JPH1162724A - 内燃機関用排気ガス循環装置 - Google Patents
内燃機関用排気ガス循環装置Info
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- JPH1162724A JPH1162724A JP10177435A JP17743598A JPH1162724A JP H1162724 A JPH1162724 A JP H1162724A JP 10177435 A JP10177435 A JP 10177435A JP 17743598 A JP17743598 A JP 17743598A JP H1162724 A JPH1162724 A JP H1162724A
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- exhaust gas
- torque
- valve
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
- F02M26/68—Closing members; Valve seats; Flow passages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
- F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
- F02M26/54—Rotary actuators, e.g. step motors
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
- F02M26/67—Pintles; Spindles; Springs; Bearings; Sealings; Connections to actuators
-
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/65—Constructional details of EGR valves
- F02M26/72—Housings
- F02M26/73—Housings with means for heating or cooling the EGR valve
Abstract
(57)【要約】
【課題】 非常に短い時間内で開閉可能であるととも
に、十分な力をもって開閉可能な、電気的に作動するＥ
ＧＲバルブが備えられたＥＧＲ装置を提供する。 【解決手段】 ＥＧＲ装置１１は、バルブステム２９お
よび入力ステム３１を有するバルブアセンブリ２５と、
開位置および閉位置の間でバルブアセンブリ２５を動か
すことができるアクチュエータ部８５とを有する。アク
チュエータ部８５は、低トルク高速度の回転出力をモー
タピニオンギヤ５３が取り付けられたモータ出力軸５１
に発生する電動モータ４７を含んでいる。電動モータ４
７が発生する低トルク高速度の回転出力は、ギヤトレー
ン（不図示）によってバルブアセンブリ２５に伝達され
る高トルク低速度の回転出力に変換される。高トルク低
速度の回転出力は、アクチュエータ部８５および円柱状
突起部８３等からなるリンク手段によって、入力ステム
３１の軸方向運動に変換される。
に、十分な力をもって開閉可能な、電気的に作動するＥ
ＧＲバルブが備えられたＥＧＲ装置を提供する。 【解決手段】 ＥＧＲ装置１１は、バルブステム２９お
よび入力ステム３１を有するバルブアセンブリ２５と、
開位置および閉位置の間でバルブアセンブリ２５を動か
すことができるアクチュエータ部８５とを有する。アク
チュエータ部８５は、低トルク高速度の回転出力をモー
タピニオンギヤ５３が取り付けられたモータ出力軸５１
に発生する電動モータ４７を含んでいる。電動モータ４
７が発生する低トルク高速度の回転出力は、ギヤトレー
ン（不図示）によってバルブアセンブリ２５に伝達され
る高トルク低速度の回転出力に変換される。高トルク低
速度の回転出力は、アクチュエータ部８５および円柱状
突起部８３等からなるリンク手段によって、入力ステム
３１の軸方向運動に変換される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気ガ
ス流路から吸気流路に至る排気ガスの流れを制御する排
気ガス循環装置に関し、特に排気ガス循環装置のアクチ
ュエータ装置に関する。
ス流路から吸気流路に至る排気ガスの流れを制御する排
気ガス循環装置に関し、特に排気ガス循環装置のアクチ
ュエータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、特定タイプのエンジンに限定
して用いられるものではないが、以下に明らかになるで
あろう理由により、特にディーゼルエンジンについて用
いることが有利である。
して用いられるものではないが、以下に明らかになるで
あろう理由により、特にディーゼルエンジンについて用
いることが有利である。
【０００３】排気ガス循環（Exhaust Gas Recirculatio
n；EGR）バルブ（以下、「ＥＧＲバルブ」という。）
は、通常、排気マニホールドと吸気マニホールドとの間
に配置されており、開位置では、エンジンの排気側から
吸気側へ戻すように排気ガスを循環させることが可能と
なっている。当業者にはよく知られているように、排気
ガスのこのような循環は、様々なエンジンから出る排出
ガスの低減に有効である。
n；EGR）バルブ（以下、「ＥＧＲバルブ」という。）
は、通常、排気マニホールドと吸気マニホールドとの間
に配置されており、開位置では、エンジンの排気側から
