JP2004301086A - 排気ガス再循環バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】弁体を弁座に対して確実に着座させることにより、耐摩耗性および気密性の向上を図る。
【解決手段】駆動部１８の駆動作用下に変位するプランジャ１００に、連結機構２０を介して弁軸１４を連結し、前記弁軸１４の下端部に弁体３８を一体的に形成するとともに、前記弁体３８を弁座３４に着座・離間させることにより再循環路３２の内部を流通する排気ガスの連通状態を切り換えている。そして、前記弁座３４に着座する弁体３８の上面が略球状に形成され、前記弁軸１４をガイドする弁軸ガイド６０の軸線方向に沿った長さを、弁軸１４の直径の４〜６倍の範囲内に設定するとともに、弁軸ガイド６０から弁座３４と弁体３８との着座部位までの軸線方向に沿った長さを、前記弁軸ガイド６０の軸線方向に沿った長さの１．５倍より小さく、もしくは略同等となるように設定する。
【選択図】図１

Description

【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、駆動源の作用下に変位する弁体が弁座に着座した際の耐摩耗性および気密性を向上させた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、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が形成されるハウジングと、前記ハウジングの上部に連結される駆動部と、前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位し、前記再循環路を流通する排気ガスの連通状態を切り換える弁体とから構成される。そして、前記弁体は弁棒の一端部側に連結され、前記弁棒がハウジングの内部に設けられた軸受によって軸線方向に沿って変位自在にガイドされている。
【０００４】
また、前記駆動部と弁棒とは連結部材を介して一体的に連結され、前記駆動部の駆動作用下に弁棒を介して弁体が軸線方向に沿って変位する。そして、前記弁体がハウジングに設けられる弁座に対して離間または着座する。その際、前記弁体は、その弁座への当接側が略球状に形成されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５８−４２８８１号公報（第１頁右欄〜第２頁左欄、図１）
【特許文献２】
特公昭６１−４６６６０号公報（第２頁右欄、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１および特許文献２に係る排気ガス再循環バルブにおいては、この弁棒をガイドする軸受と前記弁棒との間には、前記弁棒が変位する際の接触を防止するため必ず所定間隔の隙間が設けられており、この軸受の隙間によって、前記弁棒が軸線方向に沿って変位する際、弁棒の倒れ（傾き）が発生する。それに伴って、前記弁棒に連結された弁体が弁座に対して傾いて着座した偏当り状態となるという問題がある。
【０００７】
高温の排気ガスに曝された排気ガス再循環バルブでは、特に高温下であるため前記弁体の摩耗が助長されるとともに、前記弁体によるシール性が一層問題となる。
【０００８】
このような弁軸の倒れによる弁体の偏当りを防止するために、弁体を略球面状に形成しているが、再循環路を流通する排気ガスの要求流量が大きくなるにつれて、弁体と弁座とのシール点直径と弁軸の直径との比も大きくなるため、単に弁体を略球面状に形成するだけでは弁体の偏当りを吸収することができない。そのため、前記弁軸の傾きを矯正することが困難であり、前記弁体の摩耗を抑制することができないとともに、前記弁体が弁座に着座した際のシール性への影響が大きくなる。
【０００９】
本発明は、前記の問題を考慮してなされたものであり、構成を簡素化するとともに、弁体を弁座に対して確実に着座させることにより、耐摩耗性および気密性をより一層向上させ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】
前記の目的を達成するために、本発明は、排気ガスの循環通路と弁座とを有する弁基部と、
前記弁基部に連結されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に配設され、電気信号により軸線方向に沿って駆動する可動部材と、
前記可動部材に連結機構を介して連結される弁軸と、
前記弁軸の端部に形成され、前記弁座に離間・着座することにより前記循環通路を開閉する弁体と、
前記弁基部と前記可動部材との間に配設され、前記弁軸を軸線方向に沿って変位自在に支持する軸受と、
を備える排気ガス再循環バルブにおいて、
前記弁軸は、前記可動部材に対して該可動部材の軸線と略直交する方向に変位自在に連結されるとともに、前記弁体は、前記弁座とのシール点近傍のみが略球状に形成される球面部を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、循環通路を開閉する弁体を弁軸と一体的に形成し、前記弁軸を連結機構を介して可動部材の軸線と略直交する方向に変位自在に連結する。そして、前記弁体における弁座とのシール点近傍のみを略球状に形成することにより、前記弁軸に所定角度だけ傾きが生じた際においても、前記弁体の球面部を常に弁座に対して好適に着座させることができる。
