(57)【要約】【課題】弁体が弁座に着座する際の衝撃を緩和させた流量制御バルブを得ることを目的とする。【解決手段】ハウジング２に設けられた弁座３と、ハウジング２内を垂直方向に延在する弁軸５に固定され、弁軸５の上下動に伴い弁座３と着座または離間する弁体４と、弁軸５に設けられた皿状部材１０に係合され、弁体４が弁座３と着座する方向に付勢するリターンスプリング９と、その付勢力に抗して弁体４が弁座３から離間する方向に移動させる駆動部１と、着座の際にリターンスプリング９の付勢力を軽減して衝撃を緩和する緩和手段（プレート部材１１、スプリング１２及びストッパ部１５）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体通路を有するハウジングに設けられた弁座と、
前記ハウジング内を垂直方向に延在する弁軸に固定され、該弁軸の上下動に伴い前記弁座と着座または離間することにより流体の流量を制御する弁体と、
前記弁軸に設けられた皿状部材に係合され、前記弁体が前記弁座と着座する方向に付勢する第１の弾性部材と、
前記第１の弾性部材の付勢力に抗して前記弁体が前記弁座から離間する方向に前記弁軸を移動させる駆動部と、
前記弁体が前記弁座に着座する際に前記第１の弾性部材の付勢力を軽減して衝撃を緩和する緩和手段とを備えた流量制御バルブ。
【請求項２】
前記緩和手段は、
前記ハウジングの内周部を摺動し、前記皿状部材と離接自在なプレート部材と、
前記プレート部材に係合され、該プレート部材が前記皿状部材に当接する方向に付勢する第２の弾性部材と、
前記ハウジングの内周部に形成されたストッパ部とで構成されることを特徴とする請求項１記載の流量制御バルブ。
【請求項３】
前記第２の弾性部材と前記プレート部材とが一体化されていることを特徴とする請求項２記載の流量制御バルブ。
【請求項４】
前記駆動部の軸と前記弁軸とが一体化されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の流量制御バルブ。
【請求項５】
排気ガスのシリンダへの供給量制御に用いることを特徴とする請求項１記載の流量制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関等の流量制御バルブに関するものであり、例えば、排気ガス再循環系に設置される排気ガス再循環バルブ（ＥＧＲバルブ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流量制御バルブは、内部に流体通路を有するハウジングに設けられた弁座と、弁軸の下端に固定され、弁軸の移動により弁座と接離可能に設けられた弁体と、弁軸の上端に設けられた皿状部材に係合すると共に弁体が弁座に当接する方向に所定の力で付勢するリターンスプリングと、リターンスプリングに抗して弁体が弁座から離間する方向に弁軸を移動させる駆動部を備えている。
弁軸は、駆動部の動作により上下動する駆動部軸の稼動量と、上方に付勢するリターンスプリングの付勢力に従って上下動する。弁軸の上下動に伴い、弁体が弁座に着座（閉弁）、または離間（開弁）する。
また、排気ガス再循環系に設置されるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）バルブでは、開弁すると、排気ガスがハウジング部の排気還流通路を通って、排気ガス通路配管に流入する。
【０００３】
例えば、特許文献１記載の排気ガス再循環バルブは、電磁コイルに通電することにより弁体を弁座から離間させるアーマチュアと、弁軸に設けられた保持プレートと、一端がアーマチャに係合され、他端が保持プレートに係合されて弁体を常時開弁方向に付勢する第２の弾性部材と、一端が固定され、他端が保持プレートに係合されて弁体を常時閉弁方向に付勢する第１の弾性部材を備えたものである。
