JP2010281283A - バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気回転角センサと磁気バネ手段を搭載し、且つＥＧＲ弁体を片持ち支持して全開時のＥＧＲ量を増加させる。
【解決手段】 ＥＧＲバルブ装置は、通電停止時にＥＧＲ弁体２を全閉位置へ戻す手段として、磁力を利用した磁気バネ手段１１を用いている。磁気バネ手段１１は、モータマグネット６の磁力を磁力案内部材８によって外側へ導き、最終ギヤ９にインサートされた磁気可動子１０を磁力案内部材８に磁気吸引する構成を採用している。「磁気バネ手段１１の発生する磁束ループ」が「磁気回転角センサ４の磁束ループ」と干渉しないように、磁力案内部材８の形状（磁力案内範囲）と磁気可動子１０の可動範囲を設定することで、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１の両方をＥＧＲ弁体２の片側に配置することが可能になり、バルブシャフト３によってＥＧＲ弁体２を片持ち支持することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、流体通路内に配置された弁体を回動させることで、流体通路の開閉、あるいは流体通路の通路面積の可変を行なうバルブ装置に関する。

流体通路内に配置された弁体を回動させることで、流体通路の開閉、あるいは流体通路の通路面積の可変を行なうバルブ装置（ＥＧＲバルブ装置等）が広く用いられている。
弁体は、一体に回転するバルブシャフトを介して駆動手段によって駆動される。ここで、駆動手段は、アクチュエータ（電動モータ等）と、このアクチュエータの発生した駆動力をバルブシャフトに伝える伝達手段（ギヤ機構、リンク機構等）とで構成される。

バルブ装置には、駆動手段におけるバックラッシュ吸収を行なうための金属バネ（ネジリコイルバネ等）、あるいは弁体を初期位置（例えば、全閉位置、全開位置、中間開度位置など）へ戻すための金属バネを搭載するものが知られている（図７は金属バネを搭載する具体的な一例を示すものであり、図中において金属バネが符号αで示される）。
しかしながら、金属バネを用いたバルブ装置の場合、弁体の駆動時に、金属バネの付勢力よりも大きな駆動力が求められるため、駆動手段に搭載されるアクチュエータが大型化するとともに、消費エネルギーが大きくなる不具合がある。

そこで、金属バネに代えて、磁気バネ手段を用いることで、上記の不具合を解決することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
磁気バネ手段は、相対回転する一方にバネ用マグネット（永久磁石）を固定し、相対回転する他方に鉄等よりなる磁気可動子を固定したものであり、磁気可動子がバネ用マグネットに磁気吸引される力を利用して、弁体を初期位置へ戻すための付勢力を与えるものである。

一方、バルブ装置には、弁体と一体に回動するバルブシャフトの回転角度を回転角センサによって検出するタイプが存在する（例えば、スロットルバルブ装置、ＥＧＲバルブ装置等）。回転角センサには、長期に亘って安定した作動が得られる非接触型が求められており、一般的にバルブシャフトの回転角度を磁束変化によって検出する磁気回転角センサが用いられている。

磁気回転角センサは、弁体から離れたバルブシャフトの端部側に配置される。
このため、磁気バネ手段を搭載する場合は、磁気バネ手段の発生する磁力が、磁気回転角センサに影響を与えないように、弁体から見て磁気回転角センサとは異なった側のバルブシャフトに磁気バネ手段を設けている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、バルブシャフトの一端側に磁気回転角センサを設け、バルブシャフトの他端側に磁気バネ手段を配置する構成を採用する従来のバルブ装置では、弁体の両側（磁気回転角センサ側と磁気バネ手段側）に延びるバルブシャフトによって弁体が支持される「両持ち支持タイプ（両持ち軸受タイプ）」になる。
このため、弁体の全開時に、「弁体の両側に存在するバルブシャフト」が流体通路（ＥＧＲ流路等）に通過抵抗を与えてしまい、結果的に全開時における通気抵抗の増大（圧力損失の増加）を招いてしまう。
また、バルブ装置に搭載される磁気回転角センサと磁気バネ手段が、弁体の両側に分散配置されることになり、バルブ装置の全体の体格が大きくなってしまう不具合があった。

実開昭６３−２０２７４４号公報 特開平０６−２３５３３４号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気回転角センサと磁気バネ手段とを搭載し、且つ弁体の片側のみに延びるバルブシャフトによって弁体を支持する「片持ち支持タイプ（片持ち軸受タイプ）」のバルブ装置の提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段のバルブ装置は、電動モータに搭載されたモータマグネット（永久磁石）の磁力を磁力案内部材によって電動モータの外部へ導くものであり、その磁力案内部材と磁気可動子とで磁気バネ手段を構成するものである。
このため、「磁気バネ手段の発生する磁束ループ」の発生場所や発生範囲を、磁力案内部材の形状（磁力案内範囲）や磁気可動子の可動範囲によってコントロールすることが可能になる。そこで、「磁気バネ手段の発生する磁束ループ」が「磁気回転角センサの磁束ループ」と干渉しないように、磁力案内部材および磁気可動子を設けることにより、磁気回転角センサと磁気バネ手段とを、弁体の片側のバルブシャフト側に配置することができる。

