JP2016133076A - Valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャフトとバルブが結合されたバルブ装置に関し、特にシャフトに直接または間接的に過剰な負荷トルクが加えられた際のフェールセーフ技術に関する。 The present invention relates to a valve device in which a shaft and a valve are combined, and more particularly to a fail-safe technique when an excessive load torque is applied directly or indirectly to a shaft.
(従来技術)
シャフトとバルブが溶接等の結合技術により結合されたバルブ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1を例に従来技術を説明する。
特許文献1のバルブ装置は、EGR流路の開閉を行うEGRバルブであり、EGR流路を開閉するバルブを閉弁位置(初期位置の一例)に戻すリターンスプリングを有するバルブ機構部と、バルブに溶接(結合技術の一例)されたシャフトを駆動するシャフト駆動手段と備える。
(Conventional technology)
A valve device in which a shaft and a valve are joined by a joining technique such as welding is known (see, for example, Patent Document 1).
The prior art will be described using
The valve device of
特許文献1のシャフト駆動手段は、電動モータと減速機構を組み合わせた電動アクチュエータと、この電動アクチュエータの出力する回転運動を直線運動に変換するリンク機構(回転直線変換手段)とを備える。そして、電動アクチュエータの作動によりシャフトが軸方向にスライド操作されることで、バルブが駆動されて吸気通路へ戻されるEGRガス量の調整が行われる。
The shaft driving means of
(従来技術の問題点)
EGRバルブでは、開弁状態のバルブを全閉させる際、全閉までの時間を短縮する目的(即ち、応答性を高める目的)で、電動モータを閉弁方向へ通電制御している。このとき、閉弁の直前に減速制御を行って、バルブが着座シートに衝突する不具合を防ぎ、「衝突音、衝突による摩耗、衝突による破損等」を防いでいる。
(Problems of conventional technology)
In the EGR valve, when the valve in the open state is fully closed, the electric motor is energized in the valve closing direction for the purpose of shortening the time until the valve is fully closed (that is, for the purpose of improving responsiveness). At this time, deceleration control is performed immediately before the valve is closed to prevent the valve from colliding with the seating seat, and “crash noise, wear due to collision, damage due to collision, etc.” is prevented.
しかし、バルブと着座シートの間に異物が噛み込んだ場合は、減速を開始する前にバルブと着座シートが異物を介して衝突する。その結果、衝突による過剰な負荷トルクがシャフトに加わり、シャフトとバルブの溶接に亀裂が発生する懸念がある。 However, when a foreign object is caught between the valve and the seating seat, the valve and the seating sheet collide with each other through the foreign object before starting deceleration. As a result, an excessive load torque due to the collision is applied to the shaft, and there is a concern that a crack may occur in the welding of the shaft and the valve.
シャフトとバルブの溶接に亀裂が発生すると、シャフトからバルブが落下する懸念がある。バルブがシャフトから落下する事態を仮定した場合、EGRガスのコントロールができなくなるだけでなく、EGR流路を開閉するバルブが失われることでEGR流路が常に開かれた状態になってしまう。 If cracks occur in the welding between the shaft and the valve, the valve may drop from the shaft. If it is assumed that the valve falls from the shaft, not only will EGR gas be uncontrollable, but the valve that opens and closes the EGR channel will be lost, and the EGR channel will always be open.
特に、スロットルバルブによりエンジンに吸い込まれる吸気量をコントロールするガソリンエンジンの場合では、バルブが失われてEGR流路が常開状態になると、エンスト(エンジン停止)が生じるとともに、エンジンの再始動ができなくなってしまう。 In particular, in the case of a gasoline engine that controls the amount of intake air drawn into the engine by a throttle valve, if the valve is lost and the EGR flow path is normally open, engine stall occurs and the engine can be restarted. It will disappear.
上記では、「従来技術およびその問題点」をEGRバルブを例に説明した。
しかし、シャフトに過剰な負荷トルクが加えられたことにより「シャフトとバルブの結合が失われる可能性」は、EGRバルブに特有なものでなく、シャフトとバルブが結合された構造を有する種々のバルブ装置において生じる懸念がある。
In the above, “prior art and its problems” have been described by taking the EGR valve as an example.
However, the possibility of losing the coupling between the shaft and the valve due to excessive load torque being applied to the shaft is not unique to the EGR valve, but various valves having a structure in which the shaft and the valve are coupled. There are concerns that arise in the device.
