JP2008075741A - バルブアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエーター自体の分解能を変更することなく、所望の開度域において制御性を調整可能なバルブアセンブリを提供する。
【解決手段】バルブアセンブリ１は、内部に通路８１０が区画されたハウジング２と、通路８１０に配置され揺動可能な弁体３１と、弁体３１と共に揺動可能な弁軸３０と、を持つバタフライバルブ３と、揺動可能な出力軸４０を持つアクチュエーター４と、出力軸４０と弁軸３０との間に介装され、出力軸４０を中心に揺動可能な駆動側レバー５０と、弁軸３０を中心に揺動可能な従動側レバー５１と、を持つリンク機構部５と、を備える。作動角度が微少である領域においては駆動側レバー５０の作動角度よりも従動側レバー５１の作動角度を小さくすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、排気ガス再循環システム（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ。以下、「ＥＧＲシステム」と称す。）や排気ブレーキシステムなどに用いられるバルブアセンブリに関する。

ＥＧＲシステムでは、排気通路と吸気通路との間にＥＧＲ通路を設け、当該ＥＧＲ通路を介して、排気ガスの一部を吸気側に再循環させている。ＥＧＲ通路には、排気ガスの流量を調整するために、ＥＧＲバルブが配置されている。

ＥＧＲバルブの開度は、フィードバック制御されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、エンジンの運転条件（エンジン回転数、アクセル開度など）から算出された開度目標値を、モーター制御ユニットに伝送する。モーター制御ユニットは、開度目標値を達成すべく、モーターを駆動する。モーターの駆動軸の実際の回転量（つまり実際の開度）は、例えばホールＩＣなどのセンサにより検出され、モーター制御ユニットに伝送される。モーター制御ユニットは、開度目標値と検出値とを比較し、その偏差を０にすべく、モーターの通電量を調整している。

ＥＧＲバルブとしては、具体的には、ポペットバルブやバタフライバルブが用いられる。バタフライバルブは、ポペットバルブと比較してバルブ形状の違いから流路抵抗が小さく、また通路面積も大きくできる為、同一配管径で多量の排気ガスを流すことが可能である。例えば、特許文献２には、リンク機構を介して駆動されるバタフライバルブが紹介されている。

図１３（ａ）にＥＧＲシステムに用いられるバルブアセンブリの上面図を、図１３（ｂ）に同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図を、それぞれ示す。なお、説明の便宜上、全閉位置を実線で、全開位置を点線で、それぞれ示す。

図１３に示すように、バルブアセンブリ９の場合、モーターの出力軸９０とバタフライバルブ９１の弁軸９１０とは、リンク機構部９２により連結されている。出力軸９０つまりリンク機構部９２の駆動側レバー９２０は、全閉位置Ａ１ａから全開位置Ａ１ｂに亘るモーター出力軸作動範囲Ａ１内において、揺動可能である。これに対して、弁軸９１０つまりリンク機構部９２の従動側レバー９２１は、全閉位置Ｂ１ａから全開位置Ｂ１ｂに亘るバルブ作動範囲Ｂ１内において、揺動可能である。

ところで、バタフライバルブは大流量化に向いているが、バルブとして低開度域の流量制御性は大流量化と併せて重要である。また、バタフライバルブ９１の弁体９１１は、ＥＧＲ通路９３を流れる排気ガスから、風圧による負荷を受ける。当該負荷は、リンク機構部９２を介して、モーターに伝達される。ＥＧＲシステムにおいては、モーターの負荷特性をなるべく一定にするため、モーター出力軸作動角とバルブ作動角との比は、全閉位置Ｂ１ａから全開位置Ｂ１ｂに亘り一定であるのが通例である。モーター出力軸作動角の変化量（ｄＸ）に対するバルブ作動角の変化量（ｄＹ）は、任意の二点ａ、ｂにおいて、ｄＹａ／ｄＸａ＝ｄＹｂ／ｄＸｂになるように設定されている。つまり、図１３のバルブアセンブリではモーター出力軸作動角を所定量（例えば１０度）だけ変化させると、バルブ作動角も同量（１０度）だけ変化するように設定されている。

具体的には、モーター出力軸作動範囲Ａ１およびバルブ作動範囲Ｂ１は、共に、９０度に亘り設定されている。また、モーター出力軸作動範囲Ａ１の中心線Ａ１ｃと、バルブ作動範囲Ｂ１の中心線Ｂ１ｃと、は、互いに平行になるように設定されている。

このため、全閉位置から全開位置に亘り（モーター出力軸作動範囲Ａ１、バルブ作動範囲Ｂ１に対応）、同等の負荷変動が弁体９１１に作用すると仮定すれば、負荷変動に起因する開度目標値と検出値とのズレ量は、全閉位置から全開位置に亘り、同等となる。
特開２００６−１６９７５号公報 特開昭６２−１４６２００号公報

しかしながら、実際には、弁体９１１に作用する負荷変動は、全閉位置から全開位置に亘って同等ではない。具体的には、全閉位置に近い低開度域では、弁体９１１に加わる負荷変動は大きくなる。このため、図１３に示すバルブアセンブリ９によると、低開度域でのズレ量が大きくなる。言い換えると、バルブアセンブリ９は、低開度域での制御性が低い。

