JP2015090113A - 排気ガス再循環バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータのコネクタの向きを、容易に全周方向に設定することができるＥＧＲバルブを得る。【解決手段】ＥＧＲバルブ１のハウジング２は、アクチュエータ９へ取り付けられる端面２ｍにネジ穴２ｄ〜２ｋを有し、また、アクチュエータ９は、コネクタ９ｃと、ハウジング２の端面２ｍに相対する面において円周上に配置され、ハウジング２が有するネジ穴２ｄ〜２ｋとともにネジ１０が螺合される、径方向より周方向に長い溝９ｄ〜９ｇとを有する。ハウジング２とアクチュエータ９の取付時、溝９ｄ〜９ｇ内の任意の位置でネジ１０を螺合する。【選択図】図４

Description

本発明は、車両、産業機械等に搭載され、排気ガスを吸気系へ再循環させる排気ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブに関するものである。

ＥＧＲバルブは、バルブ部とアクチュエータ部とに大別される。バルブ部は、排気ガスの再循環量を調整するための弁体が一端に設けられた弁軸、弁軸の動作を支持する弁軸摺動支持部材、及びこれらが設置されるハウジング等を有する。アクチュエータ部は、前述の弁軸及び弁体を動作させ、排気ガスの再循環量すなわち弁体の位置をコントロールするアクチュエータを有する。
ハウジングとアクチュエータは、ネジを用いて互いに取り付けられていた（例えば非特許文献１参照）。

"三菱電機自動車機器"、［ｏｎｌｉｎｅ］、三菱電機株式会社、［平成２５年１０月１日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉｅｌｅｃｔｒｉｃ．ｃｏ．ｊｐ／ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔ２／ｅｎｖ０９．ｈｔｍｌ〉

従来のＥＧＲバルブは以上のように構成されており、アクチュエータに給電するためのコネクタの向きを変更する場合は、ハウジングの形状を変更することで対応していた。しかし、ハウジングの形状変更には、検討に時間を要するとともに、試作等に掛かる費用も要するため、大きな負担が掛かっていた。
このため、ハウジングの形状変更を伴わずにアクチュエータのコネクタの向きを変更できれば望ましく、例えば４点でのネジ止めによりハウジングとアクチュエータを取り付ける場合は、アクチュエータのコネクタの向きを、最大で特定の４方向に向けることが可能である。しかし当然のことながら、その特定の４方向以外の方向に向けることはできない。
つまり従来、ハウジングの形状を変更しないことには、アクチュエータのコネクタの向きは、ネジ止め点の数に応じた特定の数方向にしか向けられず、軽量化、ダウンサイジング等を目的としたエンジンレイアウトに関する様々なニーズに対応することができなかった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、アクチュエータのコネクタの向きを、容易に全周方向に設定することができるＥＧＲバルブを得ることを目的とする。

この発明に係る排気ガス再循環バルブは、コネクタを介して供給される電力により駆動力を発生させるアクチュエータと、駆動力により動作する弁軸に設けられた弁体によって開閉される流体の通路を内部に有するハウジングとが、ネジを用いて取り付けられているものであって、ハウジングは、アクチュエータへ取り付けられる取付面にネジ穴を有し、アクチュエータは、アクチュエータとハウジングの取付方向に対して垂直な方向に突出するコネクタと、ハウジングの取付面に相対する面において円周上に配置され、ハウジングが有するネジ穴とともにネジが螺合される、径方向より周方向に長い溝とを有することを特徴とするものである。

この発明によれば、アクチュエータが、円周上に配置された径方向より周方向に長い溝を有しており、アクチュエータとハウジングの取付時は、この溝内の任意の位置でネジを螺合できるので、アクチュエータのコネクタの向きを容易に全周方向に設定することができ、軽量化、ダウンサイジング等を目的としたエンジンレイアウトに関する様々なニーズに対応することができる。

この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブの一部断面図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブのアクチュエータの平面図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブのハウジングの平面図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブの平面図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブの一部断面の要部拡大図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブの理解を助けるための参考例となるＥＧＲバルブのアクチュエータの平面図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブの理解を助けるための参考例となるＥＧＲバルブのハウジングの平面図である。 この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブの理解を助けるための参考例となるＥＧＲバルブの平面図である。

