WO2005095834A1

WO2005095834A1 - バルブ装置

Info

Publication number: WO2005095834A1
Application number: PCT/JP2005/006498
Authority: WO
Inventors: Hideyuki Seiyama; Taisei Okubo; Kouichi Okaya; Tatsuya Iwazaki; Hiroshi Tsuda
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2005-10-13
Also published as: US7455056B2; SE530484C2; KR20080068928A; DE112005003846A5; DE112005000734B4; JP4641525B2; KR20070003972A; SE0602046L; DE112005000734T5; DE112005003846B4; DE112005003847A5; JP4898929B2; SE0701976L; SE530511C2; JP5015277B2; KR100851563B1; JP2010144737A; SE530510C2; JPWO2005095834A1; JP2010144738A

Abstract

　バルブ装置において、流体の流路を有するバルブハウジング本体と、前記バルブハウジング本体内部に形成されたバルブガイドと、前記バルブガイド内を摺動してバルブを開閉するバルブステムと、バルブを開閉する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを制御する油圧制御弁とを備え、前記バルブガイドの前記流路側端部に前記バルブステムに付着する付着物を掻き取るクレーパを設ける。また、バルブハウジング本体に、前記油圧アクチュエータと、前記油圧制御弁とを一体に設ける。さらに、前記バルブガイドに向けて、冷却のために圧油を噴出させる絞り部を有するノズルとを設ける。

Description

明細書

バルブ装置

技術分野

[0001] 本発明は、バルブ装置に関し、 EGR用として好適に利用されるバルブ装置に関する。

背景技術

[0002] 従来から、ディーゼルエンジンの排気ガスに含まれる窒素酸ィ匕物 (NOx)を低減する対策として、 EGR (Exhaust

Gas Recirculation:排気ガス再循環）と呼ばれる、エンジン力も排出された排気ガスの一部を、エンジンの吸気系統に戻して再循環させるための、排気ガス用通路用弁である EGRバルブ装置がある（例えば、特許文献 1及び特許文献 2参照。 ) ₀

[0003] EGRバルブは排気管から導かれた高温の排気ガスにさらされたり、再循環排気ガスクーラで冷却され、温度が低減された排気ガスにさらされる。排気ガス中にはカーボン等の微粒子が存在し、 EGRバルブの弁軸にカーボンが付着する。また、温度が低減された排気ガスでは燃料中の硫黄分が変化した硫酸が生じ、硫酸により腐食したり、腐食部分にさらにカーボンが付着して固まり EGRバルブの作動不良を起こすことがある。

[0004] 特許文献 1の EGRバルブ装置である排気ガス再循環制御バルブ 105は、図 10に示すように、内部に排気ガス用通路を有したノ、ウジングと、このハウジング内に設けられ排気ガス用通路を流れる排気ガスの量を調節する調節弁 106とを備え、排気ガスの量を調節する調節弁 106を担持した軸部 117が、貫通する孔を有した案内部材 1 14に対して摺動自在になっている。ハウジングに設けられた案内部材 114の調節弁側には、軸部 117の所定の空間を形成するホルダ 131が設けられている。そして、ホルダ 131の所定の空間内に、軸部 117の外周部に接触する金属繊維の詰め物 130 を設け、軸部 117の摺動時にその外周部に接触する金属繊維の詰め物 130により、付着して、るカーボンなどを拭き取って！/、る。

[0005] また、特許文献 2の EGRバルブ装置では、図 9に示すように、内部に排気ガス用通路 113を有したハウジング 112と、このハウジング 112内に設けられ排気ガス用通路 113を流れる排気ガスの量を調節する弁体 116とを備え、排気ガスの量を調節する弁体 116がバルブガイド 115を介して摺動自在になって!/、る。

[0006] ハウジング 112の上部には、弁体 116を開閉駆動するための油圧ァクチユエータ 1 18が設けられている。油圧ァクチユエータ 118はシリンダ 119と、シリンダ 119内に摺動自在に設けられたピストン 120により構成されて、る。油圧ァクチユエータ 118は、電磁バルブ 133から送油ライン 132により供給される圧油によりピストン 120を動かすことで作動する。

[0007] そして、この EGRバルブ装置には、供給される圧油によりバルブガイド 115等を冷却および潤滑するための冷却 ·潤滑手段 135が設けられている。この冷却'潤滑手段 135は、ピストン 120の開弁方向へのストロークに応答してピストン 120の正面側室 1 19aとスプリング室 127とを連通させるオイル通路 136と、冷却オイルジャケット兼潤滑オイル溜りとして機能するスプリング室 127と、スプリング室 127からオイルを排出するための排出口 137とから形成されている。オイル通路 136は、シリンダ 119の内周面にその軸線方向に沿って溝加工により形成されている。

[0008] オイル通路 136の一端側は、ピストン 120がフルストローク時に一点鎖線で示す P1 の位置まで移動すると、正面側室 119aに所定の面積で開口するようになっており、正面側室 119aから導かれてきた圧油を、矢印に示すようにバルブガイド 115の周囲に向けて導入できるようなつている。

