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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einlassventilvorrichtung einer Brennkraftmaschine (auf die sich nachfolgend als ein Verbrennungsmotor bezogen wird), die an einem Fahrzeug montiert ist, wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeug. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Einlassventilvorrichtung, bei der ein Ventil zum Steuern einer Menge an Einlassluft zum Motor durch ein Lager, das in Bezug auf ein Harzgehäuse drehbar ist, gestützt wird.
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(Stand der Technik)
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Einlassventilvorrichtungen für einen Motor, der an einem Fahrzeug montiert ist, wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeug, bekannt. Für einen Fall einer repräsentativen Drosselventilvorrichtung, wie diese in 1 gezeigt ist, ist die Einlassventilvorrichtung im Einlasskanal vorgesehen und hat diese im Allgemeinen eine Grundstruktur, wie diese in 6 gezeigt ist.
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Unter kurzer Beschreibung unter Bezugnahme auf die 1 und 6 ist in einem Einlasskanal 102, der Einlassluft zum Verbrennen zu einer Verbrennungskammer 101a des Motors 101 führt, eine Einlassventilvorrichtung 103 vorgesehen, um den Einlasskanal 102 zu öffnen und zu schließen oder einen Kanalbereich des Einlasskanals 102 zu ändern. Die Ventilvorrichtung 103 hat grundsätzlich ein Ventilelement 1031, eine Welle 1032 und ein Gehäuse 1033. Die Welle 1032 dreht das Ventilelement 1031 und das Gehäuse 1033 nimmt in sich das Ventilelement 1031 und die Welle 1032 auf. Das Ventilelement 1031 wird entsprechend der Betriebsbedingung des Motors 101 zum Steuern einer Strömungsmenge der Einlassluft, die in einer Richtung eines Pfeils A strömt, betätigt.
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Dann sind Lager 1034 zwischen beiden Endabschnitten 1032a, 1032b der Welle 1032 und dem Gehäuse 1033 vorgesehen, so dass das Ventilelement 1031 drehbar in Bezug auf das Gehäuse 1033 befestigt ist. Auch sind in der Baugruppe des Lagers 1034 die Lager 1034 in ein Paar von Hohlzylindervorsprungsabschnitten 1036, 1037 pressgepasst, die von einer Außenumfangsfläche eines Kanalabschnitts 1035 des Gehäuses 1033 vorstehen.
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In der neueren Zeit wurden die zahlreichen Anforderungen zur Kostenreduzierung und zum geringeren Gewicht von unterschiedlichen Komponenten und Vorrichtungen, die am Fahrzeug montiert sind, weiter verschärft. Für die Einlassventilvorrichtung des vorstehend genannten Typs wird eine sogenannte Harzventilvorrichtung breit angewendet, bei der zumindest ein Metallgehäuse 1033 durch ein Harzgehäuse, das durch Spritzgießen gefertigt wird, ersetzt ist.
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(Probleme beim Stand der Technik)
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Jedoch sind, wenn das Gehäuse 1033 aus einem Harz gefertigt wird, die Vorsprungsabschnitte 1036, 1037, die vom Kanalabschnitt 1035 vorstehen, notwendigerweise einstückig aus einem Harz gefertigt. Als ein Ergebnis sind die Lager 1034 in die Vorsprungsabschnitte 1036, 1037 pressgepasst, die wie vorstehend aus Harz gefertigt sind. Beim Presspassen haben die Hohlzylindervorsprungsabschnitte 1036, 1037 häufig in unvorteilhafter Weise Risse.
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Der Hauptfaktor für das Vorstehende können der Herstellungsfehler und die Zusammenbautoleranzen des Lagers 1034 und des Vorsprungsabschnittes 1036, 1037 sein oder kann eine Differenz bei den Materialien zwischen beiden Komponenten sein. Nach intensiven Studien wurde herausgefunden, dass die Tendenz besteht, dass die Vorsprungsabschnitte 1036, 1037 Schweißstellen haben, die während des Spritzgießens ausgebildet werden, wobei dieses durch die Form der Vorsprungsabschnitte 1036, 1037 bedingt ist, die jeweils Vorsprünge haben, die von der Außenumfangsfläche des Kanalabschnitts 1035 genauer gesagt radial nach außen vorstehen. Als ein Ergebnis ist an der Position um die Schweißstelle der Riss erzeugt. Es sollte hier festgestellt werden, dass „Schweißstelle” „Unregelmäßigkeit, die an der Harzschweißstellenoberfläche ausgebildet ist” anzeigt. Beim Spritzgießen vereinigen sich Strömungen von geschmolzenen Harzen, die von Einläufen eingespritzt werden, in der Gussform und wird die Schweißstelle erzeugt, wenn die Harze am Vereinigungspunkt aushärten, bevor die Harze komplett ver- bzw. geschmolzen sind.
