(57)【要約】【課題】排気ガス再循環バルブの構成を簡素化し、イニシャライズをより一層高精度に行う。【解決手段】排気ガス再循環バルブ１５０は、弁基部２２とハウジング２４との間に挟持され、流通する排気ガスを遮断する弁カバー４２と、前記駆動部２６の駆動作用下に回動し、軸線方向に沿って変位する駆動軸７４と、前記駆動軸７４と連結部７８を介して一体的に嵌合される弁軸７６と、前記弁カバー４２と弁軸７６との間に介装され、弁軸７６を上方に付勢するとともに、弁カバー４２から漏出する排気ガスをシールするリーク防止ばね８２と、駆動軸７４を常に開弁方向へと付勢するバックラッシュ除去ばね１５２とを備える。【選択図】図２
2004052653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの循環通路と前記通路内に設けられる弁座とを有する弁基部と、
前記弁座に離間・着座することにより前記通路を開閉する弁体と、
前記弁体に一端部が連結される弁軸と、
前記弁基部と連結されるハウジングと、
前記ハウジング内部に配設され、電気信号により駆動される駆動部と、
前記駆動部の駆動作用下に駆動ねじ部を介して軸線方向に沿って変位する駆動軸と、
前記弁軸と駆動軸とを一体的に連結する連結部と、
からなる排気ガス再循環バルブであって、
前記弁軸は、前記連結部によってのみ半径方向への変位が規制され、前記駆動ねじ部を常に開弁する方向に付勢するバックラッシュ除去ばねを備えることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
【請求項２】
排気ガスの循環通路と前記通路内に設けられる弁座とを有する弁基部と、
前記弁座に離間・着座することにより前記通路を開閉する弁体と、
前記弁体に一端部が連結される弁軸と、
前記弁基部と連結されるハウジングと、
前記ハウジング内部に配設され、電気信号により駆動される駆動部と、
前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する駆動軸と、
前記弁軸と駆動軸とを一体的に連結する連結部と、
からなる排気ガス再循環バルブであって、
前記弁軸は、前記連結部によってのみ半径方向への変位が規制され、
前記弁基部とハウジングとの間に配設される弁カバーと、
前記弁カバーと前記弁軸のフランジ部との間に配設され、前記通路内を流通する排気ガスの漏出を防止するシール手段としての皿ばね状のリーク防止ばねを設けることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
【請求項３】
請求項１記載の排気ガス再循環バルブにおいて、
前記弁基部と前記ハウジングとの間に弁カバーを配設するとともに、前記弁カバーと前記弁軸のフランジ部との間に配設され、前記通路内を流通する排気ガスの漏出を防止する金属製材料からなるリーク防止ばねを設けることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
【請求項４】
請求項１または３記載の排気ガス再循環バルブにおいて、
前記駆動部の軸線方向への駆動力をＦ１とし、前記弁体が前記駆動部に向かって変位して弁開状態となる場合、前記リーク防止ばねのばね力をＦ４とし、前記駆動軸と前記弁軸との間に介装され、前記連結部内で両者を離間するように付勢する連結ばねのばね力をＦ２とし、Ｆ２＞Ｆ１およびＦ２＞Ｆ４の関係を充足するように設定されることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
【請求項５】
請求項１または３記載の排気ガス再循環バルブにおいて、
前記弁体が前記駆動部と反対方向に向かって変位して弁開状態となる場合、前記リーク防止ばねのばね力をＦ４とし、前記駆動軸と前記弁軸との間に介装され、前記連結部内で両者を離間するように付勢する連結ばねのばね力をＦ２とし、前記バックラッシュ除去ばねのばね力をＦ３とし、Ｆ２＞Ｆ４およびＦ３＞Ｆ４の関係を充足するように設定されることを特徴とする排気ガス再循環バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス再循環バルブに関し、一層詳細には、弁体が弁座に着座した後に駆動部がさらに駆動ねじ部のバックラッシュの分だけ駆動することを防止するとともに、排気ガスがハウジングの内部に漏出することを防止することが可能な排気ガス再循環バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、内燃機関から排出される有害成分を除去するために、排気ガス再循環バルブが用いられている。この排気ガス再循環バルブは、内燃機関から排出される排気ガスを吸気系に再循環させ、前記排気ガス中に含まれるＮＯｘ等の有害成分を減少させるために、前記内燃機関の吸気系と排気系とを連通させる機能を有する。
【０００３】
一般的に、排気ガス再循環バルブは、内燃機関の吸気系と排気系とを連通させる再循環通路を開閉する弁本体と、コイルに通電しロータに発生する電磁力によって、前記弁本体に連結された弁軸を駆動して変位動作を行う駆動装置とから構成される。前記駆動装置には、ソレノイド式やステップ式モータが採用されている。
【０００４】
例えば、図９に示されるように、この排気ガス再循環バルブ１では、入力ポート２と出力ポート３とを連通する還流通路４を有するハウジング５と、前記ハウジング５の上部に連結されるモータハウジング６と、前記モータハウジング６の内部に設けられ、電気信号によって回動駆動するステップ式モータ７と、前記モータ７の内部に螺合され、前記モータ７の回動運動を直線運動に変換するモータシャフト８と、前記モータシャフト８にジョイント９を介して一体的に連結されるバルブシャフト１０と、前記バルブシャフト１０の一端部に設けられ、モータ７の回動作用下に前記還流通路４内に設けられるバルブシート１１を開閉するバルブ１２とからなる。