上記では、結合技術の具体例として「溶接」を用いて説明した。
しかし、シャフトに過剰な負荷トルクが加えられたことにより「シャフトとバルブの結合が失われる可能性」は、溶接に特有なものでなく、「圧入、ネジ締結、接着、カシメ、嵌め合わせ」など種々の結合技術においても生じる懸念がある。
In the above description, “welding” is used as a specific example of the joining technique.
However, the possibility of losing the coupling between the shaft and the valve due to excessive load torque being applied to the shaft is not unique to welding, such as “press fitting, screw fastening, adhesion, caulking, fitting”, etc. There are also concerns that arise in various coupling technologies.
上記では、シャフトが直線方向にスライド駆動されるバルブ装置を例に説明した。
しかし、シャフトに過剰な負荷トルクが加えられたことにより「シャフトとバルブの結合が失われる可能性」は、シャフトが直線方向へスライド駆動されるバルブ装置に特有なものでなく、シャフトが回転駆動されるバタフライバルブやヒンジバルブ等においても生じる懸念がある。
In the above description, the valve device in which the shaft is slid in the linear direction has been described as an example.
However, the possibility of losing the coupling between the shaft and the valve due to excessive load torque being applied to the shaft is not unique to the valve device in which the shaft is driven to slide in a linear direction. There are also concerns that arise in butterfly valves, hinge valves, and the like.
上記では、リターンスプリングの作用によりバルブが全閉位置へ戻されるノーマリクローズタイプのバルブ装置を例に説明した。
しかし、シャフトに過剰な負荷トルクが加えられたことにより「シャフトとバルブの結合が失われる可能性」は、ノーマリクローズタイプのバルブ装置に特有なものでなく、リターンスプリングの作用によりバルブが全開位置へ戻されるノーマリオープンタイプや、リターンスプリングの作用によりバルブが全閉位置および全開位置とは異なる開度(中間開度や閉弁不感帯の開度等)へ戻されるタイプのバルブ装置であっても生じる懸念がある。
In the above description, the normally closed type valve device in which the valve is returned to the fully closed position by the action of the return spring has been described as an example.
However, the possibility of losing the coupling between the shaft and the valve due to excessive load torque being applied to the shaft is not unique to the normally closed type valve device, and the valve is fully opened by the action of the return spring. It is a normally open type that returns to the position, or a valve device that returns the valve to a different opening (intermediate opening, opening of the valve dead zone, etc.) from the fully closed position and the fully open position by the action of the return spring. There are concerns that arise.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、シャフトに過剰な負荷トルクが加えられたことによって、万が一にバルブ装置に不具合が生じる場合であっても、バルブを初期位置に保つことのできるバルブ装置の提供にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to provide an initial valve even when a malfunction occurs in the valve device due to excessive load torque being applied to the shaft. To provide a valve device that can be kept in position.
シャフトに過剰な負荷トルクを加えてゆくと、負荷トルクの伝達経路に存在する部品と部品の結合が、過剰な負荷トルクを受けて解除される。このように結合が解除される結合解除部を意図的にシャフト駆動手段に設ける。
このため、シャフトに過剰な負荷トルクが加えられたことによって、万が一にバルブ装置に不具合が生じる場合であっても、シャフト駆動手段において部品結合の解除がなされて、バルブ機構部を正常に保つことができるため、リターンスプリングの作用によってバルブを初期位置に保つことができる。
When an excessive load torque is applied to the shaft, the connection between the components existing in the load torque transmission path is released upon receiving the excessive load torque. In this manner, the shaft driving means is intentionally provided with a coupling release portion for releasing the coupling.
For this reason, even if a malfunction occurs in the valve device due to excessive load torque being applied to the shaft, the coupling of parts is released in the shaft driving means to keep the valve mechanism part normal. Therefore, the valve can be kept at the initial position by the action of the return spring.
以下、発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings.
以下で開示する[実施例]は、本発明の具体的な一例であって、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。 [Example] disclosed below is a specific example of the present invention, and it goes without saying that the present invention is not limited to the example.
