JP4600319B2 - Method for manufacturing fluid control valve - Google Patents
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Description
本発明は、流体を制御するバルブが、ハウジング内部にてシャフトの中心軸線に対して傾斜して溶接固定される流体制御弁の製造方法に関するもので、特に流体流量を制御するバタフライバルブが、ハウジング内部にてシャフトの中心軸線に対して傾斜して溶接固定される流体制御弁の製造方法に係わる。 The present invention relates to a manufacturing method of a fluid control valve in which a valve for controlling fluid is welded and fixed inside a housing with an inclination with respect to a central axis of a shaft. The present invention relates to a manufacturing method of a fluid control valve that is fixedly welded while being inclined with respect to a central axis of a shaft.
[従来の技術]
従来より、流体制御弁の一例として、内燃機関の燃焼室内より流出する排気ガス中に含まれる有害物質(例えば窒素酸化物:NOx等)の低減を図るという目的で、排気ガスの一部(EGRガス等の高温流体)を内燃機関の吸気系統に再循環させる排気ガス再循環装置の排気ガス還流管の途中に組み込まれる排気ガス還流量制御弁が知られている。そして、この排気ガス還流量制御弁の一例として、歯車減速機構を介して電動モータの駆動力をシャフトに伝達し、シャフトの軸線方向の一端部に支持固定されたバタフライバルブを駆動して、バルブ全閉位置からバルブ全開位置までの作動範囲で回転動作させる電動式のEGR制御弁が公知である(例えば、特許文献1参照)。
[Conventional technology]
Conventionally, as an example of a fluid control valve, a part of exhaust gas (EGR) is used for the purpose of reducing harmful substances (for example, nitrogen oxides: NOx, etc.) contained in exhaust gas flowing out from the combustion chamber of an internal combustion engine. 2. Description of the Related Art There is known an exhaust gas recirculation amount control valve incorporated in the middle of an exhaust gas recirculation pipe of an exhaust gas recirculation device that recirculates a high-temperature fluid such as gas) to an intake system of an internal combustion engine. As an example of this exhaust gas recirculation amount control valve, the driving force of the electric motor is transmitted to the shaft via a gear reduction mechanism, and a butterfly valve supported and fixed at one end portion in the axial direction of the shaft is driven. An electric EGR control valve that rotates in an operating range from a fully closed position to a valve fully open position is known (see, for example, Patent Document 1).
ここで、EGRガス等の高温流体の流量(EGR量)を制御するEGR制御弁においては、図4に示したように、排気ガス還流管の一部を成すハウジング(図示せず)と、このハウジングに嵌合保持された円管状のライナー(ノズル)101と、このライナー101内に開閉自在に収容されたバタフライバルブ102と、このバタフライバルブ102を支持固定するシャフト103とによって構成している。また、EGR制御弁は、バタフライバルブ102の外周端面全周に円環状のシールリング溝104を形成し、このシールリング溝104にシールリング105を装着している。
Here, in the EGR control valve that controls the flow rate (EGR amount) of a high-temperature fluid such as EGR gas, as shown in FIG. 4, a housing (not shown) that forms part of the exhaust gas recirculation pipe, A tubular liner (nozzle) 101 fitted and held in the housing, a
そして、シャフト103の軸線方向の一端側には、バタフライバルブ102を溶接手段を用いて溶接固定するバルブ装着部106が設けられている。また、バタフライバルブ102は、シャフト103の軸線方向に対して所定の傾斜角度だけ傾いた状態で、バルブ装着部106に保持固定されている。このため、バタフライバルブ102には、バルブ装着部106が嵌合する貫通穴107が、バタフライバルブ102の板厚方向の軸線に対して傾斜して貫通している。なお、EGR制御弁には、シャフト103のバルブ装着部106の外周面とバタフライバルブ102の貫通穴107の穴壁面とをレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接して溶接部109が形成されている。
A
[従来の技術の不具合]
ところが、特許文献1に記載のEGR制御弁においては、ライナー101内に形成される排気ガス還流路110の軸線方向の一方側からレーザ溶接装置より出力されるレーザビームをバタフライバルブ102とシャフト103との接合箇所に照射するが、シャフト103の断面形状が円形状であるために、レーザビームをバルブ装着部106の外形形状に沿って走査させても、レーザ溶接ができない部分が発生し、溶接部109が略U字状(または半円の楕円弧形状)に形成されてしまう。
[Conventional technical problems]
However, in the EGR control valve described in
これによって、バタフライバルブ102を全閉位置にて閉弁してシールリング105のシールリング摺動面をライナー101の内周面(シール面)に密着させた場合であっても、シャフト103のバルブ装着部106の外周面とバタフライバルブ102の貫通穴107の穴壁面との間の、つまりバタフライバルブ102とシャフト103との嵌合部におけるレーザ溶接ができない部分を通ってEGRガス等の高温流体が洩れ出してしまい、バタフライバルブ102の全閉時における高温流体洩れ量が多くなるという問題があった。
Thus, even when the
また、レーザ溶接装置は、バタフライバルブ102とシャフト103との接合箇所におけるA部(溶接部109の一端部)にレーザビームを照射し、その後にレーザビームを照射しながらシャフト装着部106の外周面に沿って略U字状(または半円の楕円弧形状)に移動して、バタフライバルブ102とシャフト103との接合箇所におけるB部(溶接部109の他端部)に至るまでレーザ溶接を実施している。また、バルブ装着部106の外周面と貫通穴107の穴壁面との間には、貫通穴107内にバルブ装着部106を挿入する関係(例えば隙間嵌め)で、必要最小限の隙間が設けられている。
Further, the laser welding apparatus irradiates a portion A (one end portion of the welded portion 109) at the joint portion between the
これによって、レーザ溶接を開始するA部側にバタフライバルブ102が引っ張られてバタフライバルブ102の位置が正規の位置からズレてしまう。すなわち、シャフト103のシャフト装着部106に対するバタフライバルブ102の位置精度が悪化する。この結果、バタフライバルブ102とシャフト103との嵌合部におけるレーザ溶接ができない部分の隙間が増加し、バタフライバルブ102の全閉時における高温流体洩れ量が更に多くなるという問題が生じる。
As a result, the
なお、バルブ装着部106と貫通穴107とを締まり嵌め(圧入嵌合)した場合には、バタフライバルブ102に歪みが発生し、バタフライバルブ102の真円度が悪化する可能性がある。ここで、シールリング105は、C字形状の金属環であるため、バタフライバルブ102の真円度の悪化を補うことができず、シールリング105が傾いた状態でシールリング溝104に装着される可能性があり、バタフライバルブ102の全閉時におけるシールリング105のシール性が悪化する。よって、締まり嵌めを採用することは望ましくない。
Note that when the
また、特許文献1に記載のEGR制御弁においては、バタフライバルブ102の板厚が薄いので、レーザ溶接装置を用いてレーザ溶接した際の溶接熱で、バタフライバルブ102が変形し、バタフライバルブ102の真円度が悪化する可能性がある。この場合も、シールリング105によってバタフライバルブ102の真円度の悪化を補うことができないので、シールリング105が傾いた状態でシールリング溝104に装着される可能性があり、バタフライバルブ102の全閉時におけるシールリング105のシール性が悪化するという問題が生じる。
本発明の目的は、バルブの全閉時における流体洩れを防止することのできる流体制御弁の製造方法を提供することにある。また、シャフトに対するバルブの位置精度を向上させることのできる流体制御弁の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fluid control valve manufacturing method capable of preventing fluid leakage when the valve is fully closed. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a fluid control valve that can improve the positional accuracy of the valve with respect to the shaft.
