JPH1172166A - 排気ガス還流制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複座弁方式のＥＧＲ弁において、組立誤差や
熱膨張差による弁漏れを防止すると共に、駆動負荷を軽
減する。 【解決手段】 弁ハウジング２１内に２つの弁座２２，
２３を上下に対向させて配置し、両弁座２２，２３の中
心に１本の弁シャフト３２を貫通させると共に、該弁シ
ャフト３２に２つの弁体３６，３７を固定する。下方の
弁体３７は、耐熱性・対摩耗性のある金属で厚く形成さ
れているが、上方の弁体３６は、薄いステンレス板等、
耐熱性・対摩耗性のある弾性板材で弾性変形可能に形成
されている。この構成では、仮に、組立誤差や熱膨張差
によって両弁体３６，３７の間隔と両弁座２２，２３の
間隔とが正確に一致しなくても、その誤差を上方の弁体
３６の弾性変形により吸収でき、２つの弁体３６，３７
を２つの弁座２２，２３に確実に着座させることがで
き、弁漏れを確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる複座弁に
よる排気圧力相殺機構を備えた排気ガス還流制御弁に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）を搭載
した車両では、近年の排気ガス規制の強化に伴って、排
気ガス還流量（ＥＧＲ量）を大流量で且つ制御良く制御
する必要がある。しかし、ＥＧＲ量を大流量化すると、
排気ガス還流制御弁（ＥＧＲ弁）の弁体に加わる排気圧
力が非常に大きくなるため、この排気圧力に抗して弁体
を開弁させるためには、相当に強力なリニアソレノイド
等のアクチュエータが必要となり、アクチュエータの大
型化・高コスト化を招いてしまう。

【０００３】この対策として、いわゆる複座弁による排
気圧力相殺機構を備えたＥＧＲ弁が提案されている。こ
のものは、図１２に示すように、弁ハウジング１１内に
２つの弁座１２，１３を対向させて配置し、両弁座１
２，１３の中心に１本の弁シャフト１４を貫通させると
共に、該弁シャフト１４に２つの弁体１５，１６を固定
し、該弁シャフト１４をリニアソレノイド等のアクチュ
エータで駆動することで、各弁体１５，１６で各弁座１
２，１３の開口を開閉するようにしている。

【０００４】この場合、ＥＧＲ配管を流れる排気ガス
は、図１２に矢印で示すように、弁ハウジング１１の流
入ポート１７から弁体１５，１６間の空間に流入し、開
弁時には、両弁座１２，１３の開口から弁ハウジング１
１内に流れ、流出ポート１８から流出する。この構成で
は、両弁体１５，１６に加わる排気圧力Ｆ1 ，Ｆ2 が反
対向きになるため、排気圧力Ｆ1 ，Ｆ2 が相殺され、排
気圧力Ｆ1 ，Ｆ2 の影響を受けずに両弁体１５，１６を
駆動することができる。

【０００５】この構成では、両弁体１５，１６の間隔と
両弁座１２，１３の間隔を正確に一致させる必要がある
が、実際には、組立誤差により両者の間隔を正確に合わ
せることは困難である。また、仮に、組立時に両者の間
隔を正確に合わせることができたとしても、ＥＧＲ弁は
高温の排気ガス中で使用されるため、各部の熱膨張差に
より両者の間隔に誤差が生じてしまう。従って、上記構
成では、組立誤差や熱膨張差により２つの弁体１５，１
６を確実に２つの弁座１２，１３に着座させることは困
難であり、弁漏れが発生しやすい。

