JP2014530992A - バルブ、特に自動車エンジン用バルブ - Google Patents

Abstract

本発明は、フラップ（２）と、このフラップ（２）をその回転軸回りに回転させる駆動シャフト（７）とを備え、前記フラップ（２）と駆動シャフト（７）とは、それらの間における熱伝達領域を形成する１個または複数個の接続筒部（５）において、一方が他方に嵌合された自動車エンジンの再循環排気ガス用のバルブにおいて、熱伝達領域を軸線方向に限定するとともに、駆動シャフト（７）の軸線方向の一端部であって、バルブを駆動する部材に接続されている方の端部に面するフラップ（２）の第１のエッジから軸線方向に後退するべく位置するように構成された少なくとも１個の環状空間（２８）を備えていることを特徴とするバルブに関する。【選択図】 図４

Description

本発明は、自動車エンジン用バルブ、特に、再循環排気ガス用のバルブに関する。

近年、燃焼機関の入口配管と排気管とを接続することにより、エンジンの排気ガスを再循環させることが知られている。このような再循環装置は、排気ガスの一部を、燃焼機関に供給される混合ガスに再利用することを可能にしている。

公害防止基準は、排気ガスのより大部分を再利用することが必要であるとしている。しかし、再循環しうる排気ガスの量に関して、さらに改良することは、現在の技術では困難である。排気ガスの再循環を改良するため、排気ガスのより多くの部分を燃焼機関の入口配管に向かわせるべく、再循環装置を、排気管の低圧部分、すなわち、排気ガスの膨張領域の下流に接続することが考えられる。

また、排気管の低圧領域にバルブを設け、これによって、排気ガスを、再循環装置に向かわせたり、外側に向かわせたりすることが知られている。このバルブは、フラップ、このフラップを駆動させる駆動シャフト、駆動モータ、およびこのモータの運動を駆動シャフトに伝達するようになっている伝達手段を備えている。

駆動シャフトを、バルブの本体にクリアランスを設けて装着することにより、駆動シャフトの回転が可能となる。このようなクリアランスにより、排気ガスのある量が、バルブを通って、使用されている伝達手段や駆動部材に向かって漏れ出ることとなる。このガスは、凝縮すると、駆動部材にダメージを与えるので、このガスをブロックするため、駆動シャフトに沿って、シールが挿入されている。

しかし、バルブにおいて、フラップと駆動シャフトは、１個または複数の接続筒部において、一方が他方に圧嵌されており、この接続筒部は、フラップと駆動シャフトとの間において熱伝達領域を形成している。フラップは、直接排気ガスに曝され、その熱を、１個または複数個の筒部を介して、駆動シャフトに伝達する。

近年、バルブを冷却することにより、シールに沿う駆動シャフトの温度を、フラップにおける温度より低くできることが知られている。しかし、この冷却には限界があり、シールは熱に耐えなければならない。したがって、高価になり、かつバルブの組立が複雑になる。

さらに、排気管のこの部分において、排気ガスは、汚染除去処理、特に、ポストコンバッションを受けて、温度をさらに上昇させられる。そのため、バルブは、この温度に耐えるように設計しなければならず、そのため、バルブのコスト、特に、シールのコストが増大することになる。

一つの解決策は、伝達手段および作動部材を、高温の排気ガスが循環するダクトから、できる限り遠く離れるように移動させることである。しかし、それとは逆に、バルブを、小型化のために、排気管上に、コンパクトに、かつぴったりと配置することが望ましい。このような構造においては、フラップの駆動シャフトの長さは、必然的に制限されるが、そのために、バルブを駆動シャフトに沿って冷却するのが困難になる。

本発明の目的は、これらの欠点を、少なくとも部分的に解決することである。

そのために、本発明は、フラップと、このフラップをその軸線回りに回転させる駆動シャフトとを備え、前記フラップと駆動シャフトは、それらの間において熱伝達領域を形成する１個または複数個の接続筒部において、一方が他方に圧嵌されており、さらに、前記熱伝達領域は、駆動シャフトの軸線方向の一端部であって、バルブを駆動する部材に接続されている方の端部に面するフラップの第１のエッジから、軸線方向に後退するべく位置するように構成された少なくとも１個の空所を備えている排気ガスバルブ、特に自動車エンジンの再循環排気ガス用のバルブに関する。

