JP2016109184A - Butterfly valve and exhaust system - Google Patents

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大輔 鹿内
Daisuke Shikauchi
大輔 鹿内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology that secures the sealability of a valve and inhibits wear of a valve body without using a housing having a special structure.SOLUTION: A butterfly valve has: a housing having a passage in which a fluid passes; a rotary valve shaft; and a valve body which is provided in the passage, changes a distance from the valve shaft according to a rotation angle of the valve shaft, and has a discoid shape. A distance between the valve body and the valve shaft which is formed when the valve body is in a first position where the valve body blocks the passages is longer than a distance between the valve body and the valve shaft which is formed when the valve body is in a second position where the valve body does not block the passage.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、バタフライ弁および排気装置に関する。   The present invention relates to a butterfly valve and an exhaust device.

流体の流量を制御する装置として、バタフライ弁が知られている。バタフライ弁は円板状の弁体がハウジングの中で回転することによって弁を開閉するものである。開閉の際、弁体はハウジング内面を摺動する。したがって、バタフライ弁は、使用に伴い弁体（またはハウジング内面）が摩耗してシール性が悪化してしまうという問題がある。   A butterfly valve is known as a device for controlling the flow rate of fluid. The butterfly valve is a valve that opens and closes when a disc-shaped valve element rotates in a housing. When opening and closing, the valve body slides on the inner surface of the housing. Therefore, the butterfly valve has a problem that the valve body (or the inner surface of the housing) is worn with use and the sealing performance is deteriorated.

これに対し特許文献１は、シートリング（ハウジングの一部）をバルブ（弁体）に押し付けることにより、シール性を確保しつつ、シートリングの偏摩耗を抑制する技術を開示している。また、特許文献２はバタフライ弁に関するものではなくグローブ弁に関するものであるが、ばねにより弁体を弁ケースに押しつける技術を開示している。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing uneven wear of a seat ring while ensuring sealing performance by pressing a seat ring (a part of a housing) against a valve (valve element). Moreover, although patent document 2 is not related to a butterfly valve, it is related to a globe valve, but discloses a technique of pressing a valve body against a valve case by a spring.

特開２０１１−２３１８７７号公報JP 2011-231877 A 特開２００７−１４３９１８号公報JP 2007-143918 A

特許文献１においては、ハウジングを特殊な構造とする必要があり、コストが高くなってしまうという問題があった。   In Patent Document 1, there is a problem that the housing needs to have a special structure, which increases the cost.

これに対し本発明は、特殊な構造のハウジングによらず、弁のシール性を確保しつつ、弁体の摩耗を抑制する技術を提供する。   On the other hand, this invention provides the technique which suppresses abrasion of a valve body, ensuring the sealing performance of a valve irrespective of the housing of a special structure.

本発明は、流体が通過する流路を有するハウジングと、回転する弁軸と、前記流路の内部に設けられ、前記弁軸の回転角に応じて当該弁軸との距離が変わる円板状の弁体とを有し、前記弁体が前記流路を遮る第１位置にある場合における当該弁体と前記弁軸との距離が、当該弁体が前記流路を遮らない第２位置にある場合における当該弁体と前記弁軸との距離よりも長いバタフライ弁を提供する。   The present invention provides a housing having a flow path through which a fluid passes, a rotating valve shaft, and a disk-like shape that is provided inside the flow path, and whose distance from the valve shaft changes according to the rotation angle of the valve shaft. When the valve body is in a first position that blocks the flow path, the distance between the valve body and the valve shaft is the second position where the valve body does not block the flow path. A butterfly valve longer than the distance between the valve body and the valve shaft in a certain case is provided.

このバラフライ弁は、前記弁体と前記弁軸との間に張力を与える引張ばねをさらに有してもよい。   This butterfly valve may further include a tension spring that applies tension between the valve body and the valve shaft.

このバラフライ弁は、前記弁体と前記弁軸とが引き合う磁力を与える磁石をさらに有してもよい。   This butterfly valve may further include a magnet that provides a magnetic force that attracts the valve body and the valve shaft.

また、本発明は、内燃機関の排気ガスを流すための排気管と、前記排気管の途中に取り付けられた、上記いずれかのバタフライ弁とを有する排気装置を提供する。   The present invention also provides an exhaust system having an exhaust pipe for flowing exhaust gas of an internal combustion engine, and any one of the butterfly valves attached in the middle of the exhaust pipe.

本発明によれば、特殊な構造のハウジングによらず、弁のシール性を確保しつつ、弁体の摩耗を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress wear of the valve body while ensuring the sealing performance of the valve regardless of the housing having a special structure.

