JP3929776B2 - 排気ガス再循環バルブ装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、自動車等の内燃機関の排気ガス再循環路に配置される排気ガス再循環バルブ装置に関するものである。
背景技術
［従来技術１］
第１図は従来の排気ガス再循環バルブ装置の内部構造を示す断面図である。図においてバルブハウジング１は内燃機関としてのエンジンの排気系（図示せず）に連通する入力ポート２と、エンジンの吸気系（図示せず）に連通する出力ポート３と、この出力ポート３と上記入力ポート２との間に介在する通路４とを有している。通路４内にはバルブシート５が圧入されている。６はブッシュ７を貫通するバルブロッドであり、その下端部にはバルブシート５に当接あるいは離間するバルブ８が取付けられている。９はコイルスプリング１０により上方に付勢されているスプリングホルダであり、このスプリングホルダ９の中央部には貫通孔１１が形成されている。この貫通孔１１には上記バルブロッド６の小径部６ａが貫通された状態でカシメ固定されている。このカシメ固定により、バルブロッド６とスプリングホルダ９とは一体化され、バルブロッド６の下部に取付けられたバルブ８はコイルスプリング１０によりバルブシート５に対して閉弁方向に常に付勢される。なお、１２は弁本体および後述のモータの冷却を行う冷却水通路である。
２０はステッピングモータ本体であり、取付けねじ２１により軸心が一致するようにバルブハウジング１の上部に取付けられている。２２はモータハウジング、２３はモータハウジング２２に同心でバルブハウジング１との間に配置されたモータホルダである。２４はボビンであり、コイル２５が巻き付けられ、外周に磁路を形成するヨーク２６およびヨーク２７が設けられている。２８はターミナルであり、コイル２５と電気的に接続されており、モータハウジング２２とコネクタ部を構成している。２９は２つのコイル部を磁気的に遮蔽するプレートである。３０はマグネット、３１はマグネット３０を保持し内周部にモータシャフト３２のねじ部３２ａと螺合するねじ部３１ａを有するロータ、３３はロータ３１の上部に取付けられた軸受、３４は軸受３３のベアリングである。３５は調整プレート、３６はロータ３１の下部に取り付けられたベアリングである。
以上のように構成されたバルブハウジング１とモータハウジング２２とが取付けねじ２１により同軸上に組み付けられる際には、バルブハウジング１側のバルブロッド６の小径部６ａの上端面とモータハウジング２２側のモータシャフト３２の下端面とは所定の離間距離をもって対向するように設定される。
次に動作について説明する。
まず、バルブの全閉状態からスタートする場合、開弁動作時はコントロールユニット（図示せず）からターミナル２８へ送られたパルス状の電圧により、マグネット３０を含むロータ３１がステップ状に開弁方向に回転する。このステップ状の回転をロータ３１のねじ部３１ａとモータシャフト３２のねじ部３２ａにより直線運動に変換し、モータシャフト３２は開弁方向（下方向）に移動する。移動が進み、バルブハウジング１側のバルブロッド６の小径部６ａの上端面とモータハウジング２２側のモータシャフト３２の下端面とが当接した瞬間、モータシャフト３２の駆動力によりスプリング１０の上方向への付勢力に抗してバルブロッド６が下降すると共に、バルブロッド６の下端部に取付けられたバルブ８もバルブシート５に対して下降して開弁し、入力ポート２と出力ポート３とが通路４を介して連通する。
閉弁動作時は、上記とは逆の作動となり、コントロールユニット（図示せず）からターミナル２８へ送られたパルス状の電圧によりマグネット３０を含むロータ３１がステップ状に閉弁方向に回転する。この回転によりモータシャフト３２が閉弁方向（上方向）に移動する。このモータシャフト３２の移動とともにスプリング１０の上方向への付勢力によりバルブロッド６も上昇し、バルブ８がバルブシート５の開口を閉塞する。
ところで、このような排気ガス再循環バルブ装置では、特にステッパモータの場合、バルブ開弁開始ステップが変化すると、排気ガスの流量が変動する。このため、目標の排気ガス量を流すためには、バルブ開弁開始ステップを一定にする必要がある。このバルブ開弁開始ステップはバルブロッド６の小径部６ａの上端面とモータシャフト３２の下端面との離間距離Ｌにより決定される。しかし、この離間距離Ｌはモータシャフト３２の上部に配置される軸受３３およびベアリング３４等の部品寸法の精度等に依存しているため、排気ガス再循環バルブ装置の製品毎に、バルブハウジング１とモータハウジング２２とを組み付ける際に、バルブロッド６の小径部６ａの上端面とモータシャフト３２の下端面との離間距離Ｌを調整する必要があった。
