JP2010501051A - 弱い力の膠着防止スロットルバルブ - Google Patents

Abstract

本体、弁、弁の接触面、及び弁の間隙面を有する弁組立体。本体は、流路を画定する内面を有する。弁は本体に位置決めされる。弁が本体に膠着することを防止するために、弁は、それが閉鎖位置にあるときに本体の内面に対しある角度で位置決めされる。弁が閉鎖位置にあるとき、接触面は本体の内面に接触する。弁が閉鎖位置にあるとき、間隙面は内面から離間させられる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００６年８月１４日に出願された米国仮特許出願第６０／８３７，５３２号の利益を主張する。上記の出願の開示は、参照により本出願に援用されている。

本発明は、膠着防止弁組立体に関する。

流体流路における弁の使用は、取り組まれなければならない何らかの障害を常に提示してきた。このような障害は、弁組立体の熱膨張又は収縮を含む。弁組立体を流れる流体の温度が周囲条件よりも実質的に低いか又は高い用途で弁組立体が使用される場合、弁は加熱するか又は冷却し、構成要素を膨張又は収縮させる。

弁組立体は、典型的に、流体流れを制御する可動の障害物として機能する弁部材を有する孔又は流路を有する。しばしば、孔又は流路は、異なって膨張又は収縮する、異なる材料から製造される。例えば、スロットル本体では、孔及びバタフライ弁は、異なる速度で膨張する、異なる材料から製造されることが多い。この膨張の結果、バタフライ弁部材は、周囲の孔よりも速く膨張する場合、動かなくなる可能性がある。さらに、弁は流体の直接流路にあり、孔は流体の直接流路からオフセットされるので、弁及び孔は異なる速度で膨張することがある。

したがって、弁が閉鎖位置にあるときに最小の漏れを有し、熱膨張のために膠着せず、低い動作力で済む弁組立体を開発することが望ましい。

本体、弁、弁の接触面、及び弁の間隙面を有する弁組立体。本体は、流路を画定する内面を有する。弁は本体に位置決めされる。弁が本体に膠着することを防止するために、弁は、それが閉鎖位置にあるときに本体の内面に対しある角度で位置決めされる。弁が閉鎖位置にあるとき、接触面は本体の内面に接触する。弁が閉鎖位置にあるとき、間隙面は内面から離間させられる。

本発明のさらなる適用範囲は、以下に提供する詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の実施例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、あくまで例示のためのものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。

本発明は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。

好ましい実施形態の次の説明は、本質的に単に例示的なものに過ぎず、本発明、その適用、又は用途を限定するものではない。

図１〜図３を参照すると、弁組立体は１０で一般に示されている。弁組立体１０は、内面１３を有する本体又は孔１２と、一般に１４で示された弁とを有する。内面１３は流路１５を画定する。弁１４は、弁１４が完全閉鎖位置にあるときに円周面１６の部分が本体１２に隣接する一般に１６で示された円周面を有する。図１と図３は、完全閉鎖位置の弁１４を示している。弁１４が完全閉鎖位置にないとき、円周面１６は、図２に示したように本体１２に隣接しない。

弁１４は、本体１２を通して延びるシャフト１８に動作可能に接続される。シャフト１８が回転するとき、弁１４は、本体１２内で開放位置と閉鎖位置との間で回転する。弁１４は、リベット、ナットとボルトとの組み合わせ、溶接、接着剤等のような締結体１９のような、しかしそれらに限定されない任意の適切な取付け装置によってシャフト１８に接続される。さらに、シャフト１８は、弁１４を開閉するためにシャフト１８の回転を可能にする少なくとも１つのブッシュ２０によって本体１２に動作可能に接続される。しかし、シャフト１８の回転を可能にする本体１２にシャフト１８を接続するために、任意の適切な取付け装置を使用できることを理解すべきである。