一実施形態に係る吸排気システム１０００の構成を例示する図。The figure which illustrates the structure of the intake / exhaust system 1000 which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るバルブアセンブリ１の斜視図。The perspective view of the valve assembly 1 which concerns on one Embodiment. バタフライ弁４における弁軸および弁体の構造を例示する斜視図。The perspective view which illustrates the structure of the valve shaft and valve body in the butterfly valve 4. FIG. バタフライ弁４の分解斜視図。The disassembled perspective view of the butterfly valve 4. FIG. ガイド部材４７の構造を例示する図。The figure which illustrates the structure of the guide member 47. FIG. 図２のＸ−Ｘ断面図。XX sectional drawing of FIG. 弁体４３に圧力がかかっている状態を示す図。The figure which shows the state in which the pressure is applied to the valve body 43. FIG. 図７の領域ＸＩの拡大図。The enlarged view of the area | region XI of FIG. 半開状態におけるバルブアセンブリ１の断面図。Sectional drawing of the valve assembly 1 in a half open state. 比較例に係るバルブアセンブリ９の断面図。Sectional drawing of the valve assembly 9 which concerns on a comparative example. 変形例に係るガイド部材４７の構造を例示する図。The figure which illustrates the structure of the guide member 47 which concerns on a modification.

図１は、一実施形態に係る吸排気システム１０００の構成を例示する図である。吸排気システム１０００は、エンジン２０００への吸排気を制御するシステムである。この例でエンジン２０００は自動車用のディーゼルエンジンである。吸排気システム１０００は、排気の一部を吸気系に再循環させる、いわゆるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システム（ＥＧＲ装置）である。吸排気システム１０００は、吸気系１１と、排気系１２と、ＨＰＬ（High Pressure Loop)−ＥＧＲ系１３と、ＬＰＬ（Low Pressure Loop）−ＥＧＲ系１４とを有する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an intake / exhaust system 1000 according to an embodiment. The intake / exhaust system 1000 is a system that controls intake / exhaust to the engine 2000. In this example, engine 2000 is an automobile diesel engine. The intake / exhaust system 1000 is a so-called EGR (Exhaust Gas Recirculation) system (EGR device) that recirculates a part of exhaust gas to the intake system. The intake / exhaust system 1000 includes an intake system 11, an exhaust system 12, an HPL (High Pressure Loop) -EGR system 13, and an LPL (Low Pressure Loop) -EGR system 14.

吸気系１１は、エンジン２０００に混合気を供給する。吸気系１１は、吸気側ターボバイパス弁１１１と、インタークーラー切替弁１１２と、インタークーラー１１３と、スロットル弁１１４とを有する。   The intake system 11 supplies an air-fuel mixture to the engine 2000. The intake system 11 includes an intake-side turbo bypass valve 111, an intercooler switching valve 112, an intercooler 113, and a throttle valve 114.

排気系１２は、エンジン２０００から、排気ガスを排出する。排気系１２は、排気側ターボバイパス弁１２１と、排気ブレーキ弁１２２と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１２３と、排気絞り弁１２４とを有する。   The exhaust system 12 discharges exhaust gas from the engine 2000. The exhaust system 12 includes an exhaust-side turbo bypass valve 121, an exhaust brake valve 122, a DPF (Diesel Particulate Filter) 123, and an exhaust throttle valve 124.

吸気系１１と排気系１２との間には、第１ターボチャージャー１５および第２ターボチャージャー１６が設けられている。   A first turbocharger 15 and a second turbocharger 16 are provided between the intake system 11 and the exhaust system 12.

ＨＰＬ−ＥＧＲ系１３は、排気の一部を吸気系１１に戻す。ＨＰＬ−ＥＧＲ系１３は、エンジン２０００の排気側と、吸気系１１（具体的にはスロットル弁１１４下流側）との間に設けられている。ＨＰＬ−ＥＧＲ系１３は、ＥＧＲクーラー切替弁１３１と、ＨＰＬ−ＥＧＲ弁１３２と、ＥＧＲクーラー１３３とを有する。   The HPL-EGR system 13 returns a part of the exhaust to the intake system 11. The HPL-EGR system 13 is provided between the exhaust side of the engine 2000 and the intake system 11 (specifically, the downstream side of the throttle valve 114). The HPL-EGR system 13 includes an EGR cooler switching valve 131, an HPL-EGR valve 132, and an EGR cooler 133.

ＬＰＬ−ＥＧＲ系１４は、排気の一部を吸気系１１に戻す。ＬＰＬ−ＥＧＲ系１４は、排気系１２（具体的にはＤＰＦ１２３の下流側）と、吸気系１１（具体的には第２ターボチャージャー１６の上流側）との間に設けられている。ＬＰＬ−ＥＧＲ系１４は、ＬＰＬ−ＥＧＲ弁１４１と、ＥＧＲクーラー１４２とを有する。   The LPL-EGR system 14 returns a part of the exhaust gas to the intake system 11. The LPL-EGR system 14 is provided between the exhaust system 12 (specifically, the downstream side of the DPF 123) and the intake system 11 (specifically, the upstream side of the second turbocharger 16). The LPL-EGR system 14 includes an LPL-EGR valve 141 and an EGR cooler 142.

