JP5762618B2 - 自動車排気ガス再循環バルブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関用の自動車排気ガス再循環バルブ装置に関する。

このような排気ガス再循環用のバルブ装置により、オットーエンジン又はディーゼルエンジンにおけるＮＯｘの発生が減少される。このことを達成するために、調整型の排気ガス再循環では、排気ガスの一部が、所定の通路を介して吸気側に戻され、そこでフレッシュガスと混合される。

ＤＥ１０２００６０３１０２８Ａ１から、バルブプレートを備えたバルブロッドの行程を操作する駆動モータと偏心体駆動装置とを備えた、排気ガス再循環用のバルブ装置が公知である。偏心体駆動装置は、カム軌道部材と、追従部材とを有していて、追従部材はバルブロッドに保持されている。更に、複数の伝動装置構成部材を備えた２段の平歯車伝動装置が設けられている。駆動モータと、伝動装置構成部材と、バルブロッドとは、半径方向に相並んで配置されており、この場合、いくつかの伝動装置構成部材は、駆動モータとバルブロッドとの間に位置している。

このバルブ装置における欠点は、１つには種々様々な伝動装置部材の、特に溝状の内部軌道として形成された、偏心的なカム軌道を備えたカム軌道部材の、複雑な構成にある。このカム軌道部材は更に、その外面に製造に手間のかかる、摩擦面又は湾曲歯列として形成された接触面を有している。

伝動装置若しくは伝動装置構成部材と、駆動モータと、バルブロッドとは、横方向に相並んで配置されているので、多くの構成空間を必要とし、且つモジュール構造は許容しない。更に、バルブ軸線に対して横方向に大きく延びる横方向延在長さは、バルブ装置全体の激しい揺れ及び振動、延いては摩耗を生ぜしめる。

したがって本発明の課題は、コンパクトであり且つ好適な重心位置を有する、自動車排気ガス再循環バルブ装置を提供することにある。

この課題は、本発明に基づき請求項１記載の特徴により解決される。

内燃機関の排気ガス再循環用の、本発明による自動車排気ガス再循環バルブ装置は、モータ軸と、このモータ軸に相対回動不能に配置されたモータピニオンとを備えた、電気的な駆動モータを有している。この自動車排気ガス再循環バルブ装置は更に、モータピニオンと噛み合う出力歯車を備えた中間軸を有しており、出力歯車は、中間軸に相対回動不能に結合されていて、モータ軸のモータピニオンの直径よりも大きな直径を有している。モータ軸に対して平行に位置する中間軸は、中間軸ピニオンとして形成されていて、偏心体軸に位置する駆動歯車と噛み合っている。中間軸ピニオンの直径よりも大きな直径の駆動歯車は、偏心体軸に同軸的に且つ相対回動不能に配置されている。更に、偏心体軸にはカム状の偏心体が配置されている。更に、自動車排気ガス再循環バルブ装置は、バルブプレートと、バルブロッドと、リンクとを備えたバルブ駆動装置を有しており、この場合、偏心体はリンクに係合している。中間軸は、偏心体軸の側方に隣り合って配置されており、偏心体とリンクとは、駆動モータのすぐ隣で、駆動モータの軸線の方向に見た駆動モータの長手方向延在長さの内側に位置している。更に、リンクと駆動モータとの間に、別の構成部材は一切位置していない。これにより、簡単且つコンパクトな自動車排気ガス再循環バルブ装置が得られ、この場合、偏心体及びリンクの位置に基づき、バルブ軸線に対する自動車排気ガス再循環バルブ装置全体の好適な重心位置が実現される。

好適な構成では、駆動モータケーシングと伝動装置ケーシングとにより形成される長手方向延在部の全長の４分の２の中心部分、特に前記長手方向延在部の全長を３つに分けたうちの真ん中の部分にバルブロッドが配置されている。前記長手方向延在部の全長は、駆動モータの軸線の方向で得られる。このような配置により、バルブ軸線と、自動車排気ガス再循環バルブ装置の重心との間のてこ腕が短く保たれるので、バルブ装置の振動の振幅は比較的小さくなる。

好ましくは、バルブロッドと、自動車排気ガス再循環バルブ装置の重心との間の半径方向距離は、駆動モータケーシングと伝動装置ケーシングとにより形成される長手方向延在部の全長の４分の１よりも短い。これにより、バルブ軸線若しくはバルブロッドは、自動車排気ガス再循環バルブ装置の重心の極めて近くに位置することになるので、一方では好適な重心位置が達成され、他方では装置全体の振動の振幅が減少されている。好適には、中間軸の軸線は、駆動モータの外径の内側に位置している。

好ましくは、リンクの位置を検出するポジションセンサ装置が、中間軸と偏心体軸とを取り囲む伝動装置ケーシング内に配置されている。これにより、熱に敏感なポジションセンサ装置は、自動車排気ガス再循環バルブ装置の激しく熱負荷される領域から極めて大きく離されて、断熱されて配置されている。

