JP6091364B2

JP6091364B2 - 排気ガス再循環バルブ

Info

Publication number: JP6091364B2
Application number: JP2013143266A
Authority: JP
Inventors: 重男鐘井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: JP2015017506A

Description

この発明は、車両に搭載される排気ガス再循環（ＥＧＲ；ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）バルブに関するものである。

車両の排気ガス通路を開閉して循環排気ガスの流量を調整するＥＧＲバルブ（例えば、特許文献１参照）は、ハウジングを金属部材で構成し、軸受け部、軸受け部のシール部材等をそれぞれ別部品で構成していた。また、これらの部品を繋ぎ止めるための締結部品も必要であった。

特開２０１１−４３１４３号公報

従来のＥＧＲバルブは以上のように構成されているので、金属製のハウジングにより重量が増加してしまうという課題があった。また、軸受け部、軸受け部のシール部材、および締結部品などが必要となり、部品点数が増加してしまうという課題もあった。

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、ＥＧＲバルブの重量の軽減と部品点数の削減を図ることを目的とする。

この発明に係るＥＧＲバルブは、内部に排気ガスの通路が形成されたハウジングと、通路を開閉する弁体と、通路の壁を貫通した状態に設置されて弁体を開閉駆動する弁軸と、弁軸を摺動可能に支持する軸受け部とを備え、ハウジングは樹脂部材で構成され、軸受け部の通路側の面に、弁軸の付着物を掻き落とす掻き落とし部が一体に形成されており、掻き落とし部は、弁軸の外周面を囲う開口部が軸受け部から通路側に向かって絞り込まれた形状であって、排気ガスの圧力を受けて弁軸に密着するシール機能を有するものである。

この発明によれば、ハウジングを樹脂部材で構成することにより、金属部材で構成した場合に比べて重量を軽減することができる。また、軸受け部分の部品をハウジングと一体に形成すると共に一部の部品を不要とすることが可能になるため、部品点数の削減を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係るＥＧＲバルブを循環通路に設置した例を示す断面図である。実施の形態１に係るＥＧＲバルブの軸受け部分の拡大図である。実施の形態１に係るＥＧＲバルブの理解を助けるための参考例となるＥＧＲバルブを示す断面図である。実施の形態１に係るＥＧＲバルブの変形例を示す断面図である。

実施の形態１．
図１に示すように、本実施の形態１に係るＥＧＲバルブ１は、エンジンの排気ガスを吸気系へ再循環させる循環通路１００に設置される。このＥＧＲバルブ１において、樹脂ハウジング２の骨子は板金部品３で構成し、残りの大部分（例えば、排気ガス通路部４）と軸受け部分の構成部品（詳細は後述する）を全て樹脂部材で構成する。樹脂部材としては、例えば、耐熱性の高いポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）などを使用する。この例では、不図示のネジ等により板金部材３を循環通路１００の配管に取り付けることにより、ＥＧＲバルブ１を循環通路１００に固定する。排気ガスを冷却するＥＧＲクーラの下流にＥＧＲバルブ１を配置する場合、ＥＧＲバルブ１を通過する排気ガスの温度が低いため、金属ハウジングから樹脂ハウジング２に変更できる。

図２に、軸受け部分を拡大して示す。
樹脂ハウジング２の内部に形成された排気ガス通路部４の壁には、排気ガス通路部４の内外に貫通する貫通穴５を設けて、弁体６を開閉駆動する弁軸７を設置している。この貫通穴５の周縁部分に軸受け部８を構成し、軸受け部８が弁軸７を軸方向に摺動可能に支持する。また、軸受け部８の排気ガス通路部４側の端面に絞り形状を形成して、弁軸７の外周面に付着したデポジットを掻き落とすための掻き落とし部９にする。この掻き落とし部９の開口部は軸受け部８から排気ガス通路部４側に向かって細く絞り込まれており、弁軸７の外周面に密着して排気ガスの吹き抜けを防止すると共に、鋭角な絞りの先端が弁軸７の外周面を擦ることでこの外周面に付着したデポジットの掻き落としが可能となる。掻き落とし部９の絞り形状は、排気ガス通路部４を流れる排気ガスの圧力が高まるにつれて弁軸７の外周面に密着する構造であるため、排圧によるシール性の向上が見込める。そのため、弁軸７と軸受け部８との間の隙間を塞ぐシール部材を省略可能である。

