JP2006292009A

JP2006292009A - 弁駆動装置

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Publication number: JP2006292009A
Application number: JP2005110816A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kozu; 孝浩神頭; Tadashi Komiyama; 正小宮山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2006-10-26
Also published as: US7318577B2; DE102006000159A1; US20060226385A1; DE102006000159B4

Abstract

【課題】体格の大型化を招くことなく、剛性が向上する弁駆動装置を提供する。
【解決手段】シャフトバルブ４０は中間ギヤ２１と最終ギヤ２５との間に設置されている。シャフトバルブ４０を支持するハウジング１１の支持部３５は、中間ギヤ２１の軸受部３１と最終ギヤ２５の軸受部３３との間に配置される。ハウジング１１は、シャフト２２またはシャフト２６を支持する軸受部３１および軸受部３３を形成するために軸受部３１および軸受部３３の近傍において肉厚が確保されている。そのため、シャフトバルブ４０の支持部３５では、ハウジング１１の肉厚は容易に確保される。その結果、シャフトバルブ４０の支持部３５では、ハウジング１１が大型化することなく、ハウジング１１の剛性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体通路を開閉する弁部材を駆動する弁駆動装置に関する。

従来、流体通路を弁部材を備え、この弁部材を駆動することにより流体通路を開閉する弁駆動装置が公知である。このような弁駆動装置は、例えばディーゼルエンジンの排気通路から吸気通路へ排気を還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置に適用される（特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている弁駆動装置では、モータの駆動力を減速機構により減速して弁部材を駆動している。すなわち、電動モータの駆動力は、ギヤトレーンにより減速され、セクタギヤおよび円柱状突起部を経由してバルブアッセンブリに伝達される。これにより、電動モータの回転駆動力は、バルブアッセンブリを軸方向へ往復駆動する力に変換される。その結果、バルブアッセンブリは、軸方向へ往復移動し、流路を開閉する。

特開平１１−６２７２４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている発明の場合、バルブアッセンブリはモータギヤおよびギヤトレーンの外側に設置されている。すなわち、バルブアッセンブリは、中間ギヤアッセンブリのモータの出力軸と反対側に設置されている。そのため、バルブアッセンブリを軸方向へ移動可能に支持するための軸受部は、ギヤトレーンのモータとは反対側に設置する必要がある。その結果、体格の大型化を招くという問題がある。また、バルブアッセンブリを支持する軸受部は、アクチュエータハウジングにおいてギヤトレーンのモータとは反対側に別途設置する必要がある。そのため、アクチュエータハウジングは、軸受部を形成するのに十分な剛性を確保する必要がある。その結果、剛性を高めるためにアクチュエータハウジングの肉厚は増大し、アクチュエータハウジングの大型化を招くという問題がある。

そこで、本発明の目的は、体格の大型化を招くことなく、剛性が向上する弁駆動装置を提供することにある。

請求項１または２記載の発明では、弁部材はモータのシャフトと伝達部材との間においてハウジングに軸受けされている。そのため、弁部材は伝達部材よりもモータ側に設置される。また、ハウジングは、モータを収容するとともに駆動力伝達手段の伝達部材を軸支または軸止するため、モータを収容する部位および伝達部材を軸支または軸止する部位には肉厚が確保されている。そのため、モータと伝達部材との間に弁部材を設置することにより、弁部材を軸受けするための肉厚が容易に確保され、別途ハウジングを大型化する必要がない。したがって、体格の大型化を招くことなく、剛性を高めることができる。

請求項３記載の発明では、駆動力伝達手段がモータから伝達部材へ駆動力を伝達する中間ギヤを有する場合、弁部材は伝達部材と中間ギヤとの間に設置される。中間ギヤは、伝達部材と同様にハウジングに軸支または軸止される。そのため、中間ギヤと伝達部材との間には、ハウジングの肉厚が容易に確保される。したがって、体格の大型化を招くことなく、剛性を高めることができる。

