(57)【要約】【課題】ストッパの配置位置精度を安定して確保することができるとともに、部品点数および製造工程の削減を図ることができる排気ガス還流装置を提供することを課題とすること。【解決手段】導入口１２と排出口１３とを連通する連通路１３に設けられたシート１５に当接または離間するバルブ２０が一端に取り付けられたロッド２１を介してバルブ２０を可動させるアクチュエータ３０を備え有するＥＧＲバルブ１０において、アクチュエータ３０は、コイル３１と、コイル３１への通電により回転駆動されるロータ３２と、ロータ３２の回転運動をロッド２１のストローク運動に変換する変換機構３３とを備え、この変換機構３２は、ロッド２１に形成された雄ねじ部２２と、ロータ３２の中心に形成されて雄ねじ部２２に螺合する雌ネジ部４２とを含み、ロッド２１には、ロッド２０自体の初期位置を規制するためのストッパ２５が一体成形されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排気ガスを導入する導入口と、排気ガスの一部を吸入空気に混入するためにエンジンの吸気系に排出する排出口と、前記導入口と前記排出口とを連通する連通路とが形成されたハウジングと、前記連通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間するバルブが一端に取り付けられた駆動軸と、前記駆動軸を介して前記バルブを可動させるアクチュエータとを有する排気ガス還流装置において、
前記アクチュエータは、コイルと、前記コイルへの通電により回転駆動されるロータと、前記ロータの回転運動を前記駆動軸のストローク運動に変換して前記バルブを前記シートに当接または離間させる変換機構とを備え、
前記変換機構は、前記駆動軸に形成された雄ねじ部と、前記ロータの中心に形成されて前記雄ねじ部に螺合する雌ネジ部とを含み、
前記駆動軸には、当該駆動軸の初期位置を規制するためのストッパが一体成形されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項２】
請求項１に記載する排気ガス還流装置において、
前記駆動軸には、前記バルブを閉弁方向へ付勢する弾性体を受けるための受け部が一体成形されていることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する排気ガス還流装置において、
前記駆動軸は、精密冷間鍛造により成形されたものであることを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの排気ガス還流装置において、
前記ストッパは、前記バルブが全閉状態になったときに相手部材に対して面接触した状態で当接することを特徴とする排気ガス還流装置。
【請求項５】
請求項４に記載する排気ガス還流装置において、
前記相手部材は、前記ロータの一部に形成された凸部であることを特徴とする排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータによりバルブを開閉させて、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系に戻す排気ガス還流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンシステムにおいて、エンジンから排出される排気ガスの一部を吸気系に戻すことが行われている。そして、吸気系への排気ガスの還流量等を制御するために排気ガス還流装置が使用されている。このような排気ガス還流装置では、例えば、アクチュエータの雌ネジ部に螺合する雄ネジ部が形成された駆動軸の一端にバルブを設け、アクチュエータの駆動を制御することにより、駆動軸の一端に設けられたバルブを上下動させ、その開度を調節して、吸気系に戻す排気ガスの還流量等を制御するようになっている（特許文献１）。
【０００３】
この種の排気ガス還流装置では、駆動軸の初期位置を規制するためのストッパを設ける必要があり、例えば、ストッパを駆動軸に取り付ける場合には、駆動軸に対してストッパが形成されたストッパ部を圧入して固定したり、駆動軸に対してストッパ部を溶接して固定している。
【特許文献１】特開平７−３１０６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したように、駆動軸に対するストッパ部の固定を圧入または溶接によって行うと、駆動軸に対するストッパ部の取付精度（ストッパの配置位置（位置決め）精度）を安定して確保することが困難であるという問題があった。そして、ストッパの配置位置がずれると、バルブの上下動を正確に制御することができなくなるおそれがある。なぜなら、バルブ開度（駆動軸のストローク量）の制御は、駆動軸の初期位置を基準にして行われているからである。このように、ストッパの配置位置がずれてしまうと、排気ガスの還流量制御の不良が発生してエンジン性能が低下してしまうおそれがある。
また、駆動軸に対してストッパ部を取り付ける際に、駆動軸に形成された雄ネジ部が損傷するおそれもあった。
【０００５】
