JP5650453B2 - Ｅｇｒクーラシステムおよび流路切替弁 - Google Patents

Description

本発明は、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラシステム、およびＥＧＲクーラに対するＥＧＲガスの導入と非導入とを切り替えることができる流路切替弁に関するものである。

従来から、ディーゼルエンジンなどでは排気中からＮＯｘを低減させるためにＥＧＲ（排気再循環）システムが採用されている。このＥＧＲシステムでは、高温の排気をそのまま吸気側に循環させると、高温で膨張した状態の排気が吸気マニホールドに供給される。このため、気筒内で排気の占める割合が増加してしまう。そうすると、気筒内の空気量が減少し、燃焼効率が悪化するとともに、ＮＯｘなどの排気成分も悪化する問題があった。

このために、ＥＧＲシステムには、ＥＧＲ通路の一部に、冷却水との熱交換によってＥＧＲガス（排気ガス）を冷却するＥＧＲクーラを配設し、高温のＥＧＲガスをＥＧＲクーラで冷却した状態で、吸気マニホールドに再循環させるＥＧＲクーラ付きのＥＧＲシステム（以下、ＥＧＲクーラシステムという）が開発されている。このようなＥＧＲクーラシステムは、エンジン始動時や寒冷時など冷却水の温度が低い場合、ＥＧＲガスの冷却が過冷却となって、逆に気筒内の燃焼効率や排気成分の悪化を招くため、冷却水温が通常時より低いエンジン始動時や寒冷時などには、ＥＧＲクーラの通路を迂回して接続されたバイパス流路に、ＥＧＲガスを流すようにしている。このＥＧＲクーラの使用時と不使用時の切り替えには、バイパスバルブ（流路切替弁）が使用されている。

このようなバイパスバルブにおいて、特許文献１には、スイングバルブ（弁体）をバルブシャフト（弁軸）に対しスクリュ（ネジ）で締結して固定している技術が開示されている。この特許文献１の技術において、スイングバルブは、バルブシャフトが回動することでバルブシャフトを中心に揺動する。これにより、スイングバルブは、第１の流路を開いて第２の流路を閉じる第１の位置と、第１の流路を閉じて第２の流路を閉じる第２の位置との間で切替配置可能になっており、ＥＧＲガスの流路を、ＥＧＲクーラを通る流路と通らない流路とに切り替えている。

特開２０１０−２４８７２号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、以下のような課題が存在する。
スイングバルブが第１の位置に配置しているとき、ＥＧＲガスは第１の流路からＥＧＲクーラの内部を通って第２の流路に流れる。このとき、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラの内部を通るときに生じるＥＧＲガスの圧力損失により、第１の流路と第２の流路との間でＥＧＲガスの差圧が生じる。そのため、スイングバルブにおいて第１の流路側の面と第２の流路側の面とで受けるＥＧＲガスの圧力に差が生じる。

ここで、図１１は、特許文献１のバイパスバルブに代表される従来のバイパスバルブにおけるスイングバルブの周辺の模式図である。図１１は、スイングバルブ１００をバルブシート（弁座）１０２とバルブシート（弁座）１０４とに当接させて第１流路１０６と第２流路１０８とを遮断しようとするときを示す。

このとき、図１２に示すようにバルブシャフト１１０が軸受１１２に拘束されるので、スイングバルブ１００において、第１流路１０６と第２流路１０８との間で生じるＥＧＲガスの差圧により力を受ける部分が力点、スイングバルブ１００とバルブシート１０２とが当接する部分が支点となり、てこの作用によりスクリュ１１４の首部１１６に引張応力が発生する。そのため、スクリュ１１４の耐久性が低下して、スイングバルブ１００による流路の切り替え動作が不安定になるおそれがある。なお、部分αに最大の応力が発生する。

特に、図１１に示すように、スイングバルブ１００が手前側のバルブシート１０２のみに片当たりして線接触し、奥行き側のバルブシート１０４に接触せず、スイングバルブ１００とバルブシート１０４との間に隙間δが生じている場合には、スクリュ１１４の首部１１６にさらに大きな引張応力が発生する。

