(57)【要約】【課題】コストやスペースの制約を効果的に低減する。【解決手段】ロッド７３がシリンダ本体７１から突出方向にストローク移動する流体圧シリンダ７０と、ロッド７３の突出端とバタフライバルブ５１のシャフト５４とを連結すると共に、ロッド７３がストローク移動すると揺動して、バタフライバルブ５１を閉弁動作させるリンク機構６５と、バルブ開度を所定の第１閉度に閉弁させるロッド７３の第１ストローク位置にて、リンク機構６５に当接して、ロッド７３のストローク移動を規制する第１規制部材６７と、リンク機構６５と第１規制部材６７との間に進退可能に設けられ、バルブ開度を第１閉度よりも開側の所定の第２閉度に閉弁させるロッド７３の第２ストローク位置にて、リンク機構６５と第１規制部材６７との間に進入し、リンク機構６５に当接して、ロッド７３のストローク移動を規制する第２規制部材９１とを備えた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体圧の供給によりロッドがシリンダ本体から突出方向にストローク移動する流体圧シリンダと、
前記ロッドの突出端側とバタフライバルブのシャフトとを連結すると共に、前記ロッドがストローク移動すると揺動して、前記バタフライバルブを閉弁動作させるリンク機構と、
前記バタフライバルブの開度を所定の第１閉度に閉弁させる前記ロッドの第１ストローク位置にて、前記リンク機構又は前記ロッドの少なくとも一方に当接して、前記ロッドのストローク移動を規制する第１規制部材と、
前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進退可能に設けられ、前記バタフライバルブの開度を前記第１閉度よりも開側の所定の第２閉度に閉弁させる前記ロッドの第２ストローク位置にて、前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進入し、前記リンク機構又は前記ロッドの少なくとも一方に当接して、前記ロッドのストローク移動を規制する第２規制部材と、を備える
ことを特徴とするバルブ作動装置。
【請求項２】
前記バタフライバルブがエンジンの排気系に設けられると共に、前記排気系には、少なくとも排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ又は、排気ガスを吸気に再循環させるＥＧＲ装置が設けられ、
前記エンジンの排気圧力を上昇させる排気ブレーキ作動時に、前記バタフライバルブを閉弁動作させる際は、前記第２規制部材を前記リンク機構と前記第１規制部材との間から退出させて、前記バタフライバルブを前記第１閉度に閉弁させ、
前記フィルタの再生時又は前記ＥＧＲ装置の作動時に、前記バタフライバルブを閉弁動作させて排気ガス流量を減少させる際は、前記第２規制部材を前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進入させて、前記バタフライバルブを前記第２閉度に閉弁させる
請求項１に記載のバルブ作動装置。
【請求項３】
前記第２規制部材が鉛直方向に延びる規制ロッドの下端に固定され、前記規制ロッドの前記第２規制部材よりも上方側には電磁コイルに囲われたプランジャが設けられ、前記電磁コイルに電流が印加されると、前記プランジャが前記電磁コイルに引き付けられて、前記第２規制部材が前記リンク機構と前記第１規制部材との間から退出し、前記電磁コイルへの電流の印加が停止されると、前記第２規制部材が重力により下方に移動して、前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進入する
請求項１又は２に記載のバルブ作動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ作動装置に関し、特に、エンジンの排気系に設けられるバタフライバルブのバルブ作動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの排気系には、車両制動時に排気圧力を上昇させる排気ブレーキバルブや、フィルタ再生時，ＥＧＲ作動時等に排気ガス流量を減少させる排気スロットルバルブ等の各種バタフライバルブが設けられている。排気ブレーキバルブは、閉弁時にバルブ開度を略全閉にされるのに対し、排気スロットルバルブは、閉弁時にバルブ開度を全閉にすることなく閉側に絞られる点で相違する。
【０００３】
この種のバタフライバルブの作動装置として、例えば、特許文献１には、バルブシャフトにリンク機構等を介して連結されたロッドを含むエアシリンダと、バルブ閉弁時にロッドの先端側を当接させてロッドのストローク移動を規制するストッパボルトとを備える構造が開示されている。
【０００４】
