JP2007239667A - 流体制御弁の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 バタフライバルブ4の全閉時におけるEGRガスの洩れを防止することを課題とする。
【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

本発明は、流体を制御するバルブが、ハウジング内部にてシャフトの中心軸線に対して傾斜して溶接固定される流体制御弁の製造方法に関するもので、特に流体流量を制御するバタフライバルブが、ハウジング内部にてシャフトの中心軸線に対して傾斜して溶接固定される流体制御弁の製造方法に係わる。
[従来の技術]
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)。
ここで、EGRガス等の高温流体の流量(EGR量)を制御するEGR制御弁においては、図4に示したように、排気ガス還流管の一部を成すハウジング(図示せず)と、このハウジングに嵌合保持された円管状のライナー(ノズル)101と、このライナー101内に開閉自在に収容されたバタフライバルブ102と、このバタフライバルブ102を支持固定するシャフト103とによって構成している。また、EGR制御弁は、バタフライバルブ102の外周端面全周に円環状のシールリング溝104を形成し、このシールリング溝104にシールリング105を装着している。
そして、シャフト103の軸線方向の一端側には、バタフライバルブ102を溶接手段を用いて溶接固定するバルブ装着部106が設けられている。また、バタフライバルブ102は、シャフト103の軸線方向に対して所定の傾斜角度だけ傾いた状態で、バルブ装着部106に保持固定されている。このため、バタフライバルブ102には、バルブ装着部106が嵌合する貫通穴107が、バタフライバルブ102の板厚方向の軸線に対して傾斜して貫通している。なお、EGR制御弁には、シャフト103のバルブ装着部106の外周面とバタフライバルブ102の貫通穴107の穴壁面とをレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接して溶接部109が形成されている。
[従来の技術の不具合]
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。
これによって、バタフライバルブ102を全閉位置にて閉弁してシールリング105のシールリング摺動面をライナー101の内周面(シール面)に密着させた場合であっても、シャフト103のバルブ装着部106の外周面とバタフライバルブ102の貫通穴107の穴壁面との間の、つまりバタフライバルブ102とシャフト103との嵌合部におけるレーザ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してしまい、バタフライバルブ102の全閉時における高温流体洩れ量が多くなるという問題があった。
また、レーザ溶接装置は、バタフライバルブ102とシャフト103との接合箇所におけるA部(溶接部109の一端部)にレーザビームを照射し、その後にレーザビームを照射しながらシャフト装着部106の外周面に沿って略U字状(または半円の楕円弧形状)に移動して、バタフライバルブ102とシャフト103との接合箇所におけるB部(溶接部109の他端部)に至るまでレーザ溶接を実施している。また、バルブ装着部106の外周面と貫通穴107の穴壁面との間には、貫通穴107内にバルブ装着部106を挿入する関係(例えば隙間嵌め)で、必要最小限の隙間が設けられている。
これによって、レーザ溶接を開始するA部側にバタフライバルブ102が引っ張られてバタフライバルブ102の位置が正規の位置からズレてしまう。すなわち、シャフト103のシャフト装着部106に対するバタフライバルブ102の位置精度が悪化する。この結果、バタフライバルブ102とシャフト103との嵌合部におけるレーザ溶接ができない部分の隙間が増加し、バタフライバルブ102の全閉時における高温流体洩れ量が更に多くなるという問題が生じる。
なお、バルブ装着部106と貫通穴107とを締まり嵌め(圧入嵌合)した場合には、バタフライバルブ102に歪みが発生し、バタフライバルブ102の真円度が悪化する可能性がある。ここで、シールリング105は、C字形状の金属環であるため、バタフライバルブ102の真円度の悪化を補うことができず、シールリング105が傾いた状態でシールリング溝104に装着される可能性があり、バタフライバルブ102の全閉時におけるシールリング105のシール性が悪化する。よって、締まり嵌めを採用することは望ましくない。
また、特許文献1に記載のEGR制御弁においては、バタフライバルブ102の板厚が薄いので、レーザ溶接装置を用いてレーザ溶接した際の溶接熱で、バタフライバルブ102が変形し、バタフライバルブ102の真円度が悪化する可能性がある。この場合も、シールリング105によってバタフライバルブ102の真円度の悪化を補うことができないので、シールリング105が傾いた状態でシールリング溝104に装着される可能性があり、バタフライバルブ102の全閉時におけるシールリング105のシール性が悪化するという問題が生じる。
特開2005−233063号公報(第1−15頁、図1−図6)
本発明の目的は、バルブの全閉時における流体洩れを防止することのできる流体制御弁の製造方法を提供することにある。また、シャフトに対するバルブの位置精度を向上させることのできる流体制御弁の製造方法を提供することにある。
