JP2023081726A - valve assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブアセンブリに関する。 The present invention relates to valve assemblies.
従来、自動車等の車両に搭載し、排気ガス等の気体の流量を制御する開閉型のバルブアセンブリは、内部を気体が流通する流路管を有し、流路管内には、バタフライバルブが軸支されている。この軸を、その端部が流路管の外に露出するように、流路管の周壁を貫通させ、外側に露出した軸をアクチュエータで回動させることで、流路管内のバタフライバルブを回動及び任意の開度となるように停止させることが行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an open/close type valve assembly that is mounted on a vehicle such as an automobile and controls the flow rate of gas such as exhaust gas has a channel pipe through which the gas flows, and a butterfly valve is axially installed in the channel pipe. supported. This shaft is passed through the peripheral wall of the channel pipe so that the end of the shaft is exposed to the outside of the channel pipe. It is stopped so that it can be moved and opened to an arbitrary degree.
排気ガスの流量を制御するバルブアセンブリにおいては、高温の排気ガスが軸受の部分から漏洩しアクチュエータに影響を与えることを避けるとともに、バルブ軸が排気ガス圧により加振されることで傾き、バルブ軸と軸受間に隙間が生じることを避ける必要がある。 In the valve assembly that controls the flow rate of the exhaust gas, high temperature exhaust gas is prevented from leaking from the bearing and affecting the actuator. It is necessary to avoid creating a gap between the bearing and the bearing.
そこで、アクチュエータ側の軸受とバルブ軸のフランジ部が、相互に摺接面を夫々球面状に形成した球面継手に構成することで、バルブ軸が傾いた際にも、シール性を確保することが提案されている(特許文献1参照)。 Therefore, by forming a spherical joint in which the bearing on the actuator side and the flange portion of the valve shaft mutually form spherical sliding contact surfaces, it is possible to ensure sealing performance even when the valve shaft is tilted. proposed (see Patent Document 1).
しかし、排気ガス圧により加振された際に、バルブ軸は、傾斜のみならず軸方向や放射方向にも移動するが、球面継手では全てに追従することは難しく、十分なシール性を担保することが難しいという問題がある。 However, when vibrated by exhaust gas pressure, the valve shaft moves not only in the tilting direction but also in the axial direction and radial direction, and it is difficult for the spherical joint to follow all directions, ensuring sufficient sealing performance. The problem is that it is difficult to
そこで、バルブ軸の軸受の弁体側にラビリンスシールを設けることで、バルブ軸が加振された際にも十分なシール性を確保したバルブアセンブリが提案されている(特許文献2参照)。 Therefore, a valve assembly has been proposed in which a labyrinth seal is provided on the valve body side of the bearing of the valve shaft to ensure sufficient sealing performance even when the valve shaft is vibrated (see Patent Document 2).
しかし、上記特許文献2記載のバルブアセンブリにおいては、そのバルブ軸は、両端部が、中央部より小径となる小径部が形成され、小径部の外側に軸受けが形成され、バルブ軸の大径部の軸受側端部にラビリンスシールが設けられている。そのため、バルブ軸の大径部と軸受との間に隙間が生じると、ラビリンスシールがその隙間に落ち、ラビリンスシールが機能し難くなるため、軸受けは軸方向に移動できないように規制されている。
However, in the valve assembly described in
しかし、バルブ軸は、高温の排気熱に曝されているため、バルブ軸が熱膨張により軸方向に伸長すると、バルブ軸が回動しなくなる虞がある。 However, since the valve shaft is exposed to high-temperature exhaust heat, if the valve shaft expands in the axial direction due to thermal expansion, the valve shaft may not rotate.
そこで、本発明は、上記問題点を解決したバルブアセンブリを提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a valve assembly that solves the above problems.
