(57)【要約】      （修正有）【課題】シールリングの合口の洩れを防ぐバックアップリングが、通路の内周壁に食い込むことのないバルブ装置を提供する。【解決手段】シールリング６の環状溝５には、シールリング６とともに、リング円板状のバックアップリング７が嵌め合わされる。このバックアップリング７が合口による隙間を塞ぐため、全閉時のシール性を高めることができる。また、バックアップリング７の内周には、シールリング６の内周面に係合可能な係合部７ａが設けられている。開弁時に、シールリング６に対してバックアップリング７にズレる力が加えられても、係合部７ａがシールリング６の内周面に係合することで、シールリング６に対してバックアップリング７が径方向へズレる「ズレの最大量」が規制される。このため、バックアップリング７がノズル３の内周壁に食い込む不具合が生じず、バルブ固着の発生を防ぐことができる。【選択図】図１
2013142426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体通路（１）が形成される通路部材（３）と、
前記流体通路（１）内で回動し、前記流体通路（１）を開閉可能なバタフライバルブ（４）と、
このバタフライバルブ（４）の外周縁に設けられた環状溝（５）に嵌め入れられ、周方向の１箇所に合口（α）が設けられるシールリング（６）と、
を具備するバルブ装置において、
このバルブ装置は、
前記環状溝（５）に前記シールリング（６）とともに嵌め入れられて、前記合口（α）による隙間を塞ぐバックアップリング（７）を備え、
このバックアップリング（７）の内周には、前記シールリング（６）の内周面に係合する係合部（７ａ）が設けられることを特徴とするバルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ装置において、
前記バックアップリング（７）は、前記シールリング（６）の流体上流側に配置されることを特徴とするバルブ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
前記係合部（７ａ）は、前記バックアップリング（７）の内周縁の全周に設けられることを特徴とするバルブ装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のバルブ装置において、
このバルブ装置は、ＥＧＲガスをエンジンの吸気側へ戻すＥＧＲ流路（１）の開度制御を行うＥＧＲバルブであることを特徴とするバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通路をバタフライバルブによって全閉可能なバルブ装置に関し、特に全閉時における流体の洩れを防ぐ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の一例を、図８、図９を参照して説明する。なお、後述する［発明を実施するための形態］および［実施例］と同一機能物に同一符号を付すものである。
図８（ａ）のバタフライバルブ４の外周縁には、全周に亘る環状溝５が設けられており、この環状溝５にはシールリング６が装着されている。
【０００３】
このシールリング６には、合口（周方向の隙間）が設けられている。そして、シールリング６は、流体通路の内周壁（例えば、ノズルの内壁）に押し付けられて縮径するように組付けられるものであり、縮径に反発する復元力（拡径力）によって、シールリング６が流体通路の内周壁に押し付けられるものである。
【０００４】
しかし、合口は、周方向の隙間であるため、合口から流体が洩れてしまう。
そこで、拡径力を持たないリング円板形状を呈したバックアップリング７を、シールリング６と重ねて環状溝５に配置することで、合口の洩れを防ぐ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
開弁時に、流体の流れ作用（圧力等）や振動等の影響により、シールリング６とバックアップリング７が径方向へ相対的にズレる可能性がある。
具体的な一例として、図８（ａ）の矢印に示すように、シールリング６の一部が内径側へ押され、逆にバックアップリング７の一部が外径側へ押される可能性がある。その結果、図８（ｂ）に示すように、「バックアップリング７の外径端」が「シールリング６の外径端」より外径側へ大きくはみ出す可能性がある。
この状態で、バタフライバルブ４が閉じられると、図９に示すように、「シールリング６に対して外径側へはみ出したバックアップリング７」が流体通路の内周壁に食い込む可能性があり、バルブ固着が発生する懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６４２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シールリングの合口の洩れを防ぐバックアップリングが、流体通路の内周壁に食い込むことのないバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
