(57)【要約】      （修正有）【課題】着座時に大きな衝撃が生じないバルブシステムを提供すること。【解決手段】本発明のバルブシステムは、エアが流れる流路を区画するエア流通管と、開状態と閉状態との間で変位してエア流通管を流れるエアの流通を制御する弁体と、弁体を開状態あるいは閉状態の一方の状態に付勢する付勢部材と、駆動電圧が付与されたときに駆動して、弁体を開状態あるいは閉状態の他方の状態に変位する駆動手段と、駆動手段を駆動する駆動電圧が流れる電気回路中に、駆動手段と電気的に並列な状態でありかつ駆動手段に駆動電圧が流れたときに電圧が流れない逆方向となるようにもうけられたダイオードと、を有することを特徴とする。本発明のバルブシステムは、弁体の変位時に駆動手段が付勢部材による付勢力を緩和し、弁体の変位速度が低下し、弁体が着座するときの衝撃が小さくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エア流路中にもうけられ、開状態と閉状態との間で変位して該エア流路を流れるエアの流通を制御する弁体と、
該弁体を開状態あるいは閉状態の一方の状態に付勢する付勢部材と、
駆動電圧が付与されたときに駆動して、該弁体を開状態あるいは閉状態の他方の状態に変位する駆動手段と、
該駆動手段を駆動する該駆動電圧が流れる電気回路中に、該駆動手段と電気的に並列な状態でありかつ該駆動手段に駆動電圧が流れたときに電圧が流れない逆方向となるようにもうけられたダイオードと、
を有することを特徴とするバルブシステム。
【請求項２】
前記弁体は、前記エアが通過する前記エア流路の開口部に着座する弁体部と、該弁体部から突出した軸部と、をもつバルブである請求項１記載のバルブシステム。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記弁体を閉状態に付勢する請求項１記載のバルブシステム。
【請求項４】
前記駆動手段は、直流モータである請求項１記載のバルブシステム。
【請求項５】
二次エアシステム用バルブシステムである請求項１記載のバルブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の吸・排気系に用いられるバルブシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の排気系には、加圧された二次エアをエンジン（内燃機関）の排気管であって触媒（排ガス浄化用触媒）の上流に供給することにより、排気ガス中の未燃焼成分と二次エアの酸素により、冷えている触媒を早期活性化する二次エアシステムがもうけられるようになってきている。二次エアシステムは、冷間時のエンジンの始動直後のような触媒が冷えている時に駆動し、排気ガス中の未燃焼成分が二次エアで供給される酸素により化学反応を起こし、その化学反応時の熱で冷えている触媒を早期活性化する。
【０００３】
この二次エアシステムは、回転駆動して二次エアを供給するエアポンプ（二次エア供給装置）と、エアポンプと排気管を連通し二次エアが流通する二次エア流通管と、排気管の排気ガスがエアポンプ側に逆流することを防止するバルブ（弁体）と、を備えた構成を有している。そして、この二次エアシステムにおいてバルブの開閉駆動する手段としては、たとえば、モータの駆動力により行う方法がある。このような方法を用いたバルブシステムとしては、例えば、特許文献１〜２に開示されている。
【０００４】
特許文献１〜２には、モータと、ギアと、スプリングと、バルブと、を備えたバルブシステムが開示されている。バルブシステムは、スプリングがバルブを閉弁状態に維持されるように付勢力を付与している。そして、モータの駆動力をギアでバルブに伝達し、バルブを軸方向に変位して開弁する。この変位の方向は、バルブにスプリングにより付与される付勢力に反する方向である。そして、モータの駆動は、駆動電圧を供給することで開始される。駆動電圧の供給を停止するとスプリングの付勢力により、バルブが変位して閉状態となる。
【０００５】
