JP2007182939A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 バルブの後方及び側面へのオイルやスラッジ等の凝集を抑制して安定的な流量制御を行うことができる流量制御弁を提供する。
【解決手段】 本流量制御弁１は、流入口２及び流出口３を有するケース４内に、スプリング８により流入口側に向って付勢されたバルブ１０を移動自在に支持し、該ケースの内周壁に設けられた制御孔７と該バルブに設けられたオリフィス形成部１１との間にオリフィスＯを形成するようにした弁であって、前記バルブは、前記ケース内を流れる流体により該バルブを軸心回りに回転させる回転力付与部（リブ１４）を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流量制御弁に関し、さらに詳しくは、バルブの後方及び側面へのオイルやスラッジ等の凝集を抑制して安定的な流量制御を行うことができる流量制御弁に関する。

従来より、自動車等の内燃機関のブローバイガス還元装置では、ブローバイガスの流量を制御する流量制御弁が用いられている。この流量制御弁としては、流入口及び流出口を有するケース内に、スプリングにより流入口側に向って付勢されたバルブを移動自在に支持し、ケースの制御孔とバルブのオリフィス形成部との間に流量制御のためのオリフィスを形成すると共に、バルブの流入口側にケースの内周壁に案内される流出口側ガイドを設けてなるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、樹脂製のケースの内周壁に硬質無機材料からなるカラーを設けてなり、ケース寸法のバラツキを低減してガス流量のバラツキを抑制することが開示されている。
しかし、この特許文献１では、エンジン停止時等に流出口側ガイドの後端面とケースとの接触部位にオイルミストが凝集してバルブとケースとが固着して流量制御が困難なものとなる恐れがあった。特に、図１７に示すように、上記バルブ１０Ａは、略三角平板状の流入口側ガイド１３Ａを有する形態であることが多く、この場合、流出口側ガイドとケースとの接触面積（図中にハッチングで示す。）が大きくなり、その接触部位にオイルミストが凝集し易くバルブとケースとの固着の可能性がより高くなる。また、上記特許文献１では、エンジン稼動時にバブルが軸方向に移動することとなるが、バルブの側面（特にオリフィス形成部）にオイルやスラッジが凝集して流量制御が困難なものとなる恐れがあった。

実開平３−７８１８２号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、バルブの後方及び側面へのオイルやスラッジ等の凝集を抑制して安定的な流量制御を行うことができる流量制御弁を提供することを目的とする。

本発明は、以下の通りである。
１．流入口及び流出口を有するケース内に、スプリングにより流入口側に向って付勢されたバルブを移動自在に支持し、該ケースの内周壁に設けられた制御孔と該バルブに設けられたオリフィス形成部との間にオリフィスを形成するようにした流量制御弁において、
前記バルブは、前記ケース内を流れる流体により該バルブを軸心回りに回転させる回転力付与部を有することを特徴とする流量制御弁。
２．前記回転力付与部は、前記バルブの外周面側から遠心方向に突起するリブからなる上記１．記載の流量制御弁。
３．前記リブの先端部は、前記ケースの内周壁に案内される上記２．記載の流量制御弁。
４．前記回転力付与部は、前記バルブの外周面側に形成された溝部からなる上記１．記載の流量制御弁。
５．前記回転力付与部は、前記バルブの流入口側に設けられている上記１．乃至４．のいずれか一項に記載の流量制御弁。
６．内燃機関のブローバイガスの流量を制御するためのものである上記１．乃至５．のいずれか一項に記載の流量制御弁。

本発明の流量制御弁によると、内燃機関の稼動時に、回転力付与部によってバルブが軸心回りに回転されるので、バルブの側面に付着したオイル、スラッジ等が遠心力により飛ばされて除去される共に、バルブの後方がオイルミスト等の付着によりケースに固着した場合であっても、その固着部が軸心回りにせん断破壊されて両者の固着が防止される。その結果、安定的な流量制御を行うことができる。
また、前記回転力付与部が、前記バルブの外周面側から遠心方向に突起するリブからなる場合は、バルブをより確実に回転させ得る。
また、前記リブの先端部が、前記ケースの内周壁に案内される場合は、回転力付与部にバルブの回転力付与機能と共にガイド機能を持たせることができ、流量制御弁を更に簡易且つ安価な構造とすることができる。
また、前記回転力付与部が、前記バルブの外周面側に形成された溝部からなる場合は、バルブをより確実に回転させ得る。
また、前記回転力付与部が、前記バルブの少なくとも流入口側に設けられている場合は、内燃機関の始動時に、流入口に流入される流体によりバルブを迅速に回転させることができる。
また、内燃機関のブローバイガスの流量を制御するためのものである場合は、バルブへのオイル、スラッジ等の付着を抑制してブローバイガスの流量を好適に制御できる。