【０００５】
前記モータ７は、電気信号が供給されることにより励磁されるステ―タ１３と、前記ステ―タ１３の励磁作用下に回動する回転体１４とからなり、前記回転体１４の内部に形成された雌ねじ１５にモータシャフト８の外周面に形成された雄ねじ１６が螺合され、前記回転体１４の回動作用下にモータシャフト８が軸線方向に沿って変位する。
【０００６】
例えば、図１０および図１１に示されるように、前記回転体１４とモータシャフト８の関係の如く、雄ねじ１６と雌ねじ１５とが螺合されている場合、一般的に前記雄ねじ１６と雌ねじ１５との間には所定間隔のクリアランスＡ（バックラッシュ）が設けられている。すなわち、雄ねじ１６と雌ねじ１５との間にクリアランスＡを設けることにより、回転体１４がモータシャフト８に対して円滑に回動することができる。
【０００７】
図９に示されるように、前記バルブシャフト１０には、モータシャフト８が連結される他端部側にジョイント９の下側に半径外方向に拡径したスプリングホルダ部１７が形成され、前記スプリングホルダ部１７とハウジング５との間に介装されるリターンスプリング１８によって前記バルブ１２がバルブシート１１に着座して閉弁する方向に付勢されている。なお、前記バルブシャフト１０は、ハウジング５の内部に装着されたブッシュ１９ａによって軸線方向に沿って支持されている。なお、前記ブッシュ１９ａによって還流通路４の内部の排気ガスがハウジング５のモータ７側に漏出することを遮断している。
【０００８】
また、前記モータシャフト８は、モータハウジング６の内部に装着されたブッシュ１９ｂによって軸線方向に沿って支持されている。
【０００９】
さらに、２つのブッシュ１９ａ、１９ｂによってモータシャフト８とバルブシャフト１０とをそれぞれガイドし、バルブシャフト１０と一体的に連結されるバルブ１２をバルブシート１１に着座させるように構成されている。
【００１０】
ところで、一般的に、モータ７に印加されるパルス数によってバルブ１２の変位位置の検出を行っているが、前記パルス数と変位位置とを対応させるため、あるいは使用条件によって前記モータ７のパルス数とバルブ１２の変位位置との関係にずれが生じるため、一定期間毎に前記モータ７のパルス数とバルブ１２の変位位置との関係を初期化して再設定するイニシャライズを行っている。詳細には、例えば、バルブ１２がバルブシート１１に着座した状態において前記モータ７のパルス数を初期化するようにしている。
【００１１】
その際、バルブ１２がバルブシート１１より離間している弁開状態、およびバルブ１２がバルブシート１１に着座した弁閉状態において、リターンスプリング１８のばね力によってモータシャフト８の雄ねじ１６のねじ山１６ａの下面Ｂが回転体１４の雌ねじ１５のねじ溝１５ａの下面Ｃに当接している状態にある（図１１参照）。すなわち、モータシャフト８が、一体的に連結されたバルブシャフト１０を介してリターンスプリング１８によって下方に押圧されているため、図１１に示されるように、前記雄ねじ１６のねじ山１６ａの上面Ｄと雌ねじ１５のねじ溝１５ａの上面Ｅとの間に所定間隔のクリアランスＡが形成されている状態にある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術に係る排気ガス再循環バルブ１においては、バルブ１２をバルブシート１１に着座させた状態においてモータ７のパルス数を設定するイニシャライズを行う場合、前記バルブ１２がバルブシート１１に着座した後に前記モータ７がさらに駆動される。詳細には、バルブ１２がバルブシート１１に着座してバルブシャフト１０の軸線方向に沿った下方への変位が規制されているため、バルブシャフト１０が変位しないにもかかわらず、バルブ１２がクリアランスＡだけバルブシート１１に着座した時点よりさらにモータ７が余分に回動する。
【００１３】
この場合、モータ７が余分に回動することにより、バルブ１２が軸線方向に変位していないにもかかわらずモータ７の回動作用下にパルス数のみが増加してしまい、バルブ１２の変位位置と、モータ７に印加されるパルス数とが一致しないという不具合が生じる。これは、リターンスプリング１８を常に閉弁する方向に付勢しているためであり、その結果、正確なイニシャライズを行うことができないという問題がある。
【００１４】
また、バルブシャフト１０の外周面には、排気ガスによってカーボン等が付着するため該バルブシャフト１０が軸線方向に沿って変位する際、ブッシュ１９ａとバルブシャフト１０との間における摺動抵抗が大きくなり、前記バルブシャフト１０を円滑に摺動させることが困難となる不具合がある。そのため、前記摺動抵抗に打ち勝つためにばね力の大きなリターンスプリング１８が必要となるとともに、それに伴って駆動力を大きくする必要性からモータが大型化する。
【００１５】
さらにブッシュ１９ａ、１９ｂを廃止するとバルブシャフトがガイドされず、かつ排気ガスがモータ側へ漏出するという不具合がある。
【００１６】
本発明は、前記の種々の不具合等を考慮してなされたものであり、駆動軸および弁軸のがたつきを阻止することにより弁軸の変位動作をより一層円滑にするとともに、正確なイニシャライズを行うことが可能な排気ガス再循環バルブを提供することを目的とする。
【００１７】
また、弁軸の軸線方向に沿った摺動抵抗を削減するとともに、排気ガスの漏出を防止する。すなわち、弁軸をガイドする部材、弁軸を閉弁位置に復帰させるリターンスプリングを廃止することが可能な排気ガス再循環バルブを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、排気ガスの循環通路と前記通路内に設けられる弁座とを有する弁基部と、
