JPWO2003006815A1 - 排気ガス再循環バルブの取り付け装置 - Google Patents

Abstract

エンジンの排気ガス還流路に接続された排気ガス再循環バルブの取り付け装置に関し、バルブハウジングはエンジンブロックからの冷却水取り出し部品に取付けられ、且つバルブハウジングが冷却水通路の一部を構成したものである。これにより、排気ガスの高温を冷却水に吸収放熱でき、改めてバルブハウジングの周囲に冷却水通路を形成することなく、排気ガスの高温によるステッピングモータの異常加熱を防止する。

Description

技術分野
この発明は、内燃機関などの排気ガス還流路に配置される排気ガス再循環バルブの取り付け装置に関する。
技術背景
第６図は、従来の排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。図において、バルブハウジング１は内燃機関としてのエンジンの排気系（図示せず）に連通する排気ガス流入口２と、エンジンの吸気系（図示せず）に連通する流出口３と、この流出口３と上記流入口２との間に介在する通路４とを有している。通路４内にはバルブシート５が圧入されている。６はブッシュ７を貫通するバルブロッドであり、その下端部にはバルブシート５に当接あるいは離間するバルブ８が取り付けられている。９はブッシュ７へのデポジット侵入防止のためのホルダであり、１０はコイルスプリング（換言すればリターンスプリング）１１により上方に付勢されているスプリングホルダである。このスプリングホルダ１０の中央部には貫通孔１２が形成されている。この貫通孔１２には上記バルブロッド６の先端部６ａが貫通された状態でカシメ固定されている。このカシメ固定により、バルブロツド６の下端部に取り付けられたバルブ８はコイルスプリング又はリターンスプリング１１によりバルブシート５に対して閉弁方向に常に付勢される。なお、１３は弁本体および後述のモータの冷却を行う冷却水通路である。１５は気密封止するキャップである。
２０は後述のロータ部分を有するステータアセンブリとしてのステッピングモータ本体であり、その下部にはステッピングモータ本体２０内への水の侵入を防止するスペーサ２１がラバーリング２２を介して締付ネジ２３により固定されている。スペーサ２１の中央開口部にはモータシャフト２４を保持するモータブッシュ２５が配置されている。モータシャフト２４の下端部にはスプリングホルダ２６が連結されている。２８はスペーサ２１とスプリングホルダ２６との間に配置され、バルブ８が開弁する方向にモータシャフト２４を付勢するスプリング、換言すれば、アシストスプリングである。
３０はボビンであり、コイル３１が巻き付けられ、外周に磁路を設けるヨーク３２およびヨーク３３が設けられている。３４はターミナルであり、コイル３１と電気的に接続されており、モータハウジング３５とコネクタ部を形成する。３６は２つのコイル部を磁気的に遮蔽するプレート、３７はモータハウジング３５が外装成形される時にコイル部内周に樹脂が流れ込むのを防止するプレートである。
４０はマグネット、４１はマグネット４０を保持し内周部にモータシャフト２４のネジ部２４ａと螺合するネジ部４１ａ及びモータシャフト２４の軸方向ストッパ４１ｂを形成するロータ、４２はロータ４１の両端に装着されたベアリング、２４ｂはモータシャフト２４に設けられたストッパ部である。
このようなステッピングモータ本体２０は取付ネジ４４により軸心が一致するように上記バルブハウジングに取り付けられている。
なお、ロータ４１とモータシャフト２４の関係を次に示す。モータシャフト２４の下半部は、板状体２４ｃで中央にモータシャフト２４の軸方向に軸を有する。板状体２４ｃはモータブッシュ２５のほぼ矩形の貫通孔に貫挿されて回転が阻止されると共に、軸方向の移動が可能に保持され、モータシャフト２４の上下方向の移動が可能となっている。ロータ４１のネジ部４１ａとモータシャフト２４のネジ部２４ａとの螺合で、ロータ４１が回転するとモータシャフト２４は上下する。軸方向ストッパ４１ｂはロータ４１の内周空所に設けた突起で、ロータ４１の回転によるモータシャフト２４の上死点で、軸方向ストッパ４１ｂが板状体２４ｃに当たり、それ以上のロータ４１の一方向への回転が阻止され、モータシャフト２４の上昇も止まる。このとき、ロータ４１は他方向への回転は可能であるので、ロータ４１の他方向への回転でモータシャフト２４が下降すると、軸方向ストッパ４１ｂはもはや板状体２４ｃに当たらなくなり、ロータ４１は他方向への回転を続行でき、モータシャフト２４はさらに下降できる。