吸気側へ戻すように排気ガスを循環させることが可能と
なっている。当業者にはよく知られているように、排気
ガスのこのような循環は、様々なエンジンから出る排出
ガスの低減に有効である。
【０００４】従来技術によるＥＧＲバルブの多くは圧力
応答式であり、さらに詳しくは、ダイアフラムの動きに
応答して開位置と閉位置との間を動くようになってい
た。このようなＥＧＲバルブ制御の１つの例が、米国特
許第５，０３５，２２８号に示されている。通常、ダイ
アフラムは真空の発生により付勢されるようになってい
る。
応答式であり、さらに詳しくは、ダイアフラムの動きに
応答して開位置と閉位置との間を動くようになってい
た。このようなＥＧＲバルブ制御の１つの例が、米国特
許第５，０３５，２２８号に示されている。通常、ダイ
アフラムは真空の発生により付勢されるようになってい
る。
【０００５】米国特許第５，６０６，９５７号では、電
気的に作動するタイプのアクチュエータを備えたＥＧＲ
装置が図面と共に示されている。この米国特許第５，６
０６，９５７号におけるバルブステム用アクチュエータ
は、ＥＧＲバルブを開閉する基本動作を行うのに概して
満足できる性能を有するステップモータである。
気的に作動するタイプのアクチュエータを備えたＥＧＲ
装置が図面と共に示されている。この米国特許第５，６
０６，９５７号におけるバルブステム用アクチュエータ
は、ＥＧＲバルブを開閉する基本動作を行うのに概して
満足できる性能を有するステップモータである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように排気ガ
スを循環させることは、排出ガスの低減に有効である。
しかし、ディーゼルエンジンを搭載し、ＥＧＲ装置を必
要としている多くの車両は、本来的に真空発生源を備え
ていない。従って、真空作動式ＥＧＲバルブを使用する
ためには真空発生源を取り付ける必要があるが、その場
合にはＥＧＲ装置の全体コストを実質的に増加させてし
まう。
スを循環させることは、排出ガスの低減に有効である。
しかし、ディーゼルエンジンを搭載し、ＥＧＲ装置を必
要としている多くの車両は、本来的に真空発生源を備え
ていない。従って、真空作動式ＥＧＲバルブを使用する
ためには真空発生源を取り付ける必要があるが、その場
合にはＥＧＲ装置の全体コストを実質的に増加させてし
まう。
【０００７】また、多くの車両にＥＧＲバルブを採用す
るにあたって、特にディーゼルエンジンにＥＧＲバルブ
を採用するにあたっては、ＥＧＲバルブは、閉鎖命令が
発せられてから５０ミリ秒以内に閉じることができなけ
ばならず、また、開放命令が発せられてから１００ミリ
秒以内に開くことができなければならない。このため、
上記の米国特許第５，６０６，９５７号で示されたステ
ップモータ形アクチュエータは、十分高速にバルブを閉
じることが可能であると思われるが、要求された時間内
にバルブを開くことは明らかに不可能である。
るにあたって、特にディーゼルエンジンにＥＧＲバルブ
を採用するにあたっては、ＥＧＲバルブは、閉鎖命令が
発せられてから５０ミリ秒以内に閉じることができなけ
ばならず、また、開放命令が発せられてから１００ミリ
秒以内に開くことができなければならない。このため、
上記の米国特許第５，６０６，９５７号で示されたステ
ップモータ形アクチュエータは、十分高速にバルブを閉
じることが可能であると思われるが、要求された時間内
にバルブを開くことは明らかに不可能である。
【０００８】したがって、本発明の目的は、従来の排気
ガス循環装置における欠点を克服できる、改良された排
気ガス循環装置を提供することにある。
ガス循環装置における欠点を克服できる、改良された排
気ガス循環装置を提供することにある。
【０００９】本発明のより正確な目的は、真空発生源を
必要とせず、代わりに電気的に作動することにより、精
密な制御に対して鋭敏なＥＧＲバルブ用のアクチュエー
タ装置を提供することにある。
必要とせず、代わりに電気的に作動することにより、精
密な制御に対して鋭敏なＥＧＲバルブ用のアクチュエー
タ装置を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、非常に短い時間内で
開閉可能であるとともに、十分な力をもって開閉可能
な、電気的に作動するＥＧＲバルブを提供することにあ
る。
開閉可能であるとともに、十分な力をもって開閉可能
な、電気的に作動するＥＧＲバルブを提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明における上記およ
び他の目的は、バルブステムを含み、排気ガス流路から
吸気流路に至る連通状態を遮断する閉位置と開位置との
間を移動可能となっているバルブを有する内燃機関用排
気ガス循環装置を提供することによって達成される。こ
の装置は、ハウジング手段と、電気入力信号の変化に応
答して閉位置と開位置との間でバルブを動かすことがで
きるアクチュエータ手段とを有する。
び他の目的は、バルブステムを含み、排気ガス流路から
吸気流路に至る連通状態を遮断する閉位置と開位置との
間を移動可能となっているバルブを有する内燃機関用排
気ガス循環装置を提供することによって達成される。こ
の装置は、ハウジング手段と、電気入力信号の変化に応
答して閉位置と開位置との間でバルブを動かすことがで
きるアクチュエータ手段とを有する。
【００１２】この改良された装置は、ハウジング手段の
内部に配置された入力部を含むバルブステムを備えてな
ることを特徴とする。アクチュエータ手段は、ハウジン
グ手段と組み合わされ、電気入力信号に応答して低トル
