JP3719915B2

JP3719915B2 - Motor valve

Info

Publication number: JP3719915B2
Application number: JP2000213859A
Authority: JP
Inventors: 弓記也加藤
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: JP2002034228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータで駆動されるモータ弁に係り、例えば、所定の通路に対するガスの導入を制御するのに使用されるモータ弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のモータ弁として、例えば、エンジンの排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）に使用されるモータ式ＥＧＲ弁がある。「ＥＧＲ」とは、エンジンの燃焼室から排気通路へ排出される排気ガスの一部をＥＧＲ通路を通じて吸気通路へ再循環させることである。エンジンでは、このＥＧＲガスを吸気通路に導入して外気と混合させて燃焼室へ吸入させることにより、燃焼室での可燃混合気の燃焼温度を下げ、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量を少なくすることができる。
【０００３】
特許番号第２９７８６７７号の特許公報には、この種のモータ式ＥＧＲ弁の一例が「電動制御弁装置」として開示されている。図１５に示すように、この装置は、電動モータ１０１によりバルブ（弁体）１０２を開閉させるものである。この装置は、弁体１０１が当接するバルブシート（弁座）１０３と、弁体１０２から延びるバルブシャフト（弁軸）１０４と、弁軸１０４を駆動するために、弁軸１０４とは別体に設けられたモータ軸１０５と、両軸１０４，１０５の間に介在されたジョイント１０６とを備える。電動モータ１０１のロータ１０７に設けられた雌ネジ１０８には、モータ軸１０５に設けられた雄ネジ１０９が螺合される。ハウジング１１０と弁軸１０４との間には、第１のバネ１１１が設けられ、ハウジング１１０とモータ軸１０５との間には、第２のバネ１１２が設けられる。第１のバネ１１１は、弁体１０２が閉じる方向へ弁軸１０４を付勢し、第２のバネ１１２は、弁体１０２が開く方向へ弁軸１０４を付勢する。
【０００４】
従って、電動モータ１０１のロータ１０７を回転させて雄ネジ１０９と雌ネジ１０８の関係によりモータ軸１０５を下方へ移動させることにより、弁軸１０４が第１のバネ１１１の付勢力に抗して押し下げられ、弁体１０２が開かれる。反対に、ロータ１０７を逆転させて第２のバネ１１２の付勢力に抗してモータ軸１０５を上方へ移動させることにより、第１のバネ１１１の付勢力により弁軸１０４が引き上げられ、弁体１０２が閉じられる。
【０００５】
この装置によれば、弁軸１０４に対してモータ軸１０５が別体に設けられ、両軸１０４，１０５がジョイント１０６及び両バネ１１１，１１２を介して連結される。これにより、電動モータ１０１と弁体１０２及び弁軸１０４との間に多少の組み付けバラツキが存在しても、そのバラツキを両軸１０４，１０５の間で吸収することができる。例えば、全閉時に電動モータ１０１が多少動いたとしても、その動きを両軸１０４，１０５の間で吸収させることができ、弁体１０２と弁座１０３を互いに確実に密着させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の装置では、弁軸１０４とモータ軸１０５が互いに別体に設けられることから、構成部品数が増え、部品の組み付けが複雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで、弁軸１０４とモータ軸１０５を一体に設けることが考えられる。例えば、特開平８−５１７５５号公報には、上記弁軸とモータ軸をスクリューシャフト（ネジ軸）として一体化させたタイプのモータ式ＥＧＲ弁が開示されている。しかしながら、弁軸とモータ軸を単に一体化させただけでは、上記従来の装置の効果は得られず、電動モータと弁体との間に存在する組み付けバラツキを吸収することができない。このため、全閉時に弁体と弁座との間の密着性が損なわれるおそれがあった。
【０００８】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、部品点数及び部品組付上の手間を削減し、併せて、部品の組付バラツキの有無に拘わらず、全閉時における弁体の密着性を確保することを可能にしたモータ弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、弁座に当接可能に設けられた弁体と、弁体から延びる弁軸と、ロータを含むステップモータと、ロータ及び弁軸の一方に設けられた雌ネジとその他方に設けられて雌ネジに螺合される雄ネジとを備え、ロータを回転させて雄ネジと雌ネジの関係により弁軸をその軸線方向へ移動させることにより弁体を開閉させるようにしたモータ弁であって、弁軸を弁体が閉じられる方向へ付勢するための弁ばねと、弁体が全閉となるときにロータの回転を規制するために弁軸の半径方向へ突設されたピン及びそのピンに係合可能にロータに設けられたストッパと、弁体が全閉となるときに雄ネジのネジ山と雌ネジのネジ山との間に設けられ、雄ネジ及び雌ネジの各ネジ山の両脇に設けられる第１の隙間及び第２の隙間とを備え、第１の隙間は、弁体が全閉となるときに、ロータが不用意に回転しても雌ネジのネジ山が雄ネジのネジ山に当たらず、弁軸が移動しないようにするためのものであり、第２の隙間は、弁体が全閉となるとき、ピンとストッパが係合するよりも前に雌ネジのネジ山及び雄ネジのネジ山が互いに当たり合うことがないようにするためのものであり、ピンのストッパに接触する幅が、雄ネジ及び雌ネジの各ネジ山のピッチから第１の隙間を引いた値より小さく設定されたことを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、弁体が弁座に当接して全閉となるときには、弁体が閉じる方向へ弁ばねにより弁軸が付勢され、これにより弁体が全閉状態に保持される。この状態で、ステップモータと弁体との間の組付バラツキがあったり、ロータが不用意に回転したりしても、それらは弁軸及びロータの雄ネジのネジ山と雌ネジのネジ山との間の第１の隙間及び第２の隙間で吸収されることになる。
また、弁体が全閉となるときに、ピンとストッパによりロータの回転が規制されるので、雄ネジと雌ネジの各ネジ山の間にロータの回転による過剰な力が加わることがない。
また、第１の隙間により、モータと弁体との組付バラツキやロータの不用意な回転が吸収され、第２の隙間により、ロータの回転がピンとストッパにより規制される前に雄ネジ及び雌ネジの各ネジ山が互いに当たり合うことがない。
更に、ピンとストッパとが係合した状態からそれらの係合を解除する方向へロータを回転させたとき、弁軸がそのネジ山の１ピッチの分だけ軸方向へ移動する間にピンがストッパから離れることになる。従って、ピンとストッパによるロータの回転規制が解除されることになり、弁軸のそれ以上の移動が許容されるようになる。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、雄ネジ及び雌ネジの各ネジ山の断面形状は、角ネジであることを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明において、雄ネジ及び雌ネジが角ネジであることから、三角ネジや台形ネジに比べて摩擦が少なくなり、ロータの回転力が弁軸に有効に伝達されるようになる。又、雄ネジのネジ山と雌ネジのネジ山の遊びが、ネジピッチやネジ山の幅を同じとしたとき、三角ネジや台形ネジのそれよりも大きくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ弁を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。この実施の形態では、モータ弁をエンジンの排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）に使用されるモータ式ＥＧＲ弁に具体化した場合について説明する。
【００１４】
図１は、互いに直列に接続された吸気マニホールド１１、ガス導入装置１２及びスロットルボディ１３の断面図を示す。図２は、図１の２−２線に沿った断面図を示す。図３，４は、同じく図１の２−２線に沿った断面図であり、図２と異なる作動状態を示す。
【００１５】
図１に示すように、吸気マニホールド１１、ガス導入装置１２及びスロットルボディ１３は一連の吸気通路１４を構成する。ガス導入装置１２に接続される吸気マニホールド１１の部分は、同マニホールド１１が複数の枝管に分岐する手前の基管部分である。スロットルボディ１３には、吸気通路１４を開閉するためのスロットルバルブ１５が、支軸１６を中心に回動可能に設けられる。スロットルバルブ１５が回動されることにより、同バルブ１５の開度が調節され、吸気通路１４を流れる吸気量が調節される。
【００１６】
