DE102011105997A1

DE102011105997A1 - Ventilsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102011105997A1
Application number: DE201110105997
Authority: DE
Inventors: Hiroki Shimada; Tetsuji Yamanaka; Tetsuma TAKEDA; Akitoshi Mizutani; Koichiro Matsumoto; Yoshiyuki Kono
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2031-07-01
Also published as: CN102313064B; JP5299479B2; JP2012132554A; US8474789B2; US20120001104A1; DE102011105997B4; CN102313064A

Abstract

Eine magnetische Messfläche (20a) eines Hubsensors (20) befindet sich in einem Winkelbereich zwischen einer ersten imaginären Linie (KA) und einer zweiten imaginären Linie (KB). Die erste imaginäre Linie (KA) ist eine imaginäre Linie, die mit einer Mittellinie (MC) zwischen einem ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) eines magnetischen beweglichen Körpers (7) zusammenfällt, wenn ein Bypassventil (1) angeordnet ist, um einen vollständig geschlossenen Grad des Bypassventils (1) zu haben. Die zweite imaginäre Linie (KB) ist eine imaginäre Linie, die mit der Mittellinie (MC) zwischen dem ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) zusammenfällt, wenn das Bypassventil (1) angeordnet ist, um einen halben Grad zwischen dem vollständig geschlossenen Grad und einem vollständig offenen Grad des Bypassventiles (1) aufzuweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuervorrichtung.
Beispielsweise lehrt die PCT-Veröffentlichung WO2009/062928A1 (entsprechend der US 2010/0319663A1 ) eine Ventilsteuervorrichtung, die das Öffnen und Schließen eines Ventils steuert. Genauer gesagt weist unter Bezugnahme auf die 17 und 18 die Ventilsteuervorrichtung ein Ventil 101, eine elektrische Betätigungseinrichtung und eine Motorsteuereinheit auf. Das Ventil 101 ist dazu angepasst, einen Fluidkanal zu öffnen und zu schließen. Die elektrische Betätigungseinrichtung weist einen Stab 102 auf, der das Ventil 101 antreibt. Die Motorsteuereinheit steuert die Elektroenergie, die einem Elektromotor 103 zugeführt wird, der eine Antriebsenergiequelle der elektrischen Betätigungseinrichtung ist.
Die elektrische Betätigungseinrichtung weist einen Untersetzungsmechanismus, einen hin- und hergehenden Gleitverbindungsmechanismus 300 und ein Axiallager 104 auf. Der Untersetzungsmechanismus verringert eine Drehzahl, die vom Elektromotor 103 übertragen wird, über zwei Stufen. Der hin- und hergehende Gleitverbindungsmechanismus wandelt eine Rotationsbewegung des Untersetzungsmechanismus in eine Linearbewegung des Stabes 102 um. Das Axiallager 104 stützt gleitfähig den Stab 102, um ein Hin- und Hergehen des Stabes 102 in eine Hin- und Hergehrichtung zu ermöglichen. Das Axiallager 104 weist ein Durchgangsloch auf, das sich durch das Axiallager 104 in einer Axialrichtung des Stabes 102 erstreckt, und das Axiallager 104 wird in einem Lagerloch eines Betätigungseinrichtungsgehäuses sicher gehalten.
Der Untersetzungsmechanismus weist ein Ritzel 105, ein Zwischenzahnrad 106 und ein Endzahnrad 107 auf. Das Ritzel 105 ist an einer Abtriebswelle des Elektromotors 103 befestigt. Das Zwischenzahnrad 106 steht mit dem Ritzel 105 in Eingriff und wird durch dieses angetrieben. Das Endzahnrad 107 steht mit dem Zwischenzahnrad 106 in Eingriff und wird durch dieses angetrieben. Das Zwischenzahnrad 106 ist an einer Außenumfangsfläche einer Stützwelle 111 drehbar installiert. Das Endzahnrad 107 ist an einer Außenumfangsfläche einer Stützwelle 112 drehbar installiert.
Ein Kniehebel 108 ist mit dem Stab 102 der elektrischen Betätigungseinrichtung über einen ersten Drehzapfen 113 verbunden. Der Kniehebel 108 ist mit dem Endzahnrad 107 über einen zweiten Drehzapfen 114 verbunden. Der erste Drehzapfen 113 ist in ein erstes Einbringloch des Kniehebels 108 eingebracht und dadurch am Kniehebel 108 befestigt. Der zweite Drehzapfen 114 ist in ein zweites Einbringloch des Kniehebels 108 eingebracht und dadurch am Kniehebel 108 befestigt.
In der elektrischen Betätigungseinrichtung der PCT-Veröffentlichung WO2009/062928A1 (entsprechend der US 2010/0319663A1 ) treibt der Elektromotor 103 die Zahnräder 105–107 des Untersetzungsmechanismus an und drückt der Kniehebel 108, der mit dem Endzahnrad 107 über den zweiten Drehzapfen 114 verbunden ist, den Stab 102 in seiner Axialrichtung (oder zieht diesen), um die Rotationsbewegung des Endzahnrades 107 in eine lineare hin- und hergehende lineare Bewegung des Stabes 102 umzuwandeln.
Hier befindet sich ein Verbindungshebel 109 zwischen dem Stab 102 und der Welle 115 des Ventils 101.
In der elektrischen Betätigungseinrichtung der PCT-Veröffentlichung WO2009/062928A1 (entsprechend der US 2010/0319663A1 ) nimmt, wenn der Verbindungshebel 109 durch die Stabschubkraft in Rotation versetzt wird, der Stab 102 eine Reaktionskraft einer Seitenkraft (die durch eine gepunktete Linie in 17 dargestellt ist) vom Verbindungshebel 109 auf, so dass eine Schwenkbewegung an einem entfernt liegenden Endabschnitt des Stabes 102 erzeugt wird.
Zum Zeitpunkt des Antriebes des Stabes 102 wird der Stab 102 angetrieben, so dass dieser eine lineare Bewegung in die Stabaxialrichtung Y und ebenfalls eine gekrümmte Bewegung in eine gekrümmte Richtung Y' hat. Ferner tritt eine Positionsabweichung in einer Hubposition des Stabes 102 aufgrund eines Ventildrucks P auf.
Der Sensor misst einen Ort eines Magnetkreises (ein Magnetkreis weist einen Magneten oder ein Joch auf), der in einem Stabpositionsmesselement 110 vorgesehen ist. Daher ändert sich, wenn der Stab 102 gekrümmt bewegt wird, das Magnetfeld vom Magneten in einer gekrümmten Weise und dadurch wird ein Ausgabewert des Sensors in einer gekrümmten Weise geändert. Dadurch wird eine Linearität der Ausgabeänderungscharakteristik des Sensors in Bezug auf die Hubposition des Magnetkreises, d. h. der Hubposition des Stabes 102, verschlechtert.
Ferner lehrt die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2004-177398A eine Stabhubpositionsmessvorrichtung, die eine lineare Hubposition des Stabes 102 direkt messen kann. Genauer gesagt weist, wie es in 19A gezeigt ist, die Stabhubmessvorrichtung einen stationären Magnetkörper (zwei Statoren 121, 122 und ein Sensor wird zwischen diesen gehalten) und einen Magnetkreis (ein Magnetkreis mit einem Dauermagneten 123 und einem Joch 124) auf. Der Magnetkreis ist in Bezug auf den stationären Magnetkörper in Hubrichtung des Stabes 102 verschiebbar. Der stationäre Magnetkörper befindet sich parallel zur Hubrichtung (der Axialrichtung) des Stabes 102.
Der Sensor weist ein Hallelement 125 auf, das in einen Magnetflussmesszwischenraum eingeführt ist, der zwischen den zwei Statoren 121, 122 ausgebildet ist. Der Magnetkreis ist einstückig mit dem Stab 102 vorgesehen.
Die Statoren 121, 122, der Dauermagnet 123, das Joch 124 und das Hallelement 125 der Stabhubpositionsmessvorrichtung bilden zwei Magnetkreise A, B.
In der Stabhubpositionsmessvorrichtung der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2004-177398A werden die Magnetkreise A, B geschwenkt, wie es durch die Pfeile gezeigt ist, aufgrund der Lockerheit eines Stablagers 133, das den Stab 102 gleitfähig stützt, um ein Hin- und Hergehen des Stabes 102 in der Hin- und Hergehrichtung zu ermöglichen. Dadurch ändert sich ein Abstand zwischen dem Magnetkreis und dem Hallelement 125, so dass sich die Stärke des Magnetfeldes, das durch eine Magnetmessfläche des Hallelementes 125 aufgenommen wird, ändert (schwankt).
Hier ist, in einem Fall, in dem sich der Magnetkreis (der Dauermagnet 123, das Joch 124) nahe dem Stablager 133 befindet, wie es in 19B gezeigt ist, die Amplitude des Schwingens des Magnetkreises klein und dadurch ist ebenfalls der Schwankungsbereich des Abstandes zwischen dem Magnetkreis und dem Hallelement 125 klein. Im Gegensatz wird in einem Fall, in dem sich der Magnetkreis entfernt von dem Stablager 133 befindet, die Amplitude des Schwingens des Magnetkreises groß und wird der Schwankungsbereich des Abstandes zwischen dem Magnetkreis und dem Halselement 125 groß.
Das heißt, dass sich die Magnetmessfläche des Hallelementes 125 in Bezug auf den Magnetkreis nicht in einer gemittelten Position der Amplitude des Magnetkreises befindet, so dass eine große Differenz bei der Amplitude des Schwingens des Magnetkreises zwischen dem einen Fall, in dem sich der Magnetkreis nahe dem Stablager 133 befindet, und dem anderen Fall, in dem sich der Magnetkreis entfernt vom Stablager 133 befindet, vorliegt. Daher besteht die Schwankungsdifferenz bei der Stärke des Magnetfeldes, das durch die Magnetmessfläche des Hallelementes 125 aufgenommen wird. Als ein Ergebnis steht eine große Differenz bei der Sensorausgabe im Ansprechen auf das Schwingen des Stabes 102 und dadurch wird die Sensorgenauigkeit verschlechtert.
Die vorliegende Erfindung widmet sich den vorstehenden Nachteilen. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ventilsteuervorrichtung vorzusehen, die eine Messgenauigkeit zum Messen einer linearen Hubposition des Stabes verbessern kann.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Ventilsteuervorrichtung vorgesehen, die ein Ventil, eine Betätigungseinrichtung mit einem Stab, einen Verbindungsmechanismus, einen magnetischen beweglichen Körper, einen Sensor und eine Einrichtung (auf die sich nachfolgend als Messeinrichtung bezogen wird) zum Messen einer Größe der Verschiebung des Stabes aufweist. Das Ventil ist dazu angepasst, um sich um eine Rotationsachse des Ventils zu drehen. Die Betätigungseinrichtung treibt den Stab an, um den Stab in einer Axialrichtung des Stabes hin- und hergehend zu bewegen und dadurch das Ventil anzutreiben. Der Verbindungsmechanismus weist einen Hebel auf, der das Ventil und den Stab verbindet und der die Linearbewegung des Stabes in eine Rotationsbewegung des Ventiles umwandelt. Der magnetische bewegliche Körper ist einstückig mit dem Stab installiert und weist einen ersten und zweiten Magneten auf, die miteinander zusammenwirken, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine im Wesentlichen konstante Dichte eines magnetischen Flusses hat. Eine Mittelachse des Stabes ist im Allgemeinen parallel zu einer Mittellinie des ersten und zweiten Magneten, die im Allgemeinen parallel zu einer magnetischen Polfläche des ersten Magneten und einer magnetischen Polfläche des zweiten Magneten, die einander gegenüberliegen bzw. zueinander entgegengesetzt sind, und zwischen diesen zentriert ist. Der Sensor gibt ein elektrisches Signal aus, das dem magnetischen Fluss entspricht, der sich im Ansprechen auf eine Bewegung des magnetischen beweglichen Körpers in Bezug auf den Sensor ändert. Die Messeinrichtung hat die Funktion des Messens der Größe der Verschiebung des Stabes in eine Hubrichtung, die mit der Axialrichtung des Stabes zusammenfällt, auf der Grundlage des elektrischen Signals, das vom Sensor ausgegeben wird. Die Betätigungseinrichtung wird angetrieben, um das Öffnen und Schließen des Ventils zu steuern, auf der Grundlage der Größe der Verschiebung des Stabes in die Hubrichtung des Stabes, die mit der Messeinrichtung gemessen wurde. Die Betätigungseinrichtung weist ein Stablager auf, das den Stab gleitfähig stützt bzw. lagert, um eine Gleitbewegung des Stabes in Hubrichtung zu ermöglichen, während eine Schwenkbewegung des Stabes um das Stablager ermöglicht wird. Der Sensor weist eine magnetische Messfläche auf, die angepasst ist, den magnetischen Fluss des magnetischen beweglichen Körpers zu messen. Der Hebel weist eine Rotationsachse auf, die mit der Rotationsachse des Ventils koaxial verläuft, und zwar an einer Ventilseitenverbindung des Hebels, die mit dem Ventil drehbar verbunden ist. Der Hebel weist eine Stabseitenverbindung auf, die mit dem Stab drehbar verbunden ist. Die Stabseitenverbindung ist angepasst, um sich entlang eines Rotationsbewegungspfades zu bewegen, der ein gekrümmter Pfad ist, der an der Rotationsachse der Ventilseitenverbindung des Hebels zentriert ist, und einen vorbestimmten Krümmungsradius hat, wenn das Ventil über den Stab gedreht wird. Wenn ein Öffnungsgrad des Ventils ein vollständig geschlossener Grad wird, um den Strömungspfad vollständig zu schließen, wird ein Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung, der entlang des Rotationsbewegungspfades bewegt wird, in einem vollständig geschlossenen Punkt entlang des Rotationsbewegungspfades platziert. Wenn der Öffnungsgrad des Ventiles ein vollständig offener Grad wird, um den Strömungspfad vollständig zu schließen, wird der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung, der entlang des Rotationsbewegungspfades bewegt wird, in einen vollständig offenen Punkt entlang des Rotationsbewegungspfades gebracht. Wenn der Öffnungsgrad des Ventils ein halber Grad wird, der eine Hälfte eines Winkelgrades zwischen dem vollständig geschlossenen Grad und dem vollständig offenen Grad ist, wird der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung in einem halben Punkt zwischen dem vollständig geschlossenen Punkt und dem vollständig offenen Punkt entlang des Rotationsbewegungspfades platziert. Zumindest ein Abschnitt der Magnetmessfläche des Sensors befindet sich in einem Winkelbereich zwischen einer ersten imaginären Linie und einer zweiten imaginären Linie. Die erste imaginäre Linie fällt mit der Mittellinie der ersten und zweiten Magneten zusammen, wenn der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung des Hebels in der vollständig geschlossenen Position platziert ist. Die zweite imaginäre Linie fällt mit der Mittellinie der ersten und zweiten Magneten zusammen, wenn der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung des Hebels im halben Punkt platziert ist.
Die Erfindung wird zusammen mit den zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen von dieser aus der folgenden Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen am besten verständlich, in denen:
1A eine beschreibende Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Stab einer elektrischen Betätigungseinrichtung und einem Verbindungshebel einer Bypassventilsteuervorrichtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
1B eine schematische Ansicht ist, die einen magnetischen beweglichen Körper der Bypassventilsteuervorrichtung von 1A zeigt,
2 eine beschreibende Ansicht ist, die die Bypassventilsteuervorrichtung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
3 eine Querschnittsansicht ist, die einen vollständig geschlossenen Zustand des Ventils einer elektrischen Betätigungseinrichtung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
4 eine beschreibende Ansicht ist, die die Bypassventilsteuervorrichtung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
5 eine Querschnittsansicht ist, die einen vollständig offenen Zustand des Ventils der elektrischen Betätigungseinrichtung entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
6A eine beschreibende Ansicht ist, die ein Beispiel eines Ortes eines Sensors in einem Vergleichsbeispiel zeigt,
6B eine graphische Ansicht ist, die Charakteristiken einer Strömungsmenge in Bezug auf einen Betätigungswinkel eines Verbindungshebels entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
6C eine schematische Ansicht ist, die einen Ort des Sensors in einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt,
7 eine beschreibende Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Stab einer elektrischen Betätigungseinrichtung und dem Verbindungshebel entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
8 eine beschreibende Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Stab einer elektrischen Betätigungseinrichtung und einem Verbindungshebel entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
9 eine beschreibende Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Stab einer elektrischen Betätigungseinrichtung und einem Verbindungshebel entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
10 eine beschreibende Ansicht ist, die eine Bypassventilsteuervorrichtung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
11 eine weitere beschreibende Ansicht ist, die die Bypassventilsteuervorrichtung entsprechend dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt,
die 12A und 12B schematische Schaubilder sind, die Beispiele eines magnetischen beweglichen Körpers zeigen, der angepasst ist, um sich in eine Hubrichtung in Bezug auf einen Hubsensor entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bewegen,
13 eine beschreibende Ansicht ist, die eine Bypassventilsteuervorrichtung entsprechend einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
die 14A und 14B schematische Schaubilder sind, die Beispiele eines magnetischen beweglichen Körpers zeigen, der erste und zweite Magneten und einen magnetischen Rahmen aufweist, der in eine längliche rechteckige Rahmenform konfiguriert ist, und zwar entsprechend dem siebten Ausführungsbeispiel,
15A eine schematische graphische Darstellung ist, die ein magnetisches bewegliches Element zeigt, das erste und zweite Magneten und einen Magnetrahmen aufweist, der in eine längliche rechteckige Rahmenform konfiguriert ist, und zwar entsprechend dem siebten Ausführungsbeispiel,
15B eine graphische Darstellung ist, die eine ideale charakteristische Linie einer Änderung einer Dichte eines magnetischen Flusses in Bezug auf eine Änderung eines Hubes eines Stabes sowie eine Referenzlinie (Basis) entsprechend dem siebten Ausführungsbeispiel anzeigt,
15C eine graphische Darstellung ist, die eine Linearität einer Änderung eines magnetischen Flusses in Bezug auf eine Änderung eines Hubes des Stabes entsprechend dem siebten Ausführungsbeispiel anzeigt,
16A eine schematische graphische Darstellung ist, die einen magnetischen beweglichen Körper zeigt, der erste und zweite Magneten und einen magnetischen Rahmen aufweist, der in eine längliche rechteckige Rahmenform konfiguriert ist, und zwar in einem ersten Vergleichsbeispiel,
16B eine graphische Darstellung ist, die eine Linearität einer Änderung einer Dichte eines magnetischen Flusses in Bezug auf eine Änderung eines Hubes eines Stabes im ersten Vergleichsbeispiel zeigt,
17 eine beschreibende Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen einem Stab einer elektrischen Betätigungseinrichtung und einem Verbindungshebel entsprechend einem ersten Stand der Technik zeigt,
18 eine beschreibende Ansicht ist, die eine Beziehung zwischen dem Stab der elektrischen Betätigungseinrichtung und dem Verbindungshebel im ersten Stand der Technik zeigt, und
die 19A bis 19C beschreibende Schaubilder sind, die eine Stabhubpositionsmessvorrichtung eines zweiten Standes der Technik zeigen.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Die 1A bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 1A eine Positionsbeziehung zwischen einem Stab einer elektrischen Betätigungseinrichtung und einem Verbindungshebel einer Wastegate- bzw. Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels und zeigt 1B einen magnetischen beweglichen Körper der Bypassventilsteuervorrichtung, die in 1A gezeigt ist. Die 2 und 4 zeigen einen vollständig geschlossenen Zustand des Ventils bzw. einen vollständig geöffneten Zustand des Ventils der Bypassventilsteuervorrichtung. Ferner zeigen die 3 und 5 den vollständig geschlossenen Zustand des Ventils bzw. den vollständig geöffneten Zustand des Ventils der elektrischen Betätigungseinrichtung.