[実施例1]
図1〜図3を参照して実施例1を説明する。なお、以下では、図1の上側を上、図1の下側を下と称して説明するが、この上下方向は実施例説明のための方向であって、車両の搭載方向にかかわるものではない。
この実施例は、エンジンの排出した排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気側へ戻すEGR流路1の開閉を行うEGRバルブに本発明を適用したものである。
[Example 1]
In this embodiment, the present invention is applied to an EGR valve that opens and closes an
車両走行用のエンジンには、排気ガス再循環装置(EGR装置)が搭載される。
排気ガス再循環装置は、エンジンの排出した排気ガスの一部をEGRガスとしてエンジンの吸気側に戻すことで、吸気の一部に不燃ガスであるEGRガスを混入させる周知の技術である。
排気ガス再循環装置は、排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路へ戻すEGR流路1の開閉および開度調整を行うEGRバルブを備える。
An exhaust gas recirculation device (EGR device) is mounted on an engine for vehicle travel.
The exhaust gas recirculation device is a well-known technique in which part of exhaust gas discharged from the engine is returned to the intake side of the engine as EGR gas, thereby mixing EGR gas, which is non-combustible gas, into part of the intake air.
The exhaust gas recirculation device includes an EGR valve that opens and closes the
EGRバルブは、吸気通路における高負圧発生範囲(スロットルバルブの吸気下流側)へEGRガスを戻す高圧用EGRバルブであっても良いし、吸気通路における低負圧発生範囲(スロットルバルブの吸気上流側:例えばターボチャージャ搭載車両であればコンプレッサの吸気上流側)へEGRガスを戻す低圧用EGRバルブであっても良い。 The EGR valve may be a high-pressure EGR valve that returns EGR gas to a high negative pressure generation range in the intake passage (intake downstream of the throttle valve), or a low negative pressure generation range in the intake passage (intake upstream of the throttle valve). Side: For example, a low-pressure EGR valve that returns EGR gas to the intake upstream side of the compressor in the case of a turbocharged vehicle may be used.
EGRバルブは、バルブ装置の具体的な一例であり、軸方向へ摺動自在に支持されたシャフト2を介して開閉駆動されるバルブ3を有するとともに、バルブ3を初期位置へ戻すリターンスプリング4を有するバルブ機構部5と、シャフト2を駆動するシャフト駆動手段6とを備えるものであり、シャフト2とバルブ3が溶接(結合技術の一例)により結合されている。
もちろん、EGRバルブに用いられるバルブ機構部5は、リターンスプリング4の付勢力によりバルブ3を閉弁させるノーマリクローズタイプである。
The EGR valve is a specific example of the valve device, and includes a
Of course, the
シャフト駆動手段6は、電動モータ7(電力を回転トルクに変換する回転トルクの発生手段)に減速機構8(電動モータ7の出力する回転トルクを増幅するトルク増幅手段)を組み合わせた電動アクチュエータ9と、電動アクチュエータ9とシャフト2の間に介在されて電動アクチュエータ9の出力をシャフト2に伝達するリンク機構10とを備える。
The shaft driving means 6 includes an
以下において、EGRバルブをさらに具体的に説明する。
EGRバルブは、EGR流路1の一部が形成されるハウジング11を備えるものであり、上述したバルブ機構部5とシャフト駆動手段6はハウジング11に設けられる。
Hereinafter, the EGR valve will be described more specifically.
The EGR valve includes a
バルブ機構部5の具体的な構造を説明する。
バルブ機構部5は、
・ハウジング11に対して上下方向(軸方向)へ摺動自在に支持されるシャフト2と、
・このシャフト2に溶接により結合されるバルブ3と、
・シャフト2を閉弁方向(上方)へ付勢するリターンスプリング4と、
を備えて構成される。
A specific structure of the
The
A
A
A
It is configured with.
