JP2017522513A - ストッパ座金を備えた特に自動車用の流体循環弁およびそのような弁の製造方法 - Google Patents

ストッパ座金を備えた特に自動車用の流体循環弁およびそのような弁の製造方法 Download PDF

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ヴァレオ システム ドゥ コントロール モトゥール
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Abstract

本発明は、管(3)を有する弁本体(2)と、軸(4)に固定された前記管(3)を閉鎖する閉鎖フラップ(5)と、前記軸(4)を制御する回転部材(21)であって、前記軸(4)の近位端部(12)に固定され、回転することで前記閉鎖フラップ(5)による前記管(3)の開閉を選択的に制御する前記回転部材と、前記制御部材(21)のねじり戻しばね(42)と、を備え、ストッパ(76)が、前記戻しばね(42)の力に抗して、前記弁本体(2)と連動して前記管(3)内の前記閉鎖フラップ(5)を軸線方向位置に保持するように、前記近位端部(12)とは反対側の前記軸(4)の遠位端部(11)に設けられ、前記ストッパ(76)が、前記軸(4)の前記側端部(11)に固定された平座金(102)を備えた、自動車用の流体循環弁に関する。

Description

本発明は、特に自動車用の流体循環弁、およびこのような弁の製造方法に関する。
本発明は、ガソリンかディーゼルかを問わず、内燃機関の吸気絞り弁としての用途が特に意図されている。また、排出ガス再循環弁または「EGR弁」(EGRとは「排出ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)」)としての用途も見いだすことができる。さらに、本発明の範囲から逸脱しない限り、本発明に係る弁の他の用途も可能である。
流体が通る管を有する本体と、フラップと、フラップが固定された回転自在の軸と、軸の回転を制御する回転部材とを備えた流体循環弁が知られている。フラップの回転によって、管内を循環する流体の流量を調整することができる。制御部材つまりフラップの回転は、制御部材のねじり戻しばねの作用に抗して、電動モータにより制御される。戻しばねは、弁が作動しない状態で、弁を開閉する所定の位置に制御部材を保持している。
軸は、例えば、金属シャフトによって構成されている。制御部材は、プレートと、プレート上にオーバーモールドされたプラスチック材料から構成されるセクタギヤと、を備えている。金属シャフトは、その軸線方向端部をプレートの穴に押し出すことによって、制御部材に留められる。または、制御部材は、金属シャフトの上にオーバーモールドされる。
軸の対向端部(以下、遠位端部)では、ねじり戻しばねの引張り動作と連動して弁本体の位置に軸を保持し、制御部材を介して軸に力を及ぼすストッパが形成されることが知られている。
これを行うために、軸の円筒部に取り付けられた後溶接される折り曲げ型の座金を、軸の遠位端部に固定することが知られている。折り曲げ型の座金と弁本体との間には、回転軸をガイドする肩付き軸受を配置することができる。
かかる実施形態のストッパには、摩擦と振動に対して十分に耐えられる。しかしながらこのストッパは、軸線方向にかなり大きい。
軸が弁本体の位置に保持されることを保証する、他の構成が提案されている。
まず、軸の溝内に挿入され、2つの固定部分間、例えば軸受と弁本体との間に挟まれたサークリップによって、ストッパを実現することが提案されている。この場合、軸の位置は、独立して、戻しばねの動作を保証する。これに加えて、溝は、原則的に、軸と全く同じ高さに位置し得る。かかる解決策は、コンパクトで組立てが簡単である。
別の提案されている構成によれば、軸の遠位端部において弁本体に取り付けられ軸の遠位端部に固定されたピンによって、ストッパが実現される。
しかしながらこの2つの場合では、振動および摩擦に対して耐えられる組立てを保証するのに、高価な表面処理が必要である。またピンの組立ては、かなりの面積をとる。
