DE102013216574A1

DE102013216574A1 - Abgassteuerventilvorrichtung für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102013216574A1
Application number: DE201310216574
Authority: DE
Inventors: Ryo Sano; Satoshi Ishigaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2014-02-27
Also published as: CN103629017A; JP2014040792A

Abstract

Sowohl eine zylindrische Innenfläche (71) als auch eine zylindrische Außenfläche (72) eines zylindrischen Nockens (8) erstrecken sich bogenartig um eine Drehachse eines Abgabezahnrades (7) und haben einen entsprechenden Krümmungsradius, der von der Drehachse des Abgabezahnrades (7) aus gemessen wird. Ein Nockenschlitz (16) des zylindrischen Nockens (8) ist zu einer Form einer Nut aufgebaut und wandelt eine Drehbewegung des Abgabezahnrades (7) in eine lineare Bewegung des Ventils (1) um. Eine Mittelachse einer Ventilwelle (3) des Ventils (1) ist radial zwischen der zylindrischen Innenfläche (71) und der zylindrischen Außenfläche (72) angeordnet und erstreckt sich in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Drehebene des Abgabezahnrades (7) ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abgassteuerventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Es ist bekannt, ein Abgasrezirkulationssystem (EGR-System) vorzusehen, dass ein EGR-Gasrohr aufweist, das EGR-Gas von einem Abgaskanal zu einem Einlasskanal rezirkulieren lässt, um die Menge an giftigen Materialien (beispielsweise die Stickoxide) zu reduzieren, die in dem Abgas enthalten sind, das von einer Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors wie beispielsweise ein Dieselmotor abgegeben wird.
Das EGR-System hat eine EGR-Steuerventilvorrichtung (die als eine Abgassteuerventilvorrichtung dient), die eine Strömungsmenge des EGR-Gases steuert, das in dem EGR-Gasrohr strömt (siehe beispielsweise die JP 2010-525247 A , die der US 2010/0117013 A1 entspricht).
Die EGR-Steuerventilvorrichtung der JP 2010-525247 A (die der US 2010/0117013 A1 entspricht) hat ein Gehäuse, einen Ventilsitz, einen Ventilkopf (Ventilelement), einen Ventilschaft und ein Lager. Das Gehäuse bildet einen Strömungskanal, durch das EGR-Gas strömt. Der Ventilsitz ist zu einer ringartigen Form aufgebaut und ist durch das Gehäuse gestützt. Der Ventilkopf schließt und öffnet den Strömungskanal, wenn der Ventilkopf gegen den Ventilsitz gesetzt wird bzw. von dem weggehoben wird. Der Ventilkopf ist an einer Außenumfangsfläche eines distalen Endabschnittes des Ventilschaftes befestigt. Das Lager stützt axial gleitfähig den Ventilschaft.
Das Gehäuse hat einen Lagerhalter, der in einer röhrenartigen Form aufgebaut ist und eine Außenumfangsfläche des Lagers stützt. Ein Aktuator ist an dem Gehäuse eingebaut. Der Aktuator hat einen Elektromotor, der den Ventilschaft und den Ventilkopf antreibt.
Der Aktuator hat außerdem einen Drehzahlreduziermechanismus, der die Drehzahl einer von dem Elektromotor übertragenen Drehung verringert. Der Drehzahlreduziermechanismus hat ein Abgabezahnrad, das durch die von dem Elektromotor übertragene Drehkraft gedreht wird. Das Abgabezahnrad ist mit einem Umwandlungsmechanismus (eine Abgabevorrichtung) verbunden, die die hin und hergehende Drehbewegung des Abgabezahnrades in die hin und hergehende lineare Bewegung des Ventilschaftes und des Ventilkopfes umwandelt.
Der Umwandlungsmechanismus hat ein Stützelement, das in einer Fass- oder Tonnenform aufgebaut ist und an einer Innenseite des Gehäuses befestigt ist. Das Stützelement hat eine röhrenartige Wand und eine Vertiefung. Die röhrenartige Wand ist koaxial zu dem Ventilschaft. Die Vertiefung ist mit einem Mittelstift einstückig, der zu der röhrenartigen Wand koaxial ist.
