JPH07180783A - ダイヤフラム弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁体の開度制御を正確に行う。 【構成】 ピストン５は調圧弁２１からの圧力により移
動する。調圧弁２１はポンプ１６からの出力圧を調節す
る。ダイヤフラム３にはその変位に伴い移動するシリン
ダ４が設けられている。シリンダ４とピストン５とには
ダイヤフラム室７の圧力調節を行うための切替ポート１
２，１３，１７，１８，１９が設けられ、この切替ポー
トはピストン５とシリンダ４との間の相対移動によりポ
ンプ１６をダイヤフラム室７に対し接続する状態と遮断
する状態とを取り得る。ピストン５がシリンダ４に対し
移動すると、前記切替ポートの状態変化に伴いダイヤフ
ラム室７の圧力が変化し、シリンダ４がダイヤフラム３
とともにピストン５に追従する。そして、前記切替ポー
トの状態が元に戻り、シリンダ４がピストン５に対する
元の状態で停止する。このとき弁体９が駆動される。ピ
ストン５がダイヤフラム３の変位に対し直接的な影響を
受けない点に特徴を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に、自動車の排気
ガス再循環（ＥＧＲ）を行う装置に利用されるダイヤフ
ラム弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のＥＧＲ装置としては、例
えば、特開昭５８−６７９５４号公報に示すものがあ
る。同装置のＥＧＲダイヤフラム弁においては、その圧
力室にバキュームポンプが定圧弁を介して接続され、圧
力室内のスプリングによりダイヤフラムが弁体の閉じ側
に押されている。そして、排気ガスの背圧により弁体が
不用意に開くのを防止するためにこのスプリングのセッ
ト荷重がある程度の強さに設定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようにスプリング
のセット荷重が大きいと、弁体の摺動抵抗等が原因して
図２（ａ）に示すようにヒステリシス誤差が大きくな
り、制御負圧に対する弁体の開度のばらつきが大きくな
る。また、弁体は排気ガスにさらされているため、黒煙
の蓄積や腐食により摺動抵抗が経時変化することもこの
ばらつきの原因になっている。

【０００４】本発明はダイヤフラム弁において弁体を駆
動させるダイヤフラムの変位を制御可動体により間接的
に与え、弁体の開度制御を正確なものにすることを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るダイヤフラ
ム弁装置においては、ハウジングと、それに取付けられ
たダイヤフラムと、このハウジングとダイヤフラムとに
より区画されるダイヤフラム室とを備え、このダイヤフ
ラム室の圧力調節によりダイヤフラムが変位して弁体が
駆動されるようになっている。

【０００６】特に本発明では、ダイヤフラム室の圧力調
節を行うための制御可動体が、ダイヤフラムの変位に対
し直接的な影響を受けないようになっている点で特徴を
有する。この制御可動体は調圧手段からの圧力により移
動する。この調圧手段は圧力源からの出力圧を調節す
る。ダイヤフラム上にはその変位に伴い移動する変位体
が前記制御可動体に対し相対移動可能に設けられてい
る。この変位体と制御可動体とにはダイヤフラム室の圧
力調節を行うための切替え手段が設けられ、この切替え
手段は制御可動体と変位体との間の相対移動により圧力
源をダイヤフラム室に対し接続する状態と遮断する状態
とを取り得るようになっている。

【０００７】

【作用】例えば、制御可動体が変位体に対し移動する
と、切替え手段の状態変化に伴いダイヤフラム室の圧力
が変化し、変位体がダイヤフラムとともに制御可動体に
追従する。そして、切替え手段の状態が元に戻り、変位
体が制御可動体に対する元の位置で停止する。このとき
弁体が駆動される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係るＥＧＲダイヤ
フラム弁装置を図面を参照して説明する。

