JP2022028357A - Valve device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、EGR通路におけるEGRガスの流量を調節するEGRバルブ装置などのバルブ装置に関する。 The present disclosure relates to a valve device such as an EGR valve device that regulates the flow rate of EGR gas in an EGR passage.
バルブ装置に関する従来技術として、特許文献1には、弁座の弁口の径が全体に亘って等しく形成されており、弁体は、弁口とほぼ同一径のランドと、先端部に向かって次第に径が小さくなるテーパを有する排気還流制御弁が開示されている。 As a prior art relating to a valve device, in Patent Document 1, the diameter of the valve opening of the valve seat is formed to be equal throughout, and the valve body has a land having substantially the same diameter as the valve opening and toward the tip portion. Disclosed is an exhaust recirculation control valve having a taper whose diameter gradually decreases.
しかしながら、特許文献1に開示される排気還流制御弁は、弁座の弁口の径が全体に亘って等しく形成されているため、実現可能な流量特性(弁の開度に対する流量の特性や最大流量など)は一様にしかならないので、様々な要求流量特性(排気還流制御弁に要求される様々な流量特性)に対応できない。 However, in the exhaust recirculation control valve disclosed in Patent Document 1, since the diameter of the valve opening of the valve seat is formed to be equal throughout, the feasible flow rate characteristics (flow rate characteristics with respect to the valve opening and the maximum) are formed. Since the flow rate (such as the flow rate) is only uniform, it cannot meet various required flow rate characteristics (various flow rate characteristics required for the exhaust recirculation control valve).
そこで、本開示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、様々な要求流量特性に対応できるバルブ装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present disclosure has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a valve device capable of corresponding to various required flow rate characteristics.
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、弁座と、弁体と、を有し、前記弁座は、前記弁体に当接可能な環状のシート面を備えるバルブ装置において、前記弁座は、前記シート面となり得る環状のシート候補面を複数備え、複数の前記シート候補面は、それぞれ径が異なっており、前記弁体は、複数の前記シート候補面のうちのいずれかに当接可能であること、を特徴とする。 One embodiment of the present disclosure made to solve the above problems is a valve device having a valve seat and a valve body, wherein the valve seat is provided with an annular seat surface capable of contacting the valve body. The valve seat includes a plurality of annular seat candidate surfaces that can serve as the seat surface, the plurality of the seat candidate surfaces have different diameters, and the valve body is any one of the plurality of the seat candidate surfaces. It is characterized by being able to come into contact with a crab.
この態様によれば、バルブ装置は低開度での大流量要求時や小流量要求時に対応できる。そのため、バルブ装置は、実現可能な流量特性が固定されず、様々な要求流量特性に対応できる。 According to this aspect, the valve device can cope with a large flow rate request or a small flow rate request at a low opening. Therefore, the valve device can meet various required flow rate characteristics without fixing the feasible flow rate characteristics.
上記の態様においては、前記弁体が設けられた軸形状の部材であって、前記弁体を移動させるための弁軸を有し、前記弁座の前記シート面と前記弁体とが当接した全閉状態のときの前記弁軸と前記弁体との接合部の位置は、前記弁体が複数の前記シート候補面のうちのいずれの前記シート候補面に当接可能であるかに関わらず、一定とされていること、が好ましい。 In the above aspect, it is a shaft-shaped member provided with the valve body, has a valve shaft for moving the valve body, and the seat surface of the valve seat and the valve body are in contact with each other. The position of the joint portion between the valve shaft and the valve body in the fully closed state is irrespective of which of the plurality of the sheet candidate surfaces the valve body can abut on the sheet candidate surface. It is preferable that the value is constant.
この態様によれば、弁軸と弁体との溶接部の溶接品質を維持できる。 According to this aspect, the welding quality of the welded portion between the valve shaft and the valve body can be maintained.
上記の態様においては、前記弁座と前記弁体とを収容するハウジングを有し、前記ハウジングは、樹脂により形成され、前記弁座は、金属により形成されており、前記ハウジングにインサート成形されていること、が好ましい。 In the above embodiment, the housing has a housing for accommodating the valve seat and the valve body, the housing is made of resin, the valve seat is made of metal, and is insert-molded into the housing. It is preferable to be there.