[0009] EGRバルブ装置が作動する時、図示しないオイルポンプにより圧送される圧油は電磁バルブ 133によって油圧ァクチユエータ 118側に送られる。圧油によりピストン 1 20がフルストロークし、その結果、スプリング室 127へ導かれた圧油は、バルブガイド 115および弁軸 116aの周りをこれらと接触して流れた後、排出口 137からオイルパンへと戻される。これにより、バルブガイド 115および弁軸 116aの熱は、これらの周りを流れる圧油によって奪われて外部へと排出され、バルブガイド 115および弁軸 116 aの過度の温度上昇が抑えられる。

[0010] 特許文献 1 :特開平 11 336616号公報

特許文献 2 :特開平 7— 332169号公報 (第 3〜4頁、図 1、図 2) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] し力しながら、特許文献 1及び特許文献 2の EGRバルブ装置では、下記の課題が存在する。

[0012] 第 1に、特許文献 1の EGRバルブ装置では、金属繊維の詰め物により付着しているカーボンなどを拭き取るために、長期間使用していると金属繊維の目にカーボンが詰まってしま!/、、カーボンなどを拭き取る効果が無くなってしまう。

[0013] 第 2に、特許文献 2の EGRバルブ装置では、ハウジング 112本体とは別に電磁バルブ 133を設けているため、電磁バルブ 133とハウジング 112本体に圧油を送るための送油ライン 132が必要になってしまい、部品点数が多くなつてしまう。また、ハウジング 112本体とは別に電磁バルブ 133を設けるので EGRバルブ装置としての場積が大きくなつてしまう。

[0014] 第 3に、特許文献 2の EGRバルブ装置では、冷却'潤滑手段 135のオイル通路 13 6は、シリンダ 119の内周面にその軸線方向に沿って溝カ卩ェにより形成されているので、圧油はスプリング室 127に流入するものの圧油の流速は低下してしまう。従って、バルブガイド 115および弁軸 116aに対して、冷却のために圧油を強く当てることはできず冷却効果が低い。

[0015] 本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、第 1に長期間使用しても作動不良を起こさないバルブ装置、第 2に部品点数が少なぐコンパクトな EGRバルブ装置、第 3に冷却性能が良い EGRバルブ装置を提供することを目的としている。課題を解決するための手段

[0016] 本発明のバルブ装置は、流体の流路を有するバルブハウジング本体と、前記バルブハウジング本体内部に形成されたバルブガイドと、前記ノレブガイド内を摺動してバルブを開閉するバルブステムと、前記バルブガイドの前記流路側に設けられた、円錐台状の刃先を有するスクレーバを設けたことを特徴とする。

[0017] このような本発明によれば、スクレーバが円錐台状の刃先を有しているので、バルブステムの表面に付着した付着物を、バルブステムが上方向に摺動するたびにスクレーパが削り落とすことができ、長期間使用しても作動不良を起こさないバルブ装置を提供することができる。

[0018] 本発明のバルブ装置においては、前記スクレーバの内径は、前記バルブステムの外径より。. 2〜1. Omm大きいこと力望ましい。

このような本発明によれば、バルブステムと刃部のスキマにわずかに残った付着物が固化して刃部と小径軸部とが固着することなぐかつ付着物を削り落とすのに効果的なノレブ装置を提供することができる。

[0019] 本発明のバルブ装置において、前記スクレーバの先端力バルブガイドの前記流路側端部までの距離 Lは、ノレブのストロークより長いことが望ましい。

このような本発明によれば、カーボンなどの付着物が付着したバルブステム部がバルブガイドに入らないようになり、カーボンなどの付着物嚙み込みによる固着を防止できる。

[0020] 本発明のバルブ装置において、前記バルブステムは、前記スクレーバ部の外径が前記バルブガイド部の外径より小さぐ前記スクレーバの内径は、前記バルブステムの前記バルブガイド部の外径と同じであることが望ましい。

このような本発明によれば、バルブステムを短くして、バルブステムが上方に摺動してスクレーバが付着物を搔き取った箇所がバルブガイドに入ったとしても、付着物の外径はバルブステムの外径と同じなので、摺動不良を起こすことがない。従って、ノルブステムを短くして、バルブ装置をコンパクトにできる。

[0021] 本発明のバルブ装置にぉ、て、前記バルブガイドの前記流路側端部に、前記バルブステム外周を掴むように付勢するシール部材を設けることが望まし、。

このような本発明によれば、通過流体中の異物がバルブステムやハウジングを伝わつて上方のバルブガイドに入り込むのを防止できる。

[0022] 本発明のバルブ装置において、前記流体は、内燃機関に再還流されて EGRを行う排気ガスであり、バルブ装置は、 EGRバルブであることが望ましい。

このような本発明によれば、 EGRバルブに好適なバルブ装置を提供できる。

[0023] 本発明の EGR用のバルブ装置は、バルブハウジング本体と、前記バルブハウジング本体に設けられ、バルブを開閉する油圧ァクチユエータと、前記バルブハウジング本体に設けられた電磁比例ァクチユエータと、前記電磁比例ァクチユエータによって進退し、前記電磁比例ァクチユエータの力と油圧による力が釣り合うことで、前記油圧ァクチユエータに作用する油圧を制御する油圧制御弁とを備え、前記油圧ァクチユエータと前記油圧制御弁は、バルブハウジング本体内で一体に設けられることを特徴とする。

[0024] このような本発明によれば、前記油圧ァクチユエータと前記油圧制御弁は、前記バルブハウジング本体で一体に設けられたので、バルブハウジング本体とは別体に油圧制御弁を設けてバルブハウジング本体との間に配管を行う必要が無ぐ部品点数を減らすことができ、バルブノヽウジング本体と油圧制御弁を別々にするよりも EGRバルブ装置がコンパクトな構造になる。

