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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abgasschaltventile.
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Ein
EGR(Exhaust Gas Recirculation)System wurde beispielsweise in einem
Dieselmotor zum Reduzieren von NOx aus dem Abgas verwendet. In dem EGR
System wird, wenn das Hochtemperaturabgas ohne jegliche Behandlung
in Richtung einer Lufteinlassseite des Motors zirkuliert wird, das
expandierte Abgas aufgrund der hohen Temperatur einem Einlassluftweg
zugeführt, und das Verhältnis des Abgases, das
innerhalb von Zylindern vorhanden ist, nimmt zu. Unter einem solchen
Umstand nimmt die Menge von Luft innerhalb der Zylinder ab, und
die Verbrennungseffizienz des Motors fällt ab, und entsprechend
ist es möglich, dass einige Bestandteile des Abgases, wie
z. B. NOx, erhöht sind.
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Um
das Problem zu lösen, wurde ein EGR System einschließlich
eines EGR Kühlers entwickelt. Der EGR Kühler ist
in einem Teil des EGR Wegs zum Kühlen des Abgases (des
EGR Gases) durch Wärmetausch mit Kühlwasser eingebaut.
Das EGR System rezirkuliert das durch den EGR Kühler gekühlte EGR
Gas in einen Einlassverteiler. Das EGR Kühlersystem kann
jedoch das EGR Gas überkühlen (Supercooling),
wenn die Temperatur des Kühlwassers niedrig ist, beispielsweise
zu Beginn des Anlassens des Motors oder wenn die Umgebungstemperatur niedrig
ist. In einem solchen Fall kann die Verbrennungseffizienz verringert
sein und die Qualität des Abgases verschlechtert sein.
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Daher
verhindert man, dass das EGR Gas in den EGR Kühler strömt,
wenn die Temperatur des Kühlwassers niedriger als eine
normale Temperatur ist, beispielsweise zu Beginn des Anlassens des
Motors oder wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist. Dazu wird
ein Abgasschaltventil zum Schalten zwischen der Verwendung und der
Nicht-Verwendung des EGR Kühlers verwendet und ist an dem
EGR Kühler in dem EGR System montiert (siehe beispielsweise
internationale Patentveröffentlichung
WO2006/084867 ).
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Gemäß dem
in der internationalen Patentveröffentlichung
WO2006/084867 beschriebenen Abgasschaltventil
sind, wenn das Hochtemperaturabgas (z. B. 650°C) durch
den Abgasweg strömt, die Temperaturen eines Ventilgehäuses,
eines Ventilschafts und eines Ventilelements des Schaltventils erhöht.
Daher wird eine Wärmewiderstandsfähigkeit für
ausreichend hohe Temperatur für Dichtelemente gefordert,
die innerhalb eines Raums angeordnet sind, der zwischen dem Ventilschaft
und dem Ventilgehäuse in einer Durchmesserrichtung geformt
ist. Die Dichtelemente, die eine solche Wärmewiderstandsfähigkeit
für hohe Temperatur haben, sind jedoch allgemein teuer.
Daher ist es nicht praktikabel, solche Dichtelemente für
das Abgasschaltventil zu verwenden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Abgasschaltventile
vorzusehen, die es ermöglichen, dass nicht teure Dichtelemente
verwendet werden können.
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Mittel zum
Verhindern einer Überhitzung des Dichtelements. Da die Überhitzung
des Dichtelements durch das Überhitzungsverhinderungsmittel unterbunden
wird, kann ein kostengünstiges Dichtelement verwendet werden.
Dies ermöglicht es, ein EGR Gas Schaltventil umzusetzen,
bei dem ein Abgas mit hoher Temperatur (z. B. 650°C) durch
einen Abgasweg eines Ventilgehäuses strömt.
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Das Überhitzungsverhinderungsmittel
kann einen Kühlmediumsweg enthalten, der innerhalb einer
Wegwand des Abgaswegs des Ventilgehäuses so geformt ist,
dass der Kühlmediumsweg den Abgasweg in einer Umfangsrichtung
umgibt. Ein Kühlmedium kann innerhalb des Kühlmediumswegs
strömen. Entsprechend kann das Ventilgehäuse durch einen
effektiven thermischen Austausch zwischen dem Kühlwasser,
das in dem Kühlwasserweg strömt, und dem Ventilgehäuse
gekühlt werden. Dies erlaubt die Verwendung eines Ventilgehäuses,
das aus Aluminiumlegierung gebildet ist und einen Abgasweg hat,
in dem Abgas mit hoher Temperatur (z. B. 650°C) strömen
kann. Daher ist es möglich, das Gewicht des Ventilgehäuses
zu verringern und die Kosten zum Herstellen des Ventilgehäuses
zu verringern.
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Der
Kühlmediumsweg kann angrenzend an eine Loch definierende
Wand des Ventilgehäuses positioniert sein, in der das zumindest
eine Dichtelement angeordnet ist. Entsprechend kann die Loch definierende
Wand des Ventilgehäuses, in der das Dichtelement angeordnet
ist, durch das Kühlmedium gekühlt werden, das
in dem Kühlmediumsweg strömt.
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Eine
Seite in einer axialen Richtung des Kühlmediumswegs kann
an einer Fügeoberfläche des Ventilgehäuses
geöffnet sein, die vorgesehen ist, um eine Verbindung zu
einem Verbindungsbauteil herzustellen, in dem ein Gasverbindungsweg
zum Herstellen einer Verbindung mit dem Abgasweg geformt ist. Wenn
das Verbindungsbauteil mit dem Ventilgehäuse in Verbindung gebracht
ist, kann daher die sich öffnende Oberfläche des
Kühlmediumswegs, die zu der Fügeoberfläche
des Ventilgehäuses geöffnet ist, mit dem Verbindungsbauteil
geschlossen sein. Daher ist kein gesondertes Element zum Schließen der Öffnungsfläche
des Kühlmediumswegs erforderlich. In dem Fall, dass das
Ventilgehäuse gegossen ist (Gesenkgegossen), werden der
Abgasweg und der Kühlmediumsweg insgesamt durch eine Gussform
geformt.
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Ein
Kühlmediumsweg eines Kühlergehäuses eines
Abgaskühlers kann mit dem Kühlmediumsweg des Ventilgehäuses
in Verbindung stehen, wenn das Kühlergehäuse an
dem Ventilgehäuse montiert ist. Das Kühlmedium
strömt in dem Kühlmediumsweg des Kühlergehäuses
zum Kühlen des Abgases. Entsprechend ist es möglich,
kontinuierlich die gesamte Menge des Kühlmediums in den
Kühlmediumsweg des Kühlergehäuses und
den Kühlmediumsweg des Ventilgehäuses strömen
zu lassen. Aufgrund dessen ist es möglich, das Kühlergehäuse
und das Ventilgehäuse effizienter zu kühlen als
in dem Fall, in dem das Kühlmedium geteilt wird, dass es
in den Kühler-Kühlwasserweg des Kühlergehäuses
und in den Kühlwasserweg des Ventilgehäuses strömen
gelassen wird.
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Der
Kühlmediumsweg kann angrenzend an einen Befestigungsbereich
positioniert sein, der auf dem Ventilgehäuse zum Befestigen
eines Verbindungsbauteils vorgesehen ist. Ein Gasverbindungsweg,
der mit dem Abgasweg in Verbindung steht, kann in dem Verbindungsbauteil
geformt sein. Daher ist es möglich, den Befestigungsbereich
durch das Kühlmedium zu kühlen, das durch den
Kühlmediumsweg strömt. Dies kann verhindern, dass
Schraubenelemente sich aufgrund der hohen Temperatur des Befestigungsbereichs
unbeabsichtigter Weise locker. Die Schraubenelemente können
Mutter und Schrauben oder ähnliches ebenso wie Bolzen enthalten.
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Ein
Stellgliedmontagebereich zum Montieren eines Stellglieds kann angrenzend
an den Kühlmediumsweg des Ventilgehäuses vorgesehen
sein, und das Stellglied kann den Ventilschaft antreiben. Entsprechend
dieser Konstruktion kann der Stellgliedmontagebereich durch das
Kühlmedium gekühlt werden, das durch den Kühlmediumsweg
strömt. Daher kann ein Stellglied, für das hohe
Temperatur nicht gewünscht wird, verwendet werden, indem
es auf dem Ventilgehäuse montiert wird. Ein solches Stellglied, für
das keine hohe Temperatur gewünscht wird, kann ein elektrisches
Stellglied, wie z. B. einen Gleichstrommotor, enthalten. Wenn ein
Gleichstrommotor als das elektrische Stellglied verwendet wird,
ist es ferner möglich, präzise den Öffnungs-
und Schließbetrieb des Ventilelements zu steuern. Ein elektromagnetischer
Solenoid kann auch als das elektrische Stellglied verwendet werden.
