(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と、軸中心に回転することにより前記弁体を回転させるシャフトと、を有し、前記シャフトが前記弁体に備わる貫通孔に挿入された状態で前記弁体と溶接されている流量制御弁において、
前記シャフトの外周面における周方向の少なくとも一部であって前記貫通孔の内周面よりも曲率が大きい部分と前記貫通孔の内周面とが前記シャフトの軸方向に沿って直線状に接触する直線状接触部位にて、前記弁体と前記シャフトとが溶接されている溶接部と、
前記直線状接触部位における前記溶接部に対する前記シャフトの軸方向の両側にて、前記弁体と前記シャフトとが溶接されていない非溶接部と、を有し、
前記溶接部は、前記直線状接触部位の直線方向に所定の長さを有すること、
を特徴とする流量制御弁。
【請求項２】
請求項１の流量制御弁において、
前記シャフトは、前記流量制御弁内にて前記シャフトを当該シャフトの軸方向の所定の位置に位置決めするための基準位置が規定されており、
前記溶接部は、前記シャフトの軸方向について、前記基準位置側の端部に溶接開始部を備え、前記基準位置とは反対側の端部に溶接終了部を備えていること、
を特徴とする流量制御弁。
【請求項３】
請求項１または２の流量制御弁において、
前記溶接部は、レーザ溶接されたものであること、
を特徴とする流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を制御する流量制御弁に関し、例えば、排気ガス再循環装置に使用されるＥＧＲ弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンにおいて、排気ガス再循環装置が使用されている。この排気ガス再循環装置は、エンジンから排出される排気ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気系へ再循環させ、外気と混合させて燃焼室へ吸入させる。これにより、燃焼室での可燃混合気の燃焼温度が下がるので、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量を少なくすることができる。そして、このような排気ガス再循環装置は、ＥＧＲガスの流量を制御するための流量制御弁（ＥＧＲ弁）を有する。
【０００３】
ここで、このような流量制御弁（ＥＧＲ弁）の一例として、例えば、特許文献１に記載された流体制御弁が存在する。この流体制御弁においては、バタフライバルブがバルブシャフトに保持固定されており、バタフライバルブとバルブシャフトの２つの接合箇所にそれぞれ溶接部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３９６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の流体制御弁では、バタフライバルブとバルブシャフトの２つの接合箇所において溶接部が形成されているが、溶接部にて溶接時に発生する熱収縮により、バタフライバルブとバルブシャフトが溶接部に引っ張られて位置ズレするおそれがある。
【０００６】
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、溶接時に発生する熱収縮により弁体とシャフトの位置ズレが生じることを防止できる流量制御弁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】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、弁体と、軸中心に回転することにより前記弁体を回転させるシャフトと、を有し、前記シャフトが前記弁体に備わる貫通孔に挿入された状態で前記弁体と溶接されている流量制御弁において、前記シャフトの外周面における周方向の少なくとも一部であって前記貫通孔の内周面よりも曲率が大きい部分と前記貫通孔の内周面とが前記シャフトの軸方向に沿って直線状に接触する直線状接触部位にて、前記弁体と前記シャフトとが溶接されている溶接部と、前記直線状接触部位における前記溶接部に対する前記シャフトの軸方向の両側にて、前記弁体と前記シャフトとが溶接されていない非溶接部と、を有し、前記溶接部は、前記直線状接触部位の直線方向に所定の長さを有すること、を特徴とする。
【０００８】
この態様によれば、溶接部の両側に非溶接部が形成されている。そのため、溶接部の形成時、すなわち、弁体とシャフトの溶接時において、溶接部にて溶接による熱収縮が発生しても、非溶接部において弁体とシャフトの接触状態が確保されているので、弁体とシャフトは溶接部側へ引っ張られ難くなる。したがって、溶接時に発生する熱収縮により弁体とシャフトの位置ズレが生じることを防止できる。
【０００９】
また、弁体とシャフトを溶接する箇所は溶接部の一カ所で済み、かつ、直線状接触部位にてシャフトの軸方向への１回の溶接作業を行うだけで済む。そのため、弁体とシャフトの溶接作業に要する時間を短縮できる。
【００１０】
