JP5015167B2 - ２つの出口間に作動手段を備えるバルブ装置 - Google Patents

２つの出口間に作動手段を備えるバルブ装置 Download PDF

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Description

本発明は、例えば自動車の内燃エンジンの排気ガスを再循環させるための装置に使用しうるバルブ装置に関する。
排気ガス再循環装置（EGR）は、通常、内燃エンジンの回路の入口に接続された冷却された導管と、内燃エンジンの排気用マニホールドの高圧部に設けた口金に接続された冷却されていない導管とを備えている。これら２つの導管は、冷却された導管と、冷却されていない導管との間の廃棄ガスの流れを制御する「バイパスバルブ」と呼ばれるバルブ装置を介して、互に接続されている。
このような再循環装置は、排気ガスの一部を、内燃エンジンに供給される混合ガスの中に混入して、再利用するようになっている。
今後、汚染防止基準に従って、廃棄ガスのより多くの部分を再循環させることが必要となる。従来の装置は、排気ガスを再循環させうる量に関しては、限界に達している。
排気ガスの再循環を促進するべく、排気ガスの大部分を内燃エンジンの吸気回路の方向に向けるため、排気マニホールドの低圧部、すなわち排気ガスの拡散部の下流に、再循環装置を接続するという着想がある。この場合、排気ガスを外部へ、または再循環装置に向かって向かわせるために、排気マニホールドの低圧部にバルブを設けることが必要である。しかし、マニホールドにおける排気ガスが清浄化処理を受ける部分は、燃焼後においては温度が上昇する。
前記バルブは、この高温に耐えるように構成しなければならず、そのため、バルブのコストやアクチュエーションモータなどと、モータからバタフライバルブへの動力伝達手段の制御部分のコストは増大する。そのための一つの解決方法は、高温の排気ガスが流れる導管から、制御部分をできるだけ遠ざけることである。しかしそれは逆に、スペース上の要求を小とするため、コンパクトで、かつ排気マニホールドに体裁よく取り付けられるようにしたバルブ装置にとっては望ましいことである。しかし、このような構造とすると、バルブ装置は高温になって、冷却するのが困難となる。
本発明の一つの目的は、上述の要求を満たすバルブ装置を提供することである。
この理由のため、本発明によるバルブ装置は、２つの出口筒のバタフライバルブが取り付けられている交差部への流体の入口筒の開口部の限界を定めるボディを備え、上記交差部において、このバタフライバルブを、流体を主として最初の出口筒に向ける第１の限界位置と、流体を主として２番目の出口筒に向ける第２の限界位置の間で動かすためにモータに接続してある。モータは、２つの出口筒が互に接続されている部位の近くに位置し、バタフライバルブは、その接続部位の前方に取り付けられている。従ってバタフライバルブは、この接続部位の流体に対して邪魔物となる。
出口筒の接続部付近にモータが位置しているため、出口筒付近の構造はコンパクトになる。バタフライバルブが邪魔物になるため、接合部が中を通る流体に直接接することはなく、流体の温度がモータの温度へ大きく影響することはない。
モータは、壁面が出口筒の接合部を形成しているハウジングに収められていることが望ましい。このようにすると、バルブ装置のコンパクト化がさらに促進される。
ある実施形態においては、ハウジングに、接続部位を形成する壁面を冷却する手段が設けられている。
この冷却方法によると、モータと、バタフライバルブへの動力伝達機構を、最も好ましい温度に保たせることが可能となる。さらに、これらの冷却手段によって、高耐熱素材製のエラストマー部材の代わりに、一般的なエラストマー密封体を使用することができる。このような密封体を使用すると、比較的低コストで、満足しうるシールが行われる。
バタフライバルブが作動範囲の極限位置にあるときに、バタフライバルブの少なくとも一部が、ハウジングの壁面の少なくとも一部に接するようにしておくと有利である。
バタフライバルブは、直接に、または最低でも、冷却手段の間接的な熱伝導による若干の影響を受けるかもしれない。
バタフライバルブが壁面に接していると、流れてきた流体が、バタフライバルブと壁面の間に入りこむ危険性を減少させる。
バタフライバルブは、冷却手段の影響を受けやすいベアリングに両端を支持された回転軸により保持されているのが望ましい。ベアリングを冷却すると、ベアリングの作動が停止するおそれは小となり、回転軸とバタフライバルブが、熱伝導により冷却されることになる。
バタフライバルブの一部が、壁面におけるその近くに設けた回転軸により支持されていると有利である。この場合、熱放射により、回転軸が冷却されることになる。
本発明の他の特徴および利点については、本発明の非限定的な実施形態に関する以下の説明により明らかになると思う。
各図において、全体を符号１で示すバルブ装置は、排気を外部に、または再循環装置１０１（その流入筒の一部のみを示す）に向けて送るべく、内燃エンジンの排気マニホールド１００の低圧部に取り付けることができるように設計されている。一例として、過給器を備える内燃エンジンにおいては、排気マニホールドの低圧部分は、過給器のタービンの下流にある。