請求項４または５記載の発明では、伝達部材は歯車またはカムである。そのため、モータからの駆動力は、伝達部材により回転力が弁部材の軸方向への往復運動に変換されて弁部材へ伝達される。したがって、モータの回転力によって弁部材を軸方向へ往復移動することができる。
請求項６記載の発明では、ハウジングは樹脂で形成されている。樹脂で形成されたハウジングは、金属で形成する場合と比較して、剛性が低い。そのため、ハウジングを樹脂で形成する場合、軸受け部分における剛性を確保するため、ハウジングの肉厚は増大する必要がある。弁部材をモータと伝達部材との間に設置する場合、モータと伝達部材との間に十分な空間があるため、ハウジングの肉厚を増大してもハウジングの体格は増大しない。したがって、ハウジングの体格の増大を招くことなく、ハウジングの剛性を高めることができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による弁駆動装置を適用した流路切換装置を図１から図３に示す。流路切換装置１０は、例えばエアポンプにより圧送供給される二次空気を三元触媒コンバータに導入するための二次空気流路を開閉する弁駆動装置に適用される。流路切換装置１０は、ハウジング１１、モータ１２、駆動力伝達手段２０および弁部材としてのシャフトバルブ４０を備えている。ハウジング１１は、樹脂から形成されており、内側に流体通路１３を形成している。また、ハウジング１１は、モータ１２を収容する収容室１４を形成している。なお、ハウジング１１、カバー１５およびケース１６は、樹脂に限らず例えば金属で形成してもよい。

ハウジング１１には、カバー１５およびケース１６が一体に取り付けられる。カバー１５は、モータ１２および駆動力伝達手段２０を覆うようにハウジング１１に設置される。ケース１６は、図２においてハウジング１１の下方に設置され、ハウジング１１とともに流体通路１３を形成する。カバー１５およびケース１６は、ハウジング１１と同様に樹脂で形成されている。

モータ１２は、周知の直流モータあるいは交流モータである。モータ１２はシャフト１７を有している。モータ１２に電力を供給することによりシャフト１７が回転する。シャフト１７の先端には、ピニオン１８が設置されている。モータ１２は、ハウジング１１が形成する収容室１４に設置されている。モータ１２は、シャフト１７の軸方向においてピニオン１８と反対側がハウジング１１に収容されている。

駆動力伝達手段２０は、モータ１２の駆動力をシャフトバルブ４０に伝達する。駆動力伝達手段は、中間ギヤ２１および伝達部材としての最終ギヤ２５を有している。中間ギヤ２１は、シャフト２２を中心として回転可能である。中間ギヤ２１は、モータ１２と最終ギヤ２５との間に設置されている。中間ギヤ２１は、第一歯部２１１および第二歯部２１２を有している。シャフト２２は、モータ１２のシャフト１７と概ね平行に設置されている。シャフト２２は、軸方向の一方の端部が軸受部３１に回転可能に軸支されている。軸受部３１はハウジング１１により形成されている。また、シャフト２２の他方の端部は、軸受部３２に回転可能に軸支されている。軸受部３２はカバー１５により形成されている。中間ギヤ２１は、第一歯部２１１がモータ１２のシャフト１７に設置されているピニオン１８と噛み合っている。なお、中間ギヤ２１は、シャフト２２に対して回転可能としてもよい。その場合シャフト２２は、軸方向の一方の端部が軸受部３１に軸止され、他方の端部は軸受部３２に嵌合される。

最終ギヤ２５は、シャフト２６を中心として回転可能である。最終ギヤ２５は、中間ギヤ２１を挟んでモータ１２とは反対側に設置されている。最終ギヤ２５は、第一歯部２５１および第二歯部２５２を有している。シャフト２６は、モータ１２のシャフト１７および中間ギヤ２１のシャフト２２と概ね平行に設置されている。シャフト２６は、軸方向の一方の端部が軸受部３３に回転可能に軸支されている。軸受部３３はハウジング１１により形成されている。また、シャフト２６の他方の端部は、軸受部３４に回転可能に軸支されている。軸受部３４はカバー１５により形成されている。最終ギヤ２５は、第一歯部２５１が中間ギヤ２１の第二歯部２１２に噛み合っている。本実施例の場合、最終ギヤ２５の第一歯部２５１は、最終ギヤ２５の回転角度に対応して最終ギヤ２５の周方向において一部に形成されている。なお、最終ギヤ２５の第一歯部２５１は、最終ギヤ２５の周方向の全周に形成してもよい。また、最終ギヤ２５は、シャフト２６に対して回転可能としてもよい。その場合シャフト２６は、軸方向の一方の端部が軸受部３３に軸止され、他方の端部は軸受部３に嵌合される。

