WO2011024341A1 - バルブ開閉機構 - Google Patents

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WO2011024341A1
WO2011024341A1 PCT/JP2010/002434 JP2010002434W WO2011024341A1 WO 2011024341 A1 WO2011024341 A1 WO 2011024341A1 JP 2010002434 W JP2010002434 W JP 2010002434W WO 2011024341 A1 WO2011024341 A1 WO 2011024341A1
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WO
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valve
closing mechanism
valve opening
power transmission
transmission member
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Application number
PCT/JP2010/002434
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English (en)
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横山雅之
三好帥男
長谷川暁
高井克典
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
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    • Y10T137/87467—Axes of rotation parallel
    • Y10T137/87483—Adjacent plate valves counter rotate

Definitions

  • This invention relates to a valve opening / closing mechanism that asynchronously controls opening / closing of two or more valves by one power source (actuator).
  • Patent Document 1 opens and closes two or more passages by controlling two or more valves with one power source.
  • the device described in Patent Document 1 uses a gear for the power transmission mechanism, and the gear and the output shaft are fixed.
  • Patent Document 2 discloses that two or more passages are controlled to be opened and closed asynchronously. What is described in Patent Document 2 is only the application of pressure to the output shaft, and does not directly apply pressure to the gear.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • a valve opening / closing mechanism that asynchronously controls opening / closing of two or more valves with one power source, wear and noise are suppressed, and a sensor is installed. It is intended to enable accurate position detection by being installed on a power transmission member.
  • the valve opening / closing mechanism includes an input shaft, two or more output shafts each having a valve, a power transmission member that transmits the power of the input shaft to each output shaft by changing the phase, the output shaft and the power A pressure applying member that applies a pressure in the opposite direction to the transmission member is provided.
  • the opening patterns of the valves provided on the respective output shafts can be variously set by transmitting the power of the input shafts to the output shafts while changing the phase. Further, since each output shaft is separated from the power transmission member, there is an effect that heat transfer can be relaxed when the flow rate of the high-temperature gas is controlled. And since the pressurization is given to the output shaft, the valve can be returned to an arbitrary position (initial position) at the time of failure. Suppresses the influence of vibration and gas pressure pulsation, and can stably hold the valve at the initial position even when no power is supplied.
  • the pressure applied to the power transmission member in the opposite direction to the pressure applied to the output shaft is applied, the backlash of the gear due to vibration and the vibration of the power transmission member due to the backlash of the link are suppressed, and abnormal noise and friction are suppressed. Suppression is possible. Since the power transmission member cannot swing with respect to the output shaft, the position can be accurately measured even if the sensor magnet is installed on the power transmission member. When a sensor magnet is installed on the power transmission member, the positions of other output shafts can be measured with the same sensor magnet.
  • FIG. 2 is a cross-sectional bottom view taken along line 2-2 of FIG. It is a schematic block diagram which shows the valve
  • FIG. 13 is a plan view of FIG. 12 with the valve housing removed. It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part which shows the other structure which gives the pressurization of the opposite direction to the pressurization of each output shaft to a gear.
  • FIG. 15 is a plan view of FIG. 14 with the valve housing removed.
  • FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a valve opening / closing mechanism according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a transverse bottom view taken along line 2-2 of FIG.
  • This valve opening / closing mechanism includes a motor 1 as a power source, an input shaft 2 for inputting power from the motor 1 to the valve side, and an output shaft 5 having valves 3 and 4 for supplying the power of the input shaft 2 respectively.
  • Gears 7 and 8 that transmit to 6 and a valve housing 9 that houses them are provided.
  • the valve housing 9 is formed with a passage 9a that passes through the cooler in parallel and a passage 9b that does not pass through the cooler.
  • the output shafts 5 and 6 pass through the passages 9a and 9b through the bearings 10 and 11, respectively. It is supported freely.
  • a mounting substrate 12 of the motor 1 is attached to the upper end of the peripheral side wall of the recess provided in the upper part of the valve housing 9 with a packing 13 interposed therebetween, and the recess is formed as a gear housing chamber 14.
  • the input shaft 2 is rotatably supported by the substrate 12 via a bearing 15, and a pinion via 16 is attached to the tip portion thereof.
  • Gears 7 and 8 are rotatably attached to the distal end portions of the output shafts 5 and 6 that have entered the gear housing chamber 14, and the gears 7 and 8 mesh with the pinion gear 16, respectively.
  • the gears 7 and 8 are respectively formed with fan-shaped holes 7a and 8a.
  • cylinders 17 and 18 are attached to the output shafts 5 and 6 in the vicinity of the gears 7 and 8, and arm members 17 a and 18 a provided on the cylinders 17 and 18 are attached to the holes 7 a of the gears 7 and 8. , 8a and abuts against the hole surface.
  • Coil springs 19 and 20 as pressurizing members are wound around the outer circumferences of the cylindrical bodies 17 and 18, and the output shafts 5 and 6 are constantly pressurized in the valve closing direction by the coil springs 19 and 20.
  • sealing members 21 and 22 are provided on the valve housing 9 so as to face the lower ends.
  • a power transmission member between the input shaft 2 and the output shaft 5 (6) is constituted by the pinion gear 16, the gear 7 (8), the hole 7a (8a), the arm member 17a (18a), and the cylindrical body 17 (18). Is configured.
  • FIGS. 1 and 2 show a state in which the valves 3 and 4 attached to the output shafts 5 and 6 are closed.
  • the pinion gear 16 integrated with the input shaft 2 of the motor 1 is When rotated counterclockwise (broken line arrow in the figure), the gears 7 and 8 engaged with the pinion gear 16 rotate in the right direction. Therefore, the gear 7 has the hole surface 7a-1 in contact with the arm member 17a, rotates the output shaft 5 to the right via the cylindrical body 17, and opens the valve 3.
  • the gear 8 rotates in the direction in which the hole surface 8a-1 moves away from the arm member 18a, the output shaft 6 cannot rotate, and the valve 4 maintains the closed state.
