JP5717556B2 - Ｅｇｒバルブ - Google Patents

Description

この発明は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ装置）のＥＧＲ通路に設けられ、アクチュエータにより駆動されるＥＧＲバルブに関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１〜３に記載の技術が知られている。特に、特許文献１に記載のＥＧＲバルブのハウジングには、弁体を弁座に対して開閉させるためにアクチュエータにより往復運動（ストローク運動）される弁軸が、軸受を介して設けられる。そして、この弁軸とハウジングとの間にはシール部材が設けられ、弁軸と軸受との隙間から、ガスや異物、水分などがアクチュエータの側へ漏洩するのを防止するようになっている。

ＷＯ２０１０／１８６５０ 特開２００５−１２０９３２号公報 特開２００６−９０２００号公報

ところが、特許文献１に記載のＥＧＲバルブでは、シール部材のリップ部（シール部材が弁軸と接触する部位）が弁軸のストローク運動に対し、適正な位置に配置されていない場合に、次のような問題が考えられる。すなわち、ＥＧＲバルブがＥＧＲ装置において実際に使用されると、軸受における弁軸との摺動面や弁軸上にデポジットが付着したり堆積したりすることがある。この場合、異物やデポジットがシール部材のリップ部に乗り上げて噛み込まれることでシール部材にシール不良を生じさせるおそれがあった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、弁軸上に設けられたシール部材につき異物やデポジットの噛み込みによるシール不良を防止できるＥＧＲバルブを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＥＧＲガスの流路を有するハウジングと、流路に設けられた弁座と、弁座に着座可能に設けられた弁体と、弁体を弁座に対して移動させるために弁体と一体的に設けられた弁軸と、弁体と共に弁軸を軸方向へストローク運動させるための駆動手段と、ハウジングと弁軸との間に設けられ、軸方向に一端と他端を有し、弁軸をストローク運動可能に支持するための軸受と、ハウジングと弁軸との間にて軸受に隣接して設けられ、軸方向に一端と他端を有し、他端の側にて弁軸と接触するシール部を有し、ハウジングと弁軸との間をシールするためのシール部材と、ハウジングと弁軸との間にてシール部材に隣接して設けられ、軸方向に一端と他端を有し、ハウジングと弁軸との間をデポジットからガードするためのデポガード部材と、軸受の一端にシール部材の一端が隣接して配置され、シール部材の他端及びシール部にデポガード部材の一端が隣接して配置され、デポガード部材の他端が流路に面して配置されることとを備えたＥＧＲバルブにおいて、シール部材の一端に隣接する軸受の一端からシール部材のシール部の先端までの距離を第１の距離とし、流路に面するデポガード部材の他端からシール部材のシール部の先端までの距離を第２の距離とすると、第１の距離及び第２の距離を弁軸のストローク運動における最大ストロークよりも大きく設定し、シール部材の他端及びシール部からデポガード部材の一端までの距離を弁軸のストローク運動における最大ストロークよりも小さく設定したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、シール部材の一端に隣接する軸受の一端からシール部材のシール部の先端まで第１の距離を、弁軸の最大ストロークよりも大きく設定している。従って、弁体が弁座に対して全閉又は全開となった状態から弁軸を駆動手段により最大ストロークだけストローク運動させる。これにより、弁軸が軸受の側からシール部材の側へ向けて移動する場合には、弁軸の軸受との摺動部分が、シール部材のシール部の先端に達することがない。また、流路に面するデポガード部材の他端からシール部材のシール部の先端までの第２の距離を、弁軸の最大ストロークよりも大きく設定している。従って、弁体が弁座に対して全開又は全閉となった状態から弁軸を駆動手段により最大ストロークだけストローク運動させる。これにより、弁軸がデポガード部材の側からシール部材の側へ向けて移動する場合には、弁軸の流路に露出していた部分がシール部材のシール部の先端に達することがない。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、デポガード部材は、略筒形をなし、流路に面する他端の側が流路に対して凸形状をなすように形成され、デポガード部材の中心を弁軸が貫通することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、デポガード部材の流路に面する他端の側が流路に対して凸形状をなすので、流路を流れるデポジットがデポガード部材と弁軸との間に入り込み難い。また、デポガード部材の他端の側を凸形状にすることで、その凸形状の分だけデポガード部材の軸線方向の長さが拡張される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、シール部材は、略筒形をなし、ハウジングに形成された孔に直接圧入され、シール部材の中心を弁軸が貫通することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、ハウジングに形成された孔にシール部材が直接圧入され、そのシール部材の中心を弁軸が貫通するので、ハウジングとシール部材との間のシール性が保たれ、弁軸とシール部材との同軸度が保たれる。

