JP7107237B2 - butterfly valve - Google Patents
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Description
本発明は、ガス通路を流れるガスの流量を調整するバタフライバルブに関するものである。 The present invention relates to a butterfly valve that adjusts the flow rate of gas flowing through a gas passage.
従来、ガス通路を流れるガスの流量を調整するバタフライバルブとして、例えば、エンジンの排気管から吸気管へ排ガスの一部を再循環させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置などに用いられるものが知られている。一般に、EGR装置に用いられるバタフライバルブは、ガス通路に設けられるバルブ本体、そのバルブ本体の外周に設けられる溝に嵌合するシールリング、および、ガス通路の内壁を構成するノズルなどを備えている。それらの構成部材は、それぞれ異なる材質で構成される。また、EGR装置に用いられるバタフライバルブは、寒冷地での放置温度から排気ガスの高温まで、使用時の環境温度が大きく変化する。そのため、バルブ本体とシールリングとの間、およびシールリングとノズルとの間にはそれぞれ、各構成部材の線膨張係数の差を考慮したクリアランスが設けられている。 Conventionally, as a butterfly valve for adjusting the flow rate of gas flowing through a gas passage, for example, one used in an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that recirculates a part of exhaust gas from an engine exhaust pipe to an intake pipe is known. there is In general, a butterfly valve used in an EGR device includes a valve body provided in a gas passage, a seal ring fitted in a groove provided on the outer periphery of the valve body, and a nozzle forming the inner wall of the gas passage. . Those constituent members are made of different materials. In addition, the butterfly valve used in the EGR device is subject to a large change in environmental temperature during use, from the temperature left in cold regions to the high temperature of the exhaust gas. Therefore, clearances are provided between the valve main body and the seal ring and between the seal ring and the nozzle, taking into account the difference in coefficient of linear expansion of each component.
バルブ本体の外周に設けられる溝に嵌合するシールリングとして、金属製のものが使用されることがある。その場合、一般に、バルブ本体の開閉動作によるノズル内壁の摩耗を抑制するため、ノズルの硬度を確保するための表面処理が行われる。
それに対し、特許文献1に記載のバタフライバルブは、シールリングを樹脂により構成している。これにより、ノズル内壁の摩耗が少なくなるので、ノズルの表面処理を廃止するなど、構成を簡素にすることが可能である。
それに対し、特許文献1に記載のバタフライバルブは、シールリングを樹脂により構成している。これにより、ノズル内壁とシールリングとの摺動する箇所の摩耗が少なくなる。そのため、このバタフライバルブは、ノズルの表面処理を廃止するなど、構成を簡素にすることが可能である。
A metal seal ring is sometimes used as a seal ring that fits into a groove provided on the outer periphery of the valve body. In that case, in order to suppress wear of the inner wall of the nozzle due to the opening and closing operation of the valve body, surface treatment is generally performed to ensure the hardness of the nozzle.
On the other hand, in the butterfly valve described in
On the other hand, in the butterfly valve described in
しかしながら、特許文献1に記載のバタフライバルブは、バルブ本体の外周に設けられる溝にシールリングを組み付ける際(以下、「シールリングの組み付け時」という)、その溝の外側の壁(すなわち、バルブ本体の外径)をシールリングが乗り越えることになる。具体的には、シールリングの組み付け時に、溝の外側の壁をシールリングが乗り越えられるようにシールリングを径方向に拡張変形させた後、そのシールリングを溝に嵌め入れることになる。その際、シールリングの変形量が弾性変形の限界を超えると、シーリングが本来の形状とは異なる形状に塑性変形することが懸念される。その場合、バタフライバルブがガス通路を全閉状態にしたときに、シーリングの隙間等からガス漏れを招くおそれがある。
However, in the butterfly valve described in
本発明は上記点に鑑みて、ガス通路の全閉時における閉じ切り性を向上するバタフライバルブを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a butterfly valve that improves the shut-off performance when the gas passage is fully closed.
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明によれば、ガス通路(6)内に設けられるバタフライバルブは、バルブ本体(3)、シャフト(4)、溝部(10)、第1壁部(11)、第2壁部(12)、シールリング(5)および切欠部(60)を備える。バルブ本体は、略円盤状であり、ガス通路内に設けられる。シャフトは、バルブ本体をガス通路内で回動可能に支持する。溝部は、バルブ本体の径方向外側の外縁部にバルブ本体の周方向に延びるように設けられる。第1壁部は、溝部のうちバルブ本体の軸方向の一方の壁を構成する。第2壁部は、溝部のうちバルブ本体の軸方向の他方の壁を構成する。シールリングは、環状に形成され、周方向の一部に切れ目としての合口部(50)を有し、第1壁部と第2壁部との間で溝部に嵌合する。切欠部は、第1壁部および第2壁部の少なくとも一方に設けられ、シールリングが通過可能な幅に切り欠かれている。切欠部を形成する周方向の一方の壁面(61)と他方の壁面(62)はいずれも、それらの壁面の法線方向外側にシールリングが配置されるように傾斜している。シールリングの合口部を形成する周方向の一方の端面とシールリングの軸(500)とのなす角をα、切欠部を形成する周方向の他方の壁面とバルブ本体の軸とのなす角をβ、とすると、α<βの関係を有している。 To achieve the above object, according to the first aspect of the invention, a butterfly valve provided in a gas passage (6) comprises a valve body (3), a shaft (4), a groove (10), a first wall (11), a second wall (12), a sealing ring (5) and a notch (60). The valve body has a substantially disk shape and is provided in the gas passage. The shaft rotatably supports the valve body within the gas passage. The groove portion is provided in the outer edge portion on the radially outer side of the valve body so as to extend in the circumferential direction of the valve body. The first wall forms one wall of the groove in the axial direction of the valve body. The second wall constitutes the other wall of the groove in the axial direction of the valve body. The seal ring is formed in an annular shape, has an abutment (50) as a gap in a part in the circumferential direction, and fits into the groove between the first wall and the second wall. The notch portion is provided in at least one of the first wall portion and the second wall portion, and is cut to a width that allows the seal ring to pass therethrough. Both the one wall surface (61) and the other wall surface (62) in the circumferential direction forming the notch are inclined so that the seal ring is arranged outside in the normal direction of these wall surfaces. The angle formed between one circumferential end face forming the abutment of the seal ring and the shaft (500) of the seal ring is α, and the angle formed between the other circumferential wall surface forming the notch and the axis of the valve body is β, there is a relationship of α<β.
