DE102012222322A1 - Elektrische Betätigungsvorrichtung und Steuerventil mit der elektrischen Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Elektrische Betätigungsvorrichtung und Steuerventil mit der elektrischen Betätigungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine elektrische Betätigungsvorrichtung umfasst einen Gleichstrom(DC)-Motor (M), einen Drehzahluntersetzungsmechanismus (12–16) mit einem Eingangszahnrad (14), einem Zwischenzahnrad (15), einem Ausgangszahnrad (16) und einer Ausgangswelle (13), und einen Rückstellmechanismus (7, 8, 9). Der Rückstellmechanismus (7, 8, 9) umfasst ein erstes Federelement (7) und ein zweites Federelement (8, 9). Das erste Federelement (7) ist dazu ausgelegt, auf die Ausgangswelle (13) oder das Ausgangszahnrad (16) eine Federkraft aufzubringen, die einen beweglichen Körper (1) in eine Richtung spannt, so dass der bewegliche Körper (1) aus seiner Versetzungsposition in eine ursprüngliche Position zurückgeführt wird. Das zweite Federelement (8, 9) ist dazu ausgelegt, auf eine Motorwelle (11), das Eingangszahnrad (14) oder das Zwischenzahnrad (15) eine Federkraft aufzubringen, die den beweglichen Körper (1) in die Richtung spannt, so dass der bewegliche Körper (1) aus seiner Versetzungsposition in seine ursprüngliche Position zurückgeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine elektrische Betätigungsvorrichtung mit einem Rückstellmechanismus zum Zurückführen eines beweglichen Körpers, wie etwa eines Ventils, aus einer Versetzungsposition in eine ursprüngliche Position sowie auf ein Steuerventil mit der elektrischen Betätigungsvorrichtung.
  • Herkömmliche Technologien werden nachfolgend beschrieben. Herkömmlicherweise werden ein Ansaugdrosselventil, das einen Ansaugdurchlass, in dem durch einen Luftreiniger hindurch laufende Ansaugluft strömt, öffnet oder schließt, ein Abgasdrosselventil, das einen Abgasdurchlass, in dem aus dem Motor ausgestoßenes Abgas strömt, öffnet oder schließt, ein Abgasrückführungs(EGR)-Steuerventil, das einen Abgasrückführungsdurchlass, in dem von dem Abgasdurchlass zu dem Ansaugdurchlass zurückgeführtes EGR-Gas strömt, öffnet oder schließt, und so weiter, gegebenenfalls in einem Fahrzeug, wie etwa einem Automobil, mit einem Verbrennungsmotor (Motor) angeordnet (siehe z. B. Japanisches Patent Nr. 4793290 , JP-A-2009-002325 und JP-A-2004-153914 ). Wie in 6 veranschaulicht, umfassen Fluidsteuerventile, wie etwa das Ansaugdrosselventil, das Abgasdrosselventil und das EGR-Steuerventil, einen Ventilkörper 101 und ein Ventil 102. In einem Fluidsteuerventil, wie etwa dem herkömmlichen EGR-Steuerventil, wird zum Zweck der Verringerung einer Leckageströmungsrate von EGR-Gas in einem vollständig geschlossenen Ventilzustand eine ringförmige, vertiefte Furche 103 entlang des gesamten Umfangs einer äußeren Umfangsendoberfläche des Ventils 102 ausgebildet, und ein C-förmiger Dichtring 104 wird in diese vertiefte Furche 103 eingebracht. Wenn entsprechend das Ventil 102 vollständig geschlossen wird, ist eine äußere Umfangsoberfläche des Dichtrings 104 in gleitendem Kontakt mit einer inneren Umfangsoberfläche einer zylinderförmigen Düse 105, die an dem Ventilkörper 101 angebracht und befestigt ist. Infolgedessen kann eine Leckage von EGR-Gas durch einen Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Dichtrings 104 und der inneren Umfangsoberfläche der Düse 105 verhindert werden.
  • Eine elektrische Betätigungsvorrichtung, die eine drehbare Welle des Ventils 102 unter Verwendung der Energie (des Drehmoments) von einem Gleichstrom(DC)-Motor M dreht, wird als eine Ventilantriebseinheit eingesetzt, die das Ventil 102 des Fluidsteuerventils antreibt, d. h. eine Betätigungsvorrichtung, die das Ventil 102 öffnet oder schließt. Wie in den 6 und 7 veranschaulicht, umfasst die elektrische Betätigungsvorrichtung den DC-Motor M, der eine Energie (ein Drehmoment) erzeugt, die das Ventil 102 in einer Ventilöffnungsrichtung treibt, einen Verlangsamungs- bzw. Drehzahluntersetzungsmechanismus, der die Drehung dieses DC-Motors M in zwei Stufen verringert, eine Rückstellfeder 106, die eine Federkraft erzeugt, die das Ventil 102 in eine Richtung treibt, so dass das Ventil 102 aus seiner Ventilöffnungsposition in eine vollständig geschlossene Ventilposition zurückgeführt wird, und eine Sensorabdeckung 107, die einen Aufnahmeraum für den Drehzahluntersetzungsmechanismus zwischen dem Ventilkörper 101 und der Abdeckung 107 definiert. Der DC-Motor M ist in einem Motorgehäuse 108, das eine zylinderförmige Form mit einem integral mit dem Ventilkörper 101 ausgebildeten Boden aufweist, aufgenommen und gehalten. Dieser DC-Motor M ist ein Gleichstrom(DC)-Motor mit einer Bürste, der einen Stator, in dem Permanentmagnete (Feldmagnete) 111, 112 angeordnet sind, einen Rotor (Anker), der radial innerhalb dieses Stators mit einem vorbestimmten Zwischenraum dazwischen drehbar angeordnet ist, und Bürsten 121, 122, die diesem Anker Leistung zuführen, umfasst.
  • Der Stator des DC-Motors M umfasst ein zylinderförmiges Joch 110 mit einer zylinderförmigen Form mit einem Boden, der den Anker in seiner Umfangsrichtung umgibt, und die Feldmagnete 111, 112, die auf einer inneren Umfangsoberfläche dieses zylinderförmigen Jochs 110 befestigt sind. Der Anker des DC-Motors M umfasst eine sich in der Richtung der Drehachse erstreckende Motorwelle 113, einen auf dieser Motorwelle 113 befestigen Rotorkern (Ankerkern) 114, eine um diesen Rotorkern 114 gewickelte Rotorspule (Mehrphasenankerspule) und einen auf der Motorwelle 113 befestigten Kommutator 115. Auf einem äußeren Umfangsbereich des Rotorkerns 114 sind Zähne vorgesehen, die radial in Richtung zu einer inneren Umfangsoberfläche des Stators hin hervorstehen.
  • Der Drehzahluntersetzungsmechanismus umfasst eine parallel zu der Motorwelle 113 des DC-Motors M angeordnete Zwischenzahnradwelle 131, eine mit dem Ventil 102 in einer integral drehbaren Weise verbundene Ausgangswelle 132, ein an der Motorwelle 113 des DC-Motors M befestigtes Motorzahnrad 133, ein um die Zwischenzahnradwelle 131 drehbares Zwischenzahnrad 134 und ein an der Ausgangswelle 132 befestigtes Ausgangszahnrad 135. Ein Rückstellmechanismus mit der Rückstellfeder 106, die ein Hauptbestandteil davon ist, ist auf einer Rückseite (Ausgangsseite) des letzten Kraft erhöhenden Schritts (des letzten Untersetzungszahnradschritts) des Ventils 102 in der elektrischen Betätigungsvorrichtung, die aus dem DC-Motor M mit den Feldmagneten 111, 112, dem Kommutator 115, den Bürsten 121, 122 und dem Drehzahluntersetzungsmechanismus gebildet ist, angeordnet. Insbesondere ist ein Ende der Rückstellfeder 106 in Eingriff mit einem Federsitzteil des Ausgangszahnrads 135, und das andere Ende der Rückstellfeder 106 ist in Eingriff mit einem Federsitzteil des Ventilkörpers 101. Die Rückstellfeder 106 ist so angeordnet, dass sie die Ausgangswelle 132 des Drehzahluntersetzungsmechanismus, ein zylinderförmiges Zwischenteil 141 des Ausgangszahnrads 135 und ein zylinderförmiges Zwischenteil 142 des Ventilkörpers 101 spiralförmig umgibt.
  • In dem herkömmlichen Fluidsteuerventil, insbesondere dem Abgasdrosselventil und dem EGR-Steuerventil, ist das Ventil 102 in einem Durchlass aufgenommen, durch den Abgas strömt, das Abgaspartikel (Feststoffe: PM), wie etwa Verbrennungsrückstände und Kohlenstoff, enthält. Wenn also fremde Substanzen, wie etwa die Abgaspartikel, auf einer Oberfläche des Ventils 102 des Fluidsteuerventils, der Oberfläche des Dichtrings 104 oder der inneren Umfangsoberfläche der Düse 105 anhaften und dabei Ablagerungen ausbilden, dann werden diese Ablagerungen in einem kleinen Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Dichtrings 104 und der inneren Umfangsoberfläche der Düse 105 angreifen, so dass das Ventil 102 fest angeheftet (festgeklemmt) wird. Um also mit der Anhaftung aufgrund der Ablagerungen zurecht zu kommen, ist es erforderlich, an der Ausgangswelle 132 des in einer integral drehbaren Weise mit dem Ventil 102 verbundenen Drehzahluntersetzungsmechanismus ein großes Drehmoment zu erzeugen. Zu diesem Zweck muss ein Untersetzungsverhältnis der Ausgangswelle 132 des Drehzahluntersetzungsmechanismus der elektrischen Betätigungsvorrichtung und des an dieser Ausgangswelle 132 befestigten Ventils 102 groß ausgelegt werden.
  • Der DC-Motor mit der Bürste, der den Stator, in dem die Feldmagnete 111, 112 auf einer inneren Umfangsoberfläche des zylinderförmigen Jochs 110 mit einer zylinderförmigen Form mit einem Boden befestigt sind, den Anker, der relativ zu diesem Stator drehbar gelagert ist, und die Bürsten 121, 122, die der Armaturspule dieser Armatur Leistung zuführen, aufweist, wird für den DC-Motor M verwendet, der die Energie zum Treiben des Ventils 102, das ein Ventilelement des Fluidsteuerventils ist, erzeugt. Der Kommutator 115, der mit der Armaturspule elektrische verbunden ist, ist in Druckkontakt mit den Bürsten 121, 122 zur Leistungszuführung, und über diese Bürsten 121, 122 wird der Ankerspule ein Gleichstrom zugeführt. Beim Zuführen des Gleichstroms zur Ankerspule wird ein magnetisches Feld ausgebildet, und die Armatur dreht sich aufgrund der magnetischen Anziehung und Abstoßung, die zwischen diesem Magnetfeld und den Feldmagneten 111, 112 erzeugt wird.
  • In dem DC-Motor M wird die magnetische Anziehungskraft zwischen den Feldmagneten 111, 112 und dem Anker erzeugt, und diese magnetische Anziehungskraft wird zu einer magnetischen Widerstandsfluktuation gegen die Drehung des Ankers, so dass ein Rastmoment in der Motorwelle 113 erzeugt wird. Weil dieses Rastmoment Vibration und Geräusch verursacht, kann das Rastmoment klein ausgelegt werden. Jedoch in dem Fall, wo die das Ventil 102 antreibende elektrische Betätigungsvorrichtung aus dem DC-Motor M und dem Drehzahluntersetzungsmechanismus besteht, wird die Motorwelle 113 mit einer Drehungleichförmigkeit durch eine Fluktuation (Drehmomentfluktuation) des Ausgangsdrehmoments des DC-Motors M gedreht, und zwar infolge des Rastmoments zwischen den Feldmagneten 111, 112 und dem Anker.