請求項1に記載の発明によれば、ハウジングの内部で、シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いてシャフトに保持固定される斜板状のバルブに、シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を設けている。そして、バルブの嵌合溝が、バルブの板厚方向の片端面のみで開口している。これにより、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとを溶接手段を用いて溶接して、バルブとシャフトとの溶接部を形成する溶接工程において、仮にシャフトとバルブの嵌合溝との嵌合部のうちで溶接できない部分があったとしても、バルブの板厚方向の両端面を連通するように貫通する貫通穴が形成されていない。したがって、バルブの全閉時に、シャフトとバルブの嵌合溝との嵌合部のうちで溶接ができない部分を通って流体が洩れ出すことはなく、バルブの全閉時における流体洩れを確実に防止することができる。
また、バルブとして、中心より半径方向の外径側に延ばされた円板状のバタフライバルブを採用しても良い。このバタフライバルブの外周端縁部よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に、外周端縁部よりも板厚が厚い肉厚部を設けている。そして、バタフライバルブの板厚が厚い範囲内で、バタフライバルブの嵌合溝の溝壁面とシャフト(のシャフト外径面)とを溶接して、バタフライバルブとシャフトとの溶接部を形成することにより、バタフライバルブのうちで板厚の薄い外周端縁部が溶接熱により変形して、バタフライバルブの外周端縁部の真円度が低下するのを防止することができる。したがって、バタフライバルブの全閉時におけるバタフライバルブの外周端面とハウジングの流路壁面(内周面)との間の環状隙間が適正値(またはゼロ)となり、バタフライバルブの全閉時における流体洩れ量を少なくすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the shaft is fitted to the swash plate-like valve that is held and fixed to the shaft using welding means in a state inclined with respect to the central axis of the shaft inside the housing. A fitting groove to be fitted is provided. And the fitting groove of the valve is opened only at one end surface in the plate thickness direction of the valve. Accordingly, in the welding process in which the groove wall surface of the valve fitting groove and the shaft are welded using welding means to form a welded portion between the valve and the shaft, the shaft and the fitting groove of the valve are temporarily fitted. Even if there is a portion that cannot be welded, a through hole that penetrates through both end faces of the valve in the plate thickness direction is not formed. Therefore, when the valve is fully closed, fluid does not leak through the part of the fitting portion between the shaft and valve fitting groove that cannot be welded, and fluid leakage is reliably prevented when the valve is fully closed. can do.
Further, a disc-shaped butterfly valve extending from the center to the outer diameter side in the radial direction may be employed as the valve. In the vicinity of the center located on the inner diameter side in the radial direction with respect to the outer peripheral edge of the butterfly valve, a thick portion having a thickness greater than that of the outer peripheral edge is provided. And within the range where the butterfly valve plate is thick, the groove wall surface of the fitting groove of the butterfly valve and the shaft (the shaft outer diameter surface) are welded to form a welded portion between the butterfly valve and the shaft. Further, it is possible to prevent the roundness of the outer peripheral edge portion of the butterfly valve from being lowered due to deformation of the thin outer peripheral edge portion of the butterfly valve by welding heat. Therefore, the annular clearance between the outer peripheral end face of the butterfly valve and the flow passage wall surface (inner peripheral face) of the housing when the butterfly valve is fully closed becomes an appropriate value (or zero), and the amount of fluid leakage when the butterfly valve is fully closed Can be reduced.
請求項2に記載の発明によれば、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとを溶接手段を用いて溶接した溶接部を、シャフトの中心軸線方向またはバルブの嵌合溝の溝長さ方向に沿って直線状に形成する溶接工程を備えている。
この場合には、溶接部の溶接長さを、シャフトの中心軸線方向またはバルブの嵌合溝の溝長さ方向と略同一方向に長くとれるので、バルブとシャフトとの有効溶接長さを十分確保することができる。また、溶接手段としてレーザ溶接装置を用いた場合には、レーザ光を直線状に走査するだけで良く、従来の技術のように、レーザ光を略U字状(または半円の楕円弧形状)に走査する必要がなくなるので、バルブとシャフトとの溶接作業が容易となり、流体制御弁の生産性を向上することができる。
According to the second aspect of the present invention, the welded portion in which the groove wall surface of the fitting groove of the valve and the shaft are welded using welding means is used in the direction of the central axis of the shaft or the groove length direction of the fitting groove of the valve. The welding process which forms in a straight line along is provided.
In this case, the weld length of the welded portion can be made longer in the same direction as the central axis direction of the shaft or the groove length direction of the fitting groove of the valve, so that the effective weld length between the valve and the shaft is sufficiently secured. can do. Further, when a laser welding apparatus is used as the welding means, it is only necessary to scan the laser beam in a straight line, and the laser beam is substantially U-shaped (or a semicircular elliptical arc shape) as in the prior art. Since it is not necessary to perform scanning, the welding operation between the valve and the shaft is facilitated, and the productivity of the fluid control valve can be improved.
請求項3に記載の発明によれば、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとを溶接手段を用いて溶接した溶接部を、ハウジング内に形成される流体流路の軸線方向に対して垂直な垂線上に形成する溶接工程を備えている。
この場合には、溶接部の溶接長さを、ハウジング内に形成される流体流路の軸線方向に対して垂直な方向に長くとれるので、バルブとシャフトとの有効溶接長さを十分確保することができる。また、溶接手段としてレーザ溶接装置を用いた場合には、レーザ光を直線状に走査するだけで良く、従来の技術のように、レーザ光を略U字状(または半円の楕円弧形状)に走査する必要がなくなるので、バルブとシャフトとの溶接作業が容易となり、流体制御弁の生産性を向上することができる。
According to the third aspect of the present invention, the welded portion in which the groove wall surface of the fitting groove of the valve and the shaft are welded using welding means is perpendicular to the axial direction of the fluid flow path formed in the housing. A welding process for forming on a vertical line.
In this case, the weld length of the welded portion can be made longer in the direction perpendicular to the axial direction of the fluid flow path formed in the housing, so that the effective weld length between the valve and the shaft must be sufficiently secured. Can do. Further, when a laser welding apparatus is used as the welding means, it is only necessary to scan the laser beam in a straight line, and the laser beam is substantially U-shaped (or a semicircular elliptical arc shape) as in the prior art. Since it is not necessary to perform scanning, the welding operation between the valve and the shaft is facilitated, and the productivity of the fluid control valve can be improved.
請求項4に記載の発明によれば、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフト(のシャフト外径面)とを溶接手段を用いて溶接した溶接部を、並列して直線状に形成される2列の平行な溶接部としている。
請求項5に記載の発明によれば、シャフトの幅方向の両側(のシャフト外径面)とバルブの嵌合溝の溝幅方向の両側の溝壁面とを溶接手段を用いて同時に溶接してバルブとシャフトとの溶接箇所に2列の平行な溶接部を形成する溶接工程を備えている。
この場合には、溶接工程中に、バルブの嵌合溝の溝幅方向の両側のいずれか一方側に引っ張られることはなく、バルブの位置が正規の位置からズレることはない。すなわち、シャフトに対するバルブの位置精度を向上することができる。また、溶接部を2列同時に形成できるので、バルブとシャフトとの溶接作業時間を短縮でき、流体制御弁の生産性を向上することができる。
According to invention of
According to the fifth aspect of the present invention, the both sides in the width direction of the shaft (the outer diameter surface of the shaft) and the groove wall surfaces on both sides in the groove width direction of the fitting groove of the valve are welded simultaneously using the welding means. A welding process is provided in which two rows of parallel welds are formed at the welded portion of the valve and the shaft.
In this case, during the welding process, the fitting groove of the valve is not pulled to either one of both sides in the groove width direction, and the position of the valve is not deviated from the normal position. That is, the positional accuracy of the valve with respect to the shaft can be improved. Moreover, since two rows of welded portions can be formed simultaneously, the welding work time between the valve and the shaft can be shortened, and the productivity of the fluid control valve can be improved.
請求項6に記載の発明によれば、ハウジングの内部で、シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いてシャフトに保持固定される斜板状のバルブに、シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を設けている。そして、バルブの嵌合溝が、バルブの板厚方向の片端面のみで開口している。すなわち、バルブの板厚方向の両端面を連通するように貫通する貫通穴が形成されていない。したがって、バルブの全閉時に、バルブの嵌合溝の溝壁面とシャフトとの隙間から流体が洩れ出すことはなく、バルブの全閉時における流体洩れを確実に防止することができる。
また、バルブとして、中心より半径方向の外径側に延ばされた円板状のバタフライバルブを採用しても良い。このバタフライバルブの外周端縁部よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に、外周端縁部よりも板厚が厚い肉厚部を設けている。これにより、バタフライバルブのうちで板厚の薄い外周端縁部が溶接熱等により変形して、バタフライバルブの外周端縁部の真円度が低下するのを防止することができる。したがって、バタフライバルブの全閉時におけるバタフライバルブの外周端面とハウジングの流路壁面(内周面)との間の環状隙間が適正値(またはゼロ)となり、バタフライバルブの全閉時における流体洩れ量を少なくすることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the shaft is fitted to the swash plate-like valve that is held and fixed to the shaft using welding means in a state inclined with respect to the central axis of the shaft inside the housing. A fitting groove to be fitted is provided. And the fitting groove of the valve is opened only at one end surface in the plate thickness direction of the valve. That is, there is no through-hole formed so as to communicate with both end faces in the plate thickness direction of the valve. Therefore, when the valve is fully closed, fluid does not leak from the gap between the groove wall surface of the fitting groove of the valve and the shaft, and fluid leakage when the valve is fully closed can be reliably prevented.