これによれば、シールリングの組み付け時、切欠部を通してシールリングを溝部に嵌め入れることが可能である。そのため、シールリングが第1壁部または第2壁部を乗り越えることが無いので、シールリングの径方向の変形量を小さくすることが可能である。したがって、このバタフライバルブは、シールリング本来の形状を維持することで、ガス通路の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。 According to this, when assembling the seal ring, it is possible to fit the seal ring into the groove through the notch. Therefore, since the seal ring does not climb over the first wall portion or the second wall portion, it is possible to reduce the amount of radial deformation of the seal ring. Therefore, by maintaining the original shape of the seal ring, this butterfly valve can prevent gas leakage when the gas passage is fully closed, and can improve the shut-off performance.
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence relationship between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments described later.
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。 A plurality of embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, the same or equivalent portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
(第1実施形態)
第1実施形態について説明する。本実施形態のバタフライバルブは、エンジンの排気管から吸気管へ排ガスの一部を再循環させるEGR装置に用いられるものである。バタフライバルブは、EGR通路を流れる排ガスの流量を調整する機能を有する。このバタフライバルブには、全閉状態のときに排ガスの漏れが生じることの無い、いわゆる閉じ切り性が求められる。なお、閉じ切り性は、シール性または密閉性ともいう。
(First embodiment)
A first embodiment will be described. The butterfly valve of this embodiment is used in an EGR device that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust pipe of the engine to the intake pipe. The butterfly valve has a function of adjusting the flow rate of exhaust gas flowing through the EGR passage. This butterfly valve is required to have a so-called shut-off property that prevents exhaust gas from leaking when it is fully closed. It should be noted that the closing property is also referred to as sealing property or airtightness.
まず、バタフライバルブの基本的な構成を説明する。
図1~図3に示すように、バタフライバルブ1は、ハウジング2、バルブ本体3、シャフト4およびシールリング5などを備えている。
First, the basic configuration of the butterfly valve will be explained.
As shown in FIGS. 1-3, the
ハウジング2は、ガス通路6を有している。ガス通路6は、略円筒状に形成されている。なお、ガス通路6の内側には、図示しない筒状のノズルを設けてもよい。その場合、そのノズルの内壁が、ガス通路6の内壁となる。ガス通路6は、EGR装置を構成する図示しないEGR通路に連通する。そのため、ガス通路6には、EGR通路を流れる排ガスが流れる。なお、以下の説明では、排ガスを、単に「ガス」ということがある。
The
また、ハウジング2の内側には、ガス通路6内に設けられるバルブ本体3を回動するための図示しない駆動装置が設けられている。駆動装置は、図示しないモータ、そのモータの回転を減速してシャフト4に伝達する図示しないギア、そのギアに連結されるシャフト4などにより構成されている。シャフト4は、ハウジング2に対し軸受7を介して回動可能に支持されている。
Further, inside the
バルブ本体3は、略円盤状に形成され、ガス通路6内に設けられている。バルブ本体3は、そのバルブ本体3の軸方向の一方の面31から他方の面32へ向けて斜めに貫通するシャフト取付穴33が設けられている。そのシャフト取付穴33にシャフト4の端部が固定されている。これにより、シャフト4は、バルブ本体3をガス通路6内で回動可能に支持している。バルブ本体3の径方向外側の外縁部に設けられる溝部10に対し、シールリング5が嵌合している。
The
ハウジング2の上部に設けられたコネクタ8からハウジング2内のモータに電力が供給され、モータが回転すると、そのモータのトルクがギアを介してシャフト4に伝達される。これにより、シャフト4は、その軸周りに回動する。シャフト4の回動に伴ってバルブ本体3はガス通路6内で回動する。図1および図2は、バルブ本体3がガス通路6を閉塞している状態(すなわち、全閉状態)を示している。一方、図3は、バルブ本体3がガス通路6を開放している状態を示している。なお、図2では、ガス通路6をガスが流れる方向を矢印GFで示している。
Power is supplied to the motor in the
次に、本実施形態のバタフライバルブ1が備えるバルブ本体3とシールリング5について詳細に説明する。
図4および図5に示すように、バルブ本体3の径方向外側の外縁部には溝部10が設けられている。溝部10は、バルブ本体3の周方向に全周に亘り延びている。溝部10のうちバルブ本体3の軸方向の一方の壁を第1壁部11と呼ぶ。また、溝部10のうちバルブ本体3の軸方向の他方の壁を第2壁部12と呼ぶ。なお、以下の説明において、第1壁部11は、バタフライバルブ1がガス通路6を閉塞している状態のときにガス流れ上流側に配置されるものとする。また、第2壁部12は、バタフライバルブ1がガス通路6を閉塞している状態のときにガス流れ下流側に配置されるものとする。
Next, the
As shown in FIGS. 4 and 5, a
シールリング5は、環状に形成され、第1壁部11と第2壁部12との間で溝部10に嵌合している。シールリング5は、樹脂または金属などにより構成されている。或いは、シールリング5は、後述する第2実施形態で説明するように、樹脂と金属との組み合わせにより構成してもよい。
The
図6に示すように、シールリング5は、周方向の一部に切れ目としての合口部50を有している。そのため、シールリング5は、軸方向から視てC字状に形成されている。本実施形態のように、合口部50を形成する周方向の一方の端面51と他方の端面52とが略平行に形成されている場合、その端面同士の隙間S1は小さいことが好ましい。これにより、バタフライバルブ1がガス通路6を全閉状態にしたときに、その隙間S1からのガス漏れを少量にすることができる。なお、シールリング5の合口部50は、後述する第2実施形態で説明するように、ステップカット形状としてもよい。