図１〜図３に示したような弁１４は、小型の弁１４であり、このことは、弁１４の表面積が本体１２の表面積よりも小さいことを意味する。弁１４の円周面１６は、本体１２の内側面に接触する２３で一般に示される接触領域を有する。円周面１６の間隙面２１は、内面１５と間隙面２１との間で、本体１２の内面１５から離間して、間隙２２を画定する。間隙の大きさは、弁１４及び本体１２が熱膨張の結果膨張したり収縮したりするにつれ変化する。このことは、図１の破線２５に示されている。シャフト１８の近くの間隙２２の存在は、完全には必要でないが、これらの箇所で本体１２から弁１４を移動させることができないので、間隙は有益である。好ましくは、間隙２２は、１５０ミクロンの最大寸法を有するが、間隙２２は、複数の要因に応じて変更することができ、例えば、間隙２２の大きさは、弁組立体１０の様々な構成要素の間の予期される熱膨張に応じて変更してもよい。さらに、間隙２２の大きさは、間隙面２１から接触面２３に減少することができる。弁１４及び本体１２が膨張するとき、熱膨張を補償するために、弁部材は回転して本体１２に対し弁１４の角度を変更するので、接触面２３には間隙２２がある必要はない。

図９ａと図９ｂは、熱膨張の前後に本体１２における弁１４の位置を示している。図９ａは、熱膨張が生じる前の本体１２の閉鎖位置の弁１４を示している。弁１４は、本体１２に対し角度「Ｘ」に位置決めされるか又はオフセットされる。弁組立体１０が加熱するとき、弁１４は、本体１２とは異なる速度で膨張することができる。熱膨張は、材料厚さ及び材料組成のような、しかしそれらに限定されない複数の異なる要因によって引き起こされる可能性がある。図９ｂは、熱膨張が生じた後の弁組立体１０を示している。弁１４は、本体１２よりも大きな速度で膨張している。熱膨張を補償するために、弁１４の接触面２３は、本体１２の内側面に沿って摺動して、シャフト１８及び弁１４を回転させる。弁１４は、それを閉鎖位置になお維持しつつ、より大きな角度「Ｙ」に回転されるか又はオフセットされる。さらに、弁１４の熱膨張は弁１４の再位置決めによって考慮されているので、弁１４は本体１２に膠着しない。さらに、円周面１６の角度は、弁１４が本体１２を封止又は接触することを可能にする。同様に、熱収縮が弁構成要素の冷却の結果として生じる弁組立体に、本体１２の弁１４の同一の配置を使用することは本発明の範囲内にある。

弁１４が閉鎖位置にあるとき、弁１４は、本体１２に対する直角位置から所定の角度でオフセットされる。好ましくは、所定のオフセット角度は、２０度であるが、特定の用途に応じてより大きい又はより小さい角度を使用することができる。間隙２２を維持しつつ、本体１２に対しある角度で弁１４を本体１２に置くことは、同様に、弁１４及び本体１２の形状を変更することによって達成することができる。様々な構造のうちの一部について、以下の図４〜図８で説明する。

図４に示した実施形態では、弁１４ａは円形を有しかつ本体１２ａは長円形状を有し、この結果、弁１４ａが閉鎖位置にあるときにより小さな半径Ｓ_bを有する本体１２ａの側面に接触する。このように、間隙面２１ａは、より大きな半径Ｌ_bを有する本体１２ａの側面と共に間隙２２ａを画定する。

図５は、長円形状を有する弁１４ｄ及び円形を有する本体１２ｄを示している。このように、弁１４ｄのより大きな半径Ｌ_vを形成する弁１４ｄの側面の少なくとも一方の端部は、弁１４ｄが閉鎖位置にあるときに本体１２ｄに接触する接触面２３ｄを形成する。弁１４ｄのより小さな半径Ｓ_vを形成する弁１４ｄの残りの側面は、本体１２ｄと共に間隙２２ｄを画定する間隙面２１を形成する。

図６に示した他の実施形態を参照すると、長円形状を有する本体１２ｂ及び弁１４ｂ、及び接触面２３ｂを形成する端部は、弁１４ｂのより大きな半径Ｌ_vを形成する弁１４ｂの少なくとも一方の端部にある。弁１４ｂのより大きな半径Ｌ_vは、本体１２ｂのより大きな半径Ｌ_bよりも大きい。このように、弁１４ｂが閉鎖位置にあるとき、接触面２３ｂは本体１２ｂに接触する。同様に、間隙面２１ｂは、より小さな半径Ｓ_bを有する本体１２ｂの側面と共に間隙２２ｂを画定する。