【００１２】
また、前記弁軸は、前記可動部材に対して該可動部材の軸線と略直交する方向に変位自在に連結されているため、前記弁軸に傾きが生じた際においても、その傾きが連結機構の軸線と略直交する方向への変位によって吸収されるため、前記可動部材が軸線と略直交する方向に変位することがない。
【００１３】
従って、弁軸の傾きが生じた場合においても、弁体および可動部材を軸線方向に沿って円滑に変位させることができるとともに、球面部を介して弁体を弁座に対して確実に着座させて気密性を保持することができる。そのため、循環通路を流通する排気ガスの流量が大きい場合においても、弁体によって好適に弁座に着座することにより閉塞して排気ガスの流通を確実に遮断することができる。
【００１４】
また、弁軸と可動部材とを前記可動部材の軸線と略直交する方向にのみ変位自在に連結する連結機構と、弁体の弁座との当接面のみに略球状に形成される球面部とを設け、弁軸に傾きが生じた場合においても簡便に弁体を弁座へと着座させることができる。そのため、構成を簡素化することができるとともに、組み付け性を向上させることができる。
【００１５】
さらに、前記弁体における球面部を、その弁座との当接面のみに形成することにより、前記弁体に対して球面部を加工する工数を前記弁体全体を略球状に形成する場合と比較して抑制することができる。そのため、弁体の製造性を向上させることができるとともに、それに伴って、コストを低減することができる。
【００１６】
さらにまた、軸受の軸線方向に沿った長さを、前記弁軸の直径の４〜６倍の範囲内に形成するとともに、前記軸受の弁体側の端面から前記弁体が弁座に着座した着座位置までの軸線方向に沿った離間距離を、前記軸受の長さの１．５倍以下となるように形成することにより、軸受に支持された弁軸に生じる傾きの角度を抑制することができるとともに、前記弁軸が傾斜した際における弁体および連結機構の軸線と略直交する方向への変位量を抑制することができる。そのため、前記弁軸を軸線方向に沿ってより一層円滑に変位させることができる。
【００１７】
またさらに、本発明は、排気ガスの循環通路と弁座とを有する弁基部と、
前記弁基部に連結されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に配設され、電気信号により軸線方向に沿って駆動する可動部材と、
前記可動部材に連結機構を介して連結される弁軸と、
前記弁軸の端部に形成され、前記弁座に離間・着座することにより前記循環通路を開閉する弁体と、
前記弁基部と前記可動部材との間に配設され、前記弁軸を軸線方向に沿って変位自在に支持する軸受と、
を備える排気ガス再循環バルブにおいて、
前記弁軸は、前記可動部材に対して該可動部材の軸線と略直交する方向に変位自在に連結され、前記弁軸をガイドする軸受の長さを、前記弁軸の直径の４〜６倍の範囲内とし、前記軸受から弁体が弁座に着座した着座位置までの軸線方向に沿った距離を、前記軸受の長さの１．５倍以下となるように形成することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、弁体における弁座と着座する当接面の形状に関わらず、前記弁軸に軸受を支点として傾きが生じた場合においても、前記弁体を弁座に対して確実に着座させて気密性を保持することができる。
【００１９】
また、その際、軸受に支持された弁軸の傾斜角度を抑制することができるとともに、前記弁軸が傾斜した際における弁体および連結機構の軸線と略直交する方向への変位量を抑制することができる。そのため、前記弁軸を軸線方向に沿ってより一層円滑に変位させることができる。
【００２０】
さらに、排気ガスの要求流量が大きくなった場合においても、弁体の偏当りを好適に吸収することができる。すなわち、前記弁体の偏当りの吸収効果が高い。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す。
【００２３】
この排気ガス再循環バルブ１０は、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（弁基部）１２と、前記弁部１２における弁軸１４の軸線方向に沿った変位をガイドするガイド部１６と、前記弁部１２を駆動する駆動部１８と、前記弁部１２と駆動部１８とを連結する連結機構２０と、前記弁部１２の開閉状態を検出するセンサ部２２とから構成される。
【００２４】
弁部１２は弁ボディ２４を備え、この弁ボディ２４の下部には内燃機関の排気系と連結される入口ポート２６と、前記内燃機関の吸気系と連結される出口ポート２８とが形成されている。前記入口ポート２６および出口ポート２８は、該入口ポート２６の上部に形成された連通室３０と、前記弁ボディ２４に形成された排気ガスの循環流路である再循環路（循環通路）３２とによって連通される。
【００２５】
連通室３０は、入口ポート２６の上部から弁ボディ２４の上面に開口するように形成される。前記入口ポート２６には環状の弁座３４が配設され、この弁座３４には、入口ポート２６および連通室３０の内部を介して弁軸１４が挿通される。前記連通室３０は、その側部に接続される再循環路３２を介して出口ポート２８と連通し、前記弁座３４には、弁体３８が着座するシート面３６が形成されている。
【００２６】