これにより、磁気回転角センサと磁気バネ手段とを搭載し、且つ弁体をバルブシャフトによって片持ち支持することができる。
そして、弁体を片持ち支持することによって、弁体の全開時に、流体通路内に存在するバルブシャフトによる通過抵抗を減らすことができ、結果的に全開時における通気抵抗の低下（圧力損失の低下）を実現することができる。
また、バルブ装置に搭載される磁気回転角センサと磁気バネ手段とを、弁体の片側に集中配置できるため、バルブ装置の全体の体格を小型化することができる。
さらに、磁気バネ手段として、電動モータに搭載されたモータマグネットを利用しているため、磁気バネ手段に専用のバネ用マグネット（永久磁石）を別途設ける必要がなく、コストを抑えることができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段のバルブ装置は、（ｉ）磁気回転角センサと磁気バネ手段とが、バルブシャフトの軸方向に対してオーバーラップしないようにずらして配置されるとともに、（ｉｉ）磁気バネ手段が、バルブシャフトを回転自在に支持する軸受よりも、径方向の外側に配置される。
このように設けることで、「磁気バネ手段の発生する磁束ループ」が「磁気回転角センサの磁束ループ」と干渉しないようにすることができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段のバルブ装置における磁力案内部材は、強磁性金属（軟鉄等）によって設けられる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段のバルブ装置における磁力案内部材の一部または全部は、温度上昇に伴い磁性が低下する整磁合金によって設けられる。
これにより、電動モータの温度が上昇した際に、磁気バネ手段に導かれる磁性を減らし、電動モータの磁力の低下を抑えることができ、温度上昇時における電動モータの性能低下を防ぐことができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段のバルブ装置の磁気回転角センサは、磁気検出部（ホールＩＣ等により磁束密度を検出する部分：固定部材など相対回転する一方の部材に設けられる）に対して磁束を付与する磁気回路部（回転部材など相対回転する他方の部材に設けられる）が、磁気検出部の周囲を磁性体製のヨークで覆って閉磁路を形成する内磁型で設けられる。
これにより、内磁型の磁気回路部が外部磁界を遮断するため、磁気バネ手段を磁気回転角センサの外周側に配置することが可能になり、磁気回転角センサと磁気バネ手段とを、弁体の片側のバルブシャフト側に配置することができる。

これにより、上記請求項１の手段と同様、磁気回転角センサと磁気バネ手段とを搭載し、且つ弁体をバルブシャフトによって片持ち支持することができる。
そして、弁体を片持ち支持することによって、弁体の全開時に、流体通路内に存在するバルブシャフトによる通過抵抗を減らすことができ、結果的に全開時における通気抵抗の低下（圧力損失の低下）を実現することができる。
また、バルブ装置に搭載される磁気回転角センサと磁気バネ手段とを、弁体の片側に集中配置できるため、バルブ装置の全体の体格を小型化することができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段のバルブ装置における流体通路は、エンジンの排気ガスの一部を吸気側へ戻すＥＧＲ流路であり、弁体は、エンジンに戻されるＥＧＲ量の調整を行なうＥＧＲ弁体である。

ＥＧＲバルブ装置の断面図である（実施例１）。 磁気バネ手段における磁気回路の説明図である（実施例１）。 ＥＧＲ弁体の回転角度と、開度（Ｑ）との関係を示すグラフである。 ＥＧＲバルブ装置の断面図、および磁気バネ手段の説明図である（実施例３）。 磁気回転角センサの説明図である（実施例３）。 ＥＧＲバルブ装置の断面図である（実施例４）。 ＥＧＲバルブ装置の断面図である（従来例）。

図面を参照して実施形態１、２を説明する。
第１、第２実施形態のＥＧＲバルブ装置（バルブ装置の一例）は、ＥＧＲガス（流体の一例）を吸気側へ戻すＥＧＲ流路１（流体通路の一例）の内部に配置されて、回動によりＥＧＲ流路１の開閉および開度調整を行なうＥＧＲ弁体２（弁体の一例）と、このＥＧＲ弁体２をＥＧＲ流路１の内部において回動可能に支持するバルブシャフト３と、このバルブシャフト３の軸端に配置されて、バルブシャフト３の回転角度を磁束変化によって検出する磁気回転角センサ４とを備える。

（第１実施形態）
第１実施形態のＥＧＲバルブ装置は、バルブシャフト３を介してＥＧＲ弁体２を回転駆動する駆動手段として、モータハウジング５内にモータマグネット（永久磁石）６を搭載する電動モータ７を用いる。
また、第１実施形態のＥＧＲバルブ装置は、電動モータ７が搭載するモータマグネット６の磁力を、電動モータ７の外部へ導く磁力案内部材８と、バルブシャフト３と一体に回転する部材である最終ギヤ９に設けられ、磁力案内部材８に磁気吸引される磁気可動子１０とからなる磁気バネ手段１１を備えるものであり、磁気可動子１０が磁力案内部材８に磁気吸引されることで、バルブシャフト３を介してＥＧＲ弁体２に全閉位置（所定開度の一例）へ向かう回転力が付与される。