[0025] 本発明の EGR用のバルブ装置にお!、て、前記バルブハウジング本体は、バルブを備えたバルブ部と、前記油圧ァクチユエータ及び前記油圧制御弁を備えた駆動部とを分割して有し、前記バルブ部と前記駆動部は、バルブ軸を中心軸とした周方向に、互いの固定手段が設けられていることが望ましい。

このような本発明によれば、バルブを備えたバルブ部と、前記油圧ァクチユエータ及び前記油圧制御弁を備えた駆動部を容易に分解でき、故障した場合でも、それぞれ独立で部品交換ができるため、整備費用が低減できる。また、搭載箇所に応じて駆動部を搭載容易な方向に組み立てることができる。

[0026] 本発明の EGR用のバルブ装置において、前記油圧ァクチユエータは、油圧シリンダカものピストンの抜け止め用ストッパを有することが望ましい。

このような本発明によれば、バルブが破損した時に、油圧シリンダ力もピストンが飛び出ることが無ぐ油圧を封じ込めるので、油圧を保持できる。

[0027] 本発明の EGR用のバルブ装置において、前記油圧ァクチユエータは、往復動ビストン式であり、前記油圧制御弁はスプール式であって、前記油圧ァクチユエ一タと前記油圧制御弁は、進退方向を揃えて並行に配置されることが望ましい。

このような本発明によれば、油圧回路の形成が容易になるとともに EGRバルブ装置の場積が小さくできる。

[0028] 本発明の EGR用のバルブ装置は、バルブハウジング本体と、前記バルブハウジング本体内部に配置され、バルブステムの摺動を案内するバルブガイドと、前記バルブガイドに向けて配置され、冷却油を噴出させる絞り部を有するノズルとを備えていることを特徴とする。

このような本発明によれば、バルブガイドに向けて、冷却油を吹き付けるので、バルブガイド周りの冷却媒体の流動速度が速くなり、冷却能力を向上できる。

[0029] 本発明の EGR用のバルブ装置にぉ、て、前記ノズルへ供給する油圧は、前記 EG R用のバルブ装置を装着する内燃機関が稼動中に作る油圧を用いることが望まヽこのような本発明によれば、エンジンが稼動中であれば EGR用のバルブ装置が作動していなくとも、常時冷却油を噴出可能なので、弁体に溜まった熱で周囲の温度を上昇させるヒートソークバックを防止できる。

[0030] 本発明の EGR用のバルブ装置において、バルブを開閉する油圧ァクチユエータと、前記油圧ァクチユエータを制御する油圧制御弁とを備え、前記ノズルへ供給する油圧は、前記油圧制御弁への油圧供給を行う油圧回路力分岐した油圧であることが望ましい。

このような本発明によれば、油圧制御弁へ圧油を供給する圧油供給回路から分岐してノズルに圧油を供給するので、冷却用の油圧を別に用意する必要が無ぐ構造を簡素化できる。

[0031] 本発明の EGR用のバルブ装置において、バルブを開閉する油圧ァクチユエータと、前記油圧ァクチユエータを制御する油圧制御弁とを備え、前記ノズルへ供給する油圧は、前記油圧ァクチユエータと前記油圧制御弁とを連通する油圧回路から分岐した油圧であることが望まし!/、。

このような本発明によれば、 EGR用のバルブ装置が稼動中しか冷却油を噴出できないが、油圧ァクチユエータ駆動用油圧回路のすぐ近くにノズルを設けられるので、加工や構造を簡単にできる。

図面の簡単な説明

[0032] [図 1]本発明に関わる EGRバルブ装置の正面図である。

[図 2]本発明に関わる EGRバルブ装置の右側面図である。

[図 3]図 1の AA断面図である。 [図 4]図 2の X方向力も見た本発明に関わる EGRバルブ装置の下面図である。

[図 5]図 3の P部の詳細図である。

[図 6A]シール部材の構造説明図である。

[図 6B]常温時のシール部材の状態説明図である。

[図 6C]温度上昇時のシール部材の状態説明図である。

[図 7]本発明に関わる EGRバルブ装置の油圧回路図である。

[図 8]本発明に関わる EGRバルブ装置の冷却構造の他の実施例の説明図である。

[図 9]従来 (特許文献 2)の EGRバルブ装置を示す断面図である。

[図 10]従来 (特許文献 1)の EGRバルブ装置を示す断面図である。

符号の説明

[0033] 10 :EGRバルブ装置、 11 :ハウジング、 11T:排気ガス用通路、 12、 12A:ケース、 12W、 12YA:冷却オイル通路を兼ねる油路、 12P、 12PA:ピストン室、 12V, 12V A:絞り部、 12Y, 12WA:油路、 13 :ソレノイド、 14 :バルブ、 16 :バルブステム、 17 : バルブガイド、 21 :スクレーノ、 21H :刃部、 25 :シール部材であるシール、 28 :ピストン、 34 :スプール、 DS :内径、 DG、 DJ :外径、 TC :付着物、 TS :差。

