JP2012072788A - Passage switching valve - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a flow path opening / closing valve that switches a flow state of a fluid by opening and closing a flow path through which the fluid flows.
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。このような流路開閉弁は、弁本体の内部にボールバルブが設けられ、該ボールバルブの上部に連結されたシャフトが回転することにより、前記ボールバルブの貫通孔が前記弁本体に形成された一対の通路(ガス流入口およびガス流出口)を互いに連通させる。また、ボールバルブのガス流入口側およびガス流出口側には、ボールバルブを挟むように固定シートおよび可動シートが設けられ、バネ部材により可動シートをボールバルブ側に付勢することにより、その間にボールバルブが保持される。この構成により、ボールバルブが固定シートおよび可動シートに常時接触するため、シール性が確保されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a channel opening / closing valve that is connected to a fluid flow channel and controls the fluid flow state by switching the communication state of the flow channel is known. In such a channel opening / closing valve, a ball valve is provided inside the valve body, and a shaft connected to an upper portion of the ball valve rotates to form a through hole of the ball valve in the valve body. A pair of passages (a gas inlet and a gas outlet) communicate with each other. Further, a fixed seat and a movable seat are provided on the gas inlet side and the gas outlet side of the ball valve so as to sandwich the ball valve, and the movable seat is urged toward the ball valve side by a spring member. The ball valve is held. With this configuration, since the ball valve is always in contact with the fixed seat and the movable seat, a sealing property is ensured (see, for example, Patent Document 1).
上述した従来技術では、ボールバルブが可動シートおよび固定シートと常時接触・摺動しているため、これらの構成要素間に常に摩擦(フリクション)が生じ、各構成要素の磨耗や耐久性の問題がある。また、ボールバルブをバネ部材により押さえているため、押さえ荷重がそのまま耐振性に影響していた。 In the above-described prior art, since the ball valve is always in contact with and sliding with the movable seat and the fixed seat, friction is always generated between these components, and there is a problem of wear and durability of each component. is there. Further, since the ball valve is pressed by the spring member, the pressing load directly affects the vibration resistance.
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、弁体とシートとの間の摩擦に起因する磨耗を低減するとともに、耐振性を向上す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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a flow path opening / closing valve capable of reducing wear caused by friction between a valve body and a seat and improving vibration resistance. The purpose is to do.
上記の目的を達成するため、本発明に係る流路開閉弁は、シャフトを介して回動可能に設けられた弁体と、前記弁体を収容するバルブ室を有するボディ本体と、前記弁体が着座するシート面を有する可動シートと、前記可動シートの外周部に配設され、前記バルブ室の内周面に当接する環状のシール部材と、前記可動シートを前記弁体側に付勢する弾性体と、前記ボディ本体内において前記可動シートの前記弾性体とは反対側の位置に設けられ、前記バルブ室の内方に向かって、前記可動シートの外周部よりも前記可動シートの中心側の位置まで突出したストッパと、を備え、前記弁体は、少なくともその一部として、球面に形成された球面形状部を有し、前記シャフトは、その軸線が前記球面形状部の曲率中心から外れた位置で前記弁体に取り付けられ、前記可動シートは、前記シャフトの軸線と略直交する方向に軸線を有する連通孔を有し、前記弁体の前記球面形状部が前記シート面に当接して前記連通孔を閉塞することで弁閉状態となり、前記可動シートが前記ストッパにより変位が規制されるとともに前記弁体が前記可動シートから離間して前記連通孔を開放することで弁開状態となることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a flow path opening / closing valve according to the present invention includes a valve body rotatably provided via a shaft, a body main body having a valve chamber that houses the valve body, and the valve body. A movable seat having a seat surface on which the seat is seated, an annular seal member disposed on an outer peripheral portion of the movable seat and in contact with an inner peripheral surface of the valve chamber, and an elastic force for biasing the movable seat toward the valve body A body and a position of the movable seat on the opposite side of the elastic body in the body main body, toward the inner side of the valve chamber and closer to the center of the movable seat than the outer periphery of the movable seat. A stopper that protrudes to a position, and the valve body has, as at least a part thereof, a spherically shaped portion formed on a spherical surface, and the shaft has an axis deviated from the center of curvature of the spherically shaped portion. The valve body in position The movable seat has a communication hole having an axis in a direction substantially orthogonal to the axis of the shaft, and the spherical shape portion of the valve body abuts on the seat surface to close the communication hole. Thus, the valve is closed, and the displacement of the movable sheet is restricted by the stopper, and the valve body is separated from the movable sheet to open the communication hole, thereby opening the valve.
