JP2013185541A - Egr valve - Google Patents

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Kazuya Shirai
和也 白井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an EGR valve which can make compatible the securement of a sealing force of a seal member and the improvement of the durability thereof.SOLUTION: An EGR valve 10 includes a valve housing 12 in which a gas passage 14 for passing EGR gas is formed, a valve seat 18 provided in the gas passage 14, a valve shaft 26 having a valve element 30 for opening and closing the gas passage 14 when seated and separated on/from the valve seat 18, an actuator 13 for moving the valve shaft 26 in the axial direction, and a seal member 60 which is provided on the valve housing 12 and elastically seals a space between the valve housing 12 and the valve shaft 26. A shaft part of the different shaft diameter is formed in the valve shaft 26 so that the clamping margin of the seal member 60 is changed according to the opening/closing of the valve element 30.

Description

本発明は、内燃機関いわゆるエンジンの排気ガスの一部をEGRガスとして吸気通路に戻す排気ガス還流装置に用いられるEGRバルブに関する。   The present invention relates to an EGR valve used in an exhaust gas recirculation device that returns a part of exhaust gas of an internal combustion engine, that is, an engine, as EGR gas to an intake passage.

EGRバルブは、エンジンの排気通路から吸気通路へ流れるEGRガスが通るガス通路が形成されたバルブハウジングと、ガス通路に設けられたバルブシートと、バルブシートに対して着座及び離座することによりガス通路を開閉するバルブ体を有するバルブシャフトと、バルブシャフトを軸方向に移動させるアクチュエータと、バルブハウジングに設けられかつ該バルブハウジングとバルブシャフトとの間を弾性的にシールするシール部材とを備えている(例えば特許文献1参照)。シール部材により、ガス通路からアクチュエータへのEGRガスや異物、水分等の漏洩が抑制されている。   The EGR valve has a gas housing formed by a valve housing in which a gas passage through which EGR gas flowing from the exhaust passage of the engine to the intake passage passes, a valve seat provided in the gas passage, and a seat on and off from the valve seat. A valve shaft having a valve body that opens and closes a passage; an actuator that moves the valve shaft in an axial direction; and a seal member that is provided in the valve housing and elastically seals between the valve housing and the valve shaft. (For example, refer to Patent Document 1). The sealing member suppresses leakage of EGR gas, foreign matter, moisture, and the like from the gas passage to the actuator.

再公表特許WO2010/018650号公報Republished patent WO2010 / 018650

従来のEGRバルブによると、バルブ体の開度の変化に関係なく、常に最大のシール力が得られるように、バルブシャフトに対するシール部材の締め代が一定であった。したがって、シール力を必要としないとき、例えば閉弁時でも、最大のシール力(締め代)を得ているために、シール部材にストレスによるへたりや摺動による摩耗が生じやすく、耐久性が低下するという問題があった。また、逆にシール部材のシール力(締め代)を減少させれば、シール部材の耐久性を向上することができる反面、最大のシール力を必要とするときに十分なシール力が得られなくなる。なお、シール部材の締め代とは、バルブシャフトの軸径(外径)がシール部材の孔径(内径)よりも大きい場合におけるバルブシャフトの軸径とシール部材の孔径との差のことで、シール力とは比例する関係にある。   According to the conventional EGR valve, the tightening margin of the seal member with respect to the valve shaft is constant so that the maximum sealing force is always obtained regardless of the change in the opening degree of the valve body. Therefore, when the sealing force is not required, for example, even when the valve is closed, the maximum sealing force (tightening allowance) is obtained. There was a problem of lowering. Conversely, if the sealing force (tightening allowance) of the sealing member is reduced, the durability of the sealing member can be improved, but sufficient sealing force cannot be obtained when the maximum sealing force is required. . The tightening allowance of the seal member is the difference between the shaft diameter of the valve shaft and the hole diameter of the seal member when the shaft diameter (outer diameter) of the valve shaft is larger than the hole diameter (inner diameter) of the seal member. There is a proportional relationship with force.

本発明が解決しようとする課題は、シール部材のシール力の確保と耐久性の向上とを両立することのできるEGRバルブを提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide an EGR valve capable of ensuring both the sealing force of the sealing member and improving the durability.

前記課題は、特許請求の範囲に記載された構成を要旨とするEGRバルブにより解決することができる。
請求項1に記載されたEGRバルブによると、エンジンの排気通路から吸気通路へ流れるEGRガスが通るガス通路が形成されたバルブハウジングと、ガス通路に設けられたバルブシートと、バルブシートに対して着座及び離座することによりガス通路を開閉するバルブ体を有するバルブシャフトと、バルブシャフトを軸方向に移動させるアクチュエータと、バルブハウジングに設けられかつ該バルブハウジングとバルブシャフトとの間を弾性的にシールするシール部材とを備えるEGRバルブであって、バルブシャフトには、バルブ体の開閉に応じてシール部材の締め代が変化するように、異なる軸径の軸部を形成している。この構成によると、例えば、開弁時には、十分なシール力を確保することのできるシール部材の締め代が得られるように、シール部材に対応するバルブシャフトの軸部の軸径を設定する。これにより、ガス通路からアクチュエータへのEGRガスや異物、水分等の漏洩を抑制することができる。また、閉弁時には、ガス通路に吸気負圧が作用するため、ガス通路からアクチュエータへのEGRガスや異物、水分等の漏洩が生じることがない。したがって、閉弁時には、シール力を必要としないため、バルブ体の開放時におけるシール部材の締め代に比べて小さい締め代になるように、シール部材に対応するバルブシャフトの軸部の軸径を設定する。これにより、シール部材のへたりや摩耗を防止し、耐久性を向上することができる。よって、シール部材のシール力の確保と耐久性の向上とを両立することができる。
The above-mentioned problem can be solved by an EGR valve having the gist of the structure described in the claims.
According to the EGR valve described in claim 1, a valve housing in which a gas passage through which EGR gas flowing from an exhaust passage of an engine to an intake passage passes is formed, a valve seat provided in the gas passage, and a valve seat A valve shaft having a valve body that opens and closes a gas passage by being seated and separated, an actuator that moves the valve shaft in an axial direction, and provided between the valve housing and the valve shaft elastically The EGR valve includes a sealing member to be sealed, and a shaft portion having a different shaft diameter is formed on the valve shaft so that a tightening margin of the sealing member changes according to opening and closing of the valve body. According to this configuration, for example, when the valve is opened, the shaft diameter of the shaft portion of the valve shaft corresponding to the seal member is set so as to obtain a tightening margin of the seal member that can ensure a sufficient sealing force. Thereby, leakage of EGR gas, foreign matter, moisture, and the like from the gas passage to the actuator can be suppressed. Further, when the valve is closed, intake negative pressure acts on the gas passage, so that leakage of EGR gas, foreign matter, moisture, and the like from the gas passage to the actuator does not occur. Therefore, since no sealing force is required when the valve is closed, the shaft diameter of the shaft portion of the valve shaft corresponding to the seal member is set to be smaller than the tightening allowance of the seal member when the valve body is opened. Set. As a result, the seal member can be prevented from being sagted or worn, and the durability can be improved. Therefore, it is possible to ensure both the sealing force of the sealing member and the improvement of durability.