Further, a disc-shaped butterfly valve extending from the center to the outer diameter side in the radial direction may be employed as the valve. In the vicinity of the center located on the inner diameter side in the radial direction with respect to the outer peripheral edge of the butterfly valve, a thick portion having a thickness greater than that of the outer peripheral edge is provided. As a result, it is possible to prevent the outer peripheral edge of the butterfly valve having a thin plate thickness from being deformed by welding heat or the like and reducing the roundness of the outer peripheral edge of the butterfly valve. Therefore, the annular clearance between the outer peripheral end face of the butterfly valve and the flow passage wall surface (inner peripheral face) of the housing when the butterfly valve is fully closed becomes an appropriate value (or zero), and the amount of fluid leakage when the butterfly valve is fully closed Can be reduced.
請求項7に記載の発明によれば、シャフトの断面形状を円形状(または中空の円筒形状)としている。そして、バルブの嵌合溝の溝深さまたは溝幅を、シャフトの半径方向の寸法程度としても良い。なお、バルブの嵌合溝とシャフトとの嵌合状態を、シャフトに対してバルブが移動可能な隙間嵌めとしても良く、また、軽微な圧入嵌合としても良い。
According to invention of
請求項8に記載の発明によれば、バタフライバルブの全閉時に、ハウジングの流路壁面とバタフライバルブの外周端面との隙間をシールするシールリングを設けている。また、バタフライバルブの外周端面全周に、シールリングを装着する環状溝を設けている。したがって、バタフライバルブの環状溝にシールリングを嵌め合わせることで、バタフライバルブの全閉時における流体洩れを防止することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the seal ring is provided for sealing the gap between the flow path wall surface of the housing and the outer peripheral end surface of the butterfly valve when the butterfly valve is fully closed. An annular groove for mounting the seal ring is provided on the entire outer peripheral end face of the butterfly valve. Therefore, fluid leakage when the butterfly valve is fully closed can be prevented by fitting the seal ring into the annular groove of the butterfly valve.
本発明を実施するための最良の形態は、バルブの全閉時における流体洩れを防止するという目的を、円板状の斜板であるバタフライバルブに、バタフライバルブの板厚方向の片端面のみで開口する嵌合溝にシャフトを嵌合させることで実現した。また、シャフトに対するバタフライバルブの位置精度を向上させるという目的を、バタフライバルブの嵌合溝の溝幅方向の両側の溝壁面とシャフトの幅方向の両側(のシャフト外径面)とを溶接手段を用いて同時に溶接して2列の平行な溶接部を形成することで実現した。 The best mode for carrying out the present invention is to provide a butterfly valve, which is a disc-shaped swash plate , for the purpose of preventing fluid leakage when the valve is fully closed, using only one end face in the plate thickness direction of the butterfly valve. This was realized by fitting the shaft into the opening fitting groove. Further, the object of improving the positional accuracy of the butterfly valve to the shaft, the welding means and both sides in the width direction on both sides of the groove wall surface and the shaft of the groove width direction of the fitting groove of the butterfly valve (shaft outer diameter surface of) This was realized by simultaneously welding and forming two rows of parallel welds.
[実施例1の構成]
図1ないし図3は本発明の実施例1を示したもので、図1は排気ガス還流量制御弁を示した図である。
[Configuration of Example 1]
1 to 3
本実施例の排気ガス再循環装置は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関(以下エンジンと呼ぶ)に使用されるもので、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの一部であるEGRガス(排気再循環ガス)等の高温流体を、エンジンの吸気系統に再循環させるEGR装置である。ここで、エンジンは、燃料が直接燃焼室内に噴射供給される直接噴射式のディーゼルエンジンが採用されている。そして、エンジンは、各気筒毎の燃焼室内に吸入空気を供給するためのエンジン吸気管、および各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスを排気浄化装置を経由して外部に排出するためのエンジン排気管を有している。 The exhaust gas recirculation device of this embodiment is used for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on a vehicle such as an automobile, for example, and is an exhaust gas flowing out from a combustion chamber for each cylinder of the engine. This is an EGR device that recirculates a high-temperature fluid such as EGR gas (exhaust gas recirculation gas) that is a part to the intake system of the engine. Here, a direct injection diesel engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber is employed as the engine. The engine includes an engine intake pipe for supplying intake air into the combustion chamber for each cylinder, and an engine for exhausting exhaust gas flowing out from the combustion chamber for each cylinder to the outside via the exhaust purification device. It has an exhaust pipe.
また、排気ガス再循環装置は、エンジン排気管からエンジン吸気管にEGRガスを導入する排気ガス還流管(図示せず)と、この排気ガス還流管の途中に配設されて、エンジン吸気管に再循環されるEGRガスの還流量(EGR量)を可変制御する排気ガス還流量制御弁(以下EGR制御弁と呼ぶ)とを備えている。なお、本実施例では、排気ガス還流管のEGRガス流(空気流)方向の上流端が、エンジン排気管(例えばエキゾーストマニホールド)に気密的に接続されており、また、排気ガス還流管のEGRガス流(空気流)方向の下流端が、エンジン吸気管(例えばインテークマニホールド)に気密的に接続されている。 The exhaust gas recirculation device is disposed in the middle of the exhaust gas recirculation pipe (not shown) for introducing EGR gas from the engine exhaust pipe to the engine intake pipe, and is disposed in the engine intake pipe. An exhaust gas recirculation amount control valve (hereinafter referred to as an EGR control valve) that variably controls the recirculation amount (EGR amount) of the recirculated EGR gas is provided. In this embodiment, the upstream end of the exhaust gas recirculation pipe in the EGR gas flow (air flow) direction is hermetically connected to an engine exhaust pipe (for example, an exhaust manifold), and the EGR of the exhaust gas recirculation pipe A downstream end in the gas flow (air flow) direction is hermetically connected to an engine intake pipe (for example, an intake manifold).