当該バルブ作動装置によれば、組み付け作業時に、ストッパボルトの突出量を手動調節して、バルブ閉弁時におけるロッドの最大ストローク量を所望のストローク量に調整することで、バルブ開度を複数の閉度に個別設定できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−３３０７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記従来技術のようなバルブ作動装置を、閉度が異なる複数のバタフライバルブに用いる場合には、組み付け時に各閉度に応じてストッパボルトの突出量を予め手動調節した複数のバルブ作動装置をバタフライバルブ毎に設ける必要がある。すなわち、基本構成部品が同一のバルブ作動装置をロッドの最大ストローク量のみを調整してバルブ毎に個別に設けることになり、部品点数の増加によるコスト上昇やスペースの制約を生じさせる課題がある。
【０００７】
本開示の技術は、１個のバルブ作動装置を複数のバルブ閉度に対応可能にすることで、コストやスペースの制約を効果的に低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の技術は、作動流体圧の供給によりロッドがシリンダ本体から突出方向にストローク移動する流体圧シリンダと、
前記ロッドの突出端側とバタフライバルブのシャフトとを連結すると共に、前記ロッドがストローク移動すると揺動して、前記バタフライバルブを閉弁動作させるリンク機構と、前記バタフライバルブの開度を所定の第１閉度に閉弁させる前記ロッドの第１ストローク位置にて、前記リンク機構又は前記ロッドの少なくとも一方に当接して、前記ロッドのストローク移動を規制する第１規制部材と、前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進退可能に設けられ、前記バタフライバルブの開度を前記第１閉度よりも開側の所定の第２閉度に閉弁させる前記ロッドの第２ストローク位置にて、前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進入し、前記リンク機構又は前記ロッドの少なくとも一方に当接して、前記ロッドのストローク移動を規制する第２規制部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記バタフライバルブがエンジンの排気系に設けられると共に、前記排気系には、少なくとも排気ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタ又は、排気ガスを吸気に再循環させるＥＧＲ装置が設けられ、前記エンジンの排気圧力を上昇させる排気ブレーキ作動時に、前記バタフライバルブを閉弁動作させる際は、前記第２規制部材を前記リンク機構と前記第１規制部材との間から退出させて、前記バタフライバルブを前記第１閉度に閉弁させ、前記フィルタの再生時又は前記ＥＧＲ装置の作動時に、前記バタフライバルブを閉弁動作させて排気ガス流量を減少させる際は、前記第２規制部材を前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進入させて、前記バタフライバルブを前記第２閉度に閉弁させるものでもよい。
【００１０】
また、前記第２規制部材が鉛直方向に延びる規制ロッドの下端に固定され、前記規制ロッドの前記第２規制部材よりも上方側には電磁コイルに囲われたプランジャが設けられ、前記電磁コイルに電流が印加されると、前記プランジャが前記電磁コイルに引き付けられて、前記第２規制部材が前記リンク機構と前記第１規制部材との間から退出し、前記電磁コイルへの電流の印加が停止されると、前記第２規制部材が重力により下方に移動して、前記リンク機構と前記第１規制部材との間に進入するものでもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の技術によれば、１個のバルブ作動装置を複数のバルブ閉度に対応可能にすることで、コストやスペースの制約を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るバルブ装置が適用されたエンジンの吸排気系を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本実施形態に係るバルブ装置のバルブ全開時の状態を示す模式的な部分断面図である。
【図３】本実施形態に係るバルブ作動装置のバルブ全開時の状態を示す模式的な側面図である。
【図４】本実施形態に係るバルブ装置の排気ブレーキ作動時の状態を示す模式的な部分断面図である。
【図５】本実施形態に係るバルブ作動装置の排気ブレーキ作動時の状態を示す模式的な側面図である。
【図６】本実施形態に係るバルブ装置の排気スロットル作動時の状態を示す模式的な部分断面図である。
【図７】本実施形態に係るバルブ作動装置の排気スロットル作動時の状態を示す模式的な側面図である。
【図８】他の実施形態に係るバルブ作動装置の一例を示す模式的な側面図である。
【図９】他の実施形態に係るバルブ作動装置の一例を示す模式的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るバルブ装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るバルブ装置５０が適用されたエンジン１０の吸排気系を示す模式的な全体構成図である。エンジン１０には、吸気マニホールド１１及び、排気マニホールド１２が設けられている。吸気マニホールド１１には、吸気通路１３が接続されている。排気マニホールド１２には、排気通路１４が接続されている。