請求項2に記載されたEGRバルブによると、バルブシャフトには、閉弁時においてシール部材の締め代が負になる軸径の軸部を形成している。したがって、閉弁時には、シール部材の締め代が負になることで、シール部材が自由状態に弾性復元することができ、シール部材のへたりや摩耗の防止に有効である。また、閉弁時には、ガス通路に作用する吸気負圧によって、シール部材とバルブシャフトとの間の隙間を通して、アクチュエータの内部空間の空気をガス通路に排出するとともに、アクチュエータの内部空間に外部からの新気を導入することにより、アクチュエータの内部空間を掃気することができる。ひいては、アクチュエータの内部空間、及び、アクチュエータの内部空間とガス通路とを連通する通路空間におけるデポジット等の異物の堆積を防止することができる。   According to the EGR valve described in claim 2, the valve shaft is formed with a shaft portion having a shaft diameter at which the tightening margin of the seal member becomes negative when the valve is closed. Therefore, when the valve is closed, the tightening allowance of the seal member becomes negative, so that the seal member can be elastically restored to a free state, which is effective in preventing the seal member from sag and wear. Further, when the valve is closed, the intake negative pressure acting on the gas passage discharges the air in the internal space of the actuator to the gas passage through the gap between the seal member and the valve shaft, and from the outside to the internal space of the actuator. By introducing fresh air, the internal space of the actuator can be scavenged. As a result, it is possible to prevent the accumulation of foreign matters such as deposits in the internal space of the actuator and the passage space that connects the internal space of the actuator and the gas passage.

請求項3に記載されたEGRバルブによると、シール部材は、弾性を有しかつバルブ体の開閉にともなうガス通路の圧力の変化に応じてバルブシャフトに対する締め代が変化するリップを有し、バルブシャフトの軸部の軸径は、ガス通路の圧力の変化に応じて変化するシール部材のリップの締め代を考慮して設定している。したがって、バルブ体の開閉にともなうガス通路の圧力の変化に応じて、シール部材のリップの締め代を適正化することができる。   According to the EGR valve described in claim 3, the seal member has a lip that has elasticity and a tightening margin for the valve shaft that changes in accordance with a change in pressure of the gas passage as the valve body opens and closes. The shaft diameter of the shaft portion of the shaft is set in consideration of the tightening margin of the lip of the seal member that changes according to the change in the pressure of the gas passage. Therefore, it is possible to optimize the tightening margin of the lip of the seal member according to the change in the pressure of the gas passage accompanying the opening and closing of the valve body.

請求項4に記載されたEGRバルブによると、バルブシャフトには、低開度域及び中開度域においてシール部材のリップの締め代を増大し、また、高開度域においてシール部材のリップの締め代を減少するように、低開度域及び中開度域と高開度域とで異なる軸径の軸部を形成している。したがって、バルブ体の低開度域及び中開度域においては、シール部材のリップの締め代を増大し、十分なシール力を得ることにより、ガス通路からアクチュエータへのEGRガスや異物、水分等の漏洩を防止することができる。
また、高開度域では、ガス通路の圧力が高く、その圧力がシール部材のリップに作用することにより、リップの締め代(シール力)が増大する。しかし、シール力は、バルブ体の低開度域及び中開度域におけるシール力以上に高める必要がないため、リップの締め代を減少することにより、リップのへたりや摩耗を防止し、耐久性を向上することができる。
According to the EGR valve described in claim 4, the valve shaft has an increase in the tightening margin of the lip of the seal member in the low opening range and the medium opening range, and the lip of the seal member in the high opening range. The shaft portions having different shaft diameters are formed in the low opening range, the medium opening range, and the high opening range so as to reduce the tightening allowance. Therefore, in the low opening range and intermediate opening range of the valve body, EGR gas, foreign matter, moisture, etc. from the gas passage to the actuator are increased by increasing the tightening margin of the lip of the seal member and obtaining sufficient sealing force. Leakage can be prevented.
In the high opening range, the pressure in the gas passage is high, and the pressure acts on the lip of the seal member, so that the lip tightening margin (seal force) increases. However, since the sealing force does not need to be higher than the sealing force in the low and medium opening ranges of the valve body, the lip tightening allowance is reduced to prevent lip sag and wear, and durability. Can be improved.

一実施形態にかかるEGRバルブの閉弁状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the valve closing state of the EGR valve concerning one Embodiment. EGRバルブの半開状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the half-open state of an EGR valve. EGRバルブの全開状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the fully open state of an EGR valve. EGRバルブの閉弁状態における要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part in the valve closing state of an EGR valve. EGRバルブの半開状態における要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part in the half open state of an EGR valve. EGRバルブの全開状態における要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part in the fully open state of an EGR valve. バルブシャフトの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of a valve shaft. シール部材を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a sealing member.