As shown in FIG. 6, the
そして、本実施形態では、図5に示すように、バルブ本体3の第1壁部11に切欠部60が設けられている。切欠部60は、シールリング5が通過可能な幅に切り欠かれている。これにより、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付ける際(以下、「シールリング5の組付け時」という)、シールリング5を、切欠部60を通して溝部10に嵌め入れることが可能である。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, a
図5では、バタフライバルブ1がガス通路6を閉塞している状態のときに、ガス通路6の軸方向から視てシャフト4をバルブ本体3に投影した位置を、破線41で示している。切欠部60は、そのシャフト4をバルブ本体3に投影した位置を含むように設けられている。なお以下の説明では、バタフライバルブ1がガス通路6を全閉状態にしているときにガス通路6の軸方向から視てシャフト4をバルブ本体3に投影した位置のことを、単に「シャフト4をバルブ本体3に投影した位置」という。
In FIG. 5 , a dashed
図7は、図5のVII-VII線の断面図であり、バタフライバルブ1がガス通路6を閉塞している状態を示している。このとき、バルブ本体3より上流側のガスの圧力は下流側のガスの圧力より大きい。そのため、バルブ本体3より上流側のガスの圧力により、シールリング5は第2壁部12に当接し、ガス漏れを防ぐことが可能である。なお、図7の矢印F1は、シールリング5に作用する上流側のガスの圧力を示している。このように、バルブ本体3の第1壁部11に切欠部60を設けることで、全閉時における第2壁部12とシールリング5との当接面積を確保することが可能である。
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII--VII of FIG. 5, showing a state in which the
また、図3において、符号60を付した矢印は、バタフライバルブ1がガス通路6を開放した状態において、切欠部60が設けられている位置を示している。切欠部60が設けられている位置(すなわち、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置を含む)は、バタフライバルブ1がガス通路6を開放した状態においても、ガス通路6の内壁6aとバルブ本体3との距離が殆ど変ることが無い。そのため、バタフライバルブ1がガス通路6を開放した時でも、切欠部60が設けられている位置ではシールリング5の形状が径方向外側に拡がることが防がれる。したがって、シールリング5が切欠部60に乗り上げることが防がれるので、バタフライバルブ1が作動不良になることを防ぐことができる。
In FIG. 3 , an arrow with a
さらに、図8に示すように、第1実施形態では、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62とは、略平行に形成されている。これにより、バルブ本体3の第1壁部11に対し、切欠部60を切削加工等で形成する際の工程を簡素にすることが可能である。
そして、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62とが平行に形成されている場合、その2つの壁面61、62の法線方向の距離Aは、シールリング5の軸方向の厚みBよりも大きいものとなっている。これにより、切欠部60に対しシールリング5を容易に通すことが可能となる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, in the first embodiment, one
When one
また、第1実施形態では、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61は、溝部10に嵌合した状態のシールリング5を向くように傾斜している。言い換えれば、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61は、その壁面61の法線方向外側にシールリング5が配置されるように傾斜している。これにより、シールリング5の組み付け時、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61が、シールリング5を案内するガイド面となり、シールリング5の組み付け性を向上することができる。
In addition, in the first embodiment, one
さらに、第1実施形態では、シールリング5の組付け時において、バルブ本体3の軸34に垂直な面に対しシールリング5を傾けた状態で切欠部60に挿入するための所定角度θが設定されている。本実施形態では、その所定角度θは、シールリング5の材質などを考慮して、5°以下に設定されている。これにより、シールリング5の組み付け時にシールリング5が軸方向に塑性変形することを防ぐことが可能である。
Furthermore, in the first embodiment, when the
また、第1実施形態では、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62との間においてバルブ本体3の軸34に垂直な距離Dは、バルブ本体3の軸34に垂直な面に対し5°以下に傾けたシールリング5が切欠部60を通過可能な距離に設定されている。
In the first embodiment, the distance D perpendicular to the
続いて、バルブ本体3の溝部10に対するシールリング5の組み付け方法について説明する。
まず、図9(A)に示すように、シールリング5の合口部50の一方の端部を、切欠部60を通してバルブ本体3の溝部10に挿入する。次に、図9(B)および(C)に示すように、バルブ本体3に対してシールリング5を周方向に相対的に回転移動し、シールリング5をバルブ本体3の溝部10に挿入してゆく。そして、図9(D)に示すように、シールリング5の合口部50の他方の端部まで、切欠部60を通してバルブ本体3の溝部10にシールリング5の全体を挿入する。
Next, a method of assembling the
First, as shown in FIG. 9A, one end of the
図10は、上述したシールリング5の組み付けを行う際のシールリング5の変形量を説明するための説明図である。図10(A)は、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付ける前の状態を示している。図10(B)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態を示している。図10(C)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5の組み付けを完了した状態を示している。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the amount of deformation of the
図10(B)に示すように、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態で、シールリング5は切欠部60を通るため、シールリング5の径方向の変形量Δ1が比較的小さいものとなっている。
As shown in FIG. 10(B), since the
上述した第1実施形態のバタフライバルブ1と比較するため、複数の比較例のバタフライバルブについて説明する。
In order to compare with the
(第1比較例)
まず、第1比較例について説明する。第1比較例では、バルブ本体3に切欠部60が設けられている位置が、第1とは異なっている。図11に示すように、第1比較例では、切欠部60は、バルブ本体3の第1壁部11のうち、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置から離れた場所に設けられている。
