JP2005036882A - Double poppet type valve device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ダブルポペット式バルブ装置に関する。 The present invention relates to a double poppet valve device.
ダブルポペット式バルブは、バルブシャフトの上下に2個のバルブを取り付け、バルブボディに形成された、対応する2個のバルブシートにそれぞれ着座するように構成される。この式のバルブは上下に2個のバルブを備えるため、バルブの前後に差圧が作用しても力が釣り合うことから、流量を確保する意図でバルブ径を大きくしても、バルブが開かないようにすることができる。そのため、EGRバルブなどに良く用いられている。その例としては特許文献1,2に記載の技術を挙げることができる。
ところで、上記したダブルポペット式バルブにおいては、加工精度のバラツキなどによって上下の2個のバルブの一方が閉弁できないという問題がある。同様な問題はEGRバルブとして用いるとき、バルブ(およびバルブシャフト)とバルブシートの素材が異なって線膨張係数が相違する場合、あるいはそれらの間に温度差がある場合にも生じ得る。 Incidentally, the double poppet type valve described above has a problem that one of the upper and lower valves cannot be closed due to variations in processing accuracy. Similar problems can occur when used as an EGR valve when the valve (and valve shaft) and valve seat materials are different and the linear expansion coefficients are different, or when there is a temperature difference between them.
その点に関し、特許文献1に記載の技術にあっては、上下の2個のバルブの中、一方のバルブがそれに対応するバルブシートに着座した状態で、他方のバルブとそれに対応するバルブシートとの間にクリアランスを設け、よって高温熱膨張時のEGRガスのリークを抑制するように構成している。しかしながら、この構成は、低温側におけるEGRガスのリークを阻止することができない不都合があった。 In this regard, in the technique described in Patent Document 1, in the state where one of the upper and lower valves is seated on the corresponding valve seat, the other valve and the corresponding valve seat A clearance is provided between the two, so that leakage of EGR gas during high-temperature thermal expansion is suppressed. However, this configuration has a disadvantage that it cannot prevent the leakage of EGR gas on the low temperature side.
また、特許文献2に記載の技術にあっては、バルブあるいはバルブシートを機械的に変形させることによってシール性を向上させるように構成している。この提案技術によれば、雰囲気温度の如何に関わらず、EGRガスのリークを抑制することができるが、バルブやバルブシートの構造が複雑となる不都合があった。 Moreover, in the technique of patent document 2, it is comprised so that a sealing performance may be improved by mechanically deforming a valve or a valve seat. According to this proposed technique, the leakage of EGR gas can be suppressed regardless of the ambient temperature, but there is a disadvantage that the structure of the valve and the valve seat becomes complicated.
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、簡易な構造でありながら、シール性を向上させてリークを効果的に防止するようにしたダブルポペット式バルブ装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a double poppet type valve device which solves the above-mentioned problems and has a simple structure but improves sealing performance and effectively prevents leakage.
上記の目的を解決するために、請求項1にあっては、バルブシャフトのアクチュエータに近い上側とそれから離間する下側に2個のバルブを取り付け、バルブボディに形成された対応する2個のバルブシートにそれぞれ着座させるようにしたダブルポぺット式バルブ装置において、前記上下の2個のバルブの着座面と、それらに対応する前記2個のバルブシートとからなる4箇所の中、少なくとも1箇所にコーティング材を塗布するように構成した。 In order to solve the above-mentioned object, according to claim 1, two valves are attached on the upper side close to the actuator of the valve shaft and on the lower side separated from the actuator, and two corresponding valves formed on the valve body. In the double poppet type valve device to be seated on each of the seats, at least one of the four locations comprising the seating surfaces of the upper and lower two valves and the corresponding two valve seats The coating material was applied to the film.
請求項2にあっては、前記コーティング材を上下の少なくとも2箇所で塗布すると共に、その塗布厚さを上下で相違させるように構成した。 According to a second aspect of the present invention, the coating material is applied at at least two locations on the upper and lower sides, and the coating thickness is made different between the upper and lower sides.