発明を実施するための最良の形態

[0034] 以下、図を参照しながら、本発明に関わる実施形態を詳細に説明する。

図 1に、本発明に関わるバルブ装置の正面図、図 2にその右側面図を示す。図 3に

、図 1の AA断面図を示す。図 4に、図 2を X方向より見た下面図を示す。

[0035] 図 1,図 2において、本発明のバルブ装置である EGRバルブ装置 10は、ハウジング

11、ケース 12、ソレノイド 13、ストロークセンサ 51を備えている。ケース 12はハウジング 11上面にボルトにより取付けられ、ハウジング 11と共にバルブハウジング本体 10

Hを形成している。

[0036] バルブハウジング本体 10Hは、図 4に示すように、バルブ部であるハウジング 11と駆動部であるケース 12に 2分割され、バルブ 14の軸を中心とした円周上に、 90度おきにボルト孔及びねじ孔を配置することで、周方向にずらして互ヽに取り付けられるようにしている。従って、ケース 12は、ハウジング 11に対して 90度ずつずらせば、 2点鎖線で示す向きの位置に取り付けられるようになつている。なお、ボルト孔及びねじ孔の配置を 15度おき、又は 30度おき、又は 45度おき、又は 60度おきになるようにすれば、さらに細力べケース 12の向きの調整ができる。

なお、ここで述べられたバルブハウジング本体 10H、ハウジング 11、ケース 12の特徴は、本発明の第 8発明に対応するものである。

[0037] 図 1及び図 2に戻って、ケース 12の上面には、ソレノイド 13がボルトにより取付けられ、ケース 12の上面にボルトにより取付けられたキャップ 31にはストロークセンサ 51 がねじ込まれて取付けられて、る。ハウジング 11は通過流体である排気ガスの通路である排気ガス用通路 11Tを備え、排気ガス用通路 11Tの排気ガスの入口には入口フランジ 11D、排気ガスの出口には出口フランジ 11Eを備えている。 EGRの排気ガス吸入部に取付けるための入口フランジ 11Dはハウジング 11の下部に設けられ、 EGRの排気ガス導入部に取付ける出口フランジ 11Eはハウジング 11の側面に設けられて、る。排気ガスは矢印 HIから矢印 HDで示す方向に流れる。

[0038] 図 3に示すように、ハウジング 11の内部には、排気ガス用通路 11Tの開度を調節する調節弁であるバルブ 14が設けられて、る。排気ガス用通路 11Tの入口フランジ 11 D側にはバルブ 14が当接する環状の弁座 15が設けられている。バルブ 14には軸部であるバルブステム 16が設けられ、バルブステム 16は、ハウジング 11に設けられた案内部であるバルブガイド 17の内部を上下方向に摺動する。バルブスプリング 18を受けるリテーナ 19は、バルブステム 16の上部に設けられている。バルブスプリング 18 は、ハウジング 11のスプリング受け座 11Cとリテーナ 19とに当接している。バルブ 14 は、バルブスプリング 18により上方に押し上げられ、環状の弁座 15に当接している。

[0039] 図 3の P部の詳細図である図 5に示すように、バルブステム 16の排気ガス用通路 11 T側には、バルブステム 16の表面に付着した排気ガス内に含まれるカーボン等を削り取るためのスクレーバ 21が設けられている。スクレーバ 21は、円筒形の上部にフランジ 21Fを設けている。スクレーバ 21のフランジ 21Fは、ハウジング 11に設けた取付穴 11Aにプレート 23を介して挿入されている。そして、スクレーバ 21は、取付穴 11A に圧入されたリング 22によりフランジ 21Fが押さえられて取付けられている。スクレーパ 21は、ステンレス材等の耐腐食性のある材料を使用している。

[0040] インシユレータ 24は、プレート 23の上面に断熱材として設けられている。インシユレータ 24は、排気ガスの熱がスクレーバ 21を通してバルブステム 16の上方に伝わるのを防止している。

[0041] インシユレータ 24上面には、本発明のシール部材であるシール 25が設けられている。

シール 25はハウジング 11に設けた取付穴 11Bに装填されて!、る。シール 25の一側の端面はハウジング 11の取付穴 11Bの底面に密着し、内周面がバルブステム 16 の外周面に密着することにより、排気ガスや、排気ガス中に浮遊しているカーボンやオイル等がバルブステム 16やハウジング 11の取付穴 11Bを伝わって上方のバルブガイド 17の内部に入り込むのを防止している。

[0042] シール 25は耐熱性のある 4フッ化工チレン榭脂を使用している。そして、熱膨張の大きいシール 25の内周面をバルブステム 16の外周面に対して常に密着させるために次の構造を備えている。

シール 25の構造説明図である図 6Aに示すように、シール 25にはシール 25の軸方向に対して斜めの切り込み 25Cがバイアスカットとして設けられている。ここで、シール 25の内径 25Dはバルブステム 16の外径 DGよりも小さぐバルブステム 16にシール 25を組み付けると図 6Bに示すようにシール 25は押し広げられ、内側に向かって緊迫力が発生し、バルブステム外周を掴むような付勢力が発生するとともに、切り込み 25Cは開く。し力し、 EGRバルブ装置 10に排気ガスが流れてシール 25の温度が上昇するとシール 25が熱膨張してシール 25の円周方向に伸び、内側向きの緊迫力つまりバルブステム外周を掴む付勢力は保持しつつ、図 6Cに示すようにシール切り込み 25Cのスキマはなくなる。なお、シール 25は、 4フッ化工チレン榭脂に青銅粉を混入させた材料を使用しても良！ヽし、内径収縮力を有するリング状に成形した焼結合金製のものでも良い。

