(57)【要約】【課題】流路開閉弁において、シート部材による安定したシール性を得る。【解決手段】ボディ本体１２の内部に、ボールバルブ１４に臨み、その外周面に当接する第１バルブシート１６を設けると共に、流体の導入されるガス流入口２２に臨むようにスプリングホルダ２８を設け、前記第１バルブシート１６と前記スプリングホルダ２８との間に、コイルスプリングからなるスプリング３０を介装させている。また、第１バルブシート１６の第１ガイド壁３８と、スプリングホルダ２８の第２ガイド壁４４とを係合させ、該第１バルブシート１６の軸線方向に沿った変位をガイドすると共に、スプリングホルダ２８に対する半径方向への相対変位を規制している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の供給・排出される一対のポートを有したボディと、
前記ボディの室内に回動自在に設けられるボールバルブと、
前記ボディに変位自在に設けられ、前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材と、
前記ポート及びシート部材に臨むように設けられるホルダと、
前記シート部材と前記ホルダとの間に介装され、該シート部材を前記ボールバルブ側に向かって付勢する弾発部材と、
を備え、
前記弾発部材が、コイルスプリングからなると共に、前記シート部材を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド手段を有することを特徴とする流路開閉弁。
【請求項２】
請求項１記載の流路開閉弁において、
前記ガイド手段は、前記シート部材及びホルダにそれぞれ設けられ、前記軸線方向に沿って延在し、互いに係合する２つのガイド壁からなることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項３】
請求項１又は２記載の流路開閉弁において、
前記シート部材及びホルダは、前記軸線方向に対して直交する方向に変位自在に設けられ、且つ、前記直交する方向における互いの相対変位が規制されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項４】
請求項２記載の流路開閉弁において、
前記ガイド壁は、半径の異なる２つの環状壁からなり、一方の環状壁が、他方の環状壁の内部に挿入されることを特徴とする流路開閉弁。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の流路開閉弁において、
前記シート部材及びホルダには、前記流体の流通する孔部を有し、該孔部に臨むように軸線方向に沿った流体案内壁が設けられることを特徴とする流路開閉弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流通する流路を開閉することにより該流体の流通状態を切り換える流路開閉弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、流体の流通する流路に接続され、該流路の連通状態を切り換えることによって前記流体の流通状態を制御する流路開閉弁が知られている。
【０００３】
このような流路開閉弁は、ハウジングの内部にボールがステムを介して回動自在に設けられ、該ボールには貫通孔が形成される。また、ハウジングには、通路に臨むように環状のボールシートが設けられ、該ボールシートがボールの外周面に摺接することにより、該ボールと前記ボールシートとの間を通じた流体の漏出を防止している。そして、ボールの貫通孔が、ハウジングに形成された通路と一直線上となることにより、前記通路及び貫通孔が互いに連通した弁開状態となる（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】実開平６−４９８６３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、上述した流路開閉弁においては、ボールが回動変位する際に該ボールに当接したボールシートが共に回動しようとしてしまい、しかも、ボールバルブに対してボールシートのシート面が摺動しながら回動することによって生じる摩耗を起因としたシール性の低下を招くという問題がある。特に、ボールへの付勢手段として皿ばねを用いると、前記ボールの回動に伴うシート面の摺動摩耗により、前記皿ばねの付勢力が弱まってしまうことが懸念される。
【０００６】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、シート部材による安定したシール性を得ることが可能な流路開閉弁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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、流体の供給・排出される一対のポートを有したボディと、