シャフトバルブ４０は、軸部４１および弁部４２を有している。軸部４１は、ハウジング１１の支持部３５に軸方向へ往復移動可能に軸受けされている。支持部３５は、ハウジング１１により形成されている。シャフトバルブ４０には、軸方向において弁部４２の反対側に歯部４３が形成されている。歯部４３は、最終ギヤ２５の第二歯部２５２と噛み合っている。最終ギヤ２５が回転すると、最終ギヤ２５の第二ギヤ２５２から歯部４３へ駆動力が伝達される。すなわち、歯部４３は、最終ギヤ２５から駆動力が入力される入力部である。弁部４２は、軸部４１の歯部４３とは反対側の端部に設置されている。弁部４２は、シール部４４を有している。シール部４４は、ハウジング１１が形成する弁座３６に着座可能である。本実施例の場合、シール部４４は、シャフトバルブ４０と別部材で形成されている。シャフトバルブ４０の移動によって、弁部４２のシール部４４がハウジング１１の弁座３６に着座することにより、流体通路１３は閉塞される。一方、シャフトバルブ４０の移動によって、弁部４２のシール部４４がハウジング１１の弁座３６から離座することにより、流体通路１３は開放される。

シャフトバルブ４０は、図１、図２および図４に示すように中間ギヤ２１と最終ギヤ２５との間に設置されている。図４では、モータ１２、中間ギヤ２１、最終ギヤ２５およびシャフトバルブ４０の構成、すなわち駆動力が伝達される経路を模式的に示している。シャフトバルブ４０は、モータ１２のシャフト１７、中間ギヤ２１のシャフト２２および最終ギヤ２５のシャフト２６と概ね垂直に配置されている。また、シャフトバルブ４０は、カバー１５とは反対側に設置されている。すなわち、シャフトバルブ４０は、モータ１２と同一の側であるハウジング１１に設置されている。モータ１２の駆動力は、ピニオン１８、中間ギヤ２１および最終ギヤ２５を経由してシャフトバルブ４０に伝達される。シャフトバルブ４０は、軸方向へ形成された歯部４３を有している。そのため、モータ１２からの駆動力により最終ギヤ２５が回転すると、最終ギヤ２５と噛み合うシャフトバルブ４０は軸方向へ移動する。これにより、モータ１２のシャフト１７から取り出された回転力は、駆動力伝達手段２０により減速された後、シャフトバルブ４０を往復移動させる駆動力に変換される。すなわち、シャフトバルブ４０は、モータ１２のシャフト１７、中間ギヤ２１のシャフト２２および最終ギヤ２５のシャフト２６と垂直な方向へ往復移動する。

以上説明した第１実施形態では、シャフトバルブ４０は中間ギヤ２１と最終ギヤ２５との間に設置されている。これにより、シャフトバルブ４０を支持するハウジング１１の支持部３５は、中間ギヤ２１の軸受部３１と最終ギヤ２５の軸受部３３との間に配置される。ハウジング１１は、シャフト２２またはシャフト２６を支持する軸受部３１および軸受部３３を形成するため、軸受部３１および軸受部３３近傍の肉厚が確保されている。そのため、シャフトバルブ４０の支持部３５では、ハウジング１１の肉厚は容易に確保される。その結果、シャフトバルブ４０の支持部３５では、ハウジング１１の剛性が向上する。これとともに、シャフトバルブ４０の支持部３５では、軸受部３１および軸受部３３を設置するためにハウジング１１が本来十分な肉厚を有している。そのため、シャフトバルブ４０の支持部３５においてハウジング１１の肉厚を増大しても、ハウジング１１の体格の大型化を招かない。したがって、ハウジング１１をはじめとする体格の大型化を招くことなく、ハウジングの剛性を高めることができる。