なお、ここで述べられたシール 25の特徴は、本発明の第 5発明に対応するものである。

[0043] バルブガイド 17にはオイルシール 26が設けられて!/、る。オイルシール 26は円筒状のリング 26Rにリップシール 26Sが備えられ、リップシール 26Sがバルブステム 16に密着し、リング 26Rがバルブガイド 17の外形部に密着して、ケース 12とハウジング 11 により形成されるオイル室 27のオイル力 S排気ガス用通路 11Tに洩れるのを防止している。

[0044] スクレーバ 21は、図 5に示すように、円筒状の下部先端に内径及び外径を徐々に小さくし、先端を鋭角にした円錐台形状の刃部 21Hを設けている。刃部 21Hの内径はバルブステム 16の小径軸部 16Dと平行な平行部 21Lを設けている。平行部 21L の長さは例えば lmm程度の所定の長さとしている。そしてこの平行部 21Lにより刃部 21Hの強度を確保し、加工の心ずれによる刃部 21Hの内径の変形を防止している。

なお、ここで述べられたスクレーバ 21の特徴は、本発明の第 1発明に対応するものである。

[0045] スクレーバ 21の刃部 21Hの内径 DSとバルブステム 16の小径軸部 16Dの外形 DJとの間にはスキマ NSを設けてあり、そのために、スクレーバ 21の刃部 21Hの内径 DS とバルブステム 16の外径 DJとの差 TSをつけている。（差 TSはスキマ NSの 2倍となる。）小径軸部 16Dはバルブステム 16の大径軸部 16Tよりも外径が 0. 5mmほど小さくなっている。バルブステム 16が摺動しても、スクレーバ 21の刃部 21Hは小径軸部 16 Dの長手方向の範囲にあるようになっている。この、スクレーバ 21の刃部 21Hの内径 DSとバルブステム 16の外径 DJとの差 TSは、 0. 2〜1. Ommに設定してある。内径 DSと外径 DJとの差 TSをこの程度にすると、バルブステム 16の小径軸部 16Dの表面に付着した排気ガス内に含まれるカーボン等の付着物 TCを、ノレブステム 16がハウジング 11のバルブガイド 17部を上方向に摺動するたびにスクレーバ 21の刃部 21 Hが削り落とすことができる。

[0046] この際、内径 DSと外径 DJとの差 TS力 0. 2mm未満であると付着物 TCを刃部 21 Hが削り落とすには有効であるが、バルブステム 16が停止した状態で一定時間が経過するとバルブステム 16の小径軸部 16Dと刃部 21Hのスキマにわずかに残った付着物 TCが固化して刃部 21Hと小径軸部 16Dとが固着してしまい、次にバルブ 14を動かそうとしても動かないことが実験の結果判明している。また、内径 DSと外径 DJとの差 TSが、 1. Ommを超えると付着物 TCを刃部 21Hが削り落とすには有効でないなお、ここで述べられたスクレーバ 21及びバルブステム 16の特徴は、本発明の第 2 発明に対応するものである。

[0047] スクレーバ 21は、バルブガイド 17の排気ガス用通路 11T側端部力もの距離 Lが、バルブ 14のストロークよりも長くなる位置に設けられている。これにより、バルブ 14がフルストロークした場合であっても、バルブステム 16の小径軸部 16Dと刃部 21Hのスキマにわずかに残った付着物 TCが付着した部分はバルブガイド 17に入り込むことがなぐ付着物嚙み込みによる固着を防止できる。

なお、ここで述べられたスクレーバ 21及びバルブガイド 17の特徴は、本発明の第 3 発明に対応するものである。

[0048] また、スクレーバ 21の刃部 21Hの内径 DSは、バルブガイド 17に挿入されてバルブガイド 17内を摺動するバルブステム 16の大径軸部 16Tの外径 DGと同じにしてある。これにより、バルブステム 16が上方に摺動して小径軸部 16Dのスクレーバ 21が付着物 TCを搔き取った箇所がバルブガイド 17に入るような寸法として、ても、付着物 TC の外径は大径軸部 16Tと同じなので、摺動不良を起こすことがない。従って、バルブステム 16の大径軸部 16Tの長さを短くして、上記のようにスクレーバ 21が付着物 TC を搔き取った箇所がバルブガイド 17に入るような寸法となっても、小径軸部 16Dを設け、スクレーバ 21の刃部 21Hの内径 DSはバルブステム 16の大径軸部 16Tと同じにしておけば摺動不良を起こすことがないので、バルブステム 16を短くし、その分 EGR バルブ装置 10をコンパタトにできる。

なお、ここで述べられたスクレーバ 21及びバルブステム 16の特徴は、本発明の第 4 発明に対応するものである。

[0049] 図 3に示すように、ケース 12にはピストン室 12Pが設けられ、ピストン 28が挿入され、ノレブ 14を開閉させる往復動ピストン式の油圧ァクチユエータとして作動している。ピストン室 12Pは、バルブステム 16の上方に位置している。ピストン 28は、上部にスプリング溝 28Mが設けられている。ピストンスプリング 29の下部は、スプリング溝 28M に挿入されている。ピストンスプリング 29は、その上部を、ケース 12の上部に取付けられたキャップ 31で押さえられており、ピストン 28を下方に押している。ピストン 28の下面は、バルブステム 16の上端面に接触している。 [0050] また油圧ァクチユエータのピストン 28の動きを規制し、ピストン 28を抜け出さないようにするためのストッパ 12Sをケース 12に設けている。このストッノ 12Sにより、バルブスプリング 18が破損した場合に、ピストン 28が圧油で押し下げられても、ピストン 28 はストッパ 12Sに当たって止まるので、ピストン 28がピストン室 12Pから抜け出さず、圧油がオイル室 27に流れることはなぐ圧油の圧力は保持できる。