請求項1に係るダブルポペット式バルブ装置にあっては、上下の2個のバルブの着座面と、それらに対応する2個のバルブシートとからなる4箇所の中、少なくとも1箇所にコーティング材を塗布するように構成したので、加工精度のバラツキ、素材の線膨張係数の相違、あるいは温度差などによって上下の2個のバルブの中、一方のバルブがそれに対応するバルブシートに着座した状態で、他方のバルブとそれに対応するバルブシートとの間にクリアランスが存在したとしても、上下の2個のバルブはバルブシートに向けてコーティング材を圧壊しつつ移動することから、圧壊されたコーティング材でシールすることができる。よって、簡易な構造でありながら、シール性を向上させることができてリークを効果的に防止することができる。 In the double poppet type valve device according to claim 1, the coating material is applied to at least one of the four locations including the seating surfaces of the upper and lower two valves and the two valve seats corresponding thereto. Since it is configured to be applied, with one of the two upper and lower valves seated on the corresponding valve seat due to variations in processing accuracy, differences in the linear expansion coefficient of the material, or temperature differences, Even if there is a clearance between the other valve and the corresponding valve seat, the upper and lower two valves move while crushing the coating material toward the valve seat, so seal with the crushed coating material. can do. Therefore, although it is a simple structure, a sealing performance can be improved and a leak can be prevented effectively.
従って、EGRバルブとして用いるときも、シール性を向上できることで、EGRガスのリークを効果的に防止することができる。その場合、EGRガスの成分中に粘着物質が含まれていると、バルブシートに付着してバルブの固着(開弁不良)を生じる恐れがあるが、コーティング材として非粘着性を備える素材を採用することで、そのような不都合をある程度解消することができる。例えば、コーティング材として二硫化モリブデン(MoS2)を用いると、撥水性が高いため、そのような物質の付着をある程度防止できると共に、耐熱性も比較的高いため、EGRガスが高温のときも溶損し難い利点がある。 Therefore, even when used as an EGR valve, leakage of EGR gas can be effectively prevented by improving the sealing performance. In that case, if an EGR gas component contains an adhesive substance, it may adhere to the valve seat and cause sticking of the valve (defective valve opening), but a non-adhesive material is used as the coating material. By doing so, such inconvenience can be solved to some extent. For example, when molybdenum disulfide (MoS 2 ) is used as a coating material, the water repellency is high, so that such substances can be prevented from adhering to some extent and the heat resistance is relatively high. There is an advantage that is hard to damage.
尚、上記において「上下の2個のバルブの着座面と、それらに対応する前記2個のバルブシートとからなる4箇所の中、少なくとも1箇所にコーティング材を塗布する」とは、コーティング材を、上下の2個のバルブの着座面にのみ(2箇所)塗布する場合、上下の2個のバルブシートにのみ(2箇所)塗布する場合、上下の2個のバルブ着座面とバルブシートに共に(4箇所)塗布する場合、および上側のバルブの着座面とバルブシートの一方(例えばバルブの着座面)に塗布すると共に、下側のバルブの着座面とバルブシートの他方(例えばバルブシート)に(2箇所)塗布する場合、ならびに上下のバルブの着座面とバルブシートの中のいずれか、例えば下側のバルブの着座面のみの1箇所に塗布する場合の中のいずれかを含む。 In the above description, “applying the coating material to at least one of the four locations consisting of the seating surfaces of the upper and lower two valves and the two valve seats corresponding thereto” means that the coating material is When applying only to the seating surfaces of the upper and lower two valves (two locations), when applying only to the upper and lower two valve seats (two locations), both the upper and lower valve seating surfaces and the valve seat (4 locations) When applied, and applied to one of the upper valve seating surface and valve seat (for example, the valve seating surface), and to the other lower valve seating surface and valve seat (for example, the valve seat) (2 places) In the case of application, it includes any of the cases where the application is applied to only one of the seating surfaces of the upper and lower valves and the valve seat, for example, only the seating surface of the lower valve.