図２は、一実施形態に係るバルブアセンブリ１の斜視図である。バルブアセンブリ１は、吸排気システム１０００において用いられる弁、例えば、排気側ターボバイパス弁１２１として用いられる弁である。バルブアセンブリ１は、駆動部２と、リンク機構部３と、バタフライ弁４とを有する。以下、説明のため、方向を以下のように定義する。バタフライ弁４において、流体の流れる方向の上流および下流をそれぞれ、「前」および「後」という。前からバタフライ弁４に向かって後ろを向いたときの上下左右を、「上」、「下」、「左」、および「右」という。なお、この定義は説明のための便宜的なものであって、システムにおいてバルブアセンブリ１が設置される向きや位置を限定するものではない。   FIG. 2 is a perspective view of the valve assembly 1 according to an embodiment. The valve assembly 1 is a valve used in the intake / exhaust system 1000, for example, a valve used as the exhaust-side turbo bypass valve 121. The valve assembly 1 includes a drive unit 2, a link mechanism unit 3, and a butterfly valve 4. Hereinafter, for the sake of explanation, the direction is defined as follows. In the butterfly valve 4, upstream and downstream in the fluid flow direction are referred to as “front” and “rear”, respectively. The top, bottom, left and right when facing backward from the front toward the butterfly valve 4 are referred to as “upper”, “lower”, “left”, and “right”. This definition is for convenience of explanation, and does not limit the direction and position where the valve assembly 1 is installed in the system.

バタフライ弁４は、ハウジング４１と、弁軸４２および弁体４３を有する。ハウジング４１は、ハウジング本体４１１と、スリーブ４１２とを有する。ハウジング本体４１１は、例えばステンレス鋼で形成され、直方体形状を有している。ハウジング本体４１１は、前後方向に延在する孔（流路）を有する。この孔を流体が通過する。図２では、流体の流れる向きを矢印で示している。スリーブ４１２は、例えばステンレス鋼で形成され、円筒形状を有する。スリーブ４１２は、ハウジング本体４１１の孔にはめ込まれている。   The butterfly valve 4 includes a housing 41, a valve shaft 42, and a valve body 43. The housing 41 includes a housing body 411 and a sleeve 412. The housing body 411 is made of, for example, stainless steel and has a rectangular parallelepiped shape. The housing body 411 has a hole (flow path) extending in the front-rear direction. Fluid passes through this hole. In FIG. 2, the direction in which the fluid flows is indicated by arrows. The sleeve 412 is formed of stainless steel, for example, and has a cylindrical shape. The sleeve 412 is fitted in the hole of the housing body 411.

図３は、バタフライ弁４における弁軸および弁体の構造を例示する斜視図であり、図４はバタフライ弁４の分解斜視図である。バタフライ弁４は、弁軸４２と、弁体４３と、シールリング４４と、固定部材４５と、ガイド部材４７と、ばね４８とを有する。   FIG. 3 is a perspective view illustrating the structure of the valve shaft and the valve body in the butterfly valve 4, and FIG. 4 is an exploded perspective view of the butterfly valve 4. The butterfly valve 4 includes a valve shaft 42, a valve body 43, a seal ring 44, a fixing member 45, a guide member 47, and a spring 48.

弁軸４２は、例えばステンレス鋼で形成され、円柱形状（丸棒形状）を有する。弁軸４２においては、弁体４３を接続するため側面の一部が削られ、平坦部４２１が形成されている。   The valve shaft 42 is made of stainless steel, for example, and has a cylindrical shape (round bar shape). In the valve shaft 42, a part of the side surface is cut to connect the valve body 43 to form a flat portion 421.

弁体４３は、例えばステンレス鋼で形成され、円板形状を有する。すなわち弁体４３は、平坦部４３１および平坦部４３２、並びに外周縁４３３を有する。外周縁４３３には溝４３４が形成されている。溝４３４は、外周縁４３３に沿って形成されており、前方から見ると円形である。また、上、下、左、または右方向から見ると、溝４３４は外周縁４３３に沿って真っ直ぐ延びている。   The valve body 43 is made of, for example, stainless steel and has a disk shape. That is, the valve body 43 has a flat portion 431 and a flat portion 432, and an outer peripheral edge 433. A groove 434 is formed in the outer peripheral edge 433. The groove 434 is formed along the outer peripheral edge 433 and is circular when viewed from the front. Further, the groove 434 extends straight along the outer peripheral edge 433 when viewed from above, below, left, or right.

弁体４３の平坦部４３２には、穴４３２１および穴４３２２が形成されている。弁軸４２の平坦部４２１には、穴４２１１および穴４２１２が形成されている。穴４３２１、穴４３２２、穴４２１１、および穴４２１２は、いずれも反対側の面まで貫通していない穴すなわち凹部である。穴４３２１および穴４２１１、並びに穴４３２２および穴４２１２には、それぞれ、ガイド部材４７が挿入されている。また、弁体４３と弁軸４２との間には、ガイド部材４７に沿ってばね４８が取り付けられている。ガイド部材４７は、ガイド部材は、弁体４３と弁軸４２との距離の最大値および最小値を規定するための部材である。この例で、ガイド部材４７は、弁体４３および弁軸４２のいずれにも固定されていない。別の例で、ガイド部材４７は、弁体４３および弁軸４２のいずれか一方に固定されていてもよい。   A hole 4321 and a hole 4322 are formed in the flat portion 432 of the valve body 43. A hole 4211 and a hole 4212 are formed in the flat portion 421 of the valve shaft 42. The hole 4321, the hole 4322, the hole 4211, and the hole 4212 are all holes, that is, recesses that do not penetrate to the opposite surface. Guide members 47 are inserted into the holes 4321 and 4211 and the holes 4322 and 4212, respectively. A spring 48 is attached along the guide member 47 between the valve body 43 and the valve shaft 42. The guide member 47 is a member for defining the maximum value and the minimum value of the distance between the valve body 43 and the valve shaft 42. In this example, the guide member 47 is not fixed to either the valve body 43 or the valve shaft 42. In another example, the guide member 47 may be fixed to any one of the valve body 43 and the valve shaft 42.