バルブ装置１は、分岐部６を形成する２つの出口筒４、５へ向かって開口している入口筒３を有するボディ２を備えている。入口筒３の外端は、内燃エンジン側の排気マニホールド１００に接続しうるようになっており、その内端は、２つの出口筒４、５の内端同士の連結部に連なり、出口筒４、５の外端は、それぞれ、再循環装置１０１および排気マニホールド１００の最終排出筒１０２につながっている。出口筒４、５の内端は、交点が入口筒３の方を向くように、ほぼ直角に接続されている。ハウジング８における、直交する出口筒４、５の内方部分は、接続壁７となっている。従って接続壁７は出口筒４、５の接続部となっている。
ハウジング８は、接続壁７の冷却に寄与する手段を有するアルミニウム製の鋳造品である。上記冷却手段は、ハウジング８に設けた熱伝導性流体を循環させるための流入部１３と流出部１４を備えている。この例では、冷却経路の流入部１３と流出部１４は、内燃エンジンの冷却回路に接続しうるように設計されている。
ハウジング８には、接続壁７における入口筒３、出口筒４、及び出口筒５の中での排気ガスの流れの上流方向にある分岐部６に取り付けられたバタフライバルブ１０を作動させるモータ９が設けられている。このモータ９は直流電気モータである。
バタフライバルブ１０が、接続壁７の突き出し部にある、両端がハウジング８自体に装着されているベアリング１２に保持された回転軸１１に結合されているので、ベアリング１２が、ハウジング８の冷却経路が接続壁７におよぼす冷却効果を少しでも得られる利点がある。冷却経路の入口筒１３と出口筒１４がベアリング１２に隣接しているので、ベアリング１２は冷却される。回転軸１１が接続壁７に近いため、回転軸１１の冷却が促進される。冷却経路は、回転軸１１の近くを通っているのが望ましい。
回転軸１１は一般的な伝達手段、この例ではハウジング８に設けられた歯車群１５によりモータ９の出力軸に接続されており、ハウジング８の冷却手段の動作の影響を受けやすくなる。歯車群１５は、この例ではプラスチック製である。
歯車群の下方には、密封体（図では見えない）が、回転軸１１とボディ２との間を密封するために、回転軸１１に設けられている。回転軸は冷却されるので、エラストマー製の密封体を使用することができる。同じことが、このバルブ装置の他のシールにもあてはまり、冷却手段による冷却から直接的または間接的な恩恵を受ける。より高温を受けやすい密封体は、セラミックのような高耐熱性の素材で作られている。
バタフライバルブ１０は、流体を主として出口筒４に向わせる第１の極限位置と、流体を主として出口筒５に向わせる第２の極限位置の間で動かすことができる。
第１の極限位置で、バタフライバルブ１０は、出口筒４の隣の接続面７に沿う部位１０．１と、出口筒５を部分的に閉塞する部位１０．２とを有する。部位１０．１は、接続壁７と重なり障害を受けない縁を有する。接続壁７の凹み１６は、部位１０．１の背後に狭い空間を形成する。
第２の極限位置において、バタフライバルブ１０は、出口筒５の隣の接続壁７に沿う部位１０．２と、出口筒４を閉塞する部位１０．１を有する。部位１０．２の自由縁は、接続壁７に当接している。接続壁７の部位１０．２の背後には、凹み１７が設けられ、狭い空間が形成されている。
このバルブ装置の動作と制御は一般的なものである。
当然、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定されている本発明の思想に含まれるさまざまな変形も含まれる。
上記においては、本発明のバルブ装置を、排気ガスの再循環用のものとして述べたが、このバルブ装置は、他の流体、例えば低温の流体の規制や供給のために使用することもできる。
さらに、ハウジング８は、その壁面により形成される前述の接合部位がない接合部位の近くに位置していてもよい。
ハウジングのこの位置関係から生じて増大するスペース上の要求は、接合部位からわずかに離れていることによってモータがより低い温度になり、冷却するのが容易になることによって補われる。従ってハウジング８を、導管から離してもよい。
上記の説明においては、モータのハウジングがアルミニウム製で、また歯車群は（比較的軽いバルブにすることが可能な）プラスチック製であるとしたが、これらの構成要素を鋼製とすることもできる。
ボディ２も、一体型、または複数のパーツからなるものとしてもよい。
本発明によるバルブ装置の、一部を切欠いた斜視図である。 本発明のバルブ装置におけるバタフライバルブが極限位置にあるときの、図1の面ＩＩにおける断面を上から見た略図である。 バタフライバルブがもう一方の極限位置にあるときの、図２と同様の図である。
符号の説明
１ バルブ装置
２ ボディ
３ 入口筒
４ 出口筒
５ 出口筒
６ 分岐部
７ 接続壁
８ ハウジング
９ モータ
１０ バタフライバルブ
１０．１ 部位
１０．２ 部位
１１ 回転軸
１２ ベアリング
１３ 流入部
１４ 流出部
１５ 歯車群
１６ 凹み
１００ マニホールド
１０１ 再循環装置
１０２ 最終排出管