【０００６】この対策として、図１３に示すように、一
方の弁体１５を弁シャフト１４に摺動可能に挿通支持さ
せると共に、両弁体１５，１６間にスプリング１９を介
在させ、閉弁時には、スプリング１９の弾発力により弁
体１５を弁座１２に着座させるようにすることが考えら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成のよ
うに、一方の弁体１５を弁シャフト１４に摺動可能にす
ると、排気圧力Ｆ1 ，Ｆ2 を相殺できない。すなわち、
弁シャフト１４に固定されていない上方の弁体１５に加
わる排気圧力Ｆ1 は、弁座１２で受け支えられ、弁シャ
フト１４には伝わらない。これに対し、弁シャフト１４
に固定されている下方の弁体１６に加わる排気圧力Ｆ2
は弁シャフト１４に伝わるため、排気圧力Ｆ2 が弁シャ
フト１４を押し下げる方向に働く。更に、上方の弁体１
５を付勢するスプリング１９の弾発力も下方の弁体１６
を介して弁シャフト１４を押し下げる方向に働く。この
ため、弁シャフト１４を閉弁方向（上方）に付勢するス
プリング２０のばね力を、排気圧力Ｆ2 とスプリング１
９のばね力とに打ち勝つ大きさに増加させる必要があ
る。このため、開弁時にスプリング２０のばね力に抗し
て弁シャフト１４を押し下げるアクチュエータの駆動力
を、排気圧力Ｆ2 とスプリング１９の弾発力との合力分
だけ増加させる必要があり、相当に強力なアクチュエー
タが必要となる。従って、上記構成では、複座弁方式の
ＥＧＲ弁本来の目的であるアクチュエータの負荷軽減、
小型化を達成できない。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、複座弁方式を採用し
ながら、組立誤差や熱膨張差による弁漏れを防止できる
と共に、複座弁方式の本来の目的であるアクチュエータ
の負荷軽減、小型化を達成できる排気ガス還流制御弁を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の排気ガス還流制御弁は、２つの
弁体を備えた複座弁方式を採用し、一方の弁体の少なく
とも一部を弾性変形可能に構成している。この構成によ
れば、組立誤差や熱膨張差による両弁体の間隔と両弁座
の間隔との誤差を一方の弁体の弾性変形により吸収でき
て、２つの弁体を同時に２つの弁座に着座させることが
でき、弁漏れを防止できる。しかも、弾性変形可能な弁
体は弁シャフトに固定されているため、弾性変形可能な
弁体に加わる排気圧力が弁シャフトにも働く。これによ
り、２つの弁体を介して弁シャフトに働く排気圧力が相
殺され、弁シャフトを駆動するアクチュエータの負荷を
軽減でき、アクチュエータの小型化を実現できる。

【００１０】この場合、請求項２のように、２つの弁座
の間隔を保持する部材と弁シャフトとを同等の熱膨張係
数を有する材料で形成しても良い。このようにすれば、
両弁体の間隔と両弁座の間隔との熱膨張差が無くなり、
より確実に弁漏れを防止できる。

【００１１】ところで、排気ガス還流制御弁は高温の排
気ガス中で使用されるため、弁体は耐熱性が要求され、
その観点から、一般に金属製の弁体が用いられている。
従って、弾性変形可能な弁体も、耐熱性の観点から金属
弾性材で形成することが好ましい。しかし、弁体全体を
厚い金属弾性板材で形成すると、弁体の弾性力が大きく
なって、それがアクチュエータの負荷を増大させる要因
となる。これを避けるために、弁体全体を薄く形成しす
ぎると、弁体の耐久性が低下し、弁体と弁座との衝突の
繰り返しで弁体の着座面が摩耗した時に、弁体の着座面
に穴が開いて弁漏れが発生しやすい。

【００１２】この対策として、請求項３のように、弾性
変形可能な弁体は、リーフスプリング状又は放射状に形
成された板ばねを用い、この板ばねの開口部を変形容易
な部材で閉鎖した構成としても良い。このようにすれ
ば、弁体の着座面等、耐摩耗性や機械的強度が要求され
る部分に、適度な厚みの板ばねを延在させた適度な弾性
力の弁体を形成でき、アクチュエータの負荷を軽減しな
がら、弁体の摩耗による弁体の穴開きを防止でき、負荷
軽減と弁体の耐久性向上とを両立させることができる。

【００１３】ところで、本発明のように複座弁方式の排
気ガス還流制御弁では、２つの弁体から弁シャフトに加
わる排気圧力の荷重が互いに逆向きで同一になることが
理想的である。しかし、弾性変形可能な弁体（以下「弾
性弁体」という）は、排気圧力に応じて軸方向にたわみ
変形するため、その分、弾性弁体から弁シャフトに加わ
る排気圧力の荷重が小さくなる。つまり、弾性弁体の有
効受圧面積が実際の弁体面積よりも小さくなる。これに
対し、他方の弁体（以下「剛性弁体」という）は、排気
圧力が高くなっても変形しないため、剛性弁体に作用す
る排気圧力の荷重がそのまま全て弁シャフトに加わる。
つまり、剛性弁体の有効受圧面積は実際の弁体面積と同
じになる。この関係から、排気圧力が高圧になった時
に、弾性弁体と弾性弁体との有効受圧面積の違いによっ
て、両弁体から弁シャフトに加わる力の均衡が崩れ、剛
性弁体が浮いて弁漏れが発生するおそれがある。

【００１４】この対策としては、請求項４のように、弾
性弁体を、弁シャフトに固定された非弾性部と、この非
弾性部で支持された弾性部とから構成し、前記非弾性部
の受圧面積を他方の弁体の受圧面積と略同一に形成する
と良い。このようにすれば、弾性弁体と剛性弁体との有
効受圧面積の差がほとんど無くなり、排気圧力が高圧に
なった時でも、両弁体から弁シャフトに加わる力の均衡
を保つことができて、弁漏れを少なくすることができ
る。しかも、弾性弁体の弾性部の弾性変形により、２つ
の弁体の同時着座も容易である。