次に動作について説明する。まず、バルブの全閉状態からスタートする場合、開弁動作時はコントロールユニット（図示せず）からターミナル３４へ送られたパルス状の電圧により、ステッピングモータ２０のコイル３１が励磁され、マグネット４０を含むロータ４１がステップ状に開弁方向に回転する。この時、送信パルスとステップ数は一致しており正確なオープンループ制御が行なえる。このステップ状の回転をロータ４１のネジ部４１ａとモータシャフト２４のネジ部２４ａにより直線運動に変換し、モータシャフト２４は開弁方向（下方向）に移動する。この時、モータシャフト２４はアシストスプリング２８の力によってその移動を補助される。移動が進み、バルブロッド６の先端部６ａの上端面とモータシャフト２４の下端面とが当接すると、モータシャフト２４の駆動力によりリターンスプリング１１の上方向への付勢力に抗してバルブロッド６が下降すると共に、バルブロッド６の下端部に取り付けられたバルブ８もバルブシート５に対して下降して開弁し、排気ガス流入口２と流出口３とが通路４を介して連通する。
閉弁動作時は、上記と逆の作動となり、コントロールユニット（図示せず）からターミナル３４へ送られたパルス状の電圧により、マグネット４０を含むロータ４１がステップ状に閉弁方向に回転する。この回転によりモータシャフト２４が閉弁方向（上方向）に移動する。この移動に追従して、コイルスプリング１１の上方向への付勢力によりバルブロツド６も上昇し、バルブ８がバルブシート５の開口を閉塞する。
従来の排気ガス再循環バルブの取り付け装置は、以上のように構成されているので、冷却水通路１３に冷却水が導入されることにより、その冷却水によってステッピングモータ本体及び弁本体の冷却を行うことができるが、バルブハウジング１の周囲に冷却水通路１３を形成するため、弁本体が大型化し、しかも冷却水通路１３をエンジン系統の冷却水通路に接続するための配管を必要とするなど、部品点数が多く構成が複雑な排気ガス再循環バルブ専用の水冷配管を必要としなければならず、このためコスト高になるという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、排気ガス再循環バルブ専用の冷却配管を必要とせずに、排気ガス再循環バルブを駆動制御するステッピングモータ及び弁本体が排気ガスの高熱で過熱されるのを防止することができ、コストダウンを図ることができる排気ガス再循環バルブの取り付け装置を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明に係る排気ガス再循環バルブの取り付け装置は、エンジンの排気ガス還流路に接続配置されるバルブハウジングと、このバルブハウジングの内部に設けられたバルブシートと、上記バルブハウジングに軸方向に移動可能に取り付けられたバルブロツドと、このバルブロッドに連結させて上記バルブハウジング内に収容され、上記バルブロッドの一方向移動時に上記バルブシートに接近・当接する方向に移動し、且つ、上記バルブロッドの他方向移動時に上記バルブシートから離れる方向に移動するバルブと、このバルブを上記バルブロッドを介してバルブ開閉方向に駆動制御するステッピングモータとを備える排気ガス再循環バルブの取り付け装置において、上記バルブハウジングにはエンジンブロックからの冷却水取り出し部品に取付ける部位を設け、且つ上記冷却水取り出し部品には上記バルブハウジングが取付けられる部位に冷却水通路の一部が開口するように構成し、上記バルブハウジングを上記冷却水取り出し部品に取り付けることにより、上記バルブハウジングと上記冷却水取り出し部品で、冷却水通路を構成したものである。
このような排気ガス再循環バルブの取り付け装置によれば、エンジンブロックから取り出される冷却水あるいはエンジンブロックに流入する冷却水を、バルブハウジングに接触させながら流通することで、排気ガスの高熱を吸収して放熱することができる。このため、排気ガス再循環バルブのバルブハウジングの周囲に冷却水通路を改めて形成することなく、排気ガス再循環バルブを駆動制御するステッピングモータ及び弁本体を排気ガスの高熱による過熱から防止することができる。コストダウンを図ることができる
また、この発明に係る排気ガス再循環バルブの取り付け装置は、バルブハウジングの冷却水取り出し部品に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に窪みを設け、且つ窪み側に冷却水が流れ込みやすくするように、冷却水通路の反窪み側に突起を形成したものである。
このような排気ガス再循環バルブの取り付け装置によれば、冷却水の通路が排気ガス再循環バルブのバルブハウジングに入り込んだ状態になる。従って、バルブハウジングに冷却水が接触する表面積が増し、バルブハウジングの冷却効果を高めることができる。
また、この発明に係る排気ガス再循環バルブの取り付け装置は、バルブハウジングの冷却水取り出し部品に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位の形状を、冷却水取り出し部品の冷却水通路の壁面と滑らかな曲面を描くように構成したものである。
