JPWO2017098622A1

JPWO2017098622A1 - バルブ装置

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Publication number: JPWO2017098622A1
Application number: JP2017554728A
Authority: JP
Inventors: 明良前林; 拓朗頭井; 裕彦加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: JP6644085B2; WO2017098622A1

Abstract

従来のバルブ装置よりも、弾性体の押圧をシールに伝えやすくし、耐久性を持たせつつ、弾性体の力の大きさを変えずに、さらにシール性を向上させることが求められている。
バルブ装置内に、流体が通る流体通路を有するハウジングと、ハウジング内に摺動可能に設けられ、摺動により流体通路を開閉する弁を有する弁軸と、ハウジングと弁軸との間に弁軸を径方向に囲むように設けられ、弁軸の軸線方向に凹部を有し圧力により変形するシールとシールの凹部に設けられ弁軸の径方向にシールを押圧する弾性体とを有するシール部とを設けるようにし、シール部は、シールの凹部の弁軸側にある側面の付け根の第一の厚さ群がシールの凹部の弁軸側にある側面の弁軸と接触する部分の第二の厚さ群よりも薄いようにする。

Description

本発明は、流体の漏洩を抑制するシールを有するバルブ装置に関するものである。

従来のバルブ装置は、アクチュエータ等によってハウジング内にある弁軸を軸受けに支持させながら摺動させ、弁軸に取り付けられた弁がハウジング内にある流体の通路を開閉することにより、流体の流量を調節している。

しかし、従来のバルブ装置は、弁軸と軸受けの間から不要な箇所に流体が漏洩していた。

この改善策として、従来の排気ガス循環バルブ装置は、ハウジングと弁軸との間に弾性体と弾性体の外面を覆うように設けられたシールとからなるシール部を設けている。シール部は、プラグがハウジングに圧入密着され、弾性体が径方向に押し広げられることによってシールを弁軸に押し付けると共に弾性体がシールをプラグに押し付ける。従来の排気ガス循環バルブ装置は、上記のような構成にしたので、排気圧力に左右されることなく弁軸と軸受けの隙間から排気ガスや異物、水分等が弁軸の摺動部分や、弁軸を駆動するアクチュエータ部分に漏洩するのを抑制し、弁軸と軸受けとのシール性を向上させる。（例えば、特許文献１参照。）

国際公開第２０１０／０１８６５０号

しかしながら、弾性体の押圧をシールに伝えやすくし、耐久性を持たせつつ、弾性体の力の大きさを変えずに、上記した従来の排気ガス循環バルブ装置よりもさらにシール性を向上させることが求められている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、弾性体の押圧をシールに伝えやすくし、耐久性を持たせつつ、弾性体の力の大きさを変えずに、さらにシール性を向上させるバルブ装置を提供することを目的とする。

本発明に係るバルブ装置は、流体が通る流体通路を有するハウジングと、ハウジング内に摺動可能に設けられ、摺動により流体通路を開閉する弁を有する弁軸と、ハウジングと弁軸との間に弁軸を径方向に囲むように設けられ、弁軸の軸線方向に凹部を有し圧力により変形するシールとシールの凹部に設けられ弁軸の径方向にシールを押圧する弾性体とを有するシール部とを備え、シール部は、シールの凹部の弁軸側にある側面の付け根の第一の厚さ群がシールの凹部の弁軸側にある側面の弁軸と接触する部分の第二の厚さ群よりも薄い。

本発明に係るバルブ装置によれば、シールが変形しやすくなるため、弾性体の押圧をシールに伝えやすくなり、耐久性を持たせつつ、弾性体の力の大きさを変えずに、弁軸へのシールの追従性を向上させシール性を向上させることができる。

本発明の実施の形態1に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置の軸線方向断面図である。本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置のフィルタの拡大軸線方向断面図である。本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置のシール部の拡大軸線方向断面図である。