【００１５】また、請求項５のように、弾性弁体が着座
する弁座を弾性変形可能に構成しても良い。このように
すれば、高圧の排気圧力で弾性弁体が開弁方向に弾性変
形したとしても、これに追従して弁座も高圧の排気圧力
で開弁方向に弾性変形して、弾性弁体と弁座との密着状
態が維持される。これにより、排気圧力が高圧になった
時でも、弁漏れが効果的に抑制されて、閉弁性能が向上
する。

【００１６】ところで、閉弁性を向上する観点からは、
閉弁状態の時に、両弁体に働く排気圧力による荷重の差
が閉弁方向の荷重となることが好ましい。しかし、この
ような設定とした場合、排気圧力が高くなるに従って閉
弁方向の荷重が大きくなり、それによって開弁作動時に
必要となる駆動力が大きくなってしまう。このため、開
弁特性（駆動力と弁体リフト量との関係）が排気圧力の
変化によって変化してしまい、安定した開弁特性が得ら
れない。

【００１７】この点、請求項５では、弾性弁体が着座す
る弁座も弾性変形可能であるため、弾性変形可能な弁座
から弾性弁体に対して排気圧力による開弁方向の荷重が
作用する。このため、排気圧力が高くなるに従って、排
気圧力による閉弁方向の荷重が大きくなっても、それに
伴って、弾性変形可能な弁座から弾性弁体に働く開弁方
向の排気圧力による荷重が大きくなり、排気圧力による
閉弁方向の荷重の増大分が開弁方向の荷重の増大分によ
ってほぼ相殺される。これにより、排気圧力が変化して
も、排気圧力による荷重の合計値がほぼ一定となり、開
弁特性が排気圧力の変化に左右されず、安定した開弁特
性が得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態（１）を
図１に基づいて説明する。排気ガス還流制御弁（ＥＧＲ
弁）の弁ハウジング２１は例えばアルミダイカストによ
り形成され、その内部にＥＧＲガス通路２７が形成され
ている。このＥＧＲガス通路２７の入口側に形成された
弁座収納部２１ａ内に、２つの弁座２２，２３が上下に
対向するように組み付けられている。上方の弁座２２
は、下方に延びる囲壁部２２ａを一体に有する箱型の弁
座であり、その囲壁部２２ａの下端に下方の弁座２３が
溶接等により固定されている。両弁座２２，２３で囲ま
れた空間がＥＧＲガス流入室２４となり、このＥＧＲガ
ス流入室２４の側壁部に、ＥＧＲ配管を通して流れてく
るＥＧＲガスが流入する流入ポート２５が形成されてい
る。ＥＧＲガス通路２７の出口側には、開弁時に両弁座
２２，２３の開口から流れ出るＥＧＲガスを吸気管（図
示せず）側へ流出させる流出ポート２６が形成されてい
る。

【００１９】弁ハウジング２１には、ＥＧＲガス通路２
７の上方にスプリング室２８が形成され、その上方にア
クチュエータ室２９が形成され、このアクチュエータ室
２９内にリニアソレノイド、ステップモータ等のアクチ
ュエータ３０がプランジャ３１を下向きにして取り付け
られている。このプランジャ３１の真下には、弁シャフ
ト３２がスプリング室２８を貫通するように配置され、
この弁シャフト３２の下部が２つの弁座２２，２３の中
心を貫通している。この弁シャフト３２は、スプリング
室２８の底部に固定された軸受３３に上下方向に摺動可
能に支持され、該弁シャフト３２の上端に嵌着固定され
た皿状のスプリング受け部材３４とスプリング室２８の
底壁部との間にスプリング３５が装着され、このスプリ
ング３５の弾発力によって弁シャフト３２が上方（閉弁
方向）に付勢され、該弁シャフト３２の上端がアクチュ
エータ３０のプランジャ３１の下端に当接している。

【００２０】２つの弁座２２，２３に対応して、弁シャ
フト３２の下部には２つの弁体３６，３７が固定されて
いる。下方の弁体３７は、従来と同じく、耐熱性・対摩
耗性のある金属（ステンレス鋼等）で厚く形成されてい
るが、上方の弁体３６は、薄いステンレス板等、耐熱性
・対摩耗性のある弾性板材で弾性変形可能に形成されて
いる。この場合、上方の弁体３６の弾性変形を容易にす
るために、上方の弁体３６には波形が同心状に形成され
ている。

