JPH01203646A - Ｅｇｒ制御バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、排気再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ｇａｓ　Ｒｅ
ｃｉｒｃｕ−１ａｔｉＯｎ；　ＥＧＲ）のＥＧＲガス量
を制御するバルブに関する。

［従来の技術］ 従来この種の技術として、モータの回転運動を直線運動
に変換し、この直線運動に変換された動きにより、ＥＧ
Ｒガスの通路の開１別を行う弁体を駆動するＥＧＲ制御
バルブが周知である。

このＥＧＲ制御バルブは、モータの回転運動を直線運動
に変換する手段として、モータの回転動力によりメネジ
を回転駆動し、メネジの回転によリオネジを軸方向に移
動してオネジに連結された駆動軸を直線方向に移動させ
るものを採用している。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、ＥＧＲは、排気ガスの一部を吸気系に戻すシステ
ムのため、エンジンの始動時や、低速運転時に多くの排
気ガスが吸気系に洩れると、始動不能や、エンジン出力
の低下、エンジン停止等が発生する。このため、ＥＧＲ
制御バルブは、閉弁時に排気ガスが吸気系に洩れないよ
うに、弁体を弁座に押さえる必要がある。しかし、ＥＧ
Ｒガスは４００〜５００℃の高温のため、弁体または弁
座にゴム等の弾力性部材の使用ができず、ステンレス等
の金属部材同士によるメタルタッチシールとせざるを得
す、大きな押付力の必要がある。このためには、弁体が
弁座に押さえ付けられるまでモータを回転さぜる必要が
ある。つまり、弁体を弁座に当接し、駆動軸の移動が停
止するまでモータを回転させなければならない。

この結果、従来の構造のものは、モータの回転運動を直
線運動に変換する部分が、ネジのかじりにより破損し易
い構造であった。

また、ＥＧＲ制御バルブの閉弁時にモータが停止した際
に、弁体が弁座に当接しなければならない。

しかしながら、ＥＧＲ制御バルブは、駆動軸の取付誤差
、弁座や弁体の加工誤差、ガス通路に取り付けられる弁
座の取付位置の誤差等、様々なバラツキが発生する可能
性を備えている。

このバラツキが発生した際は、バラツキをなくすために
、駆動軸と弁体との長さ寸法をワッシャ等により精密に
調整する必要がある。このバラツキをＪｌｌｌするワッ
シャの取付けは、多数のワッシャを選別して行わなけれ
ばならず、部品点数の増加や、製造工程数の増加により
、製造コストが増加してしまう課題を備えていた。

さらに、ＥＧＲ制御バルブの弁体は、４００〜５００℃
の高温に晒されるため、弁体の受けた熱が駆動軸を介し
てモータに伝わる。すると、モータの構成部品が熱膨張
して破損したり、モータのコイルを構成する線の絶縁被
膜が溶けて破損する可能性を備えていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、組付は時に駆動軸と弁体との長さ寸法を精密に調整
しなくとも、モータの回転運動を直線運動に変換する部
分のかじりや、閉弁時に排気ガスが吸気系に洩れるのを
確実に防ぐことができるＥＧＲ制御バルブの提供にある
。

［課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するために、モータを回転駆動
させるとともに、前記ロータの回転運動を直線運動に変
換して駆動軸を駆動するアクチュエータと、内燃機関の
排気ガスを吸気系に導くガス通路と、該ガス通路内に設
けられた弁座、該弁座に着座することにより前記ガス通
路を閉じる弁体、および前記駆動軸と同軸となるように
前記弁体に連結して設けられたバルブシャフトからなる
ガス量制御弁と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する
付勢手段と、前記駆動軸に設けられた第１係止部、該第
１係止部と係合可能に前記バルブシャフトに設けられた
第２係止部からなる連結部とからなり、前記駆動軸が前
記弁座と離れる方向に移動する際に前記第１係止部と前
記第２係止部とが係合して前記弁体を前記弁座から引き
離し、前記駆動軸が前記弁座に向けて移動する際に前記
第１係止部と前記第２係止部との係合が離れて前記弁体
が前記付勢手段によって前記弁座に押し付けられること
を技術的手段とする。

［作用］ ガス流量制御弁を開く際は、アクチュエータの作動によ
り駆動軸が弁座と離れる方向に移動する。

この駆動軸が弁座を離れる方向に移動する途中で、連結
部の第１係止部と第２係止部とが係止する以前は、弁体
は付勢手段により弁座に向けて付勢されているため、駆
動軸の移動に関係なく弁体が弁座に着座し、ガス通路が
１月しられている。

