JP2003056414A - 排気ガス再循環バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐振動性を向上させ、バルブ開閉動作を安定さ
せるとともに、構造を簡素化することが可能な排気ガス
再循環バルブを提供する。 【解決手段】ハウジング３４は、その弁部３２側端面に
一体的に第１ステータ７２を有し、第１ステータ７２に
は第１円筒部７６が設けられる。第１ステータ７２の中
心には第１軸受９４が嵌入されて、弁軸５６が同軸的に
挿通される。第２ステータ７４は、その外周端部がハウ
ジング３４に固定され第２円筒部８０が設けられる。第
２ステータ７４の中心には第２軸受９６が嵌入されて、
前記弁軸５６が同軸的に挿通される。すなわち、アーマ
チュア８６が固着された弁軸５６は、前記第１ステータ
７２に嵌入された前記第１軸受９４と、第２ステータ７
４に嵌入された前記第２軸受９６とによって支持される
とともに、その外方端部にはセンシング部１０４が備え
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス再循環バ
ルブに関し、一層詳細には、安定した弁軸の変位動作を
確保するための排気ガス再循環バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、内燃機関から排出さ
れる有害成分を除去するために、排気ガス再循環バルブ
が用いられている。この排気ガス再循環バルブは、内燃
機関から排出される排気ガスを吸気系に再循環させ、前
記排気ガス中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を減少させ
るために、前記内燃機関の吸気系と排気系とを連通させ
る機能を有する。

【０００３】一般的に、電動式排気ガス再循環バルブ
は、内燃機関の吸気系と排気系とを連通させる再循環路
を開閉する弁本体と、コイルに通電しアーマチュアに電
磁力を発生させることによって、前記弁本体の連結され
た弁軸を駆動して変位動作を行う駆動装置とから構成さ
れる。この場合、前記弁軸は弁軸ガイドによって変位自
在に支持され、前記弁軸の一端部にはセンシング部が連
結されている。

【０００４】この従来技術に係る電動式排気ガス再循環
バルブについて、例えば、米国特許第５９１１３２１号
公報を挙げることができる。

【０００５】この電動式排気ガス再循環バルブは、弁部
と、弁軸と、弁軸ガイドと、前記弁部を駆動するソレノ
イドコイルアッセンブリおよびアーマチュアと、前記弁
部の開閉状態を検出するセンサを含むタワー部とから構
成される。

【０００６】この場合、弁軸は、一端側が弁ヘッドに連
結されて弁軸ガイドによって支持され、他端側は調整ナ
ットおよびシムを介しアーマチュアによって支持されて
いる。また、前記アーマチュアは、ハウジング内に設け
られた上部および下部のステータに包持されたスリーブ
によって変位自在に支持される構造が採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術に係る電動式排気ガス再循環バルブでは、弁軸は、実
質的に一端側の弁軸ガイドのみで支持されており、他端
側では、前記弁軸とアーマチュアとの組み付け時の軸ず
れを許容するために、前記弁軸および調整ナットと、前
記アーマチュアとの間には比較的大きなクリアランスが
必要となる。その結果、弁軸およびアーマチュアが走行
時に発生する振動の影響を受けるに至る。このため、特
にアーマチュアの揺れが大きくなり、弁部のバルブ開閉
動作が不安定になるという問題が発生する。

【０００８】また、前記従来技術の弁軸とアーマチュア
の支持構造では、組み付け時の軸ずれを調整可能にする
ために調整ナットおよびシムが設けられ、前記アーマチ
ュアは、上部ステータと下部ステータとの間に隙間を設
けて非磁性層を確保し、一方、摺動性を良好に保持する
ためにスリーブが設けられている。このため、構造が複
雑で組み立てに高度な熟練を必要とし、高価となる不都
合もある。