図７ａに示した実施形態では、弁１４ｃは、円周面１６ｃから半径方向外側に延びる少なくとも１つの突出部２４を有する。突出部２４は、弁１４ｃが閉鎖位置にあるときに本体１２ｃに接触する接触面２３ｃの少なくとも一部分を形成する。間隙面２１ｃは、本体１２ｃと共に間隙２２ｃを画定する。

図７ｂを参照すると、本体１２ｆが内面１３ｆから半径方向内側に延びる少なくとも１つの突出部２４ｆを有する実施形態が示されている。突出部２４ｆは、弁１４ｆが閉鎖位置にあるときに弁１４ｆの接触面２３ｆの少なくとも一部分に接触する。間隙面２１ｆは、本体１２ｆと共に間隙２２ｆを画定する。

図８に示した他の実施形態では、弁１４ｅは、弁１４ｅが閉鎖位置にあるときに本体１２ｅに隣接する円周面１６ｅの部分を有し、間隙面２１ｅは、シャフト１８に隣接する真っ直ぐな縁部２６である。真っ直ぐな縁部２６は、間隙２２ｅの少なくとも一部分を画定する。好ましくは、弁１４ｅの接触面２３ｅは、弁１４ｅが閉鎖位置にあるときに本体１２ｅに接触する。

本発明の説明は、本質的に例示的なものに過ぎず、したがって、本発明の主旨から逸脱しない変形は本発明の範囲内にあるように意図される。このような変形は、本発明の趣旨と範囲からの逸脱とはみなされない。

閉鎖位置の弁の平面断面図である。 開放位置の弁の概略側面断面図である。 閉鎖位置の弁の概略側面断面図である。 閉鎖位置の円形弁及び本発明の実施形態による長円形本体の平面断面図である。 本発明の実施形態による円形本体の閉鎖位置の小型長円形弁の平面断面図である。 閉鎖位置の長円形弁及び本発明の実施形態による長円形本体の平面断面図である。 閉鎖位置で少なくとも１つの突出部を有する弁及び本発明の実施形態による本体の平面断面図である。 少なくとも１つの突出部を有する本体及び本発明の実施形態による弁の平面断面図である。 閉鎖位置で少なくとも１つの真っ直ぐな縁部を有する弁及び本発明の実施形態による本体の平面断面図である。 熱膨張による弁及び本体の大きさの増大の前後に本体からオフセットされた角度の閉鎖位置の弁の概略側面断面図である。 熱膨張による弁及び本体の大きさの増大の前後に本体からオフセットされた角度の閉鎖位置の弁の概略側面断面図である。

Claims (22)

