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技術 流量制御弁

出願人 愛三工業株式会社
発明者 安江昭成金光亮次郎
出願日 2016年5月23日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-102662
公開日 2017年11月30日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2017-210979
状態 特許登録済
技術分野 弁ハウジング 弁の操作手段一般;電気駆動弁
主要キーワード 重心部分 ピンシャフト 流路中心 締結点 二段ギヤ 流体制御弁 エンドフレーム メインギヤ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

2点締結でもモータ振動を抑えて耐振性を向上させることができる流量制御弁を提供すること。

解決手段

モータ32の回転を減速機構33を介してシャフト15に伝達し、シャフト15に固定されて流路11に配置された弁体14を回動させるEGR弁1において、流路11が形成されたボア部12の周りに、流路11の中心11cを通るように対向配置された2つの締結孔50,50と、モータ32が収容されるモータ収容部35aとボア部12とを連結するリブ60,61とを有し、2つの締結孔50,50は、締結孔同士を結ぶ線L1がモータ32及び減速機構33(駆動機構部3)に交差しない位置に配置されており、リブ60,61は、締結孔同士を結ぶ線L1と交差する方向に設けられている。

概要

背景

従来より、エンジンにおいて、排気ガス再循環装置が使用されている。この排気ガス再循環装置は、エンジンから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気系へ再循環させ、外気と混合させて燃焼室吸入させる。これにより、燃焼室での可燃混合気燃焼温度が下がるので、排気中の窒素酸化物(NOx)の生成量を少なくすることができる。そして、このような排気ガス再循環装置は、EGRガスの流量を制御するための流量制御弁EGR弁)を有する。

ここで、このような流量制御弁(EGR弁)の一例として、例えば、特許文献1(二重偏心弁)や特許文献2(バタフライ弁)に記載された流体制御弁が存在する。この種の流量制御弁では、モータの回転を減速機構により減速させて、増幅された回転トルク回転軸に伝達して回動することにより、回転軸に固定されて流路に配置された弁体が回動するようになっている。この弁体の回動により流路が開閉され(開口面積が変化して)、流量が調整されるようになっている。そして、このような流量制御弁は、取付部品配管)に対して、3点以上の締結点締結孔)においてボルトなどにより締結されて組み付けられている。

概要

2点締結でもモータの振動を抑えて耐振性を向上させることができる流量制御弁を提供すること。モータ32の回転を減速機構33を介してシャフト15に伝達し、シャフト15に固定されて流路11に配置された弁体14を回動させるEGR弁1において、流路11が形成されたボア部12の周りに、流路11の中心11cを通るように対向配置された2つの締結孔50,50と、モータ32が収容されるモータ収容部35aとボア部12とを連結するリブ60,61とを有し、2つの締結孔50,50は、締結孔同士を結ぶ線L1がモータ32及び減速機構33(駆動機構部3)に交差しない位置に配置されており、リブ60,61は、締結孔同士を結ぶ線L1と交差する方向に設けられている。

目的

本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、2点締結でもモータの振動を抑えて耐振性を向上させることができる流量制御弁を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

モータの回転を減速機構を介して回転軸に伝達し、前記回転軸に固定されて流路に配置された弁体回動させる流量制御弁において、前記流路が形成されたボア部の周りに、前記流路の中心を通るように対向配置された2つの締結点と、前記モータが収容されるモータ収容部と前記ボア部とを連結するリブとを有し、前記2つの締結点は、前記締結点同士を結ぶ線が前記モータ及び前記減速機構に交差しない位置に配置されており、前記リブは、前記締結点同士を結ぶ線と交差する方向に設けられていることを特徴とする流量制御弁。

請求項2

請求項1に記載する流量制御弁において、前記リブは、流量制御弁全体の重心と前記流路中心とを結ぶ方向に設けられていることを特徴とする流量制御弁。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載する流量制御弁において、前記リブは、平行に複数設けられていることを特徴とする流量制御弁。