上記の態様においては、前記シャフトは、前記流量制御弁内にて前記シャフトを当該シャフトの軸方向の所定の位置に位置決めするための基準位置が規定されており、前記溶接部は、前記シャフトの軸方向について、前記基準位置側の端部に溶接開始部を備え、前記基準位置とは反対側の端部に溶接終了部を備えていること、が好ましい。
【００１１】
この態様によれば、シャフトにおける基準位置側の部分は、溶接により発生する熱収縮による影響を受け難い。そのため、シャフトの基準位置の位置ズレが生じないので、シャフトが流量制御弁内における所定の位置に配置された状態を維持できる。
【００１２】
上記の態様においては、前記溶接部は、レーザ溶接されたものであること、が好ましい。
【００１３】
この態様によれば、溶接時に発生する熱は比較的少なくなるので、溶接部における熱収縮の発生を抑制できる。そのため、弁体とシャフトは、溶接時に発生する熱収縮により溶接部側へ引っ張られ難くなる。したがって、溶接時に発生する熱収縮により弁体とシャフトの位置ズレが生じることを防止できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流量制御弁によれば、溶接時に発生する熱収縮により弁体とシャフトの位置ズレが生じることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電動式のＥＧＲ弁の正面図である。
【図２】電動式のＥＧＲ弁の上面図である。
【図３】弁体が弁座に着座した全閉状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。
【図４】弁体が弁座から最も離れた全開状態における弁部を一部破断して示した斜視図である。
【図５】全閉状態の弁座、弁体及びシャフトを示す側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】弁体とシャフトをシャフトのピンの先端部側から見たときの図である。
【図１０】弁体とシャフトを図９の図面上側から見たときの図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図である。
【図１２】弁体の貫通孔の内周面の曲率とシャフトのピンの外周面の曲率について模式的に示した図である。
【図１３】本実施形態における溶接進行方向と溶接により発生する熱収縮の影響を示した図である。
【図１４】比較例における溶接進行方向と溶接により発生する熱収縮の影響を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の流量制御弁の一例であるＥＧＲ弁１について以下に説明する。
【００１７】
図１と図２に示すように、ＥＧＲ弁１は、二重偏心弁より構成される弁部２と、駆動機構部３とを備える。弁部２は、内部に流体としてのＥＧＲガスが流れる流路１１を有する管部１２（図７参照）を備え、流路１１の中には弁座１３、弁体１４及びシャフト１５（回転軸）（図７や図８参照）が配置されている。シャフト１５には、駆動機構部３から駆動力（回転力）が伝えられるようになっている。駆動機構部３は、モータ３２と減速機構３３（図７や図８参照）を備えている。
【００１８】
図３、図４に示すように、流路１１には段部１０が形成され、その段部１０に弁座１３が組み込まれている。弁座１３は、円環状をなし、中央に弁孔１６を有する。弁孔１６の縁部には、環状のシート面１７が形成されている。弁体１４は、円板状の部分を備え、その円板状の部分の外周には、シート面１７に対応する環状のシール面１８が形成されている。弁体１４は、シャフト１５に一体的に設けられ、シャフト１５と一体的に回転する。図３、図４において、弁体１４より下の流路１１はＥＧＲガスの流れの上流側を示し、弁座１３より上の流路１１がＥＧＲガスの流れの下流側を示す。すなわち、流路１１において弁体１４は、弁座１３よりもＥＧＲガスの流れの上流側に配置されている。
【００１９】
図５と図６に示すように、シャフト１５の中心軸Ｌｓは、弁体１４の径方向と平行に伸び、弁体１４の中心軸Ｌｖから弁体１４の径方向（弁孔１６の中心Ｐ１から弁孔１６の径方向）へ偏心して配置されると共に、弁体１４のシール面１８がシャフト１５の中心軸Ｌｓから弁体１４の中心軸Ｌｖが伸びる方向へ偏心して配置されている。このようにして、弁部２は、二重偏心弁より構成されている。また、シャフト１５の中心軸Ｌｓを中心に弁体１４を回転させることにより、弁体１４のシール面１８が、弁座１３のシート面１７に面接触する全閉位置（図３参照）とシート面１７から最も離れる全開位置（図４参照）との間で移動可能となっている。
【００２０】
図７や図８に示すように、金属製又は合成樹脂製の弁ハウジング３５は、流路１１及び管部１２を備えている。また、金属製又は合成樹脂製のエンドフレーム３６は、弁ハウジング３５の開口端を閉鎖している。弁体１４及びシャフト１５は、弁ハウジング３５に設けられている。シャフト１５は、その先端から突出するピン１５ａを備えている。このように、ピン１５ａは、シャフト１５の中心軸Ｌｓ（図８参照）方向の一方（弁体１４側）の端部に設けられている。なお、シャフト１５の中心軸Ｌｓ方向の他方（メインギヤ４１側）の端部には、基端部１５ｂが設けられている。