また、第１流路１０６と第２流路１０８との間で生じるＥＧＲガスの差圧によりスイングバルブ１００が受ける力によるバルブシャフト１１０の中心軸周りのモーメントが大きいと、スイングバルブ１００を揺動させるためには、大きなトルクでバルブシャフト１１０を回動させる必要がある。そのため、バルブシャフト１１０を回動させるための不図示のアクチュエータに高出力が要求され、当該アクチュエータが大型化する。したがって、ＥＧＲクーラシステムおよびバイパスバルブが大型化してしまう。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、弁体による流路の切り替え動作の安定性が向上するＥＧＲクーラシステムおよび流路切替弁を提供すること、を課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラへの前記ＥＧＲガスの導入と非導入とを切り替える流路切替弁とを有するＥＧＲクーラシステムにおいて、前記流路切替弁は、前記ＥＧＲガスが流れる複数の流路が設けられたハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記ＥＧＲガスが流れる流路を切り替えるために前記複数の流路を選択的に開閉する弁体と、前記弁体と一体化した弁軸と、前記ハウジングに設けられ前記複数の流路を形成する仕切壁とを備え、前記弁体は、前記弁軸に固定される第１部位と前記仕切壁に当接可能な第２部位との間に設けられた曲線形状の曲げ部を備え、前記弁体は、前記弁軸の径方向について前記弁軸に対して片側のみ形成され、前記第２部位は前記曲げ部の外周面に接続する第１面と前記曲げ部の内周面に接続する第２面とを備え、前記仕切壁は、１つの壁から２つの分岐壁が分岐するように形成され、前記第２部位の前記第１面が当接する一方の前記分岐壁の長さが前記第２部位の前記第２面が当接する他方の前記分岐壁の長さよりも小さく、前記一方の前記分岐壁は、前記ＥＧＲガスを前記流路切替弁の内部に流入させる流入流路と前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラに導入する導入流路との間に設けられ、前記第１部位は、ネジにより締結されて前記弁軸に固定されること、を特徴とする。

かかる態様によれば、弁体は弁軸に固定される第１部位と仕切壁に当接可能な第２部位との間に設けられた曲線形状の曲げ部を備えるので、第２部位が仕切壁に当接している時に第２部位が複数の流路間のＥＧＲガスの差圧を受けることにより第１部位における弁軸との固定部分に発生しうる応力が低減する。そのため、第１部位における弁軸との固定部分の耐久性が向上する。したがって、弁体による流路の切り替え動作の安定性が向上する。また、仕切壁は、第２部位の第１面が当接する一方の分岐壁の長さが第２部位の第２面が当接する他方の分岐壁の長さよりも小さいので、一方の分岐壁により仕切られる複数の流路間の連通口が弁軸に近くなる。そのため、第２部位の第１面が一方の分岐壁に当接したときに、複数の流路間のＥＧＲガスの差圧を受けることにより第２部位に作用するモーメントが低減する。そのため、弁軸を回動させるために必要なトルクを低減できる。したがって、弁軸を回動させるためのアクチュエータを小型化でき、ＥＧＲクーラシステムを小型化できる。また、第１部位はネジにより締結されて弁軸に固定されるので、ネジの締結力により第１部位が弁軸に確実に固定される。そのため、より確実に弁体による流路の切り替え動作の安定性が向上する。また、弁体は曲げ部を備えるので、第２部位が仕切壁に当接している時に第２部位が複数の流路間のＥＧＲガスの差圧を受けることによりネジの首部に発生する応力が低減する。そのため、ネジの耐久性が向上する。したがって、弁体による流路の切り替え動作の安定性が向上する。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の態様は、流体が流れる複数の流路を有するハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記流体の流路を切り替えるために前記複数の流路を選択的に開閉する弁体と、前記弁体と一体化した弁軸と、前記ハウジングに設けられ前記複数の流路を形成する仕切壁とを有する流路切替弁において、前記弁体は、前記弁軸に固定される第１部位と前記仕切壁に当接可能な第２部位との間に設けられた曲線形状の曲げ部を備え、前記弁体は、前記弁軸の径方向について前記弁軸に対して片側のみ形成され、前記第２部位は前記曲げ部の外周面に接続する第１面と前記曲げ部の内周面に接続する第２面とを備え、前記仕切壁は、１つの壁から２つの分岐壁が分岐するように形成され、前記第２部位の前記第１面が当接する一方の前記分岐壁の長さが前記第２部位の前記第２面が当接する他方の前記分岐壁の長さよりも小さく、前記一方の前記分岐壁は、前記流体を前記流路切替弁の内部に流入させる流入流路と前記流体を冷却する部分に導入する導入流路との間に設けられ、前記第１部位は、ネジにより締結されて前記弁軸に固定されること、を特徴とする。