  • Wenn das Untersetzungsverhältnis der Ausgangswelle 132, des Drehzahluntersetzungsmechanismus und des an dieser Ausgangswelle 132 befestigten Ventils 102 groß ausgelegt wird, um an der Ausgangswelle 132 des Drehzahluntersetzungsmechanismus aus dem oben genannten Grund das große Drehmoment zu erzeugen, dann vergrößert (verstärkt) sich die Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) in der Ausgangswelle 132 des Drehzahluntersetzungsmechanismus aufgrund des Rastmoments des DC-Motors M um den Betrag des Untersetzungsverhältnisses. Wenn die Drehungleichförmigkeit der Motorwelle 113 auf die Ausgangswelle 132 des Drehzahluntersetzungsmechanismus übertragen wird, dann gleiten eingreifende Teile zwischen dem Zwischenzahnrad 134 und dem Ausgangszahnrad 135 aufeinander und dadurch wird die Zahnradabnutzung vergrößert (schreitet diese fort). Ferner neigt die Drehmomentfluktuation aufgrund des Rastmoments in der Ausgangswelle 132 des Drehzahluntersetzungsmechanismus dazu, vergrößert (verstärkt) zu werden, und zwar durch eine Verringerung der Energieübertragungseffizienz zwischen dem Zwischenzahnrad 134 und dem Ausgangszahnrad 135 aufgrund der Zahnradabnutzung zwischen dem Zwischenzahnrad 134 und dem Ausgangszahnrad 135 über die langfristige Dauernutzung des Drehzahluntersetzungsmechanismus.
  • Wenn das Ventil 102 in einer vorbestimmten Ventilöffnungsposition in dem Fluidsteuerventil positioniert ist, dann muss eine Reaktionskraft (Federdrehmoment) der Rückstellfeder 106 groß ausgelegt werden, um die Zuverlässigkeit der Rückführung des Ventils 102 aus der Ventilöffnungsposition in eine vollständig geschlossene Position, die eine ursprüngliche Position ist, zu verbessern. Wenn jedoch das Federdrehmoment der Rückstellfeder 106 größer als der derzeitige Zustand ausgelegt wird, dann verringert sich das von der Ausgangswelle 132 des Drehzahluntersetzungsmechanismus erzeugte Drehmoment. Folglich steigt die Zahnradabnutzung entsprechend einer Lastzunahme, und die Energieübertragungseffizienz zwischen dem Zwischenzahnrad 134 und dem Ausgangszahnrad 135 wird dadurch herabgesetzt. Daher muss zum Zweck der Begrenzung der Verringerung der Energieübertragungseffizienz zwischen dem Zwischenzahnrad 134 und dem Ausgangszahnrad 135 ein teures Material, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, als ein Material der Ausgangswelle 135 verwendet werden, um das Fortschreiten der Zahnradabnutzung zwischen dem Zwischenzahnrad 134 und dem Ausgangszahnrad 135 zu begrenzen.
  • Nichtsdestotrotz, wenn ein teures Material, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, als das Material des Untersetzungszahnrads verwendet wird, dann kommt das Thema der Zunahme der Stückkosten des Drehzahluntersetzungsmechanismus und auch der elektrischen Betätigungsvorrichtung auf.
  • Die vorliegende Offenbarung richtet sich zumindest auf eines der oben genannten Probleme.
  • Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Betätigungsvorrichtung, die eine Übertragung der Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) auf eine Ausgangswelle eines Drehzahluntersetzungsmechanismus aufgrund eines Rastmoments, das in einer Motorwelle eines Gleichstrommotors erzeugt wird, begrenzt, ohne ein teueres Material zu verwenden, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, und ein Steuerventil mit der elektrischen Betätigungsvorrichtung bereitzustellen. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Betätigungsvorrichtung, die das Fortschreiten der Zahnradabnutzung eines Zwischenzahnrads und eines Ausgangszahnrads eines Drehzahluntersetzungsmechanismus begrenzt, ohne ein teures Material zu verwenden, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, und ein Steuerventil mit der elektrischen Betätigungsvorrichtung bereitzustellen.
  • Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Offenbarung wird eine elektrische Betätigungsvorrichtung zum Antreiben eines beweglichen Körpers bereitgestellt. Die elektrische Betätigungsvorrichtung umfasst einen Gleichstrom(DC)-Motor, einen Drehzahluntersetzungsmechanismus und einen Rückstellmechanismus. Der DC-Motor ist dazu ausgelegt, eine Energie zu erzeugen, die den beweglichen Körper in seiner Bewegungsrichtung antreibt. Der Drehzahluntersetzungsmechanismus umfasst ein Eingangszahnrad, ein Zwischenzahnrad, ein Ausgangszahnrad und eine Ausgangswelle. Das Eingangszahnrad ist an einer Motorwelle des DC-Motors befestigt. Das Zwischenzahnrad wird in Eingriff mit dem Eingangszahnrad gedreht. Das Ausgangszahnrad wird in Eingriff mit dem Zwischenzahnrad gedreht. Die Ausgangswelle ist mit dem Ausgangszahnrad gekoppelt, so dass sie integral mit dem Ausgangszahnrad drehbar ist. Der Drehzahluntersetzungsmechanismus ist dazu ausgelegt, eine Drehung der Motorwelle zu untersetzen und die untersetzte Drehung auf die Ausgangswelle zu übertragen. Der Rückstellmechanismus umfasst ein erstes Federelement und ein zweites Federelement. Das erste Federelement ist dazu ausgelegt, auf die Ausgangswelle oder das Ausgangszahnrad eine Federkraft aufzubringen, die den beweglichen Körper in eine Richtung treibt, so dass der bewegliche Körper aus seiner Versetzungsposition in seine ursprüngliche Position zurückgeführt wird. Das zweite Federelement ist dazu ausgebildet, auf die Motorwelle, das Eingangszahnrad oder das Zwischenzahnrad eine Federkraft aufzubringen, die den beweglichen Körper in die Richtung treibt, so dass der bewegliche Körper aus seiner Versetzungsposition in seine ursprüngliche Position zurückgeführt wird.
  • Zur Lösung der Aufgabe der vorliegenden Offenbarung wird auch ein Steuerventil mit der elektrischen Betätigungsvorrichtung, einem Gehäuse und dem beweglichen Körper bereitgestellt. Das Gehäuse definiert einen Strömungsdurchlass, durch den ein Fluid strömt. Der bewegliche Körper ist ein Ventil, das dazu ausgelegt ist, den Strömungsdurchlass zu öffnen oder zu schließen. Der DC-Motor ist dazu ausgelegt, eine Energie zu erzeugen, die das Ventil in seine Öffnungsrichtung antreibt.
  • Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher. Für die Figuren gilt:
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein EGR-Steuerventil gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die das EGR-Steuerventil der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 3 ist eine Vorderansicht, die eine spiralförmige Feder gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die ein EGR-Steuerventil gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 5 ist eine Vorderansicht, die eine spiralförmige Feder gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht;
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein bereits früher vorgeschlagenes EGR-Steuerventil veranschaulicht; und
  • 7 ist eine Querschnittsansicht, die eine bereits früher vorgeschlagene elektrische Betätigungsvorrichtung veranschaulicht.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der vorliegenden Offenbarung wird ein Rückstellmechanismus, der einen beweglichen Körper, wie etwa ein Ventil, von einer Versetzungsposition in eine ursprüngliche Position zurückführt, durch ein erstes Federelement, das eine Federkraft auf eine Ausgangswelle oder ein Ausgangszahnrad eines Drehzahluntersetzungsmechanismus gibt, und ein zweites Federelement, das eine Federkraft auf eine Motorwelle, ein Eingangszahnrad oder ein Zwischenzahnrad gibt, ausgebildet. Entsprechend wird eine Übertragung einer Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) aufgrund eines in der Motorwelle eines Gleichstrommotors erzeugten Rastmoments auf die Ausgangswelle des Drehzahluntersetzungsmechanismus begrenzt, ohne ein teures Material zu verwenden, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist. Ferner wird ein Fortschreiten des Zahnradverschleißes des Zwischenzahnrads und des Ausgangszahnrads des Drehzahluntersetzungsmechanismus begrenzt, ohne ein teures Material zu verwenden, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Ein Aufbau einer ersten Ausführungsform wird im Folgenden beschrieben. Die 1 bis 3 veranschaulichen die erste Ausführungsform. Die 1 und 2 veranschaulichen ein EGR-Steuerventil und 3 veranschaulicht einen Hauptbereich (Spiralfeder) eines Rückstellmechanismus einer elektrischen Betätigungsvorrichtung.
  • Eine Steuervorrichtung (Motorsteuersystem) eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Abgasrückführungssystem (EGR-System), das EGR-Gas, das ein Teil des von dem Verbrennungsmotor für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors (Motors), wie etwa eines Dieselmotors, ausgestoßenen Abgases ist, von einem Abgasrohr zu einem Ansaugrohr rezirkuliert (zurückgeführt). Das Motorsteuersystem wird als ein Abgasreinigungssystem verwendet, das von dem Motor ausgestoßenes Abgas reinigt. Das EGR-System umfasst ein Abgassteuerventil (im Folgenden als ein EGR-Steuerventil bezeichnet), das einen Abgasrückführungsdurchlass (EGR-Gasdurchlass), durch den EGR-Gas von einem Abgasdurchlass zu einem Ansaugdurchlass rezirkuliert (zurückgeführt) wird, öffnet oder schließt, und ein Motorsteuergerät (elektrisches Steuergerät: ECU), das einen Öffnungsgrad des EGR-Steuerventils entsprechend einer Betriebsbedingung des Motors variabel steuert. Die ECU ist dazu ausgelegt, die Steuerung des EGR-Steuerventils im Zusammenhang mit Systemen, wie etwa einem Ansaugluftdrosselgerät (Ansaugdrosselventil, das den Ansaugdurchlass des Motors öffnet oder schließt) und einem Abgasdrosselgerät (Abgasdrosselventil, das den Abgasdurchlass des Motors öffnet oder schließt) durchzuführen.
  • Ein Mehrzylinderdieselmotor mit mehr als einem Zylinder wird als der Motor der vorliegenden Ausführungsform verwendet. Alternativ dazu ist der Motor der vorliegenden Ausführungsform nicht auf einen Mehrzylinderdieselmotor beschränkt, sondern es kann ein Mehrzylinderbenzinmotor verwendet werden. Der Motor ist in einem Motorraum eines Fahrzeugs, wie etwa ein Automobil, zusammen mit dem EGR-System und einem Kraftstoffzufuhrsystem angeordnet. Der Motor umfasst das Ansaugrohr (Luftansaugkanal), das den Ansaugdurchlass definiert, durch den die durch einen Luftreiniger und einen Drosselkörper hindurch laufende Ansaugluft, die in die Brennkammer für jeden Zylinder zu saugen ist, strömt, und das Abgasrohr (Abgaskanal), das den Abgasdurchlass definiert, durch den das aus der Brennkammer für jeden Zylinder ausgestoßene Abgas nach außen ausgestoßen wird.
  • Das Abgasrohr und das Ansaugrohr sind durch ein Abgasrückführungsrohr (EGR-Gasrohr), das den EGR-Gasdurchlass definiert, miteinander verbunden. Ein stromaufwärtiger Endabschnitt des EGR-Gasrohrs ist mit einem EGR-Gasabzweigbereich des Abgasrohrs verbunden und ein stromabwärtiger Endbereich des EGR-Gasrohrs ist mit einem EGR-Gaszusammenführungsbereich des Ansaugrohrs verbunden. Das EGR-Steuerventil, das durch seine Öffnungs- und Verschließfunktion eine Durchflussrate des durch den EGR-Gasdurchlass strömenden EGR-Gases steuert, und eine EGR-Kühleinrichtung, die Wärmeenergie des EGR-Gases mit einem Kühlmittel austauscht, um das EGR-Gas abzukühlen, sind in dem EGR-Gasrohr bereitgestellt. Wie oben beschrieben, ist das EGR-System aus dem EGR-Gasrohr, dem EGR-Steuerventil, der EGR-Kühleinrichtung und der ECU aufgebaut. Wenn in diesem EGR-System das EGR-Steuerventil offen ist, wird ein Teil des von dem Motor ausgestoßenen Abgases als das EGR-Gas durch das EGR-Gasrohr in den Ansaugdurchlass zurückgeführt. Ferner muss die EGR-Kühleinrichtung nicht bereitgestellt werden.