請求項1に記載の発明によれば、ハウジングの内部で、シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いてシャフトに保持固定される斜板状のバルブに、シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を設けている。そして、バルブの嵌合溝が、バルブの板厚方向の片端面のみで開口している。これにより、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとを溶接手段を用いて溶接して、バルブとシャフトとの溶接部を形成する溶接工程において、仮にシャフトとバルブの嵌合溝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、バルブの板厚方向の両端面を連通するように貫通する貫通穴が形成されていない。したがって、バルブの全閉時に、シャフトとバルブの嵌合溝との嵌合部のうちで溶接ができない部分を通って流体が洩れ出すことはなく、バルブの全閉時における流体洩れを確実に防止することができる。
請求項2に記載の発明によれば、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとを溶接手段を用いて溶接した溶接部を、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に沿って直線状に形成する溶接工程を備えている。
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。
請求項3に記載の発明によれば、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとを溶接手段を用いて溶接した溶接部を、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垂線上に形成する溶接工程を備えている。
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4に記載の発明によれば、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフト(のシャフト外径面)とを溶接手段を用いて溶接した溶接部を、並列して直線状に形成される2列の平行な溶接部としている。
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6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。そして、バタフライバルブの板厚が厚い範囲内で、バタフライバルブの嵌合溝の溝壁面とシャフト(のシャフト外径面)とを溶接して、バタフライバルブとシャフトとの溶接部を形成することにより、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。
請求項7に記載の発明によれば、ハウジングの内部で、シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いてシャフトに保持固定される斜板状のバルブに、シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を設けている。そして、バルブの嵌合溝が、バルブの板厚方向の片端面のみで開口している。すなわち、バルブの板厚方向の両端面を連通するように貫通する貫通穴が形成されていない。したがって、バルブの全閉時に、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとの隙間から流体が洩れ出すことはなく、バルブの全閉時における流体洩れを確実に防止することができる。
請求項8に記載の発明によれば、シャフトの断面形状を円形状(または中空の円筒形状)としている。そして、バルブの嵌合溝の溝深さまたは溝幅を、シャフトの半径方向の寸法程度としても良い。なお、バルブの嵌合溝とシャフトとの嵌合状態を、シャフトに対してバルブが移動可能な隙間嵌めとしても良く、また、軽微な圧入嵌合としても良い。
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。
請求項10に記載の発明によれば、バタフライバルブの全閉時に、ハウジングの流路壁面と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設けている。また、バタフライバルブの外周端面全周に、シールリングを装着する環状溝を設けている。したがって、バタフライバルブの環状溝にシールリングを嵌め合わせることで、バタフライバルブの全閉時における流体洩れを防止することができる。
本発明を実施するための最良の形態は、バルブの全閉時における流体洩れを防止するという目的を、斜板状のバルブに、バルブの板厚方向の片端面のみで開口する嵌合溝にシャフトを嵌合させることで実現した。また、シャフトに対するバルブの位置精度を向上させるという目的を、バルブの嵌合溝の溝幅方向の両側の溝壁面とシャフトの幅方向の両側(のシャフト外径面)とを溶接手段を用いて同時に溶接して2列の平行な溶接部を形成することで実現した。
[実施例1の構成]
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。
本実施例の排気ガス再循環装置は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関(以下エンジンと呼ぶ)に使用されるもので、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であるEGRガス(排気再循環ガス)等の高温流体を、エンジンの吸気系統に再循環させるEGR装置である。ここで、エンジンは、燃料が直接燃焼室内に噴射供給される直接噴射式のディーゼルエンジンが採用されている。そして、エンジンは、各気筒毎の燃焼室内に吸入空気を供給するためのエンジン吸気管、および各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスを排気浄化装置を経由して外部に排出するためのエンジン排気管を有している。