本発明に係るＥＧＲクーラシステムおよび流路切替弁によれば、弁体による流路の切り替え動作の安定性が向上する。

実施例１のＥＧＲクーラシステムの断面図である。 実施例１のバイパスバルブの断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 スイングバルブの断面図である。 スイングバルブからの力の分散を説明した図である。 スイングバルブがバルブシートに面接触する様子を示す図である。 スクリュの首部に発生する応力の様子を示す図である。 疲労限度に及ぼすスクリュの首部の応力の影響を表す修正グッドマン線図を示す図である。 実施例２のバイパスバルブの断面図である。 実施例２の変形例のバイパスバルブの断面図である。 従来のバイパスバルブにおけるスイングバルブの周辺の模式図である。 スクリュの首部に引張応力が発生する様子を示す図である。

以下、本発明を具体化した形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
（実施例１）
〔ＥＧＲクーラシステムとバイパスバルブの説明〕
＜ＥＧＲクーラシステムの概要＞
図１は、実施例１のＥＧＲクーラシステム１の断面図である。
図１に示すように、ＥＧＲクーラシステム１には、バイパスバルブ１０と、ＥＧＲクーラ１２とが備わっている。そして、バイパスバルブ１０に対してＥＧＲクーラ１２が一体化されてＥＧＲクーラシステム１が構成されている。なお、バイパスバルブ１０は、本発明の「流路切替弁」の一例である。

＜バイパスバルブの構造と作用＞
図２は、実施例１のバイパスバルブ１０の断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
バイパスバルブ１０は、ＥＧＲクーラ１２へのＥＧＲガスの導入と非導入（バイパス）とを切り替えるための流路切替弁である。図２に示すように、実施例１のバイパスバルブ１０は、ＥＧＲガスが流れる複数の流路が設けられたハウジング１４と、ハウジング１４の内部に設けられたスイングバルブ１６と、スイングバルブ１６と一体化したバルブシャフト１８とを有する。スイングバルブ１６は、ＥＧＲガスが流れる流路を切り替えるために複数の流路を選択的に開閉する手段である。スイングバルブ１６は本発明の「弁体」の一例であり、バルブシャフト１８は本発明の「弁軸」の一例である。

ハウジング１４は、アルミニウム合金により形成されており、ハウジング１４の内部には、１つの壁から２つの分岐壁が分岐するような略Ｙ字形状の断面に形成された仕切壁２０が設けられている。この仕切壁２０が、ハウジング１４の内部にて、流入流路２２や導入流路２４や排出流路２６などの複数の流路を形成する。流入流路２２は、ＥＧＲガスをバイパスバルブ１０の内部に流入させる流路である。導入流路２４は、バイパスバルブ１０の内部に流入したＥＧＲガスをＥＧＲクーラ１２（詳しくは後述するクーラコア５８）に導入する流路である。排出流路２６は、ＥＧＲクーラ１２（詳しくは後述するクーラコア５８）に導入されてＥＧＲクーラ１２を通過したＥＧＲガス（以下、「ＥＧＲクーラガス」ともいう）がＥＧＲクーラ１２から排出される流路である。

図２に示すように、仕切壁２０は、第１壁２８（図２では上部右側壁）と第２壁３０（図２では上部左側壁）と第３壁３２（図２では下部壁）とを備え、第３壁３２から第１壁２８と第２壁３０とが分岐するように形成されている。そして、仕切壁２０の第１壁２８は、流入流路２２と導入流路２４との間に設けられ、流入流路２２と導入流路２４とを仕切っている。また、仕切壁２０の第２壁３０は、流入流路２２と排出流路２６との間に設けられ、流入流路２２と排出流路２６及び後述する流出流路３４とを仕切っている。また、仕切壁２０の第３壁３２は、導入流路２４と排出流路２６との間に設けられ、導入流路２４と排出流路２６とを仕切っている。さらに、導入流路２４と排出流路２６は、ハウジング１４のＥＧＲクーラ１２側（図２ではハウジング１４の下面）に開口し、流入流路２２はＥＧＲクーラ１２とは反対側（図２ではハウジング１４の上面）に開口している。なお、第１壁２８と第２壁３０は、各々、本発明の「分岐壁」の一例である。