  • Einzelheiten des EGR-Steuerventils der vorliegenden Ausführungsform werden mit Verweis auf die 1 bis 3 kurz erläutert. Das EGR-Steuerventil ist ein Steuerventil für die Menge des zurückgeführten EGR-Gases (Abgassteuerventil), das eine EGR-Rate steuert, die ein Verhältnis EGR-Gasmenge zu der gesamten Durchflussrate der zu der Brennkammer für jeden Zylinder des Motors zugeführten Ansaugluft (frisch eingesaugte Luft) ist. Das EGR-Steuerventil umfasst ein Gehäuse, das mit einem Bereich auf halbem Wege des EGR-Gasrohrs verbunden ist, ein aus Metall hergestelltes EGR-Ventil 1, das in diesem Gehäuse drehbar aufgenommen ist, einen aus Metall hergestellten Dichtring 3, der in eine auf einer äußeren Umfangsendoberfläche dieses EGR-Ventils 1 ausgebildeten Dichtringfurche (ringförmige Furche) 2 eingebracht ist, und eine Betätigungsvorrichtung, die einen Öffnungsgrad des EGR-Ventils 1 verändert.
  • Das Gehäuse umfasst einen aus Metall hergestellten Ventilkörper 4, eine aus Metall hergestellte Düse 5 und eine aus Kunstharz hergestellte Sensorabdeckung 6. Das EGR-Ventil 1 und der Dichtring 3 sind in den Ventilkörper 4 und der Düse 5 aufgenommen. Der Ventilkörper 4 umfasst einen Aufnahmeraum, der die zwischen dem Ventilkörper 4 und der Sensorabdeckung 6 ausgebildete Betätigungsvorrichtung aufnimmt. In dem EGR-Steuerventil wird eine elektrische Betätigungsvorrichtung mit einem Gleichstrom(DC)-Motor M und einem Zahnraduntersetzungsmechanismus (im Folgenden als der Drehzahluntersetzungsmechanismus bezeichnet) als eine Ventilantriebseinheit, die das EGR-Ventil 1 treibt, verwendet, d. h. eine Betätigungsvorrichtung, die das EGR-Ventil 1 öffnet oder schließt. Der DC-Motor M, der eine Energiequelle dieser elektrischen Betätigungsvorrichtung ist, ist mit einer in dem Fahrzeug, wie etwa einem Automobil, angeordneten Batterie über eine von der ECU elektronisch gesteuerte Motortreiberschaltung elektrisch verbunden.
  • Die elektrische Betätigungsvorrichtung umfasst den DC-Motor M, den Verlangsamungs- bzw. Drehzahluntersetzungsmechanismus und einen Rückstellmechanismus. Dieser Rückstellmechanismus umfasst eine Rückstellfeder 7 und eine Spiralfeder 8. Der DC-Motor M umfasst einen inneren Rotor (Anker) 30, der eine sich in einer axialen Richtung (im Folgenden als eine Drehachsenrichtung bezeichnet) erstreckende Motorwelle 11, einen zylinderförmigen Stator, der diesen Anker in seiner Umfangsrichtung (Motorumfangsrichtung) umringt, und ein Paar Versorgungsbürsten (erste und zweite Bürsten), die von einem an diesem Stator befestigten Bürstenhalter aufgenommen und gehalten werden.
  • Der Drehzahluntersetzungsmechanismus umfasst eine Zwischenzahnradwelle (Zwischenwelle) 12, die parallel zu der Motorwelle 11 des DC-Motors M angeordnet ist, eine Ausgangswelle (eine Ausgangszahnradwelle, einen Ventilschaft) 13, die in einer integral drehbaren Weise mit dem EGR-Ventil 1 verbunden ist, und drei erste bis dritte Untersetzungszahnräder, die sich in Synchronisation mit der Motorwelle 11 drehen. Die drei der ersten bis dritten Untersetzungszahnräder umfassen ein aus Metall hergestelltes Ritzel (ein Eingangszahnrad, ein Motorzahnrad) 14, ein aus Metall hergestelltes Zwischenzahnrad 15 und ein aus Metall hergestelltes letztes Zahnrad (ein Ausgangszahnrad, ein Ventilzahnrad) 16. Die drei ersten bis dritten Untersetzungszahnräder sind in einem Untersetzungsgetriebeaufnahmeraum, der zwischen einem Getriebegehäuse 17 und der integral mit dem Ventilkörper 4 ausgebildeten Sensorabdeckung 6 ausgebildet ist, drehbar aufgenommen. Ferner werden Einzelheiten der elektrischen Betätigungsvorrichtung weiter unten besprochen.
  • Einzelheiten des EGR-Ventils 1 der vorliegenden Ausführungsform werden mit Verweis auf die 1 und 2 kurz beschrieben. Das EGR-Ventil 1 ist aus einem Eisensystemmetall, wie etwa rostfreiem Stahl, in einer Scheibenform ausgebildet. Das EGR-Ventil 1 ist an einem Endbereich (erster hervorstehender Bereich) der Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus in ihrer Drehachsenrichtung angeschweißt und befestigt. Die ringförmige Dichtringfurche 2 ist durchgängig auf der äußeren Umfangsendoberfläche des EGR-Ventils 1 in einer Umfangsrichtung des Ventils 1 ausgebildet. Der C-förmige Dichtring 3 ist in dieser Dichtringfurche 2 angebracht.
  • Der Dichtring 3 ist aus einem Eisensystemmetal, wie etwa rostfreiem Stahl, in einer kreisförmigen Ringform ausgebildet. Dieser Dichtring 3 umfasst einen vorbestimmten Aussparungsraum (geschlossener Zwischenraum) zwischen seinen beiden Endflächen in der Umfangsrichtung hinsichtlich seiner Befestigung an der Dichtringfurche 2 des EGR-Ventils 1 oder zur Vorbereitung auf eine Ausdehnung und Zusammenziehung des Dichtrings 3 aufgrund eines thermischen Ausdehnungsunterschieds zwischen der Düse 5 und dem Dichtring 3. Eine äußere Umfangsoberfläche (Gleitbereich), die auf einer Innendurchmesseroberfläche der Düse 5 (Ventilsitzoberfläche) enganliegend befestigt werden kann, ist auf einer radialen äußeren Endfläche des Dichtrings 3 bereitgestellt. Kanten des gleitenden Bereichs dieses Dichtrings 3 auf dessen beiden Seiten in der Axialrichtung können in einer angeschrägten Form oder einer runden Form abgefast sein, um den Öffnungs- und Schließvorgang des EGR-Ventils 1 zu erleichtern.
  • Ein äußerer Umfangsseitenbereich des Dichtrings 3 ragt radial nach außen von der äußeren Umfangsendoberfläche des EGR-Ventils 1 vor, und ein innerer Umfangsseitenbereich des Dichtrings 3 ist in der Dichtringfurche 2 eingebracht und gehalten, so dass er in der Dichtringfurche 2 in der radialen Richtung, axialen Richtung und Umfangsrichtung bewegbar ist. Entsprechend ist das EGR-Steuerventil der vorliegenden Ausführungsform dazu ausgelegt, einen zwischen der Ventilsitzoberfläche der Düse 5 und der äußeren Umfangsendoberfläche des EGR-Ventils 1 ausgebildeten, ringförmigen Zwischenraum enganliegend abzudecken (luftdicht abzudichten) und zwar mittels der Spannung des Dichtrings 3 in der radialen Richtung (Richtung der Durchmesserzunahme), die senkrecht zu der axialen Richtung des in der Dichtringfurche 2 des EGR-Ventils 1 angebrachten Dichtrings 3 ist, wenn der Motor abgestellt wird oder wenn EGR-Gas nicht zugeführt wird (zur EGR-Verschlusszeit).
  • Der Ventilkörper 4 ist integral aus einem Aluminiumsystemmetall, wie etwa eine Aluminiumlegierung, ausgebildet. Eine zylinderförmige Lagerbüchse 21, die einen Zwischenbereich der Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus in seiner Umfangsrichtung umgibt, ein zylinderförmiger Düsenhalter 22, der die Düse 5 in ihrer Umfangsrichtung umgibt, und eine Abstützung 23, die an einem Kopplungsflansch des Ansaugrohrs, des Abgasrohrs oder des EGR-Gasrohrs über eine Schraube befestigt ist, sind für diesen Ventilkörper 4 integral bereitgestellt. Ein Lagerloch, durch das der Zwischenbereich der Ausgangswelle 13 in ihrer Drehachsenrichtung verläuft, ist innerhalb der Lagerbüchse 21 ausgebildet. Lagerelemente (eine Staubdichtung 24, eine Hülse 25, eine Öldichtung 26 und ein Kugellager 27) sind in diesem Lagerloch gehalten. Die Düse 5 zum Schutz des Ventilkörpers 4 vor der Hitze des EGR-Gases ist in dem Düsenhalter 22 angebracht und gehalten.
  • Die Düse 5 ist in einer zylinderförmigen Form aus einem Eisensystemmetall, wie etwa rostfreiem Stahl, ausgebildet. Die Ventilsitzoberfläche, mit der die äußere Umfangsoberfläche (Gleitbereich) des in der Dichtringfurche 2 des EGR-Ventils 1 angebrachten Dichtrings 3 in gleitendem Kontakt ist, ist auf einer inneren Umfangsoberfläche dieser Düse 5 bereitgestellt. Durchlasslöcher 31 bis 33, die mit der Brennkammer für jeden Zylinder des Motors kommunizieren, sind jeweils innerhalb des Ventilkörpers 4 und der Düse 5 ausgebildet. Diese Durchlasslöcher 31 bis 33 sind die EGR-Gasdurchlässe, durch die EGR-Gas aus dem EGR-Gasabzweigbereich des Abgasrohrs zu dem EGR-Gaszusammenführungsbereich des Ansaugrohrs zurückströmt.
  • Einzelheiten der elektrischen Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform werden mit Verweis auf die 1 bis 3 beschrieben. Die elektrische Betätigungsvorrichtung umfasst den DC-Motor M, der Energie erzeugt, die das EGR-Ventil 1 bei Zufuhr von elektrischer Leistung antreibt, den Drehzahluntersetzungsmechanismus (Energieübertragungsmechanismus), der die Drehung dieses DC-Motors M in zwei Stufen untersetzt und die Drehung auf die Ausgangswelle 13 überträgt, den Rückstellmechanismus, der das EGR-Ventil 1 von einer vorbestimmten Ventilöffnungsposition in eine vollständig geschlossene Position zurückführt, und eine Drehwinkel(EGR-Öffnungsgrad)-Detektionseinrichtung, die einen Drehwinkel (Öffnungsgrad) des EGR-Ventils 1 detektiert.
  • Der DC-Motor M ist in einem Motorgehäuse 24 mit einer zylinderförmigen Form mit einem integral mit dem Ventilkörper 4 ausgebildeten Boden aufgenommen und gehalten. Dieser DC-Motor M ist in dem Motorgehäuse 34 gestützt und befestigt, indem mittels einer Schraube oder dergleichen ein an einer Vorderseite eines zylinderförmigen Jochs 35 befestigter Vorderbügel 36 an einem Öffnungsumfangsrandbereich einer Motoreinsetzöffnung des Motorgehäuses 34 festgemacht wird. Der DC-Motor M ist ein DC-Motor mit einer Bürste, in dem ein innerer Rotor 30 auf einer inneren Umfangsseite eines äußeren Stators angeordnet ist, so dass er relativ zu diesem drehbar ist. Der DC-Motor M umfasst den Anker mit der sich gerade in der Drehachsenrichtung erstreckenden Motorwelle 11, den zylinderförmigen Stator, der diesen Anker in seiner Umfangsrichtung (Motorumfangsrichtung) umgibt, und das Paar von (ersten und zweiten) Bürsten, die in Druckkontakt mit dem an der Motorwelle 11 befestigten Kommutator sind.
  • Der Stator umfasst das Joch 35 mit einer zylinderförmigen Form mit einem Boden und Permanentmagnete (Feldmagnete), die auf einer inneren Umfangsoberfläche dieses zylinderförmigen Jochs 35 befestigt sind. Das Paar der (ersten und zweiten) Bürsten ist in Abständen von 180° in der Motorumfangsrichtung und so, dass sie einander gegenüberstehen, angeordnet. Die erste Bürste ist mit einer positiven Elektrodenseite (VCC-Seite) einer externen Leistungsquelle (Batterie) über eine elektrische Stromzuführung verbunden. Die zweite Bürste ist mit einer negativen Elektrodenseite (Erdseite, GND-Seite) der externen Leistungsquelle (Batterie) über eine elektrische Stromzuführung verbunden.