また、排気ガス再循環装置は、エンジン排気管からエンジン吸気管にEGRガスを導入する排気ガス還流管(図示せず)と、この排気ガス還流管の途中に配設されて、エンジン吸気管に再循環されるEGRガスの還流量(EGR量)を可変制御する排気ガス還流量制御弁(以下EGR制御弁と呼ぶ)とを備えている。なお、本実施例では、排気ガス還流管のEGRガス流(空気流)方向の上流端が、エンジン排気管(例えばエキゾーストマニホールド)に気密的に接続されており、また、排気ガス還流管のEGRガス流(空気流)方向の下流端が、エンジン吸気管(例えばインテークマニホールド)に気密的に接続されている。
本実施例のEGR制御弁は、本発明の流体制御弁に相当するもので、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であるEGRガスを吸入空気中に混入させるEGR量(新規吸入空気量に対するEGR率)を可変制御する流体流量制御弁である。このEGR制御弁は、排気ガス還流管の一部を成すハウジング1と、このハウジング1の内部に形成される排気ガス還流路(流体流路)2の開口面積を変更するバタフライバルブ(EGR制御弁の弁体)4と、このバタフライバルブ4を閉弁方向または開弁方向に付勢するコイルスプリング(バルブ付勢手段)8とを備えている。ここで、本実施例のハウジング1には、内部に排気ガス還流路2が形成された円管状のライナー(ノズル)3が嵌合保持されている。
本実施例のバタフライバルブ4は、電動モータ9や動力伝達機構等のアクチュエータの駆動力を受けて回転動作を行うバルブシャフト5の中心軸線に対して所定の傾斜角度分だけ傾斜させた状態で、レーザ溶接装置10を用いてバルブシャフト5の中心軸線方向の一端側に保持固定される斜板状のバルブである。バタフライバルブ4は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により略円板形状に形成されて、エンジン吸気管内を流れる吸入空気中に混入させるEGRガスのEGR量を制御するバタフライ形の回転弁である。
このバタフライバルブ4は、エンジン運転時にエンジン制御ユニット(以下ECUと呼ぶ)からの制御信号に基づいて、バルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまでの作動範囲で回転動作されることで、排気ガス還流路2の開口面積(排気ガス流通面積)を変更してEGR量を可変制御する弁体である。ここで、バルブ全閉位置とは、ハウジング1の流路壁面(ノズル3の内周面)とバタフライバルブ4の半径方向の外形側端縁部の端面(バタフライバルブ4の外周端面)との間の隙間(EGRガス洩れ量)が最小となる位置で、且つ排気ガス還流路2の内部を流れるEGRガスのEGR量が最小となるバルブ開度(θ=0°)のことである。また、バルブ全開位置とは、排気ガス還流路2の内部を流れるEGRガスのEGR量が最大となるバルブ開度(θ=70〜90°)のことである。
また、バタフライバルブ4の外周端面には、円環状のシールリング溝(環状溝)6が周方向に連続して形成されている。すなわち、シールリング溝6は、バタフライバルブ4の外周端面の全体(全周)に周設されている。このシールリング溝6の内部には、1個のシールリング7が嵌め込まれている。すなわち、シールリング7は、外径側端部がバタフライバルブ4の外周端面より突出した状態で、内径側端部がシールリング溝6内を半径方向、軸線方向および周方向に移動できるようにシールリング溝6内に嵌め込まれて保持されている。
したがって、本実施例のEGR制御弁は、バタフライバルブ4がバルブ全閉位置で停止している時、すなわち、排気ガス還流路2の内部を流れるEGRガスの平均的な流れの軸線方向に対して略直交する方向(垂直)にバタフライバルブ4が設定されている時(バタフライバルブ4の全閉時)、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の軸線方向に対して直交する半径方向(拡径方向)の張力を利用して、ノズル3の内周面とバタフライバルブ4の外周端面との間の隙間を気密化(シール)するように構成されている。なお、バタフライバルブ4およびバルブシャフト5の詳細は後述する。
ここで、本実施例のバタフライバルブ4を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置(モータアクチュエータ)は、電力の供給を受けて駆動力を発生する電動モータ9、この電動モータ9のモータシャフト21の回転運動をバルブシャフト5に伝達するための動力伝達機構(本例では歯車減速機構)等によって構成されている。電動モータ9は、ブラシレスDCモータやブラシ付きのDCモータ等の直流(DC)モータが採用されている。なお、三相誘導電動機等の交流(AC)モータを用いても良い。
また、歯車減速機構は、電動モータ9のモータシャフト21の回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、電動モータ9のモータ出力軸トルク(駆動力)をバルブシャフト5に伝達する動力伝達機構を構成する。この歯車減速機構は、電動モータ9のモータシャフト21の外周に固定されたピニオンギヤ(モータギヤ)22と、このモータギヤ22と噛み合って回転する中間減速ギヤ23と、この中間減速ギヤ23と噛み合って回転するバルブギヤ24とを有している。