上記の構成によれば、弁体が偏心した回動軸心を中心として回動(揺動)し、弁体が可動シートに着座することで弁閉状態となり、弁体が可動シートから離間することで弁開状態となる。このような構成では、従来の固定シートは不要であり、弁体が可動シートに接触しているのは、可動シートに着座している弁閉状態のときだけであり、弁体と可動シートとの常時接触がないため、弁体および可動シートの磨耗を低減することができるとともに、回動トルクの増大を防止できる。 According to the above configuration, the valve body rotates (swings) about the eccentric rotation axis, and the valve body is seated on the movable seat, thereby closing the valve, and the valve body is separated from the movable seat. The valve is opened. In such a configuration, the conventional fixed seat is unnecessary, and the valve body is in contact with the movable seat only when the valve seated on the movable seat is in the closed state. Since there is no constant contact, it is possible to reduce wear of the valve body and the movable seat and to prevent an increase in rotational torque.
また、弁閉状態にある弁体が可動シートから離間する方向に揺動する際、可動シートの弁体への追従性は、ストッパにより強制的に切断されるので、弁体と可動シート間の磨耗を低減できる。さらに、弁体が可動シートから離間している間は、可動シートからの振動が弁体に伝わらないため、耐振性への影響を小さくすることができる。 Further, when the valve body in the valve closed state swings away from the movable seat, the followability of the movable seat to the valve body is forcibly cut by the stopper, so that the valve body and the movable seat are Wear can be reduced. Furthermore, since the vibration from the movable sheet is not transmitted to the valve body while the valve body is separated from the movable sheet, the influence on the vibration resistance can be reduced.
またさらに、弁体が可動シートに着座しているときは、弾性体によって可動シートが弁体側に常時付勢されているので、弁体と可動シートとの密着性が高く、しかも、可動シートの外周に設けたシール部材により可動シートとバルブ室との間のシール性が確保されるので、弁閉状態におけるシール性を確実に確保することができる。 Furthermore, when the valve body is seated on the movable seat, the movable seat is constantly urged to the valve body side by the elastic body, so the adhesion between the valve body and the movable seat is high, and the movable seat Since the sealing performance between the movable seat and the valve chamber is ensured by the sealing member provided on the outer periphery, the sealing performance in the valve closed state can be reliably ensured.
前記流路開閉弁において、前記可動シートは、前記シール部材の弾性変形の範囲内で、その軸線方向と直交する方向に変位可能に配置されているとよい。 In the flow path opening / closing valve, the movable sheet may be disposed so as to be displaceable in a direction orthogonal to the axial direction within a range of elastic deformation of the seal member.
上記の構成によれば、弁体が可動シートに着座する際に、製作誤差や組付け誤差に起因するズレが弁体と可動シートとの間にあっても、可動シートの位置が自動的に調整される。このため、弁閉状態において弁体と可動シートとが確実に密着し、良好なシール性を確保できる。 According to the above configuration, when the valve body is seated on the movable seat, the position of the movable seat is automatically adjusted even if a deviation caused by a manufacturing error or an assembly error is between the valve body and the movable seat. The For this reason, in a valve closed state, a valve body and a movable sheet contact | adhere reliably, and it can ensure favorable sealing performance.
前記流路開閉弁において、前記シャフトの軸線と直交し、かつ前記弁体の曲率中心を含む平面における断面上で、前記可動シートの軸線方向と前記シート面とのなす角をシート角と定義したとき、前記弁閉状態にある前記弁体の前記球面形状部の曲率中心を通りかつ前記可動シートの軸線に直交する直線を基準として前記可動シートの反対側の領域内で、前記直線に対して前記曲率中心周りに前記シート角の分だけ角度をとった領域内に、前記弁体の回動軸心が設定されているとよい。 In the flow path opening / closing valve, an angle formed between the axial direction of the movable seat and the seat surface is defined as a seat angle on a cross section in a plane perpendicular to the axis of the shaft and including the center of curvature of the valve body. When the valve body is in a closed state with respect to the straight line in a region on the opposite side of the movable seat with respect to a straight line passing through the center of curvature of the spherical shape portion of the valve body and perpendicular to the axis of the movable seat The rotation axis of the valve body may be set in a region that is angled by the seat angle around the center of curvature.