実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブ１の一部断面図を示す。図１の断面形状は、図３のＢ−Ｂ線に沿ってハウジング２を切断した断面である。
図１に示すＥＧＲバルブ１において、金属製のハウジング２の中央部に貫通穴２ａが形成され、貫通穴２ａの途中には、弁軸摺動支持部材３が設置されている。弁軸摺動支持部材３は、貫通穴２ａを貫通した弁軸４を軸方向に摺動可能に支持する。
ハウジング２の内部には弁座５が形成されており、弁座５を境にして上下に排気ガス入口側流体通路６と排気ガス出口側流体通路７がそれぞれ形成されている。この弁座５に接離して排気ガス入口側流体通路６と排気ガス出口側流体通路７間を開閉する弁体８が、弁軸４の一端に設けられている。図１は閉弁した状態を示す。

弁体８が弁座５から離れる方向（開弁方向）へ弁軸４を駆動させるアクチュエータ９が、ネジ１０の螺合によりアクチュエータ９のフランジ９ａにてハウジング２に取り付けられている。アクチュエータ９は、例えばステッピングモータ、直流モータ等のモータから成り、モータを作動させてアクチュエータ軸９ｂを駆動するための電力が、アクチュエータ９のコネクタ９ｃを介して供給される。コネクタ９ｃは、ハウジング２とアクチュエータ９の取付方向に対して垂直な方向に突出している。アクチュエータ軸９ｂが軸方向に駆動して、その駆動力により弁軸４を開弁方向に押動する。

一方、弁体８が弁座５に接触する方向（閉弁方向）へ弁軸４を動作させるスプリング１１が、アクチュエータ９と弁軸摺動支持部材３の間の空間に設置されている。さらにこの空間に、弁軸４に付帯する皿状部材１２が配置され、スプリング１１の付勢力が皿状部材１２を介して弁軸４に伝達される。

なお、ハウジング２の配管取付穴２ｂは、排気ガス入口側流体通路６を配管（不図示）につなぐために、ハウジング２を該配管にネジ等で取り付けるためのものである。また、ハウジング２の配管取付部２ｃは、排気ガス出口側流体通路７と通じる配管（不図示）にハウジング２を取り付けた状態で、該配管の開口に突き合わさる平面である。

図２に、アクチュエータ９の平面図を示す。図１と対応させると、図１中のＡ方向からみたものである。
アクチュエータ９は、ハウジング２に取り付ける取付部となる円盤状のフランジ９ａを端部に有している。フランジ９ａは、アクチュエータ９の他の部位と溶着等により接合される樹脂又は金属製の部材である。フランジ９ａの、ハウジング２との取付時に後述する端面（取付面）２ｍと相対する一面には、アクチュエータ軸９ｂを中心とした同一径の円周上に、周方向に沿って等間隔に、径方向より周方向に長い溝９ｄ〜９ｇが形成されている。
なお、フランジ９ａは円盤以外の形状であってもよい。

図３に、ハウジング２の平面図を示す。図１と対応させると、図１中のＡ方向からみたものである。
ハウジング２の、フランジ９ａに取り付ける取付部となる円環状の端面２ｍには、ネジ穴２ｄ〜２ｋが、周方向に沿って等間隔に並ぶように形成されている。
なお、フランジ９ａとの取付部となるハウジング２の端面２ｍは、円環以外の形状であってもよいが、ネジ穴２ｄ〜２ｋは、弁軸４を中心とした同一径の円周上に並ぶように形成する。
端面２ｍには円形の開口部２ｎが設けられ、皿状部材１２及びスプリング１１が設置される内部空間に通じている。

アクチュエータ９のフランジ９ａに形成する溝９ｄ〜９ｇが並ぶ円周の半径（図２中の距離Ｐ₁）と、ハウジング２の端面２ｍに形成するネジ穴２ｄ〜２ｋが並ぶ円周の半径（図３中の距離Ｐ₂）は、同じとなるように設計する。このようにすることで、後述する溝９ｄ〜９ｇとネジ穴２ｄ〜２ｋの位置を合わせることが可能となる。

ここで、図６〜図８に、この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブ１の理解を助けるための参考例を示す。図６は、参考例であるＥＧＲバルブ１０１のアクチュエータ１０９の平面図を、図７は、ＥＧＲバルブ１０１のハウジング１０２の平面図を、図８は、ハウジング１０２とアクチュエータ１０９をネジ１０を用いて取り付けたときのＥＧＲバルブ１０１の平面図を示す。なお、図６〜図８において図１〜図３と同一又は相当の部分については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