請求項１に記載の発明によれば、ＥＧＲバルブの弁軸上に設けられたシール部材につき異物やデポジットの噛み込みによるシール不良を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、弁軸とシール部材との間へのデポジットの侵入を更に抑制することができ、凸形状を工夫することで第２の距離を調整することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、シール部材によるシール性を更に向上させることができる。

一実施形態に係り、全閉時のＥＧＲバルブを示す正断面図。 同実施形態に係り、全開時のＥＧＲバルブを示す正断面図。 同実施形態に係り、図１，２の主要部を示す拡大断面図。 同実施形態に係り、リップシールを弁軸の一部と共に示す断面図。 同実施形態に係り、デポガードプラグを示す正面図。 別の実施形態に係り、リップシールを弁軸の一部と共に示す断面図。

以下、本発明におけるＥＧＲバルブを具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、全閉時のＥＧＲバルブ１を正断面図により示す。図２に、全開時のＥＧＲバルブ１を正断面図により示す。ＥＧＲバルブ１は、エンジンから排出される排気ガスの一部（ＥＧＲガス）を吸気通路へ戻すＥＧＲ通路に設けられ、ＥＧＲガス流量を制御するために使用される。ＥＧＲバルブ１は、ハウジング２と、ハウジング２に形成されたＥＧＲガスの流路３と、流路３の途中に設けられた弁座４と、弁座４に着座可能に設けられた弁体５と、弁体５を弁座４に対して移動させるために弁体５と一体的に設けられた弁軸６と、弁体５と共に弁軸６を軸方向へ往復運動（ストローク運動）させるために出力軸７を回転させる駆動手段としてのアクチュエータ８とを備える。

ハウジング２に形成された流路３の両端は、ＥＧＲガスが導入される入口３ａと、ＥＧＲガスが導出される出口３ｂとなっている。弁座４は、流路３の途中に設けられ、流路３に連通する弁孔４ａを有する。

弁軸６は、アクチュエータ８と弁体５との間に設けられ、図１，２において、ハウジング２を垂直に貫通して配置される。弁体５は、弁軸６の下端に固定され、円錐形状をなし、その円錐面が弁座４に対して当接又は離間するようになっている。弁軸６の上端部には、スプリング受９が一体に設けられる。ハウジング２と弁軸６との間には、弁軸６をストローク運動可能に支持するために直列に配置された第１のスラスト軸受１０と第２のスラスト軸受１１が設けられる。各スラスト軸受１０，１１は、略筒形をなし、ハウジング２の中心に形成された組付孔２ａに嵌合されて固定される。第２のスラスト軸受１１は、軸方向に一端１１ａと他端１１ｂを有する。一端１１ａは、図１，２において下側に配置され、他端１１ｂは、図１，２において上側に配置され、第１のスラスト軸受１０に隣接する。

アクチュエータ８は、コイル２１を含むステータ２２と、ステータ２２の内側に設けられたマグネットロータ２３と、マグネットロータ２３の中心に設けられた出力軸７とを含む。これらの部材７，２１〜２３等が樹脂製のケーシング２４によりモールドされて覆われる。ケーシング２４には、横へ突出したコネクタ２５が一体に形成される。コネクタ２５には、コイル２１から延びる端子２６が設けられる。