上記のように弁体の回動軸心の位置を設定すると、弁体の回動軌跡が可動シートの内部を通らないので、弁体が可動シートに押し込まれず、弁体と可動シートの間の「こじり」を防止できる。従って、弁体と可動シートとの間の摩擦に起因する磨耗をより効果的に低減することができる。 When the position of the pivot axis of the valve body is set as described above, the rotation trajectory of the valve body does not pass through the inside of the movable sheet, so that the valve body is not pushed into the movable sheet, and between the valve body and the movable sheet “Kojiri” can be prevented. Therefore, wear caused by friction between the valve body and the movable seat can be more effectively reduced.
前記流路開閉弁において、前記弁体における前記球面形状部の形成範囲は、前記弁体の回動範囲内で、前記弁体の回動状態にかかわらず、前記可動シートの前記連通孔を通して前記弁体を上流側から見たときに常に前記球面形状部のみが見えるように設定されているとよい。 In the flow path opening / closing valve, the formation range of the spherical shape portion in the valve body is within the rotation range of the valve body, regardless of the rotation state of the valve body, through the communication hole of the movable seat. It is good to set so that only the said spherical-shaped part can always be seen when seeing a valve body from an upstream.
上記の構成によれば、弁体の回動状態にかかわらず弁体の球面形状部が可動シートの開口部に臨むので、可動シートの連通孔を通過したガスは、常に弁体の球面形状部に沿って流れてバルブ室に流入する。これにより、ガス流量が弁体の回動角度にほぼ比例し、ガス流量のリニア特性を担保できる。 According to the above configuration, since the spherical shape portion of the valve body faces the opening of the movable seat regardless of the rotation state of the valve body, the gas that has passed through the communication hole of the movable seat is always the spherical shape portion of the valve body. And flows into the valve chamber. Thereby, the gas flow rate is substantially proportional to the rotation angle of the valve body, and the linear characteristic of the gas flow rate can be ensured.
本発明に係る流路開閉弁によれば、弁体とシートとの間の摩擦に起因する磨耗を低減するとともに、耐振性を向上することができる。 According to the flow path opening / closing valve according to the present invention, wear due to friction between the valve body and the seat can be reduced, and vibration resistance can be improved.
以下、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説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a flow path opening / closing valve according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1実施形態に係る流路開閉弁10の一部断面斜視図である。流路開閉弁10は、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弁体14と、弁体14に当接する可動シート16と、可動シート16を付勢する弾性体54と、ボディ本体12の上部に設けられ、前記弁体14に対して回転駆動力を付与する駆動力伝達機構18とを有する。
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a flow path opening /