  • Der Anker ist radial innerhalb des Stators mit einem vorbestimmten Zwischenraum dazwischen angeordnet. Dieser Anker umfasst die Motorwelle 11, die durch entsprechende Lagertragebereiche (Lagerhalter) des zylinderförmigen Jochs 35 und den Vorderbügel 36 durch Wellenlager (Lager) drehbar abgestützt ist, einen Ankerkern, der durch Übereinanderstapeln von magnetischen Stahlplatten in der Drehachsenrichtung dieser Motorwelle 11 ausgebildet ist, eine Ankerwicklung (Ankerspule), die auf diesem Ankerkern gewickelt ist, und den Kommutator, mit dem das Paar der (ersten und zweiten) Bürsten in Druckkontakt ist.
  • Der Ankerkern ist unter Verwendung eines laminierten Eisenkerns ausgebildet und umfasst eines Passbereichs, der auf dem äußeren Umkreis der Motorwelle 11 aufgepresst ist und eine zylinderförmige Form (oder eine gewinkelte zylinderförmige Form) aufweist, und Zähne, die aus einer äußeren Umfangsoberfläche dieses Passbereichs hervorstehen. Die Zähne sind in gleichförmigen Abständen auf der äußeren Umfangsoberfläche dieses Passbereichs in dessen Umfangsrichtung angeordnet. Die Zähne umfassen einen Zahnwicklungsbereich, der von der äußeren Umfangsoberfläche des Passbereichs des Armaturenkerns radial nach außen bezüglich des Ankers hervorsteht, und einen magnetischen Polbereich der Zähne, der sich auf beiden Seiten in der Motorumfangsrichtung von einem äußeren Umfangsende dieses Zahnwicklungsbereichs erstreckt. Eine äußere Umfangsoberfläche dieses magnetischen Polbereichs der Zähne ist gegenüberliegend zu einer inneren Umfangsoberfläche des Stators.
  • Eine Durchgangsbohrung bzw. ein Durchgangsloch, das durch den Passbereich in seiner Drehachsenrichtung hindurch verläuft, ist in einem mittleren Bereich des Passbereichs des Ankerkerns ausgebildet. Die Motorwelle 11 ist an diesem Durchgangsloch befestigt. Schlitze, die jede Phasenspule der Ankerwicklung aufnehmen, sind zwischen den entsprechenden, in der Umfangsrichtung des Ankerkerns zueinander benachbarten Zähnen ausgebildet. Die Ankerwicklung wird durch ein konzentriertes Wickelverfahren um die Zahnwicklungsbereiche der Zähne gewickelt und besteht aus Multiphasen von jeder in den Schlitzen aufgenommen Phasenspule. Jede Phasenspule ist außerhalb des Zahnwicklungsbereichs über einen Isolator gewickelt.
  • Der Drehzahluntersetzungsmechanismus umfasst die Zwischenzahnradwelle 12, die parallel zu der Motorwelle 11 des DC-Motors M ausgebildet ist, die Ausgangswelle 13, die parallel zu der Motorwelle 11 und der Zwischenzahnradwelle 12 angeordnet ist, das Ritzel 14, das auf dem äußeren Umfang der Motorwelle 11 aufgepresst und befestigt ist, das Zwischenzahnrad 15, das sich in Eingriff mit diesem Ritzel 14 dreht, und das letzte Zahnrad 16, das in Eingriff mit diesem Zwischenzahnrad 15 dreht. Die Zwischenzahnradwelle 12 ist integral in einer zylinderförmigen Form (Rundstabform) aus einem Eisensystemmetall, wie etwa rostfreier Stahl, (oder einem Nicht-Eisensystemmetall) ausgebildet. Ein Ende dieser Zwischenzahnradwelle 12 in ihrer axialen Richtung ist in einer Anbringvertiefung 37 des Ventilkörpers 4 eingepresst (befestigt). Das andere Ende der Zwischenzahnradwelle 12 in der axialen Richtung ist in einer Passvertiefung 38 der Sensorabdeckung 6 eingebracht.
  • Die Ausgangswelle 13 ist integral in einer zylinderförmigen Form (Rundstabform) aus einem Eisensystemmetall, wie etwa rostfreier Stahl, (oder einem Nicht-Eisensystemmetall) ausgebildet. Diese Ausgangswelle 13 ist in der Lagerbüchse 21 des Ventilkörpers 4 drehbar aufgenommen. Der erste hervorstehende Bereich, der aus einer offenen Endoberfläche des Lagerlochs der Lagerbüchse 21 in die Durchlasslöcher 32, 33 hinausragt, ist an einem Endbereich der Ausgangswelle 13 in ihrer Drehachsenrichtung bereitgestellt. Das EGR-Ventil 1 ist an dem ersten hervorstehenden Bereich angeschweißt und befestigt. Ein zweiter hervorstehender Bereich, der von einer offenen Endoberfläche der Lagerbüchse 21 des Ventilkörpers 4 in den Aufnahmeraum für das Untersetzungsgetriebe hinausragt, ist an dem anderen Endbereich der Ausgangswelle 13 in der Drehachsenrichtung bereitgestellt. Eine Platte des letzten Zahnrads (nachfolgend ausführlicher beschrieben) zum Verbinden mit dem letzten Zahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus ist an dem zweiten hervorstehenden Bereich befestigt.
  • Das Ritzel 14 ist integral aus einem Metallmaterial oder Kunstharz ausgebildet. Dieses Ritzel 14 ist koaxial mit der (z. B. auf der gleichen Achse wie die) Motorwelle 11 des DC-Motors M angeordnet. Das Ritzel 14 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als ein Zahnraddurchmesser eines Bereichs mit maximalem Außendurchmesser (Zahnrad mit Hauptdurchmesser) des Zwischenzahnrads 15. Dieses Ritzel 14 wird an einem äußeren Umfang des Endes der Motorwelle 11 des DC-Motors M durch Presspassen oder dergleichen befestigt, und umfasst einen zylinderförmigen Bereich, der sich integral mit der Motorwelle 11 des DC-Motors M dreht. Hervorstehende Zahnradzähne (Ritzelzahnradzähne 41) sind auf einem äußeren Umfang des zylinderförmigen Bereichs des Ritzels 14 in dessen gesamter Umfangsrichtung ausgebildet.
  • Das Zwischenzahnrad 15 ist integral aus Kunstharz ausgebildet. Dieses Zwischenzahnrad 15 ist um einen äußeren Umfang der Zwischenzahnradwelle 12, die parallel zu der Motorwelle 11 des DC-Motors M und der Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus angeordnet ist, angebracht, so dass es relativ dazu drehbar ist. Das Zwischenzahnrad 15 umfasst einen zylinderförmigen Bereich, der um den äußeren Umfang der Zwischenzahnradwelle 12 drehbar angebracht ist und um die Achsenlinie der Zwischenzahnradwelle 12 gedreht wird.
  • Ein Zahnrad mit Hauptdurchmesser, das in Eingriff mit den Ritzelzähnen 41 des Ritzels 14 ist, ist an einem Endbereich des zylinderförmigen Bereichs des Zwischenzahnrads 15 in seiner axialen Richtung ausgebildet. Das Zahnrad mit Hauptdurchmesser ist größer als ein äußerer Durchmesser des zylinderförmigen Bereichs. Dieses Zahnrad mit Hauptdurchmesser umfasst einen Bereich mit größerem Durchmesser in der Form einer kreisförmigen Ringplatte, die an einem Endbereich des zylinderförmigen Bereichs in seiner axialen Richtung bereitgestellt ist, und hervorstehende Zahnradzähne (Zwischenzahnradzähne 42), die auf einem äußeren Umfang dieses Bereichs mit größerem Durchmesser in seiner gesamten Umfangsrichtung ausgebildet sind. Das Zahnrad mit dem Hauptdurchmesser hat einen Durchmesser, der größer ist als ein Zahnraddurchmesser eines Bereichs mit maximalem äußeren Durchmesser (Zahnradbereich) des letzten Zahnrads 16. Ein Zahnrad mit kleinerem Durchmesser, das in Eingriff mit dem letzten Zahnrad 16 steht, ist an dem anderen Endbereich des zylinderförmigen Bereichs des Zwischenzahnrads 15 in der axialen Richtung ausgebildet. Dieses Zahnrad mit kleinerem Durchmesser umfasst den zylinderförmigen Bereich des Zwischenzahnrads 15 und hervorstehende Zahnradzähne (Zwischenzahnradzähne 43), die auf einem äußeren Umfang dieses zylinderförmigen Bereichs in seiner gesamten Umfangsrichtung ausgebildet sind. Die Zwischenzahnradzähne 43 haben einen Zahnraddurchmesser, der kleiner ist als ein Zahnraddurchmesser der Zwischenzahnradzähne 42.
  • Das letzte Zahnrad 16 ist integral aus Kunstharz ausgebildet. Ein zylinderförmiger Magnetrotor 44 ist integral in einem inneren Umfangsbereich dieses letzten Zahnrads 16 ausgebildet. Ein Sensormagnet 45, der ein Permanentmagnet ist, ist an einem inneren Umfang dieses Magnetrotors 44 befestigt. Eine aus Metall hergestellte Platte 46 des letzten Zahnrads, die in sich ein Durchgangsloch mit einer Schlüsselweite (Konfiguration zum Verhindern, dass sich die Ausgangswelle 13 frei dreht: Anti-Rotationskonfiguration) aufweist, ist in dem Magnetrotor 44 als Einsatz geformt. Dementsprechend ist das letzte Zahnrad 16 an dem anderen Endbereich der Ausgangswelle 13 in der Drehachsenrichtung (zweiter hervorstehender Bereich) über die Platte 46 des letzten Zahnrads in einem Antidrehzustand befestigt.
  • Das letzte Zahnrad 16 umfasst einen Bereich 47 mit maximalem Außendurchmesser, der eine teilweise zylinderförmige Form radial außerhalb des Magnetrotors 44 aufweist. Hervorstehende Zahnradzähne (Ausgangswellenzähne 48), die in Eingriff mit den Zwischenzahnradzähnen 43 des Zwischenzahnrads 15 sind, sind in einer fächerartigen Weise mit einem vorbestimmten Winkel für diesen Bereich 47 mit maximalem Außendurchmesser bereitgestellt. Die Ausgangswellenzähne 48 haben einen größeren Zahnraddurchmesser als ein Zahnraddurchmesser der Zwischenzahnradzähne 43. Das letzte Zahnrad 16 dient als das letzte Untersetzungszahnrad (Untersetzungszahnrad der letzten Stufe in dem Drehzahluntersetzungsmechanismus), das mit der Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus in einer integral drehbaren Weise verbunden ist. Dieses letzte Zahnrad 16 ist an dem anderen Endbereich der Ausgangswelle 13 in der Drehachsenrichtung (zweiter vorstehender Bereich) in einem Antidrehzustand befestigt.
  • Das letzte Zahnrad 16 umfasst einen Zwischenzylinderbereich zwischen dem Magnetrotor 44 und den Bereichen 47 mit maximalem äußeren Durchmesser. Eine äußere Umfangsoberfläche dieses Zwischenzylinderbereichs dient als innere Federumfangsführung, die eine Spuleninnendurchmesserseite der Rückstellfeder 7 zusammen mit einer äußeren Umfangsoberfläche der Lagerbüchse 21 des Ventilkörpers 4 hält. Die Rückstellfeder 7, die das EGR-Ventil 1 in die Ventilverschlussrichtung vorspannt, ist spiralförmig um einen äußeren Umfang der Lagerbüchse 21 des Ventilkörpers 4 und einen äußeren Umfang des Zwischenzylinderbereichs des letzten Zahnrads 16 gewickelt.