Zwei Nuten sind in der röhrenartigen Wand ausgebildet. Die Nuten sind jeweils zu einer Spiralform aufgebaut. Untere Flächen der Nuten bilden Nockenflächen, entlang denen zwei Rollen sich drehen. Die Rollen sind durch zwei Endabschnitte jeweils einer Stützwelle gestützt. Die Stützwelle ist an einem Endabschnitt des Ventilschaftes drehbar eingebaut. Die Stützwelle wird synchron zu der Drehung des Abgabezahnrades durch ein Verbindungselement gedreht.
Die EGR-Steuerventilvorrichtung ist in einer Weise aufgenommen, die ein Öffnen und Schließen der EGR-Steuerventilvorrichtung in einem Strömungskanal ermöglicht, der das EGR-Gas leitet, das die als Partikulatstoff (PM) bekannten Partikel wie beispielsweise Verbrennungsrückstände und/oder Carbone (Kohlenstoffverbindungen) enthält.
Daher kann es sein, dass der Partikulatstoff (PM) möglicher Weise an einer Oberfläche des Ventilkopfes der EGR-Steuerventilvorrichtung oder einer Oberfläche des Ventilsitzes anhaftet und daran eine Ablagerung ausbildet oder eine Ablagerung ausbildet, die sich zwischen dem Ventilkopf und dem Ventilsitz erstreckt. Wenn die Ablagerung ausgebildet wird, kann es sein, dass der Ventilkopf an dem Ventilsitz haften bleibt.
In der vorstehend erläuterten EGR-Steuerventilvorrichtung wird zu dem Zeitpunkt, bei dem elektrische Energie in geringer Höhe zu dem Motor geliefert wird, das heißt, zu dem Zeitpunkt, bei dem die Rollen sich entlang der Nockenflächen der röhrenartigen Wand bewegen, der Ventilkopf lediglich in seiner gänzlich geschlossenen Position gedreht. Dadurch empfängt zu dem Zeitpunkt, bei dem die Rollen sich entlang der Nockenflächen bewegen, der Ventilkopf lediglich die Drehkraft, sodass der Ventilkopf nicht von der Ablagerung entfernt werden kann, die sich so ausgebildet hat, dass sie zwischen dem Ventilkopf und dem Ventilsitz verbindet. Somit wird der Ventilkopf relativ zu dem Ventilsitz angehaftet gehalten.
Darüber hinaus gleitet, wenn der Ventilkopf relativ zu dem Ventilsitz gedreht wird, der Ventilkopf relativ zu dem Ventilsitz. Daher wird ein Reibungsverschleiß zwischen dem Ventilkopf und dem Ventilsitz in nachteilhafter Weise begünstigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung spricht die vorstehend darlegten Nachteile an. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Abgassteuerventilvorrichtung zu schaffen, die einen oder mehrere der vorstehend erläuterten Nachteile beseitigen kann.