本実施形態に係る流路開閉弁10は、排気ガス循環用バルブ(EGRバルブ)10Aとして構成されており、ボディ本体12の下部には、気化した燃料を含む排気ガスが供給されるガス流入口22が設けられ、ガス流入口22の弁体14を間にした反対側には、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。
The flow path opening /
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。ボディ本体12には、ガス流入口22とガス流出口24との間にバルブ室26が形成され、このバルブ室26の内部に球状の弁体14が回動自在に配設される。弁体14には、弁体14の中心部を通り、かつ一方側から他方側へと貫通する貫通孔28が形成されている。弁体14において、貫通孔28、上部および下部を除いた部分の外周面は球面形状部30として構成されており、弁体14は、この球面形状部30の表面で可動シート16に当接する。
In the body
弁体14の下部には、第1シャフト32の上端部が連結固定され、弁体14の上部には、第2シャフト34の下端部が連結固定されている。第1シャフト32は、ボディ本体12の下部に装着・固定された軸受36により軸線A1を中心として回転自在に支持されている。第2シャフト34は、ボディ本体12の上部に装着・固定された軸受38により軸線A1を中心として回転自在に支持されている。すなわち、第1シャフト32および第2シャフト34は、同一の軸線A1を中心として回転する。軸線A1は、可動シート16の軸線Cに直交する直線と平行である。
The upper end portion of the
ここで、図1中、可動シート16の軸線Cは、ガス流入口22の中心と、ガス流出口24の中心とを通る直線である。また、矢印X方向は、軸線Cに沿う方向であり、矢印Z方向は、X方向に直交する方向であって第1シャフト32および第2シャフト34の軸線A1に沿う方向(図1で上下方向)であり、矢印Y方向は、X方向およびZ方向に直交する方向である。
Here, in FIG. 1, the axis C of the
第1シャフト32および第2シャフト34の軸線A1の位置は、その軸線A1と平行でかつ弁体14の中心を通る軸線A2から偏心した位置に設定されている。すなわち、軸線A1は、弁体14の軸線A2に対して所定距離だけ離間して設定されている。このため、弁体14は、軸線A2から偏心した位置に設定された軸線A1を中心として回動(揺動)するようにバルブ室26内に設置されている。
The position of the axis A1 of the
駆動力伝達機構18は、上述した第2シャフト34と、第2シャフト34の上端部に連結される回転ヨーク40と、ボディ本体12の上部に連結され、回転ヨーク40を介して第2シャフト34を回転駆動させる駆動源42とを含む。
The driving
第2シャフト34の上端部は、回転ヨーク40の略中央部に挿通されてナット44を締め付けることによって固定されている。駆動源42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40を介して第2シャフト34へと伝達されることにより、第2シャフト34に連結された弁体14が軸線A1を中心として回動動作する。この場合、弁体14の下部に連結された第1シャフト32は、軸受36の支持作用下に弁体14と一体となって回転する。
The upper end portion of the
図2Aは、図1におけるIIA−IIA線での断面図である。図1及び図2Aに示すように、可動シート16は、弁体14とガス流入口22との間に配置されたリング状の部材であり、バルブ室26に形成されたシート装着部46の円環状の内周面をX方向(軸線Cに沿う方向)に摺動可能に配置されている。
2A is a cross-sectional view taken along line IIA-IIA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2A, the
可動シート16の中心部には、軸線C方向に貫通する連通孔17が形成されている。可動シート16における連通孔17のX1方向側には、弁体14が着座するシート面48が形成されている。このシート面48は、可動シート16の軸線Cを中心に延在する円環状の面であって、当該軸線Cに対して所定角度だけ傾斜した面である。すなわち、シート面48は、X1方向側に向かうにつれて内径が直線的に拡大するように形成されている。
A
可動シート16の外周部には、軸線を中心とした円環状に延在するシール装着溝50が形成されており、このシール装着溝50に円環状のシール部材52が装着されている。このシール部材52は、弾性変形可能な部材であり、例えばOリング等のゴム弾性体により構成することができる。シール装着溝50に装着されたシール部材52は、その外周部の全周にわたって、シート装着部46の内周面に当接および密着する。これにより、可動シート16の外周部とバルブ室26(具体的には、シート装着部46)の内周面との間のシールがなされ、かつ可動シート16がバルブ室26の内周面に沿って摺動可能となっている。また、可動シート16は、シール部材52の弾性変形の範囲内で、その軸線C方向と直交する方向に、すなわち、YZ平面内で変位可能となっている。
A
可動シート16のX2方向側には、可動シート16を弁体14側(X1方向側)に弾性的に付勢する弾性体54が配設されている。図1等に示した一構成例に係る弾性体54は、ウェーブワッシャとして構成されている。このウェーブワッシャは、周方向の位置によって軸線方向の位相が異なるように形成されたリング状の部品であり、バネとして機能する。なお、弾性体54は、ウェーブワッシャに限られず、コイルバネ等の他のバネ材でもよく、あるいは、可動シート16を弁体14側に付勢する機能を有するゴム弾性体からなるものでもよい。