シールリングとバックアップリングを重ね合わせて環状溝に配置することにより、合口をバックアップリングが閉塞する。このため、全閉時に、シールリングの合口から流体が洩れる不具合を回避することができる。
また、バックアップリングの内周に、シールリングの内周面に係合する係合部を設けることにより、開弁時に、流体等の影響によりシールリングとバックアップリングに径方向へ相対的にズレる力が加えられても、係合部がシールリングの内周面に係合することで、シールリングに対してバックアップリングが径方向へズレる「ズレの最大量」を規制することができる。
これにより、シールリングの合口の洩れを防ぐために設けたバックアップリングが、流体通路の内周壁に食い込む不具合を回避することができる。即ち、バックアップリングによるバルブ固着を防ぐことができる。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
シールリングの板厚方向には、
・環状溝の側壁とシールリングとの間の第１隙間、
・シールリングとバックアップリングとの間の第２隙間、
・環状溝の側壁とバックアップリングとの間の第３隙間、
が存在する。
【００１０】
ここで、バックアップリングを、シールリングの流体下流側に配置した場合、流体上流側から下流側に向かって、第１、第２、第３隙間が形成される｛図７（ａ）参照｝。
この場合、シールリングの上流側から環状溝の底側へ流入した流体は、シールリングの下流側に存在する第２、第３隙間の２箇所を通る。
【００１１】
これに対し、この請求項２では、バックアップリングを、シールリングの流体上流側に配置する。これにより、流体上流側から下流側に向かって、第３、第２、第１隙間が形成される｛図７（ｂ）参照｝。
この場合、シールリングの上流側から環状溝の底側へ流入した流体は、第１隙間の１箇所を通る。
【００１２】
このように、バックアップリングを、シールリングの流体上流側に配置することにより、流体の洩れ箇所を減らすことができるため、全閉時におけるシール性を向上することができる。
【００１３】
〔請求項３の手段〕
係合部は、バックアップリングの内周縁の全周に設けられるものである。
【００１４】
〔請求項４の手段〕
バルブ装置は、ＥＧＲガスをエンジンの吸気側へ戻すＥＧＲ通路の開度制御を行うＥＧＲバルブである。
これにより、ＥＧＲバルブにおけるシールリングの合口からＥＧＲガスが洩れる不具合を回避することができるとともに、バックアップリングのはみ出しによるバルブ固着を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）ＥＧＲバルブの断面図、（ｂ）その概略断面図である（実施例）。
【図２】バタフライバルブの分解斜視図である（実施例）。
【図３】バックアップリングの斜視図である（実施例）。
【図４】（ａ）バタフライバルブの概略断面図、（ｂ）バックアップリングの説明図である（実施例）。
【図５】シールリングに対するバックアップリングの最大はみ出し量の説明図である（実施例）。
【図６】（ａ）合口洩れの説明図、（ｂ）外周洩れの説明図、（ｃ）側面洩れの説明図である。
【図７】（ａ）バックアップリングを下流側に配置した説明図（参考例）、（ｂ）バックアップリングを上流側に配置した説明図（実施例）である。
【図８】（ａ）バタフライバルブの概略断面図、（ｂ）バックアップリングの説明図である（従来例）。
【図９】バックアップリングの食い込みの説明図である（従来例）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して［発明を実施するための形態］を説明する。
ＥＧＲバルブ（バルブ装置の一例）は、
・エンジンの排気通路から吸気通路へ排気ガスの一部であるＥＧＲガスを戻すＥＧＲ流路１（流体通路の一例）が形成されるハウジング２と、
・ＥＧＲ流路１に固定されたノズル３（通路部材の一例）内を開閉可能なバタフライバルブ４と、
・このバタフライバルブ４の外周縁に形成された環状溝５の内部に嵌め入れられ、全閉時（バタフライバルブ４がノズル３の内側を閉じる際）にノズル３とバタフライバルブ４との隙間を塞ぐものであり、周方向の１箇所に合口αが設けられるシールリング６と、
を備えて構成される。
【００１７】
このＥＧＲバルブは、環状溝５にシールリング６とともに嵌め入れられるバックアップリング７を備える。
このバックアップリング７は、シールリング６に重ね合わされて合口αによる隙間を塞ぐものであり、バックアップリング７の内周には、シールリング６の内周面に係合する係合部７ａが設けられる。
【実施例】