さらに、従来の排気ガス還流装置では、駆動軸とストッパ部とが別体で構成されていたため、駆動軸に対してストッパ部を固定するための工程が必要であった。そして、このような工程において、ストッパ部の取付精度が要求されるため、生産効率の向上および低コスト化の実現を阻止する要因の１つとなっていた。
【０００６】
ここで、駆動軸素材を切削加工してストッパ部を製作することにより、ストッパの配置位置精度を安定して確保することができる。ところが、ストッパ部を削り出すためには複雑な加工工程が必要となり、圧入または溶接に比べ生産効率が低下するとともにコスト面でも非常に不利になってしまう。
【０００７】
そこで、本発明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、ストッパの配置位置精度を安定して確保することができるとともに、部品点数および製造工程の削減を図ることができる排気ガス還流装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る排気ガス還流装置は、エンジンから排出される排気ガスを導入する導入口と、排気ガスの一部を吸入空気に混入するためにエンジンの吸気系に排出する排出口と、前記導入口と前記排出口とを連通する連通路とが形成されたハウジングと、前記連通路に設けられたシートと、前記シートに当接または離間するバルブが一端に取り付けられた駆動軸と、前記駆動軸を介して前記バルブを可動させるアクチュエータとを有する排気ガス還流装置において、前記アクチュエータは、コイルと、前記コイルへの通電により回転駆動されるロータと、前記ロータの回転運動を前記駆動軸のストローク運動に変換して前記バルブを前記シートに当接または離間させる変換機構とを備え、前記変換機構は、前記駆動軸に形成された雄ねじ部と、前記ロータの中心に形成されて前記雄ねじ部に螺合する雌ネジ部とを含み、前記駆動軸には、当該駆動軸の初期位置を規制するためのストッパが一体成形されていることを特徴とする。
【０００９】
この排気ガス還流装置では、アクチュエータが駆動軸を介してバルブを可動させて、バルブをシートに当接または離間させて連通路が遮断または開放される。これにより、導入口から導入される排気ガスが排出口から吸気系に排出される。このとき、アクチュエータの動作を制御することにより、バルブの開閉時期や開度を制御して排気ガス還流制御が行われる。
【００１０】
そして、この排気ガス還流装置では、アクチュエータに備わるロータの中心に、駆動軸に形成された雄ねじ部に螺合する雌ネジ部が形成されている。そして、駆動軸の一端にバルブが配置されている。これにより、ロータの回転運動を駆動軸のストローク運動にダイレクトに変換することができるので、変換時における位置精度や作動精度の低下を抑えることができる。その結果として、シートに対するバルブ位置、つまりバルブ開度を高精度に制御することができる。
【００１１】
また、駆動軸には、当該駆動軸の初期位置（言い換えると、バルブの初期位置）を規制するためのストッパが一体成形されている。つまり、駆動軸を製作する際に、雄ねじ部とストッパとが一体的に成形されるのである。このため、駆動軸に対するストッパの配置位置精度を安定して確保することができる。従って、バルブ開度（駆動軸のストローク量）制御の基準となる駆動軸の初期位置が正確に決まるため、バルブ開度を高精度に制御することができる。
このように、この排気ガス還流装置では、バルブ開度を高精度に制御することができるため、排気ガスの還流量制御を精度良く行うことができ、エンジン性能を低下させることがない。
【００１２】
さらに、この排気ガス還流装置では、ストッパが駆動軸に一体成形されているため、従来のように、駆動軸に対してストッパを固定するための工程が不要となる。このため、部品点数および製造工程の削減を図ることができる。また、ストッパは雄ねじ部とともに一体的に成形されるため、雄ネジ部が損傷するおそれもない。
【００１３】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記駆動軸には、前記バルブを閉弁方向へ付勢する弾性体を受けるための受け部が一体成形されていることが望ましい。
【００１４】
このように、バルブを閉弁方向へ付勢する弾性体を受けるための受け部も駆動軸に一体成形することにより、部品点数および製造工程の削減を図ることができる。また、受け部が傾くことなく（駆動軸に対して直交して）形成することができるので、駆動軸のスムーズな動きを保証することができる。
【００１５】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記駆動軸は、精密冷間鍛造により成形されたものであることが望ましい。
【００１６】
このように、駆動軸を精密冷間鍛造により成形することにより、駆動軸に雄ねじおよびストッパ（場合により受け部も）を一体的に形成することができるので、部品点数および製造工程の削減を図ることができる。また、駆動軸の寸法精度を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記ストッパは、前記バルブが全閉状態になったときに相手部材に対して面接触した状態で当接することが望ましい。