【００２１】また、両弁体３６，３７の間隔と両弁座２
２，２３の間隔との熱膨張差を無くすために、２つの弁
座２２，２３の間隔を保持する部材（弁座２２の囲壁部
２２ａ）と弁シャフト３２とを、同等の熱膨張係数を有
する材料（本実施形態ではステンレス鋼）で形成してい
る。また、２つの弁体３６，３７に作用する排気圧力Ｆ
1 ，Ｆ2 の差圧を利用してセルフシール効果を持たせる
ために、上方の弁座２２の開口径Ｄ1 を下方の弁座２３
の開口径Ｄ2 よりも若干大きく形成し、上方の弁体３６
に働く上向きの排気圧力Ｆ1 が下方の弁体３７に働く下
向きの排気圧力Ｆ2 より若干大きくなるようになってい
る。

【００２２】以上のように構成したＥＧＲ弁では、アク
チュエータ３０の通電時に、プランジャ３１が下方に突
出して、弁シャフト３２をスプリング３５の弾発力に抗
して押し下げることで、２つの弁体３６，３７を２つの
弁座２２，２３から下方に離間させて両弁座２２，２３
の開口を開放する。これにより、弁ハウジング２１の流
入ポート２５からＥＧＲガス流入室２４内に流入するＥ
ＧＲガスを、両弁座２２，２３の開口からＥＧＲガス通
路２７内に流入させ、流出ポート２６から吸気管側へ流
出させる。

【００２３】一方、アクチュエータ３０の非通電時に
は、スプリング３５の弾発力によって弁シャフト３２を
引き上げ、２つの弁体３６，３７を２つの弁座２２，２
３に確実に着座させる。つまり、上方の弁体３６を弾性
変形可能に形成しているので、仮に、組立誤差や熱膨張
差によって両弁体３６，３７の間隔と両弁座２２，２３
の間隔とが正確に一致しなくても、その誤差を上方の弁
体３６の弾性変形により吸収でき、２つの弁体３６，３
７を２つの弁座２２，２３に同時に着座させることがで
きて、弁漏れを防止できる。

【００２４】しかも、弾性変形可能な弁体３６は弁シャ
フト３２に固定されているため、弾性変形可能な弁体３
６に加わる排気圧力Ｆ1 が弁シャフト３２にも働く。こ
れにより、２つの弁体３６，３７を介して弁シャフト３
２に働く排気圧力Ｆ1 ，Ｆ2が相殺され、弁シャフト３
２を駆動するアクチュエータ３０の負荷を軽減でき、ア
クチュエータ３０の小型化を実現できる。

【００２５】この場合、２つの弁座２２，２３の開口径
Ｄ1 ，Ｄ2 を同一に形成して、２つの弁体３６，３７に
働く排気圧力Ｆ1 ，Ｆ2 を完全に相殺させるようにして
も良いが、本実施形態のように、上方の弁座２２の開口
径Ｄ1 を下方の弁座２３の開口径Ｄ2 より若干大きく形
成しても良い。このようにすれば、上方の弁体３６に働
く上向きの排気圧力Ｆ1 が下方の弁体３７に働く下向き
の排気圧力Ｆ2 より若干大きくなり、その排気圧力Ｆ1
，Ｆ2 の差圧を利用してセルフシール効果を持たせる
ことができる。

【００２６】更に、２つの弁座２２，２３の間隔を保持
する弁座２２の囲壁部２２ａと弁シャフト３２とを、同
等の熱膨張係数を有する材料（本実施形態ではステンレ
ス鋼）で形成しているため、両弁体３６，３７の間隔と
両弁座２２，２３の間隔との熱膨張差が無くなる。従っ
て、本実施形態では、両弁体３６，３７の間隔と両弁座
２２，２３の間隔とがずれる要因は、組立誤差のみとな
り、両者のずれが少なくなる。これにより、２つの弁体
３６，３７の同時着座が一層確実なものとなり、弁漏れ
防止性能を更に向上できる。

【００２７】但し、本発明は、２つの弁座２２，２３の
間隔を保持する部材（囲壁部２２ａ）と弁シャフト３２
とを、熱膨張係数の異なる材料で形成しても良く、この
場合でも、熱膨張差を上方の弁体３６の弾性変形により
吸収できるので、２つの弁体３６，３７を同時に着座さ
せることができる。

【００２８】弾性変形可能な弁体３６は、図１に示す形
状に限定されず、種々の形状が考えられる。例えば、図
２及び図３に示す実施形態（２），（３）の弾性変形可
能な弁体３８，３９は、共に薄いステンレス板で蛇腹状
に形成され、その下端部のみが弁シャフト３２に固定さ
れ、蛇腹部分が上下方向に伸縮可能となっている。

