JP2016205189A

JP2016205189A - バルブ装置

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Publication number: JP2016205189A
Application number: JP2015085778A
Authority: JP
Inventors: 政文鶴田; Masafumi Tsuruta
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2015-04-20
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-20
Also published as: JP6398855B2

Abstract

【課題】部品点数が増加することなく、シャフト１２と弁体１３の一体成形品であるＥＧＲバルブ４をハウジング３の内部に組み込むことができるＥＧＲ装置を提供する【解決手段】ハウジング３には、シャフト１２と弁体１３の一体成形品であるＥＧＲバルブ４をハウジング３の内部へ組み込むことができる挿入孔７が形成される。この挿入孔７は、ガス通路２に対し軸受孔６と反対側の位置に形成され、ＩＮ側のガス通路２の内周面に開口している。一体成形品であるＥＧＲバルブ４は、あらかじめ軸受孔６の内周に軸受を圧入固定した状態およびガス通路２に円筒ノズル９を圧入固定する前の状態で挿入孔７の内部へ挿入される。ＥＧＲバルブ４をハウジング３の内部に組み込んだ後、ガス通路２の内周に円筒ノズル９を圧入固定することで、ガス通路２の内周面に開口する挿入孔７の開口部が円筒ノズル９によって気密に塞がれる。【選択図】図４

Description

本発明は、シャフトの回転に応じて流体通路の開口面積を可変する弁体を有し、この弁体がシャフトの端部に一体成形されたバルブ装置に関する。

従来技術として、特許文献１に開示される排気ガス制御弁がある。
この排気ガス制御弁は、ガス通路を形成するハウジングと、軸受を介してハウジングに回転自在に支持されるシャフトと、このシャフトの一方の端部に一体成形されてガス通路を開閉可能に配置される弁体等より構成される。
ハウジングには、シャフトと弁体を組み付ける際に、シャフトの組み付け方向から弁体をガス通路内へ挿入することができるバルブ挿入口が形成される。このバルブ挿入口は、例えば楕円形状を有し、その楕円形状の長径（長軸の長さ）が弁体の外径より大きく形成される。
シャフトと弁体を別体に設けると、弁体をシャフトの端部に固定するための溶接あるいはスクリューによる締結が必要となるが、特許文献１の構成によれば、シャフトと弁体を一体成形できるので、溶接あるいはスクリューによる締結が不要である。

特開２００８−２２３５０５号公報

ところで、ハウジングには、バルブ挿入口の反ガス通路側に軸受を保持するための軸受孔が形成される。この軸受孔は、必然的にバルブ挿入口の長径以上の内径を有する。しかし、排気ガス制御弁に使用される軸受の外径が弁体の外径より小さいため、軸受孔の内周に直接、軸受を圧入固定することができない。従って、特許文献１では、軸受孔の内周に円筒形状の軸受ホルダを配置し、この軸受ホルダの内周に軸受を圧入固定する構造を採用している。
このため、特許文献１に係る従来技術では、新たな部品（軸受ホルダ）が必要となり、部品点数の増加によるコストアップを招く。また、軸受孔と軸受との間に軸受ホルダが介在するため、軸受孔の内周に直接、軸受を圧入固定する場合と比較して、軸受孔の軸心に対するシャフトの同軸度が低下する問題が生じる。
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、部品点数が増加することなく、シャフトと弁体の一体成形品をハウジングの内部に組み込むことができるバルブ装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、流体の通り道を形成する流体通路および前記流体通路の内周面に開口して前記流体通路と交差する方向に延びる軸受孔を有するハウジングと、前記軸受孔の内周に圧入固定される軸受を介して前記ハウジングに回転自在に支持され、一方の端部が前記流体通路の内部へ突き出るシャフトと、このシャフトの一方の端部に一体成形されて前記流体通路を開閉可能に配置される弁体とを備えるバルブ装置であって、前記ハウジングは、前記流体通路の内周面に開口して前記シャフトと前記弁体の一体成形品を前記ハウジングの内部へ組み込むことができる挿入孔を有し、この挿入孔が前記流体通路に対し前記軸受孔と反対側の位置に形成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、シャフトと弁体の一体成形品をハウジングに形成された挿入孔よりハウジングの内部へ組み込むことができる。すなわち、シャフトと弁体の一体成形品を軸受孔から挿入する必要がないので、軸受孔の内径を弁体の外径以上に拡大しなくても良い。これにより、軸受孔の内周に直接、軸受を圧入固定できるので、特許文献１に開示された軸受ホルダを廃止できる。その結果、部品点数の削減によるコストダウンが可能であり、且つ、軸受孔と軸受との間に軸受ホルダが介在しないので、軸受孔の中心に対するシャフトの同軸度が向上する。