請求項2に係るダブルポペット式バルブ装置にあっては、コーティング材を上下の少なくとも2箇所で塗布すると共に、その塗布厚さを上下で相違させるように構成した。即ち、ダブルポペット式バルブの場合、シート部が上下で2箇所存在するため、加工精度の限界から、上下のいずれかのシール性を犠牲にせざるを得ない。その場合、上側、即ち、バルブを駆動するアクチュエータに近い側のバルブのシール性を優先させ、下側、即ち、アクチュエータから離間する側のバルブのそれを犠牲にするように寸法管理を行うことにより、リークしたガスによるアクチュエータへの影響を抑止することができる。これは特にEGRバルブとして用いる場合、ガスが高温のEGRガスであることから、有益である。 In the double poppet type valve device according to the second aspect, the coating material is applied at at least two places on the upper and lower sides, and the coating thickness is made to be different between the upper and lower sides. That is, in the case of a double poppet type valve, since there are two seat portions at the top and bottom, either the top or bottom sealability must be sacrificed due to the limit of processing accuracy. In that case, by giving priority to the sealing performance of the valve on the upper side, that is, on the side close to the actuator that drives the valve, and by managing the dimensions so as to sacrifice that of the valve on the lower side, that is, on the side away from the actuator. In addition, the influence of the leaked gas on the actuator can be suppressed. This is particularly beneficial when used as an EGR valve because the gas is a hot EGR gas.
ただし、その場合、下側のバルブでのクリアランスは許容せざるを得ない。その場合、コーティング材の塗布厚さを上下で相違させる、より具体的には下側のバルブのコーティング材の塗布厚さを上側のそれに比して厚くするように構成することで、前記した理由から下側のバルブのシール性も一層良く確保することができる。 In this case, however, the clearance at the lower valve must be allowed. In that case, the coating thickness of the coating material is made different between the upper and lower sides, more specifically, the coating thickness of the coating material of the lower valve is made thicker than that of the upper side. Therefore, the sealing performance of the lower valve can be further ensured.
以下、添付図面に即してこの発明に係るダブルポペット式バルブ装置の最良の形態について説明する。 The best mode of a double poppet valve device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、この発明の第1実施例に係るダブルポペット式バルブ装置を全体的に示す説明断面図であり、図2はそれを模式的に示す説明図である。 FIG. 1 is an explanatory sectional view generally showing a double poppet type valve device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory view schematically showing it.
図1において、符号10はダブルポペット式バルブ装置を示す。尚、バルブ装置としてはEGRバルブ装置を例にとる。ダブルポペット式バルブ装置(以下「EGRバルブ装置」という)10は、内燃機関(図示せず)の排ガスを吸気系(図示せず)に還流させるEGR通路(想像線12で示す)に介挿されると共に、バルブボディ14と、それにボルト16で連結されるアクチュエータ部20とからなる。
In FIG. 1,
バルブボディ14とアクチュエータ部20の内部には、それらを貫通するようにバルブシャフト22が収容される。バルブシャフト22の先端側(図において上側)はアクチュエータ部20において断面視略H字状の部材24に、若干の空隙24aを有してネジ止め(図示せず)されて固定される。部材24の付近には電磁ソレノイド(アクチュエータ)26が配置される。電磁ソレノイド26は、コイル26aとその周りに配置された磁性体26bとからなる。
A
電磁ソレノイド26は図示しない電源に接続され、通電されると励磁されて部材24(およびそれにネジ止めされるバルブシャフト22)を軸方向、より具体的には図1において下方に駆動する(引く)。部材24の下部に形成された空隙にはリターンスプリング(圧縮スプリング)30が弾装され、部材24(およびそれにネジ止めされるバルブシャフト22)をそれに相反する軸方向、より具体的には図1において上方に付勢する。尚、符号32は軸受け部を、32aはシール材を示す。
The
バルブシャフト22には、電磁ソレノイド(アクチュエータ)26に近い上側とそれから離間する下側に2個のバルブ34a,34bが取り付けられる。他方、バルブボディ14にはバルブ34a,34bに対応する2個のバルブシート36a,36bが形成される。2個のバルブ34a,34bには着座面34a1,34b1が形成される(図2に良く示す)。
Two
バルブシャフト22が電磁ソレノイド26の励磁によって軸方向(図で下方)に駆動されると、2個のバルブ34a,34bは共にバルブシート36a,36bから離れて開弁する。その結果、図1に矢印で示す如く、流入した排ガス(EGRガス)は2個のバルブ34a,34bを通って流出する。また、電磁ソレノイド26が消磁されると、バルブシャフト22はリターンスプリング30の付勢力によって反対方向に駆動され、2個のバルブ34a,34bは共にバルブシート36a,36bに着座してEGR通路12を閉鎖する。
