JP6435969B2 - Ｅｇｒ装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気流路から吸気流路へ排気ガスの一部を戻すＥＧＲ装置に関する。

従来から、車両に搭載されたエンジンの排気流路から吸気流路へ排気ガスの一部を戻すＥＧＲ流路を有するＥＧＲ装置が知られている（以下、吸気流路に戻される排気ガスをＥＧＲガスと呼ぶことがある。）。

ところで、ＥＧＲ装置として、装置構成の簡略化のため、いわゆる片持ち構成となっているものが周知となっている。
このようなＥＧＲ装置は、以下に詳説するハウジング、シャフト、弁体、および、アクチュエータを備えている。

ハウジングは、内部にＥＧＲガスの流れるＥＧＲ流路が形成されている。
シャフトは、一端側において、軸受けを介してハウジングに回動自在に支持されている。
弁体は、シャフトに固定され、シャフトの回動に伴い回動することで、ＥＧＲ流路の開度を調整する。
そして、アクチュエータは、シャフトの一端側に結合し、シャフトを回動駆動する。
すなわち、このようなＥＧＲ装置においては、シャフトは一端側の軸受けのみを介してハウジングに支持されている構成となっている。
なお、シャフトの一端側には、アクチュエータ側への流体の浸入を防ぐシール部材が配されている。

しかし、近年、更なる燃費向上および排気エミッション低減等のため、大量のＥＧＲガスをエンジンに還流する必要性が生じている。しかし、大量のＥＧＲガスをＥＧＲ流路に流した場合、このような片持ち構成では弁体の保持に不安があった。
そこで、シャフトの両端を支持する、いわゆる両持ち構成とする対策が考えられる。
しかし、両持ち構成にすると、ハウジングに新たな軸受けを設ける必要が生じてしまう（特許文献１参照。）。

ここで、軸受けを新たに設けた場合、新たな軸受けの収容空間を介してハウジング外部へガスや凝縮水が流出する虞が問題となるが、新たな軸受けの収容空間を外部から隔絶することによりハウジング外部へのガスと凝縮水の流出を防ぐことはできる。
しかし、新たな軸受け自体は強酸性の雰囲気に晒されるため、新たな軸受けが金属製であった場合、腐食してしまうという問題があった。

特開２０１１−０５８５３６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、ＥＧＲ装置のシャフトを両持ち構成としたとき、新たに設けられる軸受けの腐食を防ぐ構成を提供することにある。

本願発明によれば、ＥＧＲ装置は、以下に詳説するハウジング、シャフト、弁体、および、アクチュエータを備える。
ハウジングは、内部にＥＧＲガスの流れるＥＧＲ流路が形成されている。
シャフトは、ハウジングに軸受け手段を介して回動自在に支持されている。
弁体は、シャフトに固定され、シャフトの回動に伴い回動することで、ＥＧＲ流路の開度を調整する。
そして、アクチュエータは、シャフトの一端側に結合し、シャフトを回動駆動する。

ここで、軸受け手段は、シャフトの一端側を支持する第１軸受けとシャフトの他端側とを支持する第２軸受けとを有している。
また、シャフトの一端側には、アクチュエータ側への流体の浸入を防ぐシール部材が配されており、ハウジングには、第２軸受けを収容するとともに、外部から隔絶されている収容室が設けられている。
そして、第２軸受けは、円筒形であり、軸線方向に対して角度を成すように合口が設けられるとともにフッ素樹脂材を添加したＰＰＳ樹脂材にて形成されている。

これにより、第２軸受けが両持ち構成とした際の新たに設けられる軸受けとなり、この第２軸受けは、フッ素樹脂材を添加したＰＰＳ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）樹脂材によって形成される。
ここで、ＰＰＳ樹脂材は耐熱性、耐酸性に非常に優れた樹脂材であり、フッ素樹脂材は摺動性に非常に優れた樹脂材である。
よって、フッ素樹脂材を添加したＰＰＳ樹脂材は、耐熱性、耐酸性に非常に優れるとともに摺動性にも優れた樹脂材となっている。

このため、第２軸受けは強酸性の雰囲気に晒されても腐食することはない。
よって、ＥＧＲ装置のシャフトを両持ち構成とした際にも、新たに設けられる軸受けである第２軸受けの腐食を防ぐことができる。

ＥＧＲ装置の部分断面図である（実施例）。 第２軸受けの説明図である（実施例）。

以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。

〔実施例の構成〕
実施例のＥＧＲ装置１の構成を、図１を用いて説明する。
ＥＧＲ装置１は、車両に搭載されたエンジンの排気流路から吸気流路へＥＧＲガスを戻すものである。そして、ＥＧＲ装置１は、以下に説明するハウジング２、センサケース３等を備える。