スロットルボディ１３の下流側に接続されたガス導入装置１２は、吸気通路１４にＥＧＲガスを導入するためのものである。このガス導入装置１２は、内壁部１７及び外壁部１８を含む二重壁構造をなしている。内壁部１７の内側が吸気通路１４を構成する。外壁部１８は、内壁部１７の外周に対し所定の間隙１９を隔てて配置される。図２に示すように、間隙１９は、一部を除いて両管部１７，１８のほぼ全周にわたって設けられる。図１に示すように、内壁部１７と外壁部１８とは、それらの下流側端部で互いに連結されて一体形成される。内壁部１７及び外壁部１８の上流側端面では、間隙１９が開放されて間隙開口２０をなす。間隙開口２０は、スロットルボディ１３の端面に接合されてシールされる。図１〜４に示すように、外壁部１８には、ＥＧＲガスを間隙１９に導入するための導入口２１が形成される。外壁部１８には、導入口２１に対応する管継手２２が一体形成される。この管継手２２には、ＥＧＲ装置を構成するＥＧＲ通路（図示略）が接続される。
【００１７】
図１〜４に示すように、内壁部１７の所定位置には、間隙１９に導入されるＥＧＲガスを吸気通路１４へ導入するための複数（この場合、大小２個）の導入孔２３ａ，２３ｂが形成される。これら導入孔２３ａ，２３ｂは、内壁部１７の中間部から下流側端面まで延びる。これら導入孔２３ａ，２３ｂは、導入口２１とは対向しない位置に配置される。図１に示すように、内壁部１７と外壁部１８との連結部２４の端面は、吸気マニホールド１１の端面に接合されてシールされる。
【００１８】
ガス導入装置１２は、ＥＧＲガスの流量を制御するためのモータ式ＥＧＲ弁３０を含む。このモータ式ＥＧＲ弁３０は、弁座３１、弁体３２、弁軸３３及びステップモータ（以下、単に「モータ」と言う。）３４を備える。弁座３１は、導入口２１に対応した管継手２２の内側に設けられる。弁体３２は、弁座３１に当接可能に設けられる。弁体３２から延びる弁軸３３は、吸気通路１４と直交する方向に内壁部１７及び外壁部１８を貫通して配置される。モータ３４は、弁軸３３を介して弁体３２を駆動するためのものであり、導入口２１の位置とは反対側の外壁部１８に配置される。このモータ３４は、外壁部１８に設けられた台座２５に固定される。
【００１９】
モータ３４は、ケーシング４１と、ケーシング４１に収容されたステータ４２及びロータ４３とを備える。ステータ４２は、コイル４４と、そのコイル４４の内側に配置されたスリーブ４５とを含む。コイル４４は、ケーシング４１のコネクタ４１ａに設けられた給電用ターミナル４０に接続される。ロータ４３はスリーブ４５の中に配置される。ロータ４３はその両端部に設けられた一対の軸受４６，４７によりケーシング４１に対して回転可能に設けられる。ロータ４３と軸受４７との間には、ロータ４３の振動を防止するための圧縮ばね４８が設けられる。ロータ４３には、弁軸３３が連結される。この実施の形態では、ロータ４３の中心に雌ネジ４９が設けられ、弁軸３３の基端部に雄ネジ５０が設けられる。これら雌雄両ネジ４９，５０が互いに螺合されることにより、弁軸３３がロータ４３に連結される。この実施の形態で、ロータ４３は樹脂により形成され、弁軸３３はＳＵＳにより形成される。
【００２０】
導入口２１に隣接した内壁部１７には、弁軸３３の先端部を支持する軸受３６が設けられる。この軸受３６は、内壁部１７に設けられた凹み１７ａに嵌め込まれる。モータ３４に隣接した内壁部１７と外壁部１８との連結部分には、弁軸３３の基端部を支持する軸受３７が設けられる。この軸受３７は、外壁部１８の凹み１８ａに嵌め込まれる。この軸受３７はスラスト軸受であり、軸受３７及び弁軸３３の接触部分は、弁軸３３の回り止めのために円形状ではない特定の断面形状（例えば「Ｄ字形状」）をなしている。つまり、弁軸３３は、回転することなくその軸線方向へのみ移動可能になっている。
【００２１】
このようにモータ式ＥＧＲ弁３０は、モータ３４のロータ４３を回転させて雌ネジ４９及び雄ネジ５０の関係で弁軸３３をその軸線方向へ往復動させることにより、弁体３２を弁座３１に対して移動させて開閉するようになっている。
【００２２】
内壁部１７には、弁軸３３を内包するスリーブ３８が一体に形成される。このスリーブ３８の外径は、吸気抵抗を最小限にするために、ガス導入装置１２より上流に位置するスロットルバルブ１５の支軸１６の外径と同じか、それよりも小さく設定される。スリーブ３８の中には、弁体３２が閉じる方向へ弁軸３３を付勢するための弁ばね５１が設けられる。この弁ばね５１は、スリーブ３８の一部に設けられた段部３８ａと、弁軸３３上に設けられたフランジ３３ａとの間に介在される。
【００２３】
ここで、上記雌ネジ４９と雄ネジ５０の構造を詳しく説明する。図３は、弁体３２が全閉となったときのガス導入装置２１の断面図を示す。図５（ａ）は、図３に対応した雌雄両ネジ４９，５０の状態を示す拡大断面図である。図５（ｂ）は、弁体３２を開き始めたときの状態を示す。図５（ｃ）は、弁体３２が開いたときの状態を示す。図６は、図５（ａ）の６−６線に沿った断面図である。図７は、図５（ｂ）の７−７線に沿った断面図である。図８は、図５（ｃ）の８−８線に沿った断面図である。
【００２４】
ロータ４３と弁軸３３との間には、弁体３２が全閉となるときにロータ４３の回転を規制するための回転規制手段５２が設けられる。この実施の形態で、図５〜８に示すように、回転規制手段５２は、弁軸３３の半径方向へ突設されたピン５３と、そのピン５３に係合可能にロータ４３の内周に突設されたストッパ５４とを含む。ピン５３は、弁軸３３と共にその軸線方向へ平行移動可能である。これに対し、ストッパ５４は、ロータ４３の回転に伴い同一軌跡上を周回可能である。図５（ａ）に示すように、ピン５３が、全閉時にストッパ５４に当たる幅ｄ１は、図５（ｂ）に示す第１の隙間５５ａが「０」になった後から、図５（ａ）に示すストッパ５４に当たった状態から図５（ｃ）に示す「３６０°」ロータ４３が回転したときまでに、弁軸３３が移動する量より小さく設定される。ちなみに、この値は、雌雄両ネジ４９，５０のネジピッチの値から第１の隙間５５ａの値を引いた隙間量となる。
【００２５】
この実施の形態では、図５（ａ）に示すように、弁体３２が全閉となるときに、雄ネジ５０のネジ山５０ａと雌ネジ４９のネジ山４９ａとの間に所定の隙間よりなる遊び５５が設けられるようになっている。図９に図５（ａ）の一部を更に拡大して示す。この遊び５５は、雌雄両ネジ４９，５０の各ネジ山４９ａ，５０ａの両脇に位置する第１の隙間５５ａ及び第２の隙間５５ｂを含む。図５（ａ），９において、第１の隙間５５ａは、弁体３２が全閉となるときに、ロータ４３が不用意に回転しても雌ネジ４９のネジ山４９ａが雄ネジ５０のネジ山５０ａに当たらず、弁軸３３が移動しないようにするためのものである。第１の隙間５５ａの大きさは、このモータ式ＥＧＲ弁３０が長期に使用される間に各部が摩耗しても隙間５５ａを確保でき大きさに設定される。第２の隙間５５ｂは、弁体３２が全閉となるとき、ピン５３とストッパ５４が係合するよりも前に両ネジ山４９ａ，５０ａが互いに当たり合うことがないようにするためのものである。
図１０に、雌雄両ネジ４９，５０の一部を拡大した断面図を示す。この実施の形態では、雌雄両ネジ４９，５０が角ネジにより構成される。この実施の形態で、雌ネジ４９のネジ山４９ａの幅を「０．５ｍｍ」、同ネジ山４９ａのピッチを「１．６ｍｍ」とし、雄ネジ５０のネジ山５０ａの幅を「０．３ｍｍ」、同ネジ山５０ａのピッチを「１．６ｍｍ」として、第１の隙間５５ａが「０．５３ｍｍ」に、第２の隙間５５ｂが「０．２７ｍｍ」にそれぞれ設定される。これら隙間５５ａ，５５ｂや各ネジ山４９ａ，５０ａのピッチは、ステップモータ３４に関するステップ数（分解能）等の規格に合わせて決定されるものである。
【００２６】
以上説明したようにこの実施の形態において、モータ式ＥＧＲ弁３０を開くには、図３に示すように弁体３２が全閉となった状態から、モータ３４のロータ４３を回転させて弁軸３３を弁ばね５１の付勢力に抗して移動させる。これにより、弁体３２が弁座３１から離れて導入口２１が開かれる。従って、図１，２に矢印に示すように、ＥＧＲ通路を流れて導入口２１に達した高温のＥＧＲガスが、間隙１９に回り込んで導入され、各導入孔２３ａ，２３ｂから吸気通路１４へ導入され、外気とムラ無く混合される。このため、エンジンの複数気筒のそれぞれに均一にＥＧＲガスを吸入させることができ、ＥＧＲ効果を最大限に発揮させることができるようになる。
【００２７】
このとき、図６に示す全閉対応状態から図７に示す状態までロータ４３を弁軸３３に対して約１２０°だけ回転させる。
尚、この「１２０°」は、次式より導出することができる。
（第１の隙間／ネジピッチ）＊３６０°＝（０．５３／１．６）＊３６０°
＝１２０°
この間に雌雄両ネジ４９，５０は、図５（ａ）に示す状態から図５（ｂ）に示すように雌ネジ４９のネジ山４９ａが雄ネジ５０のネジ山５０ａに押し当たり、弁軸３３が図５（ｂ）の矢印方向へ押圧される。その後、ロータ４３を図７に示す状態から図８に示す状態まで約２４０°だけ更に回転させる。この間に雌雄両ネジ４９，５０は、図５（ｂ）に示す状態から図５（ｃ）に示すように両ネジ山４９ａ，５０ａが押し当たり、弁軸３３が図５（ｃ）の矢印方向へ更に押圧される。このように、ロータ４３が３６０°だけ回転する間に、回転規制手段５２のピン５３がストッパ５４に係合する位置から離れて両者５３，５４の係合が解除される。これにより、ロータ４３の更なる回転が許容され、弁軸３３が図５（ｂ），５（ｃ）の矢印方向へ更に移動して弁体３２が開かれる。
