(57)【要約】      （修正有）【課題】部品数、製造コストを削減可能なバルブアセンブリを提供する。【解決手段】バルブアセンブリは、ガス通路２００を有し、相手側部材９に組み付けられるハウジング２と、ガス通路２００の上流端または下流端に配置され、弁体３０が着座、離座する弁座部４１と、相手側部材９とハウジング２との間の隙間を封止するシール部４６と、を一体的に有するキャップ部材４と、を備える。キャップ部材４は、従来別々だった弁座部４１とシール部４６とを、一体的に備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス通路を有し、相手側部材に組み付けられるハウジングと、
該ガス通路の上流端または下流端に配置され、弁体が着座、離座する弁座部と、該相手側部材と該ハウジングとの間の隙間を封止するシール部と、を一体的に有するキャップ部材と、
を備えるバルブアセンブリ。
【請求項２】
前記キャップ部材は、前記ハウジングに固定される固定部を有し、
前記弁座部と前記シール部とは、該固定部を挟んで両側に配置され、
該弁座部は、該ハウジングに当接していない請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項３】
前記キャップ部材は、前記弁座部と前記シール部との間に配置されるスプリング部を有する請求項１または請求項２に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４】
前記キャップ部材は、板材をプレス成形してなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のバルブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路を流れる排気ガスの流量調整に用いられる、バルブアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、バルブアセンブリが開示されている。バルブアセンブリは、エンジンブロックのバルブ取付穴に取り付けられている。バルブアセンブリは、シール部材と、弁座と、バルブと、ハウジングと、を備えている。シール部材は、ハウジングの排気ガス流入口に配置されている。シール部材は、バルブ取付穴の段差部に圧接している。弁座は、ハウジングの内周面に配置されている。バルブは、弁座に対して、着座、離座可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ９９／５７４２８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来のバルブアセンブリによると、シール部材と、弁座と、が各々独立して配置されていた。このため、従来のバルブアセンブリは、部品数が多かった。また、従来のバルブアセンブリは、製造コストが高かった。そこで、本発明は、部品数、製造コストを削減可能なバルブアセンブリ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】
【０００５】
（１）上記課題を解決するため、本発明のバルブアセンブリは、ガス通路を有し、相手側部材に組み付けられるハウジングと、該ガス通路の上流端または下流端に配置され、弁体が着座、離座する弁座部と、該相手側部材と該ハウジングとの間の隙間を封止するシール部と、を一体的に有するキャップ部材と、を備えることを特徴とする。ここで、「一体的に」とは、弁座部とシール部とが共通の部材に配置されていることをいう。
【０００６】
本発明のバルブアセンブリのキャップ部材は、従来別々だった弁座部とシール部とを、一体的に備えている。このため、本発明のバルブアセンブリによると、部品数を削減することができる。また、本発明のバルブアセンブリによると、製造コストを削減することができる。
【０００７】
ところで、部品数削減、製造コスト削減の見地からは、弁座部を、キャップ部材ではなく、ハウジングに配置することも考えられる。しかしながら、ハウジングは、バルブアセンブリの大部分を占める体積を有している。バルブアセンブリ軽量化のため、ハウジングは、軽量な材料（例えばアルミニウム、アルミニウム合金など）で形成されている場合が多い。言い換えると、ハウジングは、軟らかい材料で形成されている場合が多い。一方、弁座部には、弁体が繰り返し着座（衝突）する。このため、弁座部をハウジングに配置すると、弁座部が摩耗しやすくなる。