しかしながら、このバルブシステムは、駆動電圧を急遮断してバルブが閉弁するため、バルブが変位して二次エア流通管等に衝突するように着座していた。つまり、着座するときに大きな衝撃が生じるという問題があった。この衝撃は、ギアやバルブなどの部品に伝達され、この衝撃によりこれらの部品に摩耗過多や、亀裂、折損などが発生するようになっていた。
【０００６】
また、このバルブシステムは、バルブが着座するときに衝撃だけでなく衝突音も発生し、騒音となっていた。
【特許文献１】特開平６−１７３７８３号公報
【特許文献２】特開平１１−６２７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、バルブの着座時に大きな衝撃が生じないバルブシステム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】
上記課題を解決するために本発明者はバルブシステムについて検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
【０００９】
本発明のバルブシステムは、エアが流れる流路を区画するエア流通管と、開状態と閉状態との間で変位してエア流通管を流れるエアの流通を制御する弁体と、弁体を開状態あるいは閉状態の一方の状態に付勢する付勢部材と、駆動電圧が付与されたときに駆動して、弁体を開状態あるいは閉状態の他方の状態に変位する駆動手段と、駆動手段を駆動する駆動電圧が流れる電気回路中に、駆動手段と電気的に並列な状態でありかつ駆動手段に駆動電圧が流れたときに電圧が流れない逆方向となるようにもうけられたダイオードと、を有することを特徴とする。
【００１０】
このような構成となることで、付勢部材（スプリング）の付勢力により弁体が変位するときに駆動手段には弁体を駆動するときと逆向きの力が加わり、この力により発電する。そして、発電した電圧がダイオードを介して再び駆動手段に流れる。このとき、駆動手段とダイオードとが電気的に並列な回路部分に発電された電圧が流れる。つまり、発電された電圧が駆動手段に流れ、駆動手段が駆動して再び弁体を付勢部材の付勢力に対向する方向に変位するようにする。この駆動手段の力により、付勢部材による付勢力が緩和され、弁体の変位速度が低下し、弁体が着座するときの衝撃が小さくなる。
【００１１】
請求項２に記載のバルブシステムは、請求項１に記載のバルブシステムにおいて、弁体は、エアが通過するエア流路の開口部に着座する弁体部と、弁体部から突出した軸部と、をもつバルブである。このような構成となることで、軸部ののびる方向にバルブが変位することで、閉状態と開状態の間で変位する。弁体部が開口部に着座することで閉状態となり、弁体部が開口部から離反することで開状態となる。
【００１２】
請求項３に記載のバルブシステムは、請求項１に記載のバルブシステムにおいて、付勢部材は、弁体を閉状態に付勢する部材である。このような構成となることで、付勢部材の付勢力により弁体が閉状態に付勢されるようになる。
【００１３】
請求項４に記載のバルブシステムは、請求項１に記載のバルブシステムにおいて、駆動手段は、直流モータである。駆動手段が直流モータとなることで、付勢部材の付勢力で弁体が変位するときに発電を行うことができる。
【００１４】
請求項５に記載のバルブシステムは、請求項１に記載のバルブシステムにおいて、二次エアシステム用バルブシステムである。本発明のバルブシステムは、特に二次エアシステムに用いることでその効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、具体的な実施例を用いて本発明を説明する。なお、以下の実施例は本発明の具体的な実施例であり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１６】
本発明の実施例として、二次エアシステム用バルブシステムを製造した。二次エアシステムは、加圧された二次エアをエンジン（内燃機関）の排気管であって触媒（排ガス浄化用触媒）の上流に供給して、排気中の未燃焼成分を二次エアで燃焼するシステムである。そして、二次エアシステム用バルブシステムは、加圧された二次エアをエンジンの排気管に供給する供給量を制御する。
