JP3648341B2 - 排気ガス還流制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用内燃機関の排気ガス還流システムに用いられる排気ガス還流制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気ガス環流制御弁として、例えば、特開平7−190226 号や特開平7− 332168号が知られている。
【０００３】
これら環流制御弁の弁座部材は、おおよそ環状に形成されており、またこの弁座部材には、一つのオリフィスとそれに連なる弁座が設けられており、この弁座部材はバルブボディの通路穴の一断面に装着された形で固定されているのが一般的である。
【０００４】
また特開平2−185657 号には、弁座部材を薄板状の板金形状で環状に形成した例が記載されているが、この場合も弁座部材には、一つのオリフィスとそれに連なる弁座が設けられており、この弁座部材はバルブボディの通路穴の一断面に装着された形で固定されている。
【０００５】
上記弁座部材をバルブボディに固定する場合、一般的には固定部の気密性を確保し、固定部からのガスの洩れをできるだけ少なくする必要があるため旋盤等により切削加工したものを溶接あるいはねじ込み、更には圧入または、加締めにより固定している。
【０００６】
更に弁座部材の脱落防止法としては、上記特開平7−332168 号に記載のように、前記の弁座部材とバルブボディの固定方法に併用して、弁座部材をバルブボディ側から出した押しねじやピンで固定する方法が知られている。
【０００７】
また従来一般的に、弁座を有する弁座部材と、バルブ軸を案内するガイド部材とは、それぞれ別々にバルブボディに固定されるのが普通であった。
【０００８】
また弁の制御上、弁座部材とバルブボディの、軸方向の相対位置の調整が必要な場合、具体的には例えば制御モータがイニシャル位置にあるときのモータ軸下端面と、バルブが全閉位置または全開位置にあるときのバルブ軸上端面との間の、軸方向隙間を調整する場合は、特開平7−332168 号のようにモータケースとバルブボディの間に、積層されたスペーサ部材を入れたり、モータ軸の軸長を変えたりするなどの方法が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
排気ガス還流制御弁内は、エンジンで燃焼後の高温のガスが通過するため、そのバルブ部も非常に高い温度にさらされる。そのため従来のように、弁座部材が単に環状に形成されたものでは高温にさらされ、バルブボディと弁座部材の結合の信頼性が大きな問題となる。特に軽量化のために、バルブボディの材質としてアルミニウム材などを使う場合などは、一般的にステンレス材などを使う弁座部材との材質のちがいからくる、線膨張係数の差が要因となり、高温状態で弁座部材が脱落しないように固定するのが非常に難しくなる。またバルブボディへの弁座部材の取付け方法によっては、わざわざ弁座部材組付け作業のための捨て穴を設け、後でこの穴をふさぐなどのむだな工程が必要になったりする。
【００１０】
また、バルブが閉弁状態にあるときの気密性は、エンジンの燃焼状態を制御する上での重要な性能の一つであり、そのためには、閉弁状態にあるバルブ部の弁座と弁体の接触部からのガス洩れを極めて少なく抑えることが必要である。
【００１１】
また、弁座部材とバルブボディの組付け部からの洩れや、バルブボディとガイド部材の組付け部からの洩れもまた問題となる。
【００１２】
更にガイド部材とバルブ軸の間には、弁座と弁体が密着できるようにするためのがたがどうしても必要となる。これは弁座部とガイド部の同軸精度のくるいを、このがたで吸収するためということもでき、弁座部とガイド部の同軸精度があまり良くないのに、ガイド部とバルブ軸のがただけを、いたずらに小さくしようとすると、今度はバルブ部からの大きなガス洩れが問題になってしまう。ところが一方では、このガイド部材とバルブ軸の間の隙間からのガス洩れ量も、重要な製品特性のひとつである。もちろんこのような隙間がまったくないと、バルブ軸の摺動がうまくいかなくなってしまう。つまりガイド部材とバルブ軸の間には、バルブ部の気密性が保て、ガイド部の摺動がスムーズにでき、しかもガイド部材とバルブ軸間の隙間からのガス洩れの少ない、必要最低限の隙間が要求されるのである。
【００１３】