【０００８】
この点、本構成によると、弁座部がキャップ部材に配置されている。このため、キャップ部材を形成する材料の硬さを、ハウジングを形成する材料の硬さよりも、高くすることにより、弁体の着座に伴う弁座部の摩耗を、抑制することができる。並びに、ハウジングを形成する材料として軽量な材料を採用することにより、ハウジング、延いてはバルブアセンブリの軽量化を図ることができる。
【０００９】
（２）上記（１）の構成において、前記キャップ部材は、前記ハウジングに固定される固定部を有し、前記弁座部と前記シール部とは、該固定部を挟んで両側に配置され、該弁座部は、該ハウジングに当接していない構成とする方がよい。
【００１０】
キャップ部材のシール部は、相手側部材に圧接することにより、相手側部材とハウジングとの間の隙間を封止している。しかしながら、シール部が相手側部材に圧接すると、シール部やシール部近傍部分などが弾性変形してしまう。このため、当該弾性変形の影響により、弁座部も弾性変形してしまうおそれがある。
【００１１】
この点、本構成によると、シール部と弁座部との間に、固定部が介在している。固定部は、ハウジングに固定されている。シール部やシール部近傍部分などが弾性変形しても、固定部は弾性変形しにくい。このため、シール部やシール部近傍部分などの弾性変形の影響を、弁座部が受けにくい。したがって、本構成によると、閉弁状態（弁体が弁座に着座している状態）における、ガス通路の締め切り性を向上させることができる。
【００１２】
また、本構成によると、弁座部とハウジングとの間に隙間が区画されている。すなわち、弁座部がハウジングから浮いている。このため、弁座部は、弁体の着座に伴う衝撃を、自身が弾性変形することにより、緩衝することができる。したがって、弁体の着座に伴う弁座部の摩耗を、抑制することができる。
【００１３】
また、本構成によると、弁座部がハウジングから浮いている。このため、弁座部の形状が、ハウジングの形状の影響を受けにくい。したがって、閉弁状態において、弁座部の形状を、弁体の形状に倣って、変形させやすい。よって、閉弁状態における、ガス通路の締め切り性を向上させることができる。
【００１４】
（３）上記（１）または（２）の構成において、前記キャップ部材は、前記弁座部と前記シール部との間に配置されるスプリング部を有する構成とする方がよい。本構成によると、相手側部材に対するシール部の圧接力を、スプリング部により、確保することができる。
【００１５】
（４）上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記キャップ部材は、板材をプレス成形してなる構成とする方がよい。本構成によると、簡単に、弁座部とシール部とを併有する一体物のキャップ部材を、作製することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、部品数、製造コストを削減可能なバルブアセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第一実施形態のバルブアセンブリの閉弁状態における上下方向断面図である。
【図２】同バルブアセンブリの開弁状態における上下方向断面図である。
【図３】図１の円ＩＩＩ内の拡大図である。
【図４】第二実施形態のバルブアセンブリの閉弁状態における上下方向断面図である。
【図５】図４の円Ｖ内の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のバルブアセンブリをＥＧＲ用のバルブアセンブリとして具現化した実施の形態について説明する。
【００１９】
＜第一実施形態＞
［バルブアセンブリの構成］
まず、本実施形態のバルブアセンブリの構成について説明する。図１に、本実施形態のバルブアセンブリの閉弁状態における上下方向断面図を示す。図２に、同バルブアセンブリの開弁状態における上下方向断面図を示す。図３に、図１の円ＩＩＩ内の拡大図を示す。図１〜図３に示すように、本実施形態のバルブアセンブリ１は、インレットマニホールド９に組み付けられている。インレットマニホールド９は、本発明の「相手側部材」の概念に含まれる。本実施形態のバルブアセンブリ１は、ハウジング２と、ポペット弁３と、キャップ部材４と、シールリング５０と、アキシャル軸受５１と、コイルスプリング５２と、ソレノイド５３と、を備えている。