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Das Überhitzungsverhinderungsmittel
kann ein in hohem Maß Wärme leitendes Element
sein, das zwischen einer Loch definierenden Wand des Ventilgehäuses,
in der das zumindest eine Dichtelement angeordnet ist, und einem
Schaftbereich des Ventilschafts, der auf der inneren Seite des zumindest
einen Dichtelements positioniert ist, eingebracht ist. Das in hohem
Maß Wärme leitende Element ist in Berührung
mit der Loch definierenden Wand und dem Schaftbereich. Daher kann
die Wärme des Ventilschafts an das Ventilgehäuse über
das Wärme leitende Element übertragen werden,
so dass es möglich ist, die Wärmeübertragung
von dem Ventilschaft an das Dichtelement zu unterbinden. Ferner
kann das Aussetzen des Dichtelements gegenüber dem Abgas
verhindert werden, indem die Strömung des Abgases zwischen
dem Ventilschaft und dem Ventilgehäuse mit dem Wärme
leitenden Element blockiert wird.
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Das
Wärme leitende Element kann ein Wärme leitender
Ring, wie z. B. ein Kolbenring, sein und in eine ringförmige
Nut eingesetzt sein, die in einer äußeren Umfangsfläche
des Schaftbereichs geformt ist. Das Wärme leitende Element
berührt elastisch die innere Umfangsfläche der
Loch definierenden Wand des Ventilgehäuses. Entsprechend
kann der Wärme leitende Kolbenring gegen die außenseitigen Nutwandoberflächen
der ringförmigen Nut durch den Druck des Abgases gedrückt
werden. Daher kann die Wärme des Ventilschafts effizient
an das Ventilgehäuse übertragen werden.
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Das Überhitzungsverhinderungsmittel
kann durch den Ventilschaft gebildet sein, der eine hohle Struktur
aufweist. Entsprechend kann, im Vergleich zu einem massiven Ventilschaft,
die Übertragung von Wärme von der Ventilplattenseite
des Ventilschafts zur Seite des Dichtelements unterbunden sein,
aufgrund der Tatsache, dass eine tatsächliche Querschnittsfläche
des Ventilschafts mit der hohlen Konfiguration verringert ist.
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Das Überhitzungsverhinderungsmittel
kann eine raue Oberfläche sein, die auf einem Schaftbereich
des Ventilschafts geformt ist, der auf der Außenseite des
zumindest einen Dichtelements des Ventilschafts positioniert ist.
Entsprechend kann die Übertragung von Wärme von
dem Ventilschaft zu dem zumindest einen Dichtungselement aufgrund
einer Vergrößerung der Wärmestrahlungsfläche
durch die raue Oberfläche unterbunden werden.
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Zusätzliche
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
unmittelbar nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung
zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten
Figuren verständlich, in denen:
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1 eine
vertikale Querschnittsansicht ist, die ein EGR Kühlerbypassventil
gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 eine
Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie II-II in 1 genommen
ist;
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3 eine
Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie III-III in 1 genommen
ist;
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4 eine
Draufsicht ist, die das EGR Kühlerbypassventil zeigt;
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5 eine
Untersicht ist, die das EGR Kühlerbypassventil zeigt;
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6 eine
perspektivische Ansicht ist, die eine Kühlereinheit zeigt;
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7 eine
rechte Seitenansicht ist, die die Kühlereinheit zeigt;
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8 eine
vertikale Querschnittsansicht ist, die die Kühlereinheit
zeigt;
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9 eine
Draufsicht ist, die ein Kühlergehäuse zeigt;
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10 eine
perspektivische Ansicht ist, die das Ventilgehäuse zeigt;
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11 eine
Vorderansicht ist, die das Ventilgehäuse zeigt;
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12 eine
Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie XII-XII in 11 genommen
ist;
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13 eine
Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie XIII-XIII in 11 genommen
ist;
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14 eine
Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie XIV-XIV in 11 genommen
ist;
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15 eine
Querschnittsansicht ist, die einen offenen Zustand einer Form zum
Gießen des Ventilgehäuses zeigt;
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16 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Hauptteil eines EGR Kühlerbypassventils
gemäß einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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17 eine
Draufsicht ist, die ein EGR Kühlerbypassventil gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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18 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Hauptteil eines EGR Kühlerbypassventils
gemäß einer vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
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19 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Hauptteil eines EGR Kühlerbypassventils
gemäß einer fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Jedes
der zusätzlichen Merkmale und jede der zusätzlichen
Lehren, die vorhergehend und nachfolgend offenbart sind, kann getrennt
oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Lehren verwendet werden,
um verbesserte Abgasschaltventile vorzusehen. Repräsentative
Beispiele der vorliegenden Erfindung, wobei die Beispiele viele
dieser zusätzlichen Merkmale und Lehren sowohl getrennt
als auch in Verbindung miteinander verwenden, werden nun im Einzelnen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Diese detaillierte Beschreibung soll einem Fachmann auf dem Gebiet lediglich
weitere Einzelheiten zum Umsetzen von bevorzugten Aspekten der vorliegenden
Lehren geben und soll den Rahmen der Erfindung nicht begrenzen. Nur
die Ansprüche definieren den Rahmen der beanspruchten Erfindung.
Daher müssen Kombinationen von Merkmalen und Schritten,
die in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind,
die Erfindung nicht unbedingt im breitesten Sinn in die Praxis umsetzen
und werden stattdessen lediglich dazu gelehrt, speziell repräsentative
Beispiele der Erfindung zu beschreiben. Ferner können verschiedene
Merkmale der repräsentativen Beispiele und der abhängigen
Ansprüche auf Weisen kombiniert werden, die nicht speziell
aufgezählt sind, um zusätzliche nützliche
Ausführungsformen der vorliegenden Lehren vorzusehen.
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Erste Ausführungsform
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Eine
erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
erklärt. In dieser Ausführungsform wird ein EGR
Kühlerbypassventil als Beispiel für ein Abgasschaltventil
erklärt. Das EGR Kühlerbypassventil wird für
ein EGR System verwendet, das an einem Motor (z. B. einem Dieselmotor)
angewendet wird und einen EGR Kühler aufweist. 1 ist
eine vertikale Querschnittsansicht, die das EGR Kühlerbypassventil
zeigt. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
II-II in 1. 3 ist eine Querschnittsansicht
entlang der Linie III-III in 1. 4 ist
eine Draufsicht, die das EGR Kühlerbypassventil zeigt. 5 ist
eine Untersicht, die das EGR Kühlerbypassventil zeigt.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, hat das EGR Kühlerbypassventil 10 ein
Ventilgehäuse 12, einen Ventilschaft 15 und
ein plattenartiges Ventilelement 17. Ein EGR Gasweg 13 ist
in dem Ventilgehäuse 12 definiert. Der Ventilschaft 15 ist
schwenkbar durch das Ventilgehäuse 12 gelagert.
Das Ventilelement 17 dient dazu, die Strömung
des Abgases innerhalb des EGR Gaswegs 13 zu schalten. Das
EGR Kühlerbypassventil 10 schaltet die Strömungsrichtung
des EGR Gases im Inneren des EGR Gaswegs 13, wenn das Ventilelement 17 zusammen
mit dem Ventilschaft 15 durch ein Stellglied 19 gedreht
oder geschwenkt wird (siehe 6). Diese
Bauteile des EGR Kühlerbypassventils 10 werden
nachfolgend nacheinander erklärt. Für den Zweck
der Erklärung wird jeweils eine Richtung rechts bzw. links
in 2 als Richtung vorne und hinten bezeichnet.
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Das
Ventilgehäuse 12 wird nachfolgend erklärt.
