(57)【要約】      （修正有）【課題】弁体と弁座部との間で異物の噛み込み等が生じても漏れを発生させない弁装置を提供する。【解決手段】弁装置１は、流路２内で軸方向一方側および他方側に直線移動自在に収容される弁体３と、流路２を形成するとともに、弁体３が軸方向一方側に直線移動したときに着座する第１弁座部１４、および弁体３が軸方向他方側に直線移動したときに着座する第２弁座部１５を有する流路形成部材４とを備え、弁体３は、第１、第２弁座部１４、１５のどちらに着座しても流路２を閉鎖する。これにより、例えば、第２弁座部１５と弁体３との間で異物の噛み込み等が発生した場合に、第１弁座部１４に弁体３を着座させることで流路２を閉鎖することができる。このため、第２弁座部１５と弁体３との間で異物の噛み込み等が発生しても、漏れを発生させないようにすることができる。【選択図】図１
2012219903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路内で一方側および他方側に直線移動自在に収容されて前記流路を開閉する弁体と、
前記流路を形成するとともに、前記弁体が一方側に直線移動したときに着座する第１弁座部、および前記弁体が他方側に直線移動したときに着座する第２弁座部を有する流路形成部材と、
前記弁体を一方側に付勢する第１付勢手段と、
前記弁体を他方側に駆動する駆動手段とを備え、
前記弁体は、前記第１弁座部および前記第２弁座部のどちらに着座しても前記流路を閉鎖することを特徴とする弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載の弁装置において、
前記駆動手段は、通電されてトルクを発生する電動機、この電動機が発生したトルクを減速するとともに増幅する歯車減速機、この歯車減速機により増幅されたトルクを直線的な力に変換して前記弁体に伝達する変換機を有し、
前記第１付勢手段は、前記弁体を直線移動する方向に直線的に付勢し、
前記弁装置は、前記歯車減速機を構成する歯車の１つを、前記弁体が一方側に移動する方向に回転付勢する第２付勢手段を備えることを特徴とする弁装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の弁装置において、
前記駆動手段は、通電されてトルクを発生する電動機、この電動機が発生したトルクを減速するとともに増幅する歯車減速機、この歯車減速機により増幅されたトルクを直線的な力に変換して前記弁体に伝達する変換機を有し、
前記変換機は、スコッチヨーク機構であることを特徴とする弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポペット式の弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、流体の流路内で一方側および他方側に直線移動自在に収容されて流路を開閉するポペット式の弁体を備える弁装置が公知であり、例えば、内燃機関から排気される排気ガスの一部を吸気側に再循環するＥＧＲ装置において、排気ガスの循環量を可変するためのＥＧＲ弁装置として採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の弁装置は、ポペット式の弁体と、弁体により開閉される流路を有する流路形成部材、弁体を駆動する駆動手段等からなる。また、駆動手段は、通電されてトルクを発生する電動機、電動機が発生したトルクを減速するとともに増幅する歯車減速機、歯車減速機により増幅されたトルクを直線的な力に変換して弁体に伝達する変換機を有し、変換機は、ネジ構造により回転を直線移動に変換するものである。
【０００４】
そして、弁装置では、流路に設けられた弁座部に弁体が着座することで流路を閉鎖し、弁座部から弁体が離座することで流路を開放する。
しかし、特許文献１の弁装置によれば、弁体と弁座部との間で異物の噛み込みが生じると、漏れが発生して種々の不具合が生じる。このため、弁体と弁座部との間で異物の噛み込み等が生じても漏れを発生させない弁装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２６４５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、弁体と弁座部との間で異物の噛み込み等が生じても漏れを発生させない弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、弁装置は、流体の流路内で一方側および他方側に直線移動自在に収容されて流路を開閉する弁体と、流路を形成するとともに、弁体が一方側に直線移動したときに着座する第１弁座部、および弁体が他方側に直線移動したときに着座する第２弁座部を有する流路形成部材と、弁体を一方側に付勢する第１付勢手段と、弁体を他方側に駆動する駆動手段とを備える。そして、弁体は、第１弁座部および第２弁座部のどちらに着座しても流路を閉鎖する。