１．流量制御弁
本実施形態に係る流量制御弁は、以下に述べるケース及びバルブを備えている。
尚、上記流量制御弁の用途等は特に問わないが、内燃機関のブローバイガスの流量を制御する弁として好適に用いられる。

上記「ケース」は、流入口及び流出口を有する限り、その形状、大きさ、材質等は特に問わない。このケース内には、上記バルブが軸方向に移動自在及び回転自在に支持されている。また、ケース内には、バルブがスプリングにより流入口側に向って付勢されている。また、ケースの制御孔とバルブのオリフィス形成部との間には流量制御のためのオリフィスが形成されるようになっている。

上記「バルブ」は、後述の回転力付与部が設けられている限り、その形状、大きさ、材質等は特に問わない。
上記バルブ１０の流入口側に、例えば、ケース４の内周壁に案内される流入口側ガイド１３を設けると共に、上記バルブ１０のオリフィス形成部１１にケース４の制御孔７に案内される流出口側ガイド１５を設けることができる（図１等参照）。これにより、ケース内でバルブが軸方向に移動する際、流入口側ガイドがケースの内周壁に案内されると共に、流出口側ガイドがケースの制御孔に案内され、バルブを軸方向の両端側の２点で案内できる。その結果、ケースの制御孔とバルブ先端側との間のクリアランスを大きくした場合であっても、バルブの軸心方向以外の振動が抑制されて、チャッタリングや流量のバラツキを抑えることができる。
なお、上記流出口側ガイドは、例えば、バルブの軸心側から放射状に延びてケースの制御孔に接触する複数のリブからなることができる。この場合、上記各リブが、バルブの軸方向に沿ってオリフィス形成部の外周側まで延びて形成されていることが好ましい。また、上記各リブの遠心側の外面が円弧状に形成されていることが好ましい。

上記「回転力付与部」は、上記ケース内を流れる流体によりバルブを軸心回りに回転させ得る限り、その形状、配設形態、回転力付与形態等は特に問わない。なお、上記バルブの回転方向は特に問わない。
上記回転力付与部としては、例えば、（１）上記バルブの外周面側から遠心方向に突起する１又は２以上のリブからなる形態、（２）上記バルブの外周面側に形成される１又は２以上の溝部からなる形態、（３）上記バルブの内部に形成され且つバルブの外周面及び軸端面に開口する１又は２以上の流路からなる形態等のうちの１種又は２種以上の組み合わせを挙げることができる。これらのうち、バルブの回転の確実性といった観点から、上記（１）形態であることが好ましい。

上記（１）（２）形態では、バルブの回転の安定性といった観点から、上記リブ又は溝部がバルブの円周方向に沿って等ピッチ間隔で複数形成されていることが好ましい。
上記（１）形態では、例えば、上記リブの先端部がケースの内周壁に案内されることができる。この場合、上記リブによって上記流入口側ガイド及び／又は上記流出口側ガイドが構成されていることが好ましい。

上記回転力付与部としては、例えば、（１）上記バルブの流入口側に配設されている形態、（２）上記バルブの流出口側に配設されている形態、（３）上記バルブの中央側に配設されている形態等のうちの１種又は２種以上の組み合わせを挙げることができる。これらのうち、内燃機関の始動時におけるバルブの回転の迅速性といった観点から、少なくとも上記（１）形態であることが好ましい。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、本実施例では、ドライサンプ式の内燃機関におけるブローバイガスの流量を制御する流量制御弁を例示する。