ハウジング11は、例えばアルミ製であり、バルブ3が着座する箇所には、耐熱性、耐腐食性、耐摩耗性に優れた部材(ステンレス等)によって設けられたリングプレート状の着座シート12が固定配置されている。
また、ハウジング11には、電動アクチュエータ9を覆うセンサカバー13や、リンク機構10を覆うリンクカバー14がネジ止めやカシメ技術等により組付けられる。
なお、ハウジング11に設けられる符号15は、車両固定用のフランジである。
The
A
In addition, the code |
シャフト2は、上下方向(軸方向)のみにスライド支持される金属製(ステンレス等)よりなる可動部材であり、略円柱棒状を呈する。
具体的に、シャフト2は、ハウジング11に形成されたベアリング収容穴の内部に圧入等により固定された軸受(メタルベアリング等)16の内側に挿通されて、ハウジング11に対して軸方向へ摺動自在に支持される。そして、シャフト2が軸方向に移動することで、バルブ3が軸方向へ移動する。
なお、ハウジング11とシャフト2の間で、且つEGR流路1に通じる箇所には、デポジットやEGRガスが上方(軸受16側)へ侵入するのを防ぐパイプ17およびオイルシール18が配置されている。
The
Specifically, the
A
バルブ3は、シャフト2の下端に溶接により結合された金属製(ステンレス等)の傘弁であり、シャフト2と一体に軸方向へ移動してEGR流路1を開閉するとともに、EGR流路1の開口面積を可変可能に設けられている。そして、バルブ3がEGR流路1の開口面積を可変することで、吸気通路へ戻されるEGRガス量の調整を行う。
具体的に、バルブ3が着座シート12に着座することで閉弁し、バルブ3が着座シート12の下方へ離座することで開弁する。そして、バルブ3が着座シート12から下方へ離座する量(バルブ下降量)が増加するに従い、バルブ3の上流側と下流側の連通度合(開口面積)が大きくなる。
The
Specifically, the
リターンスプリング4は、シャフト2の周囲に配置された圧縮コイルバネであり、復元力をバネ座19を介してシャフト2に付与する。
具体的に、リターンスプリング4は、ハウジング11とバネ座19との間で圧縮された状態で挟まれる。
The
Specifically, the
バネ座19は、後述するヨーク34(リンク機構10の構成部品で、シャフト2に結合する部品)に当接し、リターンスプリング4の復元力(上方へ向かうバネ力)をヨーク34を介してシャフト2に伝える。
なお、この実施例とは異なり、バネ座19をシャフト2に直接固定したり、あるいはバネ座19をシャフト2に設けた段差(下側小径部と上側大径部の段差)に当接させて、リターンスプリング4の復元力(上方へ向かうバネ力)をシャフト2に伝えるようにしても良い。
The
Unlike this embodiment, the
電動アクチュエータ9の具体的な構成を説明する。
電動アクチュエータ9は、その出力軸である出力シャフト21を回転駆動するものであり、
・通電により回転トルクを発生する電動モータ7と、
・この電動モータ7の回転トルクを増幅して出力シャフト21に伝える減速機構8と、
・出力シャフト21の回転角度を検出する回転角センサ22と、
を備えて構成される。
A specific configuration of the
The
An
A
A
It is configured with.
電動モータ7は、通電方向が切り替わることで回転方向が切り替わるとともに、通電量に応じた回転トルクを発生する周知の直流モータであり、ハウジング11に形成されたモータ収容室に挿入された後、ネジ23等によってハウジング11に固定される。
The
減速機構8は、ハウジング11とセンサカバー13との間に形成された空間に収容される。
この実施例の減速機構8は、複数のギヤの組み合わせた歯車減速機であり、
・電動モータ7と一体に回転するピニオンギヤ(モータギヤ)24と、
・このピニオンギヤ24によって回転駆動される中間ギヤ25と、
・この中間ギヤ25によって回転駆動される出力ギヤ(最終ギヤ)26と、
を備え、出力ギヤ26が出力シャフト21と一体に回動する。
The
The
A pinion gear (motor gear) 24 that rotates integrally with the
An
An output gear (final gear) 26 that is rotationally driven by the
The
ピニオンギヤ24は、電動モータ7の出力軸に結合された小径の外歯歯車である。
中間ギヤ25は、大径ギヤ25aと小径ギヤ25bが同芯で設けられた2重歯車であり、中間ギヤ25の中心部に設けられる支持軸が、ハウジング11とセンサカバー13とにより回転自在に支持される。そして、中間ギヤ25における大径ギヤ25aがピニオンギヤ24と常に噛合し、中間ギヤ25における小径ギヤ25bが出力ギヤ26と常に噛合する。
The
The
出力ギヤ26は、出力シャフト21の端部とカシメ等により結合される締結プレート26aをインサートしてなる大径の外歯歯車であり、外歯が中間ギヤ25(具体的には小径ギヤ25b)との噛合範囲のみに設けられている。
そして、出力ギヤ26は、ピニオンギヤ24→大径ギヤ25a→小径ギヤ25b→出力ギヤ26の順で減速により増幅された回転トルクを出力シャフト21に伝達する。
The
The
出力ギヤ26によって駆動される出力シャフト21は、ハウジング11に支持されるベアリング(例えば、複数のボールベアリング)28によって回転自在に支持される円柱棒状の金属製(鉄、ステンレス等)の軸体であり、先端部には後述するレバー31に挿通されてレバー31に結合する小径軸部が設けられている。また、出力シャフト21の軸芯は、シャフト2の軸芯(上下方向)に対して直角(水平方向)に設けられている。
The
リンク機構10の具体的な構成を説明する。
この実施例のリンク機構10は、電動アクチュエータ9の回転運動をシャフト2の直線運動に変換する回転直線変換手段であり、
・出力シャフト21と一体に回動するレバー31と、
・このレバー31と一体に回動して出力シャフト21の周囲において円弧方向へ移動する円弧動シャフト32と、
・この円弧動シャフト32の周囲に回転自在に装着されるフォロワ33と、
・このフォロワ33と上下方向のみに係合するヨーク34と、
を備えて構成される。
A specific configuration of the
The
A
An
A
A
It is configured with.
