JP4307213B2

JP4307213B2 - バルブ及び排気ガス再循環制御用バルブ又はバルブの組立て方法

Info

Publication number: JP4307213B2
Application number: JP2003357594A
Authority: JP
Inventors: 徹田中; 真一川崎; 帥男三好; 俊彦三宅
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-10-17
Also published as: US20050082507A1; DE102004048958A1; DE102004048958B4; KR100734123B1; JP2005120932A; US7429028B2; KR20050037345A; CN100347434C; CN1609438A

Description

この発明はバルブ及び排気ガス再循環制御用バルブ又はバルブの組立て方法に関するものであり、例えば、自動車に搭載される車載用バルブ、特に、排気ガス再循環制御バルブなどに用いられるものである。

従来のバルブは、摺動する軸との熱膨張を考慮して、軸受と軸との間にクリアランスを設けていた。

特開平１１−３３６６１６号公報

従来のバルブは、軸摺動支持部のクリアランスから排ガスや異物、水分等が軸の摺動部分や、バルブを駆動するアクチュエータ部分等に侵入し、軸の摺動性の低下やアクチュエータの動作性能低下を招いていた。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、軸摺動支持部から洩れた排気ガスや異物、水分等が、摺動部分やアクチュエータ部に浸入しないバルブを得ることを目的とする。

この発明に係る車載用の排気ガス再循環制御バルブは、ハウジングと、ハウジング内部に設けられた排気ガス通路と、排気ガス通路を流れる排気ガスの流量を制御する弁を有する軸と、この軸の軸方向の摺動を支持する軸摺動支持部品と、軸摺動支持部品と軸方向に対向して設けられたプラグと、軸摺動支持部品とプラグとの間に形成されたスペース内に配置されたシール部材とを備えた車載用の排気ガス再循環制御バルブであって、シール部材は、内径部の穴が軸に支持されると共に排気ガスの圧力がかかる方向に突出したドーナツ形状であって、スペース内の所定の範囲で全体的に移動可能であるとともに、このシール部材がプラグに接触した位置で排気ガスの圧力に応じて変形可能である弾性材で形成されるものである。

この発明に係る車載用の排気ガス再循環制御バルブの組み立て方法は、ハウジングと、ハウジング内部に設けられた排気ガス通路と、排気ガス通路を流れる排気ガスの流量を制御する弁を有する軸と、この軸の軸方向の摺動を支持する軸摺動支持部品と、軸摺動支持部品と軸方向に対向して設けられたプラグと、軸摺動支持部品とプラグとの間に形成されたスペース内に配置されたシール部材とを備えた車載用の排気ガス再循環制御バルブであって、シール部材は、内径部の穴が軸に支持されると共に排気ガスの圧力がかかる方向に突出したドーナツ形状であって、スペース内の所定の範囲で全体的に移動可能であるとともに、このシール部材がプラグに接触した位置で排気ガスの圧力に応じて変形可能である弾性材で形成される車載用の排気ガス再循環制御バルブの組み立て方法であって、シール部材に軸を挿入する際に、排気ガスの圧力がかかる方向とは反対の方向からシール部材に正圧を印加するものである。

この発明に係る車載用の排気ガス再循環制御バルブは、軸摺動支持部に所定の範囲で移動・変形が可能なシール部材を設け、このシール部材は排気ガス通路の圧力に応じて変形するように弾性材で形成されるものであるので、排気ガス通路の圧力によってシール性能を向上させることができる。

この発明に係る車載用の排気ガス再循環制御バルブの組み立て方法は、シール部材を軸に挿入する際に、正圧を印加するものであるので、組立て時のシール部材の位置ずれを防止することができる。

本発明の一実施の形態について説明する。
なお、各図面において、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態にかかる、排気ガス再循環バルブの軸方向断面図である。
この図において、図示しないモータ等のアクチュエータが取り付けられる取付面１ａや、図示しないエンジンやその構成部品への取付面１ｅを有するハウジング１の内部には、円環柱状の軸摺動支持部品（ブッシュ）９と、この軸摺動支持部品９の内周部分を上下に摺動する軸４とがあり、この軸４には排気ガス流量を制御する弁３が連結され、また、軸摺動支持部品９の軸摺動支持部９ａで支持されている。

