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Diese
Erfindung betrifft eine Fluidventilanordnung zur Steuerung der Durchflußrate eines
Fluids oder für
einen gleichartigen Zweck. Zwischen einem Ventilelement und einer
Antriebseinheit zum Antreiben des Ventilelementes ist die Fluidventilanordnung
mit einer Dichtungsstruktur versehen, welche den Eintritt des Fluids
aus einem Durchflußkanal,
in welchem das Ventil angeordnet ist, auf die Seite der Antriebseinheit
verhindert. Insbesondere befaßt
sich die vorliegende Erfindung mit einer solchen Fluidventilanordnung,
welche zur Verwendung in einer Ventileinheit eines Abgasrückführungssystem
für die Rückführung eines
von einem Verbrennungsmotor, wie z. B. dem eines Automobils ausgegebenen
Abgases an die Einlaßseite
geeignet ist.
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Eine
Fluidventilanordnung, welche die Funktion einer Steuerung der Durchflußrate eines
Fluids hat, ist mit einer Antriebseinheit für den Antrieb eines Ventilelementes
versehen. Herkömmliche
Fluidventilanordnungen umfassen die, die jeweils mit Antriebseinheiten
für den
Antrieb ihrer Ventilelemente versehen sind. In jeder von solchen
herkömmlichen
Fluidventilanordnungen gibt es einen Gleitkontaktbereich zwischen
dem Ventilelement und einem Ventilsitz, der darauf das Ventilelement
unterstützt
und eine Öffnung
eines Durchflußkanals
dadurch definiert. Mit dem als eine Abgrenzung dienenden Gleitkontaktbereich
ist dessen Antriebseinheit außerhalb
des Durchflußkanals
angeordnet. In einigen Anwendungen ist es erwünscht, die Antriebseinheit
vor dem Fluid oder vor in dem Fluid enthaltenen Verunreinigungen
zu schützen.
Solche Fluid ventilanordnungen umfassen beispielsweise Abgasrückführungs-Steuerventile (hierin
nachstehend zur Vereinfachung lediglich als "EGR-(Exhaust Gas Recirculation-) Ventile" bezeichnet.
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Ein
EGR-Ventil wird in einem Abgasrückführungssystem
für einen
Verbrennungsmotor, wie z. B. dem in einem Automobil verwendet und
ist dafür
eingerichtet, das Auftreten schädlicher
Komponenten in dem Abgas durch Rückführung eines
geeigneten Anteils des Abgases auf eine Einlaßseite gemäß einem Fahrzustand des Automobils
oder dergleichen zu verhindern.
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Dieses
EGR-Ventil ist nicht nur für
einen Benzinmotor, sondern auch für einen Dieselmotor zum Absenken
von NOx (Stickstoffoxid) in dem Abgas verwendbar. Im Falle eines
Dieselmotors bringt jedoch die Einstellung der Menge eines Abgases, welches
zurückzuführen ist
(hierin nachstehend als "die
Menge des EGR-Gases" bezeichnet)
auf einen zu großen
Wert eine Zunahme in dem Anteil von PM (Partikelmaterie) in dem
Abgas mit sich, während eine
Einstellung des Anteils des EGR-Gases
auf einen zu kleinen Wert nicht in der Lage ist, den Anteil an NOx
in dem Abgas ausreichend abzusenken.
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Es
ist daher erforderlich, eine genaue Steuerung der Menge des EGR-Gases
(hierin nachstehend als "EGR-Durchflußratensteuerung") durchzuführen. Diese
EGR-Durchflußratensteuerung
wird im allgemeinen durch Einstellen der Öffnung eines EGR-Ventils durchgeführt. Als
EGR-Ventile wurde in den letzten Jahren im Hinblick auf Verbesserungen
in der Genauigkeit der Steuerung motorbetriebene EGR-Ventile entwickelt,
obwohl pneumatische Druckdifferenz-EGR-Ventile, welche von Überdruck oder
Unterdruck Gebrauch machen, immer noch im allgemeinen Gebrauch sind.
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Ein
motorbetriebenes EGR-Ventil weist eine hohe Steuergenauigkeit auf
und hat es ermöglicht, die
EGR-Durchflußrate korrekt
zu steuern. Trotzdem erzeugt das Eindringen von Verunreinigungen,
wie z. B. SOx, unverbrannten Kraftstoffkomponenten und Ruß in das
Innere des Motors Probleme, wie z. B. Korrosion und Hängenbleiben
des Motors, und beinhaltet im schlimmsten Falle ein mögliches
Problem einer Blockierung des Motors.
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Insbesondere
ist ein EGR-Ventil so in einem Abgaskanal angeordnet, daß ein Tellerventil,
Klappenventil oder dergleichen, welches das EGR-Ventil bildet, einem
Abgas ausgesetzt ist. Ein Motor, welcher zum Antreiben des EGR-Ventils
dient, ist mit einem derartigen Teller- oder Klappenventil oder
dergleichen verbunden, und befindet sich daher in einer Umgebung,
in welcher das Abgas leicht in das Innere des Motors eindringen
kann. Insbesondere weist das Abgas einen höheren Druck als den Atmosphärendruck
auf, und auch eine hohe Temperatur, so daß das Abgas dazu neigt, in
das Innere des Motors einzudringen.
