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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abgasrückführsteuerventil.
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Das
herkömmliche
Ventil wies aufgrund der thermischen Ausdehnung mit der Hauptwelle
einen Zwischenraum zwischen einem Lager und einer Welle auf, wie
es in
JP-A-11-336616 beschrieben
ist.
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Bei
dem herkömmlichen
Ventil gelangen Abgas, Verunreinigungen oder Wasser durch einen
Zwischenraum in den Hauptwellenhaltebereich in einen Gleitbereich
der Welle oder in einen Betätigungsbereich
zum Antreiben des Ventils, wodurch die Gleitleistung der Welle oder
die Funktionsleistung des Betätigungselementes
abnimmt.
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Ein
Ventil gemäß dem Obergriff
der Patentansprüche
1 und 2 ist beispielsweise in der
EP 1235016 A2 beschrieben. Dort wird eine
Wellendichtung beschrieben, die insbesondere den Abgasdurchtritt
verhindern soll. Dazu ist die Welle verschieblich in einem Lagerflansch
gehaltert und ein abdichtender Balg ist über Klemmringe und eine dazwischen
angeordnete Druckfeder befestigt zwischen einem Integral mit der
Welle ausgebildeten Anlageflansch und dem Lagerflansch.
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Darüber hinaus
offenbart die
DE 100
48 499 A1 ein Wärmeschutzelement
10,
das einerseits zwischen Gehäuseteilen
festgeklemmt ist und andererseits am Umfang der Welle anliegt.
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Die
vorliegende Erfindung soll das zuvor genannte Problem lösen, und
es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil zu schaffen,
bei dem Abgas, Fremdkörper
oder Wasser daran gehindert werden, den Hauptwellenhaltebereich
zu durchdringen und in den Gleitbereich oder den Betätigungsbereich
einzudringen.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Abgasrückführsteuerventil mit einem Gehäuse, einer
Welle mit einer Ventilscheibe zum Öffnen oder Schließen eines
Abgasdurchlasses, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und einem
Hauptwellenhaltebereich, entlang dem die Welle gleitet, wobei der
Hauptwellenhaltebereich ein Dichtungselement umfasst, das in einem
bestimmten Bereich bewegbar und deformierbar ist, und das Dichtungselement
aus einem elastischen Material hergestellt ist, das entsprechend einem
Druck in dem Abgasdurchlass deformierbar ist.
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Bei
dem Abgasrückführsteuerventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst der Hauptwellenhaltebereich ein Dichtungselement,
das in einem bestimmten Bereich bewegbar und deformierbar ist, wobei
das Dichtungselement aus einem elastischen Element hergestellt ist,
um entsprechend einem Druck in dem Abgasdurchlass deformierbar zu
sein, so dass die Dichtungsleistung aufgrund eines Druckes in dem
Abgasdurchlass verbessert wird.
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Bei
dem Verfahren zum Zusammenbauen eines Ventils gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein positiver Druck beim Einsetzen der Welle in das Dichtungselement
ausgeübt,
wodurch ein Fehlpositionieren des Dichtungselements beim Zusammenbauen
verhindert wird.
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1 ist
eine axiale Querschnittsansicht eines Abgasrückführventils gemäß einer
ersten Ausführungsform.
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Hauptwellenhaltebereichs 9a.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Bereichs A, der in 1 mit der gestrichelten Linie
gekennzeichnet ist.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht der Einzelteile, die den Hauptwellenhaltebereich
bilden.
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5 ist
eine erläuternde
Ansicht, die zur Erläuterung
der Funktion einer Dichtung dient, wenn Abgas, Fremdkörper oder
Wasser aus dem Hauptwellenhaltebereich 9a austreten.
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Bereichs A, der dem in 1 mit der
gestrichelten Linie gekennzeichneten Bereich entspricht, in einem
Ventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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7 ist
eine erläuternde
Ansicht, die die Funktion einer Dichtung erläutert, wenn das Abgasrückführventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung für eine
längere
Zeitdauer aktiviert ist.