以下、本発明に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置を例に挙げて、図面を参照しつつ説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１の軸線方向断面図を示す。本発明の実施の形態１に係る排気ガス循環バルブ装置１は、排気ガスの流量を調節するものである。排気ガス循環バルブ装置１は、流体が通る通路を有するハウジング２と、ハウジング２内にある弁軸３と、弁軸３を支持する軸受け４と、弁軸３を摺動させるアクチュエータ５と、弁軸３に取り付けられハウジング２の通路を開閉する弁６，７と、弁６，７と当接する弁座８，９と、弁軸３のアクチュエータ５側の端部に当接するバネ受け座１０と、バネ受け座１０を付勢する付勢体１１と、弁軸３の表面の付着物を除去するフィルタ１２と、ハウジング２と弁軸３との間をシールするシール部１３と、軸受け４とフィルタ１２とシール部１３とをハウジング２に固定する固定部１４と、弁軸３のアクチュエータ５側と反対側の端部を支持する軸端受け１５と、軸端受け１５を覆う蓋体１６とを備えている。

ハウジング２は、ハウジング２と連通した図示しないパイプから排気ガスが流入してくる流入口１７と、ハウジング２と連通した図示しないパイプへ排気ガスを流出させる流出口１８，１９とを設けており、流入口１７と流出口１８，１９とはハウジング２内においてそれぞれ通路で連通している。
また、ハウジング２は、軸受け４とフィルタ１２とシール部１３とを固定部１４によって固定するための突起２７が設けられている。

弁軸３は、円柱形状をしており、ハウジング２内に軸線方向に摺動可能に設けられている。
なお、弁軸３は、円柱形状でなくても軸線方向に摺動可能な棒状であれば、これに限らない。

軸受け４は、弁軸３よりも径が大きい円柱形状をしている。軸受け４は、ハウジング２内に設けられ、軸線方向に弁軸３を通す貫通穴が設けられており、弁軸３を軸線方向に摺動可能に支持している。つまり、軸受け４の径方向の断面は円環状となる。
なお、軸受け４は、円柱形状をしているとしたが、弁軸３を通す貫通穴が設けられ、弁軸３を支持できるものであれば、これに限らない。また、軸受け４の径方向の断面は円環状の形状をしているとしたが、弁軸３を支持できるのであれば、これに限らない。

アクチュエータ５は、ハウジング２の端面に取り付けられている。アクチュエータ５は、弁軸３を軸線方向に押圧するアクチュエータ軸２０を有し、アクチュエータ軸２０でバネ受け座１０を介して弁軸３を押圧することにより弁軸３を摺動させる。
なお、アクチュエータ５は、例えばモータ等である。

弁６，７は、弁軸３よりも径が大きい円盤形状をしており、弁軸３を通す貫通穴が設けられている。弁６，７は、径方向の断面は円環状の形状をしており、軸線方向の断面は弁座８，９と当接させやすいように左右の隅が切られた台形の形状をしている。
弁６，７は、貫通穴に弁軸３を通して、弁軸３に取り付けられ、弁軸３の摺動に伴い、ハウジング２内を移動する。このようにして、弁６，７は、ハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路を開閉可能なように弁軸３に取り付けられている。
なお、弁６，７は、径方向の断面は円環状の形状をしており、軸線方向の断面は弁座８，９と当接させやすいように左右の隅が切られた台形の形状をしているとしたが、弁軸３を通す貫通穴が設けられ、弁座８，９と当接させることでハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路を開閉可能にさせる形状であれば、これに限らない。

弁座８，９は、貫通穴が設けられ、弁座８，９の外径が弁６，７の外径よりも大きく、弁座８，９の内径が弁６，７の外径よりも小さい円環状をしている。弁座８，９は、弁６，７がハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路を塞ぐ際に、弁６，７に当接してシールするようにハウジング２に取り付けられる。弁座８，９は、例えば樹脂製のシールである。弁座８，９を樹脂製のシールとすることで、弁６，７がハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路を塞ぐ際にシール性が高まる。
なお、弁座８，９は、円環状をしているとしたが、弁６，７がハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路を塞ぐ際に、弁６，７に当接してシールするような形状であれば、これに限らない。