また、ハウジング１４には、排出流路２６に連通する流出流路３４が形成されている。この流出流路３４は、ＥＧＲガス（あるいはＥＧＲクーラガス）をバイパスバルブ１０の外部へ流出させる通路であり、実施例１ではハウジング１４の側面（図２では左側面）の位置に設けられているが、特に、この位置に限定されない。

流入流路２２内には、スイングバルブ１６が設けられている。このスイングバルブ１６は、その一端部（第１部位６８、図４参照）がバルブシャフト１８に形成された溝３６に差し込まれた状態で、バルブシャフト１８に対してスクリュ３８により締結されて固定されている。なお、スイングバルブ１６の詳細については後述する。また、スクリュ３８は、本発明の「ネジ」の一例である。

バルブシャフト１８は、仕切壁２０のほぼ中心（第１壁２８と第２壁３０と第３壁３２との連結部分）に配置され、図３に示すように、ハウジング１４に軸受４０と軸受４２とを介して回動可能に支持されている。バルブシャフト１８の一端部はハウジング１４の外部に突出しており、不図示のアクチュエータに連結されるようになっている。また、軸受４０の内側（流入流路２２側）には樹脂製又は金属製のシール部材４４が設けられ、軸受４２の内側（流入流路２２側）には樹脂製又は金属製のシール部材４５が設けられている。これにより、ハウジング１４の外部へのＥＧＲガスの漏れを防止している。

このようなバルブシャフト１８を回動させることにより、スイングバルブ１６を揺動させる。すなわち、バルブシャフト１８を規制された角度範囲内で両方向に回転させることにより、スイングバルブ１６を作動させる。そして、スイングバルブ１６を第１壁２８の先端部に設けられたバルブシート（弁座）４６とハウジング１４の内面４８に設けられたバルブシート（弁座）５０とに当接させることにより、流入流路２２と導入流路２４とを遮断させる一方で、流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを連通させることができる。また、スイングバルブ１６を第２壁３０の先端部に設けられたバルブシート（弁座）５２とハウジング１４の内面６０に設けられたバルブシート（弁座）５６とに当接させることにより、流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを遮断させる一方で、流入流路２２と導入流路２４とを連通させることができる。これにより、ＥＧＲガスのＥＧＲクーラ１２への導入と非導入とを切り替えることができる。

また、ハウジング１４内には、バイパスバルブ１０を冷却するための冷却水（冷媒）が流れるバルブ内冷却水通路５４が形成されている。これにより、バイパスバルブ１０がバルブ内冷却水通路５４内を流れる冷却水によって冷却されるため、アルミニウム合金製のハウジング１４であっても耐熱性を確保することができる。そして、バルブ内冷却水通路５４は、ＥＧＲクーラ１２に備わる不図示のクーラ内冷却水通路に連通している。

＜ＥＧＲクーラの構造と作用＞
一方、ＥＧＲクーラ１２は、バイパスバルブ１０によって導入されたＥＧＲガスを冷却するものである。図１に示すように、ＥＧＲクーラ１２には、クーラコア５８が備わっている。これらクーラコア５８は、鉄合金（例えば、ステンレス鋼）により形成されている。そして、クーラコア５８の内部にＥＧＲガスが流れる流路６４が形成されている。

また、図１に示すように、クーラコア５８の内部に下方（バイパスバルブ１０から離れる方向）へ延設された仕切板６６が配置されている。この仕切板６６により、クーラコア５８の内部に略Ｕ字状の流路６４が形成されている。そして、この仕切板６６は、その端部がバイパスバルブ１０のハウジング１４内に形成された仕切壁２０（第３壁３２）の端部に当接（面接触）している。なお、仕切板６６は、複数配置されていてもよい。

このような構造のＥＧＲクーラ１２において、バイパスバルブ１０の導入流路２４からクーラコア５８に流れ込んだＥＧＲガスは、クーラコア５８内を流れて、バイパスバルブ１０の排出流路２６へ排出される。そして、クーラコア５８の外側に不図示のクーラ内冷却水通路が形成されているため、クーラコア５８内を通過するＥＧＲガスは、クーラ内冷却水通路内を流れる冷却水により冷却される。