Das Ventilgehäuse 12 ist in eine Blockform durch
einen Gesenkgussvorgang einer Aluminiumlegierung geformt. Ein nach
oben geöffneter Einlassweg 21, ein nach unten
geöffneter erster Weg 22 und ein zweiter Weg 23 sind
in dem Ventilgehäuse 12 geformt. Der Einlassweg 21 und
der erste Weg 22 sind angrenzend zueinander positioniert,
wobei eine erste Trennungswand 25 dazwischen liegt. Ein
erstes Verbindungsloch 26 zum Herstellen einer Verbindung zwischen
dem Einlassweg 21 und dem ersten Weg 22 ist innerhalb
der ersten Trennungswand 25 gebildet. Der Einlassweg 21 und
der zweite Weg 23 sind angrenzend aneinander positioniert,
wobei eine zweite Trennungswand 28 dazwischen liegt. Ein zweites
Verbindungsloch 29, das eine Verbindung zwischen dem Einlassweg 21 und
dem zweiten Weg 23 herstellt, ist innerhalb der zweiten
Trennungswand 28 geformt. Der erste Weg 22 ist
auf der Rückseite (der rechten Seite in 2)
geformt, und der zweite Weg 23 ist auf der Vorderseite
(der linken Seite in 2) geformt. Der erste Weg 22 und
der zweite Weg 23 sind durch eine dritte Trennungswand 31 getrennt.
Ein bohrungsartiger Auslassweg 33, der eine Verbindung
zwischen innen und außen von dem zweiten Weg 23 herstellt,
ist in einer Vorderseitenwand des zweiten Wegs 23 geformt.
Ein Leitungselement (nicht dargestellt) zum Herstellen einer Verbindung
mit einem Einlassluftweg kann mit dem Auslassweg 33 durch
ein Befestigungsmittel zusammengefügt sein. Die erste Trennungswand 25,
die zweite Trennungswand 28 und die dritte Trennungswand 31 sind
aneinandergefügt, dass sie eine Y-Form in einer Querschnittsansicht
bilden. Der EGR Gasweg 13 wird durch den Einlassweg 21,
den ersten Weg 22, den zweiten Weg 23, das erste
Verbindungsloch 26, das zweite Verbindungsloch 29 und
den Auslassweg 33 geformt. Der EGR Gasweg 13 kann
als ein „Abgasweg” bezeichnet werden. In dem montierten
Zustand des EGR Kühlerbypassventils 19 auf einem Fahrzeug
kann die Rückseite des Ventilgehäuses 12 (die
rechte Seite in 2) nach oben ausgerichtet sein
und die Vorderseite (die linke Seite in 2) kann
nach unten ausgerichtet sein.
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Eine
Kühlereinheit 35 wird durch Integrieren eines
EGR Kühlers 52 (der nachfolgend erklärt
wird) mit dem Kühlerbypassventil 10 zu einer Einheit
gebildet. 6, 7 und 8 zeigen
jeweils eine perspektivische Ansicht, eine rechte Seitenansicht
und eine vertikale Querschnittsansicht der Kühlereinheit 35.
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Wie
es in 8 gezeigt ist, dient die obere Oberfläche
des Ventilgehäuses 12 des EGR Kühlerbypassventils 10 als
eine Fügefläche, dass sie mit einer Fügeleitung 37 zusammengefügt
werden kann, die mit der stromaufwärtigen Seite des Ventilgehäuses 12 eine
Verbindung herstellt. Die Fügeleitung 37 ist in
einer halbkugelförmigen Gestalt geformt, wobei eine Öffnung
an ihrer Bodenfläche ist, und definiert in ihr eine Ausdehnungskammer 38.
Die Endoberfläche mit der Öffnung der Ausdehnungskammer 38 ist
gestaltet, dass sie der Fügefläche des Ventilgehäuses 12 entspricht.
Die Fügeleitung 37 hat einen Einführungseinlass 39,
der das obere Ende der Ausdehnungskammer 38 nach oben öffnet.
Ein Fügeflansch 43 ist auf dem oberen Ende der
Fügeleitung 37 geformt und erstreckt sich in einer äußeren
Umfangsrichtung von dort aus. Ein Fügeflansch 44 ist
auf dem Bodenende der Fügeleitung 37 geformt und
erstreckt sich von dort aus in einer äußeren Umfangsrichtung.
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Befestigungsvorsprünge 41 sind
an vier Ecken des oberen Endbereichs des Ventilgehäuses 12 geformt
(siehe 4). Der Fügeflansch 44 (siehe 8)
auf der unteren Seite oder der stromabwärtigen Seite der
Fügeleitung 37 kann mit den Befestigungsvorsprüngen 41 des
Ventilge häuses 12 durch Schrauben (nicht dargestellt)
befestigt werden. Eine Katalysatoreinrichtung, die in einem Abgassystem des
Motors vorgesehen ist (nicht dargestellt), kann mit dem Fügeflansch 43 (siehe 8)
auf der stromaufwärtigen Seite der Fügeleitung 37 durch
Schrauben (nicht dargestellt) zusammengefügt werden. Entsprechend
kann das EGR Gas, das in den Einführungseinlass 39 der
Fügeleitung 37 über die Katalysatoreinrichtung
eingeführt wird, in der Expansionskammer 38 expandiert
werden und kann dann gleichmäßig in den Einlassweg 21 des
Ventilgehäuses 12 strömen. Eine Dichtung
(nicht dargestellt) liegt zwischen den Fügeflächen
des Ventilgehäuses 12 und der Fügeleitung 37.
Die Fügeleitung 37 kann als ein „Verbindungsbauteil” bezeichnet
werden. Die Befestigungsvorsprünge 41 können
als „Befestigungsbereiche” bezeichnet werden.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, ist ein Paar aus einem rechten
und linken Lagervorsprung 48 auf der rechten Seite und
der linken Seite des Ventilgehäuses 12 geformt.
Schafteinführungslöcher 49 zum Aufnehmen
des Ventilschafts 15 sind im Inneren der Lagervorsprünge 48 geformt,
so dass der Ventilschaft 15 sich über den Bodenendbereich
des Einlasswegs 21 in der Richtung nach rechts und links
erstreckt. Die Durchmesser der Schafteinführungslöcher 49 sind
in einer Richtung von der Seite des Einlasswegs 21 hin
zur Umgebung nach und nach aufgeweitet. Ein Kühlwasserweg 50 zum
strömen Lassen von Wasser zum Kühlen des Motors
(anschließend bezeichnet als „Kühlwasser”)
ist innerhalb des Ventilgehäuses 12 geformt.
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Wie
es in 5 gezeigt ist, dient die Bodenfläche
des Ventilgehäuses 12 als eine Fügefläche, dass
sie mit dem EGR Kühler 52 (siehe 6 bis 8)
zum Kühlen des EGR Gases zusammengefügt werden
kann. Wie es in 6 gezeigt ist, ist ein Montageflansch 35,
der sich in einer äußeren Umfangsrichtung erstreckt,
auf dem Bodenende des Ventilgehäuses 12 geformt.
Ein Montageflansch 55 des Kühlergehäuses 54 des
EGR Kühlers 52 kann mit dem Montageflansch 53 an
seinen vier Ecken durch Schrauben 56 befestigt werden.
Eine Dichtung (nicht gezeigt) liegt zwischen den Fügeflächen
des Ventilgehäuses 12 und des Kühlergehäuses 54.
Der EGR Kühler 52 enthält einen EGR Weg,
durch den das EGR Gas strömt, und einen Kühlwasserweg, durch
den Kühlwasser strömt (wobei beide Wege nicht
dargestellt sind), und der EGR Kühler 52 kühlt das
EGR Gas durch Wärmetausch mit dem Kühlwasser ab. 9 ist
eine Draufsicht, die das Kühlergehäuse 54 zeigt.
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Wie
es in 9 gezeigt ist, sind ein Gaseinlass 57 und
ein Gasauslass 58 des EGR Wegs und ein Kühlwassereinlass 59 des
Kühlwasserwegs des EGR Kühlers 52 an
der oberen Oberfläche des Kühlergehäuses 54 des
EGR Kühlers 52 geöffnet (mit anderen
Worten, der Fügefläche des Kühlergehäuses 54 mit
dem Ventilgehäuse 12). Der Gaseinlass 57 steht
mit dem ersten Weg 22 des Ventilgehäuses 12 in
Verbindung. Der Gasauslass 58 steht mit dem zweiten Weg 23 des
Ventilgehäuses 12 in Verbindung (siehe 8).
Der Kühlwassereinlass 59 steht mit dem Kühlwasserweg 50 des
Ventilgehäuses 12 in Verbindung (siehe 5).
Wie es in 5 gezeigt ist, ist der Kühlwassereinlass 59 positioniert,
dass er einem linken Endgebiet der Öffnungsfläche
des Kühlwasserwegs 50 des Ventilgehäuses 12 entspricht. Der
Rest der Öffnungsfläche ist durch die Fügefläche des
Kühlergehäuses 54 bedeckt (geschlossen).
Wie es in 6 gezeigt ist, ist eine Auslassleitung 60,
die einen Kühlwasserauslass des Kühlwasserwegs
definiert, am Bodenendbereich des Kühlergehäuses 54 vorgesehen.
