JPWO2018216070A1 - Egrバルブ装置 - Google Patents

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Abstract

EGRバルブ装置(100)は、アクチュエータ(1)と排気ガス流路(6)間に設けられており、かつ、排気ガス流路(6)と連通した筒状部(5)と、筒状部(5)の側壁部のうちの一部に設けられた多重壁部と、多重壁部における互いに隣接する壁部間に設けられた空間部と、多重壁部における各壁部に設けられた貫通孔と、を有するハウジング(4)を備え、多重壁部における互いに隣接する壁部に設けられた貫通孔が互いに非対向に配置されている。

Description

本発明は、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブ装置に関する。
従来、自動車用のEGRシステムが開発されている。また、EGRシステムにおける排気ガス流路に設けられたバルブの開度を制御することによりEGRシステムによる排気ガスの循環量を調整する装置、すなわちEGRバルブ装置が開発されている。バルブの開度制御には、例えば、電制式の直動型アクチュエータが用いられている。アクチュエータにより直動自在なロッドの先端部にポペット式のバルブが取り付けられており、ロッドの直動位置に応じてバルブの開度が変化するようになっている(例えば、特許文献1参照)。
特開平7−167324号公報
特許文献1の電磁弁(1)において、軸受保持部材(3)は、アルミダイキャストにより一体成形されており、冷却用パイプ(15a)から供給された冷却水が流れる冷却通路(15)と、弁軸(11)の外周から漏れた微量の排気ガスを外部に逃がすための排気ガス逃がし通路(16)とを有している(特許文献1の段落[0022]、図1等参照)。
排気ガス逃がし通路(16)を設けたことにより、排気ガスがアクチュエータ内に浸入するのを抑制することができる。しかしながら、砂塵又は水などの異物が排気ガス逃がし通路(16)を通り、電磁弁(1)の外部からバネ(14)の収容された中空部内に浸入する。これらの異物がアクチュエータ内の部品又はロッドなどに付着して、電磁弁(1)の動作不良が発生する問題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ハウジングの中空部から排気ガス等を排出することができ、かつ、この排出経路から異物が浸入するのを抑制することができるEGRバルブ装置を提供することを目的とする。
本発明のEGRバルブ装置は、アクチュエータと排気ガス流路間に設けられており、かつ、排気ガス流路と連通した筒状部と、筒状部の側壁部のうちの一部に設けられた多重壁部と、多重壁部における互いに隣接する壁部間に設けられた空間部と、多重壁部における各壁部に設けられた貫通孔と、を有するハウジングを備え、多重壁部における互いに隣接する壁部に設けられた貫通孔が互いに非対向に配置されているものである。
本発明によれば、上記のように構成したので、ハウジングの中空部から排気ガス等を排出することができ、かつ、この排出経路から異物が浸入するのを抑制することができる。
本発明の実施の形態1に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。 本発明の実施の形態1に係るEGRバルブ装置の要部を示す一部切欠き斜視断面図である。 本発明の実施の形態1に係る他のEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。 本発明の実施の形態1に係る他のEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。 図4に示すEGRバルブ装置のハウジングに第1貫通孔を穿設するときの工具の向きを示す説明図である。 本発明の実施の形態2に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。 本発明の実施の形態3に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。 図7に示すA−A’線に沿う断面図である。 本発明の実施の形態4に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。
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、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係るEGRバルブ装置の要部を示す一部切欠き斜視断面図である。図1及び図2を参照して、実施の形態1のEGRバルブ装置100について説明する。
図中、1はアクチュエータである。アクチュエータ1内には、ステッピングモータ又は直流モータなどのモータが設けられている。このモータの動作に応じて、アクチュエータ1から突出したアクチュエータ軸2と、アクチュエータ軸2の先端部から延伸された弁軸3とが一体に直動するようになっている。図中、矢印A1,A2はアクチュエータ軸2及び弁軸3の直動方向を示している。矢印A1,A2に示す如く、アクチュエータ軸2及び弁軸3は軸方向に沿って直動するものである。