  • the valves 3 and 4 provided on the output shafts 5 and 6 can be asynchronously controlled by the rotation direction of the input shaft.
  • various valve opening patterns can be set.
  • each output shaft 5 and 6 is isolate
  • the output shafts 5 and 6 are pressurized in the valve closing direction by the coil springs 19 and 20, the valve can be closed, the position when the actuator 1 is not energized is regulated, and the touch due to vibration is suppressed. Can do.
  • the distance between the arm members 17a and 18a and the hole surfaces 7a-1 and 8a-1 in the valve open state is arbitrarily set, that is, the speed reduction ratio of the power transmission member is made variable, so that the operating range of the output shaft can be reduced. It can be arbitrarily set for each valve, and the distance between the valves can also be changed. Further, by making the axial arrangement of the power transmission members variable, interference between the power transmission members can be avoided even when the distance between the valves is reduced.
  • FIG. 3 shows a comparison between the valve opening / closing mechanism according to the first embodiment of the present invention and the passage through which the cooler passes and the passage through which the cooler does not pass, and the flow rate is controlled in comparison with the conventional example.
  • a cooler 31 In the EGR system that returns exhaust gas from the engine to the intake side, a cooler 31 is installed to lower the gas temperature and increase the EGR effect. However, when the gas temperature is low, such as when the engine is started, the gas temperature decreases. Too much. Therefore, a passage 32 that passes through the cooler 31 and a passage 33 that does not pass through the cooler 31 are provided. Therefore, in the conventional configuration shown in FIG. 3A, it is necessary to install an EGR-valve 35 for controlling the gas flow rate and a switching valve 34 for switching the passage 32 passing through the cooler 31 and the passage 33 not passing through the cooler 31. It was.
  • the valve opening / closing mechanism according to Embodiment 1 of the present invention is used as the EGR valve 36, the gas flow rate can be controlled and the passage can be switched by one EGR valve 36, which is necessary in the conventional configuration.
  • the switching valve 34 is not required, and the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
  • the switching valve 34 and the EGR valve 35 provided at two locations in the gas flow passage can be shared by one EGR valve 36, the pressure loss can be reduced to 1 ⁇ 2.
  • FIG. FIG. 4 is a structural view in which a part of a valve opening / closing mechanism according to Embodiment 2 of the present invention is vertically cut.
  • This valve opening / closing mechanism serves as a pressure applying member for each of the gears 7 and 8 so as to give the gears 7 and 8 a pressurizing force in a direction opposite to the pressurizing force applied to the output shafts 5 and 6 by the coil springs 19 and 20.
  • the coil springs 23 and 24 are mounted.
  • one end of the coil springs 23 and 24 is fixed to the gears 7 and 8 and the other end is fixed to the valve housing 9, so that the motor 1 is not energized and the hole surfaces 7a-1 and 8a-1 of the gears 7 and 8 and the arm Even when the members 17a and 18a are not in contact with each other, the gears 7 and 8 can be prevented from being shaken by the pressurization of the coil springs 23 and 24, so that the wear of the gears 7 and 8 can be suppressed.
  • FIG. FIG. 5 is a structural view in which a part of a valve opening / closing mechanism according to Embodiment 3 of the present invention is vertically cut.
  • a sensor 26 is installed facing the magnet 25 on the gear head, and the gear keeps moving even when the one-side valve is not operating.
  • the gear cannot swing with respect to the output shaft, it is possible to detect the positions of the valves on both sides only by installing the sensor 26 facing the magnet 25 on the gear head on one side.
  • the position of the gear may not match the position of the valve when the valve is fixed, etc., so it is possible to install the sensor 26 on the output shaft or arm member on both sides facing the magnet installed on the gear. To do.
  • FIG. FIG. 6 shows a valve opening / closing mechanism according to Embodiment 4 of the present invention by displaying the valve opening with respect to the operation of the gears 7 and 8 and the spring load as viewed from the motor 1 according to the normal state and the state when the valve is fixed. It is a figure.
  • this valve opening / closing mechanism the contact portions of the arm members 17a, 18a and the output shafts 5, 6 are provided in the direction opposite to the driving direction, and the driving force of the motor 1 is forcibly used even when the valve is fixed. It can be closed.
  • the horizontal axis of the drawing showing the valve opening is the position of the motor 1, and a step sensor is integrated with the motor 1 every 10 °, and the initial position (1), (2), fully open position. (1) and (2) are intended for the step sensor output.
  • valves 3 and 4 are held in the closed state by the valve preload spring (the central view in FIG. 6).
  • the valve preload spring the central view in FIG. 6
  • the gears 7 and 8 are rotated clockwise. Therefore, the arm member 18a is pushed by the hole surface 8a-1 of the gear 8 and rotated clockwise, and the valve 4 is opened according to this rotation.
  • the gear 7 does not open the valve 3 because the hole surface 7a-1 rotates in a direction away from the arm member 17a.
  • the valves 3 and 4 open and close asynchronously with respect to the counterclockwise and clockwise rotation of the pinion gear 16.
  • the driving force supplied to the motor 1 when the valves 3 and 4 are closed is the lock detection driving force (A) setting range
  • the closed region of the valves 3 and 4 is the lock detection determination width (B)
  • the movable range 4 is the cleaning operation determination width (C).
  • the illustrated example shows a state in which the valve 3 is not closed by the valve preload spring when the motor 3 is not in operation when the valve 3 is not energized due to foreign matter mixed in during the opening.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the lock detection and release operation of the valve 3 or the valve 4.
  • the motor 1 is driven with the driving force (A) (step ST2), and it is determined whether the specified time has passed (step ST3). For example, it is determined whether there is a position change ⁇ sensor output change> (step ST4). If NO, the process returns to step ST3 and the above operation is continued.