【００１５】
吸気通路１３には、吸気上流側から順に、エアクリーナ１５、インタークーラ１６等が設けられている。排気通路１４には、排気上流側から順に、バルブ装置５０、排気後処理装置４０等が設けられている。
【００１６】
排気再循環装置（以下、ＥＧＲ装置）３０は、バルブ装置５０よりも上流側の排気通路１４から分岐して吸気通路１３に合流するＥＧＲ通路３１と、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３２と、ＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ３３とを備えている。
【００１７】
排気後処理装置４０は、排気上流側から順に、酸化触媒４１及び、パティキュレイト・フィルタ（以下、フィルタ）４２を備えている。
【００１８】
酸化触媒４１は、例えば、コーディエライトハニカム構造体等のセラミック製担体表面に触媒成分等を担持して形成されている。酸化触媒４１は、エンジン１０のポスト噴射や図示しない排気管インジェクタによって未燃燃料が供給されると、これを酸化して排気ガス温度を上昇させる。
【００１９】
フィルタ４２は、例えば、多孔質性の隔壁で区画された多数のセルを排気の流れ方向に沿って配置し、これらセルの上流側と下流側とを交互に目封止して形成されている。フィルタ４２は、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）を隔壁の細孔や表面に捕集する。フィルタ４２は、ＰＭ堆積推定量が所定量に達すると、酸化触媒４１に未燃燃料が供給されて、排気ガス温度をＰＭ燃焼温度まで上昇させるフィルタ再生が実施されるようになっている。
【００２０】
バルブ装置５０は、排気スロットルバルブ及び排気ブレーキバルブとして機能するもので、ＥＧＲ通路３１と排気後処理装置４０との間の排気通路１４に介装されたバタフライバルブ５１と、バタフライバルブ５１を開閉作動させるバルブ作動装置６０とを備えている。
【００２１】
バルブ作動装置６０は、エアシリンダ７０と、エアシリンダ７０に供給管８０を介して圧縮エアを供給するエアタンク８１と、エアタンク８１からエアシリンダ７０への圧縮エアの給排をコントロールするＯＮ／ＯＦＦバルブ８２と、ＯＮ／ＯＦＦバルブ８２を切り替える電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）１００とを備えている。ＥＣＵ１００には、エンジン回転数センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、フットブレーキスイッチ１０３、排気ブレーキスイッチ１０４、差圧センサ１０５等の各種センサ類が電気的に接続されている。
【００２２】
バルブ作動装置６０は、ＥＣＵ１００からの指令に応じてＯＮ／ＯＦＦバルブ８２がＯＮにされると、エアタンク８１からエアシリンダ７０に圧縮エアが供給されてピストンロッド７３がストローク移動することで、バタフライバルブ５１を閉弁作動させる。一方、バルブ作動装置６０は、ＥＣＵ１００からの指令に応じてＯＮ／ＯＦＦバルブ８２がＯＦＦにされると、エアシリンダ７０への圧縮エアの供給が停止され、エアシリンダ７０内の図示しないスプリングの付勢力によりピストンロッド７３が押し戻されることで、バタフライバルブ５１を開弁作動させる。
【００２３】
本実施形態において、バルブ装置５０は、フットブレーキスイッチ１０３又は排気ブレーキスイッチ１０４のＯＮにより排気ブレーキを作動する場合、エンジン回転数センサ１０１やアクセル開度センサ１０２で検出される機関運転状態に基づいてＥＧＲ装置３０を作動する場合、及び、差圧センサ１０５等のセンサ値に基づいてフィルタ再生を実行する場合に、バルブ作動装置６０がバタフライバルブ５１を閉弁作動させる。
【００２４】
次に、図２〜７に基づいて、本実施形態のバタフライバルブ５１及び、バルブ作動装置６０の詳細構成について説明する。
【００２５】
図２に示すように、バタフライバルブ５１は、排気通路１４（図１参照）に介設されて排気流路の一部を形成する略円筒状のバルブハウジング５２と、バルブハウジング５２内に配された略円板状の弁体５３と、弁体５３がボルト等で固定されたシャフト５４と、シャフト５４の一端側をバルブハウジング５２に回転自在に軸支する略有底円筒状の第１ブシュ５５と、シャフト５４の他端側をバルブハウジング５２に回転自在に軸支する円筒状の第２ブシュ５６とを備えている。シャフト５４の他端側は、第２ブシュ５６に貫通挿入されてバルブハウジング５２の外側に突出するように延設されており、その延設端には揺動レバー６５がボルト５７により一体回転可能に固定されている。
【００２６】