モータギヤ22は、電動モータ9のモータシャフト21の外周を周方向に取り囲むように配置されて、モータシャフト21の外周に嵌合固定される円筒部を有している。また、中間減速ギヤ23は、電動モータ9のモータシャフト21およびバルブシャフト5に対して並列して配置された中間シャフト(中間軸)25の外周を周方向に取り囲むように配置されて、中間シャフト25の外周に回転自在に嵌合する円筒部を有している。また、バルブギヤ24は、樹脂材料によって形成されており、内周部にバルブギヤプレート26をインサート成形している。
ここで、バルブ駆動装置、特に電動モータ9は、ECUによって通電制御されるように構成されている。そして、ECUには、制御処理、演算処理を行うCPU、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置(ROMやRAM等のメモリ)、入力回路(入力部)、出力回路(出力部)等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ECUは、図示しないイグニッションスイッチをオン(IG・ON)すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、排気ガス還流量(EGR量)、つまりバタフライバルブ4の回転角度(バルブ開度)を電子制御するように構成されている。
そして、マイクロコンピュータには、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、エアフロメータおよび冷却水温度センサ等が接続されている。そして、これらの各種センサからのセンサ信号は、A/D変換器でA/D変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。また、マイクロコンピュータには、バタフライバルブ4の回転角度(バルブ開度)を電気信号に変換し、ECUへどれだけEGRガスがエンジン吸気管内を流れる吸入空気に混入されているか、つまりエンジン吸気管内へのEGRガスのEGR量がどれくらいかを出力するEGR量センサが接続されている。
EGR量センサは、バタフライバルブ4の回転角度(バルブ開度)を検出する非接触式の回転角度検出装置であって、バルブギヤ24の内周側に固着された分割型の永久磁石(マグネット)27、このマグネット27によって磁化される分割型のヨーク(図示せず)、およびセンサカバー28側に配置されたホールIC29等によって構成されている。
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。
本実施例のハウジング1は、アルミニウム合金のダイカストにより所定の形状に形成されており、排気ガス還流路2の内部にバタフライバルブ4をバルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまで回転方向に回転自在(開閉自在)に保持する装置であり、排気ガス還流管(あるいはエンジン排気管またはエンジン吸気管)にボルト等の締結具(図示せず)を用いて締め付け固定されている。また、ハウジング1には、ブッシング31、オイルシール32、およびボールベアリング33等の軸受け部品を介して、バタフライバルブ4と一体的に回転動作するバルブシャフト5を回転方向に摺動自在に軸支するバルブ軸受け部34が設けられている。このバルブ軸受け部34の内部には、バルブシャフト5の中心軸線方向に延びるシャフト収容孔35が設けられている。
また、バルブ軸受け部34の内周には、シャフト収容孔35の内部にブッシング31、オイルシール32およびボールベアリング33をそれぞれ組み込んだ際にそれ以上のシャフト収容孔35の軸線方向のノズル側への移動を規制する規制面を有する第1〜第3段差部36〜38が設けられている。また、シャフト収容孔35のノズル側には、内部に侵入した排気ガス中に含まれる不純物(例えば燃焼残滓やカーボン等の微粒子)を、例えば吸気管負圧を利用してバタフライバルブ4よりもEGRガス流方向の下流側の排気ガス還流路内に戻すための連通穴39が形成されている。
ブッシング31は、例えば銅や鉄等の金属材料を焼結した焼結部品(軸受け部品)であって、円筒形状に形成されている。このブッシング31は、第1段差部36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の内周に圧入嵌合等によって支持固定されている。なお、バルブシャフト5は、ブッシング31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。
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。
ボールベアリング33は、外輪の内周面と内輪の外周面に環状溝を設け、この軌道面をころがるボール(転動体)のころがり摩擦により作動する軸受け部品であって、円筒形状に形成されている。このボールベアリング33は、第3段差部38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、外輪がバルブ軸受け部34の内周に圧入嵌合等によって支持固定され、且つ内輪がバルブシャフト5の外周に圧入嵌合等によって支持固定されている。
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。
ノズル3は、排気ガス還流管の一部を形成すると共に、バタフライバルブ4を開閉自在に収容する円筒部であって、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円管形状に形成されている。このノズル3は、ハウジング2のノズル嵌合部40の内周に圧入嵌合等によって嵌合保持されている。
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。