バネ受け座１０は、径方向に広がる淵とアクチュエータ５側の反対側に凸部を設けた形状をしている。バネ受け座１０は、バネ受け座１０の凸部が弁軸３のアクチュエータ５側の端部に当接するように弁軸３に取り付けられている。
なお、バネ受け座１０は、径方向に広がる淵とアクチュエータ５側の反対側に凸部を設けた形状をしているとしたが、円盤形状等、弁軸３のアクチュエータ５側の端部に当接する箇所があれば、これに限らない。

付勢体１１は、ハウジング２とバネ受け座１０の径方向に広がる淵との間に圧縮した状態で設けられている。付勢体１１がハウジング２とバネ受け座１０との間に圧縮した状態で設けられていることにより、付勢体１１の付勢力によってバネ受け座１０がアクチュエータ５側に付勢され、それに伴いバネ受け座１０が取り付けられた弁軸３がアクチュエータ５側に摺動し、弁軸３に取り付けられた弁６，７が弁座８，９と当接する方向に付勢される。
付勢体１１は、例えばコイルバネ等である。なお、バネ受け座１０を付勢できればコイルバネに限らない。また、付勢体１１は、ハウジング２とバネ受け座１０の径方向に広がる淵との間に圧縮した状態で設けられているとしたが、バネ受け座１０が円盤形状の場合は、淵でなくてもよい。付勢体１１は、バネ受け座１０を付勢できればどこに設けてもかまわない。

図２は、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のフィルタ１２の拡大軸線方向断面図を示す。フィルタ１２は、弁軸３を通す貫通穴が設けられ、ハウジング２まで届く径方向に広がる淵とアクチュエータ５側の反対側に凸部を設けた形状をしている。フィルタ１２は、ハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路側に設けられている。
フィルタ１２は、弁軸３に付着する排気ガスの煤等の付着物を削り落とすことができる。排気ガスの煤等の付着物を削り落とすことにより、弁軸３に付着物がついて弁軸３の径方向が大きくなり、摺動に支障が出ることを防止する。
フィルタ１２は、ホルダ２１と、網２２と、押さえ板２３とを備える。

ホルダ２１は、軸受け４側の端部にハウジング２まで届く径方向に広がる淵を有し、軸受け４と反対側の端部に底を有する凸部を設けている。底には弁軸３を通す貫通穴を設けている。なお、底は平らとは限らず、尖っている形状等閉じた形状であればよい。

網２２は、棒状をしており、ホルダ２１内に設けられる。網２２は、最初ホルダ２１の淵から凸部の底までの深さよりも長くしている。また、網２２は、弁軸３を通す貫通穴を有する。
網２２は、例えば金網等である。なお、金網に限らない。

押さえ板２３は、弁軸３を通す貫通穴が設けられ、円環状をしている。押さえ板２３は、網２２をホルダ２１内に設ける際に、ホルダ２１の淵に押さえ板２３を当接させることで、網２２をホルダ２１に押圧する。これにより、網２２は貫通穴を縮小するように変形し、弁軸３表面に精度よく当接する。また、押さえ板２３は、網２２がシール部１３を傷つけることを防止する。
なお、押さえ板２３は、円環状をしているとしたが、網２２をホルダ２１に押圧することができれば、これに限らない。
さらに、例えばアクチュエータ側からシール部１３、軸受け４、フィルタ１２のような順番に存在する場合、押さえ板２３は使用しなくてもよい。

図３は、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のシール部１３の拡大軸線方向断面図を示す。シール部１３は、弁軸３に当接し、弁軸３を囲うような形状をしている。シール部１３は、弁軸３の軸線方向には軸受け４とフィルタ１２との間に設けられ、さらに径方向ではハウジング２と弁軸３との間に設けられている。シール部１３は、ハウジング２と弁軸３との間の隙間をシールする。
シール部１３は、シール２４と、弾性体２５と、プラグ２６とを備えている。
なお、シール部１３は、弁軸３の軸線方向には軸受け４とフィルタ１２との間に設けられるとしたが、これに限らない。例えば、シール部１３は、軸受け４よりもアクチュエータ側に存在していてもよい。

