JP5986564B2 - 流体弁 - Google Patents

Description

本発明は、流体循環弁に関する。この弁は、自動車エンジンの排気ガス、エンジンに入る空気、または空気と排気ガスの混合物用であってもよい。

また、この弁は、エンジンの吸気ラインに再循環させる排気ガスの流量を調節する作用をすることもできる。具体的には、この弁は、エンジンの構成、特にターボチャージャ付きディーゼルエンジンにおいて使用することができる。この場合、ガスの一部を取り出すために、弁は、ターボチャージャのタービンの下流にあるエンジン排気ラインに設けられる。また、この弁は、吸気ラインまたは排気ガス再循環ラインに沿って設置して、計量弁としての役割を果たさせることもできる。

流路を画定しているボディと、流体が流路内を流れるのを阻止するいわゆる閉位置と、流体が流路を通って流れるのを可能にする開位置との間を、軸を中心に回転することができるフラップとを備えている弁は公知である。

公知の弁が抱えている問題は、フラップの最初の開口度の間に、流量が過度に急速に増加することである。フラップがその閉位置から離れ始めると直ぐに、流体を通過させるために開放される面積は急速に増大する。従って、漸進的に開口させるには限界があり、そのため、弁の使用は制限され、その制御が複雑になっている。

本発明は、上記の欠点を軽減することを目的とするもので、流体弁、特に、少なくとも１つの流路を画定しているボディと、流体が流路を通って流れるのを阻止するいわゆる閉位置と、流体が流路を通って流れるのを可能にする開位置との間を、軸を中心に回転することができる可動フラップとを備える自動車の排気ガス用の流体弁に関する。

本発明においては、弁は、フラップとボディの壁との間に、流体が通過するための開口区間を有し、この区間は、フラップの回転軸と平行な方向の長さが、フラップの角度位置に応じて変化するように延びており、かつ
−弁は、流体を流す主流路と、この主流路に流体を排出する補助流路とを備えており、フラップは、閉位置において、これら２つの流路間の連通を阻止し、開位置において、これらの流路間の連通を可能にするようになっており、
−フラップとの間に開口区間を設けている壁は、補助流路のレベルに位置している。

従って、流体を通過させるために開放される面積は、漸進性の要件に応じて調節することができる。特に、フラップの最初の開口度の間、フラップの周辺部に影響されるだけでなく、できるだけ漸進的に開放面積を増加させるように、調節することができる。

種々の実施形態として、次のようなことが挙げられる。
−開口区間の長さは、次の原則の１つ以上に従っている。
−フラップの閉位置においてゼロである。
−フラップの開口角度とともに増加する。
−フラップの開口角度に比例しないで増加する。
−フラップの開き始めにおいて、終わりより速く増加する。
−フラップの最大開口位置において最大になる。
−壁は、フラップがその開位置と閉位置との間において接触する第１の部分と、この第１の部分からフラップの回転軸と平行な方向に延びている第２の部分とを備え、この第２の部分は、開口区間を画定するために、第１の部分より凹面の曲率半径が大きくなっている。
−フラップの回転軸は、フラップの中心から離隔した位置に設けられており、フラップは、この回転軸を中心とする円筒に接する面の方向に向きを定められている。
−第１の部分は、フラップの回転軸を軸とする円筒が内接する輪郭を有している。
−フラップは、回転軸に平行な方向を向いている真っ直ぐな先端部を有し、この先端部のレベルに開口区間が設けられており、真っ直ぐな先端部との間に開口区間を設けている壁は、この開口区間を画定するようになっている。
−フラップは、これが閉位置にあるとき、主流路及び補助流路間の流体通過用の開口部である通過窓を閉じる第１のいわゆるゲート羽根と、フラップが開位置にあるとき、第１の流路を少なくとも部分的に閉じる第２のいわゆる他方の羽根とを有している。
−ゲート羽根は、前述の真っ直ぐな先端部を有している。
−弁は、さらにシールを備え、このシールは、流体通過用の開口部を備え、ゲート羽根は、フラップが閉位置にあるとき、シールのこの開口部を少なくとも部分的に閉鎖するようになっており、ゲート羽根と他方の羽根は、フラップが閉位置にあるとき、シールのそれぞれ反対側にあり、フラップは、中間域を備え、この中間域は、第１の羽根と第２の羽根を連結しており、かつシールの開口部を通過している。
−シールは、平面域を備え、この平面域は、フラップが閉位置にあるとき、フラップのゲート羽根の面、いわゆるゲート羽根の接触面が接触しに来る面と、他方の面、いわゆる他方の羽根の接触面が接触しに来る反対側の面とを有している。シールに設けられている流体通過用の開口部は、この平面域のレベルに位置している。
−フラップのゲート羽根の接触面、および他方の羽根の接触面は、間隔を有する２つの平行面に延びている。
−これらの平行面は、平面域におけるシールの厚さに相当する距離だけ間隔が開いている。
−フラップの他方の羽根は、その平らな接触面の反対側の面を有し、中間域は、ゲート羽根の接触面とこの反対側の面との間に傾斜面を有している。
−ゲート羽根は、フラップの回転軸の方向に、中間域が延びている寸法を超えて、少なくとも中間域とゲート羽根との間の連結域のレベルにおいて、両側に延びている寸法を有している。
−シールは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根に面する通過開口部の一部分に沿ってボスを有し、このボスは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根によって圧縮されるようになっている。
−シールは、フラップが閉位置にあるとき、他方の羽根に面する位置にある無開口域を有している。
−ボディは、例えば、フラップ作動モータ用のハウジングを有し、シールの無開口域とハウジングとの間に、空気用扁平部を画定するように構成されている。