前記ボディの室内に回動自在に設けられるボールバルブと、
前記ボディに変位自在に設けられ、前記ボールバルブの外周面が当接するシート部材と、
前記ポート及びシート部材に臨むように設けられるホルダと、
前記シート部材と前記ホルダとの間に介装され、該シート部材を前記ボールバルブ側に向かって付勢する弾発部材と、
を備え、
前記弾発部材が、コイルスプリングからなると共に、前記シート部材を軸線方向に沿って変位自在に保持するガイド手段を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、シート部材をボールバルブ側に向かって付勢する弾発部材を備え、該弾発部材をコイルスプリングとすることにより、前記シート部材を確実且つ好適に前記ボールバルブ側に向かって押圧することができると共に、その変位量を大きく確保することが可能となる。
【０００９】
従って、ボールバルブに当接したシート部材が、該ボールバルブの回動作用下に摩耗した場合でも、弾発部材による押圧力によって確実且つ安定的に前記シート部材をボールバルブへと密着させることができる。その結果、ボールバルブとシート部材との間を通じた流体の漏出を確実に防止することができ、常に安定したシール性が得られる。また、シート部材は、ガイド手段によって軸線方向に沿って変位自在に保持されているため、ボールバルブが回動する際、該ボールバルブに摺接したシート部材が傾動変位してしまうことが回避され、前記シート部材を前記ボールバルブ側へと安定的に押圧して密着させることができ、常に安定したシール性を得ることが可能となる。
【００１０】
また、ガイド手段は、シート部材及びホルダにそれぞれ設けられ、軸線方向に沿って延在し、互いに係合する２つのガイド壁から構成するとよい。
【００１１】
さらに、シート部材及びホルダは、軸線方向に対して直交する方向に変位自在に設けられ、且つ、前記直交する方向への相対変位を規制するとよい。
【００１２】
さらにまた、ガイド壁は、半径の異なる２つの環状壁からなり、一方の環状壁を、他方の環状壁の内部へと挿入するとよい。
【００１３】
またさらに、シート部材及びホルダには、流体の流通する孔部を有し、該孔部に臨むように軸線方向に沿った流体案内壁を設けるとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１５】
シート部材が摩耗した場合でも、コイルスプリングからなる弾発部材による押圧力によってシート部材を確実且つ安定的にボールバルブへと密着させることができるため、ボールバルブとシート部材との間を通じた流体の漏出を確実に防止することができると共に、シート部材が、ガイド手段によって軸線方向に沿って変位自在に保持されているため、ボールバルブが回動する際にシート部材が傾動してしまうことが回避され、前記シート部材を前記ボールバルブ側へと安定的に押圧して密着させることができる。その結果、シート部材によって常に安定したシール性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る流路開閉弁の全体縦断面図である。
【図２】図１における第１バルブシート及びボールバルブ近傍をシャフト軸側から見た拡大平面図である。
【図３】変形例に係る流路開閉弁における第１バルブシート及びボールバルブ近傍をシャフト軸側から見た拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る流路開閉弁について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１８】
図１において、参照符号１０は、本発明の第１の実施の形態に係る流路開閉弁を示す。なお、ここでは、流路開閉弁が、自動車等の内燃機関から排出された排気ガスを該内燃機関に対して再循環させるためのＥＧＲ用切換バルブとして用いられる場合について説明する。
【００１９】
この流路開閉弁１０は、図１及び図２に示されるように、ボディ本体１２と、該ボディ本体１２の内部に回動自在に設けられるボールバルブ１４と、前記ボールバルブ１４の外周面に当接する第１及び第２バルブシート１６、１８と、前記ボディ本体１２の上部に設けられ、前記ボールバルブ１４に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構２０とを含む。
【００２０】