前記弁座に離間・着座することにより前記通路を開閉する弁体と、
前記弁体に一端部が連結される弁軸と、
前記弁基部と連結されるハウジングと、
前記ハウジング内部に配設され、電気信号により駆動される駆動部と、
前記駆動部の駆動作用下に駆動ねじ部を介して軸線方向に沿って変位する駆動軸と、
前記弁軸と駆動軸とを一体的に連結する連結部と、
からなる排気ガス再循環バルブであって、
前記弁軸は、前記連結部によってのみ半径方向への変位が規制され、前記駆動ねじ部を常に開弁する方向に付勢するバックラッシュ除去ばねを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、弁軸は連結部によってのみ半径方向への変位を規制されるため、弁軸をガイドする部材が不要となる。また、弁軸を円滑に動作させることができるとともに、リターンスプリングを廃止することができる。
【００２０】
また、バックラッシュ除去ばねを開弁方向に付勢させるため開弁作動時と閉弁する際の突き当て時においてバックラッシュの方向が逆転することがなく、高精度なイニシャライズを行うことができる。
【００２１】
また、本発明は、排気ガスの循環通路と前記通路内に設けられる弁座とを有する弁基部と、
前記弁座に離間・着座することにより前記通路を開閉する弁体と、
前記弁体に一端部が連結される弁軸と、
前記弁基部と連結されるハウジングと、
前記ハウジング内部に配設され、電気信号により駆動される駆動部と、
前記駆動部の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する駆動軸と、
前記弁軸と駆動軸とを一体的に連結する連結部と、
からなる排気ガス再循環バルブであって、
前記弁軸は、前記連結部によってのみ半径方向への変位が規制され、
前記弁基部とハウジングとの間に配設される弁カバーと、
前記弁カバーと前記弁軸のフランジ部との間に配設され、前記通路内を流通する排気ガスの漏出を防止するシール手段としての皿ばね状のリーク防止ばねを設けることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、弁軸をガイドする部材を設けずに前記弁カバーを設けることにより、循環通路を流通する排気ガスおよび排気ガスの熱を遮断することができるとともに、前記弁カバーと前記弁軸のフランジ部との間で平面密着してシールすることにより、従来の弁軸をガイドする部材に設けられていた摺動クリアランスがなく、排気ガスを好適に遮断することができる。従って、弁軸と軸線方向に摺動する駆動軸の摺動抵抗となることがなく弁軸を円滑に変位させることができる。またその際、リーク防止ばねを皿ばね状のばね部材とすることにより低荷重でかつ耐久性にも優れる。
【００２３】
さらに、前記弁基部と前記ハウジングとの間に弁カバーを配設するとともに、記弁カバーと前記弁軸のフランジ部との間に配設され、前記通路内を流通する排気ガスの漏出を防止する金属製材料からなるリーク防止ばねを設けることにより、前記弁カバーによって通路を流通する排気ガスや排気ガスの熱を遮断することができ、且つ前記弁カバーと前記弁軸のフランジ部との間から漏出する排気ガスを好適に遮断することができる。その際、前記リーク防止ばねを金属製材料から形成することにより耐久性が低下することがない。
【００２４】
さらにまた、前記駆動部の軸線方向への駆動力をＦ１とし、前記弁体が前記駆動部に向かって変位して弁開状態となる場合、前記リーク防止ばねのばね力をＦ４とし、前記駆動軸と前記弁軸との間に介装され、前記連結部内で両者を離間するように付勢する連結ばねのばね力をＦ２とし、Ｆ２＞Ｆ１およびＦ２＞Ｆ４の関係を充足するように設定することにより、弁体を弁座に着座させてイニシャライズを行う際、弁軸が連結部に対して軸線方向に変位することや、駆動ねじ部のバックラッシュの方向が逆転することがないため、正確なイニシャライズを行うことができる。
【００２５】
またさらに、前記弁体が前記駆動部と反対方向に向かって変位して弁開状態となる場合、前記リーク防止ばねのばね力をＦ４とし、前記駆動軸と前記弁軸との間に介装され、前記連結部内で両者を離間するように付勢する連結ばねのばね力をＦ２とし、前記バックラッシュ除去ばねのばね力をＦ３とし、Ｆ２＞Ｆ４およびＦ３＞Ｆ４の関係を充足するように設定することにより、弁体を弁座に着座させてイニシャライズを行う際、弁軸が連結部に対して軸線方向に変位することや、駆動ねじ部のバックラッシュの方向が逆転することがないため、正確なイニシャライズを行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る排気ガス再循環バルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００２７】
図１において、参照符号２０は、本発明の第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す。
【００２８】
排気ガス再循環バルブ２０は、図示しない内燃機関から排出された排気ガスを吸気系に再循環させる通路が形成される弁基部２２と、前記弁基部２２の上部に連結される円筒状のハウジング２４と、前記ハウジング２４の内部に設けられる駆動部２６と、前記駆動部２６の駆動作用下に排気ガスの連通状態を相互に切り換える弁機構部２８とからなる。
【００２９】