請求項4

請求項3に記載する流量制御弁において、前記モータの重心が、前記複数のリブの延長線間に位置していることを特徴とする流量制御弁。

請求項5

請求項1に記載する流量制御弁において、前記締結点同士を結ぶ線と前記リブの延長線とが直交することを特徴とする流量制御弁。

技術分野

0001

本発明は、流体の流量を制御する流量制御弁に関し、例えば、排気ガス再循環装置に使用されるEGR弁に関するものである。

背景技術

0002

従来より、エンジンにおいて、排気ガス再循環装置が使用されている。この排気ガス再循環装置は、エンジンから排出される排気ガスの一部をEGRガスとして吸気系へ再循環させ、外気と混合させて燃焼室吸入させる。これにより、燃焼室での可燃混合気燃焼温度が下がるので、排気中の窒素酸化物(NOx)の生成量を少なくすることができる。そして、このような排気ガス再循環装置は、EGRガスの流量を制御するための流量制御弁(EGR弁)を有する。

0003

ここで、このような流量制御弁(EGR弁)の一例として、例えば、特許文献1(二重偏心弁)や特許文献2(バタフライ弁)に記載された流体制御弁が存在する。この種の流量制御弁では、モータの回転を減速機構により減速させて、増幅された回転トルク回転軸に伝達して回動することにより、回転軸に固定されて流路に配置された弁体が回動するようになっている。この弁体の回動により流路が開閉され(開口面積が変化して)、流量が調整されるようになっている。そして、このような流量制御弁は、取付部品配管)に対して、3点以上の締結点締結孔)においてボルトなどにより締結されて組み付けられている。

先行技術

0004

特許第5759646号公報
特開2015−137554号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、近年、流量制御弁を組み付けるスペース搭載スペース)が狭小化する傾向にあり、上記の流量制御弁では、3点以上の締結点において締結されているため、組み付け工具が他部品干渉するなどして流量制御弁の組み付け性が悪く、組み付け作業性が悪化するおそれがあった。

0006

ここで、締結点を2点に減らすことにより、組み付け性の問題は解消するが、2点締結では、構成部品で最も重いモータが振動してしまい、耐振性が低下するという問題が生じる。耐振性を向上させるためには、ハウジングの強度(剛性)を高めればよいが、そうすると、大型化、重量増やコストアップなどを招くため、2点締結で組み付ける流量制御弁は実用化されていないのが実情であった。

0007

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、2点締結でもモータの振動を抑えて耐振性を向上させることができる流量制御弁を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、モータの回転を減速機構を介して回転軸に伝達し、前記回転軸に固定されて流路に配置された弁体を回動させる流量制御弁において、前記流路が形成されたボア部の周りに、前記流路の中心を通るように対向配置された2つの締結点と、前記モータが収容されるモータ収容部と前記ボア部とを連結するリブとを有し、前記2つの締結点は、前記締結点同士を結ぶ線が前記モータ及び前記減速機構に交差しない位置に配置されており、前記リブは、前記締結点同士を結ぶ線と交差する方向に設けられていることを特徴とする。

0009

この流量制御弁では、流路が形成されたボア部の周りに、流路中心を通るように対向配置された2つの締結点により、取付部品(配管)に組み付けられる。そのため、組み付け性が向上する。また、2つの締結点が、締結点同士を結ぶ線がモータ及び減速機構に交差しない位置に配置されている。これにより、締結点をハウジングの外側へ配置することができ、ボア部をモータ及び減速機構に近接させることでき、EGR弁の小型化を図ることができる。

0010

その一方で、組み付けを2つの締結点のみで行うため、締結点同士を結ぶ線を中心(軸)にしてモータが振動(揺動)するおそれがある。しかしながら、この流量制御弁では、モータが収容されるモータ収容部とボア部とを連結するリブが、締結点同士を結ぶ線と交差する方向に設けられているため、モータの振動(揺動)を抑えることができ、耐振性を向上させることができる。そして、リブを設けるだけなので、流量制御弁の大型化、重量増やコストアップなどを招くこともない。また、2つの締結点がボア部の周りに流路中心を通るように対向配置されており、上記のようにモータの振動を抑えることができるため、2点締結であっても、取付部品(配管)とのシール性も十分に確保することができる。

0011

上記した流量制御弁において、前記リブは、流量制御弁全体の重心と前記流路中心とを結ぶ方向に設けられていることが望ましい。

0012

このようにリブを設けることにより、モータの振動(揺動)をより抑えることができ、耐振性をより向上させることができる。

0013

また、上記した流量制御弁において、前記リブは、平行に複数設けるとよい。

0014

このようにすることにより、ボア部とモータ収容部とが複数のリブで連結されるのでハウジングの強度が向上するため、ハウジングの捩れも抑制することができる。その結果として、モータの振動(揺動)を確実に抑えることができ、耐振性をさらに向上させることができる。