【００１８】
こうすることにより、バルブ全閉時に、駆動軸の初期位置を常に同じ状態にすることができるため、バルブ開度を高精度に制御することができる。なぜなら、バルブの開度制御は、バルブ全閉時における駆動軸の初期位置を基準にして行われるからである。
【００１９】
また、本発明に係る排気ガス環流装置においては、前記相手部材は、前記ロータの一部に形成された凸部であることが望ましい。
【００２０】
こうすることにより、バルブ全閉時に、駆動軸の初期位置とロータの初期位置との相互の位置関係を常に同じ状態にすることができるため、バルブ開度を高精度に制御することができる。なぜなら、バルブの開度制御は、バルブ全閉時における駆動軸の初期位置とロータの初期位置との相互の位置関係を基準にして行われるからである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る排気ガス還流装置によれば、上記した通り、ストッパの配置位置精度を安定して確保することができるとともに、部品点数および製造工程の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の排気ガス還流装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態に係る排気ガス還流装置は、ＥＧＲガスをエンジンの吸気系に戻すためのＥＧＲバルブである。
【００２３】
そこで、実施の形態に係るＥＧＲバルブについて、図１〜図７を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係るＥＧＲバルブの概略構成を示す断面図である。図２は、ロッドの概略構成を示す正面図である。図３は、ロッドの概略構成を示す上面図である。図４は、マグネットロータの概略構成を示す断面図である。図５は、マグネットロータの下面図である。図６は、ロータ本体の概略構成を示す上面図である。図７は、バルブ全閉時におけるロータ本体とロッドの位置関係を示す図である。
【００２４】
本実施形態に係るＥＧＲバルブ１０には、図１に示すように、ハウジング１１と、ハウジング１１内に移動可能に設けられたバルブ２０と、バルブ２０を移動（上下動）させるアクチュエータ３０とが備わっている。ハウジング１１には、ＥＧＲガスが導入される導入口１２と、ＥＧＲガスが排出される排出口１３と、導入口１２と排出口１３とを連通する連通路１４とが形成されている。そして、連通路１４の途中に、バルブ２０が当接または離間するシート１５が形成されている。
【００２５】
バルブ２０は、アクチュエータ３０側（上方）に延設されたロッド２１を有している。このロッド２１が、本発明の駆動軸に相当する。ロッド２１の上端には、図２に示すように、雄ねじ部２２が形成されている。また、ロッド２１の途中（雄ねじ部２２の下端付近）には、スプリング受け２３が形成されている。このスプリング受け２３は、下面がスプリング２４の受け面になっており、上面には図３に示すようにストッパ２５が形成されている。なお、ストッパ２５は、ロッド２１の初期位置を規制するためのものである。
【００２６】
このロッド２１は、精密冷間鍛造により成形された一体成形品である。このため、ロッド２１を製作する際に、雄ねじ部２２、スプリング受け２３、およびストッパ２５が同時に一体的に成形される。これにより、ロッド２１に対するストッパ２５の配置位置精度を安定して確保することができる。従って、バルブ開度（ロッド２１のストローク量）制御の基準となるロッド２１の初期位置が正確に決まるため、バルブ２０の開度を高精度に制御することができる。また、ロッド２１が精密冷間鍛造により成形されるため、ロッド２１自体の寸法精度も向上させることができる。
【００２７】
さらに、ストッパ２５がロッド２１に（正確にはロッド２１に一体成形されるスプリング受け２３に）一体成形されているため、従来のように、ロッドに対してストッパを固定するための工程が不要となる。これにより、部品点数および製造工程の削減を図ることができる。また、ロッド２１を製作する際に、雄ねじ部２２、スプリング受け２３、およびストッパ２５が同時に一体的に成形されるため、雄ネジ部２２が損傷するおそれもない。
また、スプリング受け２３がロッド２１に一体成形されるため、スプリング受け２３を傾くことなく（ロッド２１に対し直交した状態で）形成することができるので、ロッド２１のスムーズな動きを保証することができる。
【００２８】
図１に戻って、バルブ２０は円錐形状をなしており、この円錐面がシート１５に当接または離間するようになっている。このようなバルブ２０は、スプリング受け２３とハウジング１１との間に縮設されたスプリング２４によってアクチュエータ３０側（上方）に付勢されており、アクチュエータ３０により駆動（上下動）されるようになっている。これにより、バルブ２０がシート１５に対して当接または離間して連通路１４が遮断または開放されるようになっている。
【００２９】