バルブシャフト5は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等によって形成されており、ハウジング1のバルブ軸受け部34に設けられたシャフト収容孔35の内部に回転自在または摺動自在に収容されている。このバルブシャフト5は、円形状の断面を有し、一方側から他方側に向けて軸線方向に真っ直ぐに形成された円柱状の金属部材である。そして、バルブシャフト5の軸線方向の一端側は、ハウジング1のシャフト収容孔35およびノズル3のシャフト貫通孔49を貫通して排気ガス還流路2の内部に突出(露出)している。このバルブシャフト5の軸線方向の一端側には、バタフライバルブ4をレーザ溶接を用いて保持固定するバルブ装着部(シャフト側嵌合部)63が設けられている。また、バルブシャフト5の軸線方向の他端部には、バルブギヤ24の内周部にインサート成形されたバルブギヤプレート26をかしめ等の固定手段によって固定するためのかしめ固定部が一体的に形成されている。
次に、本実施例のバタフライバルブ4の詳細を図1および図2に基づいて説明する。ここで、図2(a)、(b)はEGR制御弁のレーザ溶接方法を示した図である。
バタフライバルブ4は、上述したように、ハウジング1の内部にて、バルブシャフト5の中心軸線に対して傾斜して溶接固定される円板状の斜板であって、その中心より半径方向に延びる円板状部51を有している。この円板状部51の半径方向の外径側には、円環状の外周端縁部52が一体的に設けられている。そして、外周端縁部52の外周端面には、シールリング7を嵌合保持するためのシールリング溝6が形成されている。そして、円板状部51の上流側端面には、外周端縁部52よりも板厚が厚い円形状の肉厚部53が設けられている。この肉厚部53は、外周端縁部52よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に設けられている。
バタフライバルブ4の板厚方向の片端面、つまり円板状部51の下流側端面には、バルブシャフト5の軸線方向の一端部であるバルブ装着部63に嵌め合わされるシャフト嵌合溝(凹状のバルブ側嵌合部)54が形成されている。このシャフト嵌合溝54は、バタフライバルブ4の板厚方向の片端面のみで開口している。
具体的には、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の一方側(片側:図2中において図示右側)のみが開口し、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の他方側(図2中において図示左側)が閉塞(袋穴状)している。つまり、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の一方側には、バルブシャフト5が貫通するシャフト貫通用開口部が形成されており、また、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の他方側には、バルブシャフト5の軸線方向の一端面(シャフト端面)に対向する溝壁面が形成されている。
また、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の一方側(片側:図2(a)中において図示下側)のみが開口し、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の他方側(図2(a)中において図示上側)が閉塞(袋穴状)している。つまり、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の一方側には、バルブシャフト5が嵌合するシャフト挿入用開口部が形成されており、また、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の他方側には、バルブシャフト5の軸線方向に対して直交するシャフト外径面に対向する溝底面が形成されている。すなわち、シャフト嵌合溝54は、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していない。
また、バタフライバルブ4の板厚方向の片端面、つまり円板状部51の下流側端面には、バルブシャフト5のバルブ装着部63の直径方向の両側の表面(以下2つの第1、第2シャフト外径面と言う)に対向配置される2つの第1、第2シャフトガイド61、62が一体的に設けられている。これらの第1、第2シャフトガイド61、62は、バタフライバルブ4の板厚方向の片端面、つまり円板状部51の下流側端面よりEGRガス流方向の下流側に突出した三角形状のガイド壁である。
第1シャフトガイド61は、第2シャフトガイド62との間に所定の隙間(シャフト嵌合溝54の溝幅)を隔てて対向する第1ガイド壁面を有している。また、第2シャフトガイド62は、第1シャフトガイド61の第1ガイド壁面との間に所定の隙間(シャフト嵌合溝54の溝幅)を隔てて対向する第2ガイド壁面を有している。なお、2つの第1、第2シャフトガイド61、62の各第1、第2ガイド壁面は、シャフト嵌合溝54の溝幅方向の両側に位置する溝壁面(シャフト嵌合溝54の溝壁面:以下2つの第1、第2溝側面と言う)を兼ねている。
そして、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との接合箇所には、レーザ溶接装置10を用いてレーザ溶接(溶接工程)を実行することによって、並列して直線状に2列の平行な第1、第2溶接部11、12が形成されている。そして、2列の平行な第1、第2溶接部11、12は、排気ガス還流路2、特に第2排気ガス還流路46の軸線方向に対して垂直な垂線上に形成されている。また、2列の平行な第1、第2溶接部11、12は、図2に示したように、バタフライバルブ4の板厚が厚い範囲(肉厚部53の外径面を通る軸線の範囲:S)内に形成されている。