レバー31は、出力シャフト21の回動トルクを円弧動シャフト32に伝えて、円弧動シャフト32を円弧方向へ駆動する金属製(鉄、ステンレス等)の部材であり、出力シャフト21とレバー31は圧入(結合技術の一例)により結合されている。
The
円弧動シャフト32は、上述したように、レバー31の回動により円弧方向へ移動する円柱棒状の金属製(鉄、ステンレス等)の軸部材であり、円弧動シャフト32の軸芯は、出力シャフト21の軸芯と平行で、且つシャフト2の軸芯と直角に設けられる。なお、円弧動シャフト32は、レバー31と一体に設けられるものであっても良いが、この実施例ではレバー31と円弧動シャフト32が圧入により結合されている。
As described above, the
フォロワ33は、円弧動シャフト32の周囲に外嵌されて、円弧動シャフト32に対して回転自在な円環状の転動体(ベアリング等)であり、フォロワ33の外周面がヨーク34に設けられた凹部34aの内側に嵌め合わされる。
The
ヨーク34は、シャフト2の上端と圧入により結合される金属製(アルミ、鉄、ステンレス等)の部材であり、シャフト2とともに上下方向のみへ移動する。
このヨーク34は、フォロワ33の円弧方向の移動(円弧動シャフト32の円弧方向の移動と同じ)をシャフト2の軸方向の移動に変換するものであり、ヨーク34の上側にはフォロワ33を外嵌する断面が略コ字形状の凹部34aが設けられている。
The
The
凹部34aは、フォロワ33の上下方向を挟む平行面を備えるものであり、フォロワ33が上下方向へ移動することでヨーク34がフォロワ33とともに上下方向へ移動する。また、凹部34aは、フォロワ33が水平方向へ移動してもフォロワ33と接触しないように設けられており、フォロワ33の左右方向の移動成分を逃がすように設けられている。即ち、凹部34aとフォロワ33の接触箇所により、フォロワ33の円弧方向の移動のうち、上下方向の移動成分のみがヨーク34に伝えられるように設けられている。
The
回転角センサ22は、出力シャフト21の回転角度を検出することでバルブ3の開度を検出するポジションセンサであり、出力シャフト21の回転角度(バルブ3の開度に対応)に応じた出力信号(この実施例ではセンサ電圧)をECU(エンジン・コントロール・ユニットの略)に出力する。
具体的に、回転角センサ22は、2つの部材の相対回転を非接触で検出する磁気型センサであり、出力ギヤ26の内部にインサートされて出力シャフト21と一体に回転する略筒状を呈する磁気回路部と、センサカバー13に取り付けられて磁気回路部に対して非接触に配置される磁気検出部とで構成され、この磁気検出部の発生する出力信号(具体的には、ホールICが出力するセンサ電圧)がECUに与えられる。
The
Specifically, the
ECUは、マイクロコンピュータを搭載した周知の電子制御装置であり、回転角センサ22によって検出される出力シャフト21の回転角度(即ち、バルブ3の実開度)が、エンジンの運転状態(エンジン回転数やアクセル開度など)に応じて算出された目標回転角度(即ち、バルブ3の目標開度)となるように、電動モータ7を制御するEGR制御手段(制御プログラム)を備える。
The ECU is a well-known electronic control device equipped with a microcomputer, and the rotation angle of the output shaft 21 (that is, the actual opening of the valve 3) detected by the
また、ECUのEGR制御手段は、開弁状態のバルブ3を全閉させる際に、全閉までの時間を短縮する目的で、電動モータ7を閉弁方向へ通電制御する。このとき、ECUのEGR制御手段は、閉弁の直前にシャフト2の減速制御を行って、バルブ3が着座シート12に衝突しないように設けている。しかし、バルブ3と着座シート12の間に異物が噛み込んだ場合は、減速を開始する前にバルブ3と着座シート12が異物を介して衝突してしまい、シャフト2に過剰な負荷トルクが加わる懸念がある。
The EGR control means of the ECU controls energization of the
そこで、この実施例のEGRバルブには、シャフト2に過剰な負荷トルクを与えた際に、負荷トルクの伝達経路に存在する部品と部品の結合を意図的に解除する結合解除部αが設けられている。
この結合解除部αは、シャフト駆動手段6を構成する部品のうち、シャフト2に駆動連結される部品の結合箇所に意図的に設けられる。
Therefore, the EGR valve of this embodiment is provided with a coupling release portion α that intentionally releases the coupling between the components existing in the load torque transmission path when an excessive load torque is applied to the
The coupling release portion α is intentionally provided at a coupling location of components that are driven and connected to the
具体的に、結合解除部αは、
・電動モータ7と減速機構8の結合部(この実施例では、電動モータ7の出力軸とピニオンギヤ24の結合部)、
・減速機構8を構成する部品同士の結合部(例えば、出力ギヤ26と出力シャフト21の結合部)、
・減速機構8とリンク機構10の結合部(この実施例では、出力シャフト21とレバー31の結合部)、
・リンク機構10を構成する部品同士の結合部(例えば、レバー31と円弧動シャフト32の結合部)、
のいずれかに設けられる。
Specifically, the uncoupling unit α is
A coupling portion between the