なお、ここで述べられたストツバ 12Sの特徴は、本発明の第 9発明に対応するものである。

[0051] ケース 12のピストン室 12Pの側方には、ブッシュ穴 12Bが設けられ、ブッシュ 32が圧入されている。ブッシュ穴 12Bの下部はプラグ 33により密封されている。ブッシュ 3 2にはスプール穴 32Sが設けられ、スプール 34が長手方向に摺動自在に挿入され、前記油圧ァクチユエータを制御するスプール式の油圧制御弁として作動するようになつている。スプール 34はブッシュ穴 12Bの下部に固定されたスプールスプリング 35 により上方に押し上げられている。スプール 34の上端面はソレノイド 13のロッド 13Rと接触して、る。ソレノイド 13に通電するとソレノイド 13の磁力によりロッド 13Rが下方に下がり、スプール 34を下方に押し下げるようになって!/、る。

[0052] このように、ノレブ 14を開閉させる油圧ァクチユエータと、油圧ァクチユエ一タを制御する油圧制御弁とをバルブノ、ウジング本体 10H (図 1および図 2参照）に一体に設けている。また、油圧ァクチユエータと油圧制御弁とを進退方向を揃えて並行に配置している。

なお、ここで述べられた油圧ァクチユエータ、油圧制御弁、及びノ、ウジング本体の特徴は、本発明の第 7発明及び第 10発明に対応するものである。

[0053] ケース 12には、クーリング用の圧油を噴出させるためのノズルとしての絞り 12Vが設けられた冷却構造を有して、る。絞り 12Vはブッシュ 32の入口ポート 32Aと接続して V、る冷却オイル通路 12Wの先端に設けられ、図 2に示すケース 12に設けたオイル出口 120Dとオイル室 27とを接続するオイル戻り油路 12Zに開口している。

そして、絞り 12Vの向きは図 3に矢印 Yで示すように、バルブステム 16が摺動する部分であるバルブガイド 17に向いている。特に、絞り 12Vの向きを、バルブガイド 17 の、オイル室 27の底部に位置して排気ガス用通路 11Tに近、部分である付け根部に向ければ冷却効果をさらに大きくすることができる。

なお、ここで述べられた絞り 12Vの特徴は、本発明の第 11発明に対応するものである。

[0054] 図 3及び EGRバルブ装置 10の油圧回路図である図 7に示すように、ケース 12に設けたオイル入口 1201は、ブッシュ 32の入口ポート 32Aに接続し、また、入口ポート 3 2Aはケース 12に設けた絞り 12Vを介してオイル室 27に接続している。オイル室 27 はケース 12に設けられたオイル出口 120Dに接続している。ブッシュ 32の出口ポート 32Bはピストン室 12Pの上部室 12Xに接続している。出口ポート 32Bはスプール 34 の圧力導入油路 34Dと接続し、圧力導入油路 34Dはブッシュ 32の下部のスプリング室 32Rに接続している。

[0055] ソレノイド 13に通電し、図 3に示す位置からスプール 34が下方に下がると、ケース 1 2のオイル入口 1201 (図 1参照）力も入った圧油はブッシュ 32の入口ポート 32Aから、スプール 34のスプール溝 34Mを通り、ブッシュ 32の出口ポート 32Bからケース 12 の油路 12Yを通りピストン室 12Pの上部室 12Xに入る。上部室 12Xに入った圧油の圧力がピストン 28に加わり、ピストン 28はバルブスプリング 18の力に抗してバルブ 14 を下方に押し下げる。バルブ 14は環状の弁座 15から離れるので排気ガス用通路 11 Tが開き排気ガスが流れる。このようにスプール 34を用いた油圧制御弁は電磁比例ァクチユエータであるソレノイド 13により動くようになつている。

[0056] 一方、圧油はブッシュ 32の出口ポート 32Bからスプール 34の圧力導入油路 34Dを通ってブッシュ 32の下部のスプリング室 32Rに圧力をカ卩え、スプール 34の下端面を圧油の圧力で上方に押す。するとソレノイド 13の電磁力によりロッド 13Rが下方に押される力と、圧油によりスプール 34が上方に押される力とが釣り合った位置でスプール 34は止まる。つまり、ソレノイド 13に流す電流を調整することで、ソレノイド 13の発生する力に応じた位置でスプール 34を止めるように制御することができ、その結果、 EGRを行うために循環させる排気ガスの量を制御することができる。

[0057] また、ケース 12のオイル入口 1201から入った圧油はブッシュ 32の入口ポート 32A 力も冷却オイル通路 12Wを通って絞り 12Vから噴出し、バルブステム 16が摺動するバルブガイド 17を冷却し、排気ガスによる熱によってバルブステム 16が過熱することを防止している。