駆動軸が弁座と離れる方向に移動する間で、連結部の第
１係止部と第２係止部とが係止すると、係止後、駆動軸
の移動に伴ってバルブシャフトが弁座を離れる方向に移
動する。つまり、係止後、駆動軸の移動にともなって弁
座と弁体との間が離れ、ガス通路の開口比が大きくなる
。

逆に、ガス流量制御弁を閏じる際は、アクチュエータの
作動により駆動軸が弁座に向けて移動する。このとき、
弁体は、付勢手段により弁座に向けて付勢されているた
め、連結部の第１係止部と第２係止部とが係止している
間は、駆動軸の移動に伴ってバルブシャフトが弁座に向
けて移動する。

この結果、弁座と弁体との間が接近し、ガス通路の開口
比が小さくなる。

また、駆動軸が弁座に向けて移動する途中で、弁体が弁
座に着座し、連結部の第１係止部と第２係止部との係止
状態が外れると、駆動軸は弁座に向けて移動するが、バ
ルブシャフトは移動を停止する。このとき、弁体は付勢
手段によって弁座に付勢されるため、弁体が弁座に着座
した状態が保たれ、ガス通路が閉じられる。

［発明の効果］ 本発明によれば、ガス量制御弁によってガス通路を閉じ
る際、弁体が弁座に着座してから、駆動軸をさらに弁座
に向かって移動させるオーバーストロークを行うため、
駆動軸、弁体、弁慶の加工誤差や、取付は誤差により、
バラツキが多少生じても、このバラツキをオーバースト
ロー２分で吸収する。また、このオーバーストロークを
行なっている間のモータの力を、付勢手段を用いて弁体
を弁座に押し付ける力に変換している。これにより、組
付は時に、従来のように駆動軸と弁体との長さ寸法を調
整しなくとも、モータの回転運動を直線運動に変換する
部分の破損や、閉弁時に排気ガスが吸気系に洩れるのを
確実に防ぐことができる。

［実施例］ 次に、本発明のＥＧＲ制御バルブを図面に示す一実施例
に基づき説明する。

第２図に車両走行用等に用いられる内燃機関１の排気再
循環システムの概要を示す慨略図を示す。

排気再循環システムは、排気ガスを吸気系に導くように
、内燃機関１の燃焼室２に混合気（燃料および燃焼用空
気）を供給する吸気通路３と、燃焼室２で発生した排気
ガスを車両後部に導く排気管４とをガス通路５で結び、
このガス通路５の開口比をＥＧＲ制御バルブ６によって
制御することによって、燃焼室２に供給される混合気中
の排気ガス（不活性成分）量を制御して燃焼温度を下げ
、ＮＯＸの発生を抑えるとともに、燃料消費を抑えるも
のである。

このＥＧＲ制御バルブ６は、第１図に示すように、ガス
通路５を形成するハウジング７を備えている。このハウ
ジング７内のガス通路５には、ガス通路５の開閉を行う
ガス量制御弁８が設けられている。このガス量制御弁８
は、ガス通路５の内周の全周に亘って装着された弁座９
と、この弁座９に着座することによりガス通路５を閑じ
る弁体１０とからなり、この弁体１０には、上述するア
クチュエータ１１の駆動軸１２と同軸に配されるバルブ
シャフト１３が一体に設けられている。

このバルブシャフト１３は、連結部１４を介してアクチ
ュエータ１１によって掻作される。このアクチュエータ
１１は、複数の励磁コイル１６を備え、励磁コイル１６
の励磁に応じてロータ１７が回転、停止する周知のステ
ップモータ１８を有する。このロータ１７は、アクチュ
エータ１１のケース２１に固着された２つの軸受部４０
によって回転可能に支持されるとともに、このロータ１
７の内周には、内周面にメネジ１９が形成されたスリー
ブ２０が嵌め合わされており、ロータ１７の回転にとも
なってスリーブ２０が回転する。このスリーブ２０の内
周には、駆動軸１２が配されている。この駆動軸１２は
、アクチュエータ１１のケース２１に固着された軸受部
２２によって回転しない様に支持されるとともに、周囲
にスリーブ２０のメネジ１９に螺合するオネジ２３が形
成されている。これにより、ロータ１７が回転すると回
転運動がメネジ１９およびオネジ２３により直線運動に
変換され、駆動軸１２が軸方向に移動する。

なお、ステップモータ１８は、第２図に示すコンピュー
タ２４によって、エンジンの回転数、スロットル開度、
吸気管圧力、エンジン冷却水の水温等の車両運転状態に
応じて回転方向や、回転角度が制御される。