【００２０】
（インレットマニホールド９、ハウジング２、シールリング５０、アキシャル軸受５１、ソレノイド５３）
インレットマニホールド９には、ＥＧＲ通路９０と、凹部９１と、が形成されている。ＥＧＲ通路９０は、Ｌ字状に延在している。排気ガスは、ＥＧＲ通路９０を、下側（上流側）から右側（下流側）に向かって、流動する。凹部９１は、インレットマニホールド９の上面に凹設されている。凹部９１は、ＥＧＲ通路９０のＬ字角部に連通している。凹部９１の内径は、ＥＧＲ通路９０の内径よりも、大きい。このため、凹部９１の底面には、円環状の段差部９１０が形成されている。
【００２１】
ハウジング２は、アルミニウム合金製であって、ボルト９９により、インレットマニホールド９の上面に、固定されている。ハウジング２は、ハウジング本体２０と、フランジ部２１と、を備えている。
【００２２】
ハウジング本体２０は、凹部９１に挿入されている。ハウジング本体２０には、ＥＧＲ通路２００と、凹部２０１と、弁軸挿通孔２０２と、が形成されている。ＥＧＲ通路２００は、本発明の「ガス通路」の概念に含まれる。ＥＧＲ通路２００は、ＥＧＲ通路９０のＬ字角部に配置されている。ＥＧＲ通路２００は、Ｌ字状に延在している。排気ガスは、ＥＧＲ通路２００を、下側（上流側）から右側（下流側）に向かって、流動する。ＥＧＲ通路２００の下端（上流端）には、流入口２００ａが配置されている。凹部２０１は、ハウジング本体２０の上面に凹設されている。凹部２０１の底面には、スプリング座２０１ａが配置されている。弁軸挿通孔２０２は、ＥＧＲ通路２００と、凹部２０１と、を上下方向に連通している。
【００２３】
フランジ部２１は、ハウジング本体２０の上端から、水平方向（径方向）に延在している。フランジ部２１は、インレットマニホールド９の上面に当接している。フランジ部２１がインレットマニホールド９の上面に当接している状態で、ハウジング本体２０の下面と段差部９１０との間には、隙間Ｃ１が区画されている。
【００２４】
シールリング５０は、フランジ部２１の下面と、インレットマニホールド９の上面と、の間に配置されている。シールリング５０は、弾性変形している。アキシャル軸受５１は、弁軸挿通孔２０２の内周面に配置されている。ソレノイド５３は、凹部２０１を上側から覆っている。ソレノイド５３は、プランジャ（図略）と、プランジャ側シャフト５３０と、を備えている。プランジャ、プランジャ側シャフト５３０は、上下方向に移動可能である。
【００２５】
（ポペット弁３、コイルスプリング５２）
ポペット弁３は、弁体３０と、弁軸３１と、を備えている。弁体３０は、ステンレス鋼製であって、水平方向（径方向）に延在する円板状を呈している。弁軸３１は、軸本体３１０と、フランジ部３１１と、を備えている。軸本体３１０は、ステンレス鋼製であって、上下方向（軸方向）に延在する丸棒状を呈している。軸本体３１０は、弁体３０の径方向中心から、上側に突出している。軸本体３１０は、アキシャル軸受５１の径方向内側に、挿通されている。軸本体３１０の上端は、プランジャ側シャフト５３０に当接している。フランジ部３１１は、上側に開口するカップ状を呈している。フランジ部３１１は、軸本体３１０の上端に配置されている。フランジ部３１１の外周縁には、スプリング座３１１ａが配置されている。
【００２６】
コイルスプリング５２は、スプリング座３１１ａと、スプリング座２０１ａと、の間に配置されている。コイルスプリング５２は、ハウジング２に対して、ポペット弁３を上側に付勢している。
【００２７】
（キャップ部材４）
キャップ部材４は、ハウジング本体２０の下面に配置されている。キャップ部材４は、ステンレス鋼製であって、全体として、下側から上側に向かって縮径する、テーパ円環状を呈している。キャップ部材４は、ステンレス鋼製の板材をプレス成形することにより、作製される。
【００２８】
キャップ部材４には、上側から下側に向かって、固定部４０と、弁座部４１と、径方向延在部４２と、面取部４３と、軸方向延在部４４と、スプリング部４５と、シール部４６と、が一体的に配置されている。