  • step ST5 the position is set to the initial position (1) (step ST5), the motor is driven in the reverse direction with the driving force (A) (step ST6), and the specified time has elapsed. If NO (NO in step ST7), it is determined whether or not there is a position change ⁇ sensor output change> (step ST8). If NO, the process returns to step ST7 to continue the above operation. On the other hand, if the determinations in steps ST7 and ST8 are YES, the position is set to the initial position (2) (step ST9), and
  • step ST10 determines whether the number of retries ⁇ 3 (step ST12). If NO, it is determined that the valve is abnormal and lock detection is terminated (step ST25). On the other hand, if the determination in step ST12 is YES, the motor is driven with full power (step ST13), it is determined whether the specified time has elapsed (step ST14), and if NO, the position change ⁇ sensor output change> is If it is NO, the process returns to step ST14 and the above operation is continued.
  • step ST16 the position is set to the fully open position (1) (step ST16), the motor is driven in the reverse direction with full power (step ST17), and it is determined whether the specified time has elapsed. If it is NO (NO in step ST18), it is determined whether there is a change in position ⁇ sensor output change> (step ST19). If NO, the process returns to step ST18 and the above operation is continued. In this way, the fixed valve can be forcibly closed by driving the motor in the reverse direction with full power.
  • step ST18 and step ST19 are YES, the position is set to the fully open position (2) (step ST20), and
  • step ST21 determines whether lock detection count> 3 (step ST24). If YES, the process proceeds to step ST25 to determine that the valve is abnormal. To end lock detection. If the determination in step ST21 or step ST24 is NO, the number of retries is counted and the process returns to step ST1. Note that (1) and (2) given to the initial position and the fully opened position correspond to circles 1 and 2 attached to the initial position and fully opened position in FIG.
  • lock detection is performed, and the motor is driven in a direction opposite to the valve opening control, so that the hole surfaces 7a-2 and 8a-2 opposite to those at the time of valve opening are formed. Since the valve is operated in the valve closing direction by abutting against the arm members 17a and 18a, the valve can be forcibly closed even if the valve is stuck or locked in the middle of opening due to foreign matter or the like being mixed. The inconvenience associated with can be avoided.
  • FIG. 9 is a view showing a modification of the contact portion between the gear and the arm member according to the fifth embodiment, wherein the gears 7 and 8 are provided with convex portions 7b and 8b, and the convex portions 7b and 8b are in contact with the arm members 17a and 18a. It can also be set as the structure which touches.
  • the gears 7 and 8 can be downsized compared to the case where the holes 7a and 8a are provided in the gears 7 and 8.
  • FIG. 8B is a longitudinal sectional view taken along the line 8-8 in FIG.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a modification of the contact portion between the gear and the arm member according to the sixth embodiment.
  • Pin insertion holes 17c and 18c are provided in the gears 7 and 8, and the pin insertion holes are provided.
  • the protrusions shown in the fifth embodiment can be obtained by press-fitting pins 27 and 28 into 17c and 18c. With such a configuration, the same gear can be used on both the left and right sides by changing the positions of the holes into which the pins 27 and 28 are inserted.
  • FIG. 9B is a longitudinal sectional view taken along the line 9-9 in FIG. 9A.
  • FIG. 10 is a view showing a valve opening / closing mechanism according to Embodiment 7 of the present invention.
  • a gear is used as a power transmission member for transmitting the power of the input shaft 2 to the output shafts 5 and 6.
  • a link is used as the power transmission member.
  • the intermediate portion of the lever 41 is attached to the input shaft 2, the ends of the links 42 and 43 are connected to both ends of the lever 41 by connecting pins 44 and 45, and attached to the output shafts 5 and 6.
  • the pins 48 and 49 at the tips of the crank levers 46 and 47 are engaged with elongated holes 42a and 43a formed in the links 42 and 43, respectively.
  • FIG. 11 is a view showing a valve opening / closing mechanism according to Embodiment 8 of the present invention, which is a modification of Embodiment 7 in which a link is used as a power transmission member.
  • a crank lever 51 is attached to the input shaft 2
  • the ends of the links 52, 53 are connected to the end of the lever 51 by a connecting pin 54
  • the crank is attached to the output shafts 5, 6.
  • the pins 57 and 58 at the tips of the levers 55 and 56 are engaged with elongated holes 52 a and 53 a formed in the links 52 and 53.
  • FIG. 12 and 13 are a longitudinal sectional view and a plan view of a main part showing a modification of the configuration in which the gear according to the second embodiment is applied with a pressurization in the direction opposite to the pressurization of each output shaft.
  • 6 are used as plate bodies 27, 28, and end bent portions 27a, 28a of the plate bodies 27, 28 are engaged with holes 7a, 8a provided with gears 7, 8, and coil springs 23, 28 are engaged.
  • One end of 24 is fixed to the gears 7 and 8 and the other end is fixed to the valve housing 9.
  • A is the spring load direction of the coil spring 19 acting on the left output shaft 5 and B Is the spring load direction of the coil spring 23 acting on the left power transmission member, C is the spring load direction of the coil spring 24 acting on the right power transmission member, and D is the spring load direction of the coil spring 20 acting on the right output shaft 6.
  • FIGS. 14 and 15 are a longitudinal sectional view and a plan view of the main part of the configuration for applying a pressure in the direction opposite to the pressure applied to each output shaft to the gear according to the ninth embodiment.
  • the coil springs 23 and 24 for applying a pressurizing force to the gears 7 and 8 are arranged, one end 23a and 24a are gears 7 and 8 and the other end 23b and 24b are plate bodies This configuration is fixed to the output shafts 5 and 6 via 28.
  • A is the spring load direction of the coil spring 19 acting on the left output shaft 5.
  • B is the spring load direction of the coil spring 23 acting on the left power transmission member
  • C is the spring load direction of the coil spring 24 acting on the right power transmission member
  • D is the spring load direction of the coil spring 20 acting on the right output shaft 6.
  • the coil spring 24 only needs to have a minimum required pressure at the illustrated position, so that the pressure of the coil spring 20 for ensuring the self-returning property can be kept small, and the load for valve operation is reduced. This makes it possible to drive the valve with quick response even with less power.