駆動軸１２の動きは、連結部１４を介してバルブシャフ
ト１３に伝達される。この連結部１４は、第３図および
第４図に示すように、駆動軸１２の弁座９側の端部に設
けられた第１停止部２５と、バルブシャフト１３の端部
に設けられた第２係止部２６とから構成される。第１係
止部２５は、端部にバルブシャフト１３を内部に挿通ず
る穴２７を備えた内部が空洞とされた箱形状を呈する。

一方、第１係止部２５の箱内に収容される第２係止部２
６は、断面Ｔ形の鍔形成とされる。これにより、駆動軸
１２が弁座９とは反対の方向に移動する際、第２係止部
２６の鍔部分が第１係止部２５の箱内に係止する。

また、第１係止部２５の箱体内には、第２係止部２６の
鍔部を弁座９に向けて付勢する圧縮コイルばね（本発明
の付勢手段）２８が配設されている。この圧縮コイルば
ね２８により、第２係止部２６が第１係止部２５に常に
係止するように付勢される。

なお、ハウジング７とケース２１との間には、外部と開
口２９を介して連通する空気室３Ｇが形成されており、
ハウジング７内を流れる排気ガスの温度がステップモー
タ１８に伝わるのを防いでいる。そして、ガス通路５と
空気室３０の間は、バルブシャフト１３を挿通するブツ
シュ３１が介在されており、ガス通路５内を流れる排気
ガスが外部に洩れるのを防いでいる。

次に、上記実施例の作動を説明する。

イ）内燃機関１の回転速度が低速回転から高速回転に移
行する場合など、ガス通路５の開度を大きくして吸気通
路３へ戻す排気ガス量を増加させる場合。

ガス通路５が閉じられた第３図の状態からガス通路５を
開く場合は、アクチュエータ１１のステップモータ１８
がコンピュータ２４の指示により回転し、駆動軸１２が
弁座９と離れる方向に移動する。駆動軸１２が弁座９を
離れる方向に移動する途中、連結部１４の第１係止部２
５と第２係止部２６とが係止する。

すると、駆動軸１２の移動に伴ってバルブシャフト１３
が弁座９を離れる方向に移動する。つまり、第１係止部
２５と第２係止部２６の係止後、駆動軸１２の移動にと
もなって弁座９と弁体１０との間が離れ、第４図に示す
ようにガス量制御弁８が開き、ガス通路５の開口比が大
きくなる。

口）内燃機関１の回転速度が高速回転から低速回転に移
行する場合など、ガス通路５の開度を閑じる場合。

ガス通路５が開かれた第４図に示す状態からガス通路５
を閉じる場合は、アクチュエータ１１のステップモータ
１８がコンピュータ２４の指示により回転し、駆動軸１
２が弁座９に向けて移動する。この時弁体１０は、圧縮
コイルばね２８により、弁座９に向けて付勢されている
ため、第１係止部２５と第２係止部２６とが係止してい
る間は、駆動軸１２の移動に伴ってバルブシャフト１３
が弁座９に向けて移動する。この結果、弁座９と弁体１
０との間が接近し、ガス通路５の開口比が小さくなる。

そして、駆動軸１２が弁座９に向けて移動する途中で、
弁体１０が弁座９に着座すると、第１係止部２５と第２
係止部２６との係止状態が外れ、駆動軸１２はさらに弁
座９に向けてオーバーストロークする。

弁体１０が弁座９に着座すると、弁体１０は圧縮コイル
ばね２８によって弁座９に押し付けられるため、第３図
に示すように弁体１０が弁座９に着座した状態が保たれ
、その結果、ガス通路５が■じられる。

なお、本実施例のオーバーストローク分を、第３図の矢
印Ａに示す。

本実施例によれば、ガス通路５を閏じる際、弁体１０が
弁座９に着座してから、駆動軸１２をさらに弁座９に向
けてオーバーストロークさせるため、弁座９、弁体１０
、駆動軸１２の加工精度の誤差や、取付は寸法の誤差に
より、多少バラツキが生じても、バラツキがオーバース
トローク分で吸収される。

これにより、弁体１０が弁座９に着座してからさらに駆
動軸１２が弁座９に向けて駆動されても、ステップモー
タ１８の回転運動を駆動軸１２の直線運動に変換するメ
ネジ１９、オネジ２３が破損することがない。

