(57)【要約】【課題】  組立性や加工性が格段に向上した内燃機関の流路調整用バルブ用の弁体を提供する。【解決手段】  内燃機関に使用する流路切替用や流量調整用のバルブに使用する弁体をバルブの開閉時に弁体を旋回させるための駆動用シャフト部を弁部と一体に設け、更に弁部に窪部や突起部を設けた構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に使用する流路切替用や流量調整用のバルブに使用する弁体であって、
前記弁体は、バルブの開閉時に弁体を旋回させるための駆動用シャフト部を弁部と一体に設けたことを特徴とする弁体。
【請求項２】
前記弁部の表面に、前記駆動用シャフト部の軸線に対して垂直な底面を有する窪部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の弁体。
【請求項３】
前記弁部の表面に、前記駆動用シャフト部の軸線に対して垂直な面を有する突起部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の弁体。
【請求項４】
前記弁部の表面にボス部を設け、前記ボス部に前記駆動用シャフト部を一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の弁体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスの排気系統に装着されるエギゾーストバルブ用の排気流路バルブの弁体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエンジンから排出される排気ガスが流通する排気流路に、流路切替用や流量調整用の排気流路バルブが設置された構成が知られている。例えば、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中のＮＯｘ排出量を低減させるべく設置されたＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）において、当該排気ガスの還流通路に流路切替バルブを備える構成が公知である。従来技術として以下の技術が公開されている。
【０００３】
特許文献１では、ＥＧＲ用のバタフライバルブの弁体とシャフトを溶接にて一体化して製造する技術が開示されている。この技術は、以下の問題がある。図９は、従来の排気流路バルブの構造図である。バルブ９０のシート部９４にシールリング９５を介して接触する弁部９２Ｖとシャフト９２Ｂは別体であり溶接にて接合する。このため、溶接時の熱により弁部外周のリング溝９２Ｇが歪みシール精度が低下し、バルブを閉じた場合にガスの漏れ発生の原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４６００３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関が作動している際の温度上昇を抑えＮＯｘの発生を抑制するＥＧＲバルブにおいて、組立性及びシール精度が格段に向上したＥＧＲ用の排気流路バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための第１発明の弁体は、以下の特徴を有する。
内燃機関に使用する流路切替用や流量調整用のバルブに使用する弁体であって、
前記弁体は、バルブの開閉時に弁体を旋回させるための駆動用シャフト部を弁部と一体に設ける。
【０００７】
第１発明によれば、弁体は駆動用のシャフト部が一体化されており、従来のようにシャフトを別に製造し溶接等で一体化する必要が無く安価である。
【０００８】
第２発明の弁体は、第１発明において、以下の特徴を有する。
前記弁部の表面に、前記駆動用シャフト部の軸線に対して垂直な底面を有する窪部を備える。
【０００９】
本発明の弁体によれば、弁部の表面に駆動用シャフト部の軸線に対して垂直な底面を有する窪部を有しており、本発明の弁体を使用する排気流路バルブを組立する際に治具等をセットするなどの補助的な作業に有効に作用し、排気流路バルブを効率的に製造することができる。
【００１０】
第３発明の弁体は、第１の発明において以下の特徴を有する。
前記弁部の表面に、前記駆動用シャフト部の軸線に対して垂直な面を有する突起部を備える。
【００１１】