【００２８】
一方、図１，２に示す状態から、モータ３４のロータ４３を逆転させて弁軸３３を上記と逆方向へ移動させると、図３に示すように、弁体３２が弁座３１に着座して導入口２１が閉じられる。これにより、導入口２１から間隙１９へのＥＧＲガスの導入が遮断され、吸気通路１４へのＥＧＲガスの導入が遮断され、外気とＥＧＲガスの混合を停止させることができる。
【００２９】
このとき、ロータ４３及び弁軸３３は、それらの雌雄両ネジ４９，５０のネジ山４９ａ，５０ａが図５（ｂ），５（ｃ）に示す状態とは反対側で互いに押し当たりながら、弁軸３３が図５（ｂ）矢印とは反対方向へ移動する。
【００３０】
ここで、この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０によれば、図１５に示す弁軸１０４とモータ軸１０５とが別体に設けられた従来装置とは異なり、弁軸３３がロータ４３に対して直接連結される。従って、モータ式ＥＧＲ弁３０の構成部品数が従来装置よりも少なくなり、それら部品組付が従来装置に比べて容易になる。つまり、モータ式ＥＧＲ弁３０として、部品点数を削減することができ、それら部品組付上の手間を削減することができるようになる。
【００３１】
この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０によれば、図３，５（ａ）に示すように、弁体３２が弁座３１に当接して全閉となるときには、弁体３２が閉じる方向へ弁軸３３が弁ばね５１により付勢され、これにより弁体３２が全閉状態に保持される。この状態で、モータ３４、弁軸３３、弁体３２及び弁座３１等の間に部品の組付バラツキがあったり、ロータ４３が不用意に回転したりしても、それらが弁軸３３及びロータ４３の雌ネジ４９のネジ山４９ａと雄ネジ５０のネジ山５０ａとの間の遊び５５で吸収されることになる。このため、部品組付バラツキの有無に拘わらず、全閉時における弁体３２の弁座３１に対する密着性を確保することができるようになる。
【００３２】
特に、この実施の形態では、図５（ａ），９に示すように、各ネジ山４９ａ，５０ａの両脇に位置する第１及び第２の隙間５５ａ，５５ｂにより遊び５５が構成され、その一方の隙間５５ａにより、モータ３４と弁体３２との組付バラツキやロータ４３の不用意な回転が吸収される。この第１の隙間５５ａにより、部品組付バラツキの有無に拘わらず、全閉時における弁体３２の弁座３１に対する密着性を確保することができる。
又、他方の第２の隙間５５ｂによれば、ロータ４３の回転が回転規制手段５２で規制されるよりも前に両ネジ山４９ａ，５０ａが当たり合うことがない。このため、雌雄両ネジ４９，５０が互いに圧接して「楔効果」により固着してしまうことを防止することができ、ネジ固着によりＥＧＲ弁３０が作動不良を起こすことを防止することができる。
【００３３】
この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０によれば、弁体３２が全閉となるときに、回転規制手段５２によりロータ４３の回転が規制されるので、雌雄両ネジ４９，５０の各ネジ山４９ａ，５０ａの間にロータ４３の回転による過剰な力が加わることがない。このため、雌雄両ネジ４９，５０の耐久性を高めることができ、モータ式ＥＧＲ弁３０を長期間にわたって精度良く作動させることができる。
【００３４】
この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０によれば、図５（ａ），６に示すように、ピン５３とストッパ５４が係合した状態から、それらの係合を解除する方向へロータ４３を回転させる。このとき、図５（ｃ），８に示すように、弁軸３３がその雄ネジ５０のネジ山５０ａの１ピッチ分だけ軸方向へ移動する間に、ピン５３がストッパ５４から離れることになる。従って、ピン５３とストッパ５４によるロータ４３の回転規制が確実に解除されることになり、弁軸３３のそれ以上の移動が許容されるようになる。このため、弁体３２の全閉時には、ロータ４３の回転を確実に規制し、弁体３２が開くときには、ロータ４３の回転規制を確実に解除して弁軸３３を必要分だけ移動させて弁体３２を開くことができる。
【００３５】
この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０によれば、雌雄両ネジ４９，５０が角ネジであることから、三角ネジや台形ネジに比べて両ネジ山４９ａ，５０ａの間の摩擦が少なくなり、ロータ４３の回転力が弁軸３３に有効に伝達されることになる。このため、弁体３２を開閉させるときの動力損失を少なくすることができるようになる。
一方、両ネジ山４９ａ，５０ａの同一ピッチに対する遊び５５が、三角ネジや台形ネジのそれよりも大きくなる。図１０には、本実施の形態の角ネジよりなる雌雄両ネジ４９，５０の関係を示し、図１１には、台形ネジよりなる雌雄両ネジの関係を示す。図１０に示すように、角ネジによる遊び５５の総和を「ＳＫ］、雌雄両ネジ４９，５０のピッチを「Ｐ」、雌ネジ４９のネジ山４９ａの頂部幅を「Ｍ」、雄ネジ５０のネジ山５０ａの頂部幅を「Ｏ」とすると、遊び５５の総和ＳＫは次式（１）で示される。
ＳＫ＝Ｐ−Ｍ−Ｏ・・・（１）
図１１に示すように、台形ネジによる遊びを「ＳＤ］、雌雄両ネジ４９，５０のピッチを「Ｐ」、雌ネジ６１のネジ山６１ａの頂部幅を「Ｍ」、雄ネジ６２のネジ山６２ａの頂部幅を「Ｏ」、両ネジ山６１ａ，６２ａの両斜面の幅をそれぞれ「Ｌ１」，「Ｌ２」とすると、遊びの総和ＳＤは次式（２）で示される。
ＳＤ＝Ｐ−Ｍ−Ｏ−Ｌ１−Ｌ２・・・（２）
即ち、この実施の形態では、雌雄両ネジ４９，５０が角ネジで構成されることから、雌雄両ネジ４９，５０の限られたピッチＰの中で、両斜面の幅Ｌ１，Ｌ２の分だけ台形ネジに比べて、遊び５５を大きくすることができるようになる。
【００３６】
この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０を含むガス導入装置１２によれば、弁体３２及び弁座３１とモータ３４とが吸気通路１４を挟んで分離して設けられることから、導入口２１に導かれる高温のＥＧＲガスの熱がモータ３４に直接伝わることがない。このため、冷却装置等の付属設備を別途設ける必要がなく、モータ式ＥＧＲ弁３０を構成するモータ３４の高温信頼性を確保することができるようになる。
【００３７】
この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０を含むガス導入装置１２によれば、弁軸３３の両端部が一対の軸受３６，３７で確実に支持されることから、弁軸３３の各端部の外力に対する変位が小さくなる。このため、弁軸３３の振動を抑えることができ、弁軸３３を安定的に支持することができる。この結果、弁軸３３を両軸受３６，３７の間で円滑に往復動させることができ、モータ３４による弁体３２の開閉動作を円滑なものにすることができる。
【００３８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明のモータ弁を具体化した第２の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下に説明する他の実施の形態で、前記第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材については、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。
【００３９】
図１２には、図１に準ずる断面図を示す。この実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁７０は、ロータ４３の中心に雄ネジ７１を設け、弁軸３３の基端部に雌ネジ７２を設ける。そして、これら雌雄両ネジ７１，７２を螺合してロータ４３と弁軸３３と互いに連結した点で、前記第１の実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０と異なる。雌雄両ネジ７１，７２の構造の詳細等については、前記第１の実施の形態のそれとほぼ同じである。
従って、このモータ式ＥＧＲ弁７０によっても、前記第１の実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４０】
［第３の実施の形態］
次に、本発明のモータ弁を具体化した第３の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４１】
図１３には、モータ式ＥＧＲ弁８０等の断面図を示す。前記第１及び第２の実施の形態では、弁軸３３に一つの弁体３２を設けた「シングル弁タイプ」のモータ式ＥＧＲ弁３０，７０について説明した。この実施の形態では、弁軸３３に対して二つの弁体３２Ａ，３２Ｂを設けた「ダブル弁タイプ」であることにおいて前記各実施の形態と構成が異なる。
【００４２】