【０００９】本発明は、前記の問題点に鑑みなされたも
のであり、弁軸およびアーマチュアの耐振動性を向上さ
せ、弁部のバルブ開閉動作を安定させるとともに、構造
を簡素化することが可能な排気ガス再循環バルブを提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る排気ガス再
循環バルブは、排気ガスの循環流路と前記流路内に設け
られる弁座とを有する弁基部と、前記弁座に離間着座す
ることにより前記流路を開閉する弁本体と、前記弁本体
に一端部が連結され他端部にセンシング部が設けられる
弁軸と、前記センシング部の接近離間によって前記弁本
体の位置を検出する検出部と、前記弁軸を弁本体と一体
的に変位させる駆動部と、前記駆動部が収容されるハウ
ジングと、からなる排気ガス再循環バルブにおいて、前
記ハウジングの内部にあって前記弁基部側に前記弁軸の
一方側を軸支する第１の軸受部を設け、前記検出部側に
該弁軸の他方側を軸支する第２の軸受部を設け、前記第
１と第２の軸受部の間に前記弁軸に固着されたアーマチ
ュアを配設することを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、弁軸の一方の端部側と他
方の端部側がそれぞれ第１の軸受部と第２の軸受部とに
よって軸支されているので、弁軸の長手方向に直交する
方向での軸ずれが生起することはない。

【００１２】この場合、前記センシング部は、前記検出
部に臨むように配置され、前記弁軸の軸線に直交する偏
位が規制されて前記弁軸の他端部側に連結されるとよ
い。弁軸の変位動作を確実に検出できるからである。ま
た、前記センシング部は、前記弁軸の他端部が嵌合する
凹部が形成されていると好適である。構造が簡素化され
るとともに、弁軸と一体的に弁軸の長手方向に直交する
偏位が規制されるからである。

【００１３】さらに、前記第１と第２の軸受部は、前記
ハウジングの内部に備えられたそれぞれ第１と第２のス
テータ孔に嵌合されるとよい。剛性を有する部位で弁軸
を軸支できるので耐久性が向上し、長期にわたって正確
に弁軸の軸方向に直交する偏位を規制することができ
る。

【００１４】本発明に係る排気ガス再循環バルブによれ
ば、弁軸およびアーマチュアは、ハウジングに設けられ
た堅牢なる第１と第２のステータにそれぞれ形成された
第１と第２の軸受部とで挟み囲うように支持されるの
で、振動に対してより強くなり、弁本体のバルブ開閉動
作をより安定させることが可能となる。

【００１５】また、センシング部は、前記第２の軸受の
外方近傍で前記弁軸と連結されるので、該センシング部
も振動を受けることがなくなり、センサによる位置の検
出精度も向上し、弁本体のバルブ開閉動作をより正確に
設定させることが可能となる。

【００１６】さらに、従来技術において設けられていた
部品類（例えば、スリーブ、調整ナット、シム、および
それらに付随する部品等）が省略できるので、装置の構
造を簡素化することが可能となり、ひいては、信頼性を
向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に係る排気ガス再循環バル
ブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照
しながら以下詳細に説明する。

【００１８】先ず、本実施の形態に係る弁軸およびアー
マチュアを支持するための軸受構造が適用された電動式
の排気ガス再循環バルブ３０について説明する。

【００１９】この排気ガス再循環バルブ３０は、図１お
よび図２に示すように、図示しない内燃機関の排気系か
ら吸気系への排気ガスの循環を制御する弁部３２と、ハ
ウジング３４と、前記弁部３２を駆動する駆動部３６
と、前記弁部３２の開閉状態を計測する検出部３８とか
ら構成される。

【００２０】弁部３２は、弁基部４２を備え、該弁基部
４２の、例えば、図１において下面側には、内燃機関の
排気系と連結される入口ポート４６と前記内燃機関の吸
気系と連結される出口ポート４８とが画成され、これら
の入口ポート４６と出口ポート４８は、該入口ポート４
６の図１において上部側に画成された弁孔４４と、前記
弁基部４２内に画成された再循環路５０とによって連通
される。