弁軸１４は長尺に形成され、その下端部には半径外方向に拡径した弁体３８が一体的に形成され、前記弁体３８が前記弁座３４に対して着座または離間することにより入口ポート２６の開閉を行う。なお、弁軸１４の上端部側は、センサ部２２における後述するセンサロッド１２８の下端部と連結されている。
【００２７】
この弁体３８は、弁軸１４の下端部から徐々に半径外方向へと拡径するように形成され、図３および図４に示されるように、弁座３４のシート面３６に着座する上面には略球状の球面部４０が形成されている。そして、前記球面部４０は、弁体３８の上面において弁座３４に当接するシール点Ｄ（図２および図５参照）の近傍のみに環状に形成されている。図４に示されるように、この球面部４０の弁軸１４における軸線方向の沿った高さＨは、１〜２ｍｍの範囲内（１≦Ｈ≦２）となるように設定されることが望ましい。
【００２８】
この場合、前記球面部４０の高さＨを１ｍｍ未満（Ｈ＜１）とすると、前記弁体３８の弁座３４とが当接するシート位置を略中央となるように設定する際、より一層の寸法精度が要求されるため製造コストが増大する。
【００２９】
また、一方で、前記球面部４０の高さＨを２ｍｍ超過（Ｈ＞２）とすると、前記弁軸１４の重量が増大し、かつ加工時間を要する。
【００３０】
すなわち、球面部４０の軸線方向の沿った高さＨを１〜２ｍｍの範囲内とすることにより、前記球面部４０を有する弁体３８の製造性を向上させることができるとともに、弁体３８における球面部４０以外の部位をその流量特性に応じて任意の形状に形成することができる。
【００３１】
なお、前記弁体３８の形状は、弁座３４へ着座するシール点Ｄの近傍のみが略球状に形成される場合に限定されるものではなく、前記弁体３８の上面側を下方に向かって徐々に拡径するように傾斜するテーパ状の傾斜面としてもよいし、弁体３８全体を略球状としてもよい。また、いずれの形状においても弁座３４側は傾斜面でよい。
【００３２】
また、図１および図２に示されるように、弁軸１４の上端から所定長だけ下端部側には、半径内方向に縮径した細軸状の切欠部４２が形成されている。
【００３３】
前記弁ボディ２４の上部には、図１に示されるように、金属製材料からなる有底状のハウジング４４がねじ部材４６を介して連結され、前記ハウジング４４は、略円筒状に形成される側壁４８と、前記側壁４８の下端から一体的かつ略水平方向に延在する底壁５０とからなる。なお、前記弁ボディ２４の上面とハウジング４４の下面との間には、環状のシール部材５２が挟持されているため、弁ボディ２４の連通室３０の内部を流通する排気ガスが外部に漏出することが防止される。
【００３４】
また、前記ハウジング４４には、その側壁４８と底壁５０とに跨って窓部５４が形成され、前記窓部５４を介してハウジング４４の内部と外部（大気側）とが連通している。
【００３５】
さらに、前記底壁５０の略中央部には孔部５６が形成され、この孔部５６の内部には弁軸１４を軸線方向に沿って変位自在に支持するガイド部１６が配設されている。
【００３６】
一方、前記ハウジング４４の開口した上部には、センサ部２２が一体的に装着されている。
【００３７】
ガイド部１６は、弁ボディ２４とハウジング４４との間に配設され、このガイド部１６は、弁軸１４を保持する略円筒状の弁軸ガイド６０と、前記弁軸ガイド６０の外周側を囲繞するように孔部５６に装着される保持部材６２と、前記保持部材６２の下面と弁ボディ２４との間に挟持される薄板状のアンダーカバー６４とからなる。
【００３８】
この弁軸ガイド６０は耐熱性材料（例えば、カーボン焼結体またはステンレス鋼）から形成され、その略中央部には軸線方向に沿って貫通するガイド孔６６を介して弁軸１４が変位自在に支持されている。前記ガイド孔６６の内周径は、前記弁軸１４の直径Ｂより若干大きく形成されているため、前記弁軸１４が駆動部１８の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する際の変位抵抗となることがない。すなわち、弁軸１４とガイド孔６６との間にはクリアランス６８が設けられている。
【００３９】
前記弁軸１４は、弁軸ガイド６０によってのみ軸線方向に沿って変位自在に支持されている状態にある。
【００４０】
そして、図２に示されるように、前記ガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡは、前記弁軸１４の直径Ｂの４〜６倍の範囲内となるように設定されている（Ａ＝４〜６Ｂ、Ａ／Ｂ＝４〜６）。すなわち、前記弁軸１４の直径Ｂが大きくなるのに比例して、前記弁軸ガイド６０の長さＡが長くなるように設定されている。
【００４１】
この場合、ガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡと弁軸１４の直径Ｂとの比であるＡ／Ｂを６超過（Ａ／Ｂ＞６）とすると、弁軸ガイド６０の軸線方向に沿った長さＡが長くなり、前記弁軸ガイド６０の製造性およびガイド孔６６の内周径に必要とされる寸法精度を維持することが難しくなり、製造コストが増大する。また、前記ガイド孔６６によって支持する弁軸１４は、高温の排気ガスに曝されることによって熱膨張する。そのため、前記ガイド孔６６には前記弁軸１４の熱膨張を吸収するためにクリアランス６８を大きく確保する必要が生じ、排気ガス再循環バルブ１０全体が大型化してしまう。