Erfindungsgemäß wird eine Abgassteuerventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor geschaffen, die ein Gehäuse, ein Ventil und einen Aktuator hat. Das Gehäuse hat einen Strömungskanal und einen Sitz. Der Strömungskanal leitet das Abgas des Verbrennungsmotors. Der Sitz ist in einer ringartigen Form aufgebaut und ist so ausgebildet, dass er den Strömungskanal umgibt. Das Ventil hat ein Ventilelement und einen Ventilschaft. Das Ventilelement ist gegen den Sitz setzbar und von dem Sitz weg anhebbar, um den Strömungskanal jeweils zu schließen und zu öffnen. Der Ventilschaft erstreckt sich von dem Ventilelement in einer Richtung einer Mittelachse des Ventilelementes. Der Aktuator hat einen Elektromotor und eine Abgabevorrichtung. Der Elektromotor erzeugt eine Antriebskraft zum Antreiben des Ventils, wenn eine elektrische Energie zu dem Elektromotor geliefert wird. Die Abgabevorrichtung leitet die Antriebskraft des Elektromotors zu dem Ventilelement durch den Ventilschaft. Die Abgabevorrichtung hat ein Abgabezahnrad und einen zylindrischen Nocken. Das Abgabezahnrad wird gedreht, wenn das Abgabezahnrad die Antriebskraft des Elektromotors empfängt. Der zylindrische Nocken ist mit dem Abgabezahnrad so verbunden, dass es sich einstückig mit dem Abgabezahnrad dreht, und erstreckt sich in Umfangsrichtung um eine Drehachse des Abgabezahnrades. Der zylindrische Nocken hat eine zylindrische Innenfläche, eine zylindrische Außenfläche und einen Nockenschlitz. Sowohl die zylindrischen Innenfläche als auch die zylindrische Außenfläche erstrecken sich gewölbt um die Drehachse des Abgabezahnrades und haben einen entsprechenden Krümmungsradius, der von der Drehachse des Abgabezahnrades aus gemessen wird. Der Nockenschlitz ist zu einer Form einer Nut aufgebaut und wandelt eine Drehbewegung des Abgabezahnrades in eine lineare Bewegung des Ventils um. Eine Mittelachse des Ventilschaftes ist zwischen der zylindrischen Innenfläche und der zylindrischen Außenfläche radial angeordnet und erstreckt sich in eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Drehebene des Abgabezahnrades ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die nachstehend beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich veranschaulichenden Zwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise einschränken.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer EGR-Steuerventilvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Draufsicht auf einen Aktuator des Ausführungsbeispiels.
3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Innenaufbaus der EGR-Steuerventilvorrichtung des Ausführungsbeispiels.
4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 2.
5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang einer Linie V-V in 2.
6 zeigt ein Querschnittsansicht entlang einer Linie VI-VI in 2.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In dem in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Abgassteuerventilvorrichtung der vorliegenden Erfindung als eine EGR-Steuerventilvorrichtung ausgeführt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat ein Abgassystem eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs (beispielsweise ein Kraftfahrzeug) ein Abgasrezirkulationssystem (EGR-System). Das EGR-System lässt Abgas (nachstehend ist dieses als EGR-Gas bezeichnet) von einem Abgasrohr zu einem Einlassrohr (Lufteinlassrohr) des Verbrennungsmotors rezirkulieren.
Das EGR-System hat ein EGR-Gasrohr, das das EGR-Gas von einem Abgaskanal in einem Abgaskrümmer oder dem Abgasrohr zu einem Einlasskanal in einem Einlasskrümmer oder dem Einlassrohr rezirkulieren lässt. Ein EGR-Gasströmungskanal, der das EGR-Gas von dem Abgaskanal zu dem Einlasskanal leitet, ist in dem EGR-Gasrohr ausgebildet.
Die EGR-Steuerventilvorrichtung 100, die die Strömungsmenge des EGR-Gases in dem EGR-Gasströmungskanal durch ein Öffnungs/Schließ-betrieb eines Tellerventils 1 steuert, ist in dem EGR-Gasrohr eingebaut.
Hierbei wird das EGR-System als ein EGR-Ventilsteuersystem (ein EGR-Steuersystem des Verbrennungsmotors) verwendet, das das Öffnen/Schließen des Tellerventils 1 (ein Ventilelement der EGR-Steuerventilvorrichtung 100) auf der Basis eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors steuert. Das EGR-Ventilsteuersystem hat eine Verbrennungsmotorsteuereinheit, die auch als eine elektronische Steuereinheit (ECU) bezeichnet ist und die einen Aktuator 110 der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 in Kooperation mit anderen Systemen steuert.
Die EGR-Steuerventilvorrichtung 100 weist das Tellerventil 1, eine Ventilantriebsvorrichtung und ein Gehäuse 4 auf. Das Tellerventil 1 öffnet und schließt den EGR-Gasströmungskanal. Die Ventilantriebsvorrichtung treibt einen Ventilkopf 2 und einen Ventilschaft des Tellerventils 1 so an, dass selbiges sich in einer axialen Richtung hin und her bewegt. Das Gehäuse nimmt das Tellerventil 1 und die Ventilantriebsvorrichtung auf.