【００１７】
（実施例）
本実施例のバルブシステムの構成を図１〜２に示した。
【００１８】
本実施例のバルブシステムは、ポペット弁２、モータ３、ギア４、スプリング５とを備えたバルブ装置１をもつ。
【００１９】
ポペット弁２は、二次エアが流れる二次エア流通管の管路中にもうけられた二次エア流路の開口部に着座して遮蔽する弁体部２０と、弁体部２０から突出した軸部２１と、を備えた形状を有する。ここで、ポペット弁２が本発明の請求項の弁体に相当する。
【００２０】
モータ３は、直流モータよりなり、駆動電圧が印加されたときに駆動軸３０が回転して駆動する。駆動軸３０には、ギア（歯車）が形成されている。
【００２１】
ギア４は、ポペット弁２とモータ３とを接続し、モータ３が駆動したときの駆動力をポペット弁２に伝達する。本実施例においてギア４は、モータ３の駆動軸３０のギアとかみ合う歯車をもつ第一のギア４０と、第１のギア４０に形成された歯車とポペット弁２の軸部２１に形成された歯車とにかみ合う歯車をもつ第二のギア４１とから構成される。二つのギア４０，４１により、モータ３が駆動して駆動軸３０の回転がポペット弁２に伝達され、ポペット弁２が軸部２１ののびる方向に変位する。
【００２２】
本実施例においてモータ３とギア４とから構成される部分が、請求項の駆動手段に相当する。駆動手段は本実施例ではモータ３とギア４とから構成されるが、モータ３のみよりなっていても問題はない。
【００２３】
スプリング５は、第二のギア４１の回転軸にもうけられ、ポペット弁２の弁体部２０が着座部に着座する方向に変位する付勢力を第二のギア４１に付与する。なお、このスプリング５が請求項の付勢部材に相当する。ここで、本実施例においては、スプリング５はギア４１に付勢力を付与し、ギア４１を介してポペット弁２を付勢しているが、直接ポペット弁に付勢力を付与する形態であってもよい。
【００２４】
本実施例のバルブシステムは、バルブ装置１が図２に示した電気回路をなすように電源装置６及びリレー７に接続されている。
【００２５】
電源装置６は、モータ３を駆動するための正の電圧を発生する。電源装置６は、正の電圧を発生できる手段であれば特に限定されるものではない。
【００２６】
リレー７は、電源装置６とバルブ装置１との間にもうけられ、モータ３に印加される電圧を制御する。リレー７は、本実施例のバルブシステムの外部からの指示に基づいて、モータ３に印加される正の電圧を制御する。リレー７は、電圧を制御できる手段であれば特に限定されるものではなく、また、電源装置６と一体をなしていてもよい。
【００２７】
本実施例のバルブシステムは、バルブ装置１と電気的に並列な状態でダイオード８が組み付けられている。このダイオード８は、駆動電圧がバルブ装置１に印加されたときに、その駆動電圧を流さないように組み付けられている。つまり、駆動電圧がバルブ装置１に印加されたときに、バルブ装置１と並列に配置されたダイオード８がもうけられた回路部分には、駆動電圧が流れなくなっている。ダイオード８は、バルブ装置１に電気的に並列な状態となるように組み付けられていればよく、モータ３の端子間にダイオード８を組み付けても、モータ３のコネクタとモータ３の間に組み付けても、いずれでもよい。
【００２８】
本実施例のバルブシステムの動作を説明する。
【００２９】
本実施例のバルブシステムは、通常時は、スプリング５の作用により、ポペット弁２の弁体部２０が着座部からに着座しており、二次エア流路の開口部が被覆されている。つまり、二次エア流路を二次エアが流れないようになっている。
【００３０】
そして、エンジンの始動直後のように、エンジンの排気中に未燃焼成分が含まれたときに本実施例のバルブシステムは作動する。
【００３１】
本実施例のバルブシステムは、まず、電源装置６が正の電圧を発生する。そして、リレー７が外部からの指示により、電源装置６が発生した電圧をバルブ装置１のモータ３に供給する。このとき、ダイオード８により並列に配置された回路部分には、印加された電圧が流れない。
【００３２】