  • Ein Mikrocomputer mit einem wohlbekannten Aufbau, der dazu ausgelegt ist, Funktionen zu umfassen, wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die Steuerungsverarbeitung und arithmetische Verarbeitung ausführt, ein Speichergerät (Speicher, wie etwa ein Nurlesespeicher (ROM) oder ein Direktzugriffsspeicher (RAM)), der ein Steuerungsprogramm, eine Steuerungslogik oder verschiedener Arten von Steuerungsdaten (z. B. ein Verzeichnis bzw. eine Karte) speichert, eine Eingangschaltung (Eingangsbereich), eine Ausgangschaltung (Ausgangsbereich), eine Stromversorgungsschaltung und eine Zeitgeberschaltung sind für die ECU bereitgestellt. Die ECU ist dazu ausgelegt, die Speisung der elektrischen Betätigungsvorrichtung (DC-Motor M) des EGR-Steuerventils auf der Grundlage des Steuerungsprogramms oder der in dem Speicher des Mikrocomputers gespeicherten Steuerungslogik zu steuern, wenn ein Zündschalter eingeschaltet wird (IG-ON).
  • Die ECU ist so ausgelegt, dass Sensorausgangssignale von vielfältigen Arten von Sensoren, wie etwa eines EGR(Ventil)-Öffnungssensors 49, einer Luftströmungsmesseinrichtung, eines Kurbelwellenwinkelsensors, eines Gaspedalöffnungssensors, eines Drosselöffnungssensors, eines Kühlmitteltemperatursensors und eines Abgasgassensors (Luft-/Kraftstoff-Verhältnissensor und Sauerstoffkonzentrationssensor) durch eine A/D Wandlerschaltung analog/digital umgewandelt werden und dann dem Mikrocomputer zugeführt werden. Der EGR-Öffnungssensor 49, die Luftstrommesseinrichtung, der Kurbelwellenwinkelsensor, der Gaspedalöffnungssensor, der Drosselöffnungssensor, der Kühlmitteltemperatursensor und der Abgasgassensor dienen als Betriebszustandserfassungsmittel zum Erfassen eines Betriebszustands (Betriebsbedingung) des Motors.
  • Die Drehwinkelerkennungseinrichtung umfasst den zylinderförmigen Magnetrotor 44, der in einer integral drehbaren Weise mit dem EGR-Ventil 1 verbunden ist, und den EGR-Öffnungssensor 49, der einen Drehwinkel dieses Magnetrotors 44 misst, um einen EGR-Ventilöffnungsgrad zu detektieren, der einem Drehwinkel der Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus entspricht. Die Sensormagnete 45, die Permanentmagnete sind, und der Rotorkern, der ein magnetisches Material ist, sind auf einer inneren Umfangsoberfläche des Magnetrotors 44 befestigt.
  • Der EGR-Öffnungssensor 49 wird zwischen gegenüberliegenden Teilen eines Paares von Statorkernen, die auf einem Sensormontageabschnitt der Sensorabdeckung 6 angeordnet sind, gehalten. Dieser EGR-Öffnungssensor 49 ist so angeordnet, dass er von dem Sensormontageabschnitt in Richtung zu dem Ventilkörper herausragt. Der EGR-Öffnungssensor 49 ist mit einem Hall-IC, der an die ECU ein Spannungssignal (Analogsignal) ausgibt, das einer Dichte eines magnetischen Flusses entspricht, der mit einer magnetisch empfindlichen Oberfläche eines Halbleiter-Hall-Elements gekoppelt ist, als ein Hauptelement desselben ausgestattet. Ferner kann anstelle des Hall-IC ein Magnetismusmesselement vom berührungslosen Typ, wie etwa ein Hall-Element allein oder ein Reluktanzelement verwendet werden.
  • Der Rückstellmechanismus der elektrischen Betätigungsvorrichtung umfasst die Rückstellfeder (Schraubenfeder) 7, die so angeordnet ist, dass sie die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus spiralförmig umgibt, und die Spiralfeder 8, die so angeordnet ist, das sie die Motorwelle 11 des DC-Motors M wirbelförmig umgibt. Der Rückstellmechanismus ist dazu ausgelegt, das EGR-Ventil 1 aus einer vorbestimmten Ventilöffnungsposition in eine vollständig geschlossene Position unter Verwendung der Federkraft (Reaktionskraft) der Rückstellfeder 7 und der Federkraft (Reaktionskraft) der Spiralfeder 8 zurückzuführen.
  • Die Rückstellfeder 7 ist eine schraubenförmige Rückstellfeder (erstes Federelement), die eine Vorspannkraft (Federlast, Federkraft) zum Spannen des EGR-Ventils 1 in der Ventilschließrichtung zu der Ausgangswelle 13 und dem letzten Zahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus aufbringt. Diese Rückstellfeder 7 ist ein erstes Federkraftbeaufschlagungsmittel (erste Feder) zum Aufbringen der Federkraft, die das EGR-Ventil 1 in einer Richtung (Ventilschließrichtung) spannt, um das EGR-Ventil 1 aus der Ventilöffnungsposition, die eine Versetzungsposition ist, in die vollständig geschlossene Position, die eine ursprüngliche Position ist, zurückzuführen, auf die Ausgangswelle 13 und das letzte Zahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus.
  • Die Rückstellfeder 7 umfasst einen Wicklungsbereich, der so gewickelt ist, dass er die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus und den Zwischenzylinderbereich des letzten Zahnrads 16 zwischen einem Federsitzbereich 51 des Ventilkörpers 4 und einen Federsitzbereich 52 des letzten Zahnrads 16 spiralförmig umgibt. Ein ringförmiger erster Wicklungsendbereich, der in Kontakt mit dem Federsitzbereich 51 des Ventilkörpers 4 ist, ist an einer Endseite (Ventilkörperseite) der Rückstellfeder 7 in ihrer axialen Richtung bereitgestellt. Ein ringförmiger zweiter Wicklungsendbereich, der in Kontakt mit dem Federsitzteil 52 des letzten Zahnrads 16 ist, ist auf der anderen Endseite (Seite des letzten Zahnrads) der Rückstellfeder 7 in der axialen Richtung bereitgestellt.
  • Die Rückstellfeder 7 umfasst einen ersten Hakenabschnitt, der in ihrer tangentialen Richtung von einem Endabschnitt des ersten Wicklungsendbereichs heraussteht, und einen zweiten Hakenabschnitt, der sich von einem Endabschnitt des zweiten Wicklungsendbereichs radial nach außen erstreckt. Der erste Hakenabschnitt wird durch eine kreisförmige Vertiefung (nicht gezeigt), die für den Ventilkörper 4 bereitgestellt ist, gehalten. Der zweite Hakenabschnitt wird von einer ringförmigen Vertiefung (nicht gezeigt), die für das letzte Zahnrad 16 bereitgestellt ist, gehalten.
  • Die Spiralfeder 8 ist eine spiralförmige Rückstellfeder (zweites Federelement), die die Spannkraft (Federlast, Federkraft), die das EGR-Ventil 1 in der Ventilschließrichtung spannt, auf die Motorwelle 11 des DC-Motors M und das Ritzel 14 des Drehzahluntersetzungsmechanismus aufbringt. Diese Spiralfeder 8 ist ein zweites Federkraftbeaufschlagungsmittel (zweite Feder) zum Aufbringen der Federkraft, die das EGR-Ventil 1 in der Richtung (Ventilschließrichtung) zum Zurückführen des EGR-Ventil 1 aus der Ventilöffnungsposition, die eine Versetzungsposition ist, in die vollständig verschlossene Position, die eine ursprüngliche Position ist, spannt, auf die Motorwelle 11 des DC-Motors M und das Ritzel 14.
  • Die Spiralfeder 8 umfasst einen spiralförmigen Bereich, der so gewickelt ist, dass er die Motorwelle 11 des DC-Motors M und den zylindrischen Bereich des Ritzels 14 des Drehzahluntersetzungsmechanismus wirbelförmig umgibt. Ein erster Endbereich (Bereich mit maximalem Außendurchmesser) 61 des spiralförmigen Bereichs ist an einer Endseite (Ventilkörperseite) der Spiralfeder 8 in ihrer Spiralrichtung bereitgestellt. Ein zweiter Endbereich (Bereich mit minimalem Innendurchmesser) 62 des spiralförmigen Bereichs ist an der anderen Endseite (Ritzelseite) der Spiralfeder 8 in der Spiralrichtung bereitgestellt. Die Spiralfeder 8 umfasst einen ersten Hakenabschnitt 63, der von einem Abschlussbereich des ersten Endbereichs 61 des spiralförmigen Bereichs in einer radialen Richtung des spiralförmigen Bereichs nach außen hervorragt (erstreckt), und einen zweiten Hakenabschnitt 64, der von einem Abschlussbereich des zweiten Endbereichs 62 des spiralförmigen Bereichs in der radialen Richtung nach innen hervorsteht (erstreckt).
  • Das erste Hakenabschnitt 63 ist eingebettet in und befestigt an (gehalten von oder in Eingriff mit) einem Federhaltebereich 65, der auf der Seite des Getriebegehäuses 17 des Ventilkörpers 4 bereitgestellt ist, oder dem Stator (Befestigungselement, wie etwa der Frontbügel 36) des DC-Motors M. Der zweite Hakenabschnitt 64 ist eingebettet in und befestigt an (gehalten von oder in Eingriff mit) einem Federhaltebereich 66, der an der Motorwelle 11 des DC-Motors M oder dem zylinderförmigen Bereich des Ritzels 14 des Drehzahluntersetzungsmechanismus bereitgestellt ist. Ferner kann der Federhaltebereich 65 ein aus Kunstharz hergestellter Block (an dem Gehäuse befestigtes Befestigungselement) sein, der in eine äußere Wandoberfläche des Ventilkörpers 4 pressgepasst (in dieser befestigt) ist, d. h. in einer an einer Bodenfläche des Getriebegehäuses 17 bereitgestellten Anbringvertiefung ist.
  • Der Betrieb des EGR-Steuerventils der ersten Ausführungsform wird mit Verweis auf die 1 bis 3 kurz beschrieben.
  • Die Speisung des DC-Motors M, der das EGR-Ventil 1 des EGR-Steuerventils der vorliegenden Ausführungsform dreht, wird von der ECU gesteuert. Zunächst wird, wenn dem DC-Motor M keine elektrische Leistung zugeführt wird, das EGR-Ventil 1 durch die Federkraft (Reaktionskraft) der Rückstellfeder 7 und der Spiralfeder 8 in die vollständig geschlossene Position (ursprüngliche Position) versetzt.
  • Dabei wird der Gleitteil des Dichtrings 3, der in der Dichtringfurche 2 des EGR-Ventils 1 eingebracht ist, auf der Ventilsitzoberfläche der an dem Düsenhalter 22 des Ventilkörpers 4 angebrachten und gehaltenen Düses 5 aufgrund der Spannung (Federverformungskraft) des Dichtrings selbst in der Richtung zunehmenden Durchmessers festgesetzt. Folglich wird der gleitende Bereich des Dichtrings 3 auf der Ventilsitzoberfläche der Düse 5 enganliegend befestigt. Daher ist ein Zwischenraum zwischen der äußeren Umfangsendoberfläche des EGR-Ventils 1 und der inneren Umfangsoberfläche der Düse 5 vollständig abgedichtet. Somit sind die Durchlasslöcher 31 bis 33 verschlossen. Infolgedessen wird EGR-Gas nicht in saubere Ansaugluft (Frischluft), die durch die Luftreinigungsreinigungseinrichtung hindurchgelaufen ist, eingemischt (EGR-Verschluss).
  • Wenn danach der Motor in die Betriebsbedingung (Motorbetriebsbedingung) versetzt wird, in der das EGR-Steuerventil geöffnet ist, wird das EGR-Ventil 1 dazu veranlasst, sich zu öffnen, so dass es sich auf einen vorbestimmten, der Betriebsbedingung entsprechenden Sollöffnungsgrad (Versetzungsposition, Ventilöffnungsposition) öffnet. Dann wird dem DC-Motor M elektrische Leistung zugeführt, um die Motorwelle 11 des DC-Motors M in der Ventilöffnungsrichtung zu drehen. Folglich wird die Energie (das Drehmoment) des DC-Motors M auf das Ritzel 14, das Zwischenzahnrad 15 und das letzte Zahnrad 16 übertragen. Die Ausgangswelle 13, auf die das Drehmoment von dem letzten Zahnrad 16 übertragen wird, dreht sich in der Ventilöffnungsrichtung um einen vorbestimmten Drehwinkel (Ventilöffnungsgrad) entsprechend der Drehung des letzten Zahnrads 16.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird der Ventilöffnungsgrad des EGR-Steuerventils durch die der Motorbetriebsbedingung entsprechende, variable Steuerung der elektrischen Leistung, die dem DC-Motor M (Treiberstromwert oder beaufschlagter Spannungswert) zugeführt wird, verändert. Folglich wird die Menge des EGR-Gases eingestellt, die der sauberen Ansaugluft (Mischmenge), die das Luftreinigungsgerät durchlaufen hat, beigemischt wird. Somit wird das EGR-Ventil 1 so gesteuert, dass es sich auf den Ventilöffnungsgrad (Ventilöffnungsposition), die dem Steuerungssollwert (vorbestimmter Versetzungsposition) entspricht, öffnet. Infolgedessen werden die Durchlasslöcher 31 bis 33 geöffnet.