添付の図面を参照して、本発明を限定しない単なる例として挙げている以下の説明を検討することにより、本発明をより良く理解しうると思う。

本発明の一実施形態による弁の斜視図である。 図１の弁の部分斜視図である。 フラップ旋回軸と直交する断面における、フラップが部分的な開位置にある図１および図２の弁の断面図である。 フラップが閉位置にある、図１〜図３の弁のシールおよびフラップの斜視図である。

本発明は、図１〜図３に示す流体循環弁、特に、流体を流す少なくとも１つの流路を画定しているボディ３０と、フラップ１とを備える、自動車エンジンの排気ガス用の流体循環弁に関する。

図の実施形態においては、ボディ３０は、流体を流す主流路３１と、流体を流し、この主流路３１に排出する補助流路３２とを有している。主流路３１は、例えば、１つの例においては、エンジンの排気ラインと連通している吸排気口３４を有している。補助流路３２は、同じ例においては、排ガス再循環ラインと連通している連通口３５を有している。

フラップ１は、流体が流路の中の１つの流路内を流れるのを阻止する閉位置と、流体がこの流路内を流れるのを可能にする開位置との間を、矢印２２で示すように、回転軸１６を中心に回転することができるようになっている。

具体的には、図の実施形態においては、閉位置では、例えば流体通過窓３３のレベルにおいて、流路３１と３２の間の連通を阻止し、開位置では、これらの流路３１と３２の間の連通を可能にして、流体が主流路３１から補助流路３２に流れ込むことができるようになっている。

図３に示す開位置においては、フラップ１は、この通過窓３３に対して横方向に位置している。図の実施形態においては、フラップ１は、図示していないその最大開口位置において、例えば当接面６０のレベルにおいて、通過窓３３に対して斜めになるように配置されている。

本発明においては、弁は、フラップ１と、流体通過用の補助流路３２の壁６２との間に、開口区間Ｅを有しており、この開口区間Ｅは、フラップの角度位置に応じて変わる長さにわたって、フラップ１の回転軸１６と平行な方向に延びている。

これについては、図２により具体的に示しており、この図２は、フラップの異なる角度位置の値に対する開口区間Ｅを示している。図２には、順に増えている開口区間Ｅの３つの値Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を記してある。

従って、フラップの回転につれて、流体の通過用に開放される面積は、もはや開口角度およびフラップとそれに対向する壁との距離だけでなく、開口区間Ｅの長さによっても決められる。この開口区間Ｅは、弁に付与すべき流量の漸進性に応じて選択することができる。

開口区間Ｅの長さは、次の原則の１つ以上に従っているのがよい。
−フラップの閉位置においてゼロである。
−フラップの開口角度とともに増加する。
−フラップの開口角度に比例しないで増加する。
−フラップの開き始めにおいて、終わりよりも速く増加する。
−フラップの最大開口位置において、最大になる。

壁６２は、例えば、フラップの開位置と閉位置との間において、機構上必要な間隔を無視して言うと、フラップが接触する第１の部分６２ａと、この第１の部分６２ａからフラップの旋回軸の方向に延びている第２の部分６２ｂとを備えている。この第２の部分６２ｂは、開口区間Ｅを画定するために、第１の部分６２ａより凹面の曲率半径が大きい。言い換えると、第１の部分６２ａのレベルにおいては、壁６２とフラップ１との間を、流体が全く通過しないか、または漏洩流しか通過しないのに対して、壁６２の第２の部分６２ｂのレベルにおいては、流体は、フラップ１と壁６２との間を通過することができる。

