JP4665653B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、バルブの開度に対応してハウジングの内部を流れる流体の流量の制御を行う流量制御弁に関するもので、特にバルブの外周に設けられたシールリング溝内に、拡径方向に張力を発生する円環状のシールリングを装着した排気ガス還流量制御弁を備えた排気ガス再循環装置に係わる。

［従来の技術］
従来より、内燃機関の排気管内を流れる排気ガスの一部である排気再循環ガス（ＥＧＲガス）を吸気管内を流れる吸入空気中に混入させることにより、最高燃焼温度を低下させ、排気ガス中に含まれる有害物質（例えば窒素酸化物）の低減を図るようにした排気ガス再循環装置が知られている。しかし、排気ガスを吸気側に再循環（還流）させると、内燃機関の出力の低下および内燃機関の運転性の低下を伴うので、排気管から吸気管内へ還流させる排気ガスの流量（排気ガス還流量：ＥＧＲ量）を調節する必要がある。そこで、従来より、内燃機関の排気ガスの一部を排気通路から吸気通路に還流させるための排気ガス還流管（ＥＧＲパイプ）に、排気ガス還流管の内部に形成される排気ガス還流路内を流れる排気ガス還流量を制御する排気ガス還流量制御弁（ＥＧＲ制御弁）を備えた排気ガス再循環装置が公知である。

ここで、上記の排気ガス還流量制御弁の一例として、図３ないし図５に示したように、電動モータ１０１のモータシャフト１０２に固定されたモータ側ギヤ１０３と、バタフライ型バルブ１０４のバルブ軸１０５に固定されたバルブ側ギヤ１０６とを噛み合わせて、電動モータ１０１の回転動力を歯車減速機構（モータ側ギヤ１０３、バルブ側ギヤ１０６等）を介してバルブ軸１０５に伝達し、バタフライ型バルブ１０４のバルブ開度を変更して、ハウジング１０７の内部に形成される排気ガス還流路１０８内を流れる排気ガス還流量を制御するようにしたＥＧＲ制御弁がある（例えば、特許文献１及び２参照）。

なお、ハウジング１０７には、ブッシュ等の軸受部品１１１、１１２を介してバルブ軸１０５を回転自在に軸支するバルブ軸受部１１３、１１４が設けられている。このようなバタフライ型バルブ１０４を使用したＥＧＲ制御弁は、バルブ全閉時に、バタフライ型バルブ１０４とノズル１０９とが食い付くため、隙間を設けてあり、その隙間からＥＧＲガスが漏れるのを防止する目的で、バタフライ型バルブ１０４の外周に設けられたシールリング溝１１５内にシールリング１１０を嵌め込み、このシールリング１１０自体の拡径方向の張力を利用してバルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量を低減している。

ここで、図中の１１６は、エンジンの吸気ポートに連通する吸気通路であって、図中の１１７は、排気ガス還流路１０８から吸気通路１１６にＥＧＲガスを導入するためのＥＧＲ導入ポートである。これにより、ハウジング１０７は、吸気管の一部および排気ガス還流管の一部を構成している。また、図中の１１９は、リターンスプリングであって、図中の１２０は、ＥＧＲ量センサである。

［従来の技術の不具合］
ここで、上記のようなシールリング１１０を使用した場合には、図４に示したように、バルブ全閉時に、シールリング１１０自体の拡径方向の張力を利用して、ノズル１０９の内周面とシールリング１１０の外周面とを密着させ、且つバタフライ型バルブ１０４の下流側のシールリング溝側面とシールリング１１０の下流側のシールリング側面とを密着させることで、バタフライ型バルブ１０４の外周面とノズル１０９の内周面との間の隙間を密閉化してバルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量を低減している。このとき、バタフライ型バルブ１０４の半径方向（面方向）とノズル１０９の軸線方向（面方向）との交差角度は、９０°となっている。

ところが、特許文献１及び２に記載のＥＧＲ制御弁においては、バタフライ型バルブ１０４の外周に設けられるシールリング溝１１５の溝幅が、シールリング溝１１５内でシールリング１１０が移動し易いように所定の隙間を持たせた溝幅となっている。このため、シールリング１１０は、図５に示したように、シールリング１１０自体の拡径方向の張力によって外径が広がった位置で安定し、この安定した姿勢でシールリング溝１１５内に保持される。このとき、シールリング外径Ａは、ノズル内径と一致したシールリング外径Ｂよりも大きくなって、シールリング１１０がシールリング溝１１５内で傾く。

