JP5619327B2

JP5619327B2 - 流体制御用バルブ

Info

Publication number: JP5619327B2
Application number: JP2014524512A
Authority: JP
Inventors: 克典高井; 暁長谷川; 横山　雅之; 雅之横山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: JPWO2014010017A1; CN204437455U; WO2014010017A1

Description

この発明は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ等の流体制御用バルブに関する。

従来、流体制御用バルブ（バタフライタイプ、ポペットタイプ、フラップタイプ等）には、弁軸周りに付着する流体および排ガスデポジット等の異物を掻き落としたり、軸受け部への流体および異物の侵入を抑制したりするために、メッシュフィルタ等のフィルタが使用されており、そのフィルタ保持のためにホルダが設置されていた。一方、軸受け部の支持のためには、例えば、特許文献１のように軸受け部をＯリングで軸方向に与圧してハウジングの段部端面に当接させたり、特許文献２のように軸受け部をコイルばねで軸方向に与圧して弁軸の段部端面に当接させたり、特許文献３のように軸受け部をリングシール部で軸方向に与圧してラビリンスシール部に当接させたりしていた。

特開２００５−１２０９３２号公報特開２００５−２９１１２９号公報特開２００７−３２３０１号公報

従来の流体制御用バルブは以上のように構成されているので、軸受け部を支持するために、与圧を発生させるための別部品（Ｏリング、コイルばね、リングシール部等）が必要であった。そのため、部品点数が増え、構成に必要なスペースが大きくなるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、軸受け部を支持するための与圧部材を不要にして、部品点数を減らすことを目的とする。

この発明の流体制御用バルブは、流体が流通する流体通路、流体通路に連通する貫通穴、および貫通穴の一部を縮径した縮径部を有するハウジングと、貫通穴に挿入された大径筒部、縮径部に圧入または挿入された小径筒部、および大径筒部と小径筒部を接続する肩部を有するホルダと、ホルダの大径筒部に収容されたフィルタと、肩部が貫通穴と縮径部の間の段差部に接する位置で発生させた軸方向の与圧の作用によって所定の支持部に当接した状態で支持された軸受け部と、貫通穴から流体通路に挿入され、軸受け部に軸支された弁軸と、弁軸と一体に動作して、流体通路を開閉する弁体とを備えるものである。

この発明によれば、フィルタ保持用のホルダで軸方向の与圧を発生させ、軸受け部を所定の支持部に当接した状態で支持することにより、軸受け部を支持するための与圧部材が不要となる。よって、流体制御用バルブを構成する部品点数を減らすことができる。

この発明の実施の形態１に係る流体制御用バルブの構成を示す縦断面図である。図１に示す流体制御用バルブのホルダ周辺の拡大図である。実施の形態１に係る流体制御用バルブのホルダ変形例を示す拡大図である。実施の形態１に係る流体制御用バルブのホルダ変形例を示す拡大図である。実施の形態１に係る流体制御用バルブのホルダ変形例を示す拡大図である。

実施の形態１．
図１に示すＥＧＲバルブ１は、モータ２が発生させる回転駆動力を、ギアボックス３に収容されたギア類（不図示）によって弁軸４に伝達し、この弁軸４にネジ５等により固定されたバタフライタイプの弁体６を回転して、ハウジング７に形成された流体通路８を開閉し、流体通路８を流れる排ガス流量を制御する構成である。

ハウジング７には外部と流体通路８とを連通する貫通穴９が設けられている。この貫通穴９には弁軸４が挿入される。また、この貫通穴９の、流体通路８に開口する端部側には、内径を縮径した縮径部１０が形成されている。また、貫通穴９には、メッシュフィルタ等のフィルタ１１、このフィルタ１１を保持するホルダ１２、リング状のプレート１３、弁軸４を回転自在に軸支する軸受け部１４が設置されている。さらに、貫通穴９の、外部に開口する端部側には、プラグ（支持部）１５が圧入され、貫通穴９が閉塞されている。

次に、図２の拡大図を用いて、ホルダ１２の詳細を説明する。
金属製のホルダ１２は、貫通穴９と略同径の円筒状の大径筒部１２ａと、この大径筒部１２ａより小径であって縮径部１０と略同径の円筒状の小径筒部１２ｂと、大径筒部１２ａと小径筒部１２ｂとを接続する肩部１２ｃとから構成されている。大径筒部１２ａは、その内部にフィルタ１１を収容する。小径筒部１２ｂをこの小径筒部１２ｂの軸方向の長さを、縮径部１０の軸方向の長さより長くして、流体通路８内に突出した突出部１２ｄを形成している。肩部１２ｃは、小径筒部１２ｂから垂直に折れ曲がった平面状のストレート部１２ｃ−１と、このストレート部１２ｃ−１の端部から大径筒部１２ａの端部へ向かって傾斜したテーパ部１２ｃ−２とを有する。