このモータ式ＥＧＲ弁８０は、吸気マニホールド１１に設けられた弁ハウジング８１を備える。弁ハウジング８１は、ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスを流すためのガス通路８２と、そのガス通路８２と吸気通路１４との間を連通させる第１及び第２の導入口８３Ａ，８３Ｂと、モータ３４を固定するための台座８４とを含む。第１の導入口８３Ａの近傍には、第１の弁座３１Ａが設けられる。第２の導入口８３Ｂの近傍には、第２の弁座３１Ｂが設けられる。モータ３４の構成は、前記第１の実施の形態のそれとほぼ同じである。モータ３４のロータ４３の雌ネジ４９には、弁軸３３の雄ネジ５０が連結される。弁軸３３の先端部には、第１及び第２の弁座３１Ａ，３１Ｂに対応する第１及び第２の弁体３２Ａ，３２Ｂが固定される。雌雄両ネジ４９，５０の構造の詳細等については、前記第各実施の形態のそれとほぼ同じである。そして、モータ３４のロータ４３が回転して、弁軸３３がその軸線方向へ移動することにより、各弁座３１Ａ，３１Ｂに対応する各弁体３２Ａ，３２Ｂがそれぞれ同時に開閉する。そして、図１３に示すように、両弁体３２Ａ，３２Ｂが開くことにより、ガス通路８２に流入したＥＧＲガスが各導入口８３Ａ，８３Ｂを通じて吸気通路１４に導入される。
【００４３】
従って、このダブル弁タイプのモータ式ＥＧＲ弁８０によっても、前記各実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０，７０と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明のモータ弁を具体化した第４の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４５】
図１４には、モータ式ＥＧＲ弁９０の断面図を示す。前記各実施の形態では、弁軸３３に設けられた各弁体３２，３２Ａ，３２Ｂをモータ３４により押して開くようにした「押式弁」のモータ式ＥＧＲ弁３０，７０，８０について説明した。この実施の形態では、弁軸３３に設けられた各弁体３２をモータ３４により引いて開くようにした「引式弁」であることにおいて前記各実施の形態と構成が異なる。
【００４６】
このモータ式ＥＧＲ弁９０の弁ハウジング９１には、ＥＧＲ通路からのＥＧＲガスを流すガス通路９２と、そのガス通路９２に設けられた導入口９３と、モータ３４を固定するための台座９４とを含む。導入口８３の近傍には、弁座３１が設けられる。モータ３４の基本構成は、一部の部品配置を除いて前記第１の実施の形態のそれとほぼ同じである。モータ３４のロータ４３に設けられた雌ネジ４９には、弁軸３３の雄ネジ５０が連結される。弁軸３３の先端部には、弁座３１に対応する弁体３２が固定される。ロータ４３の振動を防止するための圧縮ばね４８は、ロータ４３の上部と上側の軸受４６と間に介在される。弁体３２を閉じる方向へ付勢する弁ばね５１は、大型化させたスラスト軸受３７と、弁軸３３上のフランジ３３ａとの間に介在される。雌雄両ネジ４９，５０の構造の詳細等については、前記第各実施の形態のそれとほぼ同じである。そして、モータ３４のロータ４３を回転させて、雌雄両ネジ４９，５０の関係により、弁軸３３を図１４の上方へ弁ばね５１の付勢力に抗して移動させることにより、弁体３２が弁座３１から引き上げられて開かれる。これにより、図１４に示すようにガス通路９２に流入したＥＧＲガスが導入口９３を通じて吸気通路に導入される。又、ロータ４３を逆転させて、弁軸３３を図１４の下方へ移動させることにより、弁体３２が弁座３１に着座して閉じられる。このとき、弁体３２は弁ばね５１の付勢力により弁座３１に密着することになる。
【００４７】
従って、この引式弁のモータ式ＥＧＲ弁９０によっても、前記各実施の形態のモータ式ＥＧＲ弁３０，７０，８０と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４８】
尚、この発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で異なる形態で実施することができる。
【００４９】
例えば、前記各実施の形態では、本発明のモータ弁を、エンジンのＥＧＲ装置に使用されるモータ式ＥＧＲ弁３０，７０，８０，９０に具体化したが、ＥＧＲ装置以外のガス制御装置に使用されるモータ弁に具体化することもできる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、部品点数及び部品組付上の手間を削減することができ、併せて、部品の組付バラツキの有無に拘わらず、全閉時における弁体弁座に対する密着性を確保することができる。また、雄ネジ及び雌ネジの耐久性を高めることができ、モータ弁を長期間にわたって精度良く作動させることができる。また、雄ネジ及び雌ネジの固着による作動不良を防止することができる。また、弁体の全閉時には、ロータの回転を確実に規制し、弁体を開くときには、ロータの回転規制を確実に解除して弁軸を必要分だけ移動させて弁体を開かせることができる。
【００５１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、弁体を開閉させるときの動力損失を少なくすることができ、雌ネジの限られたピッチの中で、台形ネジの場合に比べ、遊びを大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係り、互いに接続された吸気マニホールド、ガス導入装置及びスロットルボディを示す断面図である。
【図２】同じく、図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】同じく、図２と異なる作動状態を示す断面図である。
【図４】同じく、図２と異なる作動状態を示す断面図である。
【図５】同じく、（ａ）〜（ｃ）は雌ネジ及び雄ネジの状態を示す拡大断面図である。
【図６】同じく、図５（ａ）の６−６線に沿った断面図である。
【図７】同じく、図５（ｂ）の７−７線に沿った断面図である。
【図８】同じく、図５（ｃ）の８−８線に沿った断面図である。
【図９】同じく、図５（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
【図１０】同じく、雄ネジ及び雌ネジの一部を拡大して断面図である。
【図１１】同じく、図１０と対比される台形ネジを示す断面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係り、互いに接続された吸気マニホールド、ガス導入装置及びスロットルボディを示す断面図である。
【図１３】第３の実施の形態に係り、モータ式ＥＧＲ弁等を示す断面図である。
【図１４】第４の実施の形態に係り、モータ式ＥＧＲ弁を示す断面図である。
【図１５】従来の電動制御弁装置を示す断面図である。
【符号の説明】
３０モータ式ＥＧＲ弁
３１弁座
３１Ａ第１の弁座
３１Ｂ第２の弁座
３２弁体
３２Ａ第１の弁体
３２Ｂ第２の弁体
３３弁軸
３４モータ
４３ロータ
４９雌ネジ
４９ａネジ山
５０雄ネジ１２
５０ａネジ山
５１弁ばね
５２回転規制手段
５３ピン
５４ストッパ
５５遊び
５５ａ第１の隙間
５５ｂ第２の隙間
６１雌ネジ
６１ａネジ山
６２雄ネジ
６２ａネジ山
７０モータ式ＥＧＲ弁
７１雄ネジ
７２雌ネジ
８０モータ式ＥＧＲ弁
９０モータ式ＥＧＲ弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a motor valve driven by a motor, for example, a motor valve used to control the introduction of gas into a predetermined passage.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, as this type of motor valve, for example, there is a motor-type EGR valve used in an exhaust gas recirculation device (EGR device) of an engine. “EGR” means that a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine to the exhaust passage is recirculated to the intake passage through the EGR passage. In the engine, the EGR gas is introduced into the intake passage, mixed with the outside air, and sucked into the combustion chamber, thereby lowering the combustion temperature of the combustible mixture in the combustion chamber and reducing the nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas. The amount produced can be reduced.