ハウジング２は、金属製、例えば、アルミニウム合金のダイカスト製であり、エンジンの排気流路から吸気流路へＥＧＲガスを戻すＥＧＲ流路５が内部に形成されている。
ＥＧＲ流路５内は、時に２００℃を超えるＥＧＲガスが流れ、ＥＧＲガス中の水分が冷えて結露することにより、燃料等に混入する塩素や硫黄等に起因する塩酸や硫酸を含む強酸性の凝縮水が発生する過酷な空間となっている。

また、ハウジング２は、シャフト７を、軸受け手段８を介して回動自在に支持するとともに、このシャフト７を回動させるモータ１０を収容する。
なお、シャフト７は、耐熱性に優れる耐熱性材料（ステンレス鋼、耐熱鋼等）によって形成されており、円柱状であり、その軸線を中心として回動する。
すなわち、シャフト７に固定される弁体１１もシャフト７の軸線を中心として回動している。

ここで、弁体１１は、シャフト７に複数のスクリュー１２を用いて締結固定され、シャフト７の回動に伴い回動することで、ＥＧＲ流路５の開口面積である開度を調整可能な円板形状のバタフライ弁となっている。
なお、弁体１１およびスクリュー１２は、ともに耐熱性に優れる耐熱性材料（ステンレス鋼、耐熱鋼等）によって形成されている。

なお、弁体１１は、複数のギアの組み合わせによりモータ１０の回転を減速させ、すなわち減速により増幅された回転トルクが伝達され回動する。
具体的には、モータ１０と一体に回転するモータギア１４と、このモータギア１４によって回動駆動される中間ギア１５と、この中間ギア１５によって回動駆動される最終ギア１６の組み合わせにより、モータ１０の回転は減速される。
そして、最終ギア１６と一体にシャフト７が回動する。

ここで、モータ１０と、このモータ１０の回転出力を減速して回転トルクを増大させる減速機構（モータギア１４、中間ギア１５、最終ギア１６）とを組み合わせたものがアクチュエータ２０となり、アクチュエータ２０は、シャフト７の一端側に結合し、シャフト７を回動駆動する。

また、ＥＧＲ装置１には、弁体１１を閉弁方向にのみ向けて付勢するリターンスプリング２２が設けられている。
このリターンスプリング２２は、一方向のみに巻かれたコイルバネよりなるシングルスプリングであり、シャフト７の周囲に同軸的に配置される。
そして、リターンスプリング２２はハウジング２と最終ギア１６との間に組み付けられることで閉弁方向に向けて付勢するバネ力を発生する。
すなわち、最終ギア１６等はリターンスプリング２２のバネ力に抗して回動していることになる。

センサケース３は、樹脂製であり、弁体１１の回転角を検出するセンサ２４を収容する。
なお、センサ２４はシャフト７の回転角度を検出することで弁体１１の開度を検出する非接触ポジションセンサである。
そして、ハウジング２のフランジとセンサケース３のフランジとを突き合わせ螺子締結することによりボディ２とセンサケース３は一体となる。

ここで、軸受け手段８は、シャフト７の一端側を支持する第１軸受け２５とシャフト７の他端側とを支持する第２軸受け２６とを有している。
第１軸受け２５は、ハウジング２に嵌合保持されるボールベアリングであり、ＥＧＲ流路５からアクチュエータ２０側へのガスの浸入を防ぐシール部材２７であるフッ素ゴム２７ａを具備している。
さらに、第１軸受け２５とＥＧＲ流路５との間には、ＥＧＲ流路５からアクチュエータ２０側への凝縮水の浸入を防ぐシール部材２７であるフッ素樹脂２７ｂを具備するオイルシール２８が配されている。
よって、シャフト７の一端側には、アクチュエータ２０側へのガス、凝縮水等の流体の浸入を防ぐシール部材２７が配されている。

第２軸受け２６は、ハウジング２に嵌合保持される滑り軸受けであり、フッ素樹脂材を添加したＰＰＳ樹脂材にて形成されている。
なお、ＰＰＳ樹脂材は耐熱性、耐酸性に非常に優れた樹脂材であり、フッ素樹脂材を添加することで、摺動性も確保されている。
また、ＰＰＳ樹脂材に対するフッ素樹脂材の割合は３５％未満であると、摺動性が不足し第２軸受け２６の摩耗が増えるため、ＰＰＳ樹脂材に対するフッ素樹脂材の割合は３５％以上であることが好ましい。
ここで、第２軸受け２６は、ハウジング２に設けられる収容室３０に圧入され、収容室３０をプラグ３２によって塞ぐことにより、収容室３０は外部から隔絶されている。