前記の課題を解決するために、本発明は、気体が流通する流路を有するバルブボディを有し、該バルブボディを貫通する弁軸を設け、該弁軸を2つの軸受けを介して前記バルブボディに回転可能に軸支し、前記弁軸に弁体を取り付け、
前記弁軸の一端部を、駆動部に、弁軸の軸方向に移動可能に連結して、該駆動部により弁軸を回動させ、
付勢部材により、前記弁軸を、前記駆動部側に付勢することにより、前記駆動部側と反対側に設けた軸受けの端面に、前記弁軸の端部を係止させ、
前記駆動部側に設けた軸受けの弁体側に、ラビリンスシールを前記弁軸に外篏したことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a valve body having a flow path through which gas flows, a valve shaft penetrating through the valve body, and a valve shaft through which the valve shaft is inserted through two bearings. rotatably supported on the body, mounting the valve body on the valve shaft,
one end of the valve shaft is connected to a drive unit so as to be movable in the axial direction of the valve shaft, and the drive unit rotates the valve shaft;
a biasing member biases the valve shaft toward the driving portion so that the end of the valve shaft is engaged with an end face of a bearing provided on the side opposite to the driving portion;
It is characterized in that a labyrinth seal is provided on the valve body side of the bearing provided on the driving portion side, and is fitted around the valve shaft.
また、前記ラビリンスシールは、第1プレートと、該第1プレート前記駆動部側に設けた第2プレートと、該第2プレート前記駆動部側に設けた第3プレートで構成され、
前記第2プレートの挿入孔に、前記弁軸が挿入され、
前記第3プレートは、前記弁軸に遊嵌されるとともに、前記バルブボディに対して固定されていてもよい。
The labyrinth seal is composed of a first plate, a second plate provided on the drive unit side of the first plate, and a third plate provided on the drive unit side of the second plate,
the valve shaft is inserted into the insertion hole of the second plate,
The third plate may be loosely fitted on the valve shaft and fixed to the valve body.
また、有底筒状の第1筒状部材を、前記バルブボディにおける前記駆動部と反対側に、底部が流路側に位置するように貫通固定し、
有底筒状の第2筒状部材を、前記バルブボディにおける前記駆動部側に、底部が流路側に位置するように貫通固定し、
前記第1筒状部材内に前記軸受けを設け、前記弁軸を、前記第1筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通し、
前記第2筒状部材内に前記軸受けと前記ラビリンスシールを設け、前記弁軸を、前記第2筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通してもよい。
a first tubular member having a bottomed tubular shape is penetrated and fixed on the opposite side of the valve body from the drive portion so that the bottom portion is located on the flow path side;
a second cylindrical member having a bottomed cylindrical shape is penetrated and fixed to the driving portion side of the valve body so that the bottom portion is positioned on the flow path side;
providing the bearing in the first tubular member, inserting the valve shaft through a through hole provided in the bottom of the first tubular member;
The bearing and the labyrinth seal may be provided in the second cylindrical member, and the valve shaft may be inserted through a through hole provided in the bottom of the second cylindrical member.
本発明は、付勢部材により、弁軸を、駆動部側に付勢するとともに、駆動部側と反対側に設けた軸受けの端面に、弁軸の端部を係止させたことにより、軸受けの端面を支点として、弁軸が傾くため、この軸受け部分における弁軸の変位量を最小にすることができる。それにより、流路内の気体がこの軸受けから外部に漏出することを低く抑えることができる。 In the present invention, the biasing member biases the valve shaft toward the driving portion, and the end of the valve shaft is engaged with the end face of the bearing provided on the side opposite to the driving portion. Since the valve shaft tilts with the end face of the valve as a fulcrum, the amount of displacement of the valve shaft at this bearing portion can be minimized. As a result, leakage of the gas in the flow path to the outside from the bearing can be suppressed.
また、駆動部側に設けた軸受けの弁体側に、ラビリンスシールを弁軸に外篏したことにより、流路内の気体が軸受けから外部に漏出することを、低く抑えることができる。 In addition, since the labyrinth seal is attached to the valve shaft on the valve body side of the bearing provided on the driving portion side, leakage of the gas in the flow path to the outside from the bearing can be suppressed to a low level.
また、弁軸の一端部を、駆動部に弁軸の軸方向に移動可能に連結したことにより、熱膨張により軸方向に伸長した際にも、弁体を駆動部により良好に回動することができる。また、弁軸を、付勢部材により駆動部側に付勢していることにより、シール性を保つことができる。 In addition, by connecting one end of the valve shaft to the driving portion so as to be able to move in the axial direction of the valve shaft, the valve body can be properly rotated by the driving portion even when it is stretched in the axial direction due to thermal expansion. can be done. In addition, since the valve shaft is biased toward the driving portion by the biasing member, the sealing performance can be maintained.