Die Bypassventilsteuervorrichtung einer Brennkraftmaschine des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist in einer Ladedrucksteuervorrichtung der Brennkraftmaschine implementiert. Die Bypassventilsteuervorrichtung weist ein Bypassventil 1, einen Verbindungsmechanismus 300, die elektrische Betätigungseinrichtung 200 und eine Verbrennungsmotorsteuereinheit (ECU) 400 auf. Das Bypassventil 1 öffnet und schließt einen Bypasskanal (Strömungskanal) 10 eines Turboladers. Der Verbindungsmechanismus 300 weist einen Verbindungshebel 3 auf, der mit einer Welle 2 des Bypassventils 1 verbunden ist. Die elektrische Betätigungseinrichtung 200 weist den Stab 4 auf, der mit dem Bypassventil 1 über den Verbindungshebel 3 zum Antreiben des Bypassventils 1 verbunden ist. Die ECU 400 steuert variabel den Ladedruck der Brennkraftmaschine, indem das Öffnen und Schließen des Bypassventils 1 auf der Grundlage des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine gesteuert wird.
Das Wastegate- bzw. Bypassventil 1 ist ein Ventilelement eines Abgasströmungsmengensteuerventils, das eine Strömungsmenge des Abgases steuert, das durch den Wastegate- bzw. Bypasskanal 10 des Turboladers strömt, der an der Maschine installiert ist. Während einer Verbrennungsmotorbetriebsperiode wird das Bypassventil 1 in Rotation versetzt, d. h. innerhalb eines Ventilbetriebsbereiches zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer vollständig geöffneten Position des Bypassventiles 1 auf der Grundlage eines Steuersignals gedreht, das von der ECU 400 ausgegeben wird, um eine Größe eines Öffnungsbereiches des Bypasskanales 10 zu ändern (einen Abgaskanalquerschnittsbereich).
Die Welle 2, die in einer L-Form konfiguriert ist, ist mit dem Bypassventil 1 an einer hinteren Fläche des Bypassventils 1 (einer Fläche des Bypassventils 1, die zu einer Sitzfläche des Bypassventils 1 entgegengesetzt ist, die gegen einen Ventilsitz des Bypasskanales 10 in eine Sitzposition bringbar ist) einstückig vorgesehen. Einzelheiten des Bypassventils 1 werden später beschrieben.
Die elektrische Betätigungseinrichtung 200 steuert das Öffnen und Schließen des Bypassventils 1 im Ansprechen auf die Größe der Verschiebung (die Größe des Hubes) des Stabes 4 in einer Hubrichtung (Ladeaufbringrichtung) des Stabes 4.
Neben dem Stab 4, der angepasst ist, um sich in Axialrichtung des Stabes 4 hin- und herzubewegen, weist die elektrische Betätigungseinrichtung 200 ferner ein Axiallager (Stablager) 5, eine Schraubenfeder 6 und ein Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 auf. Das Axiallager 5 stützt den Stab 4 in einer solchen Weise, dass der Stab 4 in einer hin- und hergehenden Richtung des Stabes 4 (einer Hubrichtung des Stabes 4, d. h. der Axialrichtung des Stabes 4) gleitfähig ist und schwingbar (neigbar) in einer Oben-Unten-Richtung in 1A ist. Die Schraubenfeder 6 übt eine Spannkraft (Federlast) auf den Stab 4 aus, um das Bypassventil 1 in eine Schließrichtung (vollständig geschlossene Seite des Ventils) zu spannen. Das Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 nimmt die Komponenten auf, wie zum Beispiel das Axiallager 5 und die Schraubenfeder 6. Eine entferntliegende Endseite des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 in Hubrichtung davon steht an einer Außenseite des Betätigungseinrichtungsgehäuses 204 von einer ringförmigen Endfläche des Betätigungseinrichtungsgehäuses 204 vor. Einzelheiten der elektrischen Betatigungseinrichtung 200 werden später beschrieben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor ein Mehrzylinderdieselmotor mit einer Vielzahl von Zylindern. Ein Einlassrohr ist mit Einlassanschlüssen der Zylinder des Verbrennungsmotors verbunden, um die Einlassluft zu den Einlassanschlüssen zu führen. Ein Kompressor eines Turboladers, ein Zwischenkühler, ein Drosselventil und ein Einlasskrümmer sind im Einlassrohr installiert.
Ferner ist ein Auslassrohr mit Auslassanschlüssen der Zylinder des Motors verbunden, um Abgas von den Zylindern zu führen. Ein Auslasskrümmer und eine Turbine des Turboladers sind im Auslassrohr installiert.
Der Turbolader ist ein Turbosuperlader, der die Turbine und den Kompressor aufweist. Die Einlassluft wird durch den Kompressor komprimiert und dann der Verbrennungskammer von jedem der Zylinder des Verbrennungsmotors zugeführt.
Die Turbine weist ein Turbinengehäuse auf, das in Spiralform konfiguriert ist. Ein Turbinenimpeller (Turbinenrad) befindet sich im Turbinengehäuse.
Der Kompressor weist ein Kompressorgehäuse auf, das in Spiralform konfiguriert ist. Ein Kompressorimpeller (Kompressorrad) befindet sich im Kompressorgehäuse.
Der Turbinenimpeller und der Kompressorimpeller sind miteinander durch eine Rotorwelle verbunden, um zusammen zu rotieren.
In dem Turbolader wird, wenn der Turbinenimpeller durch das Abgas/Auslassgas rotiert wird, der Kompressorimpeller ebenfalls rotiert, um die Einlassluft zu komprimieren.
Hier ist das Turbinengehäuse des Turboladers des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem Bypasskanal 10 und dem Bypassventil 1 versehen.
Der Bypasskanal 10 ist ein Bypasskanal (Fluidkanal), der das Turbinenrad umgeht, um Abgas, das in das Turbinengehäuse geführt wird, zu einem Abschnitt des Abgaskanales zu führen, der sich an einer Stromabwärtsseite des Turbinenrades befindet, ohne dass über das Turbinenrad gegangen wird.
Alternativ dazu kann der Bypasskanal 10 ein Bypasskanal (Fluidkanal) sein. Genauer gesagt kann der Bypasskanal 10 von einem Abschnitt des Auslasskanals abzweigen, der sich an einer Stromabwärtsseite eines Sammelpunktes des Auslasskrümmers befindet (ein Punkt, an dem sich Zweige des Auslasskrümmers miteinander vereinigen), dann kann sich der Bypasskanal 10 mit einem Abschnitt des Auslasskanals vereinigen, der sich an einer Stromabwärtsseite der Turbine des Turboladers befindet. Das heißt, dass der Bypasskanal 10 der Bypasskanal (Fluidkanal) sein kann, der das Turbinengehäuse umgeht, um das Auslassgas zu führen, ohne dass über das Turbinengehäuse gegangen wird.
Der Bypasskanal 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels stellt zwischen einem Stromaufwärtsseitenkommunikationsloch (Bypassanschluss), das sich an einer Trennwand des Einlasses des Turbinengehäuses öffnet, und einem Stromabwärtsseitenkommunikationsloch, das sich an einer Trennwand des Auslasses des Turbinengehäuses öffnet, Verbindung her.
Das Bypassventil 1 ist aus einem Metallmaterial (z. B. rostfreiem Stahl) gefertigt, und als eine kreisförmige Scheibenform konfiguriert. Das Bypassventil 1 ist ein Abgassteuerventil, das eine Rotationsachse aufweist, die sich in einer Richtung senkrecht zu einer Axialrichtung (Strömungsrichtung des Abgases) des Bypasskanales 10, insbesondere des Bypassanschlusses, erstreckt. Das Bypassventil 1 ist mit dem entfernt liegenden Endabschnitt des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 verbunden, so dass das Bypassventil 1 angepasst ist, um gegen die Trennwand (Ventilsitz) des Einlasses des Turbinengehäuses zu sitzen oder von dieser weg abgehoben zu werden, um den Bypasskanal 10, insbesondere den Bypassanschluss, zu schließen oder zu öffnen. Das Bypassventil 1 ist um seine Rotationsachse drehbar, um die Größe des Öffnungsbereiches des Bypasskanales 10, insbesondere des Bypassanschlusses, in einer kontinuierlichen Weise oder stufenweise zu ändern.
Der Verbindungsmechanismus 300 befindet sich zwischen der Welle 2 des Bypassventiles 1 und dem Stab 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200, um die lineare Bewegung des Stabes 4 in eine Rotationsbewegung des Bypassventiles 1 umzuwandeln.
Wie es in den 1A und 2 gezeigt ist, weist der Verbindungsmechanismus 300 den Verbindungshebel 3 auf. Ein Endabschnitt des Verbindungshebels 3 ist mit dem entfernt liegenden Endabschnitt des Stabes 4 (d. h. dem Endabschnitt des Stabes 4, der sich distal in Hubrichtung befindet, d. h. in Hin- und Hergehrichtung des Stabes 4) verbunden und der andere Endabschnitt des Verbindungshebels 3 ist mit dem distalen Endabschnitt der Welle 2 des Bypassventiles 1 verbunden (d. h. dem Endabschnitt der Welle 2 entgegengesetzt zum Endabschnitt der Seite des Ventils 1 der Welle 2).
Ein erster Gelenkstift (erste Stützwelle) 11 ist an dem distalen Endabschnitt des Stabes 4 befestigt (oder ist mit diesem integral ausgebildet). Der erste Gelenkstift 11 ist von einer hinteren Flächenseite des Stabes 4 eingeführt und steht von einer Vorderflächenseite des Stabes 4 vor. Ein zweiter Gelenkstift (zweite Stützwelle) 12 ist mit der Welle 2 des Bypassventiles 1 integral ausgebildet (oder an dieser befestigt). Der zweite Gelenkstift 12 steht in die gleiche Richtung wie der erste Gelenkstift 11 vor.
Wie es in 1A gezeigt ist, weist der Verbindungshebel 3 eine Rotationsachse (Rotationszentrum) auf, die mit der Rotationsachse des Bypassventiles 1 koaxial verläuft. Ferner weist der Verbindungshebel 3 eine erste Verbindung (stabseitige Verbindung), die mit dem Stab 4 verbunden ist, und eine zweite Verbindung (ventilseitige Verbindung), die mit der Welle 2 des Bypassventiles 1 verbunden ist, auf. Die erste Verbindung hat ein erstes Einbringloch, das einen kreisförmigen Querschnitt hat und in den der erste Gelenkstift 11 eingebracht ist. Ferner weist die zweite Verbindung ein zweites Einbringloch auf, das einen kreisförmigen Querschnitt hat und in den der zweite Gelenkstift 12 eingepasst ist.
Hier ist die erste Verbindung des Verbindungshebels 3 eine Verbindung des Verbindungshebels 3 (auf den sich ebenfalls als Zentrumspunkt, ein Verbindungspunkt der Verbindung oder Rotationsbewegungspunkt bezogen wird), der sich entlang eines entsprechenden Rotationsbewegungspfades bewegt (eines Rotationsbewegungspfades des Verbindungshebels 3, der durch eine Strich-Punkt-Linie in 1A gezeigt ist), der ein gekrümmter Pfad ist, der einen vorbestimmten Krümmungsradius um die Rotationsachse des Verbindungshebels 3 (die Rotationsachse des Bypassventils 1) hat.
Genauer gesagt ist der Rotationsbewegungspfad, d. h. der gekrümmte Pfad des Verbindungshebels 3, ein bogenförmiger Pfad (der imaginäre Kreis, der durch die Strich-Punkt-Linie in 3 angezeigt ist), der sich entlang der gebogenen Linie erstreckt, die den vorbestimmten Krümmungsradius um die Rotationsachse des Bypassventiles 1 (und dadurch die Rotationsachse des Verbindungshebels 3) hat. Der Rotationsbewegungspfad des Verbindungshebels 3 verbindet einen Punkt A des vollständigen Schließens des Verbindungshebels 3 entlang des Rotationsbewegungspfades des Verbindungshebels 3 und einen Punkt D des vollständigen Öffnens des Verbindungshebels 3 entlang des Rotationsbewegungspfades des Verbindungshebels 3, wie es nachstehend detaillierter diskutiert ist.
Der Verbindungshebel 3 wird durch den Außenumfangsabschnitt des ersten Gelenkstiftes 11 drehbar gelagert. Der Verbindungshebel 3 ist am zweiten Gelenkstift 12 befestigt.
Der erste Gelenkstift 11 stützt drehbar das Bypassventil 1, die Welle 2 und den Verbindungshebel 3.
Die Welle 2 ist in einem rechten Winkel in eine L-Form gebogen und der zweite Gelenkstift 12 ist am Endabschnitt des Stiftes 2 befestigt, der sich an der Seite der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 (untere Seite in 1A) befindet. Der zweite Gelenkstift 12 ist durch einen Seitenwandabschnitt des Turbinengehäuses des Turboladers drehbar gelagert. Ein Rotationszentrum (Rotationsachse) des zweiten Gelenkstiftes 12 ist das Rotationszentrum (Rotationsachse) des Bypassventiles 1.
Daher dient das Bypassventil 1 als ein gelenkig befestigtes Ventil, das mit dem distalen Endabschnitt des Stabes 4 (d. h. dem distalen Endabschnitt in Hubrichtung des Stabes 4) über den ersten Gelenkstift 11, den Verbindungshebel 3 und den zweiten Gelenkstift 12 verbunden ist.
Als Nächstes werden Einzelheiten der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 1A bis 5 beschrieben.
Die elektrische Betätigungseinrichtung 200 weist den Stab 4, das Axiallager 5, die Schraubenfeder 6, einen Elektromotor M, einen Untersetzungsmechanismus 201, einen Umwandlungsmechanismus 202, einen Stabhubmessvorrichtung 203 (einen magnetischen beweglichen Körper 7 und einen Hubsensor 20, die später beschrieben sind) und das Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 auf. Der Elektromotor M erzeugt eine Antriebskraft (Motordrehmoment), wenn der Elektromotor M elektrische Energie aufnimmt und dadurch in Rotation versetzt wird. Der Untersetzungsmechanismus 201 verringert eine Drehzahl der Rotation, die vom Elektromotor M übertragen wird, über zwei Stufen. Der Umwandlungsmechanismus 202 wandelt die Rotationsbewegung des Untersetzungsmechanismus 201 in eine lineare hin- und hergehende Bewegung des Stabes 4 um. Die Stabhubmessvorrichtung 203 misst eine Hubposition des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 (d. h. eine Position des Stabes 4 entlang seines Hubpfades). Das Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 nimmt die vorstehenden Komponenten der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 auf.
Der Untersetzungsmechanismus 201 weist drei Zahnräder 16-18 auf. Genauer gesagt weist der Untersetzungsmechanismus 201 eine Motorwelle (eine Rotationswelle oder eine Abtriebswelle) 13 des Elektromotors M, eine Zwischenzahnradwelle (erste Stützwelle) 14, eine Endzahnradwelle (zweite Stützwelle) 15, ein Ritzel (Motorzahnrad) 16, ein Zwischenzahnrad (Zahnrad an der treibenden Seite) 17 und ein Endzahnrad (Geradstirnrad, auf das sich ebenfalls als Zahnrad der getriebenen Seite bezogen wird) 18 auf. Die Zwischenzahnradwelle 14 und die Endzahnradwelle 15 sind parallel zur Motorwelle 13 angeordnet. Das Ritzel 16 ist an der Motorwelle 13 befestigt. Das Zwischenzahnrad 17 steht mit dem Ritzel 16 in Eingriff und wird zusammen mit diesem angetrieben. Das Endzahnrad 18 steht mit dem Zwischenzahnrad 17 in Eingriff und wird zusammen mit diesem angetrieben.
Der Umwandlungsmechanismus 202 weist einen Plattennocken 21, ein Abtriebsglied 23 und einen Drehstift (Lagerwelle) 24 auf. Der Plattennocken 21 ist drehbar gelagert. Das Abtriebsglied 23 ist in einer Nockennut 22 des Plattennockens 21 beweglich aufgenommen (gleitfähig aufgenommen). Der Drehstift 24 stützt drehbar das Abtriebsglied 23.
Das Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 der elektrischen Betätigungseinrichtung weist ein Motorgehäuse 25, ein Zahnradgehäuse bzw. Getriebegehäuse 26 und eine Sensorabdeckung 27 auf. Das Motorgehäuse 25 nimmt den Elektromotor M auf und hält diesen. Das Getriebegehäuse 26 lagert drehbar den Untersetzungsmechanismus 201 und den Umwandlungsmechanismus 202. Die Sensorabdeckung 27 bedeckt eine Öffnung des Getriebegehäuses 26.
Das Motorgehäuse 25 und das Getriebegehäuse 26 sind aus einem Metallmaterial gefertigt. Die Sensorabdeckung 27 ist aus einem Metallmaterial oder einem Harzmaterial gefertigt.
Eine Lagerhalteeinrichtung 28 ist in einer zylindrischen Rohrform konfiguriert und befindet sich an einer Ventilseite (Seite des Bypassventiles 1) einer Seitenwand des Getriebegehäuses 26 und ein Lagerloch erstreckt sich durch die Lagerhalteeinrichtung 28 in Axialrichtung des Stabes 4. Ein Axiallager 5 ist an eine Lochwandfläche des Lagerlochs der Lagerhalteeinrichtung 28 pressgepasst. Eine Federhalteeinrichtung 29 ist in einer zylindrischen Rohrform konfiguriert und steht von der Seitenwand des Getriebegehäuses 26 zur Ventilseite (Seite des Bypassventiles 1) vor und die Schraubenfeder 6 ist in der Federhalteeinrichtung 29 aufgenommen.
Der Stab 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 erstreckt sich linear in die Hubrichtung, die die gleiche wie die Richtung der Mittelachse des Stabes 4 ist. Der Stab 4 weist einen Stab an der Antriebsseite (ersten Stab) 31, einen Stab an der getriebenen Seite (zweiten Stab) 32 und einen Verbindungsstab 33 auf. Der Stab 31 an der Antriebsseite ist in einer Plattenform (planaren Form) konfiguriert und mit den Plattennocken 21 über das Abtriebsglied 23 und den Drehstift 24 verbunden. Der Stift 32 an der getriebenen Seite ist in einer Plattenform (planaren Form) konfiguriert und mit der Welle 2 des Bypassventils 1 durch den Verbindungsmechanismus 300 (z. B. den Verbindungshebel 3) verbunden. Der Verbindungsstab 33 ist konfiguriert, so dass dieser einen kreisförmigen Querschnitt hat, und stellt zwischen dem Stab 31 der treibenden Seite und dem Stab 32 der getriebenen Seite Verbindung her. Der Stab 31 der treibenden Seite, der Stab 32 der getriebenen Seite und der Verbindungsstab 33 sind aus einem Metallmaterial (nichtmagnetischem Material), wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, gefertigt und beispielsweise durch Schweißen zum Ausbilden einer einstückigen Komponente miteinander verbunden.
