JPH1137335A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁シャフトに働くばね荷重が偏荷重にならな
いようにする。 【解決手段】 弁シャフト３６の上端をダイアフラム４
３に固定するワッシャ４６にキャップ４７を配置し、負
圧アクチュエータ４０内に収容したスプリング４９の下
端部をばね荷重受け部材５０で受ける。このばね荷重受
け部材５０の中心部に形成した球状凹面部５１を、キャ
ップ４７の中心部に形成した球状突部４８に嵌め込むこ
とで、ばね荷重受け部材５０を球状突部４８を支点にし
て平衡状態を保つように受け支持する。もし、スプリン
グ４９の偏心や傾きがあれば、それに応じてばね荷重受
け部材５０が球状突部４８を支点にして傾動し、スプリ
ング４９の偏心や傾きを修正する。これにより、ばね荷
重受け部材５０から弁シャフト３６の上端部に偏荷重が
働くことを防止して、偏荷重による弁シャフト３６の摺
動性低下や軸受３５、弁体３７等の偏摩耗を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁シャフトの摺動
性を改善した流量制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、排気ガス再循環制御
弁（ＥＧＲ弁）においては、実開平４−７９９５２号公
報（図５参照）に示すように、弁体１１を設けた弁シャ
フト１２の先端部を負圧アクチュエータ１３のダイアフ
ラム１４の中心部に固定し、このダイアフラム１４を負
圧アクチュエータ１３内に供給する負圧で変位させるこ
とで、弁体１１を弁座１５に当接／離間させるようにし
たものがある。このものは、負圧アクチュエータ１３内
にダイアフラム１４を押圧付勢するスプリング１６が収
納され、閉弁時に、このスプリング１６の弾発力によっ
て弁シャフト１２が閉弁方向に摺動されるようになって
いる。

【０００３】この構成では、負圧アクチュエータ１３内
のスプリング１６が偏心していたり傾いていると、スプ
リング１６からダイアフラム１４や弁シャフト１２に偏
荷重が加わり、その偏荷重によって弁シャフト１２が傾
いて、軸受１７に対する弁シャフト１２の摺動性が阻害
されたり、軸受１７、弁シャフト１２、弁体１１、弁座
１５が偏摩耗して閉弁時のシール性が低下したりする欠
点がある。

【０００４】この対策として、上記公報のものは、スプ
リング１６の上端部を受け板１８で受け、この受け板１
８と負圧アクチュエータ１３のケース１９との間にボー
ル２０を介在させ、受け板１８をボール２０を支点にし
て平衡状態を保つように受け支持することで、スプリン
グ１６の偏心や傾きに応じて、受け板１８がボール２０
を支点にして自由に傾動できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では、スプリング１６の下端部がダイアフラム１４の
押え板２１に当接しているため、この押え板２１に対す
るスプリング１６の当接位置が偏心していると、たとえ
受け板１８がボール２０を支点にして傾動しても、偏荷
重を十分に修正できない。従って、偏荷重の修正効果が
少なく、偏荷重による弁シャフト１２の摺動性低下や軸
受１７、弁体１１等の偏摩耗に対する防止効果が不十分
である。しかも、組付けの際、軽い衝撃でもボール２０
が受け板１８の球状凹面部１８ａから外れやすく、組付
けが面倒であると共に、受け板１８の裏側のボール２０
の位置を目視等で確認できないため、球状凹面部１８ａ
から外れたボール２０を受け板１８とケース１９との間
に挟み込んだ状態で組み付けてしまうおそれがあり、そ
れによって、却って偏荷重を増加させてしまうおそれが
ある。

【０００６】また、弁ハウジング２２の内部を流れるＥ
ＧＲガスに含まれるすす等の粒子状物質（ＰＭ：Partic
ulate Matter）が軸受１７の内周側に侵入して堆積した
り、弁シャフト１２の外周面に堆積したデポジットが弁
シャフト１２の摺動により軸受１７の内周側に侵入する
ことがある。これにより、軸受１７の内周面にデポジッ
トが堆積して軸受１７内周の摺動クリアランスを小さく
したり詰まらせてしまい、これが弁シャフト１２の摺動
不良を招く原因になる。