第1溶接部11は、バタフライバルブ4の第1シャフトガイド61の第1溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の第1シャフト外径面との第1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。
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。
[実施例1の製造方法]
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。
本実施例のレーザ溶接装置10は、図3に示したように、制御回路13により制御される2つの第1、第2レーザ発振器14、15からそれぞれ出力されたレーザ出力を2つの第1、第2溶接ヘッド16、17内のレンズ等で集光し、2つの第1、第2接合箇所にレーザビームを照射することで、ハウジング1の内部において、バタフライバルブ4をバルブシャフト5にレーザ溶接する装置である。
2つの第1、第2レーザ発振器14、15および2つの第1、第2溶接ヘッド16、17は、図2および図3に示したように、バルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向またはバタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向に沿って図2中の白抜き矢印方向に移動可能である。なお、2つの第1、第2レーザ発振器14、15としては、レーザ出力が700〜900W程度の半導体レーザ発振器が使用される。また、2つの第1、第2レーザ発振器14、15として、パルスYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザ発振器や、CO2 レーザ発振器を用いても良い。
また、レーザ溶接装置10は、バタフライバルブ4に対して、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝深さ方向の他方側の溝底面を、バルブシャフト5のバルブ装着部63の表面に押し当てる方向に荷重を与える溶接治具18を有している。なお、溶接治具18は、バタフライバルブ4の直径方向に対して直交する方向に往復移動可能である。
先ず、ハウジング1のノズル嵌合部40の内周に、圧入嵌合等によってノズル3を組み付ける(圧入固定する)。次に、ブッシング31を、ハウジング1のシャフト収容孔35の図示右側(ギヤ側)の開口部から、第1段差部36の規制面に当接する位置まで挿入し、ハウジング1のバルブ軸受け部34の内周に、圧入嵌合等によって組み付ける(圧入固定する)。次に、オイルシール32をハウジング1のシャフト収容孔35の開口部から、第2段差部37の規制面に当接する位置まで挿入し、ハウジング1のバルブ軸受け部34の内周に、圧入嵌合等によって組み付ける(圧入固定する)。次に、バルブシャフト5の外周の所定の位置に、圧入嵌合等によってボールベアリング33の内輪を嵌合保持する(圧入固定する)。
次に、バルブシャフト5を、ハウジング1のシャフト収容孔35の開口部から、オイルシール32の摺動孔、ブッシング31の摺動孔、およびノズル3のシャフト貫通孔49の順に差し込み、バルブシャフト5の軸線方向の一端側であるバルブ装着部63をノズル3内に形成される排気ガス還流路2の内部に突出させる。このとき、ボールベアリング33の外輪が、バルブ軸受け部34の第3段差部38の規制面に当接する位置で係止される。これにより、ボールベアリング33の内輪を圧入固定したバルブシャフト5は、ハウジング1のシャフト収容孔35の軸線方向の位置決めがなされ、つまり所定の位置に組み付けられるため、バルブシャフト5のバルブ装着部63の、排気ガス還流路2の内部への突出量が予め定められた規定の突出量となる。
一方、バタフライバルブ4の外周端面に形成されたシールリング溝6内にシールリング7を嵌め込んで、シールリング7をバタフライバルブ4の外周に装着する。
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。
次に、溶接治具18に保持されたバタフライバルブ4を、ノズル3の屈曲部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の軸線方向の上流側(第1排気ガス還流路45の入口部)から、バタフライバルブ4をノズル3の内部に挿入する。このとき、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ことによって、バタフライバルブ4に対して矢印方向の荷重が加わる。
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。
また、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向は、バルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向に対して所定の傾斜角度分だけ傾斜している。
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、本実施例の溶接工程を説明する。溶接工程では、2つの第1、第2レーザ発振器14、15からのレーザ出力を用いて、バタフライバルブ4の第1シャフトガイド61の第1溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の第1シャフト外径面との第1接合箇所、およびバタフライバルブ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接合箇所を同時に加熱溶融することで、2つの第1、第2接合箇所を同時にレーザ溶接する。これによって、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が形成される。