本実施例のEGR制御弁は、本発明の流体制御弁に相当するもので、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの一部であるEGRガスを吸入空気中に混入させるEGR量(新規吸入空気量に対するEGR率)を可変制御する流体流量制御弁である。このEGR制御弁は、排気ガス還流管の一部を成すハウジング1と、このハウジング1の内部に形成される排気ガス還流路(流体流路)2の開口面積を変更するバタフライバルブ(EGR制御弁の弁体)4と、このバタフライバルブ4を閉弁方向または開弁方向に付勢するコイルスプリング(バルブ付勢手段)8とを備えている。ここで、本実施例のハウジング1には、内部に排気ガス還流路2が形成された円管状のライナー(ノズル)3が嵌合保持されている。
The EGR control valve of the present embodiment corresponds to the fluid control valve of the present invention, and an EGR amount that mixes EGR gas, which is part of exhaust gas flowing out from the combustion chamber of each cylinder of the engine, into the intake air. This is a fluid flow control valve that variably controls (the EGR rate relative to the new intake air amount). This EGR control valve is a butterfly valve (EGR control valve) that changes the opening area of a
本実施例のバタフライバルブ4は、電動モータ9や動力伝達機構等のアクチュエータの駆動力を受けて回転動作を行うバルブシャフト5の中心軸線に対して所定の傾斜角度分だけ傾斜させた状態で、レーザ溶接装置10を用いてバルブシャフト5の中心軸線方向の一端側に保持固定される斜板状のバルブである。バタフライバルブ4は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により略円板形状に形成されて、エンジン吸気管内を流れる吸入空気中に混入させるEGRガスのEGR量を制御するバタフライ形の回転弁である。
The
このバタフライバルブ4は、エンジン運転時にエンジン制御ユニット(以下ECUと呼ぶ)からの制御信号に基づいて、バルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまでの作動範囲で回転動作されることで、排気ガス還流路2の開口面積(排気ガス流通面積)を変更してEGR量を可変制御する弁体である。ここで、バルブ全閉位置とは、ハウジング1の流路壁面(ノズル3の内周面)とバタフライバルブ4の半径方向の外形側端縁部の端面(バタフライバルブ4の外周端面)との間の隙間(EGRガス洩れ量)が最小となる位置で、且つ排気ガス還流路2の内部を流れるEGRガスのEGR量が最小となるバルブ開度(θ=0°)のことである。また、バルブ全開位置とは、排気ガス還流路2の内部を流れるEGRガスのEGR量が最大となるバルブ開度(θ=70〜90°)のことである。
The
また、バタフライバルブ4の外周端面には、円環状のシールリング溝(環状溝)6が周方向に連続して形成されている。すなわち、シールリング溝6は、バタフライバルブ4の外周端面の全体(全周)に周設されている。このシールリング溝6の内部には、1個のシールリング7が嵌め込まれている。すなわち、シールリング7は、外径側端部がバタフライバルブ4の外周端面より突出した状態で、内径側端部がシールリング溝6内を半径方向、軸線方向および周方向に移動できるようにシールリング溝6内に嵌め込まれて保持されている。
An annular seal ring groove (annular groove) 6 is continuously formed in the circumferential direction on the outer peripheral end face of the
したがって、本実施例のEGR制御弁は、バタフライバルブ4がバルブ全閉位置で停止している時、すなわち、排気ガス還流路2の内部を流れるEGRガスの平均的な流れの軸線方向に対して略直交する方向(垂直)にバタフライバルブ4が設定されている時(バタフライバルブ4の全閉時)、バタフライバルブ4のシールリング溝6に嵌め込まれたシールリング7の軸線方向に対して直交する半径方向(拡径方向)の張力を利用して、ノズル3の内周面とバタフライバルブ4の外周端面との間の隙間を気密化(シール)するように構成されている。なお、バタフライバルブ4およびバルブシャフト5の詳細は後述する。
Therefore, the EGR control valve of the present embodiment is used when the
ここで、本実施例のバタフライバルブ4を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置(モータアクチュエータ)は、電力の供給を受けて駆動力を発生する電動モータ9、この電動モータ9のモータシャフト21の回転運動をバルブシャフト5に伝達するための動力伝達機構(本例では歯車減速機構)等によって構成されている。電動モータ9は、ブラシレスDCモータやブラシ付きのDCモータ等の直流(DC)モータが採用されている。なお、三相誘導電動機等の交流(AC)モータを用いても良い。
Here, the valve driving device (motor actuator) for opening or closing the
また、歯車減速機構は、電動モータ9のモータシャフト21の回転速度を所定の減速比となるように減速するもので、電動モータ9のモータ出力軸トルク(駆動力)をバルブシャフト5に伝達する動力伝達機構を構成する。この歯車減速機構は、電動モータ9のモータシャフト21の外周に固定されたピニオンギヤ(モータギヤ)22と、このモータギヤ22と噛み合って回転する中間減速ギヤ23と、この中間減速ギヤ23と噛み合って回転するバルブギヤ24とを有している。
The gear reduction mechanism reduces the rotational speed of the
モータギヤ22は、電動モータ9のモータシャフト21の外周を周方向に取り囲むように配置されて、モータシャフト21の外周に嵌合固定される円筒部を有している。また、中間減速ギヤ23は、電動モータ9のモータシャフト21およびバルブシャフト5に対して並列して配置された中間シャフト(中間軸)25の外周を周方向に取り囲むように配置されて、中間シャフト25の外周に回転自在に嵌合する円筒部を有している。また、バルブギヤ24は、樹脂材料によって形成されており、内周部にバルブギヤプレート26をインサート成形している。
The
ここで、バルブ駆動装置、特に電動モータ9は、ECUによって通電制御されるように構成されている。そして、ECUには、制御処理、演算処理を行うCPU、制御プログラムまたは制御ロジックや各種データを保存する記憶装置(ROMやRAM等のメモリ)、入力回路(入力部)、出力回路(出力部)等の機能を含んで構成される周知の構造のマイクロコンピュータが設けられている。また、ECUは、図示しないイグニッションスイッチをオン(IG・ON)すると、メモリ内に格納された制御プログラムに基づいて、排気ガス還流量(EGR量)、つまりバタフライバルブ4の回転角度(バルブ開度)を電子制御するように構成されている。
Here, the valve drive device, in particular, the
そして、マイクロコンピュータには、クランク角度センサ、アクセル開度センサ、エアフロメータおよび冷却水温度センサ等が接続されている。そして、これらの各種センサからのセンサ信号は、A/D変換器でA/D変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。また、マイクロコンピュータには、バタフライバルブ4の回転角度(バルブ開度)を電気信号に変換し、ECUへどれだけEGRガスがエンジン吸気管内を流れる吸入空気に混入されているか、つまりエンジン吸気管内へのEGRガスのEGR量がどれくらいかを出力するEGR量センサが接続されている。
The microcomputer is connected to a crank angle sensor, an accelerator opening sensor, an air flow meter, a cooling water temperature sensor, and the like. The sensor signals from these various sensors are A / D converted by an A / D converter and then input to a microcomputer. Further, the microcomputer converts the rotation angle (valve opening) of the
EGR量センサは、バタフライバルブ4の回転角度(バルブ開度)を検出する非接触式の回転角度検出装置であって、バルブギヤ24の内周側に固着された分割型の永久磁石(マグネット)27、このマグネット27によって磁化される分割型のヨーク(図示せず)、およびセンサカバー28側に配置されたホールIC29等によって構成されている。
ホールIC29は、マグネット27およびヨークに対向するように配置されている、そして、ホールIC29は、自身に鎖交する磁束密度に対応した電圧信号を出力する。なお、非接触式の磁気検出素子として、ホールIC29の代わりに、ホール素子または磁気抵抗素子を使用しても良い。
The EGR amount sensor is a non-contact rotation angle detection device that detects the rotation angle (valve opening) of the
The
本実施例のハウジング1は、アルミニウム合金のダイカストにより所定の形状に形成されており、排気ガス還流路2の内部にバタフライバルブ4をバルブ全閉位置からバルブ全開位置に至るまで回転方向に回転自在(開閉自在)に保持する装置であり、排気ガス還流管(あるいはエンジン排気管またはエンジン吸気管)にボルト等の締結具(図示せず)を用いて締め付け固定されている。また、ハウジング1には、ブッシング31、オイルシール32、およびボールベアリング33等の軸受け部品を介して、バタフライバルブ4と一体的に回転動作するバルブシャフト5を回転方向に摺動自在に軸支するバルブ軸受け部34が設けられている。このバルブ軸受け部34の内部には、バルブシャフト5の中心軸線方向に延びるシャフト収容孔35が設けられている。
The
また、バルブ軸受け部34の内周には、シャフト収容孔35の内部にブッシング31、オイルシール32およびボールベアリング33をそれぞれ組み込んだ際にそれ以上のシャフト収容孔35の軸線方向のノズル側への移動を規制する規制面を有する第1〜第3段差部36〜38が設けられている。また、シャフト収容孔35のノズル側には、内部に侵入した排気ガス中に含まれる不純物(例えば燃焼残滓やカーボン等の微粒子)を、例えば吸気管負圧を利用してバタフライバルブ4よりもEGRガス流方向の下流側の排気ガス還流路内に戻すための連通穴39が形成されている。
Further, when the
ブッシング31は、例えば銅や鉄等の金属材料を焼結した焼結部品(軸受け部品)であって、円筒形状に形成されている。このブッシング31は、第1段差部36の規制面に係止されることで、バルブシャフト5に対する軸線方向の位置決めが成されて、バルブ軸受け部34の内周に圧入嵌合等によって支持固定されている。なお、バルブシャフト5は、ブッシング31内に形成される摺動孔の内部を回転方向および軸線方向に摺動可能となっている。
