JP2011112021A

JP2011112021A - Ｅｇｒバルブ装置

Info

Publication number: JP2011112021A
Application number: JP2009271252A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yanai; 内利弘谷
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】接触面の摩耗を抑制することが出来るＥＧＲバルブ装置の提供。
【解決手段】ＥＧＲバルブ（２）と、ＥＧＲバルブ（２）のバルブ本体（２１）が座着するバルブシート（１２）を有し、ＥＧＲバルブ（２）は、バルブ本体（２１）に連結されたバルブステム（２２）と、バルブステム（２２）側に当接してバルブステム（２２）をバルブステム（２２）の中心軸方向に移動するモータシャフト（３１）と、バルブステム（２２）を断続的に回転する回転付与部材（６）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、排気管を流れる排気ガスの一部を吸気側に還流して窒素酸化物（ＮＯｘ）を抑制する排気還流システム（ＥＧＲ）で用いられるバルブ（ＥＧＲバルブ）に関する。

従来技術におけるＥＧＲバルブ装置が図６で示されている。
図６において、全体を符号１００Ｊで示すＥＧＲバルブ装置は、ＥＧＲバルブユニット１Ｊ、ＥＧＲバルブ２、モータ３、リターンスプリング４、スプリングシート５、モータスライド装置７、コッタ８、シール部９を備えている。
ＥＧＲバルブユニット１Ｊは、バルブハウジング１０を有し、バルブハウジング１０には、吸入ポート１１と、テーパが形成されているバルブシート１２が形成されている。
吸入ポート１１とバルブシート１２との間には、ガス貯留室１５が形成されている。

ガス貯留室１５の真上には、リターンスプリング格納室１３が形成されている。リターンスプリング格納室１３には、圧縮コイルスプリング４が格納されている。
ガス貯留室１５とリターンスプリング格納室１３との間の領域には、バルブシート１２と同心の連通孔１６が形成されている。
連通孔１６には、シール部材９が嵌合している。

スプリングシート５は、厚さ寸法が小さい板状部材（薄板）を回転体形状に成形して構成されており、中心近傍にはテーパ状の円筒部５４を有している。そして、テーパ状の円筒部５４には、テーパ状のバルブコッタ８が装着されている。
ＥＧＲバルブ２は、バルブ本体２１、バルブステム２２を有している。バルブステム２２の図６における上端近傍には、括れ部２２ｃが形成されている。
バルブコッタ８の内周側には突起８１が形成されており、突起８１はバルブステム２２の括れ部２２ｃと相補的な円弧形状をしている。そして、突起８１は、バルブステム２２の括れ部２２ｃと係合している。
これにより、バルブステム２２（或いはＥＧＲバルブ２）とバルブコッタ８は、一体となってバルブステム２２の軸方向に動く。

ＥＧＲバルブ２の作動に際しては、モータ３の回転軸３１の先端を、リターンスプリング４の弾性反撥力に抗して、バルブ本体２１側（図６における下方）に下降する。その結果、モータ３の回転軸３１の先端が、バルブステム２２の上端面２２ｔに当接する。
モータ３の回転軸３１が更に下降すると、リターンスプリング４が圧縮される。それと共に、ＥＧＲバルブ２のバルブ本体２１は、バルブハウジング１０のバルブシート１２から離隔する側（図６では下側）に移動する。これにより、ＥＧＲバルブ２が開放される。

図６で示す様な構造において、ＥＧＲバルブ２が動作する（開閉する）場合、バルブステム２２の下端に固設されたバルブ本体２１は、バルブ本体２１の半径方向に僅かながら変位する（いわゆる「ぶれ」を生じる）。
このバルブ本体２１の半径方向のいわゆる「ぶれ」により、バルブ本体２１がバルブシート１２に対して、いわゆる「片当り」を惹起する。
ここで、図６で示す様な構造では、バルブ本体２１がバルブシート１２に座着する位置は常に一定であるため、バルブ本体２１とバルブシート１２が「片当たり」を生じると、バルブ本体２１がバルブシート１２の接触面における偏摩耗を促進する、という問題が存在する。

その他の従来技術としては、例えば、ＥＧＲバルブが開放状態であっても、吸気系に還流する排気ガス（ＥＧＲガス）を遮断して、エンジンの始動を円滑にする技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る技術（特許文献１）は、上述したＥＧＲバルブの摩耗の問題については、何等開示していない。