具体的には、図2および図3に示したように、先ず2つの第1、第2溶接ヘッド16、17で集光されたレーザビームを、ノズル3の屈曲部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の軸線方向の下流側(第2排気ガス還流路46の出口部)から、A点(2つの第1、第2シャフトガイド61、62の円板状部側部分、付け根)に照射する。このとき、レーザビームの照射方向は、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の中心軸線方向に対して直角である。
その後にバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面に沿って図2中の白抜き矢印方向に直線状にレーザビームを走査し、B点(2つの第1、第2シャフトガイド61、62の先端、稜線)まで連続的にレーザ溶接する。このとき、バタフライバルブ4の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面とが密着していることが望ましいが、バタフライバルブ4の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面との間に僅かな隙間が形成されていても良い。なお、バタフライバルブ4の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面との嵌め合いは、隙間嵌めまたは軽微な圧入嵌合で良い。
以上の溶接工程を実行することによって、ハウジング1の内部において、バタフライバルブ4が、バルブシャフト5の中心軸線に対して所定の傾斜角度分だけ傾斜した状態で、バルブシャフト5のバルブ装着部63に溶接固定(保持固定)される。その後、レーザ溶接装置10より、ハウジング1およびノズル3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)を組み付けた一体部品を取り外し、バルブシャフト5の軸線方向の他端部に、バルブギヤ24にインサート成形されたバルブギヤプレート26をかしめ固定する等してEGR制御弁を製造する。
[実施例1の作用]
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。
ECUは、EGR量センサによって検出されたEGR量(EGR制御弁の実EGR開度)とエンジンの運転状態に対応して設定される目標EGR開度とが略一致するように、電動モータ9に供給する電力を調整する。
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。
一方、EGR制御弁のバタフライバルブ4の実EGR開度がバルブ全閉位置となるように、バタフライバルブ4を全閉作動させる場合には、電動モータ9への電力の供給を停止する。あるいは電動モータ9への電力の供給を制限する。これにより、コイルスプリング8の付勢力(スプリング荷重)によって、バタフライバルブ4がバルブ全閉位置に戻される。
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。
[実施例1の効果]
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。
また、溶接工程において、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2列の平行な第1、第2溶接部11、12を形成している。また、2列の平行な第1、第2溶接部11、12を排気ガス還流路2の軸線方向に対して垂直な垂線上に位置するように直線状に形成している。これによって、2列の平行な第1、第2溶接部11、12の溶接長さを、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の中心軸線方向と略同一方向に長くとれ、排気ガス還流路2の軸線方向に対して垂直な方向に長くとれる。すなわち、有効溶接長さを十分確保することができるので、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所の結合性能(接合性能)を向上することができ、バルブシャフト5に対してバタフライバルブ4が脱落する恐れはない。また、レーザ溶接装置10を用いてバタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所をレーザ溶接する溶接工程において、レーザビームを直線状に走査するだけで良く、従来の技術のように、レーザビームを略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、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所の溶接作業が容易となり、EGR制御弁の生産性を向上することができる。
また、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所を同時にレーザ溶接しているので、溶接工程中に、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54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、バタフライバルブ4の位置が正規の位置からズレることはない。すなわち、バルブシャフト5のバルブ装着部63に対するバタフライバルブ4の位置精度を向上することができる。また、2列の平行な第1、第2溶接部11、12を2列同時に形成できるので、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所の溶接作業時間を短縮でき、EGR制御弁の生産性を向上することができる。
