５】図４に示したＥＧＲバルブの斜視図であり、通路部材を切断して示す。
【図６】図４に示したＥＧＲバルブの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
＜第１の実施形態＞
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るＥＧＲバルブ１は、内燃機関から排出される排気ガスの一部を吸気側に戻す還流路の途中に設けられてＥＧＲガスの流量を制御するものであり、通路部材２の内部に画成されたガス通路３を開閉する円盤状の弁体４と、この弁体４が着座する弁座５と、弁体４に開閉動作を行わせる回転軸６とを備えている。また、弁体４は、この弁体４が閉鎖するガス通路３の面１０に対して直交する方向、ここでは弁体４の中心線方向に移動可能に回転軸６に保持され、弁体４を全閉させる回転軸６の角度位置において、弁体４の上流側と下流側との差圧によって弁座５に押し付けられるようになっている。
【００２３】
特にここでは、回転軸６が、全閉状態で弁体４より上流側に位置するように配置され、その中心線が弁体４が閉鎖するガス通路３の面１０、すなわち弁座５に対する弁体４の接触部を通る平面に対して平行となるように設けられている。この回転軸６は、図示しないモータにより駆動され、通路部材２を貫通するように設けられており、回転軸６の軸受け部１５に異物が進入することを防止するため、回転軸６の周囲にシール部１６が設けられている。
【００２４】
また、このＥＧＲバルブ１では、弁体４を中心線方向に移動可能に回転軸６に保持させる弁体保持機構７として、回転軸６に、その軸線に対して直交する向きに取付孔１１が貫設されると共に、弁体４に、その上流側の面の中心部から弁体４の中心線方向に突出した態様で、取付孔１１より長寸な取付軸１２が設けられており、取付軸１２が取付孔１１に嵌挿されて、弁体４が取付軸１２の軸線方向に進退可能となっている。なお、取付孔１１からの取付軸１２の抜け出しが、取付軸１２に先端に設けられた規制部１３で規制される。
【００２５】
弁座面５ａは、下流側に向かって次第に縮径したテーパー形状に形成されており、これにより弁体４が下流側に変位することで弁体４を弁座面５ａに密着させることができる。また、弁体４は、その弁座当接面４ａが球帯状をなす、すなわち中心線を通る平面で切断した断面が円弧状をなすように形成されており、これにより弁体４は、図２に示すように、回転軸６を中心にして円滑に開閉動作を行うことができる。ここで、図２（Ａ）は全閉状態を示し、図２（Ｂ）は中間開度の状態を示し、図２（Ｃ）は全開状態を示している。
【００２６】
特にここでは、弁座面５ａが、円錐台形状、すなわち中心線を通る平面で切断した断面が直線となるように形成されている。これにより、弁体４の開閉動作時に、弁体４の弁座当接面４ａと弁座面５ａとの間に隙間が形成されるため、摺動抵抗を低減することができる。なお、弁座面５ａは、弁体４の弁座当接面４ａと同様に、球帯状、すなわち中心線を通る平面で切断した断面が円弧状をなすように形成することも可能である。
【００２７】
また、図１に示したように、弁体保持機構７では、弁体４に設けた取付軸１２が、回転軸６に設けた取付孔１１に遊挿されている、すなわち取付孔１１の内径を取付軸１２の外径より僅かに大きく形成して、取付軸１２と取付孔１１との間に遊びが設けられており、これにより弁体４、弁座５、及び回転軸６の組み付け誤差や熱変形に影響されることなく、弁体４の弁座当接面４ａを全周に渡って弁座面５ａに確実に密着させる調芯機能が得られる。
【００２８】
弁体４の弁座当接面４ａを形成する球帯の中心Ｏと回転軸６の中心線との位置関係は、図３に示すように、２通りある。図３（Ａ）に示す例では、弁体４が弁座５に密接した全閉状態において、弁体４の弁座当接面４ａを形成する球帯の中心Ｏが回転軸６の中心線を通るように設定されている。このようにすると、シール性を向上させる利点が得られる。図３（Ｂ）に示す例では、弁体４が弁座５から離れて回転軸６に当接した状態において、弁体４の弁座当接面４ａを形成する球帯の中心Ｏが回転軸６の中心線を通るように設定されている。このようにすると、弁体４の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくする利点が得られる。
【００２９】
なお、弁体４の弁座当接面４ａを形成する球帯の中心Ｏと回転軸６の中心線との位置関係は、これに限定されない。例えば図３（Ａ）に示す全閉位置と図３（Ｂ）に示す開位置との間に弁体４が位置する状態において、弁体４の弁座当接面４ａを形成する球帯の中心Ｏが回転軸６の中心線を通るように設定することも可能である。
【００３０】
このように構成されたＥＧＲバルブ１では、弁体４の全閉時に、弁体４の上流側と下流側との差圧によって弁体４が弁座５に押し付けられて、高い圧力で弁体４が弁座５に当接するため、高いシール性を確保することができる。また、弁体４の開閉時には、ガス通路３が開放されるのに応じて弁体４に作用する差圧が小さくなることで、弁体４を弁座５に押し付ける力も小さくなることから、弁体４が弁座５から離れる、また弁体４が弁座５から離れずとも弁体４と弁座５との接触圧が低くなるため、弁体４の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができる。