本発明の目的は上述の課題を克服し、この意味において流体が通る管を有する弁本体と、前記管を閉鎖する閉鎖フラップと、前記閉鎖フラップが固定された軸と、前記軸を制御する回転部材であって、前記軸の近位端部に固定され、前記閉鎖フラップによる前記管の開閉を選択的に制御する前記回転部材と、制御部材のねじり戻しばねと、を備え、ストッパが、前記戻しばねの力に抗して、前記弁本体と連動して前記管内の前記閉鎖フラップを軸線方向位置に保持するように、前記近位端部とは反対側の前記軸の遠位端部に設けられ、前記ストッパが、前記軸の側端部に固定された平座金を備えた、特に自動車用の流体循環弁を提案することである。
したがって、本発明によれば、弁本体における軸の位置の保持は、軸の側端部に固定された平座金によって保証される。かかる解決策は、特に、軸の端部に取り付けられた折り曲げ型の座金を用いる既知の解決策よりもコンパクトである。一方、本明細書において提案される解決策には、特別の表面処理が必要でない。
一緒にまたは別々に実行することができる種々の実施形態によれば、
前記平座金が固定された前記側端部には円形の溝があり、前記軸の前記側端部と前記溝内に収容された前記平座金との間には溶接ビードがあり、
前記平座金が固定された前記側端部にはセンタリングピンがあり、該センタリングピンの基部に溝が形成されることが好ましく、
前記弁本体に対して回転可能に前記軸をガイドする遠位軸受は、前記平座金と前記弁本体との間に配置され、前記平座金は前記弁本体に対して前記遠位軸受と接触し続け、
前記弁本体には、前記遠位軸受を収容するハウジングを形成する肩部があり、
前記弁は、前記平座金の前記閉鎖フラップとは反対側に、前記弁本体に対して回転可能に前記軸をガイドする近位軸受を備え、該近位軸受と前記弁本体との間において軸線方向に接合部が配置されていることが好ましく、
前記弁は、前記平座金の前記閉鎖フラップとは反対側に、前記弁本体に対して回転可能に前記軸をガイドする口金と、一体型の接合部と、を備える。
また、本発明は、流体循環弁、特に自動車用の弁の製造方法であって、
a)閉鎖フラップによって閉鎖される管を有する弁本体を成形する工程と、
b)前記閉鎖フラップが前記管内に収容されるように、前記弁本体に軸を挿入する工程と、
c)制御部材とは反対側の前記軸の側端部に平座金を固定する工程と、
からなる工程を含み、
前記軸の前記側端部に前記平座金が溶接され、溝内に溶接ビードが形成されることが好ましく、
溶接時に、前記弁本体または遠位軸受上に前記平座金を押し付ける力と、前記平座金上に前記軸を押し付ける力とが加えられ、前記弁本体または前記遠位軸受上に前記平座金を押し付ける前記力が、前記平座金上に前記軸を押し付ける前記力よりも大きく、
前記制御部材に対する前記軸の反対側の端部にあるように、前記軸の前記側端部にセンタリングピンと、該センタリングピンの基部に溝とを形成する工程を含む方法にも関する。
添付図面は、本発明をどのように実行することができるかをさらに明らかにする。これらの図では、同一の参照符号は同様の要素を示す。
流体循環弁の例示的実施形態の一部の軸線方向断面図である。 図1の弁の制御軸と駆動部材のアセンブリの斜視図である。 図2の駆動部材のプレートの斜視図を示す。 図1の詳細断面拡大図を概略的に示す。 図1の弁の製造工程時の、図4と同様の詳細を示す。
図1に示されているように、本発明は、特に自動車用の流体循環の弁1に関する。流体循環の弁1は、熱機関の吸入ガス流量を調整する弁、特にディーゼル機関の絞り弁である。
弁は本体2を備え、その内部には、流体を循環させる管3が設けられている。ここで、本体2は、分岐内で循環するガスの一部が管内を流れ、エンジンの方に進み燃焼に関与するように、接合部を介してエンジンの吸気ラインに取り付けられることが意図される。接合部および吸気ライン自体はよく知られており、図示していない。
通常の鋳造から得られる弁1の本体2には、回転自在に結合された軸4と、軸4の長手方向軸線Aの周りを回転する矢印20によって示されているように、軸4の角度位置の機能に応じて、多かれ少なかれ管3を閉鎖することができるフラップ5と、が収容されている。
軸4は、固定部材14、本明細書では、スクリューナット機構または他の機構によって閉鎖フラップ5に回転可能に連結されており、これによって、2つの終端位置間で軸とともにフラップは回転することができる。終端位置の一方は、図1のように完全に開いていることで流体を通す。図示されていない終端位置の他方は、その通路を閉鎖しそして、フラップは管3の側壁に対して適用される。