【００２９】図１乃至図３に示す弾性変形可能な弁体３
６，３８，３９は、いずれも、弁体全体が同一の弾性板
材で一体に形成されているが、弾性部材と非弾性部材と
を組み合わせて１つの弾性変形可能な弁体を構成しても
良い。

【００３０】例えば、図４に示す実施形態（４）の弾性
変形可能な弁体４０は、薄いステンレス板等で形成した
弾性変形可能な蛇腹部４１の上端に、弁座２２に着座す
るリング状の着座部材４２を溶接等で固着し、該蛇腹部
４１の下端に円板状の支持部材４３を溶接等で固着し、
この支持部材４３を弁シャフト３２に嵌着固定してい
る。この場合、蛇腹部４１のみが弾性変形し、着座部材
４２と支持部材４３は変形しない。このようにすれば、
耐摩耗性や機械的強度が要求される部分（着座部材４２
と支持部材４３）を耐摩耗性や機械的強度に優れた材料
で形成でき、耐久性を向上できる。

【００３１】ところで、弁体の弾性力は、アクチュエー
タ３０の負荷を増大させる要因となるため、弁体の弾性
力は小さい方が好ましい。しかし、弁体の弾性力を小さ
くするために、弁体全体を薄く形成しすぎると、弁体の
耐久性が低下し、弁体と弁座との衝突の繰り返しで弁体
の着座面が摩耗した時に、弁体の着座面に穴が開いて弁
漏れが発生しやすい。

【００３２】この対策として、図５に示す実施形態
（５）の弾性変形可能な弁体４５は、リーフスプリング
状に形成された皿状の板ばね４６を用い、この板ばね４
６の下面に変形容易な皿状の金属薄膜４７を貼り合わせ
ることで、該板ばね４６の開口部４８を金属薄膜４７で
塞いでいる。板ばね４６は、弁シャフトに嵌着される中
央の嵌着部４６ａと外周の着座面部４６ｂとを共に円環
状に形成し、嵌着部４６ａと着座面部４６ｂとの間に複
数本のアーム部４６ｃを等ピッチで形成している。各ア
ーム部４６ｃは、放射状（直線状）に形成しても良い
が、図５に示すように曲線形状に形成して各アーム部４
６ｃを長くすれば、各アーム部４６ｃが弾性変形しやす
くなる。

【００３３】このようにすれば、耐摩耗性や機械的強度
が要求される部分である着座面部４６ｂと固定部４６ａ
に、適度な厚みの板ばねを延在させた適度な弾性力の弁
体４５を形成でき、アクチュエータの負荷を軽減しなが
ら、弁体４５の摩耗による弁体４５の穴開きを防止で
き、負荷軽減と弁体４５の耐久性向上とを両立させるこ
とができる。

【００３４】一方、図６に示す実施形態（６）の弾性変
形可能な弁体４９は、放射状に形成された皿状の板ばね
５０を用い、この板ばね５０の下面に変形容易な皿状の
金属薄膜５１を貼り合わせることで、該板ばね５０のス
リット５２（開口部）を金属薄膜５１で塞いでいる。こ
のようにしても、アクチュエータの負荷軽減と弁体４９
の耐久性向上とを両立させることができる。

【００３５】上記実施形態（５），（６）の弁体４５，
４９は、図１のＥＧＲ弁に用いても良く、また、図７に
示す実施形態（７）のＥＧＲ弁に用いても良い（図７は
図５の弁体４５を用いたＥＧＲ弁の構成例を示してい
る）。

【００３６】このＥＧＲ弁の弁ハウジング６０は、円筒
状の吸気通路６１を有し、この吸気通路６１が内燃機関
の吸気管（図示せず）の途中に連結され、該吸気管を流
れる吸入空気が吸気通路６１を通ってスロットルバルブ
（図示せず）側に流れる。弁ハウジング６０の吸気通路
６１の下方には、ＥＧＲガス流入室６２が形成され、こ
のＥＧＲガス流入室６２の側壁には、ＥＧＲ配管（図示
せず）を通って流れてくるＥＧＲガスが流入する流入ポ
ート６３が形成され、該ＥＧＲガス流入室６２の上面部
と下面部には、それぞれ弁座６４，６５が上下に対向す
るように設けられている。

【００３７】上方の弁座６４は、弁ハウジング６０に一
体に形成され、下方の弁座６５は、ステンレス鋼等によ
り形成され、ＥＧＲガス流入室６２の下面に固着されて
いる。上方の弁座６４の開口は吸気通路６１に連通し、
該弁座６４の上方部には、吸気通路６１内を流れる吸入
空気の風圧が弁座６４の開口に作用するのを防ぐ防風フ
ード部６６が形成されている。下方の弁座６５の開口
は、弁ハウジング６０の下部に形成されたＥＧＲガス通
路６７を介して吸気管のＥＧＲガス導入口（図示せず）
につながっている。従って、２つの弁座６４，６５の開
口を通ったＥＧＲガスは、共に吸気管内に流れ込む。