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Nach unterschiedlichen Untersuchungen zum Auffinden einer Methode zum Verhindern der vorstehenden Risserscheinung wurde vorgeschlagen, dass in der Harzrohrkomponente an einer Position zum Presspassen mit der Metallkomponente, damit die Metallkomponente mit der Harzrohrkomponente pressgepasst ist, ein Schlitz ausgeführt wird (siehe zum Beispiel
JP-A-2005-84554 ).
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Mit dem vorstehenden Vorschlag wird beabsichtigt, die Erzeugung der Schweißstelle durch die Absorption des Herstellungsfehlers durch die Öffnung des Schlitzes und durch die Anordnung der Schlitze zu begrenzen.
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Jedoch werden, wenn die vorstehende Struktur auf die vorstehende Ventilvorrichtung angewendet wird, die folgenden einzigartigen Probleme für die Ventilvorrichtung erzeugt und dadurch kann die angewandte Vorrichtung nicht für die praktische Verwendung eingesetzt werden.
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Genauer gesagt verschlechtert sich, wenn der Schlitz am Vorsprungsabschnitt ausgebildet wird, die Festigkeit um einen Betrag, der dem Einschnittbetrag des Schlitzes äquivalent ist. Dadurch kann die ungewollte Verschiebung des Lagers auftreten, und in einem Extremfall kann das Lager unvorteilhafterweise fehlerhaft abfallen. Auch wird unter einer widrigen Betriebsumgebung des Fahrzeugs auf den Schlitz eine große Last aufgebracht und kann der Vorsprungsabschnitt selbst unvorteilhafterweise brechen. Ferner kann das sogenannte Luftdichtheitsphänomen in fataler Weise auftreten, wenn der Einlasskanal mit dem Äußeren über den Schlitz in Verbindung steht.
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Wie es vorstehend genannt ist, ist, wie es im Beispiel der Drosselventilvorrichtung detailliert ausgeführt ist, die die Einlassventilvorrichtung repräsentiert, der neuere Motor mit einer Walzenventilvorrichtung und einer Wirbelventilvorrichtung versehen, die vorgesehen sind, um die Einlassluftströmung von jedem Zweigrohr 1041 des Einlassrohrs 104 zum Einlassanschluss 101b von jedem Zylinder in 1 in vorteilhafter Weise zu ändern. Bei der vorstehenden Ventilvorrichtung wurde, wie es erwartet werden kann, die Notwendigkeit zur Herstellung des Gehäuses aus einem Harz erhöht. Jedoch hat im Fall der Herstellung des Gehäuses aus Harz die Presspassung des Lagers, das die Ventilwelle stützt, momentan ähnliche Probleme.
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Das Dokument
DE 10 2007 041 900 A1 bezieht sich auf eine Struktur zum Befestigen eines Lager relativ zu einem Gehäuse durch Presspassung des Lager in eine in dem Gehäuse ausgebildete Ausnehmung. Dabei hat die Presspassungsausnehmung eine nicht-berührende Fläche entlang des gesamten Umfangs der Presspassungsausnehmung und eine Dichtfläche, die an der Rückseite der nicht-berührenden Fläche positioniert ist. An der nicht-berührende Fläche sind sich in Axialrichtung erstreckende Vorsprünge ausgebildet, auf die durch die Außenumfangsfläche des Lagers eine Druckkraft ausgeübt werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehenden Probleme getätigt und es ist dadurch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einlassventilvorrichtung vorzusehen, bei der das Brechen eines Vorsprungsabschnitts während des Presspassens mit einem Lager begrenzt ist und bei dem eine wesentliche Lagerfunktion immer erreichbar ist, um eine Einlassluftströmungsmenge selbst unter schwierigen Betriebsumgebungen zu steuern. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand von Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Einlassventilvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die eine Verbrennungskammer hat, wobei die Einlassventilvorrichtung ein Harzgehäuse, ein Ventilelement, eine Welle und ein Lager aufweist. Im Harzgehäuse ist ein Einlasskanal definiert, der gestattet, dass Ein lassluft durch diesen hindurch in die Verbrennungskammer strömt. Das Ventilelement ist im Einlasskanal zum Ändern eines Kanalbereiches des Einlasskanals drehbar. Die Welle ist mit dem Ventilelement einstückig drehbar. Das Lager ist zwischen dem Gehäuse und der Welle vorgesehen, so dass das Lager die Welle drehbar in Bezug auf das Gehäuse stützt. Das Lager hat eine Außenumfangsfläche, die mit einer Innenumfangsfläche eines rohrförmigen Vorsprungsabschnitts, der am Gehäuse vorgesehen ist, pressgepasst ist. Der Vorsprungsabschnitt hat einen Abschnitt, der mit dem Lager pressgepasst ist. Der pressgepasste Abschnitt des Vorsprungsabschnitts weist ein Loch mit großem Durchmesser und zumindest drei Vorsprünge auf. Das Loch mit großem Durchmesser hat einen Durchmesser, der größer als ein Außendurchmesser des Lagers ist. Die zumindest drei Vorsprünge sind ausgebildet, um von einer Innenumfangsfläche des Loches mit großem Durchmesser radial nach innen vorzustehen, um in einer Presspassungsweise das Lager zu stützen, so dass die Außenumfangsfläche des Lagers darin begrenzt ist, die Innenumfangsfläche des Loches mit großem Durchmesser zu berühren. Die zumindest drei Vorsprünge sind angeordnet, um an der Innenumfangsfläche des Loches mit großem Durchmesser in einer Umfangsrichtung getrennt voneinander zu sein. Einer der zumindest drei Vorsprünge befindet sich an einer Position, die einer Stromabwärtsseite des Einlasskanals in einer Strömungsrichtung der Einlassluft entspricht.