そして、このようにシールリング溝１１５内でシールリング１１０が傾くと、エンジンのシリンダより排出される排気ガスの排気圧力（排気圧）が所定値以上の高排気圧にならないと、バタフライ型バルブ１０４の下流側のシールリング溝側面とシールリング１１０の下流側のシールリング側面とが密着せず、バタフライ型バルブ１０４の外周面とノズル１０９の内周面との間の隙間のシール性が低下する。これにより、バタフライ型バルブ１０４の下流側のシールリング溝側面とシールリング１１０の下流側のシールリング側面との間の隙間を通ってＥＧＲガスが洩れ出してしまい、バルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量の低減効果が低下し、バルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量が多くなるという問題があった。
米国特許第６１３５４１５号明細書（第１−１５頁、図１−図９） 欧州特許第１１０２９２９号明細書（第２−８頁、図１−図９）

本発明の目的は、バルブの一方側のシールリング溝側面とシールリングの一方側のシールリング側面との密着性を向上させることで、バルブ全閉時の流体洩れ量を低減することのできる流量制御弁を提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、バルブの外周に設けられた環状のシールリング溝内に拡径方向の張力（半径方向の外径側への弾性変形力）を有するＣ字形状のシールリングが移動自在に嵌め込まれている。そして、このシールリングの軸線方向の両側に一対のシールリング側面を設け、更に、シールリングの半径方向の外径側にシールリング外周面を設けている。また、バルブのシールリング溝に、バルブの全閉時に一対のシールリング側面のうちの一方側のシールリング側面が密着可能な一方側のシールリング溝側面を設けている。そして、ハウジングに、バルブの全閉時にシールリングのシールリング外周面が密着可能なテーパ形状またはＲ形状のシールリングシート面を設けている。特に、このシールリングシート面のテーパ形状またはＲ形状は、その全周で、シールリングシート面の軸線方向に対し軸線の中心から離れる方向に傾斜して、流体の流れ方向の上流側から下流側に向けて内径が漸増する形態をなしており、シールリングの半径方向とシールリングシート面の面方向とが直角に交差しない値に設定されている。これによって、バルブの全閉時にシールリング自体の拡径方向の張力によって、ハウジングのシールリングシート面の内径が広い側にシールリングが移動して、シールリングの一方側のシールリング側面がバルブの一方側のシールリング溝側面に張り付く。したがって、バルブの一方側のシールリング溝側面とシールリングの一方側のシールリング側面との密着性を向上させることができるので、バルブ全閉時の流体洩れ量を低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ハウジングのシールリングシート面の軸線方向に対する傾斜角度、あるいはある点を中心とした曲率半径は、バルブのシールリング溝内でシールリングが傾いた際に、シールリングの半径方向とシールリングシート面の面方向とが直角に交差しない値に設定されている。これによって、バルブの全閉時にシールリング自体の拡径方向の張力によって、ハウジングのシールリングシート面の内径が広い側にシールリングが移動し易くなるので、シールリングの一方側のシールリング側面がバルブの一方側のシールリング溝側面に張り付き易くなる。

請求項３に記載の発明によれば、ハウジングのシールリングシート面を、ハウジングの内部を流れる流体の流れ方向の上流側から下流側に向けて連続して内径が漸増する傾斜面または湾曲面としたことにより、バルブの全閉時にシールリング自体の拡径方向の張力および流体圧力によって、ハウジングのシールリングシート面の内径が広い側にシールリングが移動して、シールリングの下流側のシールリング側面がバルブの下流側のシールリング溝側面に張り付く。

請求項４に記載の発明によれば、シールリングのシールリング外周面の軸線方向の一対のエッジ部に、面取りを施すことにより、バルブの全閉時にシールリングのシールリング外周面がハウジングのシールリングシート面を摺動し易くなる。これによって、バルブの全閉時にシールリング自体の拡径方向の張力によって、ハウジングのシールリングシート面の内径が広い側にシールリングが移動し易くなるので、シールリングの一方側のシールリング側面がバルブの一方側のシールリング溝側面に張り付き易くなる。

請求項５に記載の発明によれば、ハウジングは、内周にシールリングシート面が形成された異径ノズルを有している。この異径ノズルの内部には、シールリング溝にシールリングを保持したバルブが開閉自在に収容される。なお、異径ノズルは、比較的に小さい内径を有する径小部と比較的に大きい内径を有する径大部との間に、連続して内径が漸増するテーパ形状またはＲ形状のシールリングシート面が設けられる。

本発明を実施するための最良の形態は、バルブ全閉時の流体洩れ量を低減するという目的を、ハウジングに、バルブの全閉時にシールリングのシールリング外周面が密着可能なテーパ形状またはＲ形状のシールリングシート面を設けて、バルブの一方側のシールリング溝側面とシールリングの一方側のシールリング側面との密着性を向上させることで実現した。