  • the applied pressure of the coil springs 23 and 19 can be reduced by the same operation as described above.
  • the valve opening / closing mechanism according to the present invention is suitable for an EGR system in which a passage that passes through a cooler and a passage that does not pass through the cooler are installed, and the two passages are switched according to the exhaust gas temperature.

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Abstract

　この発明に係るバルブ開閉機構は、動力源で駆動される入力軸２と、それぞれバルブ３，４を有する２以上の出力軸５，６と、前記入力軸２の動力を、位相を変えてそれぞれの前記出力軸５，６に伝達する動力伝達部材と、前記出力軸５，６と前記動力伝達部材とにそれぞれ逆方向の与圧を付与する与圧付与部材を備えたもので、それぞれの出力軸５，６に設けられたバルブ３，４の開度パターンを様々に設定することができる。また、それぞれの出力軸５，６が動力伝達部材と分離されているので、高温ガスの流通量を制御する場合に熱の伝達を緩和することができる。

Description

バルブ開閉機構
　この発明は1つの動力源である（アクチュエータ）で２つ以上のバルブを非同期的に開閉制御するバルブ開閉機構に関するものである。
　従来、１つの動力源で２つ以上のバルブを制御して２つ以上の通路を開閉するものとして特許文献１がある。この特許文献１に記載されたものは、動力伝達機構にギアを用い、ギアと出力軸が固定されている。また、２つ以上の通路をそれぞれ非同期的に開閉制御するものとして特許文献２がある。この特許文献２に記載されたものは、出力軸への与圧付与のみであり、ギアには直接与圧を与えていない。
特開２００２－２９８５２８号公報 ＦＲ２９２６１２６号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載された構成では、１つの動力源に繋がれたギア及び各出力軸を個別に動かすことができない。そのため、エンジンからの排気ガスを吸気側に戻すＥＧＲシステムにおいては、排ガス流量を制御するＥＧＲバルブと通路を切換える切換バルブの種類の異なる２つのバルブ及び動力源が必要であるという課題があった。
　また、特許文献２に記載された構成では、２つ以上の通路をそれぞれ非同期的に開閉制御することはできるが、ギアに与圧を付与していないため、振動等により動力伝達部材はギアのバックラッシュ、リンクのガタ分の振れが発生してしまい、磨耗、異音を引き起こす。また、１つの動力伝達部材に位置センサを設け、他の出力軸の位置を検出する場合にガタがあると正確な位置検出ができないという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、１つの動力源で２つ以上のバルブを非同期的に開閉制御するバルブ開閉機構において、磨耗、異音を抑制し、センサを動力伝達部材に設置して正確に位置検出ができるようにすることを目的とする。
　この発明に係るバルブ開閉機構は、入力軸と、それぞれバルブを有する２以上の出力軸と、入力軸の動力を、位相を変えてそれぞれの出力軸に伝達する動力伝達部材と、出力軸と動力伝達部材とにそれぞれ逆方向の与圧を付与する与圧付与部材を備えている。
　この発明によれば、入力軸の動力を、位相を変えて出力軸に伝達することにより、それぞれの出力軸に設けられたバルブの開度パターンを様々に設定することができる。また、それぞれの出力軸が動力伝達部材と分離されているので、高温ガスの流通量を制御する場合に熱の伝達を緩和することができるという効果がある。
　そして、出力軸に与圧を与えているので、フェール時にバルブを任意の位置（初期位置とする）に戻すことができる。振動やガスの圧力脈動の影響を抑え、無通電時も初期位置でバルブを安定して保持できる。
　また、動力伝達部材に出力軸に与える与圧とは反対方向の与圧を与えているので、振動によるギアのバックラッシュ、リンクのガタ分の動力伝達部材の振れを抑え、異音や摩擦の抑制が可能である。動力伝達部材が出力軸に対して振れないので、センサマグネットを動力伝達部材に設置しても正確に位置を測定することができる。動力伝達部材にセンサマグネットを設置すると、他の出力軸の位置も同一のセンサマグネットで測定することができる。
この発明のバルブ開閉機構を示す一部を縦断した正面図である。 図１の２－２線に沿う横断低面図である。 この発明のバルブ開閉機構を示す概略構成図である。 ギアに各出力軸の与圧と反対方向の与圧を与える構成を示す要部の縦断面図である。 ギア頭部のマグネットに対向してセンサを設置した状態を示す一部の縦断面図である。 通常時とバルブ固着時の状態別に、ギアの動作に対するバルブ開度、モータから見たバネ負荷を示した図である。 ロック検出及びロック解除動作を説明するフローチャートである。 ギアとアーム部材の当接部の変形例１を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその８－８線に沿う横断面図である。 ギアとアーム部材の当接部の変形例２を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその９－９線に沿う横断面図である。 伝達部材としてリンクを用いた構成図である。 伝達部材としてリンクを用いた他の変形例を示す構成図である。 図２に示したギアに各出力軸の与圧と反対方向の与圧を与える構成の変形例を示す要部の縦断面図である。 バルブハウジングを外した図１２の平面図である。 ギアに各出力軸の与圧と反対方向の与圧を与える他の構成を示す要部の縦断面図である。 バルブハウジングを外した図１４の平面図である。