また、ＥＧＲ制御バルブ６の組付は時に、弁体１０と駆
動軸１２との長さ寸法を精密に調節しなくても良いため
、調節用の部品や、調整のためのｔＪ造工程数を減らす
ことができ、製造コストを低く抑えることができる。ま
た、このオーバーストロークを行っている間のステップ
モータ１８の駆動力を圧縮コイルばね２８によって弁体
１０を弁座９に押し付ける力に変換して、排気ガスの洩
れを防いでいる。

さらに、弁体１０はガス通路５内の排気ガスによって加
熱され、その熱がバルブシャフト１３に伝わるが、バル
ブシャフト１３と駆動軸１２とが分割されているため、
バルブシャフト１３の熱が駆動軸１２へ伝わり難い、こ
の結果、弁体１０の受けた熱が、アクチュエータ１１の
ステップモータ１８へ伝わるのが防がれ、ステップモー
タ１８が熱膨張して破損したり、励磁コイル１６の絶縁
被膜が溶けてステップモータ１８が破損するのを防ぐこ
とができる。なお、駆動軸１２や、バルブシャフト１３
、第１係止部２５、第２係止部２６などをセラミック材
で形成することにより、ステップモータ１８に伝わる熱
量をさらに低く抑えることができる。

そしてさらに、駆動軸１２はオネジ２３、メネジ１９、
スリ・−ブ２０、ロータ１１を介して２つの軸受部４０
に支持されるとともに、バルブシャフト１３はブツシュ
３１、および弁体１０の着座時に弁座９によって支持さ
れるが、駆動軸１２とバルブシャツＩ・１３とが軸方向
のずれが多少Ａ容される連結部１４を介して連結される
ため、駆動軸１２とバルブシャフト１３とが加工誤差等
により軸上よりずれても各シャフトはねじれの要素がな
いため作動に影響しない、つまり、従来の駆動軸１２と
バルブシャフト１３とが一体のものは、シャフトのねじ
れを防ぐために２つの軸受部４０、ブツシュ３１、弁座
９が同一線上であることが要求され、加工、組付けが困
難であったが、本実施例では、駆動軸１２とバルブシャ
フト１３との組付は誤差が比較的大きく許されるため、
製造コストを低く抑えることができる。

第５図に本発明の第２実施例を示す。

本実施例の第１係止部２５は、駆動軸１２の端部で、断
面Ｔ字形の釘形状に設けられ、第２係止部２６は、端部
に駆動軸１２を内部に挿通する穴３２を備えた内部が空
洞とされた箱形状を呈するものである。これにより、駆
動軸１２が弁座９とは反対の方向に移動する際、第２係
止部２６の鍔部分が第１係止部２５の箱内に係止する。

第６図および第７図に本発明の第３実施例を示す。

本実施例は組立性を考慮したもので、第１係止部２５は
、第７図に示すように、駆動軸１２と別体のリング形状
に設けられ、ワッシャ３３を介してボルト３４で駆動軸
１２の端部に取り付けられる。そしてこの第１係止部２
５は、駆動軸１２の端部を挿通する挿通穴３５の周囲の
対向する２か所に、下達する第２係止部２６である２つ
の突起部分が挿通される穴３６が形成されている。

一方、第２係止部２６は、穴３Ｇ内に挿通され、端部が
外周に突設して第１係止部２５と係止する２本の鉤状に
設けられている。

そして、第１係止部２５の穴３６は、組立て時に鉤状の
第２係止部２６を挿通させる広い穴の部分と、第２係止
部２６と係止する狭い穴の部分とが設けられ、間には、
狭い穴の部分に配された第２係止部２６が外れないよう
に、駆動軸１２側に突設した突起３７が設けられている
。

なお、本実施例の圧縮コイルばね２８は、第２係止部２
６を支持する部材に設けられた鍔３８と第１係止部２５
のとの間に配設されている。なお、穴３６は本実施例で
は２か所であるが、３か所またはそれ以上であっても良
い。

第８図は本発明の第４実施例を示す。

本実施例は、アクチュエータ（図示しない）のケース２
１と第２係止部２６を支持する部材に設けられた鍔３８
との間に圧縮コイルばね２８を配設して弁体１０を弁座
９に向けて付勢するものである０本発明に使用するアク
チュエータは第１図と同様であり、ロータの回転運動を
ねじの螺合により駆動軸１２の直線運動に変換するもの
であるが、このねじの螺合には必ずねじのバックラッシ
ュ分のがたがある。このがたにより、エンジンに搭載し
た場合その振動にてねじ部およびその他の部分が破損し
易くなるため、圧縮コイルばね２８はがたつきを無くす
ように一方に付勢する効果をも有している。