これらの第１の部分６２ａと第２の部分６２ｂは、湾曲した例えば楕円形の連結線６３の反対側に、それぞれ位置している。これは、上記の開口区間Ｅの漸進性を決定する規則を作り出している。

図３に具体的に示すように、フラップの回転軸１６は中心を外れており、フラップ１は、この回転軸を中心とする円筒に接する面の方向に向きを定められている。

第１の部分６２ａは、特に、フラップの回転軸を軸とする円筒が内接する輪郭を有している。この円筒は、フラップの旋回心軸１６と、フラップの回転軸１６と平行な、フラップ１の遠い位置にある先端部６３との距離によって定められる半径を有している。

壁６２は、例えば、補助流路３２のレベルに設けられており、開口区間Ｅは、その第２の部分６２ｂのレベルで、フラップの先端部６３と壁６２との間に位置している。この先端部６３は、例えば、真っ直ぐであり、補助流路の壁６２は、開口区間Ｅを定めるようになっている。

図の実施形態においては、補助流路３２は、連通口３５の方向に肘形をなしており、流体の通過を阻止している壁６２の第１の部分６２ａは、ヘッドロスを限度内に抑えるために、肘形の方向の反対側に設けられている。もちろん、補助流路３２の方向に応じて、他の構成、特に流体の通過を阻止する壁６２の第１の部分６２ａを、２つ以上の部品で構成することもできる。

フラップ１は、第１の羽根３および第２の羽根４を備えている。この第１のいわゆるゲート羽根３は、フラップ１が閉位置にあるとき、ボディの通過窓３３を閉じることができ、第２の羽根４は、フラップが開位置にあるとき、第１の流路３１を、少なくとも部分的に閉じることができるようになっている。

開口区間Ｅを画定している壁６２の前を移動する先端部６３は、例えば第１の羽根３のレベルに設けられている。フラップ１の閉位置において、開口区間Ｅはゼロであり、先端部６３は、その全長にわたって、壁６２に接触している。最大開口位置においては、開口区間は、例えば、先端部６３の全長にわたって設けられている。言い換えると、先端部６３の全長にわたって、フラップ１と壁６２との間を流体が流れる。中間位置においては、先端部６３の一部分だけを流れる（図３参照）。

ボディ３０は、２つの部品３０ａ、３０ｂで作られているのがよい。それぞれの部品は、流路３１、３２の１つを画定し、通過窓３３を画定するために対応関係になる開口を有している。これは、ボディ３０のこれら２つの部品が、別々であり、かつ一緒に固定されることを意味している。

これら２つの部品３０ａ、３０ｂは、例えば鋳造品である。壁の部分６２ａ、６２ｂは、弁の第２の部品３０ｂのレベルに設けられている。上記の連結線６３は、仮想の線である。

シール２は、例えば、通過窓３３のレベルでこれら２つの部品の間に設けられており、２つの部品３０ａ、３０ｂと弁の外部との間をシールする役割を有している。

シール２は、流体が主流路３１から補助流路３２へ通過するための開口部５を有している。この開口部５は、ボディ３０の通過窓３３に面するように設けられている。

シール２は、特に、フラップ１が閉位置にあるとき、第２の羽根４に面する位置にある無開口域３６を有している。言い換えると、フラップ１は、閉位置にあり、シールの開口部５は、第１の羽根３のレベルだけに設けられている。

フラップ１の開位置においては、流体が通過できるようにするために、第１の羽根３と第２の羽根４は、それぞれ、シール２と直交して、シール２の反対側に位置している。

図４に示すように、第１の羽根３および第２の羽根４は、例えば、フラップが閉位置にあるとき、シール２のそれぞれ反対側に配置され、フラップ１は、中間域６を備えており、この中間域６は、第１の羽根３と第２の羽根４を連結しているとともに、シールの開口部５の輪郭の区域７、７’のレベルにおいて、例えばぴったりと合うように、シールの開口部を通過している。

このようにして、シールの開口部５の周囲のシールを行うことができるとともに、シールの開口部とフラップの輪郭との間に大きな隙間を残す必要なしに、フラップは、その開位置と閉位置との間を動くことができる。