(First comparative example)
First, a first comparative example will be described. The first comparative example differs from the first comparative example in the position where the
図12は、その第1比較例のバタフライバルブがガス通路6を開放している状態を示したものである。図12では、ガス通路6のガスの流れを矢印GFで示している。このガスの流れにより、ガス通路6の内壁6aとシールリング5との間は負圧になる。そのため、シールリング5のうちシャフト4の回動軸42から遠い部位は、シールリング5の形状が径方向外側に拡がることがある。そのため、破線5Xに示すように、シールリング5が切欠部60に乗り上げることが懸念される。そのような場合には、その後バタフライバルブ1がガス通路6を閉塞する際にシールリング5のうち切欠部60に乗り上げた部位が溝部10に嵌らず、バタフライバルブ1が全閉状態になることが妨げられるといった作動不良が生じることが考えられる。
FIG. 12 shows a state in which the butterfly valve of the first comparative example opens the
(第2比較例)
次に、第2比較例について説明する。第2比較例では、バルブ本体3に切欠部60が設けられていないものとする。この第2比較例において、バルブ本体3の溝部10に対するシールリング5の組み付け方法について、図13を参照して説明する。
(Second comparative example)
Next, a second comparative example will be described. In the second comparative example, it is assumed that the
まず、図13(A)に示すように、シールリング5の合口部50の一方の端部を、第1壁部11の上を跨いで溝部10に挿入する。次に、図13(B)および(C)に示すように、シールリング5を径方向に拡張変形させつつ、第1壁部11を乗り越えながらシールリング5を溝に嵌め入れてゆく。図13(B)および(C)では、シールリング5を溝に嵌め入れてゆく際のシールリング5と第1壁部11との当接箇所を点Pにて示している。また、シールリング5を径方向に拡張する方向を矢印EDで示している。そして、図13(D)に示すように、シールリング5の合口部50の他方の端部まで溝部10に嵌め入れ、シールリング5の組み付けを完了する。
First, as shown in FIG. 13A, one end of the
図14は、上述した第2比較例のシールリング5の組み付けを行う際のシールリング5の変形量を示すものである。図14(A)は、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付ける前の状態を示している。図14(B)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態を示している。図14(C)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5の組み付けを完了した状態を示している。
FIG. 14 shows the amount of deformation of the
図14(B)に示したように、第2比較例では、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態で、シールリング5は第1壁部11を乗り越えなければならない。そのため、シールリング5の径方向の変形量Δ2が、第1実施形態の説明において図10(B)で示した変形量Δ1に比べて大きいものとなっている。
As shown in FIG. 14B, in the second comparative example, the
上述した第1、第2比較例に対し、第1実施形態のバタフライバルブ1は、次の作用効果を奏するものである
(1)第1実施形態では、バルブ本体3の第1壁部11にシールリング5が通過可能な切欠部60を設けている。これにより、シールリング5の組付け時、切欠部60を通してシールリング5を溝部10に嵌め入れることが可能である。そのため、シールリング5が第1壁部11または第2壁部12を乗り越えることが無いので、上述した第2比較例に比べてシールリング5の径方向の変形量が小さくなる。したがって、このバタフライバルブ1は、シールリング5の本来の形状を維持することで、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
Compared to the first and second comparative examples described above, the
(2)第1実施形態では、切欠部60は、バタフライバルブ1がガス通路6を閉塞している状態のときにガス流れ上流側に配置される第1壁部11に設けられる。
これにより、バタフライバルブ1がガス通路6を全閉状態にしているとき、ガス流れ下流側に配置される第2壁部12とシールリング5との当接面積を確保することが可能である。したがって、このバタフライバルブ1は、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
(2) In the first embodiment, the
Thereby, when the
(3)第1実施形態では、切欠部60は、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置を含むように設けられる。
これによれば、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置は、バルブの全閉状態と開放状態において、ガス通路6の内壁6aとバルブ本体3との距離が殆ど変ることが無い。そのため、その位置では、バタフライバルブ1がガス通路6を開放した時でも、シールリング5の形状が径方向外側に拡がることが防がれる。したがって、第1実施形態の構成によれば、上述した第1比較例のようにシールリング5が切欠部60に乗り上げることが防がれるので、バタフライバルブ1の作動不良を防ぐことができる。
(3) In the first embodiment, the
According to this, when the
(4)第1実施形態では、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と、切欠部60を形成する周方向の他方の壁面62との距離Aは、シールリング5の軸方向の厚みBより大きい。
これにより、シールリング5の組付時に、切欠部60の一方の壁面61と他方の壁面62との間を、シールリング5を容易に通すことが可能である。したがって、シールリング5の組み付け性を向上することができる。
(4) In the first embodiment, the distance A between one
As a result, the
(5)第1実施形態では、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62との間においてバルブ本体3の軸34に垂直な距離Dは、バルブ本体3の軸34に垂直な面に対し5°以下に傾けたシールリング5が切欠部60を通過可能な距離に設定されている。
これにより、シールリング5の組付け時、シールリング5のうち溝部10に挿入された部位に対し、シールリング5のうち溝部10に挿入されていない部位を、5°より大きく曲げることが防がれる。そのため、シールリング5の組み付け時にシールリング5が軸方向に塑性変形することを防ぐことが可能である。したがって、このバタフライバルブ1は、シールリング5の本来の形状を維持することで、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