同排気ガス再循環バルブでは、アーマチュアと、弁体（弁軸）とを別体として当接自在に構成しているので、閉弁時に、アーマチュアは第２の弾性部材の付勢力により上昇させ、弁体は第１の弾性部材の付勢力で移動させている。従って、着座時には、アーマチュアを除いた、弁体及び弁軸、保持プレートの慣性力が弁座に対して作用する。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１１４２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の流量制御バルブは、以上のように構成されていたので、弁体が弁座に着座する際に、弁体及び弁軸、皿状部材の慣性力が弁座に加わることで衝撃が生じ、弁体と弁座との接触部が摩耗したり着座音が発生するという課題があった。
また、弁軸が駆動部軸と接合されている場合には、着座により駆動部軸が急停止するために、衝撃力が駆動部軸を介して駆動部内部まで伝達され、内部部品が破損するという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、弁体が弁座に着座する際の衝撃を緩和させた流量制御バルブを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る流量制御バルブは、内部に流体通路を有するハウジングに設けられた弁座と、前記ハウジング内を垂直方向に延在する弁軸に固定され、該弁軸の上下動に伴い前記弁座と着座または離間することにより流体の流量を制御する弁体と、前記弁軸に設けられた皿状部材に係合され、前記弁体が前記弁座と着座する方向に付勢する第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材の付勢力に抗して前記弁体が前記弁座から離間する方向に前記弁軸を移動させる駆動部と、前記弁体が前記弁座に着座する際に前記第１の弾性部材の付勢力を軽減して衝撃を緩和する緩和手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、弁体が弁座に着座する際の衝撃を緩和手段で緩和しているので、弁体や弁座の摩耗や着座音を抑制する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る流量制御バルブの閉弁状態での内部構造を示す部分断面図、図２は、図１の流量制御バルブの開弁状態を示す部分断面図である。なお、見易くするために駆動部１、弁体４、弁軸５、及び駆動部軸１６については断面としていない。
【００１０】
次に、図１，２に基づいて、実施の形態１に係る流量制御バルブの構成について説明する。
図１，２に示すように、実施の形態１に係る流量制御バルブは、駆動部１と、ハウジング２と、弁座３と、弁体４と、弁軸５と、軸受け８と、リターンスプリング９と、皿状部材１０と、プレート部材１１と、スプリング１２を備えている。
【００１１】
駆動部１は、ハウジング２の上部に配設され、例えばＤＣモータやステッピングモータ、リニアソレノイド等が用いられる。また、駆動部１の動作に応じて上下動する駆動部軸１６がハウジング２内へ延出されている。
ハウジング２は鋳鉄等で構成され、駆動部１を除く全ての部品を収容する。ハウジング２の中央部には貫通穴２ａが形成されると共に、貫通穴２ａの下方に設けられた弁座３を境界として、上側に流体通路１４が、下側に流体通路１３がそれぞれ形成されている。また、貫通穴２ａには軸受け８が嵌入されている。
【００１２】
弁軸５は、軸受け８に摺動自在に挿通され、ハウジング２の上下方向に延在している。弁軸５の下端には、円盤上の弁体４が取り付けられている。また、弁軸５の上端は、駆動部軸１６の下端に対応して位置付けられている。
皿状部材１０は、その中央付近を弁軸５の上端側に固定されている。
リターンスプリング９は、皿状部材１０と軸受け８との間の空間（スプリング室１７）に配設される。リターンスプリング９は、皿状部材１０の周縁部下面に当接して、弁体４を弁座３に着座させる方向（図中上向き）に所定の力で付勢する。
【００１３】
プレート部材１１は、周縁部を折り曲げた円板状の部材であり、その中央には駆動部軸１６が挿入される穴が穿設されている。プレート部材１１の周縁部の折り曲げ部分には、スプリング１２が載置される。プレート部材１１の下面は、ハウジング２の内周部を摺動し、皿状部材１０の上面と接離する。
スプリング１２は、駆動部１とプレート部材１１との間で保持され、プレート部材１１を皿状部材１０に当接させる方向（図中下向き）に所定の力で付勢する。