図２はこの軸摺動支持部９ａの部分拡大図である。
軸摺動支持部品９の軸摺動支持部９ａと、その軸摺動支持部９ａに支持される軸４ａは異なる材質で形成されており、それぞれ高温下における熱膨張差の関係から、初期、すなわち常温下ではある程度のクリアランス２０が設けられている。なお、同材質で形成されたとしてもある程度のクリアランスは必要とされる。
また、本発明に関わる排気ガス再循環バルブが作動した場合、すなわち排気ガス通路内１ｂに排気ガスの流れが生じた際には、ハウジング１、軸摺動支持部品９、軸４他、本排気ガス再循環バルブを構成している部品はすべて温度が上がる。
この時、上記軸摺動支持部９ａ−軸４ａ間のクリアランス２０も、両側の部材の熱膨張により縮まるが、高温下でも軸４は上下に摺動させる必要があるため、そのクリアランス２０が０となるように設計されることはなく、高温下でもある一定のクリアランス２０が存在する。

本実施の形態は、そのクリアランス２０からの排気ガスや異物、水分等の洩れを抑制し、アクチュエータ部への浸入を防ぐために、図１（図３）に示すように、軸摺動支持部品９の上部にシール７を設け、プラグ６及び軸摺動支持部品９でシール７を保持する。

図３は図１中の点線ア部分の拡大図であり、図４は軸摺動支持部を構成する部材の各々の斜視図である。
シール７には軸４に沿うように穴７ａが空いており、軸摺動支持部品９とプラグ６の間に組付けられている。シール７はそこに設けられたスペース１５内に存在しており、リジットに固定されておらず、スペース１５内をある程度の範囲は移動又は変形可能なようにされている。また、軸４を基準として、軸４に接触するように組付られ、また、軸４によってある程度位置決めされるので、他の部材にての位置決めを必要としないうえ、変形可能な弾性材で形成されている。要するに、軸４にクリアランス２０分の傾きが生じても、上記のようにシール７は軸４に沿って組付けられているため、その傾きに応じてシール７も動き、内径部の穴７ａが偏摩耗しずらい構成となっている。

プラグ６はハウジング１に固定されており、上記シール７を保持するとともに、リング８を介して軸摺動支持部品９も固定している。また、仮に軸摺動支持部９ａから排気ガスや異物、水分等が洩れてきても、近接するハウジング１ｃに達することを防ぎ、ハウジング１ｃの腐食等による損傷をも予防している。
さらに、シール７が存在するスペース１５の周囲の面は、基本的に平面を有する形状に形成されており、その平面部６ａとシール７の平面部７ｂとが接触し、その部分でも洩れ対策、すなわち軸摺動支持部９ａから洩れた排気ガスや異物、水分等に対し、シールとして機能する。

また、軸摺動支持部品９に逃げ、すなわち溝９ｂを設けることで、シール７ａの噛み込み防止が可能となる。

ここで、実施の形態１について図５を用いて説明を行う。
図５は、本発明に関わる排気ガス再循環バルブが作動した場合、すなわち排気ガス通路内１ｂに排気ガスの流れが生じた際に、排気ガス通路内外１ｂ−１ｄで圧力差が生じることで、軸摺動支持部９ａから排気ガスや異物、水分等が洩れが発生する。この時のシール７による洩れ抑制状況、すなわちシール７の作用状況について説明するための説明図である。

排気ガス通路内１ｂに排気ガスの流れが生じた際に、排気ガス通路内外１ｂ−１ｄで圧力差が生じ、シール７下面に軸摺動支持部９ａから圧力３０が加わる。圧力３０が加わったシール７は、その力、あるいは軸４の上下の摺動に助長され、予め設けられたスペース１５の上部に移動するとともに、シール７ｂ−プラグ６ａ部、及びシール７ａ−軸４部が密着し、その両者でシールされる。リング８においても、上述のようにハウジング１ｃに対しシールがなされていることから、結果的に排ガス通路内１ｂ−排ガス通路外１ｄで通気がなくなる。したがって排ガス通路外１ｄへの排気ガスや異物、水分等の洩れが抑制される。

実施の形態２．
図６は実施の形態２を示す、図１中の点線ア部分に相当する拡大断面図である。
この図６に示すように、軸摺動支持部品９の上部に設けるシール７の枚数を増やしたり、軸４との接触部（７ａ）の厚さを厚くすることで、軸４との間のシール性向上に繋がり、シール内径部７ａの耐摩耗性向上にも繋がる。結果的に排気ガス再循環バルブとしての耐久性向上が可能となる。
特に、シールを２枚以上とした場合には、圧力３０を受けるシール７２と、平面６ａと接触するシール７１とが別のシールとなるため、圧力３０の局所的なバラツキや変動がシール７１に伝わりにくくなり、安定したシール性能を得ることができる。