【０００８】
これにより、第１、第２弁座部のいずれか一方の弁座部と弁体との間で異物の噛み込み等が発生して一方の弁座部に弁体を着座させても流路を閉鎖することができない場合に、他方の弁座部に弁体を着座させることで流路を閉鎖することができる。このため、弁装置において、流路閉鎖時に異物の噛み込み等が発生しても、漏れを発生させないようにすることができる。
【０００９】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、駆動手段は、通電されてトルクを発生する電動機、電動機が発生したトルクを減速するとともに増幅する歯車減速機、歯車減速機により増幅されたトルクを直線的な力に変換して弁体に伝達する変換機を有する。そして、第１付勢手段は、弁体を直線移動する方向に直線的に付勢し、弁装置は、歯車減速機を構成する歯車の１つを、弁体が一方側に移動する方向に回転付勢する第２付勢手段を備える。
【００１０】
ここで、弁体を一方側に付勢して第１弁座部に着座させることで流路を閉鎖する場合を想定すると、第１付勢手段による直線的な付勢、および第２付勢手段による回転付勢の両方により、弁体を一方側に付勢することができる。これにより、第１付勢手段による直線的な付勢のみにより弁体を一方側に付勢する場合に比べて、弁体を他方側に駆動する際に電動機のトルクに対抗する付勢力を低減することができる。このため、弁体を他方側に駆動する際の電動機の負荷を低減することができる。
【００１１】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、駆動手段は、通電されてトルクを発生する電動機、電動機が発生したトルクを減速するとともに増幅する歯車減速機、歯車減速機により増幅されたトルクを直線的な力に変換して弁体に伝達する変換機を有する。そして、変換機は、スコッチヨーク機構である。
これにより、変換機として、例えば、ネジ構造により回転を直線移動に変換するものを採用した場合に比べ、変換機が占めるスペースを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電動機への通電量がゼロであるときの弁装置を示す構成図である。
【図２】イグニッションオンにより電動機への通電が開始した直後の弁装置を示す構成図である。
【図３】流路が開放されている状態の弁装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施形態の弁装置は、流体の流路内で一方側および他方側に直線移動自在に収容されて流路を開閉する弁体と、流路を形成するとともに、弁体が一方側に直線移動したときに着座する第１弁座部、および弁体が他方側に直線移動したときに着座する第２弁座部を有する流路形成部材と、弁体を一方側に付勢する第１付勢手段と、弁体を他方側に駆動する駆動手段とを備える。そして、弁体は、第１弁座部および第２弁座部のどちらに着座しても流路を閉鎖する。
【００１４】
駆動手段は、通電されてトルクを発生する電動機、電動機が発生したトルクを減速するとともに増幅する歯車減速機、歯車減速機により増幅されたトルクを直線的な力に変換して弁体に伝達する変換機を有する。そして、第１付勢手段は、弁体を直線移動する方向に直線的に付勢し、弁装置は、歯車減速機を構成する歯車の１つを、弁体が一方側に移動する方向に回転付勢する第２付勢手段を備える。
そして、変換機は、スコッチヨーク機構である。
【実施例】
【００１５】
〔実施例の構成〕
実施例の弁装置１の構成を図面に基づいて説明する。
弁装置１は、流体の流路２内で一方側および他方側に直線移動自在に収容されて流路２を開閉するポペット式の弁体３を備えるものであり、例えば、内燃機関から排気される排気ガスの一部を吸気側に再循環するＥＧＲ装置において、排気ガスの循環量を可変するためのＥＧＲ弁装置として採用されている。
【００１６】
そして、弁装置１は、ポペット式の弁体３と、流路２を形成するとともに弁体３を収容する流路形成部材４と、弁体３を一方側に付勢する第１、第２付勢手段５、６と、弁体３を他方側に駆動する駆動手段７と、駆動手段７を動作させるとともに弁体３を直線移動させて流路２の開度を制御する制御手段８とを備える。
【００１７】
弁体３は、弁軸１１の他端に装着されており、第１、第２付勢手段５、６および駆動手段７は、弁軸１１を軸方向に直線移動させることで、弁体３を一方側および他方側に直線移動させる。
つまり、弁体３の直線移動する方向は弁軸１１の軸方向（以下、単に軸方向と呼ぶ。）であって、弁体３は、流路２内で軸方向一方側および他方側に移動自在に収容されている。
【００１８】
また、弁体３は、軸方向一方側に向かってテーパ状に縮径する第１テーパ面１２と、第１テーパ面１２の軸方向他方側に設けられて軸方向他方側に向かってテーパ状に縮径する第２テーパ面１３とを有する。