上記の構成を採用することで、「磁気バネ手段１１の発生する磁束ループ」の発生場所や発生範囲を、磁力案内部材８の形状（磁力案内範囲）や磁気可動子１０の可動範囲によってコントロールすることができる。そして、「磁気バネ手段１１の発生する磁束ループ」が「磁気回転角センサ４の磁束ループ」と干渉しないように磁力案内部材８を設けることにより、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１とを、ＥＧＲ弁体２の片側のバルブシャフト３側に配置することができる。これにより、第１実施形態のＥＧＲバルブ装置は、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１とを搭載し、且つＥＧＲ弁体２を片持ち支持することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態のＥＧＲバルブ装置は、磁力を発生するバネ用マグネット（永久磁石）１２と、このバネ用マグネット１２に直接、あるいは磁性材料よりなる磁気受渡部材１３を介して間接的に磁気吸引される磁気可動子１０とからなる磁気バネ手段１１を備えるものであり、磁気可動子１０がバネ用マグネット１２に直接または間接的に磁気吸引されることで、バルブシャフト３を介してＥＧＲ弁体２に全閉位置（所定開度の一例）へ向かう回転力が付与される。
磁気回転角センサ４は、ギヤカバー１４（相対回転する一方の部材）に設けられて通過する磁束密度を検出する磁気検出部１５と、バルブシャフト３と一体に回転する減速機の最終ギヤ９（相対回転する他方の部材）に設けられて磁気検出部１５に磁束を付与する磁気回路部１６とを備える。

そして、第２実施形態における磁気回路部１６は、磁気検出部１５の周囲を磁性体製のヨーク１７で覆って閉磁路を形成する内磁型を採用する。
上記の構成を採用することで、内磁型の磁気回路部１６が外部磁界を遮断するため、磁気バネ手段１１を磁気回転角センサ４の外周側に配置することが可能になり、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１とを、ＥＧＲ弁体２の片側のバルブシャフト３側に配置することができる。これにより、第２実施形態のＥＧＲバルブ装置は、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１とを搭載し、且つＥＧＲ弁体２を片持ち支持することができる。

次に、本発明を車両エンジンに搭載されるＥＧＲ装置のＥＧＲバルブ装置に適用した実施例１を、図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施例において、上記［発明を実施するための形態］と同一符号は、同一機能物を示すものである。
〔ＥＧＲ装置の説明〕
ＥＧＲ装置は、エンジンの排出した排気ガスの一部をＥＧＲガスとしてエンジンの吸気側に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるＥＧＲガスを混入させてエンジン燃焼室の燃焼温度を抑え、効果的に窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑える装置である。
ＥＧＲ装置は、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路へ戻すＥＧＲ流路１の開閉および開度調整を行なうＥＧＲバルブ装置を備えるものであり、このＥＧＲバルブ装置が車両の走行状態に応じてＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略：図示しない）により制御される。

なお、実施例１に示すＥＧＲバルブ装置は、吸気通路における高負圧発生範囲（スロットル弁体の吸気下流側）へＥＧＲガスを戻す高圧ＥＧＲ装置に用いられるものであっても良いし、吸気通路における低負圧発生範囲（スロットル弁体の吸気上流側：例えばターボチャージャ搭載車両であればコンプレッサの吸気上流側）へＥＧＲガスを戻す低圧ＥＧＲ装置に用いられるものであっても良い。

次に、ＥＧＲバルブ装置を説明する。なお、以下では、図１におけるＥＧＲ流路１を基準として磁気回転角センサ４が配置される側（図１の右側）を右、磁気回転角センサ４が配置される側とは異なる側（図１の左側）を左と称して説明するが、この左右は実施例の説明のための方向であり、限定されるものではない。

ＥＧＲバルブ装置は、排気通路と吸気通路を接続するＥＧＲ流路１の途中部位に介在するように取り付けられて、吸気側へ戻されるＥＧＲ量を制御するものであり、ＥＧＲ流路１の一部を成すバルブボディ（バルブハウジグ）２１と、このバルブボディ２１に回転自在に支持されるバルブシャフト３と、ＥＧＲ流路１の内部に配置されてバルブシャフト３と一体に回動するＥＧＲ弁体２と、電動モータ７と歯車減速機２２で構成されてバルブシャフト３を介してＥＧＲ弁体２を駆動する駆動手段と、ＥＧＲ弁体２と一体に回転するバルブシャフト３の回転角度を磁束変化によって検出する磁気回転角センサ４とを備えるものであり、電動モータ７がＥＣＵによって通電制御される。

バルブボディ２１の主要部は、アルミニウム合金のダイキャスト製であり、高温のＥＧＲガスが流れるＥＧＲ流路１の内壁が耐熱性、耐腐食性に優れた部材（例えば、ステンレス鋼）によって設けられている。
そして、バルブボディ２１に形成されたモータ収容用の空間に電動モータ７が収容され、バルブボディ２１とギヤカバー１４との間に形成された空間に歯車減速機２２および磁気回転角センサ４が収容されている。

電動モータ７は、通電量に応じた回転トルクを発生するＤＣモータであり、バルブボディ２１に形成されたモータ収容用の空間内に挿入された後、ネジ等の締結手段によってバルブボディ２１内に固定される。
歯車減速機２２は、電動モータ７の発生する回転トルクを減速してバルブシャフト３に伝達するものであり、電動モータ７の出力軸（ロータ軸）と一体に回転するモータギヤ（ピニオンギヤ）２３と、このモータギヤ２３により回転駆動される中間ギヤ２４と、この中間ギヤ２４によって回転駆動される最終ギヤ（ギヤロータ）９とからなり、最終ギヤ９がバルブシャフト３と一体に回動する。