A coupling part (for example, a coupling part between the
A connecting portion between the
A connecting portion between parts constituting the link mechanism 10 (for example, a connecting portion between the
It is provided in either.
より具体的に説明すると、この実施例では、出力シャフト21とレバー31の結合部に結合解除部αを設けている。
このことをさらに詳しく説明する。
従来技術では、EGRバルブの各部品の結合強度がそれぞれにおいて十分に高められていた。即ち、どの部品の結合部であっても高い結合強度に設けられていた。その結果、従来技術では、以下の[表1]の上段に示すように、「出力シャフト21とレバー31の圧入強度」と「ヨーク34とシャフト2の圧入強度」と「バルブ3とシャフト2の溶接強度」とが略同じ強度に設けられていた。
More specifically, in this embodiment, a coupling release portion α is provided at the coupling portion between the
This will be described in more detail.
In the prior art, the bonding strength of each part of the EGR valve has been sufficiently increased. In other words, the bonding portion of any component is provided with high bonding strength. As a result, in the prior art, as shown in the upper part of [Table 1] below, “the press-fit strength of the
これに対し、この実施例では、以下の[表1]の下段に示すように、「ヨーク34とシャフト2の圧入強度」と「バルブ3とシャフト2の溶接強度」を従来技術と同様に略同じ強度に設けるが、「出力シャフト21とレバー31の圧入強度」を「ヨーク34とシャフト2の圧入強度」および「バルブ3とシャフト2の溶接強度」より低い強度に設けている。
On the other hand, in this embodiment, as shown in the lower part of [Table 1] below, “the press-fit strength of the
(実施例1の効果)
ECUは、開弁状態のバルブ3を全閉させる際、電動モータ7を閉弁方向へ通電制御するが、閉弁の直前(バルブ3が着座シート12に着座する直前)にシャフト2の減速制御を行って、バルブ3が着座シート12に衝突しないようにしている。
しかし、バルブ3と着座シート12の間に異物が噛み込み、減速を開始する前にバルブ3と着座シート12が異物を介して衝突すると、衝突による過剰な負荷トルクがシャフト2に生じてしまう。
(Effect of Example 1)
When the
However, if a foreign object is caught between the
この実施例のEGRバルブは、上述したように、シャフト2に過剰な負荷トルクを加えてゆくと、シャフト駆動手段6に設けた結合解除部αにおいて部品の結合解除がなされる。具体的には、電動アクチュエータ9とリンク機構10の結合が解除される。即ち、電動アクチュエータ9とシャフト2の間に生じた過剰な負荷トルクによって出力シャフト21とレバー31の圧入が解除される。その結果、バルブ機構部5が正常に保たれた状態で、電動アクチュエータ9に対してリンク機構10がフリー状態になり、リターンスプリング4の作用によってバルブ3が全閉位置に保たれる。
In the EGR valve of this embodiment, as described above, when an excessive load torque is applied to the
このように、本発明をEGRバルブに適用したことにより、シャフト2に過剰な負荷トルクが加えられても、シャフト駆動手段6に設けた結合解除部αにおいて部品の結合解除がなされるため、シャフト2からバルブ3が落下する懸念がなく、リターンスプリング4の作用によってEGRバルブが閉じた状態に保たれる。
As described above, since the present invention is applied to the EGR valve, even when an excessive load torque is applied to the
このため、この実施例が用いられるエンジンがガソリンエンジンで、シャフト2に過剰な負荷トルクが加えられてEGRバルブに不具合が生じた場合であっても、EGRバルブが閉弁状態に保たれるため、エンストが生じず、エンジンの再始動ができなくなる不具合も生じない。
もちろん、本発明はガソリンエンジンに限定されるものではなく、ディーゼルエンジンなどであってもEGRバルブを閉じた状態に保つ効果が得られる。
For this reason, even if the engine in which this embodiment is used is a gasoline engine and the EGR valve malfunctions due to excessive load torque being applied to the
Of course, the present invention is not limited to a gasoline engine, and an effect of keeping the EGR valve closed can be obtained even in a diesel engine or the like.