【００４２】
一方、反対に、ガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡと弁軸１４の直径Ｂとの比であるＡ／Ｂを４未満（Ａ／Ｂ＜４）とすると、前記弁軸ガイド６０の下端面から、弁座３４に弁体３８が着座した際のシール点Ｄまでの軸線方向に沿った距離Ｅと前記ガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡとの比であるＥ／Ａとの組み合わせ相乗効果が低下してしまう。
【００４３】
すなわち、ガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡを、前記弁軸１４の直径Ｂの４〜６倍の範囲内に設定することにより、排気ガス再循環バルブ１０全体の大きさを増大させることがないとともに、弁軸ガイド６０を弁部１２と駆動部１８との間に効率よく配設することができる。
【００４４】
さらに、前記弁軸ガイド６０の下端面から、弁座３４に弁体３８が着座した際のシール点Ｄまでの軸線方向に沿った距離Ｅが、前記ガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡの１．５倍もしくはそれ以下となるように設定されている（Ｅ≦１．５Ａ、Ｅ／Ａ≦１．５）。すなわち、前記弁軸ガイド６０から弁座３４と弁体３８との着座位置までの距離Ｅは、弁軸ガイド６０の長さＡが長くなるのに反比例し、相対的に小さくなるように設定されている。このＡ／Ｂ、Ｅ／Ａの組み合わせ相乗効果により、弁体３８の偏当りの吸収効果が特に大きくなる。
【００４５】
図１に示されるように、前記弁軸ガイド６０を囲繞する保持部材６２は、前記弁軸ガイド６０と同様に耐熱性材料から形成され、前記保持部材６２の下端部は弁ボディ２４とハウジング４４との間に挟持されている。
【００４６】
アンダーカバー６４は耐熱性材料から略カップ状に形成され、半径外方向へと延在する周縁部が、弁ボディ２４の上面と保持部材６２との間で挟持されている。そして、前記アンダーカバー６４の略中央部には挿通孔７０が形成され、前記挿通孔７０に挿通される弁軸１４の外周面を囲繞している。そのため、前記アンダーカバー６４によって前記弁軸ガイド６０および保持部材６２が外部から遮蔽される。
【００４７】
駆動部１８はハウジング４４の内部に配設され、略円柱状の内孔を有する第１支持部材７２と第２支持部材７４とを備えている。
【００４８】
この第１支持部材７２は、弁軸１４の軸線に略直交するように延在するとともに、ハウジング４４の上部にその端部が固定される第１周縁部７６と、前記弁軸１４に沿って延在する筒状の第１膨出部７８とからなる。
【００４９】
一方、第２支持部材７４は、弁軸１４の軸線に略直交するように延在するとともに、前記ハウジング４４の下部に端部が固定される第２周縁部８０と、前記弁軸１４に沿って延在し、かつ前記第１支持部材７２の第１膨出部７８と対向する筒状の第２膨出部８２とからなる。ここで、第２膨出部８２は、その外周が上方に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されている。
【００５０】
第１支持部材７２および第２支持部材７４は、各外周面に形成された第１周縁部７６および第２周縁部８０によって、それぞれハウジング４４における側壁４８の内面に固定され、前記第２周縁部８０の下面にはカバー部材８４が固着される。このカバー部材８４は略カップ状に形成され、その略中央部には保持部材６２が挿通されている。ここで、第２支持部材７４、ハウジング４４の側壁４８および底壁５０との間に空間８６が形成され、この空間８６は前記窓部５４を介して外部と連通されている。すなわち、ハウジング４４の内部に前記窓部５４を介して外気が導入されることにより、前記ハウジング４４の内部が好適に冷却される。
【００５１】
また、ハウジング４４の内部における第１支持部材７２と第２支持部材７４とによって囲繞された空間８６には、弁軸１４を駆動するためのコイル８８が配設される。前記コイル８８は非金属製材料からなるボビン９０に巻回され、このボビン９０は、第２支持部材７４上のスプリングワッシャ９２によって、第１支持部材７２に指向して弾性的に固定される。このコイル８８には、図示しない電源が接続される。
【００５２】
一方、第１支持部材７２および第２支持部材７４の内孔には、非磁性体材料で略カップ状に形成されたスリーブ部材９４がその底面を下にして挿入され、前記スリーブ部材９４の開口された上端は、外方向に湾曲して形成され、前記第１支持部材７２の上端に係止される。
【００５３】
スリーブ部材９４の下部には、後述する第２ばね部材１２２のガイドとして機能する下に凸の略カップ状の突出部９６が形成され、その略中央部には、前記ハウジング４４内に挿入された弁軸１４が挿通される挿通孔９８が形成される。
【００５４】
さらに、スリーブ部材９４の内部には、磁性体からなる略円筒状のプランジャ（可動部材）１００が前記弁軸１４と同軸上かつ摺動自在に挿入される。そして、プランジャ１００の内周側には、その略中央部において半径内方向に所定長だけ突出したフランジ部１０２が形成されている。前記フランジ部１０２の内部には弁軸１４が挿通され、前記弁軸１４の外周面とフランジ部１０２の内周面との間には所定間隔のクリアランスＣ１（図２参照）が設けられている。