【０００７】従って、本発明の第１の目的は、偏荷重に
よる弁シャフトの摺動性低下や軸受、弁体等の偏摩耗を
効果的に防止すると共に、組付け性を向上することであ
り、更に、本発明の第２の目的は、軸受内周側へのデポ
ジットの侵入による弁シャフトの摺動性低下を防止する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の請求項１の流量制御弁は、負圧アク
チュエータ内に、ばね部材のダイアフラム側の端部を受
けるばね荷重受け部材を収納すると共に、弁シャフトの
先端部に設けた支持部によって、前記ばね荷重受け部材
をその中心部を支点にして平衡状態を保つように受け支
持する。この構成では、ばね荷重は、ばね荷重受け部材
を介して支持部に集中的に加わり、この支持部から弁シ
ャフトに加わる。この際、ばね部材の偏心や傾きがあれ
ば、それに応じてばね荷重受け部材が支持部を支点にし
て傾動し、ばね部材の偏心や傾きを修正する。これによ
り、ばね荷重受け部材から支持部に対して偏荷重が働く
ことを防止することができ、偏荷重による弁シャフトの
摺動性低下や軸受、弁体等の偏摩耗を効果的に防止する
ことができる。また、支持部は、弁シャフトの先端部に
固定的に設けることができるので、従来のボールとは異
なり、組付けの際に支持部が弁シャフトの先端部から簡
単に外れることはなく、組付け性が良いと共に、組付け
不良も防止できる。

【０００９】この場合、請求項２のように、前記支持部
として、球状突部を有するキャップを用い、このキャッ
プを弁シャフトの先端部に配置し、前記ばね荷重受け部
材の中心部に形成した球状凹面部を前記球状突部に嵌め
込むことで、前記ばね荷重受け部材を前記球状突部を支
点にして平衡状態を保つように受け支持する構成として
も良い。このようにすれば、支持部（球状突部を有する
キャップ）を弁シャフトと分離して、加工しやすい材料
で精度良く加工でき、キャップと弁シャフトとの同心精
度や球状突部の加工精度を向上できる。

【００１０】或は、請求項３のように、前記弁シャフト
の先端部を球面状に加工することにより前記支持部を形
成し、前記ばね荷重受け部材の中心部に形成した球状凹
面部を前記支持部に嵌め込むことで、前記ばね荷重受け
部材を前記支持部を支点にして平衡状態を保つように受
け支持する構成としても良い。このように、弁シャフト
と支持部とを一体化することで、部品点数を削減するこ
とができ、組付け性を更に向上することができる。

【００１１】また、請求項４のように、弁シャフトを摺
動可能に支持する軸受の中間部内側にデポジット溜りを
形成しても良い。このようにすれば、軸受の内周側にデ
ポジットが侵入したとしても、侵入したデポジットを軸
受の中間部内側のデポジット溜りに溜めることができ
て、軸受内周の摺動クリアランスを確保することがで
き、軸受内周側へのデポジットの侵入による弁シャフト
の摺動性低下を防止することができる。

【００１２】ところで、軸受の端面と弁シャフトとの隙
間をシールするオイルシール部材を内側の軸受端面に配
置した場合、オイルシール部材にデポジットが捕捉さ
れ、オイルシール部材と弁シャフトとの間がデポジット
で詰まって弁シャフトの摺動抵抗が大きくなるおそれが
ある。

【００１３】この対策として、請求項５のように、オイ
ルシール部材を外側の軸受端面に配置しても良い。この
ようにすれば、軸受の内周側に侵入したデポジットを軸
受の中間部内側のデポジット溜りに溜めて、軸受内周の
摺動クリアランスを確保することができると共に、その
摺動クリアランスを伝って外側に漏れ出そうとするオイ
ル分を外側の軸受端面のオイルシール部材で捕捉するこ
とができ、オイル分の漏れ出しを防止できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

［実施形態（１）］以下、本発明を排気ガス再循環制御
弁（ＥＧＲ弁）に適用した実施形態（１）を図１に基づ
いて説明する。弁ハウジング３１は、例えばアルミダイ
カストにより円筒状に形成され、ディーゼルエンジンの
吸気管（図示せず）の途中に連結されて吸気通路の一部
を構成している。この弁ハウジング３１の下部には、Ｅ
ＧＲ配管（図示せず）を連結するＥＧＲ配管連結部３２
が形成され、このＥＧＲ配管連結部３２内に環状の弁座
３３が設けられている。この弁ハウジング３１の上部に
は、軸受ハウジング部３４が弁座３３の真上に位置する
ように形成され、この軸受ハウジング部３４内には軸受
３５が圧入固定されている。この軸受３５は、銅系焼結
金属等のすべり軸受用金属材料により形成され、この軸
受３５の中間部内側にデポジット溜り３９が形成されて
いる。このデポジット溜り３９の形成方法は、軸受３５
の中間外周部を凹ませるように加工して薄肉部３５ａを
形成し、該軸受３５を軸方向に圧縮変形させることで、
該軸受３５の薄肉部３５ａを外周側に湾曲させるように
変形させる。