モータギヤ２３は、電動モータ７の出力軸の右端に固定された金属材料よりなる小径の外歯歯車である。
中間ギヤ２４は、金属材料あるいは樹脂材料よりなり、大径ギヤ２４ａと小径ギヤ２４ｂとが同芯で設けられた２重歯車であり、バルブボディ２１とギヤカバー１４とにより支持される中間ギヤ用ピン（支持軸）２５によって回転自在に支持されている。そして、大径ギヤ２４ａがモータギヤ２３と常時噛合し、小径ギヤ２４ｂが最終ギヤ９と常時噛合する。

最終ギヤ９は、バルブシャフト３の右端に固定された樹脂材料よりなる外歯歯車であり、噛合歯はバルブシャフト３の回動範囲のみに設けられている。
この樹脂材料よりなる最終ギヤ９の内部には、バルブシャフト３との結合を成すカシメ結合金具の他に、磁気回転角センサ４における磁気回路部１６がインサート成形されている。

磁気回転角センサ４は、ＥＧＲ弁体２の開度を検出するポジションセンサであり、ＥＧＲ弁体２の開度に応じた開度信号をＥＣＵに出力する。
磁気回転角センサ４は、ＥＧＲ弁体２およびバルブシャフト３と一体に回転する最終ギヤ９に設けられた略筒状を呈する磁気回路部１６と、ギヤカバー１４に取り付けられて磁気回路部１６の内部に非接触で配置される磁気検出部１５とを備える。

略筒状を呈する磁気回路部１６は、常に回転中心を通る磁束ループを形成する磁気回路であり、センサマグネット（永久磁石）を用いて構成される。なお、内磁型の磁気回路部１６の構造については、実施例３において説明する。
磁気検出部１５は、磁気回路部１６の内部に同芯的に配置されたステータコア２６と、このステータコア２６を通過する磁束密度を検出するホールＩＣ２７（磁気検出素子＋信号増幅回路）とからなる。ステータコア２６は、ギヤカバー１４にインサート成形されて、中心部に配置されるホールＩＣ２７へ磁束を集中させるためのものであり、例えば直径方向に分割された略円柱体を呈した磁性体（例えば表面に絶縁被膜を施した薄い鉄板を多数積層して設けられる積層コア）であり、その分割部分（磁気検出ギャップ）に１つまたは２つのホールＩＣ２７を固定配置するものである。

ホールＩＣ２７は、ホール素子（磁束密度を検出する磁気検出素子の一例）と信号増幅回路とを一体化した周知のＩＣ（集積回路）であり、ホールＩＣ２７を通過する磁束密度に応じた電圧信号を出力する。即ち、最終ギヤ９の開度に応じた磁束密度がホールＩＣ２７に与えられることになり、ホールＩＣ２７がＥＧＲ弁体２の開度に応じた電圧信号をＥＣＵに出力する。
なお、ＥＣＵは、マイクロコンピュータを搭載した周知の電子制御装置であり、ホールＩＣ２７によって検出されるＥＧＲ弁体２の実開度が、車両運転状態に応じた目標開度となるように電動モータ７をフィードバック制御する。

バルブシャフト３と一体に回転するＥＧＲ弁体２は、バタフライ弁であり、回動位置に応じてＥＧＲ流路１の開口面積を可変可能であり、ＥＧＲ流路１の開口面積を可変することで吸気通路へ戻されるＥＧＲ量の調整を行なうものである。
ここで、この実施例１では、ＥＧＲ弁体２の回動に伴う開度変化の特性を、サイン曲線よりも直線特性に近づける目的（図３の実線Ａ参照）と、バルブ精度を高める目的とで、ＥＧＲ弁体２が総切削（削出し）に近い制作技術によって形成されている。

（実施例１の背景技術）
実施例１のＥＧＲバルブ装置は、通電停止時にＥＧＲ弁体２がＥＧＲ流路１を閉じるノーマリークローズタイプであり、電動モータ７の通電が停止された状態で、ＥＧＲ弁体２を全閉位置（所定開度の一例）へ戻すための手段を搭載している。
通電停止時にＥＧＲ弁体２を全閉位置へ戻す手段として、磁力によってＥＧＲ弁体２を全閉位置へ戻す磁気バネ手段１１を用いることが考えられる。

しかし、この実施例では、上述したように、磁気回転角センサ４を搭載している。
このため、磁気バネ手段１１の発生する磁力が、磁気回転角センサ４に影響を与えないようにする必要がある。
従来の技術では、ＥＧＲ弁体２の右側に磁気回転角センサ４を搭載する場合、ＥＧＲ弁体２の左側に磁気バネ手段１１を搭載することで対処していた。しかし、その構成ではＥＧＲ弁体２の両側にバルブシャフト３を延ばす必要があり、ＥＧＲ弁体２の両側に延びるバルブシャフト３によってＥＧＲ弁体２が支持される「両持ち支持タイプ（両持ち軸受タイプ）」になる。