あるいは、上記の態様においては、前記弁座と前記弁体とを収容するハウジングを有し、前記ハウジングは、樹脂により形成され、前記弁座は、樹脂により形成されており、前記ハウジングと一体成形されていること、が好ましい。 Alternatively, in the above embodiment, the housing has a housing for accommodating the valve seat and the valve body, the housing is made of resin, and the valve seat is made of resin, and is integrally molded with the housing. It is preferable that it is done.
これらの態様によれば、金属の弁座を樹脂のハウジングに圧入により組み付けないので、ハウジングの強度として、弁座をハウジングに圧入により組み付けるために耐え得るだけの強度は不要になる。そのため、ハウジングの薄肉化や小型化が可能になる。 According to these aspects, since the metal valve seat is not assembled to the resin housing by press fitting, the strength of the housing does not need to be strong enough to withstand the valve seat to be assembled to the housing by press fitting. Therefore, the housing can be made thinner and smaller.
上記の態様においては、前記弁体が接合された軸形状の部材であって、前記弁体を移動させるための弁軸を有し、前記弁座は、当該弁座の内周面の内側に形成される弁孔からなる計量部を備え、前記弁座の前記シート面と前記弁体とが離間し、前記弁座の前記シート面と前記弁体との離間距離が最大である全開状態のとき、および/または、ほぼ前記全開状態のときに、前記弁軸における前記計量部内に介在する部分の少なくとも一部の径は、前記弁軸における前記弁体が設けられた部分の径よりも小さく形成されていること、が好ましい。 In the above aspect, the valve body is a shaft-shaped member to which the valve body is joined, and has a valve shaft for moving the valve body, and the valve seat is inside the inner peripheral surface of the valve seat. A fully open state in which the seat surface of the valve seat and the valve body are separated from each other, and the separation distance between the seat surface of the valve seat and the valve body is maximum. When and / or when the valve shaft is substantially fully open, the diameter of at least a part of the portion of the valve shaft that is interposed in the measuring portion is smaller than the diameter of the portion of the valve shaft that is provided with the valve body. It is preferable that it is formed.
この態様によれば、最大流量を増加させることができる。 According to this aspect, the maximum flow rate can be increased.
本開示のバルブ装置によれば、様々な要求流量特性に対応できる。 According to the valve device of the present disclosure, it is possible to cope with various required flow rate characteristics.
以下、本開示のバルブ装置の実施形態について説明する。そこで、本開示のバルブ装置の実施形態の1つの例であるEGRバルブ装置1について説明する。 Hereinafter, embodiments of the valve device of the present disclosure will be described. Therefore, the EGR valve device 1 which is one example of the embodiment of the valve device of the present disclosure will be described.
<EGRバルブ装置の全体の概要>
まず、本実施形態のEGRバルブ装置1の全体の概要について説明する。EGRバルブ装置1は、エンジン(不図示)から排気通路(不図示)へ排出される排気の一部をEGRガスとしてエンジンへ還流させるために吸気通路(不図示)へ流すEGR通路(不図示)に設けられる。EGRバルブ装置1は、EGR通路におけるEGRガスの流量を調節するために使用される。
<Overview of EGR valve device>
First, the overall outline of the EGR valve device 1 of the present embodiment will be described. The EGR valve device 1 flows an EGR passage (not shown) to an intake passage (not shown) in order to return a part of the exhaust gas discharged from the engine (not shown) to the exhaust passage (not shown) as EGR gas to the engine. It is provided in. The EGR valve device 1 is used to regulate the flow rate of EGR gas in the EGR passage.