【００１５】この軸受３５には、ステンレス鋼製の弁シ
ャフト３６が上下方向に摺動可能に挿通され、この弁シ
ャフト３６の下端部にステンレス鋼製の弁体３７がかし
め固定されている。弁シャフト３６の下降／上昇によっ
て弁体３７が弁座３３に当接／離間し、該弁体３７の内
周のＥＧＲガス流入ポート３３ａが開閉される。尚、軸
受ハウジング部３４内の下端部には、軸受３５の下端面
と弁シャフト３６との隙間をシールするオイルシール部
材３８が嵌着されている。

【００１６】一方、弁ハウジング３１の上部には、負圧
アクチュエータ４０を取り付ける取付座４１が一体に形
成され、この取付座４１に負圧アクチュエータ４０のケ
ース４２が全周かしめ固定されている。このケース４２
と取付座４１との間にゴム製のダイアフラム４３の外周
部が挟み付け固定されている。このダイアフラム４３
は、上部プレート４４と下部プレート４５とで挟持さ
れ、これら三者の中心に弁シャフト３６の上端を貫通
し、その上から該弁シャフト３６の上端にワッシャ４６
を挿通した状態で、該弁シャフト３６の上端をかしめる
ことで、ダイアフラム４３の中心に弁シャフト３６の上
端を固定している。

【００１７】弁シャフト３６の上端のワッシャ４６に
は、ＳＰＣＣ等の金属製のキャップ４７（支持部）が配
置され、このキャップ４７の上面中央部に球状突部４８
が形成されている。負圧アクチュエータ４０の内部に
は、弁シャフト３６を閉弁方向に付勢するスプリング４
９（ばね部材）と、このスプリング４９の下端部を受け
るＳＰＣＣ等の金属製のばね荷重受け部材５０とが収容
され、このばね荷重受け部材５０の中心部に形成した球
状凹面部５１をキャップ４７の球状突部４８に嵌め込む
ことで、ばね荷重受け部材５０を球状突部４８を支点に
して平衡状態を保つように受け支持している。スプリン
グ４９の上端部は、ケース４２の中央部に下向きに形成
した円形凸部４２ａに嵌合され、スプリング４９の下端
部は、ばね荷重受け部材５０に球状突部４８と同心状に
形成した円形凸部５０ａに嵌合されている。

【００１８】以上のように構成したＥＧＲ弁の動作を説
明する。負圧アクチュエータ４０内の負圧を真空ポンプ
（図示せず）により制御し、その負圧によって生じるダ
イアフラム４３の吸引力がスプリング４９の弾発力より
大きくなると、ダイアフラム４３が上方に変位される。
これにより、弁シャフト３６が引き上げられて弁体３７
が弁座３３から上方に離間し、ＥＧＲガス流入ポート３
３ａが開放される。この後、負圧アクチュエータ４０内
の負圧を解除すると、スプリング４９の弾発力によりダ
イアフラム４３が弁シャフト３６と共に押し下げられ、
弁体３７が弁座３３に当接して、ＥＧＲガス流入ポート
３３ａが閉鎖される。

【００１９】このようにして、弁シャフト３６が上下動
する際に、スプリング４９の弾発力がばね荷重受け部材
５０を介してキャップ４７の球状突部４８に集中的に加
わり、キャップ４７を介して弁シャフト３６の上端部に
作用する。この際、スプリング４９の偏心や傾きがあれ
ば、それに応じてばね荷重受け部材５０が球状突部４８
を支点にして傾動し、スプリング４９の偏心や傾きを修
正する。これにより、ばね荷重受け部材５０から球状突
部４８に対して偏荷重が働くことを防止でき、キャップ
４７を介して弁シャフト３６の上端部の全周に均等にば
ね荷重を伝達することができて、ばね荷重と弁シャフト
３６との同心精度を高めることができ、偏荷重による弁
シャフト３６の摺動ヒステリシスひいては流量ヒステリ
シスを低減できると共に、軸受３５、弁体３７、弁座３
３等の偏摩耗を防止することができて、偏摩耗による弁
シャフト３６のがたつきや弁漏れを防止することがで
き、耐久性を向上できる。