An
可動シート16のX1方向側(弾性体とは反対側)には、可動シート16の弁体14側への進出位置を規制するストッパ56が配設されている。ストッパ56は、ボディ本体12内において可動シート16の弾性体54とは反対側の位置に設けられ、バルブ室26の内方に向かって、可動シート16の外周部よりも可動シート16の中心側の位置まで突出している。
On the X1 direction side (the side opposite to the elastic body) of the
図示例のストッパ56は、シート装着部46のX1方向側に形成されたストッパ装着部58に固定して装着されたリング状の部材であり、X2側の面で可動シート16に当接することで、可動シート16がそれ以上X1方向側に移動することを阻止する。なお、ストッパ56は、リング状に限らず、ストッパ装着部58の周方向に間隔を置いて配置された複数のストッパ片により構成されるものであってもよい。また、ストッパ56は、ボディ本体12とは別の部材として構成される代わりに、ボディ本体12と一体的に形成されたものであってもよい。
The
本実施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1及び図2Aに示されるように、ガス流入口22とガス流出口24との間の流路が弁体14によって遮断された弁閉状態を初期位置として説明する。
The flow path opening / closing
図2Aに示すように、初期位置では、弁体14の貫通孔28がガス流入口22及びガス流出口24に対して直交する向きとなり、弁体14の側面に設けられた球面形状部30が可動シート16に設けられたシート面48に当接している。すなわち、弁体14が可動シート16に着座し、可動シート16の連通孔17が閉塞された状態となっている。この場合、可動シート16は弾性体54により弁体14側に弾性的に付勢されているため、可動シート16のシート面48と弁体14の球面形状部30との間のシール性は保持される。また、可動シート16の外周部に設けられたシール部材52により、可動シート16とバルブ室26の内周面との間のシール性は保持されている。これにより、ガス流入口22とガス流出口24との間の流路が遮断されている。従って、ガス流入口22には図示しないガスが供給されているが、当該ガスは、可動シート16よりも下流側には流入しない。
As shown in FIG. 2A, in the initial position, the through
このような弁閉状態から、図1に示す駆動源42が駆動すると、駆動源42の回転駆動力が回転ヨーク40を介して第2シャフト34に伝達され、この第2シャフト34に連結された弁体14が軸線A2から偏心した位置に設定された軸線A1を中心として回転し、図2Bに示す状態となる。このように、偏心した軸線A1を中心に弁体14が回転するとき、弁体14は可動シート16に対して後退する方向(X1方向)に変位する。
When the
この場合、可動シート16は弾性体54により弁体14側に付勢されているが、ストッパ56により進出位置が規制されているため、その規制された位置より弁体14側への変位は阻止される。これにより、可動シート16の弁体14への追従性は強制的に切断され、弁体14は、X1方向側への変位に伴って可動シート16から離間し、可動シート16と弁体14との間に隙間が形成される。また、図2Bでは、弁体14が図2Aの状態から軸線A1を中心として反時計回りに90°回転した状態を示しており、貫通孔28がガス流入口22及びガス流出口24と一直線上となっている。
In this case, the
このような弁開状態では、ガス流入口22に供給されたガスは、可動シート16と弁体14との間に形成された隙間と弁体14の貫通孔28を流れ、ガス流出口から流出して図示しない内燃機関へと導入される。
In such a valve open state, the gas supplied to the
上述したように、本実施形態に係る流路開閉弁10(EGRバルブ10A)によれば、弁体14が偏心した回動軸心(軸線A1)を中心として回動(揺動)し、弁体14が可動シート16に着座することで弁閉状態となり、弁体14が可動シート16から離間することで弁開状態となる。このような構成では、従来の固定シートは不要であり、弁体14が可動シート16に接触しているのは、可動シート16に着座している弁閉状態のときだけであり、弁体14と可動シート16との常時接触がないため、弁体14および可動シート16の磨耗を低減することができるともに、回動トルクの増大を防止できる。
As described above, according to the flow path opening / closing valve 10 (
また、弁閉状態にある弁体14が可動シート16から離間する方向に揺動する際、可動シート16の弁体14への追従性は、ストッパ56により強制的に切断されるので、弁体14と可動シート16間の磨耗を低減できる。
Further, when the
さらに、弁体14が可動シート16から離間している間は、可動シート16からの振動が弁体14に伝わらないため、耐振性への影響を小さくすることができる。またさらに、弁体14が可動シート16に着座しているときは、弾性体54によって可動シート16が弁体14側に常時付勢されているので、弁体14と可動シート16との密着性が高く、しかも、可動シート16の外周に設けたシール部材52により可動シート16とバルブ室26との間のシール性が確保されるので、弁閉状態におけるシール性を確実に確保することができる。
Furthermore, since the vibration from the