（１）流量制御弁の構成
本実施例に係る流量制御弁１は、図１及び図２に示すように、円形の流入口２及び流出口３を有する円筒状のケース４内に、棒状のバルブ１０が軸方向に移動自在及び回転自在に支持されている。このバルブ１０は、スプリング８により流入口２側に向って付勢されている。上記ケース４は、流入口２が形成された第１ケース部材５と、流出口３が形成された第２ケース部材６とを適宜固定手段で組付けてなされている。この第２ケース部材６の内周壁６ａには、上記バルブ１０の後述するオリフィス形成部との間でオリフィスＯ（図１０参照）を形成する制御孔７が設けられている。
尚、上記流入口２は上記内燃機関のオイルタンク側に連絡され、上記流出口３は吸気マニホールド側に連絡される。そして、これら流入口２及び流出口３の間の差圧によってバルブ１０が軸方向に移動されるようになっている。

上記バルブ１０は、図３〜６に示すように、流出口３側に向って縮径するテーパ状のオリフィス形成部１１と、このオリフィス形成部１１に連なる円柱状のストレート部１２とからなっている。このストレート部１２の軸端側には、第１ケース部材５の内周壁５ａに案内される流入口側ガイド１３が設けられている。この流入口側ガイド１３は、バルブ１０の外周面側から遠心方向に突出する複数（図中３つ）のリブ１４（本発明に係る「回転力付与部」として例示する。）からなっている。各リブ１４は、バルブ１０の円周方向に沿って等ピッチ間隔（図４及び５参照、図中１２０度間隔）で配設されている。また、各リブ１４は、図７に示すように、略三角柱状に形成されており、バルブ１０の軸心方向に傾斜され且つ流入口２側から流入されるガスを受ける傾斜受け面１４ａを有している。また、各リブ１４の流出口３側の面が上記スプリング８の受け面となっている（図１参照）。このスプリング８の端部は各リブ１４に固着されていない。

なお、本実施例では、上記各リブ１４の後端位置とバルブ１０の後端位置とを一致させるように配設したが、これに限定されず、例えば、図７に仮想線で示すように、各リブ１４の後端位置をバルブ１０の後端位置より内側にずらして配設するようにしてもよい。

上記バルブ１０のオリフィス形成部１１の軸端側には、第２ケース部材６の制御孔７に案内される流出口側ガイド１５が流入口２側に向って突出して設けられている。この流出口側ガイド１５は、バルブ１０の軸芯から放射状に延びて制御孔７に接触する複数（図中３つ）の平板状のリブ１６からなっている。これら各リブ１６は、バルブ１０の円周方向に沿って等ピッチ間隔（図中、１２０度間隔）で配設されている。また、これら各リブ１６は、バルブ１０の軸方向に沿ってオリフィス形成部１１の流入口２寄りの外周側まで延びて形成されている。

（２）流量制御弁の作用
次に、上記構成の流量制御弁１の作用について説明する。
先ず、停止状態のエンジンを駆動させると、流入口２からケース４内にガスが流入され、その流入ガスが流入口側ガイド１３の各リブ１４の傾斜受け面１４ａに作用することによって、スプリング８の付勢力に抗して、バルブ１０は、回転方向Ｐ（図７参照）に回転されつつ流出口３側に移動される。

ここで、アイドリング時では、吸気マニホールド側の負圧が上昇して、流入口２及び流出口３の間の差圧が大きくなり、図８に示すように、スプリング８の付勢力に抗して、バルブ１０は、回転方向Ｐに回転されつつ更に流出口３側に移動される。このとき、バルブ１０のオリフィス形成部１１と制御孔７との間に形成されるオリフィスＯ（図１０参照）を介して比較的小さな流量のガスが流されることとなる。
また、加速時では、吸気マニホールド側の負圧が低下して、流入口２及び流出口３の間の差圧が小さくなり、図９に示すように、スプリング８の付勢力によって、バルブ１０は、回転方向Ｐに回転されつつ流入口２側に移動される。このとき、流出口側ガイド１４の各リブ１４ａと制御孔７との間に形成される空間Ｓ（図１１参照）を介して大流量のガスが流されることとなる。