弁1はさらに、例えば、本体2と軸4との間に、長手方向軸線に対して軸4を回転運動させる旋回連結手段、本明細書では下方(または遠位)軸受6と上方(または近位)軸受7、2つの軸受も備えている。
特に、本体2には、軸4を通す環状断面のハウジングを形成するように、管3に対して直交し正反対に通過する2つの整列穴9A、9Bが設けられている。これらの整列穴9A、9Bはそれぞれ、旋回連結手段、すなわち2つの軸受6、7を収容する。これらの軸受6、7は環状断面の円筒状であり、この例では、弁本体2に対する位置に回転可能かつ並進可能に固定されるように、整列穴9A、9B内に圧入される。これらの固定された軸受6、7は、例えば、強化された耐久性をもたらす、適切な自己潤滑性および防錆特性が保証される材料から製造される。このため軸受6、7は、銅とニッケルもしくはスズの合金、またはステンレス鋼から構成され得る。
これらの2つの軸受6、7内には軸4が収容され、軸受は、軸と軸受との間に設けられた滑り嵌めによって、自由に軸線Aの周りを旋回することができる。図1を参照して下方と称される軸の端部11は、対応する軸受6内に嵌め込まれ、一方、他方の上方端部12は他方の軸受7を通り、弁1の本体2の外側に出て、軸4の回転を制御する部材21に連結される。
図2においてさらに明らかになるように、制御部材21は、例えば、軸4を中心とする中央部24と、フラップの角変位よりもわずかに大きな角度をなした扇形領域を形成しギヤ歯28を備える半径方向突起26と、を備えたセクタギヤ22である。
ここで、図1を再び参照すると、セクタギヤ22が、軸4の長手方向軸線Aと平行な接合軸32の周りを本体2に対して回転自在の復帰ギヤ30に回転可能に連結されていることが確認できる。弁1は、さらに、図示されていない電動モータ、特にステッピングモータも備えている。電動モータは復帰ギヤ30の大歯車36と噛み合い、セクタギヤ22は復帰ギヤ30の小歯車37と噛み合う。その結果、モータの作動によって復帰ギヤ30の回転がもたらされ、復帰ギヤ30の回転が、今度はセクタギヤ22の回転をもたらし、このようにして軸4を介してフラップ5が回転する。
制御部材21、中間歯車30および/またはモータは、カバー40によって閉められた弁のハウジング38内に配置されている。
弁は、さらに、フラップ5を静止位置、本明細書では、開位置に位置決めすることができる、ねじりばね42も備えている。換言すると、ねじりばね42は、制御部材21の位置の戻しばねである。静止位置とは、弁のモータが作動しないときに採用される位置を意味する。ねじりばね42は、本明細書では上方肩部44を介して一方が、本体2上で支承され、また、スリット46において制御部材21上に支承されている(図2)。ねじりばね42は、特に長手方向軸線Aを中心として配置されている。
ここで、制御部材21は、軸4の上にオーバーモールドされている。このようにして、これらの2つの部分間の遊びのない結合が保証される。さらに、2つの部分は、本体2に組み付ける前に、あらかじめ組み立てることができる。
制御部材21は、例えば、プラスチック材料から構成され、および/または、軸は、例えば、金属、特にステンレス鋼から構成される。
ここで、制御部材21は、壁を備えている。これらの壁は、半径方向に延びる壁50の先で軸線方向に延び、特に軸4に対して直交する孔48を形成し、ギヤ歯28を支える。制御部材は、孔48と同じ高さで軸4の上にオーバーモールドされている。軸は、さらに、制御部材4がオーバーモールドされた溝52も備え得る。孔48および/または溝52は、制御部材21と軸の効果的な結合に寄与する。
弁1は、制御部材21の角度移動の範囲を定める1つ以上の半径方向ストッパ56、56’(図2および3)を画定する、特に金属製のプレート54も備え得る。より正確には、プレート54は軸4に回転可能に連結され、制御部材21にオーバーモールドされている。一方、弁1の終端の角度位置において、半径方向ストッパ56、56’は、弁本体2に設けられた不可視の成形体と接している。このようにして、制御部材21の角変位が画定される。
図3に最もよく見ることができるように、プレート54は、半径方向ストッパ56、56’がそれぞれの終端となる2つの半径方向アーム58、58’を備えている。