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Die Erfindung zusammen mit zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser wird aus der folgenden Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen am besten verständlich, in denen:
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1 eine schematische Darstellung ist, die einen Längsschnitt eines Abschnitts eines allgemeinen Motors bzw. Verbrennungsmotors darstellt, der mit einer Abgasvorrichtung und einer Lufteinlassvorrichtung von einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist,
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2 ein Längsschnitt ist, der die Einlassventilvorrichtung des Ausführungsbeispiels darstellt,
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3A eine schematische Vorderansicht eines Vorsprungsabschnitts in 2 ist,
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3B eine schematische Vorderansicht ist, die einen Zustand des Vorsprungsabschnitts darstellt, bevor ein Lager in den Vorsprungsabschnitt pressgepasst wird,
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4A eine schematische Vorderansicht ist, die einen Zustand einer Modifikation eines Vorsprungsabschnitts darstellt, bevor ein Lager mit dem Vorsprungsabschnitt pressgepasst wird,
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4B eine schematische Vorderansicht ist, die einen Zustand einer weiteren Abwandlung eines Vorsprungsabschnitts darstellt, bevor ein Lager mit dem Vorsprungsabschnitt pressgepasst wird,
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4C eine vergrößerte Ansicht eines Teil zum Erläutern der Funktion der Vorsprünge des Vorsprungsabschnitts ist,
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5A eine schematische Vorderansicht eines Vorsprungsabschnitts ist, die ein Beispiel von Verstärkungsrippen darstellt, die am Vorsprungsabschnitt ausgebildet sind,
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5B eine schematische Vorderansicht eines Vorsprungsabschnitts ist, die ein weiteres Beispiel der Verstärkungsrippen darstellt, und
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6 eine längs geschnittene Ansicht ist, die einen Teil einer Hauptstruktur einer herkömmlichen Einlassventilvorrichtung darstellt.
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(Ausführungsbeispiel)
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Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3B beschrieben und als Erstes wird ein allgemeiner Motor, bei dem eine Einlassventilvorrichtung verwendet wird, um als eine Drosselventilvorrichtung zu dienen, unter Bezugnahme auf 1 kurz beschrieben. Dann wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 3B das Ausführungsbeispiel der Einlassventilvorrichtung der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
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(Beschreibung des angewendeten Motors 1)
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In 1 ist ein Motor 1 an einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeug montiert, und ist eine Einlassventilvorrichtung 3, die als eine Drosselventilvorrichtung dient, in einem Einlasskanal 2 vorgesehen, der Einlassluft zum Verbrennen in eine Verbrennungskammer 1a des Motors 1 einführt. Die Ventilvorrichtung 3 öffnet und schließt sich oder ändert einen Kanalbereich des Einlasskanals 2 und weist ein Ventilelement 31, eine Welle 32 und ein Gehäuse 33 auf. Die Welle 32 dreht das Ventilelement 31 und im Gehäuse 33 sind das Ventilelement 31 und die Welle 32 aufgenommen. Das Ventilelement 31 wird entsprechend einem Betriebszustand des Motors 1 gedreht, um eine Strömungsmenge der Einlassluft zu steuern, die in einer Richtung eines Pfeils A strömt. Eine spezifische detaillierte Struktur des Ventilelementes 31 wird später beschrieben.
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Der Motor 1 weist gewöhnlich eine Vielzahl von Zylindern auf und die Verbrennungskammer 1a von jedem Zylinder ist über einen Einlassanschluss 1b mit jedem Zweigrohr 41 eines Einlassrohrs 4 verbunden. Ein Lufteinlassanschluss 42 des Einlassrohres 4 ist mit einem Luftfilter 5 versehen und Luft, die mit dem Luftfilter 5 gefiltert wird, strömt in die Richtung des Pfeils A der Verbrennungskammer 1a. Der Einlasskanal 2 entspricht einem Kanal vom Lufteinlassanschluss 42 des Einlassrohres 4 zum Einlassanschluss 1b.