実施例１に係るＥＧＲ装置の断面図である。実施例１に係るシャフトと弁体の一体成形品をハウジングの内部へ組み込んだ状態を示す断面図である。実施例１に係る挿入孔の開口部形状を示すハウジングの平面図（図２のＡ視図）である。実施例１に係るシャフトと弁体の一体成形品をハウジングに形成された挿入孔よりハウジングの内部へ組み込む前の断面図である。実施例１に係る円筒ノズルをガス通路の内周に圧入固定する前の断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１は、エンジンの燃焼室より排出される排気ガスの一部（以下、ＥＧＲガスと呼ぶ）をエンジンの吸気側へ戻すためのＥＧＲ装置１に本発明のバルブ装置を適用した一例を説明する。
ＥＧＲ装置１は、図１に示すように、ＥＧＲガスが流れるガス通路２を形成するハウジング３と、ＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲバルブ４と、このＥＧＲバルブ４を全閉位置へ付勢するリターンスプリング５と、このリターンスプリング５の付勢力に抗してＥＧＲバルブ４を駆動するバルブ駆動手段（後述する）と、ＥＧＲバルブ４の開度を検出する回転角センサ（後述する）等を備える。

ハウジング３は、例えば、アルミダイカストにより製造され、ガス通路２の他に、軸受孔６、挿入孔７、ギヤ室８（図２参照）等が形成される。
ガス通路２は、図１に示すように、ＥＧＲガスが流入するＩＮ側（図示右側）とＥＧＲガスが流出するＯＵＴ側（図示左側）との間にＥＧＲガスの流れ方向が変化する屈曲部が設けられる。つまり、屈曲部よりＩＮ側のガス通路２の軸心方向とＯＵＴ側のガス通路２の軸心方向とが所定の角度で交差している。屈曲部よりＩＮ側のガス通路２には、金属製（例えばステンレス製）の円筒ノズル９が圧入固定される。
軸受孔６は、図４に示すように、ＯＵＴ側のガス通路２と直交する方向に形成され、ハウジング３の図示上端に開口する一端側からガス通路２の内周面に開口する他端側へ向かって内径が段階的に小さくなる段付き状を有する。

ＥＧＲバルブ４は、軸受孔６の内周に圧入固定される二つの軸受１０、１１によって回転自在に支持されるシャフト１２と、シャフト１２の一方の端部に一体成形されて円筒ノズル９の内部に配置される弁体１３とで構成される。
シャフト１２は、一方の端部がＩＮ側のガス通路２を形成する円筒ノズル９の内部へ突き出ている。弁体１３は、図２に示すように、円筒ノズル９の軸心方向と直交する向きに配置され、シャフト１２の軸心方向に対し所定の角度だけ傾いた状態でシャフト１２の端部に一体成形されている。この弁体１３には、外周面全周に断面矩形状に凹設された周方向溝が形成され、この周方向溝にシールリング１４が装着される。シールリング１４は、弁体１３がＩＮ側のガス通路２を全閉するバルブ全閉時に、円筒ノズル９の内周と弁体１３の外周との間に生じる隙間を塞ぐシール機能を有する。なお、図１、図２は、バルブ全閉時の状態を示している。