図1に示すように、EGRバルブ装置1は、ポペット式のバルブ構造を有し、EGRガスの流路2を備えるハウジング3と、流路2の中間に設けられた環状の弁座4と、弁座4に当接(着座)可能に設けられた略傘形状の弁体5と、弁体5が一端部に設けられた軸形状の部材であって弁体5を移動させるための弁軸6と、弁軸6を当該弁軸6の軸方向(図1の上下方向)に弁体5と共に往復駆動させるための駆動部7とを有する。弁体5は、溶接部14(図5参照)にて弁軸6と接合されている。駆動部7は、例えば、DCモータを備えている。なお、図1では、駆動部7や駆動部7付近の部分を外観図により示し、それ以外の部分を断面図により示している。
As shown in FIG. 1, the EGR valve device 1 has a poppet-type valve structure, a
弁座4は、EGRバルブ装置1が全閉状態であるとき(全閉時)に弁体5のシール面12(図3等参照)に当接可能なシート面11(図2等参照)を備えている。
The
本実施形態では、ハウジング3は樹脂により形成され、弁座4は金属により形成されている。そして、弁座4は、ハウジング3にインサート成形されている。
In this embodiment, the
このように、金属の弁座4を樹脂のハウジング3に圧入により組み付ける必要がないので、ハウジング3の強度として、弁座4をハウジング3に圧入により組み付けるために耐え得るだけの強度は不要になる。そのため、ハウジング3の薄肉化や小型化が可能になる。
As described above, since it is not necessary to press-fit the
なお、ハウジング3も弁座4も樹脂により形成されており、弁座4は、樹脂によりハウジング3と一体成形されたものであってもよい。
Both the
図1に示すように、弁軸6は、駆動部7から下方へ伸び、ハウジング3に嵌め入れられる。弁軸6は、当該弁軸6の中心軸が弁座4の中心軸と平行になるようにして配置されている。弁体5は、弁軸6が往復駆動することにより、弁座4に対して当接(着座)及び離間して、流路2を開閉する。なお、ハウジング3と弁軸6との間には、不図示であるが、弁軸6を往復動可能に支持するための軸受や、ハウジング3と弁軸6との間を封止(シール)するための弾性シール部材が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
このような構成のEGRバルブ装置1は、駆動部7により弁軸6を弁体5と共に駆動させ、弁体5を弁座4に対し移動させる。これにより、弁座4と弁体5との間の開口面積(開度)が変化し、流路2におけるEGRガスの流量が調節される。
In the EGR valve device 1 having such a configuration, the
<弁座と弁体と弁軸について>
次に、本実施形態における弁座4と弁体5と弁軸6について説明する。
<About valve seat, valve body and valve shaft>
Next, the
EGRバルブ装置1において、弁座4の形状と弁体5の形状の組み合わせが固定されていると、実現可能なEGRガスの流量特性が固定されてしまい、様々な要求流量特性(EGRバルブ装置1により実現可能なように要求される様々なEGRガスの流量特性)には対応できない。
In the EGR valve device 1, if the combination of the shape of the
そこで、本実施形態では、弁座4を多段状に形成して、様々な形状の弁体5を選択可能にすることにより、EGRバルブ装置1が様々な要求流量特性に対応できるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には、弁座4は、図2に示すように、大流量用のシート候補面11Aと、小流量用のシート候補面11Bを備えている。ここで、シート候補面11Aとシート候補面11Bは、複数の形状の弁体5の中から選択される弁体5によって当該弁体5のシール面12に当接可能なシート面11となり得る環状の面であり、それぞれ径が異なっている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
より詳しくは、図2に示すように、本実施形態の弁座4において、当該弁座4をその中心軸方向(図2の上下方向)に沿って切り取った断面にて、弁座4の内周面13(を形成する部分)の形状が、2段形状に形成されている。そして、この2段形状の内周面13において、1段目の部分13Aが2段目の部分13Bよりも弁座4の外径側に形成されている。そして、1段目の部分13Aにシート候補面11Aが形成され、2段目の部分13Bにシート候補面11Bが形成されている。このようにして、シート候補面11Aの径DAが、シート候補面11Bの径DBよりも大きく形成されている。
More specifically, as shown in FIG. 2, in the
そして、弁体5は、シート候補面11Aとシート候補面11Bうちのいずれかに当接可能となっている。すなわち、弁体5として、大流量用弁体5Aと小流量用弁体5Bが用意されている。ここで、大流量用弁体5Aのシール面12の径は、小流量用弁体5Bのシール面12の径よりも大きく形成されている。
The
このようにして、低開度での大流量要求時においては、図3に示すように、弁体5として大流量用弁体5Aを使用して、全閉状態のときに大流量用弁体5Aのシール面12を弁座4のシート候補面11Aに当接させるようにする。すなわち、シート候補面11Aをシート面11とする。なお、低開度での大流量要求時とは、EGRバルブ装置1の開度が所定開度未満の低開度であるときに要求されるEGRガスの流量が大流量(所定流量以上)であるときである。
In this way, when a large flow rate is requested at a low opening, the large flow
一方、低開度での小流量要求時においては、図4に示すように、弁体5として小流量用弁体5Bを使用して、全閉状態のとき小流量用弁体5Bのシール面12を弁座4のシート候補面11Bに当接させるようにする。すなわち、シート候補面11Bをシート面11とする。なお、低開度での小流量要求時とは、EGRバルブ装置1の開度が所定開度未満の低開度であるときに要求されるEGRガスの流量が小流量(所定流量未満)であるときである。