弁軸3はハウジング4の筒状部5を貫通しており、弁軸3の先端部は排気ガス流路6内に配置されている。排気ガス流路6の一端部7はエンジンの吸気通路と連通しており、排気ガス流路6の他端部8はエンジンの排気通路と連通している。
弁軸3の先端部には、ポペット式の弁体9が取り付けられている。すなわち、弁体9は排気ガス流路6内に配置されており、弁軸3と一体に直動自在である。弁軸3の直動により弁体9の縁部が弁座10に当接したとき、EGRバルブ装置100は閉弁状態となる。他方、弁軸3の直動により弁体9の縁部が弁座10から離間したとき、EGRバルブ装置100は開弁状態となる。図1は閉弁状態を示している。
アクチュエータ1は、アクチュエータ軸2の押出し方向(矢印A1参照)、すなわち開弁方向の力を出力するものである。他方、アクチュエータ軸2の引込み方向(矢印A2参照)、すなわち閉弁方向の力は、筒状部5内に設けられたバネ11により発生する。EGRバルブ装置100は、アクチュエータ1の出力により弁体9の開度を制御して、排気ガス流路6を流れる排気ガスの量、すなわちEGRシステムによる排気ガスの循環量を調整するものである。
ここで、筒状部5の一端部にアクチュエータ1が配置されているのに対して、筒状部5の他端部は排気ガス流路6と連通している。この連通部には、弁軸3用の軸受12が収容されている。軸受12は、例えば、シール13及びブッシュ14により構成されている。弁軸3は、軸受12の内周部により直動自在に支持されている。すなわち、弁軸3の外周部と軸受12の内周部との間には間隙15が形成されている。
図2に示す如く、筒状部5は略円筒状であり、筒状部5の中空部16は断面略円形状である。筒状部5の側壁部のうちの一部は、二重壁により構成されている。この二重壁部17は、筒状部5の側壁部のうち、EGRバルブ装置100が車両に搭載されたとき鉛直下方に配置される部位に設けるのが好適である。図中、矢印A3は、EGRバルブ装置100が車両に搭載された状態における鉛直方向を示している。
二重壁部17における内壁部18と外壁部19間には、空間部20が設けられている。内壁部18には貫通孔(以下「第1貫通孔」という。)21が穿たれており、外壁部19にも貫通孔(以下「第2貫通孔」という。)22が穿たれている。図1及び図2に示す如く、第1貫通孔21と第2貫通孔22とは互いに非対向に配置されている。また、外壁部19の内壁面23は傾斜面により形成されており、第2貫通孔22は当該傾斜面の下端部、すなわちアクチュエータ1側の端部に配置されている。この傾斜面は、ハウジング4を鋳造するときの抜き勾配に対応するものである。
また、筒状部5の側壁部において、第1貫通孔21と対向配置された貫通孔(以下「第3貫通孔」という。)24を栓体25により密栓してなる部位(以下「密栓部」という。)26が設けられている。図1及び図2に示す例においては、筒状部5の側壁部のうちの二重壁部17が形成された部位に対する対向部位に密栓部26が配置されている。
すなわち、ハウジング4は金属製であり、貫通孔21,22,24以外の形状を鋳造により成形する工程(以下「第1工程」という。)と、筒状部5に対して貫通孔21,22,24を穿設する工程(以下「第2工程」という。)とにより製造される。第3貫通孔24は、第2工程において内壁部18に第1貫通孔21を穿設するために形成された貫通孔、すなわち穿設用の工具を通すための貫通孔である。
ここで、環境温度の変化により密栓部26の密栓状態が不安定になるのを回避する観点から、栓体25の材料の線膨張係数はハウジング4の材料の線膨張係数に近い値であることが望ましい。線膨張係数の観点からは、例えば、ハウジング4がアルミニウム製である場合、栓体25にはアルミニウム又は真鍮などを用いることが考えられる。
しかしながら、栓体25を第3貫通孔24に圧入するとき、栓体25が第3貫通孔24の内周部と噛み合うのを避ける観点から、栓体25の材料の硬度はハウジング4の材料の硬度と異なる値であることが望ましい。線膨張係数に加えて硬度も考慮すると、例えば、ハウジング4がアルミニウム製である場合、栓体25には真鍮を用いるのが好適である。
このようにして、EGRバルブ装置100の要部が構成されている。
次に、EGRバルブ装置100の作用効果について説明する。
排気ガス流路6を流れる排気ガスの一部は、間隙15を通り中空部16内に流入する。また、この排気ガスが中空部16内で冷却されることにより、凝縮水による結露水が発生する。仮に排気ガス又は結露水がアクチュエータ1内に浸入した場合、アクチュエータ1の動作不良が生ずる可能性がある。
そこで、EGRバルブ装置100は、筒状部5の鉛直下方に設けられた第1貫通孔21、空間部20及び第2貫通孔22により、中空部16内の排気ガス及び結露水をハウジング4外に排出するものである。これにより、排気ガス又は結露水がアクチュエータ1内に浸入するのを抑制することができる。このとき、外壁部19の内壁面23が傾斜面であるため、結露水の排出をスムーズにすることができる。