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8 ist
eine erläuternde
Ansicht, um ein Verfahren zum Montieren einer Lagerbereichdichtungsstruktur
gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform
zu erläutern.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
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In
den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder ähnliche
Bauteile.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine axiale Querschnittsansicht eines Abgasrückführventils gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind ein zylinderartiges Hauptwellenhalteelement
(Laufbuchse) 9 und eine Welle 4, die vertikal
entlang des Innenumfangs des Hauptwellenhalteelements 9 gleitet,
innerhalb eines Gehäuses 1 angeordnet,
das eine Befestigungsfläche 1a,
an der ein nicht dargestelltes Betätigungselement, wie beispielsweise
ein nicht dargestellter Motor, befestigt ist, sowie eine Befestigungsfläche 1b an
einem nicht dargestellten Motor und weitere Bauteile umfasst, wobei
die Welle 4 zwecks Steuerung des Abgasstroms mit einem
Ventil 3 verbunden und durch den Hauptwellenhaltebereich 9a des
Hauptwellenhalteelements 9 gehalten ist.
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2 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht des
Hauptwellenhaltebereichs 9a.
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Der
Hauptwellenhaltebereich 9a des Hauptwellenhalteelements 9 und
die Welle 4a, die durch den Hauptwellenhaltebereich 9a gehalten
ist, sind aus unterschiedlichen Materialien hergestellt und zu einem
frühen
Zeitpunkt mit einem Zwischenraum 20 versehen, nämlich bei
normalen Temperaturen im Vergleich zu einer thermischen Expansionsdifferenz bei
hohen Temperaturen. Selbst wenn sie aus dem gleichen Material hergestellt
sind, ist ein gewisser Zwischenraum erforderlich.
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Wenn
das Abgasrückführventil
gemäß der vorliegenden
Erfindung betätigt
wird, also wenn ein Abgasstrom innerhalb des Abgasdurchlasses 1b auftritt,
nehmen die Temperaturen des Gehäuses 1,
des Hauptwellenhalteelements 9, der Welle 4 und
der anderen Bauteile, die das Abgasrückführventil bilden, zu.
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Zu
diesem Zeitpunkt verengt sich der Zwischenraum 20 zwischen
dem Hauptwellenhaltebereich 9a und der Welle 4a aufgrund
der thermischen Expansion der Bauteile auf beiden Seiten. Da die Welle 4 jedoch
bei hohen Temperaturen vertikal gleiten soll, verbleibt auch bei
hohen Temperaturen ein Zwischenraum 20, der nicht den Wert
Null aufweist.
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Um
bei dieser Ausführungsform
zu verhindern, dass Abgas, Fremdkörper oder Wasser den Zwischenraum 20 passieren
und in den Betätigungsbereich
eindringen, ist an einem oberen Teil des Hauptwellenhaltebereichs 9 eine
Dichtung 7 vorgesehen, und, wie in 1 (3)
gezeigt ist, zwischen einem Stopfen 6 und dem Hauptwellenhaltebereich 9 gehalten.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Bereichs A, der in 1 durch die gestrichelte Linie
gekennzeichnet ist, und 4 ist eine perspektivische Ansicht
der einzelnen Bauteile, die den Hauptwellenhaltebereich bilden.