図２，３に示すように、バルブ作動装置６０は、シャフト５４（図２にのみ示す）を挿通させるブラケット６１と、ブラケット６１にボルト６８，６９（図３にのみ示す）により取り付けられたエアシリンダ７０と、その基端部をエアシリンダ７０のピストンロッド７３の先端部にボルトナット６２により回転可能に連結された中間リンク６３（リンク機構の一部）と、その基端部を中間リンク６３の先端部にボルトナット６４により回転可能に連結されると共に、その先端側をボルト５７によりシャフト５４（図２にのみ示す）に固定された揺動レバー６５（リンク機構の一部）と、全開用ストッパボルト６６（図３にのみ示す）と、全閉用ストッパボルト６７（第１規制部材の一例）と、ストローク可変機構９０（図３にのみ示す）とを備えている。
【００２７】
エアシリンダ７０は、図２に示すように、中空円筒状のシリンダ本体７１と、シリンダ本体７１内に摺動可能に収容されたピストン７２と、一端をピストン７２に固定されると共に他端側をシリンダ本体７１から突出させたピストンロッド７３と、ピストン７２を隔ててシリンダ本体７１内のピストンロッド７３側に区画された常圧室７４と、ピストン７２を隔ててシリンダ本体７１内の常圧室７４とは反対側（ピストンヘッド側）に区画された作動圧室７５と、常圧室７４内に収容されてピストン７２を作動圧室７５側に向けて付勢するリターンスプリング７６とを備えている。
【００２８】
作動圧室７５には、供給配管８０を介してエアタンク８１（図１参照）が接続されている。作動圧室７５に圧縮エアが供給されると、ピストン７２がリターンスプリング７６の付勢力に抗して常圧室７４側に移動し、ピストンロッド７３を押し出す方向にストローク移動させる。ピストンロッド７３が中間リンク６３と一体に図中左方向にストローク移動すると、揺動レバー６５がボルト５７の軸心を支点に図３中の時計回りに回動してシャフト５４（図２参照）を回転させることで、弁体５３（図２参照）を閉弁動作させる。
【００２９】
一方、作動圧室７５への圧縮エアの供給が停止されると、ピストン７２がピストンロッド７３と一体にリターンスプリング７６の付勢力によって作動圧室７５側に押し戻される。ピストンロッド７３が押し戻されると、揺動レバー６５がボルト５７の軸心を支点に図３中の反時計回りに回動してシャフト５４（図２参照）を回転させることで、弁体５３（図２参照）を開弁動作させるようになっている。
【００３０】
本実施形態において、ブラケット６１は、図２に示す如く、その横断面形状を略Ｌ字状に形成されている。より詳しくは、ブラケット６１は、ピストンロッド７３の軸方向と略平行に延びる第１側壁部６１Ａと、ピストンロッド７３の軸方向に対して略垂直に延びると共に、ピストンロッド７３の先端部と対向する第２側壁部６１Ｂとを有する。
【００３１】
第１側壁部６１Ａの所定位置には、弁体５３が全開にされた図２に示す状態で、揺動レバー６５の第１切り欠き辺６５Ａ（図３参照）を当接させる全開用ストッパボルト６６が取り付けている。すなわち、開弁作動時に揺動レバー６５の第１切り欠き辺６５Ａが全開用ストッパボルト６６に当接し、ピストンロッド７３の図中右方向への移動が規制されることで、弁体５３が図２に示す全開位置に保持されるようになっている。
【００３２】
第２側壁部６１Ｂのピストンロッド７３の軸線延長上には、弁体５３が全閉にされた図４の状態で、揺動レバー６５の第２切り欠き辺６５Ｂを当接させる全閉用ストッパボルト６７が取り付けている。すなわち、閉弁作動時に揺動レバー６５の第２切り欠き辺６５Ｂが全閉用ストッパボルト６７に当接し、ピストンロッド７３の図中左方向へのストローク移動が規制されることで、弁体５３が図４に示す全閉位置に保持されるようになっている。
【００３３】
図３，５，７に示すように、ストローク可変機構９０は、全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５（又は、ピストンロッド７３の先端部）との間に設けられている。
【００３４】
より詳しくは、ストローク可変機構９０は、全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５との間に進退可能なシム部材９１（第２規制部材の一例）と、下端側をシム部材９１に固定されると共に、その軸心を鉛直方向に向けたシムロッド９２と、シムロッド９２に固定されたプランジャ９３と、プランジャ９３を囲む電磁コイル９４と、電磁コイル９４を保持すると共に、ブラケット６１の第１側壁部６１Ａに取り付けられたホルダ９５とを備えている。ホルダ９５には、シムロッド９２の上端側を挿通させる貫通穴９５Ａが形成されている。ホルダ９５よりも上方に突出するシムロッド９２には、貫通穴９５Ａの穴径よりも拡径されたストッパ部９２Ａが設けられている。
【００３５】
ストローク可変機構９０は、弁体５３（図２，４，６参照）により排気流路を遮閉する排気ブレーキ作動時に、ＥＣＵ１００からの指令に応じて電磁コイル９４に電流が印加されると、図５に示すように、プランジャ９３がシムロッド９２と一体に電磁コイル９４に引き付けられて、シム部材９１が上方に移動する。シム部材９１が上方に移動して、全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５との間から退出すると、弁体５３の閉弁動作時に揺動レバー６５の全閉用ストッパボルト６７への当接が許容されるようになる。すなわち、排気ブレーキ作動時は、揺動レバー６５の第２切り欠き辺６５Ｂが全閉用ストッパボルト６７に当接するまで、ピストンロッド７３が図中左方向にストローク移動することで、弁体５３は全閉位置まで閉弁動作するようになっている。