従来の調整方法では、まず、バルブロッド６の小径部６ａの上端面とバルブハウジング１の上端面との距離Ｌ１とモータシャフト３２の下端面とモータハウジング２２の下端面との距離Ｌ２とを測定しモータシャフト３２のストローク量を勘案して設定された適切な離間距離Ｌとなるような調整厚さＬ３を算出した後、バルブハウジング１とモータハウジング２２との当接部に調整厚さＬ３に相当する厚さの調整プレート３５を挟むことで上記離間距離Ｌを一定となるように調整していた。即ち、従来の調整方法では、上記離間距離ＬはＬ＝（Ｌ１−Ｌ２）＋Ｌ３であり、Ｌ１とＬ２は各製品毎に変化するため、Ｌ３を変化させることで上記離間距離Ｌを調整していた。
しかしながら、従来の排気ガス再循環バルブ装置は上記のように構成されているため、調整プレート３５として例えば０．１ｍｍ厚の金属プレートを１種類用意すると、調整すべき量によっては多くの枚数の金属プレートを挟む必要が生じることがあり、製造コストが嵩んでしまう。このため、挟む金属プレートの枚数を減らすべく、調整プレート３５として例えば０．１ｍｍ厚から０．１ｍｍ刻みで０．５ｍｍ厚の金属プレートを複数種類用意すると、工程能力により用意しておいた金属プレート毎に使用枚数に相違が生じ、在庫管理に手間がかかるという課題があった。
［従来技術２］
特開平９−２５６９１６号公報は排気ガスの循環通路の開閉を行うシートバルブと、このシートバルブの弁体を進退動させて上記通路を開閉するバルブアクチュエータとを備えた排気ガス再循環用バルブを開示する。この排気ガス再循環用バルブにおいては、シートバルブのバルブシャフトとバルブアクチュエータのセンターピストンとの間に種々の厚さのシート部材を配置することで軸方向の部品寸法のバラツキを吸収し、開弁量を調整している。
しかしながら、このような排気ガス再循環用バルブにおいても、厚さ調整用のシート部材を用いることでバルブシャフト等の軸方向の寸法のバラツキを吸収する点で上記従来技術１と同様であり、種々の厚さのシート部材を用意するため製造コストが嵩み、在庫管理に手間がかかる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、上記調整プレートやシート部材を用いずに、高精度にバルブ開弁点を調整できる排気ガス再循環バルブ装置を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明に係る排気ガス再循環バルブ装置は、軸方向に往復移動可能に配された第１のシャフトと、該第１のシャフトを駆動する駆動手段と、前記第１のシャフトの一端に対向する近位端を有しかつ遠位端に弁機構を有する第２のシャフトと、該第２のシャフトを閉弁方向に付勢する付勢手段と、該付勢手段を保持する保持手段とを備え、前記弁機構が閉弁状態にある場合に、前記第２のシャフトと前記第１のシャフトの対向端面の離間距離が規定値となるように前記保持手段にカシメ固定する前記第２のシャフトのカシメ量を決定したものである。このことによって、上記離間距離を調整するのに従来用いていた調整プレートやシート部材を用意する必要がないので、在庫管理の簡略化および製造コストの削減を図ることができると共に、上記離間距離を無段階にフレキシブル調整することができることから、高精度にバルブ開弁点を調整することができる。
また、この発明に係る排気ガス再循環バルブ装置は、上記駆動手段としてステッパモータを用いたものであり、第１のシャフトと第２のシャフトの対向端面の離間距離を第２のシャフトに対するカシメ量を決定するという単一の作業工程により効率よく吸収することができる。
さらに、この発明に係る排気ガス再循環バルブ装置は、上記第２のシャフトに近位端から保持手段近傍まで延在する中央孔を設けたものである。このことによって、第２のシャフトのカシメ固定部の体積を減らすことができるので、第２のシャフトに対するカシメ固定の作業時間の短縮を図ることができる。