Der Stab 31 der treibenden Seite ist ein Eingabeabschnitt, der eine Last von dem Plattennocken 21 durch das Abtriebsglied 23 und den Drehstift 24 aufnimmt. Eine Fläche des Stabes 31 der treibenden Seite bildet eine Montagefläche des magnetischen beweglichen Körpers, an dem der magnetische bewegliche Körper 7 beispielsweise durch Formgebung (Formgebungsprozess) oder Schrauben befestigt ist. Ein Einbringloch 34 ist in einem Endabschnitt des Stabes 31 der treibenden Seite ausgebildet, der zum Verbindungsstab 33 entgegengesetzt liegt, und der Drehstift 24 ist in das Einbringloch 34 eingepasst. Der Drehstift 24 ist mit dem Stab 31 der Antriebsseite sicher verbunden, d. h. an diesem fixiert, so dass der Drehstift 24 von einer Seite der Hinterfläche des Stabes 31 der treibenden Seite eingeführt ist und von einer Seite der Vorderfläche des Stabes 31 der treibenden Seite hervorsteht.
Eine erste Verbindung 35 ist an dem anderen Endabschnitt des Stabes 31 der treibenden Seite ausgebildet und mit einem Endabschnitt des Verbindungsstabes 33 durch Schweißen verbunden.
Der Stab 32 der getriebenen Seite ist ein Ausgabeabschnitt, der eine Last auf das Bypassventil 1 durch den Verbindungshebel 3 und den ersten und zweiten Gelenkstift 11, 12 aufbringt. Eine zweite Verbindung 36 ist an einem Endabschnitt des Stabes 32 der getriebenen Seite, der zur Verbindungsstange bzw. zum Verbindungsstab 33 benachbart ist, ausgebildet und die zweite Verbindung 36 ist mit dem anderen Endabschnitt des Verbindungsstabes 33 beispielsweise durch Schweißen verbunden.
Ein Einbringloch (nicht gezeigt) ist im anderen Endabschnitt des Stabes 32 der getriebenen Seite ausgebildet, die/der zum Verbindungsstab 33 entgegengesetzt liegt, und der erste Gelenkstift 11 ist in das Einbringloch eingebracht. Der erste Gelenkstift 11 ist mit dem Stab 32 der getriebenen Seite sicher verbunden, d. h. befestigt, so dass der erste Gelenkstift 11 von einer Seite der Hinterfläche des Stabes 32 der getriebenen Seite eingeführt ist und von einer Seite der Vorderfläche des Stabes 32 der getriebenen Seite vorsteht.
Der Verbindungsstab 33 ist ein Anschluss bzw. Übergang, der zwischen der ersten Verbindung 35 des Stabes der treibenden Seite und der zweiten Verbindung 36 des Stabes 32 der getriebenen Seite Verbindung herstellt. Ein Federsitz 37, der in Ringform (in einer Ringflanschform) konfiguriert ist, ist an einer Außenumfangsfläche des Endabschnitts des Verbindungsstabes installiert, der bzw. die zum Stab 31 der treibenden Seite benachbart ist. Der Federsitz 37 ist ein Lastaufnahmeabschnitt, der eine Last der Schraubenfeder 6 aufnimmt, die zur vollständig geschlossenen Ventilseite (linken Seite in 2) in Hubrichtung ausgeübt wird. Ferner ist der Verbindungsstab 33 um ein Lagerzentrum O des Axiallagers 5 schwenkbar und in Axialrichtung des Axiallagers 5 gleitfähig. Der Federsitz 37 steht mit einer End- bzw. Stirnfläche der ersten Verbindung 35 des Stabes 31 der treibenden Seite in Eingriff.
Das Axiallager 5 lagert gleitfähig den Verbindungsstab 33 in einer solchen Weise, dass der Verbindungsstab 33 in Hubrichtung (Hin- und Hergehrichtung) von diesem gleitfähig gestützt ist. Ein Durchgangsloch (Gleitloch) ist im Inneren des Axiallagers 5 ausgebildet, um sich durch das Axiallager 5 in Axialrichtung des Stabes 4 zu erstrecken. In einer Längsquerschnittsansicht bildet eine Innenumfangsfläche des Axiallagers 5 (eine Gleitfläche, entlang der der Verbindungsstab 33 gleitet) eine gekrümmte konvexe Fläche, die zur Mittelachse des Stabes 4 vorsteht, am Lagerzentrum des Axiallagers 5. Anders ausgedrückt ist die Innenumfangsfläche des Axiallagers 5 gekrümmt, so dass sich ein Innendurchmesser des Axiallagers 5 von einem axialen Mittelabschnitt des Axiallagers 5 zu jedem der ersten und zweiten axialen Endabschnitte des Axiallagers 5 in Axialrichtung progressiv erhöht. Auf diese Weise wird eine Schwenkbewegung (Schwingbewegung) des Verbindungsstabes 33 gestattet.
Die Schraubenfeder 6 dient als eine Stab (Ventil)-Spanneinrichtung zum Erzeugen einer Spannkraft (Last), um den Stab 4 zur vollständig geschlossenen Ventilseite (die Seite, an der das Bypassventil 1 vollständig geschlossen ist, d. h. die linke Seite in 1A) in Axialrichtung der Mittelachse des Stabes 4 zu spannen. Ein Endabschnitt der Schraubenfeder 6 wird durch den Federsitz 37 gehalten und der andere Endabschnitt der Schraubenfeder 6 wird durch eine ringförmige Trennwand (Schließwand) 38 gehalten, die zwischen dem Endabschnitt der Lagerhalteeinrichtung 28 und dem Endabschnitt der Federhalteeinrichtung 29 Verbindung herstellt.
Auf diese Weise nimmt der Stab 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200, insbesondere der Stab 31 der Antriebsseite, die Federlast der Schraubenfeder 6 auf (Last der Schraubenfeder 6, die den Stab 4 zur vollständig geschlossenen Ventilseite spannt).
Der Untersetzungsmechanismus 201 bildet einen Antriebskraftübertragungsmechanismus, der das Drehmoment des Elektromotors M zum Umwandlungsmechanismus 202 überträgt. Der Untersetzungsmechanismus 201 weist die Zwischenzahnradwelle 14, die Endzahnradwelle 15, das Ritzel 16, das Zwischenzahnrad 17 und das Endzahnrad 18, wie es vorstehend diskutiert wurde, auf.
Die Zwischenzahnradwelle 14 und die Endzahnradwelle 15 sind im Allgemeinen parallel zueinander angeordnet. Ferner sind die drei Zahnräder 16–18 in dem Untersetzungsgetriebeaufnahmeraum des Getriebegehäuses 26 drehbar aufgenommen.
Die Zwischenzahnradwelle 14 ist in das Einbringloch (Einbringabschnitt) des Getriebegehäuses 26 pressgepasst. Eine Mittelachse der Zwischenzahnradwelle 14 bildet ein Rotationszentrum (Rotationsachse) des Zwischenzahnrads 17. Das Zwischenzahnrad 17 wird durch eine Außenumfangsfläche der Zwischenzahnradwelle 14 durch zwei Lager (nicht gezeigt) drehbar gelagert. Alternativ dazu können die zwei Lager, wenn es gewünscht wird, beseitigt werden.
Eine Umfangsnut, die eine Ringform hat, ist in einer Außenumfangsfläche eines vorstehenden Abschnitts der Zwischenzahnradwelle ausgebildet, die von einem Endabschnitt des Zwischenzahnrads 17 vorsteht. Eine Zwischenzahnradentfernbegrenzungseinrichtung, wie zum Beispiel eine Unterlegscheibe oder ein C-Ring, die/der die unbeabsichtigte Entfernung des Zwischenzahnrades 17 von der Zwischenzahnradwelle 14 beim Aufbringen des Zwischenzahnrads 17 auf die Außenumfangsfläche der Zwischenzahnradwelle 14 begrenzt, ist in Bezug auf die Umfangsnut installiert.
Eine Endzahnradwelle 15 ist in ein Einbringloch 41 des Getriebegehäuses 26 sicher pressgepasst und wird dadurch an einem Einbringabschnitt 42 sicher pressgepasst, der in einer zylindrischen Rohrform konfiguriert ist. Eine Mittelachse der Endzahnradwelle 15 bildet ein Rotationszentrum (Rotationsachse) des Endzahnrades 18. Das Endzahnrad 18 wird durch eine Außenumfangsfläche der Endzahnradwelle 15 über zwei Lager 43 drehbar gelagert. Alternativ dazu können, wenn es gewünscht wird, die zwei Lager 43 beseitigt werden.
Eine Umfangsnut, die eine Ringform hat, ist in einer Außenumfangsfläche eines hervorstehenden Abschnitts der Endzahnradwelle 15, der von einer Endfläche des Endzahnrads 18 vorsteht, ausgebildet. Eine Endzahnradentfernbegrenzungseinrichtung, wie zum Beispiel eine Unterlegscheibe oder ein C-Ring, die/der die unbeabsichtigte Entfernung des Endzahnrads 18 von der Endzahnradwelle 15 beim Aufbringen des Endzahnrads 18 auf die Außenumfangsfläche der Endzahnradwelle 15 begrenzt, ist in Bezug auf die Umfangsnut installiert.
Das Ritzel 16 ist aus einem Metallmaterial oder einem Harzmaterial gefertigt. Das Ritzel 16 ist an eine Außenumfangsfläche der Motorwelle 13 sicher pressgepasst. Das Ritzel 16 weist eine Vielzahl von hervorstehenden Zähnen (Ritzelabschnitt mit Zähnen) 44 auf, die einer nach dem anderen in einer Umfangsrichtung entlang einer Außenumfangsfläche des Ritzels 16 angeordnet sind und mit dem Zwischenzahnrad 17 in Eingriff stehen.
Das Zwischenzahnrad 17 ist aus einem Metallmaterial oder einem Harzmaterial gefertigt und ist an eine Außenumfangsfläche der Zwischenzahnradwelle 14 drehbar gepasst. Das Zwischenzahnrad 17 weist einen zylindrischen Rohrabschnitt auf, der angeordnet ist, um eine Außenumfangsfläche der Zwischenzahnradwelle 14 zu umgeben. Ein Abschnitt mit dem größten Durchmesser (Abschnitt mit großem Durchmesser), der in einer Ringform konfiguriert ist, ist in einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Rohrabschnitts integral ausgebildet.
Der Abschnitt mit großem Durchmesser des Zwischenzahnrades 17 weist eine Vielzahl von hervorstehenden Zähnen (ein Abschnitt des Zahnrads mit großem Durchmesser mit Zähnen) 45 auf, die einer nach dem anderen in einer Umfangsrichtung entlang einer Außenumfangsfläche des Abschnitts mit großem Durchmessers des Zwischenzahnrades 17 angeordnet sind und mit den hervorstehenden Zähnen 44 des Ritzels 16 in Eingriff stehen. Ein zylindrischer Rohrabschnitt (ein Abschnitt mit kleinem Durchmesser) des Zwischenzahnrades 17 weist eine Vielzahl von hervorstehenden Zähnen (Zahnradabschnitt mit kleinem Durchmesser mit Zähnen) 46 auf, die einer nach dem anderen in einer Umfangsrichtung entlang einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Rohrabschnitts (des Abschnitts mit kleinem Durchmesser) angeordnet sind.
Das Endzahnrad 18 ist aus einem Metallmaterial oder einem Harzmaterial gefertigt und ist auf eine Außenumfangsfläche der Endzahnradwelle 15 über die Lager 43 drehbar gepasst. Das Endzahnrad 18 weist einen Zylinderrohrabschnitt auf, der angeordnet ist, um eine Außenumfangsfläche der Endzahnradwelle 15 in einer Umfangsrichtung zu umgeben. Der zylindrische Rohrabschnitt des Endzahnrades 18 weist einen Flansch 47 auf, der in einer Sektorform (Fächerform) konfiguriert ist und von einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Rohrabschnitts des Endzahnrades 18 radial nach außen vorsteht.
Der Flansch 47 des Endzahnrades 18 weist eine Vielzahl von hervorstehenden Zähnen (Sektorzahnradabschnitt mit großem Durchmesser mit Zähnen) 48 auf, die einer nach dem anderen in einer Umfangsrichtung entlang einer Außenumfangsfläche des Flansches 47 des Endzahnrades 18 über einen vorbestimmten Winkelbereich angeordnet sind. Die hervorstehenden Zähne 48 des Flansches 47 des Endzahnrades 18 stehen mit den hervorstehenden Zähnen 46 des Zwischenzahnrades 17 in Eingriff.
Der Umwandlungsmechanismus 202 ist ein Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus, der die Rotationsbewegung des Endzahnrades 18 in eine Linearbewegung des Stabes 4 umwandelt. Der Umwandlungsmechanismus 202 weist den Plattennocken 21, das Abtriebsglied 23 und den Drehstift 24 auf. Der Plattennocken 21 wird mit dem Endzahnrad 18 um die Endzahnradwelle 15 des Endzahnrades 18 integral gedreht. Das Abtriebsglied 26 ist in der Nockennut 22 des Plattennockens 21 beweglich aufgenommen (gleitfähig aufgenommen). Der Drehstift 24 stützt drehbar das Abtriebsglied 23.
Der Plattennocken 21 ist aus einem Metallmaterial gefertigt und in einer vorbestimmten Form konfiguriert. Der Plattennocken 21 ist an einem Nockeninstallationsabschnitt des Endzahnrades 18 befestigt. In einem Fall, in dem das Endzahnrad 18 aus einem Harzmaterial gefertigt ist, ist der Plattennocken 21 in das Endzahnrad 18 einsatzgeformt. In einem Fall, in dem das Endzahnrad 18 aus einem Metallmaterial gefertigt ist, können das Endzahnrad 18 und der Plattennocken 21 zusammen aus gesintertem Metall geformt werden. Auf diese Weise fällt die Rotationsachse des Endzahnrades 18 mit der Rotationsachse des Plattennockens 21 zusammen und dadurch fällt das Rotationszentrum des Endzahnrades 18 (Rotationszentrum der Endzahnradwelle 15) mit dem Rotationszentrum des Plattennockens 21 zusammen. Ferner wird ein Betriebswinkel des Endzahnrades 18 (ein Endzahnradbetriebswinkel) der gleiche wie ein Rotationswinkel des Plattennockens 21 (Nockenrotationswinkel).
Die Nockennut 22 des Plattennockens 21 ist ein Führungsabschnitt, der in einer gekrümmten Form konfiguriert ist, die einem Bewegungsmuster des Bypassventiles 1 entspricht.
Eine Nockenform des Plattennockens 21 und ein Rotationswinkel des Plattennockens 21 sind für eine vorbestimmte Größe des Hubes des Stabes 4 bestimmt, die erforderlich ist, um das Bypassventil 1 von der vollständig geschlossenen Position zur vollständig offenen Position anzutreiben.
Das Abtriebsglied 23 ist aus einem Metallmaterial gefertigt und in einer zylindrischen Rohrform konfiguriert. Das Abtriebsglied 23 ist auf eine Außenumfangsfläche des Drehstiftes 24 drehbar gepasst. Das Abtriebsglied 23 weist eine zylindrische Rohrform auf, die den Drehstift 24 in einer Umfangsrichtung umgibt.
Der Drehstift 24 ist in das Einbringloch 34 des Stabes 4 eingebracht und dadurch in Bezug auf den Stab 4 sicher pressgepasst. Ein Flansch, der in eine Hülsenform gestaucht ist, um das Entfernen des Abtriebsgliedes 23 zu begrenzen, ist in einem Vorsprungsabschnitt des Drehstiftes 24 ausgebildet, der von einer Endfläche des zylindrischen Rohrabschnitts des Abtriebsgliedes 23 vorsteht.
Ein Rotationszentrum des Abtriebsgliedes 23 und ein Rotationszentrum des Plattennockens 21 befinden sich entlang der Mittelachse des Stabes 4, d. h. einer Stabmittelachse RC.
Der Elektromotor M ist eine Antriebsquelle der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 und ist im Motoraufnahmeraum des Motorgehäuses 25 aufgenommen. Die Erregung des Elektromotors M wird durch die ECU 400 gesteuert.
Die ECU 400 weist einen Mikrocomputer von einem bekannten Typ auf, der eine CPU, ein ROM und ein RAM aufweist. Die ECU 400 steuert eine elektrische Betätigungseinrichtung eines Drosselventils und die elektrische Betätigungseinrichtung 200 des Bypassventils 1 auf der Grundlage von Ausgangssignalen, die vom Hubsensor 20, einem Kurbelwinkelsensor, einem Beschleunigungseinrichtungs- bzw. Fahrpedalöffnungsgradsensor, einem Drosselöffnungsgradsensor, einem Ladedrucksensor und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor aufgenommen werden.
Als Nächstes werden Einzelheiten der Stabhubmessvorrichtung 203 unter Bezugnahme auf die 1A bis 5 beschrieben.
Die Stabhubmessvorrichtung 203 weist den magnetischen beweglichen Körper 7 und den Hubsensor 20 auf. Der magnetische bewegliche Körper 7 ist integral mit dem Stab 4 vorgesehen, d. h. am Stab 4 befestigt. Der Hubsensor 20 misst die Hubposition des magnetischen beweglichen Körpers 7 und dadurch des Stabes 4.
Die ECU 400 hat eine Funktion einer Hubstabmessvorrichtung zum Berechnen (Messen) der linearen Hubposition (Größe der Verschiebung) des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 auf der Grundlage des Ausgabewertes (Sensorausgabewertes), der vom Hubsensor 20 als das elektrische Signal ausgegeben wird.