Ein Leitungswerkelement (nicht dargestellt), das mit einem Weg der
stromabwärtigen Seite eines Kühlwasserkreises
des Motors in Verbindung steht, ist mit der Auslassleitung 60 zusammengefügt. Der
EGR Kühler 52 kann als ein „Abgaskühler” bezeichnet
werden. Das Kühlergehäuse 54 kann als
ein „Verbindungsbauteil” bezeichnet werden. Die
vier Ecken des Montageflanschs 53 können als „Befestigungsbereiche” bezeichnet
werden. Der EGR Weg kann als ein „Gasverbindungsweg” bezeichnet
werden.
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Der
Ventilschaft 15 wird nachfolgend erklärt. Wie
es in 1 gezeigt ist, ist der Ventilschaft 15 ein massiver
Schaft und ist in die Schafteinführungslöcher 49 der
Lagervorsprünge 48 in einer solchen Weise eingesetzt,
dass er sich in der Richtung nach rechts und links über
den Bodenendbereich des Einlasswegs 21 innerhalb des EGR
Gaswegs 13 erstreckt. Buchsenartige Lager 62 sind
in näher an der Außenseite positionierte Bereiche
der Schafteinführungslöcher 49 der Lagervorsprünge 48 eingesetzt. Der
Ventilschaft 15 wird drehbar durch die Lager 62 gestützt.
Ein Ende des Ventilschafts 15 (das rechte Ende) erstreckt
sich von dem entsprechenden Lagervorsprung 48 zur Umgebung.
Der Ventilschaft 15 ist aus einem Metall gebildet, wie
z. B. einem rostfreien Stahl, das härter als ein Material
des Ventilgehäuses 12 ist.
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Dichtelemente 64,
die aus gummiartigem elastischem Material gebildet sind, sind im
Inneren von Bereichen, angrenzend an die innere Seite der Lager 62,
der Schafteinführungslöcher 49 der Lagervorsprünge 48 angeordnet.
Wie es in 3 gezeigt ist, hat jedes Dichtelement 64 einen
Ring 64a und eine Lippe 64b. Der Ring 64a ist
in einer kreisförmigen Schlauchgestalt geformt und in das
Innere des Bereichs des Schafteinführungslochs 49 des
entsprechenden Lagervorsprungs 48 durch Presspassung eingesetzt.
Die Lippe 64b steht zusammen mit einer inneren Umfangsfläche
des Rings 64a vor und berührt elastisch die andere
Umfangsfläche des Ventilschafts 15. Das elastische
Material der Dichtelemente 64 kann ein synthetisches Harzmaterial
sein, wie z. B. Tetrafluorethylenharz. Die Dichtelemente 64 können
das Auslecken des Abgases zur Umgebung über Spalte 65,
die zwischen dem Ventilschaft 15 und den Lagervorsprüngen 48 des
Ventilgehäuses 12 in einer radialen Richtung geformt
sind, verhindern. Innere Umfangswände der Lagervorsprünge 48,
die die Schafteinführungslöcher 49 definieren,
werden anschließend als „Loch definierende Wände” bezeichnet.
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Ringförmige
Nuten 67 sind in den äußeren Umfangsoberflächen
von Bereichen des Ventilschafts 15 geformt, die auf einer
inneren Seite der Schaftdichtelemente 64 positioniert sind
(d. h. der Seite des Ventilelements 17). Wärme
leitende Ringe 68 sind in die kreisförmigen Nuten 67 eingesetzt.
Die Wärme leitenden Ringe 68 sind aus einem Metallmaterial
gebildet, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist,
wie z. B. Kupfer und Aluminiumlegierung, und sind in eine Form wie
ein Kolbenring geformt, d. h. eine C-Ringform. Die äußeren
Umfangsflächen der Wärme leitenden Ringe 68 berühren
elastisch und gleitend die inneren Umfangsflächen der Loch
definierenden Wände der Lagervorsprünge 48 des
Ventilgehäuses 12. Eine Nutbreite 67w der
ringförmigen Nuten 67 ist festgelegt, dass sie
breiter als eine Dicke 68t der Wärme leitenden
Ringe 68 ist. Daher können sich die Wärme
leitenden Ringe 68 in einer axialen Richtung innerhalb
der ringförmigen Nuten 67 bewegen. Insbesondere
können sich innerhalb der ringförmigen Nuten 67 die
Wärme leitenden Ringe 68 in der Axialrichtung
(hauptsächlich in Richtung auf die Dichtelemente 64 zu)
aufgrund des Drucks des Abgases bewegen. Entsprechend werden die
inneren Umfangsbereiche der Wärme leitenden Ringe 68 gegen außenseitige
Nutwandoberflächen (die rechte Seite in 3)
der ringförmigen Nuten 67 des Ventilschafts 15 aufgrund
des Drucks des Abgases gedrückt. Die inneren Umfangsbereiche
der Wärme leitenden Ringe 68 berühren
auch die außenseitigen Nutwandoberflächen der
ringförmigen Nuten 67 des Ventilschafts 15,
so dass sie in der Umfangsrichtung relativ dazu gleiten können.
Die Wärme leitenden Ringe 68 können als „Wärme
leitende Elemente” bezeichnet werden.
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Das
Ventilelement 17 wird nachfolgend erklärt. Das
Ventilelement 17 ist von einem Typ, der allgemein als ein
Schwingventil bezeichnet wird. Wie es in 2 gezeigt
ist, befestigen Schrauben 70 das Ventilelement 17 in
einer auslegerartigen Weise an dem Schaftbereich des Ventilschafts 15,
der innerhalb des Einlasswegs 21 positioniert ist. Das
Ventilelement 17 schwingt innerhalb des Einlasswegs 21 durch
die Rotation des Ventilschafts 15. Da das Ventilelement 17 selektiv
die Wandoberfläche auf der Seite des Einlasswegs 21 der
ersten Trennungswand 25 oder die Wandoberfläche
auf der Seite des Einlasswegs 21 der zweiten Trennungswand 28 berühren
kann, werden die Verbindungslöcher 26 und 29 der
Trennungswände 25 und 28 selektiv geöffnet oder
geschlossen. Mit anderen Worten, wenn das erste Verbindungsloch 26 durch
das Ventilelement 17 geschlossen ist (siehe durchgezogene
Linie in 2), ist das zweite Verbindungsloch 29 geöffnet. Andererseits,
wenn das zweite Verbindungsloch 29 durch das Ventilelement 17 geschlossen
ist (siehe Strich-Zweipunkt-Linien in 2) ist das
erste Verbindungsloch 26 geöffnet. Das Ventilelement 17 kann aus
Metallmaterial gebildet sein, wie z. B. rostfreiem Stahl, das härter
als das Material des Ventilgehäuses 12 ist.
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Ein
Stellglied 19 zum Antreiben (mit anderen Worten, Schwenken)
des Ventilelements 15 wird nachfolgend erklärt.
Wie es in 6 gezeigt ist, wird ein Membranstellglied
als das Stellglied 19 in dieser Ausführungsform
verwendet. Eine Klammer 72 ist auf einem Gehäuse 71 des
Stellglieds 19 (anschließend bezeichnet als ein „Stellgliedgehäuse”)
angeordnet und mit Schrauben 74 an der rechten Seite einer
Strebe 73 befestigt, die an der unteren Seite des rechten
Endbereichs des Montageflanschs 55 des Kühlergehäuses 54 des
EGR Kühlers 52 befestigt ist (siehe 7).
Das Stellglied 19 hat eine Membrankammer (nicht dargestellt),
die eine Membran aufweist und im Inneren des Stellgliedgehäuses 71 definiert
ist. Unterdruck kann auf die Membrankammer über eine Unterdruckleitung 75 aufgebracht
werden.
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Wie
es in 7 gezeigt ist, ist ein Ende eines Hebels 77 schwenkbar
mit einem vorderen Endbereich (einem oberen Endbereich) einer Ausgangswelle 76 durch
einen Stift 78 verbunden. Die Ausgangswelle 76 bewegt
sich nach vorne und hinten in einer Axialrichtung in Verbindung
mit der Bewegung der Membran des Stellglieds 19. Das andere
Ende des Hebels 77 ist an einem nach außen vorstehenden
Ende des Ventilschafts 15 so angebracht, dass es nicht
relativ dazu schwenken kann. Entsprechend bewegt sich, wenn der
Unterdruck auf das Stellglied 19 aufgebracht wird, die
Ausgangswelle 76 rückwärts. Und wenn
der Unterdruck aufgehoben wird, bewegt sich die Ausgangswelle 76 vorwärts.
