JP2019218889A

JP2019218889A - 排ガス再循環バルブ

Info

Publication number: JP2019218889A
Application number: JP2018116128A
Authority: JP
Inventors: 史朗高岡; Shiro Takaoka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2019-12-26

Abstract

【課題】ＥＧＲバルブの軸方向のサイズダウン及び部品点数の削減を実現する。【解決手段】ＥＧＲバルブは、バルブ４の閉弁方向にロッド３を付勢する板バネ２を備える。板バネ２は、周縁から中心に向かう螺旋状のスリット２ｃが複数設けられた底面部２ａと、底面部２ａの周縁に設けられた円筒部２ｂとを有する。底面部２ａの中心の開口部２ｄはロッド３に固定され、円筒部２ｂはハウジング１に保持される。ハウジング１は、空間１ｃの壁面に設けられた、板バネ２の円筒部２ｂを保持する環状の段差部１ｄを有する。【選択図】図１

Description

この発明は、車両に搭載される排ガス再循環（ＥＧＲ）バルブに関するものである。

従来、ポペット式の排ガス再循環バルブは、流量を確保するため、ポペット弁のストローク量を長く設定できるコイルバネを採用していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３４２９０８号公報

特許文献１に係る排ガス再循環バルブは、コイルバネを設置するために軸方向に大きなスペースが必要であった。また、特許文献１に係る排ガス再循環バルブは、コイルバネとロッドとを締結するためのホルダ等が必要であった。このように、従来の排ガス再循環バルブは、コイルバネを使用する構成であるので、軸方向のサイズが大きく、かつ、部品点数が多いという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、軸方向のサイズダウン及び部品点数の削減を実現した排ガス再循環バルブを提供することを目的とする。

この発明に係る排ガス再循環バルブは、軸方向に動作するシャフトを有する直動アクチュエータと、直動アクチュエータが取り付けられた円筒形状の空間及び排ガスが流れる通路を内部に有するハウジングと、通路を開閉するバルブと、一端部が通路の内部でバルブに固定され、他端部が空間の内部でシャフトに当接してバルブを開弁方向に作動させるロッドと、記空間の内部に配置され、バルブの閉弁方向にロッドを付勢する板バネとを備え、板バネは、周縁から中心に向かう螺旋状のスリットが複数設けられた底面部と、底面部の周縁に設けられた円筒部とを有し、底面部の中心はロッドに固定され、円筒部はハウジングに保持され、ハウジングは、空間の壁面に設けられた、板バネの円筒部を保持する環状の段差部を有するものである。

この発明によれば、コイルバネに代えて板バネを使用するようにしたので、軸方向のサイズダウン及び部品点数の削減を実現できる。

実施の形態１に係る排ガス再循環バルブの構成例を示す断面図であり、閉弁状態である。実施の形態１に係る排ガス再循環バルブの構成例を示す断面図であり、開弁状態である。実施の形態１に係る排ガス再循環バルブの板バネの構成例を示し、図３ＡはＣ−Ｃ断面図、図３Ｂは平面図である。図４Ａは、図１のＡ領域の一例を示す拡大図であり、図４Ｂは、図２のＢ領域の一例を示す拡大図である。図５Ａは、図１のＡ領域の変形例を示す拡大図であり、図５Ｂは、図２のＢ領域の変形例を示す拡大図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る排ガス再循環バルブの構成例を示す断面図であり、閉弁状態である。図２は、実施の形態１に係る排ガス再循環バルブの構成例を示す断面図であり、開弁状態である。この排ガス再循環バルブ（以下、「ＥＧＲバルブ」と称する）は、エンジンの吸気通路と排気通路とをつなぐ排ガス再循環通路に設けられて、エンジンの排ガスを吸気系へ再循環させるためのものである。

ＥＧＲバルブは、ハウジング１、板バネ２、ロッド３、バルブ４、及び直動アクチュエータ５を備える。ハウジング１の内部には、排ガスが流れる通路１ａと、直動アクチュエータ５が取り付けられる円筒形状の空間１ｃとが設けられる。通路１ａの壁面には、環状のバルブシート１ｂが設けられる。空間１ｃの壁面には、環状の段差部１ｄが設けられる。通路１ａと空間１ｃとをつなぐ貫通孔には、ロッド３、軸受部６及びシール部７等が配置される。軸受部６は、ロッド３を、軸方向に摺動可能に支持する。シール部７は、排ガスの通路１ａから空間１ｃへの侵入を防止する。