このようにして形成された空所によって、中間温度ポイントがフラップ側に移動し、シールに沿う温度を低下させることができる。そして、特に、駆動シャフトを長くすることなく、例えば、高価でないゴムからなる古典的なシールを使用することができるようになる。

前記空所は、駆動シャフトとフラップとの間、特に半径方向に設けるのが好ましい。
また好ましくは、環状のスペースが、駆動シャフトがバルブの本体内に進入する通路から、軸線方向に延出するようにするのがよい。

本発明の一実施形態によると、空所は、駆動シャフトの側壁に形成した環状のスペースにより形成されている。
駆動シャフトの直径は、環状のスペースが設けられている部分の直径よりも小とするのが有利である。
また、駆動シャフトの直径は、環状のスペースのいずれかの側部におけるものと同一とするのが有利である。

本発明の一実施形態において、フラップは、その回転軸に対して、半径方向に偏心している。
そして、バルブにおける排気ガスの流れに対して、駆動シャフトのための熱シールドとして作用するように構成することができる。

この実施形態の変形例では、第１のエッジに近接している単一の接続筒部または複数の接続筒部の中の１個の接続筒部は、第１のエッジから軸線方向に後退している。換言すると、筒部を介することなく、駆動シャフトに直接対向するように位置している第１のエッジを備えているフラップの部分がある。この筒部の軸方向の後退によって開放されたスペースにより、空所を形成することができる。

この実施形態によると、１個またはそれ以上の追加的な空所を設けることができる。例えは、駆動シャフトの側壁、および／または筒部の内壁に、１個の追加的な空所を設けることができる。駆動シャフトに沿って、それらを形成することができる。すなわち、筒部の軸線方向の後退によって形成された空所を、フラップの第１のエッジに近接させて設けたり、駆動シャフトおよび／または筒部に、１個またはそれ以上の追加的な空所を設けたりすることができる。

前記バルブは、さらに、第１のエッジに近接する筒部から離間した位置に、第２の接続筒部を備えているのが好ましい。この場合、１個またはそれ以上の追加的な空所を、第２の接続筒部に設けることができる。

本発明の別の変形例においては、フラップは、その回転軸上に一直線状に配設される。このようなバルブにおいては、筒部は、排気ガスに直接曝され、受けた熱を駆動シャフトに伝達する。

フラップは、１個または複数個の筒部に固定され、かつその両側に、前記回転軸に関して対称となるようにして取付けられた２個の翼部を備えているのが好ましい。この場合、回転軸は、ほぼ両翼部によって区画される中間面内に位置していることとなる。
さらに、より好ましくは、フラップの厚さは、１個または複数個の接続筒部の直径よりも小である。

この実施例においては、空所は、熱を放散し、かつ駆動シャフトに沿う熱伝達を減少させるため、筒部と駆動シャフトとの間に形成されている。

第１の変形例において、空所は、半径方向に偏心しているフラップに関する一つの変形例として、駆動シャフトの側壁に形成された環状のスペースからなっている。

他の変形例においては、空所は、第１のエッジに近接している単一の筒部、または複数の筒部の中の１個の筒部内に形成された環状のスペースからなっている。

また、駆動シャフトの断面は、半径方向に偏心したフラップと、第１のエッジから軸線方向に後退した接続筒部とを備えるバルブの場合には、可能な限り一定であることが望ましい。

一変形例においては、空所は、筒部と駆動シャフトの両方に形成されている。
駆動シャフトは、ほぼ円筒形であることが好ましい。駆動シャフトは、単一部材として、または互いに組み合わせた複数の部材、もしくは棒材のような複数の部材の集合体として、円形、矩形、正方形、その他の断面形とすることができる。

好ましくは、１個または複数個の接続筒部は、フラップの材料から直接形成される。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に関連して行う以下の説明によって明らかとなると思う。なお、これらの図面は、何ら限定しない単なる例として示すものであり、同じ部材には、同じ符号を付してある。