また、実施の形態１、２においては、以下のような特徴も有するものである。
排気ガス通路内外１ｂ−１ｄで圧力差が生じ、シール７下面に軸摺動支持部９ａから圧力３０が加わった際、上述のように、シール７ｂ−プラグ６ａ部、及びシール７ａ−軸４部が密着し、その両者でシールされる。例えば本発明に関わる排気ガス再循環バルブが長時間作動した場合などには、上記シール７ａ−軸４部で摩耗が発生するが、シール７を弾性材で形成することにより、シール内径部７ａの摩耗が進んでも、軸４部と密着することができ、すなわちシール機能を確保することができる。

図７を用いて、さらに説明する。
図７は本発明に関わる排気ガス再循環バルブが長時間作動した場合の、シールの作用状況を説明するための説明図である。
図７において、初期、すなわち排気ガス再循環バルブがさほど使用されない状況下でのシール７のシール状態を破線で示しており、シール内径部７ａ−軸４部にてシールがなされている。一方、排気ガス再循環バルブが長時間作動したとき、すなわちシール内径部７ａの摩耗が進んだ状況下でのシール７のシール状態を実線で示しており、この時、シール内径部７ｃ−軸４部にてシールがなされている。
ここで、シール内径部の位置が摩耗により７ａから７ｃへ変化しているが、基本的に軸摺動支持部９ａから加わる圧力３０は同一であり、シール機能としての変化はない。要するに、シール内径部７ａの摩耗によって、シール機能が損われることなく、摩耗後のシール状態（７ｃ）でも、初期（７ａ）同等のシール性能を確保することができる。

これは、シール７が圧力３０がかかる方向側に突出した円錐形状としているからであり、このことにより、圧力３０による押圧力によって軸４に密着する方向に力がかかり、摩耗が進んだ状態でも軸４との間のシール性能の低下を防ぐことができるものである。

実施の形態３．
組立手順として、図１を用いて説明すると、弁座２が設置されたハウジング１の内部にフィルター５、軸摺動支持部品９を挿入し、シール７を設置する。次にリング８をセットし、プラグ６を圧入固定する。なお、プラグ６の圧入により、上述のように軸摺動支持部品９の固定も同時に可能としている。
次に排気ガス流量制御弁３と連結された軸４を挿入し、軸４にバネ１０、スプリングホルダ１１、ストッパ１２を組付ける。

ここで、排気ガス流量制御弁３と連結された軸４を挿入する際の、組立方法を図８を用いて説明する。
図８は実施の形態１、２に関わる、軸受部シール構造の組立方法を説明するための説明図である。
シール７は上述の通り弾性材で形成されていることから、軸４挿入時に排ガス通路外１ｄの方向へ反転しないよう、注意する必要がある。そこで、組立の一方法として、例えば図８に示すように排気ガス通路外１ｄの方向から正圧３１を印加することで、軸４がシール７に近づいた時に、図８中の実線のように、排気ガス通路内１ｂの方向へ変形する。次に軸４を挿入し、挿入後は正圧３１の印加を止める。シール７は単品では、シール内径部７ａが軸４に沿うように形成されていることから、正圧３１の印加を止めることで軸４に沿い、図８中の破線のようになる。シール７が弾性材で形成されていることを利用したこの方法で、シール７の組付不良を防止でき、本来のシール機能を得ることができる。

これら実施の形態の軸受部シール構造は、アクチュエータ取付面やエンジン構成部品への取付面を有するハウジングと、このハウジングの内部に設けられた軸摺動支持部と、この軸摺動支持部を上下に摺動する排気ガス再循環バルブの流量制御弁と連結された軸とを有し、軸摺動支持部にシール部材を設けることにより、排気ガス通路内に排気ガスの流れが生じた際に、排気ガス通路内外で圧力差が生じることで、軸摺動支持部からの排気ガス通路外への排気ガスや異物、水分等の洩れが抑制されるものである。

また、軸摺動支持部に設けるシール部材は排気ガス通路内外に生じる圧力差に応じて変形するように、弾性材で形成されたものである。

また、軸摺動支持部に設けるシール部材はドーナツ状で、外径と内径には高低差がある薄板形状であり、この高低差を設けることで排気ガス通路内外で生じる圧力差に対し、圧力の受け面が形成され、作用応力に応じて気密性を向上させることが可能であるものである。

また、シール部材設置部には、高気密を確保するためにプラグが設けられているものである。

また、軸摺動支持部に設けるシール部材はリジットに固定されておらず、軸に支持されているため、シール部材の穴中心と軸の中心は一致しており、耐摩耗性に有利であるものである。