アクチュエータ１０９は、ハウジング１０２に取り付ける取付部となるフランジ１０９ａを端部に有している。フランジ１０９ａには、ネジ穴１０９ｄ〜１０９ｇが形成されている。この４つのネジ穴１０９ｄ〜１０９ｇは、それぞれが正方形の頂点となる位置に並ぶよう形成されている。

ハウジング１０２の、フランジ１０９ａに取り付ける取付部となる端面１０２ｍには、ネジ穴１０２ｄ〜１０２ｇが形成されている。この４つのネジ穴１０２ｄ〜１０２ｇは、それぞれが正方形の頂点となる位置に並ぶよう形成されており、アクチュエータ１０９のネジ穴１０９ｄ〜１０９ｇに相対する。

図８に示すように、ネジ穴１０９ｄとネジ穴１０２ｄの位置を合わせてネジ１０を螺合し、ネジ穴１０９ｅとネジ穴１０２ｅの位置を合わせてネジ１０を螺合し、ネジ穴１０９ｆとネジ穴１０２ｆの位置を合わせてネジ１０を螺合し、ネジ穴１０９ｇとネジ穴１０２ｇの位置を合わせてネジ１０を螺合することで、ハウジング１０２とアクチュエータ１０９を取り付けてＥＧＲバルブ１０１とする。
ＥＧＲバルブ１０１では、ネジ１０を螺合するネジ穴１０９ｄ〜１０９ｇとネジ穴１０２ｄ〜１０２ｇの組み合わせを変更することによって、アクチュエータ１０９のコネクタ９ｃの向きを変更することができる。しかし、アクチュエータ１０９のコネクタ９ｃは、特定の数方向（具体的には９０度刻みの４方向）にしか向けることができない。

一方、図４に、ハウジング２とアクチュエータ９をネジ１０により取り付けたときのＥＧＲバルブ１の平面図を示す。図１と対応させると、図１中のＡ方向からみたものである。
図４（ａ）に示すように、溝９ｄの溝９ｅ側端部とネジ穴２ｈの位置を合わせてネジ１０を螺合し、溝９ｅの溝９ｄ側端部とネジ穴２ｉの位置を合わせてネジ１０を螺合し、溝９ｆの溝９ｇ側端部とネジ穴２ｄの位置を合わせてネジ１０を螺合し、溝９ｇの溝９ｆ側端部とネジ穴２ｅの位置を合わせてネジ１０を螺合することで、コネクタ９ｃの向きを図中Ｃの方向とした状態で、ハウジング２とアクチュエータ９を取り付けることができる。
また、図４（ｂ）に示すように、溝９ｄの中間部とネジ穴２ｊの位置を合わせてネジ１０を螺合し、溝９ｅの中間部とネジ穴２ｄの位置を合わせてネジ１０を螺合し、溝９ｆの中間部とネジ穴２ｆの位置を合わせてネジ１０を螺合し、溝９ｇの中間部とネジ穴２ｈの位置を合わせてネジ１０を螺合することで、コネクタ９ｃの向きを図中Ｄの方向とした状態で、ハウジング２とアクチュエータ９を取り付けることができる。

図４では、図中Ｃ，Ｄの方向にコネクタ９ｃをそれぞれ向けた状態のみ示したが、ネジ１０が螺合される溝９ｄ〜９ｇとネジ穴２ｄ〜２ｋの組み合わせ、及び、溝９ｄ〜９ｇでのネジ穴２ｄ〜２ｋを相対させる位置（ネジ１０が螺合される位置）を適宜変更することで、コネクタ９ｃをあらゆる方向、つまり３６０度の全周方向に向けることが可能である。

なお、アクチュエータ９のフランジ９ａに形成する溝の数、及び、ハウジング２に形成するネジ穴の数は、図示したものに限らず、適宜設計してよい。例えば、溝９ｄと溝９ｅ、溝９ｆと溝９ｇをそれぞれつなげて、フランジ９ａに形成される溝の数を２個としてもよい。また例えば、ネジ穴２ｄ〜２ｋにて、隣り合うネジ穴の間に更にネジ穴を設け、ハウジング２に形成されるネジ穴の数を１６個としてもよい。
また、アクチュエータ９の溝９ｄ〜９ｇが並ぶ円周の中心を、アクチュエータ軸９ｂの軸中心に揃えたが、これに限定されるものではなく、任意の中心を設定してよい。