Die Ventilantriebsvorrichtung hat einen Aktuator 110, eine Feder 9 und eine Drehwinkelerfassungsvorrichtung 140. Der Aktuator 110 hat einen Elektromotor M, einen Drehzahlreduziermechanismus 120 (ein Antriebszahnrad 5, ein Zwischenzahnrad 6 und Abgabezahnrad 7) und eine Abgabevorrichtung 130 (das Abgabezahnrad 7 und ein zylindrische Nocken 8). Der Elektromotor M erzeugt eine Drehantriebskraft, die das Tellerventil 1 antreibt. Der Drehzahlreduziermechanismus 120 reduziert eine Drehzahl einer Drehung, die von dem Elektromotor M übertragen wird, über zwei Stufen. Die Abgabevorrichtung 130 überträgt die von dem Elektromotor M abgegebene Drehantriebskraft zu dem Ventilkopf 2 durch den Ventilschaft 3. Die Feder 9 übt eine Federlast entgegen dem Ventilschaft 3 aus, um den Ventilkopf 2 in eine Schließrichtung des Ventilkopfes 2 zu einer Position des Ventilkopfes 2, bei der das Ventil gänzlich geschlossen ist, zu bringen. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 140 erfasst den Drehwinkel der Abgabevorrichtung 130 (genauer gesagt des Abgabezahnrades 7 und des zylindrischen Nockens 8).
Der Aktuator 110 weist den Motor M und die Abgabevorrichtung 130 (Umwandlungsmechanismus), die vorstehend erörtert sind, auf.
Der Motor M hat einen Innenrotor (Anker), einen Stator und zwei Energielieferbürsten. Der Innenrotor weist eine Motorwelle (drehbare Welle) 11 auf, die sich in einer axialen Richtung (einer Richtung der Drehachse des Motors M) erstreckt. Der Stator ist zu einer röhrenartigen Form aufgebaut und umgibt in Umfangsrichtung den Innenrotor (Anker). Jede der Bürsten ist in einem entsprechenden Bürstenhalter aufgenommen, der an dem Stator fixiert ist. Der Drehzahlreduziermechanismus 120 hat die Geschwindigkeitsreduzierzahnräder 5 bis 7, eine Zwischenwelle 12 und eine Abgabewelle 13. Die Geschwindigkeitsreduzierzahnräder 5 bis 7 werden synchron zu der Drehung der Motorwelle 11 gedreht. Die Zwischenwelle 12 ist parallel zu der Motorwelle des Motors M angeordnet. Die Abgabewelle 13 ist mit dem Abgabezahnrad 7 und dem zylindrischen Nocken 8 verbunden, um sich einstückig mit dem Abgabezahnrad 7 und dem zylindrischen Nocken 8 zu drehen.
Die Geschwindigkeitsreduzierzahnräder 5 bis 7 umfassen das Antriebszahnrad (ein Eingangszahnrad, Motorzahnrad 5), das Zwischenzahnrad 6 und ein Abgabezahnrad (Ventilzahnrad) 7, wie dies vorstehend erörtert ist.
Die Abgabevorrichtung 130 (Umwandlungsmechanismus) ist ein Antriebskraftumwandlungsmechanismus, der die hin und hergehende Drehbewegung des Abgabezahnrades 7 in eine hin und hergehende lineare Bewegung des Tellerventils 1 umwandelt.
Ein ringartiger Eingriffsabschnitt (ringartiger Abschnitt) 14 ist an dem Eingangsabschnitt des zylindrischen Nockens 8 ausgebildet. Der Eingriffsabschnitt 14 ist in das Abgabezahnrad 7 eingeformt (Einsetzformen), sodass der Eingriffsabschnitt 14 mit der Abgabewelle 13 einstückig drehbar ist, wodurch eine Abgabehebelplatte ausgebildet wird, die die Antriebskraft des Aktuators 110 zu dem Abgabeabschnitt des zylindrischen Nockens 8 überträgt. Der Eingriffsabschnitt 14 hat ein Eingriffsloch (beispielsweise ein viereckiges Loch), das mit einer Außenumfangsfläche der Abgabewelle 13 des Drehzahlreduziermechanismus 120, der nachstehend beschrieben ist, sicher in Eingriff steht.