［実施例１の構成］
図１は本発明の実施例１を示したもので、排気ガス還流量制御弁のバルブ周辺構造を示した図である。

本実施例の排気ガス再循環装置は、例えば自動車等の車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと呼ぶ）に使用されるもので、エンジンの排気管内に形成される排気通路に接続されて、排気ガスの一部（排気再循環ガス：以下ＥＧＲガスと呼ぶ）を吸気管内に形成される吸気通路に再循環（還流）させるための排気ガス還流管（図示せず）と、この排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を流れるＥＧＲガスの還流量（ＥＧＲ量）を連続的または段階的に制御する排気ガス還流量制御弁（以下ＥＧＲ制御弁と呼ぶ）１とを備えている。ここで、排気ガス還流管の上流側端部は、排気管のエキゾーストマニホールドに接続している。また、排気ガス還流管の下流側端部は、ＥＧＲ制御弁１に接続している。

本実施例のＥＧＲ制御弁１は、エンジンの吸気管の一部および排気ガス還流管の一部を成すハウジング２と、弁開度（バルブ開度）に対応してハウジング２の内部を流れるＥＧＲガスのＥＧＲ量を変更するバタフライ型バルブ（ＥＧＲ制御弁１の弁体）３と、このバタフライ型バルブ３を閉弁方向または開弁方向に付勢するリターンスプリング等のバルブ付勢手段（図示せず）とを備えている。ここで、本実施例のバタフライ型バルブ３は、電動モータや動力伝達機構等のアクチュエータの駆動力を受けて回転するバルブ軸４を有し、このバルブ軸４の軸線方向の一端側に一体的に保持固定されている。また、バタフライ型バルブ３の外周面には、円環状のシールリング溝５が形成されている。そして、シールリング溝５の内部には、シールリング６が嵌め込まれている。また、ハウジング２には、内部にバタフライ型バルブ３を開閉自在に収容する円管状の異径ノズル７が嵌合保持されている。

また、ＥＧＲ制御弁１は、バタフライ型バルブ３の外周面と異径ノズル７の内周面との間の隙間が最小となる位置、あるいはハウジング２の内部を流れるＥＧＲガスのＥＧＲ量が最小となる位置をバルブ全閉位置としたとき、このバルブ全閉位置でバタフライ型バルブ３が保持固定される時、すなわち、バタフライ型バルブ３のバルブ全閉時に、バタフライ型バルブ３のシールリング溝５に嵌め込まれたシールリング６の拡径方向の張力を利用して、バタフライ型バルブ３の外周面と異径ノズル７の内周面との間の隙間を気密化（シール）するように構成されている。

ここで、本実施例のバタフライ型バルブ３を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置は、電力によって運転される電動モータと、この電動モータのモータシャフト（出力軸）の回転運動をバルブ軸４に伝達するための動力伝達機構（本実施例では歯車減速機構）とを含んで構成される動力ユニットを備えた電動式アクチュエータによって構成されている。電動モータは、ブラシレスＤＣモータやブラシ付きの直流（ＤＣ）モータ等の直流（ＤＣ）モータが採用されている。なお、三相誘導電動機等の交流（ＡＣ）モータを用いても良い。また、歯車減速機構は、電動モータのモータシャフトの回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、電動モータのモータ出力軸トルク（駆動力）をバルブ軸４に伝達する動力伝達機構を構成する。ここで、バルブ駆動装置、特に電動モータは、エンジン制御ユニット（以下ＥＣＵと呼ぶ）によって通電制御されるように構成されている。

ＥＣＵには、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムおよびデータを保存する記憶装置（ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ）、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ＥＣＵは、図示しないイグニッションスイッチをオン（ＩＧ・ＯＮ）すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、バタフライ型バルブ３の弁開度（バルブ開度）を電子制御するように構成されている。なお、ＥＣＵは、イグニッションスイッチがオフ（ＩＧ・ＯＦＦ）されると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づく上記の制御が強制的に終了されるように構成されている。そして、各種センサからのセンサ信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換された後に、ＥＣＵに内蔵されたマイクロコンピュータに入力されるように構成されている。そして、マイクロコンピュータには、ＥＧＲ量センサ、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、エアフロメータおよび冷却水温度センサ等が接続されている。

ハウジング２は、アルミニウム合金のダイカストにより所定の形状に形成されている。そして、ハウジング２は、第１入口側開口端部がエアクリーナ側の吸気管またはスロットルボデーに接続され、第２入口側開口端部が排気ガス還流管に接続され、出口側開口端がインテークマニホールドまたはサージタンクまたはスロットルボデーに接続されている。このハウジング２は、異径ノズル７内にバタフライ型バルブ３をバルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまで回転方向に回転自在に保持する装置であり、排気ガス還流管またはエンジンの吸気管にボルト等の締結具（図示せず）を用いて締め付け固定されている。そして、ハウジング２の第２入口側開口端部には、異径ノズル７を嵌合保持する円筒状のノズル嵌合部１１が一体的に形成されている。

