JP2009243390A - 排気ガス再循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガスを円滑に流通させ、且つ、前記排気ガスの流通する通路を閉塞した全閉状態におけるシール性を向上させると共に、該排気ガス中に含有される燃焼生成物の付着による弁機構の固着を防止する。
【解決手段】弁機構１８は、円盤状のバルブ４２と、該バルブ４２が装着されるホルダ４６と、前記ホルダ４６の両端部にそれぞれ設けられる第１及び第２シャフト３８、４８を有し、前記第２シャフト４８が駆動部１６の駆動作用下にギア機構２０を介して回動することにより、前記ホルダ４６及びバルブ４２が一体的に回動変位する。また、バルブ４２の外周面には、半径外方向に弾発力を有するシールリング４４が装着され、前記バルブ４２が回動変位して連通路１２を閉塞する際、前記シールリング４４がバルブシート３０の弁座部３２に着座し、前記連通路１２の連通状態が遮断された全閉状態となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、排気ガス再循環装置に関し、一層詳細には、内燃機関の排気系から吸気系へと流通する排気ガスの流通状態を切換可能な排気ガス再循環装置に関する。

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、排気ガス再循環装置が用いられている。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。

このような排気ガス再循環装置は、第１及び第２弁体を有するシャフトを備え、前記シャフトをモータアクチュエータの駆動作用下にハウジングの軸線方向に沿って変位させ、前記第１弁体を第１バルブシート部から離間させることにより、前記ハウジングに形成された流入口と一方の吸気通路とを連通させ、前記第２弁体を第２バルブシート部から離間させることにより、前記流入口と他方の吸気通路とを連通させて排気ガスを流通させている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３３９８１１号公報

しかしながら、特許文献１に係る従来技術においては、例えば、排気ガスを流通させる際、第１及び第２弁体が通路と直交方向に設けられているため、該第１又は第２弁体が流通抵抗となり、前記排気ガスを大流量で流通させる際には、その抵抗が増大してしまう。また、第１及び第２弁体をそれぞれ第１及び第２バルブシート部に着座させた全閉状態におけるシール性をさらに高めたいという要請がある。

さらに、このような排気ガス再循環装置では、排気ガス中に含有される粘着成分が第１及び第２バルブシート部近傍に付着してしまい、第１及び第２弁体が前記第１及び第２バルブシート部に着座した状態で固着してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、排気ガスを円滑に流通させ、且つ、前記排気ガスの流通する通路を閉塞した全閉状態におけるシール性を向上させると共に、該排気ガス中に含有される燃焼生成物の付着による弁機構の固着を防止することが可能な排気ガス再循環装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、通電作用下に回転駆動する駆動部と、
排気ガスが流通する通路を有するボディと、
前記ボディの内部に設けられ、前記駆動部からの駆動力が伝達されるシャフトと、前記シャフトに保持されるホルダと、前記ホルダに装着され前記駆動部の駆動作用下に回動動作して前記通路の連通状態を切換自在な弁体とを有する弁機構と、
を備え、
前記弁体は、前記ホルダを介して前記シャフトと一直線上に設けられると共に、該弁体の外周には、半径外方向に弾発力を有し、弁座部に着座自在な着座用リングが装着されることを特徴とする。

本発明によれば、弁機構を構成する弁体の外周に着座用リングを設け、前記弁体が駆動部の駆動作用下にシャフト及びホルダを介して回動動作し、通路を閉塞した際、前記着座用リングをその弾発力によって弁座部に対して当接させて該通路の連通を遮断している。

従って、着座用リングを弁座部に対して押圧された状態で着座させることができ、且つ、前記弁体が前記シャフトを一直線上に設けられているため、前記弁体よるシール性を向上させることができると共に、排気ガス中に含まれる燃焼生成物が弁座部に付着した場合でも、前記弁座部に着座している着座用リングを含む弁体を回動動作させることにより、前記弁座部から前記燃焼生成物を好適に掻き出して除去することができる。その結果、弁体が、排気ガス中の燃焼生成物によって弁座部に着座した状態で固着してしまうことが防止され、前記弁体を常に円滑に回動動作させることができる。