前記弁基部２２は、下面の略中央部に図示しない内燃機関の排気系と接続される入口ポート（循環通路）３０が形成され、前記入口ポート３０より離間し、図示しない内燃機関の吸気系に接続される出口ポート（循環通路）３２が形成されている。なお、前記入口ポート３０と出口ポート３２は、前記入口ポート３０の上部側に画成された弁孔（循環通路）３４と、出口ポート３２の上方に中央部に向かって円弧状に形成された再循環通路（循環通路）３６とによって連通される。
【００３０】
前記入口ポート３０には、環状の弁座３８が配設され、前記弁座３８の略中央の連通孔４０には、弁孔３４および入口ポート３０を挿通する後述する弁軸７６の先端部が挿入される。
【００３１】
前記弁基部２２とハウジング２４との接合面の略中央部には、金属製材料からなる弁カバー４２が前記弁孔３４を閉塞するように挟持されている。前記弁カバー４２の略中央部には、前記弁軸７６が挿通される孔部４４が形成され、前記弁カバー４２によって弁基部２２の弁孔３４に連通される排気ガスがハウジング２４の内部に進入することを防止するとともに、高温の排気ガスの熱がハウジング２４の内部へ伝達されることを防止している。なお、前記弁軸７６は、軸心が孔部４４の軸心と一致するように装着され、前記孔部４４の直径は、弁軸７６が軸線方向に変位する際に接触することがないように弁軸７６の外周径より若干大きく形成されている。
【００３２】
また、前記弁カバー４２の外周側には、環状のガスケット４６が前記弁基部２２とハウジング２４との間に挟持され、前記弁基部２２の内部と前記ハウジング２４の内部との気密を保持している。なお、前記弁基部２２と前記ハウジング２４とは、複数のねじ部材４８を介して一体的に連結されている。
【００３３】
前記弁基部２２の上部に連結されるハウジング２４の側面には、図示しない電源から駆動部２６に電流を供給するための図示しないコネクタが接続されるコネクタ接続部５０が形成されている。
【００３４】
前記ハウジング２４の上部には、ハウジングカバー５２が図示しないねじ部材を介して装着され、前記ハウジングカバー５２の環状溝に装着されるシール部材５４によってハウジング２４の内部の気密を保持している。
【００３５】
前記ハウジングカバー５２の略中央部には、下方に向かって所定長だけ下方に突出した突出部５６が形成され、前記突出部５６の内部のガイド孔５８には後述する駆動軸７４の一端部を軸線方向に支持する円筒状の第１ガイド部材６０が装着されている。
【００３６】
前記駆動部２６には、例えば、ステッピングモータ６２が採用され、前記ステッピングモータ６２は、図示しない電源から供給される電流によって付勢・滅勢されるステータ６４と、ハウジング２４の内部の上下２箇所に装着された軸受６６ａ、６６ｂによって回動自在に支持され、図示しない電源から供給される電流の作用下に所定方向に回転する円筒状のロータ６８とからなる。前記ロータ６８の内部に形成される雌ねじ部７０には、後述する駆動軸７４が変位自在に螺合されている。
【００３７】
弁機構部２８は、ハウジング２４の前記駆動部２６の下方に形成される空間部７２に配設され、前記ステッピングモータ６２のロータ６８に螺合されて軸線方向に沿って変位自在に設けられる駆動軸７４と、前記駆動軸７４に一体的に連結され、前記駆動軸７４の変位作用下に弁座３８に着座する弁軸７６と、前記駆動軸７４と弁軸７６とを一体的に連結する連結部７８とからなる。また、前記弁軸７６の略中央部には、半径外方向に拡径した拡径部８０が一体的に形成され、前記拡径部８０と弁カバー４２の上面との間に排気ガスの漏出を防止するシール手段としてのリーク防止ばね８２が介装され、前記リーク防止ばね８２は、駆動軸７４を常に開弁方向に付勢するバックラッシュを除去するばね部材としての機能も兼ね備えている。なお、排気ガスの漏出防止およびバックラッシュの除去のいずれの機能も小さなばね力で十分である。
【００３８】
前記リーク防止ばね８２は、金属製材料により薄肉の皿ばね状に形成され、略中央部の孔部８３に弁軸７６が挿通されている。そのため、リーク防止ばね８２は、弁カバー４２の上面と弁軸７６のフランジ部の下面と弾性的に密着するように当接し、弁孔３４に連通する排気ガスが弁カバー４２の孔部４４を介して漏出することを防止するシール機能を有している。
【００３９】
また、前記リーク防止ばね８２を弁カバー４２の上面と拡径部８０の下面とにそれぞれ当接するように配設することにより、弁軸７６の外周面と接触せずに十分なクリアランスを有するため、弁軸７６が軸線方向に沿って変位する際にリーク防止ばね８２が摺動抵抗となることがない。また、弁カバー４２の上面および拡径部８０の下面という平面上でシールすることができるため、より好適に弁孔３４の内部の気密を保持することが可能となる。
【００４０】
さらに、弁軸７６が排気ガスに晒されて高温になった際においても、リーク防止ばね８２が金属製材料により形成されているため耐久性が低下することがない。なお、前記リーク防止ばね８２は、単一の湾曲する板材に限定されるものではなく、前記リーク防止ばね８２を複数個積み重ねて介装してもよい。
【００４１】
さらにまた、リーク防止ばね８２の一端部を保持する拡径部８０は、弁軸７６との一体形状に限定されるものではなく、図７に示されるように、弁軸７６の上部に縮径した小径部８５を連結部７８に挿入するように形成し、前記小径部８５の外周面に形成されたねじ部に円盤状のプレート部材８７を螺合することにより、弁軸７６と前記プレート部材８７とを一体的に連結して、前記プレート部材８７の下面と弁カバー４２の上面との間にリーク防止ばね８２を介装するようにしてもよい。その際、リーク防止ばね８２を弁軸７６の小径部８５に挿入し、その後、プレート部材８７を小径部８５に螺合することによってリーク防止ばね８２が介装される。
【００４２】