ここで、第１、第２テーパ面１２、１３は、それぞれ、次に説明する第１、第２弁座部１４、１５の座面にテーパ状に面接触して流路２を閉鎖するものである。
【００１９】
流路形成部材４は、流体の流れ方向を略９０°曲げる曲がり管１７と、弁体３の直線移動領域を形成して弁体３を収容する弁ハウジング１８と、弁体３が軸方向一方側に直線移動したときに着座する第１弁座部１４と、弁体３が軸方向他方側に直線移動したときに着座する第２弁座部１５とを有する。そして、曲がり管１７の他端が弁ハウジング１８の一端に接続しており、曲がり管１７内および弁ハウジング１８内が流路２をなす。
【００２０】
また、第１、第２弁座部１４、１５は、それぞれ、第１、第２テーパ面１２、１３との面接触により流路２を封鎖することができるようにテーパ状かつ環状の第１、第２座面１９、２０を有する。そして、第１弁座部１４は、曲がり管１７と弁ハウジング１８との接続部に装着され、第２弁座部１５は、第１、第２座面１９、２０が互いに軸方向に対向するように弁ハウジング１８の他端に装着されている。このため、弁体３は、第１弁座部１４および第２弁座部１５のどちらに着座しても流路２を閉鎖することができる。
【００２１】
なお、曲がり管１７には、弁軸１１の軸受２２や、軸受２２による軸受け領域をシールする軸シール部材２３等を収容するボス部２４が設けられている。また、ボス部２４の外周には、第１付勢手段５としてのコイルスプリングの一端を支持する段部２５が設けられている。
【００２２】
駆動手段７は、通電されてトルクを発生する電動機２７、電動機２７が発生したトルクを減速するとともに増幅する歯車減速機２８、歯車減速機２８により増幅されたトルクを直線的な力に変換して弁軸１１および弁体３に伝達する変換機２９を有する。
【００２３】
電動機２７は、ブラシレスＤＣモータ等の周知の回転電機であり、例えば、電機子コイルへの通電が制御手段８により制御されて、出力するトルクを可変する。
歯車減速機２８は、電動機２７の出力軸に固定される小歯車３０と、変換機２９にトルクを伝達する大歯車３１と、小歯車３０および大歯車３１の両方に噛み合って回転する中間歯車３２とを有し、中間歯車３２は、小歯車３０と噛み合う大径歯車部と、大歯車３１と噛み合う小径歯車部とを同軸的に有する。
【００２４】
変換機２９は、大歯車３１の回転軸の周囲で大歯車３１の回転に応じて公転するカム３４と、カム３４が嵌まる長円形の溝３５を具備して弁軸１１の一端に固定されるヨーク３６とを有するスコッチヨーク機構であり、ヨーク３６は、溝３５の長軸が軸方向と直交するように、かつ、短軸が軸方向と平行するように組み込まれている。そして、カム３４は、大歯車３１の回転軸の周囲で公転している間、ヨーク３６に対して長軸の方向に相対的に往復動するとともに短軸の方向（軸方向）に相対的に静止している状態を維持する。
【００２５】
これにより、大歯車３１のトルクは、軸方向に沿う直線的な力に変換されてヨーク３６、弁軸１１および弁体３に伝達される。
なお、ヨーク３６の他端には、第１付勢手段５としてのコイルスプリングの一端を支持する支持部材３７が組み込まれている。
【００２６】
第１付勢手段５は、弁軸１１と同軸にセットされるコイルスプリングである（以下、第１付勢手段５をスプリング５と呼ぶ。）。スプリング５は、段部２５と支持部材３７との間に圧縮状態でセットされ、支持部材３７を介してヨーク３６を軸方向一方側に付勢することで、弁軸１１および弁体３を軸方向一方側に付勢する。また、スプリング５は、ヨーク３６を軸方向に付勢することでカム３４とヨーク３６との間のバックラッシュを抑制している。
【００２７】
第２付勢手段６は、コイルスプリングであって、一端が大歯車３１の外周近傍に固定され、他端が固定壁に固定されている（以下、第２付勢手段６をスプリング６と呼ぶ。）。スプリング６は、大歯車３１と固定壁との間に伸長状態でセットされ、弁体３が軸方向一方側に移動する方向に大歯車３１を回転付勢する。また、スプリング６は、大歯車３１を回転付勢することで歯車減速機２８における各歯車間のバックラッシュを抑制している。
【００２８】
制御手段８は、制御処理、演算処理を行うＣＰＵ、各種プログラムや各種データを保存する記憶装置、入力回路、出力回路等の機能を含んで構成される周知構造のマイクロコンピュータであり、各種センサから入力されるパラメータに応じて、流路２の開度を目標値に制御する。すなわち、制御手段８は、例えば、内燃機関の運転状態に応じて開度の目標値を算出するとともに、開度の現在値と目標値との差分に応じて電動機２７への通電量等を制御して開度の現在値を目標値に略一致させる。
【００２９】
〔実施例の作用〕
実施例の弁装置１の作用を図面に基づいて説明する。
弁装置１によれば、例えば、イグニッションオン前の電動機２７への通電量がゼロであるときに、弁体３は、スプリング５、６により付勢されて第１弁座部１４に着座して流路２を閉鎖している（図１参照）。やがて、イグニッションオンにより流路２の開度制御が始まると電動機２７への通電制御が始まり、弁体３は、一旦、第２弁座部１５に着座するように軸方向他方側に駆動され、第２弁座部１５に着座することで流路２を閉鎖する（図２参照）。