【００２１】
シャフト１５はピン１５ａがある先端側が自由端とされており、シャフト１５の先端部が管部１２の流路１１に挿入されて配置されている。また、シャフト１５は、互いに離れて配置された２つの軸受である第１軸受３７と第２軸受３８を介して弁ハウジング３５に対し回転可能に片持ち支持されている。第１軸受３７と第２軸受３８は、ともにボールベアリングにより構成されている。第１軸受３７と第２軸受３８は、シャフト１５の中心軸Ｌｓ方向について弁体１４とメインギヤ４１との間の位置に配置され、シャフト１５を回転可能に支持している。弁体１４は、シャフト１５の先端部に形成されたピン１５ａに対して溶接により固定され、流路１１内に配置されている。なお、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの接合部分に関する詳細については、後述する。
【００２２】
エンドフレーム３６は、弁ハウジング３５に対し複数のクリップ３９（図１，２参照）により固定されている。図７と図８に示すように、シャフト１５の基端部１５ｂには、メインギヤ４１が固定されている。弁ハウジング３５とメインギヤ４１との間には、リターンスプリング４０が設けられている。
【００２３】
図７に示すように、モータ３２は、弁ハウジング３５に形成された収容凹部３５ａに収容されて固定されている。モータ３２は、弁体１４を開閉駆動するために減速機構３３を介してシャフト１５に駆動連結されている。すなわち、モータ３２の出力軸には、モータギヤ４３が固定されている。このモータギヤ４３は、中間ギヤ４２を介してメインギヤ４１に駆動連結されている。モータ３２は、シャフト１５を開弁、および、閉弁方向に回転させる駆動力を発生させる。
【００２４】
中間ギヤ４２は、二段ギヤであり、ピンシャフト４４を介して弁ハウジング３５に回転可能に支持されている。中間ギヤ４２には、モータギヤ４３とメインギヤ４１が駆動連結されている。本実施形態では、メインギヤ４１と中間ギヤ４２とモータギヤ４３は、軽量化のために樹脂材料より形成されている。
【００２５】
このような構成のＥＧＲ弁１は、図３に示すような弁体１４の全閉状態から、モータ３２に通電させると、モータ駆動力によりモータギヤ４３が正方向（弁体１４を開弁させる方向）へ回転して、その回転が中間ギヤ４２により減速されてメインギヤ４１に伝達される。そして、メインギヤ４１に固定されるシャフト１５が、リターンスプリング４０により発生する力であって閉弁方向へ付勢するリターンスプリング力に抗して、中心軸Ｌｓを中心に回転することにより、図４の矢印で示すように弁体１４が回転して流路１１が開かれる。そして、その後、弁体１４が回転する途中でモータ３２に印加させる駆動電圧が一定に維持されると、そのときの弁体１４の回転位置にてモータ駆動力とリターンスプリング力とが均衡して、弁体１４は所定開度に保持される。
【００２６】
次に、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの接合部分について説明する。
【００２７】
本実施形態では、図９〜図１１に示すように、弁体１４は、貫通孔２１を備えている。貫通孔２１は、弁体１４の径方向（図１０の左右方向）について、弁体１４を貫通して形成されている。そして、シャフト１５のピン１５ａが貫通孔２１の内部に挿入された状態で、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａが溶接されている。具体的には、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの接合部分において、溶接部５１と非溶接部５２が形成されている。なお、本実施形態では、貫通孔２１の内周面２１ａは、例えば、円形状に形成されている。また、シャフト１５のピン１５ａの外周面２２は、例えば、円形状、または、一部が削られた円形状に形成されている。
【００２８】
溶接部５１は、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａが溶接されている部分である。この溶接部５１は、図１０に示すように、直線状接触部位５３の位置に形成されている。
【００２９】
ここで、直線状接触部位５３は、図１２に示すように、シャフト１５の外周面２２における周方向の少なくとも一部であって貫通孔２１の内周面２１ａよりも曲率が大きい大曲率部分２２ａと、貫通孔２１の内周面２１ａとが接触している部分である。そして、直線状接触部位５３は、図１０に示すように、シャフト１５の中心軸Ｌｓ方向に沿って直線状に形成されている。すなわち、直線状接触部位５３は、シャフト１５の外周面２２における大曲率部分２２ａと貫通孔２１の内周面２１ａが、シャフト１５の中心軸Ｌｓ方向について直線状に接触している部分である。
【００３０】