ハウジング２には、バタフライ型バルブ３と一体的に回転動作するバルブ軸４をブッシング１２またはボールベアリング等の軸受け部品、およびゴムシール等のオイルシールまたはゴムシール等のパッキンを介して、回転自在に支持するバルブ軸受部１３が一体的に形成されている。また、ハウジング２の内部には、エアクリーナで濾過された吸入空気が上流側の吸気管内の吸気通路を経由して導入される空気導入流路（第１入口側流路）と、エンジンの燃焼室より流出した排気ガスの一部が排気ガス還流管側の排気ガス還流路を経由して導入される排気ガス還流路（流体流路、第２入口側流路）１４と、空気導入流路から流入した低温の吸入空気（吸気）と排気ガス還流路１４から流入した高温のＥＧＲガスとを合流させて混ぜ合わせるミキシング室と、このミキシング室からエンジンの吸気ポート側に向けて吸入空気を流出するための空気導出流路（出口側流路）とが形成されている。

バタフライ型バルブ３は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により略円板形状に形成されて、吸気管内を流れる吸入空気中に混入させるＥＧＲガスのＥＧＲ量を制御するバタフライ形の回転弁である。このバタフライ型バルブ３は、エンジン運転時に、ＥＣＵからの制御信号に基づいて、バルブ全閉位置からバルブ全開位置までの回転角度範囲にて開閉動作されることで、異径ノズル７内に形成される排気ガス還流路（ＥＧＲ導入ポート８）の開口面積を変更して、排気ガス還流管内を排気側から吸気側に還流するＥＧＲ量を連続的または段階的に制御する弁体（ＥＧＲ制御弁１の弁体）である。また、バタフライ型バルブ３の半径方向の外径側端部の端面（バルブ外周面）には、シールリング６が半径方向および軸線方向に移動可能となる溝幅のシールリング溝（周方向溝、リング溝）５が周方向に連続して形成されている。

このシールリング溝５には、一対のシールリング溝側面２１、２２およびシールリング溝底面２３が設けられている。そして、一対のシールリング溝側面２１、２２のうちのシールリング溝側面２２は、下流側（一方側）のシールリング溝側面を構成し、また、一対のシールリング溝側面２１、２２のうちのシールリング溝側面２１は、上流側（他方側）のシールリング溝側面を構成する。なお、シールリング溝５の溝深さは、シールリング６の半径方向の寸法（シールリング６の内径と外径との差）よりも浅くなっている。ここで、バルブ全閉位置とは、バタフライ型バルブ３の外径側端部の端面（バルブ外周面）と異径ノズル７の内周面（ノズル内周面）との間の隙間（バルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量）が最小となるバルブ開度（θ＝０°）のことである。また、バルブ全開位置とは、バタフライ型バルブ３の外径側端部の端面（バルブ外周面）と異径ノズル７の内周面（ノズル内周面）との間の隙間が最大となるバルブ開度（θ＝７０〜９０°）のことである。

バルブ軸４は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により一体的に形成されて、ハウジング２のバルブ軸受部１３に回転自在または摺動自在に支持されている。そして、バルブ軸４の軸線方向の他端部（バルブ側に対して反対側の端部）には、歯車減速機構の構成要素の１つであるバルブ側ギヤ（図示せず）が固定されている。そして、バルブ軸４の軸線方向の一端側は、ハウジング２のノズル嵌合部１１に設けられたシャフト挿通孔１５を貫通して排気ガス還流路１４の内部に突出しており、このバルブ軸４の軸線方向の一端側には、バタフライ型バルブ３を例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定するバルブ装着部が設けられている。

シールリング６は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等からなり、合い口に隙間があるＣ字形状に形成されている。この場合、シールリング６の合い口形状を、パッドジョイント形状、テーパジョイント形状、ラップジョイント形状のいずれかにしても良い。そして、シールリング６の半径方向の内径側には、バタフライ型バルブ３の外周に設けられたシールリング溝５内に移動自在に嵌め込まれる内径側端部が設けられ、また、シールリング６の半径方向の外径側には、バタフライ型バルブ３の外周面（バルブ外周面）よりもバタフライ型バルブ３の半径方向の外径側に突出した外径側端部が設けられている。すなわち、シールリング６は、外径側端部がバルブ外周面より突出した状態で、内径側端部がシールリング溝５内を半径方向および軸線方向に移動できるようにシールリング溝５内に嵌め込まれて保持されている。