[0058] ここで、ケース 12のオイル入口 1201から入る圧油は、 EGR装置を備えたエンジン力稼動中に作りだすものを用いている。これにより、圧油を作り出すエネルギー源を別途準備する必要がないため、構造を簡略化できる。

なお、ここで述べられた圧油の供給に対する特徴は、本発明の第 12発明に対応するものである。

[0059] ケース 12のオイル入口 1201から入った圧油は、図 7に示すように、絞り 12Vを通り、オイル室 27に入り、オイル出口 120D力も流れ出ており、常に流れている状態である。図 9に示す従来の EGRバルブ装置力作動して、高温の排気ガスが流れる時だけ冷却.潤滑手段 135が働き、 EGRバルブ装置が作動しない時には、冷却 ·潤滑手段 135には圧油が流れない。これに対して、本発明の EGRバルブ装置では、バルブステム 16はケース 12のオイル入口 1201から入った圧油により常に冷却される。従つて、 EGRバルブ装置 10閉時においてもバルブステム 16の過熱が抑えられ、排気ガス中のカーボン等がノレブステム 16に焼き付くことを抑制することができる。また、絞り 12Vの向きは、バルブステム 16が摺動するバルブガイド 17に向かっているので効率よく冷却を行うことができる。

なお、ここで述べられた絞り 12Vの特徴は、本発明の第 13発明に対応するものである。

[0060] また、必要に応じ、図 8に示すように、クーリング用の圧油を噴出させるための絞り 1 2VAに至る冷却オイル通路を、ブッシュ 32の入口ポート 32Aと接続している油路 12 WAではなぐブッシュ 32の出口ポート 32Bからケース 12Aのピストン室 12PAの上部室 12Xに入る油路 12YAから分岐して設けるような冷却構造としても良い。絞り 12 VAの向きは、上記と同様にバルブガイド 17の、オイル室 27の底部に位置して排気ガス用通路 11Tに近、部分である付け根部に向ければ良!、。

なお、ここで述べられた絞り 12VAの特徴は、本発明の第 14発明に対応するものである。

[0061] 図 3に示すように、ピストン 28の上部には、その軸方向にピストン 28のストローク検出用のストロークロッド 36が取付けられている。ストロークロッド 36はストロークセンサ 51の内径部 51Nに挿入され、ストロークセンサ 51はストロークロッド 36に備えられたマグネット 36Mの位置が変化することによる磁力の変化を検出することで、ピストン 2 8のストロークを検出している。これにより、バルブ 14のストロークを検出し、図示しない電気的なコントローラなどの制御手段により EGRバルブ装置 10の開度の制御を行うことができる。

[0062] 本実施形態によれば、以下の効果がある。

第 1の課題に対しては、円錐台形状の刃先を有するスクレーバ 21を設けることで、ノレブステム 16の表面上に付着した排気ガス内に含まれるカーボン等の付着物 TC を、バルブステム 16が上方向に摺動するたびに削り落とすことができる。これにより、付着物によるバルブの作動不良が回避される。

また、スクレーバ 21の内径 DSとバルブステム 16の外径 DJとの差 TSを規定することで、バルブステム 16が固着することなぐかつ付着物 TCを効果的に削り落とすことができる。

さらに、バルブステム 16端部からスクレーバ 21までの距離 L、スクレーバ 21の刃部 21Hの内径 DSとバルブステム 16の外径 DGとの関係を規定することで、バルブステム 16に付着物が残っている場合でも、これによる摺動不良を防止できる。

そして、前述したシール 25の特徴により、排気ガス中の異物がバルブガイド 17の内部に入り込むのを防止する。

従って、これらの効果により、長期間使用しても作動不良を起こさない EGRバルブ装置 10が実現できる。

[0063] 第 2の課題に対しては、バルブ 14の作動を制御するソレノイド 13やスプール 34を備えた制御装置を、ハウジング 11とケース 12とで構成するバルブノヽウジング本体 10 Hに一体に設けているので、制御装置とバルブを接続する配管が不要になり、部品点数が削減できる。その上、 EGRバルブ装置全体として集中化できるので制御部とバルブ本体を別々に設置するよりもコンパクトになる。

また、バルブノヽウジング本体を、ハウジング 11とケース 12に分割したことで容易に分解ができ、故障した場合でもそれぞれ単独で部品交換ができ、整備費用が低減できる。さらに、ノレブ 14の軸を中心とした円周上にボルト孔及びねじ孔を配置することで、ケース 12は周方向にずらしてハウジング 11に取り付けられるため、搭載箇所に応じて搭載容易な方向に組み立てることができる。

そして、スプール式の油圧制御弁と、油圧ァクチユエ一タとを長手方向に平行に配置したため、油圧回路の形成が容易になるとともに EGRバルブ装置の場積が小さくできる。

従って、これらの効果により、部品点数が少なくコンパクトな EGRバルブ装置 10が実現できる。

[0064] 第 3の課題に対しては、バルブガイドに向けて、冷却のために圧油を噴出するので効率良くバルブステムを冷却できる。

また、圧油供給回路力分岐したノズル力も冷却のために圧油を噴出するので、冷却のための別の油圧源が不要となり、構造が簡単となる。

さらに、油圧ァクチユエータを制御する油圧制御弁への圧油供給回路から分岐したノズル力も冷却のために圧油を噴出するので、常時バルブステムを冷却できる。一方で、油圧制御弁力も油圧ァクチユエータへの油路 12YAから分岐して絞り 12VAに至る冷却オイル通路を設けた場合には、 EGRバルブ装置 10が稼動中しか冷却油を噴出できないが、油圧ァクチユエータ駆動用油圧回路のすぐ近くにノズルを設けられるので力卩ェゃ構造を簡単にできる。