　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はこの発明の実施の形態１に係るバルブ開閉機構を示す一部を縦断した構成図、図２は図１の２－２線に沿う横断底面図である。このバルブ開閉機構は、動力源としてのモータ１と、このモータ１からの動力をバルブ側に入力する入力軸２と、この入力軸２の動力を、それぞれバルブ３，４を有する出力軸５，６に伝達するギア７，８と、これ等を収納するバルブハウジング９を備えている。
　バルブハウジング９には平行してクーラーを通る通路９ａとクーラーを通らない通路９ｂが形成されており、この通路９ａ，９ｂを交差貫通して出力軸５，６が軸受け１０，１１を介して回動自在に支持されている。バルブハウジング９の上部に設けた凹部の周側壁上端には、モータ１の取付け基板１２がパッキン１３を介在させて取付けられ、上記凹部をギア収納室１４として形成している。
　入力軸２は軸受け１５を介して基板１２に回転可能に支持されており、その先端部にはピニオンビア１６が取り付けられている。ギア収納室１４に侵入した出力軸５，６の先端部にはギア７，８が回転可能に取り付けられ、そのギア７，８はそれぞれピニオンギア１６と噛合っている。そして、ギア７，８にはそれぞれ扇形の穴７ａ，８ａが形成されている。
　また、出力軸５，６には、筒体１７，１８がギア７，８に近接して取り付けられ、それぞれの筒体１７，１８に設けたアーム部材１７ａ，１８ａをギア７，８の穴７ａ，８ａ内に位置させ、穴面に当接するようになっている。この筒体１７，１８の外周には、与圧付与部材としてのコイルバネ１９，２０が巻き付けられ、このコイルバネ１９，２０によって出力軸５，６を常時バルブ閉弁方向に与圧している。出力軸５，６に下端部を密閉するために該下端部に対向してバルブハウジング９に密閉部材２１，２２が設けられている。そして、上記のピニオンギア１６、ギア７（８）、穴７ａ（８ａ）、アーム部材１７ａ（１８ａ）、筒体１７（１８）により、入力軸２と出力軸５（６）間の動力伝達部材を構成している。
　以下、図１、図２に基づいて実施の形態１に係るバルブ開閉機構の動作を説明する。図１、図２は、出力軸５，６に取り付けられたバルブ３，４が閉弁している状態を示したもので、この状態において、モータ１の入力軸２と一体のピニオンギア１６が左回転した場合（図中破線矢印）、このピニオンギア１６と噛合ったギア７，８がそれぞれ右方向に回転する。このため、ギア７は穴面７ａ－１がアーム部材１７ａに当接し、筒体１７を介して出力軸５を右方向に回動させ、バルブ３を開動させる。一方、ギア８は穴面８ａ－１がアーム部材１８ａから遠ざかる方向に回動するため、出力軸６は回動することができず、バルブ４は閉弁状態を維持する。
　また、図１、図２の状態において、モータ１の入力軸２と一体のピニオンギア１６が右回転した場合（図中実線矢印）、このピニオンギア１６と噛合ったギア７，８がそれぞれ左方向に回転する。このため、ギア７は穴面７ａ－１がアーム部材１８ａから遠ざかる方向に回動するため、出力軸６は回動することができず、バルブ４は閉弁状態を維持する。一方、ギア８は穴面８ａ－１がアーム部材１７ａに当接し、筒体１７を介して出力軸５を回動させ、バルブ３を開動させる。このとき、モータ１に対する通電量によってバルブ３，４の開度を制御することにより、通路９ａまたは通路９ｂを流通する排ガス流量を制御することができる。
　以上説明したように、この発明の実施の形態１に係るバルブ開閉機構によれば、入力軸の回転方向によって出力軸５，６に設けられたバルブ３，４を非同期的に制御することができるとともに、バルブの開度パターンを様々に設定することができる。また、それぞれの出力軸５，６がアーム部材１７ａ，１８ａと分離されているので、高温ガスの流通量を制御する場合に熱の伝達を緩和することができる。また、コイルバネ１９，２０によって出力軸５，６をバルブ閉弁方向に与圧しているので、バルブ閉弁が可能となり、アクチュエータ１に対する無通電時の位置を規定、及び振動による触れを抑制することができる。
　また、開弁状態におけるアーム部材１７ａ，１８ａと穴面７ａ－１，８ａ－１との距離を任意に設定、つまり、動力伝達部材の減速比を可変とすることにより、出力軸の動作範囲をバルブ毎に任意に設定することができ、バルブ間の距離も変更することができる。また、動力伝達部材の軸方向配置を可変とすることにより、バルブ間の距離を近付ける際にも動力伝達部材同士の干渉を避けることができる。
　図３はこの発明の実施の形態１に係るバルブ開閉機構はクーラーを通す通路とクーラーを通さない通路とを切換えるとともに、流量を制御するために使用した場合を従来例と対比して示した説明図である。エンジンからの排気ガスを吸気側に戻すＥＧＲシステムにはガス温度を下げ、ＥＧＲ効果を上げるため、クーラー３１が設置されているが、エンジン始動時等ガス温度が低い際には、ガス温度が下がりすぎてしまう。そこで、クーラー３１を通る通路３２と該クーラー３１を通らない通路３３が設置されている。そのため、図３（ａ）に示す従来構成ではガス流量を制御するＥＧＲ－バルブ３５およびクーラー３１を通る通路３２と該クーラー３１を通らない通路３３を切換える切換えバルブ３４を設置することが必要であった。
　これに対し、この発明の実施の形態１に係るバルブ開閉機構をＥＧＲバルブ３６として使用すると、１つのＥＧＲバルブ３６でガス流量の制御と通路の切換えを行なうことができ、従来構成で必要とした切換えバルブ３４が不要となり、構成を簡略化してコスト低減を図ることができる。また、ガスの流れる通路の２箇所に設けられていた切換えバルブ３４とＥＧＲバルブ３５を、１つのＥＧＲバルブ３６で兼用できるので圧力損失を１／２に低減することができる。