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Demzufolge
liegt ein Bedarf für
eine Struktur vor, welche das Abgas am Eindringen in das Innere des
Motors hindert.
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Als
eine herkömmliche
Struktur zur Verhinderung des Eindringens eines Abgases oder dergleichen
auf die Seite eines Motors in einem motorbetriebenen EGR-Ventil,
gibt es beispielsweise eine Struktur, wie die in 5 dargestellte.
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Wie
es in 5 dargestellt ist, ist dieses EGR-Ventil mit einem
Abgaskanal 11 als einem Teil eines Abgasrückführungskanals,
einem Ventilelement 12, das als ein Ventilelement in dem
Abgaskanal 11 an einer Zwischenstelle davon angeordnet
ist, einem Elektromotor 13, der als eine Antriebseinheit zum
Antreiben des Ventilelementes 12 in einer axialen Richtung über einen
Ventilschaft 14 des Ventilelementes 12 angepaßt ist,
einem Lager 15, welches darauf den Ventilschaft 14 des
Ventilelementes 12 lagert, und einem Gehäuse 16 mit dem
darin untergebrachten Lager 15 und dem Ventilschaft 14 versehen. Wenn
der Elektromotor 13 gedreht wird, wird das Ventilelement 12 in
der axialen Richtung über
einen (nicht dargestellten) Umsetzungsmechanismus angetrieben, welcher
die Rotation des Elektromotors 13 in eine axiale Bewegung
umsetzt, so daß der
Abgaskanal 11 geöffnet
oder geschlossen oder dessen Öffnung
angepaßt
werden kann.
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Zwischen
einer Innenumfangswand des Gehäuses 16 und
einer Außenumfangswand
des Ventilschaftes 14 ist eine aus einem Harz bestehende Dichtungsmembrane 17 angeordnet.
Diese Dichtungsmembrane 17 weist eine im wesentlichen trichterartige
Form auf. Ihr Außenumfangsabschnitt
ist in einer gasdichten Weise auf der Innenumfangswand des Gehäuses 16 befestigt,
während
ihr Innenumfangsabschnitt in einem Gleitkontakt mit der Außenumfangswand
des Ventilschaftes 14 gehalten wird. Unter einer Bedingung,
daß der
Druck eines EGR-Gases höher
als der Atmosphärendruck
ist, wird die Dichtungsmembrane 17 dazu veranlaßt, sich wie
ein Drachen durch den Druck des EGR-Gases gemäß Darstellung in 5 auszudehnen,
so daß dessen
Dichtverhalten an einer Gleitkontaktfläche zwischen ihrem Innenumfangsabschnitt
und dem Außenumfangsabschnitt
des Ventilschaftes 14 gesteigert wird.
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JP-A-5-187328
offenbart andererseits eine Technik, welche ein EGR-Ventil mit einer
Verunreinigungseintritts-Blockierungseinrichtung
bereitstellt, obwohl das EGR-Ventil kein motorbetriebener Typ sondern
ein Druckdifferenztyp ist.
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Gemäß Darstellung
in 6 ist dieses EGR-Ventil
mit einem Abgaskanal 101, einem Ventilelement 102,
das in dem Abgaskanal 101 an dessen Mittenposition angeordnet
ist, einer Membrane 103, mit welcher das Ventilelement 102 verbunden
ist, und einer Unterdruckkammer 104 für den Antrieb des Ventilelementes 102 in
Verbindung mit der Membrane 103 versehen.
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Durch
eine Druckabsenkung in der Unterdruckkammer 104 wird das
Ventilelement 102 zu einer Aufwärtsbewegung gemäß Darstellung
in 6 veranlaßt, wodurch
ein Zapfen 112 des Ventilelementes 102 von einem
Ventilsitz 105 getrennt wird, so daß der Abgaskanal 101 geöffnet wird.
Durch Aufheben des reduzierten Druckes in der Unterdruckkammer 104 wird
andererseits das Ventilelement 102 dazu veranlaßt sich
mittels einer Rückstellfeder 106 gemäß Darstellung
in 6 so nach unten zu
bewegen, daß der
Zapfen 112 in einem engen Kontakt mit dem Ventilsitz 105 gebracht
wird, um den Abgaskanal 101 zu verschließen.
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Ein
Ventilschaft 107 des Ventilelementes 102, welcher
ein bewegliches Element ist, ist mit einer Abschirmungsplatte 108 versehen
und ein Verunreinigungsblockierungselement 110 ist zwischen dem
Ventilschaft 107 und einem Führungselement 109 angeordnet,
durch welches sich der Ventilschaft 107 hindurch erstreckt
und gleitend nach oben und unten bewegt.
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Gegenüber dem
Führungselement 109 ist die
Abschirmungsplatte 108 fest an einem angenähert mittigen
Teil des Ventilschaftes 107 in der Längsrichtung betrachtet befestigt.
Diese Abschirmungsplatte 108 besitzt einen Außendurchmesser,
der etwas kleiner als ein Innendurchmesser eines Hohlraums 111 bemessen
ist und kann verhindern, daß ein
Abgas, welches durch den Abgaskanal 112 hindurchtritt,
auf die Seite des Führungselementes 109 strömt und kann
auch eine Wärmestrahlung
aus dem Abgas auf die Seite des Führungselementes 109 reduzieren.