シール２４は、プラグ２６内に設けられている。また、シール２４は、弁軸３を中に通して弁軸３を囲むように、弁軸３を通す貫通穴が設けられている。さらに、シール２４は、弁軸３の軸線方向に弾性体２５を設ける凹部を弁軸３を囲むように有し、弾性体２５の圧力により変形する。シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さの値の範囲がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さの値の範囲よりも薄くなっている。ここで、以降は「厚さの値の範囲」を「厚さ群」と呼ぶことにする。また、排気ガスの圧力がシール２４を押し広げることにより、さらにシール性をあげることができる。

付け根２８とは、例えばシール２４の凹部の底からシール２４の開口の端までをｈとすると、シール２４の凹部の底からｈ／４の範囲とする。付け根２８は、弾性体２５の押圧があまりかかっておらず、弁軸３の押圧には直接使用しない箇所である。ただし、付け根２８は、シール２４の凹部の底からシール２４の開口の端までをｈとすると、シール２４の凹部の底からｈ／４の範囲としたが、例えばｈ／３やｈ／５等でもよく、これに限らない。

また、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群よりも薄くなっているとしたが、ここでは例えば、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群が０．５ｍｍ、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群が２ｍｍから２．１ｍｍとし、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群の半分以下になるようにしている。ただし、数値はあくまでも例であって、これに限らない。

さらに、上記はシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群を０．５ｍｍと均一にしたが、例えば０．４８ｍｍから０．５ｍｍと値に幅を持たせてもよい。このときも、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群が０．４８ｍｍから０．５ｍｍ、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群が２ｍｍから２．１ｍｍとなり、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群の半分以下になるようになる。逆に、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群を２ｍｍから２．１ｍｍとしたが、例えば２ｍｍと均一にしてもよい。このときも、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群が０．５ｍｍ、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群が２ｍｍとなり、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群の半分以下になるようになる。つまり、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群の半分以下になるようになっていれば、厚さの値は幅があっても均一でもよい。ここで、上記数値はあくまでも例であって、これに限らない。

シール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が軸線方向の断面において、曲面の形状をしている。シール２４は、弁軸３との接触面積が広い方がシール性がよい。ここで、従来のシールは、シールの凹部の弁軸側にある側面全体が弁軸と広く面接触しているように見えるが、弁軸が、例えば組み立て時や製造時の寸法の誤差等で傾きや隙間が生じた場合、シールの凹部の弁軸側にある側面の一部が線接触のような狭い範囲でしか弁軸と接触しなくなる傾向がある。一方、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のシール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が軸線方向の断面において、曲面の形状をしていることで、弁軸３が、例え組み立て時や製造時の寸法の誤差等で傾きや隙間が生じても、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が弁軸３に沿うようになっていて面接触しやすくなっている。つまり、弁軸３に傾きや隙間が生じた場合、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のシール２４は、安定して、ハウジング２と弁軸３との間の隙間をシールする。

さらに、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が弁軸３とより広く面接触することにより、シール２４が弁軸３を押す圧力が減る。弁軸が、例えば組み立て時や製造時の寸法の誤差等で傾きや隙間が生じた場合、弾性体の押圧をＦ、従来のシールの凹部の弁軸側にある側面の弁軸と接触する部分との接触面積をＳ１とすると、この時の圧力Ｐ１はＰ１＝Ｆ／Ｓ１である。同様の弾性体を用いて、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９を曲面にすると、弾性体２５の押圧は同様にＦ、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のシール２４と弁軸３との接触面積をＳ２とすると、この時の圧力Ｐ２はＰ２＝Ｆ／Ｓ２となる。ここで、Ｓ１＜Ｓ２であるので、Ｐ１＞Ｐ２となる。圧力が小さい方が摩擦は小さくなるため、シール２４の摩耗を鈍化させ、高寿命化につながる。

シール２４は、例えば樹脂やゴムである。シール２４は、樹脂の中でも特に耐熱性、潤滑性、耐腐食性があり、摩耗しにくく、シール２４の寿命が長くなるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がよい。なお、材料は弾性体２５の圧力により変形するものあれば、これに限らない。