回転軸に対して偏心させたフラップの斜視図である。 図１のフラップを備えるバルブの一部を、フラップを開いた状態で示す斜視図である。 図２のバルブの駆動シャフトの部分を、バルブを閉じた状態で示す断面図である。 本発明の第１の実施形態における、図３に示すのと同様の部分の縦断面図である。 本発明の第２の実施形態における、図３に示すのと同様の部分の縦断面図である。 本発明の第３の実施形態における、図３に示すのと同様の部分の縦断面図である。 １本の筒部と、その両側に対称的に取付けられ、かつ駆動シャフトに互いに反対方向に向けて固着された２個の翼部とを備えるフラップの概略斜視図である。 図７に示すフラップを備えるバルブを、フラップを閉じた状態で示す縦断面図である。 図８のバルブを、閉じた位置で示す縦断面図である。 本発明の第４の実施形態における、図９に示すのと同様の部分の縦断面図である。 本発明の第５の実施形態における、図９に示すのと同様の部分の縦断面図である。 本発明の第６の実施形態における、図９に示すのと同様の部分の縦断面図である。

図１は、排気ガスバルブ、特に自動車エンジンの再循環排気ガス用のバルブのフラップ２を示す。バルブ２と前記フラップの駆動シャフト７とは、接続筒部５において、一方が他方に圧入されている。フラップ２は、駆動シャフト７の長手方向の軸線に対応している回転軸とほぼ平行の方向を向いている。

図１の実施例において、フラップ２は、その回転軸に対して、半径方向に偏心している。
このフラップは、第１の翼片３を備え、第１の翼片３は、第２の翼片４に固定されており、次いで第２の翼片４は、接続筒部５に固定されている。翼片３および４、並びに接続筒部５は、例えば、同一材料から直接形成することができる。翼片３および４は、ほぼ矩形である。接続筒部５は、ほぼ円筒形であり、接続筒部５と同心状をなす、ほぼ円筒形の内孔６を備えている。なお、翼片３および４は、本発明の別の実施例においては、１個の同一平面上に位置するものとすることができる。すなわち、それらは、接続筒部の両側に位置する単一の翼片を形成するようにすることもできる。

図２は、フラップ２が装着されているケーシング１０の形態としたバルブ１を示す。このバルブ１は、排気ガスを、外側と再循環配管とのいずれかに選択的に向かわせることができる。

駆動シャフト７の端部２２は、モータ２０の回転を、フラップ２に伝達するように構成されている伝達手段（図示略）を介して、モータ２０に接続されている。

ケーシング１０は、縁片１３、１４、１５、１６によって囲まれた開口１２が形成されているフランジ１１を備えており、そこに、バルブ１は、フラップ２が、開口１２の複数の開位置と、一つの閉位置との間を回動しうるようにして取付けられている。

縁片１３、１４、１５、１６は、フラップ２が閉位置に位置しているときに、バルブ１をシールするようになっている。

図３に示すように、ケーシング１０は、フランジ１１と接触するフラップ２によって閉止されるようになっているダクト２５を備えている。これは、バルブを通る流体が、図示しない入口と第１の出口との間において、ダクト２５内を循環することを意味している。対照的に、フラップが開位置に位置しているときは、流体は、バルブ内において、入口から第２の出口か、または図示はしていないが、同時に、第１および第２の出口へ循環する。

駆動シャフト７の一方の端部は、ケーシング１０内に形成された通路２６を通って、伝達手段に向かって延びている。前記バルブは、前記通路２６内における駆動シャフトの回転を許容する第１のベアリング２１を備えるものとすることができる。駆動シャフトの他方の端部は、第２のベアリング２１を介して、ケーシング１０内に装着されている。回転軸に沿って前記駆動シャフトを位置決めするため、種々の軸線方向のエンドストップを設けることもある。

排気ガスが、駆動シャフト７に沿って前記伝達手段に循環するのを防止するため、通路２６内において、駆動シャフトの回りに、シール２４が配設されている。

フラップ２が排気ガスと接触したとき、フラップは、排気ガスの熱を、翼片３、４、接続筒部５、および駆動シャフト７を経て、伝達手段に伝える。

図３に示すように、排気ガスの熱は、通路２６の周辺までの接続筒部と駆動シャフトとの間に存在する熱伝達領域を介して、接続筒部５によって駆動シャフト７に伝達され、上流側で拡散することなく、前記通路２６を通る駆動シャフト７の部分を高温にさせる。