特開平７−４２６２９号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、いわゆる「片当たり」の状態でバルブ本体がバルブシートに座着することに起因する接触面の摩耗を抑制することが出来るＥＧＲバルブ装置の提供を目的としている。

本発明のＥＧＲバルブ装置は、ＥＧＲバルブ（２）と、ＥＧＲバルブ（２）のバルブ本体（２１）が座着するバルブシート（１２）を有し、ＥＧＲバルブ（２）は、バルブ本体（２１）に連結されたバルブステム（２２）と、バルブステム（２２）側に当接してバルブステム（２２）をバルブステム（２２）の中心軸方向に移動するモータシャフト（３１）と、バルブステム（２２）を断続的に回転（或いは回動）する回転付与部材（６）とを備えていることを特徴としている。

本発明において、モータシャフト（３１）は閉鎖状態のＥＧＲバルブ装置（１００）を開放する場合にバルブステム（２２）側と当接し、バルブ本体（２１）及びバルブステム（２２）をバルブステム（２２）の中心軸方向（図５の矢印Ｖ方向）に移動してバルブ本体（２１）をバルブシート（１２）から離隔する機能を有しており、回転付与部材（６）はモータシャフト（３１）がバルブステム（２２）側と当接した時にバルブステム（２２）を所定の回転角度だけ回転（回動）する機能を有しているのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、バルブステム（２２）を断続的に回転（或いは回動）する回転付与部材（６）を備えているので、例えば、閉鎖状態のＥＧＲバルブ装置（１００）を開放する度に、回転付与部材（６）によってバルブステム（２２）及びバルブ本体（２１）が回転（回動）する。バルブステム（２２）及びバルブ本体（２１）が回転（回動）することにより、バルブ本体（２１）がバルブシート（１２）に座着する接着面におけるバルブ本体（２１）とバルブシート（１２）との相対位置関係は、バルブ本体（２１）が回転（回動）する毎に変動する。

そのため、バルブ本体（２１）とバルブシート（１２）の接触面において、特定の領域の圧力のみが、その他の領域の圧力よりも高い状態にはならず、いわゆる「片当たり」の状態にはならない。
仮に、「片当たり」の状態になったとしても、バルブ本体（２１）とバルブシート（１２）との相対位置関係は、バルブ本体（２１）が回転（回動）する毎に変動するので、「片当たり」の状態になった領域も変動するので、特定の領域の摩耗量のみが大きくなってしまうことは防止される。そして、バルブ本体（２１）及び／又はバルブシート（１２）の摩耗が抑制される。

また、半発明によれば、従来のＥＧＲバルブ装置（図６の符号１００Ｊ）におけるバルブコッタ（８）を回転付与部材に置換すれば良いので、導入コストを低く抑えることが可能である。

本発明の実施形態に係るＥＧＲバルブ装置の閉鎖状態を示す断面図である。実施形態で用いられる回転付与部材の側面図である。実施形態で用いられるスプリングシートの側断面図である。実施形態において、ＥＧＲバルブとバルブローテータとスプリングシートが組み合わされた状態の側面図である。実施形態に係るＥＧＲバルブ装置の開放状態を示す断面図である。従来技術を示す断面図である。

以下、添付図面の図１〜図５を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１において、全体を符号１００で示すＥＧＲバルブ装置は、ＥＧＲバルブユニット１、ＥＧＲバルブ２、モータ３、リターンスプリング４、スプリングシート５、回転付与部材６、モータスライド装置７、シール部９を備えている。
ＥＧＲバルブユニット１は、バルブハウジング１０を有し、バルブハウジング１０には、吸入ポート１１とテーパ面から成るバルブシート１２が形成されている。
吸入ポート１１とバルブシート１２との間には、ガス貯留室１５が形成されている。

バルブハウジング１０におけるガス貯留室１５の真上には、リターンスプリング格納室１３が形成されている。リターンスプリング格納室１３には、圧縮コイルスプリング４が格納されている。
ガス貯留室１５とリターンスプリング格納室１３の間の領域には、バルブシート１２と同心の連通孔１６が形成されている。この連通孔１６には、シール部材９が嵌合されている。