【００２１】弁孔４４は、入口ポート４６から弁基部４
２のハウジング３４側端面に開口するように形成され
る。前記入口ポート４６には円環状の弁座５２が配設さ
れ、この弁座５２には、前記入口ポート４６および弁孔
４４を介して弁基部４２を貫通する弁軸５６が挿入され
る。弁軸５６の一方の端部には載頭円錐形状の弁本体５
４が連結され、この弁本体５４は、弁座５２のテーパ状
の孔部を形成する内壁端面に当接することによって入口
ポート４６の開閉を行うことが可能である。

【００２２】弁基部４２のハウジング３４側の開口する
端面には、弁軸５６が挿通されるとともに前記弁孔４４
を閉塞するための弁部カバー５８が備えられ、この弁部
カバー５８は、複数のねじ６２によって弁基部４２に固
定される。前記ねじ６２は、スリーブ６０によって囲繞
される。

【００２３】ハウジング３４は、例えば、金属製材料か
ら円筒状に形成され、その弁部３２側の端面には一体的
且つ水平方向に延在する第１ステータ７２が形成され
る。前記第１ステータ７２は、比較的肉厚な底部７３と
これに一体的に形成され、且つ上方へと延在する周壁部
７１とを含み、しかも、該第１ステータ７２の略中央部
には、上方向に延在する第１円筒部７６が設けられる。

【００２４】一方、第１ステータ７２の中心を貫通して
第１ステータ孔７８が画成され、この第１ステータ孔７
８に円筒状の第１軸受９４が嵌入される。前記第１軸受
９４に前記弁軸５６が挿通される。すなわち、前記ハウ
ジング３４内に挿入された弁軸５６の一方の端部側は、
前記第１ステータ７２に嵌入された前記第１軸受９４に
よって半径方向の移動が規制される。なお、前記第１軸
受９４は、前記第１ステータ７２に一体的に形成しても
好適である。

【００２５】前記第１軸受９４を第１ステータ７２の底
部７３側で包被するように略カップ形状に形成されたハ
ウジングカバー６４が設けられる。すなわち、前記ハウ
ジングカバー６４は、その中央部が上方に指向して膨出
形成され、その周囲は傾斜した後下方に膨出する。そし
て端部で立ち上がった後、前記第１ステータの底部に接
するカバーフランジ部６６として形成される。このハウ
ジングカバー６４の中心部には孔部６８が形成され、こ
の孔部６８と前記第１ステータ孔７８の軸心は一致して
いる。従って、弁軸５６は前記孔部６８と第１ステータ
孔７８を貫通して挿通可能である。カバーフランジ部６
６は溶接等によってハウジング３４の底部７３に固着さ
れる。

【００２６】駆動部３６は、ハウジング３４内におい
て、略円形状の孔部を有する第２ステータ７４を含む。

【００２７】第２ステータ７４は、弁軸５６に直交する
ように延在して、その外周端部がハウジング３４の周壁
部７１上部の内側段差部に固定される円盤状の基部７５
と、弁軸５６に沿って延在する第２円筒部８０とを含
む。ここで、第２円筒部８０は、前記基部７５の略中央
部から前記第１円筒部７６に対向し、且つ同軸的に下方
へと延在する。この第２円筒部８０は、その外周が第１
ステータ７２に臨む方向に延在するに従って小径となる
テーパ状に形成される。また、第２ステータ７４の中心
には、第２ステータ孔８２が前記第１ステータ孔７８と
同軸的に画成され、この第２ステータ孔８２に前記第１
軸受９４と同様な形状の第２軸受９６が嵌入される。こ
のため、前記弁軸５６は、前記第２ステータ７４に嵌入
された前記第２軸受９６によって、検出部３８側に臨む
他端部側が軸支される。なお、前記第２軸受９６は、前
記第２ステータ７４に一体的に形成しても好適である。