そして、シールリング６の軸線方向（板厚方向）の両側には、バタフライ型バルブ３のシールリング溝５の一対のシールリング溝側面２１、２２にそれぞれ密着することが可能な一対のシールリング側面３１、３２が設けられている。そして、一対のシールリング側面３１、３２のうちのシールリング側面３２は、下流側（一方側）のシールリング側面を構成し、また、一対のシールリング側面３１、３２のうちのシールリング側面３１は、上流側（他方側）のシールリング側面を構成する。また、シールリング６の半径方向の外径側の端面には、ハウジング２のノズル嵌合部１１に嵌合保持された異径ノズル７の内周面（ノズル内周面）に密着することが可能なシールリング外周面３３が設けられている。なお、シールリング外周面３３の軸線方向の一対のエッジ部に、テーパ形状またはＲ形状の面取りを施しても良い。

異径ノズル７は、排気ガス還流管の一部を形成すると共に、内部にバタフライ型バルブ３を開閉自在に収容する管状部であって、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円管形状に形成されている。なお、異径ノズル７の内部には、排気ガス還流管の下流端部からハウジング２の排気ガス還流路１４内にＥＧＲガスを導入するためのＥＧＲ導入ポート（流体流路）８が形成されている。そして、異径ノズル７の内周面（ノズル内周面）には、比較的に内径の小さい径小部４１、およびこの径小部４１よりも内径の大きい径大部４２が設けられている。なお、径小部４１の内径（ノズル内径Ａ）は、例えばφ２９．０ｍｍである。また、径大部４２の内径（ノズル内径Ｂ）は、例えばφ２９．５ｍｍである。すなわち、ノズル内径Ａ＜ノズル内径Ｂである。そして、径小部４１と径大部４２との間、つまりバルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量が最小となる範囲には、全閉位置でバタフライ型バルブ３が保持固定される時、すなわち、バタフライ型バルブ３のバルブ全閉時に、シールリング６のシールリング外周面３３が密着可能なテーパ形状のシールリングシート面９が設けられている。

シールリングシート面９の軸線方向に対する傾斜角度は、シールリング６の拡径方向の張力（シールリング６の半径方向の外径側への弾性変形力）に合わせて角度を設定することが望ましいが、本実施例では、バタフライ型バルブ３のシールリング溝５内でシールリング６が傾いた場合でも、シールリング６の半径方向とシールリングシート面９の面方向とが直角に交差しない値に設定されている。また、シールリングシート面９は、異径ノズル７内に形成されるＥＧＲ導入ポート８の内部を流れるＥＧＲガスの流れ方向の上流側から下流側に向けて連続して内径が漸増する傾斜面（テーパ面）を有している。

［実施例１の作用］
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の作用を図１に基づいて簡単に説明する。

例えばディーゼルエンジン等のエンジンが始動することにより、エンジンのシリンダーヘッドの吸気ポートの吸気バルブが開かれると、エアクリーナで濾過された吸入空気が、吸気管、スロットルボデー、ＥＧＲ制御弁１のハウジング２の内部（空気導入流路→ミキシング室→空気導出流路）を通って各気筒のインテークマニホールドに分配され、エンジンの各気筒内に吸入される。そして、エンジンでは、燃料が燃える温度よりも高い温度になるまで空気を圧縮し、そこに燃料を噴霧して燃焼が成される。そして、各気筒内で燃えた燃焼ガスは、シリンダーヘッドの排気ポートから排出され、エキゾーストマニホールド、排気管を経て排出される。

このとき、ＥＣＵによってＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ３が所定のバルブ開度（回転角度）となるように、電動モータに電力が供給されると、電動モータのモータシャフトが回転する。そして、電動モータの駆動力（モータ出力軸トルク）がバルブ軸４に伝達されると、バルブ軸４が、所定の回転角度だけ回転し、バタフライ型バルブ３がバルブ全閉位置よりバルブ全開位置側へ開く方向（開弁方向）に回転駆動（開弁駆動）される。すると、エンジンの排気ガスの一部（ＥＧＲガス）が、エンジンの排気管内に形成される排気通路から排気ガス還流管内の排気ガス還流路、異径ノズル７のＥＧＲ導入ポート８を経て、ハウジング２の排気ガス還流路１４の内部に流入する。