本発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
図1は、本発明における実施例のバルブアセンブリ1を示す斜視図を示し、バルブアセンブリ1は、バルブボディ2と駆動部3を有する。
FIG. 1 shows a perspective view of a
バルブボディ2は、図5,図8に示すように、排気ガス等の気体が流通する流路4を有する流路管5を有し、流路管5の両端は開口している。本実施例では、流路管5の上流側と下流側に、夫々、排気管を接続して、流路管5の流路4内を排気ガスが流通するようにしたが、流路4内を気体が流通すれば、流路管5の上流側と下流側を夫々任意の部材に接続して用いることができる。
As shown in FIGS. 5 and 8, the
流路管5と駆動部3の本体ケーシング3aとの間には、覆い部6が設けられている。覆い部6には、図1,図2に示すように、排出開口部6aが2カ所形成されている。覆い部6により、外部からバルブアセンブリ1内に、埃や石等の異物や水等が侵入することを抑制するとともに、これらが内部に侵入等した際にも、排出開口部6aより容易に排出されるようになっている。
A
流路管5には、図4~図8に示すように、流路4の軸X-X方向と直交する方向に弁軸7が設けられている。弁軸7の両端が、夫々、流路管5の周壁5cを貫通するように、弁軸7が流路管5に設けられている。弁軸7には、バタフライバルブで構成された弁体8が固設されている。
As shown in FIGS. 4 to 8, the
弁軸7は、駆動部3により回動されるようになっている。本実施例では、駆動部3に設けたモータにより、弁軸7を回動するようにしたが、空気、電気、油圧等の任意手段により、弁軸7を回動するようにしてもよい。駆動部3により、弁体8は、開方向又は閉方向に回動され、この弁体8の開度を調整することで、流路4内の流量を調整できるようになっている。
The
弁軸7の駆動部3側端には、図9に示すように、円板状で、弁軸7から径方向外側に突出する鍔部7aが固設されている。鍔部7aには、係合孔7bが2カ所、弁軸7の軸方向に貫通形成されている。各係合孔7bには、駆動部3に設けられ、弁軸7の軸方向と平行に設けた係合突起3bが挿通され、弁軸7の一端部は、その軸方向に移動可能に、駆動部3に連結されている。2本の係合突起3bを周方向に回動することにより、弁軸7が回動するようになっている。
As shown in FIG. 9 , a disc-
弁軸7は、図5,図6に示すように、コイルスプリング等の付勢部材10により、駆動部3側に付勢されている。また、弁軸7は、付勢部材10により弁体8の閉方向に付勢されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
流路管5における、流路4の軸X-X方向と直交する方向において、図5~図7に示すように、対向する位置に第1筒状部材11と第2筒状部材12が設けられている。第1筒状部材11は、円筒状に形成され、軸方向の一方には底部11aが設けられ、軸方向の他方は開口する有底筒状に形成されている。第1筒状部材11は、底部11aが流路4側、開口部が軸X-Xを中心とする径方向の外側に位置するように、流路管5の駆動部3側に設けた第1取付孔5aに篏装溶接されて、貫通固定されている。
A
第2筒状部材12は、円筒状に形成され、軸方向の一方には底部12aが設けられ、軸方向の他方は開口する有底筒状に形成されている。第2筒状部材12は、底部12aが流路4側、開口部が軸X-Xを中心とする径方向の外側に位置するように、流路管5の駆動部3と反対側に設けた第2取付孔5bに篏装溶接されて、貫通固定されている。
The second
弁軸7は、第1筒状部材11の底部11aの中央に設けた貫通孔11bと、第2筒状部材12の底部12aの中央に設けた貫通孔12bに挿通されている。
The
第1筒状部材11の収納部11c内における駆動部3側には、弁軸7を支持する滑り軸受けで構成された第1軸受け14が圧入され、第1軸受け14が、第1筒状部材11内に収納保持されている。また、第2筒状部材12の収納部12c内には、弁軸7を支持する滑り軸受けで構成された第2軸受け15が圧入され、第2軸受け15が、第2筒状部材12内に収納保持されている。これにより、弁軸7は、2つの軸受け14,15を介して、バルブボディ2の流路管5に回転可能に軸支されている。
A
第1筒状部材11の収納部11c内における第1軸受け14の底部11a(弁体8)側には、図6に示すように、ラビリンスシール20が設けられ、このラビリンスシール20は弁軸7に外篏されている。
As shown in FIG. 6, a
ラビリンスシール20は、図6に示すように、第1筒状部材11内の底部11a側に設けた第1プレート21と、第1プレート21の駆動部3側に設けた第2プレート22と、第2プレート22の駆動部3側に設けた第3プレート23で構成されている。
As shown in FIG. 6, the
第1プレート21は、中央部に挿入孔21aが形成され、金属メッシュで円板状に形成されている。挿入孔21a内に弁軸7が挿通され、第1プレート21は、第2プレート22が底部11aと当接することを抑制している。
The