また、連通路内において弁体を回動させることにより、該連通路が連通した弁開状態において前記弁体が排気ガスの流通抵抗となることがなく、前記排気ガスを円滑に流通させることが可能となる。

さらに、着座用リングは、弁体の外周面から突出するように装着することにより、前記弁体が連通路を閉塞した弁閉状態において、前記着座用リングを半径外側に設けられた弁座部に対して確実に着座させることができる。その結果、弁体によるシール性を高めることが可能となる。

さらにまた、弁体を回動変位させることにより、着座用リングが弁座部に対して押圧させた状態で変位するため、前記弁座部近傍に付着した排気ガス中の燃焼生成物を好適に除去することができる。その結果、弁座部近傍に燃焼生成物が付着した際に生じる弁体の固着を防止することが可能となる。

またさらに、シャフトを、ホルダの両端部に形成された一組のフランジ部にそれぞれ支持すると共に、前記ボディに保持された軸受によって回転自在に保持するとよい。これにより、連通路を流通する排気ガスが、一組のフランジ部によってシャフト側へと流通することが防止されるため、前記シャフトを保持している軸受内へと流入することが防止される。そのため、排気ガス中に含まれる燃焼生成物の前記軸受に対する付着が防止され、前記シャフトを介して弁体を円滑且つ迅速に回動動作させることが可能となる。

また、シャフトに、軸受を覆うカバー部材を設けることにより、前記軸受を排気ガスから保護することが可能となり、前記軸受内への排気ガスの流入をより一層確実に防止することができる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、弁機構を構成する弁体の外周に着座用リングを設け、前記弁体が駆動部の駆動作用下にシャフト及びホルダを介して回動動作し、通路を閉塞した際、前記着座用リングをその弾発力によって弁座部に対して当接させて該通路の連通を遮断することができ、且つ、前記弁体を前記シャフトと一直線上に設けているため、前記弁体よるシール性を向上させることができる。また、排気ガス中に含まれる燃焼生成物が弁座部に付着した場合でも、前記弁体を回動動作させることによって前記弁座部から前記燃焼生成物を好適に掻き出して除去することができる。その結果、排気ガス中の燃焼生成物によって弁体が弁座部に着座した状態で固着してしまうことが防止され、前記弁体を常に円滑に回動動作させることが可能となる。さらに、連通路内において弁体を回動させることにより、該連通路が連通した弁開状態において前記弁体が排気ガスの流通抵抗となることがなく、前記排気ガスを円滑に流通させることができる。

本発明に係る排気ガス再循環装置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。

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装置を示す。

この排気ガス再循環装置１０は、図１〜図１１に示されるように、排気ガスの流通する連通路（通路）１２を有するハウジング（ボディ）１４と、該ハウジング１４の内部に収容されて通電作用下に回転駆動する駆動部１６と、前記ハウジング１４の内部に設けられ、前記連通路１２の連通状態を切り換える弁機構１８と、前記駆動部１６からの駆動力を前記弁機構１８へと伝達するギア機構２０とを含む。

ハウジング１４は、駆動部１６が収容される第１収容部２２と、該第１収容室と平行に設けられ、弁機構１８が収容される第２収容部２４と、前記第１及び第２収容部２２、２４の一端部に設けられ、該第１収容部２２と第２収容部２４とを接続するように開口した第３収容部２６とを有する。第１収容部２２は、有底筒状に形成され、その内部には駆動部１６を構成する回転駆動源２８が収容されて固定される。

第２収容部２４は、円筒状に形成され、第１収容部２２に対して所定間隔離間して設けられると共に、他端部側には排気ガスの連通する連通路１２が設けられる。この連通路１２は、第２収容部２４の軸線と直交する方向に延在して貫通している。

また、連通路１２には、円筒状のバルブシート３０が嵌入され、前記バルブシート３０の一端部が、前記連通路１２の一端部側（矢印Ａ１方向）に保持されると共に、他端部が、前記連通路１２の略中央部まで延在している。このバルブシート３０は、略一定直径で形成され、他端部には、半径内方向に環状に突出した弁座部３２が設けられる。この弁座部３２は、バルブシート３０の内周面に対して所定高さで突出し、後述する弁機構１８のバルブ４２が着座自在に設けられる。