出力軸７は、外周に雄ネジ７ａを有する。出力軸７の下端部は、弁軸６の先端部に設けられたスプリング受９に連結される。マグネットロータ２３は、ロータ本体２７と、ロータ本体２７の外周に一体的に設けられた円筒状のプラスチックマグネット２８とを含む。ロータ本体２７の上端部外周には、ケーシング２４との間に第１のラジアル軸受２９が設けられる。プラスチックマグネット２８の下端部内周には、第１のスラスト軸受１０との間に第２のラジアル軸受３０が設けられる。これら上下のラジアル軸受２９，３０によりマグネットロータ２３がステータ２２の内側にて回転可能に支持される。ロータ本体２７の中心には、出力軸７の雄ネジ７ａに螺合する雌ネジ２７ａが形成される。マグネットロータ２３と、下側の第２のラジアル軸受３０との間には、第１の圧縮スプリング３１が設けられる。弁軸６の上端部のスプリング受９と、第２のラジアル軸受３０との間には、弁軸６をマグネットロータ２３へ向けて付勢する第２の圧縮スプリング３２が設けられる。

図１に実線で示すように、弁体５が弁座４に着座した全閉状態において、マグネットロータ２３が一方向へ回転することにより、出力軸７の雄ネジ７ａとロータ本体２７の雌ネジ２７ａとの螺合関係により、第２の圧縮スプリング３２の付勢力に抗して、出力軸７が一方向へ回転しながらスラスト方向である図１の下方向へストローク運動する。この出力軸７のストローク運動により、弁軸６と共に弁体５が図１の下方向へストローク運動し、弁体５が弁座４から離れて開弁する。

一方、図２に示すように、弁体５が弁座４から最大限に離れた全開状態において、マグネットロータ２３が反対方向へ回転することにより、出力軸７の雄ネジ７ａとロータ本体２７の雌ネジ２７ａとの螺合関係と、第２の圧縮スプリング３２の付勢力により、出力軸７が反対方向へ回転しながらスラスト方向である図２の上方向へストローク運動する。この出力軸７のストローク運動により、弁軸６と共に弁体５が図２の上方向へストローク運動し、弁体５が弁座４に近付いて閉弁する。

図３に、図１，２の主要部を拡大断面図により示す。図１〜３に示すように、ハウジング２と弁軸６との間には、ハウジング２と弁軸６との間をシールするためのシール部材としてのリップシール１５が第２のスラスト軸受１１に隣接して設けられる。このリップシール１５は、略円筒形をなし、軸方向に一端１５ａと他端１５ｂを有する。図４に、リップシール１５を弁軸６の一部と共に断面図により示す。図１〜３に示すように、リップシール１５は、ハウジング２に形成された組付孔２ａに直接圧入され、リップシール１５の中心を弁軸６が貫通するようになっている。図４に示すように、この実施形態のリップシール１５は、二重筒構造をなし、外側の筒部１５ｃと内側のシール部としてのリップ部１５ｄを有する。この実施形態で、リップシール１５の一端１５ａ及び他端１５ｂは、筒部１５ｃの一端１５ａ及び他端１５ｂでもある。これに対し、リップ部１５ｄの先端１５ｅは、外側の筒部１５ｃの他端１５ｂの側に隣接して配置される。ここで、リップ部１５ｄの先端１５ｅは、リップ部１５ｄが弁軸６の外周と接触し始める先端を意味する。この実施形態では、一例として、リップ部１５ｄの先端１５ｅをリップシール１５の他端１５ｂよりもリップシール１５の内側に配置し、リップ部１５ｄの先端１５ｅを、リップシール１５の他端１５ｂの位置と一致させていない。

また、図１〜３に示すように、ハウジング２と弁軸６との間には、ハウジング２と弁軸６との間をデポジットからガードするためのデポガード部材としてのデポガードプラグ１６が、リップシール１５に隣接して設けられる。このデポガードプラグ１６は、略円筒形をなし、軸方向に一端１６ａと他端１６ｂを有する。図５に、デポガードプラグ１６を正面図により示す。図１〜３，５に示すように、デポガードプラグ１６は、流路３に面する他端１６ｂの側が流路３に対して凸形状をなすように形成され、その中心を弁軸６が貫通するようになっている。