すると、ＥＧＲ弁体２の全開時に、「ＥＧＲ弁体２の両側に存在するバルブシャフト３」がＥＧＲ流路１に通過抵抗を与ることになり、全開時の通気抵抗が増大（圧力損失が増加）し、結果的に全開時において大きなＥＧＲ量を得ることができなくなってしまう。
また、ＥＧＲバルブ装置に搭載される磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１が、バルブボディ２１の左右に分散配置されることになり、ＥＧＲバルブ装置の全体の体格が大きくなる不具合があった。

（実施例１の特徴技術）
この実施例１のＥＧＲバルブ装置は、上記の問題点を解決するために、次の技術を採用している。
この実施例１の電動モータ７は、固定子側の界磁力発生手段として複数のモータマグネット（永久磁石）６を用いたＤＣモータであり、モータハウジング５の内側に複数のモータマグネット６が固定されている。

一方、この実施例１の磁気バネ手段１１は、電動モータ７が搭載しているモータマグネット６の磁力を利用してＥＧＲ弁体２に閉弁方向へ向かうトルクを付与するものであり、電動モータ７内に配置されるモータマグネット６の磁力を電動モータ７の外部へ導く磁力案内部材８と、最終ギヤ９（ＥＧＲバルブシャフト３と一体に回転する部材）に設けられて磁力案内部材８に磁気吸引される磁気可動子１０とから構成され、磁気可動子１０が磁力案内部材８に磁気吸引されることで、バルブシャフト３を介してＥＧＲ弁体２に全閉位置（所定開度の一例）へ向かう回転力が付与される。

磁力案内部材８は、モータマグネット６の磁力を最終ギヤ９の外周部位に導くものであり、強磁性金属（軟鉄等）によって設けられている。
具体的に、この実施例の磁力案内部材８は、モータマグネット６の外周に配置されて、モータマグネット６と磁気的に接地する円弧形状を呈する磁気接地部８ａと、この磁気接地部８ａに付与された磁力を最終ギヤ９側へ導く磁気延長部８ｂと、電動モータ７に近い側の最終ギヤ９の外周部位を非接触で覆う円弧形状を呈する磁気吸引部８ｃとからなり、所定の板厚の鉄板をプレス加工等によって形成したものである。

磁気可動子１０は、最終ギヤ９に固定されて、磁気吸引部８ｃに磁気吸引されるものであり、強磁性金属（軟鉄等）によって設けられている。
具体的に、この実施例の磁気可動子１０は、最終ギヤ９にインサート成形されるものであり、磁気吸引部８ｃの内側に非接触で対向配置可能な円弧形状を呈するものである。

磁気吸引部８ｃおよび磁気可動子１０の円弧形状の円中心は、バルブシャフト３の回転中心と略同芯に設けられている。
磁気吸引部８ｃの円弧方向の長さは、ＥＧＲ弁体２の回動範囲（０°〜９０°）と略一致するものである。
同様に、磁気可動子１０の円弧方向の長さは、磁気吸引部８ｃの円弧方向の長さと略一致するものである。
そして、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、最終ギヤ９に対する磁気可動子１０のインサート位置（固定位置）は、（ｉ）ＥＧＲ弁体２の全閉位置において、磁気吸引部８ｃと磁気可動子１０が周方向に全体が合致して重なり、（ｉｉ）ＥＧＲ弁体２の全開位置において、磁気吸引部８ｃの周方向の先端（磁気延長部８ｂから離れた側の端部）が、磁気可動子１０の周方向の他端と接近対向して一部が重なるように設定されている。

また、磁気吸引部８ｃと磁気可動子１０の少なくとも一方は、磁力によって、図２（ｃ）に示す状態（磁気吸引部８ｃの周方向の先端が、磁気可動子１０の周方向の他端と重なる状態）から、図２（ｂ）に示す状態（磁気吸引部８ｃと磁気可動子１０が周方向に全体が合致して重なる状態）となるように設けられている。
具体的に、この実施例では、図２（ａ）に示すように、磁気吸引部８ｃの軸方向（左右方向の幅）の幅が、磁気延長部８ｂに近い側が幅広で、磁気延長部８ｂから離れるに従って幅狭となるように設けられており、磁力によりＥＧＲ弁体２が全閉位置へ磁気吸引されるようになっている。

この実施例１の磁気バネ手段１１は、上述したように、モータマグネット６の磁力を磁力案内部材８によって電動モータ７の外側へ導き、最終ギヤ９にインサートされた磁気可動子１０を磁力案内部材８に磁気吸引する構成を採用している。
このため、磁力案内部材８の形状（磁力案内範囲）や磁気可動子１０の可動範囲により、「磁気バネ手段１１の発生する磁束ループ」の発生場所や発生範囲をコントロールすることができる。そこで、この実施例では、「磁気バネ手段１１の発生する磁束ループ」が「磁気回転角センサ４の磁束ループ」と干渉しないように、磁力案内部材８の形状（磁力案内範囲）や磁気可動子１０の可動範囲を設定している。

