JP2023163294A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】流体制御弁につき、ハウジングとアクチュエータとの接続部でのガタ及び線膨張による傾きを抑制し、全閉時に弁体と弁座との間のシール性の悪化を抑制すること。【解決手段】ＥＧＲ弁１は、ＥＧＲガスの流路２を有する樹脂製のハウジング３と、流路２に設けられた弁座４と、弁座４に着座可能に設けられた弁体５と、弁体５が設けられた弁軸６と、ハウジング３に接続され、弁軸６をその軸方向へ往復動させるアクチュエータ７とを備える。弁軸６は、下端部６ａに弁体５が固定され、上端部６ｂがアクチュエータ７に駆動連結される。アクチュエータ７は、その外側を覆う樹脂製のケーシング１０を含み、アクチュエータ７とハウジング３との間には、ケーシング１０の端部とハウジング３の端部とを接続する接続部２１が設けられる。接続部２１には、ケーシング１０及びハウジング３の線膨張を吸収する弾性部材２３，２５が配置される。【選択図】 図１

Description

この明細書に開示される技術は、流路における流体の流量を制御するための流体制御弁に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載されるＥＧＲ弁が知られている。このＥＧＲ弁は、内部にＥＧＲガスの通路（流路）が形成された樹脂製のハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座に着座可能に設けられた弁体と、弁体を駆動する弁軸と、ハウジングに接続され、弁軸をその軸方向へ往復動させるアクチュエータとを備える。弁軸は、一端部と他端部を含み、その一端部に弁体が固定され、他端部がアクチュエータに駆動連結される。ハウジングとアクチュエータは、ねじ締結により接続される。

特開２０１５－０１７５０６号公報

ところが、特許文献１に記載されるＥＧＲ弁では、樹脂製のハウジングとアクチュエータとを所定の締結強度をもってねじ締結するためには、ハウジングとアクチュエータの接続部を分厚くする必要があるが、接続部を分厚くするとＥＧＲ弁の体格が大きくなってしまう。また、樹脂製のハウジングが線膨張すると、その影響により接続部にてハウジングにガタや傾きが生じるおそれがある。ハウジングにガタや傾きが生じると、全閉時に弁体と弁座との間のシール性が悪化するおそれがある。

この開示技術は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、流体制御弁につき、ハウジングとアクチュエータとの接続部でのガタ及び線膨張による傾きを抑制し、全閉時に弁体と弁座との間のシール性の悪化を抑制することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の技術は、内部に流体の流路を有する樹脂製のハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座に着座可能に設けられた弁体と、弁体が設けられた弁軸と、ハウジングに接続され、弁軸をその軸方向へ往復動させるためのアクチュエータとを備え、弁軸は、一端部と他端部とを含み、一端部に弁体が固定され、他端部がアクチュエータに駆動連結されて構成される流体制御弁において、アクチュエータは、その外側を覆う樹脂製のケーシングを含み、アクチュエータとハウジングとの間には、ケーシングの端部とハウジングの端部とを接続する接続部が設けられ、接続部には、ケーシング及びハウジングの線膨張を吸収するために弾性部材が配置されることを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、アクチュエータのケーシングの端部とハウジングの端部との接続部には、ケーシング及びハウジングの線膨張を吸収するために弾性部材が配置される。従って、樹脂製のハウジングが線膨張し、接続部にてハウジングに傾きが発生しても、その傾きが弾性部材により吸収される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の技術は、請求項１に記載の技術において、ケーシングとハウジングは、接続部にて熱カシメにより接続される
ことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項１に記載の技術の作用に加え、ケーシングとハウジングは、接続部にて熱カシメにより接続されるので、接続部に適度な遊びを持つことが可能となる。また、ねじ締結ではハウジングのフランジを厚くする必要があるが、熱カシメでは接続部の厚みの増加が抑えられる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の技術は、請求項２に記載の技術において、弾性部材は、ケーシングとハウジングとの熱カシメによる係合部とハウジングとの間に配置される第１の弾性部材を含むことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項２に記載の技術の作用に加え、第１の弾性部材が、熱カシメによる係合部とハウジングとの間に配置されるので、アクチュエータがハウジングに対し軸方向へ位置ずれしても、その位置ずれが第１の弾性部材により吸収される。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の技術は、請求項２に記載の技術において、弾性部材は、アクチュエータとハウジングとの合わせ面に配置される第２の弾性部材を含むことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項２に記載の技術の作用に加え、アクチュエータとハウジングとの合わせ面に第２の弾性部材が配置されるので、樹脂製のハウジングが線膨張し、アクチュエータに対しハウジングに傾きが発生しても、その傾きが第２の弾性部材により吸収される。