When the
EGRバルブ装置10はこのようにダブルポペット式バルブからなり、内燃機関の排ガスを吸気系に還流させるEGR通路12に介挿されて電磁ソレノイド(アクチュエータ)26に接続されると共に、バルブシャフト22の電磁ソレノイド26に近い上側とそれから離間する下側に2個のバルブ34a,34bが取り付けられ、バルブボディ14に形成された対応する2個のバルブシート36a,36bにそれぞれ着座させてEGR通路12を閉鎖するように構成される。
The
バルブシャフト22とバルブ34a,34bはステンレス材から製作される。また、バルブシート36a,36bもステンレス材から製作されると共に、バルブボディとは別体に製作され、バルブボディ14に適宜な手法で嵌め込まれる。
The
上記した上下の2個のバルブ34a,34bの着座面34a1,34b1と、それらに対応する2個のバルブシート36a,36bとからなる4箇所の中、少なくとも1箇所、より具体的には着座面34a1,34b1にはコーティング材40が塗布される(理解の便宜のため、図1においてコーティング材40は誇張して示す)。
At least one of the four locations including the seating surfaces 34a1 and 34b1 of the two upper and
これについて説明すると、先に述べたように、ダブルポペット式バルブ装置は、バルブの前後に差圧が作用しても力が釣り合うことから、流量を確保するためにバルブ径を大きくすることができて有益であるが、加工精度のバラツキなどによって上下の2個のバルブ34a,34bの一方が閉弁できないという問題がある。同様な問題は、バルブ34(およびバルブシャフト22)とバルブシート36の素材が異なって線膨張係数が相違する場合、あるいはそれらの間に温度差がある場合にも生じ得る。
As described above, since the double poppet type valve device balances the force even if a differential pressure acts on the front and back of the valve, the valve diameter can be increased to secure the flow rate. However, there is a problem that one of the upper and
そこで、この実施例に係るEGRバルブ装置においては、上下の2個のバルブ34a,34bの着座面34a1,34b1にはコーティング材40を塗布するようにした。それにより、加工精度のバラツキ、素材の線膨張係数の相違、あるいは温度差などによって上下の2個のバルブ34a,34bの中、一方のバルブがそれに対応するバルブシートに着座した状態で、他方のバルブとそれに対応するバルブシートとの間にクリアランスが存在したとしても、上下の2個のバルブ34a,34bは共にバルブシート36a,36bに向けてコーティング材40を圧壊しつつ移動することから、圧壊されたコーティング材40でシールすることができる。よって、簡易な構造でありながら、シール性を向上させることができてEGRガス(排ガス)のリークを効果的に防止することができる。
Therefore, in the EGR valve device according to this embodiment, the
この加工精度のバラツキについて敷衍すると、ダブルポペット式バルブの場合、図2に示す如く、シート部42が上下で2箇所存在するため、加工精度の限界から、現実問題としては、上下のバルブのいずれかのシール性を犠牲にせざるを得ない。そこで、この実施例にあっては、上側、即ち、バルブを駆動する電磁ソレノイド(アクチュエータ)26に近い側のバルブ34aのシール性を優先させ、下側、即ち、電磁ソレノイド26から離間する側のバルブ34bのそれを犠牲にするように寸法管理を行うことにした。
In terms of this variation in machining accuracy, in the case of a double poppet type valve, as shown in FIG. 2, there are two
これにより、リークしたEGRガスによる電磁ソレノイド26への影響、即ち、EGRガスの熱害、あるいはリークしたEGRガスの電磁ソレノイド26への侵入を抑止することができる。ただし、その場合、下側のバルブ34bでのクリアランスは許容せざるを得ないため、上記したように、上下の2個のバルブ34a,34bの着座面34a1,34b1にはコーティング材40を塗布するようにした。
Thereby, it is possible to suppress the influence of the leaked EGR gas on the
さらに、コーティング材40を上下の少なくとも2箇所で塗布すると共に、その塗布厚さを上下で相違させる、より具体的には下側のバルブ34bの着座面34b1のコーティング材40の塗布厚さを上側(34a1)のそれに比して厚くするように構成した。より正確には、下側のバルブ34bの着座面34b1のコーティング材40の塗布厚さを例えば30μmとする一方、上側(34a1)のそれを例えば10μmとし、下側の塗布厚さを上側のそれに比して厚くするように構成した。これにより、下側のバルブ34bでのシール性を一層良く確保することができる。
Further, the
また、EGRガスの成分中に粘着物質が含まれている場合、バルブシート36a,36bに付着してバルブの固着(開弁不良)を生じる恐れがあるが、コーティング材40として非粘着性を備える素材を採用することで、そのような不都合をある程度解消することができる。例えば、コーティング材として二硫化モリブデン(MoS2)を用いると、撥水性が高いため、そのような物質の付着をある程度防止することができると共に、耐熱性も比較的高いため、EGRガスが高温のときも溶損し難い利点がある。
Further, when the EGR gas component contains an adhesive substance, it may adhere to the
尚、コーティング材として二硫化モリブデンを用いる場合、具体的には、二硫化モリブデンの結晶に適宜な溶剤を加え、液状にして塗布する。 When molybdenum disulfide is used as the coating material, specifically, an appropriate solvent is added to the molybdenum disulfide crystal and applied in a liquid state.
