特開 2023-81726 バルブアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023081726

(43)【公開日】2023-06-13

(54)【発明の名称】バルブアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/226 20060101AFI20230606BHJP

【ＦＩ】

F16K1/226 D

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021195666

(22)【出願日】2021-12-01

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】390010227

【氏名又は名称】株式会社三五

(74)【代理人】

【識別番号】100101535

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 好道

(74)【代理人】

【識別番号】100161104

【弁理士】

【氏名又は名称】杉山 浩康

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 浩仁

【テーマコード（参考）】

3H052

【Ｆターム（参考）】

3H052AA02

3H052BA35

3H052CD03

3H052EA01

3H052EA03

(57)【要約】

【課題】軸が熱膨張により軸方向に伸長した際にも、弁体を良好に回動できるとともに、流路内の気体の漏出を低く抑えることができるバルブアセンブリを提案する。
【解決手段】気体が流通する流路４を有するバルブボディ２を有し、流路４を貫通する弁軸７を設け、弁軸７を２つの軸受け１４，１５を介してバルブボディ２に回転可能に軸支し、弁軸７に弁体８を取り付け、弁軸７の一端部を、駆動部３に、弁軸７の軸方向に移動可能に連結して、駆動部３により弁軸７を回動させ、付勢部材１０により、弁軸７を、駆動部３側に付勢することにより、駆動部３側と反対側に設けた軸受け１５の端面に、弁軸７の端部を係止させ、駆動部３側に設けた軸受け１４の弁体８側に、ラビリンスシール２０を弁軸７に外篏した。
【選択図】 図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体が流通する流路を有するバルブボディを有し、前記流路を貫通する弁軸を設け、該弁軸を２つの軸受けを介して前記バルブボディに回転可能に軸支し、前記弁軸に弁体を取り付け、
前記弁軸の一端部を、駆動部に、弁軸の軸方向に移動可能に連結して、該駆動部により弁軸を回動させ、
付勢部材により、前記弁軸を、前記駆動部側に付勢することにより、前記駆動部側と反対側に設けた軸受けの端面に、前記弁軸の端部を係止させ、
前記駆動部側に設けた軸受けの弁体側に、ラビリンスシールを前記弁軸に外篏したことを特徴とするバルブアセンブリ。

【請求項2】

前記ラビリンスシールは、第１プレートと、該第１プレートの前記駆動部側に設けた第２プレートと、該第２プレートの前記駆動部側に設けた第３プレートで構成され、
前記第２プレートの挿入孔に、前記弁軸が挿入され、
前記第３プレートは、前記弁軸に遊嵌されるとともに、前記バルブボディに対して固定されていることを特徴とする請求項１記載のバルブアセンブリ。

【請求項3】

有底筒状の第１筒状部材を、前記バルブボディにおける前記駆動部と反対側に、底部が流路側に位置するように貫通固定し、
有底筒状の第２筒状部材を、前記バルブボディにおける前記駆動部側に、底部が流路側に位置するように貫通固定し、
前記第１筒状部材内に前記軸受けを設け、前記弁軸を、前記第１筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通し、
前記第２筒状部材内に前記軸受けと前記ラビリンスシールを設け、前記弁軸を、前記第２筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通したことを特徴とする請求項１又は２記載のバルブアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バルブアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車等の車両に搭載し、排気ガス等の気体の流量を制御する開閉型のバルブアセンブリは、内部を気体が流通する流路管を有し、流路管内には、バタフライバルブが軸支されている。この軸を、その端部が流路管の外に露出するように、流路管の周壁を貫通させ、外側に露出した軸をアクチュエータで回動させることで、流路管内のバタフライバルブを回動及び任意の開度となるように停止させることが行われている。

【0003】

排気ガスの流量を制御するバルブアセンブリにおいては、高温の排気ガスが軸受の部分から漏洩しアクチュエータに影響を与えることを避けるとともに、バルブ軸が排気ガス圧により加振されることで傾き、バルブ軸と軸受間に隙間が生じることを避ける必要がある。

【0004】

そこで、アクチュエータ側の軸受とバルブ軸のフランジ部が、相互に摺接面を夫々球面状に形成した球面継手に構成することで、バルブ軸が傾いた際にも、シール性を確保することが提案されている（特許文献１参照）。

【0005】

しかし、排気ガス圧により加振された際に、バルブ軸は、傾斜のみならず軸方向や放射方向にも移動するが、球面継手では全てに追従することは難しく、十分なシール性を担保することが難しいという問題がある。

【0006】

そこで、バルブ軸の軸受の弁体側にラビリンスシールを設けることで、バルブ軸が加振された際にも十分なシール性を確保したバルブアセンブリが提案されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８－２７４８９５