Der magnetische bewegliche Körper 7 ist integral mit dem Stab 4 vorgesehen, d. h. integral mit diesem installiert, um sich im Ansprechen auf die Bewegung des Stabes (der als ein Messgegenstand dient) 4 in Hubrichtung linear zu bewegen. Unter Bezugnahme auf die 1A und 1B weist der magnetische bewegliche Körper 7 erste und zweite Dauermagneten (auf die sich nachfolgend der Einfachheit halber als erste und zweite Magneten bezogen wird) 8a und 8b und einen magnetischen Rahmen (magnetischen Körper) 9 auf. In 1A sind der erste und zweite Magnet 8a, 8b aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt. Jeder der ersten und zweiten Magneten 8a, 8b ist in einer rechteckigen Parallelepipedform konfiguriert und an dem Magnetrahmen 9 befestigt, so dass eine im Wesentlichen planare Innenfläche 8a1 des ersten Magneten 8a (oder der Einfachheit halber planare Innenfläche 8a1 des ersten Magneten 8a) und eine im Wesentlichen planare Innenfläche 8b1 des zweiten Magneten 8b (oder der Einfachheit halber planare Innenfläche 8b1 des zweiten Magneten 8b) einander im Sensoraufnahmeraum 9a des Magnetrahmens 9 direkt gegenüberliegen. Der erste und zweite Magnet 8a, 8b erzeugen ein im Wesentlichen paralleles magnetisches Feld mit einer im Wesentlichen konstanten Dichte des magnetischen Flusses zwischen diesen. Der magnetische Rahmen 9 ist als ein länglicher rechteckiger Rahmen (in einer Draufsicht) konfiguriert und konzentriert einen magnetischen Fluss (Magnetfeld), der zwischen den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b erzeugt wird, auf den Hubsensor 20, der im Sensoraufnahmeraum 9a des Magnetrahmens 9 aufgenommen ist. Jeder der ersten und zweiten Magneten 8a, 8b wird magnetisiert, um ein im Allgemeinen paralleles magnetisches Muster auszubilden, so dass Magnetlinien der Kraft im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Der magnetische Rahmen (magnetischer Körper) 9 ist aus einem Magnetmaterial gefertigt, wie zum Beispiels Eisen, Nickel, Ferrit, was einen geschlossenen magnetischen Pfad bildet. Der Magnetrahmen 9 weist obere und untere Blöcke (sich axial erstreckende Blöcke, auf die sich nachfolgend als Blöcke bezogen wird) 51, 52 und linke und rechte Blöcke (sich senkrecht erstreckende Blöcke) 53, 54, die miteinander integriert sind, auf. Jeder der oberen und unteren Blöcke 51, 52 ist in Form eines rechteckigen Parallelepipeds konfiguriert und erstreckt sich in einer Längsrichtung, d. h. erstreckt sich in der Richtung im Allgemeinen parallel zur Stabmittelachse RC. Jeder der linken und rechten Blöcke 53, 54 ist in Form eines rechteckigen Parallelepipeds konfiguriert und erstreckt sich in eine Querrichtung, d. h. in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Stabmittelachse RC. Der magnetische bewegliche Körper 7 wird an der Montagefläche des magnetischen beweglichen Körpers des Stabes 31 der Antriebsseite durch die Befestigungseinrichtung (z. B. durch Formgebung oder Schrauben) sicher gehalten.
Alternativ dazu können die ersten und zweiten Magneten 8a, 8b an der Seite des Hubsensors 20 vorgesehen sein und kann der magnetische bewegliche Körper 7 nur den magnetischen Rahmen 9 aufweisen.
Unter Bezugnahme auf die 1A und 1B ist der erste Magnet 8a an dem mittleren Teil des Blockes 51 befestigt und ist der zweite Magnet 8b am mittleren Teil des Blockes 52 befestigt. Eine Mittellinie MC zwischen dem ersten und zweiten Magneten 8a, 8b ist im Wesentlichen parallel zu der planaren Innenfläche 8a1 des ersten Magneten 8a und der planaren Innenfläche 8b1 des zweiten Magneten 8b, die einander direkt gegenüber liegen, und ist zwischen diesen zentriert. In 1A sind der N-Pol des ersten Magneten 8a und der S-Pol des zweiten Magneten 8b mit N bzw. S angezeigt, wobei der erste und zweite Magnet 8a, 8b aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellt ist.
Der Hubsensor 20 wird durch einen Sensormontageabschnitt (Sensorhalteeinrichtung) der Sensorabdeckung 27 gehalten, so dass der Hubsensor 20 in der Mitte des magnetischen beweglichen Körpers 7 (in der Mitte des Magnetkreises, der vom ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und dem Magnetrahmen 9 gebildet wird) positioniert ist, d. h. im Sensoraufnahmeraum 9a des magnetischen Rahmens 9 positioniert ist. Der Hubsensor 20 ist so angeordnet, dass der Hubsensor 20 vom Sensormontageabschnitt (Sensorhalteeinrichtung) der Sensorabdeckung 27 zum Stab 31 der Antriebseite vorsteht.
Der Hubsensor 20 weist ein Hallelement auf, das ein kontaktloses magnetisches Messelement ist, das den magnetischen Fluss (eine magnetische Flussdichte, eine Magnetfeldverteilung, eine Magnetfeldstärke) misst, der sich im Ansprechen auf die Bewegung des magnetischen beweglichen Körpers 7 in Bezug auf den Hubsensor 20 in Hubrichtung ändert. Das Hallelement des Hubsensors 20 hat eine magnetische Messfläche 20a (siehe zum Beispiel 12A), um die Flussdichte (die Größe des magnetischen Flusses) des magnetischen Feldes oder die Stärke des magnetischen Feldes, das von dem magnetischen beweglichen Element 7 aufgebracht wird, insbesondere des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b, zu messen. Hier ist festzuhalten, dass der Ort der magnetischen Messfläche 20a, die in 12A angezeigt wird, lediglich ein Beispiel ist und dieser zu einem beliebigen anderen Ort innerhalb des Hallelementes geändert werden kann, solange wie die magnetische Messfläche parallel zu der Fläche verläuft, wo die magnetische Messfläche 20a des Hubsensors 20 in 12A angezeigt ist.
Das Hallelement des Hubsensors 20 ist ein Hauptbestandteil eines Hall-IC. Das heißt, dass der Hall-IC das Hallelement hat, das als ein Sensorchip (Hallelementchip) ausgebildet ist, und ein elektrisches Signal (ein Spannungssignal, d. h. ein Sensorausgangssignal, auf das sich nachfolgend als Sensorausgabewert bezogen wird) ausgibt, das einer Dichte des magnetischen Flusses entspricht, der die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes passiert. Neben dem Sensorchip weist der Hall-IC des Hubsensors 20 ferner einen Leiterrahmen und eine Baugruppe auf, die in Form eines rechteckigen Parallelepipeds konfiguriert ist. Der Sensorchip (Hallelementchip) weist das Hallelement (das magnetische Messelement) und einen Spannungsverstärker auf. Das Hallelement gibt das elektrische Signal (Ausgangsspannung) aus, das zur Dichte des magnetischen Flusses proportional ist, der zwischen den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b erzeugt wird. Der Spannungsverstärker gibt ein verstärktes Signal aus, das durch das Verstärken der Ausgangsspannung des Hallelementes erzeugt wird. Der Leiterrahmen ist mit Elektrodenkontaktflächen des Sensorchips verbunden. Die Baugruppe ist aus dielektrischem Harz ausgebildet, der den Sensorchip und den Leiterrahmen einschließt. Der Sensorchip ist an einer Oberfläche des Leiterrahmens über ein dielektrisches Bindemittel montiert.
Der Hall-IC befindet sich im rechteckigen Sensoraufnahmeraum 9a, der im Magnetrahmen 9 in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass eine Relativbewegung des Hall-IC in Bezug auf den magnetischen beweglichen Körper 7 möglich ist. Statt des Hall-IC können das oder die Hall-Elemente) allein oder ein oder mehrere magnetoresistive Elemente als das kontaktlose magnetische Messelement des Hubsensors 20 oder die Messelemente von diesem verwendet werden.
Beim Hubsensor 20 entsprechen in einem Fall, in dem sich das Bypassventil 1 zwischen der vollständig geschlossenen Position und der vollständig geöffneten Position befindet, der Hubsensor des magnetischen beweglichen Körpers 7 (eine Relativposition des magnetischen beweglichen Körpers 7 in Bezug auf eine Referenzposition) und die Größe des Hubes des Stabes 4 einander und entsprechen die Hubposition des Stabes 4 und der Ventilöffnungsgrad des Bypassventiles 1 einander. Daher kann die ECU 400 die Größe des Hubes des Stabes 4 erhalten, indem die Hubposition des magnetischen beweglichen Körpers 7 gemessen wird, d. h. indem der Sensorausgabewert gemessen wird, der ausgegeben wird, und zwar im Ansprechen auf eine Änderung beim Magnetfeld. Dann kann die ECU 400 den Ventilöffnungsgrad des Bypassventils 1 auf der Grundlage der Summe der erhaltenen Größe des Hubes des Stabes 4 erhalten. Anschließend kann die ECU 400 eine Strömungsmenge des Abgases, das durch den Bypasskanal 10 strömt, auf der Grundlage des somit erhaltenen Ventilöffnungsgrades des Bypassventiles 1 erhalten.
Hier kann in dem Fall, in dem die Hubposition des magnetischen beweglichen Körpers 7, der der Magnetkreis ist, der aus dem ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und dem Magnetrahmen 9 gefertigt ist, mit dem Hall-IC, dem Hallelement oder dem MR-Element in kontaktloser Weise gemessen wird, wenn ein magnetisches Material (z. B. Eisen) benachbart zum Magnetkreis angeordnet wird, der aus dem magnetischen beweglichen Element 7 und dem Hall-IC des Hubsensors 20 gebildet wird, das magnetische Feld, das mit dem kontaktlosen magnetischen Messelement gemessen wird, in einigen Fällen nicht stabil erhalten werden. Im Hinblick auf den vorstehenden Punkt werden in der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die entsprechenden Elemente (z. B. der Stab 4, das Endzahnrad 18, der Plattennocken 21, das Abtriebsglied 23, der Drehstift 24 und die Endzahnradwelle 15) aus einem nichtmagnetischen Material (z. B. einem nichtmagnetischen Metall, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, oder einem nichtmagnetischen Harz) gefertigt, so dass der Einfluss der externen Störung auf den Magnetkreis verhindert oder abgeschwächt wird.
Bei der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist unter Bezugnahme auf 1A der Hall-IC, insbesondere das Hallelement des Hubsensors 20, in Bezug auf den magnetischen beweglichen Körper 7, der der Magnetkreis ist, der aus dem ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und dem magnetischen Rahmen 9 gebildet wird, wie folgt angeordnet.
Als Erstes wird die Positionsbeziehung des Verbindungshebels 3 in Bezug auf unterschiedliche Öffnungsgrade des Bypassventils 1 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1A befindet sich, wenn das Bypassventil 1 angeordnet ist, dass dieses den vollständigen Schließgrad hat (den Öffnungsgrad, bei dem das Bypassventil 1 den Bypasskanal 10 vollständig schließt), der Rotationsbewegungspunkt des Verbindungshebels 3 entlang des Rotationsbewegungspfades des Verbindungshebels 3 (der imaginäre Kreis, der durch die Punkt-Strich-Linie in 1A angezeigt ist) in dem vollständig geschlossenen Punkt A des Verbindungshebels 3 (genauer gesagt dem vollständig geschlossenen Punkt A der Verbindung an der Stabseite des Verbindungshebels 3). Auf einen Punkt, der zum vollständig geschlossenen Punkt A in Bezug auf das Lagerzentrum O des Axiallagers 5 symmetrisch ist, wird sich als ein Punkt A' bezogen. Ferner befindet sich, wenn das Bypassventil 1 angeordnet ist, dass es den vollständigen offenen Grad (den Öffnungsgrad, bei dem das Bypassventil 1 den Bypasskanal 10 vollständig öffnet) hat, der Rotationsbewegungspunkt des Verbindungshebels 3 entlang des Rotationsbewegungspfades des Verbindungshebels 3 (der imaginäre Kreis, der durch die Strich-Punkt-Linie in 1A gezeigt ist) im vollständig offenen Punkt D des Verbindungshebels 3 (genauer gesagt dem vollständig offenen Punkt D der Verbindung der Stabseite des Verbindungshebels 3).
Auf eine Gerade, die die Rotationsachse LO des Verbindungshebels 3 und den vollständig geschlossenen Punkt A zum Zeitpunkt des vollständigen Schließens des Bypassventiles 1 verbindet, wird sich als eine Hebelmittelachse L1 zum Zeitpunkt des vollständigen Schließens bezogen. Ferner wird sich auf eine Gerade, die die Rotationsachse LO des Verbindungshebels 3 und den vollständig geöffneten Punkt D zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Bypassventiles 1 verbindet, als eine Hebelmittelachse L2 zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens bezogen.
Ferner wird sich auf eine Winkelmittellinie, die in einem Winkelbereich zwischen der Hebelmittellinie L1 zum Zeitpunkt des vollständigen Schließens und der Hebelmittellinie L2 zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens zentriert ist, bzw. diesen zweiteilt, als eine Hebelbetriebswinkelmittellinie LC bezogen.
Ferner wird sich auf die Mittellinie des Stabes 4, die sich in Hubrichtung (Axialrichtung) des Stabes 4 erstreckt, als eine Stabmittelachse RC, wie es zuvor diskutiert wurde, bezogen. Auf einen Knoten, bei dem die Hebelbewegungsmittellinie LC die Stabmittelachse RC im rechten Winkel schneidet, wird sich als ein halber Punkt B bezogen. Der halbe Punkt B ist ein halber Punkt zwischen dem vollständig geschlossenen Punkt A und dem vollständig geöffneten Punkt D entlang dem Rotationsbewegungspfad des Verbindungshebels 3. Daher befindet sich, wenn der Öffnungsgrad des Bypassventils 1 ein halber Grad wird, der eine Hälfte eines Winkelgrades zwischen dem vollständig geschlossenen Grad des Bypassventiles 1 und dem vollständig geöffneten Grad des Bypassventiles 1 ist, der Rotationsbewegungspunkt des Verbindungshebels 3 (der Rotationsbewegungspunkt der Verbindung der Stabseite des Verbindungshebels 3) im halben Punkt B angeordnet. Ferner wird sich auf einen Punkt, der zum halben Punkt B in Bezug auf das Lagerzentrum O des Axiallagers 5 symmetrisch ist, als ein Punkt B' bezogen.
Wie es vorstehend diskutiert wurde, ist die Mittelachse RC des Stabes 4 im Allgemeinen parallel zur Mittellinie MC des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b. Daher fällt, wenn sich der Rotationsbewegungspunkt des Verbindungshebels 3 (die Verbindung der Stabseite des Verbindungshebels 3 am ersten Gelenkstift 11) im vollständig geschossenen Punkt A befindet, die Mittellinie MC des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b des magnetischen beweglichen Körpers 7, der am Stab 4 befestigt ist, mit der ersten imaginären Linie KA, die in 1A gezeigt ist, zusammen. Die erste imaginäre Linie KA ist eine imaginäre Gerade, die im Allgemeinen parallel zu einer imaginären Linie ist, die den Punkt A und den Punkt A' über das Lagerzentrum O verbindet. Wenn sich der Rotationsbewegungspunkt des Verbindungshebels 3 (die Verbindung der Stabseite des Verbindungshebels 3 am ersten Verbindungsstift 11) im halben Punkt B befindet, fällt die Mittellinie MC des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b mit einer zweiten imaginären Linie KB, die in 1A gezeigt ist, zusammen. Die zweite imaginäre Linie KB ist eine imaginäre Gerade, die im Allgemeinen parallel zu einer imaginären Linie ist, die den Punkt B und den Punkt B' über das Lagerzentrum O verbindet. Die ersten und zweiten imaginären Linien KA, KB schneiden einander an einem Knoten X, der in 1A gezeigt ist.
Mit den vorstehenden Einstellungen wird der Ort der magnetischen Messfläche 20a des Hubsensors 20 (des Hall-IC, insbesondere des Hallelementes) wie folgt eingestellt. Genauer gesagt wird die magnetische Messfläche 20a des Hubsensors 20 in einem Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB angeordnet. Im vorliegenden Beispiel befindet sich die magnetische Messfläche 20a des Hubsensors 20 vollständig in dem Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB. Alternativ dazu ist es, wenn es gewünscht wird, möglich, nur einen Abschnitt der magnetischen Messfläche 20a in dem Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB anzuordnen. Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die magnetische Messfläche 20a im Allgemeinen parallel zu einer dritten imaginären Linie (imaginären Referenzlinie) KC, die eine imaginäre Gerade ist, die sich innerhalb des Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB befindet und durch den Knoten X geht, wie es in 1A gezeigt ist, oder fällt im Wesentlichen mit dieser zusammen. Alternativ dazu kann die magnetische Messfläche 20a mit einer anderen imaginären Linie, die eine imaginäre Gerade ist, die den Knoten X passiert und sich innerhalb des Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB befindet, im Wesentlichen parallel sein oder mit dieser im Wesentlichen zusammenfallen.
Als Nächstes wird der Betrieb der elektrischen Betätigungseinrichtung 200, die das Öffnen und Schließen des Bypassventiles 1 steuert, unter Bezugnahme auf die 1A bis 5 kurz beschrieben.
In dem Fall, in dem der Ladedruck, der mit dem Ladedrucksensor gemessen wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird die Zuführung der elektrischen Energie zum Elektromotor M durch die ECU 400 gesteuert, um das Bypassventil 1 in den vollständig geschlossenen Zustand zu bringen, wo das Bypassventil 1 den vollständig geschlossenen Grad hat.
Auf diese Weise werden die Komponenten der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 im vollständig geschlossenen Zustand gestoppt, so dass das Bypassventil 1 den vollständig geschlossenen Zustand (vollständig geschlossenen Grad) aufrechterhält. Dadurch wird der Bypasskanal 10 geschlossen. Somit wird die gesamte Menge des Abgases, die vom Verbrennungsmotor ausgegeben wird, dem Einlass des Turbinengehäuses des Turboladers zugeführt, um das Turbinenrad in Rotation zu versetzen, und wird diese anschließend aus dem Auslass des Turbinengehäuses abgegeben.
Die Einlassluft, die in das Einlassrohr gesaugt wird, wird durch das Kompressorrad, das durch die Rotation des Turbinenrades angetrieben wird, komprimiert, so dass der Druck (Ladedruck) der Einlassluft erhöht wird. Die unter Druck gesetzte Einlassluft wird dann in den Verbrennungsmotor gesaugt.
In einem Fall, in dem der Ladedruck, der mit dem Ladedrucksensor gemessen wird, auf einen Wert gleich dem vorbestimmten Wert oder größer als dieser erhöht wird, d. h. der Ladedruck überschreitet einen vorbestimmten maximalen Ladedruck, wird die Zuführung der elektrischen Energie zum Elektromotor M durch die ECU 400 gesteuert, um das Bypassventil 1 in den vollständig geöffneten Zustand zu bringen, wo das Bypassventil 1 den vollständigen offenen Grad hat.
Auf diese Weise wird die Motorwelle 13 des Elektromotors M in eine vollständig geöffnete Richtung rotiert. Dadurch wird das Motordrehmoment zu dem Ritzel 16, dem Zwischenzahnrad 17 und dem Endzahnrad 18 geführt. Der Plattennocken 21, zu dem das Motordrehmoment vom Endzahnrad 18 geführt wird, wird in die vollständig offene Richtung um einen vorbestimmten Rotationswinkel (einen Rotationswinkel gleich dem Betriebswinkel des Endzahnrades 18) im Ansprechen auf die Drehung des Endzahnrades 18 gedreht.
Dann gleitet der Drehstift 24 entlang der Nockennut 22, um sich von der vollständig geschlossenen Position zur vollständig offenen Position zu bewegen, so dass der Stab 31 der Antriebsseite zur Seite des offenen Ventils in Hubrichtung des Stabes 4 linear bewegt (gedrückt) wird, während die Schraubenfeder 6 zusammengedrückt wird. Dadurch werden der Stab 31 der Antriebsseite, der Stab 32 der getriebenen Seite und der Verbindungsstab 33 zur Ventilöffnungsseite in Hubrichtung des Stabes 4 linear bewegt.