【０００９】まず、図１に示すダイヤフラム弁１の構造
について述べる。ハウジング２内にダイヤフラム３が取
付けられ、このダイヤフラム３の中央部に変位体として
のシリンダ４が取着されている。このシリンダ４には制
御可動体としてのピストン５が移動可能に挿嵌されてい
る。ハウジング２内の一部に圧力室６が形成され、この
圧力室６にピストン５が移動可能に挿嵌されている。ハ
ウジング２内にはダイヤフラム３及びシリンダ４により
区画されたダイヤフラム室７と大気室８とが形成されて
いる。ダイヤフラム室７と圧力室６とはピストン５によ
り区画されている。シリンダ４に弁体９が取着され、こ
の弁体９は大気室８を通ってハウジング２の外側へ突出
している。そして、この弁体９はＥＧＲ管路１０内に挿
入されて同管路１０内の弁座１１を開閉できるようにな
っている。シリンダ４にはポンプポート１２と大気ポー
ト１３とが形成されている。ポンプポート１２はホース
１４とハウジング２上の口金１５を介して圧力源として
のバキュームポンプ１６に接続されている。ピストン５
には第一ポート１７と第二ポート１８と第三ポート１９
とが形成され、各ポート１７，１８，１９は互いに連通
している。シリンダ４に対するピストン５のわずかな相
対移動に伴い、第一ポート１７はポンプポート１２に、
第二ポート１８は大気ポート１３にそれぞれ連通可能に
なっている。第三ポート１９は常にダイヤフラム室７に
連通している。圧力室６はハウジング２上の口金２０を
介して調圧弁２１に接続されている。調圧弁２１はバキ
ュームポンプ１６に接続されている。エンジンコントロ
ールユニット（ＥＣＵ）２２はこの調圧弁２１を駆動制
御する。ダイヤフラム室７内には第一コイルばね２３が
嵌め込まれ、同ばね２３の弾性力によりシリンダ４及び
ダイヤフラム３が押されて弁体９が閉じ側へ移動するよ
うになっている。圧力室６には第二コイルばね２４が嵌
め込まれ、同ばね２４の弾性力によりピストン５が弁体
９側へ移動するようになっている。弁体９の移動中心と
ピストン５の移動中心とは互いに一致している。

【００１０】図１に示す状態では、圧力室６の圧力及び
第二コイルばね２４の弾性力と大気ポート１３の圧力と
の間の釣合いによりピストン５が一定位置で停止してい
るとともに、ダイヤフラム室７の圧力及び第一コイルば
ね２３の弾性力と大気室８の圧力との間の釣合いにより
シリンダ４が一定位置で停止し、ピストン５の第一ポー
ト１７とシリンダ４のポンプポート１２、ピストン５の
第二ポート１８とシリンダ４の大気ポート１３がそれぞ
れ互いに遮断されている。

【００１１】図１に示す状態からＥＣＵ２２により調圧
弁２１が調節されて圧力室６の圧力が小さくなると、図
３（ａ）に示すように、ピストン５が圧力室６側へ移動
し、ピストン５の第一ポート１７がシリンダ４のポンプ
ポート１２に連通してバキュームポンプ１６の負圧がこ
のポンプポート１２及び第一ポート１７とピストン５の
第三ポート１９を通じてダイヤフラム室７に作用する。
そのため、ダイヤフラム３が変位してシリンダ４がピス
トン５に追従し、図３（ｂ）に示すように、ポンプポー
ト１２と第一ポート１７並びに大気ポート１３と第二ポ
ート１８がそれぞれ互いに遮断されてピストン５及びシ
リンダ４が図１と同様な状態で停止する。従って、この
シリンダ４に追従して弁体９が大気室８側へ移動し、弁
体９の開度が大きくなる。

【００１２】また、図１の状態から圧力室６の圧力が大
きくなると、図４（ａ）に示すように、ピストン５がダ
イヤフラム室７側へ移動し、シリンダ４の大気ポート１
３にピストン５の第二ポート１８が連通して大気室８が
この大気ポート１３及び第二ポート１８とピストン５の
第三ポート１９を通じてダイヤフラム室７に連通する。
そのため、ダイヤフラム３が変位してシリンダ４がこの
ピストン５に追従し、図４（ｂ）に示すように、大気ポ
ート１３と第二ポート１８並びにポンプポート１２と第
一ポート１７がそれぞれ互いに遮断されてピストン５及
びシリンダ４が図１と同様な状態で停止する。従って、
このシリンダ４に追従して弁体９がハウジング２の外側
へ移動し、弁体９の開度が小さくなる。

【００１３】一方、図１の状態において、圧力室６の圧
力が変化しないためにピストン５が停止しているにもか
かわらず、弁体９に働く外力やダイヤフラム室７の体積
膨張等によりダイヤフラム３が変位してシリンダ４が移
動した場合にあっても、前述した場合と同様にポンプポ
ート１２が第一ポート１７に連通するか、または大気ポ
ート１３が第二ポート１８に連通し、ダイヤフラム室７
の圧力が変化する。そして、ダイヤフラム３が変位して
シリンダ４が移動し、ピストン５とシリンダ４との間の
位置関係が図１の状態に戻る。従って、図１に示す弁体
９の開度が維持される。