【特許文献2】特許第４６２１５５７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、上記特許文献２記載のバルブアセンブリにおいては、そのバルブ軸は、両端部が、中央部より小径となる小径部が形成され、小径部の外側に軸受けが形成され、バルブ軸の大径部の軸受側端部にラビリンスシールが設けられている。そのため、バルブ軸の大径部と軸受との間に隙間が生じると、ラビリンスシールがその隙間に落ち、ラビリンスシールが機能し難くなるため、軸受けは軸方向に移動できないように規制されている。

【0009】

しかし、バルブ軸は、高温の排気熱に曝されているため、バルブ軸が熱膨張により軸方向に伸長すると、バルブ軸が回動しなくなる虞がある。

【0010】

そこで、本発明は、上記問題点を解決したバルブアセンブリを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記の課題を解決するために、本発明は、気体が流通する流路を有するバルブボディを有し、該バルブボディを貫通する弁軸を設け、該弁軸を２つの軸受けを介して前記バルブボディに回転可能に軸支し、前記弁軸に弁体を取り付け、
前記弁軸の一端部を、駆動部に、弁軸の軸方向に移動可能に連結して、該駆動部により弁軸を回動させ、
付勢部材により、前記弁軸を、前記駆動部側に付勢することにより、前記駆動部側と反対側に設けた軸受けの端面に、前記弁軸の端部を係止させ、
前記駆動部側に設けた軸受けの弁体側に、ラビリンスシールを前記弁軸に外篏したことを特徴とするものである。

【0012】

また、前記ラビリンスシールは、第１プレートと、該第１プレート前記駆動部側に設けた第２プレートと、該第２プレート前記駆動部側に設けた第３プレートで構成され、
前記第２プレートの挿入孔に、前記弁軸が挿入され、
前記第３プレートは、前記弁軸に遊嵌されるとともに、前記バルブボディに対して固定されていてもよい。

【0013】

また、有底筒状の第１筒状部材を、前記バルブボディにおける前記駆動部と反対側に、底部が流路側に位置するように貫通固定し、
有底筒状の第２筒状部材を、前記バルブボディにおける前記駆動部側に、底部が流路側に位置するように貫通固定し、
前記第１筒状部材内に前記軸受けを設け、前記弁軸を、前記第１筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通し、
前記第２筒状部材内に前記軸受けと前記ラビリンスシールを設け、前記弁軸を、前記第２筒状部材の底部に設けた貫通孔に挿通してもよい。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、付勢部材により、弁軸を、駆動部側に付勢するとともに、駆動部側と反対側に設けた軸受けの端面に、弁軸の端部を係止させたことにより、軸受けの端面を支点として、弁軸が傾くため、この軸受け部分における弁軸の変位量を最小にすることができる。それにより、流路内の気体がこの軸受けから外部に漏出することを低く抑えることができる。

【0015】

また、駆動部側に設けた軸受けの弁体側に、ラビリンスシールを弁軸に外篏したことにより、流路内の気体が軸受けから外部に漏出することを、低く抑えることができる。

【0016】

また、弁軸の一端部を、駆動部に弁軸の軸方向に移動可能に連結したことにより、熱膨張により軸方向に伸長した際にも、弁体を駆動部により良好に回動することができる。また、弁軸を、付勢部材により駆動部側に付勢していることにより、シール性を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施例に係るバルブアセンブリの斜視図。

【図2】図１の正面図。

【図3】図１の左側面図。

【図4】図２のＡ―Ａ線部分断面図で、駆動部を二点鎖線で示す。

【図5】図３のＢ―Ｂ線断面図で、駆動部を二点鎖線で示す。

【図6】図５の第１筒状部材付近の要部拡大図。

【図7】図５の第２筒状部材付近の要部拡大図。

【図8】図２のＣ―Ｃ線断面図。

【図9】図５のＤ―Ｄ線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。

【0019】

図１は、本発明における実施例のバルブアセンブリ１を示す斜視図を示し、バルブアセンブリ１は、バルブボディ２と駆動部３を有する。

【0020】

バルブボディ２は、図５，図８に示すように、排気ガス等の気体が流通する流路４を有する流路管５を有し、流路管５の両端は開口している。本実施例では、流路管５の上流側と下流側に、夫々、排気管を接続して、流路管５の流路４内を排気ガスが流通するようにしたが、流路４内を気体が流通すれば、流路管５の上流側と下流側を夫々任意の部材に接続して用いることができる。