ク高速度の回転出力を発生させることができる電動モー
タを含んでいる。アクチュエータ手段は、電動モータが
発生する低トルク、高速度の回転出力が入力されるよう
に構成された入力ギヤと、高トルク、低速度の回転出力
を発生する出力ギヤとを少なくとも有するギヤトレーン
をさらに含んでいる。リンク手段は、バルブを閉位置と
開位置との間で動かすために、高トルク、低速度の回転
出力をバルブステムの入力部の軸方向運動に変換するこ
とが可能となっている。
内部に配置された入力部を含むバルブステムを備えてな
ることを特徴とする。アクチュエータ手段は、ハウジン
グ手段と組み合わされ、電気入力信号に応答して低トル
ク高速度の回転出力を発生させることができる電動モー
タを含んでいる。アクチュエータ手段は、電動モータが
発生する低トルク、高速度の回転出力が入力されるよう
に構成された入力ギヤと、高トルク、低速度の回転出力
を発生する出力ギヤとを少なくとも有するギヤトレーン
をさらに含んでいる。リンク手段は、バルブを閉位置と
開位置との間で動かすために、高トルク、低速度の回転
出力をバルブステムの入力部の軸方向運動に変換するこ
とが可能となっている。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して説明する
が、これらの図面は本発明を限定することを意図するも
のではない。図１は、全体を参照符号１１で示す排気ガ
ス循環装置（以下、「ＥＧＲ装置」という。）を示して
いる。当業者にはよく知られているように、ＥＧＲ装置
１１は複数の部組品を含んでいてもよく、この実施形態
の場合では、マニホールド部１３、アクチュエータ部１
５および熱伝達（冷却）部１７、を有しており、冷却部
１７はマニホールド部１３とアクチュエータ部１５との
間に配置されている。
が、これらの図面は本発明を限定することを意図するも
のではない。図１は、全体を参照符号１１で示す排気ガ
ス循環装置（以下、「ＥＧＲ装置」という。）を示して
いる。当業者にはよく知られているように、ＥＧＲ装置
１１は複数の部組品を含んでいてもよく、この実施形態
の場合では、マニホールド部１３、アクチュエータ部１
５および熱伝達（冷却）部１７、を有しており、冷却部
１７はマニホールド部１３とアクチュエータ部１５との
間に配置されている。
【００１４】同じく当業者にはよく知られているよう
に、ＥＧＲ装置は排気システムおよび吸気システム内に
様々な方法で設置できるが、このような特定の配置につ
いては本発明の部分を構成するものでない。このため、
排気システムおよび吸気システム内におけるＥＧＲ装置
の設置構造については、ここでは概略的にのみ、そして
また例示の目的でのみ説明するものとする。
に、ＥＧＲ装置は排気システムおよび吸気システム内に
様々な方法で設置できるが、このような特定の配置につ
いては本発明の部分を構成するものでない。このため、
排気システムおよび吸気システム内におけるＥＧＲ装置
の設置構造については、ここでは概略的にのみ、そして
また例示の目的でのみ説明するものとする。
【００１５】マニホールド部１３は、流路２１を形成す
るマニホールドハウジング１９と、参照符号２５で全体
を示すバルブアセンブリが軸方向に往復運動ができるよ
うな状態で内部に支持されたボア（穴）２３とを有して
いる。バルブアセンブリ２５は、バルブステム２９と一
体的に形成されたポペットバルブ２７を含んでいる。バ
ルブアセンブリ２５は、後に詳細を説明するような入力
ステム部３１をさらに含んでいる。
るマニホールドハウジング１９と、参照符号２５で全体
を示すバルブアセンブリが軸方向に往復運動ができるよ
うな状態で内部に支持されたボア（穴）２３とを有して
いる。バルブアセンブリ２５は、バルブステム２９と一
体的に形成されたポペットバルブ２７を含んでいる。バ
ルブアセンブリ２５は、後に詳細を説明するような入力
ステム部３１をさらに含んでいる。
【００１６】マニホールドハウジング１９は、バルブア
センブリ２５が閉鎖されたときにポペットバルブ２７が
当接するバルブシート３３を含んでおり、バルブアセン
ブリ２５が閉鎖した際には、このバルブシート３３が
「閉鎖ストッパ」として機能する。なお、図１ではポペ
ットバルブ２７が開いた状態で示されている。流路２１
の上流端（バルブシート３３の近傍）では、マニホール
ド部１３が排気ガス流路Ｅに接続されており、流路２１
の下流端ではマニホールド部１３が吸気流路Ｉに接続さ
れている。
センブリ２５が閉鎖されたときにポペットバルブ２７が
当接するバルブシート３３を含んでおり、バルブアセン
ブリ２５が閉鎖した際には、このバルブシート３３が
「閉鎖ストッパ」として機能する。なお、図１ではポペ
ットバルブ２７が開いた状態で示されている。流路２１
の上流端（バルブシート３３の近傍）では、マニホール
ド部１３が排気ガス流路Ｅに接続されており、流路２１
の下流端ではマニホールド部１３が吸気流路Ｉに接続さ
れている。
【００１７】主に図１および図３を参照すると、熱伝達
（冷却）部１７は、入力ステム部３１が貫通する中央開
口３７（図５参照）が形成された冷却ハウジング３５を
含んでいる。冷却ハウジング３５にはさらに冷却流路３
９が形成されており、この冷却流路３９は、例えばエン
ジン冷却システムの一部である冷却液の供給源Ｓに接続
された状態で、図１に概略的に示されている。当業者に
はよく知られているように、排気流路Ｅからの高温排気
ガスがマニホールド部１３を通ることにより、マニホー
ルドハウジング１９内は、例えば３００°Ｆまたは４０
０°Ｆのようなかなり高い温度になる。本発明の一つの
態様では、冷却部１７は、熱シールドとして機能するた