プレート54は、さらに、アーム58、58’の交差部分において、軸4を通す口60も備える。軸4および通過口60は、プレート54から軸4への半径方向係止力の伝達を互いに保証するように構成されている。このため、軸4には平坦部分62(図1)があり、通過口60には直線部分64がある。軸4は、平坦部分62が直線部分64に支承されるように、通過口60に嵌合されている。このため、セクタギヤ22には、本体2に対するプレート54の係止における衝撃時に勢いが加えられない。
図1および2を再び参照すると、弁1がさらにセンサ標的66も備えることが確認できる。センサ標的66は、例えば、平らな磁石のような磁気センサ標的、すなわち、直方体状の磁石であり、直方体状の磁石のうち、最も広い2つの面は、制御部材21の回転軸線Aに対して直交するように配置される。磁石66は、本明細書では弁1のカバー40上に配置された磁気センサ68、特にホール効果プローブに影響を及ぼすようにされた磁場を発生させる。
平らな磁石66は、ほぼ直方体である。磁石66には、軸4の長手方向軸線Aに対して直交するように配置された2つの面がある。さらに、磁石66は、長手方向軸線A上を中心として配置されている。このため平らな磁石は、長手方向軸線Aに対して直交する面において平行な磁場線を局所的に発生させる。このように、制御部材21の角度位置、したがってフラップ5の位置は、磁場線の同じ角度位置に相当し、このことは寸法の信頼性を高める。
弁1は、さらに、センサ標的66を収容するハウジング70も備えている。ハウジング70は、弁1の可動部間の角度の遊びも低減するように、好適には制御部材21の成形から得られる。また、このようなハウジング70を製造する方法によって、弁の製造に必要な操作の数を制限することもできる。ただし、センサ標的66は、ハウジング70が形成された後に、ハウジング70内に挿入される。このため、ハウジング70は、センサ標的66にオーバーモールドすることによっては得られない。これによって、制御部材21の成形時にセンサ標的を破損しないようにすることができる。
ただし、ハウジング70は、4つの壁72によって形成される。
ハウジング70およびセンサ標的66は、相補的な形状、特に直方体状であることが好ましい。センサ標的66は、例えば、ハウジング70の底部に水平に配置される。
ハウジング70の壁72には、さらに、制御部材21の回転軸線Aに沿って突出した舌部74も備える。舌部74は、ハウジング70内にセンサ標的66が挿入されると、ハウジング70内の保持を保証するように、センサ標的66上に折り曲げられている。
一方、図に示されている軸4は、制御部材21とは反対側の軸の端部11に(すなわち、制御部材21が固定されている、軸4の端部とは反対側に)位置する軸線方向ストッパ76を備えている。端部11は、以下、軸4の近位端部に固定された制御部材21に対して、軸4の遠位端部と称する。このようにして、制御部材21および軸4によって構成された可動式アセンブリの本体2の組立てが助けられる。そして実際に、閉鎖フラップ5から制御部材21へ延びる、軸4の長手方向セグメント78は、軸線方向ストッパと連動しない。軸線方向ストッパは、軸4から遠位にある部分に設けられている。セグメント78は、以下、自由領域と称する。軸線方向ストッパ76によって、軸4上のねじり戻しばね42の引張り力に抗し、弁本体2と連動して、管3内の閉鎖フラップ5を軸線方向位置に保持することができる。この引張り力は、穴9Aおよび9Bから軸4を外す傾向がある。
ここで、自由領域78は、特に、閉鎖フラップ5を固定するスリット82の上方端部80から孔48の下方端部84に位置する。換言すると、自由領域78は、制御部材21を収容するハウジング38の方へ、制御軸4の通路9Bに対してまっすぐに位置する。
ここで、軸線方向ストッパ76は、軸4の遠位側端部11に、すなわち軸4の軸線Aに対して直交する軸4の遠位側端部11の環状面に固定された平座金102を備えている。平座金102の使用によって、軸線方向のサイズの小さなストッパを得ることが可能となる。軸の側端部への平座金102の固定によって、高価な表面処理を行う必要を回避することができる。
軸4の遠位端部11への平座金102の固定は、特に溶接によって行うことができる。座金102と軸の遠位端部11との間の溶接ビードは、360°の角度範囲にわたって延びていることが好ましく、さらに、溶接ビードは円形であることが好ましい。当然のことながら、溶接ビードは他の形状であってもよく、また、不連続であってもよい。