Daher wird der Ventilschaft 15 angetrieben oder gedreht, und
das erste und das zweite Verbindungsloch 26 und 29 des
Ventilgehäuses 12 werden selektiv geöffnet
oder geschlossen.
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Der
Kühlwasserweg 50 des Ventilgehäuses 12 wird
nachfolgend erklärt. 10 ist
eine perspektivische Ansicht, die das Ventilgehäuse 12 zeigt. 11 ist
eine Vorderansicht, die das Ventilgehäuse 12 zeigt. 12 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie XII-XII in 11. 13 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIII-XIII in 11. 14 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV in 11.
Wie es in 12 gezeigt ist, ist der Kühlwasserweg 50 innerhalb
einer Dicke einer Wegwand 80 des EGR Gaswegs 13 des
Ventilgehäuses 12 so geformt, dass er den Umfang
des EGR Gaswegs 13 umgibt (siehe 13). In
dieser Ausführungsform ist der Kühlwasserweg 50 geformt,
dass er eine U-förmige Konfiguration betrachtet in einer Draufsicht
hat, und dass er eine halbröhrenförmige Konfiguration
hat, die sich in einer vertikalen Richtung (der Richtung nach oben
bzw. unten) innerhalb der Dicke der Wegwand 80 erstreckt,
insbesondere einem Teil der Wegwand 80, die die rechte,
hintere und linke Seite des Einlassventils 21 und den ersten Weg 22 des
EGR Gaswegs 13 umgibt, der empfänglich dafür
ist, dass er hoher Temperatur des Abgases ausgesetzt wird (siehe 12 und 13).
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Der
rechte Endbereich in Bezug auf die Umfangsrichtung des Kühlwasserwegs 50 ist
angrenzend an den hinteren Bereich der Loch definierenden Wand positioniert,
die das Dichtelement 64 und das Lager 62 von einem
der Lagervorsprünge 48 umgibt, der auf der rechten
Seite des Ventilgehäuses 12 positioniert ist (siehe 13 und 14).
Der linke Endbereich in Bezug auf die Umfangsrichtung des Kühlwasserwegs 50 ist
angrenzend an den hinteren Bereich der Loch definierenden Wand des
anderen der Lagervorsprünge 48 positioniert, der
auf der linken Seite des Ventilgehäuses 12 positioniert
ist (siehe 13). Ein Erweiterungsweg 50a ist
auf der unteren Seite des linken Endbereichs in Bezug auf die Umfangsrichtung
des Kühlwasserwegs 50 vorgesehen. Der Erweiterungsweg 50a erstreckt
sich nach vorne und unter dem Lagervorsprung 48 auf der
linken Seite des Ventilgehäuses 12 (siehe 13 und 14).
Der Erweiterungsweg 50a ist angrenzend an den unteren Seitenbereich
der Loch definierenden Wand positioniert, die das Dichtelement 64 und
das Lager 62 des Lagervorsprungs 48, der auf der
linken Seite des Ventilgehäuses 12 positioniert
ist, umgibt. Der vordere Endbereich des Erweiterungswegs 50a ist
angrenzend an die linke vordere Ecke des Montageflanschs 53 des
Ventilgehäuses 12 positioniert.
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Ein
Teil des Kühlwasserwegs 50 auf einer Seite (untere
Seite) in der Axialrichtung ist an der Bodenfläche des
Ventilgehäuses 12 geöffnet, d. h. der Fügefläche
des Ventilgehäuses 12 (siehe 5, 12 und 14).
Wie vorher erklärt ist die Bodenöffnung des Kühlwasserwegs 50 durch
die Fügefläche des Kühlergehäuses 54 bedeckt
(siehe 9) und steht mit dem Kühlwassereinlass 59 des
Kühlergehäuses in Verbindung. Der Kühlwassereinlass 59 des
Kühlergehäuses 54 ist positioniert, dass
er dem Zentrum des Erweiterungwegs 50a des Kühlwasserwegs 50 gegenüberliegt.
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Wie
es in 14 gezeigt ist, ist ein Fügeloch 82 durch
einen Bohrvorgang in dem oberen Endbereich des Lagervorsprungs 48 auf
der rechten Seite des Ventilgehäuses 12 geformt.
Das Fügeloch 82 ist nach vorne von dem rechten
Endbereich in der Umfangsrichtung des Kühlwasserwegs 50 geöffnet.
Eine Einlassleitung 83, die den Kühlwassereinlass 59 definiert,
ist an der Fügebohrung 82 angefügt. Das
Fügeloch 82 ist angrenzend an den oberen Seitenbereich
der Loch definierenden Wand, die das Dichtelement 64 und
das Lager 62 des Lagervorsprungs 48 auf der rechten
Seite des Ventilgehäuses 12 umgibt, positioniert.
Ein Leitungswerkelement (nicht dargestellt), das mit einem Weg der
stromaufwärtigen Seite des Kühlwasserkreises des
Motors in Verbindung steht, ist mit der Einlassleitung 83 verbunden.
Der rechte hintere und linke hintere Bereich des oberen Endbereichs
in der axialen Richtung des Kühlwasserwegs 50 sind
angrenzend an den rechten hinteren und linken hinteren Befestigungsvorsprung 41 auf der
oberen Endseite des Ventilgehäuses 12 jeweils positioniert.
Der rechte hintere und linke hintere Bereich des Bodenendbereichs
in der Axialrichtung des Kühlwasserwegs 50 sind
jeweils angrenzend an die rechte hintere und linke hintere Ecke
des Montageflanschs 53 des Ventilgehäuses 12 positioniert.
Der Kühlwasserweg 50 kann als ein „Kühlmediumsweg” und
eine „Überhitzungsverhinderungseinrichtung” bezeichnet
werden. Das Kühlwasser ist ein Beispiel für ein „Kühlmedium”.
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Ein
Verfahren zum Gießen des Ventilgehäuses 12,
das den EGR Gasweg 13 und den Kühlwasserweg 50 aufweist,
wird erklärt. 15 ist eine vertikale Querschnittsansicht,
die einen Zustand zeigt, in dem eine Form, die zum Gießen
des Ventilgehäuses 12 verwendet wird, geöffnet
ist.
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Bezug
nehmend auf 15 wird das Ventilgehäuse 12 durch
einen Gesenkgussvorgang geformt, bei dem geschmolzene Aluminiumlegierung
in eine Form 85 gegossen wird. Die Form 85 enthält
einen ersten Formteil 86, einen zweiten Formteil 87 und
eine Mehrzahl von dritten Formteilen 88, die eine Ausnehmung
zum Gießen des Ventilgehäuses 12 definieren.
Der erste Formteil 86 dient als ein oberer Formteil, der
zweite Formteil 87 dient als ein unterer Formteil, und
die dritten Formteile 88 dienen als Seitenformteile. In 15 sind
zwei dritte Formteile 88, die auf der rechten Seite und
der linken Seite positioniert sind, gezeigt. In 15 wird
der erste Formteil 86 nach unten bewegt, dass die Form 85 geschlossen
wird, und dient dazu, hauptsächlich einen oberen Oberflächenbereich,
einschließlich des Einlasswegs 21 des Ventilgehäuses 12,
zu formen. Lochgießbereiche 86a und 86b zum
Gießen der Verbindungslöcher 26 bzw. 29 sind
auf einer Formoberfläche des ersten Formteils 86 geformt.
Der zweite Formteil 87 wird nach unten zum Schließen
der Form 85 bewegt und dient dazu, hauptsächlich
den Bodenoberflächenbereich einschließlich der
Wege 22 und 23 und des Kühlwasserwegs 50 des
Ventilgehäuses 12 zu formen. In 15 werden
die dritten Formteile 88 in Richtung der seitlichen Seite
des Ventilgehäuses 12 bewegt und dienen dazu,
den Seitenoberflächenbereich einschließlich des
Auslasswegs 33 und der Lagervorsprünge 48 des
Ventilgehäuses 12 zu formen (siehe 13).
Ein Einfülleinlass (nicht dargestellt) zum Herstellen einer
Verbindung mit dem Hohlraum ist in irgendeinem der Formteile geformt.