また、二硫化モリブデンは例示であり、撥水性(あるいは非粘着性)および耐熱性に優れているならば、どのような物質を用いても良く、例えば、他にテフロン(登録商標)、フッ素、グラファイトなども考えられる。 Molybdenum disulfide is an example, and any material may be used as long as it is excellent in water repellency (or non-adhesiveness) and heat resistance. For example, Teflon (registered trademark), fluorine, Graphite is also conceivable.
尚、上記において「上下の2個のバルブの着座面と、それらに対応する前記2個のバルブシートとからなる4箇所の中、少なくとも1箇所にコーティング材を塗布する」とは、コーティング材40を、上下の2個のバルブの着座面34a1,34b1にのみ(2箇所)塗布する場合、上下の2個のバルブシート36a,36bにのみ(2箇所)塗布する場合、上下の2個のバルブ着座面34a1,34b1とバルブシート36a,36bに共に(4箇所)塗布する場合、および上側のバルブ34aの着座面34a1とバルブシート36aの一方(例えばバルブの着座面34a1)に塗布すると共に、下側のバルブ34bの着座面34b1とバルブシート36bの他方(例えばバルブシート36b)に(2箇所)塗布する場合、ならびに上下のバルブの着座面34a1,34b1とバルブシート36a,36bの中のいずれか、例えば下側のバルブの着座面34b1のみの1箇所に塗布する場合の中のいずれであっても良い。
In the above description, “the coating material is applied to at least one of the four locations including the seating surfaces of the upper and lower two valves and the corresponding two valve seats” means the
この実施例は上記の如く構成したので、ダブルポペット式バルブ装置において、簡易な構造でありながら、シール性を向上させることができてEGRガス(排ガス)のリークを効果的に防止することができる。 Since this embodiment is configured as described above, in the double poppet type valve device, it is possible to improve the sealing property and effectively prevent the leakage of EGR gas (exhaust gas) while having a simple structure. .
以上の如く、この発明の第1実施例にあっては、アクチュエータ(電磁ソレノイド)26に接続されると共に、バルブシャフト22の前記アクチュエータに近い上側とそれから離間する下側に2個のバルブ34a,34bを取り付け、バルブボディ14に形成された対応する2個のバルブシート36a,36bにそれぞれ着座させるようにしたダブルポぺット式バルブ装置において、前記上下の2個のバルブの着座面34a1,34b1と、それらに対応する前記2個のバルブシート36a,36bとからなる4箇所の中、少なくとも1箇所にコーティング材40を塗布するように構成した。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the two
また、前記コーティング材40を上下の少なくとも2箇所で塗布すると共に、その塗布厚さを上下で相違させるように構成した。
In addition, the
尚、上記した実施例において、EGRバルブを例にとって説明してきたが、この発明はそれに限られるものではなく、ダブルポペット式バルブであれば、どのようなバルブにも妥当する。 In the above-described embodiment, the EGR valve has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any valve can be applied as long as it is a double poppet valve.
10 ダブルポペット式バルブ装置(EGRバルブ装置)
12 EGR通路
14 バルブボディ
20 アクチュエータ部
22 バルブシャフト
26 電磁ソレノイド(アクチュエータ)
34a,34b バルブ
34a1,34b1 着座面
36a,36b バルブシート
40 コーティング材
10 Double poppet type valve device (EGR valve device)
12
34a, 34b Valve 34a1,
Claims (2)
2. The double poppet valve device according to claim 1, wherein the coating material is applied at at least two locations on the upper and lower sides, and the coating thicknesses are made different between the upper and lower sides.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061003 |