JP5549696B2 - Egr装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気ガスを吸気側に還流するEGR装置に関する。
従来から、EGR装置では、還流される排気ガス(以下、EGRガスと呼ぶ。)の熱が電動機や減速機に伝わるのを抑制するため、様々な対策が考えられている。例えば、特許文献1のEGR装置は、電動機や減速機を収容するハウジングと、このハウジングに嵌まってEGRガスの流路の一部を形成するとともに弁体を収容するノズルとを備え、ノズルとハウジングとの間に空気層を形成している。つまり、特許文献1のEGR装置は、EGRガスからハウジングへの伝熱路に空気層を介在させることで、EGRガスから電動機や減速機への伝熱を抑制している。
ところで、例えば、固化したデポジットによる弁体固着の防止に対する信頼性を高めるべく、EGRガスの流れに関して弁体をクーラの上流側に配し、デポジットの軟化を促進する構成を考えた場合、EGRガスは高温のまま流路形成部を通過するためEGRガスとハウジングとの温度差はさらに拡大する。この結果、EGRガスからハウジングを経て電動機や減速機に向かう熱流束がさらに増加して、電動機や減速機の被熱量が増加する虞が高まる。
そこで、図10に示すEGR装置100のように、電動機、減速機およびこれらを収容するハウジング等からなる駆動部101と、EGRガスの流路を形成して弁体を収容する流路形成部102とを別体とし、駆動部101と流路形成部102とをネジ103により締結して一体化する構成が考えられている。
そして、EGR装置100によれば、駆動部101側の締結部104と流路形成部102側の締結部105との間に断熱材106が挟まれ、流路形成部102を経由するEGRガスから駆動部101への伝熱が抑制されている。
しかし、断熱材106を挟んで伝熱するようにしても伝熱量の抑制は不充分であり、更なる対策が必要である。
特許第4687540号公報
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動部と流路形成部とを別体に設けるとともに所定の締結部材により締結して一体化したEGR装置において、EGRガスから駆動部への伝熱を抑制することにある。
第1発明のEGR装置は、流路形成部、駆動部、流路側締結部、およびアーム部を備える。流路形成部は、内燃機関の排気ガスを吸気側に還流するEGR流路の一部をなす空間を有し、空間にEGR流路を開閉する弁体を収容するものであり、駆動部は、流路形成部と接触しないように配置され、弁体を駆動する駆動力を発生するとともに発生した駆動力を弁体に伝達するものである。
また、流路側締結部は、流路形成部と駆動部とを所定の締結部材により締結するための締結部の一部であって、流路形成部と一体に設けられたものである。そして、アーム部は駆動部と一体に設けられるものであり、駆動部から遠ざかるように、かつ、流路形成部および流路側締結部に接触しないように駆動部から突き出て曲がりを形成し、曲がりの先に駆動側締結部を有する。ここで、駆動側締結部とは、締結部の一部であって流路側締結部と所定の断熱層を介して締結されるものである。
また、弁体は、棒状の軸部と一体になってポペット弁を形成する。そして、軸部の軸を中心軸として内外周を定義するとともに、軸部の軸の方向に軸方向を定義すると、アーム部は、曲がりにより流路側締結部を軸方向一端側、他端側、および、外周側でU字状に包囲する。
これにより、EGRガスの熱は、流路形成部から流路側締結部、断熱層およびアーム部を経て駆動部に伝わる。また、アーム部において、EGRガスの熱は、断熱層からアーム部の駆動側締結部に伝わった後、曲がりを経て駆動部に伝わる。このため、アーム部を設けることにより、EGRガスから駆動部への伝熱路を延長して伝熱抵抗を大きくすることができるとともに、空中への放熱面積を増やして空中への放熱量を増やすことができる。
以上により、駆動部と流路形成部とを別体に設けるとともに所定の締結部材により締結して一体化したEGR装置において、EGRガスから駆動部への伝熱を抑制することができる。
