JP6656473B2 - 排気ガス再循環バルブ、および排気ガス再循環バルブの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両に搭載される排気ガス再循環（EGR；Exhaust Gas Recirculation）バルブ、および、排気ガス再循環バルブの製造方法に関するものである。

車両の排気ガス循環通路に取り付けられ、排気ガスの流量を調整する排気ガス再循環バルブ（以下、ＥＧＲバルブという）が知られている。
特許文献１に開示されているＥＧＲバルブは、排気ガス通路を形成する円筒状のパイプと、パイプの外周側を覆うボディ本体とにより構成されたバルブボディを備える。バルブボディは、ステンレス鋼であるパイプを鋳型の内部に配置し、鋳型の内部に鋳鉄の溶湯を流し込むことによって製作される。バルブボディは、ステンレス鋼と鋳鉄との間の相互拡散作用によって、パイプがボディ本体に溶着されたものである。

特開平８−４２３６６号公報（［００１３］，［００１４］，［００１９］）

特許文献１に開示されているＥＧＲバルブは、パイプがボディ本体に溶着されたバルブボディを備える。当該構成では、例えば、熱等の影響でボディ本体が径方向に膨張変形した場合に、パイプとボディ本体との間に隙間が生じて、パイプが円周方向に回転してしまうという課題があった。

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、排気ガス通路を形成する配管が円周方向に回転することのないＥＧＲバルブを得ることを目的とする。

この発明に係る排気ガス再循環バルブは、排気ガス通路を形成し、径方向外側に向かって突出する突起部を少なくとも１つ有する管状の配管と、配管の外周側に密着して配管を覆うハウジング部とを備え、配管は、複数の円弧状部品で形成され、複数の円弧状部品は、板金で製作された部品である。

この発明によれば、排気ガス通路を形成する配管が円周方向に回転することのないＥＧＲバルブを得ることができる。

実施の形態１に係るＥＧＲバルブの外観を示す図である。 ＥＧＲバルブを図１のＡＡ線に沿って切断した断面図である。 ＥＧＲバルブを図１のＡＡ線に沿って切断した別の断面図である。 配管の外観斜視図である。 ＥＧＲバルブを図１のＢＢ線に沿って切断した断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。

図１は、実施の形態１に係るＥＧＲバルブ１の外観を示す図である。
ＥＧＲバルブ１は、エンジン（不図示）の排気ガスを吸気系へ再循環させる排気ガス循環通路に取り付けられる。図１に示したＥＧＲバルブ１は、バタフライ式と呼ばれるものである。

ＥＧＲバルブ１は、ハウジング部１０および配管３０を有する。配管３０は、排気ガスが流れる通路（以下、排気ガス通路Ｆという）を形成する。ハウジング部１０と配管３０とは、一体に形成された部品である。ハウジング部１０および配管３０の詳細は後述する。

図２は、ＥＧＲバルブ１を図１のＡＡ線に沿って切断した断面図である。
ハウジング部１０および配管３０には、穴部１１ａ，１１ｂが形成される。穴部１１ａ，１１ｂは、同軸上に設けられる。
シャフト６０は、円形の棒状部品である。シャフト６０は、穴部１１ａ，１１ｂに挿通させて、ハウジング部１０に取り付けられる。図２に示すように、シャフト６０の軸方向Ｓは、配管３０の軸方向Ｔに対して垂直となる。

モータ７０はトルクを出力する。モータ７０から出力されたトルクは、不図示のアクチュエータ部を介してシャフト６０に伝達される。これにより、シャフト６０は回転する。

バルブ５０は、円板状の部品である。バルブ５０は、シャフト６０に固定される。当該固定方法は、例えば、ネジ締めである。バルブ５０は、配管３０内に配置される。バルブ５０は、シャフト６０とともに回転する。バルブ５０の径は、配管３０の内径と略同一である。バルブ５０の円板表面に垂直なバルブ５０の中心軸は、シャフト６０の軸方向Ｓと垂直となる。バルブ５０は、排気ガス通路Ｆを流れる排気ガスの流量を調整するための弁である。

図２は、バルブ５０が、排気ガス通路Ｆを閉弁する位置にある状態を示している。図２では、バルブ５０の円板表面に垂直なバルブ５０の中心軸が、配管３０の軸方向Ｔに対して約５°〜２０°傾いている。このとき、バルブ５０の外周の端部は、配管３０の内周面に着座する。