また、可動シート16は、シール部材52の弾性変形の範囲内で、その軸線方向と直交する方向に変位可能となっているので、弁体14が可動シート16に着座する際に、製作誤差や組付け誤差に起因するズレが弁体14と可動シート16との間にあっても、可動シート16の位置が自動的に調整される。すなわち、可動シート16の調芯機能により上記誤差を許容できる。このため、弁閉状態において弁体14と可動シート16とが確実に密着し、良好なシール性を確保できる。
Further, since the
ところで、上述した構成では、弁体14の回動軸心つまり軸線A1の位置によって、弁体14と可動シート16相互間にいわゆる「こじり」が発生する場合がある。このような「こじり」は、弁体14および可動シート16の磨耗を促進し、耐久性に影響するため、これを防止または低減することが望ましい。以下、このような「こじり」を防止または低減するための構成について説明する。
By the way, in the configuration described above, a so-called “twist” may occur between the
まず、図3を参照して、シート角によって決まる「こじり」有領域K2と、「こじり」無領域K1について説明する。図3に示すように、第1シャフト32及び第2シャフト34の軸線と直交し、かつ弁体14の曲率中心を含む平面における断面上で、可動シート16の軸線方向とシート面48とのなす角をシート角θと定義する。また、弁閉状態にあるときの弁体14の球面形状部30を球(仮想球体)Sの一部としたときの当該球Sの中心をP1で示し、弁体14と可動シート16のシート面48との接触位置をP2で示す。なお、本実施形態のように弁体14がほぼ球状である場合には、球Sの中心は、弁体14の中心と一致する。
First, with reference to FIG. 3, the “Kojiri” area K2 and the “Kojiri” no area K1 determined by the sheet angle will be described. As shown in FIG. 3, the axial direction of the
このような条件において、弁閉状態にあるときの球Sの中心を通りかつ可動シート16の軸線に直交する直線Bを基準として可動シート16の反対側の領域内で、直線Bに対して球Sの中心周りにシート角θの分だけ角度をとった領域が「こじり」無領域K1であり、シート角θを越えた領域が「こじり」有領域K2である。直線Bに対してシート角θだけ傾斜した境界線Lは、「こじり」無領域K1に含まれる。
Under such conditions, the sphere with respect to the straight line B in the region on the opposite side of the
なお、図3では、弁体14が開くときの弁体14の回動方向がこの図で半時計方向であることを前提としているため、直線Bに対してシート角θをとる領域を軸線Cより下側としたが、弁体14が開くときの弁体14の回動方向が図3で時計方向である場合には、直線Bに対してシート角θをとる領域は軸線Cより上側となる。
3 is based on the premise that the rotation direction of the
弁体14の回動軸心、すなわち第1シャフト32および第2シャフト34の中心位置(軸線A1)の位置を「こじり」無領域K1内に設定することにより、弁体14の回動軌跡が可動シート16の内部を通らないので、弁体14が可動シート16に押し込まれず、弁体14と可動シート16の間の「こじり」を防止できる。
By setting the rotational axis of the
図4A〜図4Cを参照して、シート角θが45°である場合を例に、弁体14の回動軸心の位置と「こじり」の発生との関係について説明する。図4A〜図4Cにおいて、弁体14の回動軸心を参照符号P3で示す。
With reference to FIGS. 4A to 4C, the relationship between the position of the rotational axis of the
図4Aでは、回動軸心P3が、偏心量xが偏心量yよりも大きくなるような位置(偏心量x>偏心量y)にある。このため、回動軸心P3は、「こじり」有領域K2に設定されている。この場合、弁体14の回動軌跡T1が可動シート16に入り込むため、弁体14が可動シート16に着座する際、または弁体14が可動シート16から離脱する際に、弁体14と可動シート16のシート面48との間に「こじり」が生じる。
In FIG. 4A, the rotation axis P3 is at a position where the amount of eccentricity x is larger than the amount of eccentricity y (the amount of eccentricity x> the amount of eccentricity y). For this reason, the rotation axis P3 is set in the “Kojiri” area K2. In this case, since the rotation trajectory T1 of the
図4Bでは、回動軸心P3の位置が、偏心量xと偏心量yが同じになるような位置(偏心量x=偏心量y)にある。このため、回動軸心P3の位置は、直線Bに対して45°傾斜した境界線上の「こじり」無領域K1に設定されている。この場合、弁体14の回動軌跡T1が可動シート16に入り込まないため、弁体14が可動シート16に着座する際、または弁体14が可動シート16から離脱する際に、弁体14と可動シート16のシート面48との間に「こじり」が発生しない。