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Die
Dichtung 7 umfasst ein entlang der Welle 4 offenes
Loch 7a und ist zwischen dem Hauptwellenhalteelement 9 und
dem Stopfen 6 angeordnet. Die Dichtung 7 ist in
einem Raum 15 angeordnet und ist innerhalb des Raums 15 bis
zu einem gewissen Grad bewegbar oder deformierbar, ohne starr befestigt
zu sein. Ferner ist die Dichtung 7 in Kontakt mit der Welle 4 und
hinsichtlich der Welle 4 positioniert. Die Dichtung 7 ist
eher als andere Elemente grob durch die Welle 4 positioniert
und aus einem deformierbaren elastischen Material hergestellt. Da
die Dichtung 7, wie zuvor beschrieben, entlang der Welle 4 aufgenommen
ist, wird die Dichtung 7, selbst wenn die Welle 4 zum
Zwischenraum 20 geneigt ist, zusammen mit dieser Neigung
bewegt, weshalb das Loch 7a in dem Innendurchmesserbereich
weniger zum exzentrischen Verschleiß neigt.
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Der
Stopfen 6 ist an dem Gehäuse 1 befestigt, um
die Dichtung 7 und das Hauptwellenhalteelement 9 über einen
Ring 8 zu halten. Selbst wenn Abgas, Verunreinigungen oder
Wasser durch den Hauptwellenhaltebereich 9a hindurchtreten,
können diese
das Nachbargehäuse 1c nicht
erreichen, wodurch eine Beschädigung
des Gehäuses 1c aufgrund von
Korrosion verhindert wird.
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Ferner
umfasst der die Dichtung 7 aufnehmende Raum 15 eine
als Ebene ausgebildete Außenfläche, wobei
ein ebener Bereich 6a und ein ebener Bereich 7b der
Dichtung 7 einander in der Ebene berühren, um eine Leckage zu verhindern,
die also als eine Dichtung dienen, welche Abgas, Fremdstoffe oder
Wasser daran hindert, den Hauptwellenhaltebereich 9a zu
durchdringen.
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Ferner
umfasst das Hauptwellenhalteelement 9 einen hinterschnittenen
Bereich oder eine Nut 9b, wodurch die Dichtung 7a daran
gehindert wird zu packen.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird nachfolgend die Ausführungsform
1 beschrieben.
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5 ist
eine erläuternde
Ansicht zwecks Erläuterung
der Funktion der Dichtung 7, also der Leckageverhinderung
der Dichtung 7, wo eine Leckage von Abgas, Verunreinigungen
oder Wasser von dem Hauptwellenhaltebereich 9a aufgrund
eines Druckunterschiedes auftritt, der zwischen dem Inneren und dem Äußeren 1b bis 1d des
Abgasdurchlasses erzeugt wird, wenn das Abgasrückführventil der vorliegenden Erfindung
zwecks Erzeugen eines Abgasstromes im Inneren 1b des Abgasdurchlasses
aktiviert wird.
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Wenn
im Inneren 1b des Abgasdurchlasses ein Abgasstrom auftritt,
wird aufgrund eines Druckunterschiedes zwischen dem Inneren und
dem Äußeren 1b bis 1d des
Abgasdurchlasses ein Druck 30 von dem Hauptwellenhaltebereich 9a auf
die untere Fläche
der Dichtung 7 ausgeübt.
Die dem Druck 30 ausgesetzte Dichtung 7 wird aufgrund
des Druckes oder einer vertikalen Gleitbewegung der Welle 4 zum oberen
Bereich des Raums 15 bewegt, so dass die Dichtung 7b und
der Stopfen 6a sowie die Dichtung 7a und die Welle 4 einander
unmittelbar berühren und
abgedichtet werden. Da das Gehäuse 1c auch mit
dem Ring 8 abgedichtet wird, ist zwischen dem Inneren 1b des
Abgasdurchlasses und dem Äußeren 1d des
Abgasdurchlasses keine Ventilation vorhanden. Somit kann eine Leckage
von Abgas, Fremdkörpern
oder Wasser zum Äußeren 1d des
Abgasdurchlasses verhindert werden.
