JP4920486B2 - Ｅｇｒバルブ装置 - Google Patents

Description

この発明は、排気ガスの再循環系を構成するためのＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ ＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブ装置に関するものである。

従来、この種のＥＧＲバルブ装置は、バルブ開閉用にステッピングモータを用いていたが、バルブ開度の調整時の分解能、応答性の向上、高出力化への対応のために、ステッピングモータに替えて直流モータを使用するようになった。
図１は、例えば特許文献１に開示されたＥＧＲバルブ装置の縦断面図である。図１において、１はバルブボディ、２はモータケース、３はコネクタ端子、１１は上下動して排ガス通路を開閉するバルブ、１２はバルブ１１の上下動に応じた開口量を確保するためのシート、１３はガイドブッシュ、１４はバルブ１１が下端に取り付けられたシャフト、１５はガイドシール、１６はガイドプレート、１７はガイドシールカバー、１８はスプリングシート、１９はシャフト１４をバルブ１１の閉動方向へ付勢するスプリング、２０はモータである。２１は中空部が形成されたロータであり、前記中空部の内面にはネジ部が形成されている。
２２はコイル、２３はヨーク、２４はマグネット、２５はスライドボール、２６はロータシャフトである。これらスライドボール２５およびロータシャフト２６によりロータ２１の上端側を支持している軸受けが構成されている。
２７はロータ２１の下端側を支持している軸受け、２８はロータ２１の上端に一体的に取り付けられているコミュテータ（整流子）である。この場合、モータブラシ３０とコミュテータ２８の配置位置は、ロータ２１の上端、かつスライドボール２５およびロータシャフト２６により構成されるロータ２１の上端側を支持している軸受けの下方位置となる。
２９はブラシスプリング、３０はモータブラシ、３１はロータ２１の前記中空部の内面に形成されたネジ部と螺合するネジ部がその周面に形成されたモータシャフト、４０はポジションセンサである。
次に、動作について説明する。
このＥＧＲバルブ装置では、スプリング１９によりバルブ１１の閉動方向へ所定のリターントルクを付与し、モータ２０の一方向の通電によりバルブ１１の開動方向に可変のモータトルクを付与し、それらのトルクバランスによりバルブ１１が開閉制御される。
従来のＥＧＲバルブ装置は以上のように構成されているので、バルブ１１の開閉動作に必要なトルク発生源として直流モータを使用することからモータブラシと整流子を設けており、このモータブラシと整流子がロータ２１の上端、かつスライドボール２５の下方位置に配置されていることと、また、バルブ１１の開閉動作に伴いロータ２１の軸方向に作用する反力によりロータ２１自体がその軸方向へ上下に位置ずれを起こす可能性があることから、前記ロータ２１自体の軸方向への位置ずれが生じた場合の前記モータブラシと前記整流子などの通電装置への悪影響を避けることが出来ない課題があった。
また、モータブラシ３０と整流子２８がロータ２１の上端、かつスライドボール２５の下方位置に配置されていることから、モータブラシ３０などの摩耗により発生する摩耗粉などの異物が直流モータ内部へ侵入してマグネット２４と、コイル２２などのモータ回転部とのギャップに詰まりモータ不良を起こし易い課題があった。
また、前記モータブラシ３０と前記整流子２８などの通電装置をロータ２１の上端に一体的に取り付けて、さらにロータシャフト２６の上端をスライドボール２５に回動自在に当接させてコイル２２などのモータ回転部をマグネット２４と所定のギャップを有した状態に組み上げることから、組み立ての際の作業性がよくない課題があった。

特開平１０−２２０６２０号公報

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、ロータ自体が軸方向へ上下に位置ずれを起こす可能性をなくして通電装置への悪影響を避け、またモータブラシ３０などの摩耗により発生する摩耗粉などの異物によるモータ不良の発生を防止するなどの信頼性を向上させたＥＧＲバルブ装置を得ることを目的とする。
また、組み立ての際の作業性を向上できるＥＧＲバルブ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るＥＧＲバルブ装置は、ステータコアの周方向に所定数のコイルを配設したステータと、該ステータの前記コイルと対応する外周面に複数のマグネットが装着されたロータとを有したモータ回転部と、該モータ回転部のロータの回転をもとにバルブを直動的に駆動するバルブ駆動機構と、供給された直流電源を前記ロータの位置に応じて整流し、ステータのコイルへ供給すると共にロータと一体的に回転し、円盤形状の給電部に一体的に構成された整流子片およびスリップリング部と、前記給電部とモータブラシとを有する通電装置と、マグネットが装着されたロータをステータに対し回動自在に支持し、通電装置とロータとの間に設けられた一方の軸受けと、他方の軸受けとからなる一対の軸受けと、通電装置と一方の軸受けとの間を遮蔽すると共に一方の軸受けの軸方向のずれを防止する遮蔽部材と、他方の軸受けを軸方向及び径方向から支承する筺体と、筺体内に設けられ他方の軸受けと当接する当接部とを備えるようにしたものである。