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Das
Verunreinigungsblockierungselement 110 besitzt im Querschnitt
betrachtet eine angenähert
U-förmige
Konfiguration, und seine Innen- und Außenoberflächen sind mit Rillen so ausgebildet, daß es mit
einer hohen Elastizität
versehen ist, und flexiblen Verformungen unterliegen kann. Als Material
für das
Verunreinigungsblockierungselement 110 wird ein flexibles,
fluoriertes Harz aufgrund dessen hervorragender Wärmebeständigkeit
und Flexibilität und
hohen Abriebsbeständigkeit
verwendet. Das Verunreinigungsblockierungselement 110 ist
an seinem oberen Umfangsrand mit einem Flanschabschnitt 110a,
welcher einstückig
mit dem Verunreinigungsblockierungselement 110 ausgebildet
ist, und an seinem unteren Endabschnitt mit einer Öffnung 110c versehen.
Das Verunreinigungsblockierungselement 110 ist angeordnet,
wobei sein Flanschabschnitt 110b in eine ringförmige Nut 111a,
die angrenzend an den Hohlraum 111 ausgebildete ist, so
eingesetzt ist, daß seine
Oberseite in engem Kontakt mit dem Führungselement 109 gehalten
wird, und wobei sein unterer Endabschnitt 110b nahe an
der Abschirmungsplatte 108 positioniert ist, und seine Öffnung 110c fest
an der Außenumfangswand
des Ventilschaftes 107 befestigt ist
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Wie
man leicht aus der vorstehenden Beschreibung erkennen kann, ist
das Verunreinigungsblockierungselement 110 zwischen dem
Führungselement 109 und
der Abschirmungsplatte 108 angeordnet und schirmt oder,
mit anderen Worten, deckt, selbst wenn sich das Ventilelement 102 in
seiner offenen Position befindet, das Führungselement 109, einschließlich eines
Gleitkontaktbereiches zwischen einer axialen Bohrung 109a und
dem Ventilschaft 107 in einem abgeschirmten Zustand ab,
um die Gasdichtheit zu gewährleisten,
so daß Ruß und dergleichen
in dem Abgas an einem Eindringen auf die Seite des Führungselementes 109 gehindert
werden.
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Die
vorstehend beschriebene herkömmliche Technik
wird jedoch von Problemen begleitet, wie sie nachstehend beschrieben
werden.
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Im
Fall der in 5 dargestellten
ersten herkömmlichen
Technik gibt es einen Gleitkontaktbereich zwischen dem Innenumfangsabschnitt
der Dichtungsmembrane 17 und der Außenum fangswand des Ventilschaftes 14.
Mit zunehmendem Einsatz des EGR-Ventils verschleißt die Dichtungsmembrane 17 an
dem Gleitkontaktbereich, so daß das Dichtverhalten
progressiv verringert wird.
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Demzufolge
kann das Abgas, welches durch die Gleitkontaktfläche zwischen dem Ventilschaft 14 und
dem Lager 15 (siehe Pfeile A1, A2) hindurch eingedrungen
ist, auf die Seite des Elektromotors 13 durch den Gleitkontaktbereich
zwischen der Innenumfangswand der Dichtungsmembrane 17 und
der Außenumfangswand
des Ventilschaftes 14 (siehe Pfeile A3) eindringen. Da
das EGR-Ventil für
eine längere
Zeit verwendet wird, nimmt der Abriebverschleiß der Dichtungsmembrane 17 zu,
was schließlich
zu einem möglichen
Problem führt,
daß die
Dichtungsmembrane 17 ihre Dichtungsfunktion nicht mehr
zeigen kann und der Motor 13 demzufolge beschädigt werden
kann. Selbst wenn ein abriebbeständiges Material,
wie etwa Polytetrafluorethylen, beispielsweise "Teflon"(TM) für die Dichtungsmembrane 17 verwendet
wird, ist es immer noch schwierig, die Reduzierung im Dichtungsverhalten
zu verhindern.
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Im
Falle der in 6 dargestellten
zweiten herkömmlichen
Technik ist andererseits ein derartiger Gleitkontaktbereich weder
an dem Innenumfang noch and dem Außenumfang des Verunreinigungsblockierungselementes 110 enthalten.
Wenn man jedoch einen Blick auf den Innenumfang des Verunreinigungsblockierungselementes 110 wirft,
ist jedoch der untere Endabschnitt 110b nur an einem Endabschnitt
der Öffnung 110c auf
der Außenumfangswand
des Ventilschaftes 107 sicher befestigt. Es gibt demzufolge
ein mögliches
Problem, daß der
Innenumfang des Verunreinigungsblockierungselementes 110 sich
von der Außenumfangswand
des Ventilschaftes 110 durch das Hochdruck-, Hochtemperatur-EGR-Gas
trennen kann. Sobald eine derartige Trennung stattfindet, kann das
Verunreinigungsblockierungs element 110 seine Dichtfunktion
nicht mehr zeigen, was zu einem möglichen Problem führt, daß der Motor
beschädigt
werden kann.