【００３１】
ちなみに、このＥＧＲバルブ１では、ボールバルブと同様に、弁体４の弁座当接面４ａが球面状をなすが、ボールバルブでは、上流側と下流側との２箇所に弁座を設ける必要があるのに対して、このＥＧＲバルブ１では、弁座５が１箇所のみで済み、ボールバルブと比べて接触抵抗が小さくなる。また、このＥＧＲバルブ１では、弁体４が弁座５に全周に渡って密着するため、バタフライバルブにおいてＣ字形状をなすシールリングを設けた構成と比べて、ガス漏出量が少なく、高いシール性を確保することができる。また、ボールバルブでは、弁体の調芯機構として、オルダム継ぎ手や可動弁座を設けた構成が採用されているが、このＥＧＲバルブ１では、弁体４側の取付軸１２を回転軸６側の取付孔１１に遊挿する構造が採用されており、ボールバルブと比べて弁体の調芯機構を小型で簡素なものとすることができる。
【００３２】
さらに図１に示したように、このＥＧＲバルブ１は、弁体４を弁座５から離間させる向きに付勢するばね（付勢手段）８を備えている。このばね８は、コイルばねであり、取付軸１２に外嵌された状態で、取付軸１２に先端に設けられた規制部１３と回転軸６との間に圧縮状態で取り付けられている。
【００３３】
このように構成すると、弁体４の開閉動作時に弁体４を弁座５から確実に離すことができ、特に全閉位置から開く際に弁体４を弁座５から即座に離すことができるため、弁体４の開閉動作に伴う摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
【００３４】
ばね８の付勢力（ばね荷重）は、図１に示したように、弁体４を全閉させる回転軸６の角度位置で、弁体４の上流側と下流側との差圧により弁体４に作用する押圧力（差圧×受圧面積）Ｆより小さくなるように設定されている。これにより、閉弁時に回転軸６が弁体４を全閉させる角度位置になると、ばね８の付勢力に抗して確実に弁体４を閉方向に変位させて全閉状態とすることができる。
【００３５】
また、ばね８の付勢力（ばね荷重）は、適宜な開度で、弁体４がガス流れから受ける押圧力より大きくなるように設定されている。弁体４がガス流れから受ける押圧力は弁体４の開度が大きくなるのに応じて小さくなるが、開度が小さい状態で、弁体４がガス流れから受ける押圧力よりばね８の付勢力が大きくなるように設定すると、弁体４が弁座５に高い圧力で接触した状態で弁体４が回転することを抑制して、弁体４の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができる。
【００３６】
なお、このＥＧＲバルブ１においてばね８を省略した構成も可能である。このような構成でも、高いシール性を確保すると共に、弁体４の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができる。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
図４に示すように、本発明の第２の実施形態に係るＥＧＲバルブ２１は、第１の実施形態と同様に、通路部材２２の内部に画成されたガス通路２３を開閉する円盤状の弁体２４と、この弁体２４が着座する弁座２５と、弁体２４に開閉動作を行わせる回転軸２６とを備えている。また、弁体２４は、この弁体２４が閉鎖するガス通路２３の面３０に対して直交する方向、ここでは弁体４の中心線方向に移動可能に回転軸２６に保持され、弁体２４を全閉させる回転軸２６の角度位置において、弁体２４の上流側と下流側との差圧によって弁座２５に押し付けられるようになっている。
【００３８】
特にここでは、回転軸２６が、全閉状態で弁体２４より下流側に位置するように配置され、その中心線が弁体２４が閉鎖するガス通路２３の面３０、すなわち弁座２５に対する弁体２４の接触部を通る平面に対して交差するように設けられている。
【００３９】
また、このＥＧＲバルブ２１では、弁体２４を中心線方向に移動可能に回転軸６に保持させる弁体保持機構２７として、回転軸２６に、その軸線に対して斜め向きに取付孔３１が貫設されると共に、弁体２４に、その下流側の面の偏心した位置から弁体２４の中心線方向に突出した態様で、取付孔３１より長寸な取付軸３２が設けられており、取付軸３２が取付孔３１に嵌挿されて、弁体２４が取付軸３２の軸線方向に進退可能となっている。なお、取付孔３１からの取付軸３２の抜け出しが、取付軸３２に先端に設けられた規制部３３で規制される。
【００４０】
弁座面２５ａは、下流側に向かって次第に縮径したテーパー形状に形成されており、これにより弁体２４が下流側に変位することで弁体２４を弁座に密着させることができる。また、弁体２４は、その弁座当接面２４ａが球帯状をなすように形成されており、これにより弁体２４は、図５に示すように、回転軸２６を中心にして円滑に開閉動作を行うことができる。ここで、図５（Ａ）は全閉状態を示し、図５（Ｂ）は中間開度の状態を示し、図５（Ｃ）は全開状態を示している。