以下、本発明を実施するための一実施形態について図面を用いて説明する。図1はEGRバルブの閉弁状態を示す断面図、図2は同じく半開状態を示す断面図、図3は同じく全開状態を示す断面図である。説明の都合上、EGRバルブの基本的構成を説明した後で要部の構成について説明する。また、図1を基準としてEGRバルブの上下左右を定める。
図1に示すように、EGRバルブ10は、バルブハウジング12と、バルブハウジング12上に設けられたアクチュエータ13とを備えている。バルブハウジング12には、エンジン(図示省略)の排気通路から吸気通路へ流れるEGRガスが通る逆L字状のガス通路14が形成されている。ガス通路14の下面開口部はEGRガスが導入される入口15になっており、その側面開口部はEGRガスが導出される出口16になっている。また、ガス通路14内には、入口15の上方に位置する円環状のバルブシート18が同心状にかつ固定状に取付けられている。
Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the closed state of the EGR valve, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the half-open state, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the full-open state. For convenience of explanation, the basic configuration of the EGR valve will be described and then the configuration of the main part will be described. Further, the upper, lower, left and right sides of the EGR valve are determined with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the EGR valve 10 includes a valve housing 12 and an actuator 13 provided on the valve housing 12. The valve housing 12 is formed with an inverted L-shaped gas passage 14 through which EGR gas flowing from an exhaust passage of an engine (not shown) to an intake passage passes. The lower surface opening of the gas passage 14 serves as an inlet 15 through which EGR gas is introduced, and the side opening serves as an outlet 16 through which EGR gas is led out. An annular valve seat 18 positioned above the inlet 15 is concentrically and fixedly attached in the gas passage 14.

前記バルブハウジング12には、前記バルブシャフト18と同心状をなす中空円筒状の中空孔20が形成されている。中空孔20は、ガス通路14の上壁部を貫通している。中空孔20は、4段の段付孔状に形成されており、上から下方へ向かって第1の孔部21、第2の孔部22、第3の孔部23、及び、第4の孔部24を有している。第1の孔部21の孔径(内径)に比べて第2の孔部22の孔径が小さい。また、第2の孔部22の孔径に比べて第3の孔部23の孔径が大きい。また、第3の孔部23の孔径に比べて第4の孔部24の孔径が大きい。また、本実施形態では、第1の孔部21の孔径に比べて第3の孔部23の孔径が小さく、第1の孔部21の孔径に比べて第4の孔部24の孔径が大きい。   The valve housing 12 is formed with a hollow cylindrical hollow hole 20 concentric with the valve shaft 18. The hollow hole 20 passes through the upper wall portion of the gas passage 14. The hollow hole 20 is formed in a four-step stepped hole shape, and the first hole portion 21, the second hole portion 22, the third hole portion 23, and the fourth hole portion from the top to the bottom. It has a hole 24. The hole diameter of the second hole portion 22 is smaller than the hole diameter (inner diameter) of the first hole portion 21. The diameter of the third hole 23 is larger than the diameter of the second hole 22. The diameter of the fourth hole 24 is larger than the diameter of the third hole 23. In the present embodiment, the hole diameter of the third hole portion 23 is smaller than the hole diameter of the first hole portion 21, and the hole diameter of the fourth hole portion 24 is larger than the hole diameter of the first hole portion 21. .

前記バルブハウジング12の中空孔20内には、丸軸状のバルブシャフト26が軸受筒28を介して上下方向に移動可能に支持されている。軸受筒28は、中空孔20の第2の孔部22内に固定状に装着されている。また、バルブシャフト26の下端部には、円錐状のバルブ体30が同心状にかつ固定状に嵌着されている。バルブ体30は、前記バルブシート18の下側に配置されている。また、バルブ体30は、バルブシャフト26と共に軸方向(図1において上下方向)に移動し、バルブシート18に着座(当接)することによりガス通路14を閉じ、また、バルブシート18から下方へ離座(離間)することによりガス通路14を開く(図2及び図3参照)。   A round shaft-like valve shaft 26 is supported in the hollow hole 20 of the valve housing 12 via a bearing cylinder 28 so as to be movable in the vertical direction. The bearing cylinder 28 is fixedly mounted in the second hole portion 22 of the hollow hole 20. A conical valve body 30 is concentrically and fixedly fitted to the lower end portion of the valve shaft 26. The valve body 30 is disposed below the valve seat 18. Further, the valve body 30 moves in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) together with the valve shaft 26 and closes the gas passage 14 by seating (contacting) with the valve seat 18, and further downward from the valve seat 18. The gas passage 14 is opened by separating (separating) (see FIGS. 2 and 3).

前記アクチュエータ13は、前記バルブシャフト26を軸方向(図1において上下方向)に駆動するステップモータからなる。アクチュエータ13は、コイル32を含むステータ33と、ステータ33の外周部を被覆する樹脂製のケーシング35と、ステータ33の中空部において回転可能に配置されたマグネットロータ37と、マグネットロータ37の中心部にバルブシャフト26を連結するねじ機構38とを備えている。マグネットロータ37は、樹脂製のロータ本体40の外周部に、樹脂製の筒状のマグネット筒41が一体化されている。ロータ本体40の上端部は、ケーシング35に第1のボール軸受43を介して回転可能に支持されている。また、マグネット筒41の下端部には、軸受筒45が第2のボール軸受47を介して回転可能に支持されている。軸受筒45には、バルブシャフト26が軸回り方向に回り止めされた状態で軸方向に移動可能に支持されている。なお、本実施形態では、アクチュエータ13の出力軸とバルブシャフト26とを兼用しているが、アクチュエータ13の出力軸に対して別体のバルブシャフト26を連結してもよい。   The actuator 13 comprises a step motor that drives the valve shaft 26 in the axial direction (vertical direction in FIG. 1). The actuator 13 includes a stator 33 including a coil 32, a resin casing 35 that covers the outer periphery of the stator 33, a magnet rotor 37 that is rotatably disposed in a hollow portion of the stator 33, and a central portion of the magnet rotor 37. And a screw mechanism 38 for connecting the valve shaft 26 to the valve shaft 26. In the magnet rotor 37, a resin cylindrical magnet cylinder 41 is integrated with an outer peripheral portion of a resin rotor main body 40. An upper end portion of the rotor body 40 is rotatably supported by the casing 35 via a first ball bearing 43. A bearing tube 45 is rotatably supported at the lower end of the magnet tube 41 via a second ball bearing 47. A valve shaft 26 is supported by the bearing cylinder 45 so as to be movable in the axial direction while being prevented from rotating in the direction around the axis. In the present embodiment, the output shaft of the actuator 13 and the valve shaft 26 are combined, but a separate valve shaft 26 may be connected to the output shaft of the actuator 13.