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Diese
Probleme sind nicht auf EGR-Ventile beschränkt, sondern können bei
jeden von verschiedenen Ventilen insofern auftreten, sofern sie
in der Nähe
eines beweglichen Elementes eine Antriebseinrichtung, welche vor
einem Fluid oder vor Verunreinigungen oder dergleichen in einem
Fluid geschützt
werden sollten (eine Einrichtung, die einem EGR-Ventil-Antriebsmotor entspricht)
enthalten.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend erwähnten Probleme
gemacht und hat als ihre Aufgabe das Bereitstellen einer Fluidventilanordnung,
in welchem das Eindringen von Verunreinigungen in eine zu schützende Antriebseinheit über eine
lange Zeit verhindert werden kann, indem um ein bewegliches Element
herum einer Dichtungsstruktur angewendet wird, dessen Dichtungsverhalten
kaum verringert wird.
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Diese
Aufgabe kann durch die in den Ansprüchen definierten Merkmale gelöst werden.
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In
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fluidventilanordnung
bereitgestellt, welche aufweist:
ein auslenkbar in einem Durchflußkanal,
durch welchen ein Fluid passieren kann, angeordnetes Ventilelement;
eine
außerhalb
des Durchflußkanals
angeordnete Antriebseinheit;
ein Verbindungselement, welches
sich durch eine in einer Wand des Durchflußkanals ausgebildete Bohrung
hindurch erstreckt, und an seinem einen Ende mit dem Ventilelement
und an seinem entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Ende mit der Antriebseinheit
verbunden ist; und
ein Dichtungselement, das in gas- oder wasserdichten
Beziehungen zu der Wand des Durchflußkanals und dem Verbindungselement
angeordnet ist und aus einem flexiblen Material dergestalt besteht,
daß sich
das Dichtungselement nicht mit einer Auslenkung des Ventilelementes überschneidet
bzw. stört, wenn
das Ventil durch die Antriebseinheit angetrieben wird.
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Wenn
das Verbindungselement einer Auslenkung als Folge einer Auslenkung
des von der Antriebseinheit angetriebenen Ventilelementes unterliegt,
können
das Fluid oder Verunreinigungen in dem Fluid von der Seite des Endes
(welches hierin nachstehend als das "untere Ende" bezeichnet wird) des Verbindungselementes
(d. h. der Seite des Ventilelementes) zu der Seite des gegenüberliegenden
Endes (welches hierin nachstehend als das "obere Ende" bezeichnet werden kann) des Verbindungselementes (d.
h. zu der Seite der Antriebseinheit) austreten. Dieses Fluid oder
diese Verunreinigungen in dem Fluid werden jedoch an einem Eindringen
in die Seite der Antriebseinheit durch das Dichtungselement gehindert,
das in der gas- oder
wasserdichten Beziehung mit der Wand des Durchflußkanals
und des Verbindungselementes angeordnet ist und aus dem flexiblen
Material hergestellt ist. Es ist daher möglich, die Antriebseinheit
vor dem Fluid oder den Verunreinigungen in dem Fluid über eine
lange Zeit zu schützen.
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Bevorzugt
kann die Fluidventilanordnung ferner ein Verbindungsloch aufweisen,
das so ausgebildet ist, daß ein
Innenraum des Durchflußkanals,
wobei der Innenraum dem Dichtungselement gegenüberliegt, mit einem Außenraum
des Durchflußkanals in
einer Verbindung gehalten wird.
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Das
Verbindungsloch kann beispielsweise durch die Wand des Durchflußkanals
an einer Stelle zwischen einem Lager, auf und entlang welchem das Verbindungselement
gleitend unter stützt
wird, und dem Dichtungselement hindurch ausgebildet sein.
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Beispielsweise
kann der Durchflußkanal
ein Abgasrückführungskanal
für die
Rückführung eines Abgases
eines Verbrennungsmotors auf eine Eingangsseite sein, kann das Ventilelement
ein Abgasrückführungsventil
sein, das in der Lage ist, eine Durchflußrate des Abgases durch den
Abgasrückführungskanal
einzustellen, und die Antriebseinheit kann ein Elektromotor für die Auslenkung
des Abgasrückführungsventils
sein.
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Bevorzugt
kann das Dichtungselement zwischen einem Stufenbereich eines Abschnittes
mit großen
Durchmesser, welcher auf einer Innenumfangswand der Wand angeordnet
ist und einer Endfläche
eines eingesetzten Elementes, das in den Abschnitt mit dem großen Durchmesser
eingesetzt ist, in seiner Lage gehalten werden. Alternativ kann
das Dichtungselement zwischen zwei ringförmigen Elementen, welche in
einer ringförmigen
Nut, die auf einer Innenumfangsoberfläche der Wand angeordnet ist,
in seiner Lage gehalten werden.
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Die
Erfindung wird im Detail in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen sind:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer EGR-Vertilanordnung (Fluidventilanordnung)
mit einer Verunreinigungseindring-Verhinderungsstruktur als eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Aufbaudarstellung eines mit einem EGR-System ausgestatteten
Automobilmotors, in welchem die EGR-Ventilanordnung mit der Verunreinigungseindring-Verhinderungsstruktur
als die eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
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3 eine
schematische Teilquerschnittsansicht einer EGR-Ventilanordnung (Fluidventilanordnung)
mit einer Verun reinigungseindring-Verhinderungsstruktur als eine
erste Modifikation der einen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
schematische Teilquerschnittsansicht einer EGR-Ventilanordnung (Fluidventilanordnung)
mit einer Verunreinigungseindring-Verhinderungsstruktur als eine
zweite Modifikation der einen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
schematische Querschnittsansicht einer EGR-Ventilanordnung (Fluidventilanordnung)
mit einer Verunreinigungseindring-Verhinderungsstruktur gemäß einer
ersten herkömmlichen Technik;
und
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6 eine
schematische Querschnittsansicht einer EGR-Ventilanordnung (Fluidventilanordnung)
mit einer Verunreinigungseindring-Verhinderungsstruktur gemäß einer
zweiten herkömmlichen Technik.