図３は、ＥＧＲバルブ１を図１のＡＡ線に沿って切断した別の断面図である。
図３は、バルブ５０が、排気ガス通路Ｆを開弁する位置にある状態を示している。図３では、バルブ５０の円板表面に垂直なバルブ５０の中心軸の方向が、配管３０の軸方向Ｔと略垂直となる。

次に、ハウジング部１０について説明する。ハウジング部１０は、配管３０の外周側に密着して配管３０を覆う部位である。ハウジング部１０は、アルミニウムまたは樹脂材料で構成される。樹脂材料は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）である。配管３０は、例えば、ステンレス鋼で構成される。

ハウジング部１０にアルミニウムを用いる場合、内周側に中子砂を詰めた配管３０を鋳型の内部に配置し、当該鋳型にアルミニウム溶湯を流し込む。脱型した鋳物から中子砂を取り除くことで、ハウジング部１０が製作される。ハウジング部１０は、いわゆるインサート鋳造によって製作される。

ハウジング部１０に樹脂材料を用いる場合、インサート成形用の金型の内部に配管３０を配置し、当該金型に樹脂材料を注入する。ハウジング部１０は、いわゆるインサート成形によって製作される。

アルミニウムおよび樹脂材料は、鉄鋼材料に比べて重量が軽い。そのため、ハウジング部１０にアルミニウムまたは樹脂材料を用いることで、ＥＧＲバルブ１の軽量化を実現することができる。

配管３０は、管状の部品である。バルブ５０の閉弁時に、バルブ５０の外周の端部が配管３０の内周面に着座するが、配管３０をステンレス鋼で構成することで、配管３０の強度を確保することができる。
また、排気ガス通路Ｆには高温の排気ガスが流れるため、配管３０の内周側は高温腐食環境となるが、配管３０をステンレス鋼で構成することで、耐熱性および耐食性に優れた配管３０を実現することができる。

図４は、配管３０の外観斜視図である。
配管３０は、断面が円弧状である部品（以下、円弧状部品３１という）を複数個用いて、それらを溶接することで製作される。図４に示す配管３０は、６個の円弧状部品３１を溶接して製作されたものである。円弧状部品３１は、管状の配管３０を円周方向に対して複数個に分割した形状を有する。
円弧状部品３１は、突起部３１ａおよび段差部３１ｂ，３１ｃを有する。図４では、６個の円弧状部品３１がそれぞれ突起部３１ａを有する配管３０を示しているが、各円弧状部品３１のうち、少なくとも１つが突起部３１ａを有するものとしてもよい。

円弧状部品３１は、ステンレス鋼の板金を板金プレス加工して製作される。突起部３１ａは、当該板金を曲げることで形成される。突起部３１ａは、配管３０の径方向外側に向かって突出する部位である。

段差部３１ｂ，３１ｃは、配管３０の円周方向に突出して、段差を形成する部位である。段差部３１ｂ，３１ｃは、円弧状部品３１を溶接する際の位置決めとなる。段差部３１ｂは、一方に隣接する円弧状部品３１の段差部３１ｃと当接する。段差部３１ｃは、他方に隣接する円弧状部品３１の段差部３１ｂと当接する。これにより、円弧状部品３１を溶接する際に、円弧状部品３１が配管３０の軸方向Ｔにずれるのを防ぐことができる。

図５は、ＥＧＲバルブ１を図１のＢＢ線に沿って切断した断面図である。なお、図５では、バルブ５０およびシャフト６０を不図示としている。図５に示すように、ハウジング部１０は、配管３０および配管３０に形成された突起部３１ａに密着し、覆うように形成される。
図１は、８個の円弧状部品３１を溶接して製作された配管３０を示したものである。配管３０に突起部３１ａが形成されているため、ハウジング部１０を配管３０の軸方向Ｔから見た場合、ハウジング部１０と配管３０との接合面が凹凸状になる。

ハウジング部１０と配管３０との間に隙間が生じても、突起部３１ａが回転止めとなるため、ハウジング部１０で覆われた配管３０が円周方向に回転するのを防ぐことができる。また、ハウジング部１０と配管３０との間に隙間が生じてガタつきが発生した場合に、当該ガタつきに起因して配管３０内で発生する、バルブ５０またはシャフト６０のこじりを防ぐことができる。また、突起部３１ａを設けることで、配管３０がハウジング部１０から抜け出てしまうのを防ぐことができる。

配管３０において、突起部３１ａの数を増やすほど、ハウジング部１０が配管３０を保持する力（以下、保持強度という）が増大する。よって、配管３０を製作する際に、必要な保持強度に応じて突起部３１ａの数を調整することができる。また、配管３０を製作する際に、必要な保持強度に応じて突起部３１ａの形状を変更してもよい。