加えて、ＥＧＲシステムのフィードバック制御においては、特に低開度域での制御性が高いことが要求される。このバタフライバルブ９１特有の問題点を改善するために、低開度域での制御性を向上させるには、モーターの最小動作単位を小さく設定すればよい。つまり、モーター自体の分解能を上げてやればよい。こうすると、分解能の単位量刻みで、モーターを緻密に制御することができる。ところが、この場合、バルブアセンブリの製造コストが高くなる。もしくは減速比を高くして応答性を犠牲にしなければならない。しかし、ＥＧＲシステムのフィードバック制御においては、応答性が高いことが要求される。

本発明のバルブアセンブリは、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、アクチュエーター自体の分解能を変更することなく、所望の開度域において制御性を調整可能なバルブアセンブリを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のバルブアセンブリは、内部に通路が区画されたハウジングと、該通路に配置され揺動可能な弁体と、該弁体の揺動中心に配置され該弁体と共に揺動可能な弁軸と、を持つバタフライバルブと、該弁軸を揺動させるための駆動力を出力すると共に、揺動可能な出力軸を持つアクチュエーターと、該出力軸と該弁軸との間に介装され、該出力軸を中心に揺動可能な駆動側レバーと、該弁軸を中心に揺動可能な従動側レバーと、を持つリンク機構部と、を備えてなるバルブアセンブリであって、前記駆動側レバーは、前記出力軸の揺動範囲に応じたアクチュエーター作動範囲内で揺動可能であり、前記従動側レバーは、前記弁軸の揺動範囲に応じたバルブ作動範囲内で揺動可能であり、該アクチュエーター作動範囲の中心線と、該バルブ作動範囲の中心線と、は、互いに平行でないことを特徴とする。

本発明のバルブアセンブリによると、アクチュエーター作動範囲の中心線と、バルブ作動範囲の中心線とが、互いに平行にならないように設定されている。言い換えると、双方の中心線の延長線同士が、互いに交差するように設定されている。このため、所望の開度域において、アクチュエーター作動角とバルブ作動角との比を、低開度域と高開度域で変化させることができる。

このように、本発明のバルブアセンブリによると、アクチュエーター自体の分解能を変更することなく、バタフライバルブの分解能を調整することができる。すなわち、所望の開度域において制御性を自在に調整することができる。

（２）好ましくは、前記リンク機構部は、さらに、前記駆動側レバーと前記従動側レバーとを接続する連接棒を持つ構成とする方がよい。つまり、本構成は、弁軸と出力軸とを結ぶ直線を仮想固定節とする四節リンクにより、アクチュエーターとバタフライバルブとを連結するものである。本構成によると、バルブアセンブリの構造を単純化することができる。また、リンク数が少ないため、駆動力の伝達ロスを小さくすることができる。

（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記バタフライバルブは、複数連設されており、前記リンク機構部は、複数の該バタフライバルブと同数の前記従動側レバーと、複数の該従動側レバー同士を接続する従動側連接棒と、を持つ構成とする方がよい。

本構成によると、単一のアクチュエーターにより、複数のバタフライバルブを駆動することができる。また、単一の駆動側レバーのアクチュエーター作動角と、複数の従動側レバーのバルブ作動角との比を、１：１以外に設定することもできる。また、所望の角度域において、単一の駆動側レバーのアクチュエーター作動角の変化に対する複数の従動側レバーのバルブ作動角の変化の割合を、自在に調整することができる。

（４）好ましくは、上記（２）または上記（３）の構成において、前記アクチュエーター作動範囲の中心線と、前記バルブ作動範囲の中心線の挟角は、該アクチュエーター作動範囲の５％以上に且つ該アクチュエーター作動範囲の中心線は該バルブ作動範囲の中心線に対し、バルブ閉方向に設定されている構成とする方がよい。ここで、「全閉位置」とは、ハウジングの通路断面積が最小となる位置をいう。すなわち、通路断面積が最小であれば、通路が完全に閉じていなくてもよい。

本構成によると、低開度域（例えば、バルブ作動範囲の全閉位置を０％位置並びに全開位置を１００％位置として、０％位置以上２０％位置以下）においては、ｄＹ／ｄＸ＜１となる。このため、アクチュエーター作動角を所定量だけ変化させても、バルブ作動角は同量だけ変化せず、当該所定量よりも小さい量だけ変化することになる。したがって、本構成によると、バルブアセンブリの製造コスト、通路を流れる流体の最大流量、バタフライバルブの応答性を確保したまま、低開度域における制御性を向上させることができる。また、リンク機構部を介して、バタフライバルブからアクチュエーターに伝達される負荷を、小さくすることができる。

並びに、本構成によると、高開度域（例えば、バルブ作動範囲の全閉位置を０％位置並びに全開位置を１００％位置として、８０％位置以上１００％位置以下）においては、ｄＹ／ｄＸ＞１となる。このため、アクチュエーター作動角を所定量だけ変化させても、バルブ作動角は同量だけ変化せず、当該所定量よりも大きい量だけ変化することになる。したがって、本構成によると、高開度域において、アクチュエーターの変化に対するバルブの応答性を向上させることができる。