（３）実施例の効果
本実施例の流量制御弁１によると、エンジン稼動時に、ケース４内を流れる流体が各リブ１４の傾斜受け面１４ａに作用してバルブ１０が軸心回りに回転されるので、バルブ１０の側面（特に、オリフィス形成部１１）にオイル、スラッジ等が付着し難く、オリフィスＯの閉塞の危険性を低減できる。また、エンジン停止時（又はエンジン稼動時）にバルブ１０の後端面がオイルミスト等の付着によってケース４に固着した場合であっても、その付着物の隙間を通ってケース内に流入されるガスによりバルブ１０に回転力がかかるので、その固着部が軸心回りにせん断破壊されてバルブ１０とケース４との固着が防止される。その結果、安定的な流量制御を確保できる。
また、本実施例では、流入口側ガイド１３を複数のリブ１４により構成したので、従来のように、略三角平板状の流入口側ガイドを有するバルブ（図１７参照）に比べて、バルブ１０の後端面とケース４との接触面積を小さくでき、オイルミスト等の付着によるバルブ１０とケース４との固着の可能性を低減できる。
また、本実施例では、複数のリブ１４を、バルブ１０の円周方向に沿って等ピッチ間隔で設けたので、バルブ１０を安定的に回転させることができる。
また、本実施例では、流入口側ガイド１３により回転力付与部を構成するようにしたので、回転力付与部に、バルブ１０の回転力付与機能と共にガイド機能を持たせることができ、流量制御弁１を更に簡易且つ安価な構造とすることができる。さらに、エンジン始動時に、流入口２からケース４内に流入されるガスによりバルブ１０を迅速（瞬間的）に回転させることができる。

また、本実施例では、ケース４内をバルブ１０が軸方向に移動する際、流入口側ガイド１３の各リブ１４がケース４の内周壁５ａに案内されると共に、流出口側ガイド１５の各リブ１６がケース４の制御孔７に案内されるようにしたので、バルブ１０を軸方向の両端側の２点でケース４に案内でき、ケース４の制御孔７とバルブ１０の先端側との間のクリアランスを大きくした場合であっても、バルブ１０の軸心方向以外の振動が抑制されて、チャッタリングや流量のバラツキを抑えることができる。
また、本実施例では、上記流出口側ガイド１５を、バルブ１０の軸心から放射状に延びる複数のリブ１６から構成したので、加速時等において流入口２及び流出口３の差圧が小さくなったときに、各リブ１６と制御孔７との間の隙間Ｓ（図１１参照）を介してより大量のガスを流すことができる。その結果、ドライサンプ式の内燃機関において、オイルタンク内の換気性を良くすることができる。
さらに、本実施例では、各リブ１６を、バルブ１０の軸方向に沿ってオリフィス形成部１１の外周側まで延ばしているので、バルブ１０を軸方向以外に振動させることなくより確実に案内できる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、上記実施例では、流入口側ガイド１３により回転力付与部を構成するようにしたが、これに限定されず、例えば、図１２に示すように、流入口側ガイド１３の各リブ１４の間に、バルブ１０の外周面側から遠心方向に突出するリブ１７を設け、各リブ１７により回転力付与部を構成するようにしてもよい。この場合、各リブ１７の傾斜受け面１７ａに流入口２からケース４内に流入するガスが作用してバルブ１０が軸心回りに回転される。
さらに、例えば、図１６に示すように、流出口側ガイド１５を構成する各リブ１６をバルブ１０の軸方向に傾斜させて配設し、各リブ１６により回転力付与部を構成するようにしてもよい。この場合、各リブ１６の傾斜受け面１６ａに流入口２からケース４内に流入するガスが作用してバルブ１０が軸心回りに回転される。

また、上記実施例では、バルブ１０の外周面側から突出するリブ１４により回転力付与部を構成するようにしたが、これに限定されず、例えば、図１３及び１４に示すように、バルブ１０の外周面側に形成された複数の平面略三角形状の溝部１９により回転力付与部を構成するようにしてもよい。この場合、各溝部１９の傾斜受け面１９ａに流入口２からケース４内に流入するガスが作用してバルブ１０が軸心回りに回転される。
また、例えば、図１６に示すように、バルブ１０の外周面側に形成され且つバルブ１０の軸心方向に傾斜した複数の略線状の溝部２０により回転力付与部を構成するようにしてもよい。この場合、流入口２からケース４内に流入するガスが各溝部２０に沿って流れることによりバルブ１０が軸心回りに回転される。
さらに、例えば、図１５に示すように、上記バルブ１０の後端中心部から軸方向に延びる中心路２１ａ（非貫通孔）と、この中心路２１ａに連なり且つバルブ１０の外周面に開口する複数の湾曲状の連絡路２１ｂとから回転力付与部を構成するようにしてもよい。この場合、流入口２からケース４内に流入するガスが中心路２１ａを介して各連絡路２１ｂを流れてバルブ１０の外周側に排気されることによってバルブ１０が軸心回りに回転される。