【００５５】
プランジャ１００のフランジ部１０２と弁軸１４の切欠部４２との間には、前記プランジャ１００と弁軸１４とを連結する連結機構２０が設けられている。この連結機構２０は、前記フランジ部１０２の上面側に配設される環状の第１ばね受部材１０４と、前記フランジ部１０２の下面側に配設される第１リテーナ１０６と、前記弁軸１４における第１リテーナ１０６より下方に環状溝を介して装着される第２リテーナ１０８とからなる。前記第１リテーナ１０６は、その外周面とプランジャ１００の内周面との間に所定間隔のクリアランスＣ２（図２参照）が設けられている。
【００５６】
環状に形成される第１ばね受部材１０４はフランジ部１０２の上面側に配設され、その内周端および外周端がそれぞれ上方に向かって折曲されている。そして、第１ばね受部材１０４と後述する第２ばね受部材１４８との間に、第１ばね部材１１０が介装されている。前記第１ばね部材１１０は、プランジャ１００を下方に押圧する方向に付勢している。
【００５７】
第１リテーナ１０６は、図２に示されるように、前記プランジャ１００の内周径より小径の略円盤状に形成され、その略中央部には上方に向かって所定長だけ突出した突部１１２が形成されている。前記突部１１２の内部には挿入穴１１４が形成され、前記挿入穴１１４の直径は、弁軸１４の直径Ｂと略同等に形成されている。
【００５８】
前記第１リテーナ１０６の略中央部には前記挿入穴１１４と連通した係着孔１１６が形成され、この係着孔１１６はこれよりも大径に形成される導入孔１１８と連通状態にある。前記導入孔１１８は弁軸１４の直径Ｂと略同等もしくは若干大きく形成されるとともに、係着孔１１６の直径は前記弁軸１４の切欠部４２の直径と略同等に形成されている。
【００５９】
前記導入孔１１８は第１リテーナ１０６の略中央部に形成される係着孔１１６より半径外方向に若干オフセット（偏心）して形成されている。
【００６０】
一方、第１リテーナ１０６の下面には、下方に向かって突出した環状壁部１２０が形成され、この環状壁部１２０の外周側にはスリーブ部材９４の突出部９６（図１参照）との間に第２ばね部材１２２が介装されるとともに、前記環状壁部１２０の内周側には第２リテーナ１０８との間に第３ばね部材１２４（図１参照）が介装されている。
【００６１】
すなわち、プランジャ１００のフランジ部１０２は、第１ばね部材１１０が介装される第１ばね受部材１０４に付勢される下方への弾発力と、第２ばね部材１２２が介装される第１リテーナ１０６の下面に付勢される上方への弾発力との作用下に挟持されている。
【００６２】
図１に示されるように、第２リテーナ１０８は略円盤状に形成され、その外周端が上方に向かって折曲されている。そして、前記第２リテーナ１０８の略中央部には嵌合孔が形成され、前記嵌合孔を弁軸１４の略中央部に形成された環状溝に嵌め込むことにより前記第２リテーナ１０８が弁軸１４に一体的に係着される。
【００６３】
センサ部２２は、ハウジング４４の上部に装着されるセンサケース１２６と、前記センサケース１２６の内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられるセンサロッド１２８と、前記センサロッド１２８の変位量を検出する抵抗体１３０とからなる。
【００６４】
センサケース１２６は、その下端部がハウジング４４の内部に挿入され、薄板状の固定カバー１３２を介してハウジング４４の上部に一体的に装着されている。その際、センサケース１２６の外周面に装着されたシール部材１３４によってハウジング４４の内部の気密が保持される。
【００６５】
センサケース１２６の側方には、所定長だけ突出したコネクタ部１３６が形成され、前記コネクタ部１３６には、その内部に配設された端子１３８を介して図示しない電源と接続されるリード線等が接続される。そして、前記コネクタ部１３６の端子１３８を介して前記電源からの電流がコイル８８へと供給される。また、前記端子１３８の一方は抵抗体１３０に接続され、前記抵抗体１３０で検出されたセンサロッド１２８の変位量を検出信号としてコネクタ部１３６より出力している。
【００６６】
さらに、センサケース１２６の略中央部に形成される装着穴１４０には、センサロッド１２８が軸線方向に沿って変位自在に配設されている。この装着穴１４０の下方には薄板状のカバープレート１４２が装着され、前記装着穴１４０を閉塞している。前記カバープレート１４２の上面には、前記センサロッド１２８と略平行に抵抗体１３０が装着されている。
【００６７】
センサロッド１２８は、その上端部がセンサケース１２６の内部で下方に向かって突出した突起部１４４に挿入されるとともに、その下端部が前記カバープレート１４２の孔部を介して弁軸１４の上端部に連結されている。センサケース１２６とセンサロッド１２８との間には、リターンスプリング１４６が介装され、前記リターンスプリング１４６の弾発力によって前記センサロッド１２８が下方へと付勢されている。
【００６８】
カバープレート１４２の下面には第２ばね受部材１４８が固着され、前記第２ばね受部材１４８の略中央部に形成されるシャフト保持部１５０によって、センサロッド１２８が軸線方向に沿って変位自在にガイドされている。
【００６９】