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Zweite Ausführungsform
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6 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
eines Bereichs A, der dem in 1 durch
die gestrichelte Linie gekennzeichneten Bereich entspricht, in einem
Ventil gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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Wie
in 6 gezeigt ist, wird die Dichtwirkung der Welle 4 verbessert,
indem die Anzahl von Dichtungen 7, die an dem oberen Bereich
des Hauptwellenhalteelements 9 vorgesehen sind, und durch Erhöhung der
Dicke eines Kontaktbereichs (7a) mit der Welle 4 verbessert,
was zu einer höheren
Verschleißbeständigkeit
des Innendurchmesserbereichs 7a der Dichtung führt. Somit
erhält
das Abgasrückführventil
eine höhere
Lebensdauer.
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Insbesondere
wenn zwei oder mehrere Dichtungen vorgesehen sind, sind eine dem
Druck 30 ausgesetzte Dichtung 72 und eine die
Ebene 6a berührende
Dichtung 71 verschieden, so dass die Dichtung 71 weniger
Druckfluktuationen oder Druckvariationen durch den Druck 30 erfährt, was
zu einer stabileren Dichtwirkung führt.
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Ferner
umfassen die erste und zweite Ausführungsform die nachfolgend
beschriebenen Merkmale.
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Wenn
zwischen dem Innern und dem Äußern 1b–1d des
Abgasdurchlasses ein Druckunterschied auftritt und der Druck 30 von
dem Hauptwellenhaltebereich 9a auf die untere Fläche der
Dichtung 7 ausgeübt
wird, stehen die Dichtung 7b und der Stopfen 6a sowie
die Dichtung 7a und die Welle 4 im unmittelbaren
Kontakt und werden abgedichtet. Wenn das Abgasrückführventil gemäß der vorliegenden
Erfindung beispielsweise für
eine längere
Zeitdauer betätigt
wird, tritt zwischen der Dichtung 7a und der Welle 4 ein
Verschleiß auf;
wenn die Dichtung 7 jedoch aus einem elastischen Material
hergestellt ist, steht die Dichtung 7 in engem Kontakt
mit der Welle 4, um die Dichtwirkung sicherzustellen, selbst
wenn der Dichtungs-Innendurchmesserbereich 7a verschlissen
ist.
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Unter
Bezugnahme auf 7 wird nachfolgend die zweite
Ausführungsform
weiter beschrieben.
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7 ist
eine erläuternde
Ansicht zur Erläuterung
der Funktion der Dichtung, wenn das Abgasrückführventil gemäß der vorliegenden
Erfindung für eine
längere
Zeitdauer betätigt
wird.
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Wie
in 7 gezeigt ist, befindet sich die Dichtung 7 zu
einem frühen
Zeitpunkt, d. h. in einer Situation, in der das Abgasrückführventil
noch nicht zu sehr verwendet wurde, in einem abdichtenden Zustand,
der durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet ist, so dass ein
Spalt zwischen dem Dichtungs-Innendurchmesserbereich 7a und
der Welle 4 abgedichtet ist. Wenn das Abgasrückführventil
hingegen für
eine lange Zeitdauer betätigt
wurde, d. h. in einer Situation, in der der Dichtungsinnendurchmesserbereich 7a verschlissen
ist, befindet sich die Dichtung 7 in einem abdichtenden
Zustand, der durch die durchgezogene Linie gekennzeichnet ist, so
dass ein Spalt zwischen dem Dichtungsinnendurchmesserbereich 7c und
der Welle 4 abgedichtet wird.
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Obwohl
vorliegend die Position des Dichtungsinnendurchmesserbereichs aufgrund
des Verschleißes
von 7a nach 7c gewechselt ist, ist der von dem
Hauptwellenhaltebereich 9a ausgeübte Druck 30 im Wesentlichen
gleich, so dass sich die Dichtwirkung nicht ändert. Folglich geht die Dichtwirkung
aufgrund des Verschleißes
des Dichtungsinnendurchmesserbereichs 7a nicht verloren,
so dass die Dichtwirkung, die derjenigen im frühen Zeitpunkt (7a)
entspricht, im Dichtzustand (7c) nach dem aufgetretenen
Verschleiß aufrechterhalten
werden kann.