In FIG. 4B, the position of the rotational axis P3 is at a position where the amount of eccentricity x and the amount of eccentricity y are the same (the amount of eccentricity x = the amount of eccentricity y). For this reason, the position of the rotational axis P3 is set to a “no-koji” region K1 on the boundary line inclined by 45 ° with respect to the straight line B. In this case, since the rotation trajectory T1 of the
図4Cでは、回動軸心P3の位置が、偏心量xが偏心量yよりも小さくなるような位置(偏心量x<偏心量y)にある。このため、回転軸心P3の位置は、「こじり」無領域K1内に設定されている。この場合、弁体14の回動軌跡T1が可動シート16に入り込まないため、弁体14が可動シート16に着座する際、または弁体14が可動シート16から離脱する際に、弁体14と可動シート16のシート面48との間に「こじり」が発生しない。
In FIG. 4C, the position of the rotational axis P3 is at a position where the amount of eccentricity x is smaller than the amount of eccentricity y (the amount of eccentricity x <the amount of eccentricity y). For this reason, the position of the rotational axis P3 is set in the “no-koji” no-region K1. In this case, since the rotation trajectory T1 of the
なお、図4Bのように回動軸心の位置を設定した場合、弁体14の中心(球Sの中心)の軌道T2が最小となり、図4Cの場合と比較して、弁体14を収容するバルブ室26の必要スペースを小さくできることから、ボディ本体12の小型化を図ることが可能である。
When the position of the pivot axis is set as shown in FIG. 4B, the trajectory T2 at the center of the valve body 14 (center of the sphere S) is minimized, and the
上述した弁体14は、貫通孔28を無くした形状(弁体14の略全体が球面形状)に形成してもよい。弁体14に貫通孔28が無い場合でも、弁体14が可動シート16から離間した状態では、弁体14と可動シート16の間に形成された隙間を通ってガスが下流側に流入可能である。このように弁体14に貫通孔28を設けない場合、弁体14の回動範囲内で、弁体14の回動状態にかかわらず、連通孔17を通して弁体14を上流側から見たときに常に球面形状部30のみが見えることになる。すなわち、可動シート16越しに弁体14を見た場合、弁体14が弁閉状態にあっても、弁開状態にあっても、あるいは弁開状態から弁閉状態の途中の状態にあっても、常に球面形状部30のみが見える。
The
このように弁体14に貫通孔28が無い場合、弁体14の回動状態にかかわらず弁体14の球面形状部30が可動シート16の連通孔17に臨むので、可動シート16の連通孔17を通過したガスは、常に弁体14の球面形状部30に沿って流れて下流側のバルブ室26に流入する。これにより、ガス流量が弁体14の回動角度にほぼ比例し、ガス流量のリニア特性を担保できる。
Thus, when the
なお、ガス流量のリニア特性を担保するためには、弁体14の略全体が球面形状である必要はなく、弁体14における球面形状部30の形成範囲が、弁体14の回動範囲内で、弁体14の回動状態にかかわらず、可動シート16の連通孔17を通して弁体14を上流側から見たときに常に球面形状部30のみが見えるように設定されていればよい。従って、例えば、弁体14は、可動シート16とは反対側の部分を平面状に切り取った形状に形成してもよい。
In order to ensure the linear characteristic of the gas flow rate, it is not necessary for the
弁体14をこのように形成した場合、弁閉状態では、上流側から可動シート16越しに見て常に球面形状部30が見え、弁開状態では、上流側から可動シート16越しに見て常に球面形状部30が見え、また、弁閉状態と弁開状態の途中の状態でも同様に球面形状部30が見える。従って、ガス流量が弁体14bの回動角度にほぼ比例し、ガス流量のリニア特性を担保できる。
When the
なお、本発明の適用範囲は、EGRバルブに限定されるものではなく、種々の流体の流路を開閉する弁として用いることができる。 The application range of the present invention is not limited to the EGR valve, and can be used as a valve for opening and closing various fluid flow paths.