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Gemäß 1 bis 4 erfolgt
hierin nachstehend eine Beschreibung bezüglich der einen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und ihrer Modifikationen.
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In
dieser Ausführungsform
wird die Fluidventilanordnung unter Verwendung eines EGR-Ventils als
Beispiels beschrieben.
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Gemäß Darstellung
in 2 ist ein Abgasrückführungs-Regelsystem (hierin nachstehend zur Vereinfachung
lediglich als "EGR-(Exhaust
Gas Recirculation-) System" bezeichnet)
beispielsweise in einem Automobilmotor oder dergleichen angeordnet. Dieses
EGR-System ist aus einem zwischen einem Abgaskanal 2 und
einem Einlaßkanal
eines Motors (Verbrennungsmotor) 1 angeordneten EGR-Kanal (Abgasrückführungskanal) 4,
einem in den EGR-Kanal 4 an einer Zwischenposition davon
eingefügten EGR-Ventil
(Abgasrückführungsventil) 5,
und einer ECU (Elektronischen Steuereinheit) 6 als einer
Steuerung für
die Einstellung der Öffnung
des EGR-Ventils 5 aufgebaut. Als ein Ergebnis der Verbrennung
in individuellen Brennräumen
des Motors 1 wird ein Abgas erzeugt, und dann von einem
Abgassammler 7 in den Abgaskanal 2 ausgegeben.
Aufgrund der Anordnung des EGR-Systems wird ein Teil des Abgases, abhängig von
der Öffnung
des EGR-Ventils 5 über den
EGR-Kanal 4 zurückgeführt und
in die entsprechenden Brennräume
aus dem Einlaßsammler 8 eingeführt. Als
EGR-Ventil 5 wird ein motorbetriebenes EGR-Ventil unter dem
Gesichtspunkt von Verbesserungen in der Genauigkeit der Steuerung
verwendet.
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Wie
es in 1 dargestellt ist, ist das EGR-Ventil 5 mit
einem Abgaskanal 11 als einem Teil des Abgasrückführungskanals,
einem Ventilelement 12 bestehend aus einem Zapfen (Ventilelement) 14a und
einem Ventilschaft 14 und in den Abgaskanal in einer mittigen
Stelle davon eingefügt,
einem Elektromotor 13, der mit dem Ventilschaft 14 des
Ventilelementes 12 verbunden und als eine Antriebseinheit zum
Antreiben des Ventilelementes 12 in einer axialen Richtung
angepaßt
ist, einem Lager 15, welches darauf den Ventilschaft 14 des
Ventilelementes 12 trägt,
und einem Gehäuse 16 mit
dem darin aufgenommenen Lager 15 und Ventilschaft versehen.
Im übrigen
entspricht der Ventilschaft 14 dem Verbindungselement,
das den Zapfen (Ventilelement) 14a und dem Elektromotor 13 miteinander
verbindet, und ist durch eine Bohrung (axiale Bohrung) 15a des
Lagers 15 sich hindurch erstreckend angeordnet.
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Der
Abgaskanal 11 besteht aus einem anstromseitigen Kanalabschnitt 11a und
einem abstromseitigen Kanalabschnitt 11b, wobei eine Öffnung 11c so
dazwischen ausgebildet ist, daß die Öffnung 11c betrieblich
durch den Zapfen 14a geöffnet oder
geschlossen werden kann.
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Das
Ventilelement 12 ist an einem Ende (einem unteren Ende
gemäß Betrachtung
in 1) des Ventilschaftes 14 mit dem Zapfen 14a als
einem wirkenden Teil vorgesehen, und ein Zwischenabschnitt des Ventilschaftes 14 ist
als ein Gleitkontaktabschnitt 14 aufgebaut, welcher mit
dem Lager 15 in einen Gleitkontakt gebracht wird, während er
von dem Lager 15 getragen wird. Mit dem oberen Ende (einem oberen
Ende gemäß Betrachtung
in 1) des Ventilschaftes 14 ist der Elektromotor 13 verbunden.
Im übrigen
ist der Zapfen 14a in einer pilzartigen Konfiguration ausgebildet.