また、第1発明に従属する第2発明のEGR装置によれば、アーム部は、曲がりの先または曲がりの途中に、流路形成部または流路側締結部に接触する接触部を有する。
これにより、流路形成部と駆動部とを互いに位置決めすることができる。
なお、接触部により流路形成部または流路側締結部とアーム部とを接触させることで、断熱層を介さない伝熱路が形成される。
しかし、位置決めに必要な接触面積はさほど大きいものではないので、接触部を経由する流路形成部または流路側締結部からアーム部への伝熱量もさほど大きくならない。また、アーム部における熱の流れに関して接触部の下流側に曲がりが存在するので、接触部の下流側で伝熱抵抗が大きく、かつ放熱面積が大きい部分を確保でき、接触部を経てアーム部に伝わった熱が、さらに駆動部まで伝わるのを抑制することができる。
さらに、第2発明に従属する第3発明のEGR装置によれば、断熱層は、所定の形状に設けられた断熱材であり、流路側締結部と駆動側締結部とは、締結部材の締結力により断熱材を挟んで一定の厚さに保っている。そして、接触部は、締結部材の締結力により、断熱材の厚さの方向と略一致する方向に押されて流路形成部または流路側締結部に圧接している。
これにより、断熱材にクリープが生じても、接触部が流路形成部または流路側締結部に圧接していることで、締結部材の締結力が弱まるのを抑制することができる。
第4発明のEGR装置は、流路形成部、駆動部、駆動側締結部、およびアーム部を備える。また、駆動側締結部は、流路形成部と駆動部とを所定の締結部材により締結するための締結部の一部であって、駆動部と一体に設けられたものである。そして、アーム部は、流路形成部と一体に設けられるものであり、流路形成部から遠ざかるように、かつ、駆動部および駆動側締結部に接触しないように流路形成部から突き出て曲がりを形成し、曲がりの先に流路側締結部を有する。ここで、流路側締結部とは、締結部の一部であって駆動側締結部と所定の断熱層を介して締結されるものである。
また、弁体は、棒状の軸部と一体になってポペット弁を形成する。そして、軸部の軸を中心軸として内外周を定義するとともに、軸部の軸の方向に軸方向を定義すると、アーム部は、曲がりにより駆動側締結部を軸方向一端側、他端側、および、外周側でU字状に包囲する。
これにより、第1発明と同様の作用効果を奏することができる。
また、第4発明に従属する第5発明のEGR装置によれば、アーム部は、曲がりの先または曲がりの途中に、駆動部または駆動側締結部に接触する接触部を有する。
これにより、第2発明と同様の作用効果を奏することができる。
さらに、第5発明に従属する第6発明のEGR装置によれば、断熱層は、所定の形状に設けられた断熱材であり、流路側締結部と駆動側締結部とは、締結部材の締結力により断熱材を挟んで一定の厚さに保っている。そして、接触部は、締結部材の締結力により、断熱材の厚さの方向と略一致する方向に押されて駆動部または駆動側締結部に圧接している。
これにより、第3発明と同様の作用効果を奏することができる。
EGR装置の全体を示す斜視図である(実施例1)。 EGR装置の内部を示す部分断面図である(実施例1)。 EGR装置の内部を示す部分断面図である(実施例1)。 EGR装置の要部を示す部分断面図である(実施例1)。 図4のV−V断面図である(実施例1)。 EGR装置の全体を示す斜視図である(実施例2)。 EGR装置の要部を示す部分断面図である(実施例2)。 図7のVIII−VIII断面図である(実施例2)。 EGR装置の要部を示す部分断面図である(実施例3)。 EGR装置の要部を示す部分断面図である(従来例)。
実施形態のEGR装置を実施例に基づき説明する。
〔実施例1の構成〕
実施例1のEGR装置1の構成を、図1〜図5を用いて説明する。
EGR装置1は、内燃機関(図示せず。)の排気ガスを吸気側に還流するものであり、流路形成部2と駆動部3とを別体に設けるとともに、流路側締結部4と駆動側締結部5とをネジ6より締結して一体化したものである。そして、EGR装置1は、EGRガスから駆動部3への伝熱を抑制するため、以下のような流路形成部2、駆動部3、流路側締結部4、およびアーム部7を備えている。