上記目的を達成するために、請求項５に記載の技術は、請求項３に記載の技術において、弾性部材は、アクチュエータとハウジングとの合わせ面に配置される第２の弾性部材を更に含むことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項３に記載の技術の作用に加え、更に、アクチュエータとハウジングとの合わせ面に第２の弾性部材が配置されるので、樹脂製のハウジングが線膨張し、アクチュエータに対しハウジングに傾きが発生しても、その傾きが第２の弾性部材により吸収される。

上記目的を達成するために、請求項６に記載の技術は、請求項５に記載の技術において、第２の弾性部材の厚みは、第１の弾性部材の厚みより薄いことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項５に記載の技術の作用に加え、第２の弾性部材の厚みが、第１の弾性部材の厚みより薄いので、第２の弾性部材によるハウジングの傾きの吸収が、第１の弾性部材によるアクチュエータの位置ずれの吸収に影響を与え難い。

上記目的を達成するために、請求項７に記載の技術は、請求項５又は６に記載の技術において、第２の弾性部材の硬度は、第１の弾性部材の硬度より高いことを趣旨とする。

上記技術の構成によれば、請求項５又は６に記載の技術の作用に加え、第２の弾性部材の硬度が第１の弾性部材の硬度より高いので、第２の弾性部材によるハウジングの傾きの吸収が、第１の弾性部材によるアクチュエータの位置ずれの吸収に影響を与え難くなる。

請求項１に記載の技術によれば、流体制御弁につき、ハウジングとアクチュエータとの接続部でのガタ及び線膨張による傾きを抑制することができ、これによって全閉時に弁体と弁座との間のシール性の悪化を抑制することができる。

請求項２に記載の技術によれば、請求項１に記載の技術の効果に加え、接続部でのガタ及び線膨張による傾きを抑制する機能の低下を抑えることができ、弾性部材の潰れを防止することができ、接続部の嵩張りを抑えることができる。

請求項３に記載の技術によれば、請求項２に記載の技術の効果に加え、開弁時の弁座に対する弁体の位置ずれを抑制することができ、流体制御弁の流量制御性を向上させることができる。

請求項４に記載の技術によれば、請求項２に記載の技術の効果に加え、全閉時に弁体と弁座との間のシール性の悪化を更に抑制することができる。

請求項５に記載の技術によれば、請求項３に記載の技術の効果に加え、全閉時に弁体と弁座との間のシール性の悪化を更に抑制することができる。

請求項６に記載の技術によれば、請求項５に記載の技術の効果に加え、開弁時に流体制御弁の流量制御性の向上機能の低下を抑制することができ、閉弁時に弁体と弁座との間のシール性の悪化を抑制することができる。

請求項７に記載の技術によれば、請求項５又は６に記載の技術の効果に加え、開弁時に流体制御弁の流量制御性の向上機能の低下を抑制することができ、閉弁時に弁体と弁座との間のシール性の悪化を抑制することができる。

第１実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す正面図。 第１実施形態に係り、ＥＧＲ弁を示す平面図。 第１実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す図２のＡ－Ａ線断面図。 第１実施形態に係り、接続部を含み、図３の１点鎖線四角で囲んだ部分を示す拡大断面図。 第２実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す正面図。 第２実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す図３に準ずる断面図。 第２実施形態に係り、接続部を示す図４に準ずる拡大断面図。 第３実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す正面図。 第３実施形態に係り、全閉状態のＥＧＲ弁を示す図３に準ずる断面図。 第３実施形態に係り、接続部を示す図４に準ずる拡大断面図。

以下、流体制御弁を排気還流弁（ＥＧＲ弁）に具体化した実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

[ＥＧＲ弁の構成について]
先ず、ＥＧＲ弁の構成について説明する。図１に、全閉状態のＥＧＲ弁１を正面図により示す。図２に、ＥＧＲ弁１を平面図により示す。図３に、全閉状態のＥＧＲ弁１を、図２のＡ－Ａ線断面図により示す。このＥＧＲ弁１は、エンジンから排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気通路へ流すためのＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲガス流量を調節するために使用され、この開示技術の流体制御弁の一例に相当する。