また、アクチュエータ９のフランジ９ａに形成する溝９ｄ〜９ｇが並ぶ円周の半径（図２中の距離Ｐ₁）を、従来のＥＧＲバルブ（例えば参考例として示したＥＧＲバルブ１０１）のハウジング１０２に形成されているネジ穴１０２ｄ〜１０２ｇが並ぶ円周の半径（図７中の距離Ｐ₃）と同じに設計することで、従来のハウジング１０２に本発明のアクチュエータ９を取り付けることができる。この場合、従来のＥＧＲバルブに対して、ハウジングは変更せずにアクチュエータの付け替えだけで、コネクタの向きを全周方向に向けることができる。このため、ハウジング分のコストダウンが可能である。

また、図４に示すように、ハウジング２に形成するネジ１０用のネジ穴の数（図４ではネジ穴２ｄ〜２ｋの８つ）を、取付時に実際にネジ１０が螺合されるネジ穴の数（図４（ａ）ではネジ穴２ｄ，２ｅ，２ｈ，２ｉの４つ）よりも多くすることで、ネジ１０が規則的に配置されやすくなる。例えば図４（ａ）ではネジ穴２ｄ〜２ｋ及び溝９ｄ〜９ｇが並ぶ円周の中心を通り図中Ｃ方向を向く軸に対して線対称に、また、図４（ｂ）では等間隔に、螺合されたネジ１０が配置されている。
このようにハウジング２に形成するネジ１０用のネジ穴の数を増やすことで、規則的にネジ１０を配置でき、ハウジング２とアクチュエータ９の取り付けが安定する。

ところで、今やＥＧＲバルブ１は、車両のみならず産業機械にも搭載されており、粉塵、水等の苛酷な環境下に曝される。そして、ハウジング２とアクチュエータ９の取付部の隙間から粉塵、水等の異物がハウジング２内部に侵入すると、排気ガスの再循環量を調整するための弁動作を阻害する恐れがある。以下では、本発明に係るＥＧＲバルブ１の異物侵入防止のための構造を説明する。

図５に、この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブ１を、一部断面の要部拡大図として示す。
アクチュエータ９のフランジ９ａ側には、ハウジング２とアクチュエータ９の取付方向に突出する、円柱状で金属製の突起部９ｈが設けられている。この突起部９ｈは、ハウジング２とアクチュエータ９を取り付けるときにハウジング２の開口部２ｎに圧入され、突起部９ｈを貫通しているアクチュエータ軸９ｂが弁軸４に相対する。
つまり、アクチュエータ９の突起部９ｈの外径は、突起部９ｈが挿入されるハウジング２の開口部２ｎの内径よりもわずかに大きく設計されており、ハウジング２とアクチュエータ９の取付時に、突起部９ｈを開口部２ｎに圧入して密栓することで、突起部９ｈと開口部２ｎの間に隙間が生じないようにする。

このように突起部９ｈを開口部２ｎに圧入することで、たとえハウジング２とアクチュエータ９の取付部に隙間１３があったとしても、粉塵、水等の異物がこの隙間１３を通ってハウジング２内部まで侵入することを防ぐことができる。従って、粉塵、水等の異物侵入に対するＥＧＲバルブ１の耐性を向上させることができる。
また、突起部９ｈを開口部２ｎに圧入することで、ハウジング２とアクチュエータ９の締結力の向上、つまりアクチュエータ９に加わる振動負荷に対する耐性を、ネジ１０のみで取り付けた場合よりも向上させることができる。
また、突起部９ｈは円柱状であるので、コネクタ９ｃの向きの変更に対して、何ら問題なく対応できる。

上記した構造とは異なり、仮にアクチュエータ９の突起部９ｈの外径が、突起部９ｈが挿入されるハウジング２の開口部２ｎ内径よりも小さく設計された場合、ハウジング２とアクチュエータ９の取付時に、突起部９ｈと開口部２ｎの間に隙間が生じる。
この場合、隙間１３から侵入した粉塵、水等の異物が、突起部９ｈと開口部２ｎの間に生じた隙間を介してハウジング２内部に侵入し、弁軸摺動支持部材３に達すると、弁軸４の動作つまり排気ガスの再循環量を調整するための弁動作が阻害される。さらには、突起部９ｈとアクチュエータ軸９ａの隙間から、アクチュエータ９内部にまでも粉塵、水等の異物が侵入すると、排気ガスの再循環ができないといった、ＥＧＲバルブ１自体の機能疾患に陥ることになる。