【００１８】
以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図面を参照して説明する。実施例は、具体的な一例を開示するものであって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。
なお、以下の実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。
【００１９】
この実施例は、本発明を車両エンジンに搭載されるＥＧＲ装置のＥＧＲバルブに適用したものである。
ＥＧＲ装置は、エンジンの排出した排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気側に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるＥＧＲガスを混入させる周知の技術である。
ＥＧＲ装置は、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路へ戻すＥＧＲ流路１の開閉および開度調整を行なうＥＧＲバルブを備えるものであり、このＥＧＲバルブの開度が車両の走行状態に応じてＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）によって制御される。
【００２０】
ＥＧＲバルブは、吸気通路における高負圧発生範囲（スロットルバルブの吸気下流側）へＥＧＲガスを戻す高圧ＥＧＲバルブであっても良いし、吸気通路における低負圧発生範囲（スロットルバルブの吸気上流側：例えばターボチャージャ搭載車両であればコンプレッサの吸気上流側）へＥＧＲガスを戻す低圧ＥＧＲバルブであっても良い。
【００２１】
ＥＧＲバルブの具体的な一例を、図１を参照して説明する。
なお、以下では、図１（ａ）の図示右側を右、図示左側を左と称して説明するが、この左右は実施例の説明のための方向であり、限定されるものではない。
ＥＧＲバルブは、
・内部にＥＧＲ流路１の一部を形成するハウジング２と、
・ＥＧＲ流路１中に配置されるバタフライバルブ４と、
・このバタフライバルブ４と一体に回転するシャフト８と、
・このハウジング２の外部よりシャフト８に回転力を付与する電動アクチュエータ９と、を備えて構成される。
【００２２】
ハウジング２は、アルミニウム合金のダイキャスト製であり、ハウジング２の内部に形成されるＥＧＲ流路１の内壁には、耐熱性、耐腐食性に優れた部材（例えば、ステンレス）によって設けられた円筒形状を呈したノズル３が固定配置されている。このノズル３の内周は、ハウジング２内のＥＧＲ流路１（流体通路）の一部の内壁を成す。
【００２３】
バタフライバルブ４は、略円板形状を呈し、シャフト８の回動位置に応じてＥＧＲ流路１を開閉可能で、且つＥＧＲ流路１の開口面積を可変可能であり、ＥＧＲ流路１の開口面積を可変することで吸気通路へ戻されるＥＧＲ量の調整を行なうものである。
【００２４】
シャフト８は、バタフライバルブ４をＥＧＲ流路１の内部において回転可能に支持するものである。この実施例のシャフト８の軸線は、ＥＧＲ流路１の中心線（ノズル３の中心線）に対して傾斜配置される。
そして、シャフト８の左端部にバタフライバルブ４が傾斜した状態で固定されるものであり、シャフト８がＥＧＲ流路１の内部でバタフライバルブ４を片持ち支持するものである。
【００２５】
シャフト８は、ＥＧＲ流路１の右側のみに配置された２つの軸受１１によって回転自在に支持される。なお、軸受１１は、ボールベアリング、ローラベアリング等の転がりベアリング、あるいはメタルベアリング等の滑りベアリングであり、ハウジング２に形成されたベアリング収容穴の内部に圧入等の結合手段によって固定されて、内周に挿通されたシャフト８を回転自在に支持する。
また、２つの軸受１１の間には、ＥＧＲガスの洩れ出しを防ぐシール部材１２が配置される。なお、図１では、２つの軸受１１の間に独立したシール部材１２を設けているが、図１とは異なり、シール機能が組み合わされた軸受１１を用いても良い。
【００２６】
電動アクチュエータ９は、ハウジング２の右部に固定されて、シャフト８を回動駆動するものであり、
・通電により回転動力を発生する電動モータ（例えば、通電量に応じた回転トルクを発生する周知の直流モータ）と、
・この電動モータの回転トルクを増幅してシャフト８に伝達する減速装置１３（この実施例では、複数の歯車を組み合わせた歯車式減速機）と、
・バタフライバルブ４（シャフト８）を初期開度へ戻すリターンスプリング１４（例えば、ねじりコイルバネ）と、
・バタフライバルブ４（シャフト８）の開度を検出する回転角センサ１５（例えば、シャフト８の角度を非接触で検出する磁気回転角センサ）と、
を備える。
【００２７】