前記ケーシング35にはコネクタ49が一体形成されている。コネクタ49内には接続端子50が配置されている。接続端子50は前記ステータ33に接続されている。また、前記バルブシャフト26には、前記ねじ機構38の下方に位置するフランジ状のスプリング受け部52が形成されている。スプリング受け部52と、前記第2のボール軸受47(詳しくは内輪)との対向面間には、バルブシャフト26を上方へ付勢する第1のコイルスプリング54が介装されている。また、前記マグネットロータ37と第2のボール軸受47(詳しくは外輪)との対向面間には、マグネットロータ37を上方へ付勢する第2のコイルスプリング56が介装されている。   A connector 49 is formed integrally with the casing 35. A connection terminal 50 is disposed in the connector 49. The connection terminal 50 is connected to the stator 33. The valve shaft 26 is formed with a flange-shaped spring receiving portion 52 positioned below the screw mechanism 38. A first coil spring 54 that biases the valve shaft 26 upward is interposed between the opposed surfaces of the spring receiving portion 52 and the second ball bearing 47 (specifically, the inner ring). A second coil spring 56 that biases the magnet rotor 37 upward is interposed between the opposing surfaces of the magnet rotor 37 and the second ball bearing 47 (specifically, the outer ring).

前記アクチュエータ13は、前記バルブハウジング12上にケーシング35を締結等によって一体化されている。これにともない、アクチュエータ13の軸受筒45が、バルブハウジング12の中空孔20の第1の孔部21内に対して固定状に装着されている。また、アクチュエータ13は、コイル32の通電によりマグネットロータ37が所定ステップ数をもって正逆回転され、マグネットロータ37の回転運動がねじ機構38を介してバルブシャフト26の軸方向のストローク運動(直線運動)に変換されることで、バルブシャフト26が軸方向(上下方向)に駆動される。また、EGRバルブ10は、エンジンのエンジンヘッド(図示省略)に対してバルブハウジング12を締結等により固定することによって設置される。   The actuator 13 is integrated on the valve housing 12 by fastening a casing 35 or the like. Accordingly, the bearing cylinder 45 of the actuator 13 is fixedly attached to the inside of the first hole portion 21 of the hollow hole 20 of the valve housing 12. In the actuator 13, when the coil 32 is energized, the magnet rotor 37 is rotated forward and backward with a predetermined number of steps, and the rotational movement of the magnet rotor 37 is caused by the axial stroke movement (linear movement) of the valve shaft 26 via the screw mechanism 38. As a result, the valve shaft 26 is driven in the axial direction (vertical direction). The EGR valve 10 is installed by fixing the valve housing 12 to the engine head (not shown) of the engine by fastening or the like.

前記バルブハウジング12の中空孔20の第3の孔部23内には、円環状のシール部材60が装着されている。シール部材60の中空部内に前記バルブシャフト26が摺動可能に挿通されている。シール部材60は、バルブハウジング12とバルブシャフト26との間を弾性的にシールすることにより、ガス通路14からアクチュエータ13へのEGRガスや異物、水分等の漏洩を抑制する。   An annular seal member 60 is mounted in the third hole 23 of the hollow hole 20 of the valve housing 12. The valve shaft 26 is slidably inserted into the hollow portion of the seal member 60. The seal member 60 elastically seals between the valve housing 12 and the valve shaft 26, thereby suppressing leakage of EGR gas, foreign matter, moisture, and the like from the gas passage 14 to the actuator 13.

前記バルブハウジング12の中空孔20の第4の孔部24内にはガードプラグ62が装着されている。ガードプラグ62は、金属製の円環状リングで、第4の孔部24内に固定状に装着されている。ガードプラグ62の中空部に前記バルブシャフト26が遊嵌状に貫通している。ガードプラグ62とバルブシャフト26との間には、環状の隙間が設定されている。ガードプラグ62は、ガス通路14のEGRガスの熱を遮断し、シール部材60、軸受筒28及びアクチュエータ13を保護する。   A guard plug 62 is mounted in the fourth hole 24 of the hollow hole 20 of the valve housing 12. The guard plug 62 is a metal annular ring and is fixedly mounted in the fourth hole 24. The valve shaft 26 penetrates the hollow portion of the guard plug 62 in a loose fit. An annular gap is set between the guard plug 62 and the valve shaft 26. The guard plug 62 blocks the heat of the EGR gas in the gas passage 14 and protects the seal member 60, the bearing cylinder 28, and the actuator 13.

前記EGRバルブ10の動作について説明する。いま、EGRバルブ10は、バルブ体30がバルブシャフト26に着座した閉弁状態(全閉状態)にある(図1参照)。そして、エンジンから排出された排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気通路に還流させる場合には、アクチュエータ13の作動よりマグネットロータ37を回転(例えば正転)させてバルブシャフト26を下方へ移動させることで、バルブ体30がバルブシート18から離間する(図2及び図3参照)。これにより、ガス通路14が開かれるため、EGRガスが入口15からガス通路14を通り、出口16からエンジンの吸気通路に還流される。   The operation of the EGR valve 10 will be described. Now, the EGR valve 10 is in a closed state (fully closed state) in which the valve body 30 is seated on the valve shaft 26 (see FIG. 1). When part of the exhaust gas discharged from the engine is returned to the engine intake passage as EGR gas, the magnet rotor 37 is rotated (for example, normally rotated) by the operation of the actuator 13 to move the valve shaft 26 downward. By moving, the valve body 30 is separated from the valve seat 18 (see FIGS. 2 and 3). Thereby, since the gas passage 14 is opened, the EGR gas passes through the gas passage 14 from the inlet 15 and is recirculated from the outlet 16 to the intake passage of the engine.