0015

そして、上記した流量制御弁において、前記モータの重心が、前記複数のリブの延長線間に位置していることが好ましい。

0016

このようにすることにより、重量物であるモータの重心部分の振動(揺動)を確実に抑制することができるため、耐振性をより一層向上させることができる。

0017

また、上記した流量制御弁において、前記締結点同士を結ぶ線と前記リブの延長線とが直交することが好ましい。

0018

このようにリブを配置することにより、リブによるモータの振動(揺動)抑制効果を高めることができ、耐振性をより向上させることができる。

発明の効果

0019

本発明に係る流量制御弁によれば、大型化、重量増やコストアップを招くことなく、2点締結でモータの振動を抑えて耐振性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0020

実施形態に係るEGR弁の正面図である。
実施形態に係るEGR弁の上面図である。
弁体が弁座着座した全閉状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。
弁体が弁座から最も離れた全開状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。
全閉状態の弁座、弁体及びシャフトを示す側面図である。
図5のA−A断面図である。
図2のB−B断面図である。
図2のC−C断面図である。

実施例

0021

以下、本発明の流量制御弁を具体化した実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、EGR弁に本発明を適用した場合を例示して説明する。

0022

EGR弁1は、図1図2に示すように、二重偏心弁より構成される弁部2と、駆動機構部3とを備える。弁部2は、内部に流体としてのEGRガスが流れる流路11を備え、流路11の中には弁座13、弁体14及びシャフト15(回転軸)(図7図8参照)が配置されている。シャフト15には、駆動機構部3から駆動力回転力)が伝えられるようになっている。駆動機構部3は、モータ32と減速機構33(図7図8参照)を備えている。

0023

図3図4に示すように、流路11には段部10が形成され、その段部10に弁座13が組み込まれている。弁座13は、円環状をなし、中央に弁孔16を有する。弁孔16の縁部には、環状のシート面17が形成されている。弁体14は、円板状の部分を備え、その円板状の部分の外周には、シート面17に対応する環状のシール面18が形成されている。弁体14は、シャフト15に一体的に設けられ、シャフト15と一体的に回転する。図3図4において、弁体14より下の流路11はEGRガスの流れの上流側を示し、弁座13より上の流路11がEGRガスの流れの下流側を示す。すなわち、流路11において弁体14は、弁座13よりもEGRガスの流れの上流側に配置されている。

0024

図5図6に示すように、シャフト15の中心軸Lsは、弁体14の径方向と平行に伸び、弁体14の中心軸Lvから弁体14の径方向(弁孔16の中心P1から弁孔16の径方向)へ偏心して配置されると共に、弁体14のシール面18がシャフト15の中心軸Lsから弁体14の中心軸Lvが伸びる方向へ偏心して配置されている。このようにして、弁部2は、二重偏心弁より構成されている。また、シャフト15の中心軸Lsを中心に弁体14を回転させることにより、弁体14のシール面18が、弁座13のシート面17に面接触する全閉位置(図3参照)とシート面17から最も離れる全開位置(図4参照)との間で移動可能となっている。

0025

図1図7及び図8に示すように、金属製又は合成樹脂製の弁ハウジング35は、流路11が形成されたボア部12と、モータ32を収容するためのモータ収容部35aとを備えている。ボア部12周りに、EGR弁1をEGR配管に組み付けるための2つの締結孔(締結点)50,50が設けられている。これにより、EGR弁1は、2点締結でEGR配管に組み付けられるため、組み付け性が向上している。

0026

これら2つの締結孔50,50は、図1に示すように、流路11の中心11cを通るように対向配置されている。つまり、2つの締結孔50,50の中心50c,50cを結ぶ線L1上に、流路11の中心11cが位置している。そして、2つの締結孔(締結点)50,50は、2つの締結孔50,50の中心50c,50cを結ぶ線L1が駆動機構部3と交差しない位置に配置されている。これにより、締結孔50,50を弁ハウジング35の外側へ配置することができ、ボア部12と駆動機構部3とを近接させることできる。その結果として、EGR弁1の小型化を図ることができる。