そして、電動モータがＥＣＵによって通電制御されることで、バタフライバルブ４（シャフト８）の開度、即ちエンジンに戻されるＥＧＲ量の調整が行なわれる。
具体的に、ＥＣＵは、マイクロコンピュータを搭載した周知の電子制御装置であり、回転角センサ１５によって検出される実際のバタフライバルブ４（シャフト８）の開度が、車両走行状態に応じて算出された目標開度となるように、電動モータを通電制御するように設けられている。
【００２８】
〔実施例１の特徴技術１〕
バタフライバルブ４は、上述したように、開度に応じてＥＧＲ量の調整を行なうものであり、バタフライバルブ４の外周縁には、バタフライバルブ４とノズル３との隙間を無くすシールリング６が設けられている。
このシールリング６は、略円板形状を呈するバタフライバルブ４の外周縁に全周に亘って形成された環状溝５に嵌め入れられている。
【００２９】
シールリング６は、ステンレス等の金属材料によって形成された断面が四角形状の線材（具体的には、角部がＲ面に面取り加工された断面が略矩形の線材）を円環状に設けたものであり、周方向の１箇所に、合口α（周方向の分離部）が設けられている。なお、シールリング６は、金属材料に限定されるものではなく、耐熱性、耐油性、耐摩耗性に優れた樹脂材料によって設けても良い。
【００３０】
合口αは、シールリング６の自由長において、合口αにおける周方向の隙間距離が、少量離間するように設けられており、シールリング６の外周縁がノズル３の内壁に押し付けられて組付けられる。これにより、バタフライバルブ４、ノズル３およびシールリング６に膨張変化が生じても、全閉時にはシールリング６の外周縁が常にノズル３の内壁に接する状態に保たれる。
【００３１】
また、環状溝５には、シールリング６とともに、リング形状を呈したバックアップリング７が嵌め入れられている。このバックアップリング７は、シールリング６に重ね合わされて合口αによる隙間を塞ぐものである。
また、バックアップリング７は、シールリング６とは異なり、径方向の拡張力を持たないものであり、この実施例では周方向に切れ目のないリング体を用いている。
【００３２】
切れ目の無いバックアップリング７を環状溝５に嵌め入れる手段として、この実施例では、図１（ｂ）に示すように、バタフライバルブ４を、
・シャフト８にネジやリベット等の締結手段１６あるいは溶接等で固定されるバルブ本体４ａと、
・このバルブ本体４ａに圧入等の固定技術で組付けられるバルブリング４ｂと、
の２つで構成し、
バルブ本体４ａとバルブリング４ｂの間にバックアップリング７を挟む構成を採用している。
【００３３】
具体的には、図２に示すように、バルブ本体４ａに設けられた環状溝５の一部を成す段差部分にシールリング６とバックアップリング７を重ねて装着し（シールリング６は後から装着しても良い）、その後、バルブ本体４ａにバルブリング４ｂを圧入等の固定技術で固定することで、環状溝５に「シールリング６」と「径方向に切れ目の無いバックアップリング７」とを組付けるものである。
【００３４】
バックアップリング７の内周縁には、シールリング６の内周面に係合する係合部７ａが設けられている。この実施例に示す係合部７ａは、バックアップリング７の内周の全周に亘って連続するものである。即ち、この実施例の係合部７ａは、図３に示すように筒状を呈するものであり、係合部７ａ（筒部分）の外径寸法は、環状溝５の底径寸法より大きく、全閉時のシールリング６の内径寸法より小さく設けられている。
具体的に、バックアップリング７は、耐腐食性に優れた薄いステンレス等の金属板をプレス成形により成形した断面がＬ字形を呈するものであり、シールリング６に重ね合わされる部分（リング円板：バックアップリング本体部分）と係合部７ａとが同時形成されるものである。
【００３５】
バックアップリング７の作動を説明する。
開弁時に、ＥＧＲガスの圧力や車両振動等の影響により、図４（ａ）の矢印に示すように、シールリング６とバックアップリング７に、径方向へ相対的にズレる力が加えられる可能性がある。
しかるに、図４（ｂ）に示すように、係合部７ａがシールリング６の内周面に係合することで、シールリング６に対してバックアップリング７が径方向へズレる「ズレの最大量」が規制される。
即ち、係合部７ａによってシールリング６に対するバックアップリング７の「飛び出し量」を規制することができる。
【００３６】
ここで、バックアップリング７の「飛び出し量」を０（ゼロ）以下に設けても良いが（即ち、全く飛び出さないように設けても良いが）、この実施例では図５の破線に示すように、「小さな飛び出し量」を許容するものである。
この「小さな飛び出し量」は、図５の実線に示すように、バックアップリング７の外径端が、シールリング６の外径側のＲ面（面取りされた曲面）に沿って変形した状態において、シールリング６の外径寸法より、バックアップリング７の外径寸法が小さくなる範囲のものである。
【００３７】