【００２０】また、組付けの際には、球状突部４８付き
のキャップ４７を、弁シャフト３６の先端のワッシャ４
６に配置するようにしたので、従来のボールとは異な
り、組付けの際に、キャップ４７が弁シャフト３６の先
端部から簡単に外れることはなく、組付け性が良いと共
に、キャップ４７の位置がずれて組み付けられることが
なく、組付け不良も防止できる。しかも、球状突部４８
付きのキャップ４７を弁シャフト３６と分離して、加工
しやすい材料で精度良く加工でき、キャップ４７と弁シ
ャフト３６との同心精度や球状突部４８の加工精度を向
上できる。

【００２１】ところで、弁ハウジング３１の内部を流れ
るＥＧＲガスに含まれるすす等の粒子状物質（ＰＭ：Pa
rticulate Matter）が軸受３５の内周側に侵入したり、
弁シャフト３６の外周面に堆積したデポジットが弁シャ
フト３６の摺動により軸受３５の内周側に侵入すること
がある。

【００２２】このデポジット対策として、軸受３５の中
間部内側にデポジット溜り３９を形成しているため、軸
受３５の内周側にデポジットが侵入したとしても、侵入
したデポジットを軸受３５の中間部内側のデポジット溜
り３９に溜めることができ、軸受３５内周の摺動クリア
ランスがデポジットで小さくなったり詰まったりするこ
とを防止できる。これにより、軸受３５内周の摺動クリ
アランスを確保することができて、軸受３５内周側への
デポジットの侵入による弁シャフト３６の摺動不良を防
止することができる。

【００２３】［実施形態（２）］上記実施形態（１）で
は、ばね荷重受け部材５０を受け支持する支持部を、弁
シャフト３６とは別体のキャップ４７で構成したが、図
２に示す本発明の実施形態（２）では、弁シャフト３６
の上端部をダイアフラム４３の中心にかしめ固定する際
に、弁シャフト３６の上端部を球面状にかしめることに
より、弁シャフト３６の上端部に球面状の支持部５５を
一体に形成している。そして、ばね荷重受け部材５６の
中心部に形成した球状凹面部５７を弁シャフト３６上端
の支持部５５に嵌め込むことで、ばね荷重受け部材５６
を支持部５５を支点にして平衡状態を保つように受け支
持している。これ以外の構成は、前記実施形態（１）と
同じである。

【００２４】本実施形態（１）では、弁シャフト３６と
支持部５５とを一体化することで、部品点数を削減する
ことができ、組付け性を更に向上することができる。こ
の他、前記実施形態（１）と同じ効果を得ることができ
る。

【００２５】［実施形態（３）］前記実施形態（１）で
は、軸受３５を銅系焼結金属等のすべり軸受用金属材料
により形成したが、図３に示す本発明の実施形態（３）
では、軸受５８をカーボングラファイトにより形成する
と共に、軸受５８を二分割し、その中間に、軸受５８と
外径寸法が同一の筒状部材５９を挟み込むことで、筒状
部材５９の内周側にデポジット溜り６０を形成してい
る。そして、軸受ハウジング部３４の上端開口周縁部に
パッキン６１とワッシャ６２を装着し、軸受ハウジング
部３４の上端をかしめることで、パッキン６１とワッシ
ャ６２を軸受ハウジング部３４の上端に固定すると共
に、軸受５８を抜け止めしている。これ以外の構成は、
前記実施形態（１）と同じである。

【００２６】本実施形態（３）でも、前記実施形態
（１）と同じ効果を得ることができる。尚、軸受５８の
材料として、カーボングラファイト以外の非金属軸受材
料を用いても良く、勿論、銅系焼結金属等のすべり軸受
用金属材料を用いても良い。

【００２７】［実施形態（４）］上記実施形態（３）で
は、軸受５８の端面と弁シャフト３６との隙間をシール
するオイルシール部材３８を内側の軸受端面に配置し、
オイル分の漏れ出しを軸受５８の直前で防止するように
している。しかし、この構成では、オイルシール部材３
８の内周にデポジットが捕捉されて、オイルシール部材
３８の内周がデポジットで詰まってしまうおそれがあ
り、これが弁シャフト３６の摺動性を低下させる原因と
なる。