同時に、この付勢方向は弁体１０が弁座９に向かう方向
としである。これはステップモータ、コンピュータが故
障して回転信号がコイルに来なくなった場合、閉弁方向
に力を付勢することになり、ガス流路を閏じて次にエン
ジンを再始動するときに始動困難とならない様にしてい
る。

第９図は本発明の第５実施例を示す。

本実施例は、第１係止部２５と鍔３８との間に圧縮コイ
ルばね２８を配設するとともに、アクチュエータ（図示
しない）のケース２１と鍔３８との間に圧縮コイルばね
２８を配設したものである。

先の実施例である第８図において、圧縮コイルばね２８
はねじのがたを無くす効果があるが、そのスプリング力
は閉弁さぜるときそのままステップモータの負荷となっ
てしまい、モータの大出力化すなわち大型化を招いてし
まう、しかるに、がたを無くす力は洩れを無くし閉弁さ
せる力に比べて小さくて済むため、本実施例では必要な
力が必要な所にだけかかる様にしたものである。すなわ
ち、がた防止用として外側の圧縮コイルばね２８を用い
るが、この力は小さくて良い、また、弁洩れを防止する
ための力は外側の圧縮コイルばね２８および内側の圧縮
コイルばね２８の和の力を用いるため、この力は大きく
なる。モータ負荷としては、弁体１０が弁座９に着座す
るまでは外側の圧縮コイルばね２８の力のみであり、着
座後オーバーストロークを行っている間は内側の圧縮コ
イルばね２８の力のみとなり、モータ負荷としては小さ
くなる。

第１０図は本発明の第６実施例を示す。

本実施例は、ガス通路５を形成するハウジング７とアク
チュエータ１１のケース２１との間に、断熱性に優れた
セラミックプレート３９を配設したものである。ハウジ
ング７とケース２１との間を空気室に代わりセラミック
プレート３９としたことで、ＥＧＲ制御バルブ６を小形
化することができる。

（変形例） なお、上記実施例では、ロータの回転運動を直線運動に
変換する手段としてオネジとメネジとを螺合させ、メネ
ジを回転させることによりオネジに取り付けられた駆動
軸を直線駆動させたが、ラックとピニオン、リンク機構
など他の手段を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例を示すもので
、第１図はＥＧＲ制御バルブの概略断面図、第２図は排
気再循環システムの概略図、第３図および第４図は発明
の要部を示すＥＧＲ制御バルブの部分断面図、第５図は
本発明の第２実施例を示す連結部の断面図、第６図は本
発明の第３実施例を示す連結部の断面図、第７図は第１
係止部の平面図、第８図は本発明の第４実施例を示す連
結部の断面図、第９図は本発明の第５実施例を示す連結
部の断面図、第１０図は本発明の第６実施例を示すＥＧ
Ｒ制御バルブの概略断面図である。 図中　１・・・内燃機関　５・・・ガス通路　６・・・
ＥＧＲ制御バルブ　８・・・ガス量制御弁　９・・・弁
座　１０・・・弁体　１１・・・アクチュエータ　１２
・・・駆動軸　１３・・・バルブシャフト　１４・・・
連結部　１７・・・ロータ　１８・・・ステップモータ
　２５・・・第１係止部　２６・・・第２係止部　２８
・・・圧縮コイルばね（付勢手段）第２図 第５図　　　　　　第６図 第７図 第８図　　　　　　　第９区

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ロータを回転駆動させるとともに、前記ロータの回
   転運動を直線運動に変換して駆動軸を駆動するアクチュ
   エータと、 内燃機関の排気ガスを吸気系に導くガス通路と、該ガス
   通路内に設けられた弁座、該弁座に着座することにより
   前記ガス通路を閉じる弁体、および前記駆動軸と同軸と
   なるように前記弁体に連結して設けられたバルブシャフ
   トからなるガス量制御弁と、 前記弁体を前記弁座に向けて付勢する付勢手段と、 前記駆動軸に設けられた第１係止部、該第１係止部と係
   合可能に前記バルブシャフトに設けられた第２係止部か
   らなる連結部とからなり、 前記駆動軸が前記弁座と離れる方向に移動する際に前記
   第１係止部と前記第２係止部とが係合して前記弁体を前
   記弁座から引き離し、 前記駆動軸が前記弁座に向けて移動する際に前記第１係
   止部と前記第２係止部との係合が離れて前記弁体が前記
   付勢手段によって前記弁座に押し付けられるＥＧＲ制御
   バルブ。