JP2007239667A - 流体制御弁の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の各第1、第2シャフト外径面とをレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接して、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との2つの第1、第2接合箇所に2列の平行な第1、第2溶接部11、12を形成する溶接工程を備えている。そして、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との嵌合部を、シャフト嵌合溝54の各第1、第2溝側面とバルブ装着部63の各シャフト外径面とで構成しているので、バタフライバルブ4の円板状部51の両端面を連通するように貫通する貫通穴はなく、バタフライバルブ4の全閉時におけるEGRガスの洩れを防止できる。
【選択図】 図2
Description
従来より、流体制御弁の一例として、内燃機関の燃焼室内より流出する排気ガス中に含まれる有害物質(例えば窒素酸化物:NOx等)の低減を図るという目的で、排気ガスの一部(EGRガス等の高温流体)を内燃機関の吸気系統に再循環させる排気ガス再循環装置の排気ガス還流管の途中に組み込まれる排気ガス還流量制御弁が知られている。そして、この排気ガス還流量制御弁の一例として、歯車減速機構を介して電動モータの駆動力をシャフトに伝達し、シャフトの軸線方向の一端部に支持固定されたバタフライバルブを駆動して、バルブ全閉位置からバルブ全開位置までの作動範囲で回転動作させる電動式のEGR制御弁が公知である(例えば、特許文献1参照)。
ところが、特許文献1に記載のEGR制御弁においては、ライナー101内に形成される排気ガス還流路110の軸線方向の一方側からレーザ溶接装置より出力されるレーザビームをバタフライバルブ102とシャフト103との接合箇所に照射するが、シャフト103の断面形状が円形状であるために、レーザビームをバルブ装着部106の外形形状に沿って走査させても、レーザ溶接ができない部分が発生し、溶接部109が略U字状(または半円の楕円弧形状)に形成されてしまう。
この場合には、溶接部の溶接長さを、シャフトの中心軸線方向またはバルブの嵌合溝の溝長さ方向と略同一方向に長くとれるので、バルブとシャフトとの有効溶接長さを十分確保することができる。また、溶接手段としてレーザ溶接装置を用いた場合には、レーザ光を直線状に走査するだけで良く、従来の技術のように、レーザ光を略U字状(または半円の楕円弧形状)に走査する必要がなくなるので、バルブとシャフトとの溶接作業が容易となり、流体制御弁の生産性を向上することができる。
この場合には、溶接部の溶接長さを、ハウジング内に形成される流体流路の軸線方向に対して垂直な方向に長くとれるので、バルブとシャフトとの有効溶接長さを十分確保することができる。また、溶接手段としてレーザ溶接装置を用いた場合には、レーザ光を直線状に走査するだけで良く、従来の技術のように、レーザ光を略U字状(または半円の楕円弧形状)に走査する必要がなくなるので、バルブとシャフトとの溶接作業が容易となり、流体制御弁の生産性を向上することができる。
請求項5に記載の発明によれば、シャフトの幅方向の両側(のシャフト外径面)とバルブの嵌合溝の溝幅方向の両側の溝壁面とを溶接手段を用いて同時に溶接してバルブとシャフトとの溶接箇所に2列の平行な溶接部を形成する溶接工程を備えている。
この場合には、溶接工程中に、バルブの嵌合溝の溝幅方向の両側のいずれか一方側に引っ張られることはなく、バルブの位置が正規の位置からズレることはない。すなわち、シャフトに対するバルブの位置精度を向上することができる。また、溶接部を2列同時に形成できるので、バルブとシャフトとの溶接作業時間を短縮でき、流体制御弁の生産性を向上することができる。
請求項9に記載の発明によれば、バルブとして、中心より半径方向の外径側に延ばされた円板状のバタフライバルブを採用しても良い。このバタフライバルブの外周端縁部よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に、外周端縁部よりも板厚が厚い肉厚部を設けている。これにより、バタフライバルブのうちで板厚の薄い外周端縁部が溶接熱等により変形して、バタフライバルブの外周端縁部の真円度が低下するのを防止することができる。したがって、バタフライバルブの全閉時におけるバタフライバルブの外周端面とハウジングの流路壁面(内周面)との間の環状隙間が適正値(またはゼロ)となり、バタフライバルブの全閉時における流体洩れ量を少なくすることができる。
図1ないし図3は本発明の実施例1を示したもので、図1は排気ガス還流量制御弁を示した図である。
ホールIC29は、マグネット27およびヨークに対向するように配置されている、そして、ホールIC29は、自身に鎖交する磁束密度に対応した電圧信号を出力する。なお、非接触式の磁気検出素子として、ホールIC29の代わりに、ホール素子または磁気抵抗素子を使用しても良い。
オイルシール32は、例えばゴムシールであって、第2段差部37の規制面に係止されることで、バルブシャフト5に対する軸線方向の位置決めが成されて、バルブ軸受け部34の内周に圧入固定されている。なお、バルブシャフト5は、オイルシール32内に形成される摺動孔の内部を回転方向および軸線方向に摺動可能となっている。
また、ハウジング1には、ノズル3を嵌合保持する円筒状のノズル嵌合部40が設けられている。そして、ハウジング2には、例えばバルブ全閉位置近傍またはバルブ軸受け部34またはノズル嵌合部40の周囲に形成される冷却水循環路41にエンジン冷却水を流入させるための冷却水配管42が接続されている。ここで、43は、冷却水循環路41の開口端を液密的に閉鎖するための温水プラグである。