また、ハウジング２の内周部には、プレート部材１１が当接した場合にそれ以上の弁体４側（下方）への移動を規制するストッパ部１５が形成されている。ストッパ部１５は、弁軸５が、弁座３と弁体４とが離間する方向に移動する場合に、弁座３と弁体４との離間後に、皿状部材１０とプレート部材１１が離間するように設けられている。
【００１４】
次に、動作について説明する。先ず、閉弁状態から開弁状態への移行動作について説明する。
図１に示す閉弁状態では、弁体４が弁座３に着座している。弁軸５及び弁体４には、リターンスプリング９によって閉弁方向に所定の力が付勢されている。
閉弁状態において、駆動部１の動作に応じて駆動部軸１６が下降して弁軸５に当接し、弁体４の開弁方向に駆動力が付与される。そして、リターンスプリング９の付勢力と駆動部１の駆動力とのトルクバランスによって、弁軸５とそれに取り付けられた弁体４が下降し、弁体４は弁座３から離間する。この状態が図２に示す開弁状態であり、流体通路１３，１４が連通される。
駆動部１が発生する駆動力に応じて、弁座３と弁体４との開度が調節され、流量制御が行われる。
【００１５】
また、プレート部材１１は、スプリング１２から下向きの付勢力を受けて皿状部材１０に当接した状態で下降する。そして、弁体４が弁座３から離間した後、プレート部材１１が皿状部材１０に当接したままストッパ部１５まで下降する。弁軸５に取り付けられた皿状部材１０が下降を継続すると、プレート部材１１はストッパ部１５に当接して停止するので、皿状部材１０とプレート部材１１とは離間される。プレート部材１１が初期位置からストッパ部１５に当接する位置まで移動する距離（図１中のＸ）は、極力小さくするのがよいが、後述する慣性力（リターンスプリング９の付勢力、弁軸５及び弁体４、皿状部材１０の質量）や閉弁応答時間を考慮して設定する必要がある。
【００１６】
次に、開弁状態から閉弁状態への移行動作について説明する。
図２に示す開弁状態において、駆動部１の動作に応じて駆動部軸１６が上昇する。弁軸５に加わる駆動力が減少するので、弁軸５とそれに取り付けられた弁体４が上昇し、弁体４は弁座３方向に移動する。
【００１７】
スプリング１２を係合したプレート部材１１は、ストッパ部１５に当接して停止した状態にあるので、弁体４が弁座３に着座する直前に皿状部材１０が当接する。プレート部材１１は、皿状部材１０が当接した際にリターンスプリング９による上向きの付勢力を受けるが、スプリング１２の下向きの付勢力の分だけ緩和される。図２の状態でスプリング１２は下向きの付勢力を持っているので、正確には“付勢力＝（図１中のＸ）×バネ定数＋セット荷重”となる。
【００１８】
駆動部１が駆動力を減少させるに伴い、弁軸５及び弁体４は上昇を継続し、最終的に弁体４が弁座３に着座して図１に示す閉弁状態となる。
弁体４が弁座３に着座した場合、弁体４及び弁軸５、皿状部材１０は停止するものの、それぞれの部材には、リターンスプリング９の付勢力によって、上向きに移動しようとする慣性力が生じる。慣性力はリターンスプリング９の付勢力、弁体４及び弁軸５、皿状部材１０の質量によって定まる。
【００１９】
前述したように、リターンスプリング９の付勢力は、プレート部材１１に皿状部材１０が当接した際にスプリング１２の付勢力によって緩和されているので、弁体４が弁座３に着座する際の慣性力も減少する。即ち、弁体４は弁座３に着座する直前にその移動速度を落とすので、着座の際の衝撃も緩和される。
【００２０】
以上のように実施の形態１によれば、スプリング１２が、弁体４が弁座３に着座する際の衝撃を緩和しているので、弁体４や弁座３の摩耗や、両者の着座音を抑制することができる。
【００２１】
また、着座時にはリターンスプリング９の付勢力はスプリング１２の付勢力により軽減されているので、弁軸５と駆動部軸１６とが接合、一体化されている場合に、上記一体化軸を介して駆動部１内部に伝達される衝撃力は緩和される。従って、駆動部１の内部部品の破損を防止することができる。
【００２２】
更に、閉弁状態でプレート部材１１と皿状部材１０とが当接している場合には、流体通路１４から弁軸５と軸受け８との隙間を経由して漏れる流体が、駆動部１へ流れ込み難くすることができる。例えば、本流量制御バルブを排気ガス還流通路に組み込んで使用する場合には、高温の排気ガスや同ガス中に含まれる腐食成分が駆動部１へ流入するのを防止して、同部を保護することができる。