さらに、第２収容部２４の他端部はキャップ３４で封止され、該キャップ３４の中央部には、円筒状の第１軸受（軸受）３６が保持され、弁機構１８を構成する第１シャフト３８を回転自在に支持する。

駆動部１６は、図示しないコントローラからの制御信号に基づいて回転駆動する回転駆動源２８（例えば、ステッピングモータ）と、歯部を有して前記回転駆動源２８の駆動軸に連結されるピニオンギア４０とを含む。

弁機構１８は、図５〜図９に示されるように、連通路１２の内部に回動自在に設けられるバルブ４２と、該バルブ４２の外周に設けられるシールリング（着座用リング）４４と、前記バルブ（弁体）４２が固定されるホルダ４６と、前記ホルダ４６の両端部に設けられる第１及び第２シャフト３８、４８とを含む。

バルブ４２は、円盤状のベース部５０と、該ベース部５０の中央に形成される取付部５２とを有し、前記取付部５２をホルダ４６に当接させて２本のボルト５４で締結することによって固定される。このベース部５０の外周面には、環状溝を介してシールリング４４が装着されている。

このシールリング４４は、半径外方向に付勢する弾発力を有する略Ｃ字状に形成され、環状溝に装着された状態でバルブ４２の外周面に対して半径外方向に突出している。

ホルダ４６は、本体部５６と、該本体部５６の両端部に設けられ、第１及び第２シャフト３８、４８がそれぞれ嵌合される第１及び第２フランジ部５８、６０とを含む。本体部５６は、断面長方形状のブロック体からなり、平面状に形成された一側面には、バルブ４２の取付部５２が取り付けられる。

第１及び第２フランジ部（フランジ部）５８、６０は、円形状に形成され、該第１フランジ部５８の中央には、第１シャフト３８の端部が挿入される円形状の第１シャフト孔６２が形成されると共に、第２フランジ部６０の中央部には、第２シャフト４８の端部が挿入される略長方形状の第２シャフト孔６４が形成される。

また、第１及び第２フランジ部５８、６０は、その中心となる第１及び第２シャフト孔６２、６４が本体部５６に対してオフセットして設けられる。詳細には、第１及び第２フランジ部５８、６０の中心は、図７及び図８に示されるように、本体部５６の一側面側となるように設けられ、該中心が本体部５６に固定されたバルブ４２のベース部５０及びシールリング４４と一直線上となるように配置される。

第１シャフト３８は、第２収容部２４の他端部側に設けられた第１軸受３６を介して回転自在に保持されると共に、前記第１シャフト３８と第１フランジ部５８との間には有底筒状のカバー部材６６が挟持される。このカバー部材６６は、第１軸受３６の一部を覆うように配設されている。

第２シャフト４８は、ハウジング１４の第２収容部２４に形成された膨出部６８に挿通され、該ハウジング１４に設けられた第２軸受（軸受）７０によって回転自在に支持されると共に、該第２軸受７０に隣接して設けられたオイルシール７２が外周面に摺接している。また、第２軸受７０とオイルシール７２との間、該オイルシール７２とハウジング１４との間には、断熱材料からなるスペーサ７４がそれぞれ挟持されている。

すなわち、ホルダ４６は、第１フランジ部５８の第１シャフト孔６２に挿通された第１シャフト３８と、第２フランジ部６０の第２シャフト孔６４に挿通された第２シャフト４８とによって回転自在に保持されている。また、オイルシール７２は、一組のスペーサ７４によってハウジング１４及び第２軸受７０に接触することがないため、該オイルシール７２を熱から保護することが可能となる。

ギア機構２０は、ハウジング１４における第３収容部２６に設けられ、ピニオンギア４０に噛合される中間ギア７６と、第２シャフト４８の他端部に装着される従動ギア７８とを有し、前記ピニオンギア４０が駆動部１６の駆動作用下に回転することにより、該ピニオンギア４０と噛合した中間ギア７６が回転し、それに伴って、従動ギア７８が回転することにより第２シャフト４８が所定角度だけ回動変位する。