＜ＥＧＲクーラシステムの動作＞
続いて、上記した構成を有するＥＧＲクーラシステム１の動作について簡単に説明する。まず、エンジンの冷却水温が所定温度以下である場合（冷間時）には、不図示のアクチュエータにより、スイングバルブ１６が仕切壁２０の第１壁２８のバルブシート４６とハウジング１４のバルブシート５０とに当接させられる。これにより、バイパスバルブ１０の内部において、流入流路２２と流出流路３４とが排出流路２６を介して連通して、流入流路２２と導入流路２４とが遮断される。そのため、不図示のＥＧＲ配管からバイパスバルブ１０の流入流路２２に流れ込んだＥＧＲガスは、流出流路３４へと流れる。そして、流出流路３４からバイパスバルブ１０の外部へ流れ出したＥＧＲガスは、不図示のインテークマニホールドへ供給される。このように、冷間時には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１２を通過することなくそのままインテークマニホールドへ供給される。

そして、冷却水温が所定温度以上になると（暖気後）、不図示のアクチュエータにより、スイングバルブ１６が仕切壁２０の第２壁３０のバルブシート５２とハウジング１４のバルブシート５６とに当接させられる。これにより、バイパスバルブ１０の内部において、流入流路２２と導入流路２４とが連通して、流入流路２２と流出流路３４とが遮断される。そのため、不図示のＥＧＲ配管からバイパスバルブ１０に流れ込んだＥＧＲガスは、流入流路２２から導入流路２４へと流れる。そして、導入流路２４に流れ込んだＥＧＲガスは、ＥＧＲクーラ１２へ供給される。これにより、ＥＧＲガスがクーラコア５８の内部を流れる。このとき、クーラコア５８の外側を覆うように設けられた不図示のクーラ内冷却水通路内を流れる冷却水によって、ＥＧＲガスが冷却される。そして、冷却されたＥＧＲガス（ＥＧＲクーラガス）は、クーラコア５８からバイパスバルブ１０の排出流路２６に排出され、その後、流出流路３４から不図示のインテークマニホールドへと供給される。このように、暖気後には、ＥＧＲクーラ１２によって冷却されたＥＧＲガス（ＥＧＲクーラガス）がインテークマニホールドへ供給される。

＜スイングバルブの構造と作用＞
次に、バイパスバルブ１０のスイングバルブ１６について説明する。図４は、スイングバルブ１６の断面図である。図４に示すように、スイングバルブ１６は、第１部位６８と第２部位７０と曲げ部７２とを備える。
第１部位６８は、スイングバルブ１６がバルブシャフト１８に対しスクリュ３８で締結されて固定される部分である。第１部位６８は、直線形状に形成されている。また、前記の図３に示すように、バルブシャフト１８の溝３６において、バルブシャフト１８の中心軸方向の３箇所でスクリュ３８が締結されている。なお、スクリュ３８が締結される箇所は、３箇所に限らず、１箇所や２箇所や４箇所以上であってもよい。

第２部位７０は、直線形状に形成されている。第２部位７０は、曲げ部７２の外周面７３に接続する第１面７４と、曲げ部７２の内周面７５に接続する第２面７６とを備えている。そして、前記の図２に示すように、第１面７４を仕切壁２０の第２壁３０のバルブシート５２とハウジング１４のバルブシート５６とに当接させることにより、流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを遮断する。また、第２面７６を仕切壁２０の第１壁２８のバルブシート４６とハウジング１４のバルブシート４８とに当接させることにより、流入流路２２と導入流路２４とを遮断する。

曲げ部７２は、第１部位６８と第２部位７０との間に設けられている。曲げ部７２は、曲線形状（Ｒ形状）に形成されている。これにより、第１部位６８が形成される方向（図４におけるＭ方向）と第２部位７０が形成される方向（図４におけるＮ方向）とが傾き角θで交わることになる。傾き角θは、１０°以上であって９０°未満であり、特に９０°に近いほうが好ましい。

＜実施例１の効果＞
以上のような実施例１の効果について、以下に説明する。
流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを遮断すると、ＥＧＲガスは導入流路２４からＥＧＲクーラ１２の流路６４へ導入されて当該流路６４を通った後、排出流路２６に排出される。このとき、流路６４の内部でＥＧＲガスの圧力損失が生じるので、流入流路２２の内部と排出流路２６の内部との間でＥＧＲガスの差圧が生じる。そのため、第２部位７０において、第１面７４が受けるＥＧＲガスの圧力と第２面７６が受けるＥＧＲガスの圧力とに差が発生する。