実施の形態２．
　図４はこの発明の実施の形態２に係るバルブ開閉機構を示す一部を縦断した構成図である。このバルブ開閉機構は、コイルバネ１９，２０によって出力軸５，６に付与された与圧と反対方向の与圧をギア７，８に与えるように、それぞれのギア７，８に与圧付与部材としてのコイルバネ２３，２４を装着したものである。この場合、コイルバネ２３，２４の一端はギア７，８に他端はバルブハウジング９に固定したもので、モータ１に対する無通電時及びギア７，８の穴面７ａ－１，８ａ－１とアーム部材１７ａ，１８ａが当接していない場合でも、コイルバネ２３，２４の与圧によってギア７，８の振れを抑制して、ギア７，８の磨耗を抑えることができる。
実施の形態３．
　図５はこの発明の実施の形態３に係るバルブ開閉機構を示す一部を縦断した構成図である。このバルブ開閉機構は、分解能を上げるために、ギア頭部のマグネット２５に対向してセンサ２６を設置したもので、片側バルブ非動作時もギアは動き続けるため、各バルブのポジションを検出する場合も、ギアが出力軸に対して振れないので、どちらか片側のギア頭部のマグネット２５に対向してセンサ２６を設置するだけで、両側バルブのポジションを検出することができる。ただし、バルブが固着した場合等はギアの位置とバルブ位置が一致しない可能性があるので、ギアに設置したマグネットに対向して両側の出力軸若しくはアーム部材にセンサ２６を設置することを可とする。
実施の形態４．
　図６はこの発明の実施の形態４に係るバルブ開閉機構を、通常時とバルブ固着時の状態別に、ギア７，８の動作に対するバルブ開度、モータ１から見たバネ負荷を表示して示した図である。このバルブ開閉機構は、アーム部材１７ａ，１８ａと出力軸５，６の当接部を駆動方向とは逆の方向にも設けるもので、バルブ固着時等にもモータ１の駆動力で強制的に閉弁させることができる。なお、バルブ開度を記載した図の横軸はモータ１の位置であり、このモータ１には１０°毎にステップセンサが一体となっており、初期位置（１）、（２）、全開位置（１）、（２）はそのステップセンサ出力のことを意図している。
　通常時において、モータ１に通電していない非動作時は、バルブ予圧バネによって、バルブ３，４は閉弁状態に保持されている（図６の中央図）。この状態で、ピニオンギア１６を反時計方向に回転させると、ギア７，８は時計方向に回転する。このため、ギア８の穴面８ａ－１でアーム部材１８ａを押して時計方向に回動させ、この回動に従ってバルブ４を開動させる。一方、ギア７は穴面７ａ－１がアーム部材１７ａから離れる方向に回動するため、バルブ３を開動させることはない。
　また、バルブ３，４が閉弁している状態で、ピニオンギア１６を時計方向に回転させると、ギア７，８は反時計方向に回転する。このため、ギア７の穴面７ａ－１でアーム部材１７ａを押して反時計方向に回動させ、この回動に従ってバルブ３を開動させる。一方、ギア８は穴面８ａ－１がアーム部材１８ａから離れる方向に回動するため、バルブ４を開動させることはない。
　従って、ピニオンギア１６の反時計方向、時計方向の回転に対し、バルブ３，４が非同期に開閉動作する。ここで、バルブ３，４の閉弁時にモータ１に供給する駆動力をロック検出時駆動力（Ａ）設定範囲、バルブ３，４の閉弁領域をロック検出判定幅（Ｂ）、バルブ３，４の可動範囲をクリーニング動作判定幅（Ｃ）としている。
　次にバルブ固着時について説明する。図示例はバルブ３が開度途中で異物の混入等により、モータ１に通電していない非動作時、バルブ予圧バネによって、バルブ３が閉弁しない状態を示す。
　このような状態のときは、ピニオンギア１６を時計方向に回転させると、ギア７，８は反時計方向に回転し、ギア７の穴面７ａ－１でアーム部材１７ａを押して反時計方向に回動させるべきところ、バルブ３の固着によって、アーム部材１７ａが所定位置に戻っていないため、ギア７に付与するバネ力は小さく、モータ１に供給される小さな駆動力によって回動するので、この小さな駆動力によることによって、バルブ３の固着つまりロックを検出する。
　図７はバルブ３、またはバルブ４のロック検出および解除動作を説明するフロー図である。まず、バルブ３，４のロック検出を開始（ステップＳＴ１）すると、駆動力（Ａ）でモータ１を駆動し（ステップＳＴ２）、規定時間が経過したかを判断し（ステップＳＴ３）、ＮＯであれば、位置変化＜センサ出力変化＞がないかを判断し（ステップＳＴ４）、ＮＯであればステップＳＴ３に戻り、上記の動作を継続する。
　ステップＳＴ３とステップＳＴ４の判断がＹＥＳの場合は、その位置を初期位置（１）に設定し（ステップＳＴ５）、駆動力（Ａ）で逆方向にモータ駆動し（ステップＳＴ６）、規定時間が経過したかを判断し（ステップＳＴ７）、ＮＯであれば、位置変化＜センサ出力変化＞がないかを判断し（ステップＳＴ８）、ＮＯであればステップＳＴ７に戻り、上記の動作を継続する。一方、ステップＳＴ７とステップＳＴ８の判断がＹＥＳの場合は、その位置を初期位置（２）に設定し（ステップＳＴ９）、｜初期位置（１）－初期位置（２）｜＜ロック検出判定幅（Ｂ）かを判断し、ＹＥＳであれば、バルブ開閉は正常と判断してロック検出を終了する（ステップＳＴ１１）。
　ステップＳＴ１０の判断がＮＯの場合は、例えばリトライ回数＜３かを判断し（ステップＳＴ１２）、ＮＯであれば、バルブ異常と判断してロック検出を終了する（ステップＳＴ２５）。一方、ステップＳＴ１２の判断がＹＥＳであれば、全力でモータ駆動を行い（ステップＳＴ１３）、規定時間が経過したかを判断し（ステップＳＴ１４）、ＮＯであれば、位置変化＜センサ出力変化＞がないかを判断し（ステップＳＴ１５）、ＮＯであればステップＳＴ１４に戻り、上記の動作を継続する。