そして、ノズル3の内部には、途中に屈曲部44を有する排気ガス還流路2が形成されている。ここで、屈曲部44よりもEGRガス流方向の上流側(排気管側)の排気ガス還流路2、つまり第1排気ガス還流路45は、入口部からバルブ全閉位置近傍に向けて、バタフライバルブ4の全閉時におけるバタフライバルブ4の上流側端面の面方向(バタフライバルブ4の直径方向)に直交する軸線方向に真っ直ぐに延びている。また、屈曲部44よりもEGRガス流方向の下流側(吸気管側)の排気ガス還流路2、つまり第2排気ガス還流路46は、バルブ全閉位置近傍から出口部に向けて、バルブシャフト5の中心軸線に直交する軸線方向に真っ直ぐに延びている。
そして、ノズル3のバルブ全閉位置近傍の内周面(ハウジング1の流路壁面)には、バタフライバルブ4の全閉時に、バタフライバルブ4のシールリング溝6に嵌め込まれたシールリング7のシールリング摺動面が密着可能なシールリングシート面47が設けられている。なお、ノズル3には、バルブシャフト5が貫通するシャフト貫通孔49が設けられている。
第2溶接部12は、バタフライバルブ4の第2シャフトガイド62の第2溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の第2シャフト外径面との第2接合箇所に形成されており、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向およびバルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向に沿って直線状に形成されている。
次に、本実施例のEGR制御弁の製造方法、特にハウジング1に対してバタフライバルブ4およびバルブシャフト5等のバルブアッセンブリ(バルブ構成部品)を組み付ける組付方法を図1ないし図3に基づいて簡単に説明する。ここで、図2および図3はEGR制御弁のレーザ溶接方法を示した図である。
次に、シールリング溝6内にシールリング7を嵌合保持したバタフライバルブ4を溶接治具18に組み付ける。このとき、バタフライバルブ4の円板状部51の上流側端面に設けられた肉厚部53を、溶接治具18の円形状の凹部19に嵌め込むことで、溶接治具18にバタフライバルブ4がチャック(着脱自在に嵌合保持)される。
ここで、溶接治具18に保持されたバタフライバルブ4は、図2および図3に示したように、第1排気ガス還流路45の軸線方向に対して垂直な垂線上に配置されている。つまりバタフライバルブ4は、バルブ全閉位置にて閉弁した全閉開度に保持されている。
これに伴って、溶接治具18をノズル3のシールリングシート面47に沿って図3中の白抜き矢印方向に移動させると、バルブシャフト5のバルブ装着部63に、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54が嵌め合わされる。このとき、溶接治具18が、バタフライバルブ4に対して矢印方向の荷重を加えているので、図3に示したように、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝底面が、バルブシャフト5のバルブ装着部63のシャフト外径面に押し付けられる。
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の作用を図1および図2に基づいて簡単に説明する。
そして、電動モータ9に電力が供給されると、電動モータ9のモータシャフト21が回転する。そして、電動モータ9の駆動力(モータ出力軸トルク)が歯車減速機構を経てバルブシャフト5に伝達される。すると、バルブシャフト5が、所定の回転角度だけ回転し、バタフライバルブ4がバルブ全閉位置よりバルブ全開位置側へ開く方向(開弁作動方向)に回転駆動(開弁駆動)される。
これにより、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの一部(EGRガス等の高温流体)が、エンジン排気管内に形成される排気通路から、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路、ハウジング1の排気ガス還流路2(第1、第2排気ガス還流路45、46)、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を経てエンジン吸気管内に形成される吸気通路に再循環される。
これにより、バタフライバルブ4の外周に装着されたシールリング7のシールリング摺動面が、シールリング自体の拡径方向の張力によってノズル3のシールリングシート面47に張り付くため、シールリング7のシールリング摺動面がノズル3のシールリングシート面47に密着する。したがって、バタフライバルブ4の外周端面とノズル3のシールリングシート面47との間の隙間が完全にシールされる。これにより、バルブ全閉位置でバタフライバルブ4が保持固定される時、すなわち、バタフライバルブ4の全閉時に、EGRガスの洩れが確実に抑止されるため、EGRガスが吸入空気に混入しなくなる。
以上のように、本実施例の排気ガス再循環装置に使用されるEGR制御弁においては、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54(第1、第2シャフトガイド61、62)の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の各第1、第2シャフト外径面とをレーザ溶接装置10を用いてレーザ溶接して、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との2つの第1、第2接合箇所に2列の平行な第1、第2溶接部11、12を形成する溶接工程を備えている。