図１～図３に示すように、ＥＧＲ弁１は、ポペット弁構造をなし、内部にＥＧＲガスを流体とする流路２を有する樹脂製のハウジング３と、流路２に設けられ、ハウジング３と一体に成形された樹脂製の弁座４と、弁座４に着座可能に設けられ、弁座４との間でＥＧＲガスの計量部を形成する金属製の弁体５と、弁体５が設けられた金属製の弁軸６と、ハウジング３に接続され、弁軸６をその軸方向へ往復動させるためのアクチュエータ７とを備える。アクチュエータ７は、例えば、ステップモータにより構成される。アクチュエータ７は、弁軸６を弁体５と共に軸方向へ往復運動（ストローク運動）させるように構成される。このＥＧＲ弁１において、弁軸６は、図１～図３において、下端部（一端部）６ａと上端部（他端部）６ｂとを含み、下端部６ａに弁体５が固定され、上端部６ｂがアクチュエータ７に駆動連結されて構成される。ＥＧＲ弁１は、アクチュエータ７により弁体５を弁座４に対して移動させて計量部の開口面積を変化させることにより、流路２におけるＥＧＲガス流量を調節するようになっている。流路２の両端は、ＥＧＲガスが導入される入口２ａと、ＥＧＲガスが導出される出口２ｂとなっている。

図３に示すように、弁軸６は、ハウジング３を垂直に貫通して配置され、その上端部６ｂがアクチュエータ７にねじ機構８を介して駆動連結される。ハウジング３と弁軸６との間には、弁軸６をストローク運動可能に支持するためのスラスト軸受９が設けられる。スラスト軸受９は、略筒形をなし、ハウジング３の中心に形成された組付孔３ａに固定される。アクチュエータ７は、その外側を覆う樹脂製のケーシング１０を含む。図１、図３において、ケーシング１０は、その下端にフランジ１０ａを有する。図３に示すように、ＥＧＲ弁１は、ＥＧＲ通路を構成する配管１１に取り付けられるようになっている。すなわち、配管１１には、その流路２２ａの途中に組付孔１１ｂが形成される。ＥＧＲ弁１は、そのハウジング３を組付孔１１ｂに組み付け（ドロップインし）、アクチュエータ７のフランジ１０ａをボルト（図示略）を介して配管１１に締め付けて固定するようになっている。この実施形態で、アクチュエータ７のその他の構成の詳しい説明は省略する。

[アクチュエータとハウジングの接続構造について]
ここで、アクチュエータ７とハウジング３の接続構造について説明する。図３に示すように、ハウジング３の上端は、アクチュエータ７の下端に面合わせされる。アクチュエータ７とハウジング３との間には、ケーシング１０の下端部とハウジング３の上端部とを接続する接続部２１が設けられる。図４には、その接続部２１を含み、図３の１点鎖線四角Ｓ１で囲んだ部分を拡大断面図により示す。図３、図４において、接続部２１は、１点鎖線長円で囲んで示す。接続部２１には、ケーシング１０及びハウジング３の線膨張を吸収するために第１の弾性部材２３が配置される。また、ケーシング１０とハウジング３は、接続部２１にて熱カシメにより接続される。すなわち、ハウジング３の上端部には、フランジ３ｂが一体に形成される。また、ケーシング１０の下端には、ハウジング３のフランジ３ｂを内包するように、下方へ突出する複数の突板１０ｂが一体に形成される。そして、ハウジング３のフランジ３ｂが、アクチュエータ７の下端に接合され、複数の突板１０ｂに包囲された状態で、各突板１０ｂがフランジ３ｂの下面に対して熱カシメにより接続される。ここで、第１の弾性部材２３は円環状をなし、ケーシング１０とハウジング３との熱カシメによる折り曲げられた係合部２４とハウジング３のフランジ３ｂの下面との間に配置される。第１の弾性部材２３は、例えば、ゴム材により構成される。

［ＥＧＲ弁の作用及び効果について］
以上説明したこの実施形態におけるＥＧＲ弁１（流体制御弁）の構成によれば、アクチュエータ７のケーシング１０の端部とハウジング３の端部との接続部２１には、ケーシング１０及びハウジング３の線膨張を吸収するために第１の弾性部材２３（弾性部材）が配置される。従って、樹脂製のハウジング３が線膨張し、接続部２１にてハウジング３に傾きが発生しても、その傾きが第１の弾性部材２３により吸収される。このため、ＥＧＲ弁１につき、ハウジング３とアクチュエータ７との接続部２１でのガタ及び線膨張による傾きを抑制することができ、これによって全閉時に弁体５と弁座４との間のシール性の悪化を抑制することができる。

この実施形態の構成によれば、ケーシング１０とハウジング３は、接続部２１にて熱カシメにより接続されるので、接続部２１に適度な遊びを持つことが可能となる。また、ねじ締結ではハウジング３のフランジ３ｂを厚くする必要があるが、熱カシメでは接続部２１の厚みの増加が抑えられる。このため、接続部２１でのガタ及び線膨張による傾きを抑制する機能の低下を抑えることができ、第１の弾性部材２３の潰れを防止することができ、接続部２１の嵩張りを抑えることができる。