特に好ましくは、本構成のバルブアセンブリをＥＧＲシステムに用いる構成とする方がよい。前述したように、ＥＧＲシステムのフィードバック制御においては、低開度域における高い制御性と全開位置から全閉位置までの高い応答性との両立が要求される。

この点、本構成によると、低開度域の任意の点ａ、高開度域の任意の点ｂにおいて、ｄＹａ／ｄＸａ（低開度域）＜ｄＹｂ／ｄＸｂ（高開度域）となるため、全開位置から全閉位置までの応答性を確保したまま、低開度域においては、高い制御性を確保することができる。

本発明のバルブアセンブリによると、アクチュエーター自体の分解能を変更することなく、所望の開度域において制御性を調整可能なバルブアセンブリを提供することができる。

以下、本発明のバルブアセンブリをＥＧＲシステムに用いた実施の形態について説明する。

＜第一実施形態＞
まず、本実施形態のバルブアセンブリの配置について説明する。図１に、本実施形態のバルブアセンブリの配置図を示す。図１に示すように、ＥＧＲシステム８は、エンジン８０とＥＧＲパイプ８１とモーター制御ユニット８２とバルブアセンブリ１とを備えている。

エンジン８０は、インレットマニホールド８０１とエキゾーストマニホールド８０２とを備えている。インレットマニホールド８０１内部には、吸気通路８０１ａが区画されている。エキゾーストマニホールド８０２内部には、排気通路８０２ａが区画されている。吸気通路８０１ａと排気通路８０２ａとは、共に燃焼室８００に連通している。

ＥＧＲパイプ８１は、排気通路８０２ａと吸気通路８０１ａをバイパスして、インレットマニホールド８０１とエキゾーストマニホールド８０２とを、連結している。ＥＧＲパイプ８１内部には、ＥＧＲ通路８１０が区画されている。ＥＧＲ通路８１０は、本発明の通路に含まれる。バルブアセンブリ１は、当該ＥＧＲパイプ８１の中間に介装されている。そして、ＥＣＵ（図略）からの指令に基づきモーター制御ユニット８２はモーター通電量をコントロールし、ＥＧＲ通路８１０の通路断面積を、全閉位置から全開位置の間で調整している。

次に、本実施形態のバルブアセンブリ１の構成について説明する。図２に、本実施形態のバルブアセンブリ１の斜視図を示す。図３（ａ）に同バルブアセンブリ１の上面図を、図３（ｂ）に同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図を、それぞれ示す。なお、図２、図３に示すのは、全閉位置におけるバルブアセンブリ１である。

図２、図３に示すように、バルブアセンブリ１は、ハウジング２とバタフライバルブ３とモーター４とリンク機構部５とを備えている。このうち、モーター４は、本発明のアクチュエーターに含まれる。

ハウジング２は、アルミニウム製（鉄、ＳＵＳでも可）であって、バルブハウジング部２０とモーターハウジング部２１とを備えている。このうち、バルブハウジング部２０は、前出図１のＥＧＲパイプ８１の中間に介装されている。バルブハウジング部２０は、矩形ブロック状を呈している。バルブハウジング部２０には、段付き円筒状の貫通孔２００が穿設されている。貫通孔２００には、共にＳＵＳ製であって円筒状の、第一インナースリーブ２０１と第二インナースリーブ２０２とが内嵌されている。第一インナースリーブ２０１と第二インナースリーブ２０２とは、直列に配置されている。第一インナースリーブ２０１と第二インナースリーブ２０２とは、その継ぎ目において、互いに径方向に所定量のズレを持って配置されている。当該ズレにより、継ぎ目に弁座２０３が形成されている。第一インナースリーブ２０１および第二インナースリーブ２０２の内周側は、前記ＥＧＲ通路８１０の一部を構成している。

モーターハウジング部２１は、Ｃ字板状を呈している。モーターハウジング部２１のＣ字内部には、モーター４が収容されている。モーター４の出力軸４０は、モーターハウジング部２１の外部に突出している。出力軸４０とモーター４本体の駆動軸との間は、複数のギアからなる減速機構部（図略）により、連結されている。

バタフライバルブ３は、バルブハウジング部２０に配置されている。バタフライバルブ３は、弁軸３０と弁体３１とを備えている。弁体３１は、ＳＵＳ製であって、円板状を呈している。弁体３１は、ＥＧＲ通路８１０内に配置されている。弁軸３０は、ＳＵＳ製であって、棒状を呈している。弁軸３０は、弁体３１の直径部分に固定されている。弁軸３０の一端は、バルブハウジング部２０外部に突出している。弁軸３０および弁体３１は、弁軸３０を中心に揺動可能である。当該揺動により、弁体３１は、前記弁座２０３に対して、着離可能である。なお、全閉位置においては、弁体３１は、弁座２０３に着座している。

リンク機構部５は、駆動側レバー５０と従動側レバー５１と連接棒５２とを備えている。リンク機構部５は、全体として折れ尺状（Ｚ字状）を呈している。駆動側レバー５０、従動側レバー５１、連接棒５２は、各々、アルミニウム製（鉄、ＳＵＳでも可）であって、細板状を呈している。