ここで、第２スラスト軸受１１の一端１１ａには、リップシール１５の一端１５ａが隣接して配置される。リップシール１５の他端１５ｂ及びリップ部１５ｄの先端１５ｅには、デポガードプラグ１６の一端１６ａが隣接して配置される。また、デポガードプラグ１６の他端１６ｂは、流路３に面して配置される。そして、図３に示すように、第２のスラスト軸受１１、リップシール１５及びデポガードプラグ１６の配置と弁軸６との間には、以下のような関係が設定される。すなわち、リップシール１５の一端１５ａに隣接する第２のスラスト軸受１１の一端１１ａからリップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅまでの距離を第１の距離Ｌ１とする。また、流路３に面するデポガードプラグ１６の他端１６ｂからリップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅまでの距離を第２の距離Ｌ２とする。そして、これら第１の距離Ｌ１及び第２の距離Ｌ２を、弁軸６のストローク運動における最大ストロークＳＴ（図１参照）よりも大きくなるように設定している。すなわち、「Ｌ１＞ＳＴ」かつ「Ｌ２＞ＳＴ」の関係が成り立つように設定している。弁軸６の最大ストロークＳＴは、図１において、実線で示すように弁体５が全閉状態のときの弁軸６の下端の位置と、２点鎖線で示すように弁体５が全開状態のときの弁軸６の下端の位置との垂直方向の距離に相当する。この実施形態では、一例として、「Ｌ１＝Ｌ２＝６（ｍｍ）」及び「ＳＴ＝５（ｍｍ）」に設定することができる。

以上説明したこの実施形態のＥＧＲバルブ１によれば、リップシール１５の一端１５ａに隣接する第２のスラスト軸受１１の一端１１ａからリップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅまで第１の距離Ｌ１を、弁軸６の最大ストロークＳＴよりも大きく設定している。従って、図１に示すように、弁体５が弁座４に対して全閉となった状態から弁軸６を弁体５と共にアクチュエータ８により下方へ最大ストロークＳＴだけストローク運動させる。このとき、図１において、弁軸６が第２のスラスト軸受１１の側からリップシール１５の側へ向けて最大ストロークＳＴだけ移動するが、弁軸６の第２のスラスト軸受１１との摺動部分（図１にメッシュで示す部分）６ａが、リップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅに達することがない。つまり、摺動部分６ａが、リップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅを通過することがない。このため、摺動部分６ａに異物が付着していたとしても、その異物がリップシール１５のリップ部１５ｄに噛み込まれることがない。また、この実施形態では、流路３に面するデポガードプラグ１６の他端１６ｂからリップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅまでの第２の距離Ｌ２を、弁軸６の最大ストロークＳＴよりも大きく設定している。従って、図２に示すように、弁体５が弁座４に対して全開となった状態から弁軸６を弁体５と共にアクチュエータ８により上方へ最大ストロークＳＴだけストローク運動させる。このとき、図２において、弁軸６がデポガードプラグ１６の側からリップシール１５の側へ向けて最大ストロークＳＴだけ移動するが、弁軸６の流路３に露出していた露出部分（図２にメッシュで示す部分）６ｂが、リップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅに達することがない。つまり、露出部位６ｂが、リップシール１５のリップ部１５ｄの先端１５ｅを通過することがない。このため、露出部分６ｂにデポジットが付着していたとしても、そのデポジットがリップシール１５のリップ部１５ｄに噛み込まれることがない。この結果、弁軸６上に設けられたリップシール１５につき、異物やデポジットの噛み込みによるシール不良を防止することができる。また、異物やデポジットによるリップシール１５の摩耗を低減することができるので、ＥＧＲバルブ１におけるリップシール１５のロバスト性を向上させることができる。

この実施形態では、デポガードプラグ１６の流路３に面する他端１６ｂの側が流路３に対して凸形状をなしている。従って、流路３を流れるデポジットがデポガードプラグ１６と弁軸６との間に入り込み難い。このため、弁軸６とリップシール１５との間へのデポジットの侵入を更に抑制することができる。また、デポガードプラグ１６の他端１６ｂの側を凸形状にすることで、その凸形状の分だけデポガードプラグ１６の軸線方向の長さが拡張される。この結果、この凸形状を工夫することで上記した第２の距離Ｌ２を調整することができる。