Claims (6)

  1. バルブであって、ボディを備え、ボディは、流体入口ダクトを画定し、流体入口ダクトは、２つの流体出口ダクトに開口しており、２つの流体出口ダクトには、分岐部が形成されており、分岐部にはバタフライバルブが搭載され、バタフライバルブは、モータに接続され、モータは、バタフライバルブを第１限界位置と第２限界位置との間で作動させ、第１限界位置では、バタフライバルブは、流体を主に第１の流体出口ダクトに向かわせ、第２限界位置では、バタフライバルブは、流体を主に第２の流体出口ダクトに向かわせる、バルブにおいて、
    モータは、流体出口ダクトの間で、流体出口ダクトが互いに接続される接続部の近傍に配置され、バタフライバルブは、この接続部に流体に対して遮蔽物を形成するように、この接続部の前に搭載されていることを特徴とする、バルブ。
  2. モータは、ハウジングに含まれ、ハウジングは、流体出口ダクトの接続部を形成している壁を有していることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ。
  3. ハウジングには、流体出口ダクトの接続部を形成している壁を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のバルブ。
  4. バタフライバルブは、少なくとも１つの部位を有し、バタフライバルブの少なくとも１つの部位は、バタフライバルブが限界位置にあるときに、ハウジングの壁の少なくとも１つの部位に沿っていることを特徴とする、請求項３に記載のバルブ。
  5. バタフライバルブは、軸に支持され、軸は、ベアリングに受容される両端を有しており、ベアリングは、ハウジングに固定され、冷却手段の作用を受けることを特徴とする、請求項３に記載のバルブ。
  6. バタフライバルブは、軸に支持され、軸は、壁の最近傍において、壁の一部に沿って延びていることを特徴とする、請求項３に記載のバルブ。
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