この構成によって、バルブ駆動機構のバルブ駆動に伴いロータに加わる反力による当該ロータの回転軸方向の位置ずれが通電装置へ及ぼす影響を、マグネットが取付けられた前記ロータと前記通電装置との間に配置された軸受けにより阻止することができ、バルブ装置としての信頼性を向上できる効果を奏する。また、この構成によって、通電装置の摩耗部分で発生する摩耗粉などの異物がモータ回転部へ侵入してモータ不良を起こすなどの現象を防止でき、バルブ装置としての信頼性を向上できる効果を奏する。
この発明に係るＥＧＲバルブ装置は、前記マグネットが取付けられた前記ロータの延長部の外周面に内輪内周面が固着されている前記一方の軸受けの外輪外周面を嵌着し、前記一方の軸受けをシールするとともに前記モータ回転部の前記通電装置側の開口面を塞いで、前記通電装置と前記一方の軸受けとの間に配設されている遮蔽部材を備えるようにしたものである。
この構成によって、通電装置の摩耗部分で発生する摩耗粉などの異物が軸受けおよびモータ回転部へ侵入して回転不良やモータ不良を起こすなどの現象を防止でき、バルブ装置としての信頼性を向上できる効果を奏する。
この発明に係るＥＧＲバルブ装置は、モータ回転部を組み上げた後にそのロータの延長部へ通電装置を組み付けるようにしたものである。
この構成によって、モータ回転部と通電装置の組み立てを別工程で行うことが可能になり、組み立ての際の作業性を向上できる効果を奏する。

実施の形態１．
図２は、この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ装置の構成を示す構造図、図３は同様にＥＧＲバルブ装置のモータ回転部と通電装置の構成を示す構造図である。図４は同様にＥＧＲバルブ装置の通電装置のブラシおよびブラシ保持プレートの構成を示す構造図、図５は同様にＥＧＲバルブ装置のブラシ保持プレート固定部材の構成を示す構造図、図６は同様にＥＧＲバルブ装置の通電装置における円盤形状の給電部の構成を示す構造図、図７は同様にＥＧＲバルブ装置におけるモータ回転部の通電装置取付け側の構成を示す構造図である。
これらの図において、５１はバルブの開度を検出するための図示していないポジションセンサや電源供給端子などを備えたセンサ部、５２は前記バルブを開閉するためのトルク発生源となる直流モータが内部に構成されているバルブ駆動部の外套部材、５３はステータコアである。５４はステータを構成するコイルであり、前記ステータコア５３の周方向にほぼ等間隔に配置されている。５５はロータであり、内面部にネジ部５６が形成された中空部を有し、外周部にはマグネット５７が取り付けられている。このマグネット５７の外周面と前記ステータコア５３の内周面との間には所定のギャップが形成されている。
なお、これらロータ５５のマグネット５７、ステータコア５３、コイル５４によりモータ回転部を構成している。

５８はマグネット５７が取り付けられたロータ５５の延長部５５ｂの外周面へ内輪内周部が固着され、外輪外周面が遮蔽部材７１へ嵌着し、ロータ５５をバルブ駆動部の外套部材５２側へ支持している軸受け、５９は同様にマグネット５７の前記センサ部５１とは逆方向の端付近でロータ５５をバルブ駆動部の外套部材５２側へ支持している軸受けである。
６０はバルブ駆動軸（バルブ駆動機構）であり、その外周部にはネジ部が形成され、ロータ５５に形成された前記中空部の内面部に形成されたネジ部（バルブ駆動機構）５６と螺合しており、前記ロータ５５の回動に伴って軸方向に移動可能に構成されている。６１は図示していないバルブをその先端で支持しているバルブシャフトと突端面で当接している、バルブ駆動軸６０の端部に構成されたバルブシャフト当接部材（バルブ駆動機構）である。６２はバルブシャフト当接部材６１の端部に固定されたスプリング係合板（バルブ駆動機構）、６３はその一端が前記スプリング係合板６２に固定され、他端がバルブ駆動部の外套部材５２のフランジ部８２側に固定されたスプリング（バルブ駆動機構）である。
７１は外套部材５２にその周囲が覆われているバルブ駆動部、モータ回転部のセンサ部５１側、すなわち、モータブラシ７３、整流子片７４、スリップリング部７５などの通電装置側の開口面を塞ぐとともに、前記軸受け５８の外輪外周面と嵌着することで軸受け５８の軸方向、特にセンサ部５１方向への位置ずれを防止する構造で、前記軸受け５８を介してロータ５５を回動自在に前記バルブ駆動部の内部の所定位置へ位置決めしている遮蔽部材である。なお、この遮蔽部材７１は、モータブラシ７３、整流子片７４、スリップリング部７５などの通電装置と軸受け５８との間に配設されている。