Ferner wird der erste Gelenkstift 11 zur Ventilöffnungsseite in Hubrichtung des Stabes 4 im Ansprechen auf die Linearbewegung des Stabes 32 der getriebenen Seite linear bewegt, so dass der Verbindungshebel 3 in die vollständig geöffnete Richtung um den zweiten Gelenkstift 12 gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Bypassventil 1 zur vollständig offenen Richtung um den zweiten Gelenkstift 12 im Ansprechen auf die Rotation des zweiten Gelenkstiftes 12 gedreht. Auf diese Weise wird das Bypassventil 1 vom Ventilsitz weg angehoben und in den vollständig geöffneten Zustand gebracht, so dass der Bypasskanal 10 geöffnet ist. Zu diesem Zeitpunkt ist der Betriebswinkel (Hebelwinkel) des Verbindungshebels 3 in Bezug auf die Stabmittelachse RC des Stabes 4 θ (siehe 4).
Dadurch wird ein Abschnitt des Abgases, das vom Verbrennungsmotor dem Einlass des Turbinengehäuses zugeführt wird, über den Bypasskanal 10 geführt, der das Turbinenrad umgeht, und dann wird dieses Abgas durch den Bypasskanal 10 über den Auslass des Turbinengehäuses ausgelassen. Auf diese Weise wird die Abgasenergie, die auf das Turbinenrad aufgebracht wird, verringert und dadurch wird die Drehzahl des Turbinenrades verringert. Somit wird die übermäßige Rotation des Turboladers begrenzt.
Ferner wird der Ladedruck oder der Abgasdruck nicht übermäßig. Außerdem wird eine Beschädigung des Turbinenrades, die durch die übermäßige Rotation des Turbinenrades verursacht wird, begrenzt.
In dem Fall, in dem der Ladedruck, der mit dem Ladedrucksensor gemessen wird, unterhalb des vorbestimmten Wertes verringert wird, wird die Zuführung der elektrischen Energie zum Elektromotor M durch die ECU 400 gesteuert, um das Bypassventil 1 in den vollständig geschlossenen Zustand zu bringen.
Auf diese Weise wird die Motorwelle 13 des Elektromotors M in eine vollständig geschlossene Richtung gedreht. Dadurch wird das Motordrehmoment zum Ritzel 16, dem Zwischenzahnrad 17, dem Endzahnrad 18 und dem Plattennocken 21 geführt. Somit wird der Plattennocken 21 um einen vorbestimmten Winkelbereich in die vollständige Schließrichtung im Ansprechen auf die Rotation des Endzahnrades 18 gedreht.
Dann gleitet der Drehstift 24 entlang der Nockennut 22, um sich von der vollständig geöffneten Position zur vollständig geschlossenen Position zu bewegen, so dass der Stab 4 zur Seite des geschlossenen Ventils in Hubrichtung des Stabes 4 linear bewegt (gezogen) wird. Dadurch werden der Stab 31 der Antriebsseite, der Stab 32 der getriebenen Seite und der Verbindungsstab 33 zur Seite des geschlossenen Ventils in Hubrichtung des Stabes 4 linear bewegt.
Ferner wird der erste Gelenkstift 11 zur Seite des geschlossenen Ventils in Hubrichtung des Stabes 4 im Ansprechen auf die lineare Bewegung des Stabes 32 der getriebenen Seite linear bewegt, so dass der Verbindungshebel 3 in die vollständig geschlossene Richtung um den zweiten Gelenkstift 12 gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Bypassventil 1 zur vollständig geschlossenen Richtung um den zweiten Gelenkstift 12 im Ansprechen auf die Rotation des zweiten Gelenkstiftes 12 gedreht. Auf diese Weise gelangt das Bypassventil 1 mit dem Ventilsitz in Anlage und wird dieses in den vollständig geschlossenen Zustand gebracht, so dass der Bypasskanal 10 geschlossen ist.
Ferner wird das Bypassventil 1 gesteuert und dadurch in einen Zwischenöffnungsgrad (halben Grad) zwischen dem vollständig geschlossenen Grad (vollständig geschlossenen Position) und dem vollständig offenen Grad (vollständig offene Position) auf der Grundlage des Betriebszustandes des Motors eingestellt, insbesondere des Ladedrucks, der mit dem Ladedrucksensor gemessen wird. In diesem Fall wird der Ventilöffnungsgrad des Bypassventiles 1 in einer linearen Weise oder stufenweise auf der Grundlage des Ladedrucks geändert, so dass die Strömungsmenge des Abgases, die den Bypasskanal 10 passiert, in einer linearen Weise oder stufenweise fein eingestellt werden kann. Dadurch kann der Ladedruck des Motors variabel in einer linearen Weise oder stufenweise gesteuert werden.
Nun wird als Nächstes eine erste Charakteristik des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie es vorstehend diskutiert wurde, ist in der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Verbindungsmechanismus 300, der die lineare Bewegung des Stabes 4 in die Rotationsbewegung des Bypassventils 1 umwandelt, zwischen der Welle 2 des Bypassventils 1 und dem Stab 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 vorgesehen. Der Verbindungsmechanismus 300 weist den Verbindungshebel 3 auf, der den einen Endabschnitt mit dem Stab 32 an der getriebenen Seite über den ersten Gelenkstift 11 verbunden hat und den anderen Endabschnitt mit der Welle 2 des Bypassventils 1 über den zweiten Gelenkstift 12 verbunden hat.
In dem Fall der gemäß Vorbeschreibung gelenkig befestigten Ventilstruktur wird, wenn der Verbindungshebel 3 durch die Axialkraft des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 zum Drehen des Bypassventiles 1 gedreht wird, die Schwenkbewegung im Stab 4 erzeugt, um den Stab 4 um das Lagerzentrum des Axiallagers 5 zu schwenken. Wenn der Stab 4 geschwenkt wird, wird ein Abstand zwischen jeder der Polflächen des magnetischen beweglichen Körpers 7, der integral mit dem Stab 31 an der Antriebsseite versehen ist, und der magnetischen Messfläche 20a des Hallelementes des Hubsensors 20 geändert. Dadurch entspricht eine Änderung bei der Dichte des magnetischen Flusses (die Stärke des Magnetfeldes), der durch die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes geht, nicht der Hubposition des Stabes 4 und schwankt diese dadurch. Somit wird die Zuverlässigkeit des Sensorausgabewertes verschlechtert.
Im Hinblick auf solch einen Nachteil ist in der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels die magnetische Messfläche 20a des Hall-IC, insbesondere des Hallelementes des Hubsensors 20 im Wesentlichen parallel zur dritten imaginären Linie KC, die sich durch den Knoten X erstreckt und die sich innerhalb des Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB befindet, oder fällt diese im Wesentlichen mit der dritten imaginären Linie KC zusammen.
Auf diese Weise ist es selbst in dem Fall, in dem der Stab 4 um das Lagerzentrum O des Axiallagers gekrümmt bewegt wird, um eine Änderung des Magnetflusses (der Stärke des Magnetfeldes) in einer gekrümmten Weise zu verursachen, möglich, eine Änderung bei der Dichte des magnetischen Flusses (der Stärke des Magnetfeldes) in Bezug auf die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel von 6A (einem Positionsbeispiel, wo eine magnetische Messfläche eines Sensors 92 so angeordnet ist, dass diese mit einer Mittellinie eines Magnetkreises 91 zusammenfällt, der sich in einem geraden Zustand des Stabes befindet, d. h. in einem nicht geneigten Zustand des Stabes) zu verringern oder zu minimieren.
Dadurch wird selbst in dem Fall, in dem eine Amplitude des Schwenkens des Stabes 4, d. h. die Amplitude des Schwenkens des magnetischen beweglichen Körpers 7 zwischen dem benachbarten Zustand (geschlossenen Zustand), in dem die ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und der magnetische Rahmen 9 des magnetischen beweglichen Elementes 7 benachbart zu, d. h. nahe dem Lagerzentrum O des Axiallagers 5 sind, und einem entfernt liegenden Zustand ist, in der der erste und zweite Magnet 8a, 8b und der magnetische Rahmen 9 des magnetischen beweglichen Körpers 7 von dem Lagerzentrum O des Axiallagers 5 entfernt sind, die Größe der Änderung des magnetischen Flusses (die Stärke des Magnetfeldes), der durch die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes von den Polflächen des magnetischen beweglichen Körpers 7 aufgenommen wird, klein. Daher ist es möglich, den Unterschied beim Sensorausgabewert des Hall-IC des Hubsensors 20, der durch den Unterschied bei der Amplitude des Schwenkens des Stabes 4 verursacht wird, d. h. der Amplitude des Schwenkens des magnetischen beweglichen Körpers 7, zu verringern oder zu minimieren.
Hier zeigt unter Bezugnahme auf 1A eine Länge von jedem Pfeil zwischen dem Hubsensor 20 (Hall-IC) und dem Magnetrahmen 9 des magnetischen beweglichen Körpers 7 die Stärke des Magnetfeldes an, das auf die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes des Hubsensors 20 aufgebracht wird. Ferner zeigt unter Bezugnahme auf 6A eine Länge von jedem Pfeil zwischen dem Sensor (Hall-IC) 92 und dem Magnetkreis (Magnetrahmen) 91 die Stärke des Magnetfeldes an, das auf die magnetische Messfläche des Hallelementes des Sensors (Hall-IC) 92 aufgebracht wird. Wie es unter Bezugnahme auf die 1A und 6A verständlich ist, ist der Unterschied bei der Stärke des Magnetfeldes, das auf die magnetische Messfläche des Hallelementes aufgebracht wird, im Vergleichsfall von 6A im Vergleich zum Fall von 1A größer. Das heißt, dass der Unterschied im ersten Ausführungsbeispiel, das in 1A gezeigt ist, kleiner ist.
Genauer gesagt ist es möglich, die Differenz zwischen dem Sensorausgabewert, der durch das Schwenken des Stabes 4 in dem Fall, in dem der Abstand zwischen dem Lagerzentrum O des Axiallagers 5 und dem magnetischen beweglichen Körper 7 klein (geschlossen) ist, und dem Sensorausgabewert, der durch das Schwenken des Stabes 4 in dem Fall verursacht wird, in dem der Abstand zwischen dem Lagerzentrum O des Axiallagers 5 und dem magnetischen beweglichen Körper 7 groß (entfernt) ist, zu verringern oder zu minimieren. Daher kann die Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4 verbessert werden, so dass die Steuerbarkeit der Größe des Hubes des Stabes 4, d. h. die Steuerbarkeit des Öffnungsgrades des Bypassventiles 1, verbessert werden kann.
Nun wird eine zweite Charakteristik des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der letzten Zeit ist es in vielen Ländern Pflicht, ein On-Board-Diagnosesystem (OBD-System) für das Abgas an dem Fahrzeug aufgrund der Verschärfung der Regulierung in Bezug auf das Abgas des Motors, das an dem Fahrzeug installiert ist, zu installieren.
In dem Fall der Bypassventilsteuervorrichtung, die das Öffnen und Schließen des Bypassventils 1 auf der Grundlage des Sensorausgabesignals, das vom Ladedrucksensor ausgegeben wird, linear steuert, muss die Hubposition des Stabes 4 direkt gemessen werden, wie es durch die OBD-Anforderung spezifiziert ist.
Daher ist bei der Bypassventilsteuervorrichtung der magnetische bewegliche Körper 7 integral an dem Stab 31 der treibenden Seite vorgesehen, der mit dem Bypassventil 1 verbunden ist, und zwar über den Verbindungshebel 3 des Verbindungsmechanismus 300.
Die Hubposition des magnetischen beweglichen Körpers 7, der integral mit dem Stab 31 an der treibenden Seite des Stabes 4 bewegt wird, wird mit dem Hall-IC des Hubsensors 20 gemessen. Dadurch kann die Hubposition des Stabes 4, die der Endbetriebszustand der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 im Kraftübertragungspfad ist, direkt gemessen werden. Dadurch kann die Steuerbarkeit der Größe des Hubes des Stabes 4, d. h. die Steuerbarkeit des Öffnungsgrades des Bypassventiles 1, in dem Fall verbessert werden, in dem der Soll-Ventilöffnungsgrad in Abstimmung beispielsweise mit dem Sensorausgabewert (gemessenem Wert) des Ladedrucksensors berechnet wird, und wird die Zuführung der elektrischen Energie zum Elektromotor M im Ansprechen auf eine Differenz zwischen dem Ist-Ventilöffnungsgrad, der mit dem Hubsensor 20 gemessen wurde, und dem Soll-Ventilöffnungsgrad variabel gesteuert (geregelt).
Ferner kann in einem Fall, in dem die Hubposition des magnetischen beweglichen Körpers 7, die mit dem Hall-IC des Hubsensors 20 gemessen wird, die Soll-Position beim Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode nicht erreicht oder sich nicht an diese annähert, bestimmt werden, dass ein Fehler des Stabes 4 oder eine andere Komponente oder mehrere andere Komponenten der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 (z. B. ein Nichtbetriebszustand des Bypassventiles 1 oder des Stabes 4) vorliegt. Das heißt, dass die Fehlerdiagnose des Bypassventiles 1, des Stabes 4 oder einer anderen Komponente oder mehreren andern Komponenten der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 ausgeführt werden kann. Auf diese Weise können die OBD-Anforderungen erfüllt werden.
Ferner wird in der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Stab 4 in Hubrichtung durch die Last (Last der Richtung des vollständigen Schließens, die das Bypassventil 1 zur Schließseite dreht, oder Last der Richtung des vollständigen Öffnens, die das Bypassventil 1 zur offenen Seite dreht) hin- und herbewegt, die von der Antriebskraft (Motordrehmoment) des Elektromotors M durch den Antriebskraftübertragungsmechanismus ausgeübt wird, der den Untersetzungsmechanismus 201 mit den drei Zahnrädern 16–18 (Untersetzungsmechanismus mit dem Endzahnrad 18, das als Geradstirnrad ausgebildet ist) und den Nocken-Umwandlungsmechanismus 202 mit den Plattennocken 21, dem Abtriebsglied 23 und dem Drehstift 24 aufweist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Beziehung zwischen der Hubposition des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 und der Stabaxialkraft zu ändern, und dadurch ist es möglich, die Positionsabweichung bei der Hubposition des Stabes 4, die durch den Ventildruck P verursacht wird, zu begrenzen.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Die 6B und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 6B eine graphische Darstellung, die Eigenschaften der Strömungsmenge in Bezug auf einen Betriebswinkel des Verbindungshebels anzeigt. 7 ist eine schematische Darstellung, die eine Positionsbeziehung der Verbindung zwischen dem Stab der elektrischen Betätigungseinrichtung und dem Verbindungshebel zeigt. In der folgenden Beschreibung werden die Komponenten, die ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, mit den gleichen Bezugszeichen angezeigt und werden diese aus Gründen der Einfachheit in redundanter Weise nicht beschrieben.
Die Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Bypassventil 1, die elektrische Betätigungseinrichtung 200 und die ECU 400 auf. Das Bypassventil 1 ist angepasst, die Größe des Öffnungsbereiches des Bypasskanales 10 des Turboladers zu ändern. Die elektrische Betätigungseinrichtung 200 steuert das Öffnen und Schließen des Bypassventils 1 im Ansprechen auf die Größe der Verschiebung (die Größe des Hubes) des Stabes 4 in Hubrichtung des Stabes 4. Die ECU 400 steuert den Ladedruck des Motors durch das Steuern der Zuführung der elektrischen Energie zum Elektromotor M auf der Grundlage des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors.
Das Bypassventil 1 ist das Ventilelement des Abgasströmungsmengensteuerventils, das die Strömungsmenge des Abgases steuert, das über den Bypasskanal 10 strömt, indem der Öffnungsbereich (Abgasströmungskanalquerschnittsbereich) des Bypasskanales 10 geändert wird.
In der Bypassventilsteuervorrichtung des vorlegenden Ausführungsbeispiels ist unter Bezugnahme auf 7 der Hall-IC, insbesondere das Hallelement des Hubsensors 20, wie folgt in Bezug auf den magnetischen beweglichen Körper 7, der der Magnetkreis ist, der aus dem ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und dem Magnetrahmen 9 gefertigt ist, angeordnet.
Genauer gesagt ist unter Bezugnahme auf 7 die dritte imaginäre Linie KC nun wie folgt eingestellt. Das heißt, dass die dritte imaginäre Linie KC eingestellt ist, um mit der Mittellinie MC des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b des magnetischen beweglichen Körpers 7 zusammenzufallen, wenn der Rotationsbewegungspunkt des Verbindungshebels 3 (die Verbindung der Stabseite des Verbindungshebels 3 am ersten Gelenkstift 11) in einem mittleren Punkt C zwischen dem Punkt A des vollständigen Schließens und dem halben Punkt B entlang dem Rotationsbewegungspfad des Verbindungshebels 3 angeordnet ist, d. h. im Winkelbereich zwischen dem Punkt A des vollständigen Schließens und dem halben Punkt P zentriert ist. Anders ausgedrückt ist die dritte imaginäre Linie KC in dem Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB zentriert, d. h., dass diese den Winkelbereich zweiteilt. Ferner ist die dritte imaginäre Linie KC im Allgemeinen parallel zu einer imaginären Linie, die den mittleren Punkt C und einen Punkt C' verbindet, der zum Punkt C in Bezug auf das Lagerzentrum O des Axiallagers 5 symmetrisch ist.
Nun wird eine erste Charakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie es vorstehend diskutiert wurde, ist zusätzlich zu den ersten und zweiten Charakteristiken des ersten Ausführungsbeispiels die Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels konfiguriert, die folgende Charakteristik zu haben, d. h. dass die magnetische Messfläche 20a des Hall-IC, insbesondere des Hallelementes des Hubsensors 20, im Allgemeinen parallel zu der dritten imaginären Linie KC ist, oder im Allgemeinen mit dieser zusammenfällt, die in dem Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB zentriert ist bzw. die diesen zweiteilt.
Auf diese Weise ist es möglich, eine Änderung bei der Dichte des magnetischen Flusses (der Stärke des Magnetfeldes) in Bezug auf die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes im Vergleich zum Vergleichsbeispiel von 6A zu verringern oder zu minimieren (das Positionierbeispiel, wo die magnetische Messfläche des Sensors 92 angeordnet ist, um mit der Mittellinie des Magnetkreises 91 zusammenzufallen, der sich im geraden Zustand des Stabes befindet, das heißt im nicht geneigten Zustand des Stabes 4).
Somit ist es möglich, die Differenz beim Sensorausgabewert des Hall-IC des Hubsensors 20 zu verringern oder zu minimieren, die durch die Differenz bei der Amplitude des Schwenkens des Stabes 4 verursacht wird, d. h. die Amplitude des Schwenkens des magnetischen beweglichen Körpers 7. Daher kann die Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4 verbessert werden, so dass, wie es in der ersten Charakteristik des ersten Ausführungsbeispiels diskutiert wurde, die Steuerbarkeit der Größe des Hubes des Stabes 4, d. h. die Steuerbarkeit des Öffnungsgrades des Bypassventiles 1, verbessert werden kann.