【００３８】２つの弁座６４，６５を貫通する弁シャフ
ト３２には、２つの弁体４５，３７が固定されている。
弁シャフト３２の駆動系は、図１と同じ構成であり、図
１と同一符号を付して説明を省略する。尚、上方の弾性
変形可能な弁体４５は、前記各実施形態のいずれの弁体
を用いても良い。

【００３９】一方、図８に示す実施形態（８）は、弾性
変形可能な弁体（以下「弾性弁体」という）７１を除い
て、図７に示す実施形態（７）と同じ構造である。弾性
弁体７１は、ステンレス薄板等の弾性薄板により形成さ
れた皿型の板ばね７２の中央部分を、例えば鉄板等の剛
性板により形成された２枚の円形のセンタープレート７
３で挟み付けて構成したものである。この弾性弁体７１
は、弁シャフト３２に下方から挿通され、その下方に圧
入されたスリーブ７４と弁シャフト３２の段部３２ａと
の間に挟み付け固定されている。これにより、センター
プレート７３は弁シャフト３２に固定され、“非弾性
部”となる。一方、板ばね７２のうちセンタープレート
７３から外側に突出した部分は、“非弾性部”で支持さ
れた“弾性部”となり、上下方向に弾性変形可能であ
る。

【００４０】この場合、弾性弁体７１の有効受圧面積で
あるセンタープレート７３の受圧面積（投影面積）は、
弁シャフト３２の下端に固着された他方の弁体（以下
「剛性弁体」という）３７の受圧面積と略同一に形成さ
れている。センタープレート７３と剛性弁体３７の受圧
面（弁座６５の開口部）が共に円形の場合には、両者の
直径Ｄ１，Ｄ２を略同一に形成すれば良い。その他の構
成は、図７に示す実施形態（７）と同じであるので、図
７と同一符号を付して説明を省略する。

【００４１】図８に示すように、２つの弁体７１，３７
が弁座６４，６５に着座した状態では、各弁体７１，３
７に次のような排気圧力による荷重が加わる。弾性弁体
７１側に加わる荷重は、弾性弁体７１の有効受圧面積で
あるセンタープレート７３の受圧面積×排気圧力とな
る。一方、剛性弁体３７側に加わる荷重は、剛性弁体３
７の受圧面積×排気圧力となる。

【００４２】この場合、センタープレート７３の受圧面
積が剛性弁体３７の受圧面積と略同一に形成されている
ので、弾性弁体７１側に加わる荷重と剛性弁体３７側に
加わる荷重が略同一となり、両者が釣り合った状態とな
る。従って、排気圧力が高圧になった時でも、両弁体７
３，３７から弁シャフト３２に加わる力の均衡を保つこ
とができて、剛性弁体３７の浮き上がりによる弁漏れを
少なくすることができる。しかも、弾性弁体７３の外周
部の板ばね７２が弾性変形可能であるため、前記各実施
形態と同じく、２つの弁体７３，３７の同時着座も容易
である。

【００４３】本発明者は、上記実施形態（８）で用いた
弾性弁体７１の弁漏れ防止性能を評価する試験を行った
ので、その試験結果を図９（ａ）に示す。この試験で
は、弾性弁体７１のセンタープレート７３の直径Ｄ１を
１５ｍｍとすると共に、弁座６４の開口径Ｄ３を１８ｍ
ｍとし、剛性弁体３７の受圧面の直径Ｄ２を１６ｍｍと
した。この構造では、図９（ａ）に示すように、排気圧
力を上限圧力である２ｋｇｆ／ｃｍ² に高めた時でも、
弁漏れを目標値である８リットル／分以下に抑えること
ができた。

【００４４】一方、図９（ｂ）に示す比較例では、スパ
イラル形状の板ばねに金属薄膜を貼り合わせて構成した
弾性弁体を用いた。比較例でも、排気圧力が１．４ｋｇ
ｆ／ｃｍ² 以下の領域では、弁漏れが目標値である８リ
ットル／分以下であったが、排気圧力が約１．４ｋｇｆ
／ｃｍ² を越えると、弁漏れが急激に増大して目標値を
満足できなかった。

【００４５】以上の試験結果から、実施形態（８）の構
造では、高圧時でも高い弁漏れ防止性能を維持できるこ
とが確認された。尚、上記各実施形態では、上方の弁体
を弾性変形可能に形成したが、下方の弁体を弾性変形可
能に形成しても良い。