【００２３】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係る流量制御バルブに用いられる板バネ部材の斜視図、図４は、この発明の実施の形態２に係る流量制御バルブの閉弁状態での内部構造を示す部分断面図、図５は、図４の流量制御バルブの開弁状態を示す部分断面図である。なお、見易くするために駆動部１、弁体４、弁軸５、及び駆動部軸１６については断面としていない。
【００２４】
次に、図３〜５に基づいて、実施の形態２に係る流量制御バルブの構成について説明する。
実施の形態２に係る流量制御バルブでは、実施の形態１に係る流量制御バルブのプレート部材１１及びスプリング１２の代わりに、板バネ部材２０を備えたものである。即ち、図４，５はそれぞれ、図１，２に対して板バネ部材２０を適用したものである。
【００２５】
板バネ部材２０は、プレート部材１１と同様に中央が開口された円板のベース部２０ａと、円板の円周部分を切り起こしたバネ部２０ｂを備えている。なお、図３ではバネ部２０ｂは４箇所形成されているが、その数は特に限定されるものではない。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２６】
次に、動作について説明する。動作についても、実施の形態１と相違する板バネ部材２０の動作についてのみ説明する。
板バネ部材２０のうち、ベース部２０ａは実施の形態１で説明したプレート部材１１の動作を行い、バネ部２０ｂはスプリング１２の動作を行う。
【００２７】
先ず、図４に示す閉弁状態から図５に示す開弁状態に至る過程について説明する。
ベース部２０ａは、圧縮されて撓んだバネ部２０ｂから下向きの付勢力を受けて、皿状部材１０に当接した状態で下降する。そして、弁体４が弁座３から離間した後、プレート部材１１が皿状部材１０に当接したままストッパ部１５まで下降する。弁軸５に取り付けられた皿状部材１０が下降を継続すると、プレート部材１１はストッパ部１５に当接して停止するので、皿状部材１０とプレート部材１１とは離間される。
【００２８】
次に、図５に示す開弁状態から図４に示す閉弁状態に至る過程について説明する。
弁体４が弁座３に着座する直前に、ベース部２０ａに皿状部材１０が当接する。バネ部２０ｂは、ベース部２０ａと駆動部１との間で圧縮されて撓み、ベース部２０ａに当接する皿状部材１０に対して下向きの付勢力（反力）を付与する。
【００２９】
以上のように実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、プレート部材１１とスプリング１２の代わりに板バネ部材２０を用いることで、より安価に流量制御バルブを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る流量制御バルブの閉弁状態での内部構造を示す部分断面図である。
【図２】図１の流量制御バルブの開弁状態を示す部分断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る流量制御バルブに用いられる板バネ部材の斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る流量制御バルブの閉弁状態での内部構造を示す部分断面図である。
【図５】図４の流量制御バルブの開弁状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  駆動部、２  ハウジング、２ａ  貫通穴、３  弁座、４  弁体、５  弁軸、８  軸受け、９  リターンスプリング、１０  皿状部材、１１  プレート部材、１２  スプリング、１３  流体通路、１４  流体通路、１５  ストッパ部、１６  駆動部軸、１７  スプリング室、２０  板バネ部材、２０ａ  ベース部、２０ｂ  バネ部。
【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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