ＥＧＲバルブ１を組み立てる際、ハウジング７の貫通穴９にホルダ１２を挿入して、小径筒部１２ｂを縮径部１０に圧入する。小径筒部１２ｂを縮径部１０に圧入することにより、ホルダ１２を貫通穴９内に設置する。このとき、ストレート部１２ｃ−１を段差部１０ａに当接させて、ホルダ１２を位置決めする。他方、テーパ部１２ｃ−２と段差部１０ａとの間には隙間が形成されるので、この隙間においてテーパ部１２ｃ−２が弾性変形可能となり、ホルダ１２の軸方向のバネ性が確保できるようになる。
あるいは、小径筒部１２ｂを縮径部１０に圧入してホルダ１２を固定するのではなく、ストレート部１２ｃ−１と段差部１０ａの当接によりホルダ１２を固定してもよい。この場合には小径筒部１２ｂは縮径部１０に挿入すればよい。

続いて、貫通穴９にフィルタ１１およびプレート１３を挿入し、このフィルタ１１を大径筒部１２ａの内部に収容し、プレート１３を大径筒部１２ａの端部に当接させる。続いて、貫通穴９に軸受け部１４を圧入する。最後に、プラグ１５（図２では図示せず）を貫通穴９に圧入して、軸受け部１４およびプレート１３を介してホルダ１２を押圧する。この押圧力を受けて、ホルダ１２のテーパ部１２ｃ−２が圧縮され、図２に矢印で示す軸方向に与圧が発生する。そして、ホルダ１２が、プレート１３を介して軸受け部１４を軸方向に与圧し、プラグ１５に当接させて支持する。従って、プラグ１５は、この与圧を受けても離脱しない圧入力で組み付けることが必要である。

これにより、従来、軸受け部１４を与圧して支持するために必要であったＯリング、コイルばね、リップシール、ウェーブワッシャ等の別部品の与圧部材を省略することができ、構成部品点数を減らすことができる。また、従来は別部品の与圧部材を設置するためのスペースが必要であったが、本構造のホルダ１２を採用することにより、そのようなスペースが不要となり、ＥＧＲバルブ１の小型化を図ることができる。

また、図１では隠れて見えないが、流体通路８を挟んだ反対側の貫通穴９にも、フィルタ１１、ホルダ１２、プレート１３、および軸受け部１４を設置可能である。ＥＧＲバルブ１を組み立てる際には、ギアボックス３側に開口した貫通穴９の端部からホルダ１２、フィルタ１１、プレート１３および軸受け部１４を挿入または圧入し、最後に、弁軸４をギアボックス３内に貫通させるための穴が開いたプレート等（プラグ１５に相当する）を圧入してホルダ１２を押圧すればよい。

ＥＧＲバルブ１の動作時、流体通路８を流通する排ガス、この排ガスに含まれるデポジット、および、この排ガスに含まれる水蒸気が凝縮した凝縮水等が、弁軸４と貫通穴９の隙間からフィルタ１１および軸受け部１４へ侵入してくる。この侵入をフィルタ１１が抑制する。また、フィルタ１１は、弁軸４の外周面に付着した排ガス等を掻き落とす。

このとき、ホルダ１２の突出部１２ｄが流体通路８内に飛び出していることによって、ホルダ１２内への排ガス等の侵入を抑制することができる。また、この突出部１２ｄの先端を弁軸４側へ曲げて、先端と弁軸４との間の距離を縮小して開口部を狭くして、ホルダ１２内への排ガス等の侵入をさらに抑制する構造としている。また、突出部１２ｄの曲げ形状を滑らかなＲ形状にすることで、流体通路８内の排ガスの流れを阻害しにくい（渦が発生しにくい）構造とすることができる。ただし、突出部１２ｄの曲げ形状はＲ形状に限定されるものではない。

さらに、小径筒部１２ｂと弁軸４の間にスペースを設けて溜め部１２ｅとし、排ガスデポジット等がホルダ１２内へある程度侵入してもこの溜め部１２ｅに堆積できる構造にしてもよい。これにより、突出部１２ｄを曲げて流体通路８への開口部を狭くして排ガスデポジット等の侵入を抑制しつつ、小径筒部１２ｂの内側の空間には溜め部１２ｅを設けて広くし、侵入してきた排ガスデポジット等を溜めることができる。そのため、排ガスデポジットのような物質の堆積による小径筒部１２ｂと弁軸４の間の詰まり、および弁軸４の固着を抑制することができる。