さらに、センサロッド１２８の外周面には、該カバープレート１４２の上面に設けられた抵抗体１３０と対向する位置にブラシ１５２が設けられ、前記ブラシ１５２の先端部が抵抗体１３０に接触している。
【００７０】
すなわち、前記ブラシ１５２が抵抗体１３０に接触する位置において、コネクタ部１３６の端子１３８間の抵抗値が変化するため、前記抵抗値の変化を検出することによりセンサロッド１２８の変位位置を検出することができる。換言すると、前記ブラシ１５２と抵抗体１３０とは、接触式のポジションセンサとして機能する。
【００７１】
そして、前記弁部１２における弁体３８の開閉状態は、弁軸１４およびセンサロッド１２８の軸線方向に沿った変位作用下に生じる前記抵抗値の変化によって検出され、前記検出された検出信号がセンサケース１２６の側部に設けられたコネクタ部１３６の端子１３８を介して図示しない制御回路へと出力される。
【００７２】
本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１０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。
【００７３】
図１は、弁体３８が弁座３４のシート面３６に着座して、入口ポート２６と出口ポート２８との連通が遮断された弁閉状態を示している。
【００７４】
このような弁閉状態において、図示しない電源に接続されたコネクタ部１３６を介して駆動部１８のコイル８８に電流を供給する。そして、前記コイル８８に電流が供給されることにより弁部１２の開弁動作が行われ、前記コイル８８への電流の供給を停止することによって前記弁部１２の閉弁動作が行われる。
【００７５】
すなわち、図示しない制御回路の指示に基づいて、前記電源よりコイル８８に所定量の電流が供給されると、該コイル８８の励磁作用下に磁界が発生し、プランジャ１００がスリーブ部材９４の内周面に沿って下方（矢印Ｚ１方向）に移動するように電磁力を受ける。
【００７６】
また、第２支持部材７４の第２膨出部８２は、その外周が上方に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成されているため、プランジャ１００に加わる軸線方向の電磁力が、該プランジャ１００の軸線方向に沿った位置に比例する。
【００７７】
そして、プランジャ１００が、そのフランジ部１０２を介して第１リテーナ１０６を押圧することにより、第２ばね部材１２２の弾発力に抗しながら前記プランジャ１００が下方向（矢印Ｚ１方向）に変位する。その際、前記第１リテーナ１０６と連結された弁軸１４が、弁軸ガイド６０のガイド作用下に下方向（矢印Ｚ１方向）に変位し、この弁軸１４の下端部に形成される弁体３８が弁座３４のシート面３６から離間することによって、入口ポート２６と出口ポート２８の間が連通された弁開状態となる。
【００７８】
そして、このプランジャ１００は、前記電磁力と第２ばね部材１２２の弾発力がつり合う位置で停止する。すなわち、弁部１２の開閉量は、コイル８８に供給される電流の強弱によって決定される。
【００７９】
ここで、プランジャ１００は、第２リテーナ１０８によってその下限位置が規制されているため、プランジャ１００がスリーブ部材９４の底面に衝突し、損傷することが回避される。
【００８０】
次に、コイル８８への電流の供給を停止すると、第２ばね部材１２２の弾発力による上方向の付勢によってプランジャ１００が上昇し、これに伴って弁軸１４は、弁軸ガイド６０のガイド作用下に上方（矢印Ｚ２方向）に変位する。そして、この弁軸１４の弁体３８が弁座３４のシート面３６に着座し、入口ポート２６が閉塞された弁閉状態となる。
【００８１】
ここで、第１ばね部材１１０は、第１ばね受部材１０４を介してプランジャ１００を下方向（矢印Ｚ１方向）に付勢することにより、プランジャ１００のフランジ部１０２は、第１リテーナ１０６に常に当接されているため、振動の発生が阻止される。
【００８２】
そして、プランジャ１００と第１リテーナ１０６、弁軸１４および第１ばね部材１１０とは直接結合されていない。そのため、閉弁動作時に前記プランジャ１００の慣性力が弁軸１４に加わることがなく、弁体３８の弁座３４への衝突時に、該弁体３８または弁座３４が損傷することが回避される。
【００８３】
このような弁体３８による入口ポート２６の開閉状態は、弁軸１４の上端部に連結されたセンサロッド１２８を介して抵抗体１３０に伝達され、該抵抗体１３０の抵抗変化を出力信号として図示しない制御回路に出力することによりフィードバックされる。
【００８４】
一方、弁体３８が軸線方向に沿って変位して再循環路３２を開閉する際、前記弁体３８と一体的に形成される弁軸１４が、ガイドされる弁軸ガイド６０のガイド孔６６との間に形成されるクリアランス６８を介して所定角度だけ傾斜した倒れ（傾き）が生じる場合がある。
【００８５】
この場合、図５に示されるように、弁軸１４の弁軸ガイド６０のガイド孔６６を支点とした倒れに伴って、前記弁軸１４の上端部に連結された第１リテーナ１０６が、プランジャ１００におけるフランジ部１０２の下面に沿って前記プランジャ１００の軸線と略直交する方向（矢印Ｇ方向）に変位する。その際、弁軸１４とフランジ部１０２との間にはクリアランスＣ１が設けられているため、前記弁軸１４とプランジャ１００とが接触することがない。
【００８６】
