(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を設けたハウジングと、
前記ハウジングに軸支され前記流体通路を貫通するバルブ軸と、
前記流体通路の内部に配設され、前記バルブ軸に固定されて回動する円盤状のバルブと、
前記流体通路の内壁に配設されて凸段差を形成する円環状のバルブシートと、
前記バルブの周縁部に形成し、前記バルブシートに当接した際に前記流体通路を閉塞する弾性体のバルブシールとを備え、
前記バルブシールには、流体の上流側に開口した環状の空洞部を形成し、前記空洞部の外周断面を円弧状に形成した円弧リップ部を有し、
前記バルブの回転中心と、前記円弧リップ部の前記円弧の中心、及び、前記バルブシートと前記バルブシールの当接点は同一線上に配置したこと
を特徴とするバタフライバルブ。
【請求項２】
前記バルブシールはゴム、薄板の金属、または樹脂のいずれかの弾性体で形成したこと
を特徴とする請求項１に記載のバタフライバルブ。
【請求項３】
前記バルブシールは円環状に形成したこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のバタフライバルブ。
【請求項４】
前記バルブシールの前記円弧リップ部の前記円弧の半径は、前記バルブの回転中心から前記当接点までの距離より小さいこと
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバタフライバルブ。
【請求項５】
前記バルブシートは内径が流体の下流側で広がるテーパ形状に形成したこと
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバタフライバルブ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバタフライバルブを設けた排気ガス再循環バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体通路に設けた段差にバルブを当接するバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンは、排気ガスを吸気側へ還流する排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）を搭載している。排気ガス再循環装置は、エンジンの排気ガスが流通する排気ガス通路から分岐した再循環通路によって、エンジンへ空気を流通する吸気通路へ排気ガスの一部を還流している。排気ガス再循環装置には、吸気通路へ還流する排気ガスの流量を調整するための排気ガス再循環バルブが備えられている。この排気ガス再循環バルブは、再循環通路を開閉するバルブをハウジングに軸支されたバルブ軸と一体にモータなどのアクチュエータで回転させることにより、再循環通路に設けた段差であるバルブシートにバルブを当接させて再循環通路を閉塞するバタフライバルブによって、還流する排気ガスの流量を調整している。【０００３】
そこで、従来のバタフライバルブは、弁体と通路部材の内壁の隙間をシールリングによって閉塞しているが、シール漏れを回避するため、シールリングに、ＥＧＲガスの上流側に溝の底部を有する環状空洞部を形成する内周リップと外周リップを備えて構成している。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１２７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来のバタフライバルブは、シールリングに、ＥＧＲガスの上流側に溝の底部を有する環状空洞部を形成して、弾性変形可能な内周リップと外周リップを備えて構成している。したがって、ＥＧＲガスの圧力によって外周リップが環状空洞部の内側へ変形するため、シール性が低下する。その結果、バタフライバルブにＥＧＲガスの漏れが発生するという問題点があった。【０００６】
また、例えば図５に示すように、排気ガスの上流側に開口を有する環状空洞部８を形成して、弾性体から成るリップ部１２を備えて構成した従来のバルブシール１１においては、排気ガスが環状空洞部８に流入するので、排気ガスの圧力によりリップ部１２が環状空洞部８の外側へ変形する。そのため、リップ部１２がバルブシート７へ当接するときに接触抵抗が増大する。その結果、バルブ５の閉弁動作時にリップ部１２の変形や捲れが生じて、シール性や耐久性が低下するという問題点があった。また、リップ部１２がバルブシート７へ当接するときの接触抵抗が増大するので、バルブ5の回転抵抗も増大する。そのため、出力の大きいモータが必要となり、排気ガス再循環バルブが大型化するという問題点もあった。【０００７】
この発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、シール性と耐久性を向上させるとともに、バルブの回転抵抗を低減して、低出力のモータを用いることが出来、小型化が可能なバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わるバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブは、流体通路を設けたハウジングと、ハウジングに軸支され流体通路を貫通するバルブ軸と、流体通路の内部に配設され、バルブ軸に固定されて回動する円盤状のバルブと、流体通路の内壁に配設されて凸段差を形成する円環状のバルブシートと、バルブの周縁部に形成し、バルブシートに当接した際に流体通路を閉塞する弾性体のバルブシールとを備え、バルブシールには、流体