更に、ポジションセンサ装置は、リンクの並進位置を検出するリニアセンサ、特にホールセンサを有していてよい。ホールセンサは、無接触式の測定原理において優れており、これによりホールセンサは機械的には極めて影響を受けにくいにも関わらず、高い測定精度を有している。

以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

本発明による自動車排気ガス再循環バルブ装置を上から見て簡単に示した図である。 本発明による自動車排気ガス再循環バルブ装置の側面図である。 本発明による自動車排気ガス再循環バルブ装置の斜視図である。

図１に示した自動車排気ガス再循環バルブ装置１０は、内燃機関の排気ガス再循環系内に配置することを意図したものである。このバルブ装置１０は、直流電動モータである電気的な駆動モータ１２を有している。駆動モータ１２は、そのモータ軸１４にモータピニオン１６を支持しており、この場合、モータピニオン１６は、中間軸１８に相対回動不能に結合された出力歯車２０と噛み合っている。モータピニオン１６と出力歯車２０とは、それぞれ平歯車として形成されていて、この場合、出力歯車２０の直径は、モータ軸１４のモータピニオン１６の直径よりも大きい。出力歯車２０と中間軸１８とは同軸的に配置されていて、互いに固着結合されており、例えば軸受けボルト（図示せず）に支承されている。

中間軸１８は、モータ軸１４に対して平行に配置されていて、中間軸ピニオン１９を有している。中間軸１８は、その中間軸ピニオン１９でもって、駆動歯車２４と噛み合っており、この駆動歯車２４は、中間軸ピニオン１９よりも大きな直径を有しており且つ偏心体軸２２に相対回動不能に支持されている。

駆動歯車２４と偏心体軸２２とは、同軸的に配置されていて、互いに固着結合されている。偏心体軸２２に駆動歯車２４を支持するために、更に転がり軸受け３０が設けられている。同様に、滑り軸受けによって支持することも可能である。偏心体軸２２は、モータ軸１４の回転軸線に対して平行であり、中間軸１８の側方に隣り合って配置されていて、リンク２８に係合するカム状の偏心体２６を支持している。偏心体２６と偏心体軸２２とは、互いに相対回動不能に結合されている。

リンク２８は、自動車排気ガス再循環バルブ装置１０のバルブ駆動装置の部分であり、バルブ駆動装置は更に、バルブ開口を開閉するためのバルブプレート３２を備えたバルブロッド３４を有している。

偏心体２６が係合するリンク２８は、バルブロッド３４（図１には図示せず）の上端部に固定されて配置されている。偏心体軸２２の回転により、偏心体２６は所定の力をリンク２８に加え、これにより、バルブロッド３４のバルブ軸線３６の方向に、並進的な行程運動が生ぜしめられる。

中間軸１８は、偏心体軸２２の側方に隣り合って配置されているので、偏心体２６とリンク２８とは、自動車排気ガス再循環バルブ装置１０の駆動モータ１２のすぐ隣に位置することになる。更に、中間軸１８の中間軸軸線１５は、駆動モータ１２の外径の内側に位置している。これにより、自動車排気ガス再循環バルブ装置１０全体の重心に対するバルブ軸線３６若しくはバルブロッド３４の半径方向距離４６は、極めて小さく保たれている。駆動モータ１２とバルブ駆動装置との間に構成部材は一切設けられていない。

図２には、自動車排気ガス再循環バルブ装置１０の側面図が示されており、この場合、伝動装置の構成部材、即ちモータピニオン１６と、出力歯車２０と、中間軸１８と、駆動歯車２４とは、伝動装置ケーシング３８内に配置されているので、図２に図示されていない。偏心体軸２２も、伝動装置ケーシング３８により、部分的に取り囲まれている。更に、駆動モータ１２は、図２では駆動モータケーシング４０内に配置されている。

伝動装置ケーシング３８と、駆動モータケーシング４０とは、駆動モータ１２の軸方向に見て、自動車排気ガス再循環バルブ装置１０の長手方向延在部の全長５８を成している。

図２において良好に認識されるように、リンク２８と、このリンク２８に固着結合されたバルブロッド３４とから成るバルブ駆動装置は、駆動モータ１２の軸方向に見て、駆動モータケーシング４０の長手方向延在部の内側に位置している。

図２に示した実施形態では、バルブロッド３４は、駆動モータケーシング４０と伝動装置ケーシング３８とにより形成される長手方向延在部の全長５８を３つに分けたうちの真ん中の部分に配置されている。

リンク２８若しくはバルブロッド３４の並進位置を正確にフィードバックするために、ポジションセンサ装置５０が設けられており、このポジションセンサ装置５０は、リンク２８の上側で、少なくとも部分的にセンサケーシング４４内に配置されている。