また、前記弁軸１４の上端部に一体的に連結された第１リテーナ１０６の外周面とプランジャ１００の内周面との間にも同様に、クリアランスＣ２が設けられているため、前記弁軸１４の倒れによって前記第１リテーナ１０６がプランジャ１００と接触することがない。
【００８７】
そのため、弁軸１４が所定角度だけ傾斜した場合においても、弁軸１４および第１リテーナ１０６がプランジャ１００と接触することが防止されるため、前記弁軸１４およびプランジャ１００の軸線方向に沿った変位が妨げられることがなく、円滑に変位することができる。
【００８８】
同様に、弁軸１４の下端部が、弁軸ガイド６０のガイド孔６６を支点として所定角度だけ傾斜するため、前記弁軸１４の下端部に形成された弁体３８が一体的に傾斜する。その際、前記弁体３８における弁座３４への当接面が、略球状に形成されているため、球面部４０は、弁体３８と一体的に形成された弁軸１４の倒れの影響を受けることがなく、前記弁体３８が常に弁座３４のシート面３６における一定位置で好適に着座することができる。
【００８９】
換言すると、図６に示されるように、例えば、弁体３８ａの全体を略球状に形成した場合、その弁座３４のシート面３６における当接位置は、前記弁体３８ａと一体的に形成される弁軸１４の傾斜角度に関わらず、常に弁座３４のシート面３６における同一位置（図６中、Ｄ参照）で着座する。
【００９０】
すなわち、図５に示されるように、弁体３８は、その上面に略球状の球面部４０を設けることにより、弁軸１４に所定角度だけ傾斜した倒れ（傾き）が生じた場合においても、前記弁軸１４の影響を受けることなく前記弁体３８の球面部４０を介して弁座３４におけるシート面３６の略同一位置に着座することができる。
【００９１】
その結果、弁軸１４に所定角度だけ傾斜した倒れ（傾き）が生じた場合においても、弁軸１４およびプランジャ１００を軸線方向に沿って円滑に変位させることができるとともに、前記球面部４０を介して弁体３８を確実に弁座３４に着座させて再循環路３２の気密性を保持することができる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態では、弁軸１４と弁軸ガイド６０のガイド孔６６との間に形成されるクリアランス６８を介して前記弁軸１４に所定角度だけ傾斜した倒れが生じた場合、前記弁軸１４に連結された第１リテーナ１０６が、プランジャ１００におけるフランジ部１０２の下面に沿って前記プランジャ１００の軸線と略直交する方向（矢印Ｇ方向）に変位する。その際、弁軸１４とフランジ部１０２との間にはクリアランスＣ１が設けられているため、前記弁軸１４の倒れに起因した前記弁軸１４とプランジャ１００との接触を防止することができる。
【００９３】
また、前記第１リテーナ１０６とプランジャ１００との間にも同様にクリアランスＣ２が設けられているため、前記プランジャ１００の軸線と略直交する方向（矢印Ｇ方向）に変位した際における前記弁軸１４の倒れに起因した前記第１リテーナ１０６とプランジャ１００との接触を防止することができる。その結果、弁軸１４が所定角度だけ傾斜した場合においても、弁軸１４および第１リテーナ１０６がそれぞれプランジャ１００と接触することがなく、前記弁軸１４およびプランジャ１００を軸線方向に沿って円滑に変位させることができる。
【００９４】
さらに、弁体３８における弁座３４への当接面が、略球状に形成されているため、この略球状に形成される球面部４０を介して弁体３８を常に弁座３４のシート面３６における一定位置（図２中、Ｄ参照）に好適に着座させることができる。
【００９５】
その結果、弁軸１４に所定角度だけ傾斜した倒れ（傾き）が生じた場合においても、弁軸１４およびプランジャ１００をそれぞれ軸線方向に沿って円滑に変位させることができるとともに、前記球面部４０を介して弁体３８を確実に弁座３４に着座させて再循環路３２の気密性を保持することができる。また、再循環路３２を流通する排気ガスの流量が大きくなり、弁軸１４の直径Ｂに対する弁体３８の弁座３４との着座位置における直径Ｆ（図２参照）の割合が大きくなった場合においても、同様に弁体３８を確実に弁座３４に着座させることができる。
【００９６】
さらにまた、駆動部１８の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する弁軸１４は、ガイド部１６における弁軸ガイド６０によってのみ軸線方向に沿って変位自在にガイドされている。また、前記弁軸１４と弁体３８とを一体的に形成することにより部品点数を削減することができるため、排気ガス再循環バルブ１０の構成を簡素化することができ、それに伴ってコストを削減することができる。
【００９７】
またさらに、弁体３８において弁座３４に着座する部位のみに球面部４０を形成することにより、弁体３８全体を略球状とする場合と比較して前記球面部４０を加工する加工範囲を少なくすることができるため、前記弁体３８の製造性が向上するとともに、それに伴って製造コストを低減することができる。
【００９８】
しかも、前記弁体３８の上面形状を、その流量特性に応じた任意の形状とすることにより、一層好適に流量制御することができる。
【００９９】
さらに、弁軸１４に一体的に連結された第１リテーナ１０６を介して、弁軸１４とプランジャ１００とを該プランジャ１００の軸線と略直交する方向（矢印Ｇ方向）に変位自在に簡便に連結することができる。その結果、前記弁軸１４とプランジャ１００とを軸線と略直交する方向、あるいは軸線方向に規制する必要がないため、それに伴って連結機構２０の構成を簡素化することができるとともに、組み付け性を向上させることができる。