このボディ本体１２の下側には、例えば、排気ガス（流体）の供給されるガス流入口２２と、その反対側に設けられ、前記排気ガスを導出して内燃機関（図示せず）へと循環させるガス流出口２４が設けられている。なお、ボディ本体１２において、ガス流入口２２とガス流出口２４とは略一直線上に設けられる。また、ボディ本体１２には、ガス流入口２２とガス流出口２４との間に連通室２６が形成され、この連通室２６の内部に略球状のボールバルブ１４が回動自在に配設される。
【００２１】
この連通室２６とガス流入口２２との間には、ボールバルブ１４の外周面に摺接する第１バルブシート（シート部材）１６と、ボディ本体１２に装着されるスプリングホルダ（ホルダ）２８と、前記第１バルブシート１６とスプリングホルダ２８との間に介装されるスプリング（弾発部材）３０とが第１装着孔３２にそれぞれ設けられる。
【００２２】
第１バルブシート１６は、ボールバルブ１４に臨む一端面に形成され、該ボールバルブ１４の当接する第１シート面３４と、中心部を貫通してガス流入口２２と連通する第１連通孔（孔部）３６と、前記ガス流入口２２に臨む他端面に形成され、該ガス流入口２２側（矢印Ｂ方向）に向かって延在する環状の第１ガイド壁（環状壁）３８と、前記他端面に形成され、前記第１ガイド壁３８の内周側に設けられた第１スプリングガイド４０とを備える。
【００２３】
また、第１バルブシート１６は、その外周面と第１装着孔３２の内周面との間に所定間隔のクリアランスを有した状態で配置される。
【００２４】
第１スプリングガイド４０は、他端面からガス流入口２２側（矢印Ｂ方向）に向かって所定長さで環状に突出し、その長さは、第１ガイド壁３８の長さに対して短く形成される。そして、第１スプリングガイド４０には、後述するスプリング３０の一端部が保持される。なお、第１ガイド壁３８及び第１スプリングガイド４０は、第１バルブシート１６の軸線と略平行にそれぞれ形成される。
【００２５】
スプリングホルダ２８は、中心部に孔部４２を有した断面略Ｕ字状に形成され、ガス流入口２２に臨み、且つ、第１バルブシート１６と同軸上に配置される。この際、スプリングホルダ２８は、その外周面と第１装着孔３２の内周面との間に所定間隔のクリアランスを有した状態で配置される。
【００２６】
また、スプリングホルダ２８の外周面には、第１バルブシート１６側（矢印Ａ方向）に向かって延在する第２ガイド壁（環状壁）４４が環状に形成される。そして、第２ガイド壁４４は、スプリングホルダ２８の軸線と略平行に形成され、該第２ガイド壁４４は、第１バルブシート１６における第１ガイド壁３８の内部に所定長さだけ挿入される。この第２ガイド壁４４の外周径は、第１ガイド壁３８の内周径と略同等若しくは若干だけ小さく設定されているため、前記第１バルブシート１６とスプリングホルダ２８とが軸線と直交する半径方向（図２中、矢印Ｃ方向）に相対変位することがなく、軸線方向に沿ってのみ互いに変位自在な状態に保持するガイド手段として機能する。
【００２７】
すなわち、第１及び第２ガイド壁３８、４４は、第１バルブシート１６とスプリングホルダ２８との軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った相対的な変位を案内し、且つ、半径方向（矢印Ｃ方向）への相対変位を規制する手段として機能する。
【００２８】
スプリングホルダ２８の中央部には、孔部４２に臨むように、スプリング３０を保持する第２スプリングガイド４６が形成される。第２スプリングガイド４６は、第２ガイド壁４４と同様に、第１バルブシート１６側（矢印Ａ方向）に向かって所定長さで突出し、その長さは、第２ガイド壁４４の長さに対して短く形成される。
【００２９】
さらに、スプリングホルダ２８は、第１装着孔３２において軸線と直交方向に変位自在に設けられている。
【００３０】
スプリング３０は、螺旋状に巻回されたコイルスプリングからなり、その一端部が、第１バルブシート１６における第１スプリングガイド４０に係合され、他端部が、スプリングホルダ２８における第２スプリングガイド４６に係合される。これにより、スプリング３０は、第１バルブシート１６とスプリングホルダ２８とを互いに離間させる方向に付勢している。この際、スプリングホルダ２８は、ボディ本体１２に装着され軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った変位が規制されているため、スプリング３０の弾発力は、第１バルブシート１６をボールバルブ１４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧する方向のみに付勢される。
【００３１】
これにより、第１バルブシート１６の第１シート面３４によってボールバルブ１４がシートされている。
【００３２】