【００４６】図１０及び図１１に示す実施形態（９）で
は、剛性弁体３７を上方に配置し、弾性弁体８１を下方
に配置している。弾性弁体８１は、薄いステンレス板
等、耐熱性・対摩耗性のある弾性板材で皿状に形成さ
れ、弁シャフト３２にスリーブ８２で固定されている。
この弾性弁体８１が着座する円環状の弁座（以下「弾性
弁座」という）８３は、薄いステンレス板等、耐熱性・
対摩耗性のある弾性板材で弾性変形可能に形成されてい
る。この弾性弁座８３の開口面積（開口径）は上方の弁
座６４の開口面積（開口径）とほぼ同一に設定されてい
る。その他の構成は図７に示す実施形態（７）と同じで
あるので、図７と同一符号を付して説明を省略する。

【００４７】次に、本実施形態（９）のＥＧＲ弁の閉弁
特性・開弁特性について説明する。閉弁状態の時に、高
圧の排気圧力で弾性弁体８１が開弁方向（下方）に弾性
変形したとしても、これに追従して弾性弁座８３も高圧
の排気圧力で開弁方向に弾性変形して、弾性弁体８１と
弾性弁座８３との密着状態が維持される。これにより、
排気圧力が高圧になった時でも、弁漏れが有効に防止さ
れて、閉弁性能が向上する。

【００４８】閉弁状態の時に、弁シャフト３２（両弁体
３７，８１）に加わる荷重には、次の３種類の荷重Ｆs
，Ｆv ，Ｆn がある。 （１）弁シャフト３２を閉弁方向（上方）に付勢するス
プリング３５による閉弁方向の荷重Ｆs （２）剛性弁体３７と弾性弁体８１の有効受圧面積の差
と排気圧力とで発生する閉弁方向の荷重Ｆv （両弁体３
７，８１に働く排気圧力による荷重の差） （３）弾性弁座８３が排気圧力で開弁方向に弾性変形す
ることで、弾性弁座８３から弾性弁体８３に働く開弁方
向の荷重Ｆn

【００４９】ここで、閉弁時の弁漏れを抑制するには、
次の式のように、閉弁方向の荷重（Ｆs ＋Ｆv ）が開
弁方向の荷重Ｆn よりも大きくなるように設定する必要
がある。 Ｆs ＋Ｆv ＞Ｆn （弁漏れを抑制するための条
件）

【００５０】仮に、下方の弁体８１の有効受圧面積が上
方の剛性弁体３７の有効受圧面積よりも大きいとする
と、上記式において、排気圧力による荷重Ｆv は負の
値（つまり開弁方向の荷重）になるが、本実施形態
（９）のように、下方の弁体８１を弾性弁体とし、両弁
座６４，８３の開口面積（開口径）をほぼ同一に設定し
た場合には、弾性弁体８１の有効受圧面積が剛性弁体３
７の有効受圧面積よりも小さくなり、排気圧力による荷
重Ｆv は正の値（つまり閉弁方向の荷重）になる。

【００５１】この場合、図１１に示すように、スプリン
グ３５による閉弁方向の荷重Ｆs は排気圧力が変化して
も一定であるが、排気圧力による閉弁方向の荷重Ｆv
は、排気圧力が高くなるに従って大きくなり、それによ
って、閉弁方向の総荷重（Ｆs＋Ｆv ）が大きくなる。
もし、弁座８３を剛体構造とした場合には、開弁方向の
荷重Ｆn が０であるため、排気圧力の上昇により閉弁方
向の総荷重（Ｆs ＋Ｆv）が大きくなると、閉弁状態か
ら開弁する際に必要となるアクチュエータの駆動力が大
きくなるため、開弁特性（駆動力と弁体リフト量との関
係）が排気圧力の変化によって変化してしまい、安定し
た開弁特性が得られない。

【００５２】これに対し、本実施形態（９）では、弾性
弁体８１が着座する弁座として、弾性弁座８３を用いて
いるため、弾性弁座８３が排気圧力で開弁方向に弾性変
形することで、弾性弁座８３から弾性弁体８３に開弁方
向の荷重Ｆn が働く。この開弁方向の荷重Ｆn は、図１
１に示すように排気圧力が高くなるに従って大きくなる
ため、排気圧力による閉弁方向の荷重Ｆv の増大分が開
弁方向の荷重Ｆn の増大分によってほぼ相殺され、次の
式が成立する。