また、第１実施形態では、シャフトバルブ４０は中間ギヤ２１と最終ギヤ２５との間に設置されている。そのため、ハウジング１１には、シャフトバルブ４０を設置するための空間を別途確保する必要はない。そのため、モータ１２、中間ギヤ２１、最終ギヤ２５およびシャフトバルブ４０は、効率よくハウジング１１に設置することができる。したがって、ハウジング１１の体格の大型化を招くことがない。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による流路切換装置を図５に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図５に示すように、第２実施形態による流路切換装置１０は、モータ１２、中間ギヤ２１、伝達部材５０およびシャフトバルブ６０を備えている。図５では、モータ１２、中間ギヤ２１、伝達部材５０およびシャフトバルブ６０の構成、すなわち駆動力が伝達される経路を模式的に示している。伝達部材５０は、歯部５１およびカム部５２を有している。歯部５１は、中間ギヤ２１の第二歯部２１２と噛み合っている。カム部５２は、シャフトバルブ６０の弁部６１とは反対側の端部６２と接している。中間ギヤ２１の回転にともなって、歯部５１が中間ギヤ２１の第二歯部２１２と噛み合う伝達部材５０は回転する。このとき、伝達部材５０の回転によって、カム部５２はシャフトバルブ６０を軸方向へ往復駆動する。すなわち、端部６２は、最終ギヤ２５から駆動力が入力される入力部である。なお、第２実施形態では、シャフトバルブ６０が例えば流体通路１３を開放または閉塞するようにシャフトバルブ６０を付勢する弾性部材を設置してもよい。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による流路切換装置を図６に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図６に示すように、第３実施形態による流路切換装置１０は、駆動力伝達手段の構成が第１実施形態と異なる。第３実施形態では、駆動力伝達手段２０は伝達部材としての最終ギヤ７０のみを有している。図６では、モータ１２、最終ギヤ７０およびシャフトバルブ４０の構成、すなわち駆動力が伝達される経路を模式的に示している。最終ギヤ７０は、第一歯部７１および第二歯部７２を有している。最終ギヤ７０は、モータ１２のシャフト１７と概ね平行に設置されているシャフト２６を軸に回転する。中間ギヤが省略されているため、最終ギヤ７０の第一歯部７１はモータ１２のシャフト１７に設置されているピニオン１８に直接噛み合っている。最終ギヤ７０の第二歯部７２は、シャフトバルブ４０の歯部４３と噛み合っている。第３実施形態では、シャフトバルブ４０はモータ１２と最終ギヤ７０との間に配置されている。

第３実施形態では、駆動力伝達手段２０の構成が簡略化されるとともに、モータ１２と最終ギヤ７０との間に確保すべき空間が低減される。そのため、ハウジング１１の体格が低減される。また、シャフトバルブ４０を支持する支持部３５においてハウジング１１の肉厚を大きくし、ハウジング１１の剛性を高めても、ハウジング１１の体格の増大は招かない。したがって、ハウジング１１の体格をさらに小型化することができるとともに、ハウジング１１の剛性を高めることができる。

本発明の第１実施形態による流路切換装置を示す部分断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図である。カバーを外した状態で図１の矢印III方向から見た矢視図である。本発明の第１実施形態によるモータ、中間ギヤ、最終ギヤおよびシャフトバルブの構成を示す模式図である。本発明の第２実施形態によるモータ、中間ギヤ、伝達部材およびシャフトバルブの構成を示す模式図である。本発明の第３実施形態によるモータ、最終ギヤおよびシャフトバルブの構成を示す模式図である。

符号の説明

１０流路切換装置、１１ハウジング、１２モータ、１３流体通路、１７シャフト、２０駆動力伝達手段、２１中間ギヤ、２５、７０最終ギヤ（伝達部材）、４０、６０シャフトバルブ（弁部材）、４２、６１弁部、４３歯部（入力部）、５０伝達部材、５２カム部、６２端部（入力部）

Claims

流体が通過可能な流体通路を形成するハウジングと、
回転するシャフトを有し、前記ハウジングに収容されているモータと、
前記ハウジングに軸支または軸止される伝達部材を有し、前記モータの回転を伝達する駆動力伝達手段と、
軸方向の一方の端部に前記伝達部材から駆動力を受ける入力部、および軸方向の他方の端部に前記流体通路を開閉する弁部を有し、前記ハウジングに軸受けされ、前記シャフトと前記伝達部材との間において前記駆動力伝達手段を経由して前記モータから伝達された駆動力によって前記シャフトと垂直な方向へ往復移動し、前記流体通路を開閉する弁部材と、
を備えることを特徴とする弁駆動装置。
前記駆動力伝達手段は、前記ハウジングに軸支または軸止されて前記モータと前記伝達部材との間に設置され、前記モータから前記伝達部材へ駆動力を伝達する中間ギヤを有することを特徴とする請求項１記載の弁駆動装置。
前記弁部材は、前記伝達部材と前記中間ギヤとの間に設置されていることを特徴とする請求項２記載の弁駆動装置。
前記伝達部材は、歯車であることを特徴とする請求項１、２または３記載の弁駆動装置。
前記伝達部材は、カムであることを特徴とする請求項１、２または３記載の弁駆動装置。
前記ハウジングは、樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弁駆動装置。