オイルシール32は、例えばゴムシールであって、第2段差部37の規制面に係止されることで、バルブシャフト5に対する軸線方向の位置決めが成されて、バルブ軸受け部34の内周に圧入固定されている。なお、バルブシャフト5は、オイルシール32内に形成される摺動孔の内部を回転方向および軸線方向に摺動可能となっている。
The
The
ボールベアリング33は、外輪の内周面と内輪の外周面に環状溝を設け、この軌道面をころがるボール(転動体)のころがり摩擦により作動する軸受け部品であって、円筒形状に形成されている。このボールベアリング33は、第3段差部38の規制面に係止されることで、バルブシャフト5に対する軸線方向の位置決めが成されて、外輪がバルブ軸受け部34の内周に圧入嵌合等によって支持固定され、且つ内輪がバルブシャフト5の外周に圧入嵌合等によって支持固定されている。
また、ハウジング1には、ノズル3を嵌合保持する円筒状のノズル嵌合部40が設けられている。そして、ハウジング2には、例えばバルブ全閉位置近傍またはバルブ軸受け部34またはノズル嵌合部40の周囲に形成される冷却水循環路41にエンジン冷却水を流入させるための冷却水配管42が接続されている。ここで、43は、冷却水循環路41の開口端を液密的に閉鎖するための温水プラグである。
The
The
ノズル3は、排気ガス還流管の一部を形成すると共に、バタフライバルブ4を開閉自在に収容する円筒部であって、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等により円管形状に形成されている。このノズル3は、ハウジング2のノズル嵌合部40の内周に圧入嵌合等によって嵌合保持されている。
そして、ノズル3の内部には、途中に屈曲部44を有する排気ガス還流路2が形成されている。ここで、屈曲部44よりもEGRガス流方向の上流側(排気管側)の排気ガス還流路2、つまり第1排気ガス還流路45は、入口部からバルブ全閉位置近傍に向けて、バタフライバルブ4の全閉時におけるバタフライバルブ4の上流側端面の面方向(バタフライバルブ4の直径方向)に直交する軸線方向に真っ直ぐに延びている。また、屈曲部44よりもEGRガス流方向の下流側(吸気管側)の排気ガス還流路2、つまり第2排気ガス還流路46は、バルブ全閉位置近傍から出口部に向けて、バルブシャフト5の中心軸線に直交する軸線方向に真っ直ぐに延びている。
そして、ノズル3のバルブ全閉位置近傍の内周面(ハウジング1の流路壁面)には、バタフライバルブ4の全閉時に、バタフライバルブ4のシールリング溝6に嵌め込まれたシールリング7のシールリング摺動面が密着可能なシールリングシート面47が設けられている。なお、ノズル3には、バルブシャフト5が貫通するシャフト貫通孔49が設けられている。
The nozzle 3 forms a part of the exhaust gas recirculation pipe and is a cylindrical portion that accommodates the
An exhaust
The seal of the
バルブシャフト5は、高温に強い耐熱性材料、例えばステンレス鋼等によって形成されており、ハウジング1のバルブ軸受け部34に設けられたシャフト収容孔35の内部に回転自在または摺動自在に収容されている。このバルブシャフト5は、円形状の断面を有し、一方側から他方側に向けて軸線方向に真っ直ぐに形成された円柱状の金属部材である。そして、バルブシャフト5の軸線方向の一端側は、ハウジング1のシャフト収容孔35およびノズル3のシャフト貫通孔49を貫通して排気ガス還流路2の内部に突出(露出)している。このバルブシャフト5の軸線方向の一端側には、バタフライバルブ4をレーザ溶接を用いて保持固定するバルブ装着部(シャフト側嵌合部)63が設けられている。また、バルブシャフト5の軸線方向の他端部には、バルブギヤ24の内周部にインサート成形されたバルブギヤプレート26をかしめ等の固定手段によって固定するためのかしめ固定部が一体的に形成されている。
The
次に、本実施例のバタフライバルブ4の詳細を図1および図2に基づいて説明する。ここで、図2(a)、(b)はEGR制御弁のレーザ溶接方法を示した図である。
Next, details of the
バタフライバルブ4は、上述したように、ハウジング1の内部にて、バルブシャフト5の中心軸線に対して傾斜して溶接固定される円板状の斜板であって、その中心より半径方向に延びる円板状部51を有している。この円板状部51の半径方向の外径側には、円環状の外周端縁部52が一体的に設けられている。そして、外周端縁部52の外周端面には、シールリング7を嵌合保持するためのシールリング溝6が形成されている。そして、円板状部51の上流側端面には、外周端縁部52よりも板厚が厚い円形状の肉厚部53が設けられている。この肉厚部53は、外周端縁部52よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に設けられている。
As described above, the
バタフライバルブ4の板厚方向の片端面、つまり円板状部51の下流側端面には、バルブシャフト5の軸線方向の一端部であるバルブ装着部63に嵌め合わされるシャフト嵌合溝(凹状のバルブ側嵌合部)54が形成されている。このシャフト嵌合溝54は、バタフライバルブ4の板厚方向の片端面のみで開口している。
A shaft fitting groove (concave shape) fitted to a
具体的には、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の一方側(片側:図2中において図示右側)のみが開口し、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の他方側(図2中において図示左側)が閉塞(袋穴状)している。つまり、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の一方側には、バルブシャフト5が貫通するシャフト貫通用開口部が形成されており、また、シャフト嵌合溝54の溝長さ方向の他方側には、バルブシャフト5の軸線方向の一端面(シャフト端面)に対向する溝壁面が形成されている。
Specifically, only one side of the
また、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の一方側(片側:図2(a)中において図示下側)のみが開口し、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の他方側(図2(a)中において図示上側)が閉塞(袋穴状)している。つまり、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の一方側には、バルブシャフト5が嵌合するシャフト挿入用開口部が形成されており、また、シャフト嵌合溝54の溝深さ方向の他方側には、バルブシャフト5の軸線方向に対して直交するシャフト外径面に対向する溝底面が形成されている。すなわち、シャフト嵌合溝54は、バタフライバルブ4の円板状部51の両端面を連通するように貫通していない。
Further, only one side of the
また、バタフライバルブ4の板厚方向の片端面、つまり円板状部51の下流側端面には、バルブシャフト5のバルブ装着部63の直径方向の両側の表面(以下2つの第1、第2シャフト外径面と言う)に対向配置される2つの第1、第2シャフトガイド61、62が一体的に設けられている。これらの第1、第2シャフトガイド61、62は、バタフライバルブ4の板厚方向の片端面、つまり円板状部51の下流側端面よりEGRガス流方向の下流側に突出した三角形状のガイド壁である。
Further, one end surface in the plate thickness direction of the
第1シャフトガイド61は、第2シャフトガイド62との間に所定の隙間(シャフト嵌合溝54の溝幅)を隔てて対向する第1ガイド壁面を有している。また、第2シャフトガイド62は、第1シャフトガイド61の第1ガイド壁面との間に所定の隙間(シャフト嵌合溝54の溝幅)を隔てて対向する第2ガイド壁面を有している。なお、2つの第1、第2シャフトガイド61、62の各第1、第2ガイド壁面は、シャフト嵌合溝54の溝幅方向の両側に位置する溝壁面(シャフト嵌合溝54の溝壁面:以下2つの第1、第2溝側面と言う)を兼ねている。
The
そして、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との接合箇所には、レーザ溶接装置10を用いてレーザ溶接(溶接工程)を実行することによって、並列して直線状に2列の平行な第1、第2溶接部11、12が形成されている。そして、2列の平行な第1、第2溶接部11、12は、排気ガス還流路2、特に第2排気ガス還流路46の軸線方向に対して垂直な垂線上に形成されている。また、2列の平行な第1、第2溶接部11、12は、図2に示したように、バタフライバルブ4の板厚が厚い範囲(肉厚部53の外径面を通る軸線の範囲:S)内に形成されている。
Then, by performing laser welding (welding process) using the
第1溶接部11は、バタフライバルブ4の第1シャフトガイド61の第1溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の第1シャフト外径面との第1接合箇所に形成されており、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向およびバルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向に沿って直線状に形成されている。
第2溶接部12は、バタフライバルブ4の第2シャフトガイド62の第2溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の第2シャフト外径面との第2接合箇所に形成されており、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向およびバルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向に沿って直線状に形成されている。
The
The second welded
[実施例1の製造方法]
次に、本実施例のEGR制御弁の製造方法、特にハウジング1に対してバタフライバルブ4およびバルブシャフト5等のバルブアッセンブリ(バルブ構成部品)を組み付ける組付方法を図1ないし図3に基づいて簡単に説明する。ここで、図2および図3はEGR制御弁のレーザ溶接方法を示した図である。
[Production Method of Example 1]
Next, a manufacturing method of the EGR control valve according to the present embodiment, in particular, an assembling method for assembling the valve assembly (valve component parts) such as the
本実施例のレーザ溶接装置10は、図3に示したように、制御回路13により制御される2つの第1、第2レーザ発振器14、15からそれぞれ出力されたレーザ出力を2つの第1、第2溶接ヘッド16、17内のレンズ等で集光し、2つの第1、第2接合箇所にレーザビームを照射することで、ハウジング1の内部において、バタフライバルブ4をバルブシャフト5にレーザ溶接する装置である。
As shown in FIG. 3, the