流路形成部2は、内燃機関の排気ガスを吸気側に還流するEGR流路9の一部をなす空間10を有し、空間10にEGR流路9を開閉する弁体11を収容するものである。ここで、弁体11は傘状に設けられており、棒状の軸部12と一体になってポペット弁を形成している。そして、弁体11は、空間10に露出する弁座13に着座することでEGR流路9を閉鎖し、弁座13から離座することでEGR流路9を開放する。また、軸部12は、流路形成部2に装着された軸受14により、直線的に進退自在に支持されている。
駆動部3は、流路形成部2と接触しないように配置され、弁体11を駆動する駆動力を発生するとともに発生した駆動力を弁体11に伝達するものである。つまり、駆動部3は、EGR流路9の開側に弁体11を駆動する駆動力を発生する電動機(図示せず。)、発生した駆動力を弁体11に伝達する減速機(図示せず。)、電動機や減速機を収容するハウジング16を有する。
なお、EGR装置1では、弁体11をEGR流路9の閉側に付勢するコイルスプリング17が、流路形成部2および駆動部3に跨って収容されている。ここで、コイルスプリング17は、流路形成部2により一端を支持されるとともに、軸部12に固定されたスプリング座18により他端を支持されて軸部12と同軸にセットされている。
流路側締結部4は、流路形成部2と駆動部3とをネジ6により締結するための締結部19の一部であって、流路形成部2と一体に設けられたものである。流路側締結部4は、例えば、流路形成部2の内、コイルスプリング17を収容する筒部20の外側から、コイルスプリング17や軸部12の軸方向に対して垂直に伸びており、筒部20の周囲で180°離れて2箇所に設けられている(以下、「コイルスプリング17や軸部12の軸方向」を軸方向と略して呼び、軸方向の一端側、他端側をコイルスプリング17の一端、他端に従って定義する。また、コイルスプリング17や軸部12の軸方向を基準として径方向および周方向を定義する。)。そして、それぞれの流路側締結部4には、雌ネジ穴21が軸方向と平行に設けられている。
アーム部7は、ハウジング16と一体に設けられるものであり、ハウジング16から径方向に遠ざかるように、かつ、流路形成部2および流路側締結部4に接触しないようにハウジング16から突き出て曲がり23a、23bを形成し、曲がり23bの先に駆動側締結部5を有する。ここで、駆動側締結部5とは、締結部19の一部であって流路側締結部4と断熱層24を介して締結されるものであって、ハウジング16と一体に設けられている。
そして、アーム部7は、曲がり23a、23bにより流路側締結部4を軸方向一端側、他端側および外周側でU字状に包囲するように設けられている。つまり、アーム部7は、ハウジング16から径方向外側に直線的に突き出た後、曲がり23aで軸方向一端側に向かって曲がり、さらに、曲がり23bで径方向内側に向かって曲がる。そして、駆動側締結部5は、曲がり23bよりも先端側の径方向内側に向かう部分に設けられている。
また、アーム部7は、例えば、ハウジング16の内、コイルスプリング17を収容する筒部25の外側から、軸方向に対して垂直に交差するように設けられており、2つの流路側締結部4に対応して筒部25の周囲で180°離れて2箇所に設けられている。そして、それぞれのアーム部7において駆動側締結部5には、雌ネジ穴21が軸方向と平行に設けられている。なお、駆動側締結部5の軸方向一端側には、ネジ6の頭部26の座面27が設けられており、頭部26は、ワッシャ28を介して座面27に当接して駆動側締結部5に締結力を及ぼしている。
また、断熱層24は、例えば、所定の形状に設けられた断熱材29であり、流路側締結部4と駆動側締結部5とは、ネジ6の締結力により断熱材29を軸方向に挟んで一定の厚さに保っている。
なお、断熱材29は、例えば、シリコンスポンジを材料とするものである。また、流路形成部2と流路側締結部4との一体物は、例えば、ステンレスや鋳鉄等の鉄合金を素材とするものであり、ハウジング16とアーム部7との一体物は、例えば、アルミニウム合金を素材とするものである。