この溶接工程において、仮にバタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54とバルブシャフト5のバルブ装着部63との嵌合部のうちで溶接できない部分があったとしても、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との嵌合部を、シャフト嵌合溝54の各第1、第2溝側面とバルブ装着部63の各第1、第2シャフト外径面とで構成しているので、バタフライバルブ4の円板状部51の両端面を連通するように貫通する貫通穴は存在しない。したがって、バタフライバルブ4の全閉時に、嵌合部のうちで溶接ができない部分を通ってEGRガス等の高温流体が洩れ出すことはなく、バタフライバルブ4の全閉時におけるEGRガスの洩れを確実に防止することができる。
本実施例では、ハウジング1のノズル嵌合部40の内周にノズル3を嵌合保持し、更にノズル3内にバタフライバルブ4を開閉自在に収容しているが、ハウジング1の略円管形状のバルブ収容部内に直接バタフライバルブ4を開閉自在に収容しても良い。この場合には、ノズル3は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
2 排気ガス還流路(流体流路)
3 ノズル
4 バタフライバルブ
5 バルブシャフト
6 シールリング溝(環状溝)
7 シールリング
9 電動モータ
10 レーザ溶接装置(溶接手段)
11 第1溶接部(2列の平行な溶接部)
12 第2溶接部(2列の平行な溶接部)
52 バタフライバルブの外周端縁部
54 バタフライバルブのシャフト嵌合溝
61 バタフライバルブの第1シャフトガイド
62 バタフライバルブの第2シャフトガイド
63 バルブシャフトのバルブ装着部
Claims (10)
- (a)内部に流体流路が形成されたハウジングと、
(b)このハウジングの内部に回転自在に収容されたシャフトと、
(c)前記ハウジングの内部で、前記シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いて前記シャフトに保持固定される斜板状のバルブと
を備えた流体制御弁の製造方法であって、
前記バルブは、前記シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を有し、
前記嵌合溝は、前記バルブの板厚方向の片端面のみで開口しており、
前記嵌合溝の溝壁面と前記シャフトとを前記溶接手段を用いて溶接して、前記バルブと前記シャフトとの溶接部を形成する溶接工程を備えたことを特徴とする流体制御弁の製造方法。 - 請求項1に記載の流体制御弁の製造方法において、
前記溶接部は、前記シャフトの中心軸線方向または前記嵌合溝の溝長さ方向に沿って直線状に形成されることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の流体制御弁の製造方法において、
前記溶接部は、前記流体流路の軸線方向に対して垂直な垂線上に形成されることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のうちのいずれか1つに記載の流体制御弁の製造方法において、
前記溶接部は、並列して直線状に形成される2列の平行な溶接部であることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 - 請求項4に記載の流体制御弁の製造方法において、
前記2列の平行な溶接部は、前記シャフトの幅方向の両側と前記バルブの嵌合溝の溝幅方向の両側とを同時に溶接して形成されることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 - 請求項1ないし請求項5のうちのいずれか1つに記載の流体制御弁の製造方法において、
前記バルブは、中心より半径方向の外径側に延ばされた円板状のバタフライバルブであって、
前記バタフライバルブは、半径方向の外径側に円環状の外周端縁部を有し、且つこの外周端縁部よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に、前記外周端縁部よりも板厚が厚い肉厚部を有し、
前記溶接手段は、前記バタフライバルブの板厚が厚い範囲内で、前記シャフトと前記嵌合溝の溝壁面とを溶接することを特徴とする流体制御弁の製造方法。 - (a)内部に流体流路が形成されたハウジングと、
(b)このハウジングの内部に回転自在に収容されたシャフトと、
(c)前記ハウジングの内部で、前記シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いて前記シャフトに保持固定される斜板状のバルブと
を備えた流体制御弁であって、
前記バルブは、前記シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を有し、
前記嵌合溝は、前記バルブの板厚方向の片端面のみで開口していることを特徴とする流体制御弁。 - 請求項7に記載の流体制御弁において、
前記シャフトは、断面円形状に形成されており、
前記嵌合溝は、前記シャフトの半径方向の寸法程度の溝深さまたは溝幅を有していることを特徴とする流体制御弁。 - 請求項7または請求項8に記載の流体制御弁において、
前記バルブは、中心より半径方向の外径側に延ばされた円板状のバタフライバルブであって、
前記バタフライバルブは、半径方向の外径側に円環状の外周端縁部を有し、且つこの外周端縁部よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に、前記外周端縁部よりも板厚が厚い肉厚部を有していることを特徴とする流体制御弁。 - 請求項9に記載の流体制御弁において、
前記バタフライバルブの全閉時に、前記ハウジングの流路壁面と前記バタフライバルブの外周端面との隙間をシールするシールリングを備え、
前記バタフライバルブは、この外周端面全周に、前記シールリングを装着する環状溝を有していることを特徴とする流体制御弁。
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