【００２９】
固定部４０は、上下方向（軸方向）に延在する短軸円筒状を呈している。固定部４０は、ＥＧＲ通路２００の流入口２００ａに圧入されている。当該圧入により、キャップ部材４は、ハウジング２に固定されている。弁座部４１は、下側から上側に向かって縮径する、テーパ円環状を呈している。弁座部４１は、流入口２００ａの口縁を覆っている。弁体３０は、弁座部４１に対して、着座、離座可能である。径方向延在部４２は、水平方向（径方向）に延在する円環状を呈している。径方向延在部４２は、ハウジング本体２０の下面に当接している。面取部４３は、径方向延在部４２と後述する軸方向延在部４４とを、湾曲しながら連結している。軸方向延在部４４は、上下方向に延在する円筒状を呈している。軸方向延在部４４は、ハウジング本体２０の下側に突出している。スプリング部４５は、軸方向延在部４４と後述するシール部４６とを、湾曲しながら連結している。シール部４６は、下側から上側に向かって縮径する、テーパ円環状を呈している。シール部４６は、段差部９１０に圧接している。シール部４６は、ハウジング本体２０の下面と段差部９１０との間の隙間Ｃ１を封止している。すなわち、シール部４６は、図３に示す閉弁状態において、ハウジング２と凹部９１との間の隙間を介して、排気ガスがリークするのを防止している。
【００３０】
図３に点線で示すのは、ハウジング２をインレットマニホールド９に組み付ける前の、シール部４６の状態（無荷重状態）である。無荷重状態における径方向延在部４２からシール部４６までの上下方向距離Ｌ１は、隙間Ｃ１よりも、大きい。このため、ハウジング２をインレットマニホールド９に組み付けることにより、上下方向距離Ｌ１と隙間Ｃ１との差の分だけ、スプリング部４５、シール部４６は弾性変形する。すなわち、シール部４６は拡径変形する。したがって、ハウジング２をインレットマニホールド９に組み付けた後において、シール部４６には、縮径方向の付勢力が蓄積されている。当該付勢力により、シール部４６は、段差部９１０に圧接している。
【００３１】
［バルブアセンブリの動き］
次に、本実施形態のバルブアセンブリの動きについて簡単に説明する。図１に示す閉弁状態から図２に示す開弁状態に切り換える場合は、ソレノイド５３を駆動し、コイルスプリング５２の付勢力に抗して、弁軸３１を下降させる。弁体３０は、弁座部４１から離座する。一方、図２に示す開弁状態から図１に示す閉弁状態に切り換える場合は、ソレノイド５３を停止し、コイルスプリング５２の付勢力により、弁軸３１を上昇させる。弁体３０は、弁座部４１に着座する。
【００３２】
［作用効果］
次に、本実施形態のバルブアセンブリの作用効果について簡単に説明する。図３に示すように、本実施形態のバルブアセンブリ１のキャップ部材４は、従来別々だった弁座部４１とシール部４６とを、一体的に備えている。このため、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、部品数を削減することができる。また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、製造コストを削減することができる。
【００３３】
また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、弁座部４１が別体の場合と比較して、弁座部４１がＥＧＲ通路２００の径方向内側に張り出しにくい。このため、大きなシート径（弁座部４１の内径）を確保しやすい。
【００３４】
ところで、部品数削減、製造コスト削減の見地からは、弁座部４１を、キャップ部材４ではなく、ハウジング２に設定することも考えられる。しかしながら、ハウジング２は、軟らかい（硬さが低い）アルミニウム合金製である。一方、弁座部４１には、弁体３０が繰り返し着座（衝突）する。このため、弁座部４１をハウジング２に設定すると、弁座部４１が摩耗しやすくなる。
【００３５】
この点、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、弁座部４１がステンレス鋼製のキャップ部材４に設定されている。ステンレス鋼は、アルミニウム合金よりも、硬さが高い。このため、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、弁体３０の着座に伴う弁座部４１の摩耗を、抑制することができる。並びに、ハウジング２を軽量なアルミニウム合金製とすることができるため、バルブアセンブリ１の軽量化を図ることができる。