また、仮に第1貫通孔21と第2貫通孔22とが互いに対向配置されている場合、貫通孔21,22から中空部16内に異物が浸入し易くなる。この異物がアクチュエータ1内の部品、弁軸3及び軸受12などに付着することにより、アクチュエータ1又は弁軸3の動作不良が発生する可能性がある。
そこで、EGRバルブ装置100は、第1貫通孔21と第2貫通孔22とを互いに非対向に配置することにより、異物の浸入を抑制している。この結果、異物の付着による動作不良の発生を抑制することができる。
なお、密栓部26は第1貫通孔21と対向配置されたものであれば良く、筒状部5における密栓部26の配置位置は二重壁部17が形成された部位に対する対向部位に限定されるものではない。例えば、図3に示す如く、第3貫通孔24aを栓体25aにより密栓してなる密栓部26aが外壁部19に設けられたものであっても良い。または、例えば、図1に示す密栓部26と図3に示す密栓部26aとの両方が設けられたものであっても良い。
または、図4に示す如く、第1貫通孔21aが内壁部18に対して斜めに穿たれたものであっても良い。これにより、第2工程において、図5に示す如くハウジング4の開口部から筒状部5内に斜めに工具Tを挿入して、第1貫通孔21aを穿設することができる。この結果、密栓部26,26aを不要とすることができる。
また、図1〜図4においては、いずれも、EGRバルブ装置100が車両に搭載されたとき、直動方向(矢印A1,A2)が鉛直方向(矢印A3)と直交する向きとなる例を示したが、EGRバルブ装置100の搭載方向はかかる方向に限定されるものではない。EGRバルブ装置100は、直動方向(矢印A1,A2)が鉛直方向(矢印A3)に対して傾いた状態にて車両に搭載されるものであっても良い。または、EGRバルブ装置100は、直動方向(矢印A1,A2)が鉛直方向(矢印A3)に沿う向きにて車両に搭載されるものであっても良い。
また、内壁部18において、第1貫通孔21とは別に中空部16と空間部20間を連通する孔部が設けられたものであっても良い。例えば、ハウジング4の軽量化の観点から、内壁部18のうちのアクチュエータ1側の端部を除去することにより当該孔部が形成されたものであっても良い。この場合、異物の浸入を抑制する観点から、当該孔部も第1貫通孔21と同様に第2貫通孔22と非対向に配置するのが好適である。
また、EGRバルブ装置100は、図1及び図2に示す二重壁部17に代えて、三重以上の多重壁部が設けられたものであっても良い。この場合、多重壁部における互いに離接する壁部間にそれぞれ中空部が設けられたものとなる。また、多重壁部における各壁部に貫通孔が設けられたものとなり、互いに隣接する壁部に設けられた貫通孔が互いに非対向に配置されたものとなる。多重壁部における壁部の枚数を増やすことにより、異物の浸入を抑制する効果を高めることができる。
以上のように、実施の形態1のEGRバルブ装置100は、アクチュエータ1と排気ガス流路6間に設けられており、かつ、排気ガス流路6と連通した筒状部5と、筒状部5の側壁部のうちの一部に設けられた多重壁部と、多重壁部における互いに隣接する壁部間に設けられた空間部と、多重壁部における各壁部に設けられた貫通孔と、を有するハウジング4を備え、多重壁部における互いに隣接する壁部に設けられた貫通孔が互いに非対向に配置されている。これにより、中空部16内からハウジング4外に排気ガス及び結露水を排出することができる。また、この排出経路から中空部16内に異物が浸入するのを抑制することができる。
また、多重壁部は二重壁部17により構成されており、二重壁部17における内壁部18と外壁部19間に空間部20が設けられており、貫通孔は内壁部18に設けられた第1貫通孔21,21aと外壁部19に設けられた第2貫通孔22とにより構成されている。これにより、図1及び図2に例示する二重壁部17を用いてEGRバルブ装置100を実現することができる。
また、外壁部19の内壁面23が傾斜面により形成されている。これにより、直動方向(矢印A1,A2)が鉛直方向(矢印A3)と直交する向きにてEGRバルブ装置100が車両に搭載されたとき、結露水の排出を容易にすることができる。
また、筒状部5の側壁部において、第1貫通孔21と対向配置された第3貫通孔24,24aが栓体25,25aにより密栓されている。これにより、第2工程において内壁部18に第1貫通孔21を穿設するとき、第3貫通孔24,24aに工具Tを通すことができる。また、EGRバルブ装置100の完成後においては、第3貫通孔24,24aから中空部16内に異物が浸入するのを防ぐことができる。
または、第1貫通孔21aは、内壁部18に対して斜めに穿たれている。第2工程において内壁部18に第1貫通孔21aを穿設するとき、ハウジング4の開口部から筒状部5内に斜めに工具Tを挿入することにより、密栓部26,26aを不要とすることができる。これにより、製造コストを低減することができる。
実施の形態2.