排気ガス通路部４には、弁体６が接離する弁座１０が設けられている。図１の構成例では、弁座１０を板金部材３で構成している。また、この板金部材３には、弁体６が弁座１０から離間する方向（開弁方向）へ弁軸７を動作させるモータ１１が、ネジ等により取り付けられている。モータ１１の回転運動が駆動軸１２の軸方向の直進運動に変換され、駆動軸１２が弁軸７を開弁方向に押動することにより、弁体６が弁座１０から離間して排気ガス通路部４を開く。

モータ１１と軸受け部８の間の空間１４には、弁体６が弁座１０に接触する方向（閉弁方向）へ弁軸７を動作させるスプリング１３が設置されている。また、空間１４には弁軸７に付帯する皿状部材１５が配置され、スプリング１３の付勢力が皿状部材１５を介して弁軸７に伝達されることにより、弁体６が弁座１０に当接して排気ガス通路部４を閉じる。また、樹脂ハウジング２には、空間１４の結露水などを外部へ排出する穴１６が開口している。

ここで、図３に、本実施の形態１に係るＥＧＲバルブ１の理解を助けるための参考例を示す。なお、図３において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付す。
図３のＥＧＲバルブ１０１は、アルミニウム合金、鋳鉄等で形成されたハウジング１０２を備え、排気ガス通路部４の壁に形成された貫通穴１０５に軸受け部１０８、フィルタ部１２１、シール部１２２、およびシール部１２２を固定するためのプラグ１２３が設置されている。

図３に示す参考例のＥＧＲバルブ１０１は、ハウジング１０２が金属鋳造部品であり、同じ金属部品である弁軸７に接触すると表面を傷つけ、摺動性を悪化させる可能性があることから、ハウジング１０２とは別部品の軸受け部１０８（例えば、銅製またはカーボン製）を組み付ける必要があった。また、弁軸７の外周面に付着したデポジットが軸受け部１０８に噛み込むことで、弁体６の開閉不具合が発生することから、デポジットを掻き落とすためフィルタ部１２１（例えば、金属メッシュ）を設置している。また、軸受け部１０８と弁軸７の隙間から排気ガスの漏れが生じることから、その隙間を塞ぐシール部１２２とそれを固定するプラグ１２３とが必要であった。

これに対して、本実施の形態１のＥＧＲバルブ１は、樹脂ハウジング２の強度を板金部材３で確保しつつ、その他の部位を樹脂部材に置き換えて軽量化できる。また、シール機能を兼ねた掻き落とし部９および軸受け部８を、樹脂ハウジング２と一体に樹脂で形成することにより、部品点数を削減しコストを低減できる。さらに、軸受け部８を樹脂部材で構成することにより、弁軸７に傷がつかず、摺動抵抗の悪化を低減できる。

また、図３に示す参考例のＥＧＲバルブ１０１では、軸受け部１０８、フィルタ部１２１、シール部１２２、およびプラグ１２３を軸方向に積み上げるため、軸方向に長くなり、製品サイズ縮小の障害となっていた。

これに対して、本実施の形態１のＥＧＲバルブ１では、シール機能を兼ねた掻き落とし部９および軸受け部８を軸方向に短縮でき、製品サイズを縮小できる。さらに、掻き落とし部９は排圧を受けて弁軸７に密着するため、図３のフィルタ部１２１に比べて設置容積を小さくできる。また、掻き落とし部９は排気ガスの流れを阻害し難い形状であることから、ガス流路の効率化も見込める。

なお、図１の例では、循環通路１００の配管の間にＥＧＲバルブ１を設置する構成のため、補強のために樹脂ハウジング２の骨子を板金部材３で構成したが、ＥＧＲバルブ１の製品形状によっては板金部材３による骨子は不要である。ここで、板金部材３による骨子を不要にして、大部分を樹脂部材で構成した樹脂ハウジング２の例を、図４に示す。