以上のように、この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブ１によれば、ハウジング２は、アクチュエータ９へ取り付けられる端面２ｍにネジ穴２ｄ〜２ｋを有し、アクチュエータ９は、アクチュエータ９とハウジング２の取付方向に対して垂直な方向に突出するコネクタ９ｃと、ハウジング２の端面２ｍに相対する面において円周上に配置され、ハウジング２が有するネジ穴２ｄ〜２ｋとともにネジ１０が螺合される、径方向より周方向に長い溝９ｄ〜９ｇとを有しているので、アクチュエータ９とハウジング２の取付時、この溝９ｄ〜９ｇ内の任意の位置でネジ１０を螺合することができる。従って、アクチュエータ９のコネクタ９ｃの向きを容易に全周方向に設定することができ、軽量化、ダウンサイジング等を目的としたエンジンレイアウトに関する様々なニーズに対応することができる。
また、従来のように、アクチュエータのコネクタの向きを変更する際に、それに伴いハウジングの形状を変更する必要がないので、コネクタの向きの変更に要する時間と費用を削減することができる。

また、アクチュエータ９は、取付方向に突設され、ハウジング２に圧入される突起部９ｈを有しているので、突起部９ｈとハウジング２の間に隙間が発生しないようにすることができる。従って、粉塵、水等の異物侵入に対する耐性を向上させることができる。また、ハウジング２とアクチュエータ９の締結力が向上し、振動耐性を高めることができる。

また、ハウジング２が有するネジ穴２ｄ〜２ｋの数は、ハウジング２とアクチュエータ９との取付に用いられるネジ１０の数よりも多いので、ネジ１０を実際に螺合するネジ穴の選択肢が多くなる。従って、螺合されたネジ１０が規則的に配置されやすくなり、ハウジング２とアクチュエータ９の取り付けを安定させることができる。また、ネジ１０を螺合するネジ穴として、突出するコネクタ９ｃに遮られてネジ１０を螺合しにくいネジ穴が生じてしまっても、それ以外のネジ穴でネジ１０を螺合することができるので、ハウジング２とアクチュエータ９の取付に必要なネジ止め数を確保しやすくなる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
また、図示例では、弁軸を軸方向に往復駆動するポペット型のＥＧＲバルブを示したが、軸回りに回動駆動するバタフライ型等のＥＧＲバルブであってもよい。

１ ＥＧＲバルブ、２ ハウジング、２ａ 貫通穴、２ｂ 配管取付穴、２ｃ 配管取付部、２ｄ〜２ｋ ネジ穴、２ｍ 端面（取付面）、２ｎ 開口部、３ 弁軸摺動支持部材、４ 弁軸、５ 弁座、６ 排気ガス入口側流体通路、７ 排気ガス出口側流体通路、８ 弁体、９ アクチュエータ、９ａ フランジ、９ｂ アクチュエータ軸、９ｃ コネクタ、９ｄ〜９ｇ 溝、９ｈ 突起部、１０ ネジ、１１ スプリング、１２ 皿状部材、１３ 隙間、１０１ ＥＧＲバルブ、１０２ ハウジング、１０２ｄ〜１０２ｇ ネジ穴、１０２ｍ 端面、１０９ アクチュエータ、１０９ａ フランジ、１０９ｄ〜１０９ｇ ネジ穴。

Claims (3)

1. コネクタを介して供給される電力により駆動力を発生させるアクチュエータと、前記駆動力により動作する弁軸に設けられた弁体によって開閉される流体の通路を内部に有するハウジングとが、ネジを用いて取り付けられている排気ガス再循環バルブにおいて、
   前記ハウジングは、前記アクチュエータへ取り付けられる取付面にネジ穴を有し、
   前記アクチュエータは、前記アクチュエータと前記ハウジングの取付方向に対して垂直な方向に突出する前記コネクタと、前記ハウジングの前記取付面に相対する面において円周上に配置され、前記ハウジングが有する前記ネジ穴とともに前記ネジが螺合される、径方向より周方向に長い溝とを有することを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
2. 前記アクチュエータは、前記取付方向に突設され、前記ハウジングに圧入される突起部を有することを特徴とする請求項１記載の排気ガス再循環バルブ。
3. 前記ハウジングが有する前記ネジ穴の数は、前記ハウジングと前記アクチュエータとの取付に用いられる前記ネジの数よりも多いことを特徴とする請求項１または請求項２記載の排気ガス再循環バルブ。

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