【0021】

流路管５と駆動部３の本体ケーシング３ａとの間には、覆い部６が設けられている。覆い部６には、図１，図２に示すように、排出開口部６ａが２カ所形成されている。覆い部６により、外部からバルブアセンブリ１内に、埃や石等の異物や水等が侵入することを抑制するとともに、これらが内部に侵入等した際にも、排出開口部６ａより容易に排出されるようになっている。

【0022】

流路管５には、図４～図８に示すように、流路４の軸Ｘ－Ｘ方向と直交する方向に弁軸７が設けられている。弁軸７の両端が、夫々、流路管５の周壁５ｃを貫通するように、弁軸７が流路管５に設けられている。弁軸７には、バタフライバルブで構成された弁体８が固設されている。

【0023】

弁軸７は、駆動部３により回動されるようになっている。本実施例では、駆動部３に設けたモータにより、弁軸７を回動するようにしたが、空気、電気、油圧等の任意手段により、弁軸７を回動するようにしてもよい。駆動部３により、弁体８は、開方向又は閉方向に回動され、この弁体８の開度を調整することで、流路４内の流量を調整できるようになっている。

【0024】

弁軸７の駆動部３側端には、図９に示すように、円板状で、弁軸７から径方向外側に突出する鍔部7ａが固設されている。鍔部7ａには、係合孔7ｂが２カ所、弁軸７の軸方向に貫通形成されている。各係合孔7ｂには、駆動部３に設けられ、弁軸７の軸方向と平行に設けた係合突起３ｂが挿通され、弁軸７の一端部は、その軸方向に移動可能に、駆動部３に連結されている。２本の係合突起３ｂを周方向に回動することにより、弁軸７が回動するようになっている。

【0025】

弁軸７は、図５，図６に示すように、コイルスプリング等の付勢部材１０により、駆動部３側に付勢されている。また、弁軸７は、付勢部材１０により弁体８の閉方向に付勢されている。

【0026】

流路管５における、流路４の軸Ｘ－Ｘ方向と直交する方向において、図５～図７に示すように、対向する位置に第１筒状部材１１と第２筒状部材１２が設けられている。第１筒状部材１１は、円筒状に形成され、軸方向の一方には底部１１ａが設けられ、軸方向の他方は開口する有底筒状に形成されている。第１筒状部材１１は、底部１１ａが流路４側、開口部が軸Ｘ－Ｘを中心とする径方向の外側に位置するように、流路管５の駆動部３側に設けた第１取付孔５ａに篏装溶接されて、貫通固定されている。

【0027】

第２筒状部材１２は、円筒状に形成され、軸方向の一方には底部１２ａが設けられ、軸方向の他方は開口する有底筒状に形成されている。第２筒状部材１２は、底部１２ａが流路４側、開口部が軸Ｘ－Ｘを中心とする径方向の外側に位置するように、流路管５の駆動部３と反対側に設けた第２取付孔５ｂに篏装溶接されて、貫通固定されている。

【0028】

弁軸７は、第１筒状部材１１の底部１１ａの中央に設けた貫通孔１１ｂと、第２筒状部材１２の底部１２ａの中央に設けた貫通孔１２ｂに挿通されている。

【0029】

第１筒状部材１１の収納部１１ｃ内における駆動部３側には、弁軸７を支持する滑り軸受けで構成された第１軸受け１４が圧入され、第１軸受け１４が、第１筒状部材１１内に収納保持されている。また、第２筒状部材１２の収納部１２ｃ内には、弁軸７を支持する滑り軸受けで構成された第２軸受け１５が圧入され、第２軸受け１５が、第２筒状部材１２内に収納保持されている。これにより、弁軸７は、２つの軸受け１４，１５を介して、バルブボディ２の流路管５に回転可能に軸支されている。

【0030】

第１筒状部材１１の収納部１１ｃ内における第１軸受け１４の底部１１ａ（弁体８）側には、図６に示すように、ラビリンスシール２０が設けられ、このラビリンスシール２０は弁軸７に外篏されている。

【0031】

ラビリンスシール２０は、図６に示すように、第１筒状部材１１内の底部１１ａ側に設けた第１プレート２１と、第１プレート２１の駆動部３側に設けた第２プレート２２と、第２プレート２２の駆動部３側に設けた第３プレート２３で構成されている。

【0032】

第１プレート２１は、中央部に挿入孔２１ａが形成され、金属メッシュで円板状に形成されている。挿入孔２１ａ内に弁軸７が挿通され、第１プレート２１は、第２プレート２２が底部１１ａと当接することを抑制している。

【0033】

第２プレート２２は、中央部に挿入孔２２ａが形成され、金属製で円板状に形成されている。挿入孔２２ａ内に弁軸７がゆるく挿入されるとともに、第１筒状部材１１の収納部１１ｃとの間には隙間が形成され、第２プレート２２は、弁軸７の軸方向に移動できるようになっている。第２プレート２２は、流路４内の気体の背圧により、第３プレート２３側に付勢されている。