【００５３】 Ｆv −Ｆn ＝Δｆ＝ほぼ一定 （開弁
特性向上のための条件） この式が成立すれば、排気圧力が変化しても、排気圧
力による荷重の合計値（Ｆv −Ｆn ）がほぼ一定となっ
て、閉弁状態から開弁する際に必要となる駆動力（Ｆs
＋Ｆv −Ｆn ）がほぼ一定となり、開弁特性（駆動力と
弁体リフト量との関係）が排気圧力の変化に左右され
ず、安定した開弁特性が得られ、高精度なＥＧＲ制御が
可能となる。

【００５４】このように、本実施形態（９）では、上記
式及び式の関係が同時に成立するため、排気圧力の
全変動域（エンジンの全負荷域）で、閉弁時の弁漏れ抑
制と開弁特性向上の双方を実現することができる。しか
も、一方の弁体８１と弁座８３が共に弾性変形可能であ
るため、前記各実施形態と同じく、２つの弁体８１，３
７の同時着座も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）のＥＧＲ弁を示す縦断
面図

【図２】本発明の実施形態（２）の弁体と弁座の構造を
示す縦断面図

【図３】本発明の実施形態（３）の弁体と弁座の構造を
示す縦断面図

【図４】本発明の実施形態（４）の弁体と弁座の構造を
示す縦断面図

【図５】本発明の実施形態（５）を示し、（ａ）は弾性
変形可能な弁体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面
図、（ｃ）は金属薄膜の平面図

【図６】本発明の実施形態（６）を示し、（ａ）は弾性
変形可能な弁体の縦断面図、（ｂ）は放射状の板ばねの
平面図、（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ断面図、（ｄ）は金属
薄膜の平面図、（ｅ）は（ｄ）のＦ−Ｆ断面図

【図７】本発明の実施形態（７）のＥＧＲ弁を示す縦断
面図

【図８】本発明の実施形態（８）のＥＧＲ弁の主要部の
構造を示す縦断面図

【図９】（ａ）は実施形態（８）の弁漏れ特性を示す
図、（ｂ）は比較例の弁漏れ特性を示す図

【図１０】本発明の実施形態（９）のＥＧＲ弁の主要部
の構造を示す縦断面図

【図１１】弁シャフトに加わる荷重Ｆs ，Ｆv ，Ｆn と
排気圧力との関係を示す図

【図１２】従来の複座弁型のＥＧＲ弁を示す縦断面図

【図１３】従来の改良された複座弁型のＥＧＲ弁を示す
縦断面図

【符号の説明】

２１…弁ハウジング、２２，２３…弁座、２５…流入ポ
ート、２６…流出ポート、２７…ＥＧＲガス通路、３０
…アクチュエータ、３１…プランジャ、３２…弁シャフ
ト、３３…軸受、３５…スプリング、３６〜４０，４１
…蛇腹部、４２…着座部材、４５…弁体、４６…板ば
ね、４７…金属薄膜（変形容易な部材）、４８…開口
部、４６ｂ…着座面部、４９…弁体、５０…板ばね、５
１…金属薄膜（変形容易な部材）、５２…スリット（開
口部）、６０…弁ハウジング、６１…吸気通路、６２…
ＥＧＲガス流入室、６３…流入ポート、６４，６５…弁
座、６７…ＥＧＲガス通路、７１…弾性弁体（弾性変形
可能な弁体）、７２…板ばね（弾性部）、７３…センタ
ープレート（非弾性部）、８１…弾性弁体、８３…弾性
弁座。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁ハウジング内に２つの弁座を対向させ
   て配置し、両弁座の中心に１本の弁シャフトを貫通させ
   ると共に、該弁シャフトに２つの弁体を固定し、該弁シ
   ャフトをその軸方向に駆動することで、各弁体を各弁座
   に着座又は離間させる排気ガス還流制御弁において、 一方の弁体の少なくとも一部を弾性変形可能に構成した
   ことを特徴とする排気ガス還流制御弁。
2. 【請求項２】 前記２つの弁座の間隔を保持する部材と
   前記弁シャフトとを同等の熱膨張係数を有する材料で形
   成したことを特徴とする請求項１に記載の排気ガス還流
   制御弁。
3. 【請求項３】 前記弾性変形可能な弁体は、リーフスプ
   リング状又は放射状に形成された板ばねを用い、この板
   ばねの開口部を変形容易な部材で閉鎖した構成としたこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の排気ガス還流制
   御弁。
4. 【請求項４】 前記弾性変形可能な弁体は、前記弁シャ
   フトに固定された非弾性部と、この非弾性部で支持され
   た弾性部とから成り、前記非弾性部の受圧面積を他方の
   弁体の受圧面積と略同一になるように形成したことを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の排気ガス還
   流制御弁。
5. 【請求項５】 前記弾性変形可能な弁体が着座する弁座
   は、弾性変形可能に構成されていることを特徴とする請
   求項１乃至４のいずれかに記載の排気ガス還流制御弁。