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Jedes Zweigrohr 41 des Einlassrohres 4 ist mit einem Kraftstoffeinspritzventil 6 versehen und ein Luftkraftstoffgemisch, das Kraftstoff, der durch das Kraftstoffeinspritzventil 6 eingespritzt wird, und die vorstehende Luft hat, wird in die Verbrennungskammer 1a durch ein Einlassventil 1c eingeführt. Wenn Gas durch Zündung der Zündkerze 1d verbrannt wird, wird das verbrannte Gas durch einen Auslassanschluss 1f zu einem Auslassrohr 7 über ein Auslassventil 1e ausgegeben.
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(Beschreibung der Ventilvorrichtung 3)
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Die Ventilvorrichtung 3 ist im Einlassrohr 4 vorgesehen, das den Einlasskanal 2 bildet. Die Ventilvorrichtung 3 weist ferner ein Paar von Lagern 34 als eine zentrale Komponente auf, wie es in 2 gezeigt ist, zusätzlich zu einer Grundkonfiguration mit dem Ventilelement 31, der Welle 32 und dem Gehäuse 33. Das Paar von Lagern 34 ist zwischen dem Gehäuse 33 und der Welle 32 vorgesehen und stützt die Welle 32 in Bezug auf das Gehäuse 33 drehbar.
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Als Erstes wird eine allgemeine Konfiguration der Ventilvorrichtung 3 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Es ist festzuhalten, dass im Hinblick auf die Einfachheit der Beschreibung ein oberer Teil in der Zeichnung als eine Stromaufwärtsseite in einer Strömungsrichtung der Einlassluft bezeichnet wird und ein unterer Teil in der Zeichnung als eine Stromabwärtsseite der Strömungsrichtung der Einlassluft bezeichnet wird.
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Das Gehäuse 33, das als eine Außenumhüllung dient, wird durch Spritzgießen unter Verwendung eines Duroplastharzes (zum Beispiel PPS-Harz) mit einem vorbestimmten Wärmewiderstand, einer vorbestimmten mechanischen Festigkeit und elastischen Kraft gefertigt. Das Gehäuse 33 ist an den Einlassrohren 4 sowohl am oberen als auch am unteren Enden befestigt. Das Gehäuse 33 weist einen Hohlzylinderkanalabschnitt 35 und ein Paar von Vorsprungsabschnitten 36, 37 auf. Der Kanalabschnitt 35 bildet einen Teil des Einlasskanals 2 und das Paar von Vorsprungsabschnitten 36, 37 steht von einer Außenumfangsfläche des Kanalabschnitts 35 radial nach außen vor.
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Das Paar von Vorsprungsabschnitten 36, 37 hat eine Hohlzylinderform mit Durchgangslöchern 36a, 37a, deren Achsen orthogonal zu einer Achse des Kanalabschnitts 35 (dem Einlasskanal 2) verlaufen.
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Das Ventilelement 31 ist aus einem Harz (beispielsweise PPS-Harz) ähnlich dem des Gehäuses 33 gefertigt und hat im Allgemeinen eine Scheibenform. Das Ventilelement 31 ist mit dem Kanalabschnitt 35 des Gehäuses 33 versehen, um einen Einlasskanal 2 zu öffnen und zu schließen. Anders ausgedrückt ist das Ventilelement 31 konfiguriert, um einen Kanalbereich des Einlasskanals 2 zu ändern. Es sollte festgehalten werden, dass das Ventilelement 31 eine Außenumfangskante hat, die eine Innenwand des Kanalabschnitts 35 des Gehäuses 33 kontaktiert, wenn sich dieses in einer vollständig geschlossenen Position befindet. Das Ventilelement 31 schneidet geneigt den Einlasskanal 2, um sich zu schließen, wenn sich dieses in einer schrägen Position befindet. Das Ventilelement 31 öffnet allmählich den Einlasskanal 2 (oder um das Ventil zu öffnen), wenn dieses gedreht wird, und das Ventilelement 31 ist in einer vollständig geöffneten Position des Ventils (vollständig geöffneten Position), wie es durch eine Volllinie in 2 gezeigt ist.
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Im Gegensatz dazu kann die Welle 32, die das Ventilelement 31 stützt und mit dem Ventilelement 31 einstückig drehbar ist, aus einem Harz gefertigt sein. Jedoch ist die Welle 32 des vorliegenden Ausführungsbeispiels aus einem Metall gefertigt. Das Harzventilelement 31 und die Metallwelle 32 werden einfach und einstückig durch eine gut bekannte Einrichtung (wie zum Beispiel ein Einsatzformverfahren) in einem Zustand gefertigt, in dem beide Endabschnitte 32a, 32b der Welle 32 von dem Ventilelement 31 vorstehen.
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Auch wird ein integrierter Körper des Ventilelements 31 und der Welle 32 zuvor mit dem Gehäuse 33 während eines Prozesses der Herstellung des Gehäuses 33 zusammengebaut. Beispielsweise wird der integrierte Körper mit dem Gehäuse 33 durch das lockere Einpassen beider Endabschnitte 32a, 32b der Welle 32 in die Durchgangslöcher 36a, 36b des Paares von Vorsprungsabschnitten 36, 37 durch das Einsatzformverfahren während eines Spritzgießens des Gehäuses 33 zusammengebaut.