[0003]
  In the patent publication No. 2978677, an example of this type of motor type EGR valve is disclosed as an “electrically controlled valve device”. As shown in FIG. 15, this apparatus opens and closes a valve (valve element) 102 by an electric motor 101. This device has a valve seat (valve seat) 103 with which the valve body 101 abuts, a valve shaft (valve shaft) 104 extending from the valve body 102, and a valve shaft 104 for driving the valve shaft 104. A motor shaft 105 provided and a joint 106 interposed between the shafts 104 and 105 are provided. A male screw 109 provided on the motor shaft 105 is screwed into a female screw 108 provided on the rotor 107 of the electric motor 101. A first spring 111 is provided between the housing 110 and the valve shaft 104, and a second spring 112 is provided between the housing 110 and the motor shaft 105. The first spring 111 biases the valve shaft 104 in the direction in which the valve body 102 closes, and the second spring 112 biases the valve shaft 104 in the direction in which the valve body 102 opens.
[0004]
  Therefore, by rotating the rotor 107 of the electric motor 101 and moving the motor shaft 105 downward by the relationship between the male screw 109 and the female screw 108, the valve shaft 104 is pushed down against the biasing force of the first spring 111. The valve body 102 is opened. Conversely, by rotating the rotor 107 in the reverse direction and moving the motor shaft 105 upward against the biasing force of the second spring 112, the valve shaft 104 is pulled up by the biasing force of the first spring 111, and the valve element 102 is closed.
[0005]
  According to this device, the motor shaft 105 is provided separately from the valve shaft 104, and both shafts 104, 105 are connected via the joint 106 and both springs 111, 112. As a result, even if some assembling variation exists between the electric motor 101 and the valve body 102 and the valve shaft 104, the variation can be absorbed between the shafts 104 and 105. For example, even if the electric motor 101 moves slightly when fully closed, the movement can be absorbed between the shafts 104 and 105, and the valve body 102 and the valve seat 103 can be securely adhered to each other.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in the conventional apparatus, since the valve shaft 104 and the motor shaft 105 are provided separately from each other, there is a problem that the number of components increases and the assembly of the components becomes complicated.
[0007]
  Therefore, it is conceivable to provide the valve shaft 104 and the motor shaft 105 integrally. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-51755 discloses a motor type EGR valve in which the valve shaft and the motor shaft are integrated as a screw shaft (screw shaft). However, if the valve shaft and the motor shaft are simply integrated, the effect of the conventional device cannot be obtained, and the assembly variation existing between the electric motor and the valve body cannot be absorbed. For this reason, there is a possibility that the adhesion between the valve element and the valve seat may be impaired when fully closed.
[0008]
  The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to reduce the number of parts and labor in assembling parts, and at the same time, whether or not there is any variation in the assembly of parts. An object of the present invention is to provide a motor valve capable of ensuring the adhesion of a valve body.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a valve body provided so as to be able to contact the valve seat, a valve shaft extending from the valve body, and a rotor.StepA motor, a female screw provided on one of the rotor and the valve shaft, and a male screw provided on the other side and screwed into the female screw; the rotor is rotated to rotate the valve shaft according to the relationship between the male screw and the female screw; A valve spring for opening and closing the valve body by moving the valve body in the axial direction, and a valve spring for biasing the valve shaft in a direction in which the valve body is closed,A pin protruding in the radial direction of the valve shaft to restrict the rotation of the rotor when the valve body is fully closed, and a stopper provided on the rotor so as to be engageable with the pin;Provided between the male thread and female thread when the valve body is fully closed.The first gap and the second gap are provided on both sides of each thread of the male screw and the female screw, and the first gap is inadvertently arranged by the rotor when the valve body is fully closed. This is to prevent the thread of the female thread from hitting the thread of the male thread even if it rotates, so that the valve stem does not move. The second gap is a pin and stopper when the valve body is fully closed. In order to prevent the female screw thread and the male screw thread from coming into contact with each other before they are engaged, the width contacting the pin stopper is It was set smaller than the value obtained by subtracting the first gap from the pitch of each thread.The purpose is that.
[0010]
  According to the configuration of the above invention, when the valve body comes into contact with the valve seat and is fully closed, the valve shaft is urged by the valve spring in the direction in which the valve body is closed, whereby the valve body is held in the fully closed state. The In this state,StepEven if there is an assembly variation between the motor and the valve body, or if the rotor rotates inadvertently, it will be between the thread of the male and female threads of the valve stem and rotor.First gap and second gapWill be absorbed.
Further, when the valve body is fully closed, the rotation of the rotor is restricted by the pin and the stopper, so that excessive force due to the rotation of the rotor is not applied between the thread threads of the male screw and the female screw.
In addition, the first gap absorbs the assembly variation between the motor and the valve body and the inadvertent rotation of the rotor, and the second gap allows the male screw and the female before the rotation of the rotor is restricted by the pin and the stopper. Screw threads do not touch each other.
Further, when the rotor is rotated in a direction to release the engagement from the state where the pin and the stopper are engaged, the pin is removed from the stopper while the valve shaft moves in the axial direction by one pitch of the thread. I will leave. Therefore, the rotation restriction of the rotor by the pin and the stopper is released, and further movement of the valve shaft is allowed.
[0011]
  In order to achieve the above object, the claims2The invention described in claim 11In the described invention, the cross-sectional shape of each thread of the male screw and the female screw is a square screw.
[0012]
  According to the above invention, the claim1In the described invention, since the male screw and the female screw are square screws, the friction is reduced as compared with the triangular screw and the trapezoidal screw, and the rotational force of the rotor is effectively transmitted to the valve shaft. Further, when the thread pitch of the male screw and the thread of the female screw are the same, the play of the screw thread is larger than that of the triangular screw or the trapezoidal screw.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a motor valve according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, a case where the motor valve is embodied as a motor-type EGR valve used in an exhaust gas recirculation device (EGR device) of an engine will be described.
[0014]
  FIG. 1 shows a cross-sectional view of an intake manifold 11, a gas introduction device 12, and a throttle body 13 connected in series with each other. FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 3 and 4 are cross-sectional views taken along line 2-2 of FIG. 1 and show an operating state different from FIG.
[0015]
  As shown in FIG. 1, the intake manifold 11, the gas introduction device 12, and the throttle body 13 constitute a series of intake passages 14. The portion of the intake manifold 11 connected to the gas introduction device 12 is a base tube portion before the manifold 11 branches into a plurality of branch pipes. A throttle valve 15 for opening and closing the intake passage 14 is provided in the throttle body 13 so as to be rotatable about a support shaft 16. When the throttle valve 15 is rotated, the opening degree of the valve 15 is adjusted, and the amount of intake air flowing through the intake passage 14 is adjusted.
[0016]
  The gas introduction device 12 connected to the downstream side of the throttle body 13 is for introducing EGR gas into the intake passage 14. The gas introduction device 12 has a double wall structure including an inner wall portion 17 and an outer wall portion 18. The inside of the inner wall portion 17 constitutes the intake passage 14. The outer wall portion 18 is disposed with a predetermined gap 19 with respect to the outer periphery of the inner wall portion 17. As shown in FIG. 2, the gap 19 is provided over substantially the entire circumference of both the pipe portions 17 and 18 except for a part. As shown in FIG. 1, the inner wall portion 17 and the outer wall portion 18 are connected to each other at their downstream end portions and are integrally formed. On the upstream end surfaces of the inner wall portion 17 and the outer wall portion 18, the gap 19 is opened to form a gap opening 20. The gap opening 20 is joined and sealed to the end face of the throttle body 13. As shown in FIGS. 1 to 4, the outer wall 18 is formed with an inlet 21 for introducing EGR gas into the gap 19. A pipe joint 22 corresponding to the introduction port 21 is integrally formed on the outer wall portion 18. An EGR passage (not shown) constituting the EGR device is connected to the pipe joint 22.