また、アーム部7は、駆動側締結部5の先に、流路形成部2に接触する接触部31を有する。ここで、接触部31は、径方向内側に向かう部分の先端、つまり、アーム部7の先端に設けられており、互いに垂直な3つの接触面32a、32b、32cを有する。ここで、接触面32aは軸方向に垂直であり、接触面32bは軸方向に平行である。また、流路形成部2には、接触面32a〜32cのそれぞれが面接触する被接触面33a、33b、33cが設けられている。
また、被接触面33a〜33cを有する被接触部34は、筒部20から部分的に外周側に膨出するように設けられている。そして、接触部31と被接触部34とは、接触面32a〜32cが凸をなすとともに被接触面33a〜33cが凹をなし、互いに嵌合し合って接触している。
さらに、接触部31と被接触部34とは、ネジ6による流路側締結部4と駆動側締結部5との締結によって、接触面32aと被接触面33aとの面接触において軸方向に強力に力を及ぼしあっている。つまり、接触部31は、ネジ6の締結力により、断熱材29の厚さの方向(軸方向)と略一致する方向に押されて被接触部34に圧接している。
〔実施例1の効果〕
実施例1のEGR装置1によれば、アーム部7はハウジング16と一体に設けられるものであり、ハウジング16から遠ざかるように、かつ、流路形成部2および流路側締結部4に接触しないようにハウジング16から突き出て曲がり23a、23bを形成し、曲がり23bの先に駆動側締結部5を有する。
これにより、空間10をEGRガスが流れると、EGRガスの熱は、流路形成部2から流路側締結部4、断熱層24およびアーム部7を経てハウジング16に伝わる。また、アーム部7において、EGRガスの熱は、断熱層24から駆動側締結部5に伝わった後、曲がり23b、23aを経てハウジング16に伝わる。
このため、アーム部7を設けることにより、EGRガスから駆動部3への伝熱路を延長して伝熱抵抗を大きくすることができるとともに、空中への放熱面積を増やして空中への放熱量を増やすことができる。
以上により、EGR装置1において、EGRガスから駆動部3への伝熱を抑制することができる。
また、アーム部7は、曲がり23bの先に接触部31を有する。
これにより、流路形成部2と駆動部3とを互いに位置決めすることができる。
なお、接触部31により流路形成部2とアーム部7とを接触させることで、断熱層24を介さない伝熱路が形成される。
しかし、位置決めに必要な接触面積はさほど大きいものではないので、接触部31を経由する流路形成部2からアーム部7への伝熱量もさほど大きくならない。また、アーム部7における熱の流れに関して接触部31の下流側に駆動側締結部5、曲がり23b、23aが存在するので、接触部31の下流側で伝熱抵抗が大きく、かつ放熱面積が大きい部分を充分に確保できる。このため、接触部31を経てアーム部7に伝わった熱が、さらに駆動部3まで伝わるのを確実に抑制することができる。
なお、接触部31と被接触部34との接触において、互いに垂直な3面(接触面32a〜32c)がそれぞれ互いに垂直な3面(被接触面33a〜33c)に接触することで、流路形成部2と駆動部3とを、より確実に位置決めすることができる。
さらに、断熱層24は断熱材29であり、流路側締結部4と駆動側締結部5とは、ネジ6の締結力により断熱材29を挟んで一定の厚さに保っている。そして、接触部31は、ネジ6の締結力により、断熱材29の厚さの方向(軸方向)と略一致する方向に押されて流路形成部2に圧接している。
これにより、断熱材29にクリープが生じても、接触部31が流路形成部2に圧接していることで、ネジ6の締結力が弱まるのを抑制することができる。
〔実施例2〕
実施例2のEGR装置1によれば、図6〜図8に示すように、被接触部34が流路側締結部4の先端の軸方向一端側に設けられ、接触部31は、被接触部34を覆うように、アーム部7において曲がり23bと略同一の位置に設けられている。そして、接触部31と被接触部34とは、接触面32a〜32cが凹をなすとともに被接触面33a〜33cが凸をなし、互いに嵌合し合って接触している。なお、接触面32a、32bは、曲がり23bの内側に設けられている。
このように接触部31および被接触部34を設ける場合でも、断熱層24を介さない伝熱路に関して接触部31の下流側に曲がり23aが存在するので、接触部31の下流側で伝熱抵抗が大きく、かつ放熱面積が大きい部分を充分に確保できる。このため、接触部31を経てアーム部7に伝わった熱が、さらに駆動部3まで伝わるのを確実に抑制することができる。