エンジンの吸気通路に還流するEGRガスの流量は、バルブシート18に対するバルブ体30の距離いわゆるバルブ開度を可変することによって制御される。すなわち、アクチュエータ13の作動すなわちマグネットロータ37を回転(正転又は逆転)させてバルブシャフト26を上下方向へ移動させることで、バルブ体30のストローク量(移動量)すなわちバルブ開度を可変することができる。EGRバルブ10は、バルブ開度が最大のときに全開状態になり(図3参照)、バルブ開度が閉弁と全開との間のときに半開状態になる(図2参照)。なお、本明細書では、バルブ体30の開状態において、バルブ開度が小さい領域を低開度域、バルブ開度が大きい領域を高開度域といい、低開度域と高開度域との中間域を中開度域という。   The flow rate of EGR gas returning to the intake passage of the engine is controlled by varying the distance of the valve body 30 with respect to the valve seat 18 so-called valve opening. That is, the stroke amount (movement amount) of the valve body 30, that is, the valve opening degree is varied by operating the actuator 13, that is, rotating (forward or reverse) the magnet rotor 37 and moving the valve shaft 26 in the vertical direction. Can do. The EGR valve 10 is fully opened when the valve opening is the maximum (see FIG. 3), and is half open when the valve opening is between the closed valve and the fully opened (see FIG. 2). In the present specification, when the valve body 30 is in the open state, a region where the valve opening is small is referred to as a low opening region, and a region where the valve opening is large is referred to as a high opening region. The middle range is called the middle opening range.

また、EGRガスの還流を停止する場合には、アクチュエータ13の作動すなわちマグネットロータ37を回転(逆転)させてバルブシャフト26を上方へ移動させることで、バルブ体30をバルブシート18に着座する(図1参照)。これにより、ガス通路14が閉じられる(全閉になる)ため、EGRガスの還流が停止される。   When stopping the recirculation of the EGR gas, the valve body 30 is seated on the valve seat 18 by operating the actuator 13, that is, rotating (reversely rotating) the magnet rotor 37 and moving the valve shaft 26 upward ( (See FIG. 1). As a result, the gas passage 14 is closed (fully closed), so that the recirculation of the EGR gas is stopped.

次に、前記EGRバルブ10の要部の構成について説明する。図4はEGRバルブの閉弁状態(図1参照)における要部を示す断面図、図5は同じく半開状態(図2参照)における要部を示す断面図、図6は同じく全開状態(図3参照)における要部を示す断面図、図7はバルブシャフトの要部を示す断面図、図8はシール部材を示す断面図である。
図8に示すように、前記シール部材60には、例えばオイルシールが用いられている。シール部材60は、ゴム状弾性材からなる円環状の主部64と、主部64の内周面に突出する逆円錐筒状のリップ65とを有する。リップ65は、径方向に弾性変形可能に形成されている。また、図8において、リップ65は自由状態にあり、その孔径(内径)は65dになっている。
Next, the structure of the principal part of the EGR valve 10 will be described. 4 is a cross-sectional view showing the main part in the closed state of the EGR valve (see FIG. 1), FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main part in the half-open state (see FIG. 2), and FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of the valve shaft, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing the seal member.
As shown in FIG. 8, for example, an oil seal is used for the seal member 60. The seal member 60 has an annular main portion 64 made of a rubber-like elastic material, and an inverted conical cylindrical lip 65 protruding on the inner peripheral surface of the main portion 64. The lip 65 is formed to be elastically deformable in the radial direction. In FIG. 8, the lip 65 is in a free state, and its hole diameter (inner diameter) is 65d.

図4に示すように、前記シール部材60は、主部64を前記バルブハウジング12の中空孔20の第3の孔部23内に弾性を利用して固定状に装着することにより配置されている。リップ65の孔内には、前記バルブシャフト26が上下方向に摺動可能に挿通されている。また、リップ65は、弾性を有しかつ小径側が下方に向くように配置されているため、ガス通路14の圧力を受け、その圧力の変化に応じて弾性変形することによりバルブシャフト26に対する締め代が変化する。   As shown in FIG. 4, the seal member 60 is disposed by mounting the main portion 64 in the third hole portion 23 of the hollow hole 20 of the valve housing 12 using elasticity. . The valve shaft 26 is inserted into the hole of the lip 65 so as to be slidable in the vertical direction. Further, since the lip 65 has elasticity and is arranged so that the small-diameter side faces downward, the lip 65 receives the pressure of the gas passage 14 and elastically deforms according to the change in the pressure to thereby tighten the allowance for the valve shaft 26. Changes.

前記バルブシャフト26は、前記バルブ体30(図1参照)の開閉にともなう駆動(作動)範囲において、前記シール部材60のリップ65が対応する軸部分に、軸径の異なる3段階の軸部を有する(図4、図5、図6参照)。すなわち、バルブシャフト26は、下から上方へ向かって第1の軸部71、第2の軸部72及び第3の軸部73を有している。すなわち、バルブシャフト26は、下から上方へ向かって第1の軸部71、第2の軸部72及び第3の軸部73を有している(図7参照)。   The valve shaft 26 has three stages of shaft portions having different shaft diameters in the shaft portion corresponding to the lip 65 of the seal member 60 in the drive (operation) range associated with opening and closing of the valve body 30 (see FIG. 1). (See FIGS. 4, 5, and 6) That is, the valve shaft 26 has a first shaft portion 71, a second shaft portion 72, and a third shaft portion 73 from the bottom to the top. That is, the valve shaft 26 has a first shaft portion 71, a second shaft portion 72, and a third shaft portion 73 from the bottom to the top (see FIG. 7).