一方、連通室２６とガス流出口２４との間には、リング状の第２バルブシート１８が設けられ、前記第２バルブシート１８は、ガス流出口２４と連通室２６との間に形成された第２装着孔４８に装着されている。第２バルブシート１８は、その一端面が連通室２６に臨んでボールバルブ１４の外周面に当接し、他側面がガス流出口２４に臨むように配設されている。なお、第２バルブシート１８は、連通室２６を中心として第１バルブシート１６と同軸上に設けられる。
【００３３】
この第２バルブシート１８には、中心部にガス流出口２４と連通する第２連通孔５０が形成され、軸線方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って貫通している。また、第２バルブシート１８の一端面は、ボールバルブ１４の当接する第２シート面５２が形成される。
【００３４】
ボールバルブ１４は、中心軸に直交するように一方の曲面と他方の曲面が取り除かれ、該中心軸に沿って一方の面から他方の面へと貫通する貫通孔５４の形成された球体である。そして、貫通孔５４と直交する頂部には、平面長方形状の凹部５６が形成され、後述するシャフト軸５８の端部が挿入される。
【００３５】
駆動力伝達機構２０は、ボールバルブ１４の頂部に連結されるシャフト軸５８と、前記シャフト軸５８の上端部に連結される回転ヨーク６０と、ボディ本体１２の上部に連結され、前記回転ヨーク６０を介して前記シャフト軸５８を回転駆動させる駆動源（図示せず）とを含む。
【００３６】
シャフト軸５８は、ボディ本体１２の内部に設けられた一組の軸受６４ａ、６４ｂによって回転自在に支持され、その下端部が断面長方形状に形成され連通室２６内においてボールバルブ１４の凹部５６に挿入される。また、シャフト軸５８の上端部は、回転ヨーク６０の略中央部に挿通されてナット６６を締め付けることによって固定されている。なお、シャフト軸５８の端部は、ボールバルブ１４の貫通孔５４の延在方向と直交方向に幅広な断面長方形状に形成される。
【００３７】
駆動源は、例えば、通電作用下に回転駆動するステッピングモータやロータリーアクチュエータからなり、その回転駆動力が回転ヨーク６０を介してシャフト軸５８へと伝達されることにより、前記シャフト軸５８に連結されたボールバルブ１４が所定方向に回動動作する。
【００３８】
本発明の実施の形態に係る流路開閉弁１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、ここでは、図２に示されるように、ボールバルブ１４の貫通孔５４がガス流入口２２及びガス流出口２４に対して直交する位置となり、第１及び第２バルブシート１６、１８の第１及び第２連通孔３６、５０がいずれも該ボールバルブ１４によって閉塞された弁閉状態を初期位置として説明する。
【００３９】
先ず、図示しない駆動源が付勢されることによって回転ヨーク６０を介してシャフト軸５８に回転駆動力が伝達され、貫通孔５４の開口部がそれぞれガス流入口２２及びガス流出口２４に接近するようにボールバルブ１４が回動する。
【００４０】
そして、ボールバルブ１４がさらに時計回り（図２中、矢印Ｄ方向）に回動することによって貫通孔５４の開口部が、第１バルブシート１６の第１連通孔３６及び第２バルブシート１８の第２連通孔５０にそれぞれ臨み、前記貫通孔５４がガス流入口２２及びガス流出口２４と一直線上となる。これにより、貫通孔５４を通じてガス流入口２２とガス流出口２４とが連通した弁開状態となる。
【００４１】
その結果、ガス流入口２２に供給されている排気ガスが、ボールバルブ１４の貫通孔５４を通じてガス流出口２４側へと流通して図示しない内燃機関へと導入される。
【００４２】
このように、ボールバルブ１４が回動する際、第１バルブシート１６が、スプリング３０の弾発力によって前記ボールバルブ１４側（矢印Ａ方向）へと押圧され、その第１シート面３４が前記ボールバルブ１４の外周面に対して確実且つ安定的に密着した状態となり、しかも、前記第１シート面３４に前記ボールバルブ１４の外周面が摺接した状態で回動するが、第１バルブシート１６は、スプリングホルダ２８によって相対的な半径方向（矢印Ｃ方向）への変位が規制されている。そのため、第１バルブシート１６が前記ボールバルブ１４の回動に伴って傾動してしまうことが回避される。
【００４３】
一方、流路開閉弁１０を弁開状態から再び弁閉状態とする場合には、図示しない駆動源を前記とは反対方向に付勢されることによってシャフト軸５８を介してボールバルブ１４が反時計回りに回動する。これにより、貫通孔５４の開口部が第１及び第２バルブシート１６、１８から徐々に離間するように回動する。この際も、第１バルブシート１６は、スプリング３０の弾発力によってボールバルブ１４側（矢印Ａ方向）へと押圧され、その第１シート面３４が前記ボールバルブ１４の外周面に対して確実且つ好適に密着すると共に、第１バルブシート１６は、スプリングホルダ２８によって相対的な半径方向（矢印Ｃ方向）への変位が規制されているため、該第１バルブシート１６が前記ボールバルブ１４の回動に伴った傾動変位が回避される。