スプリングシート５は、図２で示すように、薄板状材料を材料とする回転体である。スプリングシート５は、リターンスプリング座着部５１、大径円筒部５２、段部５３、テーパ状の円筒部５４を有している。
リターンスプリング座着部５１は大径円筒部５２に接続し、大径円筒部５２は段部５３に連続しており、段部５３は円筒部５４に連続している。リターンスプリング座着部５１と段部５３とは平行に形成されている。
円筒部５４は、図２の上下方向についてテーパを有しており、下端側の直径が上端側の直径よりも小さい。

図１において、ＥＧＲバルブ２は、バルブ本体２１、バルブステム２２を有している。
図３において、回転付与部材６は、大径部６１、中径部６２、テーパ状の小径部６３を有している。
図４において、回転付与部材６のテーパ状の小径部６３は、スプリングシート５におけるテーパ状の円筒部５４の内側に嵌合している。そして、回転付与部材６の中径部６２の下面は、スプリングシート５における段部５３の上面に接触している。
また、ＥＧＲバルブ２のバルブステム２２の先端部（図６における上方端部）は、図示しない機構を介して回転付与部材６の内部に取り付けられている。そしてバルブステム２２は、回転付与部材６に対して回転自在に取り付けられている。

回転付与部材６は、回転付与部材６がモータシャフト３１と当接する度に、バルブステム２２を所定の回転角ずつ回転（回動）する機能を有している。
回転付与部材６は、バルブ本体２１がバルブシート１２に座着している場合にはモータシャフト３１と当接しないので、バルブステム２２を回転しない。そのため、バルブ本体２１がバルブシート１２に座着している際には、バルブ本体２１は回転しない。

ＥＧＲバルブ２のバルブステム２２における断続的な回転或いは回動は、モータシャフト３１が回転付与部材６の大径部６１を押圧することによって行われる。
回転付与部材６としては、公知技術を適用することが可能であり、市販品（例えば、フジオーゼックス社の商品名「バルブローテータ」）をそのまま利用することが出来る。
バルブステム２２を断続的に回転或いは回動する方向は、バルブステム２２の中心軸回りの方向（図５の矢印Ｒ方向）である。当該回転（回動）する方向は、右回りであっても、左回りであっても良い。
ここで、回転付与部材６によりバルブステム２２を断続的に回転（回動）する際の回転角及び回転方向は、回転付与部材６の仕様により決定される。そのため、回転付与部材６を選択するに際しては、ＥＧＲバルブ２の仕様を考慮して、ケース・バイ・ケースで判断する必要がある。

図５を参照して、ＥＧＲバルブ装置１００の作動を説明する。
図５において、図示しないエンジンの運転状態及び／又は排気ガスの状態により、ＥＧＲバルブ２を開放するべき場合には、図示しない制御装置の作用により、モータ３のモータシャフト３１がバルブ本体２１側（図５における矢印Ｖ１方向）に移動（下降）する。
モータスライド装置７における図示しない機構により、モータ３自体がモータスライド装置７のシリンダ７１内を摺動して下降する際に、モータシャフト３１も下降する。
或いは、モータ３の位置を固定とし、モータシャフト３１のみが下降する様に構成することも可能である。

モータシャフト３１の先端近傍には、押圧部材３３が取り付けられている。押圧部材３３の下端面は、モータシャフト３１の先端よりも下方に位置している。
モータシャフト３１が下降すると、押圧部材３３の下端面が回転付与部材６の上面（大径部６１の上面）を押圧する。それにより、回転付与部材６は、リターンスプリング４の弾性反撥力に抗してスプリングシート５を押圧し、リターンスプリング４は圧縮される。
この時、バルブステム２２及びバルブ本体２１も、回転付与部材６と一体に下降する（図５の矢印Ｖ）。そして、バルブ本体２１はバルブシート１２から離隔し、以って、ＥＧＲバルブ２は開放される。

上述したように、回転付与部材６は、モータシャフト３１により大径部６１の上面を押圧されることにより、バルブステム２２を断続的に回転或いは回動する（図５の矢印Ｒ）機能を有している。
モータシャフト３１が下降して、バルブ本体２１がバルブシート１２から離隔すると、バルブ本体２１とバルブシート１２との当接による摩擦力が解除されるので、回転付与部材６の機能により、バルブステム２２及びバルブ本体２１が、所定の回転角度で、所定の回転方向にて、断続的に回転或いは回動する。