駆動側レバー５０の一端は、ナット５００により、モーター４の出力軸４０に固定されている。駆動側レバー５０および出力軸４０は、出力軸４０を中心に揺動可能である。駆動側レバー５０の他端は、リンクピン５２０を介して、連接棒５２の一端に揺動可能に接続されている。また、連接棒５２の他端は、リンクピン５２１を介して、従動側レバー５１の一端に揺動可能に接続されている。従動側レバー５１の他端は、ナット５１０により、弁軸３０の突出部分に固定されている。なお、弁軸３０は、バルブハウジング部２０内に配置されたリターンスプリング（図略）により、常時、閉方向に付勢されている。

次に、本実施形態のバルブアセンブリ１の動きについて説明する。バタフライバルブ３の開度は、フィードバック制御されている。すなわち、ＥＣＵ（図略）は、エンジン８０の運転条件（エンジン回転数、アクセル開度など）から算出された開度目標値を、モーター制御ユニット８２に伝送する。モーター制御ユニット８２は、開度目標値を達成すべく、モーター４を駆動する。モーター４の出力軸４０の実際の回転量（つまり実際の開度）は、例えばホールＩＣなどのセンサにより検出され、モーター制御ユニット８２に伝送される。モーター制御ユニット８２は、開度目標値と検出値とを比較し、その偏差を０にすべく、モーター４の通電量を調整している。

以下、一例として、全閉位置から全開位置に切り替える場合について説明する。図４（ａ）に同バルブアセンブリ１の上面図を、図４（ｂ）に同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図を、それぞれ示す。なお、図４に示すのは、全開位置におけるバルブアセンブリ１である。

モーター４の駆動力は、バタフライバルブ３の弁体３１に、出力軸４０→駆動側レバー５０→連接棒５２→従動側レバー５１→弁軸３０を介して、伝達される。全閉位置から全開位置に切り替える場合は、モーター４の駆動力により、出力軸４０が、図３中、反時計回り方向に揺動する。このため、駆動側レバー５０も、図３中、反時計回り方向に揺動する。駆動側レバー５０に押され、連接棒５２は、図３中、左方向にシフトする。連接棒５２に押され、従動側レバー５１は、図３中、時計回り方向に揺動する。このため、弁軸３０および弁体３１も、図３中、時計回り方向に揺動する。当該揺動により、弁体３１は、弁座２０３を離れ、ＥＧＲ通路８１０の通路延在方向と略平行になるまで、移動する。このようにして、図３に示す全閉位置から図４に示す全開位置に切り替えられる。なお、全開位置から全閉位置に切り替える場合は、上記方向と逆方向に各部材を駆動させる。また、勿論、全閉位置と全開位置との間の途中位置に切り替えることも可能である。

図５に、本実施形態のバルブアセンブリ１の全閉位置から全開位置に亘るリンク機構部の軌跡を示す。なお、説明の便宜上、全閉位置を実線で、全開位置を点線で、それぞれ示す。

図５に示すように、出力軸４０つまりリンク機構部５の駆動側レバー５０は、全閉位置Ａ２ａから全開位置Ａ２ｂに亘るモーター出力軸作動範囲Ａ２内において、揺動可能である。モーター出力軸作動範囲Ａ２は、本発明のアクチュエーター作動範囲に含まれる。モーター出力軸作動範囲Ａ２は、９０度に亘り設定されている。これに対して、弁軸３０つまりリンク機構部５の従動側レバー５１は、全閉位置Ｂ２ａから全開位置Ｂ２ｂに亘るバルブ作動範囲Ｂ２内において、揺動可能である。バルブ作動範囲Ｂ２は、モーター出力軸作動範囲Ａ２同様に、９０度に亘り設定されている。ここで、モーター出力軸作動範囲Ａ２の中心線Ａ２ｃと、バルブ作動範囲Ｂ２の中心線Ｂ２ｃとは、互いに平行にならないように設定されている。言い換えると、中心線Ａ２ｃの延長線と中心線Ｂ２ｃの延長線とは、互いに交差するように設定されている。また、バルブ作動範囲Ｂ２の中心線Ｂ２ｃと、モーター出力軸作動範囲Ａ２の中心線Ａ２ｃとの挟角θは、１５度（１６.７％＝１５度／９０度（モーター出力軸作動範囲Ａ２）×１００）且つモーター出力軸作動範囲Ａ２の中心線Ａ２ｃはバルブ作動範囲Ｂ２の中心線Ｂ２ｃに対し、時計回り方向（つまりバルブ閉方向）になるように設定されている。

次に、本実施形態のバルブアセンブリ１の作用効果について説明する。図６に、本実施形態のバルブアセンブリ１のモーター出力軸作動角とバルブ作動角との相関を示す。図７に、同バルブアセンブリ１のバルブ作動角１０度位置におけるモーター出力軸作動角とバルブ作動角との比を示す。図８に、同バルブアセンブリ１のモーター出力軸作動角と排気ガス流量との相関を示す。なお、図６、図７、図８においては、０度位置（０ｄｅｇ．）が全閉位置に、９０度位置（９０ｄｅｇ．）が全開位置に、それぞれ対応している。