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。 In the above description, the present invention has been described with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
10…流路開閉弁 10A…EGRバルブ
12…ボディ本体 14…弁体
16…可動シート 17…シート面
22…ガス流入口 24…ガス流出口
26…バルブ室 30…球面形状部
52…シール部材 54…弾性体
56…ストッパ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記弁体を収容するバルブ室を有するボディ本体と、
前記弁体が着座するシート面を有する可動シートと、
前記可動シートの外周部に配設され、前記バルブ室の内周面に当接する環状のシール部材と、
前記可動シートを前記弁体側に付勢する弾性体と、
前記ボディ本体内において前記可動シートの前記弾性体とは反対側の位置に設けられ、前記バルブ室の内方に向かって、前記可動シートの外周部よりも前記可動シートの中心側の位置まで突出したストッパと、を備え、
前記弁体は、少なくともその一部として、球面に形成された球面形状部を有し、
前記シャフトは、その軸線が前記球面形状部の曲率中心から外れた位置で前記弁体に取り付けられ、
前記可動シートは、前記シャフトの軸線と略直交する方向に軸線を有する連通孔を有し、
前記弁体の前記球面形状部が前記シート面に当接して前記連通孔を閉塞することで弁閉状態となり、
前記可動シートが前記ストッパにより変位が規制されるとともに前記弁体が前記可動シートから離間して前記連通孔を開放することで弁開状態となる、
ことを特徴とする流路開閉弁。 A valve body rotatably provided via a shaft;
A body body having a valve chamber for accommodating the valve body;
A movable seat having a seat surface on which the valve body is seated;
An annular seal member disposed on an outer peripheral portion of the movable seat and contacting an inner peripheral surface of the valve chamber;
An elastic body for urging the movable seat toward the valve body;
In the body main body, the movable seat is provided at a position opposite to the elastic body, and protrudes inward of the valve chamber from the outer peripheral portion of the movable seat to a position closer to the center of the movable seat. And a stopper,
The valve body has, as at least a part thereof, a spherical shape portion formed on a spherical surface,
The shaft is attached to the valve body at a position where the axis thereof deviates from the center of curvature of the spherical shape portion,
The movable sheet has a communication hole having an axis in a direction substantially orthogonal to the axis of the shaft,
The spherical shape portion of the valve body comes into contact with the seat surface and closes the communication hole, thereby closing the valve.
Displacement of the movable sheet is regulated by the stopper, and the valve body is separated from the movable sheet to open the communication hole, thereby opening the valve.
A flow path opening / closing valve characterized by that.
前記可動シートは、前記シール部材の弾性変形の範囲内で、その軸線方向と直交する方向に変位可能に配置されている、
ことを特徴とする流路開閉弁。 The flow path opening / closing valve according to claim 1,
The movable sheet is disposed so as to be displaceable in a direction orthogonal to the axial direction within a range of elastic deformation of the seal member.
A flow path opening / closing valve characterized by that.
前記シャフトの軸線と直交し、かつ前記弁体の曲率中心を含む平面における断面上で、
前記可動シートの軸線方向と前記シート面とのなす角をシート角と定義したとき、
前記弁閉状態にある前記弁体の前記球面形状部の曲率中心を通りかつ前記可動シートの軸線に直交する直線を基準として前記可動シートの反対側の領域内で、前記直線に対して前記曲率中心周りに前記シート角の分だけ角度をとった領域内に、前記弁体の回動軸心が設定されている、
ことを特徴とする流路開閉弁。 In the flow path on-off valve according to claim 1 or 2,
On a cross section in a plane perpendicular to the axis of the shaft and including the center of curvature of the valve body,
When the angle formed between the axial direction of the movable sheet and the sheet surface is defined as a sheet angle,
The curvature with respect to the straight line in a region on the opposite side of the movable seat with respect to a straight line passing through the center of curvature of the spherical shape portion of the valve body in the valve closed state and orthogonal to the axis of the movable seat. The rotation axis of the valve body is set in a region that is angled by the seat angle around the center,
A flow path opening / closing valve characterized by that.
前記弁体における前記球面形状部の形成範囲は、前記弁体の回動範囲内で、前記弁体の回動状態にかかわらず、前記可動シートの前記連通孔を通して前記弁体を上流側から見たときに常に前記球面形状部のみが見えるように設定されている、
ことを特徴とする流路開閉弁。 In the flow path on-off valve according to any one of claims 1 to 3,
The formation range of the spherical shape portion in the valve body is within the rotation range of the valve body, regardless of the rotation state of the valve body, and the valve body is viewed from the upstream side through the communication hole of the movable seat. Is set so that only the spherical shape portion is always visible when
A flow path opening / closing valve characterized by that.
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- 2010-09-28 JP JP2010216392A patent/JP2012072788A/en not_active Abandoned
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