図4に示すように、前記第1の軸部71は、前記EGRバルブ10の閉弁(全閉)状態(図1参照)において、前記シール部材60のリップ65が対応する軸部である。その軸部71は、シール部材60の自由状態におけるリップ65の孔径(内径)65d(図8参照)よりも小さい軸径71d(図7参照)で形成されている。このため、EGRバルブ10の閉弁状態において、第1の軸部71に対するシール部材60のリップ65の締め代は負になる。このとき、リップ65と第1の軸部71とは離れるため、リップ65と第1の軸部71との間には所定の環状の隙間68が形成される(図4参照)。   As shown in FIG. 4, the first shaft portion 71 is a shaft portion to which the lip 65 of the seal member 60 corresponds when the EGR valve 10 is closed (fully closed) (see FIG. 1). The shaft portion 71 is formed with a shaft diameter 71d (see FIG. 7) smaller than the hole diameter (inner diameter) 65d (see FIG. 8) of the lip 65 in the free state of the seal member 60. For this reason, when the EGR valve 10 is closed, the allowance of the lip 65 of the seal member 60 with respect to the first shaft portion 71 is negative. At this time, since the lip 65 and the first shaft portion 71 are separated from each other, a predetermined annular gap 68 is formed between the lip 65 and the first shaft portion 71 (see FIG. 4).

図5に示すように、前記第2の軸部72は、前記EGRバルブ10の開弁状態のうちの低開度域、中開度域(図2参照)において、前記シール部材60のリップ65が対応する軸部である。その軸部72は、シール部材60の自由状態におけるリップ65の孔径65d(図8参照)よりも大きい軸径72d(図7参照)で形成されている。このため、EGRバルブ10の低開度域、中開度域において、第2の軸部72に対するシール部材60のリップ65の締め代は、シールに必要な値とされる。なお、シール部材60のリップ65は、第2の軸部72の外周面に対して弾性的に接触し、バルブシャフト26の軸方向の移動にともない、第2の軸部72の外周面に対して相対的に摺動する。   As shown in FIG. 5, the second shaft portion 72 has a lip 65 of the seal member 60 in a low opening range and an intermediate opening range (see FIG. 2) in the opened state of the EGR valve 10. Is the corresponding shaft part. The shaft portion 72 is formed with a shaft diameter 72d (see FIG. 7) larger than the hole diameter 65d (see FIG. 8) of the lip 65 in the free state of the seal member 60. For this reason, in the low opening range and the middle opening range of the EGR valve 10, the tightening margin of the lip 65 of the seal member 60 with respect to the second shaft portion 72 is a value necessary for sealing. The lip 65 of the seal member 60 is in elastic contact with the outer peripheral surface of the second shaft portion 72, and with respect to the outer peripheral surface of the second shaft portion 72 as the valve shaft 26 moves in the axial direction. Slide relatively.

図6に示すように、前記第3の軸部73は、前記EGRバルブ10の開弁状態のうちの高開度域(図3参照)において、前記シール部材60のリップ65が対応する軸部である。その軸部73は、シール部材60の自由状態におけるリップ65の孔径65d(図8参照)よりも大きくかつ第2の軸部72の軸径72dよりも小さい軸径73d(図7参照)で形成されている。このため、EGRバルブ10の高開度域において、第3の軸部73に対するシール部材60のリップ65の締め代は、第2の軸部72に対するシール部材60のリップ65の締め代よりも所定量小さい値とされる。なお、シール部材60のリップ65は、第3の軸部73の外周面に対して弾性的に接触し、バルブシャフト26の軸方向の移動にともない、第3の軸部73の外周面に対して相対的に摺動する。   As shown in FIG. 6, the third shaft portion 73 corresponds to the shaft portion to which the lip 65 of the seal member 60 corresponds in the high opening range (see FIG. 3) in the open state of the EGR valve 10. It is. The shaft portion 73 is formed with a shaft diameter 73d (see FIG. 7) that is larger than the hole diameter 65d (see FIG. 8) of the lip 65 in the free state of the seal member 60 and smaller than the shaft diameter 72d of the second shaft portion 72. Has been. For this reason, in the high opening range of the EGR valve 10, the tightening margin of the lip 65 of the seal member 60 with respect to the third shaft portion 73 is greater than the tightening margin of the lip 65 of the seal member 60 with respect to the second shaft portion 72. The quantitative value is a small value. The lip 65 of the seal member 60 is in elastic contact with the outer peripheral surface of the third shaft portion 73, and with respect to the outer peripheral surface of the third shaft portion 73 as the valve shaft 26 moves in the axial direction. Slide relatively.

前記したEGRバルブ10によると、開弁時(図5及び図6参照)には、十分なシール力を確保することのできるシール部材60の締め代が得られるように、シール部材60に対応するバルブシャフト26の第2の軸部72の軸径72d(図7参照)、及び、第3の軸部73の軸径73d(図7参照)を設定する。これにより、ガス通路14からアクチュエータ13へのEGRガスや異物、水分等の漏洩を抑制することができる。また、閉弁時(図4参照)には、ガス通路14に吸気負圧が作用するため、ガス通路14からアクチュエータ13へのEGRガスや異物、水分等の漏洩が生じることがない。したがって、閉弁時には、シール力を必要としないため、バルブ体30の開放時におけるシール部材60の締め代に比べて小さい締め代(負の締め代を含む)になるように、シール部材60に対応するバルブシャフト26の第1の軸部71の軸径71d(図7参照)を設定する。これにより、シール部材60のへたりや摩耗を防止し、耐久性を向上することができる。よって、シール部材60のシール力の確保と耐久性の向上とを両立することができる。   According to the EGR valve 10 described above, when the valve is opened (see FIGS. 5 and 6), it corresponds to the seal member 60 so that a margin for tightening the seal member 60 that can ensure a sufficient sealing force is obtained. The shaft diameter 72d (see FIG. 7) of the second shaft portion 72 of the valve shaft 26 and the shaft diameter 73d (see FIG. 7) of the third shaft portion 73 are set. Thereby, leakage of EGR gas, foreign matter, moisture, and the like from the gas passage 14 to the actuator 13 can be suppressed. Further, when the valve is closed (see FIG. 4), the intake negative pressure acts on the gas passage 14, so that leakage of EGR gas, foreign matter, moisture and the like from the gas passage 14 to the actuator 13 does not occur. Therefore, since no sealing force is required when the valve is closed, the sealing member 60 is provided with a tightening allowance (including a negative tightening allowance) smaller than that of the seal member 60 when the valve body 30 is opened. A shaft diameter 71d (see FIG. 7) of the first shaft portion 71 of the corresponding valve shaft 26 is set. As a result, the seal member 60 can be prevented from being sagted or worn, and the durability can be improved. Therefore, ensuring of the sealing force of the sealing member 60 and improvement of durability can be achieved at the same time.