シール２は、平面域８を備えており、図３に示すように、この平面域は、フラップが閉位置にあるとき、フラップの第１の羽根３の面、いわゆる接触面１０によって、ゲート羽根３が接触しに来る面９、および／または第２の羽根の面、いわゆる接触面１２によって、第２の羽根４が接触しに来る反対側の面１１を有していることが分かると思う。シール２に設けられている流体通過用の開口部５は、この平面域８のレベルに位置している。このようにして、１つ以上の羽根のレベルにおける対面接触によって、シールが行われている。

また、シール２の無開口域３６も、シールに開口部５が形成されているシール２の平面域８のレベルに位置しているのがよい。

フラップのゲート羽根の接触面１０、および他方の羽根の接触面１２は、例えば、平面域８のシールの厚さに相当する寸法だけの間隔がある、例えば２つの平行面に延びている。これにより、面対面の接触を行わせることができる。

第１の羽根３は、その接触面１０の反対側の面１３を有し、第２の羽根４は、その接触面１２の反対側の面１４を有している。これら２つの反対側の面１３、１４は、例えば、平面であり、中間域６は、ゲート羽根３の接触面１０と、他方の羽根４の反対側の面１４との間に傾斜面１５を有している。この傾斜面１５は、流体がフラップの表面を流れるのを促進する。

シール２は、シールの開口部５の一部分に沿ってボス１９を有していてもよい。このボスは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根４に面する。ボスは、フラップが閉位置にあるとき、フラップの他方の羽根４によって圧縮されるようになっている。これにより、シールはさらに改善されている。

フラップ１の回転軸１６は、フラップの中間域６の近くに位置している。フラップ１は、旋回軸２１用のハウジング２０を有している。このハウジングは、例えば、中間域６に位置している、フラップの拡張部２３に位置している。この実施形態においては、拡張部２３は、フラップのゲート羽根の接触面１０の反対側の面１３、および他方の羽根４の接触面１２から延びている。

ハウジング２０は、貫通ハウジングであり、旋回軸２１は、ハウジング２０の両端から突出している。旋回軸２１は、それ自体が公知の手法で、拡張部２３に連結されている。旋回軸２１は、ボディ３０に形成されているハウジング６５のレベルで、ボディ３０に連結されている。

ゲート羽根３、他方の羽根４、中間域６、およびその拡張部２３は、１つの部品として、例えば、一体成形品とされている。

図４に示すように、フラップの旋回軸の方向において、ゲート羽根は、中間域６の寸法ｙ’を超えて、少なくとも中間域とゲート羽根との連結域のレベルにおいて、両側に延びる寸法ｙを有している。従って、ゲート羽根３の接触面１０は、シールの一方の側における、シールの開口部５の周辺の第１の部分において、シール２と接触する角張った環状部の形態の接触域１７を有することができるのに対して、他方の羽根４の接触面１２は、シールの反対側における、シールの開口部５の周辺の補完的な部分において、シール２と接触する接触域１８を有している。

ゲート羽根３に設けられている接触域１７は、例えば、区域７、７’のレベルにおいて、中間域６に沿っても延びている。これにより、シールは高められ、シールの開口部５の輪郭と重ならない中間域６となっている。

シールの開口部５は、第１の羽根３と同様に、実質的に矩形の外形を有している。第１の羽根３の接触域１７は、開口部の３つの辺に沿って延びている。接触域１８に関しては、残りの辺に沿って延びている。中間域６は、その対向する２つの辺の部分にわたって、開口部５の輪郭に面している。また、他方の羽根４も、矩形であってもよい。

シール２の周辺部３９から奥まった位置に、平面域８がある。このシールは、例えばプレス加工で作られている。この周辺部３９は、ボディ３０への取り付け用のフランジを備える拡張部４０を有しているのがよい。

ボディ３０は、例えば、フラップ作動モータ用のハウジング３７をさらに備えている。弁は、このため、図示していないが、モータの出力軸とフラップの旋回軸２１との間に伝達装置を備えているのがよい。

弁は、フラップ１、特に他方の羽根４が、作動モータに向かう熱を遮蔽するように構成されている。

図２および図３により分かるように、同じ目的で、ボディ３０は、シール２とハウジング３７との間、特にシールの無開口域３６とハウジング３７との間に、流体用扁平部３８を備えている。