【００４４】
このような状態で、さらにボールバルブ１４が反時計回りに回動することにより、ボールバルブ１４の外周面が、第１及び第２バルブシート１６、１８に臨み、且つ、貫通孔５４が前記第１及び第２バルブシート１６、１８と直交し、ガス流入口２２からガス流出口２４への排気ガスの流通が完全に遮断された弁閉状態となる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、第１バルブシート１６をボールバルブ１４側（矢印Ａ方向）に向かって付勢するスプリング３０としてコイルスプリングを用いることにより、該第１バルブシート１６の軸線方向に沿ったストローク量を大きく確保することが可能となる。その結果、第１バルブシート１６の第１シート面３４がボールバルブ１４の摺動作用下に摩耗した場合でも、スプリング３０による押圧力によって確実且つ安定的にボールバルブ１４の外周面に対して密着させることができ、該ボールバルブ１４と第１バルブシート１６との間を通じた流体の漏出を確実に防止することができる。その結果、第１バルブシート１６による常に安定したシール性が得られる。
【００４６】
また、ボールバルブ１４に摺接する第１バルブシート１６は、ガス流入口２２に向かって突出した第１ガイド壁３８を有し、該第１ガイド壁３８が、前記ガス流入口２２に臨むように設けられたスプリングホルダ２８の第２ガイド壁４４に係合し、互いの半径方向（矢印Ｃ方向）への相対変位を規制している。そのため、ボールバルブ１４が回動する際、該ボールバルブ１４に摺接した第１バルブシート１６が前記ボールバルブ１４の回動に伴った傾動変位が回避され、第１及び第２ガイド壁３８、４４によるガイド作用下に軸線方向に沿ってのみ変位させることができる。
【００４７】
その結果、第１バルブシート１６がボールバルブ１４の回動に伴って該ボールバルブ１４から離間する方向へと変位した場合でも、スプリング３０の弾発力によって確実に前記ボールバルブ１４側（矢印Ａ方向）に向かって押圧し、その外周面に対して密着させることができる。その結果、第１バルブシート１６による安定したシール性が得られる。
【００４８】
一方、図３に示される変形例に係る流路開閉弁１００のように、スプリングホルダ１０２における第２スプリングガイド１０４を、第２ガイド壁４４と略同等の長さまで延在させるようにしてもよい。すなわち、第２スプリングガイド１０４の長さを第１バルブシート１０６側（矢印Ａ方向）に向かって長く設定することにより、該第２スプリングガイド１０４の内部に設けられた孔部４２を通じてガス流入口２２から流通した排気ガスに含められた燃焼生成物が、スプリング３０側に流通することが防止される。
【００４９】
換言すれば、第２スプリングガイド１０４を、第１バルブシート１０６側（矢印Ａ方向）に向かって所定長さで延在させ、排気ガスを第１バルブシート１０６側へと直線的に流通させる流体案内壁として用いられる。
【００５０】
これにより、燃焼生成物がスプリング３０側に進入した際に懸念されるスプリング３０の固着等の発生を好適に回避することができ、前記スプリング３０の弾発力を常に確実に第１バルブシート１０６に対して付勢することが可能となる。
【００５１】
なお、上述した第２スプリングガイド１０４を設ける代わりに、第１バルブシート１６における第１スプリングガイド４０を、ガス流入口２２側（矢印Ｂ方向）へと延在させるようにしてもよい。
【００５２】
本発明に係る流路開閉弁は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５３】
１０、１００…流路開閉弁            １２…ボディ本体
１４…ボールバルブ                  １６、１０６…第１バルブシート
１８…第２バルブシート              ２０…駆動力伝達機構
２６…連通室                        ２８、１０２…スプリングホルダ
３０…スプリング                    ３２…第１装着孔
３４…第１シート面                  ３６…第１連通孔
３８…第１ガイド壁                  ４０…第１スプリングガイド
４２…孔部                          ４４…第２ガイド壁
４６、１０４…第２スプリングガイド  ５４…貫通孔
５８…シャフト軸
【図１】
2012067816.tif 000003
【図２】
2012067816.tif 000004
【図３】
2012067816.tif 000005