また、上記実施例では、ドライサンプ式の内燃機関におけるブローバイガスの流量を制御する流量制御弁１を例示したが、これに限定されず、ウェットサンプ式の内燃機関におけるブローバイガスの流量を制御する流量制御弁としてもよい。
また、上記実施例における流量制御弁１のエンジンに対する設置形態は特に問わないが、例えば、流量制御弁１の流入口側をエンジンのヘッドカバーに取着すると共に、流量制御弁１の流出口側を、ブローバイガス通路を介してスロットルバルブの下流側の吸気管に連絡することができる。この場合、上記流量制御弁１は、例えば、バルブ１０の軸心が上下方向又は水平方向に向くように配設されていることができる。
また、上記実施例では、バックファイヤ時の吸気管側への逆流を防止し得るように、バルブ１０の後端面がケース４の流入口２を塞ぎ得る形状とされているが、これに限定されず、例えば、エンジン停止時に、バルブ１０の後端面がケース４の流入口２を開放するようにしてもよい。

なお、参考例として、例えば、駆動源と、この駆動源の駆動力をバルブに伝達してバルブを軸心回りに回転させる動力伝達具とからなる回転力付与機構を備える流量制御弁を挙げることができる。

流体の流量を制御する技術として広く利用される。特に、内燃機関のブローバイガスの流量を制御する技術として好適に利用される。

本実施例に係る流量制御弁の縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面拡大図である。 本実施例に係るバルブの正面図である。 図３のＩＶ矢視図である。 図３のＶ矢視図である。 上記バルブの斜視図である。 上記バルブの展開図である。 アイドリング時における流量制御弁の作用を説明するための説明図である。 加速時における流量制御弁の作用を説明するための説明図である。 図８のＸ−Ｘ線断面拡大図である。 図９のＸＩ−ＸＩ線断面拡大図である。 回転力付与部の他の形態を説明するための縦断面図である。 回転力付与部の更に他の形態を説明するための縦断面図である。 図１３のＸＩＶ矢視拡大図である。 回転力付与部の更に他の形態を説明するための縦断面図である。 回転力付与部の更に他の形態を説明するための縦断面図である。 従来のバルブを説明するための斜視図である。

符号の説明

１；流量制御弁、２；流入口、３；流出口、４；ケース、５ａ；内周壁、７；制御孔、８；スプリング、１０；バルブ、１１；オリフィス形成部、１３；流入口側ガイド、１４；リブ、１５；流出口側ガイド、１６；リブ、１７；リブ、１９，２０；溝部、２１ａ；中心路、２１ｂ；連絡路、Ｏ；オリフィス。

Claims (6)

1. 流入口及び流出口を有するケース内に、スプリングにより流入口側に向って付勢されたバルブを移動自在に支持し、該ケースの内周壁に設けられた制御孔と該バルブに設けられたオリフィス形成部との間にオリフィスを形成するようにした流量制御弁において、
   前記バルブは、前記ケース内を流れる流体により該バルブを軸心回りに回転させる回転力付与部を有することを特徴とする流量制御弁。
2. 前記回転力付与部は、前記バルブの外周面側から遠心方向に突起するリブからなる請求項１記載の流量制御弁。
3. 前記リブの先端部は、前記ケースの内周壁に案内される請求項２記載の流量制御弁。
4. 前記回転力付与部は、前記バルブの外周面側に形成された溝部からなる請求項１記載の流量制御弁。
5. 前記回転力付与部は、前記バルブの流入口側に設けられている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流量制御弁。
6. 内燃機関のブローバイガスの流量を制御するためのものである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流量制御弁。

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