なお、大曲率部分２２ａは、シャフト１５の外周面２２における周方向の一部に形成されていてもよく、また、シャフト１５の外周面２２における周方向の全体に形成されていてもよい。すなわち、シャフト１５の外周面２２の曲率は、外周面２２の周方向の一部だけ、または、外周面２２の周方向の全周に亘って、貫通孔２１の内周面２１ａの曲率よりも大きい。
【００３１】
また、図１２は、シャフト１５の外周面２２における大曲率部分２２ａと貫通孔２１の内周面２１ａにおける曲率の大きさを、説明の便宜上、模式的に示したものであり、特に図示したような曲率に限定されるものではない。
【００３２】
また、非溶接部５２は、図１０と図１１に示すように、直線状接触部位５３における溶接部５１に対するシャフト１５の中心軸Ｌｓ方向の両側の位置において、溶接部５１に隣接して形成されている。この非溶接部５２においては、図１１に示すように、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａは、接触しているが、溶接されていない。
【００３３】
このように本実施形態では、溶接部５１の両側に非溶接部５２が形成されている。そのため、溶接部５１の形成時、すなわち、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接時において、溶接部５１にて溶接による熱収縮が発生しても、非溶接部５２において弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの接触状態が確保されているので、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａは、前記の熱収縮による影響を受け難く、溶接部５１側へ引っ張られ難くなる。したがって、弁体１４とシャフト１５の（相対的な）位置ズレや傾きが生じ難い。なお、非溶接部５２の長さは、例えば、溶接部５１の長さに対して１／３〜１／４の大きさとする。そして、このように非溶接部５２の長さを規定することにより、溶接部５１の長さが十分に確保されるため、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａとの接合強度が確保される。
【００３４】
また、本実施形態では、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａを溶接する箇所は溶接部５１の一カ所で済み、かつ、直線状接触部位５３にてシャフト１５の中心軸Ｌｓ方向への１回の溶接作業を行うだけで済む。このようにして、本実施形態では、溶接箇所の長さを短くし、かつ、溶接作業を行う回数を減らした。そのため、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接作業に要する時間を短縮できる。また、溶接時に発生する熱収縮により弁体１４とシャフト１５のピン１５ａに作用する応力を低減できる。
【００３５】
また、本実施形態では、図１３に示すように、シャフト１５は、当該シャフト１５の中心軸Ｌｓ方向において、位置決め用の基準位置Ｘが規定されている。この基準位置Ｘは、ＥＧＲ弁１内にてシャフト１５を中心軸Ｌｓ方向の所定の位置に位置決めするための基準となる位置である。ここでは、例えば、ＥＧＲ弁１内において、シャフト１５は、その基準位置Ｘが第１軸受３７におけるシャフト１５のピン１５ａ側の面の位置に配置されるようにして、位置決めされている。
【００３６】
そして、本実施形態では、溶接部５１は、当該溶接部５１におけるシャフト１５の中心軸Ｌｓ方向についての基準位置Ｘ側の端部において、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接を行ったときに溶接を開始した部分である溶接開始部５１ａを備えている。一方、溶接部５１は、当該溶接部５１におけるシャフト１５の中心軸Ｌｓ方向についての基準位置Ｘとは反対側の端部、すなわち、シャフト１５のピン１５ａの先端部１５ｃ側の端部において、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接を行ったときに溶接を終了した部分である溶接終了部５１ｂを備えている。
【００３７】
このように、本実施形態では、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接時において、シャフト１５の中心軸Ｌｓ方向について、基準位置Ｘ側から溶接を開始し、基準位置Ｘとは反対側、すなわち、シャフト１５のピン１５ａの先端部１５ｃ側に向かって溶接を行う。すなわち、本実施形態では、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接時における溶接進行方向は、基準位置Ｘ側からシャフト１５のピン１５ａの先端部１５ｃ側に向かう方向、すなわち、基準位置Ｘ側から離れる方向としている。
【００３８】