ここで、アクチュエータ３０には、コイル３１、マグネットロータ３２、および変換機構３３が備わっている。これにより、アクチュエータ３０は、コイル３１に通電されると、マグネットロータ３２を所定ステップ数だけ回転させて、変換機構３３によってマグネットロータの３２の回転運動をロッド２１のストローク運動に変換し、バルブ２０を駆動（上下動）するようになっている。
【００３０】
マグネットロータ３２は、図４に示すように、樹脂製のロータ本体４０と、円環状のプラスチックマグネット４１とから構成されている。ロータ本体４０の中心には、ロッド２１の雄ねじ部２２に螺合する雌ねじ部４２が形成されている。これにより、ロータ本体４０の雌ねじ部４２とロッド２１の雄ねじ部２２とが螺合した状態において、ロータ本体４０の回転運動がロッド２１のストローク運動に変換されるようになっている。つまり、ロッド２１の雄ねじ部２２とロータ本体４０の雌ねじ部４２とにより、変換機構３３が構成されている。これにより、ロータ本体４０の回転運動をロッド２１のストローク運動にダイレクトに変換することができるので、変換時におけるロータ本体４０とロッド２１との相互の位置関係や作動タイミングのズレを最小限に抑えることができる。従って、アクチュエータ３０は、バルブ２０の位置（開度）を精度良く制御することができる。
【００３１】
また、ロータ本体４０の下部には、図４および図５に示すように、ロッド２１のスプリング受け２３に形成されたストッパ２５が当接する当接部４４が形成されている。そして、バルブ全閉時には、図７に示すように、ストッパ２５の端面が、当接部４４の端面に面接触した状態で当接するようになっている。これにより、ストッパ２５と当接部４４との接触強度が向上するので、ストッパ２５および当接部４４の当接部分の変形を防止することができる。従って、アクチュエータ３０によるバルブ開度制御の基準となるバルブ全閉時におけるロッド２１の回転位置（初期位置）とロータ本体４０の回転位置（初期位置）との相互位置関係を常に同じ状態に保つことができるため、長期間においてバルブ開度を高精度に制御することができる。なぜなら、バルブ２０の開度制御は、バルブ全閉時におけるロッド２１の初期位置とロータ本体４０の初期位置との相互の位置関係を基準にして行われるからである。このように、長期間においてバルブ開度を高精度に制御することができる結果、ＥＧＲバルブ１０の制御信頼性を向上させることができる。
【００３２】
さらに、ロータ本体４０の外周には、図４および図６に示すように、外側に向かって突起形状をなす回り止め部４３が形成されている。本実施の形態では、ロータ本体４０に、６つの回り止め部４３が等間隔で形成されている。
そして、このようなロータ本体４０の外側に環状のプラスチックマグネット４１がインサート成形により一体化され、マグネットロータ３２が構成されている。
【００３３】
ここで、ロータ本体４０の材料としてはポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を使用し、プラスチックマグネット４１の材料としてはＰＰＳ樹脂よりも融点が低いポリアミド樹脂を使用している。そして、マグネットロータ３２は、予め成形されたロータ本体４０をインサート成形金型内にセットし、プラスチックマグネット４１の形状に合わせた空間形状を備える金型内に、プラスチックマグネット４１の溶融材料を注入して硬化させ、ロータ本体４０とプラスチックマグネット４１とを一体成形することにより製造されている。
【００３４】
従って、ロータ本体４０とプラスチックマグネット４１とを一体成形する際に、ロータ本体４０に形成された回り止め部４３が、金型内に注入されるプラスチックマグネット４１の溶融材料の熱によって、劣化あるいは焼損することを確実に防止することができる。このため、マグネットロータ３２において、ロータ本体４０とプラスチックマグネット４１との接合強度が低下することがない。さらに、回り止め部４３が等間隔で６つ形成されているので、各回り止め部４３に作用する応力を均等にすることができ、ロータ本体４０とプラスチックマグネット４１との接合強度を向上させることができる。
また、プラスチックマグネット４１は硬化した後に加熱されることがないので、プラスチックマグネット４１に対する熱害が生じることもない。従って、プラスチックマグネットの性能低下、ひいてはマグネットロータ３２の性能低下を招くことがない。
【００３５】
続いて、上記した構成を有するＥＧＲバルブ１０の動作について説明する。まず、エンジンから排出された排気ガスの一部がＥＧＲガスとして導入口１２からＥＧＲバルブ１０内に導入される。
そして、ＥＧＲガスをエンジンの吸気系に還流させる場合、マグネットロータ３２を反時計回りに回転させると、ロータ本体４０の雌ねじ部４２に螺合している雄ねじ部２２を介してロッド２１が時計回りに回転しながら下方へ移動する。その結果、バルブ２０が下方へ移動してシート１５から離間する。これにより、連通路１４が開放されて導入口１２と排出口１３とが連通するので、ＥＧＲガスがＥＧＲバルブ１０から排出されてエンジンの吸気系に還流される。