[0017]
  As shown in FIGS. 1 to 4, at a predetermined position of the inner wall portion 17, a plurality of (in this case, two large and small) introduction holes 23 a and 23 b for introducing the EGR gas introduced into the gap 19 into the intake passage 14. Is formed. These introduction holes 23a and 23b extend from the intermediate part of the inner wall part 17 to the downstream end face. These introduction holes 23 a and 23 b are arranged at positions not facing the introduction opening 21. As shown in FIG. 1, the end surface of the connecting portion 24 between the inner wall portion 17 and the outer wall portion 18 is joined to the end surface of the intake manifold 11 and sealed.
[0018]
  The gas introduction device 12 includes a motor type EGR valve 30 for controlling the flow rate of the EGR gas. The motor type EGR valve 30 includes a valve seat 31, a valve body 32, a valve shaft 33, and a step motor (hereinafter simply referred to as “motor”) 34. The valve seat 31 is provided inside the pipe joint 22 corresponding to the introduction port 21. The valve body 32 is provided so as to be able to contact the valve seat 31. A valve shaft 33 extending from the valve body 32 is disposed through the inner wall portion 17 and the outer wall portion 18 in a direction orthogonal to the intake passage 14. The motor 34 is for driving the valve element 32 via the valve shaft 33, and is disposed on the outer wall 18 on the side opposite to the position of the introduction port 21. The motor 34 is fixed to a pedestal 25 provided on the outer wall portion 18.
[0019]
  The motor 34 includes a casing 41, a stator 42 and a rotor 43 accommodated in the casing 41. The stator 42 includes a coil 44 and a sleeve 45 disposed inside the coil 44. The coil 44 is connected to a power supply terminal 40 provided on the connector 41 a of the casing 41. The rotor 43 is disposed in the sleeve 45. The rotor 43 is rotatably provided to the casing 41 by a pair of bearings 46 and 47 provided at both ends thereof. A compression spring 48 for preventing vibration of the rotor 43 is provided between the rotor 43 and the bearing 47. A valve shaft 33 is connected to the rotor 43. In this embodiment, a female screw 49 is provided at the center of the rotor 43, and a male screw 50 is provided at the proximal end portion of the valve shaft 33. The male and female screws 49 and 50 are screwed together to connect the valve shaft 33 to the rotor 43. In this embodiment, the rotor 43 is made of resin, and the valve shaft 33 is made of SUS.
[0020]
  A bearing 36 that supports the tip of the valve shaft 33 is provided on the inner wall 17 adjacent to the introduction port 21. The bearing 36 is fitted into a recess 17 a provided in the inner wall portion 17. A bearing 37 that supports the proximal end portion of the valve shaft 33 is provided at a connection portion between the inner wall portion 17 and the outer wall portion 18 adjacent to the motor 34. The bearing 37 is fitted into the recess 18 a of the outer wall portion 18. The bearing 37 is a thrust bearing, and a contact portion between the bearing 37 and the valve shaft 33 has a specific cross-sectional shape (for example, “D shape”) that is not circular in order to prevent the valve shaft 33 from rotating. That is, the valve shaft 33 can move only in the axial direction without rotating.
[0021]
  As described above, the motor-type EGR valve 30 rotates the rotor 43 of the motor 34 to reciprocate the valve shaft 33 in the axial direction in relation to the female screw 49 and the male screw 50, thereby moving the valve element 32 to the valve seat 31. It is designed to be opened and closed by moving it.
[0022]
  A sleeve 38 that encloses the valve shaft 33 is formed integrally with the inner wall portion 17. The outer diameter of the sleeve 38 is set to be equal to or smaller than the outer diameter of the support shaft 16 of the throttle valve 15 located upstream from the gas introducing device 12 in order to minimize the intake resistance. A valve spring 51 for biasing the valve shaft 33 in the direction in which the valve body 32 is closed is provided in the sleeve 38. The valve spring 51 is interposed between a step portion 38 a provided in a part of the sleeve 38 and a flange 33 a provided on the valve shaft 33.
[0023]
  Here, the structure of the female screw 49 and the male screw 50 will be described in detail. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the gas introduction device 21 when the valve body 32 is fully closed. FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view showing the state of both male and female screws 49 and 50 corresponding to FIG. FIG. 5B shows a state when the valve body 32 starts to open. FIG.5 (c) shows a state when the valve body 32 opens. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG.
[0024]
  Between the rotor 43 and the valve shaft 33, a rotation restricting means 52 for restricting the rotation of the rotor 43 when the valve element 32 is fully closed is provided. In this embodiment, as shown in FIGS. 5 to 8, the rotation restricting means 52 includes a pin 53 projecting in the radial direction of the valve shaft 33 and an inner periphery of the rotor 43 so as to be engageable with the pin 53. And a protruding stopper 54. The pin 53 can be translated in the axial direction together with the valve shaft 33. On the other hand, the stopper 54 can go around on the same locus as the rotor 43 rotates. As shown in FIG. 5A, the width d1 at which the pin 53 hits the stopper 54 when fully closed is such that the first gap 55a shown in FIG. ) Is set smaller than the amount by which the valve shaft 33 moves from when it hits the stopper 54 shown in FIG. 5 to when the “360 °” rotor 43 shown in FIG. Incidentally, this value is a gap amount obtained by subtracting the value of the first gap 55a from the screw pitch value of the male and female screws 49, 50.
[0025]
  In this embodiment, as shown in FIG. 5A, when the valve body 32 is fully closed, a predetermined gap is provided between the thread 50a of the male screw 50 and the thread 49a of the female screw 49. A play 55 is provided. FIG. 9 shows a part of FIG. The play 55 includes a first gap 55a and a second gap 55b located on both sides of the screw threads 49a, 50a of the male and female screws 49, 50. In FIGS. 5A and 9, the first gap 55 a is formed so that the thread 49 a of the female screw 49 is the screw of the male screw 50 even if the rotor 43 rotates carelessly when the valve body 32 is fully closed. This is to prevent the valve shaft 33 from moving without hitting the mountain 50a. The size of the first gap 55a is set such that the gap 55a can be secured even if each part is worn while the motor-type EGR valve 30 is used for a long period of time. The second gap 55b is for preventing the screw threads 49a and 50a from contacting each other before the pin 53 and the stopper 54 are engaged when the valve body 32 is fully closed. is there.
  FIG. 10 shows an enlarged cross-sectional view of a part of the male and female screws 49 and 50. In this embodiment, both male and female screws 49 and 50 are constituted by square screws. In this embodiment, the width of the thread 49a of the female screw 49 is “0.5 mm”, the pitch of the thread 49a is “1.6 mm”, and the width of the thread 50a of the male screw 50 is “0.3 mm”. ”, The pitch of the thread 50a is set to“ 1.6 mm ”, the first gap 55a is set to“ 0.53 mm ”, and the second gap 55b is set to“ 0.27 mm ”. The pitches of the gaps 55a and 55b and the screw threads 49a and 50a are determined in accordance with standards such as the number of steps (resolution) related to the step motor 34.
[0026]
  As described above, in this embodiment, in order to open the motor-type EGR valve 30, the valve body 32 is fully closed as shown in FIG. 33 is moved against the urging force of the valve spring 51. Thereby, the valve body 32 leaves | separates from the valve seat 31, and the inlet 21 is opened. Accordingly, as indicated by the arrows in FIGS. 1 and 2, the high-temperature EGR gas that has flowed through the EGR passage and reached the introduction port 21 is introduced around the gap 19 and is introduced from the introduction holes 23 a and 23 b to the intake passage 14. Introduced and mixed evenly with the outside air. For this reason, EGR gas can be uniformly sucked into each of the plurality of cylinders of the engine, and the EGR effect can be maximized.
[0027]
  At this time, the rotor 43 is rotated by about 120 ° with respect to the valve shaft 33 from the fully closed state shown in FIG. 6 to the state shown in FIG.