【００３６】
また、図３に示すように、キャップ部材４は、スプリング部４５を備えている。このため、段差部９１０に対するシール部４６の圧接力を、スプリング部４５により、確保することができる。
【００３７】
また、キャップ部材４は、ステンレス鋼製の板材をプレス成形することにより、作製される。このため、簡単に、弁座部４１とシール部４６とを併有する一体物のキャップ部材４を、作製することができる。
【００３８】
＜第二実施形態＞
本実施形態のバルブアセンブリと、第一実施形態のバルブアセンブリとの相違点は、キャップ部材において、弁座部とシール部との間に固定部が配置されている点である。また、弁座部が、ハウジングに当接していない点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【００３９】
図４に、本実施形態のバルブアセンブリの閉弁状態における上下方向断面図を示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。図５に、図４の円Ｖ内の拡大図を示す。なお、図３と対応する部位については、同じ符号で示す。
【００４０】
図４、図５に示すように、ハウジング２のＥＧＲ通路２００には、下側から上側に向かって、大径部２００ｂと小径部２００ｃと段差部２００ｄが形成されている。大径部２００ｂの下端には、流入口２００ａが配置されている。小径部２００ｃは、段差部２００ｄを介して、大径部２００ｂの上側に連なっている。
【００４１】
キャップ部材４には、上側から下側に向かって、軸方向延在部４４と、弁座部４１と、径方向延在部４２と、面取部４３と、固定部４０と、スプリング部４５と、シール部４６と、が一体的に配置されている。
【００４２】
軸方向延在部４４は、上下方向（軸方向）に延在する円筒状を呈している。軸方向延在部４４は、小径部２００ｃの径方向内側に配置されている。軸方向延在部４４は、ハウジング２に当接していない。弁座部４１は、下側から上側に向かって縮径する、テーパ円環状を呈している。弁座部４１は、ハウジング２に当接していない。弁体３０は、弁座部４１に対して、着座、離座可能である。径方向延在部４２は、水平方向（径方向）に延在する円環状を呈している。径方向延在部４２は、段差部２００ｄに当接している。面取部４３は、径方向延在部４２と後述する固定部４０とを、湾曲しながら連結している。固定部４０は、上下方向に延在する短軸円筒状を呈している。固定部４０は、大径部２００ｂに圧入されている。当該圧入により、キャップ部材４は、ハウジング２に固定されている。スプリング部４５は、固定部４０と後述するシール部４６とを、湾曲しながら連結している。シール部４６は、ハウジング本体２０の下面と段差部９１０との間の隙間Ｃ１を封止している。すなわち、シール部４６は、図５に示す閉弁状態において、ハウジング２と凹部９１との間の隙間を介して、排気ガスがリークするのを防止している。
【００４３】
図５に点線で示すのは、ハウジング２をインレットマニホールド９に組み付ける前の、シール部４６の状態（無荷重状態）である。無荷重状態における固定部４０（ただし、流入口２００ａから下側にはみ出す部分だけ）からシール部４６までの上下方向距離Ｌ１は、隙間Ｃ１よりも、大きい。このため、ハウジング２をインレットマニホールド９に組み付けることにより、上下方向距離Ｌ１と隙間Ｃ１との差の分だけ、スプリング部４５、シール部４６は弾性変形する。すなわち、シール部４６は拡径変形する。したがって、ハウジング２をインレットマニホールド９に組み付けた後において、シール部４６には、縮径方向の付勢力が蓄積されている。当該付勢力により、シール部４６は、段差部９１０に圧接している。
【００４４】
本実施形態のバルブアセンブリと、第一実施形態のバルブアセンブリとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、シール部４６が段差部９１０に圧接することにより、隙間Ｃ１を封止している。しかしながら、シール部４６が段差部９１０に圧接すると、シール部４６やスプリング部４５などが弾性変形してしまう。このため、当該弾性変形の影響により、弁座部４１も弾性変形してしまうおそれがある。