以上のような観点から従来の排気ガス還流制御弁をみると、弁座部材とガイド部材とが、それぞれ別々にバルブボディに固定されるため、それぞれの部品の製作精度誤差やバルブボディの製作精度誤差、またそれぞれの部品のバルブボディへの組付け精度誤差の影響で、弁座部材の弁座とガイド部材の案内穴の同軸が出にくいという問題がある。そのため、バルブ部のシート性が悪くなったり、またはガイド部材の案内穴とバルブ軸のギャップを大きくとる必要が生じ、そのためガイド部材の案内穴とバルブ軸間の隙間から多量のガスが洩れるという問題が発生する。
【００１４】
また別の課題としては、バルブ軸を移動させるための、例えばステッピングモータなどの駆動機構の制御上のイニシャル位置、例えば機械原点などと、バルブ部の開閉弁の基準位置、例えば全閉位置や全開位置とを、どうやって合わせるかがある。従来の方法のうち、モータケースとバルブボディの間にスペーサ部材を入れる方法では、普通比較的大きなスペーサ部材が必要となる。また外周形状もモータケースやバルブボディの形に合わせるため複雑になり、製品の機種のちがいで外周形状を変えたりすることも必要となる。そのためスペーサ部材のコストが高くなったり、多機種の組立工程が煩雑のなったり、組立設備として複雑で高価なものが必要になったりする。また従来の方法のうち、モータ軸の軸長を変える方法は、普通は組み替え作業が必要となり、やはり組立工程が煩雑になったり、組立設備として複雑で高価なものが必要になったりする。また従来の方法のうち、弁座部材を溶着する位置を適切化する方法では、溶接による位置決め精度や、溶接の熱影響による弁座部材や弁座や周辺の部材の変形や、組立工程内での溶接作業性や、場合によっては捨て穴が必要になるなどの問題がある。
【００１５】
また、従来の排気ガス還流制御弁は、バルブボディをベースとして組立作業が行われるために、バルブボディの形状に制約がでてくるものがあった。具体的には、バルブボディの下方からの組立が必要である場合で、バルブボディの通路穴周辺の形状や方向が、自由に設計できない問題があった。
【００１６】
また、当然のことながら上記のような高信頼を要する排気ガス還流制御弁を、安い価格で作る技術も重要なポイントである。そのためには、部品をいかに作りやすい形状とするか、またいかに短い工程で製造するか、またそれらの組立性についても組み立てやすい構造を提案することが課題である。
【００１７】
本発明の目的は、高温にさらされても、バルブボディと弁座部材の結合の信頼性の高い排気ガス還流制御弁を提供することである。
【００１８】
本発明の目的は、閉弁状態にあるバルブ部の弁座と弁体の接触部からのガス洩れを極めて少なく抑えることのできる排気ガス還流制御弁を提供することである。
【００１９】
本発明の目的は、弁座部材とバルブボディの組付け部からの洩れや、バルブボディとガイド部材の組付け部からの洩れを極めて少なく抑えることのできる排気ガス還流制御弁を提供することである。
【００２０】
本発明の目的は、ガイド部材とバルブ軸間の隙間からのガス洩れの少ない排気ガス還流制御弁を提供することである。
【００２１】
本発明の目的は、バルブ軸を移動させるための駆動機構の制御上のイニシャル位置と、バルブ部の開閉弁の基準位置とを、簡単で低コストで標準化ができ、しかも高品質に合わせることのできる排気ガス還流制御弁を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バルブボディに形成された排気ガス還流用の通路穴にガス量を調節するためのバルブ装置を配置し、該バルブを駆動機構により開閉制御してなる排気ガス還流制御弁において、
前記バルブ装置は、弁体と係合する弁座部材をカップ状に形成すると共に、そのカップ状部材の底面側に第１のオリフィスを形成した弁座を設け、更に上部開口端をバルブ軸ガイド部材を介して前記バルブボディの通路穴内に挟み固定したことを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００２３】
本発明は、バルブボディに形成された排気ガス還流用の通路穴にガス量を調節するためのバルブ装置を配置し、該バルブを駆動機構により開閉制御してなる排気ガス還流制御弁において、
前記バルブ装置は、弁体と係合する弁座部材をカップ状に形成すると共に、そのカップ状部材の底面側に第１のオリフィスを形成した弁座を設け、更に上部開口端につば部を形成し、該つば部をバルブ軸ガイド部材を介して前記バルブボディの中央座面に挟み固定したことを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００２４】
本発明の好ましくは、弁座部材は開口端部につば部を一体形成し、バルブボディにとりつけ固定されていることを特徴する排気ガス還流制御弁よって達成される。
【００２５】