【００２８】前記第２ステータ７４は検出部３８側に配
設されて、第１ステータ７２とともに一組の磁極部材を
構成する。

【００２９】第１ステータ７２、第２ステータ７４およ
びハウジング３４の周壁部７１から形成された空所９２
には、弁軸５６を駆動するためのコイル９０が配設され
る。実際、コイル９０は非金属製からなるボビン７０に
巻回され、このボビン７０は第１ステータ７２の底部７
３上のスプリングワッシャ８４によって弾性的に固定さ
れる。このコイル９０には、図示しない電源装置が接続
される。

【００３０】一方、第１ステータ７２の第１円筒部７６
と第２ステータ７４の第２円筒部８０とによって画成さ
れる室８５内には、磁性体からなる略円筒状のアーマチ
ュア８６が配設される。前記アーマチュア８６の中心孔
には、前記弁軸５６が挿通されて該弁軸５６と一体化さ
れる。ここで、このアーマチュア８６の外周壁は、第１
ステータ７２の第１円筒部７６および第２ステータ７４
の第２円筒部８０に対して若干離間して空隙８８を形成
し、この空隙８８は非磁性層として機能する。

【００３１】検出部３８は、センサケース１０２とセン
シング部１０４とセンサブラシ１０８とセンサ基部１１
０とコネクタ部１１２と弾性部材１１４とを含み、例え
ば樹脂製材料で形成された前記センサケース１０２によ
ってハウジング３４の上方開口側に収容される。

【００３２】センシング部１０４は、その軸心と弁軸５
６の軸線が一致するように、前記弁軸５６の端部に対向
して凹部１０６が形成される。そして、このセンシング
部１０４は、前記凹部１０６を前記弁軸５６の端部に嵌
合させることによって、前記弁軸５６に連結される。

【００３３】この場合、凹部１０６と弁軸５６の端部
は、圧入などの締り嵌めにして固着させると好適であ
る。また、凹部１０６と弁軸５６を摺動可能に嵌め合い
を調整して、前記センシング部１０４を常時軸方向に追
従当接させることもできる。

【００３４】一方、センシング部１０４の上方側端部に
は、センサケース１０２に設けられた円筒状の突起部１
００が臨入する凹部１１６が形成される。この凹部１１
６には、弾性部材１１４が組み込まれ、センシング部１
０４を常時下方に押圧する。

【００３５】センサブラシ１０８は、センシング部１０
４に備えられてセンサ基部１１０に対峙しており、該セ
ンサ基部１１０に設けられた図示しない抵抗体と接触
し、所謂、接触式位置検出センサを構成している。

【００３６】また、センサケース１０２内には、コイル
９０と図示しない電源装置とを接続するためのコネクタ
部１１２が設けられ、センサケース１０２とハウジング
３４との接続部分は、固定手段１２０によって固定され
る。

【００３７】前記固定手段１２０は、ハウジング３４の
開口側端部外周面に画成された断面略コ字状の環状溝１
３０と、センサケース１０２の開口側端部外周面に形成
された段部１３２とを備え、センサケース１０２とハウ
ジング３４との接合部分には、この環状溝１３０と段部
１３２を介して、該センサケース１０２とハウジング３
４の接合面を固定する冠状弾性体１２２が取着される。

【００３８】前記冠状弾性体１２２は、該冠状弾性体１
２２が取着されるセンサケース１０２およびハウジング
３４の開口側端部外周面の形状に対応した環状の円筒部
１２４を有し、この円筒部１２４には、内側に指向した
フランジ部１２６が一体的に設けられる。ここで、冠状
弾性体１２２は、弾性に優れた、例えば、金属製材料で
形成される。そして、フランジ部１２６は、センサケー
ス１０２の段部１３２に当接し、その弾性力によってこ
のセンサケース１０２を軸方向に押圧する。

