JP2016118120A - Egrバルブ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このEGRバルブ装置は、ガス通路を形成するハウジングと、ガス通路に設けられるバルブシートと、このバルブシートに着座または離座することでガス通路を開閉するバルブと、このバルブを支持して軸方向に往復動するシャフトと、このシャフトとハウジングとの間を弾性的にシールするシール部材等を有する。
シャフトは、バルブのリフト量に合わせてシール部材の締め代が変化するように軸方向で異なる軸径を有している。例えば、バルブがガス通路を開く開弁時と、バルブがガス通路を閉じる閉弁時とで、シャフトに対するシール部材の締め代が変化するようにシャフトの軸径が設定される。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、バルブのリフト量に合わせてシャフトに対する締め代を変更でき、且つ、耐久性に優れたシール機能を有するEGRバルブ装置を提供することにある。
また、ステンレス製の板バネをシール部品と組み合わせることにより、その板バネの反力をシール部品に付与できるので、軸方向で軸径が変化するシャフトに対して十分なシール性を確保できる。
EGRバルブ装置1は、図5に示すように、ガス通路2を形成するハウジング3と、このハウジング3に軸受4を介して軸方向に摺動自在に支持されるシャフト5と、このシャフト5に固定されてガス通路2を開閉可能に設けられるバルブ6と、シャフト5を駆動するアクチュエータ(後述する)等より構成される。
ガス通路2は、図6に示すように、ハウジング3の図示下端面に開口する入口2aとハウジング3の図示右側面に開口する出口2bとの間を連通して形成され、入口2aから出口2bに向かう通路途中で方向が変化している。
ハウジング3には、ガス通路2の途中に円環状のバルブシート7が固定される。このバルブシート7は、図5、図6に示すように、ガス通路2の入口2aより図示上方に位置してガス通路2の入口2aと同心上に配置される。
このシャフト5は、図1に示すように、軸方向で軸径が異なる第1の軸部5aと第2の軸部5bとを有している。第1の軸部5aは、シャフト5の他端側に設けられて軸受4に挿通されている。第2の軸部5bは、シャフト5の一端側に設けられて第1の軸部5aより軸径が大きく形成される。第1の軸部5aと第2の軸部5bとの間は、第1の軸部5aの下端から第2の軸部5bの上端に向かって軸径が次第に大きくなるテーパ状に形成される。
バルブ6は、ガス通路2を全閉できる円板形状を有し、その円板形状の中心部でシャフト5の端部に固定されている。このバルブ6は、シャフト5が軸方向に駆動されることでバルブシート7に対し垂直方向(図5の上下方向)に移動して、バルブシート7に着座してガス通路2を全閉し、バルブシート7から離座することでガス通路2を開く。
アクチュエータは、回転トルクを発生するモータ9(図6参照)と、このモータ9のトルクを増幅して出力軸10に伝達するギヤトレインと、このギヤトレインより伝達される回転運動を直線運動に変換してシャフト5に伝達するスコッチヨーク機構と、バルブ6の閉弁方向へシャフト5を付勢するスプリング11より構成される。
出力軸10は、図5に示すように、シャフト5の軸方向と直交する向きに配置され、二列に配置されるベアリング12を介してハウジング3に回転自在に支持されている。
ガス通路2を流れるEGRガス流量は、バルブ6の実開度を制御して調整される。バルブ6の実開度は、電子制御装置であるECU(図示せず)によって制御される。バルブ6の実開度とは、バルブ6がバルブシート7から離座してガス通路2を開く度合、つまりバルブリフト量であり、出力ギヤ14の回転角度に対応する。
この出力ギヤ14の回転角度は、例えばホールICを用いた周知の回転角センサ(図示せず)によって検出され、その検出情報がECUに出力される。
ECUは、アクセル開度やエンジン回転数等から把握されるエンジンの運転状態に応じてバルブ6の目標開度を演算し、バルブ6の実開度が目標開度と一致するようにモータ9への供給電力をフィードバック制御する。