また、シール部材を設置する軸摺動支持部品には、軸摺動支持部にシール部材が噛み込まないよう、逃げの部分、すなわち溝が設けられているものである。

また、軸摺動支持部品は、プラグとリングにより固定されており、そのリングは軸摺動支持部品を固定するとともに、軸摺動支持部からの排気ガスや異物、水分等の洩れに対し、ハウジング部分への浸入を防ぐ役割を持ったものである。

また、軸摺動支持部に設けるシール部材は、その設けるシール部材の枚数を増やしたり、軸との接触部の厚さを厚くすることで、要求される耐久性に対応できるものである。

また、シール部材に軸を挿入する際には、例えば適切な方向より正圧を印加することで容易に挿入可能となる等、組付性にも優れているものである。

また、これら実施の形態にかかる軸受部シール構造は、軸摺動支持部からの排気ガスや異物、水分等の洩れが抑制でき、アクチュエータ部への浸入を防止することができる。

また、シールは弾性材で形成されていることから、仮にシール内径部が摩耗しても、初期同等のシール性能が確保でき、軸との高気密が確保できる。

同様に、シールは弾性材で形成されていることから、組立時に正圧を印加する等の方法により、シールに傷をつけることなく、また反転を防止することができ、組立性を向上させることができ、本来のシール性能を得ることができる。

実施の形態１によるの排気ガス再循環バルブの軸方向断面図である。軸摺動支持部９ａの拡大図である。図１中の点線ア部分の拡大図である。軸摺動支持部を構成する部材の各々の斜視図である。軸摺動支持部９ａから排気ガスや異物、水分等の洩れが発生した際の、シールの作用状況を説明するための説明図である。実施の形態２を示す、図１中の点線ア部分の拡大図である。本発明に関わる排気ガス再循環バルブが長時間作動した場合の、シールの作用状況を説明するための説明図である。実施の形態１、２に関わる、軸受部シール構造の組立方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１：ハウジング、１ｂ：排気ガス通路内、１ｄ：排気ガス通路外、３：排気ガス流量制御弁、４：軸、６：プラグ、７：シール、７ａ：シール内径部、８：リング、９：軸摺動支持部品、９ａ：軸摺動支持部、１５：軸摺動支持部品９−プラグ６間スペース、３０：シール７が受ける圧力、３１：組付け時の印加圧力

Claims

ハウジングと、ハウジング内部に設けられた排気ガス通路と、排気ガス通路を流れる排気ガスの流量を制御する弁を有する軸と、この軸の軸方向の摺動を支持する軸摺動支持部品と、軸摺動支持部品と軸方向に対向して設けられたプラグと、前記軸摺動支持部品と前記プラグとの間に形成されたスペース内に配置されたシール部材とを備えた車載用の排気ガス再循環制御バルブであって、前記シール部材は、内径部の穴が前記軸に支持されると共に排気ガスの圧力がかかる方向に突出したドーナツ形状であって、前記スペース内の所定の範囲で全体的に移動可能であるとともに、このシール部材がプラグに接触した位置で排気ガスの圧力に応じて変形可能である弾性材で形成されることを特徴とする車載用の排気ガス再循環制御バルブ。
軸摺動支持部品の内周部にシール部材の噛み込み防止用の逃げ部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の車載用の排気ガス再循環制御バルブ。
軸摺動支持部品とプラグとの間にリングを設けたことを特徴とする請求項１記載の車載用の排気ガス再循環制御バルブ。
シール部材は２枚以上のシール部材を積層して構成されることを特徴とする請求項１記載の車載用の排気ガス再循環制御バルブ。
シール部材は軸との接触部の厚さが厚くなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の車載用の排気ガス再循環制御バルブ。
ハウジングと、ハウジング内部に設けられた排気ガス通路と、排気ガス通路を流れる排気ガスの流量を制御する弁を有する軸と、この軸の軸方向の摺動を支持する軸摺動支持部品と、軸摺動支持部品と軸方向に対向して設けられたプラグと、前記軸摺動支持部品と前記プラグとの間に形成されたスペース内に配置されたシール部材とを備えた車載用の排気ガス再循環制御バルブであって、前記シール部材は、内径部の穴が前記軸に支持されると共に排気ガスの圧力がかかる方向に突出したドーナツ形状であって、前記スペース内の所定の範囲で全体的に移動可能であるとともに、このシール部材がプラグに接触した位置で排気ガスの圧力に応じて変形可能である弾性材で形成される車載用の排気ガス再循環制御バルブの組み立て方法であって、前記シール部材に前記軸を挿入する際に、前記排気ガスの圧力がかかる方向とは反対の方向から前記シール部材に正圧を印加することを特徴とする車載用の排気ガス再循環制御用バルブ。