本発明の弁体によれば、弁部の表面に駆動用シャフト部の軸線に対して垂直な面を有する突起部を有しており、本発明の弁体を使用する排気流路バルブを組立する際に治具等をセットするなどの補助的な作業に有効に作用し、排気流路バルブを効率的に製造することができる。
【００１２】
第４発明の弁体は、第１の発明において以下の特徴を有する。
前記弁部の表面にボス部を設け、前記ボス部に前記駆動用シャフト部を一体に設ける。
【００１３】
本発明の弁体によれば、弁部の表面にボス部を設け、そのボス部に駆動用シャフトが一体化して設けられている。従ってそのボス部を把持して旋削加工等により弁体の表面や外周部を加工することができる。従って排気流路バルブを効率的に製造することができる。
【００１４】
上記目的を達成するための第５発明の排気流路バルブは、以下の特徴を有する。
排気流路に連通する連通路が形成されたバルブボディと、連通路に設けられた弁体部を備えた内燃機関の排気ガスが流通する排気流路に装着される排気流路バルブであって、
前記弁体部は、バルブの開閉時に弁体を旋回させるための駆動用シャフトを弁部と一体に設け、
前記弁部は、その外周にシールリングを嵌め込み可能な溝を設け、
前記弁部の溝部に嵌め込まれたシールリングは、前記バルブボディに装着されたシートと開閉時接触しながら、駆動用シャフトを旋回させ前記バルブの開度を調整する。
【００１５】
第５の発明によれば、以下の効果が発現する。排気流路バルブの弁体は、バルブの開度を調整する駆動用のシャフトは弁部と一体化された構成である。従って弁部と駆動用シャフトを溶接にて接合した従来の場合は、弁部の外周にシールリングを挿入する溝が溶接による熱で歪みシール精度が低下する問題があった。第１発明の排気流路バルブにおいては、そのような問題は皆無となり、シール精度が格段に向上した。
【００１６】
第５の発明において、シールリングは排気流路バルブの弁体の弁部の溝部に嵌め込むために、Ｃ型形状を呈しており、その合口隙間（シールリングの切口部分の隙間）は０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍとすることが好ましい。隙間寸法が０．０５ｍｍ未満の場合は、シールリングを溝部に嵌め込み作動させた際にシールリングの合口の端面同士が接触し摺動動作に悪影響を及ぼす虞がある。一方隙間寸法が０．２５ｍｍを超えると排気流路バルブが全閉の状態でのシール精度が悪化する虞がある。
【００１７】
第６の発明の排気流路バルブは、第５の発明において、以下の特徴を有する。
前記シールリングは、その断面形状は前記シート部との接触部はＲ形状を有するカマボコ型を呈し、その円周部は一か所切欠きを備えたＣ字型であり、自由状態の前記シールリングの外径は前記シートの内径よりも大きく、
前記シールリングを前記弁部の溝部に嵌め込み、前記シートと接触させた際にシートを押し付ける押付力が発生し気密を保つことができる。
【００１８】
第６の発明によれば、以下の効果が発現する。内燃機関の燃焼した後に発生する排気ガスの圧力は、０．２ＭＰａ〜０．３ＭＰａ程度である。その排気ガス圧力が加わると、弁部の溝に嵌め込まれたシールリングは、広がりバルブボディのシートに密着する。またシールリングは、排気ガスの圧力により弁部の溝部の壁に押し付けられる。これらの作用によりシール機能が発揮される。
【００１９】
シールリングのシートとの接触部は、Ｒ形状を呈しており、開閉動作時の摺動抵抗を極力低くしている。しかし第６発明の効果を更に有効に発現させるためには、シールリングがシート内径に収まった際の張力は０．３Ｎ〜０．８Ｎが好ましい。シールリングの張力が０．３Ｎ未満になると、排気流路バルブが全閉の際のシール効果が低下する虞がある。またその張力が０．８Ｎを超えるとシールリングがシート面で摺動する際にその摺動抵抗が大きくなり、排気流路バルブの開閉動作に支障をきたす虞がある。
【００２０】
第７の発明の排気流路バルブは、第５発明または第６発明において、以下の特徴を有する。
前記バルブボディ、前記シールリング、前記シート、及び前記弁体は、同一材質とし、その材質はオーステナイト系耐熱鋼とした。
【００２１】
第７の発明によれば、以下の効果が発現する。本発明の排気流路バルブは、前記バルブボディ、前記シールリング、前記シート、及び前記弁体を同一材質としオーステナイト系耐熱鋼としている。このため各構成部材の線膨張係数が同じであり排気ガスが排気流路バルブ内を流通し各構成部材が温度上昇しても各部材の熱変形は同等であり、シール精度に影響を及ぼすことは無い。従って温度上昇しても高シール精度が維持される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施の形態におけるディーゼルエンジンの概略構成を示す全体図。