Nun wird eine zweite Charakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. Das Bypassventil 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird als das Ventilelement des Abgasströmungsmengensteuerventils verwendet, das die Strömungsmenge des Abgases steuert, das durch den Bypasskanal 10 strömt. In einem solchen Abgasströmungsmengensteuerventil, wie es in 6B gezeigt ist, wurde durch Experimente bestätigt, dass eine Änderungsrate der Abgasströmungsmenge Q in Bezug auf die Größe der Bewegung des Stabes 4 in einem niedrigen Öffnungsgradbereich, der sich an der Seite des vollständigen Schließgrades (linken Seite in 6B) des mittleren Öffnungsgrades (siehe den halben Punkt B in 6B und 7) befindet, der sich zwischen dem vollständig geschlossenen Grad (siehe den Punkt A des vollständigen Schließens in 6B und 7) und dem Grad des vollständigen Öffnens (siehe den Punkt D des vollständigen Öffnens in 7) des Bypassventiles 1 befindet, größer als eine Änderungsrate der Abgasströmungsmenge Q in Bezug auf die Größe der Bewegung des Stabes 4 in einem hohen Öffnungsgradbereich ist, der sich an einer Seite des vollständiges Öffnungsgrades (rechte Seite in 6B) des mittleren Öffnungsgrades (siehe den halben Punkt B in den 6B und 7) befindet.
Genauer gesagt hat das Abgasströmungsmengensteuerventil, das den Verbindungsmechanismus 300 (z. B. den Verbindungshebel 3) aufweist, der die Linearbewegung des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 in die Rotationsbewegung des Bypassventiles 1 umwandelt, die folgenden Strömungsmengeneigenschaften. Das heißt, dass die Änderungsrate der Abgasströmungsmenge (Druck) in Bezug auf die Größe der Verschiebung des Stabes 4, d. h. des Hebelbetätigungswinkels θ des Verbindungsmechanismus 300 im Bereich des niedrigen Öffnungsgrades des Ventilelementes davon, d. h. des Bypassventiles 1 im Vergleich zum Bereich des hohen Öffnungsgrades des Ventilelementes davon, d. h. des Bypassventiles 1, steiler wird.
Daher ist, um die Messgenauigkeit des Hubsensors 20 und die Steuerbarkeit des Stabes 4 zu verbessern, indem die Größe des Schwenkens des Stabes 4 im Bereich des niedrigen Öffnungsgrades minimiert wird, wo die Änderungsrate der Abgasströmungsmenge (Druck) in Bezug auf die Größe der Verschiebung des Stabes 4 groß ist, die magnetische Messfläche 20a des Hall-IC, insbesondere des Hallelementes des Hubsensors 20, im Allgemeinen parallel zu der dritten imaginären Linie KC, die in dem Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB zentriert ist, d. h. diesen zweiteilt, wie es in der Beschreibung der ersten Charakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels diskutiert wurde, oder fällt diese im Wesentlichen mit der dritten imaginären Linie KC zusammen. In einem solchen Fall kann die Größe des Schwenkens des Stabes 4 (die Amplitude des Schwenkens des Stabes 4 je Einheit des Rotationswinkels des Verbindungshebels 3) im Bereich des niedrigen Öffnungsgrades minimiert werden, wo die Änderungsrate der Abgasströmungsmenge (Druck) in Bezug auf die Größe der Verschiebung des Stabes 4 groß ist. Daher ist es möglich, die Messgenauigkeit der Größe des Hubes des Stabes 4 zu verbessern, die mit dem Hubsensor 20 gemessen wurde, und die Steuerbarkeit der Größe des Hubes des Stabes 4 zu verbessern.
Hier kann alternativ zur ersten Charakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels die magnetische Messfläche 20a des Hall-IC, insbesondere des Hallelementes des Hubsensors 20, im Allgemeinen parallel zu einer vierten imaginären Linie KE sein oder im Wesentlichen mit dieser zusammenfallen, die eine imaginäre Gerade ist, die sich durch den Knoten X erstreckt und die sich innerhalb eines Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie KA und der dritten imaginären Linie KC befindet, wie es in 6C gezeigt ist.
Hier ist die vierte imaginäre Linie KE eine Mittellinie, die in einem Winkelbereich (Schnittwinkel) zwischen der ersten imaginären Linie KA und der dritten imaginären Linie KC zentriert ist bzw. diesen zweiteilt.
Mit den vorstehenden Einstellungen kann die Änderung des magnetischen Flusses (Stärke des Magnetfeldes) in Bezug auf die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes innerhalb des Betriebsbereiches des niedrigen Öffnungsgrades (der Hebelbetriebsbereich zwischen dem Punkt A und dem Punkt C), wo die Änderung bei der Abgasströmungsmenge steil ist, verringert oder minimiert werden.
Ferner kann als eine Modifikation der zweiten Charakteristik des zweiten Ausführungsbeispiels die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes im Allgemeinen parallel zur ersten imaginären Linie KA sein oder im Allgemeinen mit dieser zusammenfallen. In einem solchen Fall kann die Änderung des Magnetflusses (der Stärke des Magnetfeldes) in Bezug auf die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes innerhalb des Betriebsbereiches nahe der vollständig geschlossenen Position (dem Hebelbetriebsbereich zwischen dem Punkt A und dem Punkt C), wo die Änderung der Abgasströmungsmenge steil ist, verringert oder minimiert werden.
Auf diese Weise ist es möglich, die Differenz beim Sensorausgabewert des Hall-IC des Hubsensors 20, die durch die Differenz bei der Amplitude des Schwingens des Stabes 4 verursacht wird, d. h. die Amplitude des Schwingens des magnetischen beweglichen Körpers 7, zu verringern oder zu minimieren. Daher kann die Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4 verbessert werden. Als ein Ergebnis kann, wie es in der ersten Charakteristik des ersten Ausführungsbeispiels diskutiert wurde, die Steuerbarkeit der Größe des Hubes des Stabes 4, d. h. die Steuerbarkeit des Öffnungsgrades des Bypassventiles 1, verbessert werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 8 eine Positionsbeziehung zwischen dem Stab der elektrischen Betätigungseinrichtung und dem Verbindungshebel. In der folgenden Beschreibung werden die Komponenten, die ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden diese aus Gründen der Einfachheit nicht redundant beschrieben.
Die Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Bypassventil 1, den Verbindungshebel 3, die elektrische Betätigungseinrichtung 200, die Stabhubmessvorrichtung 203 und die ECU 400 auf. Das Bypassventil 1 öffnet und schließt den Bypasskanal 10 des Turboladers. Der Verbindungshebel 3 ist mit der Welle 2 des Bypassventiles 1 verbunden. Die elektrische Betätigungseinrichtung 200 weist den Stab 4 auf, der über den Verbindungshebel 3 zum Antrieb von diesem mit dem Bypassventil 1 verbunden ist. Die Stabhubpositionsmessvorrichtung 203 misst die Hubposition des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200. Die ECU 400 steuert variabel den Ladedruck des Verbrennungsmotors, indem das Öffnen und Schließen des Bypassventiles 1 gesteuert wird, auf der Grundlage des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (insbesondere des Sensorausgabewertes, d. h. des Messwertes des Ladedrucksensors).
Die Stabhubmessvorrichtung 203 weist den magnetischen beweglichen Körper 7 und den Hubsensor 20 auf. Der magnetische bewegliche Körper 7 ist integral mit dem Stab 4 an dem entsprechenden Ort des Stabes 4 vorgesehen, was an der Seite des Elektromotors des Axiallagers 4 ist (der Seite entgegengesetzt zur Ventilseite). Der Hubsensor 20 befindet sich in der Mitte des Magnetkreises, der durch den magnetischen beweglichen Körper 7 gebildet wird. Genauer gesagt befindet sich der Hubsensor 20 im Sensoraufnahmeraum 9a des Magnetrahmens 9. Ferner ist, wie es im ersten Ausführungsbeispiel diskutiert wurde, die ECU 400 aufgebaut, so dass diese die lineare Hubposition des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 auf der Grundlage des Sensorausgabewertes des Hubsensors 20 berechnet (misst).
Der magnetische bewegliche Körper 7 weist den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und den magnetischen Rahmen 9 auf. Der magnetische Rahmen 9 ist konfiguriert, so dass die Längsgröße (Länge) der Blöcke 51, 52 (die Länge LL, die in Richtung der Stabmittelachse RC gemessen wird) länger als die Quergröße (Länge) der Blöcke 53, 54 (die Länge LS, die in Richtung senkrecht zur Stabmittelachse RC gemessen wird) ist. Der magnetische bewegliche Körper 7 ist angeordnet, so dass die Längsrichtung des magnetischen Rahmens 9 im Allgemeinen mit der Hubrichtung des Stabes 4 (der Richtung der Stabmittelachse) zusammenfällt.
Wie es vorstehend diskutiert wurde, fällt bei der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels zusätzlich zu den ersten und zweiten Charakteristiken des ersten Ausführungsbeispiels die Längsrichtung des magnetischen Rahmens 9 des magnetischen beweglichen Körpers 7 im Allgemeinen mit der Hubrichtung des Stabes 4 (der Richtung der Stabmittelachse) zusammen.
Auf diese Weise wird die Änderung des Magnetflusses (die Änderung des Magnetfeldes), die durch die Bewegung des magnetischen beweglichen Körpers 7 in Hubrichtung im Innenraum des magnetischen Rahmens 9 (dem Sensoraufnahmeraum 9a) verursacht wird, gemäßigt bzw. angemessen. Daher ist es möglich, die Variation bei der Änderung des Magnetflusses (der Änderung der Stärke des Magnetfeldes), der durch die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes des Hubsensors 20 aufgenommen wird, in Bezug auf die Variation bei der Positionsbeziehung des Hubsensors 20 in Bezug auf die ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und den magnetischen Rahmen 9 des magnetischen beweglichen Körpers 7 zu begrenzen. Auf diese Weise ist es möglich, die Variation bei der Messgenauigkeit der Hubposition des magnetischen beweglichen Körpers 7, d. h. der Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4, zu begrenzen.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 9 eine Positionsbeziehung zwischen dem Hub der elektrischen Betätigungseinrichtung und dem Verbindungshebel. In der folgenden Beschreibung werden die Komponenten, die ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden diese aus Gründen der Einfachheit redundant nicht beschrieben.
Ähnlich dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel weist die Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Bypassventil 1, den Verbindungshebel 3, die elektrische Betätigungseinrichtung 200 mit dem Stab 4, die Stabhubmessvorrichtung 203 und die ECU 400 auf.
Ähnlich dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel weist die Stabhubmessvorrichtung 203 den magnetischen beweglichen Körper 7 und den Hubsensor 20 mit dem Hallelement auf. Der magnetische bewegliche Körper 7 hat den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und den magnetischen Rahmen 9.
Der magnetische bewegliche Körper 7 ist angeordnet, so dass der magnetische bewegliche Körper 7 im Allgemeinen in Bezug auf eine imaginäre Linie symmetrisch ist, die die Mittelachse (Mittellinie) des Stabes 4 aufweist, die sich in Hubrichtung des Stabes 4 (Richtung der Stabmittelachse) erstreckt. Das heißt, dass der magnetische bewegliche Körper 7 (genauer gesagt der Magnetrahmen 9, der mit dem ersten und zweiten Magneten 8a, 8b versehen ist) konfiguriert ist, dass dieser eine plansymmetrische Form hat, die in Bezug auf die imaginäre Ebene, in der sich die Mittelachse des Stabes 4 befindet, im Wesentlichen symmetrisch ist.
Wie es vorstehend diskutiert wurde, ist in der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, zusätzlich zu den ersten und zweiten Charakteristiken des ersten Ausführungsbeispiels, der magnetische bewegliche Körper 7 angeordnet, so dass der magnetische bewegliche Körper 7 in Bezug auf die imaginäre Ebene, die die Mittelachse des Stabes 4 aufweist, die sich in Hubrichtung des Stabes 4 erstreckt, im Wesentlichen symmetrisch ist.
Somit ist es möglich, die Variation bei der Änderung des magnetischen Flusses (der Änderung der Stärke des Magnetfeldes), der durch die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes des Hubsensors 20 aufgenommen wird, in Bezug auf die Variation bei der Positionsbeziehung zwischen dem magnetischen beweglichen Körper 7 (d. h. den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und dem magnetischen Rahmen 9) und dem Hubsensor 20 zu begrenzen. Auf diese Weise ist es möglich, die Änderung bei der Messgenauigkeit bei der Hubposition des magnetischen beweglichen Körpers 7, d. h. der Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4, zu begrenzen.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Die 10 und 11 zeigen die Bypassventilsteuervorrichtung entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In der folgenden Beschreibung werden die Komponenten, die denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt und werden diese aus Gründen der Einfachheit redundant nicht beschrieben.
Ähnlich dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel weist die Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels die elektrische Betätigungseinrichtung 200 auf, die den Stab 4 aufweist, der mit dem Bypassventil 1 über den Verbindungshebel 3 zum Antreiben des Bypassventiles 1 verbunden ist. Neben dem Stab 4 weist die elektrische Betätigungseinrichtung 200 ferner das Axiallager 5, die Schraubenfeder 6, den Elektromotor M (der als die Antriebsquelle dient), den Untersetzungsmechanismus 201, den Umwandlungsmechanismus 202, die Stabhubmessvorrichtung 203 (den magnetischen beweglichen Körper 7 und den Hubsensor 20) und das Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 auf. Der Untersetzungsmechanismus 201 verringert die Drehzahl, die vom Elektromotor M übertragen wird, über zwei Stufen. Der Umwandlungsmechanismus 202 wandelt die Rotationsbewegung des Untersetzungsmechanismus 201 in die entsprechende Linearbewegung des Stabes 4 um. Das Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 nimmt die vorstehenden Komponenten der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 auf.
Ein Einbringloch (nicht gezeigt), das einen ersten Drehstift (oder in einfacher Bezugnahme ein erstes Schwenklager) 61 aufnimmt, ist an einer Fläche des Endzahnrades 18 des Untersetzungsmechanismus 201 ausgebildet. Der erste Drehstift 61 lagert drehbar einen Verbindungshebel 19 des Umwandlungsmechanismus 202.
Eine Führungsplatte 63 ist mit dem Stab 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 über einen zweiten Drehstift (auf den sich alternativ als ein zweites Schwenklager bezogen wird) 62 verbunden. Der Stab 4 weist den Stab 32 der getriebenen Seite und den Verbindungsstab 33 auf. Der Stab 32 der getriebenen Seite ist in Plattenform (Planarform) konfiguriert und mit der Welle 2 des Bypassventiles 1 über den Verbindungsmechanismus 300 (z. b. den Verbindungshebel 3) verbunden. Der Verbindungsstab 33 hat den kreisförmigen Querschnitt und ist mit der Führungsplatte 63 über den zweiten Drehstift 62 verbunden. Der Stab 32 der getriebenen Seite und der Verbindungsstab 33 sind aus Metallmaterial (nichtmagnetischem Material) gefertigt, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, und sind beispielsweise durch Schweißen zum Ausbilden einer einstückigen Komponente, miteinander verbunden.
Ein Endabschnitt des Stabes 32 der getriebenen Seite (der Endabschnitt, der sich an der Seite des Verbindungsstabes 33 befindet) ist durch Schweißen mit dem Verbindungsstab 33 verbunden.
Ein Einbringloch (nicht gezeigt) ist im anderen Endabschnitt des Stabes 32 der getriebenen Seite ausgebildet, der entgegengesetzt zum Verbindungsstab 33 ist, und der erste Drehstift 11 ist in dieses Einbringloch eingebracht.
Ein Planarflächenabschnitt ist in einem Endabschnitt des Verbindungsstabes 33 (dem Endabschnitt entgegengesetzt zum Stab 32 der getriebenen Seite) ausgebildet. Ein Einbringloch (nicht gezeigt), das den zweiten Drehstift 62 aufnimmt, erstreckt sich über diesen planaren Flächenabschnitt in einer Plattendickenrichtung (einer Richtung senkrecht zu einer Ebene des Planarflächenabschnitts). Der Verbindungsstab 33 wird durch das Axiallager 5 gleitfähig gestützt bzw. gelagert.
Die Führungsplatte 63 hat an einem Überlappungsabschnitt, wo der planare Flächenabschnitt des Verbindungsstabes 33 und die Führungsplatte 63 einander überlagern, ein Einbringloch 64, das den zweiten Drehzapfen 62 aufnimmt. Der magnetische bewegliche Körper 7 ist integral an der Montagefläche des magnetischen beweglichen Körpers der Führungsplatte 63 durch Formgebung oder Schrauben befestigt. Der Hubsensor 20 ist an der Sensorabdeckung 27 montiert.
Ähnlich dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel weist der Untersetzungsmechanismus 201 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Ritzel 16, das Zwischenzahnrad 17 und das Endzahnrad 18 auf. Die Mittelachse der Zwischenzahnradwelle 14 bildet das Rotationszentrum (Rotationsachse) des Zwischenzahnrades 17. Ferner bildet die Mittelachse der Endzahnradwelle 15 das Rotationszentrum (Rotationsachse) des Endzahnrades 18.
Der Umwandlungsmechanismus 202 des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist den Verbindungshebel 19 auf, der den einen Endabschnitt mit dem Endzahnrad 18 verbunden hat und den anderen Endabschnitt mit dem Verbindungsstab 33 verbunden hat.
Hier ist der erste Drehstift 61 im Einbringloch des Endzahnrades 18 befestigt (oder mit dem Endzahnrad 18 integral ausgebildet), so dass der erste Drehstift 61 von dem Einbringloch des Endzahnrades 18 von der Vorderfläche des Endzahnrades 18 hervorsteht.
Der zweite Drehstift 62, der in die gleiche Richtung wie der erste Drehstift 61 vorsteht, ist mit dem Stab 4 integral ausgebildet oder ist in dem Einbringloch des Stabes 4 befestigt.
Das erste Stiftaufnahmeloch 65 ist ausgebildet, um sich durch einen Endabschnitt des Verbindungshebels 19 zu erstrecken, so dass der erste Drehstift 61 durch das erste Stiftaufnahmeloch 65 aufgenommen ist. Ein zweites Stiftaufnahmeloch (nicht gezeigt) ist ausgebildet, um sich durch den anderen Endabschnitt des Verbindungshebels 19 zu erstrecken, so dass der zweite Drehstift 62 durch das zweite Stiftaufnahmeloch aufgenommen wird. Der Verbindungshebel 19 wird durch eine Außenumfangsfläche des ersten Drehstiftes 61 drehbar gelagert. Ferner ist der Verbindungshebel 19 durch eine Außenumfangsfläche des zweiten Drehstiftes 62 drehbar gelagert.
Gemäß Vorbeschreibung wird in der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Stab 4 in Hubrichtung durch die Last (die Last in der vollständigen Schließrichtung, die das Bypassventil 1 zur Schließseite rotiert, oder die Last in die vollständige Öffnungsrichtung, die das Bypassventil 1 zur Öffnungsseite rotiert), die durch die Antriebskraft (Motordrehmoment) des Elektromotors M über den Antriebskraftübertragungsmechanismus ausgeübt wird, hin- und hergehend bewegt. Der Antriebskraftübertragungsmechanismus weist den Untersetzungsmechanismus 201 (Untersetzungsmechanismus mit dem Endzahnrad 18, das als das Geradstirnrad ausgebildet ist) mit den drei Zahnrädern 16–18 und dem ersten Drehstift 61, und den Umwandlungsmechanismus 202 mit dem Verbindungshebel 19 auf.