７２は円盤形状の給電部であり、図６（ａ）に示すようにリング形状の導体が周方向に所定数に分割され、それぞれ電気的に分離された整流子片７４と、前記整流子片７４に対し同心円状に径方向に必要に応じた所定数のリング形状に分割され、それぞれ電気的に分離されたスリップリング部７５とがその一方の面に構成され、また他方の面には環状凸部７２ａが構成されている。なお、図６（ｂ）は同図（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面を示している。また、各整流子片７４と各スリップリング部７５との間は所定の内部結線構造により接続されている。
図７に示す軸受け５８よりセンサ部５１側に位置するロータ５５の端部に形成された環状凹部５５ａに前記環状凸部７２ａが嵌着されることで、円盤形状の給電部７２は軸受け５８より外側のセンサ部５１側のロータ５５の回転軸ｘ方向に延長された前記ロータ５５の延長部５５ｂの端に固定され、ロータ５５とともに一体的に回転する構造である。なお、図７（ｂ）は同図（ａ）におけるＤ−Ｄ’断面を示している。

７３はモータブラシであり、図４に示すようにブラシ保持プレート９１の各所定位置に固定されており、各モータブラシ７３の先端部の接触子は前記円盤形状の給電部７２に構成された前記整流子片７４またはスリップリング部７５と電気的に接触し、外部から供給された直流電源を、前記ロータ５５の回転位置に応じて前記ステータを構成するコイル５４のそれぞれへ供給する。なお、各モータブラシ７３を固定しているブラシ保持プレート（通電装置）９１においてモータブラシ７３間が電気的に導通しないように、ブラシ保持プレート９１はモータブラシ７３ごとに分断される。また、前記各モータブラシ７３と前記円盤形状の給電部７２の整流子片７４、スリップリング部７５により通電装置が構成され、この通電装置はロータ５５の回転軸ｘ上で軸受け５８よりマグネット５７の取り付け側とは逆の外側に配設されている。また、図４（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ’断面を示している。

８１は、モータブラシ７３が保持されたブラシ保持プレート９１を所定位置に固定して、前記各モータブラシ７３と、前記円盤形状の給電部７２の整流子片７４、スリップリング部７５により構成される通電装置を内部に収納するためのブラシ保持プレート固定部材であり、図５に示すようにブラシ保持プレート９１を所定位置に固定するための取付孔などが形成されている。なお、図５（ｂ）は同図（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面を示している。
１００はセンサ部５１の電源供給端子が内部に構成されている電源供給端子内蔵部である。

次に、動作について説明する。
このＥＧＲバルブ装置は、ロータ５５のマグネット５７、ステータコア５３、コイル５４を備えたモータ回転部と、各モータブラシ７３と前記円盤形状の給電部７２に構成された整流子片７４、スリップリング部７５を備えた通電装置とを備え、ロータ側がマグネットでありステータ側がコイルである直流モータを駆動源としてバルブの開閉を行う構成であり、ステータ側のコイル５４に供給する電流およびその方向を、円盤形状の給電部７２の整流子片７４とスリップリング部７５によりロータ５５の回転位置に応じて切り替える。
電源供給端子内蔵部１００に構成されている電源供給端子から入力された直流電源は、ブラシ保持プレート９１に保持されたモータブラシ７３へ供給される。このモータブラシ７３へ供給された直流電源は、ロータ５５とともに一体的に回転する円盤形状の給電部７２の整流子片７４とスリップリング部７５間の結線構造により前記ロータ５５の位置に応じて整流され、つまり、前記ロータ５５の位置に応じて電源を供給するコイル５４が決定され、さらにその電流方向が決定され、別のモータブラシ７３を介してステータ５３の各コイル５４へ供給される。この結果、コイル５４に発生した磁界とロータ５５のマグネット５７の磁界との相互作用により、ＥＧＲバルブ装置のモータ回転部のロータ５５に回転トルクが発生し、ロータ５５が回転する。このロータ５５が回転すると、ロータ５５の中空部の内面部に形成されたネジ部５６と螺合しているネジ部を有したバルブ駆動軸６０は、前記ロータ５５の回転方向に応じ、その軸方向に直線的に移動する。