図6は、本発明の実施の形態2に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。図6を参照して、実施の形態2のEGRバルブ装置101について説明する。なお、実施の形態1のEGRバルブ装置100と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
図6に示す如く、空間部20内にプレート31が設けられている。プレート31の根元部は略L字状に折り曲げられており、この根元部がアクチュエータ1とハウジング4間に固定されている。より具体的には、ハウジング4におけるアクチュエータ1側の端部に凹部が設けられており、この凹部内にプレート31の根元部が配置された状態にて、当該根元部がアクチュエータ1とハウジング4間に挟持されている。
プレート31により、空間部20内にいわゆる「ラビリンス構造」が形成されている。これにより、中空部16内に異物が浸入するのを抑制する効果を向上することができる。
なお、プレート31は鉛直方向(矢印A3)に対して傾斜させたものであっても良い。図6に示す例においては、プレート31の根元部から先端部に向かうにつれて次第に下がるように、すなわちアクチュエータ1側の端部から排気ガス流路6側の端部に向かうにつれて次第に下がるように傾斜させるのが好適である。これにより、結露水の排出を容易にすることができる。
そのほか、EGRバルブ装置101は、実施の形態1にて説明したものと同様の種々の変形例を適用することができる。例えば、図6に示す密栓部26に代えて又は加えて、図3に示すものと同様の密栓部26aを設けたものであっても良い。また、図6に示す第1貫通孔21に代えて、図4に示すものと同様の第1貫通孔21aを設けたものであっても良い。
以上のように、実施の形態2のEGRバルブ装置101は、空間部20に設けられたプレート31により、空間部20がラビリンス構造を有する。これにより、中空部16内に異物が浸入するのを抑制する効果を向上することができる。
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た部分断面図である。図8は、図7に示すA−A’線に沿う断面図である。図7及び図8を参照して、実施の形態3のEGRバルブ装置102について説明する。なお、実施の形態1のEGRバルブ装置100と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
実施の形態1のEGRバルブ装置100において、筒状部5の中空部16は断面略円形状であった。これに対して、実施の形態3のEGRバルブ装置102において、筒状部5の中空部16aは断面略多角形状、より具体的には断面略四角形状である。図8に示す如く、第1貫通孔21及び第2貫通孔22は中空部16aの角部41、すなわち当該四角形の頂点に対応する位置に配置されている。
すなわち、中空部16aの内壁面により傾斜面42,43が形成される。このため、中空部16a内にて、傾斜面42,43間の角部41に結露水を集めることができる。この角部41に第1貫通孔21及び第2貫通孔22を配置することにより、結露水の排出をスムーズにすることができる。
なお、中空部16aの断面形状は、少なくとも1個の角部を有する形状であれば良く、略四角形状に限定されるものではない。例えば、中空部16aの断面形状は、略三角形状、略五角形状、略六角形状又は略扇形状であっても良い。
また、本願の請求の範囲に記載された「断面多角形状」の用語の意義は、完全な多角形状に限定されるものではなく、図8に例示するような略多角形状も包含するものである。
そのほか、EGRバルブ装置102は、実施の形態1にて説明したものと同様の種々の変形例を適用することができる。例えば、図7に示す密栓部26に代えて又は加えて、図3に示すものと同様の密栓部26aを設けたものであっても良い。また、図7に示す第1貫通孔21に代えて、図4に示すものと同様の第1貫通孔21aを設けたものであっても良い。
また、実施の形態3のEGRバルブ装置102において、実施の形態2のEGRバルブ装置101と同様に、空間部20内にプレート31が設けられたものであっても良い。
以上のように、実施の形態3のEGRバルブ装置102は、筒状部5の中空部16aが断面多角形状である。これにより、中空部16a内にて結露水を角部41に集めることができる。
また、第1貫通孔21,21a及び第2貫通孔22が中空部16aの角部41に配置されている。これにより、角部41に集められた結露水を排出することができるため、結露水の排出をスムーズにすることができる。
実施の形態4.