めに、また、アクチュエータ部１５を好ましくは約２０
０°Ｆよりも低いできるだけ低温の状態に保つために、
マニホールド部１３とアクチュエータ部１５との間に配
置されている。
（冷却）部１７は、入力ステム部３１が貫通する中央開
口３７（図５参照）が形成された冷却ハウジング３５を
含んでいる。冷却ハウジング３５にはさらに冷却流路３
９が形成されており、この冷却流路３９は、例えばエン
ジン冷却システムの一部である冷却液の供給源Ｓに接続
された状態で、図１に概略的に示されている。当業者に
はよく知られているように、排気流路Ｅからの高温排気
ガスがマニホールド部１３を通ることにより、マニホー
ルドハウジング１９内は、例えば３００°Ｆまたは４０
０°Ｆのようなかなり高い温度になる。本発明の一つの
態様では、冷却部１７は、熱シールドとして機能するた
めに、また、アクチュエータ部１５を好ましくは約２０
０°Ｆよりも低いできるだけ低温の状態に保つために、
マニホールド部１３とアクチュエータ部１５との間に配
置されている。
【００１８】主に図１から図３を参照し、アクチュエー
タ部１５について多少詳細に説明する。アクチュエータ
部１５は、アクチュエータハウジング４１と、このアク
チュエータハウジング４１に複数のボルト４５のような
適切な手段によって取り付けられたハウジングカバー４
３とを含んでいる。ハウジングカバー４３の外側には、
全体を参照符号４７で示す電動モータのケーシングが取
り付けられている。しかし、この電動モータ４７の特有
な構成や仕様は、本発明にとって本質的なものではな
い。しかし本発明の１つの態様では、電動モータ４７
は、従来の技術の欄で説明したようなステップ式のモー
タとは反対に、比較的に高速で連続回転する種類のモー
タである。本発明では、電動モータ４７にブラシレス直
流モータが含まれていてもよいが、そのブラシレス直流
モータとしては、永久磁石直流整流子モータ、すなわち
イナーシャに対するトルク比が高い他のモータが用いら
れることが好ましい。
タ部１５について多少詳細に説明する。アクチュエータ
部１５は、アクチュエータハウジング４１と、このアク
チュエータハウジング４１に複数のボルト４５のような
適切な手段によって取り付けられたハウジングカバー４
３とを含んでいる。ハウジングカバー４３の外側には、
全体を参照符号４７で示す電動モータのケーシングが取
り付けられている。しかし、この電動モータ４７の特有
な構成や仕様は、本発明にとって本質的なものではな
い。しかし本発明の１つの態様では、電動モータ４７
は、従来の技術の欄で説明したようなステップ式のモー
タとは反対に、比較的に高速で連続回転する種類のモー
タである。本発明では、電動モータ４７にブラシレス直
流モータが含まれていてもよいが、そのブラシレス直流
モータとしては、永久磁石直流整流子モータ、すなわち
イナーシャに対するトルク比が高い他のモータが用いら
れることが好ましい。
【００１９】電動モータ４７には、図１ではその一方の
みが参照符号４９で示されている一対の電線によって電
気信号が入力される。電動モータ４７は、モータピニオ
ンギヤ５３（図１および図３参照）が取り付けられたモ
ータ出力軸５１（図１参照）に、低トルク高速度の回転
出力を発生するようになっている。
みが参照符号４９で示されている一対の電線によって電
気信号が入力される。電動モータ４７は、モータピニオ
ンギヤ５３（図１および図３参照）が取り付けられたモ
ータ出力軸５１（図１参照）に、低トルク高速度の回転
出力を発生するようになっている。
【００２０】モータピニオンギヤ５３は、全体を参照符
号５５で示すギヤトレーンにおける入力ギヤからなり、
このギヤトレーン５５の一般的な機能は、電動モータ４
７が発生する比較的に低トルクで高速度の回転出力を、
バルブアセンブリ２５に伝達される比較的に高トルクで
低速度の回転出力に変換することである。モータピニオ
ンギヤ５３は、中間ギヤアセンブリ５９における比較的
に大きなサイズのギヤ５７にかみ合わされた状態にあ
り、この中間ギヤアセンブリ５９は、比較的に小さいサ
イズのピニオン６１をさらに含んでいる。ギヤ５７およ
びピニオン６１は、「比較的に大きいサイズ」，「比較
的に小さいサイズ」と称されているが、これらは単に、
ギヤトレーン５５の機能はトルクを増大させる一方で速
度を次第に減少させることであるということを表してい
るにすぎない。したがって、特定のギヤとピニオンを選
択すること、そしてまたこのギヤとピニオンとの間にお
ける歯車の比率を選択することは、当業者が行うことが
できる範囲内にあるものである。
号５５で示すギヤトレーンにおける入力ギヤからなり、
このギヤトレーン５５の一般的な機能は、電動モータ４
７が発生する比較的に低トルクで高速度の回転出力を、
バルブアセンブリ２５に伝達される比較的に高トルクで
低速度の回転出力に変換することである。モータピニオ
ンギヤ５３は、中間ギヤアセンブリ５９における比較的
に大きなサイズのギヤ５７にかみ合わされた状態にあ
り、この中間ギヤアセンブリ５９は、比較的に小さいサ
イズのピニオン６１をさらに含んでいる。ギヤ５７およ
びピニオン６１は、「比較的に大きいサイズ」，「比較
的に小さいサイズ」と称されているが、これらは単に、
ギヤトレーン５５の機能はトルクを増大させる一方で速
度を次第に減少させることであるということを表してい
るにすぎない。したがって、特定のギヤとピニオンを選
択すること、そしてまたこのギヤとピニオンとの間にお
ける歯車の比率を選択することは、当業者が行うことが
できる範囲内にあるものである。
【００２１】主に図２および図４を参照すると、中間ギ