On the other hand, when a small flow rate is requested at a low opening, the small flow
このように、EGRバルブ装置1は、弁座4の汎用性を向上させて、低開度での大流量要求時や小流量要求時に対応できる。そのため、EGRバルブ装置1は、実現可能な流量特性が固定されず、様々な要求流量特性に対応できる。
In this way, the EGR valve device 1 can improve the versatility of the
また、図5に示すように、EGRバルブ装置1は、全閉状態において、弁軸6と大流量用弁体5Aの溶接部14の位置と、弁軸6と小流量用弁体5Bの溶接部14の位置とが、同じ位置になるようにしている。すなわち、EGRバルブ装置1において、弁座4のシート面11と弁体5とが当接した全閉状態のときの弁軸6と弁体5との溶接部14の位置は、弁体5がシート候補面11Aとシート候補面11Bのうちのいずれに当接可能であるかに関わらず、一定とされている。このようにして、弁軸6と弁体5との溶接箇所は、大流量用弁体5Aを使用した場合と、小流量用弁体5Bを使用した場合とで共通の箇所としている。なお、溶接部14は、本開示の「接合部」の一例である。
Further, as shown in FIG. 5, in the EGR valve device 1 in the fully closed state, the position of the welded
これにより、弁体5として大流量用弁体5Aを使用する場合であっても小流量用弁体5Bを使用する場合であっても、弁軸6と弁体5とを当接させた状態(すなわち、全閉状態)にして弁軸6と弁体5との溶接を行うときに、溶接時の設定条件(例えば、溶接温度や溶接範囲などの設定条件)を同じ条件にすることができる。そのため、弁体5として大流量用弁体5Aを使用した場合であっても小流量用弁体5Bを使用した場合であっても、溶接部14の溶接品質を維持できる。したがって、弁体5と弁軸6との接合強度を向上させることができる。また、製造工程の変更及び増減を抑えることができる。
As a result, the
また、変形例として、図6に示すように、弁軸6は、小径部16と大径部17を備えていてもよい。この小径部16は、大径部17よりも径が小さい。大径部17は、小径部16以外の部分に形成され、例えば、弁軸6にて弁体5が設けられた部分が含まれる。そして、図6に示すように、全開状態、および/または、ほぼ全開状態であるときに、弁軸6における弁座4の計量部15内に介在する部分(小径部16)の径D1は、弁軸6における弁体5が設けられた部分(大径部17)の径D0よりも小さく形成されている。
Further, as a modification, as shown in FIG. 6, the
ここで、全開状態とは、弁座4のシート面11と弁体5とが離間しており、弁座4のシート面11と弁体5との離間距離が最大である状態、すなわち、EGRバルブ装置1の開度が最大である状態である。また、計量部15は、弁座4の内周面13の内側に形成される弁孔からなる空間部である。
Here, the fully open state is a state in which the
なお、図6の破線に示すように、計量部15内の一部に大径部17が介在していてもよい。このようにして、全開状態、および/または、ほぼ全開状態であるときに、弁軸6における弁座4の計量部15内に介在する部分の少なくとも一部(小径部16)の径D1が、弁軸6における弁体5が設けられた部分(大径部17)の径D0よりも小さく形成されていればよい。
As shown by the broken line in FIG. 6, the
これにより、全開状態のときに、弁座4の内周面13と弁軸6との間に形成される流路(空間)の断面積を大きくすることができるので、EGRガスの最大流量を増加させることができる。また、複数の中から選択される弁体5との組み合わせにより、様々な要求流量の範囲に対応することができる。
As a result, when the
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示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。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present disclosure in any way, and it goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the gist thereof.
例えば、図7に示すように、弁座4は、シート候補面11Aとシート候補面11Bとシート候補面11Cのように、径の異なるシート候補面を3つ備えていてもよい。また、弁座4は、径の異なるシート候補面を4つ以上備えていてもよい。このように、弁座4は、径の異なるシート候補面を複数備えていればよい。また、弁体5も、要求流量の特性に応じて、形状を3種類以上備えていてもよい。
For example, as shown in FIG. 7, the
また、本開示のバルブ装置の1つの例としてEGRバルブ装置1を示したが、これに限定されず、本開示のバルブ装置は、EGRバルブ装置以外のバルブ装置としても適用できる。 Further, the EGR valve device 1 is shown as an example of the valve device of the present disclosure, but the valve device of the present disclosure is not limited to this, and the valve device of the present disclosure can be applied as a valve device other than the EGR valve device.