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Der
Elektromotor 13 ist ein herkömmlicher Elektromotor. Innerhalb
eines Motorgehäuses 13a ist eine
Spule 13b in einem Außenumfangsteil
angeordnet, und ein Metallkern 13c ist als ein Rotor in
einem Innenumfangsteil angeordnet. Ein Innengewinde ist in einem
Mittenabschnitt des Metallkörpers 13c ausgebildet,
während
ein Außengewinde
auf dem entgegengesetzten, d. h. oberen Endabschnitt des Ventilabschnittes 14 oder
einem koaxial mit dem entgegengesetzten, d. h. oberen Endabschnitt
verbundenen Schaftelement ausgebildet ist. Das Innengewinde auf der
Seite des Metallkerns 13c und das Außengewinde auf der Seite des
Ventilschaftes 14 stehen in einem Gewindeeingriff, um einen
Umsetzungsmechanismus in der Weise auszubilden, daß der Ventilschaft 14 zu
einer Bewegung in der axialen Richtung veranlasst wird, wenn sich
der Metallkern 13c dreht. Durch eine bedarfsgesteuerte
Erregung der Spule 13b wird der Metallkern 13c veranlasst,
sich soweit wie erforderlich in einer vorbestimmten Richtung zu drehen,
so daß der
Ventilschaft 14 in eine vorbestimmte axiale Lage gebracht
werden kann.
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Der
Zapfen 14a und ein Abschnitt des Ventilschaftes 14,
wobei der Abschnitt sich auf der Seite des unteren Endes des Ventilschaftes 14 in
Bezug auf den Gleitkontaktabschnitt 14b des Ventilschaftes 14 befindet,
sind in den Abgaskanal 11 eingeführt. Da der Druck des Abgases
in dem Abgaskanal 11 hö her als
der Atmosphärendruck
wird, kann das Abgas entlang des Gleitkontaktabschnittes 14b des
Ventils 14 von der Seite des unteren Endes des Ventilabschnittes 14 (der
Seite des Abgaskanals 11) zu der Seite des oberen Endes
des Ventilschaftes 14 (der Seite des Elektromotors 13)
hin gemäß Darstellung
durch die Pfeile a1, a2 auftreten. Jedoch ist ein im wesentlichen
scheibenförmiges
flexibles Dichtungselement 21, welches als ein Fluideindring-Blockierungselement
funktioniert, zwischen dem Lager 15 in dem Gehäuse 16 (der
Wand des Kanals 11) und dem Elektromotor so angebracht,
daß das
Dichtungselement 21 dazu dient, das Abgas, welches entlang
des Gleitkontaktabschnittes 14b ausgetreten und in eine Kammer 34 eingedrungen
ist, am Eindringen in die Seite des Elektromotors 13 durch
ein Kammerelement 35 hindurch zu verhindern.
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Das
Dichtungselement 21 ist in den im wesentlichen scheibenförmigen Konfigurationen
(in der Form einer runden Platte) ausgebildet, ist flexibel, und
ist in seinem mittigen Abschnitt mit einem Durchtrittsloch versehen,
durch welches sich der Ventilschaft 14 erstreckt. Sein
Außenumfangsrandabschnitt 21a ist
mit einer Innenumfangswand des Gehäuses 16 verbunden,
während
sein Innenumfangsrandabschnitt 21b mit einer Außenumfangswand
des Ventilschaftes 14 verbunden ist. Insbesondere an diesem
verbundenen Teilen ist das Dichtungselement 21 in einer
gasdichten Weise (oder gasdichten und flüssigkeitsdichten Weise) von
seinen beiden Seiten aus jeweils durch einschließende Elemente 22, 23, 24, 25 eingeschlossen.
Im Falle eines Ventils für
Flüssigkeiten
ist eine flüssigkeitsdichte
Art anstelle der gasdichten Art erforderlich.
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Genauer
beschrieben sind zwei rohrartige Elemente (einschließende Elemente) 22, 23 mit
einer vorbestimmten Dicke von außen auf die Außenumfangswand
des Ventilschaftes 14 auf gesetzt. Der Innenumfangsrandabschnitt 21b des
Dichtungselementes 21 wird zwischen diesen zwei rohrartigen Elementen 22, 23 so
eingeschlossen (dazwischen festgehalten), daß das Dichtungselement 21 in
der gasdichten Weise mit der Außenumfangswand
des Ventilschaftes 14 verbunden ist. Auf der Innenumfangswand
des Gehäuses 16 ist
ein erster Flanschabschnitt 24 sich nach innen erstreckend
als das einschließende
Element angeordnet. Auf einem Teil des Gehäuses 16, wobei das
Teil höher
als der erste Flanschabschnitt 24 angeordnet ist und einen
vergrößerten Innendurchmesser
besitzt, ist ein zylindrisches Element 26 innen eingesetzt,
wobei ein zweiter Flanschabschnitt 25 sich nach innen erstreckend
als das einschließende
Element angeordnet ist. Der Außenumfangsrandabschnitt 21a des
Dichtungselementes 21 wird zwischen diesen zwei Flanschabschnitten 24, 25 eingeschlossen
(festgehalten) und ist in einer gasdichten Weise mit der Innenumfangswand
des Gehäuses 16 verbunden.
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Gemäß Darstellung
in 3 können
die vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Flanschabschnitte 24, 25 weggelassen
werden und statt dessen kann ein Abschnitt 28 mit großem Durchmesser,
welcher mit einem Stufenabschnitt 27 versehen ist, auf
einer Innenumfangswand eines Gehäuses 16 ausgebildet
sein. Der Außenumfangsrandabschnitt 21a des
Dichtungselementes 21 kann dann in einer gasdichten Weise
zwischen dem Stufenabschnitt (einschließendes Element) 27 und
einer Endfläche (einschließendes Element) 29a eines
flanschlosen, zylindrischen Elementes (intern eingesetzten Elementes),
das intern auf dem Abschnitt 28 mit dem großen Durchmesser
eingesetzt ist, eingeschlossen (festgehalten) werden.