【００４５】
この点、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、シール部４６と弁座部４１との間に、固定部４０が介在している。固定部４０は、大径部２００ｂに圧入されている。すなわち、固定部４０は、ハウジング２に固定されている。シール部４６やスプリング部４５などが弾性変形しても、固定部４０は弾性変形しにくい。このため、シール部４６やスプリング部４５などの弾性変形の影響を、弁座部４１が受けにくい。したがって、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、閉弁状態における、ＥＧＲ通路２００の締め切り性を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、弁座部４１とＥＧＲ通路２００の内周面との間に隙間が区画されている。すなわち、弁座部４１がＥＧＲ通路２００の内周面から浮いている。このため、弁座部４１は、弁体３０の着座に伴う衝撃を、自身が弾性変形することにより、緩衝することができる。したがって、弁体３０の着座に伴う弁座部４１の摩耗を、抑制することができる。
【００４７】
また、本実施形態のバルブアセンブリ１によると、弁座部４１がＥＧＲ通路２００の内周面から浮いている。このため、弁座部４１の形状が、ＥＧＲ通路２００の内周面の影響を受けにくい。加えて、弁座部４１は、肉厚１ｍｍ以下（例えば０．６ｍｍ）の薄い板材製である。したがって、図５に強調して示すように、弁体３０の形状精度が低い場合であっても、閉弁状態において、弁座部４１の下面の形状を、弁体３０の上面の形状に倣って、変形させることができる。よって、閉弁状態における、ＥＧＲ通路２００の締め切り性を向上させることができる。
【００４８】
＜その他＞
以上、本発明のバルブアセンブリの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００４９】
上記実施形態においては、ＥＧＲバルブ用として、バルブアセンブリ１を用いた。しかしながら、吸気側ターボバイパスバルブ、スロットルバルブ、排気ブレーキバルブ、排気絞りバルブなど、多種多様のバルブとして、バルブアセンブリ１を用いてもよい。
【００５０】
上記実施形態においては、図３、図５に示すように、ＥＧＲ通路２００に固定部４０を圧入することにより、ハウジング２に固定部４０を固定した。しかしながら、接着、係合、ねじ締結、加締めなどの手段により、ハウジング２に固定部４０を固定してもよい。また、ハウジング２、キャップ部材４の材質は特に限定しない。例えば、鋳鉄製、樹脂製などであってもよい。
【００５１】
図３、図５に示すスプリング部４５の構成は特に限定しない。シール部４６を、弾性変形させながら、段差部９１０に圧接できればよい。例えば、スプリング部４５として、シール部４６よりも肉厚が薄い薄肉部を配置してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１：バルブアセンブリ。
２：ハウジング、２０：ハウジング本体、２００：ＥＧＲ通路（ガス通路）、２００ａ：流入口、２００ｂ：大径部、２００ｃ：小径部、２００ｄ：段差部、２０１：凹部、２０１ａ：スプリング座、２０２：弁軸挿通孔、２１：フランジ部。
３：ポペット弁、３０：弁体、３１：弁軸、３１０：軸本体、３１１：フランジ部、３１１ａ：スプリング座。
４：キャップ部材、４０：固定部、４１：弁座部、４２：径方向延在部、４３：面取部、４４：軸方向延在部、４５：スプリング部、４６：シール部。
５０：シールリング、５１：アキシャル軸受、５２：コイルスプリング、５３：ソレノイド、５３０：プランジャ側シャフト。
９：インレットマニホールド（相手側部材）、９０：ＥＧＲ通路、９１：凹部、９１０：段差部、９９：ボルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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