(5) In the first embodiment, the distance D perpendicular to the
As a result, when the
(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態に対してシールリング5の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. 2nd Embodiment changes the structure of the
図15および図16では、第2実施形態のバタフライバルブ1が備えるシールリング5のみを示している。図15および図16に示すように、第2実施形態では、シールリング5は、C字状の金属部材53、および、その金属部材53の外側に設けられる樹脂部材54を有する構成である。樹脂部材54は、軸方向の一方の面に、金属部材53が嵌合するC字状の嵌合溝55を有している。金属部材53は、その樹脂部材54の嵌合溝55に嵌合している。
15 and 16 show only the
そして、第2実施形態のシールリング5は、合口部50が、いわゆるステップカット形状に形成されている。ステップカット形状とは、合口部50を構成するシールリング5の周方向の一方の端部(以下、「合口部50の一方の端部」という)から周方向に延びる突部56、58が、合口部50を構成するシールリング5の周方向の他方の端部(以下、「合口部50の他方の端部」という)に設けられる凹部57、59に嵌合する形状である。具体的には、第2実施形態では、合口部50の一方の端部うち径方向外側かつ軸方向の一方の部位に周方向他方側に延びる第1突部56が設けられ、その第1突部56が合口部50の他方の端部に設けられた第1凹部57に嵌合している。そして、合口部50の他方の端部うち径方向外側かつ軸方向の他方の部位に周方向一方側に延びる第2突部58が設けられ、その第2突部58が合口部50の一方の端部に設けられた第2凹部59に嵌合している。
In the
この構成により、第2実施形態のシールリング5は、バタフライバルブ1がガス通路6を全閉状態にしているとき、合口部50において第1壁部11および第2壁部12から径方向外側に露出した部位にガスの流れる空間ができることが防がれている。これにより、このシールリング5は、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
With this configuration, the
ところで、第2実施形態のように、シールリング5をC字状の金属部材53とその金属部材53の外側に設けられる樹脂部材54を有する構成にすると、シールリング5を金属部材53のみまたは樹脂部材54のみで構成したものと比べて、シールリング5の体格が大型化する。そのため、シールリング5の組み付け時には、シールリング5が塑性変形するリスクが大きいものとなる。しかし、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、バルブ本体3の第1壁部11には切欠部60が設けられているので、シールリング5の組み付け時に、シールリング5が塑性変形することが防がれている。
By the way, if the
図17は、上述した第2実施形態のシールリング5の組み付け時におけるシールリング5の変形量を示すものである。図17(A)は、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付ける前の状態を示している。図17(B)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態を示している。図17(C)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5の組み付けを完了した状態を示している。
FIG. 17 shows the amount of deformation of the
図17(B)に示すように、第2実施形態においても、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態で、シールリング5は切欠部60を通るため、シールリング5の径方向の変形量Δ3が比較的小さいものとなっている。
As shown in FIG. 17B, in the second embodiment as well, the
ここで、第2実施形態と比較するため、第3比較例のシールリング5の組み付け時の変形量について説明する。第3比較例では、バルブ本体3に切欠部60が設けられていないものとする。
Here, in order to compare with the second embodiment, the amount of deformation during assembly of the
図18(A)は、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付ける前の状態を示している。図18(B)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態を示している。図18(C)はバルブ本体3の溝部10にシールリング5の組み付けを完了した状態を示している。
FIG. 18A shows the state before the
第3比較例では、バルブ本体3の溝部10にシールリング5を組み付けている途中の状態で、シールリング5は第1壁部11を乗り越えなければならない。そのため、シールリング5の径方向の変形量Δ4が、第2実施形態の説明において図17(B)で示した変形量Δ3に比べて大きいものとなっている。第3比較例のように金属部材53と樹脂部材54との組み合わせにより体格が大型化したシールリング5では、変形量が大きくなると、塑性変形のリスクが大きいものとなる。
In the third comparative example, the
上記の第3比較例に対し、第2実施形態では、金属部材53と樹脂部材54とを組み合わせたシールリング5についても、バルブ本体3の第1壁部11に切欠部60を設けることで、シールリング5の径方向の変形量Δ3を小さくし、塑性変形を防ぐことが可能である。したがって、このバタフライバルブ1は、シールリング5の本来の形状を維持し、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
In contrast to the above-described third comparative example, in the second embodiment, the
(第3実施形態)
第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態等に対して切欠部60の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
(Third Embodiment)
A third embodiment will be described. 3rd Embodiment changes the structure of the
図19に示すように、第3実施形態では、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62とは、バルブ本体3の軸34に対して略平行に設けられている。なお、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62とは、略平行に形成されている。これにより、バルブ本体3の第1壁部11に対し、切欠部60を切削加工等で形成する際の工程を簡素にすることが可能である。
As shown in FIG. 19, in the third embodiment, one
また、第3実施形態でも、第1実施形態と同じく、シールリング5の組付け時において、バルブ本体3の軸34に垂直な面に対しシールリング5を傾けた状態で切欠部60に挿入するための所定角度θが設定されている。第3実施形態でも、その所定角度θは、シールリング5の材質などを考慮して、5°以下に設定されている。これにより、シールリング5の組み付け時にシールリング5が軸方向に塑性変形することを防ぐことが可能である。