バルブ駆動軸６０がロータ５５の中空部から突出する方向へ移動する場合には、バルブ駆動軸６０、バルブシャフト当接部材６１はスプリング６３による付勢力に抗して図示していないバルブを押し下げて、前記バルブを開動方向へ駆動し、バルブ開度を増加させる。一方、バルブ駆動軸６０がロータ５５の中空部内へ入り込む方向へ移動する場合には、バルブ駆動軸６０、バルブシャフト当接部材６１は前記バルブが閉動するための駆動力としては作用せず、バルブ駆動軸６０がロータ５５の中空部内へ入り込んだ量だけ、前記バルブはスプリング６３による付勢力により閉動方向へ付勢され移動し、バルブ開度を減少させる。
ロータ５５は、ロータ５５に取付けられたマグネット５７の両端付近で軸受け５８，５９によりバルブ駆動部の外套部材５２へ回動自在に固定されており、さらに各モータブラシ７３と前記円盤形状の給電部７２に構成された整流子片７４、スリップリング部７５を備えた通電装置は、前記軸受け５８よりもセンサ部５１側でロータ５５に取り付けられているため、軸受け５８，５９間の距離が小さくなり、構造上の剛性が増し、バルブの開閉動作に伴いロータ５５の軸方向に作用する反力によるロータ５５自体の軸方向における位置ずれの発生がなくなる。
また、各モータブラシ７３と前記円盤形状の給電部７２に構成された整流子片７４、スリップリング部７５を備えた通電装置は、ロータ５５の回転軸ｘ上で前記軸受け５８よりもセンサ部５１側でロータ５５の延長部５５ｂの端に取り付けられていることから、バルブの開閉動作に伴うロータ５５の軸方向に作用する反力による前記円盤形状の給電部７２への機械的なたわみなどの影響は前記軸受け５８，５９により解消されて、前記円盤形状の給電部７２の整流子片７４、スリップリング部７５への前記影響を極力小さくすることが可能となる。

また、軸受け５８は遮蔽部材７１にその外輪外周部が嵌着され、遮蔽部材７１が前記通電装置と前記軸受け５８との間で、バルブ駆動部のセンサ部５１側の開口面、すなわちモータ回転部の通電装置側の開口面を遮蔽しており、前記軸受け５８のシール効果と、モータブラシなどの摩耗により発生する摩耗粉などの異物のモータ回転部への侵入防止効果を同時に実現できる。
次に、このＥＧＲバルブ装置の組み立て手順について説明する。
先ず、外套部材５２の内部へステータコア５３、コイル５４、軸受け５９、ロータ５５などのバルブ駆動部を組み付け、その後、外套部材５２によりその周囲が覆われているバルブ駆動部のセンサ部５１側の開口面を遮蔽部材７１で塞ぐ。このとき軸受け５８の外輪外周面が遮蔽部材７１と、また軸受け５８の内輪の内周面がロータ５５の延長部５５ｂの外周面と嵌着するようにしてバルブ駆動部のセンサ部５１側の開口面を遮蔽部材７１で塞ぐ。図７はこの状態を示している。
次に、図５に示したブラシ保持プレート固定部材８１を外套部材５２の端部内面に挿入するように外套部材５２へ組み付ける。
この状態から図６に示す円盤形状の給電部７２をその環状凸部７２ａによりロータ５５の延長部５５ｂに形成された環状凹部５５ａに嵌着して固定する。