2つの第1、第2レーザ発振器14、15および2つの第1、第2溶接ヘッド16、17は、図2および図3に示したように、バルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向またはバタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向に沿って図2中の白抜き矢印方向に移動可能である。なお、2つの第1、第2レーザ発振器14、15としては、レーザ出力が700〜900W程度の半導体レーザ発振器が使用される。また、2つの第1、第2レーザ発振器14、15として、パルスYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザ発振器や、CO2 レーザ発振器を用いても良い。
As shown in FIGS. 2 and 3, the two first and
また、レーザ溶接装置10は、バタフライバルブ4に対して、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝深さ方向の他方側の溝底面を、バルブシャフト5のバルブ装着部63の表面に押し当てる方向に荷重を与える溶接治具18を有している。なお、溶接治具18は、バタフライバルブ4の直径方向に対して直交する方向に往復移動可能である。
Further, the
先ず、ハウジング1のノズル嵌合部40の内周に、圧入嵌合等によってノズル3を組み付ける(圧入固定する)。次に、ブッシング31を、ハウジング1のシャフト収容孔35の図示右側(ギヤ側)の開口部から、第1段差部36の規制面に当接する位置まで挿入し、ハウジング1のバルブ軸受け部34の内周に、圧入嵌合等によって組み付ける(圧入固定する)。次に、オイルシール32をハウジング1のシャフト収容孔35の開口部から、第2段差部37の規制面に当接する位置まで挿入し、ハウジング1のバルブ軸受け部34の内周に、圧入嵌合等によって組み付ける(圧入固定する)。次に、バルブシャフト5の外周の所定の位置に、圧入嵌合等によってボールベアリング33の内輪を嵌合保持する(圧入固定する)。
First, the nozzle 3 is assembled to the inner periphery of the
次に、バルブシャフト5を、ハウジング1のシャフト収容孔35の開口部から、オイルシール32の摺動孔、ブッシング31の摺動孔、およびノズル3のシャフト貫通孔49の順に差し込み、バルブシャフト5の軸線方向の一端側であるバルブ装着部63をノズル3内に形成される排気ガス還流路2の内部に突出させる。このとき、ボールベアリング33の外輪が、バルブ軸受け部34の第3段差部38の規制面に当接する位置で係止される。これにより、ボールベアリング33の内輪を圧入固定したバルブシャフト5は、ハウジング1のシャフト収容孔35の軸線方向の位置決めがなされ、つまり所定の位置に組み付けられるため、バルブシャフト5のバルブ装着部63の、排気ガス還流路2の内部への突出量が予め定められた規定の突出量となる。
Next, the
一方、バタフライバルブ4の外周端面に形成されたシールリング溝6内にシールリング7を嵌め込んで、シールリング7をバタフライバルブ4の外周に装着する。
次に、シールリング溝6内にシールリング7を嵌合保持したバタフライバルブ4を溶接治具18に組み付ける。このとき、バタフライバルブ4の円板状部51の上流側端面に設けられた肉厚部53を、溶接治具18の円形状の凹部19に嵌め込むことで、溶接治具18にバタフライバルブ4がチャック(着脱自在に嵌合保持)される。
On the other hand, the
Next, the
次に、溶接治具18に保持されたバタフライバルブ4を、ノズル3の屈曲部44よりもEGRガス流方向の上流側(排気管側)の排気ガス還流路2、つまり第1排気ガス還流路45の軸線方向の上流側(第1排気ガス還流路45の入口部)から、バタフライバルブ4をノズル3の内部に挿入する。このとき、溶接治具18をノズル3のシールリングシート面47に沿って図3中の白抜き矢印方向に移動させることによって、バタフライバルブ4に対して矢印方向の荷重が加わる。
ここで、溶接治具18に保持されたバタフライバルブ4は、図2および図3に示したように、第1排気ガス還流路45の軸線方向に対して垂直な垂線上に配置されている。つまりバタフライバルブ4は、バルブ全閉位置にて閉弁した全閉開度に保持されている。
Next, the
Here, the
また、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向は、バルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向に対して所定の傾斜角度分だけ傾斜している。
これに伴って、溶接治具18をノズル3のシールリングシート面47に沿って図3中の白抜き矢印方向に移動させると、バルブシャフト5のバルブ装着部63に、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54が嵌め合わされる。このとき、溶接治具18が、バタフライバルブ4に対して矢印方向の荷重を加えているので、図3に示したように、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝底面が、バルブシャフト5のバルブ装着部63のシャフト外径面に押し付けられる。
Further, the groove length direction of the
Accordingly, when the
次に、本実施例の溶接工程を説明する。溶接工程では、2つの第1、第2レーザ発振器14、15からのレーザ出力を用いて、バタフライバルブ4の第1シャフトガイド61の第1溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の第1シャフト外径面との第1接合箇所、およびバタフライバルブ4の第2シャフトガイド62の第2溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の第2シャフト外径面との第2接合箇所を同時に加熱溶融することで、2つの第1、第2接合箇所を同時にレーザ溶接する。これによって、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との2つの第1、第2接合箇所に、2列の平行な第1、第2溶接部11、12が形成される。
Next, the welding process of a present Example is demonstrated. In the welding process, using the laser outputs from the two first and
具体的には、図2および図3に示したように、先ず2つの第1、第2溶接ヘッド16、17で集光されたレーザビームを、ノズル3の屈曲部44よりもEGRガス流方向の下流側(吸気管側)の排気ガス還流路2、つまり第2排気ガス還流路46の軸線方向の下流側(第2排気ガス還流路46の出口部)から、A点(2つの第1、第2シャフトガイド61、62の円板状部側部分、付け根)に照射する。このとき、レーザビームの照射方向は、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向およびバルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向に対して直角である。
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, first, the laser beams collected by the two first and second welding heads 16 and 17 are directed to the EGR gas flow direction from the
その後にバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面に沿って図2中の白抜き矢印方向に直線状にレーザビームを走査し、B点(2つの第1、第2シャフトガイド61、62の先端、稜線)まで連続的にレーザ溶接する。このとき、バタフライバルブ4の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面とが密着していることが望ましいが、バタフライバルブ4の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面との間に僅かな隙間が形成されていても良い。なお、バタフライバルブ4の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5の各第1、第2シャフト外径面との嵌め合いは、隙間嵌めまたは軽微な圧入嵌合で良い。
Thereafter, the laser beam is scanned linearly along the outer diameter surfaces of the first and second shafts of the
以上の溶接工程を実行することによって、ハウジング1の内部において、バタフライバルブ4が、バルブシャフト5の中心軸線に対して所定の傾斜角度分だけ傾斜した状態で、バルブシャフト5のバルブ装着部63に溶接固定(保持固定)される。その後、レーザ溶接装置10より、ハウジング1およびノズル3に対して、バタフライバルブ4およびバルブシャフト5等のバルブアッセンブリ(バルブ構成部品)を組み付けた一体部品を取り外し、バルブシャフト5の軸線方向の他端部に、バルブギヤ24にインサート成形されたバルブギヤプレート26をかしめ固定する等してEGR制御弁を製造する。
By performing the above welding process, the
[実施例1の作用]
次に、本実施例の排気ガス再循環装置の作用を図1および図2に基づいて簡単に説明する。
[Operation of Example 1]
Next, the operation of the exhaust gas recirculation device of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
ECUは、EGR量センサによって検出されたEGR量(EGR制御弁の実EGR開度)とエンジンの運転状態に対応して設定される目標EGR開度とが略一致するように、電動モータ9に供給する電力を調整する。
そして、電動モータ9に電力が供給されると、電動モータ9のモータシャフト21が回転する。そして、電動モータ9の駆動力(モータ出力軸トルク)が歯車減速機構を経てバルブシャフト5に伝達される。すると、バルブシャフト5が、所定の回転角度だけ回転し、バタフライバルブ4がバルブ全閉位置よりバルブ全開位置側へ開く方向(開弁作動方向)に回転駆動(開弁駆動)される。
これにより、エンジンの各気筒毎の燃焼室より流出した排気ガスの一部(EGRガス等の高温流体)が、エンジン排気管内に形成される排気通路から、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路、ハウジング1の排気ガス還流路2(第1、第2排気ガス還流路45、46)、排気ガス還流管内に形成される排気ガス還流路を経てエンジン吸気管内に形成される吸気通路に再循環される。
The ECU controls the
When electric power is supplied to the
Thereby, a part of the exhaust gas (high temperature fluid such as EGR gas) flowing out from the combustion chamber for each cylinder of the engine is formed in the exhaust gas recirculation pipe from the exhaust passage formed in the engine exhaust pipe. In the intake passage formed in the engine intake pipe through the return path, the exhaust gas return path 2 (first and second exhaust