従って、これらの効果により、冷却性能が良い EGRバルブ装置 10が実現できる。

[0065] なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施形態では油圧ァクチユエータでバルブ 14を駆動している力ノルブ 14の駆動手段は、油圧駆動だけではなぐ電気駆動や空圧駆動であっても良い。例えば、空圧シリンダによる駆動、電磁ソレノイドによる駆動、ステップモータとゥオームギヤの組み合わせによる駆動でも良、。また、制御装置をノヽゥジングに直付けしてハウジングと一体に構成しても良、。

[0066] 本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されている 1S 本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲力逸脱することなぐ以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

産業上の利用可能性

本発明は、バルブ装置として利用でき、 EGR装置のバルブとして好適に利用できる

Claims

請求の範囲

[1] バルブ装置において、

流体の流路を有するバルブハウジング本体と、

前記ノレブハウジング本体内部に形成されたバルブガイドと、

前記ノレブガイド内を摺動して、バルブを開閉するバルブステムと、

前記バルブガイドの前記流路側に設けられた、円錐台状の刃先を有するスクレーパとを備える

ことを特徴とするバルブ装置。

[2] 請求項 1記載のバルブ装置において、

前記スクレーバの内径は、前記バルブステムの外径より 0. 2〜1. Omm大きいことを特徴とするバルブ装置。

[3] 請求項 1または請求項 2に記載のバルブ装置にぉ、て、

前記スクレーバの先端力前記バルブガイドの前記流路側端部までの距離は、バルブのストローク量よりも長ヽ

ことを特徴とするバルブ装置。

[4] 請求項 1または請求項 2に記載のバルブ装置にぉ、て、

前記ノレブステムは、前記スクレーバ部の外径が前記バルブガイド部の外径より小さぐ

前記スクレーバの内径は、前記バルブステムの前記バルブガイド部の外径と同じである

ことを特徴とするバルブ装置。

[5] 請求項 1〜請求項 4のいずれかに記載のバルブ装置において、

前記バルブガイドの前記流路側端部に、前記バルブステム外周を掴むように付勢するシール部材を設けた

ことを特徴とするバルブ装置。

[6] 請求項 1〜請求項 5のいずれかに記載のバルブ装置において、

前記流体は、内燃機関に再還流されて EGRを行う排気ガスであり、

バルブ装置は、 EGRバルブであることを特徴とするバルブ装置。

[7] EGR用のバルブ装置において、

バルブハウジング本体と、

前記ノレブハウジング本体に設けられ、バルブを開閉する油圧ァクチユエータと、前記ノレブハウジング本体に設けられた電磁比例ァクチユエータと、

前記電磁比例ァクチユエータによって進退し、前記電磁比例ァクチユエータの力と油圧による力が釣り合うことで、前記油圧ァクチユエータに作用する油圧を制御する油圧制御弁とを備え、

前記油圧ァクチユエータと前記油圧制御弁は、バルブハウジング本体内で一体に設けられる

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。

[8] 請求項 7に記載の EGR用のバルブ装置において、

前記バルブハウジング本体は、バルブを備えたバルブ部と、前記油圧ァクチユエ一タ及び前記油圧制御弁を備えた駆動部とを分割して有し、

前記バルブ部と前記駆動部は、バルブ軸を中心軸とした円周上に、互いの固定手段が設けられている

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。

[9] 請求項 7または請求項 8に記載の EGR用のバルブ装置にぉヽて、

前記油圧ァクチユエータは、油圧シリンダ力のピストンの抜け止め用ストッパを有する

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。

[10] 請求項 7〜請求項 9のいずれかに記載の EGR用のバルブ装置において、

前記油圧ァクチユエータは、往復動ピストン式であり、

前記油圧制御弁は、スプール式であって、

前記油圧ァクチユエータと前記油圧制御弁は、進退方向を揃えて並行に配置される

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。

[11] EGR用のバルブ装置において、バルブハウジング本体と、

前記バルブハウジング本体内部に配置され、バルブステムの摺動を案内するバルブガイドと、

前記バルブガイドに向けて配置され、冷却油を噴出させる絞り部を有するノズルとを備えている

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。

[12] 請求項 11記載の EGR用のバルブ装置にお!、て、

前記ノズルへ供給する油圧は、 EGRバルブ装置を装着する内燃機関が稼動中に作る油圧を用いる

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。

[13] 請求項 11又は請求項 12に記載の EGR用のバルブ装置において、

ノレブを開閉する油圧ァクチユエータと、

前記油圧ァクチユエータを制御する油圧制御弁とを備え、

前記ノズルへ供給する油圧は、前記油圧制御弁への油圧供給を行う油圧回路から分岐した油圧である

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。

[14] 請求項 11又は請求項 12に記載の EGR用のバルブ装置において、

ノレブを開閉させる油圧ァクチユエータと、

前記油圧ァクチユエータを制御する油圧制御弁とを備え、

前記ノズルへ供給する油圧は、前記油圧ァクチユエータと前記油圧制御弁とを連通する油圧回路力分岐した油圧である

ことを特徴とする EGR用のバルブ装置。