Auf diese Weise ist es möglich, die Beziehung zwischen der Hubposition des Stabes 4 der elektrischen Betätigungseinrichtung 200 und der Stabaxialkraft zu ändern, und dadurch ist es möglich, die Positionsabweichung der Hubposition des Stabes 4, die durch den Ventildruck P verursacht wird, zu begrenzen.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Die 12A und 12B zeigen den magnetischen beweglichen Körper (den Magnetkreis mit den Magneten und den Magnetrahmen) als ein sechstes Ausführungsbeispiel, der in Hubrichtung des Stabes in Bezug auf den Hubsensor beweglich ist. In der folgenden Beschreibung werden die Komponenten, die ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt und werden diese aus Gründen der Einfachheit redundant nicht beschrieben.
Ähnlich den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen weist die Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels die elektrische Betätigungseinrichtung 200 und die ECU 400 auf. Die elektrische Betätigungseinrichtung 200 weist den Stab 4 auf, der das Bypassventil 1 über den Verbindungshebel 3 antreibt. Die ECU 400 steuert den Öffnungsgrad des Bypassventiles 1 auf der Grundlage des Ladedrucks, der mit dem Ladedrucksensor gemessen wird.
Ähnlich dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel weist die elektrische Betätigungseinrichtung 200 den Stab 4, das Axiallager 5, die Schraubenfeder 6, den Elektromotor M, den Untersetzungsmechanismus 201, den Umwandlungsmechanismus 202, die Stabhubmessvorrichtung 203 und die elektrische Betätigungseinrichtung 200 auf.
Ähnlich dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel weist die Stabhubmessvorrichtung 203 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den magnetischen beweglichen Körper 7 und den Hubsensor 20 auf.
Der magnetische bewegliche Körper 7 ist einstückig mit dem Stab 4 vorgesehen (integral mit diesem verbunden). Wie es in den 12A und 12B gezeigt ist, weist der magnetische bewegliche Körper 7 die ersten und zweiten Magneten 8a, 8b und den magnetischen Rahmen (magnetischen Körper) 9 auf. Jeder der ersten und zweiten Magneten 8a, 8b ist in Form eines rechteckigen Parallelepipeds konfiguriert. Die im Wesentlichen planare Innenfläche 8a1 des ersten Magneten 8a und die im Wesentlichen planare Innenfläche 8b1 des zweiten Magneten 8b sind einander gegenüberliegend im Sensoraufnahmeraum 9a des Magnetrahmens 9 vorgesehen. Die ersten und zweiten Magneten 8a, 8b bringen den Magnetfluss auf den Hubsensor 20 auf. Der Magnetrahmen 9 ist in Form eines länglichen rechteckigen Rahmens (in der Draufsicht) konfiguriert und konzentriert den Magnetfluss (Magnetfeld), der durch den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b erzeugt wird, auf den Hubsensor 20. Der Magnetrahmen 9 ist aus Magnetmaterial gefertigt und weist die oberen und unteren Blöcke 51, 52, die jeder in Form eines rechteckigen Parallelepipeds konfiguriert sind, und die linken und rechten Blöcke 53, 54 auf, die in Form eines rechteckigen Parallelepipeds konfiguriert sind.
Die ersten und zweiten Magneten 8a, 8b sind an den jeweiligen Innenflächen des Magnetrahmens integral vorgesehen (gebunden, befestigt) und sind in dem Sensoraufnahmeraum 9a, der durch den Magnetrahmen 9 umgeben wird, freigelegt. Der erste und der zweite Magnet 8a, 8b liegen einander gegenüber und sind voneinander durch einen Zwischenraum im Sensoraufnahmeraum 9a beabstandet.
Genauer gesagt ist der erste Magnet an der Innenfläche (der Seitenfläche des Sensoraufnahmeraums) des Blockes 51 des Magnetrahmens 9 installiert. Im Fall des ersten Magneten 8a, der in 12A gezeigt ist, hat ein Längsendabschnitt (der linke Endabschnitt in 12A) des ersten Magneten 8a den S-Pol und hat der andere Längsendabschnitt (der rechte Endabschnitt in 12A) des ersten Magneten 8a den N-Pol. Alternativ dazu hat im Falle des ersten Magneten 8a, der in 12B gezeigt ist, eine Polfläche, die sich durch die planare Innenfläche 8a1 des ersten Magneten 8a erstreckt, den N-Pol und hat eine Polfläche, die sich durch eine planare Außenfläche des ersten Magneten 8a entgegengesetzt zur planaren Innenfläche 8a1 erstreckt, den S-Pol.
Der zweite Magnet 8b ist an der Innenfläche (der Sensoraufnahmeraumseitenfläche, der gegenüberliegenden Fläche) des Blockes 52 (der Block 52, der zum Block 51 entgegengesetzt liegt) des Magnetrahmens 9 installiert. In dem Fall des zweiten Magneten, der in 12A gezeigt ist, hat ein Längsendabschnitt (der linke Endabschnitt in 12A) des zweiten Magneten 8b den N-Pol und hat der andere Längsendabschnitt (der rechte Endabschnitt in 12A) des zweiten Magneten 8b den S-Pol. Alternativ dazu hat in dem Fall des zweiten Magneten 8b, der in 12B gezeigt ist, eine Polfläche, die sich durch die planare Innenfläche 8b1 des zweiten Magneten 8b erstreckt, den N-Pol und hat eine Polfläche, die sich durch eine planare Außenfläche des zweiten Magneten 8b entgegengesetzt zur planaren Innenfläche 8b1 erstreckt, den S-Pol.
Ähnlich dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel weist der Hubsensor 20 den Sensorchip (Hallelementchip) 66, den Leiterrahmen (nicht gezeigt) und die Baugruppe 67 auf. Der Sensorchip 66 weist das Hallelement (das magnetische Messelement) und den Spannungsverstärker auf. Das Hallelement gibt das elektrische Signal (Ausgangsspannung) aus, die zur Dichte des magnetischen Flusses proportional ist, der durch den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b erzeugt wird. Der Spannungsverstärker gibt das verstärkte Signal aus, das durch das Verstärken der Ausgangsspannung des Hallelementes erzeugt wird. Der Leiterrahmen ist mit den Elektrodenkontaktflächen des Sensorchips 66 verbunden. Die Baugruppe 67 ist mit Formharz ausgebildet, das den Sensorchip 66 und den Leiterrahmen einschließt.
Der Sensorchip 66 ist an der Oberfläche des Leiterrahmens über das dielektrische Bindemittel montiert. Der Leiterchip 66 ist in der Baugruppe 67 aufgenommen.
Im Fall von 12A befindet sich der Hubsensor 20, so dass eine Querrichtung (senkrechte Richtung) des Gehäuses, die zur Längsrichtung des Gehäuses 67 senkrecht ist und zur magnetischen Messfläche 20a senkrecht ist, mit einer Richtung zusammenfällt (einer Richtung, die durch einen fetten Pfeil mit zwei Seiten in 12A angezeigt ist), die im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 ist (der Richtung der Mittellinie MC zwischen dem ersten und zweiten Magneten 8a, 8b). Im Fall von 12A befindet sich der Hubsensor 20, so dass eine Längsrichtung der Baugruppe 67 mit einer Richtung (einer Richtung senkrecht zu einer Richtung, die durch einen fetten Pfeil mit zwei Seiten in 12B angezeigt ist) zusammenfällt, die im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 (der Richtung der Mittellinie MC zwischen dem Magneten 8a, 8b) ist. Anders ausgedrückt ist die Querrichtung (senkrechte Richtung) der Baugruppe 67 im Wesentlichen parallel zur Hubrichtung des Stabes 4 in 12B.
Die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes der Sensorchips (Hallelementchip) 66 des Hubsensors 20 misst die Dichte des magnetischen Flusses, der vom magnetischen beweglichen Körper 7 ausgegeben wird, insbesondere der ersten und zweiten Magneten 8a, 8b.
In der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels befindet sich zumindest der Abschnitt der magnetischen Messfläche 20a des Hall-IC, insbesondere des Hallelementes des Hubsensors 20, in dem Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB. Insbesondere ist in dem Fall von 12A die magnetische Messfläche 20a im Wesentlichen parallel zu der dritten imaginären Linie KC, oder fällt diese im Wesentlichen mit der dritten imaginären Linie KC zusammen, die im ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel diskutiert ist und die sich durch den Knoten X innerhalb des Winkelbereiches von zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB erstreckt. Daher kann die Änderung beim Magnetfluss in der Richtung senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 mit dem Hallelement des Hubsensors 20 gemessen werden.
Auf diese Weise kann, wie es in 12A gezeigt ist, die Querrichtung der Baugruppe 67, die den Sensorchip (den Hallelementchip) 66 mit dem Harz einschließt, mit der Richtung zusammenfallen, die im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 ist. Dadurch kann die Größe (die Größe des magnetischen beweglichen Körpers 7) in Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 verringert oder minimiert werden. Die Hubrichtung des Stabes 4 wird durch die Erhöhung bei der Größe in Längsrichtung des magnetischen beweglichen Körpers 7 nicht beeinflusst werden.
In dem Fall, in dem die Querrichtung der Baugruppe 67 mit der Richtung senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 zusammenfällt und die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes des Hubsensors 20 im Wesentlichen parallel zur dritten imaginären Linie KC wie in den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen ist oder im Wesentlichen mit dieser zusammenfällt, kann die Verteilung des magnetischen Flusses (Dichte des magnetischen Flusses), der um das Hallelement des Hubsensors 20 ausgebildet wird, in einigen Fällen nicht gleichmäßig werden. Daher kann die Änderung des magnetischen Flusses, die durch die Positionsabweichung zwischen dem magnetischen beweglichen Körper (dem Magnetkreis) 7 und der magnetischen Messfläche 20a des Hallelementes verursacht wird, möglicherweise groß werden, und dadurch kann die Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4 möglicherweise geringfügig verschlechtert werden.
Im Gegensatz dazu ist bei der Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die in 12B gezeigt ist, die magnetische Messfläche 20a des Hall-IC, insbesondere des Hallelementes des Sensorchips 66, im Wesentlichen senkrecht zur dritten imaginären Linie KC, die im ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel diskutiert wird und die sich durch den Knoten X innerhalb des Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB erstreckt. Daher ist es möglich, die Änderung des magnetischen Flusses in der Richtung im Wesentlichen parallel zur Hubrichtung des Stabes 4 zu messen.
Auf diese Weise kann, wie es in 12B gezeigt ist, die Längsrichtung der Baugruppe 67, die den Sensorchip (den Hallelementchip) 66 mit dem Harz einschließt, mit der Richtung zusammenfallen, die im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 ist. Somit kann die Verteilung des magnetischen Flusses (Dichte), die um das Hallelement des Hubsensors 20 (im Bereich des gleichmäßigen magnetischen Feldes) gebildet ist, stärker gleichmäßig werden. Dadurch kann die Änderung des magnetischen Flusses, die durch die Positionsabweichung zwischen dem magnetischen beweglichen Körper und der magnetischen Messfläche 20a des Hallelementes verursacht wird, kleiner werden. Somit kann die Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4 verbessert werden.
In dem Fall, in dem die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes des Hubsensors 20 im Wesentlichen senkrecht zur dritten imaginären Linie KC, die im ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel diskutiert ist, ist, kann die Längsrichtung der Baugruppe 67 mit der Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 zusammenfallen. Somit kann die Größe (die Größe des magnetischen beweglichen Körpers 7) in der Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 möglicherweise erhöht werden, wie es in 12B gezeigt ist.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Die 13 bis 15C zeigen ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an. Genauer gesagt zeigt 13 die Bypassventilsteuervorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels. Die 14A und 14B zeigen den magnetischen beweglichen Körper, der den ersten und zweiten Magneten und den Magnetrahmen aufweist, der in Form eines länglichen rechteckigen Rahmens konfiguriert ist. 15A zeigt den magnetischen beweglichen Körper, der den ersten und zweiten Magneten und den magnetischen Rahmen aufweist, der in Form des länglichen rechteckigen Rahmens konfiguriert ist. 15B zeigt eine ideale charakteristische Linie der Änderung der Dichte des Magnetflusses in Bezug auf die Änderung des Hubes des Stabes sowie eine Referenzlinie (Basis) auf. 15C zeigt eine Linearität der Änderung des magnetischen Flusses in Bezug auf die Änderung des Hubes des Stabes an. In der folgenden Beschreibung werden die Komponenten, die ähnlich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, durch die gleichen Bezugszeichen angezeigt und aus Gründen der Einfachheit redundant nicht beschrieben.
Ähnlich dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel weist die Bypassventilsteuervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels die elektrische Betätigungseinrichtung 200 und die ECU 400 auf. Die elektrische Betätigungseinrichtung 200 weist den Stab 4 auf, der das Bypassventil 1 über den Verbindungshebel 3 antreibt. Die ECU 400 steuert den Öffnungsgrad des Bypassventiles 1 auf der Grundlage des Ladedrucks, der mit dem Ladedrucksensor gemessen wird.
Ähnlich dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel weist die elektrische Betätigungseinrichtung 200 den Stab 4, das Axiallager 5, die Schraubenfeder 6, den Elektromotor M, den Untersetzungsmechanismus 201, den Umwandlungsmechanismus 202, die Stabhubmessvorrichtung 203 und das Betätigungseinrichtungsgehäuse 204 auf.
Der Umwandlungsmechanismus 202 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus 202, der die Rotationsbewegung des Endzahnrades 18 in die Linearbewegung des Stabes 4 umwandelt. Ähnlich den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen weist der Umwandlungsmechanismus 202 den Plattennocken 21, das Abtriebsglied 23 und den Drehstift 24 auf. Der Plattennocken 21 ist mit dem Endzahnrad 18 einstückig drehbar. Das Abtriebsglied 23 ist in der Nockennut 22 des Plattennockens 21 beweglich (gleitfähig) aufgenommen. Der Drehstift 24 lagert das Abtriebsglied 23 drehbar.
Das Abtriebsglied 23 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist aus einem magnetischen Material (z. B. Eisen, Nickel, Ferrit) gefertigt und als eine zylindrische Rohrform konfiguriert. Das Abtriebsglied 23 ist auf die Außenumfangsfläche des Drehstiftes 24 drehbar gepasst, der auf den Stab 4 sicher pressgepasst ist. Das Abtriebsglied 23 weist einen zylindrischen Rohrabschnitt auf, der den Drehstift 24 in einer Umfangsrichtung umgibt. Ein Rotationszentrum des Abtriebsgliedes 23 und ein Rotationszentrum des Plattennockens 21 befinden sich entlang der Mittelachse des Stabes 4, d. h. der Stabmittelachse RC.
Ähnlich dem sechsten Ausführungsbeispiel weist die Stabhubmessvorrichtung 203 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den magnetischen beweglichen Körper 7 und den Hubsensor 20 auf.
Wie es in 13 gezeigt ist, ist der magnetische bewegliche Körper 7 integral mit dem Stab 4 versehen (integral mit diesem verbunden), um mit dem Stab 4 in Axialrichtung des Abtriebsgliedes 23 und des Drehstiftes 24 ein Überlappen zu bilden.
In dem Fall, in dem das Abtriebsglied 23 des ersten Ausführungsbeispiels aus dem magnetischen Material wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel gefertigt ist, befindet sich eine imaginäre Gerade T', die ein Bewegungspfad des Abtriebsgliedes 23 zum Zeitpunkt der Bewegung des Stabes 4 in Hubrichtung anzeigt, an der rechten Seite des magnetischen beweglichen Köpers 7 und erstreckt sich diese linear in die Oben-Unten-Richtung, wie es in 16A gezeigt ist. Das Abtriebsglied 23 bewegt sich entlang der imaginären Gerade T'. In diesem Fall weicht die Änderung der Dichte des magnetischen Flusses, der von den Polflächen der ersten und zweiten Magneten 8a, 8b zum Hubsensor 20 ausgegeben wird, in Bezug auf die Änderung der Hubposition des Stabes 4 von der idealen charakteristischen Linie ab, die auf der Grundlage beispielsweise des Ergebnisses von Experimenten zuvor bestimmt wurde. Genauer gesagt ist, wie es in 16B gezeigt ist, die Linearität der Änderung bei der Dichte des magnetischen Flusses in Bezug auf die Änderung des Hubes des Stabes 4 in einem Bereich von ±2,4%.
Dieses ist durch den folgenden Grund bedingt. Das heißt, dass der magnetische Fluss, der von den Polflächen des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b zum Hubsensor 20 ausgegeben wird, durch das Abtriebsglied 23, das aus dem Magnetmaterial gefertigt wurde, absorbiert wird, so dass die Linearität der Änderung der Dichte des Magnetflusses in Bezug auf die Änderung des Hubes des Stabes 4 verschlechtert wird.
Im Hinblick auf den vorstehenden Punkt wird entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Bewegungspfad des Abtriebsgliedes 23, entlang dem das Abtriebsglied 23 zum Zeitpunkt der Bewegung der Stabes 4 in der Hubrichtung bewegt wird, eingestellt, um einen Ort zu passieren, bei dem der magnetische Fluss, der durch den ersten und zweiten Magneten 8a, 8b erzeugt wird, nicht durch die magnetische Messfläche 20a des Hallelementes des Hubsensors 20 geht, um null zu erhalten (0 mT), als die Dichte des magnetischen Flusses, der bzw. die mit dem Hallelement des Hubsensors 20 gemessen wurde, d. h. ein Punkt, an dem die Dichte des magnetischen Flusses, der mit dem Hallelement des Hubsensors 20 am Hubort des Stabes 4 gemessen wird, wird null. Ferner geht der Bewegungspfad des Abtriebsgliedes 23, entlang von dem das Abtriebsglied 23 zum Zeitpunkt der Bewegung des Stabes 4 in Hubrichtung bewegt wird, entlang der imaginären Geraden T, die sich in die Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes 4 erstreckt.
Dadurch wird der magnetische Fluss, der von den Polflächen des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b des magnetischen beweglichen Körpers 7 zum Hubsensor 20 ausgegeben wird, in Bezug auf die Absorption durch das Abtriebsglied 23, das aus dem magnetischen Material gefertigt ist, begrenzt. Daher kann die Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes weiter verbessert werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es in 15A gezeigt ist, passiert die imaginäre Gerade T ein Längszentrum des magnetischen beweglichen Körpers 7 und erstreckt sich diese in Oben-Unten-Richtung in 15A. Das Abtriebsglied 23 bewegt sich entlang der imaginären Gerade T. In diesem Fall fällt die Änderung der Dichte des magnetischen Flusses, der von den Polflächen des ersten und zweiten Magneten 8a, 8b ausgegeben wird, in Bezug auf die Änderung der Hubposition des Stabes 4 im Allgemeinen mit der idealen charakteristischen Linie zusammen, die auf der Grundlage beispielsweise des Ergebnisses von Experimenten zuvor, wie es in 15B gezeigt ist, bestimmt wurde. Genauer gesagt ist, wie es in 15C gezeigt ist, die Linearität der Änderung der Dichte des Magnetflusses in Bezug auf die Änderung des Hubes des Stabes 4 in einem Bereich von ±1,5%. Auf diese Weise zeigt der Sensorausgabewert des Hubsensors 20, der sich proportional zur Dichte des magnetischen Flusses ändert, die hohe Linearität, so dass die Messgenauigkeit der linearen Hubposition des Stabes 4 verbessert werden kann.