その結果、前記プレート部材８７の下面と弁軸７６の大径部の端面とが当接しているため、前記大径部の端面とプレート部材８７とによって気密が保持され、弁軸７６と拡径部８０とを一体的に形成した場合と略同等のシール機能を営むことができる。
【００４３】
さらにまた、前記リーク防止ばね８２は、薄肉の軸心方向に膨出した皿ばね状とすることにより、弁軸７６を上方へ押圧するばね力を小さく設定することが容易である。
【００４４】
図１に示されるように、ハウジング２４に画成される前記空間部７２は、一側面側に外部と連通する開口部８４を有するとともに、前記開口部８４と対向する反対の側面には、冷却用通路８６が形成され、前記開口部８４と同様に外部に連通している。すなわち、開口部８４および冷却用通路８６を介して空間部７２に常に外気が流入するため、排気ガスに晒されて高温となる弁軸７６を冷却することができる。
【００４５】
図６に示されるように、駆動軸７４にはロータ６８の雌ねじ部７０に螺合される雄ねじ部８８が外周面に刻設されている。なお、前記雌ねじ部７０および雄ねじ部８８は、駆動ねじ部８９として機能する。前記ロータ６８の雌ねじ部７０のねじ溝９０と駆動軸７４の雄ねじ部８８のねじ山９２との間には、所定間隔のクリアランスＦ（バックラッシュ）が設けられている。前記クリアランスＦによってロータ６８の回動作用下に駆動軸７４を円滑に軸線方向に変位させることができる。
【００４６】
詳細には、図１に示されるように、リーク防止ばね８２のばね力によって弁軸７６が上方に押圧されることにより、前記弁軸７６と一体的に連結される駆動軸７４も同様に上方に変位する。そのため、図６に示されるように、駆動軸７４の雄ねじ部８８のねじ山９２の上面９２ａが、螺合される雌ねじ部７０のねじ溝９０の上面９０ａと当接している状態となり、前記雄ねじ部８８のねじ山９２の下面９２ｂと雌ねじ部７０のねじ溝９０の下面９０ｂとの間に所定間隔のクリアランスＦが形成される。
【００４７】
また、図１に示されるように、駆動軸７４は、ハウジングカバー５２の略中央部のガイド孔５８に装着される円筒状の第１ガイド部材６０と、ハウジング２４の略中央部の貫通孔９３に装着される円筒状の第２ガイド部材９４とによって軸線方向に変位自在に保持されている。
【００４８】
前記駆動軸７４は、前記第１および第２ガイド部材６０、９４によって外周面を２箇所で支持されているため、前記駆動軸７４の軸心と弁座３８の連通孔４０の軸心との軸線と直交する方向へのずれから定義される同芯度と、該駆動軸７４の軸心と弁座３８の上面に対する直交状態から定義される直角度とを高精度に保持することができる。そして、駆動軸７４の前記同芯度および直角度を高精度に保持することにより、該駆動軸７４に一体的に連結される弁軸７６を弁座３８に対して直交させて正確に着座させることができる。なお、前記駆動軸７４は、図示しない回り止め手段によって前記ロータ６８に伴って一体的に回動することが防止されている。
【００４９】
前記駆動軸７４の下方側に形成される連結孔９６には、後述する弁軸７６の上部が嵌合されている。すなわち、弁軸７６は、駆動軸７４に対して半径方向に規制された状態となる。その結果、弁軸７６をガイドする部材（例えば、ブッシュ１９ａ）が不要となり摺動抵抗がなくなるため、大きな荷重が必要とされるリターンスプリング１８を廃止することができる。
【００５０】
さらに、前記弁軸７６の上部の外周には、第１環状溝９８を介して縮径自在に形成されるクリップ１００が装着され、前記クリップ１００が弁軸７６の第１環状溝９８と、連結孔９６の内周面に形成された第２環状溝１０２との間に係合されることにより、前記駆動軸７４と前記弁軸７６とを軸線方向に一体的に連結している。ここで、前記第１および第２環状溝９８、１０２の軸線方向に沿ったそれぞれの高さは、クリップ１００の軸線方向に沿った厚さより大きく形成される。
【００５１】
前記連結孔９６に挿入された弁軸７６の上面と連結孔９６との間のクリアランス１０４には、連結ばね１０６が前記弁軸７６と駆動軸７４とを互いに離間する方向に付勢するように介装されている。そのため、連結孔９６の内部における軸線方向のがたつきがない。また、クリップ１００と第１環状溝９８とがフランジ止めされているため、弁軸７６の弁座３８の上面に対する直角度が高精度に保証される。
【００５２】
また、連結ばね１０６のばね力Ｆ２は、駆動部の軸線方向の駆動力Ｆ１より大きく、かつリーク防止ばね８２のばね力Ｆ４より大きく設定されている（Ｆ２＞Ｆ１、Ｆ２＞Ｆ４）。なお、前記連結ばね１０６のばね力Ｆ２は通常時には外部に力を及ぼさない。また、リーク防止ばね８２のばね力Ｆ４を十分に小さく設定することができるため、ステッピングモータ６２が大型化することがない。
【００５３】
すなわち、弁体１０８が弁座３８に着座した後、さらに弁体１０８を弁座３８に対して突き当ててイニシャライズする際、ステッピングモータ６２の駆動力Ｆ１が連結ばね１０６のばね力Ｆ２に打ち勝ってずれることが防止される。同様にリーク防止ばね８２のばね力Ｆ４が連結ばね１０６のばね力Ｆ２に打ち勝ってずれることが防止されるため、開弁作動時に、弁体１０８を弁座３８に突き当てた弁閉状態における軸線方向へのずれが生じることがない。そのため、正確なイニシャライズを行うことができる。
【００５４】
前記弁軸７６の入口ポート３０側の下部には、該入口ポート３０の方向に向かって徐々に縮径するテーパ状の弁体１０８が連結され、前記弁体１０８が着座する前記弁座３８の連通孔４０は、前記弁体１０８とは反対に入口ポート３０に向かって徐々に拡径するように形成されている。すなわち、前記弁体１０８が弁座３８の連通孔４０を閉塞するように着座することによって前記入口ポート３０の開閉を行うことができ、入口ポート３０と出口ポート３２との連通状態を切り換えている。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。まず、図示しないエンジンを始動する際、ステッピングモータ６２のパルス数と弁体１０８の変位位置との関係を初期化して再設定（イニシャライズ）する際の動作並びに作用効果について説明する。