  The “120 °” can be derived from the following equation.
(First gap / screw pitch) * 360 ° = (0.53 / 1.6) * 360 °
                                    = 120 °
  During this time, the male and female screws 49, 50 are pressed against the thread 50a of the male screw 50 from the state shown in FIG. 5A, as shown in FIG. Is pressed in the direction of the arrow in FIG. Thereafter, the rotor 43 is further rotated by about 240 ° from the state shown in FIG. 7 to the state shown in FIG. During this time, both male and female screws 49, 50 are pressed against both screw threads 49a, 50a as shown in FIG. 5 (c) from the state shown in FIG. 5 (b), and the valve shaft 33 moves in the direction of the arrow in FIG. 5 (c). Is further pressed. Thus, while the rotor 43 rotates by 360 °, the pin 53 of the rotation restricting means 52 is separated from the position where the pin 53 is engaged with the stopper 54, and the engagement between the both 53, 54 is released. As a result, further rotation of the rotor 43 is allowed, the valve shaft 33 further moves in the direction of the arrows in FIGS. 5B and 5C, and the valve body 32 is opened.
[0028]
  On the other hand, when the valve shaft 33 is moved in the reverse direction by rotating the rotor 43 of the motor 34 in the reverse direction from the state shown in FIGS. 1 and 2, the valve element 32 is seated on the valve seat 31 as shown in FIG. Thus, the inlet 21 is closed. Thereby, the introduction of EGR gas from the introduction port 21 to the gap 19 is blocked, the introduction of EGR gas to the intake passage 14 is blocked, and the mixing of outside air and EGR gas can be stopped.
[0029]
  At this time, the rotor 43 and the valve shaft 33 are arranged so that the screw threads 49a, 50a of the male and female screws 49, 50 are pressed against each other on the opposite side to the state shown in FIGS. 5 (b), 5 (c). The shaft 33 moves in the direction opposite to the arrow in FIG.
[0030]
  Here, according to the motor-type EGR valve 30 of this embodiment, unlike the conventional device in which the valve shaft 104 and the motor shaft 105 shown in FIG. Connected directly. Therefore, the number of components of the motor type EGR valve 30 is smaller than that of the conventional device, and the assembly of these components is facilitated as compared with the conventional device. That is, as the motor-type EGR valve 30, the number of parts can be reduced, and labor for assembling these parts can be reduced.
[0031]
  According to the motor-type EGR valve 30 of this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 5A, when the valve body 32 comes into contact with the valve seat 31 and is fully closed, the valve body 32 is closed. The valve shaft 33 is urged by the valve spring 51, whereby the valve body 32 is held in a fully closed state. In this state, even if there is a variation in assembly of parts between the motor 34, the valve shaft 33, the valve body 32, the valve seat 31, etc., or the rotor 43 rotates inadvertently, they are It is absorbed by play 55 between the thread 49 a of the female screw 49 of the rotor 43 and the thread 50 a of the male screw 50. For this reason, it becomes possible to ensure the adhesion of the valve body 32 to the valve seat 31 when fully closed regardless of the presence or absence of component assembly variations.
[0032]
  In particular, in this embodiment, as shown in FIGS. 5 (a) and 9, play 55 is constituted by first and second gaps 55a and 55b located on both sides of each screw thread 49a and 50a. One gap 55 a absorbs the assembly variation between the motor 34 and the valve body 32 and the inadvertent rotation of the rotor 43. With the first gap 55a, it is possible to ensure the adhesion of the valve body 32 to the valve seat 31 when fully closed regardless of the presence or absence of component assembly variation.
  Further, according to the other second gap 55b, both screw threads 49a and 50a do not hit before the rotation of the rotor 43 is restricted by the rotation restricting means 52. For this reason, it is possible to prevent the male and female screws 49 and 50 from being pressed against each other and fixed due to the “wedge effect”, and it is possible to prevent the EGR valve 30 from malfunctioning due to the screw fixing.
[0033]
  According to the motor-type EGR valve 30 of this embodiment, when the valve element 32 is fully closed, the rotation of the rotor 43 is restricted by the rotation restricting means 52. An excessive force due to the rotation of the rotor 43 is not applied between 49a and 50a. For this reason, the durability of the male and female screws 49, 50 can be enhanced, and the motor-type EGR valve 30 can be accurately operated over a long period of time.
[0034]
  According to the motor-type EGR valve 30 of this embodiment, as shown in FIGS. 5 (a) and 6, the rotor 43 is moved from the engaged state of the pin 53 and the stopper 54 in the direction to release the engagement. Rotate. At this time, as shown in FIGS. 5C and 8, the pin 53 is separated from the stopper 54 while the valve shaft 33 moves in the axial direction by one pitch of the thread 50 a of the male screw 50. . Accordingly, the rotation restriction of the rotor 43 by the pin 53 and the stopper 54 is surely released, and further movement of the valve shaft 33 is allowed. For this reason, when the valve element 32 is fully closed, the rotation of the rotor 43 is surely restricted. When the valve element 32 is opened, the rotation restriction of the rotor 43 is surely canceled and the valve shaft 33 is moved as much as necessary. The body 32 can be opened.
[0035]
  According to the motor-type EGR valve 30 of this embodiment, since the male and female screws 49 and 50 are square screws, the friction between the screw threads 49a and 50a is reduced compared to the triangular screw and the trapezoidal screw. The rotational force of the rotor 43 is effectively transmitted to the valve shaft 33. For this reason, it becomes possible to reduce the power loss when the valve body 32 is opened and closed.
  On the other hand, the play 55 with respect to the same pitch of both screw threads 49a and 50a becomes larger than that of a triangular screw or a trapezoidal screw. FIG. 10 shows the relationship between male and female screws 49 and 50 made of square screws of this embodiment, and FIG. 11 shows the relationship between male and female screws made of trapezoidal screws. As shown in FIG. 10, the sum total of the play 55 by the square screw is “SK”, the pitch of the male and female screws 49 and 50 is “P”, the top width of the thread 49 a of the female screw 49 is “M”, and the male screw 50. If the top width of the thread 50a is “O”, the total sum SK of the play 55 is expressed by the following equation (1).
  SK = PMO (1)
  As shown in FIG. 11, the play with the trapezoidal screw is “SD”, the pitch between the male and female screws 49 and 50 is “P”, the top width of the thread 61 a of the female screw 61 is “M”, and the thread of the male screw 62. When the top width of 62a is “O” and the widths of both slopes of both screw threads 61a and 62a are “L1” and “L2”, respectively, the total sum SD of play is expressed by the following equation (2).
  SD = PMO-L1-L2 (2)
  That is, in this embodiment, since both male and female screws 49 and 50 are formed by square screws, within the limited pitch P of both male and female screws 49 and 50, the widths L1 and L2 of both slopes are the same. As compared with the trapezoidal screw, the play 55 can be increased.
[0036]
  According to the gas introduction device 12 including the motor type EGR valve 30 of this embodiment, the valve body 32, the valve seat 31, and the motor 34 are provided separately with the intake passage 14 in between, so that the introduction port 21 is provided. The heat of the introduced high-temperature EGR gas is not directly transmitted to the motor 34. For this reason, it is not necessary to provide additional equipment such as a cooling device, and the high temperature reliability of the motor 34 constituting the motor type EGR valve 30 can be ensured.
[0037]
  According to the gas introduction device 12 including the motor-type EGR valve 30 of this embodiment, since both end portions of the valve shaft 33 are reliably supported by the pair of bearings 36 and 37, The displacement with respect to the external force is reduced. For this reason, the vibration of the valve shaft 33 can be suppressed, and the valve shaft 33 can be stably supported. As a result, the valve shaft 33 can be smoothly reciprocated between the bearings 36 and 37, and the opening / closing operation of the valve body 32 by the motor 34 can be made smooth.
[0038]
[Second Embodiment]
  Next, a second embodiment of the motor valve according to the present invention will be described with reference to the drawings. In other embodiments described below, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are mainly described. To do.
[0039]
  FIG. 12 is a cross-sectional view similar to FIG. In the motor-type EGR valve 70 of this embodiment, a male screw 71 is provided at the center of the rotor 43 and a female screw 72 is provided at the proximal end portion of the valve shaft 33. The male and female screws 71 and 72 are screwed together to connect the rotor 43 and the valve shaft 33 to each other, which is different from the motor-type EGR valve 30 of the first embodiment. The details of the structure of the male and female screws 71 and 72 are substantially the same as those of the first embodiment.