図9は、本発明の実施の形態4に係るEGRバルブ装置の要部を側面から見た説明図である。図9を参照して、実施の形態4のEGRバルブ装置103について説明する。なお、実施の形態1のEGRバルブ装置100と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
図9に示す如く、第2貫通孔22に管51が突設されている。より具体的には、管51は略L字状のニップルを用いたものであり、このニップルの一端部が第2貫通孔22に挿入されている。管51を設けたことにより、ハウジング4の外部空間から中空部16内までの経路距離が長くなり、また当該経路における屈曲箇所の個数が増えるため、異物の浸入を更に抑制することができる。
なお、管51の形状は略L字状に限定されるものではない。すなわち、管51は1個以上の屈曲部を有するものであれば良く、各屈曲部の屈曲角は略90度に限定されるものではない。管51の形状は、例えば、略S字状であっても良い。ただし、コストを低減する観点からは、図9に示す如く略L字状のニップルを用いるのが好適である。
そのほか、EGRバルブ装置103は、実施の形態1にて説明したものと同様の種々の変形例を適用することができる。例えば、図9に示す密栓部26に代えて又は加えて、図3に示すものと同様の密栓部26aを設けたものであっても良い。また、図9に示す第1貫通孔21に代えて、図4に示すものと同様の第1貫通孔21aを設けたものであっても良い。
また、実施の形態4のEGRバルブ装置103において、実施の形態2のEGRバルブ装置101と同様に、空間部20内にプレート31が設けられたものであっても良い。また、実施の形態4のEGRバルブ装置103において、実施の形態3のEGRバルブ装置102と同様に、筒状部5の中空部16aを断面略多角形状にして、中空部16aの角部41に第1貫通孔21,21a及び第2貫通孔22が配置されたものであっても良い。
以上のように、実施の形態4のEGRバルブ装置103は、第2貫通孔22に管51が突設されており、管51が屈曲部を有する。これにより、異物の浸入を更に抑制することができる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各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。
本発明のEGRバルブ装置は、例えば、自動車用のEGRシステムに用いることができる。
1 アクチュエータ、2 アクチュエータ軸、3 弁軸、4 ハウジング、5 筒状部、6 排気ガス流路、7 一端部、8 他端部、9 弁体、10 弁座、11 バネ、12 軸受、13 シール、14 ブッシュ、15 間隙、16,16a 中空部、17 二重壁部、18 内壁部、19 外壁部、20 空間部、21,21a 貫通孔(第1貫通孔)、22 貫通孔(第2貫通孔)、23 内壁面、24,24a 貫通孔(第3貫通孔)、25,25a 栓体、26,26a 密栓部、31 プレート、41 角部、42,43 傾斜面、51 管、100,101,102,103 EGRバルブ装置。

Claims (9)

  1. アクチュエータと排気ガス流路間に設けられており、かつ、前記排気ガス流路と連通した筒状部と、前記筒状部の側壁部のうちの一部に設けられた多重壁部と、前記多重壁部における互いに隣接する壁部間に設けられた空間部と、前記多重壁部における各壁部に設けられた貫通孔と、を有するハウジングを備え、
    前記多重壁部における互いに隣接する壁部に設けられた前記貫通孔が互いに非対向に配置されている
    ことを特徴とするEGRバルブ装置。
  2. 前記多重壁部は二重壁部により構成されており、
    前記二重壁部における内壁部と外壁部間に前記空間部が設けられており、
    前記貫通孔は前記内壁部に設けられた第1貫通孔と前記外壁部に設けられた第2貫通孔とにより構成されている
    ことを特徴とする請求項1記載のEGRバルブ装置。
  3. 前記外壁部の内壁面が傾斜面により形成されていることを特徴とする請求項2記載のEGRバルブ装置。
  4. 前記空間部に設けられたプレートにより、前記空間部がラビリンス構造を有することを特徴とする請求項2記載のEGRバルブ装置。
  5. 前記筒状部の中空部が断面多角形状であることを特徴とする請求項2記載のEGRバルブ装置。
  6. 前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔が前記中空部の角部に配置されていることを特徴とする請求項5記載のEGRバルブ装置。
  7. 前記第2貫通孔に管が突設されており、前記管が屈曲部を有することを特徴とする請求項2記載のEGRバルブ装置。
  8. 前記筒状部の側壁部において、前記第1貫通孔と対向配置された第3貫通孔が栓体により密栓されていることを特徴とする請求項2記載のEGRバルブ装置。
  9. 前記第1貫通孔は、前記内壁部に対して斜めに穿たれていることを特徴とする請求項2記載のEGRバルブ装置。
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