Ein zylindrischer Abschnitt (zylindrischer röhrenartiger Abschnitt) 15 ist in dem Abgabeabschnitt des zylindrischen Nockens 8 ausgebildet. Ein Nockenschlitz 16 ist in dem zylindrischen Abschnitt 15 ausgebildet. Eine Komponente (ein Teil des Umwandlungsmechanismus), die an dem Ventilschaft 3 eingebaut ist, steht mit dem Nockenschlitz 16 in Eingriff. Eine erste und eine zweite Nockennutwandfläche, die nachstehend auch als erstes und zweites Nockenprofil 17 und 18 bezeichnet sind, sind in dem Nockenschlitz 16 konform zu dem Betriebsmuster des Tellerventils 1 ausgebildet.
Die Einzelheiten der Ventilantriebsvorrichtung sind nachstehend beschrieben.
Das Tellerventil 1 weist den Ventilkopf (der auch als ein Ventilhauptkörper bezeichnet ist) 2 auf, der zu einer zylindrischen röhrenartigen Form (genauer gesagt eine konische röhrenartige Form) aufgebaut ist. Der Ventilkopf 2 ist gegen einen Ventilsitz 19 des Gehäuses 4 setzbar und von diesem weg anhebbar, um jeweils Strömungskanallöcher 21 bis 23 zu schließen und zu öffnen. Genauer gesagt dient der Ventilkopf 2 als ein Ventilelement der EGR-Steuerventilvorrichtung 100. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet eine Außenumfangsfläche (eine abgeschrägte konische Fläche) des Ventilkopfes 2 eine Ventilseite (Ventilsitzfläche) des Ventilkopfes 2, die gegen den Ventilsitz 19 setzbar ist.
Das Tellerventil 1 hat den Ventilschaft 3. Der Ventilschaft 3 bewegt sich in der axialen Richtung des Tellerventils 1 synchron zu der Drehung des zylindrischen Nockens 8 hin und her. Hierbei sind der Ventilkopf 2 und der Ventilschaft 3 separat ausgebildet und sie werden miteinander zusammengebaut, um das Tellerventil 1 auszubilden. Alternativ kann ein solches Tellerventil 1, bei dem der Ventilkopf 2 und der Ventilschaft 3 einstückig als ein Bauteil ausgebildet sind, angewendet werden.
Der Ventilschaft 3 erstreckt sich linear in der axialen Richtung des Tellerventils 1 und ist mit dem Ventilkopf 2 und der Abgabevorrichtung (Umwandlungsmechanismus) 130, die den zylindrischen Nocken 8 aufweist, verbunden. Der Ventilschaft 3 ist parallel zu der Motorwelle 11 des Motors M, der Zwischenwelle 12 und der Abgabewelle 13 und erstreckt sich in eine Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Drehebene des zylindrischen Nockens 8 (eine obere Endfläche des Eingriffsabschnittes 14, wie es in 5 gezeigt ist) und des Abgabezahnrades 7 ist.
Ein Eingangsabschnitt oder Eingabeabschnitt, der die Antriebskraft des Aktuators 110 von den Nockenprofilen 17, 18 des zylindrischen Nockens 8 empfängt, ist in einem axialen proximalen Endabschnitt des Ventilschaftes 3 ausgebildet. Ein Abgabeabschnitt, der die Antriebkraft des Aktuators 110 zu dem Ventilkopf 2 des Tellerventils 1 abgibt, ist in einem axialen distalen Endabschnitt des Ventilschaftes 3 ausgebildet.