図５は、ガイド部材４７の構造を例示する図である。ガイド部材４７は、円柱形状の胴体部の両端に爪（凸部）を有する形状を有する。ガイド部材４７は、弁体４３側の端部に爪４７１を有している。穴４３２１は爪４７１と噛み合う凸部４３２３を有している。同様に、ガイド部材４７は、弁軸４２側の端部に爪４７２を有している。穴４２１１は爪４７２と噛み合う凸部４２１３を有している。穴４３２２および穴４２１２についても同様である。これらの爪および凸部により、弁体４３と弁軸４２との最大距離が規制される。   FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of the guide member 47. The guide member 47 has a shape having claws (convex portions) at both ends of the cylindrical body portion. The guide member 47 has a claw 471 at the end on the valve body 43 side. The hole 4321 has a convex portion 4323 that meshes with the claw 471. Similarly, the guide member 47 has a claw 472 at the end on the valve shaft 42 side. The hole 4211 has a convex portion 4213 that meshes with the claw 472. The same applies to the hole 4322 and the hole 4212. The maximum distance between the valve body 43 and the valve shaft 42 is regulated by these claws and convex portions.

ばね４８は、一端が弁体４３に、他端が弁軸４２に固定されている。ばね４８は引張ばねであり、弁体４３と弁軸４２との間に張力を与える。ばね４８は弦卷ばねであり、中央の空洞部分にガイド部材４７が挿入されている。   One end of the spring 48 is fixed to the valve body 43 and the other end is fixed to the valve shaft 42. The spring 48 is a tension spring and applies tension between the valve body 43 and the valve shaft 42. The spring 48 is a string spring, and a guide member 47 is inserted into the central cavity portion.

再び図３および図４を参照する。シールリング４４は、例えばステンレス鋼で形成され、円環形状を有する。ただし、シールリング４４は完全な円環形状を有しているわけではなく、環は一部で切れており、隙間（ギャップ）が形成されている。すなわち、シールリング４４はＣ字形状を有する。環が切れている部分を合口４４１という。合口４４１を形成すると、合口の隙間がマージンとなって、シールリング４４は弾性変形しやすくなる。なお、シールリング４４および弁体４３は、要求される特性に応じて互いに異なる材料で形成されていてもよい。例えば、シールリング４４がＳＵＳ６３１Ｊ１で形成され、弁体４３がＳＵＳ３０３で形成されていてもよい。   Refer to FIGS. 3 and 4 again. The seal ring 44 is formed of stainless steel, for example, and has an annular shape. However, the seal ring 44 does not have a complete annular shape, and the ring is partially cut and a gap (gap) is formed. That is, the seal ring 44 has a C shape. The portion where the ring is cut is referred to as a joint 441. When the abutment 441 is formed, the gap at the abutment becomes a margin, and the seal ring 44 is easily elastically deformed. Note that the seal ring 44 and the valve body 43 may be formed of different materials depending on required characteristics. For example, the seal ring 44 may be formed of SUS631J1, and the valve body 43 may be formed of SUS303.

固定部材４５は、シールリング４４が弁体４３に対し回転してしまうことを防ぐストッパーとして機能する。固定部材４５は、溝４３４のうち合口４４１に相当する位置において、弁体４３に取り付けられている。固定部材４５は、例えばステンレス鋼で形成され、所定の断面形状（例えば円）の柱形状を有するピンである。この例で、溝４３４の幅は、固定部材４５を取り付ける部分だけ太く、他の部分は固定部材４５の幅（例えば断面の円の直径）よりも細く形成されている。すなわち、溝４３４のうち幅の細い部分は、固定部材４５の横方向（弁体４３の周方向）への移動を規制する規制部として機能する。   The fixing member 45 functions as a stopper that prevents the seal ring 44 from rotating with respect to the valve body 43. The fixing member 45 is attached to the valve body 43 at a position corresponding to the joint 441 in the groove 434. The fixing member 45 is a pin that is formed of, for example, stainless steel and has a column shape with a predetermined cross-sectional shape (for example, a circle). In this example, the width of the groove 434 is thick only at the portion where the fixing member 45 is attached, and the other portion is formed narrower than the width of the fixing member 45 (for example, the diameter of the cross-sectional circle). That is, the narrow portion of the groove 434 functions as a restricting portion that restricts the movement of the fixing member 45 in the lateral direction (the circumferential direction of the valve body 43).

この例で、溝４３４のうち幅の広い部分の周方向の長さは、固定部材４５の幅と同程度である。すなわち、固定部材４５は、横方向（弁体４３の周方向）にはほとんど移動しない。   In this example, the circumferential length of the wide portion of the groove 434 is approximately the same as the width of the fixing member 45. That is, the fixing member 45 hardly moves in the lateral direction (the circumferential direction of the valve body 43).