シール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群よりも薄くすることにより、シール２４がより変形しやすいため、弾性体２５の押圧をシール２４に伝えやすくなり、シール２４はより弁軸３に密着する。上記の構成により、弾性体２５の力の大きさを変えずにシール性をよくすることができる。また、弁軸３と接触することによりシール２４が弁軸３と摩れることによる摩耗が起こるが、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９をシール２４の付け根２８よりも太くすることで、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面すべてを薄くしたときよりも摩耗しても耐久性が保たれる。さらに、弾性体２５を従来と同じものを使用する場合は、弾性体２５の押圧をシール２４に伝えやすくなるためシール部１３はハウジング２と弁軸３とに押圧する圧力が強くなる。このため、シール２４が摩耗してシール２４と弁軸３との間に隙間があきだしても、弾性体２５の押圧が伝わりやすいため、弾性体２５がシール２４を押圧し、よりシール性がよい。つまり、従来よりもシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群が摩耗により薄くなって弁軸３とシール２４との間に隙間をあけてしまう時間を遅らせることができ、高寿命化につながる。
さらに、弾性体２５は、従来よりも弾性体２５の力が小さいものを用いても、従来と同じシール性にできる。弾性体２５の力が小さいものを用いることで、シール２４が弁軸３を押す圧力が減る。圧力が小さい方が摩擦は小さくなるため、シール２４の摩耗を鈍化させ、高寿命化につながる。

弾性体２５は、シール２４の凹部に設けられ、シール２４と同様に、弁軸３を囲むように設けられている。弾性体２５の軸線方向の断面は、二つに折り曲げたような形状をしている。弾性体２５は、弁軸３の径方向にシール２４を押圧し、シール２４を弁軸３に押し付けると共にシール２４をプラグ２６に押し付ける。
なお、弾性体２５は、弁軸３の径方向にシール２４を押圧し、シール２４を弁軸３に押し付けると共にシール２４をプラグ２６に押し付ける形状であれば、これに限らない。
弾性体２５は、例えば耐腐食性、耐熱性の効果がある金属製のバネである。弾性体２５は、金属製のバネの中でも特に耐腐食性、耐熱性の効果があるステンレス鋼のバネがよい。なお、材料はこれに限らない。

プラグ２６は、ハウジング２の間に設けられ、弁軸３を通す貫通穴とシール２４を設ける凹部とを有する円柱形状である。プラグ２６は、ハウジング２に圧入密着される。プラグ２６は、シール２４をプラグ２６とフィルタ１２との間に設けることにより、シール２４が弁軸３の摺動によって軸線方向に移動するのを防ぐ。
なお、プラグ２６は、軸受け４と一体に形成してもよい。このようにすることにより部品点数が減少する。また、部品点数の減少による組み立て性がより向上する。
また、プラグ２６は、シール部１３が軸受け４よりもアクチュエータ側に存在する場合、ハウジング２と一体に形成することも可能である。このようにすることにより部品点数が減少する。また、部品点数の減少による組み立て性がより向上する。

固定部１４は、弁軸３を通す貫通穴が設けられ、円環状をしている。固定部１４は、軸受け４と、フィルタ１２と、シール部１３とをハウジング２の突起２７との間に挟み込むことにより、軸受け４と、フィルタ１２と、シール部１３とをハウジング２に固定する。
なお、固定部１４は、軸受け４がカーボン等のような圧入すると割れて破損してしまうような材料の場合に用いる。カーボン等のような圧入すると割れて破損してしまうような材料で製造された軸受け４は、軸受け４をハウジング２に圧入して固定することが不可能なため、固定部１４で固定する。逆に、軸受け４が銅等のような圧入可能な材料の場合には、軸受け４のみで固定可能なため、固定部１４は使用しなくてもよい。

軸端受け１５は、ハウジング２まで届く径方向に広がる淵と弁軸３を通すとともに支持して固定する貫通穴が設けられた形状をしている。軸端受け１５は、ハウジング２の端部に設けられ、貫通穴により弁軸３のアクチュエータ５側と反対側の端部を摺動可能に支持する。
なお、軸端受け１５は、ハウジング２まで届く径方向に広がる淵と弁軸３を通すとともに支持して固定する貫通穴が設けられた形状をしているとしたが、弁軸３のアクチュエータ５側と反対側の端部を摺動可能に支持することができれば凹部等でもよい。