  Therefore, the motor type EGR valve 70 can obtain the same operation and effect as the motor type EGR valve 30 of the first embodiment.
[0040]
[Third Embodiment]
  Next, a third embodiment of the motor valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0041]
  FIG. 13 shows a cross-sectional view of the motor type EGR valve 80 and the like. In the first and second embodiments, the “single valve type” motor type EGR valves 30 and 70 in which one valve body 32 is provided on the valve shaft 33 have been described. This embodiment is different from the above embodiments in that it is a “double valve type” in which two valve bodies 32A and 32B are provided on the valve shaft 33.
[0042]
  The motor type EGR valve 80 includes a valve housing 81 provided in the intake manifold 11. The valve housing 81 includes a gas passage 82 for flowing EGR gas from the EGR passage, first and second inlets 83A and 83B for communicating between the gas passage 82 and the intake passage 14, and the motor 34. And a pedestal 84 for fixing. A first valve seat 31A is provided in the vicinity of the first introduction port 83A. A second valve seat 31B is provided in the vicinity of the second introduction port 83B. The configuration of the motor 34 is substantially the same as that of the first embodiment. The male screw 50 of the valve shaft 33 is connected to the female screw 49 of the rotor 43 of the motor 34. First and second valve bodies 32A and 32B corresponding to the first and second valve seats 31A and 31B are fixed to the distal end portion of the valve shaft 33. The details of the structure of the male and female screws 49 and 50 are substantially the same as those of the first embodiment. Then, when the rotor 43 of the motor 34 rotates and the valve shaft 33 moves in the axial direction, the valve bodies 32A and 32B corresponding to the valve seats 31A and 31B open and close simultaneously. And as shown in FIG. 13, when both valve bodies 32A and 32B open, the EGR gas which flowed into the gas passage 82 is introduce | transduced into the intake passage 14 through each inlet 83A, 83B.
[0043]
  Therefore, even with this double valve type motor type EGR valve 80, the same operation and effect as the motor type EGR valves 30 and 70 of the above-described embodiments can be obtained.
[0044]
[Fourth Embodiment]
  Next, a fourth embodiment of the motor valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0045]
  FIG. 14 shows a sectional view of the motor type EGR valve 90. In each of the above-described embodiments, the “push-type valve” motor-type EGR valves 30, 70, 80 in which the valve bodies 32, 32A, 32B provided on the valve shaft 33 are pushed by the motor 34 to open are described. This embodiment is different from the above embodiments in that it is a “pull valve” in which each valve element 32 provided on the valve shaft 33 is pulled by a motor 34 so as to be opened.
[0046]
  The valve housing 91 of the motor-type EGR valve 90 includes a gas passage 92 for flowing EGR gas from the EGR passage, an introduction port 93 provided in the gas passage 92, and a pedestal 94 for fixing the motor 34. Including. A valve seat 31 is provided in the vicinity of the introduction port 83. The basic configuration of the motor 34 is substantially the same as that of the first embodiment, except for some component arrangements. A male screw 50 of the valve shaft 33 is connected to a female screw 49 provided on the rotor 43 of the motor 34. A valve body 32 corresponding to the valve seat 31 is fixed to the distal end portion of the valve shaft 33. A compression spring 48 for preventing vibration of the rotor 43 is interposed between the upper portion of the rotor 43 and the upper bearing 46. The valve spring 51 that biases the valve body 32 in the closing direction is interposed between the enlarged thrust bearing 37 and the flange 33 a on the valve shaft 33. The details of the structure of the male and female screws 49 and 50 are substantially the same as those of the first embodiment. Then, by rotating the rotor 43 of the motor 34 and moving the valve shaft 33 upward in FIG. 14 against the biasing force of the valve spring 51 due to the relationship between the male and female screws 49 and 50, the valve element 32 is moved. It is lifted from the valve seat 31 and opened. Thereby, as shown in FIG. 14, the EGR gas flowing into the gas passage 92 is introduced into the intake passage through the introduction port 93. Further, by rotating the rotor 43 in the reverse direction and moving the valve shaft 33 downward in FIG. 14, the valve body 32 is seated on the valve seat 31 and closed. At this time, the valve body 32 comes into close contact with the valve seat 31 by the urging force of the valve spring 51.
[0047]
  Therefore, even with the motor-type EGR valve 90 of this pull-type valve, it is possible to obtain the same operation and effect as the motor-type EGR valves 30, 70, 80 of the respective embodiments.
[0048]
  The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in different forms without departing from the spirit of the invention.
[0049]
  For example, in each of the above embodiments, the motor valve of the present invention is embodied in the motor type EGR valves 30, 70, 80, 90 used in the engine EGR device, but is used in a gas control device other than the EGR device. It can also be embodied in a motor valve.
[0050]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the number of parts and labor for assembling the parts, and at the same time, with respect to the valve body valve seat in the fully closed state regardless of whether or not the parts are assembled. Adhesion can be ensured.Further, the durability of the male screw and the female screw can be increased, and the motor valve can be operated with high accuracy over a long period of time. In addition, it is possible to prevent malfunction due to the fixation of the male screw and the female screw. Also, when the valve element is fully closed, the rotation of the rotor is reliably controlled.When the valve element is opened, the rotation of the rotor is reliably released and the valve shaft can be moved by the required amount to open the valve element. it can.
[0051]
  Claim2According to the invention described in claim1In addition to the effects of the described invention, the power loss when opening and closing the valve body can be reduced, and the play can be increased compared with the trapezoidal screw within the limited pitch of the female screw.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an intake manifold, a gas introduction device, and a throttle body connected to each other according to the first embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
3 is a cross-sectional view showing an operating state different from FIG.
4 is a cross-sectional view showing an operating state different from FIG.
Similarly, (a) to (c) are enlarged cross-sectional views showing a state of a female screw and a male screw.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG. 5 (a).
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line 7-7 of FIG. 5 (b).
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG. 5C.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a part of FIG.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a part of the male screw and the female screw.
11 is a cross-sectional view showing a trapezoidal screw compared with FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an intake manifold, a gas introduction device, and a throttle body connected to each other according to the second embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a motor-type EGR valve and the like according to the third embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a motor type EGR valve according to a fourth embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a conventional electric control valve device.
[Explanation of symbols]
30 Motor type EGR valve
31 Valve seat
31A First valve seat
31B Second valve seat
32 Disc
32A First valve body
32B Second valve body
33 Valve stem
34 Motor
43 Rotor
49 Female thread
49a Screw thread
50 Male thread 12
50a thread
51 Valve spring
52 Rotation restricting means
53 pins
54 Stopper
55 play
55a First gap
55b Second gap
61 Female thread
61a Screw thread
62 Male thread
62a thread
70 Motor type EGR valve
71 Male thread
72 Female thread
80 Motor type EGR valve
90 Motor type EGR valve

Claims

A valve body provided to be able to contact the valve seat;
A valve shaft extending from the valve body;
A step motor including a rotor;
A female screw provided on one of the rotor and the valve shaft, and a male screw provided on the other side and screwed to the female screw, the rotor being rotated to rotate the relationship between the male screw and the female screw A motor valve adapted to open and close the valve body by moving the valve shaft in the axial direction thereof,
A valve spring for biasing the valve shaft in a direction in which the valve body is closed;
A pin projecting in the radial direction of the valve shaft to restrict rotation of the rotor when the valve body is fully closed, and a stopper provided on the rotor so as to be engageable with the pin;
When the valve body is fully closed, a first thread is provided between a thread of the male screw and a thread of the female screw, and is provided on both sides of each thread of the male screw and the female screw. A gap and a second gap,
When the valve body is fully closed, the first gap is not caused by the thread of the female screw to contact the thread of the male screw even if the rotor rotates carelessly, and the valve shaft moves. Is to avoid
When the valve body is fully closed, the second gap does not allow the thread of the female screw and the thread of the male screw to come into contact with each other before the pin and the stopper are engaged. Is intended to
The motor valve , wherein a width of the pin that contacts the stopper is set to be smaller than a value obtained by subtracting the first gap from a pitch of each thread of the male screw and the female screw. .

The motor valve according to claim 1, wherein the male screw and the female screw are square screws.