【００２８】この対策として、図４に示す本発明の実施
形態（４）では、オイルシール部材３８を外側の軸受端
面に配置し、内側の軸受端面にはオイルシール部材を設
けない構成としている。これ以外の構成は、前記実施形
態（３）と同じである。

【００２９】本実施形態（４）では、軸受５８の内周側
に侵入したデポジットを軸受５８の中間部内側のデポジ
ット溜り６０に溜めて、軸受５８内周の摺動クリアラン
スを確保することができると共に、その摺動クリアラン
スを伝って外側に漏れ出そうとするオイル分を外側の軸
受端面のオイルシール部材３８で捕捉することができ、
オイル分の漏れ出しを防止できる。

【００３０】［その他の実施形態］上記各実施形態で
は、ＥＧＲ弁の弁ハウジング３１を吸気管の途中に連結
したが、ＥＧＲ配管の途中に設けるＥＧＲ弁についても
本発明を適用して実施できる。また、上記各実施形態に
おいて、軸受の中間部内側にデポジット溜りを設けない
構成としても良く、この場合でも、前述した第１の目的
を達成できる。或は、上記各実施形態において、ばね荷
重受け部材や支持部（キャップ）を設けない構成として
も良く、この場合でも、前述した第２の目的を達成でき
る。

【００３１】その他、本発明は、ＥＧＲ弁に限定され
ず、負圧アクチュエータを駆動源とする各種の流量制御
弁に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示すＥＧＲ弁の縦断
正面図

【図２】本発明の実施形態（２）を示すＥＧＲ弁の縦断
正面図

【図３】本発明の実施形態（３）を示すＥＧＲ弁の縦断
正面図

【図４】本発明の実施形態（４）を示すＥＧＲ弁の縦断
正面図

【図５】従来のＥＧＲ弁の縦断正面図

【符号の説明】

３１…弁ハウジング、３３…弁座、３３ａ…ＥＧＲガス
流入ポート、３４…軸受ハウジング部、３５…軸受、３
６…弁シャフト、３７…弁体、３８…オイルシール部
材、３９…デポジット溜り、４０…負圧アクチュエー
タ、４２…ケース、４３…ダイアフラム、４４…上部プ
レート、４５…下部プレート、４６…ワッシャ、４７…
キャップ（支持部）、４８…球状突部、４９…スプリン
グ（ばね部材）、５０…ばね荷重受け部材、５１…球状
凹面部、５５…支持部、５６…ばね荷重受け部材、５７
…球状凹面部、５８…軸受、５９…筒状部材、６０…デ
ポジット溜り、６１…パッキン、６２…ワッシャ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体を支持する弁シャフトの先端部を負
   圧アクチュエータのダイアフラムに固定し、このダイア
   フラムを変位させることで、前記弁体を開閉する流量制
   御弁において、 前記負圧アクチュエータ内に配置され、前記弁シャフト
   を押圧付勢するばね部材と、 前記負圧アクチュエータ内に配置され、前記ばね部材の
   前記ダイアフラム側の端部を受けるばね荷重受け部材
   と、 前記弁シャフトの先端部に設けられ、前記ばね荷重受け
   部材をその中心部を支点にして平衡状態を保つように受
   け支持する支持部とを備えていることを特徴とする流量
   制御弁。
2. 【請求項２】 前記支持部は、球状突部を有するキャッ
   プから成り、該キャップを弁シャフトの先端部に配置
   し、前記ばね荷重受け部材の中心部に形成した球状凹面
   部を前記球状突部に嵌め込むことで、前記ばね荷重受け
   部材を前記球状突部を支点にして平衡状態を保つように
   受け支持することを特徴とする請求項１に記載の流量制
   御弁。
3. 【請求項３】 前記支持部は、前記弁シャフトの先端部
   を球面状に加工することにより形成され、前記ばね荷重
   受け部材の中心部に形成した球状凹面部を前記支持部に
   嵌め込むことで、前記ばね荷重受け部材を前記支持部を
   支点にして平衡状態を保つように受け支持することを特
   徴とする請求項１に記載の流量制御弁。
4. 【請求項４】 弁ハウジング内に、弁体を支持する弁シ
   ャフトを軸受を介して摺動可能に配設した流量制御弁に
   おいて、 前記軸受の中間部内側にデポジット溜りを形成したこと
   を特徴とする流量制御弁。
5. 【請求項５】 前記軸受の端面と前記弁シャフトとの隙
   間をシールするオイルシール部材を外側の軸受端面に配
   置したことを特徴とする請求項４に記載の流量制御弁。