このような排気ガス再循環バルブの取り付け装置によれば、冷却水が流通する際、壁面で発生する抵抗を低減することができ、冷却水が滞流する部位が減少するため、バルブハウジングの冷却効果を高めることができると共に、冷却水を流通させる力が小さくて済み、その結果、冷却水ポンプの負荷を低減することができ、冷却水ポンプの小型化ができる。
この発明に係る排気ガス再循環バルブの取り付け装置は、バルブハウジングの冷却水取り出し部品に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に突起を設けたものである。
このような排気ガス再循環バルブの取り付け装置によれば、バルブハウジングに冷却水が接触する表面積が増し、バルブハウジングの冷却効果を高めることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明を詳細に説明するために、この発明を実施する最良の形態について、添付の図面と共に説明する。
実施の形態１．
第１図はこの発明の実施の形態１による排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。図において、５０はエンジンブロック部分であり、５１はエンジンブロック５０に設けられてエンジン系統を冷却する冷却水通路であり、この冷却水通路５１は水冷式エンジンのエンジンブロック５０が本来有しているものである。７０はエンジンブロック５０に取り付けられるウォーターアウトレット等の冷却水取り出し部品であり、７１は冷却水取り出し部品の本体、７２は冷却水入口側通路、７３は冷却水出口側通路、７４は通路開口部である。
３００は冷却水取り出し部品７０に取り付けられる排気ガス再循環バルブ、１は排気ガス再循環バルブのバルブハウジングであり、６２はバルブハウジング１の上記冷却水取り出し部品７０に取り付ける部位、５２は上記取り付け部位６２と上記冷却水取り出し部品７０間に介在し冷却水通路を気密にさせるガスケットである。２はバルブハウジング１の排気ガス流入口、３はバルブハウジング１の排気ガス流出口、５は上記排気ガス流出口３内に圧入保持されたバルブシート、６はバルブハウジング１に軸方向に移動可能に取り付けられたバルブロッド、８はバルブロッド６の下端部に連結されたバルブ、７はバルブロツド６の軸受け、１０は上記バルブロッド６の上端に取り付けられたバネ受け座、１１はそのバネ受け座１０を介してバルブロツド６をバルブ８が閉じる方向に付勢するリターンスプリングである。
２０は、バルブロッド６を介してバルブ８を開閉方向に駆動制御するステッピングモータ、３５はそのステッピングモータ２０のモータハウジングであり、このモータハウジング３５はバルブハウジング１の上端にスペーサ２１を介して締め付けネジ４４で締め付け固定されている。３１はステッピングモータのコイル、３４はコイル３１と電気的に接続されたターミナル、４１はステツピングモータ２０のロータ、２４はステッピングモータ２０のモータシャフトであり、ロータ４１とモータシャフト２４はネジにより螺合している。
２６はモータシャフト２４の下端部に連結されたスプリングホルダ、２８はそのスプリングホルダ２６とスペーサ２１との間に介在させたアシストスプリングであり、このアシストスプリング２８はモータシャフト２４を開弁方向に付勢し、モータ駆動力を補助している。
なお、ステッピングモータ２０の構成と動作については、第６図の従来例と同様であり、詳細は省略する。
次に動作について説明する。バルブの全閉状態からスタートする場合、開弁動作時は、コントロールユニット（図示せず）からターミナル３４へ送られたパルス状の電圧により、ステツピングモータ２０のコイル３１が励磁され、マグネット４０を含むロータ４１がステップ状に開弁方向に回転を行なう。この時、送信パルス数とステップ数は一致しており正確なオープンループ制御が行なえる。このステップ上の回転をロータ４１のネジ部４１ａとモータシャフト２４のネジ部２４ａにより直線運動に変換し、モータシャフト２４は開弁方向（図示下方）に移動する。この時、モータシャフト２４はアシストスプリング２８の力によってその移動を補助される。移動が進みモータシャフト２４の下端とバルブロッド６の上端が当接すると、モータシャフト２４の駆動力によりリターンスプリング１１の上方向への付勢力に抗して、バルブロッド６が下降すると共に、バルブロッド６の下端部に取り付けられたバルブ８もバルブシート５に対して下降して開弁し、排気ガス流入口２と流出口３とがガス通路４を介して連通する。このようにしてバルブ８が開くと、エンジンの燃焼室から排気ガス還流路に流れる排気ガスは、バルブハウジング１の排気ガス流入口２→バルブハウジング１内通路４→バルブハウジング１内の排気ガス流出口３の流れとなる。
一方、エンジン冷却水は、エンジンブロック５０の冷却水通路５１→冷却水取り出し部品７１の冷却水入口側通路７２→同通路開口部７４→同冷却水出口側通路７３の流れとなり、上記の排気ガスの高熱（通常３００〜４００℃）を冷却水によって吸収・放熱する。そのため、排気ガスの高熱がバルブハウジング１からステッピングモータ２０に伝達されるようなことがなく、このため、排気ガスの高熱によるステッピングモータ２０の異常過熱を防止することができる。