直動アクチュエータ５は、ハウジング１の空間１ｃ側に取付けられ、空間１ｃにおいてシャフト５ａを軸方向に動作させる。シャフト５ａとロッド３とは同軸上に配置されており、シャフト５ａとロッド３の一端部とが当接する。ロッド３の他端部には、バルブ４が固定される。バルブ４は、バルブシート１ｂに当接することによって通路１ａを閉弁し、バルブシート１ｂから離れることによって通路１ａを開弁する。

ハウジング１の空間１ｃ内には、板バネ２が配置される。図３は、実施の形態１に係る排ガス再循環バルブの板バネ２の構成例を示し、図３ＡはＣ−Ｃ断面図、図３Ｂは平面図である。板バネ２は、円形状の底面部２ａと、底面部２ａの周縁に設けられた円筒部２ｂとを有する。環状の段差部１ｄによって円筒部２ｂが保持されることで、板バネ２とロッド３との同軸度が確保される。底面部２ａの中心には開口部２ｄが設けられる。開口部２ｄにロッド３が挿入され、カシメ又は溶接等により板バネ２とロッド３とが締結される。また、底面部２ａには、周縁から中心に向かう螺旋状のスリット２ｃが３つ設けられている。スリット２ｃの個数は、４つ以上でもよい。底面部２ａのうち、スリット２ｃが設けられていない周縁部分は、平坦部２ａ１である。底面部２ａのうち、平坦部２ａ１より中心側の部分が弾性変形して板バネとして機能する。なお、スリット２ｃが螺旋状であることにより、板バネ２が、底面部２ａと直交する方向へ弾性変形しやすくなり、ロッド３のストローク量が長くなる。また、複数のスリット２ｃが等間隔に配置されることにより、板バネ２が弾性変形した場合に歪まず、ロッド３が径方向にずれない。

図１に示されるように、直動アクチュエータ５の動作停止時、ロッド３は、板バネ２の反発力により閉弁方向に付勢される。よって、バルブ４は閉弁状態を保つ。

図２に示されるように、直動アクチュエータ５の動作時、直動アクチュエータ５がシャフト５ａを軸方向に動作させ、シャフト５ａを空間１ｃ内に突出させる。すると、ロッド３がシャフト５ａによって押され、バルブ４が開弁方向に作動する。バルブ４が開弁した状態では、板バネ２が弾性変形し、その反発力でロッド３がシャフト５ａに押し付けられる。これにより、シャフト５ａの突出量に合わせてバルブ４の開弁量が変化する。バルブ４の開弁量が増加すると板バネ２の周縁が収縮する。

次に、ハウジング１の段差部１ｄの詳細を説明する。
図４Ａは、図１のＡ領域の一例を示す拡大図であり、図４Ｂは、図２のＢ領域の一例を示す拡大図である。図５Ａは、図１のＡ領域の変形例を示す拡大図であり、図５Ｂは、図２のＢ領域の変形例を示す拡大図である。なお、図１及び図２では、図５Ａ及び図５Ｂと同じ構成が図示されている。

図４Ａ及び図４Ｂの構成例では、ハウジング１の空間１ｃの内壁に、環状の段差部１ｄが設けられる。板バネ２の円筒部２ｂは、段差部１ｄの上に設置される。上述したように、バルブ４の開弁量が増加すると板バネ２の周縁が収縮するため、図４Ｂに示されるように円筒部２ｂが段差部１ｄから外れて板バネ２が脱落する可能性がある。また、円筒部２ｂが段差部１ｄと擦れて摩耗し、反発力が失われる可能性がある。

そこで、図５Ａ及び図５Ｂの構成例のように、段差部１ｄの縁に、環状の凸部１ｅが設けられてもよい。なお、凸部１ｅは環状でなくてもよく、例えば、段差部１ｄの縁に、複数の凸部１ｅが間隔をあけて設けられてもよい。板バネ２の円筒部２ｂは、ハウジング１の内壁と段差部１ｄと凸部１ｅとに囲まれた窪みに挿入される。この構成例において、円筒部２ｂの先端部２ｂ１が段差部１ｄに当接しないよう、円筒部２ｂの軸方向の長さＬ１に比べて凸部１ｅの軸方向の長さＬ２が短くなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。これにより、底面部２ａの平坦部２ａ１が凸部１ｅに当接することによって、板バネ２が保持される。図５Ｂに示されるように、バルブ４の開弁量が増加して板バネ２の周縁が収縮した場合、ハウジング１の凸部１ｅと板バネ２の平坦部２ａ１が摺動することで円筒部２ｂの摩耗が抑制される。また、円筒部２ｂが凸部１ｅに引っ掛かることで、板バネ２の脱落が防止される。