蓋体１６は、アクチュエータ５側と反対側に凸部が設けられ、外周はハウジング２にひっかかるように径方向に押圧する形状をしている。蓋体１６は、ハウジング２に軸端受け１５を当接させ、軸端受け１５を覆うようにハウジング２のアクチュエータ５側と反対側の端面に設けられる。蓋体１６は、弁軸３の摺動範囲を確保するために外部に膨出している。ここで、蓋体１６は、弁軸３の摺動範囲を確保するために外部に膨出しているとしたが、これに限らない。

次に、本発明の実施の形態1に係る排気ガス循環バルブ装置１の動作について説明する。

ハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路を塞ぐ際は、アクチュエータ５は駆動させない。付勢体１１が、ハウジング２とバネ受け座１０との間に圧縮した状態で設けられていることにより、付勢体１１の付勢力によってバネ受け座１０がアクチュエータ５側に付勢される。それに伴いバネ受け座１０が取り付けられた弁軸３がアクチュエータ５側に摺動する。このとき、弁軸３は軸受け４に支持されながら摺動する。弁軸３の摺動により、弁軸３に取り付けられた弁６，７が弁座８，９と当接する方向に付勢され、弁６，７がハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路を塞ぐ。このとき、フィルタ１２は、弁軸３が摺動する際に排気ガスの煤等を削り落とす。また、シール部１３は、弾性体２５がシール２４を弁軸３の径方向に押圧し、その圧力によりシール２４は変形する。シール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群よりも薄いため、弾性体２５の押圧によるシール２４の変形を容易にし、シール部１３はハウジング２と弁軸３との間をシールする。また、排気ガスの圧力がシール２４を押し広げることにより、さらにシール性をあげている。なお、軸受け４とフィルタ１２とシール部１３とは、固定部１４によって固定されているため弁軸３と共に摺動することはない。

また、ハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９がそれぞれ連通する通路を開放する際は、アクチュエータ５を駆動させる。アクチュエータ５は、アクチュエータ軸２０をアクチュエータ５側とは反対側に押圧し、弁軸３が取り付けられたバネ受け座１０をアクチュエータ５側とは反対側に押圧する。それに伴いバネ受け座１０が取り付けられた弁軸３がアクチュエータ５側とは反対側に摺動する。このとき、弁軸３は軸受け４に支持されながら摺動する。なお、付勢体１１が、ハウジング２とバネ受け座１０との間に圧縮した状態で設けられていることにより、付勢体１１の付勢力によってバネ受け座１０がアクチュエータ５側に付勢されているが、アクチュエータ５がアクチュエータ軸２０をアクチュエータ５側とは反対側に押圧する力は付勢体１１の付勢力に勝っている。弁軸３の摺動により、弁軸３に取り付けられた弁６，７が弁座８，９から離れる方向に付勢され、弁６，７がハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９がそれぞれ連通する通路を開放する。このとき、フィルタ１２は、弁軸３が摺動する際に排気ガスの煤等を削り落とす。また、シール部１３は、弾性体２５がシール２４を弁軸３の径方向に押圧し、その圧力によりシール２４は変形する。シール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群がシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群よりも薄いため、弾性体２５の押圧によるシール２４の変形を容易にし、シール部１３はハウジング２と弁軸３との間をシールする。また、排気ガスの圧力がシール２４を押し広げることにより、さらにシール性をあげている。なお、軸受け４とフィルタ１２とシール部１３とは、固定部１４によって固定されているため弁軸３と共に摺動することはない。上記のように、シール部１３は、ハウジング２の流入口１７と流出口１８，１９とがそれぞれ連通する通路の開閉にかかわらず常にハウジング２と弁軸３の間をシールしている。