上記の実施例では、シャフト2とバルブ3を溶接により結合する例を示したが、シャフト2とバルブ3の結合部は溶接に限定するものではなく、「圧入、ネジ締結、接着、カシメ、嵌め合わせ」など種々適用可能なものである。
In the above embodiment, the
上記の実施例では、結合解除部α(実施例では出力シャフト21とレバー31の結合部)を圧入で設ける例を示したが、過剰な負荷トルクにより結合が解除される結合部は圧入に限定するものではなく、「強度が抑えられた溶接、ネジ締結、接着、カシメ、嵌め合わせ」など種々適用可能なものである。
In the above-described embodiment, an example in which the coupling release portion α (the coupling portion between the
上記の実施例では、結合解除部αを電動アクチュエータ9とリンク機構10との結合部(即ち、出力シャフト21とレバー31の結合部)に設ける例を示したが、限定するものではなく、「電動モータ7と減速機構8の結合部」、「減速機構8を構成する部品同士の結合部」、「リンク機構10を構成する部品同士の結合部」に設けても良い。
In the above embodiment, the coupling release portion α is provided in the coupling portion between the
上記の実施例では、シャフト2が直線方向にスライド駆動されるバルブ装置に本発明を適用する例を示したが、シャフト2が回転駆動されるバタフライバルブやヒンジバルブ等のバルブ装置に本発明を適用しても良い。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a valve device in which the
上記の実施例では、回転運動を直線運動に変化する回転直線変換手段の一例として、円弧動シャフト32およびフォロワ33の円弧方向の移動をヨーク34を用いて直線方向へ変換するリンク機構10を示したが、リンク機構10の構造は限定するものではなく、カム溝を用いたカムリンクや、ラック&ピニオンなど、他の回転直線変換手段を用いても良い。
あるいは、上述したように、シャフト2が回転駆動されるバタフライバルブやヒンジバルブを採用する場合は、リンク機構10を廃止して、電動アクチュエータ9によってシャフト2を直接回動操作しても良い。
In the above embodiment, the
Alternatively, as described above, when a butterfly valve or a hinge valve in which the
上記の実施例では、減速機構8の一例として列型(順次噛合型)の歯車減速機を用いる例を示したが、遊星歯車減速機やプーリ型減速機など、他の形式の減速機を採用しても良い。
あるいは、減速機構8を廃止しても良い。即ち、高トルクの電動モータ7の出力を直接リンク機構10に与えても良い。あるいは、リンク機構10を廃止する場合は、高トルクの電動モータ7の出力を直接シャフト2に与えても良い。
In the above-described embodiment, an example in which a row type (sequentially meshing type) gear reducer is used as an example of the
Alternatively, the
上記の実施例では、ノーマリクローズタイプのバルブ装置に本発明を適用する例を示したが、ノーマリオープンタイプ、あるいはリターンスプリング4の作用によりバルブ3が全閉位置および全開位置とは異なる開度(中間開度や閉弁不感帯の開度等)へ戻されるタイプのバルブ装置に本発明を適用しても良い。
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a normally closed type valve device has been described. However, the
上記の実施例では、本発明をEGRバルブに適用する例を示したが、シャフト2とバルブ3が結合された構造を有するバルブ装置であれば、他の用途のバルブ装置に本発明を適用しても良い。
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to an EGR valve has been shown. However, if the valve device has a structure in which the
2 シャフト
3 バルブ
4 リターンスプリング
5 バルブ機構部
6 シャフト駆動手段
α 結合解除部
2
Claims (5)
前記シャフト(2)と前記バルブ(3)が結合して設けられるバルブ装置において、
このバルブ装置は、前記シャフト(2)に過剰な負荷トルクを与えた際に、負荷トルクが伝達される伝達経路に存在する部品(21)と部品(31)の結合を解除する結合解除部(α)を備えるものであり、この結合解除部(α)が前記シャフト駆動手段(6)に設けられることを特徴とするバルブ装置。 A valve mechanism (5) having a valve (3) driven to open and close via a slidably supported shaft (2) and having a return spring (4) for returning the valve (3) to an initial position; Shaft drive means (6) for driving the shaft (2),
In the valve device in which the shaft (2) and the valve (3) are combined and provided,
In this valve device, when an excessive load torque is applied to the shaft (2), a coupling release section (for releasing the coupling between the component (21) and the component (31) existing in the transmission path through which the load torque is transmitted) α), and this coupling release part (α) is provided in the shaft driving means (6).