【０１００】
さらにまた、弁軸ガイド６０におけるガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡを、前記弁軸１４の直径Ｂの４〜６倍の範囲内となるように設定することにより、前記ガイド孔６６に形成されるクリアランス６８によって弁軸１４に生じる倒れの傾斜角度を抑制することができる、そのため、弁軸１４を軸線方向に沿って円滑に変位させることができる。
【０１０１】
一方、弁軸ガイド６０の下端面から弁座３４と弁体３８との着座位置までの軸線方向に沿った距離Ｅが、前記ガイド孔６６の軸線方向に沿った長さＡの１．５倍もしくはそれ以下となるように設定することにより、弁軸１４の倒れ角度が一定の場合において、前記第１リテーナ１０６の軸線と略直交する方向（矢印Ｇ方向）への変位量を抑制することができる。すなわち、弁体３８の振幅を抑制することができるとともに、弁体３８の軸線方向への矯正効果が高い。
【０１０２】
また、前記球面部４０の面積を低減することにより、弁体３８の製造性を向上させることができるとともに、前記弁軸１４および第１リテーナ１０６とプランジャ１００との間のクリアランスＣ１、Ｃ２を小さくすることができる。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【０１０４】
すなわち、弁軸を連結機構を介して可動部材の軸線と略直交する方向に変位自在に連結し、前記弁体における弁座とのシール点近傍のみを略球状に形成することにより、前記弁軸が軸受に対して所定角度だけ傾きが生じた際においても、前記弁体の球面部を常に弁座に対して好適に着座させて摩耗を防止し、気密性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す縦断面図である。
【図２】図１のプランジャ、弁軸および弁軸ガイドとの関係を示す一部省略縦断面図である。
【図３】図１の弁体および弁座近傍の拡大縦断面図である。
【図４】図１の弁体の拡大側面図である。
【図５】図２のプランジャ、弁軸および弁軸ガイドを示す模式図である。
【図６】弁体を略球状にした場合における模式図である。
【符号の説明】
１０…排気ガス再循環バルブ １２…弁部
１４…弁軸 １６…ガイド部
１８…駆動部 ２０…連結機構
２２…センサ部 ２４…弁ボディ
３２…再循環路 ３４…弁座
３６…シート面 ３８、３８ａ…弁体
４０…球面部 ４２…切欠部
４４…ハウジング ６０…弁軸ガイド
６６…ガイド孔 １００…プランジャ
１０２…フランジ部 １０６…第１リテーナ
１１０…第１ばね部材 １２２…第２ばね部材
１３６…コネクタ部

Claims (3)

1. 排気ガスの循環通路と弁座とを有する弁基部と、
   前記弁基部に連結されるハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配設され、電気信号により軸線方向に沿って駆動する可動部材と、
   前記可動部材に連結機構を介して連結される弁軸と、
   前記弁軸の端部に形成され、前記弁座に離間・着座することにより前記循環通路を開閉する弁体と、
   前記弁基部と前記可動部材との間に配設され、前記弁軸を軸線方向に沿って変位自在に支持する軸受と、
   を備える排気ガス再循環バルブにおいて、
   前記弁軸は、前記可動部材に対して該可動部材の軸線と略直交する方向に変位自在に連結されるとともに、前記弁体は、前記弁座とのシール点近傍のみが略球状に形成される球面部を有することを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
2. 請求項１記載の排気ガス再循環バルブにおいて、
   前記軸受の軸線方向に沿った長さは、前記弁軸の直径の４〜６倍の範囲内に形成されるとともに、前記軸受の弁体側の端面から前記弁体が弁座に着座した着座位置までの軸線方向に沿った離間距離が、前記軸受の長さの１．５倍以下となるように形成されることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
3. 排気ガスの循環通路と弁座とを有する弁基部と、
   前記弁基部に連結されるハウジングと、
   前記ハウジングの内部に配設され、電気信号により軸線方向に沿って駆動する可動部材と、
   前記可動部材に連結機構を介して連結される弁軸と、
   前記弁軸の端部に形成され、前記弁座に離間・着座することにより前記循環通路を開閉する弁体と、
   前記弁基部と前記可動部材との間に配設され、前記弁軸を軸線方向に沿って変位自在に支持する軸受と、
   を備える排気ガス再循環バルブにおいて、
   前記弁軸は、前記可動部材に対して該可動部材の軸線と略直交する方向に変位自在に連結され、前記弁軸をガイドする軸受の長さを、前記弁軸の直径の４〜６倍の範囲内とし、前記軸受から弁体が弁座に着座した着座位置までの軸線方向に沿った距離を、前記軸受の長さの１．５倍以下となるように形成することを特徴とする排気ガス再循環バルブ。

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