図６、図７、図８中、θ＝０ｄｅｇ．のデータは、従来のバルブアセンブリ（前出図１３参照）のデータである。また、θ＝１５ｄｅｇ．のデータは、上述した本実施形態のバルブアセンブリ１のデータである。また、図６、図７中、θ＝２５ｄｅｇ．、θ＝３５ｄｅｇ．のデータは、各々、本実施形態のバルブアセンブリ１において、さらに挟角θを大きくした場合のデータである。

図６に示すように、従来のバルブアセンブリの場合、低開度域の任意の点ａ、高開度域の任意の点ｂにおいて、ｄＹａ／ｄＸａ（低開度域）＝ｄＹｂ／ｄＸｂ（高開度域）となるため、モーター出力軸作動角を所定量だけ変化させた時のバルブ作動角は全閉位置から全開位置まで同じとなる。これに対して、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、低開度域（バルブ作動範囲の５０％以下）においては、モーター出力軸作動角の変化（ｄＸａ）に対するバルブ作動角の変化（ｄＹａ）の割合が、高開度域（５０％超過）に比べ小さくなっている。このため、モーター出力軸作動角を所定量だけ変化させても、バルブ作動角は、高開度域よりも小さい量だけ変化することになる。したがって、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、モーター４自体の分解能を上げることなく、低開度域における制御性を向上させることができる。

具体的には、図７に示すように、バルブ作動角１５ｄｅｇ．におけるモーター出力軸作動角とバルブ作動角との比が、１：０．６５となっている。このため、開度目標値と検出値とのズレ量を、従来のバルブアセンブリと比較して、３５％減少させることができる。なお、図７に示すように、挟角θが２５ｄｅｇ．の場合は４５％、挟角θが３５ｄｅｇ．の場合は５７％、それぞれズレ量を減少させることができる。

また、図８に示すように、低開度域においては、モーター出力軸作動角の変化に対する排気ガス流量の変化の割合が、従来のバルブアセンブリよりも小さくなっている。このため、極めて精度の高い流量制御を実行することができる。

並びに、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、前出図６に示すように、高開度域（５０％超過）においては、モーター出力軸作動角の変化（ｄＸｂ）に対するバルブ作動角の変化（ｄＹｂ）の割合が、低開度域（５０％以下）に比べ大きくなっている。このため、モーター出力軸作動角を所定量だけ変化させても、バルブ作動角は、低開度域よりも大きい量だけ変化することになる。したがって、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、高開度域において、モーター出力軸作動角の変化に対するバタフライバルブ３の応答性を向上させることができる。

具体的には、図８に示すように、高開度域においては、モーター出力軸作動角の変化に対する排気ガス流量の変化の割合が、従来のバルブアセンブリよりも大きくなっている。このため、全開位置から全閉位置までの応答性を確保したまま、低開度域においては、高い制御性を確保することができる。

また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、リンク機構部が、弁軸３０と出力軸４０とを結ぶ直線を仮想固定節とする四節リンクにより、構成されている（前出図５参照）。このため、バルブアセンブリ１の構造を単純化することができる。また、リンク数が少ないため、駆動力の伝達ロスを小さくすることができる。

ところで、ＥＧＲシステム８所望の排気ガスの再循環量（ＥＧＲ通路８１０を通過する量）が多い場合は、ＥＧＲ通路８１０の通路径は比較的大径となる。このため、ＥＧＲ通路８１０を開閉制御する弁体３１も不可避的に大径化する。通常、弁体３１が大径化すると、低開度域における排気ガスの流量も大きくなってしまう。このため、制御性が低下する。

この点、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、ＥＧＲ通路８１０つまり弁体３１が大径化しても、低開度域における制御性が低下するおそれが小さい。このように、本実施形態のバルブアセンブリ１は、比較的大流量のＥＧＲ通路８１０を開閉制御するのに適している。

また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、出力軸４０と弁軸３０とがリンク機構部５により連結されている。このため、ベルトやチェーンを用いた機構により駆動力を伝達する場合と比較して、構造が単純である。また、ガイド部と被ガイド部との摺動を用いた機構により駆動力を伝達する場合と比較して、摩耗による制御性の低下を防止することができる。また、構造も単純である。

また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、弁軸３０と従動側レバー５１との間にリターンスプリングが介装されている。このため、リンク機構部５のがたつきを抑制することができる。がたつきが抑制されると、リンク機構部５を構成する部材の接触部が常に一定となる。このため、リンク機構部５による連結距離も一定となり、開度が安定する。したがって、バタフライバルブ３の制御性を向上させることができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態のバルブアセンブリと第一実施形態のバルブアセンブリとの相違点は、モーター出力軸作動範囲ではなく、バルブ作動範囲を調整することにより、双方の中心線同士が平行にならないように設定されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図９（ａ）に本実施形態のバルブアセンブリの上面図を、図９（ｂ）に同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図を、それぞれ示す。なお、説明の便宜上、全閉位置を実線で、全開位置を点線で、それぞれ示す。また、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。

図９に示すように、モーター出力軸作動範囲Ａ３の中心線Ａ３ｃは、ＥＧＲ通路８１０の通路延在方向Ｌに対して、平行に設定されている。モーター出力軸作動範囲Ａ３は、本発明のアクチュエーター作動範囲に含まれる。全閉位置Ａ３ａは、中心線Ａ３ｃから時計回り方向４５度の位置に設定されている。全開位置Ａ３ｂは、中心線Ａ３ｃから反時計回り方向４５度の位置に設定されている。