また、この発明に係る排気ガス再循環バルブ装置は、第２のシャフトの近位端として逆切頭円錐状のカシメ固定部と該カシメ固定部の底面に形成された高さ調整部とを含むものである。このことによって、カシメ固定部により第２のシャフトの保持手段に対する十分なカシメ力を確保できると共に、高さ調整部により第２のシャフトの保持手段に対する第２のシャフトの近位端のカシメ後の十分な高さを確保できることから上記離間距離の調整を容易に行うことができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従ってこれを説明する。
実施の形態１．
第２図はこの発明の実施の形態１による排気ガス再循環バルブ装置の内部構造を示す断面図であり、第３図は第２図に示した排気ガス再循環バルブ装置におけるバルブシャフトのカシメ部の構成を拡大して示す図であって第３図（Ａ）は平面図、第３図（Ｂ）は正面図である。この実施の形態１の構成要素のうち第１図に示した従来の排気ガス再循環バルブ装置の構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
この実施の形態１では、第３図（Ａ）および第３図（Ｂ）に示すように第２のシャフトとしてのバルブロッド６の近位端である小径部（実線部分）６ａを円柱状の充実部として形成している。このバルブロッド６の小径部６ａはスプリングホルダ９の貫通孔１１に貫通し、肩部６ｂが貫通孔１１を囲撓するスプリングホルダ９の下面９ａに当接した状態で、スプリングホルダ９に対してカシメ固定されている。スプリングホルダ９の上面９ｂに対するカシメ固定後の小径部６ａの高さは、バルブハウジング１とモータハウジング２２とが取付けねじ２１により同軸上に組み付けられる際に、第１のシャフトとしてのモータシャフト３２の下端面とバルブシャフト６のカシメ後の小径部（破線部分）６ａの上端面との離間距離Ｌが駆動手段としてのステッパモータ本体２０によるモータシャフト３２のストローク量とバルブ８による開弁量との差となるように設定される。このため、従来、上記離間距離Ｌを調整するのに用いていた調整プレート３５やシート部材を用意する必要がないので、在庫管理の簡略化および製造コストの削減を図ることができると共に、上記調整プレート３５およびシート部材を用いることなしに、容易にかつ高精度にバルブ開弁点を調整することができる。
以上のように、この実施の形態１によれば、上記離間距離Ｌを調整するのに従来用いていた調整プレート３５やシート部材を用意する必要がないので、在庫管理を簡略化できると共に、製造コストを削減することができる。また、この実施の形態１によれば、各部品の寸法精度や駆動手段のストローク量にバラツキが生じた場合であっても、上記調整プレート３５およびシート部材を用いる必要がないことから、上記離間距離Ｌを無段階にフレキシブル調整することができるので、高精度に調整が可能であり、バルブ開弁開始ステップを一定にすることができる。
なお、上記実施の形態１では、駆動手段としてステッパモータを例示して説明したが、ＤＣモータあるいは種々の付勢手段であってもよい。
実施の形態２．
第４図は、この発明の実施の形態２による排気ガス再循環バルブ装置におけるバルブシャフトのカシメ部の構成を拡大して示す図であって第４図（Ａ）は平面図、第４図（Ｂ）は正面図である。
この実施の形態２の特徴は、バルブロッド６の小径部６ａに中央孔６ｃが形成されている点にある。小径部６ａのカシメ後の高さを例えば最小に設定する場合には、カシメ量を多くする必要があるため、カシメに長時間を要する。そこで、上記中央孔６ｃは小径部６ａ自体の体積を減らしてカシメ時間を大幅に短縮することを可能にするものである。また、この中央孔６ｃは小径部６ａの上端面からスプリングホルダ９近傍まで延在しており、その大きさおよび長さはバルブロッド６の小径部６ａに対するカシメによりスプリングホルダ９に付与されるカシメ力を十分に確保する点と、上記離間距離Ｌを一定に保持するために必要なカシメ後のスプリングホルダ９の上面９ｂに対する高さを確保する点とを比較考量して適宜決められる。
以上のように、この実施の形態２によれば、バルブロッド６の小径部６ａに中央孔６ｂを設けたので、上記実施の形態１による優れた効果を奏する他に、小径部６ａの体積を減らすことからカシメ時間を大幅に短縮できる効果を奏する。
実施の形態３．
第５図は、この発明の実施の形態３による排気ガス再循環バルブ装置におけるバルブシャフトのカシメ部の構成を拡大して示す正面図である。