そして、ハウジング２の排気ガス還流路１４からミキシング室の内部に導入されたＥＧＲガスは、ハウジング２の空気導入流路からミキシング室の内部に導入された吸入空気と混ざり合う。なお、ＥＧＲガスのＥＧＲ量は、吸入空気量センサ（エアフロメータ）と吸気温センサとＥＧＲ量センサとからの検出信号で、所定値を保持できるようにフィードバック制御している。したがって、エンジンの各気筒内に吸い込まれて吸気管内を通過する吸入空気は、エミッションを低減するために、エンジンの運転状態毎に設定されたＥＧＲ量になるようにＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ３のバルブ開度がリニアに制御され、排気管から排気ガス還流管を経てハウジング２の内部に還流したＥＧＲガスとミキシングすることになる。

一方、電動モータへの電力の供給を停止すると、リターンスプリング等のバルブ付勢手段の付勢力によって、図１に示したように、バタフライ型バルブ３がバルブ全閉位置に戻される。これにより、バタフライ型バルブ３の外周に設けられた円環状のシールリング溝５内に保持されたシールリング６のシールリング外周面３３が、シールリング６自体の拡径方向の張力によってハウジング２のノズル嵌合部１１に嵌合保持された異径ノズル７の内周面に設けられたテーパ形状のシールリングシート面９に張り付くため、シールリング６のシールリング外周面３３が異径ノズル７のシールリングシート面９に密着する。

また、シールリング６の一対のシールリング側面３１、３２のうちの下流側（一方側）のシールリング側面３２が、シールリング６自体の拡径方向の張力および排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路中のＥＧＲガスの圧力（排気圧）によってバタフライ型バルブ３のシールリング溝５の一対のシールリング溝側面２１、２２のうちの下流側（一方側）のシールリング溝側面２２に張り付くため、シールリング６の下流側のシールリング側面３２がバタフライ型バルブ３の下流側のシールリング溝側面２２に密着する。したがって、バルブ全閉位置でバタフライ型バルブ３が保持固定される時、すなわち、バタフライ型バルブ３のバルブ全閉時に、シールリング６の拡径方向の張力およびＥＧＲガスの圧力（排気圧）を利用して、バタフライ型バルブ３の外周面と異径ノズル７の内周面との間の隙間が完全にシールされる。これにより、ＥＧＲガスがハウジング２の排気ガス還流路１４およびミキシング室の内部に流入せず、ＥＧＲガスが吸気管内に形成される吸気通路を流れる吸入空気に混入しなくなる。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のＥＧＲ制御弁１を備えた排気ガス再循環装置においては、ハウジング２のノズル嵌合部１１に嵌合保持された異径ノズル７の内周面に、バルブ全閉時にシールリング６のシールリング外周面３３が密着可能なテーパ形状のシールリングシート面９を設けている。これにより、バルブ全閉時にシールリング６自体の拡径方向の張力およびＥＧＲガスの圧力（排気圧）によって、異径ノズル７のシールリングシート面９の内径が広い側（ＥＧＲガスの流れ方向の下流側）にシールリング６が移動して、シールリング６の下流側のシールリング側面３２がバタフライ型バルブ３のシールリング溝５の下流側のシールリング溝側面２２に張り付く。

このとき、シールリング６は、バルブ全閉時にシールリング６自体の拡径方向の張力およびＥＧＲガスの圧力（排気圧）によって、シールリング６の下流側のシールリング側面３２がバタフライ型バルブ３の下流側のシールリング溝側面２２に張り付いた状態の姿勢を保ちながら安定する。したがって、バタフライ型バルブ３の下流側のシールリング溝側面２２とシールリング６の下流側のシールリング側面３２との密着性（シール性）を向上させることができるので、バルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量を低減することができる。

また、異径ノズル７の内周面に設けられたテーパ形状のシールリングシート面９は、バタフライ型バルブ３のシールリング溝５内で、シールリング６が傾いた場合に、シールリング６のシールリング外周面３３と異径ノズル７のシールリングシート面９とが片当たり状態となるような傾斜角度に設定されているので、バルブ全閉時にシールリング６自体の拡径方向の張力およびＥＧＲガスの圧力（排気圧）によって、異径ノズル７のシールリングシート面９の内径が広い側（ＥＧＲガスの流れ方向の下流側）にシールリング６が移動し易くなるので、シールリング６の下流側のシールリング側面３２がバタフライ型バルブ３の下流側のシールリング溝側面２２に張り付き易くなる。