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Wie vorstehend stützt das Paar von Lagern 34 beide Endabschnitte 32a, 32b der Welle 32 in Bezug auf das Gehäuse 33 drehbar. Das Paar von Lagern 34 hat eine kreisförmige Ringform und ist aus einem sogenannten flachen Metall gefertigt. Das Paar von Lagern 34 ist in das Paar von Vorsprungsabschnitten 36, 37 des Gehäuses 33 pressgepasst. Die Außenumfangsfläche des Lagers 34 ist in das Durchgangsloch 36a, 37a des Vorsprungsabschnitts 36, 37 pressgepasst und die Presspassungsstruktur wird später beschrieben.
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Ein Endabschnitt 32a beider Endabschnitte 32a, 32b der Welle 32, die durch das Lager 34 gestützt werden, wird durch einen Vorsprungsabschnitt 36 aufgenommen und der andere Endabschnitt 32b beider Endabschnitte 32a, 32b steht vom anderen Vorsprungsabschnitt 37 vor, um mit einem Wellenrotationsbetriebsmechanismus (nicht gezeigt) verbunden zu sein. Der Wellenrotationsbetriebsmechanismus ist beispielsweise ein bekannter Untersetzungsmotormechanismus. Der Wellenrotationsbetriebsmechanismus nimmt einen Rotationsbefehl in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Motors 1 auf und dreht die Welle 32 in eine gewünschte Position.
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Der eine Vorsprungsabschnitt 36 wird mit einer Abdeckung 8 zusammengebaut, die sich außerhalb des Lagers 34 befindet, um eine Öffnungsseite des Vorsprungsabschnitts 36 luftdicht zu versiegeln. Der andere Endabschnitt 32b der Welle 32 steht durch die Öffnungsseite des anderen Vorsprungsabschnitts 37 vor, der mit einer Öldichtung 9 zum fluiddichten Abdichten der Öffnungsseite des anderen Vorsprungsabschnitts 37 unter Berücksichtigung des Wellenrotationsbetriebsmechanismus versehen ist.
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Die Beziehung zwischen dem Paar von Vorsprungsabschnitten 36, 37 und dem Lager 34, das in jeden Vorsprungsabschnitt 36, 37 pressgepasst ist, ist der wichtigste Teil der vorliegenden Erfindung und wird unter Bezugnahme auf die 3A und 3B ergänzend weiter beschrieben.
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Das Durchgangsloch 36a, 37a des jeweiligen Hohlzylindervorsprungsabschnitts 36, 37, in den das Lager 34 pressgepasst wird, hat ein Loch 38 mit großem Durchmesser und Sitzabschnitte 39. Das Loch 38 mit großem Durchmesser hat einen Durchmesser, der größer als ein Außendurchmesser des Lagers 34 ist. Jeder Sitzabschnitt 39 bildet einen Vorsprung, der von einer Innenumfangsfläche des Loches 38 mit großem Durchmesser radial nach innen vorsteht.
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Die Sitzabschnitte 39 haben an ihren Stirnflächen bogenförmige Sitzflächen 39a. Wie es in 3B gezeigt ist, bilden vor dem Presspassen mit dem Lager 34 die bogenförmigen Sitzflächen 39a einen gedachten Kreis, der einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner als ein Außendurchmesser des Lagers 34 (um einen Betrag, der einer gewünschten Presspassungstoleranz äquivalent ist) ist. Die bogenförmigen Sitzflächen 39a sind an drei Positionen an gleichen Intervallen (mit Trennung von 120 Grad) an einer Innenumfangsfläche des Loches 38 mit großem Durchmesser in Umfangsrichtung angeordnet. Die elastische Verformung des Sitzabschnitts 39 selbst stützt das Lager 34 in einer Presspassungsweise, während der Kontakt zwischen der Außenumfangsfläche des Lagers 34 und der Innenumfangsfläche des Loches 38 mit großem Durchmesser unterbunden ist, wie es in 3A gezeigt ist.
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Auch hat der Sitzabschnitt 39 eine Streifenform, der sich entlang der Innenumfangsfläche des Loches 38 mit großem Durchmesser in einer Längsrichtung erstreckt, und hat eine Längsabmessung, die gleich der Längsabmessung des Lagers 34 oder größer als diese ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, in zuverlässiger Weise zu bewirken, dass die Außenumfangsfläche des Lagers 34 gegen die Sitzflächen 39a über eine gesamte Länge des Lagers 34 gedrückt wird.
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Genauer gesagt sind die Sitzabschnitte 39 in Bezug auf das Loch 38 mit großem Durchmesser in einer Weise angeordnet, dass einer der drei Sitzabschnitte 39 entsprechend der Stromabwärtsseite des Einlasskanals 2 in Strömungsrichtung der Einlassluft (unteren Position D in 3A und 3B) angeordnet ist.