【図２】本発明の弁体Ａを使用した排気流路バルブの構造図。
【図３】本発明の弁体Ａを使用した排気流路バルブの排気バルブの作動状態の説明図。
【図４】本発明の弁体Ａを使用した排気流路バルブのシール機構の説明図
【図５】本発明の弁体Ａを使用した排気流路バルブの製造方法の説明図（工程Ａ〜工程Ｃ）。
【図６】本発明の弁体Ａを使用した排気流路バルブの製造方法の説明図（工程Ｄ・完成品状態Ｅ）。
【図７】従来の排気流路バルブの製造方法の説明図（工程ａ〜工程ｄ）。
【図８】従来の排気流路バルブの製造方法の説明図（工程e・工程ｆ・完成品状態ｇ）。
【図９】従来の排気流路バルブの概略図。
【図１０】本発明の弁体Ｂ及び窪部の使用状況の説明図。
【図１１】本発明の弁体Ｃ及び突起部の使用状況の説明図。
【図１２】本発明の弁体Ｄ及びボス部の使用状況の説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施する為の最良の形態を、図を参照しながら説明する。
【実施例】
【００２４】
＜１＞    内燃機関の構成
以下、本発明の弁体を使用した実施例の排気流路バルブを図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１を用いて、本発明の排気流路バルブを使用した「内燃機関」の一実施の形態であるディーゼルエンジン１００の構成を説明する。
【００２５】
図１に示すディーゼルエンジン１００は、自動車、船舶、作業用機械などに搭載されるディーゼルエンジン（内燃機関）である。このディーゼルエンジン１００は、図１に示すように、エンジン本体１１、吸気通路１２、排気通路１５、ターボチャージャー１４、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）２０等を備えている。
【００２６】
吸気通路１２は、エンジン本体１１へ吸気される吸気ガスが流通する通路であり、吸気管１２ａ、吸気管１２ｂ、吸気マニホールド１２ｃの順で吸気（新気）が流れるように構成されている。ターボチャージャー１４を構成するコンプレッサ１７ａによって、吸気管１２ａ内に吸気（新気）が流入し、コンプレッサ１７ａを経由して吸気管１２ｂ内へと流れる。このコンプレッサ１７ａは、後述するタービン１７ｂによって駆動されるようになっている。吸気管１２ｂ内を流通した吸気（新気）は、後述するＥＧＲ管２０ｄを流通した排気ガスと合流して吸気マニホールド１２ｃへと流入し、新気と排気ガスが合流した当該ガスは、エンジン本体１１の各気筒へ吸気されることとなる。
【００２７】
排気通路１５は、エンジン本体１１から排気された排気ガスが流通する通路であり、排気マニホールド１５ａ、排気管１５ｂ、排気管１５ｃの順で排気ガスが流れるように構成されている。エンジン本体１１の各気筒から排気マニホールド１５ａへ流入した排気ガスは、そのほとんどが排気管１５ｂを通じてタービン１７ｂ側へと流れ、タービン１７ｂを回転させたのち、排気管１５ｃを通じて排気ガス浄化装置（図示省略）へと流入する。一方、排気マニホールド１５ａへ流入した排気ガスは、その一部がＥＧＲ装置２０のＥＧＲ通路２０ａ側へと分岐して流れる。
【００２８】
ＥＧＲ装置２０は、排気ガスをディーゼルエンジン１００の吸気系に再循環させるＥＧＲ（排気ガス再循環）機能を有する装置であり、ＥＧＲ通路２１、ＥＧＲクーラー２３、制御部（コントローラ）２５、排気流路バルブ２６、２７等を備えている。この排気流路バルブ２７で使用する弁体が本発明である。
【００２９】
＜２＞排気流路バルブの構成
次に、本発明の弁体Ａを使用した排気流路バルブ２７の詳細な構成及び動作を図２〜図４を用いて説明する。
【００３０】