0027

そして、図1に示すように、ボア部12とモータ収容部35aとを連結する2つのリブ60,61が設けられている。これらのリブ60,61は、締結孔50の中心50c同士を結ぶ線L1と交差する方向に設けられている。そして、リブ60は、EGR弁1の重心Gと流路11の中心11cとを結ぶ方向に延びて設けられている。また、リブ61は、リブ60の延長線EL1とリブ61の延長線EL2との間に、モータ32の重心Gmが位置するように、リブ60に対して平行に配置されている。

0028

また、弁ハウジング35内に、弁体14及びシャフト15が配置されている。シャフト15は、その先端から突出するピン15aを備えている。このように、ピン15aは、シャフト15の中心軸Ls(図8参照)方向の一方(弁体14側)の端部に設けられている。一方、シャフト15の中心軸Ls方向の他方(メインギヤ41側)の端部には、基端部15bが設けられている。図7図8に示すように、シャフト15の基端部15bには、メインギヤ41が固定されている。弁ハウジング35とメインギヤ41との間には、リターンスプリング40が設けられている。

0029

シャフト15はピン15aがある先端側が自由端とされており、シャフト15の先端部が流路11に挿入されて配置されている。また、シャフト15は、互いに離れて配置された2つの軸受である第1軸受37と第2軸受38を介して弁ハウジング35に対し回転可能に片持ち支持されている。第1軸受37と第2軸受38は、ともにボールベアリングにより構成され、弁ハウジング35に圧入固定されている。第1軸受37と第2軸受38は、シャフト15の中心軸Ls方向について弁体14とメインギヤ41との間の位置に配置されている。

0030

シャフト15は、第1軸受37の内輪圧入され、第2軸受38の内輪に挿入されている。これにより、シャフト15は、第2軸受38と間に隙間(ガタ)をもって、第1軸受37と第2軸受38によって回転可能に支持されている。そして、シャフト15の先端部に形成されたピン15aに対して弁体14が溶接により固定され、流路11内に弁体14が配置されている。このようなシャフト15(シャフト15に取り付けられる部品(弁体、軸受、ギヤなど)を含む)の重心Gsが、第1軸受37と第2軸受38の間(図8に示す範囲R内)に位置している。なお、重心Gsは、第1軸受37と第2軸受38の間に位置していればよいが、できるだけ第1軸受37側に位置していることが好ましい。

0031

モータ32は、最も重い構成部品であり、図7に示すように、弁ハウジング35に形成されたモータ収容部35aに収容されて固定されている。モータ32は、弁体14を開閉駆動するために減速機構33を介してシャフト15に駆動連結されている。すなわち、モータ32の出力軸には、モータギヤ43が固定されている。このモータギヤ43は、中間ギヤ42を介してメインギヤ41に駆動連結されている。モータ32は、シャフト15を開弁、および、閉弁方向に回転させる駆動力を発生させる。

0032

中間ギヤ42は、二段ギヤであり、ピンシャフト44を介して弁ハウジング35に回転可能に支持されている。中間ギヤ42には、モータギヤ43とメインギヤ41が駆動連結されている。本実施形態では、メインギヤ41と中間ギヤ42とモータギヤ43は、軽量化のために樹脂材料より形成されている。

0033

そして、弁ハウジング35の開口端は、金属製又は合成樹脂製のエンドフレーム36により閉鎖されている。エンドフレーム36は、弁ハウジング35に対し複数のクリップ39(図1図2参照)により固定されている。

0034

このような構成のEGR弁1は、図3に示すような弁体14の全閉状態から、モータ32に通電させると、モータ駆動力によりモータギヤ43が正方向(弁体14を開弁させる方向)へ回転して、その回転が中間ギヤ42により減速されてメインギヤ41に伝達される。そして、メインギヤ41に固定されるシャフト15が、リターンスプリング40により発生する力であって閉弁方向へ付勢するリターンスプリング力に抗して、中心軸Lsを中心に回転することにより、図4の矢印で示すように弁体14が回転して流路11が開かれる。そして、その後、弁体14が回転する途中でモータ32に印加させる駆動電圧が一定に維持されると、そのときの弁体14の回転位置にてモータ駆動力とリターンスプリング力とが均衡して、弁体14は所定開度に保持される。