また、従動ギア７８には、ハウジング１４との間にリターンスプリング８０が介装され、該従動ギア７８を反時計回り（図３中、矢印Ｄ２方向）で回転させるように付勢している。すなわち、駆動部１６の駆動力が滅勢された際、従動ギア７８がリターンスプリング８０の弾発力によって反時計回りに回転し、それに伴って、第２シャフト４８を介してバルブ４２が弁座部３２に着座した全閉状態となる（図４参照）。

本発明の実施の形態に係る排気ガス再循環装置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。なお、図２及び図４に示されるバルブ４２に装着されたシールリング４４が弁座部３２に着座し、該バルブ４２によって連通路１２が閉塞され排気ガスの連通が遮断された全閉状態を初期位置として説明する。

先ず、コントローラ（図示せず）から駆動部１６へと制御信号を出力し、該制御信号に基づいて回転駆動源２８が回転駆動し、ピニオンギア４０が時計回り（矢印Ｂ１方向）に回転することにより中間ギア７６が反時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転し、それに伴って、従動ギア７８が時計回り（矢印Ｄ１方向）に所定角度だけ回転する。

そして、従動ギア７８に嵌合された第２シャフト４８が回転することにより、弁機構１８を構成するホルダ４６、バルブ４２及び第１シャフト３８が同一方向（矢印Ｄ１方向）に回転する。この場合、従動ギア７８は、その外周部位に形成された切欠部８２がハウジング１４に設けられたストッパ８４に当接することにより係止される。

これにより、図１１に示されるように、連通路１２の延在方向と直交していたバルブ４２が、該連通路１２の延在方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）に対して平行となるように徐々に回動し、前記連通路１２の一端部側（矢印Ａ１、Ａ２方向）と他端部側（矢印Ａ２方向）とが連通した弁開状態となる。その結果、排気ガスが、連通路１２の一端部側（矢印Ａ１方向）に設けられたバルブシート３０の内部を通じて前記連通路１２の他端部側（矢印Ａ２方向）へと所望流量で流通する。

この際、排気ガスは、弁機構１８を構成する第１及び第２シャフト３８、４８側へも流通するが、該第１及び第２シャフト３８、４８の端部に第１及び第２フランジ部５８、６０が設けられているため、前記排気ガスが第１及び第２軸受３６、７０側へと流通することを防止している。すなわち、第１及び第２フランジ部５８、６０は、第１及び第２軸受３６、７０側への排気ガスの流入を抑制可能な遮蔽板として機能している。

このように、第１及び第２軸受３６、７０側への排気ガスの流入を防止することにより、排気ガス中の含まれる粘着成分が、前記第１及び第２軸受３６、７０の内部に付着することが防止される。

一方、コントローラ（図示せず）から制御信号を駆動部１６へと出力し、前記とは反対方向となる反時計回り（矢印Ｂ２方向）に回転駆動源２８を回転駆動させる。そして、ピニオンギア４０が時計回り（矢印Ｂ２方向）に回転することにより、中間ギア７６が時計回り（矢印Ｃ２方向）に回転し、それに伴って、従動ギア７８が反時計回り（矢印Ｄ２方向）に回転する。

そして、従動ギア７８に嵌合された第２シャフト４８が回転することにより、弁機構１８を構成するホルダ４６、バルブ４２及び第１シャフト３８が同一方向（矢印Ｄ２方向）に回転する。その結果、連通路１２の延在方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）と略水平な状態にあったバルブ４２が、該連通路１２の延在方向に対して直交するように徐々に回動し、前記連通路１２の一端部側（矢印Ａ１方向）と他端部側（矢印Ａ２方向）との連通が遮断された弁閉状態となる。すなわち、図４に示される初期位置へと復帰する。その結果、連通路１２の一端部側に供給された排気ガスが、該連通路１２の他端部側へと流通することがない。

以上のように、本実施の形態では、バルブ４２の外周部位にシールリング４４を設け、該シールリング４４を、その弾発力によって弁座部３２に押圧された状態で着座させることができると共に、前記バルブ４２及びシールリング４４を、第１及び第２シャフト３８、４８と一直線上に設けているため、前記バルブ４２が弁座部３２に着座した際のシール性を向上させることができる。

また、連通路１２内においてバルブ４２を回動させ、該連通路１２が連通した弁開状態とする際、前記バルブ４２が前記連通路１２の延在方向（矢印Ａ１、Ａ２方向）と略平行となるため排気ガスの流通抵抗となることがなく、前記排気ガスを円滑に流通させることが可能となる。