そこで、実施例１のＥＧＲクーラシステム１およびバイパスバルブ１０によれば、スイングバルブ１６はバルブシャフト１８に固定される第１部位６８と仕切壁２０に当接可能な第２部位７０との間に設けられた曲線形状の曲げ部７２を備える。そのため、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４をバルブシート５２とバルブシート５６とに当接させて流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを遮断したときに、図５に示すように、流入流路２２と排出流路２６との間のＥＧＲガスの差圧（スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６との間で受けるＥＧＲガスの差圧）により発生するスイングバルブ１６からの力Ｆ０は、バルブシャフト１８に作用する力Ｆ２とスクリュ３８の首部７８に作用する力Ｆ１とに分散される。したがって、スクリュ３８の首部７８に発生しうる引張応力が低減され、スクリュ３８の耐久性が向上する。ゆえに、スイングバルブ１６によるＥＧＲガスが流れる流路の切り替え動作の安定性が向上する。なお、図５はスイングバルブ１６からの力の分散を説明した図であり、図５（ａ）はスイングバルブ１６を模式的に示した断面図であり、図５（ｂ）はスイングバルブ１６からの力の分散について模式的に示した図である。なお、図５（ｂ）は、スイングバルブ１６からの力の分散について分かり易いように、力Ｆ１と力Ｆ２の作用する方向を図５（ａ）に示す方向から少し変更して示している。

なお、傾き角θを１０°以上とすることにより、流入流路２２と排出流路２６との間のＥＧＲガスの差圧により発生するスイングバルブ１６からの力を確実に分散することができる。これにより、確実にスクリュ３８の耐久性が維持されるので、確実にスイングバルブ１６による流路の切替動作の安定性が向上する。

また、傾き角θを９０°未満とすることにより、スイングバルブ１６をバルブシャフト１８にスクリュ３８により締結するときに、スイングバルブ１６の第２部位７０が弊害にならない。そのため、確実にスクリュ３８によりバルブシャフト１８に対しスイングバルブ１６を締結することができる。

特に、傾き角θを９０°近くとすることにより、ハウジング１４の小型化を図りつつ、確実にスイングバルブ１６による流路の切替動作の安定性が向上し、かつ、確実にスクリュ３８によりバルブシャフト１８に対しスイングバルブ１６を締結することができる。

また、スイングバルブ１６が曲げ部７２を有することにより、第２部位７０の第１面７４をバルブシート５２とバルブシート５６とに当接させて流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを遮断しようとするときに、図６に示すように、バルブシャフト１８がスイングバルブ１６に倣って締付けられるので、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４がバルブシート５２とバルブシート５６とに隙間なく面接触させることができる。そのため、確実に流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを遮断することができる。なお、図６は、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４がバルブシート５２とバルブシート５６とに隙間なく面接触する様子を示す図である。

また、スイングバルブ１６の第１部位６８はスクリュ３８により締結されてバルブシャフト１８に固定されているので、スクリュ３８の締結力により第１部位６８がバルブシャフト１８に確実に固定される。そのため、より確実にスイングバルブ１６によるＥＧＲガスが流れる流路の切り替え動作の安定性が向上する。

なお、実施例１のスイングバルブ１６は第１部位６８においてバルブシャフト１８に対しスクリュ３８で締結されて固定されているが、これに限らず、スイングバルブ１６が第１部位６８においてバルブシャフト１８に対し溶接により固定されている場合においても、前記と同様の効果を得ることができる。

＜スイングバルブの解析結果＞
次に、実施例１のスイングバルブ１６について行った解析結果について説明する。
スクリュ３８の首部７８には、スクリュ３８の締付けにより発生する応力σ１と、前記のようにスイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６とで受けるＥＧＲガスの差圧により発生する応力σ２とが作用する。そこで、スクリュ３８の首部７８には、図７に示すような応力が発生すると想定して解析を行った。なお、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６とで受けるＥＧＲガスの差圧により発生する応力は、流入するＥＧＲガスの圧力の変動による影響を受けるため、図７に示すような応力振幅を有しながら変動すると想定した。なお、図７は、スクリュ３８の首部７８に発生する応力の様子を示す図である。