【００３９】一方、前記円筒部１２４には、ハウジング
３４の環状溝１３０に対応した位置に、複数の切り起こ
し部１２８が設けられる。この切り起こし部１２８が環
状溝１３０に係着される。すなわち、冠状弾性体１２２
は、切り起こし部１２８の環状溝１３０への係着と、フ
ランジ部１２６による段部１３２の押圧の相互作用によ
って、センサケース１０２とハウジング３４とを堅牢に
一体化する。

【００４０】本実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ
３０は、基本的には以上のように構成されるものであ
り、次に、その動作並びに作用効果について説明する。

【００４１】駆動部３６のコイル９０に電流または電圧
を印加することによって弁部３２の開弁動作が行われ、
前記コイル９０への電流または電圧の印加を停止するこ
とによって前記弁部３２の閉弁動作が行われる。

【００４２】すなわち、図示しない制御回路の指示に基
づいて、図示しない電源装置からコイル９０に所定値の
電流または電圧が印加されると、該コイル９０によって
磁界が発生し、アーマチュア８６が検出部３８側の方向
（図１において上方向）に移動するように電磁力を受け
る。ここで、第２ステータ７４の第２円筒部８０は、そ
の外周が第１ステータ７２の第１円筒部７６に臨む方向
（図１において下方向）にいくに従って小径となるテー
パ状に形成されているため、アーマチュア８６に加わる
軸線方向の電磁力が、該アーマチュア８６の位置に比例
する。

【００４３】そして、アーマチュア８６が、弾性部材１
１４による付勢力に打ち勝って、図１において上方向に
変位すると、該アーマチュア８６が固着された弁軸５６
は、第１軸受９４および第２軸受９６のガイド作用下
に、図１において上方向に変位する。このとき、この弁
軸５６に連結された弁本体５４が図１において上方向に
変位し、弁座５２から離間することによって、入口ポー
ト４６と出口ポート４８の間が連通される（開弁状
態）。そして、このアーマチュア８６は、前記した電磁
力と前記弾性部材１１４の付勢力がつり合う位置で停止
する。すなわち、弁部３２の開閉量は、コイル９０に印
加される電流または電圧の強弱によって決定される。

【００４４】次いで、コイル９０への電流または電圧の
印加を停止すると、前記弾性部材１１４の弾発力によっ
てアーマチュア８６が下降し、これに伴って弁軸５６
は、第１軸受９４および第２軸受９６のガイド作用下に
下方向に変位する。そして、この弁軸５６に結合された
弁本体５４が弁座５２に着座し、入口ポート４６が閉塞
される（閉弁状態）。

【００４５】このような弁本体５４による入口ポート４
６の開閉動作状態は、弁軸５６およびセンシング部１０
４を介して、センサブラシ１０８へ伝達される。すなわ
ち、センサ基部１１０に設けられた図示しない抵抗体
に、前記センサブラシ１０８が接触する位置によって抵
抗値が変化するので、該抵抗値の変化量は前記弁本体５
４の位置データとして検出される。そして、前記抵抗値
の変化量は前記の図示しない制御回路にフィードバック
されて、前記弁本体５４の開閉動作が制御される。

【００４６】なお、本実施の形態では、検出部３８に接
触式位置検出センサを用いた場合を示しているが、例え
ば、ホール素子、あるいはＭＲ素子などを利用した位置
検出センサを用いることでも本実施の形態を適用するこ
とが可能である。

【００４７】ところで、本実施の形態に係る排気ガス再
循環バルブ３０によれば、弁軸５６に固着されたアーマ
チュア８６は、ハウジング３４に設けられた堅牢なる第
１ステータ７２と第２ステータ７４にそれぞれ形成され
た第１軸受９４と第２軸受９６で挟み囲うように支持さ
れるので、振動に対してより強くなり、弁本体５４の開
閉動作をより安定させることが可能となる。すなわち、
弁軸５６は一方の端部側と他方の端部側とが第１軸受９
４と第２軸受９６とにより軸支されているためにその軸
方向に直交する方向への偏位が十分に規制される。しか
も、前記第１および第２軸受９４、９６による軸方向へ
の変位も円滑に行われる。