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Das
Ventilgehäuse 12 wird durch Schließen des
ersten, zweiten und dritten Formteils 86, 87 und 88 durch
eine Formklemmeinrichtung (nicht dargestellt) und durch Einfüllen
von geschmolzener Aluminiumlegierung in den Hohlraum über
den Einfülleinlass gegossen. Nachdem die geschmolzene Aluminiumlegierung
(Ventilgehäuse 12) ausgehärtet ist, wird sie
aus dem Hohlraum durch Öffnen der Formteile 86, 87 und 88 mittels
der Formklemmeinrichtung (nicht dargestellt) entnommen. Danach werden
der Ventilschaft 15, das Ventilelement 17 und
die Einlassleitung 83 usw. mit dem Ventilgehäuse 12 zusammengebaut,
das auf eine oben beschriebene Weise hergestellt ist. Auf diese
Weise wird das EGR Kühlerbypassventil 10 fertiggestellt.
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Der
Einlassweg 21, der die Verbindungslöcher 26 und 29 enthält,
wird durch den ersten Formteil 86 geformt. Der Einlassweg 21 ist
festgelegt, dass er sich parallel zu einer axialen Richtung (der
Richtung nach oben und unten in 15) des
Ventilgehäuses 12 erstreckt. Die Wege 22 und 23 und
der Kühlwasserweg 50 werden durch den zweiten
Formteil 87 geformt. Die Wege 22 und 23 und
der Kühlwasserweg 50 sind festgelegt, dass sie
sich parallel zur Axialrichtung (Richtung nach oben und unten in 15)
des Ventilgehäuses 12 erstrecken. Auf diese Weise
können der Kühlwasserweg 50 ebenso wie der
Einlassweg 21 (einschließlich der Verbindungs löcher 26 und 29)
und die Wege 22 und 23 einfach in dem Ventilgehäuse 12 durch
die entsprechenden Formteile geformt werden.
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Zum
Fertigstellen des EGR Kühlerbypassventils 10 wird
die Fügeleitung 37 auf der stromaufwärtigen
Seite des Ventilgehäuses 12 positioniert. Die
Befestigungsvorsprünge 41 des Ventilgehäuses 12 und
der Fügeflansch 44 der Fügeleitung 37 werden
dann mit Schrauben (nicht dargestellt) befestigt. Auf diese Weise
wird die Ausdehnungskammer 38 der Fügeleitung 37 mit
dem Einlassweg 21 des Ventilgehäuses 12 in
Verbindung gebracht (siehe 8). Der
EGR Kühler 52 wird auf der stromabwärtigen Seite
des Ventilgehäuses 12 positioniert. Der Montageflansch 53 des
Ventilgehäuses 12 und der Montageflansch 55 des
Kühlergehäuses 54 werden dann mit den
Schrauben 56 befestigt. Auf diese Weise wird der Gaseinlass 57 des
EGR Wegs des Kühlergehäuses 54 mit dem
ersten Weg 22 des Ventilgehäuses 12 in
Verbindung gebracht. Gleichzeitig wird der Gasauslass 58 des
EGR Wegs des Kühlergehäuses 54 mit dem
zweiten Weg 23 des Ventilgehäuses 12 in Verbindung
gebracht (siehe 8). Ein Teil der Öffnung
des Kühlwasserwegs 50 des Ventilgehäuses 12 wird
mit dem Kühlwassereinlass 59 des Kühlwasserwegs
des Kühlergehäuses 54 in Verbindung gebracht.
Der Rest der Öffnung des Kühlwasserwegs 50 wird
durch die Fügefläche des Kühlergehäuses 54 geschlossen
(siehe 9). Wie vorher beschrieben wird die Klammer 72 des
Stellgliedgehäuses 71 des Stellglieds 19 an
der Strebe 73 des Montageflanschs 55 des Kühlergehäuses 54 des
EGR Kühlers 52 durch die Schrauben 74 befestigt
(siehe 6 und 7). Der Hebel 77 wird
an dem vorspringenden Ende des Ventilschafts 15 angefügt,
dass er nicht relativ dazu schwenkt. Der Hebel 77 und der
Ausgangsschaft 76 des Stellglieds 19 sind schwenkbar aneinander
durch den Stift 78 verbunden (siehe 7).
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Wie
beschrieben wird der EGR Kühler 52 in eine Einheit
mit dem EGR Kühlerbypassventil 10 zum Ausbilden
der Kühlereinheit 35 integriert. Die EGR Fügeleitung 37 wird
mit dem EGR Kühlerbypassventil 10 verbunden. Die
Kühlereinheit 35 wird zwischen der Katalysatoreinrichtung
(nicht dargestellt) in dem Abgassystem des Motors und dem Einlassluftdurchlass
angeordnet. Insbesondere werden die Fügeleitung 37 und
die Katalysatoreinrichtung (nicht dargestellt) aneinander durch
Befestigungsmittel angebracht. Der Auslassweg 33 des Ventilgehäuses 12 und
das Leitungswerkelement (nicht dargestellt), das mit dem Einlassluftweg
in Verbindung steht, werden aneinander durch Befestigungsmittel
zusammengefügt. Das Leitungswerkelement, das mit dem Weg der
stromabwärtigen Seite des Kühlwasserkreises des
Motors (nicht dargestellt) in Verbindung steht, wird mit der Auslassleitung 60 des
Kühlergehäuses 54 des EGR Kühlers 52 zusammengefügt
(siehe 6). Das EGR System, das den EGR Kühler
enthält, wird auf diese Weise fertiggestellt.
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Die
Arbeitsweise des EGR Kühlerbypassventils 10 wird
nachfolgend erklärt. Wenn die Temperatur des Motorkühlwassers
gleich zu oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist (z.
B. wenn der Motor abgekühlt ist, beispielsweise zu Beginn
des Anlassens des Motors), schließt das Ventilelement 17 das
erste Verbindungsloch 26 und öffnet das zweite
Verbindungsloch 29 (siehe durchgezogene Linie in 8)
durch den Betrieb des Stellglieds 19 aufgrund des Unterdrucks
(Rückwärtsbewegung oder zurückziehende
Bewegung des Ausgangsschafts 76). Aufgrund dessen wird
der Einlassweg 21 von dem ersten Verbindungsloch 26 blockiert,
das mit dem ersten Weg 22 in Verbindung steht; er steht
jedoch mit dem zweiten Weg 23 über das Verbindungsloch 29 in
Verbindung. Sobald das EGR Gas in den Einlassweg 21 über
die Fügeleitung 37 geströmt ist, strömt
es weiter in die zweite Verbindungsbohrung 29, den zweiten Weg 23 und
den Auslassweg 33. Danach wird das EGR Gas in den Einlassluftweg über
das Leitungswerkelement abgegeben.
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Wenn
die Temperatur des Motorkühlwassers höher als
die vorbestimmte Temperatur ist (nach dem Aufwärmen des
Motors), arbeitet das Stellglied 19 (zum Ausfahren des
Ausgangsschafts 76) aufgrund des Aufhebens des Unterdrucks.
Durch diesen Betrieb des Stellglieds 19 öffnet
das Ventilelement 17 das erste Verbindungsloch 26 und
schließt das zweite Verbindungsloch 29 (siehe
Strich-Zweipunkt-Linien in 8). Aufgrund
dessen wird der Einlassweg 21 von der zweiten Verbindungsbohrung 29 blockiert, die
mit dem zweiten Weg 23 in Verbindung steht; er steht jedoch
mit dem ersten Weg 22 über die Verbindungsbohrung 26 in
Verbindung. Sobald das EGR Gas in den Einlassweg 21 über
die Fügeleitung 37 geströmt ist, strömt
es weiter in das erste Verbindungsloch 26 und weiter in
den ersten Weg 22. Danach wird das EGR Gas aus dem Gaseinlass 57 des EGR
Kühlers 52 in den EGR Weg eingeführt.
Das EGR Gas wird gekühlt, indem es durch den EGR Weg des
EGR Kühlers 52 strömt. Dann strömt
das EGR Gas aus dem Gasauslass 58 in den zweiten Weg 23 und
den Auslassweg 33 und wird danach in den Einlassluftweg über
das Leitungswerkelement abgegeben.
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Nachdem
der Motor aufgewärmt ist, strömt das Kühlwasser
in dem Motorkühlwasserkreis aus der Einlassleitung 83 des
Ventilgehäuses 12 in den Kühlwasserweg 50,
wo das Kühlwasser in der Umfangsrichtung des Kühlwasserwegs 50 strömt,
insbesondere in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn betrachtet
in der Draufsicht. Daher ist es möglich, die Wegwand 80,
die die rechte, hintere und linke Seite des Einlasswegs 21 und
den ersten Weg 22 des EGR Gaswegs 13 umgibt, zu
kühlen, die anfällig ist, einer hohen Temperatur
(beispielsweise 650°C) des Abgases ausgesetzt zu sein.