具体的にこの実施例では、図１に示すように、（ｉ）磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１とを、バルブシャフト３の軸方向（左右方向）に対してオーバーラップしないようにずらして配置するとともに、（ｉｉ）磁気バネ手段１１を、バルブシャフト３を回転自在に支持する軸受２８よりも径方向の外側に配置することで、「磁気バネ手段１１の発生する磁束ループ」が「磁気回転角センサ４の磁束ループ」と干渉しないように設けられている。
これにより、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１の両方をＥＧＲ弁体２の右側に配置することが可能となり、ＥＧＲ流路１の右側に配置したバルブシャフト３によってＥＧＲ弁体２を片持ち支持することができる。

次に、ＥＧＲ弁体２の片持ち支持構造を説明する。
ＥＧＲ弁体２は、上述したようにＥＧＲ流路１の開閉および開口面積の可変を行なうバタフライ弁であり、ＥＧＲ流路１内に露出配置されるバルブシャフト３の左端に溶接やネジ等を用いた固定技術により固定されてＥＧＲ流路１の内部において回動可能に配置される。
一方、バルブシャフト３の右端は、同軸に配置された最終ギヤ９とカシメ技術等を用いて固定されるものであり、駆動手段の出力部である最終ギヤ９と一体に回転する。

バルブシャフト３は、耐熱性、耐腐食性に優れた部材（例えば、ステンレス鋼）よりなる円柱棒状を呈する軸材であり、バルブボディ２１において左右方向に延びて配置されて、バルブボディ２１に取り付けられた軸受２８によって回転自在に支持されるものである。
なお、軸受２８は、ボールベアリング、ローラベアリング等の転がりベアリング、あるいはメタルベアリング等の滑りベアリングであり、バルブボディ２１に形成されたベアリング収容筒の内部に圧入等の結合手段によって固定されて、内周に挿通されるバルブシャフト３を回転自在に支持する。

（実施例１の効果）
この実施例１のＥＧＲバルブ装置は、上記の構成を採用することにより、次の効果を得ることができる。
（１）ＥＧＲ弁体２を全閉位置へ戻す手段として、金属バネα（ネジリコイルバネ等：符号は図７参照）を用いずに、磁気バネ手段１１によってＥＧＲ弁体２を全閉位置へ戻す構成を採用する。
これにより、金属バネαを用いる場合に比較して、駆動手段の駆動トルクを小さくでき、駆動手段の小型化を図ることが可能になるとともに、電動モータ７の消費エネルギーを抑えることが可能になる。

（２）モータマグネット６の磁力を磁力案内部材８によって電動モータ７の外部へ導き、その磁力案内部材８と磁気可動子１０とで磁気バネ手段１１を構成するため、「磁気バネ手段１１の発生する磁束ループ」が「磁気回転角センサ４の磁束ループ」と干渉しないように、磁力案内部材８および磁気可動子１０を配置することができ、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１の両方をＥＧＲ弁体２の右側に配置し、ＥＧＲ流路１の右側のみに配置されたバルブシャフト３によってＥＧＲ弁体２を片持ち支持することができる。
これにより、ＥＧＲ弁体２の全開時に、ＥＧＲ流路１内に存在するバルブシャフト３による通過抵抗を「両持ち支持タイプ」に比較して減らすことができ、全開時における通気抵抗を低下させることができ、結果的に全開時において大きなＥＧＲ量を得ることができる。

（３）ＥＧＲバルブ装置に搭載される磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１が、ＥＧＲ弁体２の右側に集中配置できるため、ＥＧＲバルブ装置の全体の体格を小型化することができる。
（４）磁気バネ手段１１は、従来用いられていた金属バネαのような共振周波数を持たないため、共振によって金属バネαが破損するなどの不具合がなく、ＥＧＲバルブ装置の信頼性を高めることができる。
（５）磁気バネ手段１１において磁力を得る手段として電動モータ７が搭載しているモータマグネット６を利用しているため、コストを抑えることができる。

実施例２を説明する。なお、以下の実施例において、上記実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
上記の実施例１では、磁力案内部材８を、強磁性金属（軟鉄等）により設ける例を示した。
これに対し、この実施例２は、磁力案内部材８における磁束伝達経路の一部、または磁力案内部材８の全部を、温度上昇に伴い磁性が低下する整磁合金によって設けるものである。なお、整磁合金は、温度が上昇すると磁性を失い、温度が下降すると再び磁性を取り戻す「鉄―ニッケル合金」であり、磁性の喪失温度は合金割合等により調整されるものである。

このように、磁力案内部材８の一部または全部を整磁合金で設けることにより、電動モータ７が温度上昇（ＥＧＲガス等による温度上昇や、ＥＧＲバルブ装置が配置される環境温度の上昇等）した際に、磁気バネ手段１１に導かれる磁性を減らして、電動モータ７の磁力低下を防ぐことができ、温度上昇に伴う電動モータ７の性能低下を防ぐことができる。

実施例３を図４、図５を参照して説明する。
上記の実施例１では、電動モータ７が搭載しているモータマグネット６の磁力を利用した磁気バネ手段１１を用いて、ＥＧＲ弁体２を片持ち支持する例を示した。
これに対し、この実施例３は、磁気回転角センサ４における磁気回路部１６を、磁気検出部１５の周囲を磁性体製のヨーク１７で覆う内磁型で設け、内磁型の磁気回路部１６が外部磁界を遮断することで、図４（ａ）に示すように、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１の両方をＥＧＲ弁体２の右側に配置して、ＥＧＲ弁体２を片持ち支持するものである。