第2プレート22は、中央部に挿入孔22aが形成され、金属製で円板状に形成されている。挿入孔22a内に弁軸7がゆるく挿入されるとともに、第1筒状部材11の収納部11cとの間には隙間が形成され、第2プレート22は、弁軸7の軸方向に移動できるようになっている。第2プレート22は、流路4内の気体の背圧により、第3プレート23側に付勢されている。
The
第3プレート23は、金属製で、第2プレート22の厚みより厚い円板状に形成されている。第3プレート23の中央部には、挿入孔23aが形成され、挿入孔23a内に、弁軸7が遊嵌するように挿通されている。また、第3プレート23は、第1筒状部材11の収納部11c内に圧入固定され、すなわち、流路管5に対して固定されている。第3プレート23の外周面と第1筒状部材11の収納部11cの内周面との間に隙間が殆どないように配置されている。
The
弁軸7がガス圧等により加振され、弁軸7が、傾斜、軸方向、放射方向等に移動した際において、流路管5に対して固定されて第3プレート23と、弁軸7に対して固定された第2プレート22は相互に移動するが、流路4内の気体の圧力により、第2プレート22は、路管5に対して固定された第3プレート23側に付勢されて、第3プレート23に押し付けられ、第2プレート22と第3プレート23は、常に相互に当接している。これにより、第2プレート22と第3プレート23との相互の当接面でシールされ、流路4内の気体の駆動部3側への漏洩を抑制することができる。
When the
また、弁軸7が、熱膨張により、弁軸7の軸方向に伸長した際にも、第2プレート22は弁軸7に対して移動でき、流路4内の気体の背圧により、第2プレート22は、第3プレート23側に付勢されているため、第2プレート22は、第3プレート23と当接し、流路4内の気体の駆動部3側への漏洩を抑制することができる。
Further, even when the
なお、ラビリンスシールは、第1プレート21と第2プレート22と第3プレート23以外にも、流路4内の気体が、駆動部3側に漏れることを抑制するものであれば任意の構造とすることができる。
In addition to the
弁軸7の駆動部3と反対側の端部には、図7に示すように、弁軸7の軸芯を中心とする径方向の外側に向かって拡径するフランジ27が形成されている。
As shown in FIG. 7, the end of the
図7に示すように、付勢部材10により、弁軸7は、駆動部3側に付勢され、弁軸7のフランジ27は、第2軸受け15の駆動部3と反対側の端面に係止されている。
As shown in FIG. 7 , the biasing
第2筒状部材12の開口部は、蓋部材29により閉塞され、流路4内の気体が、第2筒状部材12から外側に漏出することを防止している。
The opening of the second
付勢部材10により、弁軸7は、駆動部3側に付勢され、弁軸7のフランジ27は、第2軸受け15の駆動部3と反対側の端面に係止していることにより、弁軸7は、弁軸7のフランジ27を中心として傾くため、弁軸7の駆動部3と反対側の傾き変位量を最小にし、流路4内の気体が、第2軸受け15から漏出することを最小限にすることができる。また、弁軸7の駆動部3側は、付勢部材10により、第2プレート22が、第3プレート23に当接していることにより、流路4内の気体の駆動部3側への漏洩を抑制されている。このように、流路4内の気体が、軸受け14,15から外部に漏出することを低く抑えることができる。
The biasing
第1筒状部材11内に第1軸受け14とラビリンスシール20を収納し、第2筒状部材12内に第2軸受け15を収納した後に、流路管5に取付けることができるため、これら構成部品や弁軸7との相対位置精度を高くすること、シール性が向上し、流路4内の気体の駆動部3側や外部への漏出を低く押させることができる。
Since the
また、弁軸7の2つの係合孔7bに、駆動部3の係合突起3bを挿通し、弁軸7の軸方向に移動可能に、弁軸7と駆動部3を連結したことにより、弁軸7が熱膨張により、軸方向の長さが伸長した際にも、弁軸7と駆動部3を確実に連結し、駆動部3により弁軸7を回動することができる。また、弁軸7が、熱膨張により、弁軸7の軸方向に伸長した際にも、第2プレート22は弁軸7に対して移動できるとともに、流路4内の気体の背圧により、第2プレート22は、第3プレート23側に付勢されているため、第2プレート22は、第3プレート23と当接し、シール性を一定に保ち、流路4内の気体の駆動部3側への漏洩を安定して抑制することができる。
In addition, by inserting the engaging
1 バルブアセンブリ
2 バルブボディ
3 駆動部
4 流路
7 弁軸
8 弁体
10 付勢部材
11 第1筒状部材
12 第2筒状部材
14,15 軸受け
20 ラビリンスシール
21 第1プレート
22 第2プレート
23 第3プレート
Claims (3)
前記弁軸の一端部を、駆動部に、弁軸の軸方向に移動可能に連結して、該駆動部により弁軸を回動させ、
付勢部材により、前記弁軸を、前記駆動部側に付勢することにより、前記駆動部側と反対側に設けた軸受けの端面に、前記弁軸の端部を係止させ、