一方、バルブ作動範囲Ｂ３の中心線Ｂ３ｃは、ＥＧＲ通路８１０の通路延在方向Ｌ（つまりモーター出力軸作動範囲Ａ３の中心線Ａ３ｃ）に対して、平行にならないように設定されている。具体的には、中心線Ｂ３ｃの延長線と、中心線Ａ３ｃの延長線とは、１５度の角度で交差するように設定されている。全閉位置Ｂ３ａは、中心線Ｂ３ｃから反時計回り方向４５度の位置に設定されている。全開位置Ｂ３ｂは、中心線Ｂ３ｃから時計回り方向４５度の位置に設定されている。

本実施形態のバルブアセンブリ１は、構成が共通する部分においては、第一実施形態のバルブアセンブリと同様の作用効果を有する。また、本実施形態のバルブアセンブリ１のように、従来のバルブアセンブリ（前出図１３参照）に対して、モーター出力軸作動範囲Ａ３ではなく、バルブ作動範囲Ｂ３を変更することによっても、所望の開度における制御性を調整することができる。

＜第三実施形態＞
本実施形態のバルブアセンブリと第一実施形態のバルブアセンブリとの相違点は、バタフライバルブが二つ連設されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図１０に、本実施形態のバルブアセンブリの斜視図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。図１１（ａ）に同バルブアセンブリ１の上面図を、図１１（ｂ）に同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図を、それぞれ示す。なお、説明の便宜上、全閉位置を実線で、全開位置を点線で、それぞれ示す。また、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１０、図１１に示すように、ＥＧＲシステムは、二つのＥＧＲ通路８１０、８１０ａを備えている。ＥＧＲ通路８１０、８１０ａは、本発明の通路に含まれる。ハウジング２のバルブハウジング部２０には、貫通孔２００と同形状の貫通孔２００ａが連設されている。貫通孔２００ａには、第一インナースリーブ２０１および第二インナースリーブ２０２と同形状の第一インナースリーブ２０１ａおよび第二インナースリーブ２０２ａが内嵌されている。第一インナースリーブ２０１ａと第二インナースリーブ２０２ａとの継ぎ目には、弁座２０３ａが形成されている。第一インナースリーブ２０１ａおよび第二インナースリーブ２０２ａの内周側は、ＥＧＲ通路８１０ａの一部を構成している。

バタフライバルブ３ａは、バタフライバルブ３と同形状であって、バタフライバルブ３の横に連設されている。弁体３１ａは、ＥＧＲ通路８１０ａに配置されている。弁軸３０ａの一端は、バルブハウジング部２０外部に突出している。弁軸３０ａおよび弁体３１ａは、弁軸３０ａを中心に揺動可能である。当該揺動により、弁体３１ａは、前記弁座２０３ａに対して、着離可能である。

リンク機構部５は、駆動側レバー５０と、二本の従動側レバー５１、５１ａと、連接棒５２と、従動側連接棒５３とを備えている。駆動側レバー５０、従動側レバー５１、５１ａ、連接棒５２、従動側連接棒５３は、各々、アルミニウム製（鉄、その他材質も可）であって、細板状を呈している。

連接棒５２の一端は、リンクピン５２０を介して、駆動側レバー５０に揺動可能に接続されている。連接棒５２の他端は、リンクピン５３０を介して、従動側レバー５１の一端に揺動可能に接続されている。並びに、連接棒５２の他端は、リンクピン５３０を介して、従動側連接棒５３の一端に揺動可能に接続されている。従動側連接棒５３の他端は、リンクピン５３１を介して、従動側レバー５１ａの一端に揺動可能に接続されている。従動側レバー５１ａの他端は、ナット５１０ａにより、弁軸３０ａの突出部分に固定されている。ここで、二本の従動側レバー５１、５１ａの全長は等しく設定されている。並びに、弁軸３０と弁軸３０ａとを結ぶ直線の全長と、従動側連接棒５３の全長とは、等しく設定されている。すなわち、二連のバタフライバルブ３、３ａは、弁軸３０と弁軸３０ａとを結ぶ直線を仮想固定節とする平行リンクにより、連結されている。なお、弁軸３０ａは、バルブハウジング部２０内に配置されたリターンスプリング（図略）により、常時、閉方向に付勢されている。

バルブ作動範囲Ｂ４の中心線Ｂ４ｃは、ＥＧＲ通路８１０の通路延在方向に対して、平行に設定されている。全閉位置Ｂ４ａは、中心線Ｂ４ｃから反時計回り方向４５度の位置に設定されている。全開位置Ｂ４ｂは、中心線Ｂ４ｃから時計回り方向４５度の位置に設定されている。

同様に、バルブ作動範囲Ｂ５の中心線Ｂ５ｃは、ＥＧＲ通路８１０ａの通路延在方向に対して、平行に設定されている。なお、二つのＥＧＲ通路８１０、８１０ａは、互いに平行である。全閉位置Ｂ５ａは、中心線Ｂ５ｃから反時計回り方向４５度の位置に設定されている。全開位置Ｂ５ｂは、中心線Ｂ５ｃから時計回り方向４５度の位置に設定されている。