　ステップＳＴ１４とステップＳＴ１５の判断がＹＥＳの場合は、その位置を全開位置（１）に設定し（ステップＳＴ１６）、全力で逆方向にモータ駆動し（ステップＳＴ１７）、規定時間が経過したかを判断し（ステップＳＴ１８）、ＮＯであれば、位置変化＜センサ出力変化＞がないかを判断し（ステップＳＴ１９）、ＮＯであればステップＳＴ１８に戻り、上記の動作を継続する。このように、全力で逆方向にモータ駆動することにより、固着したバルブを強制的に閉弁することができる。一方、ステップＳＴ１８とステップＳＴ１９の判断がＹＥＳの場合は、その位置を全開位置（２）に設定し（ステップＳＴ２０）、｜初期位置（１）－初期位置（２）｜＜クリーニング動作判定幅（Ｃ）かを判断する（ステップＳＴ２１）。
　ステップＳＴ２１の判断がＹＥＳであれば、ロック検出カウントを行い（ステップＳＴ２３）、次いでロック検出カウント＞３かを判断し（ステップＳＴ２４）、ＹＥＳであればステップＳＴ２５に移行してバルブ異常と判断してロック検出を終了する。そして、ステップＳＴ２１、ステップＳＴ２４での判定がＮＯの場合はリトライ回数をカウントしてステップＳＴ１に戻る。
　なお、上記の初期位置、全開位置に付した（１）、（２）は図７の初期位置、全開位置に付した丸で囲んだ１、２に相当する。
　以上のように、この実施の形態４によれば、ロック検出を行い、モータを開弁制御とは逆方向に駆動させて、開弁時とは反対の穴面７ａ－２，８ａ－２をアーム部材１７ａ，１８ａに当接させて、バルブを閉弁方向に作動させるので、異物等の混入によってバルブが開度途中で固着つまりロックしても強制的に閉弁させることができ、バルブロックに伴う不都合を回避することができる。
実施の形態５．
　以上の各実施の形態においては、ギアとアーム部材とは、ギアに設けた穴内にアーム部材を入れ、アーム部材を穴縁に当接させる構成であるが、図８（ａ），（ｂ）は実施の形態５によるギアとアーム部材の当接部の変形例を示す図であり、ギア７，８に凸部７ｂ，８ｂを設け、この凸部７ｂ，８ｂとアーム部材１７ａ，１８ａを当接させる構成とすることもできる。このような構成とすれば、実施の形態１～４に示したように、ギア７，８に穴７ａ，８ａを設ける場合に比べて、ギア７，８を小型化することができる。なお、図８（ｂ）は図８（ａ）の８－８線に沿う縦断面図である。
実施の形態６．
　図９（ａ），（ｂ）は実施の形態６によるギアとアーム部材の当接部の変形例を示す図であり、ギア７，８にピン挿入穴１７ｃ，１８ｃを設け、このピン挿入穴１７ｃ，１８ｃにピン２７，２８を圧入することで実施の形態５に示した凸部とすることもできる。このような構成とすれば、ピン２７，２８を挿入する穴位置を変えることにより、左右共に同じギアを使用することができるという効果が得られる。なお、図９（ｂ）は図９（ａ）の９－９線に沿う縦断面図である。
実施の形態７.
　図１０はこの発明の実施の形態７に係るバルブ開閉機構を示す図である。実施の形態１～実施の形態６は入力軸２の動力を出力軸５，６に伝達する動力伝達部材としてギアを用いたものであるが、この実施の形態７は動力伝達部材としてリンクを用いるもので、入力軸２にレバー４１の中間部を取付け、このレバー４１の両端部にリンク４２，４３の端部を連結ピン４４，４５で屈曲自在に連結し、出力軸５，６に取り付けたクランクレバー４６，４７の先端のピン４８，４９をリンク４２，４３に形成された長穴４２ａ，４３ａに係合させた構成である。
　この構成により、図示例のように入力軸２が実線矢印方向に回転すると、レバー４１が反時計方向に回転し、図において、リンク４２を引き下げ、リンク４３を押し上げる。このため、リンク４３の長穴４３ａの穴縁４３ａ－１がピン４９を介してクランクレバー４７を時計方向に回動させる。つまり、入力軸２の動力を出力軸６に伝達する。このとき、引き下げられたリンク４２の長穴４２ａの穴縁４２ａ－１はクランクレバー４６のピン４８から遠ざかるだけで、出力軸５には入力軸２の動力を伝達しない。
　一方、上記とは反対に、入力軸２が点線矢印方向に回転すると、レバー４１が時計方向に回転し、図において、リンク４２を押し上げ、リンク４３を引き下げる。このため、リンク４２の長穴４２ａの穴縁４２ａ－１がピン４８を介してクランクレバー４６を反時計方向に回動させる。つまり、入力軸２の動力を出力軸５に伝達する。このとき、引き下げられたリンク４３の長穴４３ａの穴縁４３ａ－１はクランクレバー４７のピン４９から遠ざかるだけで、出力軸６には入力軸２の動力を伝達しない。
　以上のように、動力伝達部材としてリンクを用いる実施の形態７においても、動力伝達部材としてギアを用いた各実施の形態と同様に動力の伝達を行うことができ、同様の作用効果が得られる。
実施の形態８．
　図１１はこの発明の実施の形態８に係るバルブ開閉機構を示す図であり、動力伝達部材としてリンクを用いる実施の形態７の変形例である。この実施の形態８は入力軸２にクランクレバー５１を取付け、このレバー５１の端部にリンク５２，５３の端部を連結ピン５４で屈曲自在に連結し、出力軸５，６に取り付けたクランクレバー５５，５６の先端のピン５７，５８をリンク５２，５３に形成された長穴５２ａ，５３ａに係合させた構成である。
　この構成により、図示例のように入力軸２が実線矢印方向に回転すると、レバー５１が反時計方向に回転し、図において、リンク５２，５３を右方向に移動させる。このため、リンク５３の長穴５３ａの穴縁５３ａ－１がピン５８を介してクランクレバー５６を時計方向に回動させる。つまり、入力軸２の動力を出力軸６に伝達する。このとき、リンク５２の長穴５２ａの穴縁５２ａ－１はクランクレバー５５のピン５７から遠ざかるだけで、出力軸５には入力軸２の動力を伝達しない。
　一方、上記とは反対に、入力軸２が点線矢印方向に回転すると、レバー５１が時計方向に回転し、図において、リンク５２，５３を左方向に移動させる。このため、リンク５２の長穴５２ａの穴縁５２ａ－１がピン５７を介してクランクレバー５５を反時計方向に回動させる。つまり、入力軸２の動力を出力軸５に伝達する。このとき、リンク５３の長穴５３ａの穴縁５３ａ－１はクランクレバー５６のピン５８から遠ざかるだけで、出力軸６には入力軸２の動力を伝達しない。