〔実施例3〕
実施例3のEGR装置1によれば、図9に示すように、駆動側締結部5は、筒部25の外側から径方向に伸びており、筒部25の周囲で180°離れて2箇所に設けられている。そして、それぞれの駆動側締結部5には、雌ネジ穴21が軸方向と平行に設けられている。
また、アーム部7は、流路形成部2と一体に設けられるものであり、流路形成部2から径方向に遠ざかるように、かつ、ハウジング16および駆動側締結部5に接触しないように流路形成部2から突き出て曲がり23a、23bを形成し、曲がり23bの先に流路側締結部4を有する。そして、流路側締結部4と駆動側締結部5とは断熱材29を介してネジ6により締結される。
そして、アーム部7は、曲がり23a、23bにより駆動側締結部5を軸方向一端側、他端側および外周側でU字状に包囲するように設けられている。つまり、アーム部7は、流路形成部2から径方向外側に直線的に突き出た後、曲がり23aで軸方向他端側に向かって曲がり、さらに、曲がり23bで径方向内側に向かって曲がる。そして、流路側締結部4は、曲がり23bよりも先端側の径方向内側に向かう部分に設けられている。
また、アーム部7は、例えば、筒部20の外側から軸方向に対して垂直に交差するように設けられており、2つの駆動側締結部5に対応して筒部20の周囲で180°離れて2箇所に設けられている。そして、それぞれのアーム部7において流路側締結部4には、雌ネジ穴21が軸方向と平行に設けられている。なお、流路側締結部4の軸方向他端側には、座面27が設けられており、頭部26は、ワッシャ28を介して座面27に当接して流路側締結部4に締結力を及ぼしている。
さらに、アーム部7は、流路側締結部4の先に、ハウジング16に接触する接触部31を有する。ここで、接触部31は、実施例1と同様の接触面32a〜32cを有し、ハウジング16には、実施例1と同様の被接触部34および被接触面33a〜33cが設けられている。すなわち、被接触面33a〜33cを有する被接触部34は、筒部25から部分的に外周側に膨出するように設けられ、接触部31と被接触部34とは、接触面32a〜32cが凸をなすとともに被接触面33a〜33cが凹をなし、互いに嵌合し合って接触している。
〔変形例〕
EGR装置1の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例のEGR装置1には、流路形成部2と駆動部3との位置決めのために接触部31が設けられていたが、他の手段や構造等により位置決めすることで、EGR装置1から接触部31を省略してもよい。
また、実施例のEGR装置1によれば、断熱層24は、所定の形状に設けられた断熱材29であったが、断熱層24を空気層により形成してもよい。
また、実施例のEGR装置1によれば、弁体11は、軸部12と一体になってポペット弁を形成していたが、例えば、弁体11を円板状に設けるとともに回転軸と一体化してバタフライ弁とし、バタフライ弁によりEGR流路9を開閉するようにしてもよい。
さらに、アーム部7、接触部31および被接触部34等は、本発明の作用効果を奏する範囲において様々な態様を採用することができる。
1 EGR装置 2 流路形成部 3 駆動部 4 流路側締結部 5 駆動側締結部 6 ネジ 7 アーム部 9 EGR流路 10 空間 11 弁体 19 締結部 23a、23b 曲がり 24 断熱層

Claims (6)

  1. 内燃機関の排気ガスを吸気側に還流するEGR流路(9)の一部をなす空間(10)を有し、この空間(10)に前記EGR流路(9)を開閉する弁体(11)を収容する流路形成部(2)と、
    この流路形成部(2)と接触しないように配置され、前記弁体(11)を駆動する駆動力を発生するとともに発生した駆動力を前記弁体(11)に伝達する駆動部(3)と、
    前記流路形成部(2)と前記駆動部(3)とを所定の締結部材(6)により締結するための締結部(19)の一部であって、前記流路形成部(2)と一体に設けられた流路側締結部(4)と、