本発明によると、フラップ２と駆動シャフト７との間における熱の伝達を小とさせるため、バルブ１は、熱伝達領域を、伝達手段、および／またはバルブを作動させるモータに接続された駆動シャフトの軸線方向の一方の端部に向けられたフラップ２の第１のエッジ、すなわち、この場合、通路２６、および／またはシール２４と対向するフラップのエッジから、軸線方向に後退するべく位置させるように構成された空所を備えている。駆動シャフト７の長手方向の各点の温度は、この方向に向かって漸次減少する。

図４に示す実施例においては、空所は、小径部３０における駆動シャフトの外径が、主部３２と呼ぶ部分における外径より小となるように、駆動シャフト７における長さＬの部分を機械加工することによって形成された環状空間２８の形態をなしている。上記主部３２は、駆動シャフト７を接続筒部５の内孔６に固着しうるように、接続筒部５に形成された内孔６の内径とほぼ同一の外径としてある。

図５に示す別の実施例においては、フラップの第１のエッジ、すなわち、図における右方に配設されたエッジに近接するように配設された第１の接続筒部５は、第１のエッジから軸線方向に後退している。

ここでは符号３４をもって示す空所は、接続筒部５内に形成されており、かつシール２４に向かう駆動シャフトの端部に向かって、駆動シャフト７に沿う熱の逃げ道を断っている。

熱の散逸を改善するため、環状のスペースの形態をした空所３６は、さらに、第１の接続筒部と、図の左方に配設された第２の接続筒部５との間におけるフラップ２のほぼ中間点に形成されている。

変形例では、接続筒部５は、駆動シャフトに沿って連続しているが、通路２６に向けられているその端部は、フラップの前記第１のエッジから軸線方向に後退させられている。

図６に示され、かつ上述の２つの実施例を結合したものである本発明の別の実施例においては、符号４２をもって示す空所は、駆動シャフト７を機械加工することによって、また、通路２６に最も近い個所で、接続筒部５を軸線方向に後退させることによって形成されている。

図７は、フラップ２の形態の変形例を示す。
このフラップは、接続筒部５に固定された第１の翼片３と第２の翼片４とを備えており、前記両翼片は、前記接続筒部５の両側部に対称的に設けられている。すなわち、１個の同一平面内において、接続筒部の軸またはフラップの回転軸を備えている。

翼片３および４は、このケースにおいては、フラップの輪郭がほぼ円形をなすように、円の２部分をなしている。翼片３および４、並びに接続筒部５は、例えば、同一材料から直接形成することができる。

接続筒部５は、ほぼ円筒形をなし、その接続筒部５内に同心状に形成された、同様にほぼ円筒形の内孔を備えている。

図８は、内部にフラップ２を設けたケーシング１０の形態としたバルブ１を示す。この場合には、フラップ２が設けられているダクト２５を、多かれ少なかれ閉じることのできるドージングバルブとしてある。上述のバルブのように、駆動シャフト７は、直接、または伝達手段を介して、モータ２０に接続された端部２２を備えている。通路２６には、駆動シャフトをダクト２５からモータ、および／または伝達手段に向かって挿通しうるようになっている。そこには、ベアリング２１が設けられている。

シール手段１８は、この場合は、リップシールとしてあり、フラップ２、ケーシング１０および駆動シャフト７の間に形成された間隙内を循環する排気ガスが、ケーシング１０内に形成された溝に入り、通路２６を介して、モータおよび／または伝達手段に到達するのを防止するようになっている。

また、排気ガスがフラップ２と接触したとき、フラップは、これらのガスの熱を、翼片３、４、接続筒部５および駆動シャフト７を通って、作動モータに伝達する。したがって、図３のバルブにおけるのと同様の問題が発生する。

図１０は、本発明による解決策を示しており、図５に示すものと類似している。この場合、空所は、小径部３０における駆動シャフトの外径が、主部３２における駆動シャフトの外径より小さくなるように、駆動シャフト７における長さＬの小径部の外壁を、機械加工することによって形成された環状空間２８の形態をなしている。主部３２は、駆動シャフト７を接続筒部５の内孔６に固着しうるように、接続筒部５内に形成された内孔６の内径とほぼ同一の外径としてある。

さらに、図４の実施例におけるように、駆動シャフトの外径は、環状空間２８を有する小径部３０の両側において、同一であることが判ると思う。

図１１に示す、さらに別の実施例においては、空所は、接続筒部５内に形成されている。空所は、通路２６側に位置する駆動シャフトの端部に対して、駆動シャフトに沿う熱シールドを形成するような構成としてある。