二つの軸受１０、１１は、例えば、滑り軸受とボールベアリングである。この二つの軸受１０、１１の間には、ＥＧＲガスに含まれるオイルがギヤ室８へ流入すること防止するオイルシール１５が配設され、軸受１０の反オイルシール側には、カーボンデポジット等の異物の侵入を防止するガスシール１６が配設される。
バルブ駆動手段は、電力の供給を受けてトルクを発生するモータ（図示せず）と、このモータの駆動トルクを増幅してシャフト１２に伝達するギヤトレインとで構成される。
モータは、例えば直流モータであり、ＥＣＵ（図示せず）によって通電制御される。
ギヤトレインは、ハウジング３に形成されるギヤ室８に配置され、複数の平歯車を噛み合せて構成される。具体的には、モータの出力軸に取り付けられるピニオンギヤ（図示せず）と、シャフト１２の他方の端部に取り付けられるバルブギヤ１７（図１参照）と、ピニオンギヤの回転をバルブギヤ１７に伝達する中間ギヤ（図示せず）とで構成される歯車減速手段である。

回転角センサは、バルブギヤ１７の内周に取り付けられる永久磁石１８と、センサカバー１９（図１参照）に保持されて永久磁石１８の内側に配置されるホールＩＣ２０とを備える。ホールＩＣ２０は、バルブギヤ１７と共に永久磁石１８が回転すると、ホール素子を貫く磁束密度に比例した電気信号をＥＣＵへ出力する。
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ＥＧＲバルブ４の目標開度を演算し、ホールＩＣ２０によって検出されるＥＧＲバルブ４の実開度が目標開度と一致するようにモータへの供給電力をフィードバック制御する。
センサカバー１９は、図１に示すように、ギヤ室８を形成するハウジング３の端面にシール部品２１を介して組み付けられ、スクリュ２２等によりハウジング３に固定されて、ギヤ室８を気密に覆っている。

続いて、本発明の挿入孔７およびＥＧＲバルブ４の組み付け手順について説明する。
ハウジング３には、シャフト１２と弁体１３の一体成形品であるＥＧＲバルブ４をハウジング３の内部へ組み込むことができる挿入孔７が形成される。この挿入孔７は、図２に示すように、ガス通路２に対し軸受孔６と反対側の位置に形成され、ＩＮ側のガス通路２の内周面に開口している。つまり、挿入孔７は、軸受孔６と同一軸心上に形成される。挿入孔７の軸心方向と直交する断面形状は、図３に示すように、楕円形状を有し、その楕円形状の長径が弁体１３の外径より大きく形成される。
ＥＧＲバルブ４は、図４に示すように、あらかじめ軸受孔６の内周にガスシール１６、軸受１０、オイルシール１５、軸受１１を組み付けた状態およびＩＮ側のガス通路２に円筒ノズル９を圧入固定する前の状態で挿入孔７の内部へ挿入される。

シャフト１２は、挿入孔７を通過した後、ガス通路２を通り抜けて軸受孔６の内部へ挿入され、反弁体側の端部（他方の端部）が、ガスシール１６、軸受１０、オイルシール１５、軸受１１の内側を順に挿通してギヤ室８に取り出される。
弁体１３は、挿入孔７を通過してＩＮ側のガス通路２の内部に配置される。なお、シールリング１４は、弁体１３を挿入孔７の内部へ挿入する前に、あらかじめ弁体１３の外周に装着される。
ＥＧＲバルブ４をハウジング３の内部に組み込んだ後、図５に示すように、ＩＮ側のガス通路２の内周に円筒ノズル９を圧入固定する。これにより、ガス通路２の内周面に開口する挿入孔７の開口部が円筒ノズル９によって気密に塞がれる。