以上説明した実施の形態１によれば、排気ガス温度（通常３００〜４００℃）よりも温度が低いエンジン冷却水（エンジンの冷却後でも通常沸騰していない）がバルブハウジング１に接触しながら流通し、そのバルブハウジング１の上部にステッピングモータ２０を取付けた構造とした。そのため、排気ガスの高温を冷却水に吸収放熱でき、改めてバルブハウジング１の周囲に冷却水通路を形成することなく、また、冷却水通路とエンジン系統の冷却水通路に接続するための専用の配管を必要とせず、排気ガスの高熱によるステッピングモータ２０の過熱を防止することができるという効果がある。
なお、上記説明では、冷却水はエンジン冷却後の冷却水を使用してバルブハウジングを冷却したが、バルブハウジングを冷却した後の冷却水でエンジンを冷却するようにしてもよい。
また、ウオータアウトレット等の冷却水取り出し部品と排気ガス再循環バルブをあらかじめ組み立てた状態で自動車メーカに納入すれば、自動車メーカ内でのエンジンへの部品取り付け工数を低減することができるという効果もある。
実施の形態２．
第２図はこの発明の実施の形態２による排気ガス再循環バルプの取り付け装置を示す断面図である。図において、６３はバルブハウジング１に設けた窪み、７５は冷却水取り出し部品７０の冷却水入口側通路７２と、冷却水出口側通路７３を隔てる壁である。このように、バルブハウジング１において、冷却水取り出し部品７０に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に窪み６３を設ける。そして、バルブハウジング１の窪み６３側に冷却水がより流れ込み冷却効果を増加しやすくするために、冷却水通路の反窪み側に壁すなわち突起７５を形成した。
この実施の形態２では冷却水の通路が排気ガス再循環バルブ３００のバルブハウジング１に入り込んだ状態になる。従って、バルブハウジング１に冷却水が接触する表面積が増し、バルブハウジング１の冷却効果を高めることができる。
実施の形態３．
第３図はこの発明の実施の形態３による排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。同図において、６４はバルブハウジング１に設けた窪みであり、その形状は、冷却水取り出し部品７０の冷却水通路の壁面と滑らかな曲面を描くように構成している。
即ち、この実施の形態３では冷却水通路は冷却水入口側通路７２とバルブハウジング１の窪み６４と冷却水出口側通路７３間で滑らかな曲面で構成してある。つまり、上記バルブハウジング１の上記冷却水取り出し部品７０に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位の形状を、上記冷却水取り出し部品７０の冷却水通路の壁面と滑らかな曲面を描くように構成した。
従ってこの実施の形態３によれば、冷却水が流通する際、壁面で発生する抵抗を低減することができ、また冷却水が滞流する部位がないため、バルブハウジング１の冷却効果を高めることができると共に、冷却水を流通させる力が小さくて済み、その結果、冷却水ポンプの負荷を低減することができ、冷却水ポンプの小型化、または寿命を延ばすことができる。
実施の形態４．
第４図はこの発明の実施の形態４による排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。第５図は第４図のＶ−Ｖ線の断面図である。図において、６５は突起で、バルブハウジング１において、冷却水取り出し部品７０に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に設けたものである。即ち、この突起６５は冷却水取り出し部品７０の通路開口部７４から冷却水通路中に突き入れる状態にしてある。
従ってこの実施の形態４によれば、突起６５を冷却水通路内に入れることによりバルブハウジング１が冷却水に接触する表面積が増し、バルブハウジング１の冷却効果を高めることができる。
なお、この突起６５は、第２図のバルブハウジング１の窪み６３の表面部に、冷却水通路内に入るように設けてもよい。また、この突起６５は、第３図の窪み６４の表面部に、冷却水通路内に入るように設けてもよい。いずれの場合もより冷却効果が増進される。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る排気ガス再循環バルブの取り付け装置によれば、バルブハウジングはウォーターアウトレット等のエンジンブロックからの冷却水取り出し部品に取り付けられ、且つバルブハウジングが冷却水通路の一部を構成していることにより、エンジンブロック等から取り出される冷却水が冷却水取り出し部品内を流通する際、直接バルブハウジングに接触しながら流通することになり、排気ガスの高熱を吸収して放熱することができ、このため、排気ガス再循環バルブのバルブハウジングの周囲に冷却水通路を改めて形成することなく、排気ガスの高熱によるステッピングモータの過熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施の形態１による排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。