【００５６】
前記イニシャライズは、図５に示されるように、弁体１０８を弁座３８に突き当てた弁閉状態においてステッピングモータ６２（図１参照）のパルス数と弁体１０８の変位位置との関係を初期化して再設定することにより行われる。
【００５７】
図４に示されるように、弁体１０８が弁座３８より離間している際、もしくは図５に示されるように、弁体１０８が弁座３８に着座した際、駆動軸７４および弁軸７６がリーク防止ばね８２のばね力によって上方、すなわち開弁方向に押圧されているため、図６に示されるように、駆動軸７４の雄ねじ部８８のねじ山９２の上面９２ａが、ロータ６８の雌ねじ部７０のねじ溝９０の上面９０ａと当接した状態に常に保持されている。そして、弁体１０８が弁座３８に着座した後、さらにステッピングモータ６２を突き当てた状態で駆動させても、前記雄ねじ部８８のねじ山９２の上面９２ａと、前記雌ねじ部７０のねじ溝９０の上面９０ａとが当接している状態に保持されているため、駆動軸７４を下方に変位させる方向に前記ステッピングモータ６２がさらに回動することが防止される。すなわち、リーク防止ばね８２のばね力によって前記雄ねじ部８８のねじ山９２の下面９２ｂと、前記雌ねじ部７０のねじ溝９０の下面９０ｂとが、常に所定間隔離間している状態（クリアランスＦ）に保持されて開弁作動時と弁体１０８を弁座３８に突き当てた弁閉時とでバックラッシュの方向が逆転することがない。
【００５８】
その結果、ステッピングモータ６２が、弁体１０８が着座した時点より回動し過ぎることが防止されるため、弁体１０８が変位しない状態においてステッピングモータ６２の駆動に用いられるパルス数だけが増加することがなく、ステッピングモータ６２のパルス数と弁体１０８の変位位置とがずれてしまうことを阻止することができる。
【００５９】
その結果、常にステッピングモータ６２のパルス数と弁体１０８の変位量とを確実に一致させることができるため、正確なイニシャライズが可能となる。
【００６０】
このようにしてイニシャライズが設定された第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ２０は、図１に示されるように、弁体１０８が弁座３８の連通孔４０に着座して、入口ポート３０と出口ポート３２との連通が遮断された弁閉状態とする。
【００６１】
このような弁閉状態において、ハウジング２４のコネクタ接続部５０に接続された図示しないコネクタを介して図示しない電源よりステッピングモータ６２に電流が供給される。
【００６２】
前記電流がステータ６４に供給されることにより前記ステータ６４が励磁され、その励磁作用下にロータ６８が所定方向に回転する。そして、前記ロータ６８の中心に螺合された駆動軸７４が該ロータ６８の回動作用下に軸線方向に沿って上方に変位する。すなわち、ロータ６８の回動運動が駆動軸７４の軸線に沿った直線運動に変換される。その際、前記駆動軸７４は、第１および第２ガイド部材６０、９４によって前記駆動軸７４の軸心と弁座３８の連通孔４０の軸心との軸線と直交する方向へのずれから定義される同芯度と、該駆動軸７４の軸心と弁座３８の上面に対する直交状態から定義される直角度とが高精度に保持されているため、第１および第２ガイド部材６０、９４のガイド作用下に軸線方向に沿って高精度に変位することができる。
【００６３】
そして、前記駆動軸７４の連結孔９６に連結ばね１０６および係止部となる第１環状溝９８とクリップ１００を介して弁軸７６が一体的に連結されているため、弁軸７６の直角度および軸線方向の位置が高精度に保持され、駆動軸７４とともに弁軸７６が一体的に上方に変位し、前記弁軸７６の弁体１０８が上方に変位して弁座３８から離間することにより、入口ポート３０と出口ポート３２とが連通孔４０を介して連通した弁開状態となる。その結果、入口ポート３０から流入する排気ガスが弁孔３４、再循環通路３６を介して出口ポート３２から排出される。
【００６４】
その際、リーク防止ばね８２のシール作用下に弁孔３４に流入した排気ガスが弁カバー４２の孔部４４を介して空間部７２の内部に漏出することが防止される。また、前記リーク防止ばね８２は、金属製材料から形成されているため、排気ガスの高温作用下にも劣化することがない。
【００６５】
また、弁軸７６は、金属製材料から形成されているため、弁孔３４を流通する高温の排気ガスの作用下に高温となるが、前記ハウジング２４の空間部７２の開口部８４および冷却用通路８６から流入する外気によって弁軸７６の上部が冷却されるため、該弁軸７６の温度を好適に低下させることができる。
【００６６】
次に、前記ステッピングモータ６２に供給される電流の極性を前記とは逆転させることにより、弁開する際とは反対方向に前記ロータ６８が回転し、駆動軸７４がリーク防止ばね８２のばね力に抗して前記回動作用下に下方に変位する。その結果、弁軸７６も前記駆動軸７４と一体的に下方に変位するため弁体１０８が弁座３８に着座し、連通孔４０を閉塞することにより入口ポート３０と出口ポート３２との連通状態が遮断された弁閉状態なる。なお、前記弁軸７６は駆動軸７４の連結孔９６に嵌合されることにより駆動軸７４と弁軸７６との同芯度と、該弁軸７６の弁座３８の上面に対する直角度とが高精度に保持されているため、弁軸７６を弁座３８の連通孔４０に対して直交した状態で正確に着座させることができる。
【００６７】