〔実施例１の作用および効果〕
実施例１のＥＧＲバルブ４は、シャフト１２の一方の端部に弁体１３を一体成形した一体成形品であり、ガス通路２に対し軸受孔６と反対側に形成される挿入孔７よりハウジング３の内部へ組み込むことができる。すなわち、一体成形品であるＥＧＲバルブ４を軸受孔６から挿入する必要はないので、軸受孔６の内径を弁体１３の外径以上に拡大しなくても良い。これにより、軸受孔６の内周に二つの軸受１０、１１を直接、圧入固定できるので、特許文献１に開示された軸受ホルダを廃止できる。その結果、部品点数の削減によるコストダウンが可能であり、且つ、軸受孔６と二つの軸受１０、１１との間に軸受ホルダが介在しないので、軸受孔６の中心に対するシャフト１２の同軸度が向上する。
また、ＥＧＲバルブ４をハウジング３の内部に組み込んだ後、ガス通路２の内周面に開口する挿入孔７の開口部が円筒ノズル９によって気密に塞がれるので、ＥＧＲガスが外気へ流出することを防止できる。

〔変形例〕
実施例１では、軸受１０と軸受１１との間にオイルシール１５を配置しているが、例えば、軸受１１に使用されるボールベアリングにシール機能を持たせることでオイルシール１５を廃止することも可能である。
実施例１では、二つの軸受１０、１１に滑り軸受とボールベアリングとを使用する事例を記載したが、例えば、ボールベアリングを二連に配置して使用することもできる。
また、実施例１では、本発明のバルブ装置をＥＧＲ装置１に適用した事例を説明したが、ＥＧＲ装置１に限定されるものではなく、例えば、スロットルバルブ装置にも適用できる。
実施例１では、ＩＮ側のガス通路２の円筒ノズル９を圧入固定することで、ガス通路２の内周面に開口する挿入孔７の開口部を気密に塞いでいるが、例えば、プラグ等により挿入孔７を気密に塞ぐ構成を採用することも可能である。

１ＥＧＲ装置（バルブ装置）
２ガス通路（流体通路）
３ハウジング
４ＥＧＲバルブ（シャフトと弁体の一体成形品）
６軸受孔
７挿入孔
９円筒ノズル
１０軸受
１１軸受
１２シャフト
１３弁体

Claims

流体の通り道を形成する流体通路（２）および前記流体通路（２）の内周面に開口して前記流体通路（２）と交差する方向に延びる軸受孔（６）を有するハウジング（３）と、
前記軸受孔（６）の内周に圧入固定される軸受（１０、１１）を介して前記ハウジング（３）に回転自在に支持され、一方の端部が前記流体通路（２）の内部へ突き出るシャフト（１２）と、
このシャフト（１２）の一方の端部に一体成形されて前記流体通路（２）を開閉可能に配置される弁体（１３）とを備えるバルブ装置（１）であって、
前記ハウジング（３）は、前記流体通路（２）の内周面に開口して前記シャフト（１２）と前記弁体（１３）の一体成形品（４）を前記ハウジング（３）の内部へ組み込むことができる挿入孔（７）を有し、この挿入孔（７）が前記流体通路（２）に対し前記軸受孔（６）と反対側の位置に形成されていることを特徴とするバルブ装置。
請求項１に記載したバルブ装置（１）において、
前記流体通路（２）の内周に圧入される円筒ノズル（９）を有し、
前記流体通路（２）の内周面に開口する前記挿入孔（７）の開口部が前記円筒ノズル（９）によって気密に閉塞されることを特徴とするバルブ装置。
請求項１または２に記載したバルブ装置（１）において、
前記弁体（１３）は、前記シャフト（１２）の軸心方向に対し所定の角度だけ傾いた状態で前記シャフト（１２）の一方の端部に一体成形され、
前記挿入孔（７）は、自身の軸心方向と直交する断面形状が楕円形状を有し、その楕円形状の長径が前記弁体（１３）の外径より大きいことを特徴とするバルブ装置。