ヤアセンブリ５９は、トルク制限式（滑り式）継手を有
していることが好ましい。図４に示す継手の特有の構造
と動作については、本発明の本質的な特徴ではないが、
単に例示の目的から示すものである。図２で最も分かり
やすく示されているように、ピニオン６１は、このピニ
オン６１の円筒状部６５内に回転可能な状態で配置され
たピニオンシャフト６３を有しており、このピニオンシ
ャフト６３は、両端部がアクチュエータハウジング４１
とハウジングカバー４３とによって支持された状態とな
っている。
ヤアセンブリ５９は、トルク制限式（滑り式）継手を有
していることが好ましい。図４に示す継手の特有の構造
と動作については、本発明の本質的な特徴ではないが、
単に例示の目的から示すものである。図２で最も分かり
やすく示されているように、ピニオン６１は、このピニ
オン６１の円筒状部６５内に回転可能な状態で配置され
たピニオンシャフト６３を有しており、このピニオンシ
ャフト６３は、両端部がアクチュエータハウジング４１
とハウジングカバー４３とによって支持された状態とな
っている。
【００２２】主に図４に示すように、ピニオン６１の円
筒状部６５とギヤ５７との間には滑り部材６７が配置さ
れ、この滑り部材６７は、適切な手段によって、ピニオ
ン６１の円筒状部６５とともに回転するように固定され
ている。ギヤ５７は、滑り部材６７と係合するように付
勢されており、保持リング７１によって半径方向におけ
る内側縁部が固定されている勾配付き座金６９により、
通常はこの滑り部材６７とともに回転するようになって
いる。トルク制限クラッチまたは滑りクラッチの分野に
おける当業者にはよく知られているように、ギヤ５７お
よびピニオン６１は、所定の最大入力トルクに至るまで
は一体的に回転し、これを超えると、トルクが勾配付き
座金６９の許容限界を越え、ギヤ５７は滑り部材６７に
対して（結果としてピニオン６１に対して）滑りはじめ
る。
筒状部６５とギヤ５７との間には滑り部材６７が配置さ
れ、この滑り部材６７は、適切な手段によって、ピニオ
ン６１の円筒状部６５とともに回転するように固定され
ている。ギヤ５７は、滑り部材６７と係合するように付
勢されており、保持リング７１によって半径方向におけ
る内側縁部が固定されている勾配付き座金６９により、
通常はこの滑り部材６７とともに回転するようになって
いる。トルク制限クラッチまたは滑りクラッチの分野に
おける当業者にはよく知られているように、ギヤ５７お
よびピニオン６１は、所定の最大入力トルクに至るまで
は一体的に回転し、これを超えると、トルクが勾配付き
座金６９の許容限界を越え、ギヤ５７は滑り部材６７に
対して（結果としてピニオン６１に対して）滑りはじめ
る。
【００２３】中間ギヤアセンブリ５９に滑り機能が与え
られている理由は、主にギヤトレーン５５を保護するた
めである。電動モータ４７により発生したトルクの大部
分は、この電動モータ４７自身のイナーシャよりも勝っ
ていることが必要とされる。上に説明したようなトルク
制限クラッチ機能または滑りクラッチ機能が存在しない
場合には、電動モータ４７に全電流が流れると、ポペッ
トバルブ２７がその閉鎖ストッパまたはその開放ストッ
パに到達する度に、ギヤトレーン５５の歯が破損するこ
とになる。本発明の範囲内では、このトルク制限（滑
り）クラッチはギヤトレーン５５内において別個の部材
によって構成されていてもよいが、ギヤトレーン５５全
体をよりコンパクトにするとともにより低コストにする
ためには、中間ギヤアセンブリ５９と組み合わせるよう
にすることが好ましい。
られている理由は、主にギヤトレーン５５を保護するた
めである。電動モータ４７により発生したトルクの大部
分は、この電動モータ４７自身のイナーシャよりも勝っ
ていることが必要とされる。上に説明したようなトルク
制限クラッチ機能または滑りクラッチ機能が存在しない
場合には、電動モータ４７に全電流が流れると、ポペッ
トバルブ２７がその閉鎖ストッパまたはその開放ストッ
パに到達する度に、ギヤトレーン５５の歯が破損するこ
とになる。本発明の範囲内では、このトルク制限（滑
り）クラッチはギヤトレーン５５内において別個の部材
によって構成されていてもよいが、ギヤトレーン５５全
体をよりコンパクトにするとともにより低コストにする
ためには、中間ギヤアセンブリ５９と組み合わせるよう
にすることが好ましい。
【００２４】ピニオン６１は、中間ギヤアセンブリ７５
における比較的に大きいサイズのギヤ７３とかみ合わさ
れた状態にあり、比較的に小さいサイズのピニオン７７
がこの中間ギヤアセンブリ７５の出力部となっている。
本実施形態では、中間ギヤアセンブリ７５は、共に回転
するように互いに固定されたギヤ７３およびピニオン７
７を単に有していればよく、あるいは、一体的に形成さ
れた単一の部品を有している構成であればよい。中間ギ
ヤアセンブリ７５の機能は、ギヤトレーン５５によって
伝達されるトルクをさらに増大させると同時に、速度を
さらに減速させることである。
における比較的に大きいサイズのギヤ７３とかみ合わさ
れた状態にあり、比較的に小さいサイズのピニオン７７
がこの中間ギヤアセンブリ７５の出力部となっている。
本実施形態では、中間ギヤアセンブリ７５は、共に回転
するように互いに固定されたギヤ７３およびピニオン７
７を単に有していればよく、あるいは、一体的に形成さ
れた単一の部品を有している構成であればよい。中間ギ
ヤアセンブリ７５の機能は、ギヤトレーン５５によって
伝達されるトルクをさらに増大させると同時に、速度を
さらに減速させることである。
【００２５】ピニオン７７は、全体を参照符号８１で示