なお、ハウジング７を構成する材料として、コストを考慮し、アルミ、鋳鉄等の材料が使用されている場合、流体通路８に開口した縮径部１０およびこの縮径部１０周辺の貫通穴９では排ガスの流れが停滞しやすいので腐食が発生しやすい。仮に、弁軸４とハウジング７の間にホルダ１２が設置されていない場合、アルミおよび鋳鉄等が腐食すると、縮径部１０およびこの縮径部１０周辺の貫通穴９の表面が凸凹に荒れた状態となり、排ガスデポジット等が堆積および固着しやすくなるため、弁軸４の固着につながる懸念が大きくなる。

そこで、例えばステンレス等の耐腐食性材料でホルダ１２を構成することにより、ホルダ１２自身の腐食を防ぐ。また、このホルダ１２が、流体通路８に開口した縮径部１０およびこの縮径部１０周辺の貫通穴９を被覆して排ガスに接触しないようにするので、ハウジング７側の腐食も抑制できる。さらに、ホルダ１２の小径筒部１２ｂが貫通穴９の縮径部１０に圧入されるので、両者の隙間を無くすことができ、この圧入部分の腐食を防ぐことができる。

以上より、実施の形態１によれば、ＥＧＲバルブ１は、排ガスが流通する流体通路８、流体通路８に連通する貫通穴９、および貫通穴９の一部を縮径した縮径部１０を有するハウジング７と、貫通穴９に挿入された大径筒部１２ａ、縮径部１０に圧入または挿入された小径筒部１２ｂ、および大径筒部１２ａと小径筒部１２ｂを接続し、貫通穴９と縮径部１０の間の段差部１０ａに接する位置で軸方向の与圧を発生させる肩部１２ｃを有するホルダ１２と、ホルダ１２の大径筒部１２ａに収容されたフィルタ１１と、軸方向の与圧の作用によってプラグ１５に当接した状態で支持された軸受け部１４と、貫通穴９から流体通路８に挿入され、軸受け部１４に軸支された弁軸４と、弁軸４と一体に動作して、流体通路８を開閉する弁体６とを備えるように構成した。このため、軸受け部１４を支持するための与圧部材が不要となり、ＥＧＲバルブ１を構成する部品点数を減らすことができる。

また、実施の形態１によれば、ホルダ１２は、肩部１２ｃの少なくとも一部にテーパ部１２ｃ−２を形成し、テーパ部１２ｃ−２と段差部１０ａとの間に形成された隙間で弾性変形して予圧を発生させるように構成した。このため、プラグ１５の押圧力を受けたテーパ部１２ｃ−２が圧縮されることにより、ホルダ１２のバネ性を容易に確保することができる。

また、実施の形態１によれば、ホルダ１２は、肩部１２ｃの少なくとも一部に段差部１０ａに当接するストレート部１２ｃ−１を形成する構成とした。このため、ストレート部１２ｃ−１でホルダ１２の位置決めをすることができ、ホルダ１２を容易に設置することができる。また、ストレート部１２ｃ−１を支点にしてテーパ部１２ｃ−２が弾性変形することにより、より安定したバネ性を確保することができる。

また、実施の形態１によれば、ホルダ１２は、小径筒部１２ｂの端部が流体通路８内に突出した形状の突出部１２ｄを有する構成にした。このため、排ガス、排ガスデポジット、および凝縮水等がホルダ１２内のフィルタ１１および軸受け部１４へ侵入してくるのを抑制することができる。

また、実施の形態１によれば、ホルダ１２を、ステンレス等の耐腐食性材料で構成するようにしたので、ホルダ１２の腐食を防止するだけでなく、このホルダ１２に被覆されたハウジング７の腐食も防止することができる。

また、実施の形態１によれば、ホルダ１２は、小径筒部１２ｂと弁軸４との間に、排ガスデポジット等の異物を溜める溜め部１２ｅを有する構成にした。このため、小径筒部１２ｂと弁軸４の間に空間的余裕ができ、排ガスデポジット等の物質が堆積したとしても詰まりおよび固着が起こりにくくなる。

なお、ホルダ１２は、バネ性を確保して軸方向の与圧を発生可能な形状であればよく、図２の形状に限定されるものではない。以下に、変形例を説明する。
例えば、図３に示すホルダ１２では、肩部１２ｃの全体をテーパ形状にし、図２のようなストレート部１２ｃ−１を省略している。この構成の場合にも、ホルダ１２が、軸受け部１４およびプレート１３を介して不図示のプラグ１５から押圧力を受けると、テーパ形状の肩部１２ｃが縮径部１０との間の隙間で圧縮されて軸方向の与圧が発生し、軸受け部１４をプラグ１５に当接させて支持することができる。