一方、EGR制御弁のバタフライバルブ4の実EGR開度がバルブ全閉位置となるように、バタフライバルブ4を全閉作動させる場合には、電動モータ9への電力の供給を停止する。あるいは電動モータ9への電力の供給を制限する。これにより、コイルスプリング8の付勢力(スプリング荷重)によって、バタフライバルブ4がバルブ全閉位置に戻される。
これにより、バタフライバルブ4の外周に装着されたシールリング7のシールリング摺動面が、シールリング自体の拡径方向の張力によってノズル3のシールリングシート面47に張り付くため、シールリング7のシールリング摺動面がノズル3のシールリングシート面47に密着する。したがって、バタフライバルブ4の外周端面とノズル3のシールリングシート面47との間の隙間が完全にシールされる。これにより、バルブ全閉位置でバタフライバルブ4が保持固定される時、すなわち、バタフライバルブ4の全閉時に、EGRガスの洩れが確実に抑止されるため、EGRガスが吸入空気に混入しなくなる。
On the other hand, when the
As a result, the seal ring sliding surface of the
[実施例1の効果]
以上のように、本実施例の排気ガス再循環装置に使用されるEGR制御弁においては、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54(第1、第2シャフトガイド61、62)の各第1、第2溝側面とバルブシャフト5のバルブ装着部63の各第1、第2シャフト外径面とをレーザ溶接装置10を用いてレーザ溶接して、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との2つの第1、第2接合箇所に2列の平行な第1、第2溶接部11、12を形成する溶接工程を備えている。
この溶接工程において、仮にバタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54とバルブシャフト5のバルブ装着部63との嵌合部のうちで溶接できない部分があったとしても、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との嵌合部を、シャフト嵌合溝54の各第1、第2溝側面とバルブ装着部63の各第1、第2シャフト外径面とで構成しているので、バタフライバルブ4の円板状部51の両端面を連通するように貫通する貫通穴は存在しない。したがって、バタフライバルブ4の全閉時に、嵌合部のうちで溶接ができない部分を通ってEGRガス等の高温流体が洩れ出すことはなく、バタフライバルブ4の全閉時におけるEGRガスの洩れを確実に防止することができる。
[Effect of Example 1]
As described above, in the EGR control valve used in the exhaust gas recirculation device of the present embodiment, each of the first and second shaft fitting grooves 54 (first and second shaft guides 61 and 62) of the
Even if there is a portion that cannot be welded in the fitting portion between the
また、溶接工程において、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向およびバルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向に沿って2列の平行な第1、第2溶接部11、12を形成している。また、2列の平行な第1、第2溶接部11、12を排気ガス還流路2の軸線方向に対して垂直な垂線上に位置するように直線状に形成している。これによって、2列の平行な第1、第2溶接部11、12の溶接長さを、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝長さ方向およびバルブシャフト5のバルブ装着部63の中心軸線方向と略同一方向に長くとれ、排気ガス還流路2の軸線方向に対して垂直な方向に長くとれる。すなわち、有効溶接長さを十分確保することができるので、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所の結合性能(接合性能)を向上することができ、バルブシャフト5に対してバタフライバルブ4が脱落する恐れはない。また、レーザ溶接装置10を用いてバタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所をレーザ溶接する溶接工程において、レーザビームを直線状に走査するだけで良く、従来の技術のように、レーザビームを略U字状(または半円の楕円弧形状)に走査する必要がなくなるので、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所の溶接作業が容易となり、EGR制御弁の生産性を向上することができる。
Further, in the welding process, two rows of parallel first and second welded
また、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所を同時にレーザ溶接しているので、溶接工程中に、バタフライバルブ4のシャフト嵌合溝54の溝幅方向の両側のいずれか一方側に引っ張られることはなく、バタフライバルブ4の位置が正規の位置からズレることはない。すなわち、バルブシャフト5のバルブ装着部63に対するバタフライバルブ4の位置精度を向上することができる。また、2列の平行な第1、第2溶接部11、12を2列同時に形成できるので、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所の溶接作業時間を短縮でき、EGR制御弁の生産性を向上することができる。
Further, since the first and second joints of the
また、バタフライバルブ4の板厚が厚い範囲(S)内で、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との第1、第2接合箇所を同時にレーザ溶接しているので、バタフライバルブ4のうちで板厚の薄い外周端縁部52が溶接熱により変形して、バタフライバルブ4の外周端縁部52の真円度が低下するのを防止することができる。これにより、バタフライバルブ4の円板状部51の真円度の悪化を補うことができない、C字形状の金属環であるシールリング7を採用した場合であっても、シールリング7が傾いた状態でシールリング溝6に装着されることはない。したがって、バタフライバルブ4の全閉時におけるノズル3のシールリングシート面47とバタフライバルブ4の外周端面との間の環状隙間が適正値(またはゼロ)となり、バタフライバルブ4の全閉時におけるシールリング7のシール性を向上することができる。これによって、シールリング7のシールリング摺動面がノズル3のシールリングシート面47に密着するため、バタフライバルブ4の全閉時におけるEGRガス洩れ量を少なくすることができる。
In addition, since the first and second joints of the
[変形例]
本実施例では、ハウジング1のノズル嵌合部40の内周にノズル3を嵌合保持し、更にノズル3内にバタフライバルブ4を開閉自在に収容しているが、ハウジング1の略円管形状のバルブ収容部内に直接バタフライバルブ4を開閉自在に収容しても良い。この場合には、ノズル3は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
[Modification]
In this embodiment, the nozzle 3 is fitted and held on the inner periphery of the
本実施例では、バタフライバルブ4を開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電動モータ9と動力伝達機構(例えば歯車減速機構等)とを備えた電動式アクチュエータによって構成したが、バルブを開弁駆動または閉弁駆動するバルブ駆動装置を、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、コイルを含む電磁石を備えた電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
In the present embodiment, the valve driving device for driving the
なお、バタフライバルブ4の外周端面にシールリング溝(環状溝)6を設けなくても良い。また、バタフライバルブ4の外周端面にシールリング7を装着しなくても良い。この場合には、シールリング7は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。また、EGR制御弁のバタフライバルブ4を閉弁方向または開弁方向に付勢するコイルスプリング(バルブ付勢手段)8を設置しなくても良い。この場合には、コイルスプリング8は不要となり、部品点数や組付工数を削減できる。
Note that the seal ring groove (annular groove) 6 may not be provided on the outer peripheral end face of the
本実施例では、本発明の流体制御弁を、EGRガス等の高温流体の流量を制御するEGR制御弁に適用しているが、本発明の流体制御弁を、エンジンの燃焼室内に吸入される吸入空気量を制御するスロットルバルブ等の吸気制御弁、エンジンの燃焼室内より排出される排気ガス量を制御する排気制御弁、スロットルバルブをバイパスする吸入空気量を制御するアイドル回転速度制御弁等の流体流量制御弁に適用しても良い。 In this embodiment, the fluid control valve of the present invention is applied to an EGR control valve that controls the flow rate of a high-temperature fluid such as EGR gas. However, the fluid control valve of the present invention is sucked into the combustion chamber of the engine. An intake control valve such as a throttle valve that controls the intake air amount, an exhaust control valve that controls the amount of exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine, an idle speed control valve that controls the intake air amount that bypasses the throttle valve, etc. You may apply to a fluid flow control valve.