の上流側に開口した環状の空洞部を形成し、空洞部の外周断面を円弧状に形成した円弧リップ部を有し、バルブの回転中心と、円弧リップ部の円弧の中心、及び、バルブシートとバルブシールの当接点は同一線上に配置したものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成されたバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブは、流体の圧力を受ける環状空洞部と、バルブシートと当接して流体通路を閉塞する円弧リップ部をバルブシールに設けることにより、シール性と耐久性を向上させるとともに、バルブの回転抵抗を低減して低出力のモータを用いることが出来、小型化が可能なバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブを得ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係るバタフライバルブの全体構成を示す斜視片側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図１のＸＹ平面の断面図であり、図２（ａ）はバタフライバルブが閉じた状態を示し、図２（ｂ）はバタフライバルブが開いた状態を示す。
【図３】この発明の実施の形態１を示す図２（ａ）の要部拡大図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるバタフライバルブを閉じた状態のバルブシールの状態を示す要部断面図である。
【図５】従来のバタフライバルブにおけるバルブシールの状態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【実施例１】
【００１２】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１におけるバタフライバルブについて図１〜４を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るバタフライバルブの全体構成を示す斜視片側断面図である。図２は、この発明の実施の形態１を示す図１のＸＹ平面の断面図であり、図２（ａ）はバルブが閉じた状態を示し、図２（ｂ）はバタフライバルブが開いた状態を示す。図３は、この発明の実施の形態１を示す図２（ａ）の要部拡大図である。図４は、この発明の実施の形態１におけるバタフライバルブを閉じた状態のバルブシールの状態を示す要部断面図である。【００１３】
図１に示すように、バタフライバルブ１は、エンジンの排気ガスを還流する再循環通路（図示せず）に介装されるハウジング２と、ハウジング２に回動自在に軸支されて、モータ（図示せず）などのアクチュエータと接続されるバルブ軸３と、バルブ軸３にネジ（図示せず）などで締結されてバルブ軸３と一体に回動して流体通路４を開閉するバルブ５と、バルブ５の周縁に配設されて流体通路４を密閉するバルブシール６とで構成されている。ここで、バルブ軸３の軸心をＺ軸として、バルブ５の中心をＸ軸、および、バルブ５の径方向をＹ軸とする。【００１４】
図２（ａ）に示すように、ハウジング２は、筒状形状で、内部に排気ガスを流通させる流体通路４と、流体通路４の内壁に円環形状の凸段差であるバルブシート７を設けている。【００１５】
バルブ軸３は、ハウジング２に配設された軸受け（図示せず）により、排気ガスが漏れないようにシール部材（図示せず）などを介在して、回動自在に軸支されて流体通路４を貫通している。バルブ軸３には、モータ（図示せず）などのアクチュエータが接続されている。バルブ軸３の回転中心はＸ軸とＹ軸の直交する原点上にある。【００１６】
バルブ５は、円盤形状でバルブ軸３の外周にネジ（図示せず）などで締結されて、バルブ軸と一体に回動する。バルブ５の中心はＸ軸上にあり、Ｙ軸と平行な位置で流体通路４を閉じる。バルブ５の周縁には、バルブシート７に当接して排気ガスが漏れないようにシールするバルブシール６が配設さている。【００１７】
図３が示すように、バルブシール６は、円環形状で内周側に溝を形成し、溝にバルブ５の周縁を嵌入してバルブ５に取り付けられている。バルブシール６は、ゴム、金属の薄板、または、樹脂などの弾性体で形成される。また、バルブシール６には、排気ガスの上流側に開口を有する環状空洞部８を形成した断面がＣ型形状の円弧リップ部９を設けている。なお、バルブシール６は内周側に溝を有する円環形状としたが、バルブ５の外面を覆う構成、もしくは、排気ガスの下流側または上流側のどちらか片面側のみを覆う構成でもよい。【００１８】
バルブシート７は、円環形状で、排気ガスの下流側の端部は、内径が下流側で広がるテーパ形状を形成し、ハウジング２の流体通路４の内壁に円環形状の凸段差として設けられている。バルブシート７には、バルブシール６の円弧リップ部９が当接し、バルブ５が閉じた状態において当接点Ｓ１にて当接している。バルブシート７のテーパ形状は、バルブ軸３の回転中心である中心Ｏ１を中心点とした当接点Ｓ１までの半径Ｒ１の円周に沿って形成されている。【００１９】
環状空洞部８は、バルブシール６に設けられた円環状の空洞で、排気ガスの上流側に開口を有している。環状空洞部８の内壁は、断面が円弧形状に形成されている。また、環状空洞部８の断面の内壁の直径は、開口の幅より大きい。なお、環状空洞部８の内壁の断面は円弧形状としたが、円弧形状に限られるものでなく、環状空洞部８の断面は楕円形状や方形などに形成してもよい。【００２０】