すなわち、回転付与部材６の機能によってバルブステム２２及びバルブ本体２１が断続的に回転或いは回動するので、バルブ本体２１とバルブシート１２との相対位置関係は、ＥＧＲバルブ装置１００のバルブ本体２１がバルブシート１２から離隔する毎に変動する。
そのため、バルブ本体２１とバルブシート１２の接触面における特定の領域の圧力がその他の領域の圧力よりも高い状態（いわゆる「片当たり」の状態）となってしまうことが防止される。
それと共に、いわゆる「片当たり」の状態になったとしても、ＥＧＲバルブ装置１００のバルブ本体２１がバルブシート１２から離隔する毎に「片当たり」の状態になった領域も変動するので、特定の領域の摩耗量のみが大きくなってしまうことはない。そのため、バルブ本体２１及び／又はバルブシート１２の摩耗（偏摩耗）が抑制されるのである。

次に、ＥＧＲバルブ２の閉鎖動作を説明する。
図示しないエンジンの運転状態及び／又は排気ガスの状態により、ＥＧＲバルブ２を閉鎖するべき状態となったなら、図示しない制御装置の作用により、モータ３のモータシャフト３１が上昇する。
モータシャフト３１が上昇すると回転付与部材６への押圧が解除される。そのため、圧縮されていたリターンスプリング４の弾性反撥力により、スプリングシート５、回転付与部材６及び回転付与部材６に接続されたバルブステム２２は上方に引き上げられる。
これにより、バルブ本体２１はバルブシート１２に座着するので、ＥＧＲバルブ２は閉鎖される。ＥＧＲバルブ２が閉鎖されると、バルブ本体２１とバルブシート１２との当接による摩擦力により、回転付与部材６による回転（回動）は生じなくなる。

上述した実施形態によれば、閉鎖状態のＥＧＲバルブ２を開放する度に、回転付与部材６によってバルブステム２２及びバルブ本体２１が回転（回動）する。そして、バルブ本体２１がバルブシート１２に座着する接着面におけるバルブ本体２１とバルブシート１２との相対位置は、閉鎖状態のＥＧＲバルブ２を開放する度に変化する。
そのため、バルブ本体２１とバルブシート１２の接触面において、特定の領域の圧力が、常にその他の領域の圧力よりも高い状態（いわゆる「片当たり」の状態）となることはなく、いわゆる「片当たり」の状態にはならない。仮に「片当たり」の状態になっても、バルブ本体２１及び／又はバルブシート１２の摩耗（偏摩耗）は軽減される。

また、図示の実施形態は、従来のＥＧＲバルブ１００Ｊ（図６）におけるバルブコッタ８を回転付与部材６に置換すれば適用することが出来る。そのため、導入コストを低く抑えることが可能である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。

１・・・ＥＧＲバルブユニット
２・・・ＥＧＲバルブ
３・・・モータ
４・・・リターンスプリング
５・・・スプリングシート
６・・・回転付与部材
７・・・モータスライド装置
９・・・シール部材
１０・・・バルブハウジング
１２・・・バルブシート
１３・・・リターンスプリング格納室
２１・・・バルブ本体
２２・・・バルブステム
３１・・・モータシャフト
３３・・・押圧部材

Claims

ＥＧＲバルブと、ＥＧＲバルブのバルブ本体が座着するバルブシートを有し、ＥＧＲバルブは、バルブ本体に連結されたバルブステムと、バルブステム側に当接してバルブステムをバルブステムの中心軸方向に移動するモータシャフトと、バルブステムを断続的に回転する回転付与部材とを備えていることを特徴とするＥＧＲバルブ装置。
モータシャフトは閉鎖状態のＥＧＲバルブ装置を開放する場合にバルブステム側と当接し、バルブ本体及びバルブステムをバルブステムの中心軸方向に移動してバルブ本体をバルブシートから離隔する機能を有しており、回転付与部材はモータシャフトがバルブステム側と当接した時にバルブステムを所定の回転角度だけ回転する機能を有している請求項１のＥＧＲバルブ装置。