また例えば、図４に示すホルダ１２では、肩部１２ｃの全体をストレート形状にし、図２のようなテーパ部１２ｃ−２を省略している。また、ハウジング７の、肩部１２ｃに対面する位置、即ち、縮径部１０に、肩部１２ｃ側へ突出する凸部１０ｂを形成している。この構成の場合、肩部１２ｃの一部が凸部１０ｂに当接して支点となり、残りの部分が弾性変形し、ホルダ１２のバネ性が確保される。従って、ホルダ１２は、軸受け部１４を軸方向に予圧して不図示のプラグ１５に当接させて支持することができる。

また例えば、図５に示すホルダ１２では、肩部１２ｃの全体をストレート形状にし、図２のようなテーパ部１２ｃ−２を省略している。また、肩部１２ｃに、縮径部１０側へ突出する凸部１２ｆを形成している。この構成の場合、凸部１２ｆが段差部１０ａに当接して支点となり、肩部１２ｃが弾性変形し、ホルダ１２のバネ性が確保される。従って、ホルダ１２は、軸受け部１４を軸方向に与圧して不図示のプラグ１５に当接させて支持することができる。

なお、図１〜図５の例ではホルダ１２と軸受け部１４の間にプレート１３を介在させたが、このプレート１３は省略してもよい。また、軸受け部１４の支持部としてプラグ１５を用い、軸受け部１４をプラグ１５に当接させて支持する構成にしたが、支持部はプラグ１５に限定されるものではない。また、軸受け部１４とプラグ１５の間にプレート等の別部品が介在していてもよい。

また、図１〜図５の例では、弁軸４が中心軸回りに回転することにより流体通路８を開閉するバタフライタイプの流体制御用バルブにホルダ１２を適用したが、バタフライタイプに限定されるものではなく、フラップタイプ等の流体制御用バルブにホルダ１２を適用してもよい。また、ポペットタイプ等の、弁軸４が軸方向に往復移動することにより流体通路８を開閉する構造の流体制御用バルブに対しても、ホルダ１２を適用可能である。また、ＥＧＲバルブ以外の用途に使用可能である。

上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ＥＧＲバルブ、２モータ、３ギアボックス、４弁軸、５ネジ、６弁体、７ハウジング、８流体通路、９貫通穴、１０縮径部、１０ａ段差部、１０ｂ凸部、１１フィルタ、１２ホルダ、１２ａ大径筒部、１２ｂ小径筒部、１２ｃ肩部、１２ｃ−１ストレート部、１２ｃ−２テーパ部、１２ｄ突出部、１２ｅ溜め部、１２ｆ凸部、１３プレート、１４軸受け部、１５プラグ（支持部）。

Claims

流体が流通する流体通路、前記流体通路に連通する貫通穴、および前記貫通穴の一部を縮径した縮径部を有するハウジングと、
前記貫通穴に挿入された大径筒部、前記縮径部に圧入または挿入された小径筒部、および前記大径筒部と前記小径筒部を接続する肩部を有するホルダと、
前記ホルダの前記大径筒部に収容されたフィルタと、
前記肩部が前記貫通穴と前記縮径部の間の段差部に接する位置で発生させた軸方向の与圧の作用によって所定の支持部に当接した状態で支持された軸受け部と、
前記貫通穴から前記流体通路に挿入され、前記軸受け部に軸支された弁軸と、
前記弁軸と一体に動作して、前記流体通路を開閉する弁体とを備える流体制御用バルブ。
前記ホルダは、前記肩部の少なくとも一部にテーパ面が形成され、当該テーパ面と前記段差部との間に形成される隙間で弾性変形して前記与圧を発生させることを特徴とする請求項１記載の流体制御用バルブ。
前記ホルダは、前記肩部の少なくとも一部が前記段差部に当接する形状であることを特徴とする請求項１記載の流体制御用バルブ。
前記ホルダは、前記小径筒部の端部が前記流体通路内に突出する形状であることを特徴とする請求項１記載の流体制御用バルブ。
前記ホルダは、耐腐食性材料で構成されていることを特徴とする請求項１記載の流体制御用バルブ。
前記ホルダは、前記小径筒部と前記弁軸との間に、前記流体に含まれる異物を溜める溜め部を有することを特徴とする請求項１記載の流体制御用バルブ。