次に、ＥＧＲバルブ１の製造方法について説明する。
まず、突起部３１ａを有する円弧状部品３１を製作する。
次に、複数の円弧状部品３１を溶接して、管状の配管３０を製作する。
次に、配管３０を、鋳型またはインサート成形用の金型の内部に配置し、インサート鋳造またはインサート成形することによって、配管３０に密着して配管３０の外周側を覆うハウジング部１０を製作する。

このように、複数の円弧状部品３１を溶接して配管３０を製作するため、円弧状部品３１同士の接合部には隙間が形成されない。このため、ハウジング部１０と配管３０との接合面に、排気ガスが侵入するのを防ぐことができる。これにより、耐食性に優れたハウジング部１０を実現することができる。

また、突起部３１ａは、鋳型またはインサート成形用の金型の内部に、配管３０を配置する際の位置決めとして使用することができる。これにより、鋳型またはインサート成形用の金型の内部に流し込む溶湯または樹脂の流圧によって、配管３０の位置がずれることがなく、成形不良品等の発生を防ぐことができる。

配管３０の長さは、エンジンのレイアウトによる制約を受ける。このため、配管３０の長さを長くしなければならない場合がある。そのような場合、従来のように、切削または鋳造で配管を製作すると、配管の製造コストが上昇してしまう。切削の場合、突起部を設けるために、パイプ形の材料から当該突起部以外の部分を削り落とす加工が必要である。そのため、配管の長さが長くなる程、当該加工に時間がかかり、製造コストが上昇する。鋳造の場合、鋳型が必要であるため、元々製造コストがかかるが、配管の長さが長くなる程、よりサイズの大きな鋳型が必要となるため、製造コストがさらに上昇する。
これに対し、本実施の形態１では、ステンレス鋼の板金で製作された複数の円弧状部品３１を溶接することで配管３０を製作する。このため、上記のような製造コストの上昇を招くことなく、配管３０を安価に製作することができる。また、複数の円弧状部品３１をすべて同一の形状とする場合には、さらに配管３０を安価に製作することができる。

以上のように、実施の形態１に係るＥＧＲバルブは、排気ガス通路を形成し、径方向外側に向かって突出する突起部３１ａを少なくとも１つ有する管状の配管３０と、配管３０の外周側に密着して配管３０を覆うハウジング部１０とを備える。このため、ハウジング部１０と配管３０との間に隙間が生じた場合でも、排気ガス通路を形成する配管が円周方向に回転することのないＥＧＲバルブを得ることができる。

なお、本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において任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係るＥＧＲバルブは、排気ガス通路を形成する部品が円周方向に回転することのないため、車両に搭載するのに好適である。

１ ＥＧＲバルブ、１０ ハウジング部、１１ａ，１１ｂ 穴部、３０ 配管、３１ 円弧状部品、３１ａ 突起部、３１ｂ，３１ｃ 段差部、５０ バルブ、６０ シャフト、７０ モータ。

Claims (8)

1. 排気ガス通路を形成し、径方向外側に向かって突出する突起部を少なくとも１つ有する管状の配管と、
   前記配管の外周側に密着して前記配管を覆うハウジング部と
   を備え、
   前記配管は、複数の円弧状部品で形成され、前記複数の円弧状部品は、板金で製作された部品であることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
2. 前記複数の円弧状部品は、すべて同一の形状であ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。
3. 前記配管は、前記複数の円弧状部品が溶接された部品であ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。
4. 前記複数の円弧状部品は、前記配管の円周方向に突出し、段差を形成する段差部を有することを特徴とする請求項３記載の排気ガス再循環バルブ。
5. 前記ハウジング部は、アルミニウムまたは樹脂材料で構成され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。
6. 前記配管は、ステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項５記載の排気ガス再循環バルブ。
7. 径方向外側に向かって突出する突起部を有する円弧状部品を製作するステップと、
   複数の前記円弧状部品を溶接して、管状の配管を製作するステップと、
   前記配管を鋳型の内部に配置し、インサート鋳造によって、前記配管に密着して前記配管の外周側を覆うハウジング部を製作するステップと
   を備えた排気ガス再循環バルブの製造方法。
8. 径方向外側に向かって突出する突起部を有する円弧状部品を製作するステップと、
   複数の前記円弧状部品を溶接して、管状の配管を製作するステップと、
   前記配管をインサート成形用の金型の内部に配置し、インサート成形によって、前記配管に密着して前記配管の外周側を覆うハウジング部を製作するステップと
   を備えた排気ガス再循環バルブの製造方法。

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