また、シールリングシート面９は、異径ノズル７内に形成されるＥＧＲ導入ポート８の内部を流れるＥＧＲガスの流れ方向の上流側から下流側に向けて連続して内径が漸増する傾斜面（テーパ面）を有している。これにより、内径に段差のある径小部４１から径大部４２に至るまでのシールリングシート面９が滑らかに繋がるので、バルブ全閉時にシールリング６自体の拡径方向の張力およびＥＧＲガスの圧力（排気圧）によって、異径ノズル７のシールリングシート面９の内径が広い側（ＥＧＲガスの流れ方向の下流側）にシールリング６が移動する際に、シールリング６のシールリング外周面３３の軸線方向の一対のエッジ部のうちの下流側（一方側）のエッジ部が引っ掛かってシールリング６の下流側のシールリング側面３２がバタフライ型バルブ３の下流側のシールリング溝側面２２に張り付かなくなるのを防止できる。

また、シールリング６のシールリング外周面３３の軸線方向の一対のエッジ部の片方（下流側）または両方（上流側および下流側）に、テーパ形状またはＲ形状の面取りを施しても良い。この場合には、バルブ全閉時にシールリング６のシールリング外周面３３が異径ノズル７のシールリングシート面９を摺動し易くなるので、バルブ全閉時にシールリング６自体の拡径方向の張力およびＥＧＲガスの圧力（排気圧）によって、異径ノズル７のシールリングシート面９の内径が広い側（ＥＧＲガスの流れ方向の下流側）にシールリング６が移動する際に、シールリング６のシールリング外周面３３の軸線方向の一対のエッジ部のうちの下流側（一方側）のエッジ部が引っ掛かってシールリング６の下流側のシールリング側面３２がバタフライ型バルブ３の下流側のシールリング溝側面２２に張り付かなくなるのを防止できる。

図２は本発明の実施例２を示したもので、排気ガス還流量制御弁のバルブ周辺構造を示した図である。

本実施例のシールリング６は、このシールリング外周面３３の軸線方向の一対のエッジ部の両方（上流側および下流側）にＲ形状の面取りを施している。また、異径ノズル７の内周面（ノズル内周面）には、比較的に内径の小さい径小部４１、およびこの径小部４１よりも内径の大きい径大部４２が設けられている。なお、径小部４１の内径（ノズル内径Ａ）は、例えばφ２９．０ｍｍである。また、径大部４２の内径（ノズル内径Ｂ）は、例えばφ２９．５ｍｍである。すなわち、ノズル内径Ａ＜ノズル内径Ｂである。そして、異径ノズル７は、径小部４１と径大部４２との間、つまりバルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ量が最小となる範囲に、バルブ全閉時にシールリング６のシールリング外周面３３が密着可能なＲ形状のシールリングシート面１０を設けている。

そして、シールリングシート面１０の、ある点を中心とした曲率半径は、シールリング６の拡径方向の張力（シールリング６の半径方向の外径側への弾性変形力）に合わせて角度を設定することが望ましいが、本実施例では、バタフライ型バルブ３のシールリング溝５内でシールリング６が傾いた場合でも、シールリング６の半径方向とシールリングシート面１０の面方向とが直角に交差しない値に設定されている。また、シールリングシート面１０は、異径ノズル７内に形成されるＥＧＲ導入ポート８の内部を流れるＥＧＲガスの流れ方向の上流側から下流側に向けて連続して内径が漸増する凸状湾曲面を有している。なお、シールリングシート面１０の形状を凸状湾曲面の代わりに、凹状湾曲面としても良い。

［変形例］
本実施例では、ハウジング２のノズル嵌合部１１の内周に異径ノズル７を嵌合保持し、更に異径ノズル７内にバタフライ型バルブ３を開閉自在に収容しているが、ハウジング２の略円管形状のバルブシートの内部に直接バタフライ型バルブ３を開閉自在に収容しても良い。この場合には、異径ノズル７は不要となり、部品点数や組付工数を減少できる。また、本実施例では、エンジンの運転状態に対応してＥＧＲガスの排気ガス還流量（ＥＧＲ量）を連続的または段階的に調節するＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ３を、バルブ軸４の軸線方向の先端側に例えば溶接等の固定手段を用いて保持固定しているが、そのバタフライ型バルブ３を、バルブ軸４の軸線方向の先端側に締結用ネジや固定用ボルト等のスクリューを用いて締め付け固定しても良い。

本実施例では、ＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ３を開弁駆動するバルブ駆動装置を、駆動モータと動力伝達機構（例えば歯車減速機構等）とを含んで構成される動力ユニットを備えた電動式アクチュエータによって構成したが、バルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、電磁式流量制御弁等の電磁式アクチュエータによって構成しても良い。なお、ＥＧＲ制御弁１のバタフライ型バルブ３を閉弁方向または開弁方向に付勢するスプリング等のバルブ付勢手段を設置しなくても良い。また、本実施例では、バルブとして、バルブ軸４の回転中心軸線を中心にして回転するバタフライ型バルブ３を適用した例を説明したが、バルブとして、プレート型バルブ、ポペット型バルブ、ダブルポペット型バルブ、ロータリー型バルブ等の他のバルブを用いても良い。