ここで、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接時における溶接進行方向を、図１４に示すように、本実施形態とは反対方向、すなわち、シャフト１５のピン１５ａの先端部１５ｃ側から基準位置Ｘ側に向かう方向とする比較例を考える。なお、このとき、弁座１３に弁体１４を当接させておいた状態で溶接を行うとする。
【００３９】
すると、この比較例では、基準位置Ｘ側に向かって溶接部位が進行するので、基準位置Ｘ側に向かって徐々に溶接による熱収縮が発生していく。そのため、図１４に示すように、シャフト１５の基準位置Ｘ側の部分、すなわち、シャフト１５の基端部１５ｂ側の部分が、溶接により発生する熱収縮により、シャフト１５のピン１５ａの先端部１５ｃ側に引っ張られてしまう。したがって、基準位置Ｘは、第１軸受３７の位置からピン１５ａの先端部１５ｃ側にズレてしまう。このように、比較例では、シャフト１５の基準位置Ｘの位置ズレが生じてしまい、シャフト１５がＥＧＲ弁１内における所定の位置に配置されないことになってしまう。
【００４０】
これに対して、本実施形態では、前記の図１３に示すように、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接時の溶接進行方向は、基準位置Ｘ側からシャフト１５のピン１５ａの先端部１５ｃ側に向かう方向、すなわち、基準位置Ｘ側から離れる方向としている。なお、このとき、弁座１３に弁体１４を当接させておいた状態で溶接を行うとする。すると、シャフト１５の中心軸Ｌｓ方向について、シャフト１５の基準位置Ｘとは反対側、すなわち、ピン１５ａの先端部１５ｃ側に向かって溶接部位が進行する。すると、本実施形態では、ピン１５ａの先端部１５ｃ側に向かって溶接部位が進行するので、ピン１５ａの先端部１５ｃ側に向かって徐々に溶接による熱収縮が発生していく。そのため、図１３に示すように、ピン１５ａの先端部１５ｃ側の部分において溶接による熱収縮が発生しうるが、基準位置Ｘ側、すなわち、シャフト１５の基端部１５ｂ側の部分において、溶接により発生する熱収縮による影響を受け難い。したがって、基準位置Ｘは、第１軸受３７の位置からズレない。このように、本実施形態では、基準位置Ｘの位置ズレが生じないので、シャフト１５がＥＧＲ弁１内における所定の位置に配置された状態を維持できる。なお、本実施形態では、ピン１５ａの先端部１５ｃが自由端とされているため、ピン１５ａの先端部１５ｃ側の部分において溶接による熱収縮が発生しやすくなっている。そのため、相対的に、シャフト１５の基端部１５ｂ側の部分において、溶接によって発生する熱収縮の影響をより一層受け難くなっている。
【００４１】
なお、図１３や図１４は、溶接により発生する熱収縮によるシャフト１５への影響を説明する便宜上、模式的に示した図であり、シャフト１５の収縮量を正確に示した図ではない。
【００４２】
また、本実施形態では、溶接部５１は、レーザ溶接により形成されている。これにより、溶接時に発生する熱は比較的少なくなるので、溶接部５１における熱収縮の発生を抑制できる。そのため、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａは、溶接時に発生する熱収縮により溶接部５１側へ引っ張られ難くなる。したがって、弁体１４とシャフト１５の位置ズレや傾きが生じ難い。
【００４３】
また、本実施形態では、直線状接触部位５３は、貫通孔２１の内周面２１ａにおける最上部２１ｂ（弁座１３から最も離れた部分、図９の最上部）の位置に形成されている。このようにして、直線状接触部位５３は、弁体１４の中心軸Ｌｖ上の位置に形成されている。これにより、弁体１４とシャフト１５のピン１５ａの溶接による熱収縮が発生しても、弁体１４の径方向（シャフト１５の径方向）の位置ズレが生じ難い。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
１  ＥＧＲ弁
２  弁部
３  駆動機構部
１３  弁座
１４  弁体
１５  シャフト
１５ａ  ピン
１５ｃ  先端部
２１  貫通孔
２１ａ  内周面
２１ｂ  最上部
２２  外周面
２２ａ  大曲率部分
３７  第１軸受
５１  溶接部
５１ａ  溶接開始部
５１ｂ  溶接終了部
５２  非溶接部
５３  直線状接触部位
Ｌｓ  （シャフトの）中心軸
【図１】
0006673729.tif 000002
【図２】
0006673729.tif 000003
【図３】
0006673729.tif 000004
【図４】
0006673729.tif 000005
【図５】
0006673729.tif 000006
【図６】
0006673729.tif 000007
【図７】
0006673729.tif 000008
【図８】
0006673729.tif 000009
【図９】
0006673729.tif 000010
【図１０】
0006673729.tif 000011
【図１１】
0006673729.tif 000012
【図１２】
0006673729.tif 000013
【図１３】
0006673729.tif 000014
【図１４】
0006673729.tif 000015