また、バルブシャフト26には、閉弁時(図4参照)においてシール部材60の締め代が負になる軸径71d(図7参照)の第1の軸部71を形成している。したがって、閉弁時には、シール部材60の締め代が負になることで、シール部材60が自由状態に弾性復元することができ、シール部材60のへたりや摩耗の防止に有効である。また、閉弁時には、ガス通路14に作用する吸気負圧によって、シール部材60とバルブシャフト26との間の隙間68を通して、アクチュエータ13の内部空間の空気をガス通路14に排出するとともに、アクチュエータ13の内部空間に外部からの新気を導入することにより、アクチュエータ13の内部空間を掃気することができる。ひいては、アクチュエータ13の内部空間、及び、アクチュエータ13の内部空間とガス通路14とを連通する通路空間におけるデポジット等の異物の堆積を防止することができる。   Further, the valve shaft 26 is formed with a first shaft portion 71 having a shaft diameter 71d (see FIG. 7) in which the tightening allowance of the seal member 60 is negative when the valve is closed (see FIG. 4). Therefore, when the valve is closed, the tightening margin of the seal member 60 becomes negative, so that the seal member 60 can be elastically restored to a free state, which is effective in preventing the seal member 60 from being sagged or worn. Further, when the valve is closed, air in the internal space of the actuator 13 is discharged to the gas passage 14 through the gap 68 between the seal member 60 and the valve shaft 26 by the intake negative pressure acting on the gas passage 14, and the actuator 13 By introducing fresh air from the outside into the internal space, the internal space of the actuator 13 can be scavenged. As a result, it is possible to prevent the accumulation of foreign matters such as deposits in the internal space of the actuator 13 and the passage space connecting the internal space of the actuator 13 and the gas passage 14.

前記実施形態では、バルブシャフト26の第1の軸部71をシール部材60のリップ65の締め代が負になる軸径としたが、その軸部72は、シール部材60の締め代が0(ゼロ)になる軸径でもよいし、その締め代が第2の軸部72に対する締め代よりも小さい値であれば正となる軸径としてもよい。この場合、閉弁時に、ガス通路14に作用する吸気負圧によって、シール部材60のリップ65が弾性変形されることによって締め代が負となる場合には、アクチュエータ13の内部空間を掃気することが可能である。   In the above-described embodiment, the first shaft portion 71 of the valve shaft 26 has a shaft diameter at which the tightening allowance of the lip 65 of the seal member 60 is negative, but the shaft portion 72 has a tightening allowance of the seal member 60 of 0 ( The shaft diameter may be zero), or may be a positive shaft diameter if the tightening margin is smaller than the tightening margin for the second shaft portion 72. In this case, when the tightening margin becomes negative due to elastic deformation of the lip 65 of the seal member 60 due to the intake negative pressure acting on the gas passage 14 when the valve is closed, the internal space of the actuator 13 is scavenged. Is possible.

また、シール部材60は、弾性を有しかつバルブ体30の開閉にともなうガス通路14の圧力の変化に応じてバルブシャフト26に対する締め代が変化するリップ65(図4、図5、図6参照)を有し、バルブシャフト26の各軸部71〜73の軸径71d,72d,73d(図7参照)は、ガス通路14の圧力の変化に応じて変化するシール部材60のリップ65の締め代を考慮して設定している。したがって、バルブ体30の開閉にともなうガス通路14の圧力の変化に応じて、シール部材60のリップ65の締め代を適正化することができる。   Further, the seal member 60 is elastic and has a lip 65 (see FIGS. 4, 5, and 6) in which the tightening margin with respect to the valve shaft 26 changes according to the change in the pressure of the gas passage 14 as the valve body 30 is opened and closed. The shaft diameters 71d, 72d, and 73d (see FIG. 7) of the shaft portions 71 to 73 of the valve shaft 26 are tightened with the lip 65 of the seal member 60 that changes in accordance with the change in the pressure of the gas passage 14. It is set considering the cost. Therefore, the tightening allowance of the lip 65 of the seal member 60 can be optimized according to the change in the pressure of the gas passage 14 accompanying the opening and closing of the valve body 30.

また、バルブシャフト26には、低開度域及び中開度域(図5参照)においてシール部材60のリップ65の締め代を増大し、また、高開度域(図6参照)においてシール部材60のリップ65の締め代を減少するように、低開度域及び中開度域と高開度域とで異なる軸径72d,73d(図7参照)の第2の軸部72及び第3の軸部73を形成している(図5及び図6参照)。したがって、バルブ体30の低開度域及び中開度域においては、第2の軸部72に対するシール部材60のリップ65の締め代を増大し、十分なシール力を得ることにより、ガス通路14からアクチュエータ13へのEGRガスや異物、水分等の漏洩を防止することができる。また、高開度域では、ガス通路14の圧力が高く、その圧力がシール部材60のリップ65に作用することにより、第3の軸部73に対するリップ65の締め代(シール力)が増大する。しかし、シール力は、バルブ体30の低開度域及び中開度域におけるシール力以上に高める必要がないため、第3の軸部73に対するリップ65の締め代を減少することにより、リップ65のへたりや摩耗を防止し、耐久性を向上することができる。   Further, the valve shaft 26 increases the tightening allowance of the lip 65 of the seal member 60 in the low opening range and the medium opening range (see FIG. 5), and in the high opening range (see FIG. 6). The second shaft portion 72 and the third shaft portions 72d and 73d having different shaft diameters 72d and 73d (see FIG. 7) in the low opening range, the medium opening range and the high opening range so as to reduce the tightening allowance of the 60 lip 65. The shaft portion 73 is formed (see FIGS. 5 and 6). Therefore, in the low opening range and the middle opening range of the valve body 30, the tightening margin of the lip 65 of the seal member 60 with respect to the second shaft portion 72 is increased to obtain a sufficient sealing force. Thus, leakage of EGR gas, foreign matter, moisture, and the like from the actuator to the actuator 13 can be prevented. Further, in the high opening range, the pressure of the gas passage 14 is high, and the pressure acts on the lip 65 of the seal member 60, thereby increasing the tightening margin (seal force) of the lip 65 with respect to the third shaft portion 73. . However, since the sealing force does not need to be increased more than the sealing force in the low opening range and medium opening range of the valve body 30, the lip 65 can be reduced by reducing the tightening margin of the lip 65 with respect to the third shaft portion 73. It can prevent dripping and wear and improve durability.