【００４８】また、センシング部１０４は、前記第２軸
受９６の外方近傍で前記弁軸５６と連結されるので、該
センシング部１０４も振動を受けることがなくなり、セ
ンサブラシ１０８による位置の検出精度も向上し、弁本
体５４のバルブ開閉動作をより正確に設定させることが
可能となる。

【００４９】なお、センシング部１０４は、その中心軸
上に凹部１０６が設けられて、そこに弁軸５６の端部を
嵌合させるようにしたので、軸ずれ精度が向上し、前記
センサブラシ１０８による位置の検出精度をより向上さ
せることが可能となる。

【００５０】さらに、本実施の形態に係る排気ガス再循
環バルブ３０によれば、従来技術に係る電動式排気ガス
再循環バルブにおいて設けられていた部品類（例えば、
スリーブ、調整ナット、シム、およびそれらに付随する
部品等）が省略できるので、装置の構造を簡素化するこ
とが可能となり、ひいては、信頼性を向上させることが
できる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００５２】すなわち、弁軸およびアーマチュアは、ハ
ウジングに設けられた堅牢なる第１と第２のステータに
それぞれ形成された第１と第２の軸受部とで挟み囲うよ
うに支持されるので、振動に対してより強くなり、弁本
体のバルブ開閉動作をより安定させることが可能とな
る。

【００５３】また、センシング部は、前記第２の軸受の
外方近傍で前記弁軸と連結されるので、該センシング部
も振動を受けることがなくなり、センサによる位置の検
出精度も向上し、弁本体のバルブ開閉動作をより正確に
設定させることが可能となる。

【００５４】さらに、従来技術において設けられていた
部品類（例えば、スリーブ、調整ナット、シム、および
それらに付随する部品等）が省略できるので、装置の構
造を簡素化することが可能となり、ひいては、信頼性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示
す断面図である。

【図２】図１における要部拡大断面図である。

【符号の説明】

３０…排気ガス再循環バルブ ３２…弁部 ４２…弁基部 ５４…弁本体 ５６…弁軸 ３４…ハウジ
ング ７２…第１ステータ ７４…第２ス
テータ ８６…アーマチュア ９０…コイル ９４…第１軸受 ９６…第２軸
受 １０４…センシング部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】排気ガスの循環流路と前記流路内に設けら
   れる弁座とを有する弁基部と、 前記弁座に離間着座することにより前記流路を開閉する
   弁本体と、 前記弁本体に一端部が連結され他端部にセンシング部が
   設けられる弁軸と、 前記センシング部の接近離間によって前記弁本体の位置
   を検出する検出部と、 前記弁軸を弁本体と一体的に変位させる駆動部と、 前記駆動部が収容されるハウジングと、 からなる排気ガス再循環バルブにおいて、 前記ハウジングの内部にあって前記弁基部側に前記弁軸
   の一方側を軸支する第１の軸受部を設け、前記検出部側
   に該弁軸の他方側を軸支する第２の軸受部を設け、前記
   第１と第２の軸受部の間に前記弁軸に固着されたアーマ
   チュアを配設することを特徴とする排気ガス再循環バル
   ブ。
2. 【請求項２】請求項１記載の排気ガス再循環バルブにお
   いて、 前記センシング部は、前記検出部に臨むように配置さ
   れ、前記弁軸の軸線に直交する偏位が規制されて前記弁
   軸の他端部に連結されることを特徴とする排気ガス再循
   環バルブ。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の排気ガス再循環バ
   ルブにおいて、 前記センシング部は、前記弁軸の他端部が嵌合する凹部
   が形成されていることを特徴とする排気ガス再循環バル
   ブ。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排
   気ガス再循環バルブにおいて、 前記第１と第２の軸受部は、前記ハウジングの内部に備
   えられたそれぞれ第１と第２のステータ孔に嵌合される
   ことを特徴とする排気ガス再循環バルブ。