この実施形態では、ハウジング２に形成された組付孔２ａにリップシール１５が直接圧入され、そのリップシール１５の中心を弁軸６が貫通している。従って、ハウジング２とリップシール１５との間のシール性が保たれ、弁軸６とリップシール１５との同軸度が保たれる。この意味からも、リップシール１５によるシール性を更に向上させることができる。

なお、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

（１）前記実施形態では、リップシール１５を二重筒構造として、内側のリップ部１５ｄの先端１５ｅをリップシール１５の他端１５ｂよりもリップシール１５の内側に配置し、リップ部１５ｄの先端１５ｅをリップシール１５の他端１５ｂの位置と一致させないように構成した。これに対し、図６に示すように、リップシール１５を二重筒構造として、内側のリップ部１５ｄの先端１５ｅをリップシール１５の他端１５ｂの位置と一致させるように構成してもよい。

（２）前記実施形態におけるリップシール１５及びデポガードプラグ１６の形状は、図１〜５に示す形状に限られるものではなく、適宜に変更してもよい。

この発明は、例えば、自動車用エンジンのＥＧＲ装置に使用されるＥＧＲバルブに利用することができる。

１ ＥＧＲバルブ
２ ハウジング
２ａ 組付孔
３ 流路
４ 弁座
５ 弁体
６ 弁軸
８ アクチュエータ（駆動手段）
１１ 第２のスラスト軸受
１１ａ 一端
１５ リップシール（シール部材）
１５ａ 一端
１５ｂ 他端
１５ｄ リップ部（シール部）
１５ｅ 先端
１６ デポガードプラグ（デポガード部材）
１６ａ 一端
１６ｂ 他端
Ｌ１ 第１の距離
Ｌ２ 第２の距離
ＳＴ 最大ストローク

Claims (3)

1. ＥＧＲガスの流路を有するハウジングと、
   前記流路に設けられた弁座と、
   前記弁座に着座可能に設けられた弁体と、
   前記弁体を前記弁座に対して移動させるために前記弁体と一体的に設けられた弁軸と、
   前記弁体と共に前記弁軸を軸方向へストローク運動させるための駆動手段と、
   前記ハウジングと前記弁軸との間に設けられ、軸方向に一端と他端を有し、前記弁軸をストローク運動可能に支持するための軸受と、
   前記ハウジングと前記弁軸との間にて前記軸受に隣接して設けられ、軸方向に一端と他端を有し、前記他端の側にて前記弁軸と接触するシール部を有し、前記ハウジングと前記弁軸との間をシールするためのシール部材と、
   前記ハウジングと前記弁軸との間にて前記シール部材に隣接して設けられ、軸方向に一端と他端を有し、前記ハウジングと前記弁軸との間をデポジットからガードするためのデポガード部材と、
   前記軸受の前記一端に前記シール部材の前記一端が隣接して配置され、前記シール部材の前記他端及び前記シール部に前記デポガード部材の前記一端が隣接して配置され、前記デポガード部材の前記他端が前記流路に面して配置されることと
   を備えたＥＧＲバルブにおいて、
   前記シール部材の前記一端に隣接する前記軸受の前記一端から前記シール部材の前記シール部の先端までの距離を第１の距離とし、前記流路に面する前記デポガード部材の前記他端から前記シール部材の前記シール部の先端までの距離を第２の距離とすると、前記第１の距離及び前記第２の距離を前記弁軸の前記ストローク運動における最大ストロークよりも大きく設定し、前記シール部材の前記他端及び前記シール部から前記デポガード部材の前記一端までの距離を前記弁軸の前記ストローク運動における最大ストロークよりも小さく設定したことを特徴とするＥＧＲバルブ。
2. 前記デポガード部材は、略筒形をなし、前記流路に面する前記他端の側が前記流路に対して凸形状をなすように形成され、前記デポガード部材の中心を前記弁軸が貫通することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲバルブ。
3. 前記シール部材は、略筒形をなし、前記ハウジングに形成された孔に直接圧入され、前記シール部材の中心を前記弁軸が貫通することを特徴とする請求項１又は２に記載のＥＧＲバルブ。

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