Also in the third embodiment, as in the first embodiment, when assembling the
また、第3実施形態でも、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62との間においてバルブ本体3の軸34に垂直な距離Dは、バルブ本体3の軸34に垂直な面に対し5°以下に傾けたシールリング5が切欠部60を通過可能な距離に設定されている。これにより、バルブ本体3の軸34に垂直な面に対しシールリング5を5°以下に傾けた状態で切欠部60に容易に挿入できる。
Also in the third embodiment, the distance D perpendicular to the
上述した第3実施形態も、第1実施形態等と同様の作用効果を奏することができる。 The third embodiment described above can also achieve the same effects as those of the first embodiment and the like.
(第4実施形態)
第4実施形態について説明する。第4実施形態も、第1実施形態等に対して切欠部60の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described. 4th Embodiment also changes the structure of the
図20および図21に示すように、第4実施形態では、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62はいずれも、シールリング5を向くように傾斜している。言い換えれば、切欠部60を形成する周方向の一方の壁面61と他方の壁面62はいずれも、その壁面61、62の法線方向外側にシールリング5が配置されるように傾斜している。
As shown in FIGS. 20 and 21 , in the fourth embodiment, one
ここで、図21に示すように、シールリング5の合口部50を形成する周方向の一方の端面51とシールリング5の軸500とのなす角をαとする。また、切欠部60を形成する周方向の他方の壁面62とバルブ本体3の軸34とのなす角をβとする。このとき、第4実施形態では、α<βの関係を有している。
Here, as shown in FIG. 21, the angle between one
その2つの角α、βの関係を、α<βとした意義について説明する。
図22に示すように、バタフライバルブ1の使用中、溝部10に嵌合している状態のシールリング5の合口部50の端部が切欠部60側に変位することが考えられる。その場合、第4実施形態では、シールリング5の合口部50の端部は、切欠部60に引っ掛かることなく、切欠部60を形成する周方向の壁面によって溝部10側に戻される。
The significance of setting the relation between the two angles α and β to α<β will be explained.
As shown in FIG. 22 , during use of the
上述した第4実施形態と比較するため、第4比較例のバルブ本体3の切欠部60について説明する。
図23に示すように、第4比較例では、シールリング5の合口部50を形成する周方向の一方の端面51とシールリング5の軸500とのなす角αと、切欠部60を形成する周方向の他方の壁面62とバルブ本体3の軸34とのなす角βとは、α>βの関係を有している。この場合、図24に示すように、バタフライバルブ1の使用中、溝部10に嵌合している状態のシールリング5の合口部50の端部が切欠部60側に変位すると、その端部は、切欠部60に引っ掛かってしまうことが懸念される。これにより、バタフライバルブ1の作動不良が生じることや、全閉時のガス漏れが生じるおそれがある。
In order to make a comparison with the fourth embodiment described above, the
As shown in FIG. 23 , in the fourth comparative example, a
これに対し、上述した第4実施形態では、バタフライバルブ1の使用中、シールリング5の合口部50の端部が切欠部60側に変位した場合でも、その端部は、切欠部60を形成する周方向の壁面によって溝部10側に戻される。したがって、第4実施形態では、バタフライバルブ1の作動不良が生じることや、全閉時のガス漏れが生じることを防ぐことができる。
In contrast, in the above-described fourth embodiment, even if the end of the
(第5実施形態)
第5実施形態について説明する。第5実施形態も、第1実施形態等に対して切欠部60の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment will be described. 5th Embodiment also changes the structure of the
図25に示すように、第5実施形態では、バルブ本体3の切欠部60は、バルブ本体3の軸方向から視て、2つの切削面63、64により形成されている。そのうち、第1の切削面63はバルブ本体3の径方向に沿うように形成されている。また、第2の切削面64は、第1の切削面63の端部からバルブ本体3の接線方向に沿うように形成されている。この第5実施形態においても、切欠部60は、シールリング5が通過可能な幅に切り欠かれている。これにより、シールリング5の組み付け時、切欠部60を通してシールリング5を溝部10に嵌め入れることが可能である。そのため、シールリング5の径方向の変形量を小さくすることが可能である。したがって、第5実施形態においても、バタフライバルブ1は、シールリング5の本来の形状を維持することで、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
As shown in FIG. 25 , in the fifth embodiment, the
さらに、第5実施形態では、バルブ本体3の切欠部60は、バルブ本体3の軸方向から視て、2つの切削面63、64により形成されているので、バルブ本体3の第1壁部11に対し、切欠部60を切削加工等で形成する際の工程を簡素にすることが可能である。
Furthermore, in the fifth embodiment, the
(第6実施形態)
第6実施形態について説明する。第6実施形態も、第1実施形態等に対して切欠部60の構成を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment will be described. 6th Embodiment also changes the structure of the
図26に示すように、第6実施形態では、バルブ本体3の切欠部60は、バルブ本体3の軸方向から視て、1つの切削面65により形成されている。その切削面65はバルブ本体3の接線方向に沿うように形成されている。この第6実施形態においても、切欠部60は、シールリング5が通過可能な幅に切り欠かれている。これにより、シールリング5の組み付け時、切欠部60を通してシールリング5を溝部10に嵌め入れることが可能である。そのため、シールリング5の径方向の変形量を小さくすることが可能である。したがって、第6実施形態においても、バタフライバルブ1は、シールリング5の本来の形状を維持することで、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
As shown in FIG. 26 , in the sixth embodiment, the
さらに、第6実施形態では、バルブ本体3の切欠部60は、バルブ本体3の軸方向から視て、1つの切削面65により形成されているので、バルブ本体3の第1壁部11に対し、切欠部60を切削加工等で形成する際の工程を、より簡素にすることが可能である。