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Ferner sind die drei Sitzabschnitte 39 alle angeordnet, so dass die drei Sitzabschnitte 39 außerhalb einer Schweißstelle W positioniert sind, die an den Vorsprungsabschnitten 36, 37 während des Spritzgießens ausgebildet wird.
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Es sollte in 2 festgehalten werden, dass das Durchgangsloch 36a, 37a von jedem Vorsprungsabschnitt 36, 37 eine Öffnung hat, die sich zur Innenumfangsfläche des Kanalabschnitts 35 öffnet, und ein Teil der Öffnung ein Loch 36b, 37b mit kleinen Durchmesser bildet, in das die Welle 32 locker gepasst ist. Das Loch 36b, 37b mit kleinem Durchmesser und das Loch 38 mit großem Durchmesser bilden einen Stufenabschnitt, der als eine Stoppeinrichtung zum Stoppen der Presspassung des Lagers 34 dient.
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Auch ist ein Innenraum G zwischen der Außenumfangsfläche des Durchgangsloches 36a, 37a von jedem Vorsprungsabschnitt 36, 37, der Außenumfangsfläche der Welle 32 und der Stirnfläche des Lagers 34 definiert. Ferner ist der Innenraum G zwischen der Innenumfangsfläche des Loches 38 mit großem Durchmesser, einer Umfangsseitenfläche 39b des Sitzabschnitts 39 und der Außenumfangsfläche des Lagers 34 definiert, wie es in einer vergrößerten Ansicht von 3A gezeigt ist. Der Innenraum G steht mit dem Einlasskanal 2 in Verbindung. Wenn das Ventilelement 31 in der vollständig geschlossenen Position ist, dient der Innenraum G als ein Bypasskanal, der die Stromaufwärtsseite mit der Stromabwärtsseite des Einlasskanals 2 verbindet, um das Ventilelement 31 zu umgehen, und zwar um einen Kanalbereich, der einem geringfügigen Zwischenraum entspricht.
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(Hintergrund des Zusammenbaus im Ausführungsbeispiel)
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Vorstehend wird beim Zusammenbau der Lager 34, die das Gehäuse 33 mit der Welle 32 drehbar koppelt, mit den Vorsprungsabschnitten 36, 37 das Lager 34 in einer pressgepassten Weise in einen Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Vorsprungsabschnitts 36, 37 und der Außenumfangsfläche beider Endabschnitte 32a, 32b der Welle 32 gebracht. Während des vorstehenden Zusammenbaus kann aufgrund des Herstellungsfehlers der in Beziehung stehenden Komponenten und der Toleranzen beim Zusammenbau der Komponenten der Vorsprungsabschnitt 36, 37 mit einer abnormen Kraft zum Ausdehnen seiner Öffnung beaufschlagt werden oder können im Gegensatz dazu die Lager 34 fehlerhaft locker eingepasst werden. Um das vorstehende Phänomen zu verhindern, muss jede Komponente mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden, was nicht praktisch ist.
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(Merkmal des Ausführungsbeispiels)
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Um sich den vorstehenden Schwierigkeiten zu stellen, wird bei der Ventilvorrichtung 3 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das folgende Verfahren verwendet.
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Das Paar von Vorsprungsabschnitten 36, 37 hat die Sitzabschnitte 39 an seinen Abschnitten, wobei eine Presspassung mit dem Lager 34 vorliegt. Die Sitzabschnitte 39 sind an drei Positionen an gleichen Intervallen in Umfangsrichtung an der Innenumfangsfläche des Loches 38 mit großem Durchmesser angeordnet, so dass vor der Presspassung mit dem Lager 34 die bogenförmigen Sitzflächen 39a der Sitzabschnitte 39 an den Endflächen den gedachten Kreis bilden, der einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des Lagers 34 (um den Betrag, der einer gewünschten Presspassungstoleranz äquivalent ist) ist.
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Als ein Ergebnis werden die Sitzabschnitte 39 elastisch verformbar, während der Sitzabschnitt 39 das Lager 34 an drei Punkten stützt und das Lager 34 zentral anordnet, und dadurch ist es möglich, das Lager 34 in gleichmäßiger Weise presszupassen. Auch stützt die elastische Kraft des Sitzabschnitts 39 das Lager 34 durch eine geeignete Kraft.
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Auch befindet sich der Sitzabschnitt 39 außerhalb der Schweißstelle W, die am Vorsprungsabschnitt 36, 37 ausgebildet ist, und dadurch wird der Druck, der durch den Sitzabschnitt 39 aufgenommen wird, nicht direkt auf die Schweißstelle W aufgebracht. Als ein Ergebnis ist es möglich, die Spannung für die Schweißstelle W zu verringern.