この実施例のＥＧＲバルブは、上述したように、シールリング６の合口αをバックアップリング７で塞ぐため、全閉時のシール性を高めることができる。
また、この実施例のＥＧＲバルブは、バックアップリング７に係合部７ａを設けることで、シールリング６に対してバックアップリング７にズレる力が加えられても、バックアップリング７がノズル３の内周壁に食い込む不具合が生じない。即ち、バックアップリング７によるバルブ固着が発生せず、ＥＧＲバルブの信頼性を高めることができる。
【００３８】
〔実施例１の特徴技術２〕
ここで、全閉時における洩れの種類（３大要因）を説明する。
洩れの種類は、
・図６（ａ）に示す合口洩れ（合口αによる洩れ）と、
・図６（ｂ）に示す外周洩れ（ノズル３とシールリング６との隙間による洩れ）と、
・図６（ｃ）に示す側面洩れ（環状溝５の側面を通過する洩れ）と、
が存在する。
【００３９】
以下では、この実施例において側面洩れを抑える技術を説明する。
シールリング６の板厚方向（図７の上下方向）には、
・環状溝５の側壁とシールリング６との間の第１隙間Ａ、
・シールリング６とバックアップリング７との間の第２隙間Ｂ、
・環状溝５の側壁とバックアップリング７との間の第３隙間Ｃ、
が存在する。
【００４０】
ここで、バックアップリング７は、
・図７（ａ）に示すように、シールリング６の下流側に配置する場合と、
・図７（ｂ）に示すように、シールリング６の上流側に配置する場合と、
がある。
そして、この実施例は、バックアップリング７を、図７（ｂ）に示すように、シールリング６の上流側に配置するものである。
【００４１】
その理由を説明する。
・図７（ａ）に示すように、バックアップリング７をシールリング６の下流側に配置すると、上流側から下流側に向かって、第１、第２、第３隙間Ａ〜Ｃが形成される。
この場合、シールリング６の上流側から環状溝５の底側へ流入したＥＧＲガスは、シールリング６の下流側に存在する第２、第３隙間Ｂ、Ｃの２箇所を通る。
【００４２】
これに対し、図７（ｂ）に示すように、バックアップリング７をシールリング６の上流側に配置すると、上流側から下流側に向かって、第３、第２、第１隙間Ｃ〜Ａが形成される。
この場合、シールリング６の上流側から環状溝５の底側へ流入した流体は、第１隙間Ａの１箇所だけを通る。
【００４３】
このように、この実施例のＥＧＲバルブは、バックアップリング７をシールリング６の上流側（ＥＧＲガスの上流側）に配置することで、全閉時における洩れの発生箇所を減らすことができるため、全閉時におけるシール性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
上記の実施例では、バックアップリング７に切れ目（切れ込み）の無いタイプを用いる例を示したが、バックアップリング７に、周方向の１箇所に切れ目を設けても良い。
このように、バックアップリング７に切れ目を設けることで、環状溝５の内部にバックアップリング７を後付けすることが可能になる。即ち、上記の実施例で示したように、バタフライバルブ４を「バルブ本体４ａとバルブリング４ｂの２部品」で設ける必要がなくなり、１部品で設けたバタフライバルブ４の環状溝５に、バックアップリング７を装着することが可能になる。
【００４５】
上記の実施例では、係合部７ａをバックアップリング７の全周に設ける例を示したが、係合部７ａを複数箇所に分けて形成しても良い。係合部７ａを複数箇所に設けても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
上記の実施例では、本発明をＥＧＲバルブに適用する例を示したが、流体は排気ガスに限定されるものではなく、他のバルブ装置に本発明を適用しても良い。
具体的な一例として、ターボチャージャに供給される排気ガスの一部を逃がすウエストゲートバルブのバタフライバルブ４に本発明を適用するなど、バタフライバルブ４を用いた全ての開閉弁、流量調整弁、圧力調整弁に本発明を適用しても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＥＧＲ流路（流体通路）
３  ノズル（通路部材）
４  バタフライバルブ
５  環状溝
６  シールリング
７  バックアップリング
７ａ  係合部
α  合口
【図１】
2013142426.tif 000003
【図２】
2013142426.tif 000004
【図３】
2013142426.tif 000005
【図４】
2013142426.tif 000006
【図５】
2013142426.tif 000007
【図６】
2013142426.tif 000008
【図７】
2013142426.tif 000009
【図８】
2013142426.tif 000010
【図９】
2013142426.tif 000011