まず、図２を参照しながら、排気流路バルブ２７の全体的な構成を説明する。図２は、図１中の排気流路バルブ２７の外観説明図である。金属製のバルブボディ２７１は、排気流路穴Ｈ１とバルブボディの排気流路に対して斜め方向の穴Ｈ２を備えている。排気流路穴Ｈ１の一方の端２７８は、図１のＥＧＲ管２０ａに、その他端２７９は、同じくＥＧＲ管２０ｄに接続される。２７７は固定用のボルト穴である。排気流路穴Ｈ１の２７８側にはシート２７４が圧入される。また斜め穴Ｈ２にはブッシュ２７３が圧入されている。ブッシュ２７３の内面とシート２７４の内面に弁体Ａ２７２が配置されている。この弁体Ａ２７２は、ブッシュ２７３にてサポートされて回転摺動するシャフト部２７２Ｂ、排気流路穴Ｈ１の開度を調整する弁部２７２Ｖ及び溝部２７２Ｇから構成されている。弁体Ａは精密鋳造され、回転摺動する部分や溝部２７２Ｇは旋削等で必要な形状（精度）に加工される。シャフト部２７２Ｂと弁部２７２Ｖは、一体で構成されている。また溝部２７２Ｇは、弁部２７２Ｖの外周部に設けられている。この溝部２７２Ｇには、シールリング２７５が嵌め込まれている。この弁部２７２Ｖに嵌め込まれたシールリング２７５がシート２７４と接触した状態となっている。これら部材の材質は、排気流路バルブ２７に排気ガスが流通し温度上昇しても排気流路バルブ２７が全閉時のシール精度を確保するために同一素材とすることが好ましい。材質としては、例えばオーステナイト系の耐熱鋼などを使用することができるが、これに限定されるものでは無い。
【００３１】
＜３＞排気流路バルブの動作
本発明の排気流路バルブ２７の動作について図３により説明する。弁体Ａ２７２は、そのシャフト部２７２Ｂがブッシュ２７３にサポートされ、図示しないアクチュエータによりシャフト部２７２Ｂの軸線周りに回転（旋回）動作が可能となっている。アクチュエータを動作させて弁体Ａ２７２を開閉する。図３（ａ）は全閉の状態であり、図３（ｂ）は中間状態であり、図３（ｃ）は全開の状態である。バルブは、アクチュエータをＹ方向に動作させると開く、またＹ方向と反対に動作させると閉じる。
【００３２】
＜４＞シール機能（作用）
シールリングは、図４（ａ）に示すようにＯ型形状のリングの一部に切口２７５Ｓを設けたＣ型形状である。このシールリング２７５は、同図に示すように広げ弁部２７２Ｖの外周に設けた溝部２７２Ｇに嵌め込まれている。シール精度の確保のために、全閉時のシールリングの切口部分の隙間寸法は、０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍが好ましい。またシールリングがシート２７４の内径部分に収まった際の張力は、０．３Ｎ〜０．８Ｎに調整することが好ましい。調整方法は、シールリングの外径とシート２７４の内径寸法を適宜設定すれば良い。
【００３３】
＜５＞本発明の排気流路バルブの製造方法
図５及び図６により、本発明の排気流路バルブ２７の製造方法の説明を行う。図５は、本発明の排気流路バルブ２７の製造方法の工程（Ａ）から工程（Ｃ）までの説明図であり、図６は、工程（Ｄ）と完成品状態（Ｅ）の説明図である。
【００３４】
発明品２７は、工程（Ａ）から工程（Ｄ）をこの順に行い４工程で製造可能である。工程（Ａ）では、  前記バルブボディ２７１に弁体Ａ２７２のシャフト部２７２Ｂが摺動するブッシュ２７３を挿入する。工程（Ｂ）では、前記弁部２７２Ｖの溝部２７２Ｇにシールリング２７５を挿入する。挿入方法は、図４（ａ）に示したとおりである。工程（Ｃ）では、シャフト部２７２Ｂを前記ブッシュ２７３に挿入する。工程（Ｄ）では、前記シートに相当するシート部材２７４をバルブボディ２７１に挿入する。これにより図６（Ｅ）の完成品状態となる。本発明品２７は、弁体Ａ２７２が弁部２７２Ｖとシャフト部２７２Ｂが一体となったものを組み付けるためこのような工程順序となっている。
【００３５】
＜６＞従来品の製造方法
従来品９０の構造は、図９に示すとおりである。その製造方法は、図７及び図８に示すとおりである。工程（ａ）から工程（ｆ）をこの順に行い６工程で製造する。工程（ａ）では、バルブボディ９１の穴９１Ｈに前記駆動用シャフトが摺動するブッシュ９３を挿入する。工程（ｂ）では、シート部に相当するシート部材９４をバルブボディ９１に挿入する。工程（ｃ）では、弁部９２Ｖの溝部９２Ｇにシールリング９５を挿入する。工程（ｄ）では、バルブボディ９１に挿入したシート９４に弁部９２Ｖを挿入する。工程（ｅ）では、バルブボディ９１に挿入したブッシュ９３の穴部にシャフト９２Ｂを挿入し、さらに弁部９２Ｖのシャフト穴９２Ｈにシャフト９２Ｂを挿入する。工程（ｆ）では、弁部９２Ｖとそのシャフト穴９２Ｈに挿入したシャフト９２Ｂを溶接し接合する。これにより図８（ｇ）の完成品状態となる。
【００３６】