軸シール部8は、図2に示すように、リング状のシール部品21と、このシール部品21に組み込まれる板バネ22とで構成される。
シール部品21は、PTFE(4フッ化エチレン樹脂)材をリング状に成形し、そのリング状の内周面にリップ21aが設けられる。リップ21aは、図2(a)に示すように、リング形状の内周面から内径方向へ断面山形に突出して設けられ、その先端部の内径がシャフト5に設けられる第2の軸部5bの軸径より小さく設定される。このリップ21aは、シール部品21の高さ方向(図示上下方向)で中央部より図示下側へ偏った位置に設けられる。
板バネ22は、ステンレス鋼板(SUS)より形成される。具体的には、略V字形状を有する複数のV字片が外径側のみ周方向に連なった状態で円環状にプレス成形された後、内径側と外径側との間を所定の曲率で折り曲げることにより形成される。
この板バネ22は、図2(a)に示すように、シール部品21のバネ室21bに反力を蓄えた状態で組み込まれる。バネ室21bに組み込んだ板バネ22は、内径側の端部がシール部品21の返し部21cに係合することでバネ室21bからの脱落が防止されている。
1)実施例1の軸シール部8は、PTFE材を使用したシール部品21とステンレス鋼板より形成される板バネ22とを組み合わせて構成されるので、従来技術(特許文献1)に係るゴム製のシール部材と比較して耐久性が向上する。つまり、シール部品21の材料であるPTFE材は、酸に侵されることがなく安定しており、且つ膨潤することもない(凝縮水を吸収しない)ので、酸性の凝縮水が発生する環境下でもシール部品21の劣化を小さくできる。
実施例1では、スコッチヨーク機構を使用してシャフト5を軸方向に移動させているが、スコッチヨーク機構に替えてステッピングモータを使用することもできる。
2 ガス通路
3 ハウジング
4 軸受
5 シャフト
6 バルブ
7 バルブシート
8 軸シール部
21 シール部品
22 板バネ
Claims (3)
- EGRガスが流れるガス通路(2)を形成するハウジング(3)と、
前記ガス通路(2)に設けられるバルブシート(7)と、
前記ハウジング(3)に軸受(4)を介して摺動可能に支持され、軸方向の一端側が前記ガス通路(2)内に突き出るシャフト(5)と、
前記ガス通路(2)内で前記シャフト(5)の端部に固定され、前記シャフト(5)の軸方向移動により前記バルブシート(7)に対し垂直方向に移動して前記ガス通路(2)を開閉するバルブ(6)と、
前記シャフト(5)の軸方向で前記軸受(4)より一端側に配置されて前記ハウジング(3)と前記シャフト(5)との間に生じる隙間をシールする軸シール部(8)とを備えるEGRバルブ装置(1)であって、
前記シャフト(5)は、前記バルブ(6)のリフト量に応じて前記軸シール部(8)の締め代が変化するように軸方向で異なる軸径を有し、
前記軸シール部(8)は、
PTFE(4フッ化エチレン樹脂)材をリング状に成形して設けられ、前記シャフト(5)の外周に嵌合するシール部品(21)と、
ステンレス鋼板より形成されて前記シール部品(21)に対し径方向に反力を蓄えた状態で組み付けられる板バネ(22)とで構成され、
前記板バネ(22)の反力が前記シール部品(21)に付与されて前記シャフト(5)に対する締め代が確保されることを特徴とするEGRバルブ装置。 - 請求項1に記載したEGRバルブ装置(1)において、
前記シール部品(21)は、リング状の内周面にリップ(21a)を有し、このリップ(21a)が前記板バネ(22)の反力を受けて前記シャフト(5)の外周面に押圧されていることを特徴とするEGRバルブ装置。 - 請求項1または2に記載したEGRバルブ装置(1)において、
前記シャフト(5)は、前記バルブ(6)が前記バルブシート(7)に着座して前記ガス通路(2)を閉じている閉弁時に前記軸シール部(8)の締め代が大きくなり、前記バルブ(6)が前記バルブシート(7)から離座して前記ガス通路(2)を開く開弁時に前記軸シール部(8)の締め代が小さくなるように軸方向で径が異なることを特徴とするEGRバルブ装置。
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