図６は、図２のＸ−Ｘ断面図を示す。この図は、仮想的に、流体が流れていない状態、すなわち、弁体４３に圧力がかかっていない状態を示している。この状態において、ばね４８の張力により、弁軸４２と弁体４３との距離は最小となっている。ここでは図面を簡単にするため、弁軸４２と弁体４３との距離が最小の状態ではガイド部材４７およびばね４８は描かれていない。   6 shows a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. This figure virtually shows a state where no fluid flows, that is, a state where no pressure is applied to the valve body 43. In this state, the distance between the valve shaft 42 and the valve element 43 is minimized due to the tension of the spring 48. Here, in order to simplify the drawing, the guide member 47 and the spring 48 are not drawn in a state where the distance between the valve shaft 42 and the valve body 43 is minimum.

弁体４３は、弁軸４２の後方（下流側）に位置する。すなわち、弁軸４２の軸線Ｏ１に対して、弁体４３の径方向中心Ｏ２は、後方に位置している。   The valve body 43 is located behind (downstream) the valve shaft 42. That is, the radial center O2 of the valve body 43 is located rearward with respect to the axis O1 of the valve shaft 42.

スリーブ４１２の内部には流体が通過する流体路となる孔が形成されている。この孔の壁面の一部には、曲面４１２１が形成されている。曲面４１２１は、曲率半径ｒ１（図示略）の球面Ｓ１の一部の形状を有する。弁軸４２と弁体４３との距離が最小の状態で弁軸４２が回転しても、弁体４３（シールリング４４）と曲面４１２１とが摺動しないよう、曲面４１２１は設計されている。すなわち、弁軸４２と弁体４３との距離が最小の状態で弁軸４２が回転したときにシールリング４４の先端が描く半径ｒ２の球面Ｓ２は、球面Ｓ１よりも小さいか、または、球面Ｓ２の中心は球面Ｓ１の中心よりも前方にずれている。曲面４１２１は、上方向から見たときに軸線Ｏ１より下流側に形成されている。軸線Ｏ１より上流側においては、スリーブ４１２の孔は一定であるかまたは上流に向かって広がるテーパを有する。   A hole serving as a fluid path through which a fluid passes is formed in the sleeve 412. A curved surface 4121 is formed on a part of the wall surface of the hole. The curved surface 4121 has a partial shape of the spherical surface S1 having a curvature radius r1 (not shown). The curved surface 4121 is designed so that the valve body 43 (seal ring 44) and the curved surface 4121 do not slide even if the valve shaft 42 rotates while the distance between the valve shaft 42 and the valve body 43 is minimum. That is, the spherical surface S2 having the radius r2 drawn by the tip of the seal ring 44 when the valve shaft 42 rotates with the distance between the valve shaft 42 and the valve body 43 being minimum is smaller than the spherical surface S1 or the spherical surface S2. Is shifted forward from the center of the spherical surface S1. The curved surface 4121 is formed on the downstream side of the axis O1 when viewed from above. On the upstream side of the axis O1, the hole of the sleeve 412 is constant or has a taper that widens toward the upstream side.

図７は、図６において流体が流れている状態、すなわち、弁体４３に圧力がかかっている状態を示している。この状態では、流体の圧力がばね４８の張力に打ち勝ち、弁体４３と弁軸４２との距離は、最小値よりも延びている。流体の圧力により、弁体４３（シールリング４４）は曲面４１２１に押し付けられて密着する。すなわち、弁は閉じた状態である。弁体４３（シールリング４４）と曲面４１２１の接触部分は、円Ｓを描く。なお、図７ではばね４８は図示を省略している。   FIG. 7 shows a state where the fluid is flowing in FIG. 6, that is, a state where pressure is applied to the valve body 43. In this state, the pressure of the fluid overcomes the tension of the spring 48, and the distance between the valve body 43 and the valve shaft 42 is longer than the minimum value. Due to the pressure of the fluid, the valve body 43 (seal ring 44) is pressed against the curved surface 4121 and comes into close contact therewith. That is, the valve is in a closed state. A contact portion between the valve body 43 (seal ring 44) and the curved surface 4121 draws a circle S. In FIG. 7, the spring 48 is not shown.

図８は、図７の領域ＸＩの拡大図である。シールリング４４は、弁体４３の外周縁４３３に形成された溝４３４にはめ込まれている。この例で、シールリング４４の断面形状は、長方形である。なお、この例で、シールリング４４は溝４３４の奥まで完全に押し込まれているわけではなく（シールリング４４と溝４３４の底面とが接しているわけではなく）、シールリング４４と溝４３４の底面との間には隙間Ｇ３が空いている。隙間Ｇ３があるとこれがマージンとなり、シールリング４４がより弾性変形しやすくなる。シールリング４４の弾性変形により、シール性がより高まる。   FIG. 8 is an enlarged view of a region XI in FIG. The seal ring 44 is fitted in a groove 434 formed in the outer peripheral edge 433 of the valve body 43. In this example, the cross-sectional shape of the seal ring 44 is a rectangle. In this example, the seal ring 44 is not completely pushed into the groove 434 (the seal ring 44 and the bottom surface of the groove 434 are not in contact), and the seal ring 44 and the groove 434 are not in contact with each other. There is a gap G3 between the bottom surface. If there is a gap G3, this becomes a margin, and the seal ring 44 is more easily elastically deformed. Due to the elastic deformation of the seal ring 44, the sealing performance is further increased.