本発明の好ましくは、ガイド部材と弁座部材間にダストカバーを配置固定したことを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００２６】
本発明の好ましくは、弁座部材はバルブボディに形成されたリング状突起に圧入固定されていることを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００２７】
本発明の好ましくは、弁座部材の上方内周部に段部を形成し、該段部にバルブ軸ガイド部材を保持したことを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００２８】
本発明の好ましくは、つば部はスペーサを介してバルブボディ固定されることを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００２９】
本発明の好ましくは、弁座部材は内周部に段部を形成し、そこにバルブ軸ガイド部材とダストカバーを載置固定していることを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００３０】
本発明の好ましくは、弁座部材の外周先端部はスペーサを介してバルブボディの段部に載置固定されていることを特徴とする排気ガス還流制御弁によって達成される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例を図面に基づき説明する。図１において排気ガス還流制御弁１のバルブボディ１０には、排気ガス還流用の通路穴１１が設けられていて、その通路穴には、例えばこの弁座部材はプレス成形が好ましいが、例えば削り出し成形あるいは鍛造成形でも何らこれを妨げない。鋼板にて形成されたカップ状のつば付き弁座部材１２が配設されている。弁座部材１２はベース部２５とは別体で構成される。また、弁座部材
１２はベース部２５に接触せずにバルブボディ１０に固定されている。
【００３２】
この弁座部材１２の底面１２ｂには、弁座１２ａが形成されていて、この弁座１２ａに１対のバルブ装置１３を構成する弁体１４が当接するように配設されている。そしてバルブ装置１３は、前記排気ガス還流用の通路穴１１を通過するガス量を調節するように作用する。また、弁体１４にはバルブ軸１５がつながっており、このバルブ軸１５はガイド部材１６の案内穴１６ａに摺動自在に支持され、軸方向に移動自在としている。またバルブ軸１５の一端１５ａには、バネ受け板２３を介して戻しバネ１７が配置され、常にバルブ軸１５を軸方向(図象上側)に移動させるような力を作用させている。
【００３３】
前記バルブ軸１５の図象上側には、バルブ軸１５の一端１５ａを押圧するモータ軸１９が配置され、該モータ軸はステッピングモータ１８により駆動される。前記モータ軸１９は前記戻しバネ１７の力に打ち勝って、バルブ軸を軸方向に移動させ、バルブ装置１３の開閉量を変化させて、通路穴１１を流れるガス量を制御する。
【００３４】
このような排気ガス還流制御弁１において、弁座部材１２の底面１２ｂには、第１のオリフィス２０とそれに連なる弁座１２ａを設けており、更に、カップの側面１２ｃには、第２のオリフィス２１が設けられている。そして、その側面
１２ｃを前記バルブボディ１０の挿入穴１０ａ内に圧入し、弁座部材１２のつば部１２ｄをバルブボディ１０にねじ２２で固定している。なお、このねじ２２は、弁座部材１２の抜け止めと、回り止めの機能を備えている。
【００３５】
本実施例の詳しくは、図２に示すようにバルブボディ１０の挿入穴１０ａに、リング状の突起１０ｂを設け、そこに弁座部材１２を圧入している。この圧入部分はリング状突起１０ｂの先端部だけが弁座部材１２の締め代になるため、挿入する荷重が少なくてすみ、組立作業を簡便にすることができる。
【００３６】
ここで、突起の最も突出した部分の幅は、あまり大きくせず(１mm以下程度)、圧入締め代は、実使用時のこの周辺の最高温度（または設計許容温度限界）とバルブボディ１０及び弁座部材１２の材質から派生する熱膨張率を考慮し、最高温度でも締め代が残るように設定している。即ち、弁座部材１２を圧入した状態でリング状の突起がわずかに弾性変形して弁座部材１２の側面全周に密着される。従って、バルブボディ１０と弁座部材１２の間からのガス洩れも小さく抑えることができる。また、この方法によれば、バルブボディの材質が、例えば鋳鉄であっても、アルミニウムであっても柔軟に対応できる利点もある。更には、リング状の突起１０ｂを第２のオリフィス２１を挟んで、上側と下側の両方に設けて、二段圧入のような方法を取ると、バルブボディ１０と弁座部材１２の間を通ってガスが図象上側へ洩れる不具合に対しても、大変良い防止効果があることが確認された。