これに対して、モーター出力軸作動範囲Ａ４の中心線Ａ４ｃは、上記二本の中心線Ｂ４ｃ、Ｂ５ｃに対して、平行にならないように設定されている。モーター出力軸作動範囲Ａ４は、本発明のアクチュエーター作動範囲に含まれる。全閉位置Ａ４ａは、中心線Ａ４ｃから時計回り方向４５度の位置に設定されている。全開位置Ａ４ｂは、中心線Ａ４ｃから反時計回り方向４５度の位置に設定されている。

本実施形態のバルブアセンブリ１は、構成が共通する部分においては、第一実施形態のバルブアセンブリと同様の作用効果を有する。また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、単一のモーター４により、二連のバタフライバルブ３、３ａを同期駆動することができる。また、単一のモーター出力軸作動角と、二つのバルブ作動角との比を、第一実施形態と同様に低開度域と高開度域で変化させて設定することができる。

また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、弁軸３０ａと従動側レバー５１ａとの間にリターンスプリングが介装されている。このため、バタフライバルブ３ａの制御性を向上させることができる。

＜第四実施形態＞
本実施形態のバルブアセンブリと第一実施形態のバルブアセンブリとの相違点は、リンク機構部がコ字状に構成されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。

図１２に、本実施形態のバルブアセンブリのリンク機構部の上面図を示す。なお、図５と対応する部位については、同じ符号で示す。また、説明の便宜上、バタフライバルブ３の弁体３１にハッチングを施して示す。

図１２に示すように、駆動側レバー５０と連接棒５２と従動側レバー５１は、Ｚ字状ではなく（前出図５参照）、コ字状に連なっている。バタフライバルブ３を全閉位置（実線）から全開位置（点線）方向に切り替える場合、弁体３１は、反時計回り方向に揺動する。反対に、バタフライバルブ３を全開位置から全閉位置方向に切り替える場合、弁体３１は、時計回り方向に揺動する。本実施形態のバルブアセンブリ１は、第一実施形態のバルブアセンブリと同様の作用効果を有する。

＜その他＞
以上、本発明のバルブアセンブリの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

例えば、上記実施形態においては、モーター出力軸作動範囲Ａ２、Ａ３、Ａ４およびバルブ作動範囲Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５を、それぞれ９０度に設定した。しかしながら、これらの作動範囲は、９０度以外に設定してもよい。また、モーター出力軸作動範囲の広さとバルブ作動範囲の広さとが異なっていてもよい。

また、リンク機構部５の駆動側レバー５０、従動側レバー５１、５１ａ、連接棒５２、従動側連接棒５３の長さ、形状、本数も特に限定しない。リンク機構部５は、四節リンク以外のリンク方式であってもよい。

また、上記実施形態においては、弁軸３０と従動側レバー５１との間、弁軸３０ａと従動側レバー５１ａとの間に、リターンスプリングを配置した。しかしながら、出力軸４０と駆動側レバー５０との間にリターンスプリングを配置してもよい。この場合も制御性を向上させることができる。また、駆動側、従動側の双方にリターンスプリングを配置してもよい。また、リターンスプリングによる付勢方向も、開方向、閉方向のいずれでもよい。また、リターンスプリングを配置しなくてもよい。

また、上記実施形態においては、モーター４本体の駆動軸と出力軸４０との間に減速機構部を介装したが、減速機構部を介装しなくてもよい。すなわち、駆動軸自体が出力軸４０であってもよい。

また、バタフライバルブ３、３ａの配置数も特に限定しない。配置数が多い場合は、例えば長尺の従動側連接棒５３の所定間隔ごとに複数の従動側レバーを配置し、複数の当該従動側レバーに１：１に対応して複数のバタフライバルブを配置してもよい。

また、上記実施形態においては、低開度域をバルブ作動範囲の５０％以下に設定したが、低開度域の広さは特に限定しない。バルブアセンブリ１を用いるシステムの要請により、適宜設定すればよい。例えば、１０％以下、４０％以下、６０％以下であってもよい。

同様に、高開度域の広さも特に限定しない。バルブアセンブリ１を用いるシステムの要請により、適宜設定すればよい。例えば、バルブ作動範囲の９０％以上、６０％以上、４０％以上であってもよい。

また、上記実施形態においては、本発明のバルブアセンブリ１をＥＧＲシステム８に用いたが、例えば排気ブレーキシステムや排気浄化システムや吸気システム（スロットルバルブ）などに用いてもよい。

また、ＥＧＲシステム８のように低開度域における制御性向上のニーズが無い場合であっても、バタフライバルブを要するあらゆるシステムに、本発明のバルブアセンブリ１を用いると、低開度域における流量制御性を向上させることができる。