円弧リップ部９は、バルブシール６の外周に設けられ、環状空洞部８の内壁を形成している。円弧リップ部９の外周は、全周で断面が円弧形状を形成している。円弧リップ部９の外周は、バルブシート７に当接し、バルブ５が閉じた状態において当接点Ｓ１にて当接している。円弧リップ部９の外周の断面の円弧形状は、中心Ｏ２を中心点とした半径Ｒ２で形成されている。また、円弧リップ部９を形成する中心Ｏ２は、バルブ軸３の回転中心である中心Ｏ１と、バルブシール６の円弧リップ部９とバルブシート７との当接点Ｓ１を結ぶ線上に配置される。更に、円弧リップ部９の外周の断面の半径Ｒ２は、バルブ軸３の回転中心である中心Ｏ１から、バルブシール６の円弧リップ部９とバルブシート７との当接点Ｓ１までの半径Ｒ１よりも小さい。【００２１】
図４は、図３の構成において、バルブ５が閉じて流体通路４を閉塞し、バルブシール６がバルブシート７に当接して、排気ガスが漏れないようにシールされた状態を示している。【００２２】
次に、このように構成されたバタフライバルブにおける作用について図１〜４を用いて説明する。図２（ａ）が示すように、排気ガスは、バタフライバルブ１のハウジング２に設けられた流体通路４のＸ軸方向に、バルブ５の側からバルブ軸３の側へ流通している。
図２（ｂ）が示すように、バタフライバルブ１のバルブ５は、Ｘ軸と平行な位置で流体通路４を開放している。排気ガスの流量を制御するためにバルブ軸３に接続されたモータ（図示せず）などのアクチュエータが駆動されると、バルブ軸３が回転する。そして、図２（ａ）が示すように、バルブ軸３に取り付けられたバルブ５が、Ｙ軸に平行な位置へ回動されて流体通路４を閉じる。その結果、図３が示すように、バルブ５の周縁に取り付けられたバルブシール６の円弧リップ部９が、バルブシート７のテーパ形状を形成する端部に当接し、当接点Ｓ１の位置まで回動されて流体通路を閉塞し、また、排気ガスが漏れないようにシールされる。したがって、円弧リップ部９は、バルブシート７の端部に当接して回動されるので変形や捲れが生じる。この円弧リップ部９の変形や捲れは、円弧リップ部９の外周の断面が円弧形状であることから抑制される。【００２３】
次に、円弧リップ部９が、当接点Ｓ１にてバルブシート７に当接されると、流体通路４を流通する排気ガスは環状空洞部８に流入する。そして、環状空洞部８に流入した排気ガスの圧力により、円弧リップ部９が膨出して外側へ弾性変形する。これにより、円弧リップ部９のバルブシート７へ当接するシール力１０が増大するので、バルブシール６が確実にシールされる。【００２４】
以上述べたように、この実施の形態１にて示したバタフライバルブにあっては、環状空洞部と、バルブシートと当接して流体通路を閉塞する円弧リップ部を、バルブシールに設けたことにより、円弧リップ部の外周の断面の円弧形状によって、バルブの回動時に当接による巻き込みが回避されることから、リップ部１２を形成した従来のバルブシール１１を用いる場合に比べて、バルブシール６の変形や捲れが抑制される。また、円弧リップ部の外周の断面の円弧形状によって、バルブシートと線接触で当接するので接触抵抗が低減される。その結果、シール性と耐久性を向上させるとともに、バルブの回転抵抗を低減して低出力のモータを用いることが出来、小型化が可能なバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブを得ることができるという効果を奏する。【００２５】
また、環状空洞部を形成したことにより、環状空洞部に流入した排気ガスの圧力により円弧リップ部が膨出して外側へ弾性変形する。これにより、円弧リップ部のバルブシートへ当接するシール力が増大する。その結果、バルブシールを確実にシールできるという効果を奏する。【００２６】
さらに、実施の形態１にて示したバタフライバルブにあっては、バルブシートの排気ガスの下流側の端部に、内径が下流側で広がるテーパ形状を形成したことにより、バルブシールの変形や捲れが抑制されとともに、接触抵抗が低減される。その結果、シール性と耐久性を向上させるとともに、バルブの回転抵抗を低減して低出力のモータを用いることが出来、小型化が可能なバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブを得ることができるという効果を奏する。【００２７】
ところで、上記した実施の形態に示したバタフライバルブは、車両のエンジンに搭載される排気ガス再循環装置における、排気ガスの流量を調整する排気ガス再循環バルブとして説明したが、排気ガス再循環バルブに限られるものでなく、排気ガスとは異なる流体の流量を調整するものであっても良いことは言うまでもない。【００２８】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のバタフライバルブ及び排気ガス再循環バルブは、エンジンに搭載される排気ガス再循環装置の開度制御に用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  バタフライバルブ、  ２  ハウジング、  ３  バルブ軸、  ４  流体通路、  ５  バルブ、  ６  バルブシール、  ７  バルブシート、  ８  環状空洞部、  ９  円弧リップ部、  １０  シール力、  １１  従来のバルブシール、  １２  リップ部、  Ｓ１  当接点、  Ｒ１  半径、  Ｒ２  半径、  Ｏ１  中心、  Ｏ２  中心、  Ｘ  Ｘ軸、  Ｙ  Ｙ軸、  Ｚ  Ｚ軸
【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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