図９は、半開状態におけるバルブアセンブリ１の断面図を示す。図９は、図７と同じ断面を示している。この状態で、弁体４３は全開状態と比較して傾いており、流体路Ａが部分的に開かれている。このとき、弁体４３が受ける圧力は全閉状態のときと比べて低いので、弁体４３と弁軸４２との距離は、最小値または最小値に近い状態である。したがって、弁体４３（シールリング４４）の外周縁は、曲面４１２１に接触していない。   FIG. 9 shows a cross-sectional view of the valve assembly 1 in the half-open state. FIG. 9 shows the same cross section as FIG. In this state, the valve body 43 is inclined as compared with the fully opened state, and the fluid path A is partially opened. At this time, since the pressure received by the valve body 43 is lower than that in the fully closed state, the distance between the valve body 43 and the valve shaft 42 is a minimum value or a state close to the minimum value. Therefore, the outer peripheral edge of the valve body 43 (seal ring 44) is not in contact with the curved surface 4121.

図１０は、比較例に係るバルブアセンブリ９の断面図を示す。バルブアセンブリ９は、弁体４３と弁軸４２との間の距離が固定されていて可変でない点が実施例に係るバルブアセンブリ１と異なっている。図１０は、半開状態を示している。バルブアセンブリ９においては、弁軸４２が回転したときにシールリング４４の先端が描く球面は、曲面４１２１がその一部を構成する球面Ｓ１とほぼ同一である。すなわち、弁体４３（シールリング４４）は、弁軸４２の回転角によらず、少なくとも一部が常に曲面４１２１と摺動している。そのため、バルブアセンブリの使用に伴い弁体４３（シールリング４４）またはハウジング４１（スリーブ４１２）が摩耗してシール性が悪化してしまう場合があった。   FIG. 10 shows a cross-sectional view of a valve assembly 9 according to a comparative example. The valve assembly 9 is different from the valve assembly 1 according to the embodiment in that the distance between the valve body 43 and the valve shaft 42 is fixed and is not variable. FIG. 10 shows a half-open state. In the valve assembly 9, the spherical surface drawn by the tip of the seal ring 44 when the valve shaft 42 rotates is substantially the same as the spherical surface S <b> 1 whose curved surface 4121 constitutes a part thereof. That is, at least a part of the valve body 43 (seal ring 44) always slides on the curved surface 4121 regardless of the rotation angle of the valve shaft 42. For this reason, the valve body 43 (seal ring 44) or the housing 41 (sleeve 412) may be worn with the use of the valve assembly, and the sealing performance may deteriorate.

これに対し、本実施形態に係るバルブアセンブリ１においては、弁体４３（シールリング４４）がハウジング４１と接触するのは弁が閉じているときだけで、全開から弁を閉じるまでの間は、弁体４３（シールリング４４）とハウジング４１とは摺動しない。したがって、バルブアセンブリ９と比較すると、弁体４３（シールリング４４）またはハウジング４１（スリーブ４１２）の摩耗を抑制することができ、ひいては信頼性を向上させることができる。   On the other hand, in the valve assembly 1 according to the present embodiment, the valve body 43 (seal ring 44) contacts the housing 41 only when the valve is closed. The valve body 43 (seal ring 44) and the housing 41 do not slide. Therefore, as compared with the valve assembly 9, wear of the valve body 43 (seal ring 44) or the housing 41 (sleeve 412) can be suppressed, and as a result, reliability can be improved.

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち複数のものが組み合わせて用いられてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. Hereinafter, some modifications will be described. A plurality of the following modifications may be used in combination.

図１１は、変形例に係るガイド部材４７の構造を例示する図である。弁体４３と弁軸４２との距離を可変とする機構は、実施形態で説明した、ばね４８の張力を利用したものに限定されない。図１１は、磁石の磁力を用いる例を示している。   FIG. 11 is a diagram illustrating the structure of the guide member 47 according to a modification. The mechanism that makes the distance between the valve body 43 and the valve shaft 42 variable is not limited to that using the tension of the spring 48 described in the embodiment. FIG. 11 shows an example using the magnetic force of a magnet.