第一実施形態のバルブアセンブリの配置図である。 同バルブアセンブリの斜視図である。 （ａ）は同バルブアセンブリの全閉位置における上面図である。（ｂ）は同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図である。 （ａ）は同バルブアセンブリの全開位置における上面図である。（ｂ）は同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図である。 同バルブアセンブリのリンク機構部の上面図である。 同バルブアセンブリのモーター出力軸作動角とバルブ作動角との相関を示すグラフである。 同バルブアセンブリのバルブ作動角１０度位置におけるモーター出力軸作動角とバルブ作動角との比を示す表である。 同バルブアセンブリのモーター出力軸作動角と排気ガス流量との相関を示すグラフである。 （ａ）は第二実施形態のバルブアセンブリの上面図である。（ｂ）は同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図である。 第三実施形態のバルブアセンブリの斜視図である。 （ａ）は同バルブアセンブリの上面図である。（ｂ）は同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図である。 第四実施形態のバルブアセンブリのリンク機構部の上面図である。 （ａ）は従来のバルブアセンブリの上面図である。（ｂ）は同バルブアセンブリのＥＧＲ通路部分の断面図である。

符号の説明

１：バルブアセンブリ、２：ハウジング、２０：バルブハウジング部、２００：貫通孔、２００ａ：貫通孔、２０１：第一インナースリーブ、２０１ａ：第一インナースリーブ、２０２：第二インナースリーブ、２０２ａ：第二インナースリーブ、２０３：弁座、２０３ａ：弁座、２１：モーターハウジング部、３：バタフライバルブ、３ａ：バタフライバルブ、３０：弁軸、３０ａ：弁軸、３１：弁体、３１ａ：弁体、４：モーター（アクチュエーター）、４０：出力軸、５：リンク機構部、５０：駆動側レバー、５００：ナット、５１：従動側レバー、５１ａ：従動側レバー、５１０：ナット、５１０ａ：ナット、５２：連接棒、５２０：リンクピン、５２１：リンクピン、５３：従動側連接棒、５３０：リンクピン、５３１：リンクピン、８：ＥＧＲシステム、８０：エンジン、８００：燃焼室、８０１：インレットマニホールド、８０１ａ：吸気通路、８０２：エキゾーストマニホールド、８０２ａ：排気通路、８１：ＥＧＲパイプ、８１０：ＥＧＲ通路（通路）、８１０ａ：ＥＧＲ通路（通路）、８２：モーター制御ユニット、９：バルブアセンブリ。
Ａ２：モーター出力軸作動範囲（アクチュエーター作動範囲）、Ａ２ａ：全閉位置、Ａ２ｂ：全開位置、Ａ２ｃ：中心線、Ａ３：モーター出力軸作動範囲（アクチュエーター作動範囲）、Ａ３ａ：全閉位置、Ａ３ｂ：全開位置、Ａ３ｃ：中心線、Ａ４：モーター出力軸作動範囲（アクチュエーター作動範囲）、Ａ４ａ：全閉位置、Ａ４ｂ：全開位置、Ａ４ｃ：中心線、Ｂ２：バルブ作動範囲、Ｂ２ａ：全閉位置、Ｂ２ｂ：全開位置、Ｂ２ｃ：中心線、Ｂ３：バルブ作動範囲、Ｂ３ａ：全閉位置、Ｂ３ｂ：全開位置、Ｂ３ｃ：中心線、Ｂ４：バルブ作動範囲、Ｂ４ａ：全閉位置、Ｂ４ｂ：全開位置、Ｂ４ｃ：中心線、Ｂ５：バルブ作動範囲、Ｂ５ａ：全閉位置、Ｂ５ｂ：全開位置、Ｂ５ｃ：中心線、Ｌ：通路延在方向、θ：挟角。

Claims (4)

1. 内部に通路が区画されたハウジングと、
   該通路に配置され揺動可能な弁体と、該弁体の揺動中心に配置され該弁体と共に揺動可能な弁軸と、を持つバタフライバルブと、
   該弁軸を揺動させるための駆動力を出力すると共に、揺動可能な出力軸を持つアクチュエーターと、
   該出力軸と該弁軸との間に介装され、該出力軸を中心に揺動可能な駆動側レバーと、該弁軸を中心に揺動可能な従動側レバーと、を持つリンク機構部と、
   を備えてなるバルブアセンブリであって、
   前記駆動側レバーは、前記出力軸の揺動範囲に応じたアクチュエーター作動範囲内で揺動可能であり、
   前記従動側レバーは、前記弁軸の揺動範囲に応じたバルブ作動範囲内で揺動可能であり、
   該アクチュエーター作動範囲の中心線と、該バルブ作動範囲の中心線と、は、互いに平行でないことを特徴とするバルブアセンブリ。
2. 前記リンク機構部は、さらに、前記駆動側レバーと前記従動側レバーとを接続する連接棒を持つ請求項１に記載のバルブアセンブリ。
3. 前記バタフライバルブは、複数連設されており、
   前記リンク機構部は、複数の該バタフライバルブと同数の前記従動側レバーと、複数の該従動側レバー同士を接続する従動側連接棒と、を持つ請求項２に記載のバルブアセンブリ。
4. 前記アクチュエーター作動範囲の中心線と、前記バルブ作動範囲の中心線の挟角は、該アクチュエーター作動範囲の５％以上に、且つ該アクチュエーター作動範囲の中心線は該バルブ作動範囲の中心線に対し、バルブ閉方向に設定されている請求項２または請求項３に記載のバルブアセンブリ。

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