バルブ装置１のモータ３に正の電圧が印加されると、モータ３の駆動軸３０が回転（正回転）する。駆動軸３０の回転により発生する力は、第一のギア４０および第二のギア４１を介してポペット弁２に伝達され、ポペット弁２を変位する。このとき、モータ３の回転により発生したポペット弁２を変位する力は、スプリング５がポペット弁２を着座部に付勢する力よりも大きく、この力の差によりポペット弁２が変位する。この変位により、ポペット弁２の弁体部２０が着座部から離れて、二次エア流路の開口部が露出し、この開口部を通って二次エア流路に二次エアが流れる。そして、二次エアは、エンジン（内燃機関）の排気管であって触媒（排ガス浄化用触媒）の上流に流入して、排気中の未燃焼成分を排気管中で燃焼する。これにより、未燃焼成分が燃焼し、燃焼生成物が触媒で浄化される。
【００３３】
そして、排気管中にもうけられたセンサなどからの信号にもとづいて、二次エアの供給が必要ないと判定されたときには、リレー７がバルブ装置１への電圧の印加を停止（遮断）する。電圧の印加が遮断されると、モータ３において発生した駆動力（ポペット弁を開状態とする力）がなくなる。これにより、ポペット弁２には、スプリング５の作用により、ポペット弁２の弁体部２０が着座部に着座する方向に変位する付勢力を第二のギア４１に付与する。そして、第二のギア４１からポペット弁２に力が伝達し、ポペット弁２が着座部に着座する。
【００３４】
ポペット弁２が着座部に着座するために変位すると、その変位にともなって第二のギア４１および第一のギア４０が回転する。そして、この回転がモータ３の駆動軸３０を回転する（逆回転）。モータ３の駆動軸３０が逆回転することで、モータ３が発電を行う。モータ３の駆動軸３０の回転方向は、ポペット弁２を開状態とするときの回転方向とは逆方向であり、ポペット弁２を開状態とするために印加される電圧とは逆向きの電圧が発生する。そして、モータ３が発生した電圧は、図２に示した電気回路のうち、バルブ装置１のモータ３とダイオード８とを接続する回路部分（図２の破線に囲まれた回路）を流れる。ここで、モータ３が発電する電圧は、ポペット弁２を開状態とするときの回転方向とは逆方向であることから、ダイオード８が順方向となるように流れる。そして、モータ３が発電した電圧が再びモータ３に供給され、モータ３が正回転するように力が発生する。そして、この力により、ポペット弁２の変位によるモータ３の駆動軸３０の逆回転の回転力の一部が打ち消され、逆回転の回転速度が減少する。駆動軸３０の回転速度の減少は、ギア４０，４１を介して駆動軸３０に接続されたポペット弁２の変位速度も低下する。つまり、本実施例のバルブシステムは、ポペット弁２がスプリング５の付勢力により着座部に向かって変位する速度が低下した。
【００３５】
上記したように、本実施例のバルブシステムは、ポペット弁２がスプリング５の付勢力により着座部に向かって変位する速度が低下した。ポペット弁２の変位速度が低下したことで、ポペット弁２が着座部に着座したときの衝撃力が低減した。衝撃力が低下したことで、着座時に発生する衝撃音が小さくなるとともに、着座時の衝撃による構成部材の損傷が抑えられ、この結果、ギア等の部品の耐衝撃性を低く設計でき、これらの部品を小型化できる効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施例の二次エアシステム用バルブシステムのバルブ装置の構成を示した図である。
【図２】実施例の二次エアシステム用バルブシステムの構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：バルブ装置
２：ポペット弁                        ２０：弁体部
２１：軸部
３：モータ                            ３０：駆動軸
４：ギア                              ４０：第一のギア
４１：第二のギア
５：スプリング
６：電源装置
７：リレー
８：ダイオード
【図１】
2007270780.tif 000003
【図２】
2007270780.tif 000004