また、本実施例では、本発明の流体制御弁を、EGR制御弁等の流体流量制御弁に適用しているが、このような流体流量制御弁に限定する必要はなく、流体流路開閉弁、流体流路切替弁、流体圧力制御弁に適用しても良い。また、本発明の流体制御弁を、タンブル流制御弁やスワール流制御弁等の吸気流制御弁、吸気通路の通路長や通路断面積を変更する吸気可変弁等に適用しても良い。また、エンジンとして、ガソリンエンジンを用いても良い。 In this embodiment, the fluid control valve of the present invention is applied to a fluid flow control valve such as an EGR control valve. However, the present invention is not limited to such a fluid flow control valve. The present invention may be applied to a fluid flow path switching valve and a fluid pressure control valve. Further, the fluid control valve of the present invention may be applied to an intake flow control valve such as a tumble flow control valve or a swirl flow control valve, an intake variable valve that changes the passage length or passage cross-sectional area of the intake passage, and the like. A gasoline engine may be used as the engine.
本実施例では、内部に流体流路が形成されたハウジングを、排気ガス還流管の途中に接続したハウジング1によって構成しているが、ハウジングを、エンジン吸気管の一部またはエンジン排気管の一部を成すハウジングによって構成しても良い。また、本実施例では、バルブとして、バタフライバルブ4を適用した例を説明したが、バルブとして、プレート型バルブ、ポペット型バルブ、ダブルポペット型バルブ、ロータリー型バルブ、フラップ型バルブ等の他のバルブを用いても良い。また、バルブを、気体や液体等の流体を制御する流体制御弁の弁体に適用しても良い。
In this embodiment, the housing in which the fluid flow path is formed is constituted by the
本実施例では、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との2つの第1、第2接合箇所をレーザ溶接装置10を用いてレーザ溶接しているが、バタフライバルブ4とバルブシャフト5との2つの第1、第2接合箇所を各種溶接手段を用いてティグ溶接、ミグ溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接しても良い。
In the present embodiment, the two first and second joints of the
1 ハウジング
2 排気ガス還流路(流体流路)
3 ノズル
4 バタフライバルブ
5 バルブシャフト
6 シールリング溝(環状溝)
7 シールリング
9 電動モータ
10 レーザ溶接装置(溶接手段)
11 第1溶接部(2列の平行な溶接部)
12 第2溶接部(2列の平行な溶接部)
52 バタフライバルブの外周端縁部
54 バタフライバルブのシャフト嵌合溝
61 バタフライバルブの第1シャフトガイド
62 バタフライバルブの第2シャフトガイド
63 バルブシャフトのバルブ装着部
1
3
7
11 First weld (two rows of parallel welds)
12 Second weld (two rows of parallel welds)
52 Outer peripheral edge portion of
Claims (8)
(b)このハウジングの内部に回転自在に収容されたシャフトと、
(c)前記ハウジングの内部で、前記シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いて前記シャフトに保持固定される斜板状のバルブと
を備えた流体制御弁の製造方法であって、
前記バルブは、前記シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を有し、
前記嵌合溝は、前記バルブの板厚方向の片端面のみで開口しており、
前記嵌合溝の溝壁面と前記シャフトとを前記溶接手段を用いて溶接して、前記バルブと前記シャフトとの溶接部を形成する溶接工程を備え、
前記バルブは、中心より半径方向の外径側に延ばされた円板状のバタフライバルブであって、
前記バタフライバルブは、半径方向の外径側に円環状の外周端縁部を有し、且つこの外周端縁部よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に、前記外周端縁部よりも板厚が厚い肉厚部を有し、
前記溶接手段は、前記バタフライバルブの板厚が厚い範囲内で、前記シャフトと前記嵌合溝の溝壁面とを溶接することを特徴とする流体制御弁の製造方法。 (A) a housing having a fluid flow path formed therein;
(B) a shaft rotatably accommodated in the housing;
(C) A method of manufacturing a fluid control valve including a swash plate-like valve that is held and fixed to the shaft using welding means in a state of being inclined with respect to the central axis of the shaft inside the housing. Because
The valve has a fitting groove fitted to the shaft,
The fitting groove is opened only at one end surface in the plate thickness direction of the valve,
Welding the groove wall surface of the fitting groove and the shaft using the welding means, and forming a welding portion between the valve and the shaft ;
The valve is a disc-shaped butterfly valve extending from the center to the outer diameter side in the radial direction,
The butterfly valve has an annular outer peripheral edge on the outer diameter side in the radial direction, and is closer to the center located on the inner diameter side in the radial direction than the outer peripheral edge than the outer peripheral edge. It has a thick part with a thick plate,
The method for manufacturing a fluid control valve, wherein the welding means welds the shaft and a groove wall surface of the fitting groove within a range where the butterfly valve is thick .
前記溶接部は、前記シャフトの中心軸線方向または前記嵌合溝の溝長さ方向に沿って直線状に形成されることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 In the manufacturing method of the fluid control valve according to claim 1,
The method for manufacturing a fluid control valve, wherein the welded portion is formed linearly along a central axis direction of the shaft or a groove length direction of the fitting groove.
前記溶接部は、前記流体流路の軸線方向に対して垂直な垂線上に形成されることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 In the manufacturing method of the fluid control valve according to claim 1 or 2,
The method of manufacturing a fluid control valve, wherein the welded portion is formed on a vertical line perpendicular to the axial direction of the fluid flow path.
前記溶接部は、並列して直線状に形成される2列の平行な溶接部であることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 In the manufacturing method of the fluid control valve according to any one of claims 1 to 3,
2. The method for manufacturing a fluid control valve according to claim 1, wherein the welded portions are two rows of parallel welded portions formed in a straight line in parallel.
前記2列の平行な溶接部は、前記シャフトの幅方向の両側と前記バルブの嵌合溝の溝幅方向の両側とを同時に溶接して形成されることを特徴とする流体制御弁の製造方法。 In the manufacturing method of the fluid control valve according to claim 4,
The two rows of parallel welds are formed by simultaneously welding both sides in the width direction of the shaft and both sides in the groove width direction of the fitting groove of the valve. .
(b)このハウジングの内部に回転自在に収容されたシャフトと、
(c)前記ハウジングの内部で、前記シャフトの中心軸線に対して傾斜させた状態で、溶接手段を用いて前記シャフトに保持固定される斜板状のバルブと
を備えた流体制御弁であって、
前記バルブは、前記シャフトに嵌め合わされる嵌合溝を有し、
前記嵌合溝は、前記バルブの板厚方向の片端面のみで開口しており、
前記バルブは、中心より半径方向の外径側に延ばされた円板状のバタフライバルブであって、
前記バタフライバルブは、半径方向の外径側に円環状の外周端縁部を有し、且つこの外周端縁部よりも半径方向の内径側に位置する中心付近に、前記外周端縁部よりも板厚が厚い肉厚部を有していることを特徴とする流体制御弁。 (A) a housing having a fluid flow path formed therein;
(B) a shaft rotatably accommodated in the housing;
(C) a swash plate-like valve that is held and fixed to the shaft using welding means in a state inclined with respect to the central axis of the shaft inside the housing;
A fluid control valve comprising:
The valve has a fitting groove fitted to the shaft,
The fitting groove is opened only at one end surface in the plate thickness direction of the valve,
The valve is a disc-shaped butterfly valve extending from the center to the outer diameter side in the radial direction,
The butterfly valve has an annular outer peripheral edge on the outer diameter side in the radial direction, and is closer to the center located on the inner diameter side in the radial direction than the outer peripheral edge than the outer peripheral edge. A fluid control valve characterized by having a thick portion having a large plate thickness .
前記シャフトは、断面円形状に形成されており、
前記嵌合溝は、前記シャフトの半径方向の寸法程度の溝深さまたは溝幅を有していることを特徴とする流体制御弁。 The fluid control valve according to claim 6 .
The shaft is formed in a circular cross section,
The fitting groove is fluid control valve characterized in that it have a groove depth or groove width of about radial dimension of the shaft.
前記バタフライバルブの全閉時に、前記ハウジングの流路壁面と前記バタフライバルブの外周端面との隙間をシールするシールリングを備え、
前記バタフライバルブは、この外周端面全周に、前記シールリングを装着する環状溝を有していることを特徴とする流体制御弁。 The fluid control valve according to claim 6 .
A seal ring that seals a gap between a flow path wall surface of the housing and an outer peripheral end surface of the butterfly valve when the butterfly valve is fully closed;
The said butterfly valve has the annular groove which mounts | wears with the said seal ring in this outer peripheral end surface perimeter, The fluid control valve characterized by the above-mentioned .
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