　以上のように、動力伝達部材としてリンクを用いる実施の形態７の変形である実施の形態８においても、動力伝達部材としてギアを用いた各実施の形態と同様に動力の伝達を行うことができ、同様の作用効果が得られる。
実施の形態９．
　図１２、図１３は実施の形態２に係るギアに各出力軸の与圧と反対方向の与圧を与える構成の変形例を示す要部の縦断面図および平面図であり、出力軸５，６に取り付けた筒体１７，１８を板体２７，２８とし、板体２７，２８の端部折り曲げ部２７ａ，２８ａをギア７，８の設けた穴７ａ，８ａに係合させ、コイルバネ２３，２４の一端はギア７，８に他端はバルブハウジング９に固定した構成である。
　この構成のように、コイルバネ２３，２４をバルブハウジング９と動力伝達部材の構成要素であるギア７，８間に設けた場合、Ａを左側出力軸５に作用するコイルバネ１９のスプリング荷重方向、Ｂを左側動力伝達部材に作用するコイルバネ２３のスプリング荷重方向、Ｃを右側動力伝達部材に作用するコイルバネ２４のスプリング荷重方向、Ｄを右側出力軸６に作用するコイルバネ２０のスプリング荷重方向とする。
　ピニオンギア１６を（１）の方向に回転させると、ギア８とともに右側出力軸６が時計方向に回転し、ギア８の設けた穴８ａに係合した端部折り曲げ部２８ａを介して板体２８が押されると、この板体２８と一体の出力軸６も時計方向に回動する。このため、バルブハウジング９とギア８間に設けたコイルバネ２４は与圧を開放するように回転する。しかし、コイルバネ２４は斜線示の板体２８の回転終端においても必要な与圧を確保する必要があるため、コイルバネ２４の図示位置での与圧力は上記回動により解放される付与力を加えた大きな与圧力が必要となる。この結果、セルフリターン性を確保するためには、その与圧力に打ち勝つ与圧を出力軸６に印加する必要があり、コイルバネ２４に対し反対方向の与圧を与えるコイルバネ２０の与圧力も上昇することになる。なお、ピニオンギア１６を（２）の方向に回転させた場合は、上記と同様のことがコイルバネ２３、１９に生じる。
　図１４、図１５は、実施の形態９に係るギアに各出力軸の与圧と反対方向の与圧を与える構成の要部の縦断面図および平面図であり、上記図１２、図１３の構成による大きな与圧力を必要とする点を改善するために、ギア７，８に対する与圧付与のコイルバネ２３，２４を、その一端２３ａ，２４ａはギア７，８に他端２３ｂ，２４ｂは板体２８を介して出力軸５，６に固定した構成である。
　この構成のように、コイルバネ２３，２４を出力軸５，６と動力伝達部材の構成要素であるギア７，８間に設けた場合、Ａを左側出力軸５に作用するコイルバネ１９のスプリング荷重方向、Ｂを左側動力伝達部材に作用するコイルバネ２３のスプリング荷重方向、Ｃを右側動力伝達部材に作用するコイルバネ２４のスプリング荷重方向、Ｄを右側出力軸６に作用するコイルバネ２０のスプリング荷重方向とする。
　図示の状態において、ピニオンギア１６を（１）の方向に回転させると、ギア８とともに右側出力軸６が時計方向に回転し、ギア８の設けた穴８ａに係合した端部折り曲げ部２８ａを介して板体２８が押されると、この板体２８と一体の出力軸６も時計方向に回動する。しかし、コイルバネ２４はその一端２４ａがギア８とともに斜線位置に移動するが、他端２４ｂも出力軸６と一体の板体２８とともに斜線位置に移動し、コイルバネ２４には与圧を開放するような回転力は作用しない。この結果、コイルバネ２４は図示位置において必要最低限の与圧力を備えておればよいので、セルフリターン性を確保するためのコイルバネ２０の与圧力も小さく抑えることができ、バルブ動作するための負荷が軽減し、より出力の小さい動力でも速い応答性でバルブを駆動することができる。なお、ピニオンギア１６を（２）の方向に回転させた場合は、上記と同様の動作によりコイルバネ２３、１９の与圧力を小さくできる。
　この発明に係るバルブ開閉機構は、クーラーを通る通路と該クーラーを通らない通路が設置され、この両通路を排気ガス温度に応じて切換え使用するＥＧＲシステムに適している。

Claims (9)

  1. 　動力源で駆動される入力軸と、それぞれバルブを有する２以上の出力軸と、前記入力軸の動力を、位相を変えてそれぞれの前記出力軸に伝達する動力伝達部材と、前記出力軸と前記動力伝達部材とにそれぞれ逆方向の与圧を付与する与圧付与部材を備えたことを特徴とするバルブ開閉機構。
  2. 　動力伝達部材への与圧付与部材を、出力軸と動力伝達部材との間に設置したことを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
  3. 　各動力伝達部材の減速比を可変とすることを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
  4. 　各動力伝達部材の軸方向配置を可変とすることを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
  5. 　１つの動力伝達部材に位置を検出するセンサを設け、各出力軸の位置を検出することを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
  6. 　各出力軸にバルブの位置を検出するセンサを設けたことを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
  7. 　出力軸と動力伝達部材との当接部を駆動方向とは反対側にも設けたことを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
  8. 　各動力伝達部材がギアであることを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
  9. 　各動力伝達部材がリンクであることを特徴とする請求項１記載のバルブ開閉機構。
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