【００３７】
本実施例では、弁座部材１２をつば付きカップ状に形成し、そのつば部１２ｄを利用してバルブボディ１０にねじ２２で止めてあるので、このねじ止め部付近は、通路穴１１から離れているため、実使用状態での温度が通路穴１１付近に比べかなり低い。そのためバルブボディ１０と弁座部材１２の結合の信頼性および耐久性を高めることができる。またつば部１２ｄがあることは、フェイルセーフの観点からも、万が一ねじ２２がゆるんでも、絶対に弁座部材１２が通路穴１１内に落下しないような安全機能も兼ね備えている。
【００３８】
また、本実施例では、弁座部材１２の内面１２ｅに直接、ガイド部材１６を固定してあるため、弁座１２ａと案内穴１６ａとの間で精密な同軸度が確保できる。そのため、バルブ装置１３の気密性が、従来方式のものより良くなった。また、良い同軸度が得られたことで、案内穴１６ａとバルブ軸１５のクリアランスを小さくしても従来のような問題を生じることがないので、案内穴１６ａとバルブ軸１５の隙間を最小限にすることができた。そのため、案内穴１６ａとバルブ軸１５の間からのガス洩れを、減少させることができる。また、案内穴１６ａとバルブ軸１５の間の隙間が小さくできたことは、図６に示すようにバルブ軸１５の軸径を太くしても、ガス洩れ量を規定値内に入れることができるという利点もある。従来から強度上（特にバルブ軸１５の一端１５ａに戻しバネ１７の受け板
２３を加締めにより固定するときの、荷重を受けるため）バルブ軸１５を少しでも太くしたいというニーズがある場合は、前記の効果は大きい。
【００３９】
更に、本実施例では弁座部材１２のつば部１２ｄとバルブボディ１０の間にスペーサ２４を挟んでいるが、ステッピングモータ１８が制御上のイニシャル位置にあって、モータ軸１９の図象下端面１９ａと、バルブ装置１３が閉弁位置にあるときのバルブ軸上端面１５ｂの間のギャップを規定の範囲内に入れるためである。この方法は、スペーサ２４そのものの面積が小さくでき、製品機種がいろいろあっても、スペーサ２４の形状を標準化できるメリットがある。このため多機種生産ラインの組立設備のシンプル化が図れ、組立作業も能率的にこなすことができる。
【００４０】
また、本実施例の構造の制御弁１では、組立作業がすべて上方向から行えるので、バルブボディ１０の下面１０ｃには、組立作業用だけに必要な余計な穴などは設ける必要がなくなり、そのため加工と組立が楽になるばかりか、穴埋めのためのコストも削減することができる。
【００４１】
図３は、弁座部材１２とガイド部材１６の結合状態を表している。弁座部材
１２とガイド部材１６は、単に圧入固定しただけでも良いが、更に高い気密性が要求される場合には、弁座部材１２とガイド部材１６の接合部付近を、全周にわたってパンチにより加圧変形させて加締める方法が有効である。またより高い結合強度が欲しい場合には、弁座部材１２とガイド部材１６を圧入後に、部分加締めするとよく、ゆるみ止めや回り止めに効果的である。
【００４２】
本発明の主要部分の他の実施例を図４に示す。
【００４３】
この実施例では、ガイド部材１６を弁座部材１２の上口端面部１２ｆに配設し、スペーサ２４と弁座部材１２を固定するねじ２２でこのガイド部材１６も一緒に共締めするようにしてある。このため、ガイド部材１６を弁座部材１２に圧入固定する工程が省けること、結合品質などに対する事前確認項目が軽減することなどの利点が得られる。
【００４４】
図５は更に他の実施例示すもので、カップ状に形成したつばなし弁座部材１２をバルブボディ１０に圧入し、弁座部材１２の下部をスペーサ２４を介してバルブボディ１０の第１の段部１０ｅに載置し、拡開した上方開口端の第２の段部
１０ｆを利用してガイド部材１６を保持固定している。
【００４５】
この構造は圧入後の保持力だけで、弁座部材１２を固定したタイプの例である。もちろん、圧入後の保持力だけでは、弁座部材１２とバルブボディ１０の結合信頼性が問題になるような用途に使う場合は、バルブボディ１０の上部を加締めるようにすれば良い。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、弁座部材をカップ状に形成し、それをバルブボディに固定する構造であるため、高温にさらされても弁座部材とバルブボディの結合の信頼性が高い排気ガス還流制御弁が得られる。
【００４７】
また、閉弁状態のバルブ部の気密性の良い排気ガス還流制御弁が得られる。
【００４８】