この例で、弁軸４２の穴４２１１の底部には、磁石４２２が設けられている。また、ガイド部材４７は、強磁性材料（例えば、ＳＵＳ４００系ステンレス鋼）で形成されている。ガイド部材４７は、圧入またはねじ止めにより弁体４３に固定されている。流体が流れていない状態すなわち弁体４３に圧力がかかっていない状態では、磁石４２２の磁力によりガイド部材４７は弁軸４２の穴４２１１の底面に接触しており、弁体４３と弁軸４２との距離は最小になっている。弁が閉じているときは、弁体４３にかかる圧力が磁石４２２の磁力に打ち勝ち、弁体４３と弁軸４２との距離は最大値または最大値に近い状態である。弁が開くと、弁体４３にかかる圧力は全閉時よりも低くなり、弁体４３と弁軸４２との距離は最小値または最小値に近い状態である。   In this example, a magnet 422 is provided at the bottom of the hole 4211 of the valve shaft 42. The guide member 47 is formed of a ferromagnetic material (for example, SUS400 stainless steel). The guide member 47 is fixed to the valve body 43 by press-fitting or screwing. When no fluid is flowing, that is, when no pressure is applied to the valve body 43, the guide member 47 is in contact with the bottom surface of the hole 4211 of the valve shaft 42 by the magnetic force of the magnet 422. The distance is minimal. When the valve is closed, the pressure applied to the valve body 43 overcomes the magnetic force of the magnet 422, and the distance between the valve body 43 and the valve shaft 42 is the maximum value or a state close to the maximum value. When the valve is opened, the pressure applied to the valve body 43 becomes lower than that when the valve is fully closed, and the distance between the valve body 43 and the valve shaft 42 is in a state of being the minimum value or close to the minimum value.

なお図１１の例では、弁軸４２に磁石を設ける例を説明したが、磁石は、ガイド部材４７または弁体４３に設けられてもよい。あるいは、弁軸４２、ガイド部材４７、および弁体４３のうち２箇所以上に磁石が設けられてもよい。   In the example of FIG. 11, the example in which the magnet is provided on the valve shaft 42 has been described, but the magnet may be provided on the guide member 47 or the valve body 43. Or a magnet may be provided in two or more places among valve axis 42, guide member 47, and valve element 43.

実施形態においては弁体４３がシールリング４４および固定部材４５を有する例を説明したが、弁体４３はシールリング４４および固定部材４５を有さなくてもよい。対比例として説明したバルブアセンブリ９においては、弁体４３とハウジング４１とが常に摺動（接触）しているので、製造ばらつきや温度変化により球面Ｓ１の径が理想的な値からずれてもシール性を確保するためにシールリング４４が用いられた。しかし、実施形態に係るバルブアセンブリ１においては弁体４３がハウジング４１と接触するのは弁が閉じているときだけであり、球面Ｓ２の径を球面Ｓ１の径より小さく設計できるので、シールリング４４を用いなくてもよい。   In the embodiment, the example in which the valve body 43 has the seal ring 44 and the fixing member 45 has been described, but the valve body 43 may not have the seal ring 44 and the fixing member 45. In the valve assembly 9 described as being proportional, since the valve body 43 and the housing 41 are always slid (contacted), even if the diameter of the spherical surface S1 deviates from an ideal value due to manufacturing variations and temperature changes, the seal is sealed. A seal ring 44 was used to ensure the performance. However, in the valve assembly 1 according to the embodiment, the valve body 43 contacts the housing 41 only when the valve is closed, and the diameter of the spherical surface S2 can be designed to be smaller than the diameter of the spherical surface S1, so that the seal ring 44 May not be used.

固定部材４５およびガイド部材４７の形状は、実施形態で例示したものに限定されない。例えば、固定部材４５は、四角柱であってもよい。また、ばね４８は、弁体４３と弁軸４２との間に張力を与えることができるものであれば弦卷ばねに限らず、どのような形状のばねであってもよい。   The shapes of the fixing member 45 and the guide member 47 are not limited to those exemplified in the embodiment. For example, the fixing member 45 may be a quadrangular prism. Further, the spring 48 is not limited to the string hook spring as long as it can apply tension between the valve body 43 and the valve shaft 42, and may be a spring of any shape.

吸排気システム１０００の構造は図１で例示したものに限定されない。エンジン２０００からの排気の一部を吸気管に再循環させるものであれば、吸排気システム１０００の具体的な構造はどのようなものであってもよい。また、エンジン２０００は自動車用のディーゼルエンジンに限定されない。船舶等、自動車以外の用途に用いられるエンジンであってもよいし、ガソリンエンジンであってもよい。   The structure of the intake / exhaust system 1000 is not limited to that illustrated in FIG. As long as a part of the exhaust from the engine 2000 is recirculated to the intake pipe, the specific structure of the intake / exhaust system 1000 may be any. Engine 2000 is not limited to a diesel engine for automobiles. It may be an engine used for applications other than automobiles, such as ships, and may be a gasoline engine.

バルブアセンブリ１の用途は、吸排気システム１０００の排気側ターボバイパス弁１２１に限定されない。吸排気システム１０００の他の弁に用いられてもよい。また、バルブアセンブリ１は、ＥＧＲシステム以外の排気システム（排気装置）に用いられてもよい。別の例で、バルブアセンブリ１は、気体（例えば混合気および排気）の流れを制御するものに限定されず、液体または気体の流れを制御する用途に用いられてもよい。   The use of the valve assembly 1 is not limited to the exhaust-side turbo bypass valve 121 of the intake / exhaust system 1000. It may be used for other valves of the intake / exhaust system 1000. Further, the valve assembly 1 may be used in an exhaust system (exhaust device) other than the EGR system. In another example, the valve assembly 1 is not limited to one that controls the flow of gas (eg, air-fuel mixture and exhaust), and may be used for applications that control the flow of liquid or gas.