ここで、図５を参照して内磁型の磁気回路部１６を搭載する磁気回転角センサ４を説明する。
磁気回転角センサ４の基本構造は、実施例１で説明したように、最終ギヤ９にインサート成形された略筒状を呈する磁気回路部１６と、ギヤカバー１４にインサート成形されて磁気回路部１６の内部に非接触で配置される磁気検出部１５とからなる。

内磁型の磁気回路部１６は、磁性材料（例えば鉄）よりなり対向配置されるそれぞれが円弧状を呈した一対のヨーク１７と、この一対のヨーク１７の両端部の間にそれぞれ配置されて、一方のヨーク１７にＮ極、他方のヨーク１７にＳ極の極性を与える一対のセンサマグネット（永久磁石）３１とからなり、一対のヨーク１７と一対のセンサマグネット３１を組み合わせて筒状に配置される。
具体的に内磁型の磁気回路部１６は、円筒部材を直径方向において分割した形状を呈する一対のヨーク１７と、２つの対向する分割部のそれぞれに配置された同一方向に磁極の向く一対のセンサマグネット３１とから構成されるものであり、一方のヨーク１７がＮ極の極性を持ち、他方のヨーク１７がＳ極の極性を持つものである。

このように、磁気回路部１６を内磁型で設けることにより、内磁型の磁気回路部１６が外部磁界を遮断する。このため、磁気バネ手段１１を磁気回転角センサ４の外周側に配置しても、磁気バネ手段１１の発生する磁力が、磁気回転角センサ４に影響を与えない。そこで、この実施例では、磁気バネ手段１１を磁気回転角センサ４の外周側に配置して、磁気回転角センサ４と磁気バネ手段１１の両方をＥＧＲ弁体２の右側に配置している。

一方、この実施例の磁気バネ手段１１は、上述したように、磁気回転角センサ４の外周側に配置されるものであり、ギヤカバー１４の左面に露出してインサート成形されるバネ用マグネット（永久磁石）１２と、最終ギヤ９にインサート成形されてバネ用マグネット１２に磁気吸引される磁気可動子１０とから構成され、磁気可動子１０がバネ用マグネット１２に磁気吸引されることで、バルブシャフト３を介してＥＧＲ弁体２に全閉位置へ向かう回転力が付与される。

ギヤカバー１４にインサート成形されるバネ用マグネット１２は、例えばフェライト磁石、あるいは磁力が極めて強いネオジウム等の希土類磁石であり、図４（ｂ）に示すように、扇形状を呈して設けられて、扇面がギヤカバー１４の左面において露出して配置される。
磁気可動子１０は、最終ギヤ９の右部に固定されてバネ用マグネット１２に磁気吸引されるものであり、強磁性金属（軟鉄等）によって設けられている。この磁気可動子１０は、バネ用マグネット１２の左面に非接触で対向可能なものであり、例えばバネ用マグネット１２と対向して対を成す扇形状を呈するものである。なお、図４（ｂ）における符号１０は、全開位置および全閉位置における磁気可動子１０の端部位置を示すものである。

そして、最終ギヤ９における磁気可動子１０のインサート位置（固定位置）は、（ｉ）ＥＧＲ弁体２の全閉位置において、バネ用マグネット１２と磁気可動子１０が回転方向において全体が合致して重なり、（ｉｉ）ＥＧＲ弁体２の全開位置において、バネ用マグネット１２の周方向の先端が、磁気可動子１０の周方向の他端と接近対向して一部が重なるように設定されている。そして、バネ用マグネット１２と磁気可動子１０は、磁力により、バネ用マグネット１２と磁気可動子１０が周方向に全体が合致して重なる状態に近づくように設けられている。

この実施例３のＥＧＲバルブ装置は、上記構成を採用することにより、実施例１の効果で示した効果のうち、上記（１）〜（４）の効果を得ることができる。

実施例４を図６を参照して説明する。
上記の実施例３では、可動部材（最終ギヤ９）に固定された磁気可動子１０が、固定部材（ギヤカバー１４）に固定されたバネ用マグネット１２に直接的に磁気吸引される例を示した。
これに対し、この実施例４は、可動部材（最終ギヤ９）に固定された磁気可動子１０が、固定部材（ギヤカバー１４）に固定された磁性材料よりなる磁気受渡部材１３を介してバネ用マグネット１２に間接的に磁気吸引されるものである。
このように設けても、実施例３と同様の効果を得ることができる。

また、ギヤカバー１４にインサート成形されたバネ用マグネット１２の磁力を磁気受渡部材１３が受けて磁気可動子１０を磁気吸引する構造であるため、バネ用マグネット１２を希土類磁石で設けてバネ用マグネット１２が小さい場合であっても、磁気受渡部材１３の大きさや形状を任意に設けることで、バネ用マグネット１２の磁力による磁気可動子１０の磁気吸引範囲をコントロールすることができる。