Gleichzeitig ist es möglich, lokal die hinteren Bereiche
der Loch definierenden Wände zu kühlen, die die
Dichtelemente 64 und die Lager 62 der Lagervorsprünge 48 umgeben,
die angrenzend an den Kühlwasserweg 50 positioniert
sind (einschließlich des Erweiterungswegs 50a und
der Fügebohrung 82); den unteren Bereich der Loch
definierenden Wand, die das Dichtelement 64 und das Lager 62 des
Lagervorsprungs 48 auf der rechten Seite umgibt; den Befestigungsvorsprung 41,
der auf der rechten vorderen Seite positioniert ist; den oberen
Seitenbereich der Loch definierenden Wand, die das Dichtelement 64 und
das Lager 62 des Lagervorsprungs 48 der rechten
Seite umgibt; die Befestigungsvorsprünge 41, die
auf der oberen Seite und der linken hinteren und rechten hinteren
Seite positioniert sind; und den linken hinteren und rechten hinteren
Bereich des Montageflanschs 53. Es wird bevorzugt, einen
kürzesten Abstand zwischen dem Kühlwasserweg 50 und
einem Bereich, der angrenzend dazu positioniert ist, festzulegen,
dass er gleich oder geringer als 30 mm ist.
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Die
Gesamtmenge des Kühlwassers, das in den linken Endbereich
des Kühlwasserwegs 50 eingeströmt ist,
strömt weiter in den Kühlwasserweg von dem Kühlwassereinlass 59 (siehe 9)
des Kühlergehäuses 54 des EGR Kühlers 52 und
kehrt dann von der Auslassleitung 60 (siehe 6)
zu dem Motorkühlwasserkreis zurück. Wenn der Motor
gekühlt wird, wird die Zufuhr des Kühlwassers
in den Kühlwasserweg 50 des Ventilgehäuses 12 gestoppt,
so dass die Effizienz des Aufwärmens des Motors verbessert
werden kann.
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Das
EGR Kühlerbypassventil 10 hat Überhitzungsverhinderungsmittel
(den Kühlwasserweg 50 des Ventilgehäuses 12 und
die Wärme leitenden Ringe 68) zum Verhindern einer Überhitzung
der Dichtelemente 64. Da die Überhitzung der Dichtelemente 64 durch
die Überhitzungsverhinderungsmittel verhindert wird, können
kostengünstige Dichtelemente als Dichtelemente 64 verwendet
werden. Dieses Merkmal des Überhitzungsverhinderungsmittels kann
auch nützlich für ein EGR Gasschaltventil angewendet
werden, bei dem Abgas mit hoher Temperatur (z. B. 650°C)
durch einen Abgasweg eines Ventilgehäuses strömt.
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Das Überhitzungsverhinderungsmittel
wird durch den Kühlwasserweg 50 gebildet, in dem
Kühlwasser strömt. Der Kühlwasserweg 50 ist
in einer Dicke der Wegwand 80 des EGR Gaswegs 13 des
Ventilgehäuses 12 so geformt, dass er den EGR
Gasweg 13 in der Umfangsrichtung umgibt. Entsprechend kann
das Ventilgehäuse 12 durch thermischen Austausch
gekühlt werden, der effektiv zwischen dem Kühlwasser,
das in dem Kühlwasserweg 50 strömt, und
dem Ventilgehäuse 12 vorgenommen wird. Dies erlaubt
die Verwendung des Ventilgehäuses 12, bei dem
Abgas mit hoher Temperatur (z. B. 650°C) durch den EGR
Gasweg 13 strömt, und das aus Aluminiumlegierung
gebildet ist, so dass Gewicht und Kosten zur Herstellung des Ventilgehäuses 12 verringert werden.
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Der
Kühlwasserweg 50 ist angrenzend an die Loch definierenden
Wände des Ventilgehäuses 12 positioniert,
in denen die Dichtelemente 64 angeordnet sind. Entsprechend
können die Loch definierenden Wände des Ventilgehäuses 12,
in denen die Dichtelemente 64 angeordnet sind, durch das
Kühlwasser gekühlt werden, das durch den Kühlwasserweg 50 strömt.
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Eine
Seite (die untere Seite) des Kühlwasserwegs 50 in
der axialen Richtung ist zu der Fügefläche des
Ventilgehäuses 12 zu dem Kühlergehäuse 54 geöffnet,
in dem der EGR Weg, der mit dem EGR Gasweg 13 in Verbindung
steht, geformt ist. Wenn das Kühlergehäuse 54 mit
dem Ventilgehäuse 12 in Verbindung steht, kann
daher die Öffnungsfläche des Kühlwasserwegs 50,
der an der Fügefläche des Ventilgehäuses 12 geöffnet
ist, mit dem Kühlergehäuse 54 geschlossen
werden. Daher wird kein getrenntes Element zum Schließen
der Öffnungsfläche des Kühlwasserwegs 50 benötigt.
In dem Fall, dass das Ventilgehäuse 12 gegossen
(gesenkgegossen) wird, werden der EGR Gasweg 13 und der
Kühlwasserweg 50 vollständig durch die
entsprechenden Formteile geformt. Auf diese Weise kann die Anzahl
von Schritten, die zum Ausbilden der Löcher in dem Ventilgehäuse 12 erforderlich
sind, verringert werden. Entsprechend sind die Kosten zum Herstellen
des Ventilgehäuses 12 ebenfalls reduziert.
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Das
Kühlergehäuse 54 des EGR Kühlers 52, der
zum Kühlen des EGR Gases vorgesehen ist, hat den Kühlerkühlwasserweg
zum strömen Lassen des Kühlwassers. Wenn das Kühlergehäuse 54 an
dem Ventilgehäuse 12 montiert ist, steht der Kühlwasserweg
des Kühlergehäuses 54 mit dem Kühlwasserweg 50 des
Ventilgehäuses 12 in Verbindung. Entsprechend
ist es möglich, kontinuierlich die gesamte Menge des Kühlwassers
in den Kühlwasserweg des Kühlergehäuses 54 und
den Kühlwasserweg 50 des Ventilgehäuses 12 strömen
zu lassen. Aufgrund dessen ist es möglich, das Kühlergehäuse 54 und
das Ventilgehäuse 12 effizienter zu kühlen
als in dem Fall, dass das Kühlwasser geteilt wird, dass
es in den Kühlwasserweg des Kühlergehäuses 54 und
in den Kühlwasserweg 50 des Ventilgehäuses 12 strömt.
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Der
Kühlwasserweg 50 ist angrenzend an die rechte
vordere Ecke, die linke hintere Ecke und die rechte hintere Ecke
des Montageflanschs 53 positioniert. Der Montageflansch 53 ist
auf dem Ventilgehäuse 12 vorgesehen und an dem
Kühlergehäuse 54 befestigt, in dem der
EGR Weg geformt ist. Der EGR Weg steht mit dem EGR Gasweg 13 in
Verbindung. Entsprechend können die rechte vordere Ecke, die
linke hintere Ecke und die rechte hintere Ecke des Montageflanschs 53 des
Ventilgehäuses 12 durch das Kühlwasser,
das in dem Kühlwasserweg 50 strömt, gekühlt
werden. Daher kann verhindert werden, dass Schraubenelemente sich
unbeabsichtigt aufgrund von hoher Temperatur der rechten vorderen Ecke,
der linken hinteren Ecke und der rechten hinteren Ecke des Montageflanschs 53 lockern.
Die Schraubenelemente können Mutter und Schrauben oder ähnliches
ebenso wie Bolzen enthalten.
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Das Überhitzungsverhinderungsmittel
wird durch die Loch definierenden Wände des Ventilgehäuses 12 und
die im hohen Maß Wärme leitenden Ringe 68 gebildet
(siehe 3). Die Dichtelemente 64 sind innerhalb
der Loch definierenden Wände angeordnet. Die in hohem Maß Wärme
leitenden Ringe 68 liegen zwischen den Loch definierenden
Wänden des Ventilgehäuses 12 und dem
Schaftbereich des Ventilschafts 15, der auf der inneren
Seite der Dichtelemente 64 positioniert ist, so dass die
in hohem Maß Wärme leitenden Ringe 68 die
Loch definierenden Wände und den Schaftbereich berühren.
Entsprechend kann die Wärme des Ventilschafts 15 an das
Ventilgehäuse 12 über den Wärme
leitenden Ring 68 transferiert werden, so dass es möglich
ist, den Wärmetransfer von dem Ventilschaft 15 zu
den Dichtelementen 64 zu begrenzen. Ferner kann das Aussetzen
der Dichtelemente 64 dem EGR Gas durch das Blockieren der
Strömung des EGR Gases zwischen dem Ventilschaft 15 und
dem Ventilgehäuse 12 mit den Wärme leitenden
Ringen 68 verhindert werden.