【００３０】
そして、制御手段８は、内燃機関が作動している間、流路２の開度を第２弁座部１５からの弁体３のリフト量に基づいて求め、第２弁座部１５からのリフト量に基づいて求めた流路２の開度が目標値に略一致するように電動機２７への通電制御を行う（図３参照）。また、制御手段８は、異物の噛み込み等により、第２弁座部１５に弁体３を着座させても流路２を閉鎖することができない場合に、流路２の開度を第１弁座部１４からの弁体３のリフト量に基づいて求め、第１弁座部１４からのリフト量に基づいて求めた流路２の開度が目標値に略一致するように電動機２７への通電制御を行う。
【００３１】
つまり、内燃機関が作動している間、制御手段８は、通常時において、第２弁座部１５からの弁体３のリフト量に基づいて電動機２７への通電制御を行い、異物の噛み込み等が発生した異常時において、第１弁座部１４からの弁体３のリフト量に基づいて電動機２７への通電制御を行う。
【００３２】
〔実施例の効果〕
実施例の弁装置１は、流体の流路２内で軸方向一方側および他方側に直線移動自在に収容されて流路２を開閉する弁体３と、流路２を形成するとともに、弁体３が軸方向一方側に直線移動したときに着座する第１弁座部１４、および弁体３が軸方向他方側に直線移動したときに着座する第２弁座部１５を有する流路形成部材４とを備え、弁体３は、第１弁座部１４もしくは第２弁座部１５のどちらに着座しても流路２を閉鎖する。
【００３３】
これにより、例えば、第２弁座部１５と弁体３との間で異物の噛み込み等が発生して第２弁座部１５に弁体３を着座させても流路２を閉鎖することができない場合に、第１弁座部１４に弁体３を着座させることで流路２を閉鎖することができる。このため、弁装置１において、第２弁座部１５と弁体３との間で異物の噛み込み等が発生しても、漏れを発生させないようにすることができる。
【００３４】
また、弁装置１は、弁軸１１と同軸にセットされて弁体３を軸方向一方側に直線的に付勢するスプリング５と、弁体３が軸方向一方側に直線移動する方向に歯車減速機２８の大歯車３１を回転付勢するスプリング６とを備える。
【００３５】
ここで、イグニッションオフ等により、弁体３を軸方向一方側に付勢して第１弁座部１４に着座させる場合を想定すると、弁装置１によれば、スプリング５による直線的な付勢、およびスプリング６による回転付勢の両方により、弁体３を軸方向一方側に付勢することができる。これにより、スプリング５による直線的な付勢のみにより弁体３を軸方向一方側に付勢する場合に比べて、弁体３を軸方向他方側に駆動する際に電動機２７のトルクに対抗する付勢力を低減することができる。このため、弁体３を軸方向他方側に駆動する際の電動機２７の負荷を低減することができる。
【００３６】
また、駆動手段７は、歯車減速機２８により増幅されたトルクを直線的な力に変換して弁体３に伝達する変換機２９を有し、変換機２９は、スコッチヨーク機構である。
これにより、変換機２９として、例えば、ネジ構造により回転を直線移動に変換するものを採用した場合に比べ、変換機２９が占めるスペースを削減することができる。
【００３７】
〔変形例〕
弁装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例の弁装置１によれば、制御手段８は、通常時において、第２弁座部１５からの弁体３のリフト量に基づいて電動機２７への通電制御を行い、異物の噛み込み等が発生した異常時において、第１弁座部１４からの弁体３のリフト量に基づいて電動機２７への通電制御を行っていたが、通常時において、第１弁座部１４からの弁体３のリフト量に基づいて電動機２７への通電制御を行い、異常時において、第２弁座部１５からの弁体３のリフト量に基づいて電動機２７への通電制御を行うようにしてもよい。
【００３８】
また、実施例の弁装置１によれば、変換機２９はスコッチヨーク機構であったが、スペース等に余裕がある場合、変換機２９として、ネジ構造により回転を直線移動に変換するものを採用してもよい。
さらに、実施例の弁装置１は排気ガスの循環量を可変するためのＥＧＲ弁装置に採用されていたが、他の流体の流量を可変するために弁装置１を採用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  弁装置
２  流路
３  弁体
４  流路形成部材
５  スプリング（第１付勢手段）
６  スプリング（第２付勢手段）
７  駆動手段
１４  第１弁座部
１５  第２弁座部
２７  電動機
２８  歯車減速機
２９  変換機
３１  大歯車（歯車減速機を構成する歯車の１つ）
【図１】
2012219903.tif 000003
【図２】
2012219903.tif 000004
【図３】
2012219903.tif 000005