Nun werden Modifikationen der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschrieben.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist die Ventilsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung als Bypassventilsteuervorrichtung, die die elektrische Betätigungseinrichtung 200 steuert, die das Bypassventil 1 antreibt, implementiert. Alternativ dazu kann die Ventilsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung als eine Ventilsteuervorrichtung implementiert werden, die eine elektrische Betätigungseinrichtung steuert, die ein Ventilelement (Ventil) eines Abgastemperatursteuerventils antreibt, und dieses Abgastemperatursteuerventil steuert (stellt ein) ein Verhältnis zwischen einer Menge des Abgasrückführ(AGR-)-Gases, das eine AGR-Kühleinrichtung passiert, und einer Menge des AGR-Gases, das die AGR-Kühleinrichtung umgeht.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist die Betätigungseinrichtung die elektrische Betätigungseinrichtung 200, die zum Antreiben des Bypassventiles 1 verwendet wird, indem der Stab 4, der mit dem Bypassventil 1 über den Verbindungshebel 3 verbunden ist, in Axialrichtung (der Hubrichtung) durch die Verwendung der Antriebskraft des Elektromotors M hin- und herbewegt wird. Alternativ dazu kann diese Betätigungseinrichtung durch eine Magnetbetätigungseinrichtung oder eine hydraulische Betätigungseinrichtung ersetzt werden, die eine elektromagnetische Kraft oder eine hydraulische Kraft verwendet, um einen Stab hin- und herzubewegen, der mit dem Ventil über einen Hebel in einer Axialrichtung (Hubrichtung) verbunden ist.
Ferner ist der Verbrennungsmotor nicht auf den Dieselmotor beschränkt. Das heißt, dass der Verbrennungsmotor ein Benzinmotor sein kann, wenn es gewünscht wird.
Ferner ist die Polarität von jedem Pol der Magnete (erster und zweiter Magnet 8a, 8b) des magnetischen beweglichen Körpers 7 nicht auf die vorstehend beschriebenen begrenzt, die im ersten bis siebten Ausführungsbeispiel diskutiert wurden. Auch ist die Form von jedem der Magneten und die Anzahl der Magneten nicht auf die vorstehend beschriebenen, die in dem ersten bis siebten Ausführungsbeispiel diskutiert wurden, begrenzt.
In 12B ist die magnetische Messfläche 20a im Wesentlichen senkrecht zur dritten imaginären Linie KC, die im ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel diskutiert wurde. Alternativ dazu kann, wenn die magnetische Messfläche 20a in der Weise, die unter Bezugnahme auf 12B diskutiert wurde, orientiert ist, die magnetische Messfläche 20a im Wesentlichen senkrecht zu einer anderen imaginären Linie sein, die sich zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB befindet, solange wie sich zumindest ein Abschnitt der magnetischen Messfläche 20a innerhalb des Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie KA und der zweiten imaginären Linie KB befindet. Alternativ dazu kann in dem Fall, in dem die magnetische Messfläche 20a in der Weise, die unter Bezugnahme auf 12B diskutiert wurde, ausgerichtet ist, die magnetische Messfläche 20a im Wesentlichen senkrecht zur ersten imaginären Linie KA oder vierten imaginären Linie KE sein.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden für den Fachmann schnell verständlich. Die Erfindung in ihren breiten Ausdrücken ist daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, die repräsentative Vorrichtung und die illustrativen Beispiele, die gezeigt und beschrieben wurden, beschränkt.
Eine magnetische Messfläche (20a) eines Hubsensors (20) befindet sich somit in einem Winkelbereich zwischen einer ersten imaginären Linie (KA) und einer zweiten imaginären Linie (KB). Die erste imaginäre Linie (KA) ist eine imaginäre Linie, die mit einer Mittellinie (MC) zwischen einem ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) eines magnetischen beweglichen Körpers (7) zusammenfällt, wenn ein Bypassventil (1) angeordnet ist, um einen vollständig geschlossenen Grad des Bypassventils (1) zu haben. Die zweite imaginäre Linie (KB) ist eine imaginäre Linie, die mit der Mittellinie (MC) zwischen dem ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) zusammenfällt, wenn das Bypassventil (1) angeordnet ist, um einen halben Grad zwischen dem vollständig geschlossenen Grad und einem vollständig offenen Grad des Bypassventiles (1) aufzuweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/0629281 A1 [0002]
US 201010319663 A1 [0002]
WO 2009/062928 A1 [0006, 0008]
US 2010/0319663 A1 [0006, 0008]
JP 2004-177398 A [0011, 0014]

Claims

Eine Ventilsteuervorrichtung, die aufweist: ein Ventil (1), das angepasst ist, um sich um eine Rotationsachse (10) des Ventils (1) zu drehen, eine Betätigungseinrichtung (200), die einen Stab (4) aufweist und den Stab (4) antreibt, um den Stab (4) in einer Axialrichtung des Stabes (4) hin- und herzubewegen und dadurch das Ventil (1) anzutreiben, einen Verbindungsmechanismus (300), der einen Hebel (3) aufweist, der das Ventil (1) und den Stab (4) verbindet und die Linearbewegung des Stabes (4) in eine Rotationsbewegung des Ventils (1) umwandelt, einen magnetischen beweglichen Körper (7), der integral mit dem Stab (4) installiert ist und erste und zweite Magneten (8a, 8b) aufweist, die miteinander zusammenwirken, um ein Magnetfeld mit einer im Wesentlichen konstanten Dichte eines magnetischen Flusses zu erzeugen, wobei eine Mittelachse des Stabes (4) im Wesentlichen parallel zu einer Mittellinie (MC) des ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) ist, die im Wesentlichen parallel zu einer Innenfläche (8a1) des ersten Magneten (8a) und einer Innenfläche (8b1) des zweiten Magneten (8b), die einander gegenüberliegen, und zwischen diesen zentriert ist, einen Sensor (20), der ein Elektrosignal ausgibt, das dem magnetischen Fluss entspricht, der sich im Ansprechen auf die Bewegung des magnetischen beweglichen Körpers (7) in Bezug auf den Sensor (20) ändert, und eine Einrichtung (400) zum Messen einer Größe der Verschiebung des Stabes (4) in einer Hubrichtung, die mit der Axialrichtung des Stabes (4) zusammenfällt, auf der Grundlage des Elektrosignals, das vom Sensor (20) ausgegeben wurde, wobei die Betätigungseinrichtung (200) angetrieben wird, um ein Öffnen und Schließen des Ventils (1) auf der Grundlage der Größe der Verschiebung des Stabes (4) in Hubrichtung des Stabes (4), die mit der Messeinrichtung (400) gemessen wird, zu steuern, die Betätigungseinrichtung (200) ein Stablager (5) aufweist, das den Stab (4) gleitfähig stützt, um eine Gleitbewegung des Stabes (4) in Hubrichtung zu ermöglichen, während eine Schwenkbewegung des Stabes (4) um das Stablager (5) ermöglicht wird, der Sensor (20) eine magnetische Messfläche (20a) aufweist, die angepasst ist, den magnetischen Fluss des magnetischen beweglichen Körpers (7) zu messen, der Hebel (3) eine Rotationsachse, die mit der Rotationsachse des Ventils (1) koaxial verläuft, an einer Ventilseitenverbindung (12) des Hebels (3), die mit dem Ventil (1) drehbar verbunden ist, aufweist, wobei der Hebel (3) eine Stabseitenverbindung (11) aufweist, die mit dem Stab (4) drehbar verbunden ist, wobei die Stabseitenverbindung (11) angepasst ist, sich entlang eines Rotationsbewegungspfades zu bewegen, der ein gekrümmter Pfad ist, der an der Rotationsachse (LO) der Ventilseitenverbindung (12) des Hebels (3) zentriert ist und einen vorbestimmten Krümmungsradius hat, wenn das Ventil (1) über den Stab (4) gedreht wird, wenn ein Öffnungsgrad des Ventils (1) ein vollständig geschlossener Grad wird, um den Strömungskanal (10) vollständig zu schließen, ein Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung (11), der sich entlang des Rotationsbewegungspfades bewegt, in einem vollständig geschlossenen Punkt (A) entlang des Rotationsbewegungspfades angeordnet wird, wenn der Öffnungsgrad des Ventils (1) ein vollständig offener Grad wird, um den Strömungskanal (10) vollständig zu öffnen, der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung (11), der sich entlang des Rotationsbewegungspfades bewegt, in einem vollständig geöffneten Punkt (D) entlang des Rotationsbewegungspfades angeordnet wird, wenn der Öffnungsgrad des Ventils (1) ein halber Grad wird, der eine Hälfte eines Winkelgrades zwischen dem vollständig geschlossenen Grad und dem vollständig offenen Grad ist, der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung (11) in einen halben Punkt (B) zwischen dem vollständig geschlossenen Punkt (A) und dem vollständig geöffneten Punkt (D) entlang des Rotationsbewegungspfades angeordnet wird, und zumindest ein Abschnitt der magnetischen Messfläche (20a) des Sensors (20) in einen Winkelbereich gebracht wird zwischen: einer ersten imaginären Linie (KA), die mit der Mittellinie (MC) des ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) zusammenfällt, wenn die Rotationsbewegung der Stabseitenverbindung (11) des Hebels (3) in den vollständig geschlossenen Punkt (A) gebracht wird, und einer zweiten imaginären Linie (KB), die mit der Mittellinie (MC) des ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) zusammenfällt, wenn der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung (11) des Hebels in den halben Punkt (B) gebracht wird.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest der Abschnitt der magnetischen Messfläche (20a) des Sensors (20) im Wesentlichen parallel zu einer dritten imaginären Linie (KC) oder senkrecht dazu verläuft, die innerhalb des Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie (KA) und der zweiten imaginären Linie (KB) angeordnet ist und einen Knoten (X) passiert, bei dem die erste imaginäre Linie (KA) und die zweite imaginäre Linie (KB) einander schneiden.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die magnetische Messfläche (20a) des Sensors (20) vollständig im Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie (KA) und der zweiten imaginären Linie (KB) angeordnet ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Rotationsbewegungspfad ein bogenförmiger Pfad ist, der den vollständig geschlossenen Punkt (A) und den vollständig offenen Punkt (D) verbindet und an der Rotationsachse (10) der Ventilseitenverbindung (12) des Hebels (3) zentriert ist und den vorbestimmten Krümmungsradius hat.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die magnetische Messfläche (20a) des Sensors (20) im Wesentlichen zu einer dritten imaginären Linie (KC) parallel oder senkrecht ist, die im Winkelbereich zwischen der ersten imaginären Linie (KA) und der zweiten imaginären Linie (KB) zentriert ist und einen Knoten (X) passiert, an dem die erste imaginäre Linie (KA) und die zweite imaginäre Linie (KB) einander schneiden.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Ventil (1) ein Strömungsmengensteuerventil ist und eine Rate einer Änderung einer Strömungsmenge des Fluides, das durch eine Öffnung zwischen dem Strömungskanal (10) und dem Ventil (1) geht, in Bezug auf eine Änderung bei der Größe der Verschiebung des Stabes (4) in einem Bereich zwischen dem halben Grad und dem vollständig geschlossenen Grad des Ventils (1) im Vergleich zu einem Bereich zwischen dem halben Grad und dem vollständig geöffneten Grad größer ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenn der Öffnungsgrad des Ventils (1) ein mittlerer Grad wird, der eine Hälfte eines Winkelgrades zwischen dem vollständig geschlossenen Grad und dem halben Grad ist, der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung (11) in einem mittleren Punkt (C) zwischen dem vollständig geschlossenen Punkt (A) und dem halben Punkt (B) entlang des Rotationsbewegungspfades angeordnet ist, zumindest der Abschnitt der magnetischen Messfläche (20a) des Sensors (20) innerhalb eines Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie (KA) und einer dritten imaginären Linie (KC) angeordnet ist, die mit der Mittellinie (MC) des ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) zusammenfällt, wenn der Rotationsbewegungspunkt der Stabseitenverbindung (11) des Hebels (3) im mittleren Punkt (C) angeordnet ist, und zumindest der Abschnitt der magnetischen Messfläche (20a) des Sensors (20) im Wesentlichen parallel zu einer vierten imaginären Linie (KE) oder senkrecht zu dieser angeordnet ist, die sich innerhalb des Winkelbereiches zwischen der ersten imaginären Linie (KA) und der dritten imaginären Linie (KC) befindet und einen Knoten (X) passiert, bei dem die erste imaginäre Linie (KA) und die dritte imaginäre Linie (KC) einander schneiden.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die vierte imaginäre Linie (KE) zwischen der ersten imaginären Linie (KA) und der dritten imaginären Linie (KC) zentriert ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die magnetische Messfläche (20a) des Sensors (20) im Wesentlichen parallel zur ersten imaginären Linie (KA) oder senkrecht zu dieser angeordnet ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der magnetische bewegliche Körper (7) einen magnetischen Körper (9) aufweist, der als ein länglicher rechteckiger Rahmen konfiguriert ist und mit dem ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) magnetisiert ist, und eine Längsrichtung des magnetischen Körpers (9) mit der Hubrichtung des Stabes (4) im Wesentlichen zusammenfällt.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Stab (4) einen Zwischenabschnitt zwischen dem Stablager (5) und einem Endabschnitt des Stabes (4) aufweist, der zur Stabseitenverbindung (11) in Axialrichtung entgegengesetzt ist, und der magnetische bewegliche Körper (7) integral am Zwischenabschnitt des Stabes (4) installiert ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der magnetische bewegliche Körper (7) in einer plansymmetrischen Form konfiguriert ist, die im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf eine imaginäre Ebene ist, in der sich die Mittelachse des Stabes (4) befindet.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Betätigungseinrichtung (200) aufweist: einen Elektromotor (M), der bei seiner Erregung in Rotation versetzt wird, einen Untersetzungsmechanismus (201), der eine Drehzahl verringert, die vom Elektromotor (M) ausgegeben wird, und einen Umwandlungsmechanismus (202), der eine Rotationsbewegung des Untersetzungsmechanismus (201) in die lineare Bewegung des Stabes (4) umwandelt.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Untersetzungsmechanismus (201) aufweist: ein Antriebsseitenzahnrad (17), das durch den Elektromotor (M) bei der Rotation des Elektromotors (M) in Rotation versetzt wird, ein Zahnrad (18) der getriebenen Seite, das mit dem Antriebsseitenzahnrad (17) in Eingriff steht und durch das Antriebsseitenzahnrad (17) angetrieben wird, wobei der Umwandlungsmechanismus (202) aufweist: einen Nocken (21), der durch die Rotation des Zahnrades (18) der getriebenen Seite in Rotation versetzt wird und eine Nockennut (22) hat, die konfiguriert ist, um einem Bewegungsmuster des Ventils (1) zu entsprechen und ein Abtriebsglied (23), das in der Nockennut (22) beweglich aufgenommen ist, wobei der Stab (4) eine Stützwelle (24) aufweist, die das Abtriebsglied (23) drehbar stützt bzw. lagert, ein Endabschnitt des Stabes (4) mit dem Nocken (21) über das Abtriebsglied (23) und die Stützwelle (24) verbunden ist, und der andere Endabschnitt des Stabes (4) mit dem Ventil (1) verbunden ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Untersetzungsmechanismus (201) aufweist: ein Antriebsseitenzahnrad (17), das durch den Elektromotor (M) bei der Rotation des Elektromotors (M) in Rotation versetzt wird, ein Zahnrad (18) der getriebenen Seite, das mit dem Antriebsseitenzahnrad (17) in Eingriff steht und durch das Antriebsseitenzahnrad (17) angetrieben wird, und ein erstes Schwenklager (61), das vom Zahnrad (18) der getriebenen Seite nach außen vorsteht, und wobei der Umwandlungsmechanismus (202) aufweist: ein zweites Schwenklager (62), das mit dem Stab (4) verbunden ist und in eine gemeinsame Richtung vorsteht, die mit einer Vorstehrichtung des ersten Schwenklagers (61) gemeinsam ist, und einen Verbindungshebel (19), der einen Endabschnitt hat, der durch das erste Schwenklager (61) drehbar gelagert ist, und den anderen Endabschnitt hat, der durch das zweite Schwenklager (62) drehbar gelagert ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Abtriebsglied (23) aus einem magnetischen Material gefertigt ist, und der magnetische bewegliche Körper (7) einstückig am Stab (4) installiert ist, so dass der magnetische bewegliche Körper (7) das Abtriebsglied (23) in einer Axialrichtung der Stützwelle (24) überdeckt.
Die Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 16, wobei ein Bewegungspfad des Abtriebsgliedes (23), entlang von dem das Abtriebsglied (23) zum Zeitpunkt der Bewegung des Stabes (4) in Hubrichtung bewegt wird, einen Ort passiert, an dem der magnetische Fluss, der durch den ersten und zweiten Magneten (8a, 8b) erzeugt wird, nicht die magnetische Messfläche (20a) des Sensors (20) passiert, um null als die Dichte des magnetischen Flusses, die mit dem Sensor (20) gemessen wird, zu ergeben, und der Bewegungspfad des Abtriebsgliedes (23), entlang von dem das Abtriebsglied (23) zum Zeitpunkt der Bewegung des Stabes (4) in Hubrichtung bewegt wird, entlang einer imaginären Geraden (T) passiert, die sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes (4) erstreckt.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Sensor (20) einen Sensorchip (66) hat, der die magnetische Messfläche (20a) hat und in einer Baugruppe (67) verkapselt ist, die in einem im Wesentlichen abgeflachten rechteckigen Parallelepipedkörper konfiguriert ist, eine Größe der Baugruppe (67), die in einer senkrechten Richtung gemessen wird, die zur magnetischen Messfläche (20a) senkrecht ist, kürzer als eine Größe der Baugruppe (67) ist, die in einer Richtung gemessen wird, die parallel zur magnetischen Messfläche (20a) ist, und die senkrechte Richtung der Baugruppe (67) im Wesentlichen senkrecht zur Hubrichtung des Stabes (4) verläuft.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Sensor (20) einen Sensorchip (66) aufweist, der die magnetische Messfläche (20a) hat und in einer Baugruppe (67) verkapselt ist, die in einem im Wesentlichen abgeflachten rechteckigen Parallelepipedkörper konfiguriert ist, eine Größe der Baugruppe (67), die in einer senkrechten Richtung gemessen wird, die zur magnetischen Messfläche (20a) senkrecht ist, kürzer als eine Größe der Baugruppe (67) ist, die in einer Richtung gemessen wird, die parallel zur magnetischen Messfläche (20a) ist, und die senkrechte Richtung der Baugruppe (67) zur Hubrichtung des Stabes (4) im Wesentlichen parallel ist.
Die Ventilsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei eine Innenumfangsfläche des Stablagers (5) gekrümmt ist, so dass sich ein Innendurchmesser des Stablagers (5) von einem axialen mittleren Abschnitt des Stablagers (5) zu jedem der ersten und zweiten axialen Endabschnitte des Stablagers (5) in Axialrichtung progressiv erhöht.