以上述べたように、本実施の形態１にて示したバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１にあっては、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の付け根２８の厚さ群をシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群よりも薄くすることにより、シール２４がより変形しやすいため、弾性体２５の押圧をシール２４に伝えやすくなり、シール２４はより弁軸３に密着する。上記の構成により、弾性体２５の力の大きさを変えずにシール性をよくすることができる。また、弁軸３と接触することによりシール２４が弁軸３と摩れることによる摩耗が起こるが、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９をシール２４の付け根２８よりも太くすることで、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面すべてを薄くしたときよりも摩耗しても耐久性が保たれる。さらに、弾性体２５を従来と同じものを使用する場合は、弾性体２５の押圧をシール２４に伝えやすくなるためシール部１３はハウジング２と弁軸３とに押圧する圧力が強くなる。このため、シール２４が摩耗してシール２４と弁軸３との間に隙間があきだしても、弾性体２５の押圧が伝わりやすいため、弾性体２５がシール２４を押圧し、よりシール性がよい。つまり、従来よりもシール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９の厚さ群が摩耗により薄くなって弁軸３とシール２４との間に隙間をあけてしまう時間を遅らせることができ、高寿命化につながる。
さらに、弾性体２５は、従来よりも弾性体２５の力が小さいものを用いても、従来と同じシール性にできる。弾性体２５の力が小さいものを用いることで、シール２４が弁軸３を押す圧力が減る。圧力が小さい方が摩擦は小さくなるため、シール２４の摩耗を鈍化させ、高寿命化につながる。

また、本実施の形態１におけるバルブ装置にあっては、シール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が軸線方向の断面において、曲面の形状をしていることで、弁軸３に傾きや隙間が生じた場合、シール２４は、安定して、ハウジング２と弁軸３との間の隙間をシールする。シール２４は、弁軸３との接触面積が広い方がシール性がよい。ここで、従来のシールは、シールの凹部の弁軸側にある側面全体が弁軸と広く面接触しているように見えるが、弁軸が、例えば組み立て時や製造時の寸法の誤差等で傾きや隙間が生じた場合、シールの凹部の弁軸側にある側面の一部が線接触のような狭い範囲でしか弁軸と接触しなくなる傾向がある。一方、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のシール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が軸線方向の断面において、曲面の形状をしていることで、弁軸３が、例え組み立て時や製造時の寸法の誤差等で傾きや隙間が生じても、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が弁軸３に沿うようになっていて面接触しやすくなっている。つまり、弁軸３に傾きや隙間が生じた場合、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のシール２４は、安定して、ハウジング２と弁軸３との間の隙間をシールする。

さらに、本実施の形態１におけるバルブ装置にあっては、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が弁軸３とより広く面接触することにより、シール２４が弁軸３を押す圧力が減る。弁軸が、例えば組み立て時や製造時の寸法の誤差等で傾きや隙間が生じた場合、弾性体の押圧をＦ、従来のシールの凹部の弁軸側にある側面の弁軸と接触する部分との接触面積をＳ１とすると、この時の圧力Ｐ１はＰ１＝Ｆ／Ｓ１である。同様の弾性体を用いて、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９を曲面にすると、弾性体２５の押圧は同様にＦ、本発明の実施の形態１に係るバルブ装置を含む排気ガス循環バルブ装置１のシール２４と弁軸３との接触面積をＳ２とすると、この時の圧力Ｐ２はＰ２＝Ｆ／Ｓ２となる。ここで、Ｓ１＜Ｓ２であるので、Ｐ１＞Ｐ２となる。圧力が小さい方が摩擦は小さくなるため、シール２４の摩耗を鈍化させ、高寿命化につながる。

上記した本実施の形態にて示したバルブ装置では、弾性体２５は、図３のように断面において折り曲げた箇所以外は弾性体２５と弾性体２５が並行なものを用いたが、並行ではなく折り曲げた箇所から離れるにつれて弾性体２５と弾性体２５が離れていく形状でもよい。このように構成されたバルブ装置であっても、上記した実施の形態１の効果を得ることができる。

上記した本実施の形態にて示したバルブ装置では、シール２４は弁軸３に当接する側面とハウジング２に当接する側面とで対称な形状をしているが、シール２４は弁軸３に当接する側面とハウジング２に当接する側面とで非対称な形状でもよい。例えば、弁軸３に当接する側面は付け根２８を薄くするが、ハウジング２に当接する側面は均一の厚さ群でもよい。このように構成されたバルブ装置であっても、上記した実施の形態１の効果を得ることができる。