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、前記実施形態では、低開度域及び中開度域と高開度域とで異なる軸径の第2の軸部72及び第3の軸部73を形成したが、第3の軸部73の軸径73dを、第2の軸部72の軸径72dと同一に設定してもよい。また、前記実施形態では、閉弁時においてシール部材60の締め代が負になる軸径71dの第1の軸部71を形成したが、その軸部71は、バルブ体30の開放時におけるシール部材60の締め代に比べて小さい締め代であってもよい。また、シール部材60には、弾性を有しかつバルブ体30の開閉にともなうガス通路14の圧力の変化に応じてバルブシャフト26に対する締め代が変化するリップ65を有するシール部材を用いたが、バルブ体30の開閉にともなうガス通路14の圧力の変化に応じてバルブシャフト26に対する締め代が変化しない又はほとんど変化しないシール部材を用いることもできる。また、シール部材60のリップ65の有無は、本発明の技術的範囲を左右するものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the second shaft portion 72 and the third shaft portion 73 having different shaft diameters are formed in the low opening range, the medium opening range, and the high opening range, but the third shaft portion The shaft diameter 73 d of 73 may be set to be the same as the shaft diameter 72 d of the second shaft portion 72. Further, in the embodiment, the first shaft portion 71 having the shaft diameter 71d in which the tightening margin of the seal member 60 is negative when the valve is closed is formed. The shaft portion 71 is a seal when the valve body 30 is opened. The fastening allowance may be smaller than the fastening allowance of the member 60. Further, as the seal member 60, a seal member having elasticity and a lip 65 that changes the tightening margin with respect to the valve shaft 26 in accordance with a change in pressure of the gas passage 14 as the valve body 30 is opened and closed is used. It is also possible to use a seal member in which the tightening allowance for the valve shaft 26 does not change or hardly changes according to the change in the pressure of the gas passage 14 as the valve body 30 is opened and closed. Further, the presence or absence of the lip 65 of the seal member 60 does not affect the technical scope of the present invention.

10…EGRバルブ
12…バルブハウジング
13…アクチュエータ
14…ガス通路
18…バルブシート
26…バルブシャフト
30…バルブ体
60…シール部材
65…リップ
71…第1の軸部
72…第2の軸部
73…第3の軸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... EGR valve 12 ... Valve housing 13 ... Actuator 14 ... Gas passage 18 ... Valve seat 26 ... Valve shaft 30 ... Valve body 60 ... Seal member 65 ... Lip 71 ... 1st axial part 72 ... 2nd axial part 73 ... Third shaft

Claims (4)

エンジンの排気通路から吸気通路へ流れるEGRガスが通るガス通路が形成されたバルブハウジングと、
前記ガス通路に設けられたバルブシートと、
前記バルブシートに対して着座及び離座することにより前記ガス通路を開閉するバルブ体を有するバルブシャフトと、
前記バルブシャフトを軸方向に移動させるアクチュエータと、
前記バルブハウジングに設けられかつ該バルブハウジングと前記バルブシャフトとの間を弾性的にシールするシール部材と
を備えるEGRバルブであって、
前記バルブシャフトには、前記バルブ体の開閉に応じて前記シール部材の締め代が変化するように、異なる軸径の軸部を形成した
ことを特徴とするEGRバルブ。
A valve housing in which a gas passage through which EGR gas flowing from the exhaust passage of the engine to the intake passage passes is formed;
A valve seat provided in the gas passage;
A valve shaft having a valve body that opens and closes the gas passage by being seated and separated from the valve seat;
An actuator for moving the valve shaft in an axial direction;
An EGR valve comprising: a seal member provided on the valve housing and elastically sealing between the valve housing and the valve shaft;
The EGR valve is characterized in that a shaft portion having a different shaft diameter is formed on the valve shaft so that a tightening margin of the seal member changes according to opening and closing of the valve body.
請求項1に記載のEGRバルブであって、
前記バルブシャフトには、閉弁時において前記シール部材の締め代が負になる軸径の軸部を形成したことを特徴とするEGRバルブ。
The EGR valve according to claim 1,
An EGR valve characterized in that a shaft portion having a shaft diameter at which a tightening margin of the seal member is negative when the valve is closed is formed on the valve shaft.
請求項1又は2に記載のEGRバルブであって、
前記シール部材は、弾性を有しかつ前記バルブ体の開閉にともなう前記ガス通路の圧力の変化に応じて前記バルブシャフトに対する締め代が変化するリップを有し、
前記バルブシャフトの軸部の軸径は、前記ガス通路の圧力の変化に応じて変化する前記シール部材のリップの締め代を考慮して設定した
ことを特徴とするEGRバルブ。
The EGR valve according to claim 1 or 2,
The seal member has a lip having elasticity and a tightening margin for the valve shaft that changes in accordance with a change in pressure of the gas passage accompanying opening and closing of the valve body,
An EGR valve characterized in that the shaft diameter of the shaft portion of the valve shaft is set in consideration of a tightening margin of a lip of the seal member that changes in accordance with a change in pressure of the gas passage.
請求項3に記載のEGRバルブであって、
前記バルブシャフトには、低開度域及び中開度域において前記シール部材のリップの締め代を増大し、また、高開度域において前記シール部材のリップの締め代を減少するように、低開度域及び中開度域と高開度域とで異なる軸径の軸部を形成したことを特徴とするEGRバルブ。
The EGR valve according to claim 3,
The valve shaft has a low lip tightening allowance in the low opening range and medium opening range, and a low lip tightening allowance in the high opening range. An EGR valve characterized in that shaft portions having different shaft diameters are formed in an opening region, a middle opening region, and a high opening region.
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JP2018197512A (en) * 2017-05-23 2018-12-13 三菱電機株式会社 EGR valve device
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