この実施形態の構成によれば、第１の弾性部材２３が、熱カシメによる係合部２４とハウジング３との間に配置されるので、アクチュエータ７がハウジング３に対し軸方向へ位置ずれしても、その位置ずれが第１の弾性部材２３により吸収される。このため、開弁時の弁座４に対する弁体５の位置ずれを抑制することができ、ＥＧＲ弁１の流量制御性を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。

[ＥＧＲ弁の構成について]
この実施形態では、主として接続部２１の構成の点で第１実施形態と異なる。図５に、全閉状態のＥＧＲ弁１を正面図により示す。図６に、全閉状態のＥＧＲ弁１を、図３に準ずる断面図により示す。図５、図６に示すように、この実施形態のＥＧＲ弁１の基本的な構成は、第１実施形態のそれと同じである。

[アクチュエータとハウジングの接続構造について]
ここで、アクチュエータ７とハウジング３の接続構造について説明する。図６に示すように、この実施形態でも、ハウジング３の上端は、アクチュエータ７の下端に面合わせされる。アクチュエータ７とハウジング３との間には、ケーシング１０の下端部とハウジング３の上端部とを接続する接続部２１が設けられる。図７には、その接続部２１を含み、図６の１点鎖線四角Ｓ１で囲んだ部分を拡大断面図により示す。この実施形態において、接続部２１には、ケーシング１０及びハウジング３の線膨張を吸収するために第２の弾性部材２５が配置される。また、ケーシング１０とハウジング３は、接続部２１にて熱カシメにより接続される。すなわち、ハウジング３のフランジ３ｂが、アクチュエータ７の下端に接合され、複数の突板１０ｂに包囲された状態で、各突板１０ｂがフランジ３ｂの下面に対して熱カシメにより折り曲げられた係合部２４により接続される。ここで、第２の弾性部材２５は、アクチュエータ７とハウジング３のフランジ３ｂとの合わせ面に配置される。第２の弾性部材２５は、例えば、ゴム材により構成される。

［ＥＧＲ弁の作用及び効果について］
以上説明したこの実施形態におけるＥＧＲ弁１（流体制御弁）の構成によれば、第１実施形態と異なり、アクチュエータ７とハウジング３との合わせ面に第２の弾性部材２５が配置されるので、樹脂製のハウジング３が線膨張し、アクチュエータ７に対しハウジング３に傾きが発生しても、その傾きが第２の弾性部材２５により吸収される。このため、ＥＧＲ弁１の全閉時に弁体５と弁座４との間のシール性の悪化を更に抑制することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

[ＥＧＲ弁の構成について]
この実施形態では、主として接続部２１の構成の点で前記各実施形態と異なる。図８に、全閉状態のＥＧＲ弁１を正面図により示す。図９に、全閉状態のＥＧＲ弁１を、図３に準ずる断面図により示す。図８、図９に示すように、この実施形態のＥＧＲ弁１の基本的な構成は、前記各実施形態のそれと同じである。

[アクチュエータとハウジングの接続構造について]
ここで、アクチュエータ７とハウジング３の接続構造について説明する。図９に示すように、この実施形態でも、アクチュエータ７とハウジング３との間には、ケーシング１０の下端部とハウジング３の上端部とを接続する接続部２１が設けられる。図１０には、その接続部２１であって、図９の１点鎖線四角Ｓ１で囲んだ部分を拡大した断面図により示す。この実施形態において、接続部２１には、ケーシング１０及びハウジング３の線膨張を吸収するために第１の弾性部材２３と第２の弾性部材２５が配置される。また、ケーシング１０とハウジング３は、接続部２１にて熱カシメにより接続される。すなわち、ハウジング３のフランジ３ｂが、アクチュエータ７の下端に接合され、複数の突板１０ｂに包囲された状態で、各突板１０ｂがフランジ３ｂの下面に対して熱カシメにより折り曲げられた係合部２４により接続される。ここで、第１の弾性部材２３は、ケーシング１０とハウジング３との熱カシメによる折り曲げられた係合部２４とハウジング３のフランジ３ｂの下面との間に配置される。また、第２の弾性部材２５は、アクチュエータ７とハウジング３のフランジ３ｂとの合わせ面に配置される。この実施形態では、第２の弾性部材２５の厚みが、第１の弾性部材２３の厚みより薄くなっている。第１及び第２の弾性部材２３，２５は、例えば、ゴム材により構成される。