Furthermore, in the sixth embodiment, the
(第7~9実施形態)
第7~9実施形態について、図27~図30を参照して説明する。第7~9実施形態は、バルブ本体3に切欠部60を設ける位置に関するものである。なお、第7~9実施形態では、切欠部60の形状を、第6実施形態で説明したものと同一の形状として説明するが、切欠部60の形状は、第1~第5実施形態で説明したものを適用してもよい。
(Seventh to ninth embodiments)
Seventh to ninth embodiments will be described with reference to FIGS. 27 to 30. FIG. The seventh to ninth embodiments relate to positions where the
(第7実施形態)
図27および図28に示すように、第7実施形態では、バルブ本体3の切欠部60は、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置を含むように設けられている。また、第7実施形態では、切欠部60は、シャフト4の回動軸42をバルブ本体3に投影した位置を含むように設けられているともいえる。また、切欠部60は、バルブ本体3の軸34に対し、ハウジング2の駆動機構側に設けられている。
(Seventh embodiment)
As shown in FIGS. 27 and 28 , in the seventh embodiment, the
シャフト4をバルブ本体3に投影した位置は、バルブの全閉状態と開放状態において、ガス通路6の内壁6aとバルブ本体3との距離が殆ど変ることが無い。そのため、その位置では、バタフライバルブ1がガス通路6を開放した時でも、シールリング5の形状が径方向外側に拡がることが防がれる。したがって、第7実施形態の構成によれば、上述した第1比較例のようにシールリング5が切欠部60に乗り上げることが防がれるので、バタフライバルブ1の作動不良を防ぐことができる。
When the
(第8実施形態)
図29に示すように、第8実施形態では、バルブ本体3の切欠部60は、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置に対しバルブ本体3の軸34を挟んで径方向反対側の位置を含むように設けられる。この位置も、バルブの全閉状態と開放状態において、ガス通路6の内壁6aとバルブ本体3との距離が殆ど変ることが無い。したがって、第8実施形態も、第7実施形態等と同一の作用効果を奏することができる。
(Eighth embodiment)
As shown in FIG. 29 , in the eighth embodiment, the
(第9実施形態)
図30に示すように、第9実施形態では、バルブ本体3の切欠部60は、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置に設けられ、さらに、その位置に対しバルブ本体3の軸34を挟んで径方向反対側の位置を含むように設けられる。この第9実施形態も、第7、第8実施形態等と同一の作用効果を奏することができる。
(Ninth embodiment)
As shown in FIG. 30, in the ninth embodiment, the
(第10実施形態)
第10実施形態について説明する。第10実施形態は、第1実施形態等に対してバルブ本体3とシールリングの構成を変更したものであり、その他については第1実施形態等と同様であるため、第1実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
(Tenth embodiment)
A tenth embodiment will be described. The tenth embodiment differs from the first embodiment, etc. in that the configuration of the
図31および図32に示すように、第10実施形態では、バルブ本体3の径方向外側の外縁部に被さるように、被覆型シールリング9が設けられている。
被覆型シールリング9は、バルブ本体3の軸方向の一方に設けられる第1環状壁91、バルブ本体3の軸方向の他方に設けられる第2環状壁92、および、バルブ本体3の径方向外側において第1環状壁91と第2環状壁92とを接続する接続壁93とを有している。
As shown in FIGS. 31 and 32, in the tenth embodiment, a covering
The covered
そして、バルブ本体3の径方向外側の外縁部の一部には、切欠部60が設けられている。切欠部60は、第1環状壁91および第2環状壁92が通過可能な幅に切り欠かれている。なお、切欠部60の構成については、第1~第9実施形態で説明した構成を適用することが可能である。
A
第10実施形態においても、被覆型シールリング9の組み付け時、被覆型シールリング9の第1環状壁91または第2環状壁92を切欠部に通し、バルブ本体3の径方向外側の外縁部に被覆型シールリング9を被せることが可能である。そのため、被覆型シールリング9の内径をバルブ本体3の外径より大きくすることが無いので、被覆型シールリング9の径方向の変形量を小さくすることが可能である。したがって、第10実施形態のバタフライバルブ1も、第1~第9実施形態と同様に、被覆型シールリング9の本来の形状を維持することで、ガス通路6の全閉時におけるガス漏れを防ぎ、閉じ切り性を向上することができる。
In the tenth embodiment as well, when the covering
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified within the scope of the claims. Moreover, the above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be appropriately combined except when combination is clearly impossible. Further, in each of the above-described embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential, except when it is explicitly stated that they are essential or when they are clearly considered essential in principle. stomach. In addition, in each of the above-described embodiments, when numerical values such as the number, numerical value, amount, range, etc. of the constituent elements of the embodiment are mentioned, when it is clearly stated that they are particularly essential, and when they are clearly limited to a specific number in principle It is not limited to that specific number, except when In addition, in each of the above-described embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, the shape, It is not limited to the positional relationship or the like.