    前記駆動部(3)と一体に設けられるものであり、前記駆動部(3)から遠ざかるように、かつ、前記流路形成部(2)および前記流路側締結部(4)に接触しないように前記駆動部(3)から突き出て曲がり(23a、23b)を形成し、この曲がり(23a、23b)の先に、前記締結部(19)の一部であって前記流路側締結部(4)と所定の断熱層(24)を介して締結される駆動側締結部(5)を有するアーム部(7)とを備え
    前記弁体(11)は、棒状の軸部(12)と一体になってポペット弁を形成し、この軸部(12)の軸を中心軸として内外周を定義するとともに、前記軸部(12)の軸の方向に軸方向を定義すると、
    前記アーム部(7)は、前記曲がり(23a、23b)により前記流路側締結部(4)を軸方向一端側、他端側、および、外周側でU字状に包囲することを特徴とするEGR装置(1)。
  2. 請求項1に記載のEGR装置(1)において、
    前記アーム部(7)は、前記曲がり(23a、23b)の先または前記曲がり(23a、23b)の途中に、前記流路形成部(2)または前記流路側締結部(4)に接触する接触部(31)を有することを特徴とするEGR装置(1)。
  3. 請求項2に記載のEGR装置(1)において、
    前記断熱層(24)は、所定の形状に設けられた断熱材(29)であり、
    前記流路側締結部(4)と前記駆動側締結部(5)とは、前記締結部材(6)の締結力により前記断熱材(29)を挟んで一定の厚さに保っており、
    前記接触部(31)は、前記締結部材(6)の締結力により、前記断熱材(29)の厚さの方向と略一致する方向に押されて前記流路形成部(2)または前記流路側締結部(4)に圧接していることを特徴とするEGR装置(1)。
  4. 内燃機関の排気ガスを吸気側に還流するEGR流路(9)の一部をなす空間(10)を有し、この空間(10)に前記EGR流路(9)を開閉する弁体(11)を収容する流路形成部(2)と、
    この流路形成部(2)と接触しないように配置され、前記弁体(11)を駆動する駆動力を発生するとともに発生した駆動力を前記弁体(11)に伝達する駆動部(3)と、
    前記流路形成部(2)と前記駆動部(3)とを所定の締結部材(6)により締結するための締結部(19)の一部であって、前記駆動部(3)と一体に設けられた駆動側締結部(5)と、
    前記流路形成部(2)と一体に設けられるものであり、前記流路形成部(2)から遠ざかるように、かつ、前記駆動部(3)および前記駆動側締結部(5)に接触しないように前記流路形成部(2)から突き出て曲がり(23a、23b)を形成し、この曲がり(23a、23b)の先に前記締結部(19)の一部であって前記駆動側締結部(5)と所定の断熱層(24)を介して締結される流路側締結部(4)を有するアーム部(7)とを備え
    前記弁体(11)は、棒状の軸部(12)と一体になってポペット弁を形成し、この軸部(12)の軸を中心軸として内外周を定義するとともに、前記軸部(12)の軸の方向に軸方向を定義すると、
    前記アーム部(7)は、前記曲がり(23a、23b)により前記駆動側締結部(5)を軸方向一端側、他端側、および、外周側でU字状に包囲することを特徴とするEGR装置(1)。
  5. 請求項4に記載のEGR装置(1)において、
    前記アーム部(7)は、前記曲がり(23a、23b)の先または前記曲がり(23a、23b)の途中に、前記駆動部(3)または前記駆動側締結部(5)に接触する接触部(31)を有することを特徴とするEGR装置(1)。
  6. 請求項5に記載のEGR装置(1)において、
    前記断熱層(24)は、所定の形状に設けられた断熱材(29)であり、
    前記流路側締結部(4)と前記駆動側締結部(5)とは、前記締結部材(6)の締結力により前記断熱材(29)を挟んで一定の厚さに保っており、
    前記接触部(31)は、前記締結部材(6)の締結力により、前記断熱材(29)の厚さの方向と略一致する方向に押されて前記駆動部(3)または前記駆動側締結部(5)に圧接していることを特徴とするEGR装置(1)。
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