そこで、解析結果として、図８に、スクリュ３８の疲労限度に及ぼすスクリュ３８の締付けによるスクリュ３８の首部７８の応力とスイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６とで受けるＥＧＲガスの差圧により発生するスクリュ３８の首部７８の応力の応力振幅との影響を表す修正グッドマン線図を示す。図８では、縦軸をスイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６とで受けるＥＧＲガスの差圧によりスクリュ３８の首部７８に発生する応力の応力振幅とし、横軸をスクリュ３８の締付けによりスクリュ３８の首部７８に発生する応力としている。なお、今回の解析では、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６とで受けるＥＧＲガスの差圧を１００ｋＰａとした。

図８に示すように、実施例１のスイングバルブ１６は、図中の修正グットマン線の下側におけるスクリュ３８が疲労破壊しない範囲に含まれている。また、応力振幅は、曲げ部７２を有さない従来技術のスイングバルブの約３９％に低下している。そして、このように応力振幅が低下することにより、実施例１のスイングバルブ１６の安全率を約２．６にすることができた。

以上のことから、実施例１のＥＧＲクーラシステム１およびバイパスバルブ１０によれば、スイングバルブ１６は曲げ部７２を備えるので、スクリュ３８の耐久性を維持できることが確認された。そのため、スイングバルブ１６による流路の切り替え動作の安定性が向上することが確認された。

（実施例２）
次に、実施例２について説明する。以下の説明では、実施例１と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に述べる。
＜仕切壁の構造と作用＞
図９は実施例２のバイパスバルブ８０の断面図であり、図１０は実施例２の変形例のバイパスバルブ８１の断面図である。
図９と図１０に示すように、仕切壁８２は、第１壁８４（図９と図１０では上部右側壁）と第２壁８６（図９と図１０では上部左側壁）と第３壁８８（図９と図１０では下部壁）とを備え、第３壁８８から第１壁８４と第２壁８６とが分岐するような断面に形成されている。そして、仕切壁８２の第１壁８４は、流入流路２２と導入流路２４との間に設けられ、流入流路２２と導入流路２４とを仕切っている。また、仕切壁８２の第２壁８６は、流入流路２２と排出流路２６との間に設けられ、流入流路２２と排出流路２６及び流出流路３４とを仕切っている。また、仕切壁８２の第３壁８８は、導入流路２４と排出流路２６との間に設けられ、導入流路２４と排出流路２６とを仕切っている。

そして、スイングバルブ１６が作動することにより、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４が第２壁８６の先端部のバルブシート９２に当接したり、スイングバルブ１６の第２部位７０の第２面７６が第１壁８４の先端部のバルブシート９０に当接したりする。
そして、実施例２の仕切壁８２は、第１壁８４の長さと第２壁８６の長さとが異なる。具体的には、図９に示すバイパスバルブ８０では第２壁８６の長さが第１壁８４の長さよりも小さく、図１０に示すバイパスバルブ８１では第１壁８４の長さが第２壁８６の長さよりも小さい。

＜実施例２の効果＞
実施例２のバイパスバルブ８０，８１によれば、図９や図１０に示すように、第１壁８４の長さと第２壁８６の長さが異なる。そのため、前記の実施例１のように第１壁２８の長さと第２壁３０の長さを等しくした場合と比較して、例えば、図９においては、第２壁８６により仕切られる流入流路２２と排出流路２６との間の連通口がバルブシャフト１８に近付く。したがって、スイングバルブ１６が第２壁８６のバルブシート９２に当接したときに、バルブシート９２とバルブシート５６との間の中心Ｃ１の位置がバルブシャフト１８に近くなる。ゆえに、バルブシャフト１８の中心軸と中心Ｃ１との距離Ｌ１を小さくできる。これにより、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６との間で受けるＥＧＲガスの差圧が発生した際に、当該差圧によってスイングバルブ１６の第２部位７０が受ける力のバルブシャフト１８の中心軸周りのモーメントを小さくできるので、バルブシャフト１８を回動させるために必要なトルクの大きさを低減できる。したがって、バルブシャフト１８を回動させるためのアクチュエータの出力を小さくして小型化することができ、バイパスバルブ８０を小型化できる。
なお、図１０に示すバイパスバルブ８１についても、バルブシャフト１８の中心軸と中心Ｃ２（バルブシート９０とバルブシート５０との間の中心）との距離Ｌ２を小さくできるので、同様の効果を得ることができる。