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Als ein Ergebnis wird der Herstellungsfehler durch die elastische Verformung der Sitzabschnitte 39 (Vorsprünge) und durch das Zentrieren des Lagers 34 aufgrund des Lagerns des Lagers 34 an drei Positionen absorbiert, und dadurch wird die Presspassungslast verteilt (oder verringert). Als ein Ergebnis wird das Lager 34 durch den Vorsprungsabschnitt 36, 37 in einer Presspassungsweise zuverlässig gestützt und dadurch wird das Brechen des Vorsprungsabschnitts 36, 37 effektiv begrenzt.
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Ferner sind die Vorsprünge an dem Loch 38 mit großem Durchmesser des Vorsprungsabschnitts 36, 37 vorgesehen, so dass einer der Vorsprünge 39 an einer Stromabwärtsseite des Einlasskanals 2 in einer Strömungsrichtung der Einlassluft vorgesehen ist. Als ein Ergebnis wird während eines Normalbetriebes des Motors die reguläre Last, die auf das Ventilelement 31 und auf die Welle 32 aufgebracht wird, durch den Vorsprung 39 aufgenommen und dadurch ist es möglich, die Spannung auf den Vorsprungsabschnitt 36, 37 zu verringern.
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Es sollte festgehalten werden, dass 4A ein Beispiel einer Modifikation des Vorsprungsabschnitts 36, 37 ist, auf dem zwei Schweißstellen W vorgesehen sind. 4B ist ein Beispiel einer weiteren Abwandlung des Vorsprungsabschnitts 36, 37, bei dem die Anzahl der Sitzabschnitte erhöht ist, so dass die Sitzabschnitte 39 an vier Positionen, die in Intervallen von 90 Grad angeordnet sind, vorgesehen sind. Die Anzahl des Sitzabschnitts 39 kann weiter erhöht werden. In einer beliebigen Modifikation wird die elastische Verformungskraft des Sitzabschnitts 39 in einfacher Weise nach Erfordernis auf der Grundlage der Spezifikation des Sitzabschnitts 39 eingestellt, wie der Abmessung (Winkel α) in Umfangsrichtung, einer Vorsprungshöhe H, der Abmessung in Längsrichtung, die in 4C gezeigt ist.
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(Merkmal des Ausführungsbeispiels unter Betriebsumgebung)
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Als Nächstes wird eine Betriebsumgebung der Ventilvorrichtung 3 beschrieben.
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Als Erstes hängt während eines Normalbetriebes des Motors 1 bei einer regulären Steuerung der Öffnungsgrad des Ventilelementes 31 der Ventilvorrichtung 3 vom Betriebszustand ab. Jedoch wird, da Einlassluft in Richtung des Pfeils A in 1 strömt und die Kraft zur Stromabwärtsseite immer auf das Ventilelement 31 aufgebracht wird, die Kraft dadurch in die Richtung eines Pfeils F in 3A auf den Vorsprungsabschnitt 36, 37 vom Lager 34 durch die Welle 32 aufgebracht.
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Vorstehend ist es ebenfalls möglich, die Last, die durch den Pfeil F in 3A angezeigt ist, durch den Sitzabschnitt 39 aufzunehmen, und dadurch ist es möglich, die Spannung für den Vorsprungsabschnitt 36, 37 zu verringern und insbesondere die Spannung für die Schweißstelle W.
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Im Gegensatz dazu hat der Motor 1 in Abhängigkeit vom Betriebszustand eine Fehlzündung bzw. Frühzündung. Die Fehlzündung ist eine Erscheinung, bei der ein unvollständiges Verbrennungsgas eine explosive Verbrennung aufgrund der Abweichung beim Öffnungs- und Schließzeitverhalten des Einlassventils 1c oder beim Zündverhalten der Zündkerze 1d verursacht. Als ein Ergebnis strömt Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungsgas durch den Einlasskanal 2 (als eine Richtung eines Pfeils B in 2) zurück und kann dieses um den Luftfilter 5 ankommen.
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Im vorliegenden Fall nimmt, wenn das Ventilelement 31 der Ventilvorrichtung 3 vollständig geöffnet oder nahezu vollständig geöffnet ist, die Gesamtheit des Ventilelementes 31 die Hochtemperatur- und Hochdruck-Verbrennungskraft direkt auf und dadurch wird auf das Ventilelement 31 ein übermäßiger Druck ausgeübt. Dadurch kann im Extremfall das Ventilelement 31 brechen.
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Im vorliegenden Fall arbeitet der Innenraum G effektiv. Anders ausgedrückt ist, selbst wenn das Ventilelement 31 in der vollständig geschlossenen Position ist, der Innenraum G in der Lage, die Rückströmung des Verbrennungsgases von der Stromabwärtsseite zur Stromaufwärtsseite freizugeben, da der Innenraum G den Bypassströmungskanal (Bypasskanal) von der Stromabwärtsseite zur Stromaufwärtsseite des Einlasskanals 2 bildet, um das Ventilelement 31 zu umgehen. Als ein Ergebnis ist es möglich, zu verhindern, dass der übermäßige Druck auf das Ventilelement 31 ausgeübt wird.