【0034】

第３プレート２３は、金属製で、第２プレート２２の厚みより厚い円板状に形成されている。第３プレート２３の中央部には、挿入孔２３ａが形成され、挿入孔２３ａ内に、弁軸７が遊嵌するように挿通されている。また、第３プレート２３は、第１筒状部材１１の収納部１１ｃ内に圧入固定され、すなわち、流路管５に対して固定されている。第３プレート２３の外周面と第１筒状部材１１の収納部１１ｃの内周面との間に隙間が殆どないように配置されている。

【0035】

弁軸７がガス圧等により加振され、弁軸７が、傾斜、軸方向、放射方向等に移動した際において、流路管５に対して固定されて第３プレート２３と、弁軸７に対して固定された第２プレート２２は相互に移動するが、流路４内の気体の圧力により、第２プレート２２は、路管５に対して固定された第３プレート２３側に付勢されて、第３プレート２３に押し付けられ、第２プレート２２と第３プレート２３は、常に相互に当接している。これにより、第２プレート２２と第３プレート２３との相互の当接面でシールされ、流路４内の気体の駆動部３側への漏洩を抑制することができる。

【0036】

また、弁軸７が、熱膨張により、弁軸７の軸方向に伸長した際にも、第２プレート２２は弁軸７に対して移動でき、流路４内の気体の背圧により、第２プレート２２は、第３プレート２３側に付勢されているため、第２プレート２２は、第３プレート２３と当接し、流路４内の気体の駆動部３側への漏洩を抑制することができる。

【0037】

なお、ラビリンスシールは、第１プレート２１と第２プレート２２と第３プレート２３以外にも、流路４内の気体が、駆動部３側に漏れることを抑制するものであれば任意の構造とすることができる。

【0038】

弁軸７の駆動部３と反対側の端部には、図７に示すように、弁軸７の軸芯を中心とする径方向の外側に向かって拡径するフランジ２７が形成されている。

【0039】

図７に示すように、付勢部材１０により、弁軸７は、駆動部３側に付勢され、弁軸７のフランジ２７は、第２軸受け１５の駆動部３と反対側の端面に係止されている。

【0040】

第２筒状部材１２の開口部は、蓋部材２９により閉塞され、流路４内の気体が、第２筒状部材１２から外側に漏出することを防止している。

【0041】

付勢部材１０により、弁軸７は、駆動部３側に付勢され、弁軸７のフランジ２７は、第２軸受け１５の駆動部３と反対側の端面に係止していることにより、弁軸７は、弁軸７のフランジ２７を中心として傾くため、弁軸７の駆動部３と反対側の傾き変位量を最小にし、流路４内の気体が、第２軸受け１５から漏出することを最小限にすることができる。また、弁軸７の駆動部３側は、付勢部材１０により、第２プレート２２が、第３プレート２３に当接していることにより、流路４内の気体の駆動部３側への漏洩を抑制されている。このように、流路４内の気体が、軸受け１４，１５から外部に漏出することを低く抑えることができる。

【0042】

第１筒状部材１１内に第１軸受け１４とラビリンスシール２０を収納し、第２筒状部材１２内に第２軸受け１５を収納した後に、流路管５に取付けることができるため、これら構成部品や弁軸７との相対位置精度を高くすること、シール性が向上し、流路４内の気体の駆動部３側や外部への漏出を低く押させることができる。

【0043】

また、弁軸７の２つの係合孔7ｂに、駆動部３の係合突起３ｂを挿通し、弁軸７の軸方向に移動可能に、弁軸７と駆動部３を連結したことにより、弁軸７が熱膨張により、軸方向の長さが伸長した際にも、弁軸７と駆動部３を確実に連結し、駆動部３により弁軸７を回動することができる。また、弁軸７が、熱膨張により、弁軸７の軸方向に伸長した際にも、第２プレート２２は弁軸７に対して移動できるとともに、流路４内の気体の背圧により、第２プレート２２は、第３プレート２３側に付勢されているため、第２プレート２２は、第３プレート２３と当接し、シール性を一定に保ち、流路４内の気体の駆動部３側への漏洩を安定して抑制することができる。

【符号の説明】

【0044】

１ バルブアセンブリ
２ バルブボディ
３ 駆動部
４ 流路
７ 弁軸
８ 弁体
１０ 付勢部材
１１ 第１筒状部材
１２ 第２筒状部材
１４，１５ 軸受け
２０ ラビリンスシール
２１ 第１プレート
２２ 第２プレート
２３ 第３プレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】