【００３６】
一方、ストローク可変機構９０は、弁体５３（図２，４，６参照）により排気ガス流量を減少させるフィルタ再生時やＥＧＲ作動時に、ＥＣＵ１００からの指令に応じ電磁コイル９４への電流の印加が停止されると、図７に示すように、プランジャ９３が電磁コイル９４から離反し、これに伴いシム部材９１が重力により下方に移動する。シム部材９１が下方に移動して、全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５との間に進入すると、弁体５３の閉弁動作時に揺動レバー６５は全閉用ストッパボルト６７に達することなく、シム部材９１に当接されるようになる。すなわち、フィルタ再生時やＥＧＲ作動時は、揺動レバー６５の第３切り欠き辺６５Ｃがシム部材９１に当接し、ピストンロッド７３のストローク移動量が排気ブレーキ作動時よりも短く規制されることで、弁体５３はバルブ開度を全閉にされることなく所定の閉度まで閉弁動作するようになっている。
【００３７】
以上詳述したように、本実施形態のバルブ装置５０によれば、排気ブレーキ作動時は、ストローク可変機構９０のシム部材９１を全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５との間から自動的に退出させて、揺動レバー６５を全閉用ストッパボルト６７に当接させることで、弁体５３が全閉位置まで閉弁動作するようになっている。一方、排気スロットル作動時は、ストローク可変機構９０のシム部材９１を全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５との間に自動的に進入させて、揺動レバー６５をシム部材９１に当接させることで、弁体５３が全閉よりも開側の所定の閉度まで閉弁動作するようになっている。これにより、１個のバルブ作動装置６０を閉度が異なる排気ブレーキバルブ及び排気スロットルバルブの両方に兼用させることが可能となり、バルブ作動装置をバルブ毎に個別に設ける従来技術に比べ、コストを確実に削減しつつ、排気系のスペースの制約も効果的に低減することができる。
【００３８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３９】
例えば、ストローク可変機構９０は、電磁コイル式に限定されず、図８に示すように、シム部材９１を磁石で形成すると共に、その上端側を支点にブラケット６１の第１側壁部６１Ａに揺動可能に設け、排気ブレーキ作動時は電磁石１３０をＯＮにしてシム部材９１を図中反時計回りに回転させ、排気スロットル作動時は電磁石１３０をＯＦＦにしてシム部材９１を重力により図中時計回り回転させるように構成してもよい。
【００４０】
また、図９に示すように、シム部材９１を上方からコイルバネ１４０により垂下させ、排気ブレーキ作動時は電磁石１３０をＯＦＦにしてシム部材９１をコイルバネ１４０により上方に移動させ、排気スロットル作動時は電磁石１３０をＯＮにしてシム部材９１を下方に移動させるように構成してもよい。
【００４１】
また、図示は省略するが、シム部材９１を排気熱により伸縮する感温部材に取り付け、排気ガスが高温になるフィルタ再生時は、感温部材が膨張することでシム部材９１を全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５との間に進入させ、排気ガスが比較的低温になる排気ブレーキ作動時は、感温部材が収縮することで、シム部材９１を全閉用ストッパボルト６７と揺動レバー６５との間から退出させように構成してもよい。
【００４２】
また、バルブ作動装置６０は、排気系バルブの作動装置に限定されず、吸気系のバルブ等、他のバルブの作動装置として広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  エンジン
１４  排気通路
５０  バルブ装置
５１  バタフライバルブ
５３  弁体
５４  シャフト
６０  バルブ作動装置
６３  中間リンク
６５  揺動レバー
６７  全閉用ストッパボルト
７０  エアシリンダ
７３  ピストンロッド
９０  ストローク可変機構
９１  シム部材
９２  シムロッド
９３  プランジャ
９４  電磁コイル
９５  ホルダ
１００  ＥＣＵ
【図１】
2018131975.tif 000003
【図２】
2018131975.tif 000004
【図３】
2018131975.tif 000005
【図４】
2018131975.tif 000006
【図５】
2018131975.tif 000007
【図６】
2018131975.tif 000008
【図７】
2018131975.tif 000009
【図８】
2018131975.tif 000010
【図９】
2018131975.tif 000011