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Es sollte festgehalten werden, dass die 5A und 5B Beispiele zeigen, in denen Vorsprungsabschnitte 36, 37 des Gehäuses in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel verstärkt sind.
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In 5A sind Verstärkungsrippen 10 ausgebildet, um sich von der Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnitts 36, 37 radial nach außen zu verdicken (oder vorzustehen), und die Verstärkungsrippen 10 begrenzen die Öffnung des Loches 36 mit großem Durchmesser in Bezug auf die Ausdehnung. Anders ausgedrückt begrenzt die Verstärkungsrippe 10 die Erhöhung des Durchmessers des Lochs 38 mit großem Durchmesser. Die Verstärkungsrippen 10 sind an drei Positionen ausgebildet, die mit der Anzahl der Sitzabschnitte 39 identisch sind, und die Verstärkungsrippen 10 sind radial vorgesehen, um sich mit allen Sitzabschnitten 39 zu überdecken.
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Die Verstärkungsrippen 10 sind vorgesehen, um sich mit allen Sitzabschnitten 39 im Beispiel zu überdecken. Es ist wichtig, die Verstärkungsrippe 10 an der Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnitts 36, 37 anzuordnen, so das sich zumindest ein Teil der Verstärkungsrippe 10 mit dem Sitzabschnitt 39 in Radialrichtung überdeckt, wobei sich der Abschnitt 39 sich an einer Position D der Stromabwärtsseite des Einlasskanals 2 in Strömungsrichtung der Einlassluft von einem Standpunkt der Verstärkung des Abschnitts befindet, auf den immer die Last aufgebracht wird.
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In 5B sind Verstärkungsrippen 11 vorgesehen, um sich von vier Positionen an der Außenumfangsfläche des Vorsprungsabschnitts 36, 37 in einer Tangentialrichtung nach außen zu verdicken (oder vorzustehen).
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Die Verstärkungsrippe 11 ist entsprechend der Richtung der Spannung vorgesehen, die am Vorsprungsabschnitt 36, 37 während der Presspassung des Lagers erzeugt wird. Genauer gesagt arbeitet die Verstärkungsrippe 11, um die Verformung in Richtungen S zu unterdrücken, in denen die jeweilige Spannung erzeugt wird, um die Verbindung an der Schweißstelle W zwangsweise zu trennen. Somit ist das Paar Verstärkungsrippe 11, das an der oberen Seite der Zeichnung gezeigt ist und das vorgesehen ist, um zwischen sich die Schweißstelle W zu halten, sehr wichtig, und ist das andere Paar von Verstärkungsrippe 11, das in der unteren Seite der Zeichnung gezeigt ist, ergänzend vorgesehen.
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Wie oben wurde das Anwendungsbeispiel auf die Drosselventilvorrichtung beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung mit Sicherheit auf eine Walzenventilvorrichtung oder eine Wirbelventilvorrichtung anwendbar, die vorgesehen sind, um in vorteilhafter Weise die Einlassluftströmung von jedem Zweigrohr 41 des Einlassrohres 4 zum Einlassanschluss 1b von jedem Zylinder in 1 zu ändern. Auch ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Ventilelement 31 mit Drosselventilstruktur begrenzt, die die Welle 32 an einem Zentrum hat. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auf ein Ventilelement mit einer Struktur einer runden Fächerform, die eine Welle an einer Seite hat und die sich ähnlich einer runden Fächerform öffnet und schließt, anwendbar. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auf ein Hebelventil anwendbar, das die Welle hat, die von dem Ventilelement in nur einer Richtung vorsteht.
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Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen werden für den Fachmann schnell ersichtlich. Die Erfindung in ihren breiteren Ausdrücken ist daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, die repräsentative Vorrichtung und die dargestellten Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, begrenzt.
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Eine Einlassventilvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1) weist somit ein Harzgehäuse (33), ein Ventilelement (31), eine Welle (32) und ein Lager (34) auf. Das Lager hat eine Außenumfangsfläche, die mit einer Innenfläche eines Vorsprungsabschnitts (36, 37) des Gehäuses pressgepasst ist. Ein Abschnitt des Vorsprungsabschnitts weist ein Loch (38) mit großem Durchmesser und zumindest drei Vorsprünge (39) auf. Das Loch hat einen Durchmesser, der größer als der des Lagers ist. Die Vorsprünge stehen von einer Innenfläche des Loches nach innen vor, um in einer pressgepassten Weise das Lager zu stützen, so dass die Außenumfangsfläche des Lagers in Bezug auf das Berühren der Innenumfangsfläche des Loches begrenzt ist. Die Vorsprünge sind voneinander in einer Umfangsrichtung getrennt. Ein Vorsprung befindet sich an einer Position (D) stromabwärts des Einlasskanals (2) in einer Strömungsrichtung der Einlassluft.