すセクタギヤにおける比較的に大きなサイズの直径を有
するギヤ部７９とかみ合わされた状態にある。図１で最
も分かりやすく示されているように、バルブアセンブリ
２５の入力ステム部３１には互いに対向する一対の円柱
状突起部８３が一体的に形成され、この円柱状突起部８
３の一方は、ハウジング４１によって形成されるスロッ
ト８４内に受け止められている。スロット８４の底部
（図１参照）に円柱状突起部８３が当接されることによ
り「開放ストッパ」が構成される。セクタギヤ８１は、
対向する一対のアクチュエータ部８５（図３ではアクチ
ュエータ部８５の一方のみが示されているが、この両方
については図１に示されている）を含んでいる。アクチ
ュエータ部８５の各々は、円柱状突起部８３を受け止め
るための長形の略Ｕ字状開口を有している。これによ
り、セクタギヤ８１は、ギヤトレーン５５の高トルク、
低速回転出力部を備え、そして、円柱状突起部８３とア
クチュエータ部８５は、高トルク、低速回転の出力を、
入力ステム部３１の軸方向運動に、つまりバルブアセン
ブリ２５全体の軸方向運動に変換することができるリン
ク機構を備えている。
すセクタギヤにおける比較的に大きなサイズの直径を有
するギヤ部７９とかみ合わされた状態にある。図１で最
も分かりやすく示されているように、バルブアセンブリ
２５の入力ステム部３１には互いに対向する一対の円柱
状突起部８３が一体的に形成され、この円柱状突起部８
３の一方は、ハウジング４１によって形成されるスロッ
ト８４内に受け止められている。スロット８４の底部
（図１参照）に円柱状突起部８３が当接されることによ
り「開放ストッパ」が構成される。セクタギヤ８１は、
対向する一対のアクチュエータ部８５（図３ではアクチ
ュエータ部８５の一方のみが示されているが、この両方
については図１に示されている）を含んでいる。アクチ
ュエータ部８５の各々は、円柱状突起部８３を受け止め
るための長形の略Ｕ字状開口を有している。これによ
り、セクタギヤ８１は、ギヤトレーン５５の高トルク、
低速回転出力部を備え、そして、円柱状突起部８３とア
クチュエータ部８５は、高トルク、低速回転の出力を、
入力ステム部３１の軸方向運動に、つまりバルブアセン
ブリ２５全体の軸方向運動に変換することができるリン
ク機構を備えている。
【００２６】ギヤトレーン５５への入力およびギヤトレ
ーン５５からの出力における速度とトルクとに関し、
「低」と「高」という用語が相対的な意味において使用
されることは、当業者にとっては理解できることであ
る。したがって、ギヤトレーン５５からの「低速」出力
について述べることは、単にギヤトレーン５５へ入力さ
れる速度に比較して低速であることを意味するものであ
って、ステップモータが低速度を発生するという意味で
低速であることを意味するものではない。
ーン５５からの出力における速度とトルクとに関し、
「低」と「高」という用語が相対的な意味において使用
されることは、当業者にとっては理解できることであ
る。したがって、ギヤトレーン５５からの「低速」出力
について述べることは、単にギヤトレーン５５へ入力さ
れる速度に比較して低速であることを意味するものであ
って、ステップモータが低速度を発生するという意味で
低速であることを意味するものではない。
【００２７】図２に最もわかりやすく示しているよう
に、比較的に大きなサイズのギヤ部７９はシャフト８７
上に押圧されていることが好ましく、このシャフト８７
の両端部はアクチュエータハウジング４１およびハウジ
ングカバー４３の内部に支持されている。重要なこと
は、全体を参照符号８９で示すセンサアセンブリが、シ
ャフト８７の図示左側端部に隣接して配置された状態
で、アクチュエータハウジング４１に取り付けられてい
ることである。このセンサアセンブリ８９の機能は、シ
ャフト８７の回転角度（このシャフト８７の回転角度は
セクタギヤ８１の回転角度を表し、この結果、ポペット
バルブ２７の位置を表す）を検出することである。セン
サアセンブリ８９は、シャフト８７の回転角度を適切な
電気信号に変換し、この後、この電気信号はＥＧＲ装置
１１の制御論理（ここでは図示せず）への入力として伝
達される。このような制御論理は本発明の範囲外であ
り、ここでは図示せず、また説明しないものとする。
に、比較的に大きなサイズのギヤ部７９はシャフト８７
上に押圧されていることが好ましく、このシャフト８７
の両端部はアクチュエータハウジング４１およびハウジ
ングカバー４３の内部に支持されている。重要なこと
は、全体を参照符号８９で示すセンサアセンブリが、シ
ャフト８７の図示左側端部に隣接して配置された状態
で、アクチュエータハウジング４１に取り付けられてい
ることである。このセンサアセンブリ８９の機能は、シ
ャフト８７の回転角度（このシャフト８７の回転角度は
セクタギヤ８１の回転角度を表し、この結果、ポペット
バルブ２７の位置を表す）を検出することである。セン
サアセンブリ８９は、シャフト８７の回転角度を適切な
電気信号に変換し、この後、この電気信号はＥＧＲ装置
１１の制御論理（ここでは図示せず）への入力として伝
達される。このような制御論理は本発明の範囲外であ
り、ここでは図示せず、また説明しないものとする。
【００２８】図１に関連する図５には、全体を参照符号
９１で示す継手装置が示されている。この継手装置９１
の主な機能は、入力ステム３１およびバルブステム２９
を共通の軸方向運動をさせることができるように、入力
ステム３１をバルブステム２９に連結することである。
しかし、好適な実施形態にあっては、継手装置９１は、
マニホールドハウジング１９、冷却ハウジング３５およ
びアクチュエータハウジング４１の間における横方向ア