【００３６】
ここで、エンジンの吸気系に還流するＥＧＲガスの流量はバルブ２０とシート１５との距離（バルブ開度）によって制御される。つまり、バルブ開度は、ロッド２１のストローク量を変化させることにより制御する。そして、ＥＧＲバルブ１０では、変換機構３３により、ロータ本体４０の回転運動がロッド２１のストローク運動にダイレクトに変換されるので、変換時におけるロータ本体４０とロッド２１との相互の位置関係や作動タイミングのズレを最小限に抑えることができる。また、ＥＧＲバルブ１０では、ロッド２１を製作する際に、雄ねじ部２２、スプリング受け２３、およびストッパ２５が同時に一体的に成形されるため、ロッド２１に対するストッパ２５の配置位置精度を安定して確保されている。このため、バルブ開度（ロッド２１のストローク量）制御の基準となるロッド２１の初期位置が正確に決まる。これらのことから、ＥＧＲバルブ１０では、バルブ２０の位置（開度）を高精度に制御することができ、排気ガスの還流量制御を精度良く行うことができる。
【００３７】
その後、エンジンの吸気系へのＥＧＲガスの還流を停止する場合には、マグネットロータ３２を時計回りに回転させる。そうすると、ロータ本体４０の雌ねじ部４２に螺合している雄ねじ部２２を介してロッド２１が反時計回りに回転する。このロッド２１の反時計回り方向への回転およびスプリング２４の付勢力によって、ロッド２１が上方へ移動する。その結果、バルブ２０が上方へ移動してシート１５に当接する。これにより、連通路１４が遮断されて導入口１２と排出口１３とが連通しなくなるので、ＥＧＲガスがＥＧＲバルブ１０から排出されなくなってエンジンの吸気系への還流が停止する。
【００３８】
このバルブ全閉状態においては、図７に示すように、ロッド２１のスプリング受け２３に形成されたストッパ２５の端面が、ロータ本体４０に形成された当接部４４の端面に面接触した状態で当接する。これにより、ストッパ２５と当接部４４との接触強度が向上するので、ストッパ２５および当接部４４の当接部分の変形を防止することができる。従って、アクチュエータ３０によるバルブ開度制御の基準となるバルブ全閉時におけるロッド２１の回転位置とロータ本体４０の回転位置との相互位置関係を常に同じ状態に保つことができるため、長期間においてバルブ開度を高精度に制御することができる。このため、ＥＧＲバルブ１０では、制御信頼性が向上している。
【００３９】
以上、詳細に説明した通り、本実施の形態に係るＥＧＲバルブ１０によれば、アクチュエータ３０の駆動力をバルブ２０に伝達するロッド２１に、精密冷間鍛造により成形した一体成形品を使用している。このため、ロッド２１を製作する際に、雄ねじ部２２、スプリング受け２３、およびストッパ２５が同時に一体的に成形されるので、ロッド２１に対するストッパ２５の配置位置精度を安定して確保することができる。これにより、バルブ開度（ロッド２１のストローク量）制御の基準となるロッド２１の初期位置が正確に決まるため、バルブ２０の開度を高精度に制御することができる。
また、ストッパ２５がロッド２１に一体成形されているため、従来のように、ロッドに対してストッパを固定するための工程が不要となり、部品点数および製造工程の削減が図られている。さらに、ロッド２１を製作する際に、雄ねじ部２２、スプリング受け２３、およびストッパ２５が同時に一体的に成形されるため、雄ネジ部２２が損傷するおそれもない。
【００４０】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態に係るＥＧＲバルブの概略構成を示す断面図である。
【図２】ロッドの概略構成を示す正面図である。
【図３】ロッドの概略構成を示す上面図である。
【図４】マグネットロータの概略構成を示す断面図である。
【図５】マグネットロータの下面図である。
【図６】ロータ本体の概略構成を示す上面図である。
【図７】バルブ全閉時におけるロータ本体とロッドの位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    ＥＧＲバルブ
１１    ハウジング
１２    導入口
１３    排出口
１４    連通路
１５    シート
２０    バルブ
２１    ロッド
２２    雄ねじ部
２３    スプリング受け
２４    スプリング
２５    ストッパ
３０    アクチュエータ
３１    コイル
３２    マグネットロータ
３３    変換機構
４０    ロータ本体
４１    プラスチックマグネット
４２    雌ねじ部
４３    回り止め部
４４    当接部
【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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【図６】
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【図７】
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