【００４１】
なおここでは、第１の実施形態と同様に、弁座面２５ａが、円錐台形状に形成されているが、弁体２４の弁座当接面２４ａと同様に、球帯状に形成することも可能である。
【００４２】
また、図４に示したように、弁体保持機構２７では、第１の実施形態と同様に、弁体２４に設けた取付軸３２が、回転軸２６に設けた取付孔３１に遊挿されており、これにより弁体２４、弁座２５、及び回転軸２６の組み付け誤差や熱変形に影響されることなく、弁体２４の弁座当接面２４ａを全周に渡って弁座面２５ａに確実に密着させる調芯機能が得られる。
【００４３】
弁体２４の弁座当接面を形成する球帯の中心Ｏと回転軸２６の中心線と位置関係は、第１の実施形態と同様に、図６に示すように、２通りある。図６（Ａ）に示す例では、弁体２４が弁座２５に密接した全閉状態において、弁体２４の弁座当接面２４ａを形成する球帯の中心Ｏが回転軸２６の中心線を通るように設定されている。このようにすると、シール性を向上させる利点が得られる。図６（Ｂ）に示す例では、弁体２４が弁座２５から離れて回転軸２６に当接した状態において、弁体２４の弁座当接面２４ａを形成する球帯の中心Ｏが回転軸２６の中心線を通るように設定されている。このようにすると、弁体２４の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくする利点が得られる。
【００４４】
なお、弁体２４の弁座当接面を形成する球帯の中心Ｏと回転軸２６の中心線と位置関係は、これに限定されない。例えば図６（Ａ）に示す全閉位置と図６（Ｂ）に示す開位置との間に弁体２４が位置する状態において、弁体２４の弁座当接面２４ａを形成する球帯の中心Ｏが回転軸２６の中心線を通るように設定することも可能である。
【００４５】
さらに図４に示したように、このＥＧＲバルブ２１は、弁体２４を弁座２５から離間させる向きに付勢するばね（付勢手段）２８を備えている。このばね２８は、皿ばねであり、取付軸３２に外嵌された状態で、弁体２４と回転軸２６との間に圧縮状態で取り付けられている。ばね２８の付勢力（ばね荷重）は、第１の実施形態と同様に設定される。
【００４６】
なおここでは、通路部材２２がＥＧＲバルブ２１の配設位置で屈曲した形状となっている、すなわち上流側通路部材２２ａと下流側通路部材２２ｂとが、その軸線が互いに斜めになるように配置されている。
【００４７】
このように構成されたＥＧＲバルブ２１では、第１の実施形態と同様に、弁体２４の全閉時に、弁体２４の上流側と下流側との差圧によって弁体２４が弁座２５に押し付けられて、高い圧力で弁体２４が弁座２５に当接するため、高いシール性を確保することができる。また、弁体２４の開閉時には、ガス通路２３が開放されるのに応じて弁体２４に作用する差圧が小さくなることで、弁体２４を弁座２５に押し付ける力も小さくなることから、弁体２４が弁座２５から離れる、また弁体２４が弁座２５から離れずとも弁体２４と弁座２５との接触圧が低くなるため、弁体２４の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができる。
【００４８】
特に回転軸２６が、閉弁位置にある弁体２４よりも下流側に配置されているため、回転軸２６の軸受け部３５に異物が進入することを防止するシール部３６が、上流側に比較して温度が低い下流側に位置するため、熱に弱いゴム製のシール材を保護するための構造を簡素化することができ、耐熱性を向上させることができる。さらに、弁体２４を中心線方向に移動可能に保持する弁体保持機構２７も、上流側に比較して異物が進入し難い下流側に位置するため、この弁体保持機構２７に異物が挟み込まれることを抑制することができる。
【００４９】
また、弁体２４を弁座２５から離間させる向きに付勢するばね２８が設けられているため、弁体２４の開閉動作時に弁体２４を弁座２５から確実に離すことができ、特に全閉位置から開く際に弁体２４を弁座２５から即座に離すことができるため、弁体２４の開閉動作に伴う摺動抵抗をより一層小さくすることができる。
【００５０】
なお、このＥＧＲバルブ２１においてばね２８を省略した構成も可能である。このような構成でも、高いシール性を確保すると共に、弁体２４の開閉動作に伴う摺動抵抗を小さくすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  バルブ
３  ガス通路
４  弁体、４ａ  弁座当接面
５  弁座、５ａ  弁座面
６  回転軸
７  弁体保持機構
８  ばね
１０  弁体が閉鎖するガス通路の面
２１  バルブ
２３  ガス通路
２４  弁体、２４ａ  弁座当接面
２５  弁座、２５ａ  弁座面
２６  回転軸
２７  弁体保持機構
２８  ばね
３０  弁体が閉鎖するガス通路の面
【図１】
2011047290.tif 000003
【図２】
2011047290.tif 000004
【図３】
2011047290.tif 000005
【図４】
2011047290.tif 000006
【図５】
2011047290.tif 000007
【図６】
2011047290.tif 000008