１ フラップ
２ シール
３ 第１の羽根
４ 第２の羽根
５ 開口部
６ 中間域
７、７’ 区域
８ 平面域
９ （シールの）面
１０ 接触面
１１ （シールの）反対側の面
１２ 接触面
１３、１４ （羽根の）反対側の面
１５ 傾斜面
１６ 回転軸
１７、１８ 接触域
１９ ボス
２０、６５ （旋回軸用の）ハウジング
２１ 旋回軸
２２ 矢印
２３ （フラップの）拡張部
３０ ボディ
３０ａ、３０ｂ （ボディの）部品
３１ 主流路
３２ 補助流路
３３ 通過窓
３４ 吸排気口
３５ 連通口
３６ 無開口域
３７ （モータ用の）ハウジング
３８ 流体用扁平部
３９ 周辺部
４０ （シールの）拡張部
６０ 当接面
６２ 壁
６２ａ （壁の）第１の部分
６２ｂ （壁の）第２の部分
６３ （フラップの）先端部
Ｅ 開口区間
ｙ、ｙ’ 寸法

Claims (8)

1. 自動車の排気ガス用の流体弁であって、
   少なくとも１つの流路（３２）を有するボディ（３０）と、
   流体が前記流路（３２）を流れるのを阻止する閉位置、及び流体が前記流路（３２）を流れるのを可能にする開位置の間を、回転軸（１６）を中心に回転することができる可動のフラップ（１）とを備え、
   前記フラップ（１）と前記ボディ（３０）の壁（６２）との間に、流体が通過する開口区間Ｅを有し、前記開口区間Ｅは、前記フラップ（１）の回転軸（１６）と平行な方向の長さが、前記フラップ（１）の角度位置に応じて変化するように延びており、
   前記ボディ（３０）は、流体を流す主流路（３１）と、前記主流路（３１）に流体を排出するために流体を流す補助流路（３２）とを備えており、前記フラップ（１）は、前記閉位置において、前記主流路（３１）及び前記補助流路（３２）間の連通を阻止するようになっており、前記開位置において、前記主流路（３１）及び前記補助流路（３２）間の連通を可能にするようになっており、
   前記フラップ（１）との間に前記開口区間Ｅを設けている前記壁（６２）は、前記補助流路（３２）のレベルに位置していることを特徴とする流体弁。
2. 前記開口区間Ｅの長さは、
   −前記フラップ（１）の閉位置においてゼロである、
   −前記フラップ（１）の開口角度とともに増加する、
   −前記フラップ（１）の開口角度に比例しないで増加する、
   −前記フラップ（１）の開き始めにおいて、終わりより速く増加する、
   −前記フラップ（１）の最大開口位置において最大になる、
   という原則の１つ以上に従っていることを特徴とする請求項１に記載の流体弁。
3. 前記壁（６２）は、前記フラップ（１）がその開位置と閉位置との間において接触する第１の部分（６２ａ）と、前記第１の部分（６２ａ）から前記フラップ（１）の回転軸（１６）と平行な方向に延びている第２の部分（６２ｂ）とを備え、この第２の部分（６２ｂ）は、前記開口区間Ｅを画定するために、前記第１の部分より凹面の曲率半径が大きくなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の流体弁。
4. 前記フラップ（１）の回転軸（１６）は、前記フラップ（１）の中心から離隔した位置に設けられており、前記フラップ（１）は、前記回転軸（１６）を中心とする円筒に接する面の方向に向きを定められていることを特徴とする請求項３に記載の流体弁。
5. 前記第１の部分（６２ａ）は、前記フラップ（１）の回転軸（１６）を軸とする円筒が内接する輪郭を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の流体弁。
6. 前記フラップ（１）は、前記回転軸（１６）と平行な方向を向いている真っ直ぐな先端部（６３）を有し、前記先端部（６３）のレベルに前記開口区間Ｅが設けられており、前記真っ直ぐな先端部（６３）との間に前記開口区間Ｅを設けている前記壁（６２）は、前記開口区間Ｅを画定するようになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体弁。
7. 前記フラップ（１）は、前記閉位置にあるとき、前記主流路（３１）及び前記補助流路（３２）間の流体通過用の開口部である通過窓（３３）を閉じる第１の羽根（３）であるゲート羽根と、前記フラップ（１）が前記開位置にあるとき、前記主流路（３１）を少なくとも部分的に閉じる第２の羽根（４）を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体弁。
8. 前記ゲート羽根は、前記真っ直ぐな先端部（６３）を有していることを特徴とする請求項６を引用する請求項７に記載の流体弁。

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