ラインメントがあまり重要でなくなるように、入力ステ
ム３１およびバルブステム２９の横方向における取り付
け不良を許容することができるようになっている。本実
施形態では、継手装置９１は、環状部材９７に囲まれた
一対の突当て鍵部材９３，９５を備える突当て鍵型止め
金装置を有している。この「止め金」分野における当業
者にはよく知られているように、突当て鍵部材９３，９
５は互いに突き当てられる。しかし、バルブステム２９
または入力ステム３１のいずれかに形成された止め金溝
には接触しないことが好ましい。これにより、継手装置
９１の本質的特徴ではないものの、これらのステム２
９，３１同士が互いに回転できるようになる。
９１で示す継手装置が示されている。この継手装置９１
の主な機能は、入力ステム３１およびバルブステム２９
を共通の軸方向運動をさせることができるように、入力
ステム３１をバルブステム２９に連結することである。
しかし、好適な実施形態にあっては、継手装置９１は、
マニホールドハウジング１９、冷却ハウジング３５およ
びアクチュエータハウジング４１の間における横方向ア
ラインメントがあまり重要でなくなるように、入力ステ
ム３１およびバルブステム２９の横方向における取り付
け不良を許容することができるようになっている。本実
施形態では、継手装置９１は、環状部材９７に囲まれた
一対の突当て鍵部材９３，９５を備える突当て鍵型止め
金装置を有している。この「止め金」分野における当業
者にはよく知られているように、突当て鍵部材９３，９
５は互いに突き当てられる。しかし、バルブステム２９
または入力ステム３１のいずれかに形成された止め金溝
には接触しないことが好ましい。これにより、継手装置
９１の本質的特徴ではないものの、これらのステム２
９，３１同士が互いに回転できるようになる。
【００２９】本発明を開放ストッパおよび閉鎖ストッパ
に関連させて説明してきたが、このようなストッパは、
このＥＧＲ装置の制御論理にエラーが発生した場合に備
えたものであることは、当業者には理解可能なことであ
る。正常な動作状態の下では、バルブアセンブリ２５の
運動は、このバルブアセンブリ２５の開状態および閉状
態を得ることに関する限り、制御論理によって制御され
るようになっており、この制御論理は同様に電線４９を
伝送される信号を次々に制御するようになっている。
に関連させて説明してきたが、このようなストッパは、
このＥＧＲ装置の制御論理にエラーが発生した場合に備
えたものであることは、当業者には理解可能なことであ
る。正常な動作状態の下では、バルブアセンブリ２５の
運動は、このバルブアセンブリ２５の開状態および閉状
態を得ることに関する限り、制御論理によって制御され
るようになっており、この制御論理は同様に電線４９を
伝送される信号を次々に制御するようになっている。
【図１】本発明による排気ガス循環バルブおよび制御装
置を示す横方向断面図である。
置を示す横方向断面図である。
【図２】本発明によるアクチュエータアセンブリの一態
様を示す部分拡大図であって、図１と同様であるがわず
かに異なる平面で切り取られた横方向断面図である。
様を示す部分拡大図であって、図１と同様であるがわず
かに異なる平面で切り取られた横方向断面図である。
【図３】図１よりもわずかに拡大し、図１および図２の
平面に直角な面で切り取られた断面図である。
平面に直角な面で切り取られた断面図である。
【図４】本発明の一態様であるトルク制限クラッチアセ
ンブリを示す図２と同様の拡大された横方向断面図であ
る。
ンブリを示す図２と同様の拡大された横方向断面図であ
る。
【図５】本発明の他の態様であるバルブステム継手装置
を示す、図１と同様のさらに拡大された横方向断面図で
ある。
を示す、図１と同様のさらに拡大された横方向断面図で
ある。
１１ 排気ガス循環装置 １３ マニホールド部 １５ アクチュエータ部 １７ 冷却部 １９ マニホールドハウジング ２１ 流路 ２３ ボア ２５ バルブアセンブリ ２７ ポペットバルブ ２９ バルブステム ３１ 入力ステム部 ３３ バルブシート ３５ 冷却ハウジング ３７ 中央開口 ３９ 冷却流路 ４１ アクチュエータハウジング ４３ ハウジングカバー ４５ ボルト ４７ 電動モータ ４９ 電線 ５１ モータ出力軸 ５３ モータピニオンギヤ ５５ ギヤトレーン ５７，７３ ギヤ ５９，７５ 中間ギヤアセンブリ ６１，７７ ピニオン ６３ ピニオンシャフト ６５ 円筒状部 ６７ 滑り部材 ６９ 勾配付き座金 ７１ 保持リング ７９ ギヤ部 ８１ セクタギヤ ８３ 円柱状突起部 ８５ アクチュエータ部 ８７ シャフト ８９ センサアセンブリ ９１ 継手装置 ９３，９５ 突当て鍵部材 ９７ 環状部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 エドウィン デイヴィッド ロレンツ アメリカ合衆国 48439 ミシガン州 グ ランド ブランク イー． クックロード 4393 (72)発明者 グレン ロイ リリー アメリカ合衆国 48302 ミシガン州 ブ ルームフィールド ヒルズ ローン パイ ン ロード 1731
Claims (10)
- 【請求項１】 バルブステム（２９，３１）を含み排気
ガス流路（Ｅ）から吸気流路（Ｉ）に至る連通状態を遮
断する閉位置と開位置との間を動くことができるバルブ
（２５）と、ハウジング手段（１９，３５，４１）と、
電気入力信号（４９）の変化に応答して前記閉位置と前
記開位置との間で前記バルブを動かすことができるアク
チュエータ手段とを有する内燃機関用排気ガス循環装置