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Als
eine Alternative kann auch eine gasdichte Verbindung gemäß Darstellung
in 4 sichergestellt werden, indem insbesondere eine
ringförmige Nut 30 in
einer Innenumfangswand eines Gehäuses 16 ausgebildet
wird, und zwei getrennte Ringelemente (einschließende Elemente) 31, 32,
deren Durchmesser durch elastische Verformung reduziert werden können, in
die ringförmige
Nut 30 eingesetzt werden, während gleichzeitig das Dichtungselement 21 an
seinem Außenumfangsrandabschnitt 21a zwischen
den zwei unterbrochenen Ringelementen (einschließenden Elementen) 31, 32 eingeschlossen (festgehalten)
werden.
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Gemäß Darstellung
in jeder von den 1, 3 und 4 ist
auch ein Verbindungsloch 33 durch das Gehäuse 16 an
einer Stelle zwischen dem Lager 15 und dem Dichtungselement 21 ausgebildet, um
das Innere und das Äußere des
Gehäuses 16 miteinander
zu verbinden. Wenn das Abgas in die Kammer 34 zwischen
dem Lager 15 und dem Dichtungselement 21 in dem
Gehäuse 16 durch
den Spalt zwischen dem Lager 15 und dem zugeordneten Gleitkontaktabschnitt 14b des
Ventilschaftes 14 hindurch eintritt und der Innendruck
der Kammer 34 zunimmt, wird das Abgas in der Kammer 34 automatisch
an die Außenseite
durch das Verbindungsloch 33 abgegeben, um eine solche
Situation zu vermeiden, daß sich Abgas
bis zu einem hohen Druck in der Kammer 34 ansammelt.
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Da
die EGR-Ventilanordnung (Fluidventilanordnung) mit der Verunreinigungseindring-Verhinderungsstruktur
gemäß der einen
Ausführungsform
der Erfindung wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, wird das
EGR-Ventil 5 beim Öffnen
nach Bedarf während
eines Betriebs des Motors 1 zum Steuern der EGR-Durchflußrate so
eingestellt, daß das
Abgas sauberer gemacht wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt kann das Abgas in die Kammer 34 zwischen
dem Lager 15 und dem Dichtungselement 21 in dem
Gehäuse 16 durch
den Spalt zwischen dem Gleitkontaktabschnitt 14b und dem Lager 15 eintreten.
Diese Kammer 34 ist jedoch durch das Dichtungselement 21 bezüglich der
Kammer 35 auf der Seite des Elektromotors 13 so
abgedichtet, daß das
Abgas nicht in die Seite des Elektromotors 13 eindringt.
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Insbesondere
wird das Dichtungselement 21 an dem Außenumfangswandabschnitt 21a und
dem Innenumfangsrandabschnitt 21b mittels des zylindrischen
Elementes und des Stufenabschnittes bzw. die rohrartigen Elemente
eingeschlossen (festgehalten) und wird mit der Innenumfangsrand
des Gehäuses 16 bzw.
der Außenumfangswand
des Ventilschaftes 14 in einer gasdichten Beziehung verbunden.
Das Dichtungselement 21 enthält daher keinerlei gleitendes
Teil und ist ferner frei von dem möglichen Problem einer Trennung,
wie sie im Falle einer Verbindung durch einfaches Befestigen erfahren
wird, so daß dem
Dichtungselement 21 ermöglicht
wird, ein hohes Dichtverhalten (Gasdichtigkeit) an den verbundenen
Teilen über
eine lange Zeit sicherzustellen. Selbst wenn das Abgas in die Kammer 34 entlang des
Gleitkontaktabschnittes 14b des Ventils 14 gemäß Darstellung
in 1 (siehe Pfeile a1, a2) eindringt, wird dieses
Abgas durch das Dichtungselement 21 blockiert, so daß der Elektromotor 13,
das zu schützende
Element, sicher vor dem Abgas oder vor dem Verunreinigungen in dem
Abgas geschützt
werden kann.
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Das
Dichtungselement 21 muß eine
elastische Verformung aufnehmen können, indem es jeder axialen
Bewegung des Ventilschaftes 14 des Ventilelementes 12 folgt.
Da das Dichtungselement 21 keinen Gleitabschnitt enthält und frei
von dem möglichen
Problem eines Verschleißes
ist, ist es nicht erforderlich, ein Gleitmaterial hoher Güte mit einer
starken Abriebbeständigkeit
(wie z. B. "Teflon" oder dergleichen)
zu verwenden. Jedes Material kann verwendet werden, sofern es mit
einem bestimmten Grad an Wärmebeständigkeit
und Ölbeständigkeit und
auch mit ausreichender Flexibilität ausgestattet ist, um einen
Widerstand gegenüber
der Bewegung des Ventilschaftes 14 zu vermeiden. Beispielsweise können allgemeine
Gummimaterialien, wie etwa Membranmaterialien (z. B. Fluorsilikongummi),
welche in pneumatischen EGR-Ventilen eingesetzt werden, verwendet
werden.