バルブアセンブリ１の構成部品の材料は実施形態で説明したものに限定されない。構成部品の各々は、ステンレス鋼以外にも、アルミニウムや鉄などの単体金属またはその合金、もしくは樹脂により形成されてもよい。また、バルブアセンブリ１およびその構成部品の形状は実施形態で例示したものに限定されない。   The materials of the components of the valve assembly 1 are not limited to those described in the embodiment. Each of the component parts may be formed of a single metal such as aluminum or iron, an alloy thereof, or a resin other than stainless steel. Further, the shapes of the valve assembly 1 and its components are not limited to those illustrated in the embodiment.

１０００…吸排気システム
１１…吸気系
１１１…吸気側ターボバイパス弁
１１２…インタークーラー切替弁
１１３…インタークーラー
１１４…スロットル弁
１２…排気系
１２１…排気側ターボバイパス弁
１２２…排気ブレーキ弁
１２３…ＤＰＦ
１２４…排気絞り弁
１３…ＨＰＬ−ＥＧＲ系
１３１…ＥＧＲクーラー切替弁
１３２…ＨＰＬ−ＥＧＲ弁
１３３…ＥＧＲクーラー
１４…ＬＰＬ−ＥＧＲ系
１４１…ＬＰＬ−ＥＧＲ弁
１４２…ＥＧＲクーラー
１５…第１ターボチャージャー
１６…第２ターボチャージャー
２０００…エンジン
１…バルブアセンブリ
２…駆動部
３…リンク機構部
４…バタフライ弁
４１…ハウジング
４１１…ハウジング本体
４１２…スリーブ
４１３…磁石
４１４…支持部
４１５…支持部
４２…弁軸
４２１…平坦部
４２１１…穴
４２１２…穴
４２１３…凸部
４３…弁体
４３１…平坦面
４３２…平坦面
４３２１…穴
４３２２…穴
４３２３…凸部
４３３…外周縁
４３４…溝
４４…シールリング
４４１…合口
４５…固定部材
４７…ガイド部材
４７１…爪
４７２…爪
４８…バネ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1000 ... Intake / exhaust system 11 ... Intake system 111 ... Intake side turbo bypass valve 112 ... Intercooler switching valve 113 ... Intercooler 114 ... Throttle valve 12 ... Exhaust system 121 ... Exhaust side turbo bypass valve 122 ... Exhaust brake valve 123 ... DPF
124 ... Exhaust throttle valve 13 ... HPL-EGR system 131 ... EGR cooler switching valve 132 ... HPL-EGR valve 133 ... EGR cooler 14 ... LPL-EGR system 141 ... LPL-EGR valve 142 ... EGR cooler 15 ... First turbocharger 16 2nd turbocharger 2000 ... Engine 1 ... Valve assembly 2 ... Drive unit 3 ... Link mechanism 4 ... Butterfly valve 41 ... Housing 411 ... Housing body 412 ... Sleeve 413 ... Magnet 414 ... Supporting part 415 ... Supporting part 42 ... Valve shaft 421 ... Flat part 4211 ... Hole 4212 ... Hole 4213 ... Protruding part 43 ... Valve body 431 ... Flat surface 432 ... Flat surface 4321 ... Hole 4322 ... Hole 4323 ... Convex part 433 ... Outer peripheral edge 434 ... Groove 44 ... Seal ring 441 ... Joint 45 ... Fixing member 47 ... Guide member 471 ... 472 ... claw 48 ... spring

Claims (4)

流体が通過する流路を有するハウジングと、
回転する弁軸と、
前記流路の内部に設けられ、前記弁軸の回転角に応じて当該弁軸との距離が変わる円板状の弁体と
を有し、
前記弁体が前記流路を遮る第１位置にある場合における当該弁体と前記弁軸との距離が、当該弁体が前記流路を遮らない第２位置にある場合における当該弁体と前記弁軸との距離よりも長い
バタフライ弁。 A housing having a flow path through which fluid passes;
A rotating valve stem,
A disc-shaped valve body that is provided inside the flow path and changes a distance from the valve shaft according to a rotation angle of the valve shaft;
The distance between the valve body and the valve shaft when the valve body is in the first position blocking the flow path is the distance between the valve body and the valve shaft when the valve body is in the second position not blocking the flow path. A butterfly valve that is longer than the distance from the valve stem. 前記弁体と前記弁軸との間に張力を与える引張ばね
をさらに有する請求項１に記載のバタフライ弁。 The butterfly valve according to claim 1, further comprising a tension spring that applies tension between the valve body and the valve shaft. 前記弁体と前記弁軸とが引き合う磁力を与える磁石
をさらに有する請求項１に記載のバタフライ弁。 The butterfly valve according to claim 1, further comprising a magnet that applies a magnetic force that attracts the valve body and the valve shaft. 内燃機関の排気ガスを流すための排気管と、
前記排気管の途中に取り付けられた、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のバタフライ弁と
を有する排気装置。 An exhaust pipe for flowing the exhaust gas of the internal combustion engine;
The exhaust apparatus which has a butterfly valve as described in any one of Claim 1 thru | or 3 attached in the middle of the said exhaust pipe.
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