さらに、バルブ４２設けられたシールリング４４は、その弾発力によって弁座部３２に押圧された状態で着座することができるため、前記弁座部３２に付着した排気ガス中の粘着成分等を前記バルブ４２の回動作用下にシールリング４４によって好適に掻き出して除去することが可能となる。その結果、バルブ４２が、排気ガス中の粘着成分によって弁座部３２に着座した状態で固着してしまうことが防止され、前記バルブ４２を常に円滑に回動動作させることができる。

さらにまた、第１軸受３６を覆うようにカバー部材６６を設けているため、バルブシート３０及び連通路１２を流通する排気ガスが前記第１軸受３６側へと流通することが防止され、前記排気ガスに含まれる粘着成分が該第１軸受３６の内部に付着してしまうことが防止される。その結果、第１シャフト３８の回転動作が粘着成分の付着等によって妨げることがなく、バルブ４２を円滑且つ迅速に回動動作させることが可能となる。換言すれば、バルブ４２の固着を防止することができる。

またさらに、第１及び第２シャフト３８、４８の端部には、連通路１２及びバルブシート３０に臨むように第１及び第２フランジ部５８、６０が設けられているため、前記排気ガスが前記連通路１２から第１及び第２軸受３６、７０側へと流通することを防止できる。その結果、第１及び第２軸受３６、７０側への排気ガスの流入を防止することにより、排気ガス中の含まれる粘着成分が、前記第１及び第２軸受３６、７０の内部に付着することを防止でき、バルブ４２を円滑且つ迅速に回動動作させることが可能となる。

なお、本発明に係る排気ガス再循環装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る排気ガス再循環装置を示す外観斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った全体断面図である。 図１の排気ガス再循環装置における平面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図１の排気ガス再循環装置を構成する弁機構の斜視図である。 図５に示す弁機構の分解斜視図である。 図５に示す弁機構の側面図である。 弁機構を構成するバルブが弁座部に着座して連通路が閉塞された状態を示す断面図である。 図８のシールリング近傍を示す拡大断面図である。 図３の排気ガス再循環装置においてバルブが回動して連通路を連通させた弁開状態を示す平面図である。 図４の排気ガス再循環装置においてバルブが回動して連通路を連通させた弁開状態を示す断面図である。

符号の説明

１０…排気ガス再循環装置 １２…連通路
１４…ハウジング １６…駆動部
１８…弁機構 ２０…ギア機構
２２…第１収容部 ２４…第２収容部
２６…第３収容部 ２８…回転駆動源
３０…バルブシート ３２…弁座部
３６…第１軸受 ３８…第１シャフト
４０…ピニオンギア ４２…バルブ
４４…シールリング ４６…ホルダ
４８…第２シャフト ５８…第１フランジ部
６０…第２フランジ部 ７０…第２軸受
７８…従動ギア

Claims (4)

1. 通電作用下に回転駆動する駆動部と、
   排気ガスが流通する通路を有するボディと、
   前記ボディの内部に設けられ、前記駆動部からの駆動力が伝達されるシャフトと、前記シャフトに保持されるホルダと、前記ホルダに装着され前記駆動部の駆動作用下に回動動作して前記通路の連通状態を切換自在な弁体とを有する弁機構と、
   を備え、
   前記弁体は、前記ホルダを介して前記シャフトと一直線上に設けられると共に、該弁体の外周には、半径外方向に弾発力を有し、弁座部に着座自在な着座用リングが装着されることを特徴とする排気ガス再循環装置。
2. 請求項１記載の排気ガス再循環装置において、
   前記着座用リングは、前記弁体の外周面から突出するように装着されることを特徴とする排気ガス再循環装置。
3. 請求項１又は２記載の排気ガス再循環装置において、
   前記シャフトは、前記ホルダの両端部に形成された一組のフランジ部にそれぞれ支持されると共に、前記ボディに保持された軸受によって回転自在に保持されることを特徴とする排気ガス再循環装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス再循環装置において、
   前記シャフトには、前記軸受を覆うカバー部材が設けられることを特徴とする排気ガス再循環装置。

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