以上により第１の実施の形態では、駆動軸７４がリーク防止ばね８２のばね力によって常に上方に、すなわち開弁方向に押圧されているため、ロータ６８の雌ねじ部７０と駆動軸７４の雄ねじ部８８との間に設けられるクリアランスＦ（バックラッシュ）の内部で駆動軸７４の軸線方向へのがたつきを防止することができるため、正確に作動する。
【００６８】
また、閉弁後、さらに突き当て駆動してもバックラッシュが逆転することがないため、ステッピングモータ６２のパルス数と弁体１０８の変位位置との関係を、より一層高精度に初期化して再設定するイニシャライズを行うことができる。すなわち、バックラッシュを除去する際に要するばね力を、従来のリターンスプリング１８のばね力と比較して小さく設定することができる。
【００６９】
さらに、弁軸７６の拡径部８０と弁カバー４２との間にリーク防止ばね８２を介装することにより、弁カバー４２の孔部４４を介して弁孔３４から空間部７２に排気ガスが漏出することを好適に遮断している。なお、前記リーク防止ばね８２は、金属製材料によって形成されているため、高温の排気ガスに晒された際においても耐久性が低下することなく好適にシールすることができる。
【００７０】
すなわち、シール手段としてのリーク防止ばね８２は、弁軸７６との摺動部分がないため摺動抵抗等による作動不良を生じることがない。また、リーク防止ばね８２は、平面に対して弾性的に密着するため排気ガスが漏出することを阻止することができる。
【００７１】
さらにまた、ハウジング２４の側面に弁軸７６が配設される空間部７２と連通する開口部８４と冷却用通路８６とを形成することにより、排気ガスによって高温に晒される弁軸７６を、外部から流入する外気によって弁軸７６の温度を好適に低下させることができる。すなわち、第１の実施の形態によれば、弁軸をガイドするブッシュ１９ａおよびリターンスプリング１８を廃止することができる。
【００７２】
次に、第２の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１５０を図２に示す。なお、以下に示す第２および第３の実施の形態において、上述した第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ２０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
この第２の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ１５０では、図２に示されるように、駆動軸７４の連結部７８の下端面と弁カバー４２の上面との間にバックラッシュ除去ばね１５２を介装して、駆動軸７４および弁軸７６を上方、すなわち開弁方向に変位させるように付勢している点で第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ２０と相違している。なお、それ以外の点に関しては図１に示される第１の実施の形態と同様である。
【００７４】
従って、連結ばね１０６のばね力Ｆ２は、駆動部の軸線方向の駆動力Ｆ１より大きく、かつリーク防止ばね８２のばね力Ｆ４より大きく設定される（Ｆ２＞Ｆ１、Ｆ２＞Ｆ４）。そのため、正確なイニシャライズを行うことができる。
【００７５】
すなわち、このように構成することにより、バックラッシュ除去ばね１５２のばね力によって駆動軸７４が常に上方、すなわち開弁方向に押圧されているため、ロータ６８の雌ねじ部７０と駆動軸７４の雄ねじ部８８との間に設けられるクリアランスＦ（バックラッシュ）内で駆動軸７４の軸線方向へのがたつきを防止することができ、かつ開弁方向と弁体１０８を弁座３８に突き当てた弁閉時とにおいてバックラッシュの方向が逆転することがない。
【００７６】
その結果、ステッピングモータ６２のパルス数と弁体１０８の変位位置との関係をより一層高精度に初期化して再設定するイニシャライズを行うことができる。なお、バックラッシュ除去ばね１５２のばね力Ｆ３は、従来のリターンスプリング１８と異なりバックラッシュのみを除去すればよいため小さく設定することができる。
【００７７】
また、弁軸７６の拡径部８０と弁カバー４２との間に介装されたリーク防止ばね８２によって弁カバー４２の孔部４４を介して弁孔３４から空間部７２に排気ガスが漏出することを好適に遮断している。この場合、前記リーク防止ばね８２が拡径部８０を介して弁軸７６を常時上方に押圧しているため、弁カバー４２の孔部４４から漏出する排気ガスの空間部７２への進入が遮断される。
【００７８】
なお、第２の実施の形態では、バックラッシュ除去ばね１５２をリーク防止ばね８２とは別個に設けているため、前記弁カバー４２の孔部４４と弁軸７６の外周面との間から漏出する排気ガスを遮断する手段は、拡径部８０と弁カバー４２の間に介装されるリーク防止ばね８２に限定されるものではなく、図８に示されるように、リーク防止ばね８２の代わりに弁カバー４２の上面に係合する支持部材１１０を設け、前記支持部材１１０の内部の貫通孔１１２に弁軸７６を挿通させるとともに、前記貫通孔１１２の内部の環状溝に環状のパッキン１１４を設けるようにしてもよい。
【００７９】
その結果、前記パッキン１１４が弁軸７６の外周面に当接することにより弁カバー４２の孔部４４と弁軸７６の外周面との間から漏出する排気ガスを遮断することができる。その際、前記支持部材１１０は金属製材料から形成されるとともに、前記パッキン１１４は耐熱性を有する材料によって形成されているため、高温の排気ガスに晒されることによって耐久性が低下することがなく、好適に弁孔３４の気密を保持することができる。
【００８０】