また、円筒部２ｂの軸方向の長さＬ１に比べて、ハウジング１の内壁から凸部１ｅまでの段差部１ｄの長さＬ３が短いほうが好ましい（Ｌ１＞Ｌ３）。これにより、バルブ４の開弁量が増加して板バネ２の周縁が収縮し、円筒部２ｂが凸部１ｅに引っ掛かって外側に押し広げられたとしても、ハウジング１の内壁と段差部１ｄと凸部１ｅとに囲まれた窪みから円筒部２ｂが抜けにくくなる。

また、ＥＧＲバルブは、バルブ４の開弁量が増加するほど、即ち板バネ２の弾性変形量に合わせて増加する反発力が増加するほど、直動アクチュエータ５に求められる力も大きくなる。しかしながら、上述したように板バネ２の収縮を許容したことで、板バネ２の弾性変形量に合わせて増加する反発力の増加を抑制できる。その結果、直動アクチュエータ５に求められる力も抑制でき、直動アクチュエータ５の負担を減少させることができる。よって、板バネ２を収縮させない場合に比べ、板バネ２を収縮させるほうが、より安価かつ低出力の直動アクチュエータ５を使用できる。

以上のように、実施の形態１に係るＥＧＲバルブは、軸方向に動作するシャフト５ａを有する直動アクチュエータ５と、円筒形状の空間１ｃ及び排ガスの通路１ａを有するハウジング１と、通路１ａを開閉するバルブ４と、バルブ４を開弁方向に作動させるロッド３と、バルブ４の閉弁方向にロッド３を付勢する板バネ２とを備える。板バネ２は、周縁から中心に向かう螺旋状のスリット２ｃが複数設けられた底面部２ａと、底面部２ａの周縁に設けられた円筒部２ｂとを有する。底面部２ａの中心の開口部２ｄはロッド３に固定され、円筒部２ｂはハウジング１に保持される。ハウジング１は、空間１ｃの壁面に設けられた、板バネ２の円筒部２ｂを保持する環状の段差部１ｄを有する。この構成により、板バネ２が設置される空間１ｃの軸方向のサイズを、コイルバネが設置される場合に比べて小さくできる。また、コイルバネとロッド３とを締結するためのホルダ等が不要となり、部品点数が減り、かつ、組立ても容易になる。このように、コイルバネに代えて板バネ２を使用することで、ＥＧＲバルブの軸方向のサイズダウン及び部品点数の削減を実現することができる。

また、実施の形態１の段差部１ｄには、板バネ２に当接する環状の凸部１ｅ、又は板バネ２に当接する複数の凸部１ｅが設けられている。これにより、バルブ４の開弁量が増加して板バネ２の周縁が収縮した場合の板バネ２の脱落等を防止できるため、ＥＧＲバルブの信頼性が向上する。

なお、本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、又は実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ハウジング、１ａ通路、１ｂバルブシート、１ｃ空間、１ｄ段差部、１ｅ凸部、２板バネ、２ａ底面部、２ａ１平坦部、２ｂ円筒部、２ｂ１先端部、２ｃスリット、２ｄ開口部、３ロッド、４バルブ、５直動アクチュエータ、５ａシャフト、６軸受部、７シール部。

Claims

軸方向に動作するシャフトを有する直動アクチュエータと、
前記直動アクチュエータが取り付けられた円筒形状の空間及び排ガスが流れる通路を内部に有するハウジングと、
前記通路を開閉するバルブと、
一端部が前記通路の内部で前記バルブに固定され、他端部が前記空間の内部で前記シャフトに当接して前記バルブを開弁方向に作動させるロッドと、
前記空間の内部に配置され、前記バルブの閉弁方向に前記ロッドを付勢する板バネとを備え、
前記板バネは、周縁から中心に向かう螺旋状のスリットが複数設けられた底面部と、前記底面部の周縁に設けられた円筒部とを有し、前記底面部の中心は前記ロッドに固定され、前記円筒部は前記ハウジングに保持され、
前記ハウジングは、前記空間の壁面に設けられた、前記板バネの前記円筒部を保持する環状の段差部を有することを特徴とする排ガス再循環バルブ。
前記段差部には、前記板バネに当接する環状の凸部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の排ガス再循環バルブ。
前記段差部には、前記板バネに当接する複数の凸部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の排ガス再循環バルブ。