本実施例では、本発明のハウジングを、エンジンの吸気管の一部および排気ガス還流管の一部を成すハウジング２によって構成しているが、本発明のハウジングを、エンジンの排気管の一部および排気ガス還流管の一部を成すハウジングによって構成しても良い。また、本発明のハウジングを、排気ガス還流管の途中に接続しても良い。また、本発明のバルブを、エンジンの燃焼室内に吸入される吸入空気量を制御するスロットルバルブ等の吸気制御弁、エンジンの燃焼室内より排出される排気ガス量を制御する排気制御弁、スロットルバルブをバイパスする吸入空気量を制御するアイドル回転速度制御弁に適用しても良い。また、本発明のバルブを、気体や液体等の流体の流量を制御する流量制御弁の弁体（流量制御バルブ）に適用しても良い。

排気ガス還流量制御弁のバルブ周辺構造を示した断面図である（実施例１）。 排気ガス還流量制御弁のバルブ周辺構造を示した断面図である（実施例２）。 排気ガス還流量制御弁の全体構造を示した断面図である（従来の技術）。 排気ガス還流量制御弁のバルブ周辺構造を示した断面図である（従来の技術）。 バルブ全閉時のＥＧＲガス洩れ状態を示した説明図である（従来の技術）。

符号の説明

１ ＥＧＲ制御弁（流量制御弁、排気ガス還流量制御弁）
２ ハウジング
３ バタフライ型バルブ（バルブ）
５ バタフライ型バルブのシールリング溝
６ シールリング
７ 異径ノズル
８ 異径ノズルのＥＧＲ導入ポート（流体流路）
９ 異径ノズルのシールリングシート面
１０ 異径ノズルのシールリングシート面
１４ ハウジングの排気ガス還流路（流体流路）
２１ シールリング溝の上流側（他方側）のシールリング溝側面
２２ シールリング溝の下流側（一方側）のシールリング溝側面
３１ シールリングの上流側（他方側）のシールリング側面
３２ シールリングの下流側（一方側）のシールリング側面
３３ シールリングのシールリング外周面

Claims (5)

1. （ａ）外周に環状のシールリング溝が形成されたバルブと、
   （ｂ）内部に前記バルブによって開閉される流体流路が形成されたハウジングと、
   （ｃ）前記バルブのシールリング溝内に移動自在に嵌め込まれて、前記バルブの全閉時に前記バルブの外周面と前記ハウジングの内周面との間の隙間を密閉化することが可能なシールリングと
   を備え、
   前記バルブの開度に対応して前記ハウジングの内部を流れる流体の流量を制御する流量制御弁において、
   前記シールリングは、前記シールリングの半径方向の外径側への弾性変形力をもつＣ字形状に形成されていて、前記シールリングの軸線方向の両側に一対のシールリング側面を有するとともに、前記シールリングの半径方向の外径側にシールリング外周面を有しており、
   前記シールリング溝は、前記バルブの全閉時に前記一対のシールリング側面のうちの一方側のシールリング側面が密着可能な一方側のシールリング溝側面を有しており、
   前記ハウジングは、前記バルブの全閉時に前記シールリング外周面が密着可能なテーパ状またはＲ形状のシールリングシート面を有しており、
   前記シールリングシート面のテーパ状またはＲ形状は、その全周で、前記シールリングシート面の軸線方向に対し軸線の中心から離れる方向に傾斜して、流体の流れ方向の上流側から下流側に向けて内径が漸増する形態をなしており、
   前記シールリングの半径方向と前記シールリングシート面の面方向とが直角に交差しない値に設定されていることを特徴とする流量制御弁。
2. 請求項１に記載の流量制御弁において、
   前記シールリングシート面の軸線方向に対する傾斜角度、あるいはある点を中心とした曲率半径は、前記バルブのシールリング溝内で前記シールリングが傾いた際に、前記シールリングの半径方向と前記シールリングのシート面の面方向とが直角に交差しない値に設定されていることを特徴とする流量制御弁。
3. 請求項１または請求項２に記載の流量制御弁において、
   前記シールリングシート面は、前記ハウジングの内部を流れる流体の流れ方向の上流側から下流側に向けて連続して内径が漸増する傾斜面または湾曲面を有していることを特徴とする流量制御弁。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の流量制御弁において、
   前記シールリング外周面の軸線方向の一対のエッジ部には、面取りが施されていることを特徴とする流量制御弁。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の流量制御弁において、
   前記ハウジングは、内周に前記シールリングシート面が形成された異径ノズルを有していることを特徴とする流量制御弁。

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