この実施の形態３の特徴は、バルブロッド６の小径部６ａが逆切頭円錐状のカシメ固定部６ｄとこのカシメ固定部６ｄの底面に形成された高さ調整部６ｅとを含む点にある。小径部６ａのカシメ後の高さを例えば最大に設定する場合には、カシメ量が小さいため、カシメ力を十分に確保することが難しい。そこで、小さいカシメ量でも十分なカシメ力を確保するためのカシメ固定部６ｄと、小径部６ａのカシメ後の十分な高さを確保するための高さ調整部６ｅとを積層させている。
このような小径部６ａをスプリングホルダ９にカシメ固定するためには、カシメ固定部６ｄの底面に当接するが高さ調整部６ｅには当接しない形状の治具を逆円錐形状の頂点を中心としてその外周面上で回転させることにより効率よくカシメ作業を行うことができる。
以上のように、この実施の形態３によれば、上記実施の形態１による優れた効果を奏する他に、バルブロッド６の小径部６ａに対するカシメによりスプリングホルダ９に付与されるカシメ力を十分に確保すると共に、カシメ後のスプリングホルダ９の上面９ｂに対する十分な高さを確保することができる。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る排気ガス再循環バルブ装置は、弁機構が閉弁状態にある場合に、第１のシャフトと第２のシャフトの対向端面の離間距離が規定値となるように前記第２のシャフトの前記保持手段に対するカシメ量を決定したので、上記離間距離を調整するのに従来用いていた調整プレートやシート部材を用意する必要がないことから、在庫管理の簡略化および製造コストの削減を図ることができる。また、上記調整プレートおよびシート部材を用いる必要がないことから、上記離間距離を無段階にフレキシブル調整することができるので、高精度にバルブ開弁点を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術１に係る排気ガス再循環バルブ装置の内部構造を示す断面図である。
第２図はこの発明の実施の形態１による排気ガス再循環バルブ装置の内部構造を示す断面図である。
第３図は第２図に示した排気ガス再循環バルブ装置におけるバルブシャフトのカシメ部の構成を拡大して示す図であって第３図（Ａ）は平面図、第３図（Ｂ）は正面図である。
第４図はこの発明の実施の形態２による排気ガス再循環バルブ装置におけるバルブシャフトのカシメ部の構成を拡大して示す図であって第４図（Ａ）は平面図、第４図（Ｂ）は正面図である。
第５図はこの発明の実施の形態３による排気ガス再循環バルブ装置におけるバルブシャフトのカシメ部の構成を拡大して示す正面図である。

Claims (6)

1. 軸方向に往復移動可能に配された第１のシャフトと、該第１のシャフトを駆動する駆動手段と、前記第１のシャフトの一端に対向する近位端を有しかつ遠位端に弁機構を有する第２のシャフトと、該第２のシャフトを閉弁方向に付勢する付勢手段と、該付勢手段を保持する保持手段とを備え、前記弁機構が閉弁状態にある場合に、前記第１のシャフトと前記第２のシャフトの対向端面の離間距離が規定値となるように前記第２のシャフトの前記保持手段に対するカシメ量を決定した排気ガス再循環バルブ装置。
2. 駆動手段はステッパモータである請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環バルブ装置。
3. 第２のシャフトは近位端から保持手段近傍まで延在する中央孔を有する請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環バルブ装置。
4. 第２のシャフトは近位端から保持手段近傍まで延在する中央孔を有する請求の範囲第２項記載の排気ガス再循環バルブ装置。
5. 第２のシャフトの近位端は逆切頭円錐状のカシメ固定部と該カシメ固定部の底面に形成された高さ調整部とを含む請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環バルブ装置。
6. 第２のシャフトの近位端は逆切頭円錐状のカシメ固定部と該カシメ固定部の底面に形成された高さ調整部とを含む請求の範囲第２項記載の排気ガス再循環バルブ装置。

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