従来品９０では、弁部９２Ｖとそのシャフト穴９２Ｈにシャフト９２Ｂを溶接し接合する。従って弁部９２Ｖにシールリング９５を嵌め込んだ溝部９２Ｇは、溶接時の熱で歪みが発生し、その歪んだ溝部９２Ｇにシールリングが嵌め込まれているのでシート９４との接触部の気密性が損なわれる。また図４（ｂ）に図示した、シールリングが溝の壁に密着することによるシール作用が正常に機能しなくなる。
【００３７】
本発明品２７では、弁体Ａの弁部２７２Ｖとシャフト部２７２Ｂは一体であり、上記のような従来品の問題は皆無でありシール精度は格段に向上した。また製造工程も短く生産効率も格段に向上した。
【００３８】
＜７＞本発明の別形態の弁体の構造
次に本発明の弁体の別形態である弁体Ｂ、弁体Ｃ及び弁体Ｄについて図１０から図１２より説明する。弁体Ｂ、弁体Ｃ及び弁体Ｄは、弁体Ａと同様弁部とシャフト部は一体で構成されており、更に弁体Ａと同様精密鋳造され回転摺動する部分や溝部は旋削等で必要な形状（精度）に加工される。
【００３９】
＜７−１＞弁体Ｂの構造
図１０は、弁体Ｂ３７２の説明図である。本図に示すように弁部３７２Ｖの面に窪部Ｋを有している。この窪部Ｋは、図１０（ａ）に示すように、シャフト部３７２Ｂの軸線と垂直な底面を有している。この底面を、図１０（ｂ）に示すように、シャフト部に駆動用アクチュエータの駆動用レバーＬを組み付けカシメ作業を行う際に治具Ｊ上にセットする。弁体Ｂの窪部Ｋは、本発明の弁体Ｂを使用する排気流路バルブを組立する際に治具等をセットするなどの補助的な作業に有効に作用する。これにより排気流路バルブを効率的に製造することができる。
【００４０】
＜７−２＞弁体Ｃの構造
図１１は、弁体Ｃ４７２の説明図である。本図に示すように弁部４７２Ｖの面に突起部Ｔを有している。この突起部Ｔは、図１１（ａ）に示すように、シャフト部３７２Ｂの軸線と垂直な平面を有している。この平面を、図１０（ｂ）と同様に、シャフト部に駆動用のアクチュエータの駆動用レバーＬを組み付けカシメ作業を行う際に治具Ｊ上にセットする。弁体Ｃの突起部Ｔは、本発明の弁体Ｃを使用する排気流路バルブを組立する際に治具等をセットするなどの補助的な作業に有効に作用する。これにより排気流路バルブを効率的に製造することができる。
【００４１】
＜７−３＞弁体Ｄの構造
図１２は、弁体Ｄ５７２の説明図である。弁体Ｄは、本図に示すように弁部５７２Ｖのシャフト部５７２Ｂとの間にボス部Ｂを有している。このボス部Ｂは、弁体Ｄの必要部分を加工するための把持部として使用する。弁体Ｄをこのように構成することにより、本発明の弁体Ｄを効率的に製造でき、排気流路バルブを効率的に製造することができる。
【００４２】
上記のとおり本発明の弁体Ａから弁体Ｄは、その弁体を使用した排気流路バルブの性能向上及び製造効率を向上させるものであり有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１００  ：ディーゼルエンジン
１１    ：エンジン本体
１２    ：吸気通路
１２ａ、１２ｂ：吸気管
１２ｃ  ：吸気マニホールド
１４    ：ターボチャージャー
１５    ：排気通路
１５ａ  ：排気マニホールド
１５ｂ，１５ｃ：排気管
１７ａ  ：コンプレッサ
１７ｂ  ：タービン
２０    ：ＥＧＲ装置
２０ａ，２０ｄ  ：ＥＧＲ管
２１    ：ＥＧＲ通路
２３    ：ＥＧＲクーラー
２５    ：コントローラ
２６    ：排気流路バルブ
２７    ：排気流路バルブ（発明品）
２７１  ：バルブボディ
２７２  ：弁体Ａ
２７２Ｂ：シャフト部
２７２Ｖ：弁部
２７２Ｇ：溝部
２７３  ：ブッシュ
２７４  ：シート
２７５  ：シールリング
２７５Ｓ：合口（切口）
３７２  ：弁体Ｂ
４７２  ：弁体Ｃ
５７２  ：弁体Ｄ
９０    ：排気流路バルブ（従来品）
Ｈ１    ：排気流路穴
Ｈ２    ：斜め穴
Ｋ      ：窪部
Ｔ      ：突起部
【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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【図７】
2019078194.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019078194.tif 000013
【図１２】
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