  • Daher wird das EGR-Gas, das ein Teil des Abgases ist, das aus der Brennkammer für jeden Zylinder des Motors ausströmt, zum Ansaugdurchlass (EGR-Gaszusammenführungsbereich), der in dem Ansaugrohr definiert ist, von dem Abgasdurchlass (EGR-Gas-Abzweigungsbereich), der in dem Abgasrohr definiert ist, über die Innenseite des abgasrohrseitigen EGR-Gasrohrs (EGR-Gasdurchlass), den inneren Durchlass des Ventilkörpers 4 des EGR-Steuerventils (EGR-Gas-Einführungsöffnung, Durchlasslöcher 31 bis 33 und die Gasauslassmündung in dieser Reihenfolge) und die Innenseite des ansaugrohrseitigen EGR-Gasrohrs (EGR-Gasdurchlass) in dieser Reihenfolge zurückgeführt. Folglich wird der Ansaugluft, die einer Ansaugmündung und der Brennkammer für jeden Zylinder des Motors zugeführt wird, das EGR-Gas beigemischt. Infolgedessen werden in dem Abgas enthaltene schädliche Substanzen (z. B. NOx) verringert.
  • Effekte der ersten Ausführungsform werden nachfolgend beschrieben. Wie oben beschrieben, ist in dem EGR-Steuerventil der vorliegenden Ausführungsform der Rückstellmechanismus der elektrischen Betätigungsvorrichtung, der das EGR-Ventil 1 in der Richtung (Ventilöffnungsrichtung) zum Öffnen des EGR-Ventils 1 aus der vollständig geschlossenen Position in die Ventilöffnungsposition, die der Sollöffnungsgrad ist, antreibt, mittels der Rückstellfeder 7, die auf die Ausgangswelle 13 oder das letzte Zahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus die Federkraft aufbringt, die das EGR-Ventil 1 in der Richtung (Ventilschließrichtung) zum Zurückführen des EGR-Ventils 1 aus der Ventilöffnungsposition in die vollständig geschlossene Position spannt, und mittels der Spiralfeder 8 ausgebildet, die auf die Motorwelle 11 des DC-Motors M und das Ritzel 14 die Federkraft aufbringt, die das EGR-Ventil 1 in der Richtung (Ventilschließrichtung) zum Zurückführen des EGR-Ventils 1 aus der Ventilöffnungsposition in die vollständig geschlossene Position spannt. Folglich kann das Rastmoment zwischen dem Feldmagneten des DC-Motors M und den Zähnen des Ankers (inneren Rotors) 30 aufgehoben werden.
  • Wie oben beschrieben wird durch das Bereitstellen der Spiralfeder 8, die die Federkraft auf die Motorwelle 11 des DC-Motors M und das Ritzel 14 aufbringt, trotz der Verringerung der Kraftübertragungseffizienz des zwischen der Motorwelle 11 und der Ausgangswelle 13 bereitgestellten Drehzahlverrinderungsmechanismus durch die langfristige Dauernutzung des EGR-Steuerventils eine Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) aufgrund des in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugten Rastmoments nicht leicht auf die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus übertragen.
  • Entsprechend muss das Drehmoment der Rückstellfeder 7, die die Federkraft auf die Ausgangswelle 13 und das letzte Zahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus gibt, nicht auf einen großen Wert eingestellt werden. Somit kann eine auf das letzte Zahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus aufgebrachte Last verringert werden. Infolgedessen können ein Fortschreiten der Zahnradabnutzung der Ritzelzähne 41 des Ritzels 14 und der Zwischenzahnradzähne 42 des Zwischenzahnrads 15 ebenso wie ein Fortschreiten der Zahnradabnutzung zwischen den Zwischenzahnradzähnen 43 des Zwischenzahnrads 15 und den Ausgangszahnradzähnen 48 des letzten Zahnrads 16 begrenzt werden. Darüberhinaus kann ein Untersetzungsverhältnis der Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus der elektrischen Betätigungsvorrichtung und des an dieser Ausgangswelle 13 befestigten EGR-Ventils 1 groß ausgelegt werden, um mit einem Ventilverschluss aufgrund fremder Substanzen, wie etwa Abgaspartikel, die sich auf der Ventilsitzoberfläche der Düse 5 festsetzen und niederschlagen, umzugehen.
  • Ferner ist der Rückstellmechanismus der elektrischen Betätigungsvorrichtung durch Hinzufügen der Spiralfeder 8 zu der Rückstellfeder 7 ausgebildet. Folglich kann eine Zuverlässigkeit der Rückführung des EGR-Ventils 1 aus seiner Ventilöffnungsposition in die vollständig geschlossene Position verbessert werden, ohne das Federdrehmoment der Rückstellfeder 7 größer auszulegen als das der bestehenden Feder 7. Infolgedessen wird das von der Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus erzeugte Drehmoment nicht verringert. Somit wird die Zahnradabnutzung aufgrund einer Lastzunahme nicht bewirkt und eine Verringerung der Kraftübertragungseffizienz zwischen dem Zwischenzahnrad 15 und dem letzten Zahnrad 16 kann begrenzt werden. Folglich braucht ein teures Material, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, nicht als ein Material des letzten Zahnrads 16 verwendet zu werden, um das Fortschreiten der Zahnradabnutzung des Zwischenzahnrads 15 und des letzten Zahnrads 16 zu begrenzen.
  • Infolgedessen kann eine Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) aufgrund des in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugten Rastmoments nicht auf die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus übertragen werden, ohne das Federdrehmoment der Rückstellfeder 7 zu vergrößern und ohne ein teures Material, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, zu verwenden. Des Weiteren kann ein Fortschreiten der Zahnradabnutzung der Ritzelzähne 41 des Ritzels 14 und der Zwischenzahnradzähne 42 des Zwischenrads 15 ebenso wie ein Fortschreiten der Zahnradabnutzung zwischen dem Zwischenzahnrad 43 des Zwischenzahnrads 15 und den Ausgangszahnradzähnen 48 des letzten Zahnrads 16 begrenzt werden. Daher kann das EGR-Steuerventil mit einer preiswerten elektrischen Betätigungsvorrichtung hergestellt (in die Produktion gegeben werden).
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Die 4 und 5 veranschaulichen eine zweite Ausführungsform. 4 veranschaulicht ein EGR-Steuerventil und 5 veranschaulicht einen Hauptbereich (Spiralfeder) eines Rückstellmechanismus einer elektrischen Betätigungsvorrichtung.
  • Der Rückstellmechanismus der elektrischen Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Rückstellfeder 7, die so angeordnet ist, dass sie eine Ausgangswelle 13 eines Drehzahluntersetzungsmechanismus spiralförmig umgibt, und eine Spiralfeder 9, die so angeordnet ist, dass sie eine Zwischenzahnradwelle 12 des Drehzahluntersetzungsmechanismus wirbelförmig umgibt. Die Spiralfeder 9 ist eine Spiralfeder (zweites Federelement), die auf ein Zwischenzahnrad 15 des Drehzahluntersetzungsmechanismus eine Spannkraft (Federlast, Federkraft) aufbringt, die das EGR-Ventil 1 in die Ventilschließrichtung spannt. Die Spiralfeder 9 ist ein zweites Federkraftbeaufschlagungsmittel (zweite Feder) zum Aufbringen der Federkraft, die das EGR-Ventil in der Richtung (Ventilschließrichtung) zum Zurückführen des EGR-Ventils 1 aus der Ventilöffnungsposition in die vollständig geschlossene Position treibt, auf das Zwischenzahnrad 15 des Drehzahluntersetzungsmechanismus.
  • Die Spiralfeder 9 umfasst einen Spiralenbereich, der so gewickelt ist, dass die Zwischenzahnradwelle 12 des Drehzahluntersetzungsmechanismus und ein zylinderförmiger Bereich des Zwischenzahnrads 15 wirbelförmig umgeben ist. Ein erster Endbereich (Bereich mit maximalem äußeren Durchmesser) 71 des Spiralenbereichs ist an einer Endseite (Ventilkörperseite) der Spiralfeder 9 in ihrer Spiralrichtung bereitgestellt. Ein zweiter Endbereich (Bereich mit minimalem inneren Durchmesser) 72 des Spiralenbereichs ist an der anderen Endseite (Zwischenzahnradseite) der Spiralfeder 9 in ihrer Spiralrichtung bereitgestellt. Die Spiralfeder 9 umfasst einen ersten Hakenabschnitt 73, der in einer radialen Richtung des Spiralenbereichs von einem Abschlussbereich des ersten Endbereichs 71 des Spiralenbereichs nach außen herausragt (sich erstreckt), und einen zweiten Hakenabschnitt 74, der von einem Endbereich des zweiten Endbereich 72 des Spiralenbereichs radial nach innen herausragt (sich erstreckt).
  • Der erste Hakenabschnitt 73 ist eingebettet in und befestigt an (gehalten von und in Eingriff mit) einem Federhaltebereich 75, der auf der Getriebegehäuse 17 – Seite des Ventilkörpers 4 bereitgestellt ist. Der zweite Hakenabschnitt 74 ist eingebettet in und befestigt an (gehalten von oder in Eingriff stehend mit) einem Federhaltebereich 76, der in dem zylindrischen Bereich des Zwischenzahnrads 15 des Drehzahluntersetzungsmechanismus bereitgestellt ist. Ferner kann der Federhaltebereich 75 ein aus einem Kunstharz hergestellter Block (an dem Gehäuse befestigtes Befestigungselement) sein, der an eine äußere Wandoberfläche des Ventilkörpers 4 pressgepasst (an dieser befestigt) ist, d. h. in eine an einer Bodenfläche des Getriebegehäuses 17 bereitgestellte Anbringvertiefung. Wie oben, ist in dem EGR-Steuerventil der vorliegenden Ausführungsform der Rückstellmechanismus (Spiralfeder 9) um die Zwischenzahnradwelle 12 und das Zwischenzahnrad 15 des Drehzahluntersetzungsmechanismus herum ausgebildet. Folglich können hinter der Zwischenzahnradwelle 12 ähnliche Effekte wie für die erste Ausführungsform erzeugt werden.
  • Modifikationen zu den obigen Ausführungsformen werden nachstehend beschrieben. In den vorliegenden Ausführungsformen ist die Düse 5 an einem inneren Umfang des Düsenhalters 22 des Ventilkörpers 4 befestigt und gehalten, und das EGR-Ventil 1 ist in der Düse 5 aufgenommen, so dass das Ventil 1 sich in der Düse 5 öffnen oder schließen kann. Alternativ dazu kann das EGR-Ventil 1 direkt in einem Ventilaufnahmeabschnitt eines zylindrischen Teils des Ventilgehäuses 4 in einer Weise aufgenommen sein, so dass es sich öffnen und schließen kann. In diesem Fall wird die Düse 5 überflüssig, und dadurch können die Anzahl der Bauteile und die Arbeitsstunden für den Zusammenbau verringert werden.
  • Die elektrische Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsformen wird auf die elektrischen Betätigungsvorrichtung angewendet, die den beweglichen Körper (Drehkörper), wie etwa das EGR-Ventil 1, das sich um die Ausgangswelle 13 auf einer Seite (normale Drehrichtung, Ventilöffnungsrichtung oder Ventilschließrichtung) in seiner Drehrichtung dreht, antreibt. Alternativ dazu kann die Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsformen in einer elektrischen Betätigungsrichtung verwendet werden, die einen beweglichen Körper antreibt, der sich in einer axialen Richtung auf einer Seite in seiner Bewegungsrichtung hin und her bewegt. Beispielsweise kann als beweglicher Körper ein Drehventil, ein Drosselventil, ein Verschlussventil, ein Kugelventil oder ein Ablassventil verwendet werden. Ein sich drehender beweglicher Körper (drehbarer Körper), wie etwa ein Kompressor, ein Gebläse, eine Pumpe, eine Nocke, ein Rotor oder ein Rad, oder ein linear beweglicher Körper, wie etwa ein Kolben, ein Stab oder eine Welle, können als der bewegliche Körper verwendet werden.