1. 弁組立体であって、
   流路を画定する内面を有する本体と、
   前記本体に位置決めされた弁であって、前記弁が前記本体に膠着することを防止するために、前記弁が閉鎖位置にあるときに前記弁が前記本体の前記内面に対しある角度で位置決めされる弁と、
   前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記本体の前記内面に接触する前記弁の接触面と、
   前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記内面から離間させられる前記弁の間隙面と、
   を備える弁組立体。
2. 前記弁が円形を有しかつ前記本体が長円形状を有し、この結果、前記接触面が、前記弁が前記閉鎖位置にあるときにより小さな半径を有する前記本体の少なくとも一方の側面に接触する、請求項１に記載の弁組立体。
3. 前記弁及び前記本体が長円形状を有し、前記接触面を形成する端部が、前記本体のより大きな半径よりも大きな前記弁のより大きな半径を形成する前記弁の少なくとも一方の端部にあり、この結果、前記弁の前記接触面が前記本体に接触する、請求項１に記載の弁組立体。
4. 前記接触面の少なくとも一部分を形成する前記弁から半径方向外側に延びる少なくとも１つの突出部をさらに備え、この結果、前記少なくとも１つの突出部が、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記本体の前記内面に接触する、請求項１に記載の弁組立体。
5. 前記本体の前記内面から半径方向内側に延びる少なくとも１つの突出部をさらに備え、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記少なくとも１つの突出部が前記接触面の少なくとも一部分に接触する、請求項１に記載の弁組立体。
6. 前記弁が長円形状を有しかつ前記本体が円形を有し、この結果、前記弁のより大きな半径を形成する側面の少なくとも一方の端部が前記接触面を形成して、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記本体に接触する、請求項１に記載の弁組立体。
7. 前記弁組立体の熱膨張が前記間隙面と前記内面との間の空間を減少させる、請求項１に記載の弁組立体。
8. 前記弁又は前記本体の少なくとも一方の大きさが熱膨張のため増大するときに、前記本体に対する前記弁の前記角度が大きくなる、請求項１に記載の弁組立体。
9. 前記弁に動作可能に接続されるシャフトをさらに備える、請求項１に記載の弁組立体。
10. 前記弁の前記間隙面の少なくとも一部分が、前記シャフトと前記弁との接続部に対し略垂直である、請求項９に記載の弁組立体。
11. 弁組立体であって、
    流路を画定する内面を有する本体と、
    前記弁が前記本体に膠着することを防止するために、前記弁が閉鎖位置にあるときに前記本体の前記内面に対しある角度で位置決めされる弁と、
    前記弁に動作可能に接続されるシャフトと、
    前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記本体の前記内面に接触する前記弁の接触面と、
    前記シャフトに隣接する前記弁の間隙面であって、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記内面から離間させられる間隙面と、
    を備える弁組立体。
12. 前記間隙面の少なくとも一部分が、前記シャフトと前記弁との接続部に対し略垂直である、請求項１１に記載の弁組立体。
13. 前記弁が長円形状を有しかつ前記本体が円形を有し、この結果、前記弁のより大きな半径を形成する少なくとも一方の側面が、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記本体に接触する前記接触面を形成する、請求項１１に記載の弁組立体。
14. 前記弁が円形を有しかつ前記本体が長円形状を有し、この結果、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記本体のより小さな半径を形成する少なくとも一方の側面に前記接触面が接触する、請求項１１に記載の弁組立体。
15. 前記弁及び前記本体が長円形状を有し、前記弁のより大きな半径が前記本体のより大きな半径よりも大きく、この結果、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記接触面が前記本体に接触する、請求項１１に記載の弁組立体。
16. 少なくとも１つの突出部が、前記接触面の少なくとも一部分を形成する前記弁から半径方向外側に延び、この結果、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記少なくとも１つの突出部が前記本体の前記内面に接触する、請求項１１に記載の弁組立体。
17. 前記本体の前記内面から半径方向内側に延びる少なくとも１つの突出部をさらに備え、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記少なくとも１つの突出部が前記接触面の少なくとも一部分に接触する、請求項１１に記載の弁組立体。
18. 前記弁組立体の熱膨張が前記間隙面と前記内面との間の空間を減少させる、請求項１１に記載の弁組立体。
19. 前記弁又は前記本体の少なくとも一方の大きさが熱膨張のため増大するときに、前記本体に対する前記弁の前記角度が大きくなる、請求項１１に記載の弁組立体。
20. 弁組立体であって、
    流路を画定する内面を有する孔であって、円形を有する孔と、
    前記弁が前記孔に膠着することを防止するために、前記弁が閉鎖位置にあるときに前記孔の前記内面に対しある角度で位置決めされる弁であって、長円形状を有する弁と、
    前記弁に動作可能に接続されるシャフトと、
    前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記孔の前記内面に接触する前記弁の接触面と、
    前記シャフトに隣接する前記弁の間隙面であって、前記弁が前記閉鎖位置にあるときに前記内面から離間させられる間隙面と、
    を備える弁組立体。
21. 前記弁組立体の熱膨張が前記間隙面と前記内面との間の空間を減少させる、請求項２０に記載の弁組立体。
22. 前記弁又は前記本体の少なくとも一方の大きさが熱膨張のため増大するときに、前記本体に対する前記弁の前記角度が大きくなる、請求項２０に記載の弁組立体。

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