1 EGRバルブ装置
3 ハウジング
4 弁座
5 弁体
5A 大流量用弁体
5B 小流量用弁体
6 弁軸
11 シート面
11A (大流量用の)シート候補面
11B (小流量用の)シート候補面
11C シート候補面
12 シール面
14 溶接部
15 計量部
16 小径部
17 大径部
DA (大流量用のシート候補面の)径
DB (小流量用のシート候補面の)径
D0 (大径部の)径
D1 (小径部の)径
1
Claims (5)
弁体と、を有し、
前記弁座は、前記弁体に当接可能な環状のシート面を備えるバルブ装置において、
前記弁座は、前記シート面となり得る環状のシート候補面を複数備え、
複数の前記シート候補面は、それぞれ径が異なっており、
前記弁体は、複数の前記シート候補面のうちのいずれかに当接可能であること、
を特徴とするバルブ装置。 With the valve seat,
With a valve body,
The valve seat is a valve device having an annular seat surface capable of contacting the valve body.
The valve seat includes a plurality of annular seat candidate surfaces that can serve as the seat surface.
The plurality of sheet candidate surfaces have different diameters.
The valve body can be in contact with any one of the plurality of seat candidate surfaces.
A valve device characterized by.
前記弁体が設けられた軸形状の部材であって、前記弁体を移動させるための弁軸を有し、
前記弁座の前記シート面と前記弁体とが当接した全閉状態のときの前記弁軸と前記弁体との接合部の位置は、前記弁体が複数の前記シート候補面のうちのいずれに当接可能であるかに関わらず、一定とされていること、
を特徴とするバルブ装置。 In the valve device of claim 1,
It is a shaft-shaped member provided with the valve body, and has a valve shaft for moving the valve body.
The position of the joint between the valve shaft and the valve body when the seat surface of the valve seat and the valve body are in contact with each other is the position of the joint portion of the valve body among the plurality of seat candidate surfaces. Being constant regardless of which one can be contacted,
A valve device characterized by.
前記弁座と前記弁体とを収容するハウジングを有し、
前記ハウジングは、樹脂により形成され、
前記弁座は、金属により形成されており、前記ハウジングにインサート成形されていること、
を特徴とするバルブ装置。 In the valve device of claim 1 or 2.
It has a housing for accommodating the valve seat and the valve body, and has a housing.
The housing is made of resin and
The valve seat is made of metal and is insert-molded into the housing.
A valve device characterized by.
前記弁座と前記弁体とを収容するハウジングを有し、
前記ハウジングは、樹脂により形成され、
前記弁座は、樹脂により形成されており、前記ハウジングと一体成形されていること、
を特徴とするバルブ装置。 In the valve device of claim 1 or 2.
It has a housing for accommodating the valve seat and the valve body, and has a housing.
The housing is made of resin and
The valve seat is made of resin and is integrally molded with the housing.
A valve device characterized by.
前記弁体が接合された軸形状の部材であって、前記弁体を移動させるための弁軸を有し、
前記弁座は、当該弁座の内周面の内側に形成される弁孔からなる計量部を備え、
前記弁座の前記シート面と前記弁体とが離間し前記弁座の前記シート面と前記弁体との離間距離が最大である全開状態のとき、および/または、ほぼ前記全開状態のときに、前記弁軸における前記計量部内に介在する部分の少なくとも一部の径は、前記弁軸における前記弁体が設けられた部分の径よりも小さく形成されていること、
を特徴とするバルブ装置。 In the valve device according to any one of claims 1 to 4.
It is a shaft-shaped member to which the valve body is joined, and has a valve shaft for moving the valve body.
The valve seat includes a measuring portion composed of a valve hole formed inside the inner peripheral surface of the valve seat.
When the seat surface of the valve seat and the valve body are separated from each other and the separation distance between the seat surface of the valve seat and the valve body is maximum, and / or when the valve body is substantially fully opened. The diameter of at least a part of the portion of the valve shaft that is interposed in the measuring portion is formed to be smaller than the diameter of the portion of the valve shaft that is provided with the valve body.
A valve device characterized by.
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