ポジションセンサ装置５０は、ホールセンサ５２と、リフティングロッド５４と、コイルばね５６とを有している。コイルばね５６は、バルブロッド３４とは反対の側の端部において、定置のホルダ６０に支持されており且つバルブロッド３４に面した端部において、リフティングロッド支持リング６２に支持されている。ホルダ６０は、センサケーシング４４に取り付けられている。リフティングロッド支持リング６２は、リフティングロッド５４に設けられた周方向拡径部により形成されている。リフティングロッド５４は、コイルばね５６により下方に向かって、バルブロッド３４若しくはリンク２８の方向に予荷重を加えられている。リフティングロッド５４は、バルブ軸線３６の軸方向の向きでリンク２８に載置されているので、リンク２８若しくはバルブロッド３４が並進運動すると、リフティングロッド５４は同様に連動するようになっている。リフティングロッド５４とリンク２８とが、互いに固着結合されていることも、やはり考えられる。ホールセンサ５２は、このホールセンサ５２の検出領域内でのリフティングロッド端部の有無を検知することにより、リフティングロッド５４の行程運動を検出する。

センサケーシング４４と伝動装置ケーシング３８とは、単一のケーシングボディにより形成されてよい。

図３には、自動車排気ガス再循環バルブ装置１０の斜視図が示されている。図３では、図１に基づいて既に説明した、モータピニオン１６と出力歯車２０との間、及び中間軸ピニオン１９を備えた中間軸１８と駆動歯車２４との間の、２段の伝動装置の接続構造を、再度良好に認識することができる。

更に、図３には再度、駆動歯車２４が転がり軸受け３０と共に固定されて支持された偏心体軸２２が示されている。偏心体軸２２は、バルブ駆動装置に面した端部に、カム状の偏心体２６を支持している。

偏心体２６が係合しているリンク２８には、リフティングロッド５４がバルブ軸線３６の軸方向に載置されていて、リンク２８若しくはバルブロッド３４の並進運動に際して、リフティングロッド５４が同様に連動するようになっている。

金属薄板ホルダ６０は、センサケーシング４４（図３には図示せず）に取り付けられていて、リフティングロッド５４が行程運動時に通過する開口を有している。更に、ホルダ６０にはホールセンサ５２が配置されていて、このホールセンサ５２は、リフティングロッド５４の前記開口からの進出を検出する。

本発明による自動車排気ガス再循環バルブ装置によって、伝動装置と、駆動モータと、バルブ駆動装置との間で、極めてコンパクトなモジュール式の廉価な装置が実現される。偏心体とリンクとが、駆動モータの長手方向延在長さの内側に位置しており、且つバルブ駆動装置を中心として伝動装置と駆動モータとを配置することにより付加的に好適な重心位置が得られることによって、自動車排気ガス再循環バルブ装置における振動の振幅が低下され、これにより、自動車排気ガス再循環バルブ装置は振動しにくくなる。このことは、全ての構成部材の摩耗の減少につながり、特に、連続的に並進運動を行っていて、曲げられたり、傾けられたり、挟まれたりして、その結果破損する恐れのあるバルブロッドの破損の危険を低下させる。

Claims (3)

1. モータ軸（１４）及びモータピニオン（１６）を備えた電気的な駆動モータ（１２）と、
   前記モータピニオン（１６）に噛み合う出力歯車（２０）を備えた中間軸（１８）と、
   中間軸（１８）に設けられた中間軸ピニオン（１９）に噛み合う駆動歯車（２４）及び偏心体（２６）を備えた偏心体軸（２２）と、
   バルブプレート（３２）、バルブロッド（３４）及び前記偏心体（２６）が係合するリンク（２８）を備えたバルブ駆動装置とを有する、
   内燃機関の排気ガス再循環用の自動車排気ガス再循環バルブ装置（１０）において、
   前記中間軸（１８）は、前記偏心体（２６）と前記リンク（２８）とが前記駆動モータ（１２）のすぐ隣に位置するように、前記偏心体軸（２２）の側方に隣り合って配置されており、前記中間軸（１８）と前記偏心体軸（２２）とを取り囲む前記伝動装置ケーシング（３８）内に、前記リンク（２８）の位置を検出するポジションセンサ装置（５０）が配置されており、前記ポジションセンサ装置（５０）は、前記リンク（２８）の位置を検出するリニアセンサを有していることを特徴とする、内燃機関の排気ガス再循環用の自動車排気ガス再循環バルブ装置。
2. 前記バルブロッド（３４）は、駆動モータ（１２）を収容する駆動モータケーシング（４０）と、モータピニオン（１６）、出力歯車（２０）、中間軸（１８）及び駆動歯車（２４）を収容する伝動装置ケーシング（３８）とにより形成される長手方向延在部の全長（５８）を３つに分けたうちの真ん中の部分に配置されている、請求項１記載の自動車排気ガス再循環バルブ装置。
3. 前記自動車排気ガス再循環バルブ装置（１０）全体の重心に対する前記バルブロッド（３４）の半径方向距離（４６）は、前記駆動モータケーシング（４０）と前記伝動装置ケーシング（３８）とにより形成される長手方向延在部の全長（５８）の４分の１よりも短い、請求項１又は２記載の自動車排気ガス再循環バルブ装置。

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