第２図はこの発明の実施の形態２による排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。
第３図はこの発明の実施の形態３による排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。
第４図はこの発明の実施の形態４による排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。
第５図は、第４図におけるＶ−Ｖ線の断面図である。
第６図は従来の排気ガス再循環バルブの取り付け装置を示す断面図である。

Claims (7)

1. エンジンの排気ガス還流路に接続配置されるバルブハウジング（１）と、このバルブハウジング（１）の内部に設けられたバルブシート（５）と、上記バルブハウジング（１）に軸方向に移動可能に取り付けられたバルブロツド（６）と、このバルブロッド（６）に連結させて上記バルブハウジング（１）内に収容され、上記バルブロッド（６）の一方向移動時に上記バルブシート（５）に接近・当接する方向に移動し、且つ、上記バルブロッド（６）の他方向移動時に上記バルブシート（５）から離れる方向に移動するバルブ（８）と、このバルブ（８）を上記バルブロッド（６）を介してバルブ開閉方向に駆動制御するステッピングモータ（２０）とを備える排気ガス再循環バルブの取り付け装置において、上記バルブハウジング（１）にはエンジンブロック（５０）からの冷却水取り出し部品（７０）に取付ける部位（６２）を設け、且つ上記冷却水取り出し部品（７０）には上記バルブハウジング（１）が取付けられる部位に冷却水通路の一部が開口するように構成し、上記バルブハウジング（１）を上記冷却水取り出し部品（７０）に取り付けることにより、上記バルブハウジング（１）と上記冷却水取り出し部品（７０）で、冷却水通路を構成したことを特徴とする排気ガス再循環バルブの取り付け装置。
2. 上記バルブハウジング（１）の上記冷却水取り出し部品（７０）に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に窪み（６３）を設け、且つ上記窪み（６３）側に冷却水が流れ込みやすくするように、上記冷却水通路の反窪み側に突起を形成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環バルブの取り付け装置。
3. 上記バルブハウジング（１）の上記冷却水取り出し部品（７０）に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位の形状を、上記冷却水取り出し部品（７０）の冷却水通路の壁面と滑らかな曲面を描くように構成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環バルブの取り付け装置。
4. 上記バルブハウジング（１）の上記冷却水取り出し部品（７０）に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位の形状を、上記冷却水取り出し部品（７０）の冷却水通路の壁面と滑らかな曲面を描くように構成したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の排気ガス再循環バルブの取り付け装置。
5. 上記バルブハウジング（１）の上記冷却水取り出し部品（７０）に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に突起を設けたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の排気ガス再循環バルブの取り付け装置。
6. 上記バルブハウジング（１）の上記冷却水取り出し部品（７０）に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に突起を設けたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の排気ガス再循環バルブの取り付け装置。
7. 上記バルブハウジング（１）の上記冷却水取り出し部品（７０）に取付ける部位で、冷却水が接触し流通する部位に突起を設けたことを特徴とする請求の範囲第３項記載の排気ガス再循環バルブの取り付け装置。

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