上記の実施例では、本発明をＥＧＲバルブ装置に適用する例を示したが、エンジンに吸い込まれる吸気量を調整するスロットルバルブ装置に本発明を適用するなど、吸気量や吸気負圧をコントロールするバルブ装置に本発明を適用しても良い。さらに、制御対象の流体は排気ガスや吸気に限定されるものではなく、気体流体や液体流体の開閉や、流量または圧力調整を行なう他のバルブ装置に本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、磁気バネ手段１１によって弁体（実施例中はＥＧＲ弁体２）を全閉位置へ戻す例を示したが、磁気バネ手段１１によって弁体を戻す位置は、全開位置であっても良いし、全閉と全開の中間位置（ハーフ開度）であっても良い。

１ ＥＧＲ流路（流体通路）
２ ＥＧＲ弁体（弁体）
３ バルブシャフト
４ 磁気回転角センサ
５ モータハウジング
６ モータマグネット（永久磁石）
７ 電動モータ
８ 磁力案内部材
９ 最終ギヤ（バルブシャフトと一体に回転する部材、磁気回路部が設けられる相対回転する他方の部材）
１０ 磁気可動子
１１ 磁気バネ手段
１２ バネ用マグネット（永久磁石）
１３ 磁気受渡部材
１４ ギヤカバー（磁気検出部が設けられる相対回転する一方の部材）
１５ 磁気検出部
１６ 磁気回路部
１７ ヨーク
２８ バルブシャフトを回転自在に支持する軸受

Claims (6)

1. 流体が通過可能な流体通路（１）の内部に配置されて、回動により前記流体通路（１）の開閉、あるいは開度調整を行なう弁体（２）と、
   この弁体（２）を前記流体通路（１）の内部において回動可能に支持するバルブシャフト（３）と、
   このバルブシャフト（３）の軸端に配置されて、前記バルブシャフト（３）の回転角度を磁束変化によって検出する磁気回転角センサ（４）と、
   を備えるバルブ装置において、
   このバルブ装置は、
   前記バルブシャフト（３）を介して前記弁体（２）を回転駆動する駆動手段として、モータハウジング（５）内に永久磁石（６）を搭載する電動モータ（７）を用いるとともに、
   前記永久磁石（６）の磁力を、前記電動モータ（７）の外部へ導く磁力案内部材（８）と、前記バルブシャフト（３）と一体に回転する部材（９）に設けられ、前記磁力案内部材（８）に磁気吸引される磁気可動子（１０）とを有し、この磁気可動子（１０）が前記磁力案内部材（８）に磁気吸引されることで、前記バルブシャフト（３）を介して前記弁体（２）に所定開度へ向かう回転力を付与する磁気バネ手段（１１）を備え、
   前記弁体（２）が、前記流体通路（１）を起点として前記磁気回転角センサ（４）が配置される側のみに配置された前記バルブシャフト（３）によって片持ち支持されることを特徴とするバルブ装置。
2. 請求項１に記載のバルブ装置において、
   前記磁気回転角センサ（４）と前記磁気バネ手段（１１）とは、前記バルブシャフト（３）の軸方向に対してオーバーラップしないようにずらして配置されるとともに、
   前記磁気バネ手段（１１）は、前記バルブシャフト（３）を回転自在に支持する軸受（２８）よりも、径方向の外側に配置されることを特徴とするバルブ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
   前記磁力案内部材（８）は、強磁性金属によって設けられることを特徴とするバルブ装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のバルブ装置において、
   前記磁力案内部材（８）の一部または全部は、温度上昇に伴い磁性が低下する整磁合金によって設けられることを特徴とするバルブ装置。
5. 流体が通過可能な流体通路（１）の内部に配置されて、回動により前記流体通路（１）の開閉、あるいは開度調整を行なう弁体（２）と、
   この弁体（２）を前記流体通路（１）の内部において回動可能に支持するバルブシャフト（３）と、
   このバルブシャフト（３）の軸端に配置されて、前記バルブシャフト（３）の回転角度を磁束変化によって検出する磁気回転角センサ（４）と、
   を備えるバルブ装置において、
   このバルブ装置は、磁力を発生する永久磁石（１２）と、この永久磁石（１２）に直接または間接的に磁気吸引される磁気可動子（１０）とを有し、この磁気可動子（１０）が前記永久磁石（１２）に直接または間接的に磁気吸引されることで、前記バルブシャフト（３）を介して前記弁体（２）に所定開度へ向かう回転力を付与する磁気バネ手段（１１）を備え、
   前記磁気回転角センサ（４）は、相対回転する一方の部材（１４）に設けられて通過する磁束密度を検出する磁気検出部（１５）と、相対回転する他方の部材（９）に設けられて前記磁気検出部（１５）に磁束を付与する磁気回路部（１６）とを備え、
   この磁気回路部（１６）は、前記磁気検出部（１５）の周囲を磁性体製のヨーク（１７）で覆って閉磁路を形成する内磁型であり、
   前記弁体（２）が、前記流体通路（１）を起点として前記磁気回転角センサ（４）が配置される側のみに配置された前記バルブシャフト（３）によって片持ち支持されることを特徴とするバルブ装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載のバルブ装置において、
   前記流体通路（１）は、エンジンの排気ガスの一部を吸気側へ戻すＥＧＲ流路であり、 前記弁体（２）は、前記エンジンに戻されるＥＧＲ量の調整を行なうＥＧＲ弁体であることを特徴とするバルブ装置。

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