ここで、第２軸受け２６は、図２に示すように円筒形であり、軸線方向に対して角度を成すように線膨張の差分を吸収する合口３３が設けられている。
なお、合口３３が軸線方向に対して角度を成すよう設けられているのは、軸線方向にシャフト７が接触しない領域が生じることで摺動時の抵抗が大きくなる領域が生じることを避けるためである。
また、第２軸受け２６は樹脂製であるため、一般的な射出成型が可能であり、形状についての設計自由度も高い。

〔実施例の効果〕
本実施例におけるＥＧＲ装置１において、軸受け手段８は、シャフト７の一端側を支持する第１軸受け２５とシャフト７の他端側とを支持する第２軸受け２６とを有している。
また、シャフト７の一端側には、アクチュエータ２０側への流体の浸入を防ぐシール部材２７が配されており、ハウジング２には、第２軸受け２６を収容するとともに、外部から隔絶されている収容室３０が設けられている。
そして、第２軸受け２６は、円筒形であり、軸線方向に対して角度を成すように合口３３が設けられるとともにフッ素樹脂材を添加したＰＰＳ樹脂材にて形成されている。

これにより、第２軸受け２６が両持ち構成とした際の新たに設けられる軸受けとなり、フッ素樹脂材を添加したＰＰＳ樹脂材にて形成されているため、第２軸受け２６は強酸性の雰囲気に晒されても腐食することはない。
よって、ＥＧＲ装置１のシャフト７を両持ち構成とした際にも、新たに設けられる軸受けである第２軸受け２６の腐食を防ぐことができる。
なお、第２軸受けは、バルク部材であるため、コーティング剤のように、削れや剥がれにより効果が消失してしまうということもない。

また、第２軸受け２６は、ハウジング２に設けられる収容室３０に圧入され、収容室３０をプラグ３２によって塞ぐことにより、収容室３０は外部から隔絶されているため、ハウジング２の外部へのガスや凝縮水の流出はない。

なお、第１軸受け２５とＥＧＲ流路５との間には、ＥＧＲ流路５からアクチュエータ２０側への凝縮水の浸入を防ぐシール部材２７であるフッ素樹脂２７ｂを具備するオイルシール２８が配されている。
ここで、フッ素樹脂２７ｂをＥＧＲ流路５からアクチュエータ２０側への凝縮水の浸入を防ぐシール部材２７とすることにより、凝縮水により膨潤してシール性が低下するゴム製部材を用いるより、確実に凝縮水の浸入を防ぐことができる。

また、第１軸受け２５は、ハウジング２に嵌合保持されるボールベアリングであり、ＥＧＲ流路５からアクチュエータ２０側へのガスの浸入を防ぐシール部材２７であるフッ素ゴム２７ａを具備している。
ここで、フッ素樹脂２７ａをシール部材２７とすることにより、フッ素樹脂２７ｂにより凝縮水の取り除かれたガスのアクチュエータ２０側への浸入を確実に防ぐことができる。

よって、本実施例においては、先ず、オイルシール２８によって凝縮水を取り除いた後にボールベアリングのフッ素ゴムによってガスのアクチュエータ２０側への浸入を防ぐ構成となっている。

［変形例］
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例によれば、第２軸受け２６は、滑り軸受けであったが、第２軸受け２６をボールベアリングやニードルベアリングのような転がり軸受けとしてもよい。

１ ＥＧＲ装置 ２ ハウジング ５ ＥＧＲ流路 ７ シャフト ８ 軸受け手段
１１ 弁体 ２０ アクチュエータ ２５ 第１軸受け ２６ 第２軸受け
２７ シール部材 ３０ 収容室

Claims (1)

1. 内部にＥＧＲガスの流れるＥＧＲ流路（５）の形成されるハウジング（２）と、
   前記ハウジング（２）に軸受け手段（８）を介して回動自在に支持されるシャフト（７）と、
   前記シャフト（７）に固定され、前記シャフト（７）の回動に伴い回動することで、前記ＥＧＲ流路（５）の開度を調整する弁体（１１）と、
   前記シャフト（７）の一端側に結合し、前記シャフト（７）を回動駆動するアクチュエータ（２０）とを備えるＥＧＲ装置（１）であって、
   前記軸受け手段（８）は、前記シャフト（７）の一端側を支持する第１軸受け（２５）と前記シャフト（７）の他端側とを支持する第２軸受け（２６）とを有し、
   前記シャフト（７）の一端側には、前記アクチュエータ（２０）側への流体の浸入を防ぐシール部材（２７）が配され、
   前記ハウジング（２）には、前記第２軸受け（２６）を収容するとともに、外部から隔絶されている収容室（３０）が設けられ、
   前記第２軸受け（２６）は、円筒形であり、軸線方向に対して角度を成すように合口（３３）が設けられるとともにフッ素樹脂材を添加したＰＰＳ樹脂材にて形成されるＥＧＲ装置（１）。
   

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