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Dies
beruht auf der Tatsache, dass die Dichtung 7 eine konische
Form aufweist, die in einer Richtung vorsteht, in der der Druck 30 ausgeübt wird,
so dass auf die Dichtung aufgrund einer Presskraft des Druckes 30 eine
Kraft in Kontaktrichtung mit der Welle 4 ausgeübt wird,
wodurch eine Abnahme der Dichtwirkung mit der Welle 4 selbst
im verschlissenen Zustand verhindert wird.
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Dritte Ausführungsform
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 ein Montagevorgang
beschrieben. Ein Filter 5 und das Hauptwellenhalteelement 9 werden
in das Gehäuse 1,
das einen Ventilsitz 2 aufweist, eingesetzt, und die Dichtung 7 wird
installiert. Anschließend
wird der Ring 8 eingesetzt und der Stopfen 6 mittels
einer Presspassung befestigt. Durch Anordnen des Stopfens 6 mittels
einer Presspassung kann auch das Hauptwellenhalteelement 9 befestigt
werden.
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Dann
wird die Welle 4, die mit einem Abgasstromsteuerventil 3 verbunden
ist, eingesetzt, und eine Feder 10, ein Federhalter 11 und
ein Anschlag 12 werden zusammen mit der Welle 4 angeordnet.
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Unter
Bezugnahme auf 8 wird nachfolgend ein Montageverfahren
zum Einsetzen der Welle 4, die mit dem Abgasstromsteuerventil 3 verbunden ist,
beschrieben.
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8 ist
eine erläuternde
Ansicht zur Erläuterung
des Verfahrens zum Montieren einer Lagerbereichdichtungsstruktur
gemäß der ersten
und der zweiten Ausführungsform.
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Da
die Dichtung 7, wie zuvor beschrieben, aus einem elastischen
Material hergestellt ist, muss darauf geachtet werden, dass die
Dichtung beim Einsetzen der Welle 4 nicht in Richtung zur
Außenseite 1d des
Abgasdurchlasses überkippt.
Deshalb umfasst ein Montageverfahren den Schritt, dass aus einer
Richtung der Außenseite 1d des
Abgasdurchlasses ein positiver Druck 31 ausgeübt wird,
wie es beispielsweise in 8 gezeigt ist. Wenn sich die
Welle 4 der Dichtung 7 nähert, wird die Dichtung daher
in einer Richtung zum Inneren 1b des Abgasdurchlasses deformiert,
wie es durch die durchgezogene Linie in 8 angedeutet
ist. Anschließend
wird die Welle 4 eingesetzt und nach dem Einsetzen das
Ausüben des
positiven Drucks 31 unterbrochen. Da die Dichtung 7 allein
durch den Dichtungs-Innendurchmesserbereich 7a entlang
der Welle 4 gebildet wird, wird die Dichtwirkung entlang
der Welle 4 dadurch erzeugt, dass die Ausübung des
positiven Drucks 31 gestoppt wird, was durch die gestrichelte
Linie in 8 angedeutet ist. Mit diesem
Verfahren unter Verwendung der Dichtung 7 aus einem elastischen Material
wird eine nicht ordnungsgemäße Montage der
Dichtung 7 verhindert, um die entsprechende Dichtwirkung
zu erzielen.
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Die
Lagerbereichdichtungsstruktur gemäß den Ausführungsformen umfasst das Gehäuse, das die
Betätigungselementbefestigungsfläche und
die Befestigungsfläche
an einer Motorkomponente aufweist, den Hauptwellenhaltebereich,
der innerhalb des Gehäuses
angeordnet ist, und die Welle, die mit dem Strömungssteuerventil des Abgasrückführventils
verbunden ist und vertikal entlang des Hauptwellenhaltebereichs
gleitet, bei der der Hauptwellenhaltebereich das Dichtungselement
aufweist, so dass, wenn ein Abgasstrom innerhalb des Abgasdurchlasses
auftritt, Abgas, Fremdkörper
oder Wasser aufgrund eines Druckunterschieds zwischen dem Innern und
dem Äußern des
Abgasdurchlasses daran gehindert werden, durch den Hauptwellenhaltebereich zum Äußeren des
Abgasdurchlasses zu gelangen.