特に、スイングバルブ１６の第２部位７０の第１面７４と第２面７６との間で受けるＥＧＲガスの差圧は、第１面７４をバルブシート９２とバルブシート５６とに当接させて、流入流路２２と排出流路２６（流出流路３４）とを遮断して流入流路２２と導入流路２４とを連通させた場合のほうが大きくなる。そのため、図９に示すように、第２壁８６の長さを第１壁８４の長さよりも小さくすることにより、スイングバルブ１６の第２部位７０が受ける力のバルブシャフト１８の中心軸周りのモーメントをさらに小さくできるので、バルブシャフト１８を回動させるために必要なトルクの大きさをさらに低減できる。したがって、バルブシャフト１８を回動させるためのアクチュエータの出力をさらに小さくして小型化することができ、バイパスバルブ８０をさらに小型化できる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
前記の実施例では、ＥＧＲガスを例に挙げたが、これに限定されず本発明の流路切替弁は、他の流体にも適用できる。

１ ＥＧＲクーラシステム
１０ バイパスバルブ
１２ ＥＧＲクーラ
１４ ハウジング
１６ スイングバルブ
１８ バルブシャフト
２０ 仕切壁
２２ 流入流路
２４ 導入流路
２６ 排出流路
２８ 第１壁
３０ 第２壁
３２ 第３壁
３４ 流出流路
３８ スクリュ
４６ （第１壁の）バルブシート
５０ （ハウジングの）バルブシート
５２ （第２壁の）バルブシート
５６ （ハウジングの）バルブシート
６８ 第１部位
７０ 第２部位
７２ 曲げ部
７３ 外周面
７４ 第１面
７５ 内周面
７６ 第２面
７８ 首部
８０ バイパスバルブ
８１ バイパスバルブ
８２ 仕切壁
８４ 第１壁
８６ 第２壁
８８ 第３壁
９０ （第１壁の）バルブシート
９２ （第２壁の）バルブシート

Claims (2)

1. ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、前記ＥＧＲクーラへの前記ＥＧＲガスの導入と非導入とを切り替える流路切替弁とを有するＥＧＲクーラシステムにおいて、
   前記流路切替弁は、前記ＥＧＲガスが流れる複数の流路が設けられたハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記ＥＧＲガスが流れる流路を切り替えるために前記複数の流路を選択的に開閉する弁体と、前記弁体と一体化した弁軸と、前記ハウジングに設けられ前記複数の流路を形成する仕切壁とを備え、
   前記弁体は、前記弁軸に固定される第１部位と前記仕切壁に当接可能な第２部位との間に設けられた曲線形状の曲げ部を備え、
   前記弁体は、前記弁軸の径方向について前記弁軸に対して片側のみ形成され、
   前記第２部位は前記曲げ部の外周面に接続する第１面と前記曲げ部の内周面に接続する第２面とを備え、
   前記仕切壁は、１つの壁から２つの分岐壁が分岐するように形成され、前記第２部位の前記第１面が当接する一方の前記分岐壁の長さが前記第２部位の前記第２面が当接する他方の前記分岐壁の長さよりも小さく、
   前記一方の前記分岐壁は、前記ＥＧＲガスを前記流路切替弁の内部に流入させる流入流路と前記ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラに導入する導入流路との間に設けられ、
   前記第１部位は、ネジにより締結されて前記弁軸に固定されること、
   を特徴とするＥＧＲクーラシステム。
2. 流体が流れる複数の流路を有するハウジングと、前記ハウジングに設けられ前記流体の流路を切り替えるために前記複数の流路を選択的に開閉する弁体と、前記弁体と一体化した弁軸と、前記ハウジングに設けられ前記複数の流路を形成する仕切壁とを有する流路切替弁において、
   前記弁体は、前記弁軸に固定される第１部位と前記仕切壁に当接可能な第２部位との間に設けられた曲線形状の曲げ部を備え、
   前記弁体は、前記弁軸の径方向について前記弁軸に対して片側のみ形成され、
   前記第２部位は前記曲げ部の外周面に接続する第１面と前記曲げ部の内周面に接続する第２面とを備え、
   前記仕切壁は、１つの壁から２つの分岐壁が分岐するように形成され、前記第２部位の前記第１面が当接する一方の前記分岐壁の長さが前記第２部位の前記第２面が当接する他方の前記分岐壁の長さよりも小さく、
   前記一方の前記分岐壁は、前記流体を前記流路切替弁の内部に流入させる流入流路と前記流体を冷却する部分に導入する導入流路との間に設けられ、
   前記第１部位は、ネジにより締結されて前記弁軸に固定されること、
   を特徴とする流路切替弁。

Images