また、バタフライバルブ4の板厚が厚い範囲(S)内で、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所を同時にレーザ溶接しているので、バタフライバルブ4のうちで板厚の薄い外周端縁部52が溶接熱により変形して、バタフライバルブ4の外周端縁部52の真円度が低下するのを防止することができる。これにより、バタフライバルブ4の円板状部51の真円度の悪化を補うことができない、C字形状の金属環であるシールリング7を採用した場合であっても、シールリング7が傾いた状態でシールリング溝6に装着されることはない。したがって、バタフライバルブ4の全閉時におけるノズル3のシールリングシート面47とバタフライバルブ4の外周端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4の全閉時におけるシールリング7のシール性を向上することができる。これによって、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に密着するため、バタフライバルブ4の全閉時におけるEGRガス洩れ量を少なくすることができる。
[変形例]
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。
本実施例では、バタフライバルブ4を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電動モータ9と動力伝達機構(例えば歯車減速機構等)とを備えた電動式アクチュエータによって構成したが、バルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、コイルを含む電磁石を備えた電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
なお、バタフライバルブ4の外周端面にシールリング溝(環状溝)6を設けなくても良い。また、バタフライバルブ4の外周端面にシールリング7を装着しなくても良い。この場合には、シールリング7は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。また、EGR制御弁のバタフライバルブ4を閉弁方向または開弁方向に付勢するコイルスプリング(バルブ付勢手段)8を設置しなくても良い。この場合には、コイルスプリング8は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
本実施例では、本発明の流体制御弁を、EGRガス等の高温流体の流量を制御するEGR制御弁に適用しているが、本発明の流体制御弁を、エンジンの燃焼室内に吸入される吸入空気量を制御するスロットルバルブ等の吸気制御弁、エンジンの燃焼室内より排出される排気ガス量を制御する排気制御弁、スロットルバルブをバイパスする吸入空気量を制御するアイドル回転速度制御弁等の流体流量制御弁に適用しても良い。
また、本実施例では、本発明の流体制御弁を、EGR制御弁等の流体流量制御弁に適用しているが、このような流体流量制御弁に限定する必要はなく、流体流路開閉弁、流体流路切替弁、流体圧力制御弁に適用しても良い。また、本発明の流体制御弁を、タンブル流制御弁やスワール流制御弁等の吸気流制御弁、吸気通路の通路長や通路断面積を変更する吸気可変弁等に適用しても良い。また、エンジンとして、ガソリンエンジンを用いても良い。
本実施例では、内部に流体流路が形成されたハウジングを、排気ガス還流管の途中に接続したハウジング1によって構成しているが、ハウジングを、エンジン吸気管の一部またはエンジン排気管の一部を成すハウジングによって構成しても良い。また、本実施例では、バルブとして、バタフライバルブ4を適用した例を説明したが、バルブとして、プレート型バルブ、ポペット型バルブ、ダブルポペット型バルブ、ロータリー型バルブ、フラップ型バルブ等の他のバルブを用いても良い。また、バルブを、気体や液体等の流体を制御する流体制御弁の弁体に適用しても良い。
本実施例では、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接合箇所をレーザ溶接装置10を用いてレーザ溶接しているが、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接合箇所を各種溶接手段を用いてティグ溶接、ミグ溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接しても良い。
EGR制御弁を示した断面図である(実施例1)。 (a)、(b)はEGR制御弁のレーザ溶接方法を示した断面図および平面図である(実施例1)。 EGR制御弁のレーザ溶接方法を示した説明図である(実施例1)。 (a)、(b)はEGR制御弁のレーザ溶接方法を示した平面図および断面図である(従来の技術)。
符号の説明
1 ハウジング
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)

  1. (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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. (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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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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