次に、図４に示す各モータブラシ７３が所定の位置に保持されたブラシ保持プレート９１を前記外套部材５２の端部内面に挿入したブラシ保持プレート固定部材８１の所定位置へ配置し固定する。図３はこの状態を示している。なお、ブラシ保持プレート９１をブラシ保持プレート固定部材８１の所定位置へあらかじめ配置し固定した後に、そのブラシ保持プレート固定部材８１を外套部材５２の端部内面に挿入してもよい。
その後、各モータブラシ７３ごとにブラシ保持プレート９１を分割し、各モータブラシ間を電気的に分離する。このとき各モータブラシ７３は、円盤形状の給電部７２の整流子片７４またはスリップリング部７５と電気的に接触した状態にある。
従って、モータ回転部を外套部材５２内へ組み込んだ後に、前記各モータブラシ７３と前記円盤形状の給電部７２の整流子片７４、スリップリング部７５により構成される通電装置を前記モータ回転部のロータ５５の延長部５５ｂへ組み付けることが出来るため、モータ回転部と通電装置とをそれぞれ別工程として組み立てることができ、組み立ての際の作業性を向上できるＥＧＲバルブ装置が得られる効果がある。

以上のように、この発明に係るＥＧＲバルブ装置は、車載用の排気ガスの再循環系の信頼性を向上するのに適している。

特許文献１に開示された従来のＥＧＲバルブ装置の縦断面図である。 この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ装置の構成を示す構造図である。 この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ装置のモータ回転部と通電装置の構成を示す構造図である。 この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ装置の通電装置のブラシおよびブラシ保持プレートの構成を示す構造図である。 この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ装置のブラシ保持プレート固定部材の構成を示す構造図である。 この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ装置の通電装置における円盤形状の給電部に構成された整流子片とスリップリング部を示す構造図である。 この発明の実施の形態１によるＥＧＲバルブ装置におけるモータ回転部の通電装置取付け側の構成を示す構造図である。

符号の説明

１ バルブボディ、２ モータケース、３ コネクタ端子、１１ バルブ、１２ シート、１３ ガイドブッシュ、１４ シャフト、１５ ガイドシール、１６ ガイドプレート、１７ ガイドシールカバー、１８ スプリングシート、１９ スプリング、２０ モータ、２１ ロータ、２２ コイル、２３ ヨーク、２４ マグネット、２５ スライドボール、２６ ロータシャフト、２７ 軸受け、２８ コミュテータ（整流子）、２９ ブラシスプリング、３０ モータブラシ、３１ モータシャフト、４０ ポジションセンサ、５１センサ部、５２ 外套部材、５３ ステータコア、５４ コイル、５５ ロータ、５６ ネジ部、５７ マグネット、５８ 軸受け、５９軸受け、６０ バルブ駆動軸、６１ バルブシャフト当接部材、６２ スプリング係合板、６３ スプリング、６４ 筺体、６５ 当接部、７１ 遮蔽部材、７２ 給電部、７３ モータブラシ、７４ 整流子片、７５ スリップリング部、９１ ブラシ保持プレート、８１ ブラシ保持プレート固定部材、１００ 電源供給端子内蔵部。

Claims (3)

1. ステータコアの周方向に所定数のコイルを配設したステータと、該ステータの前記コイルと対応する外周面に複数のマグネットが装着されたロータとを有したモータ回転部と、
   該モータ回転部の前記ロータの回転をもとにバルブを直動的に駆動するバルブ駆動機構と、
   供給された直流電源を前記ロータの位置に応じて整流し、前記ステータのコイルへ供給すると共に前記ロータと一体的に回転し、円盤形状の給電部に一体的に構成された整流子片およびスリップリング部と、前記給電部とモータブラシとを有する通電装置と、
   前記マグネットが装着された前記ロータを前記ステータに対し回動自在に支持し、前記通電装置と前記ロータとの間に設けられた一方の軸受けと、他方の軸受けとからなる一対の軸受けと、
   前記通電装置と前記一方の軸受けとの間を遮蔽すると共に前記一方の軸受けの軸方向のずれを防止する遮蔽部材と、
   前記他方の軸受けを軸方向及び径方向から支承する筺体と、
   前記筺体内に設けられ前記他方の軸受けと当接する当接部とを備えたことを特徴とするＥＧＲバルブ装置。
2. 前記遮蔽部材は、前記マグネットが取付けられた前記ロータの延長部の外周面に内輪内周面が固着されている前記一方の軸受けの外輪外周面を嵌着し、前記一方の軸受けをシールするとともに前記モータ回転部の前記通電装置側の開口面を塞いで、前記通電装置と前記一方の軸受けとの間に配設されていることを特徴とする請求項１記載のＥＧＲバルブ装置。
3. 前記通電装置は、組み上げられた前記モータ回転部の前記ロータの延長部位置へ組み付けることを特徴とする請求項１記載のＥＧＲバルブ装置。

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