【００１４】特に本実施例では、圧力室６の圧力を調圧
弁２１により変化させてピストン５を移動させる間接的
制御手段により、ピストン５の各ポート１７，１８，１
９とシリンダ４の各ポート１２，１３との間の位置関係
が切替えられ、その切替えに伴いバキュームポンプ１６
または大気室８に連通するダイヤフラム室７の圧力変化
により、ダイヤフラム３が変位して弁体９がシリンダ４
とともに移動するようになっている。そして、その移動
後、ピストン５の各ポート１７，１８，１９とシリンダ
４の各ポート１２，１３との間の位置関係が元の状態に
戻り、シリンダ４及び弁体９が所定位置で停止するよう
になっている。従って、前記ピストン５の移動は弁体９
の開閉に関係する第一コイルばね２３のセット荷重に対
し何ら影響を受けず、ピストン５の摺動抵抗が小さくな
る。そのため、図２（ｂ）に示すように、ヒステリシス
誤差が小さくなり、圧力室６に作用する制御負圧に対す
る弁体９の開度のばらつきが小さくなってその開度制御
を正確に行うことができる。

【００１５】また、ハウジング２内のピストン５は排気
ガスにさらされていないため、それによる悪影響を受け
ず、ピストン５の摺動抵抗変化が小さくなって同様に正
確な開度制御が可能となる。

【００１６】本実施例では、このような開度制御の正確
性ばかりではなく、下記の特徴も有する。ダイヤフラム
３の変位に関係する第一コイルばね２３については、弁
体９の不用意な開閉を防止するために、ある程度の強さ
のセット荷重で設定されている。また、このセット荷重
は弁体９の径が大きくなるほど強くする必要がある。そ
のため、径の大きい弁体９では、弁体９を開くためにダ
イヤフラム室７に大きな制御負圧が必要となる。

【００１７】しかし、一般に制御負圧は、調圧弁を介す
ると、バキュームポンプで発生させた元負圧の半分程度
に減少してしまう。従って、あまり大型のＥＧＲダイヤ
フラム弁であると、弁体の開度量が制限される。

【００１８】ところが、本実施例では、調圧弁２１から
の制御負圧は、ダイヤフラム室７から分離された圧力室
６に導かれるため、さほど大きくする必要がない。その
一方で、ダイヤフラム室７にはバキュームポンプ１６で
発生する元負圧が直接的に作用するため、かなり大型の
ＥＧＲダイヤフラム弁１であっても、圧力室６中の小さ
な制御負圧で、弁体９の開度を制御することができる。

【００１９】なお、本発明は前記実施例に係るＥＧＲダ
イヤフラム弁１以外のダイヤフラム弁にも応用すること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係るダイヤフラム弁装置によれ
ば、弁体を駆動させるダイヤフラムの変位により制御可
動体が直接的な影響を受けないので、弁体の開度制御を
正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るＥＧＲダイヤフラム弁装置にお
いて弁体の開度がある一定量の場合を示す断面図であ
る。

【図２】（ａ）は従来のＥＧＲダイヤフラム弁において
制御負圧と弁体開度との間のヒステリシス誤差を示す線
図であり、（ｂ）は本実施例に係るＥＧＲダイヤフラム
弁において同様なヒステリシス誤差を示す線図である。

【図３】（ａ）は本実施例に係るＥＧＲダイヤフラム弁
装置において弁体の開度を図１のものよりも大きくする
場合にピストンが移動した状態を示す断面図であり、
（ｂ）はこのピストンにシリンダが追従した状態を示す
断面図である。

【図４】（ａ）は本実施例に係るＥＧＲダイヤフラム弁
装置において弁体の開度を図１のものよりも小さくする
場合にピストンが移動した状態を示す断面図であり、
（ｂ）はこのピストンにシリンダが追従した状態を示す
断面図である。

【符号の説明】

１…ダイヤフラム弁、２…ハウジング、３…ダイヤフラ
ム、４…変位体としてのシリンダ、５…制御可動体とし
てのピストン、６…圧力室、７…ダイヤフラム室、８…
大気室、９…弁体、１２…ポンプポート（切替え手
段）、１３…大気ポート（切替え手段）、１６…圧力源
としてのバキュームポンプ、１７…第一ポート（切替え
手段）、１８…第二ポート（切替え手段）、１９…第三
ポート（切替え手段）、２１…調圧手段としての調圧
弁、２３…第一コイルばね、２３…第二コイルばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、それに取付けたダイヤフ
   ラムと、このハウジングとダイヤフラムとにより区画さ
   れるダイヤフラム室とを備え、このダイヤフラム室の圧
   力調節によりダイヤフラムが変位して弁体が駆動するダ
   イヤフラム弁装置において、 圧力源からの出力圧を調節する調圧手段と、 この調圧手段からの圧力により移動する制御可動体と、 この制御可動体に対しダイヤフラムとともに相対移動す
   るようにダイヤフラム上に設けた変位体と、 前記制御可動体の移動により圧力源をダイヤフラム室に
   対し接続する状態と遮断する状態とを取り得るように前
   記変位体と制御可動体とに設けた切替え手段とを備えた
   ことを特徴とするダイヤフラム弁装置。