空所３６は、ここでは、接続筒部５の一部を機械加工することによって形成された環状をなしている。

図１２に記載され、かつ上述の２つの実施例を結合したものである本発明の他の実施例においては、空所は、接続筒部５と駆動シャフト７とを、ともに機械加工することにより形成されている。

本発明のこれらの様々な実施例において、空所は、一方においては、通路を通る駆動シャフトのある領域から、ダクト２５の中央部分に向かって軸線方向に延出するものであり、他方においては、フラップ２と駆動シャフト７との間の半径方向に存在するものである。

１ バルブ
２ フラップ
３、４ 翼片
５ 接続筒部
６ 内孔
７ 駆動シャフト
１０ ケーシング
１１ フランジ
１２ 開口
１３、１４、１５、１６ 縁片
１８ シール手段
２０ モータ
２１ ベアリング
２２ 端部
２４ シール
２５ ダクト
２６ 通路
２８ 環状空間
３０ 小径部
３２ 主部
３４、３６、４２ 空所

Claims (15)

1. フラップ（２）と、このフラップ（２）をその回転軸回りに回転させる駆動シャフト（７）とを備え、前記フラップ（２）と駆動シャフト（７）とは、それらの間における熱伝達領域を形成する１個または複数の接続筒部（５）において、一方が他方に圧嵌されており、さらに、前記駆動シャフト（７）とフラップ（２）との半径方向の間に位置し、かつ前記熱伝達領域は、駆動シャフト（７）の軸線方向の一端部であって、バルブを駆動する部材に接続されている方の端部に面するフラップ（２）の第１のエッジから、軸線方向に後退するべく位置するように構成されている少なくとも１個の空所（２８、３４、３６、４２）を備えている排気ガスバルブ、特に自動車エンジンの再循環排気ガス用のバルブ。
2. 前記フラップ（２）は、回転軸に対して半径方向に偏心しており、前記フラップの第１のエッジに近接している単一の接続筒部、または複数の接続筒部の中の１個の接続筒部（５）は、前記第１のエッジから軸線方向に後退しており、この軸線方向の後退によって開放された環状空間が、空所（３４）を形成している請求項１記載のバルブ。
3. 前記第１のエッジに近接するように設けられた前記接続筒部から離間する第２の接続筒部を備えている請求項２記載のバルブ。
4. 前記フラップ（２）は、その回転軸上に一直線状に配設されており、かつ前記空所は、前記第１のエッジに近接している単一の接続筒部、または複数の接続筒部の中の１個の接続筒部（５）に形成された環状の空所（３６）によって形成されている請求項１記載のバルブ。
5. 前記フラップ（２）の厚さは、接続筒部（５）の直径よりも小である請求項４記載のバルブ。
6. 前記駆動シャフト（７）は、断面が不変である請求項２〜５のいずれかに記載のバルブ。
7. 前記空所は、前記駆動シャフトがバルブのケーシング（１０）内に進入する通路（２６）から軸線方向に延出している請求項１記載のバルブ。
8. 前記空所は、前記駆動シャフト（７）の側壁に形成した環状空間（２８）により形成されている請求項１または７記載のバルブ。
9. 前記駆動シャフト（７）の直径は、前記環状空間（２８）が設けられている部分の直径より小である請求項８記載のバルブ。
10. 前記駆動シャフト（７）の直径は、前記環状空間（２８）のいずれかの側部におけるものと同一である請求項８および９のいずれかに記載のバルブ。
11. 前記フラップ（２）は、その回転軸上に一直線状に配設されている請求項１または７記載のバルブ。
12. 前記フラップ（２）は、その回転軸上に一直線状に配設されており、かつ空所は、前記第１のエッジに近接している単一の接続筒部または複数の接続筒部の中の１個の接続筒部（５）に形成された環状空間（２８）により形成されている請求項１記載のバルブ。
13. 前記フラップ（２）の厚さは、接続筒部（５）の直径よりも小である請求項１２記載のバルブ。
14. 前記空所（３６、４２）は、接続筒部（５）と駆動シャフト（７）との両方に形成されている請求項１記載のバルブ。
15. １個または複数個の接続筒部は、前記フラップ（２）の材料から直接形成されている請求項１〜１４のいずれかに記載のバルブ。

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