また、バルブボディと弁座部材の組付け部からの洩れや、バルブボディとガイド部材の組付け部からの洩れの極めて少ない排気ガス還流制御弁が得られる。
【００４９】
また、弁座部材の弁座とガイド部材の案内穴の同軸が出てバルブ部のシート性が良く、またガイド部材の案内穴とバルブ軸の間の隙間からのガス洩れを最少限に抑えた排気ガス還流制御弁が得られる。
【００５０】
また、バルブ軸を移動させるための駆動機構の制御上のイニシャル位置と、バルブ部開閉弁の基準位置はスペーサによって弁座部材の位置を決定できるので、簡単な方法で高品位に合わせることができる。
【００５１】
また、一方向から組立可能で、しかも組立作業上の制約からのバルブボディ形状の制約の少なく、通路を最適設計可能な排気ガス還流制御弁が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の排気ガス還流制御弁を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例のリング状突起と弁座部材の圧入状態を示す斜視断面図。
【図３】本発明の一実施例の弁座部材とガイド部材の結合状態を示す斜視断面図。
【図４】本発明の一実施例の排気ガス還流制御弁を示す断面図。
【図５】本発明の一実施例の排気ガス還流制御弁のバルブ構成部組付近を示す断面図。
【図６】ガイド部材とバルブ軸との隙間関係を表したグラフ。
【符号の説明】
１…排気ガス還流制御弁、１０…バルブボディ、１０ａ…挿入穴、１０ｂ…リング状突起、１０ｃ…下面、１０ｄ…中央座面、１１…通路穴、１２…弁座部材、１２ａ…弁座、１２ｂ…底面、１２ｃ…側面、１２ｄ…つば部、１２ｅ…内面、１３…バルブ装置、１４…弁体、１５…バルブ軸、１５ｂ…上端面、１６…ガイド部材、１６ａ…案内穴、１８…ステッピングモータ、１９…モータ軸、２０…第１のオリフィス、２１…第２のオリフィス、２３…受け板、２４…スペーサ。

Claims (9)

1. バルブボディに形成された排気ガス還流用の通路穴にガス量を調節するためのバルブ装置を配置し、該バルブ装置の弁体を駆動機構により開閉制御してなる排気ガス還流制御弁であって、
   前記バルブ装置は、弁体と係合する弁座部材をベース部とは別体でカップ状に形成し、前記カップ状の弁座部材は鋼板にて形成され、前記カップ状の弁座部材の底面側にオリフィスを形成した弁座を設け、前記弁座部材の上部開口端にバルブ軸を貫通する案内穴を有するガイド部材を設けて、前記バルブボディの通路穴内に挟み、前記ベース部に接触させずに固定したことを特徴とする排気ガス還流制御弁。
2. バルブボディに形成された排気ガス還流用の通路穴にガス量を調節するためのバルブ装置を配置し、該バルブ装置の弁体を駆動機構により開閉制御してなる排気ガス還流制御弁において、
   前記バルブ装置は、弁体と係合する弁座部材をベース部とは別体でカップ状に形成し、前記カップ状の弁座部材は鋼板にて形成され、前記カップ状の弁座部材の底面側にオリフィスを形成した弁座を設け、前記弁座部材の上部開口端には、前記バルブボディの通路穴径より大きい前記弁座と一体となったつば部とバルブ軸を貫通する案内穴を有するガイド部材を設けて、前記バルブボディの通路穴内に挟み、前記ベース部に接触させずに固定したことを特徴とする排気ガス還流制御弁。
3. 請求項１記載において、前記弁座部材は該開口端部につば部を一体形成し、前記つば部には、前記バルブボディに固定するネジ止め用の穴を有することを特徴する排気ガス還流制御弁。
4. 請求項１，２，３記載のいずれかにおいて、前記ガイド部材と前記弁座部材間にダストカバーを配置固定したことを特徴とする排気ガス還流制御弁。
5. 請求項１，２，３記載のいずれかにおいて、前記弁座部材は前記バルブボディに形成されたリング状突起に圧入固定されていることを特徴とする排気ガス還流制御弁。
6. 請求項１記載において、前記弁座部材の上方内周部に段部を形成し、該段部に前記バルブ軸の前記ガイド部材を保持したことを特徴とする排気ガス還流制御弁。
7. 請求項２，３記載において、前記つば部はスペーサを介して前記バルブボディに固定されることを特徴とする排気ガス還流制御弁。
8. 請求項４記載において、前記弁座部材は内周部に段部を形成し、そこに前記バルブ軸の前記ガイド部材と前記ダストカバーを載置固定していることを特徴とする排気ガス還流制御弁。
9. 請求項６記載において、前記弁座部材の外周先端部はスペーサを介してバルブボディの段部に載置固定されていることを特徴とする排気ガス還流制御弁。

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