(1)上記実施形態では、バタフライバルブ1は、EGR装置に用いられるものとして説明したが、これに限らない。バタフライバルブ1は、例えば燃料電池の気体燃料の流量調整など、ガス通路6を流れるガスの流量を調整する種々の用途に用いることが可能である。そして、このバタフライバルブ1は、ガス通路6を全閉状態にしたときの閉じ切り性が求められるものに好適に用いることができる
(1) In the above embodiment, the
(2)上記実施形態では、シールリング5、9は、樹脂、金属、または、樹脂と金属とを組み合わせたものとして説明したが、これに限らない。シールリング5、9は、例えば硬質ゴムまたはエラストマー等、種々の材料により構成することができる。 (2) In the above embodiments, the seal rings 5 and 9 are made of resin, metal, or a combination of resin and metal, but the present invention is not limited to this. The sealing rings 5, 9 can consist of various materials, for example hard rubber or elastomer.
(3)上記実施形態では、切欠部60は、第1壁部11に設けられるものとして説明したが、これに限らない。切欠部60は、第2壁部12に設けてもよく、または、第1壁部11と第2壁部12の両方に設けてもよい。
(3) In the above embodiment, the
(4)上記実施形態では、切欠部60は、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置、または、その位置に対しバルブ本体3の軸34を挟んで径方向反対側の位置を含むように設けられるものとして説明したが、これに限らない。切欠部60は、シャフト4をバルブ本体3に投影した位置を含まない位置に設けてもよく、または、その位置に対しバルブ本体3の軸34を挟んで径方向反対側の位置を含まない位置に設けてもよい。
(4) In the above embodiment, the
1 バタフライバルブ
3 バルブ本体
4 シャフト
5 シールリング
6 ガス通路
10 溝部
11 第1壁部
12 第2壁部
50 合口部
60 切欠部
1
Claims (6)
前記ガス通路内に設けられる略円盤状のバルブ本体(3)と、
前記バルブ本体を前記ガス通路内で回動可能に支持するシャフト(4)と、
前記バルブ本体の径方向外側の外縁部に前記バルブ本体の周方向に延びるように設けられる溝部(10)と、
前記溝部のうち前記バルブ本体の軸方向の一方の壁を構成する第1壁部(11)と、
前記溝部のうち前記バルブ本体の軸方向の他方の壁を構成する第2壁部(12)と、
環状に形成され、周方向の一部に切れ目としての合口部(50)を有し、前記第1壁部と前記第2壁部との間で前記溝部に嵌合するシールリング(5)と、
前記第1壁部および前記第2壁部の少なくとも一方に設けられ、前記シールリングが通過可能な幅に切り欠かれた切欠部(60)と、を備え、
前記切欠部を形成する周方向の一方の壁面(61)と他方の壁面(62)はいずれも、それらの壁面の法線方向外側に前記シールリングが配置されるように傾斜しており、
前記シールリングの前記合口部を形成する周方向の一方の端面と前記シールリングの軸(500)とのなす角をα、前記切欠部を形成する周方向の他方の壁面と前記バルブ本体の軸とのなす角をβ、とすると、α<βの関係を有しているバタフライバルブ。 In a butterfly valve provided in the gas passage (6),
a substantially disk-shaped valve body (3) provided in the gas passage;
a shaft (4) rotatably supporting the valve body in the gas passage;
a groove (10) extending in the circumferential direction of the valve body in the radially outer edge of the valve body;
a first wall portion (11) forming one wall of the groove portion in the axial direction of the valve body;
a second wall portion (12) forming the other wall of the groove portion in the axial direction of the valve body;
a seal ring (5) which is formed in an annular shape, has an abutment (50) as a break in a part of the circumferential direction, and is fitted in the groove between the first wall and the second wall; ,
A notch (60) provided in at least one of the first wall and the second wall and having a width through which the seal ring can pass;
Both one wall surface (61) and the other wall surface (62) in the circumferential direction forming the notch are inclined so that the seal ring is arranged outside in the normal direction of the wall surfaces,
The angle between one circumferential end surface of the seal ring forming the abutment portion and the shaft (500) of the seal ring is α, and the other circumferential wall surface forming the notch portion and the axis of the valve body. A butterfly valve having a relationship of α<β, where β is the angle formed by and β .
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