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Die
Wärme leitenden Ringe 68 sind wie Kolbenringe
konfiguriert, in die ringförmigen Nuten 67 eingesetzt,
die in der äußeren Umfangsfläche des Schaftbereichs
geformt sind, und berühren elastisch die inneren Umfangsflächen
der Loch definierenden Wände des Ventilgehäuses 12.
Entsprechend werden die Wärme leitenden Kolbenringe 68 gegen
die außenseitigen Nutwandoberflächen der ringförmigen Nuten 67 des
Ventilschafts 15 durch den Druck des EGR Gases gedrückt.
Daher kann die Wärme des Ventilschafts 15 effizient
an das Ventilgehäuse 12 transferiert werden.
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Zweite Ausführungsform
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Eine
zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun nachfolgend erklärt. Diese Ausführungsform
ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform und daher
wird nur eine Erklärung für die modifizierten
Teile vorgesehen, um wiederholte Erklärungen zu vermeiden.
Entsprechend werden Erklärungen nur für modifizierte
Teile gegeben und eine doppelte Erklärung wird für
die anderen Ausführungsformen vermieden. 16 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Hauptbereich eines EGR Kühlerbypassventils
gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
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Wie
es in 16 gezeigt ist, ist gemäß dieser
Ausführungsform der Wärme leitende Ring 68 (siehe 3)
der ersten Ausführungsform durch einen ringförmigen
Wärme leitenden Ring 92 ersetzt, der einen U-förmigen
Querschnitt aufweist und eine innere Platte und eine äußere
Platte hat, die elastisch in einer radialen Richtung deformierbar
sind. In diesem Zusammenhang ist die kreisförmige Nut 67 des Ventilschafts 15 (siehe 3)
in der ersten Ausführungsform weggelassen. Die innere Platte
des Wärme leitenden Rings 92 berührt
elastisch die äußere Umfangsfläche des
Ventilschafts 15 in einem Oberfläche-zu-Oberfläche
Kontaktverhältnis dazu. Die äußere Platte
des Wärme leitenden Rings 92 berührt elastisch
die innere Umfangsfläche der Loch definierenden Wand des
entsprechenden Lagervorsprungs 48 des Ventilgehäuses 12 in
einem Oberfläche-zu-Oberfläche Berührungsverhältnis
dazu. Die äußere Umfangsfläche des Ventilschafts 15 dreht sich
gleitend relativ zu der inneren Umfangsfläche der inneren
Platte des Wärme leitenden Rings 92. Der Wärme
leitende Ring 92 dient als ein „Wärme
leitendes Element”.
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Dritte Ausführungsform
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Eine
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun erklärt. Diese Ausführungsform ist auch eine
Modifikation der ersten Ausführungsform. 17 ist
eine Draufsicht, die ein EGR Kühlerbypassventil gemäß dieser
Ausführungsform zeigt.
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Wie
es in 17 gezeigt ist, ist das Membranstellglied 19 (siehe 6)
in der ersten Ausführungsform durch einen elektrischen
Motor 94 (z. B. einen Gleichstrommotor) als ein elektrisches
Stellglied ersetzt, und der elektrische Motor 94 ist an
dem Ventilgehäuse 12 montiert. Insbesondere ist
ein Motormontagebereich 96 auf der Rückseitenoberfläche gebildet,
die angrenzend an den Kühlwasserweg 50 des Ventilgehäuses 12 positioniert
ist. Ein Montagestück 95a eines Motorgehäuses 95 des
elektrischen Motors 94 ist an dem Motormontagebereich 96 mit Schrauben 97 befestigt.
Der elektrische Motor 94 kann sowohl in einer normalen
Richtung als auch in einer Rückwärtsrichtung gedreht
werden. Ein Ausgangsschaft 98 des elektrischen Motors 94 ist
parallel zu dem Ventilschaft 15. Der Ausgangsschaft 98 des
elektrischen Motors 94 und das vorspringende Ende des Ventilschafts 15 sind
miteinander über einen Getriebemechanismus 99 verbunden,
so dass die Rotationsleistung des Ausgangsschafts 98 an den
Ventilschaft 15 über den Getriebemechanismus 99 übertragen
wird. Entsprechend wird der Ventilschaft 15 durch die Vorwärts-
oder Rückwärtsdrehung des elektrischen Motors 94 gedreht.
Aufgrund dieser Konstruktion kann der Motormontagebereich 96 durch
das Kühlwasser gekühlt werden, das durch den Kühlwasserweg 50 strömt.
Daher kann der elektrische Motor 94, für den eine
hohe Temperatur nicht geeignet ist, verwendet werden, indem er auf
dem Ventilgehäuse 12 montiert wird. Wenn weiter
ein Gleichstrommotor als der elektrische Motor 94 verwendet
wird, ist es möglich, präzise den Öffnungs- und
Schließvorgang des Ventilelements 17 zu steuern.
Der Motormontagebereich 96 kann als ein „Stellgliedmontagebereich” bezeichnet
werden.
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Vierte Ausführungsform
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Eine
vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird
nun erklärt. Diese Ausführungsform ist auch eine
Modifikation der ersten Ausführungsform. 18 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Hauptbereich eines EGR Kühlerbypassventils gemäß dieser
Ausführungsform zeigt.
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Wie
es in 18 gezeigt ist, ist gemäß dieser
Ausführungsform der Ventilschaft 15 (siehe 3)
der ersten Ausführungsform modifiziert, dass er eine hohle
Konstruktion aufweist. Somit ist der Ventilschaft (dem Referenzzeichen 100 zugewiesen ist)
ein hohler Schaft und hat einen Hohlraum 101, der ihn in
der axialen Richtung druchdringt. Entsprechend kann im Vergleich
zu dem massiven Ventilschaft 15 die Übertragung
von Wärme von den Ventilplattenseiten des Ventilschafts 100 zur
Seite der Dichtelemente 64 unterbunden werden, da eine
tatsächliche Querschnittsfläche des Ventilschafts 100 mit
der hohlen Konfiguration verringert ist. Die hohle Konfiguration
des Ventilschafts 100 dient als das „Überhitzungsverhinderungsmittel”.
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Fünfte Ausführungsform
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Eine
fünfte Ausführungsform wird nun nachfolgend erklärt.
Diese Ausführungsform ist auch eine Modifikation der ersten
Ausführungsform. 19 ist eine
Querschnittsansicht, die einen Hauptbereich eines EGR Kühlerbypassventils
gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
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Wie
es in 19 gezeigt ist, sind gemäß dieser
Ausführungsform die Schaftbereiche des Ventilschafts 15 (siehe 3),
die auf der Außenseite der Dichtelemente 64 der
ersten Ausführungsform positioniert sind, d. h. die Schaftbereiche
zwischen den Dichtelementen 64 und den Lager 62,
modifiziert, dass sie raue Oberflächen haben, indem sie
in Schaftbereiche mit Gewinde 103 geformt sind (nur ein
Schaftbereich 103 ist in 19 gezeigt).
Entsprechend kann die Übertragung von Wärme von
dem Ventilschaft 15 zu den Dichtelementen 64 aufgrund der
Zunahme von Wärmestrahlungsgebieten an den Gewindeschaftbereichen 103 des
Ventilschafts 15 unterbunden werden. Die aufgerauten Oberflächen des
Ventilschafts 15 dienen als das „Überhitzungsverhinderungsmittel”.
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Die
vorliegende Erfindung muss nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt werden und Modifikationen können vorgenommen werden,
ohne vom Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise
ist bei den obenstehenden Ausführungsformen das Ventilgehäuse 12 aus
Aluminiumlegierung gebildet. Das Ventilgehäuse 12 kann
jedoch auch aus Gusseisen oder synthetischem Harz gebildet sein.
Ferner ist eine Einrichtung, die mit der stromaufwärtigen
Seite der Fügeleitung 37 verbunden ist, nicht
auf die Katalysatoreinrichtung (nicht dargestellt) begrenzt. Eine
Abgasleitung, eine EGR Leitung usw. können auch mit der
stromaufwärtigen Seite der Fügeleitung 37 verbunden
sein. Die technischen Merkmale in den obenstehenden Ausführungsformen
können effektiv unabhängig voneinander arbeiten
und auch in Kombination von einigen dieser Merkmale.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/084867 [0004, 0005]