前記シャフト駆動手段(6)は、電力を回転トルクに変換する電動モータ(7)を有するとともに、前記電動モータ(7)の回転トルクを増幅する減速機構(8)を有する電動アクチュエータ(9)と、前記電動アクチュエータ(9)の出力を前記シャフト(2)に伝達するリンク機構(10)とを備え、
前記結合解除部(α)は、
前記電動モータ(7)と前記減速機構(8)の結合部、
前記減速機構(8)を構成する部品同士の結合部、
前記減速機構(8)と前記リンク機構(10)の結合部、
前記リンク機構(10)を構成する部品同士の結合部、
のいずれかに設けられることを特徴とするバルブ装置。 The valve device according to claim 1,
The shaft drive means (6) has an electric motor (7) that converts electric power into rotational torque, and an electric actuator (9) that has a speed reduction mechanism (8) that amplifies the rotational torque of the electric motor (7). A link mechanism (10) for transmitting the output of the electric actuator (9) to the shaft (2),
The uncoupling part (α)
A connecting portion between the electric motor (7) and the speed reduction mechanism (8);
A connecting portion between the parts constituting the speed reduction mechanism (8);
A joint between the speed reduction mechanism (8) and the link mechanism (10);
A connecting portion between the parts constituting the link mechanism (10);
It is provided in either of these. The valve apparatus characterized by the above-mentioned.
前記リンク機構(10)は、前記電動アクチュエータ(9)の回転運動を前記シャフト(2)の直線運動に変換する回転直線変換手段であることを特徴とするバルブ装置。 The valve device according to claim 2,
The valve mechanism according to claim 1, wherein the link mechanism (10) is rotating linear conversion means for converting the rotational movement of the electric actuator (9) into the linear movement of the shaft (2).
前記バルブ機構部(5)は、前記リターンスプリング(4)の付勢力により前記バルブ(3)を閉弁させるノーマリクローズタイプであることを特徴とするバルブ装置。 In the valve apparatus as described in any one of Claims 1-3,
The valve mechanism (5) is a normally closed type that closes the valve (3) by the urging force of the return spring (4).
このバルブ装置は、エンジンの排出した排気ガスの一部をEGRガスとして前記エンジンの吸気側へ戻すEGR流路(1)の開閉を行うEGRバルブであることを特徴とするバルブ装置。 The valve device according to claim 4,
This valve device is an EGR valve that opens and closes an EGR flow path (1) for returning a part of exhaust gas discharged from the engine to the intake side of the engine as EGR gas.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015008686A JP2016133076A (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Valve device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101849259B1 (en) | 2017-02-23 | 2018-04-16 | 주식회사 노아 엑츄에이션 | Torque sensing apparatus and method of electric power actuater with auto setting means |
JPWO2019030856A1 (en) * | 2017-08-09 | 2020-01-23 | 三菱電機株式会社 | Automotive actuator |
DE112018005700T5 (en) | 2018-01-29 | 2020-07-16 | Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha | Welding arrangement |
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2015
- 2015-01-20 JP JP2015008686A patent/JP2016133076A/en active Pending
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