  • Das Steuerventil einschließlich der elektrischen Betätigungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsformen wird in einem EGR-Steuerventil eingesetzt. Alternativ dazu kann das Ventil der vorliegenden Ausführungsformen in einem Abgasdurchlasswechselventil verwendet werden, das zwischen einem Niedrigtemperaturabgasdurchlass, der in Kommunikation mit einer Auslassseite einer EGR-Kühleinrichtung ist, und einem Bypassströmungsdurchlass (Hochtemperaturabgasdurchlass) für EGR-Gas, um die EGR-Kühleinrichtung zu umgehen, umschaltet, oder einem Abgasströmungsraten-(Druck-)Steuerventil, das an einem Abgasrohr eines Motors (Turbinengehäuse eines Turboladers) angeordnet ist. Beispielsweise kann ein Absperrsteuerventil bzw. Walzensteuerventil, ein Verwirbelungssteuerventil, ein Einlassströmungsratensteuerventil, ein Einlassdrucksteuerventil, ein Durchlasswechselventil oder ein Einlassdrosselventil als das Ansaugsteuerventil verwendet werden. Beispielsweise kann ein Wastegateventil, ein Zahnkranzwechselventil, ein Abgasströmungsratensteuerventil, ein Abgasdrucksteuerventil, ein Abgaswechselventil oder ein Abgasdrosselventil als das Abgassteuerventil verwendet werden.
  • In den vorliegenden Ausführungsformen wird gezeigt, dass, wenn der bewegliche Körper, wie etwa ein Ventil, um einen vorbestimmten Versetzungsbetrag angehoben (oder geöffnet) wird, eine Schraubenfeder oder eine spiralförmige Feder als das erste und zweite Federelement verwendet werden, das die Federkraft in einer Richtung, um den beweglichen Körper aus der Versetzungsposition in die ursprüngliche Position zurückzuführen, aufbringt. Alternativ dazu können eine Drehstabfeder und eine Flachfeder als das erste und zweite Federelement verwendet werden. Ferner können eine Doppelschraubenfeder oder eine Schraubenfeder mit unregelmäßiger Wicklungsweite als das erste und zweite Federelement eingesetzt werden. Zusätzlich können ein synthetischer Gummi, ein Kunstharz oder ein Federelement, das ein Drehmoment erzeugt, das eine Reaktionskraft auf die Drehung des DC-Motors M der elektrischen Betätigungsvorrichtung ist, verwendet werden. Eine Schraubenfeder, einschließlich einer Rückstellfeder, die das EGR-Ventil 1 in die Ventilschließrichtung spannt, eine Überdreh- bzw. Kippfeder, die das EGR-Ventil 1 in der Ventilöffnungsrichtung spannt, und ein U-förmiger Hakenabschnitt, der durch Biegen eines verbundenen Abschnitts zwischen der Rückstellfeder und der Kippfeder in der Form eines invertierten U ausgebildet ist, können als das erste Federelement (erste Feder) verwendet werden.
  • Zusammenfassend können die elektrische Betätigungsvorrichtung und das Steuerventil der obigen Ausführungsformen wie folgt beschrieben werden.
  • Die elektrische Betätigungsvorrichtung umfasst gemäß dem ersten Aspekt den DC-Motor M, der die Energie zum Antreiben des beweglichen Körpers 1 in seiner Bewegungsrichtung erzeugt, den Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16, der die Drehung der Motorwelle 11 dieses DC-Motors M hinsichtlich ihrer Drehzahl verringert bzw. diese verlangsamt, um die Drehung auf die Ausgangswelle 13 zu übertragen, und den Rückstellmechanismus 7, 8, 9, der den beweglichen Körper 1 aus der Versetzungsposition in die ursprüngliche Position zurückführt. Der Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 der elektrischen Betätigungsvorrichtung umfasst das Eingangszahnrad 14, das an der Motorwelle 11 des DC-Motors M befestigt ist, das Zwischenzahnrad 15, das sich in Eingriff mit diesem Eingangszahnrad 14 dreht, das Ausgangszahnrad 16, das sich in Eingriff mit diesem Zwischenzahnrad 15 dreht, und die Ausgangswelle 13, die mit diesem Ausgangszahnrad 16 in einer integral drehbaren Weise verbunden ist. Der Rückstellmechanismus 7, 8, 9 der elektrischen Betätigungsvorrichtung umfasst das erste Federelement 7, das auf die Ausgangswelle 13 oder das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 die Federkraft aufbringt, die den beweglichen Körper 1 in eine Richtung spannt, um den beweglichen Körper 1 aus der Versetzungsposition in seine ursprüngliche Position zurückzuführen, und das zweite Federelement 8, 9, das auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder das Zwischenzahnrad 15 die Federkraft aufbringt, die den beweglichen Körper 1 in eine Richtung spannt, um den beweglichen Körper 1 aus der Versetzungsposition in die ursprüngliche Position zurückzuführen.
  • Bei der elektrischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ist der Rückstellmechanismus 7, 8, 9, der den beweglichen Körper 1 aus der Versetzungsposition in die ursprüngliche Position zurückführt, mittels des ersten Federelements 7, das die Federkraft auf die Ausgangswelle 13 oder das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 gibt, und des zweiten Federelements 8, 9 ausgelegt, das die Federkraft auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder das Zwischenzahnrad 15 gibt. Folglich kann das in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugte Rastmoment aufgehoben werden. Wie oben, wird durch Bereitstellen des zweiten Federelements 8, 9, das die Federkraft auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder das Zwischenzahnrad 15 gibt, trotz der Verringerung der Energieübertragungseffizienz des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16, die zwischen der Motorwelle 11 und der Ausgangswelle 13 vorgesehen wird, durch die langfristige Dauernutzung der elektrischen Betätigungsvorrichtung, die Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) aufgrund des in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugten Rastmoments nicht leicht auf die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 übertragen.
  • Folglich muss das Drehmoment des ersten Federelements 7, das die Federkraft auf die Ausgangswelle 13 oder das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 gibt, nicht auf einen großen Wert eingestellt werden. Somit kann die auf das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 aufgebrachte Last verringert werden. Infolgedessen kann das Fortschreiten der Zahnradabnutzung des Zwischenzahnrads 15 und des Ausgangszahnrads 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 begrenzt werden. Folglich kann ohne Benutzung eines teuren Materials, das hinsichtlich der Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, die Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) aufgrund des in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugten Rastmoments nicht auf die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 übertragen werden. Ferner kann das Fortschreiten der Zahnradabnutzung des Zwischenzahnrads 15 und des Ausgangszahnrads 16 begrenzt werden. Daher kann eine preiswerte elektrische Betätigungsvorrichtung hergestellt (in Produktion gegeben) werden.
  • Bei der elektrischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt wird als das erste Federelement die Rückstellfeder 7, die wirbelförmig oder spiralförmig um die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 gewickelt ist, verwendet. Bei der elektrischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt wird als das zweite Federelement 8 die Rückstellfeder 8, die wirbelförmig oder spiralförmig um die Motorwelle 11 gewickelt ist, verwendet. Die elektrische Betätigungsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt umfasst den Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16, der die Zwischenwelle 12, die parallel zu der Motorwelle 11 und der Ausgangswelle 13 angeordnet ist, umfasst. Bei der elektrischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem fünften Aspekt wird als das zweite Federelement 9 die Rückstellfeder 9, die wirbelförmig oder spiralförmig um die Zwischenwelle 12 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 gewickelt ist, verwendet. Darüber hinaus kann ein elastischer Körper, wie etwa ein synthetisches Gummi oder ein Kunstharz, der auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder das Zwischenzahnrad 15 die Federkraft aufbringt, die den beweglichen Körper 1 in eine Richtung spannt, um den beweglichen Körper 1 aus der Versetzungsposition in die ursprüngliche Position zurückzuführen, als das zweite Federelement 9 verwendet werden.
  • Der DC-Motor M gemäß dem sechsten Aspekt umfasst den Rotor 30, bei dem der Kommutator an der Motorwelle 11 befestigt ist, den Stator 35, 53, 54 mit dem zylinderförmigen Joch 35, das diesen Rotor 30 in dessen Umfangsrichtung umgibt, und mit den Permanentmagneten 53, 54, die an der inneren Umfangsoberfläche dieses Jochs 35 befestigt sind, und die Bürsten, die in Gleitkontakt mit dem Kommutator sind. Der Rotor 30 des DC-Motors M gemäß dem siebten Aspekt umfasst den an der Motorwelle 11 befestigten Rotorkern und die auf diesen Rotorkern gewickelte Rotorspule. Ferner ist der Kommutator mit der Rotorspule elektrisch verbunden. Beispielsweise wird als der DC-Motor M der Gleichstrom(DC)-Motor mit einer Bürste verwendet, bei dem der Stator, in dem die Permanentmagnete 53, 54 auf der inneren Umfangsoberfläche des Jochs 35 mit einer zylinderförmigen Form mit einem Boden befestigt sind, ein Rotor (ein Anker) 30, der radial innerhalb dieses Stators mit einer vorbestimmten Lücke dazwischen drehbar angeordnet ist, und die Bürsten, die diesem Rotor 30 Leistung zuführen, bereitgestellt sind. In dem DC-Motor M wird beim Zuführen des Gleichstroms zur Ankerspule ein magnetisches Feld ausgebildet und Rotor 30 dreht sich aufgrund der magnetischen Anziehung und Abstoßung, die zwischen diesem magnetischem Feld und den Permanentmagneten 53, 54 erzeugt wird. Eine Änderung des magnetischen Flusses wird an beiden Enden der Permanentmagnete 53, 54 in deren Umfangsrichtung groß. Folglich werden die magnetische Anziehung und Abstoßung der Zähne stark verändert, wenn die Zähne über die beiden Enden der Permanentmagnete 53, 54 in deren Umfangsrichtung hindurch laufen. Infolgedessen wird das Rastmoment groß, und dadurch wird die Vibration des DC-Motors M groß.
  • Das Steuerventil mit der elektrischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem achten Aspekt umfasst das Gehäuse 4, 5, das den Durchlass 31 bis 33 definiert, durch den das Fluid strömt, das Ventil 1, das den Durchlass 31 bis 33 öffnet oder schließt, und die elektrische Betätigungsvorrichtung, die dieses Ventil 1, beispielsweise in der Ventilöffnungsrichtung oder der Ventilschließrichtung, treibt. Die elektrische Betätigungsvorrichtung umfasst den DC-Motor M, der die Leistung erzeugt, die das Ventil 1 in seiner Ventilöffnungsrichtung 3 treibt, den Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16, der die Drehung der Motorwelle 11 dieses DC-Motors M verringert, um die Drehung auf die Ausgangswelle 13 zu übertragen, und den Rückstellmechanismus 7, 8, 9, der das Ventil 1 aus der Versetzungsposition (Ventilöffnungsposition oder vollständig geschlossene Position) in die ursprüngliche Position (vollständig geschlossene Position oder vollständig geöffnete Position) zurückführt.
  • Der Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 der elektrischen Betätigungsvorrichtung umfasst das Eingangszahnrad 14, das an der Motorwelle 11 des DC-Motors M befestigt ist, das Zwischenzahnrad 15, das sich in Eingriff mit diesem Eingangszahnrad 14 dreht, das Ausgangszahnrad 16, das sich in Eingriff mit diesem Zwischenzahnrad 15 dreht, und die Ausgangswelle 13, die mit diesem Ausgangszahnrad 16 in einer integral drehbaren Weise verbunden ist. Der Rückstellmechanismus 7, 8, 9 der elektrischen Betätigungsvorrichtung umfasst das erste Federelement 7, das auf die Ausgangswelle 13 oder das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 die Federkraft aufbringt, die das Ventil 1 in einer Richtung zum Zurückführen des Ventils 1 aus der Versetzungsposition (Ventilöffnungsposition oder vollständig geschlossen Position) in die ursprüngliche Position (vollständig geschlossene Position oder vollständig geöffnete Position) spannt, und das zweite Federelement 8, 9, das auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder das Zwischenzahnrad 15 die Federkraft aufbringt, die das Ventil 1 in eine Richtung spannt, um das Ventil 1 aus der Versetzungsposition (Ventilöffnungsposition oder vollständig geschlossene Position) in die ursprüngliche Position (vollständig geschlossene Position oder vollständig geöffnete Position) zurückzuführen.