前記駆動部側に設けた軸受けの弁体側に、ラビリンスシールを前記弁軸に外篏したことを特徴とするバルブアセンブリ。 A valve body having a flow path through which gas flows, a valve shaft penetrating the flow path is provided, the valve shaft is rotatably supported by the valve body via two bearings, and is supported by the valve shaft. Install the valve body,
one end of the valve shaft is connected to a drive unit so as to be movable in the axial direction of the valve shaft, and the drive unit rotates the valve shaft;
a biasing member biases the valve shaft toward the driving portion so that the end of the valve shaft is engaged with an end face of a bearing provided on the side opposite to the driving portion;
A valve assembly characterized in that a labyrinth seal is fitted around the valve shaft on the valve element side of the bearing provided on the driving portion side.
前記第2プレートの挿入孔に、前記弁軸が挿入され、
前記第3プレートは、前記弁軸に遊嵌されるとともに、前記バルブボディに対して固定されていることを特徴とする請求項1記載のバルブアセンブリ。 The labyrinth seal is composed of a first plate, a second plate provided on the drive unit side of the first plate, and a third plate provided on the drive unit side of the second plate,
the valve shaft is inserted into the insertion hole of the second plate,
2. The valve assembly according to claim 1, wherein said third plate is loosely fitted over said valve stem and fixed with respect to said valve body.
有底筒状の第2筒状部材を、前記バルブボディにおける前記駆動部側に、底部が流路側に位置するように貫通固定し、
前記第1筒状部材内に前記軸受けを設け、前記弁軸を、前記第1筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通し、
前記第2筒状部材内に前記軸受けと前記ラビリンスシールを設け、前記弁軸を、前記第2筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通したことを特徴とする請求項1又は2記載のバルブアセンブリ。 a bottomed tubular first tubular member is penetrated and fixed on the opposite side of the valve body from the driving portion so that the bottom portion is positioned on the flow path side;
a second cylindrical member having a bottomed cylindrical shape is penetrated and fixed to the driving portion side of the valve body so that the bottom portion is positioned on the flow path side;
providing the bearing in the first tubular member, inserting the valve shaft through a through hole provided in the bottom of the first tubular member;
3. The valve according to claim 1, wherein the bearing and the labyrinth seal are provided inside the second tubular member, and the valve shaft is inserted through a through hole provided in the bottom of the second tubular member. valve assembly.
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