上記した本実施の形態にて示したバルブ装置では、シール２４は、シール２４の凹部の弁軸３側にある側面の弁軸３と接触する部分２９が軸線方向の断面において、曲面の形状をしているとしたが、平面の形状でもよい。このように構成されたバルブ装置であっても、上記した実施の形態１の効果を得ることができる。

上記した本実施の形態にて示したバルブ装置では、シール２４の凹部の底の隅と弾性体２５との間には隙間３０をあけるように作られているが、隙間３０があいていなくてもよい。このように構成されたバルブ装置であっても、上記した実施の形態１の効果を得ることができる。

上記した本実施の形態にて示したバルブ装置では、排気ガス循環バルブ装置１について適応したが、流体の流量を調節できるものであればよく、排気ガスに限らない。また、例えばパージソレノイドバルブ装置やオイルバルブ装置等適応できるバルブ装置であれば、排気ガス循環バルブ装置１に限らない。このように構成されたバルブ装置であっても、上記した実施の形態１の効果を得ることができる。

ところで、上記した実施の形態に示したバルブ装置は一例に過ぎず、適宜、組み合わせや差し引いて構成することができるものであって、実施の形態単独の構成に限られるものではない。

１排気ガス循環バルブ装置、２ハウジング、３弁軸、４軸受け、
５アクチュエータ、６，７弁、８，９弁座、１０バネ受け座、
１１付勢体、１２フィルタ、１３シール部、１４固定部、
１５軸端受け、１６蓋体、１７流入口、１８，１９流出口、
２０アクチュエータ軸、２１ホルダ、２２網、２３押さえ板、
２４シール、２５弾性体、２６プラグ、２７突起、
２８付け根、２９シールの凹部の弁軸側にある側面の弁軸と接触する部分、
３０隙間。

本発明に係るバルブ装置は、流体が通る流体通路を有するハウジングと、ハウジング内に摺動可能に設けられ、摺動により流体通路を開閉する弁を有する弁軸と、ハウジングと弁軸との間に弁軸を径方向に囲むように設けられ、弁軸の軸線方向に凹部を有し圧力により変形するシールとシールの凹部に設けられ弁軸の径方向にシールを押圧する弾性体とを有するシール部とを備え、シール部は、シールの凹部の弁軸側にある側面の付け根の第一の厚さ群がシールの凹部の弁軸側にある側面の弁軸と接触する部分の第二の厚さ群よりも薄く、シールの凹部の弁軸側にある側面の前記弁軸と接触する部分の形状は、曲面である。

Claims

流体が通る流体通路を有するハウジングと、
前記ハウジング内に摺動可能に設けられ、前記摺動により前記流体通路を開閉する弁を有する弁軸と、
前記ハウジングと前記弁軸との間に前記弁軸を径方向に囲むように設けられ、前記弁軸の軸線方向に凹部を有し圧力により変形するシールと前記シールの凹部に設けられ前記弁軸の径方向に前記シールを押圧する弾性体とを有するシール部と
を備え、
前記シール部は、前記シールの凹部の前記弁軸側にある側面の付け根の第一の厚さ群が前記シールの凹部の前記弁軸側にある側面の前記弁軸と接触する部分の第二の厚さ群よりも薄い
ことを特徴とするバルブ装置。
前記付け根は、前記シールの凹部の底から所定の範囲である
ことを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
前記第一の厚さ群は、前記第二の厚さ群の半分以下の厚さである
ことを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
前記シールの凹部の前記弁軸側にある側面の前記弁軸と接触する部分の形状は、曲面である
ことを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
前記シールは、樹脂製の部材である
ことを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
前記樹脂製の部材は、ＰＴＦＥである
ことを特徴とする請求項５記載のバルブ装置。
前記弾性体は、金属製のバネである
ことを特徴とする請求項１記載のバルブ装置。
前記金属製のバネは、ステンレス鋼のバネである
ことを特徴とする請求項７記載のバルブ装置。