座金102の整列を保証するように、すなわち、特に、軸線方向の座金を整列するか、または少なくとも軸の軸線と平行に整列することを保証するように、溝は軸の遠位端部11の表面に設けることができ、溝は、軸4に座金102を溶接するのに用いられる溶接ビードを収容する。このため、溶接ビードは、軸4の遠位端部11の表面に対する過剰な厚さをもたらすことはなく、座金102は、溝を形成しない軸の側端部のほぼ全表面に載置される。
溝104は、図4に示されているように、側端部11の表面に形成されたセンタリングピン106の下部すなわち基部に形成され、座金102の中央開口部と連動し軸4に対して座金102が中央に寄せられることを保証するようになっていることが好ましい。センタリングピン106は、好適には軸4の遠位端部11を機械加工して形成され、この機械加工によってピン106の基部に自然に溝が形成される。ここで、溝104の一部は半円状で示されているが、この部分は異なる形状であってもよい。特に溝の一部の半径方向外側部に、面取り部があってもよい。また、溝104は、軸4による機械的応力集中を最小限にすることができる。
軸線方向ストッパ76および本体2は、好適には、互いに制御部材21への方向である第1の方向において、本体2に座金102を軸線方向に固定するように構成され、第1の方向は、ねじりばね42によって軸に伝えられる軸線方向の力の方向に相当する。
ここで、軸受6は、座金102と弁本体2との間に配置されている。軸4の効果的なガイドを保証するように、肩付き軸受6は、弁本体102の肩部によって形成された相補的な形状のハウジング内に収容される。座金102は、弁本体2に対して軸受6を保持する。
一方、弁は、軸線方向ストッパが、第1の方向とは反対の第2の方向において、軸線方向に固定されるように、構成されている。
上述したように、そして図2に見ることができるように、制御部材21はスリット46を備えている。スリット46は、図2には示されていないが図1に見ることができる、ねじりばね42の一方の端部を収容する。スリット46は、制御部材21の壁50の中を軸線方向に通っている。スリット46は、好適にはねじりばね42の2つの連結位置を画定する。
スリット46は、例えば、角度をなした扇形領域に沿って、軸4の長手方向軸線Aを中心として位置づけられている。このため、スリット46は、その角度をなした端部それぞれにねじりばね42を連結する位置を画定している。
弁の本体は、例えば成形によって、弁本体2の上述した部品の組立て前に製造される。そして、部品の組立ては、以下のように行うことができる。接合シール100ならびに上方軸受7および下方軸受6が、第1の肩部を含むそれぞれの肩部において本体2に配置される。または、上方軸受アセンブリ7および接合シール100は、軸4のガイド口金と一体型接合部に置き換えてもよい。
そして、制御部材21と軸4とを備える可動式アセンブリが、上方から下方に差し込まれて通過穴9A、9B内に取り付けられ、制御部材21と本体2との間にはねじりばね42が設置される。
その後、弁本体に軸4が挿入される前に、軸4上に機械加工されることが好ましいセンタリングピン106によって、座金102が軸の遠位端部11を中心として配置される。そして、平座金102が軸4の遠位端部11の表面に固定、特に溶接される。この場合、溶接ビードは、前述したように、溝104内に形成される。
軸の遠位端部11に座金102を溶接する工程時に、座金102は、次に示す二重の力を受けることが好ましい。
軸受6上に(または軸受6の非存在下では弁本体2上に)座金102を押し付ける力P1、および
座金102上に軸4を押し付ける力P2、
座金が常に軸受6(または軸受6の非存在下では弁本体2)に対して係止されるように、P1>P2である。平座金102が溶接されると、座金へのこのような二重の力によって保持面を最大にし、また軸4の軸線Aに対する平座金102の垂直性を最適化することができる。
説明してきたように、弁は、特に自動車用の流体循環弁として用途がある。特に、かかる弁は、内燃機関の吸気絞り弁、または排出ガス再循環弁もしくはEGR弁として用いることができる。