0035

ここで、EGR弁1では、2つの締結孔50,50で取り付けられているため、エンジンの振動により、締結孔同士(中心50c同士)を結ぶ線L1を中心(軸)にして重量物であるモータ32が振動(揺動)して耐振性が低下するおそれがある。また、そのような振動が発生して、その振動がシャフト15に伝達されると、シャフト15が過剰に軸振れしてしまって弁体14、弁座13や軸受37,38などが摩耗するおそれもある。

0036

しかしながら、EGR弁1では、モータ収容部35aとボア部12とを連結するリブ60,61が、2つの締結孔50,50同士を結ぶ線L1と交差する方向に設けられている。そして、リブ60が、EGR弁1の重心Gと流路11の中心11cとを結ぶ方向に延びて設けられ、リブ61が、リブ60の延長線EL1とリブ61の延長線EL2との間にモータ32の重心Gmが位置するように、リブ60に対して平行に配置されている。

0037

そのため、リブ60,61によって弁ハウジング35の強度が高められており、モータ32の振動(揺動)を抑えることができ、耐振性を向上させることができる。つまり、EGR弁1によれば、2点締結であってもモータ32の振動を抑えて耐振性を向上させることができる。

0038

そして、好ましくは、リブ60,61及び締結孔50,50は、締結孔同士を結ぶ線L1と各リブ60,61の延長線EL1,EL2とが直交するように配置されているとよい。リブ60,61によるモータ32の振動(揺動)抑制効果をより高めることができ、耐振性をより向上させることができるからである。

0039

このように、弁ハウジング35にリブ60,61を設けるだけなので、EGR弁1の大型化、重量増やコストアップなどを招くこともない。また、2つの締結孔50,50が、締結孔同士(中心50c同士)を結ぶ線L1が駆動機構部3と交差しない位置に配置されているため、ボア部12と駆動機構部3とを近接させることできるので、EGR弁1の小型化を図ることもできる。

0040

また、2つの締結孔50,50がボア部12の周りに流路11の中心11cを通るように対向配置されており、上記のようにリブ60,61によってモータ32の振動をしっかりと抑えることができるため、2点締結であっても、取付部品(配管)とのシール性を十分に確保することができる。

0041

また、シャフト15の重心Gsが、第1軸受37と第2軸受38との間(図8に示す範囲R内)に位置している。そのため、シャフト15の重心部分の振動が抑制される。これにより、もしモータ32が振動したとしても、シャフト15の軸振れを抑えることでき、弁体14、弁座13や軸受37,38などの摩耗を防止することができる。

0042

以上、詳細に説明したように本実施形態に係るEGR弁1によれば、ボア部12の周りに、流路11の中心11cを通るように対向配置された2つの締結孔50,50が、締結孔同士(締結孔中心同士)を結ぶ線L1が駆動機構部3に交差しない位置に配置されており、モータ収容部35aとボア部12とを連結するリブが、締結孔同士を結ぶ線L1と交差する方向に設けられている。これにより、EGR弁1の小型化を図りつつ、重量増やコストアップを招くことなく、2点締結であってもモータ32の振動を抑えて耐振性を向上させることができる。

0043

なお、上記した実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、2つのリブ60,61を設けた場合を例示したが、リブの数は2つに限られず、1つあるいは3つ以上であってもよい。なお、リブを1つだけ設ける場合には、リブ60を設ける、つまり、EGR弁1の重心Gと流路中心11cとを結ぶ方向に延びるリブを設ければよい。また、図1に示す面とは逆側(紙面裏側)の弁ハウジング35に、リブを設けることもできる。

0044

また、上記の実施形態では、EGR弁に本発明を適用した場合について例示したが、本発明は、EGR弁の他、流体の流量を制御する流体制御弁(例えば、電子スロットル装置など)にも適用することができる。

0045

また、上記の実施形態では、流量制御弁として二重偏心弁を例示したが、本発明は、二重偏心弁に限られることなく、その他のタイプの流体制御弁(例えば、バタフライ弁など)にも適用することができる。

0046

1EGR弁
2 弁部
3駆動機構部
11流路
11c (流路の)中心
12ボア部
14弁体
15シャフト
32モータ
33減速機構
35弁ハウジング
35a モータ収容部
50締結孔
50c (締結孔の)中心
60リブ
61 リブ
EL1延長線
EL2 延長線
G EGR弁の重心
Gm モータの重心
L1 締結孔(中心)を結ぶ線

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