（１１）において、 前記バルブステムは、前記ハウジング手段（３５，４
１）の内部に配置された入力部（３１）を含み、 前記アクチュエータ手段は、前記ハウジング手段（４
１）と組み合わされ、前記電気入力信号（４９）に応答
して低トルク、高速度の回転出力（５１）を発生させる
ことができる電動モータ（４７）を含み、 前記アクチュエータ手段は、前記電動モータ（４７）が
発生する前記低トルク、高速度の回転出力（５１）が入
力されるように構成された入力ギヤ（５３）と、高トル
ク、低速度の回転出力（８１）を発生する出力ギヤ（７
９）とを少なくとも有するギヤトレーン（５５）をさら
に含み、 前記バルブ（２５）を前記閉位置と前記開位置との間で
動かすために、前記高トルク、低速度の回転出力（８
１）を前記バルブステムの前記入力部（３１）の軸方向
運動に変換することができるリンク手段（８３，８５）
を含んでいることを特徴とする内燃機関用排気ガス循環
装置。 - 【請求項２】 前記ハウジング手段（１９，３５，４
１）が、バルブシート（３３）を形成するとともに、前
記排気ガス流路（Ｅ）から前記吸気流路（Ｉ）に至るま
でを連通状態とするマニホールド部（１３）を有する請
求項１に記載の排気ガス循環装置。 - 【請求項３】 前記ハウジング手段（１９，３５，４
１）が、ギヤハウジング部（４１）と、該ギヤハウジン
グ部（４１）と前記マニホールド部（１３）との間に配
置された冷却ハウジング（３５）とを有し、該冷却ハウ
ジング（３５）は冷却流路（３９）を形成するとともに
冷却液の供給源（Ｓ）に接続されるように構成されてい
る請求項２に記載の排気ガス循環装置。 - 【請求項４】 前記バルブ（２５）が前記入力部（３
１）とステム部（２９）とを含んでおり、前記入力部
（３１）と前記ステム部（２９）とが別個の部材からな
り、前記ステム部（２９）は前記ハウジング手段（１
９，３５，４１）の前記マニホールド部（１３）内に支
持され、前記入力部（３１）は前記ハウジング手段のギ
ヤハウジング部（４１）内に支持されている請求項２に
記載の排気ガス循環装置。 - 【請求項５】 前記ステム部（２９）と前記入力部（３
１）とを共通の軸方向運動をさせることができるように
連結させ、前記ステム部（２９）と前記入力部（３１）
との横方向における取り付け不良を許容するような動作
が可能となっている継手手段（９１）を有する請求項４
に記載の排気ガス循環装置。 - 【請求項６】 前記ギヤトレーン（５５）が、前記入力
ギヤを有するモータピニオンギヤ（５３）と、前記モー
タピニオンギア（５３）にかみ合わされた状態にある比
較的に大きなサイズのギヤ部材（５７）を有する少なく
とも１つの中間ギヤアセンブリ（５９）と、通常は前記
比較的に大きなサイズのギヤ部材（５７）とともに回転
し、回転速度を減速させるとともに、前記入力ギヤ（５
３）から前記出力ギヤ（７９）へ伝達されるトルクを増
大させることができる比較的に小さいサイズのピニオン
（６１）とを含んでいる請求項１に記載の排気ガス循環
装置。 - 【請求項７】 前記ギヤトレーン（５５）が、前記バル
ブ（２５）が開放ストッパ（８３，８４）および閉鎖ス
トッパ（３３）に接近するつれて、前記出力ギヤ（７
９）へ伝達されるトルク量を制限することができるトル
ク制限クラッチ手段（６７，６９）を含んでいる請求項
６に記載の排気ガス循環装置。 - 【請求項８】 前記中間ギヤアセンブリ（５９）が、前
記比較的に大きいサイズのギヤ部材（５７）と前記比較
的に小さいサイズのピニオン（６１）との間に設けら
れ、前記ギヤ部材（５７）と前記ピニオン（６１）とが
通常は所定の最大トルクレベルに達するまでは共に回転
することができるようにする前記トルク制限クラッチ手
段（６７，６９）を含んでいる請求項７に記載の排気ガ
ス循環装置。 - 【請求項９】 前記電動モータ（４７）が、イナーシャ
に対するトルク比が比較的に高いモータからなる請求項
１に記載の排気ガス循環装置。 - 【請求項１０】 前記電動モータ（４７）が、永久磁石
直流整流子モータからなる請求項９に記載の排気ガス循
環装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/881622 | 1997-06-24 | ||
| US08/881,622 US5937835A (en) | 1997-06-24 | 1997-06-24 | EGR system and improved actuator therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1162724A true JPH1162724A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=25378851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10177435A Pending JPH1162724A (ja) | 1997-06-24 | 1998-06-24 | 内燃機関用排気ガス循環装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5937835A (ja) |
| EP (1) | EP0887540B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1162724A (ja) |
| DE (1) | DE69810850T2 (ja) |
Cited By (9)
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