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Das
Verbindungsloch 33 ist durch das Gehäuse 16 hindurch an
der Stelle zwischen dem Lager 15 und dem Dichtungselement 21 ausgebildet,
um das Innere und Äußere des
Gehäuses 16 miteinander
zu verbinden. Selbst wenn das Abgas in die Kammer 34 zwischen
dem Lager 15 und dem Dichtungselement 21 in dem
Gehäuse
entlang dem Gleitkontaktabschnitt 14b eindringt, wird das
Abgas in der Kammer 34 daher automatisch durch das Verbindungsloch 33 ausgelassen,
sobald der Innendruck der Kammer 34 zunimmt. Demzufolge
sammelt sich das Abgas nicht zu einem hohen Druck in der Kammer 34 an.
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Die
Kammer 34 auf der Seite des Gleitkontaktabschnittes 14b erreicht
somit keinen signifikant hohen Druck in Bezug auf die Kammer 35 auf
der Seite des Elektromotors 13 mit dem dazwischen in dem
Gehäuse 16 angeordneten
Dichtungselement 21. Eine Druckdifferenz, falls überhaupt,
ist nicht so groß,
daß sie
das Abgas zu einem Eindringen in die Kammer 35 auf der
Kammer 34 entlang dem dicht verbundenen Außenumfangsradabschnitt 21a und dem
Innenumfangsrandabschnitt 21b des Dichtungselementes 21 veranlaßt. Auch
diesbezüglich
kann der Elektromotor 13 sicher vor dem Abgas oder den Verunreinigungen
in dem Abgas geschützt
werden.
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Zusätzlich ist
das Dichtungselement (Fluideindring-Blockierungselement) 21 in
den im wesentlichen scheibenförmigen
Konfigurationen (in der Form einer runden Platte) ausgebildet, das
heißt
in ebenen, extrem einfachen Konfigurationen, und bringt dadurch
noch einen weiteren Vorteil mit sich, daß die Produktion, Montage und
Verwaltung des Dichtungselementes 21 leicht durchgeführt werden kann.
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Die
Betriebsweise und vorteilhafte Effekte der EGR-Ventilanordnung (Fluidventilanordnung)
mit der Verunreinigungseindring-Verhinderungsstruktur als der einen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung
in 1 sind vorstehend beschrieben worden. Diese Betriebsweise
und vorteilhaften Effekte treffen in gleicher Weise auf ihre in den 3 bzw. 4 dargestellten
Modifikationen zu.
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Die
eine Ausführungsform
und ihre ersten und zweiten Modifikationen sind vorstehend beschrieben
worden. Es ist jedoch anzumerken, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf eine derartige Ausführungsform
und Modifikationen beschränkt
ist, sondern ausgeführt
werden kann, indem diese in verschiedenen Arten in dem Umfange modifiziert
werden, daß sie
nicht von dem Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung abweichen.
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Beispielsweise
sind die Konfigurationen des Dichtungselementes (Fluideindring-Blockierungselementes) 21 nicht
auf die Konfigurationen in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
und den Modifikationen beschränkt.
Um der Bewegung des Ventilschaftes 14 leichter folgen zu
können,
kann das Dichtungselement 21 in mehr dreidimensionalen Konfigurationen
ausgebildet werden, indem es beispielsweise mit Balgen versehen
wird.
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Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform
und Modifikationen sind jeweils sowohl mit dem Merkmal (erstes Merkmal),
daß das
Dichtungselement (Fluideindring-Blockierungselement) 21 sowohl bei
dem Außenumfangsrandabschnitt 21a als
auch bei dem Innenumfangsradabschnitt 21b durch die einschließenden Elemente
eingeschlossen wird, als auch mit dem Merkmal (zweites Merkmal),
daß das Verbindungsloch 33 vorgesehen
ist, um das Abgas aus der Kammer 34 abzulassen, versehen.
Selbst wenn nur eines dieser Merkmale eingebaut ist, können die
vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung bis zu einem bestimmten
zufriedenstellenden Maß erreicht
werden.
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Die
Ausführungsform
und ihre Modifikationen wurden unter Verwendung von EGR-Ventilen
als Beispielen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf derartige EGR-Ventile
beschränkt.
Wenn sie auf verschiedene Fluidventilanordnungen für Gase oder
Flüssigkeiten
angewendet wird, wovon jede die Nähe eines beweglichen Elementes
als eine Antriebseinrichtung (eine Einrichtung, die einem EGR-Ventil-Antriebsmotor entspricht)
umfaßt,
die vor einem Fluid oder vor Verunreinigungen oder dergleichen in
einem Fluid geschützt
werden sollen, können ähnliche
vorteilhafte Effekte wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform
und den Modifikationen erreicht werden.
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Die
vorliegende Erfindung kann im breiten Umfang auf Fluidventilanordnungen,
angeführt
von EGR-Ventilen des Typs, daß eine
Antriebseinrichtung (eine Einrichtung, die dem EGR-Ventil-Antriebsmotor
entspricht) vor einem Fluid oder vor Verunreinigungen in einem Fluid
in der Nähe
eines Ventilelementes als ein bewegliches Element zu schützen ist, angewendet
werden und kann sicher deren Antriebseinrichtung vor einem Fluid
oder Verunreinigungen in einem Fluid schützen.
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der der Japanischen Patentanmeldung 2003-317162,
eingereicht am 9. September 2003, welche hiermit durch Bezugnahme
beinhaltet ist.