  • Bei dem Steuerventil gemäß dem achten Aspekt ist der Rückstellmechanismus 7, 8, 9 aus dem ersten Federelement 7, das auf die Ausgangswelle 13 oder das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 die Federkraft aufbringt, die das Ventil 1 in einer Richtung spannt, um das Ventil 1 aus der Versetzungsposition in die ursprüngliche Position zurückzuführen, und dem zweiten Federelement 8, 9, das auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder Zwischenzahnrad 15 die Federkraft aufbringt, die das Ventil 1 in eine Richtung spannt, um das Ventil 1 aus der Versetzungsposition in die anfängliche Position zurückzuführen, aufgebaut. Folglich kann das in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugte Rastmoment aufgehoben werden. Wie oben beschrieben, wird durch das Bereitstellen des zweiten Federelements 8, 9, das die Federkraft auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder das Zwischenzahnrad 15 gibt, trotz der Verringerung der Energieübertragungseffizienz des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16, der zwischen der Motorwelle 11 und der Ausgangswelle 13 vorhanden ist, aufgrund der langfristigen Dauernutzung der elektrischen Betätigungsvorrichtung, die Drehzahlfluktuation (Rotationsungleichförmigkeit und Vibration) aufgrund des in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugten Rastmoments nicht leicht auf die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 übertragen.
  • Folglich muss das Drehmoment des ersten Federelements 7, das die Federkraft auf die Ausgangswelle 13 oder das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 gibt, nicht auf einen großen Wert ausgelegt werden. Somit kann die Last, die auf das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 aufgebracht wird, verringert werden. Infolgedessen kann das Fortschreiten der Zahnradabnutzung des Zwischenzahnrads 15 und des Ausgangszahnrads 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 begrenzt werden. So kann ohne Verwendung eines teueren Materials, das hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit ausgezeichnet ist, die Drehmomentfluktuation (Drehungleichförmigkeit und Vibration) aufgrund des in der Motorwelle 11 des DC-Motors M erzeugten Rastmoments nicht auf die Ausgangswelle 13 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 übertragen werden. Ferner kann das Fortschreiten der Zahnradabnutzung des Zwischenzahnrads 15 und des Ausgangszahnrads 16 begrenzt werden. Daher kann das Steuerventil mit einer preiswerten elektrischen Betätigungsvorrichtung hergestellt (in Produktion gegeben) werden.
  • Bei dem Steuerventil gemäß dem neunten Aspekt wird das Federelement 7, das auf die Ausgangswelle 13 oder das Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16 die Federkraft gibt, die das Ventil 1 in eine Richtung spannt, um das Ventil 1 aus der Ventilöffnungsposition, die der Versetzungsposition entspricht, in die vollständig verschlossene Position, die der ursprünglichen Position entspricht, zurückzustellen, als das erste Federelement 7 verwendet. Bei dem Steuerventil gemäß dem zehnten Aspekt ist ein Ende der ersten Feder 7 in Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 16 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16, und das andere Ende der ersten Feder 7 ist in Eingriff mit dem Gehäuse 4, 5 oder einem an diesem Gehäuse 4, 5 befestigten Befestigungselement.
  • Bei dem Steuerventil gemäß dem elften Aspekt wird die zweite Feder 8, 9, die auf die Motorwelle 11, das Eingangszahnrad 14 oder das Zwischenzahnrad 15 die Federkraft gibt, die das Ventil 1 in eine Richtung spannt, um das Ventil 1 aus der Ventilöffnungsposition, die der Versetzungsposition entspricht, in die vollständig geschlossene Position, die der ursprünglichen Position entspricht, zurückzuführen, als das zweite Federelement 8, 9 verwendet. Bei dem Steuerventil gemäß dem zwölften Aspekt ist ein Ende der zweiten Feder 8, 9 in Eingriff mit dem Eingangszahnrad 14 oder dem Zwischenzahnrad 15 des Drehzahluntersetzungsmechanismus 12 bis 16, und das andere Ende der zweiten Feder 8, 9 ist in Eingriff mit dem Gehäuse 4, 5 oder einem an diesem Gehäuse 4, 5 befestigten Befestigungselement 65, 75.
  • Während die vorliegende Offenbarung mit Verweis auf Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, so sollte verstanden werden, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegenden Offenbarung vielfältige Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfasst. Ferner sind trotz der vielfältigen Kombinationen und Konfigurationen auch andere Kombinationen und Konfigurationen mit mehr, weniger oder nur einem einzelnen Element ebenfalls innerhalb des Geists und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
  • Eine elektrische Betätigungsvorrichtung umfasst somit einen Gleichstrom(DC)-Motor (M), einen Drehzahluntersetzungsmechanismus (12–16) mit einem Eingangszahnrad (14), einem Zwischenzahnrad (15), einem Ausgangszahnrad (16) und einer Ausgangswelle (13), und einen Rückstellmechanismus (7, 8, 9). Der Rückstellmechanismus (7, 8, 9) umfasst ein erstes Federelement (7) und ein zweites Federelement (8, 9). Das erste Federelement (7) ist dazu ausgelegt, auf die Ausgangswelle (13) oder das Ausgangszahnrad (16) eine Federkraft aufzubringen, die einen beweglichen Körper (1) in eine Richtung spannt, so dass der bewegliche Körper (1) aus seiner Versetzungsposition in eine ursprüngliche Position zurückgeführt wird. Das zweite Federelement (8, 9) ist dazu ausgelegt, auf eine Motorwelle (11), das Eingangszahnrad (14) oder das Zwischenzahnrad (15) eine Federkraft aufzubringen, die den beweglichen Körper (1) in die Richtung spannt, so dass der bewegliche Körper (1) aus seiner Versetzungsposition in seine ursprüngliche Position zurückgeführt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 4793290 [0002]
    • JP 2009-002325 A [0002]
    • JP 2004-153914 A [0002]

Claims (12)

  1. Eine elektrische Betätigungsvorrichtung zum Antreiben eines beweglichen Körpers (1), wobei die elektrische Betätigungsvorrichtung Folgendes umfasst: einen Gleichstrom(DC)-Motor (M), der dazu ausgebildet ist, eine Energie zu erzeugen, die den beweglichen Körper (1) in seiner Bewegungsrichtung antreibt; einen Verlangsamungs- bzw. Drehzahluntersetzungsmechanismus (12–16) mit Folgendem: einem Eingangszahnrad (14), das an einer Motorwelle (11) des DC-Motors (M) befestigt ist; einem Zwischenzahnrad (15), das sich in Eingriff mit dem Eingangszahnrad (14) dreht; einem Ausgangszahnrad (16), das sich in Eingriff mit dem Zwischenzahnrad (15) dreht; und einer Ausgangswelle (13), die mit dem Ausgangszahnrad (16) gekoppelt ist, so dass sie integral mit dem Ausgangszahnrad (16) drehbar ist, wobei der Drehzahluntersetzungsmechanismus (12–16) dazu ausgelegt ist, die Drehung der Motorwelle (11) zu verlangsamen und die verlangsamte Drehung auf die Ausgangswelle (13) zu übertragen; und einen Rückstellmechanismus (7, 8, 9) mit Folgendem: einem ersten Federelement (7), das dazu ausgebildet ist, auf die Ausgangswelle (13) oder das Ausgangszahnrad (16) eine Federkraft aufzubringen, die den beweglichen Körper (1) in eine Richtung drängt, so dass der bewegliche Körper (1) aus seiner Versetzungsposition in die ursprüngliche Position zurückgeführt wird; und einem zweiten Federelement (8, 9), das dazu ausgebildet ist, auf die Motorwelle (11), das Eingangszahnrad (14) oder das Zwischenzahnrad (15) eine Federkraft aufzubringen, die den beweglichen Körper (1) in die Richtung spannt, so dass der bewegliche Körper (1) aus seiner Versatzposition in die ursprüngliche Position zurückgeführt wird.
  2. Die elektrische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Federelement (7) eine Rückstellfeder (7) ist, die wirbelförmig oder spiralförmig um die Ausgangswelle (13) gewickelt ist.
  3. Die elektrische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Federelement (8) eine Rückstellfeder (8) ist, die wirbelförmig oder spiralförmig um die Motorwelle (11) gewickelt ist.
  4. Die elektrische Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drehzahluntersetzungsmechanismus (12–16) ferner eine Zwischenwelle (12), die parallel zu der Motorwelle (11) und der Ausgangswelle (13) angeordnet ist, umfasst.
  5. Die elektrische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das zweite Federelement (9) eine Rückstellfeder (9) ist, die wirbelförmig oder spiralförmig um die Zwischenwelle (12) gewickelt ist.
  6. Die elektrische Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der DC-Motor (M) folgendes umfasst: einen Rotor (30) mit einem Kommutator, der an der Motorwelle (11) befestigt ist; einen Stator mit Folgendem: einem zylinderförmigen Joch (35), das den Rotor (30) in seiner Umfangsrichtung umgibt; und einer Vielzahl von Permanentmagneten, die auf einer inneren Umfangsoberfläche des Jochs (35) befestigt sind; und eine Vielzahl von Bürsten, die in gleitendem Kontakt mit dem Kommutator sind.
  7. Die elektrische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: der Rotor (30) ferner einen an der Motorwelle (11) befestigten Rotorkern und eine auf den Rotorkern gewickelte Rotorspule umfasst, und der Kommutator mit der Rotorspule elektrisch verbunden ist.
  8. Ein Steuerventil mit Folgendem: der elektrischen Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7; einem Gehäuse (4, 5); das einen Strömungsdurchlass (31–33), durch den ein Fluid strömt, definiert; und dem beweglichen Körper (1), der ein Ventil (1) ist, das dazu ausgelegt ist, den Strömungsdurchlass (31–33) zu öffnen oder zu schließen, wobei der DC-Motor (M) dazu ausgebildet ist, Energie zu erzeugen, die das Ventil (1) in seine Öffnungsrichtung treibt.
  9. Das Steuerventil nach Anspruch 8, wobei das erste Federelement (7) eine erste Feder (7) ist, die dazu ausgelegt ist, auf die Ausgangswelle (13) oder das Ausgangszahnrad (16) eine Federkraft aufzubringen, die das Ventil (1) in eine Richtung spannt, so dass das Ventil (1) aus einer Ventilöffnungsposition, die der Versetzungsposition entspricht, in eine vollständig verschlossene Position, die der ursprünglichen Position entspricht, zurückgeführt wird.
  10. Das Steuerventil nach Anspruch 9, wobei: ein Ende der ersten Feder (7) mit dem Ausgangszahnrad (16) in Eingriff ist; und das andere Ende der ersten Feder (7) in Eingriff mit dem Gehäuse (4, 5) oder einem an dem Gehäuse (4, 5) befestigten Befestigungselement ist.
  11. Das Steuerventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das zweite Federelement (8, 9) eine zweite Feder (8, 9) ist, die dazu ausgelegt ist, auf die Motorwelle (11), das Eingangszahnrad (14) oder das Zwischenzahnrad (15) eine Federkraft aufzubringen, die das Ventil (1) in eine Richtung spannt, so dass das Ventil (1) aus einer Ventilöffnungsposition, die der Versetzungsposition entspricht, in eine vollständig geschlossene Position, die der ursprünglichen Position entspricht, zurückgeführt wird.
  12. Das Steuerventil nach Anspruch 11, wobei: ein Ende (64, 74) der zweiten Feder (8, 9) in Eingriff mit dem Eingangszahnrad (14) oder dem Zwischenzahnrad (15) ist, und das andere Ende (63, 73) der zweiten Feder (8, 9) in Eingriff mit dem Gehäuse (4, 5) oder einem an dem Gehäuse (4, 5) befestigten Befestigungselement (65, 75) ist.
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