図４に示すように、循環通路１００の配管内に樹脂ハウジング２を設置する場合、樹脂ハウジング２の強度は低くてもよいため、骨子としての板金部材３を省略し、強度が必要な部分のみ板金部材３で構成している。この例では、弁体６を接離する弁座１０、および、ボルト１８を使用して樹脂ハウジング２を循環通路１００の配管へ取り付けるためのボルト締結部１７を、板金部材３で構成している。また、循環通路１００と樹脂ハウジング２との隙間からの排気ガスの漏れを防止するために、この隙間にＯリング１９を設置している。
なお、図４の弁座１０およびボルト締結部１７を板金部材３ではなく樹脂部材で構成してもよく、樹脂ハウジング２全体を樹脂部材のみで構成可能である。

以上より、実施の形態１によれば、ＥＧＲバルブ１の樹脂ハウジング２を樹脂部材で構成するようにしたので、従来のように金属部材で構成した場合に比べて重量を軽減することができる。また、軸受け部分の部品（例えば、軸受け部８、掻き落とし部９など）を樹脂ハウジング２と一体に樹脂で形成することが可能になるため、部品点数を削減することができる。
例えば、軸受け部８を、排気ガス通路部４に形成された貫通穴５の周縁部分に、樹脂ハウジング２と一体に樹脂で形成したり、この軸受け部８の排気ガス通路部４側の面に、弁軸７の付着物を掻き落とす掻き落とし部９を一体に形成したりすることにより、部品点数を削減できる。

また、実施の形態１によれば、掻き落とし部９の弁軸７を囲う開口部を、軸受け部８から排気ガス通路部４側に向かって絞り込まれた形状にして、排気ガスの圧力を受けて弁軸７に密着するシール機能を掻き落とし部９に持たせるようにしたので、従来は２部品で構成していた掻き落とし部とシール部とを１部品で構成可能となり、サイズダウンが可能となる。

また、実施の形態１によれば、樹脂ハウジング２のうちの強度が求められる部位（例えば、弁体６が接離する弁座１０、樹脂ハウジング２の骨子、樹脂ハウジング２を車両側に取り付けるためのボルト締結部１７など）を板金部材３で構成するようにしたので、重量を軽減しつつ強度を確保できる。また、板金部材３と樹脂部材とを一体成形するようにしたので、部品点数が増加しない。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
また、図示例では、軸方向に往復運動するポペット型のＥＧＲバルブを示したが、軸まわりに回転運動するバタフライ型等のＥＧＲバルブであっても構わない。

１，１０１ＥＧＲバルブ、２樹脂ハウジング、３板金部材、４排気ガス通路部、５，１０５貫通穴、６弁体、７弁軸、８，１０８軸受け部、９掻き落とし部、１０弁座、１１モータ、１２駆動軸、１３スプリング、１４空間、１５皿状部材、１６穴、１７ボルト締結部、１８ボルト、１９Ｏリング、１００循環通路、１０２ハウジング、１２１フィルタ部、１２２シール部、１２３プラグ。

Claims

内部に排気ガスの通路が形成されたハウジングと、
前記通路を開閉する弁体と、
前記通路の壁を貫通した状態に設置されて前記弁体を開閉駆動する弁軸と、
前記弁軸を摺動可能に支持する軸受け部とを備え、
前記ハウジングは樹脂部材で構成され、
前記軸受け部の前記通路側の面に、前記弁軸の付着物を掻き落とす掻き落とし部が一体に形成されており、前記掻き落とし部は、前記弁軸の外周面を囲う開口部が前記軸受け部から前記通路側に向かって絞り込まれた形状であって、排気ガスの圧力を受けて前記弁軸に密着するシール機能を有することを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
前記軸受け部は、前記通路の壁に開口して前記弁軸を貫通させる穴の周縁部分であって、前記ハウジングと一体に樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス再循環バルブ。
前記軸受け部および前記掻き落とし部が、前記ハウジングと一体に樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の排気ガス再循環バルブ。
前記ハウジングの一部は金属部材で構成され、当該金属部材と前記樹脂部材とが一体成形されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の排気ガス再循環バルブ。
前記金属部材は、前記弁体が接離する弁座、前記ハウジングの骨子、前記ハウジングを車両に取り付ける取り付け部のうちの少なくとも１つを構成していることを特徴とする請求項４記載の排気ガス再循環バルブ。