次に、第３の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ２００を図３に示す。
【００８１】
この第３の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ２００では、図３に示されるように、弁軸７６の先端部に連結される弁体２０２を入口ポート３０に向かって徐々に拡径するテーパ状に形成している点、および連結部７８の下方に半径外方向に拡径したフランジ部２０４を設け、弁体２０２を弁座３８から離間する方向、すなわち、駆動軸７４を開弁方向に付勢するバックラッシュ除去ばね（第３ばね部材）２０６を前記フランジ部２０４とハウジング２４の下面との間に介装している点で第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブ２０と相違している。
【００８２】
また、この場合、連結ばね１０６のばね力Ｆ２が、リーク防止ばね８２のばね力Ｆ４より大きく（Ｆ２＞Ｆ４）設定される点では第１および第２の実施の形態と同様であるが、図３に示されるように、第３の実施の形態では、さらに、バックラッシュ除去ばね２０６のばね力Ｆ３が、リーク防止ばね８２のばね力Ｆ４より大きく設定されている（Ｆ３＞Ｆ４）。
【００８３】
ここで、Ｆ３＞Ｆ４と設定するのは、リーク防止ばね８２およびバックラッシュ除去ばね２０６の付勢する方向が反対方向であるからである。すなわち、第１および第２の実施の形態に対して開弁方向が逆方向となっていることによる。この場合、閉弁方向からさらに上方に突き当て駆動した際においても、連結部７８の内部における弁軸７６の軸線方向のずれが発生しないため、駆動軸７４のバックラッシュによるずれのみを防止するようにすればよい。
【００８４】
従って、図３に示されるバックラッシュの方向は、図６に示されるバックラッシュの方向と反対方向となるが、開弁作動時および閉弁突き当て時において、バックラッシュの方向が逆転することがないため、正確なイニシャライズを行うことができる。
【００８５】
なお、本実施の形態では、連結部７８が連結ばね１０６を介して連結されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、直接フランジ結合するもの、テーパで密着させるもの、コレットによって結合されるものであってもよい。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００８７】
すなわち、従来設けられていたリターンスプリングおよび弁軸をガイドする部材が不要となるため、構成を簡素化するとともに、駆動部を小型化することができる。従って、弁軸に対する摺動抵抗がなくなるため該弁軸を円滑に変位させることができる。
【００８８】
また、ステッピングモータによるねじ駆動の場合においても、バックラッシュ除去ばねにより正確なイニシャライズを行うことができる。
【００８９】
さらに、皿ばね状のリーク防止ばねによって弁軸と該リーク防止ばねとを摺動させることなく排気ガスの漏出を防止することができるとともに、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す要部縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す要部縦断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る排気ガス再循環バルブを示す要部縦断面図である。
【図４】図１に示す排気ガス再循環バルブの動作説明図である。
【図５】図１に示す排気ガス再循環バルブの動作説明図である。
【図６】駆動軸の雄ねじ部とロータの雌ねじ部との螺合部分の拡大断面図である。
【図７】図１において弁軸の拡径部の代わりにプレート部材を連結した際の一部省略縦断面図である。
【図８】図２において第１ばね部材の代わりに支持部材を設けた際の一部省略縦断面図である。
【図９】従来技術に係る排気ガス再循環バルブの縦断面図である。
【図１０】図９に示す排気ガス再循環バルブの動作説明図である。
【図１１】図９に示す排気ガス再循環バルブの動作説明図である。
【符号の説明】
２０、１５０、２００…排気ガス再循環バルブ
２２…弁基部　　　　　　　　　　　２４…ハウジング
２６…駆動部　　　　　　　　　　　２８…弁機構部
３４…弁孔　　　　　　　　　　　　３８…弁座
４２…弁カバー　　　　　　　　　　４４…孔部
６２…ステッピングモータ　　　　　６８…ロータ
７２…空間部　　　　　　　　　　　７４…駆動軸
７６…弁軸　　　　　　　　　　　　７８…連結部
８０…拡径部　　　　　　　　　　　８２…リーク防止ばね
８６…冷却用通路　　　　　　　　　８８…雄ねじ部
９０…ねじ溝　　　　　　　　　　　９２…ねじ山
９４…第２ガイド部材　　　　　　　９６…連結孔
１００…クリップ　　　　　　　　　１０８、２０２…弁体
１５２、２０６…バックラッシュ除去ばね
【図１】
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【図２】
2004052653.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004052653.tif 000006
【図５】
2004052653.tif 000007
【図６】
2004052653.tif 000008
【図７】
2004052653.tif 000009
【図８】
2004052653.tif 000010
【図９】
2004052653.tif 000011
【図１０】
2004052653.tif 000012
【図１１】
2004052653.tif 000013