本発明は、図示した非限定的な例として図面を参照し前述した、例示的実施形態のみに限定されない。
特に溝104は、たとえ存在する溝に、付加的な操作を行う必要がないという利点がある場合であっても、あらゆる半径方向において、軸4の遠位端部11の表面に形成することができるが、これは当然のことながら、軸4の遠位端部11を機械加工することによって溝が形成されて、センタリングピン106が形成されるからである。

Claims (10)

  1. 流体が通る管(3)を有する弁本体(2)と、前記管(3)を閉鎖する閉鎖フラップ(5)と、前記閉鎖フラップ(5)が固定された軸(4)と、前記軸(4)を制御する回転部材(21)であって、前記軸(4)の近位端部(12)に固定され、前記閉鎖フラップ(5)による前記管(3)の開閉を選択的に制御する前記回転部材と、制御部材(21)のねじり戻しばね(42)と、を備え、ストッパ(76)が、前記戻しばね(42)の力に抗して、前記弁本体(2)と連動して前記管(3)内の前記閉鎖フラップ(5)を軸線方向位置に保持するように、前記近位端部(12)とは反対側の前記軸(4)の遠位端部(11)に設けられ、前記ストッパ(76)が、前記軸(4)の側端部(11)に固定された平座金(102)を備え、前記平座金(102)が固定された前記側端部(11)に円形の溝(104)があり、前記軸(4)の前記側端部(11)と前記平座金(102)との間の溶接ビードが前記溝(104)内に収容されている、特に自動車用の流体循環弁。
  2. 前記平座金(102)が固定された前記側端部(11)にセンタリングピン(106)があり、該センタリングピン(106)の基部に溝(104)が形成されることが好ましい、請求項1に記載の弁。
  3. 前記弁本体(2)に対して回転可能に前記軸(4)をガイドする遠位軸受(6)が、前記平座金(102)と前記弁本体(2)との間に配置され、前記平座金(2)が前記弁本体(2)に対して前記遠位軸受(6)と接触し続ける、請求項1または2に記載の弁。
  4. 前記弁本体(2)に、前記遠位軸受(6)を収容するハウジングを形成する肩部がある、請求項3に記載の弁。
  5. 前記平座金(102)の前記閉鎖フラップ(5)とは反対側に、前記弁本体(2)に対して回転可能に前記軸(4)をガイドする近位軸受(7)を備え、該近位軸受(7)と前記弁本体(2)との間において軸線方向に接合部(100)が配置されていることが好ましい、前記請求項のうちのいずれか一項に記載の弁。
  6. 前記平座金(102)の前記閉鎖フラップ(5)とは反対側に、前記弁本体(2)に対して回転可能に前記軸(4)をガイドする口金と、一体型の接合部と、を備える、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の弁。
  7. 前記請求項のうちのいずれか一項に記載の弁(1)、特に自動車用の弁の製造方法であって、
    a)閉鎖フラップ(5)によって閉鎖される管(3)を有する弁本体(2)を成形する工程と、
    b)前記閉鎖フラップ(5)が前記管(3)内に収容されるように、前記弁本体(2)に軸(4)を挿入する工程と、
    c)制御部材(21)とは反対側の前記軸(4)の側端部(11)に平座金(102)を固定する工程と、
    からなる工程を含む前記方法。
  8. 前記軸(4)の前記側端部(11)に前記平座金(102)が溶接され、溝(104)内に溶接ビードが形成されることが好ましい、請求項7に記載の方法。
  9. 溶接時に、前記弁本体(2)または遠位軸受(6)上に前記平座金(102)を押し付ける力(P1)と、前記平座金(102)上に前記軸(4)を押し付ける力(P2)とが加えられ、前記弁本体(2)または前記遠位軸受(6)上に前記平座金(102)を押し付ける前記力(P1)が、前記平座金(102)上に前記軸(4)を押し付ける前記力(P2)よりも大きい、請求項7または8に記載の方法。
  10. 前記制御部材(21)に対する前記軸(4)の反対側の端部にあるように、前記軸(4)の前記側端部(11)にセンタリングピン(106)と、該センタリングピン(106)の基部に溝(104)とを形成する工程を含む、請求項7〜9のうちの一項に記載の方法。
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