［ＥＧＲ弁の作用及び効果について］
以上説明したこの実施形態におけるＥＧＲ弁１（流体制御弁）の構成によれば、第１実施形態の作用及び効果に加え、次のような作用及び効果を得ることができる。すなわち、アクチュエータ７とハウジング３との合わせ面に第２の弾性部材２５が配置されるので、樹脂製のハウジング３が線膨張し、アクチュエータ７に対しハウジング３に傾きが発生しても、その傾きが第２の弾性部材２５により吸収される。このため、ＥＧＲ弁１の全閉時に弁体５と弁座４との間のシール性の悪化を更に抑制することができる。

この実施形態の構成によれば、第２の弾性部材２５の厚みが、第１の弾性部材２３の厚みより薄いので、第２の弾性部材２５によるハウジング３の傾きの吸収が、第１の弾性部材２３によるアクチュエータ７の位置ずれの吸収に影響を与え難い。このため、開弁時にＥＧＲ弁１の流量制御性の向上機能を抑制することができ、閉弁時に弁体５と弁座４との間のシール性の悪化を抑制することができる。

［第３実施形態の変形例について］
第３実施形態の変形例について説明する。この変形例では、第３実施形態と以下の点で異なる。すなわち、第２の弾性部材２５の硬度が、第１の弾性部材２３の硬度より高くなっている。従って、この変形例によれば、第２の弾性部材２５の硬度が、第１の弾性部材２３の硬度より高いので、第２の弾性部材２５によるハウジング３の傾きの吸収が、第１の弾性部材２３によるアクチュエータ７の位置ずれの吸収に影響を与え難い。この意味でも、開弁時にＥＧＲ弁１の流量制御性の向上機能を抑制することができ、閉弁時に弁体５と弁座４との間のシール性の悪化を抑制することができる。

＜別の実施形態＞
なお、この開示技術は前記各実施形態に限定されるものではなく、開示技術の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

例えば、前記各実施形態では、この開示技術の流体制御弁をＥＧＲ弁１に具体化したが、ＥＧＲ弁１以外の、例えば、ＥＧＲクーラのバイパス通路に設けられるバイパス弁に具体化することもできる。

この開示技術は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに設けられるＥＧＲ装置に利用することができる。

１ ＥＧＲ弁(流体制御弁)
２ 流路
３ ハウジング
４ 弁座
５ 弁体５
６ 弁軸
６ａ 下端部
６ｂ 上端部
７ アクチュエータ
１０ ケーシング
２１ 接続部
２３ 第１の弾性部材
２４ 係合部
２５ 第２の弾性部材

Claims (7)

1. 内部に流体の流路を有する樹脂製のハウジングと、
   前記流路に設けられた弁座と、
   前記弁座に着座可能に設けられた弁体と、
   前記弁体が設けられた弁軸と、
   前記ハウジングに接続され、前記弁軸をその軸方向へ往復動させるためのアクチュエータと
   を備え、前記弁軸は、一端部と他端部とを含み、前記一端部に弁体が固定され、前記他端部が前記アクチュエータに駆動連結されて構成される流体制御弁において、
   前記アクチュエータは、その外側を覆う樹脂製のケーシングを含み、
   前記アクチュエータと前記ハウジングとの間には、前記ケーシングの端部と前記ハウジングの端部とを接続する接続部が設けられ、
   前記接続部には、前記ケーシング及び前記ハウジングの線膨張を吸収するために弾性部材が配置される
   ことを特徴とする流体制御弁。
2. 請求項１に記載の流体制御弁において、
   前記ケーシングと前記ハウジングは、前記接続部にて熱カシメにより接続される
   ことを特徴とする流体制御弁。
3. 請求項２に記載の流体制御弁において、
   前記弾性部材は、前記ケーシングと前記ハウジングとの前記熱カシメによる係合部と前記ハウジングとの間に配置される第１の弾性部材を含む
   ことを特徴とする流体制御弁。
4. 請求項２に記載の流体制御弁において、
   前記弾性部材は、前記アクチュエータと前記ハウジングとの合わせ面に配置される第２の弾性部材を含む
   ことを特徴とする流体制御弁。
5. 請求項３に記載の流体制御弁において、
   前記弾性部材は、前記アクチュエータと前記ハウジングとの合わせ面に配置される第２の弾性部材を更に含む
   ことを特徴とする流体制御弁。
6. 請求項５に記載の流体制御弁において、
   前記第２の弾性部材の厚みは、前記第１の弾性部材の厚みより薄い
   ことを特徴とする流体制御弁。
7. 請求項５又は６に記載の流体制御弁において、
   前記第２の弾性部材の硬度は、前記第１の弾性部材の硬度より高い
   ことを特徴とする流体制御弁。

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