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Ferner
ist das Dichtungselement, das in dem Hauptwellenhaltebereich vorgesehen
ist, aus elastischem Material hergestellt, so dass es entsprechend einem
Druckunterschied, der zwischen dem Innern und dem Äußern des
Abgasdurchlasses erzeugt wird, deformierbar ist. Ferner ähnelt das
in dem Hauptwellenhaltebereich vorgesehene Dichtungselement einer
Ringhülse
und einer dünnen
Platte mit einem Höhenunterschied
zwischen dem Außendurchmesser
und dem Innendurchmesser. Durch Vorsehen des Höhenunterschiedes wird eine
Druckaufnahmefläche
für eine
Druckdifferenz gebildet, die zwischen dem Innern und dem Äußern des
Abgasdurchlasses entsteht, wobei die Luftdichtigkeit entsprechend
einer Betriebsbeanspruchung verbessert wird.
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Ferner
ist der Stopfen vorgesehen, um die Luftdichtigkeit in dem Bereich
beizubehalten, in dem das Dichtungselement angeordnet ist.
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Das
in dem Hauptwellenhaltebereich vorgesehene Dichtungselement ist
nicht starr befestigt, sondern auf der Welle gehalten, so dass die
Lochmitte und die axiale Mitte des Dichtungselementes aufeinander
abgestimmt sind, was für
die Verschleißfestigkeit
von Vorteil ist.
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Das
Hauptwellenhalteelement, an dem das Dichtungselement befestigt ist,
umfasst einen hinterschnittenen Bereich oder eine Nut, um zu verhindern, dass
das Dichtungselement den Hauptwellenhaltebereich beißt.
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Ferner
ist das Hauptwellenhalteelement durch den Stopfen und den Ring gehalten,
wobei der das Hauptwellenhalteelement sichernde Ring verhindert,
dass Abgas, Fremdkörper
oder Wasser, die den Hauptwellenhaltebereich durchdringen, in dem
Gehäusebereich
eintreten.
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Ferner
kann das in dem Hauptwellenhaltebereich vorgesehene Dichtungselement
die Anforderungen an die erforderliche Haltbarkeit erfüllen, indem
die Anzahl der vorgesehenen Dichtungselemente oder die Dicke des
Kontaktbereichs mit der Welle erhöht wird.
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Beim
Einsetzen der Welle in das Dichtungselement wird ein positiver Druck
aus einer geeigneten Richtung ausgeübt, um die Welle einfach einzusetzen,
was eine bessere Montagefähigkeit
gewährleistet.
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Die
Lagerbereichdichtungsstruktur gemäß dieser Ausführungsformen
kann Abgas, Fremdkörper
oder Wasser daran hindern, den Hauptwellenhaltebereich zu durchdringen
und in den Betätigungsbereich
einzutreten.
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Da
die Dichtung aus einem elastischen Material hergestellt ist, kann
die Dichtungsleistung erzielt werden, die derjenigen zu dem frühen Zeitpunkt entspricht,
selbst wenn der Dichtungsinnendurchmesserbereich verschlissen ist,
wodurch die Luftdichtheit mit der Welle erhalten bleibt.
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Da
die Dichtung aus dem elastischen Material hergestellt ist, kann
eine Beschädigung
oder ein Überkippen
der Dichtung verhindert werden, indem bei der Montage ein positiver
Druck ausgeübt
wird, wodurch die Montagefähigkeit
verbessert und die spezifische Dichtungsleistung erzielt wird.