Der Ventilkopf 2 ist an dem Abgabeabschnitt des Ventilschaftes 3 (die Außenumfangsfläche des distalen Endabschnittes des Ventilschaftes 3) fixiert, beispielsweise durch ein Presspassen, eine plastische Verformung oder ein Schweißen. Ein axialer Zwischenabschnitt des Ventilschaftes 3 ist durch einen Lagerhalter 25 des Gehäuses 4 durch ein Metalllager 24 leitfähig gestützt.
Der Eingangsabschnitt des Ventilschaftes 3 hat zwei gegenüberstehende Stücke (einen ersten und einen zweiten gegenüberliegenden Abschnitt) 26, die verzweigt, das heißt gegabelt sind. Die gegenüberliegenden Stücke 26 stehen einander gegenüber, währen ein Schlitz 27, der einen Abschnitt des zylindrischen Abschnittes 15 des zylindrischen Nockens 8 aufnimmt, zwischen den gegenüberliegenden Stücken 26 angeordnet ist. Der Schlitz 27 erstreckt sich linear in der axialen Richtung des Ventilschaftes 3 und öffnet sich an einer Endfläche des Ventilschaftes 3, die an der Seite angeordnet ist, die axial entgegengesetzt von dem Abgabeabschnitt (dem Endabschnitt an der Seite des Ventilkopfe 2) des Ventilschaftes 3 ist.
Hierbei sind ein erstes und ein zweites Einsetzloch in den jeweiligen gegenüberliegenden Stücken 26 des Ventilschaftes 3 ausgebildet. Ein Drehstift (Stützwelle) 32, der eine Spindel ist, ist durch das erste und zweite Einpassloch der gegenüberliegenden Stücke 26 eingeführt.
Eines der beiden gegenüberliegenden Stücke 26 sitzt an einem axialen Endabschnitt (ein linker Endabschnitt in 5) des Drehstiftes 32 und stützt diesen. Darüber hinaus sitzt das andere der beiden gegenüberliegenden Stücke 26 an dem anderen axialen Endabschnitt (ein rechter Endabschnitt in 5) des Drehstiftes 32 und stützt diesen.
Der Drehstift 32 ist durch die gegenüberliegenden Stücke 26 gestützt und stützt drehbar ein Kugellager (das auch als Folgerolle oder eine Folgeeinrichtung bezeichnet ist, die zu einer röhrenartigen Form ausgebildet ist) 31.
Wenn das Kugellager 31 und der Drehstift 32 in einem axialen Endteil (ein oberer axialer Endteil in den Zeichnungen) des Nockenschlitzes 16 des zylindrischen Arms 8 entlang der Erstreckungsrichtung des Nockenschlitzes 16 angeordnet sind, ist das Tellerventil 1 in seiner Position, bei der es gänzlich geschlossen, angeordnet. Wenn im Gegensatz dazu das Kugellager 31 und der Drehstift 32 an dem anderen axialen Endteil (ein unteres axiales Endteil, das von dem oberen axialen Endteil in der Zeichnung entgegengesetzt ist) des Nockschlitzes 16 des zylindrischen Nockens 8 entlang der Erstreckungsrichtung des Nockenschlitzes 16 angeordnet sind, ist das Tellerventil 1 in seiner Position, bei der es gänzlich offen ist, angeordnet.
Außer dem zylindrischen Nocken 8 hat die Abgabevorrichtung (Umwandlungsmechanismus) 130 das Kugellager 31 und den Drehstift 32. Das Kugellager 32 ist so aufgebaut, dass es entlang der Nockenprofile 17, 18 des zylindrischen Nockens 8 beweglich geführt wird. Der Drehstift 32 ist in dem Nockenschlitz 16 des zylindrischen Nockens 8 beweglich aufgenommen und empfängt die Antriebskraft des Aktuators 110 von den Nockenprofilen 17, 18 durch das Kugellager 31.
Das Abgas (beispielsweise das EGR-Gas) enthält Partikulate, die auch als Partikulatstoff (PM) bekannt sich, wie beispielsweise Verbrennungsreste und/oder Carbone (Kohlenstoffverbindungen). Daher ist eine Hülse 34 an dem Ventilschaft 3 an einem axialen Ort zwischen dem Zwischenabschnitt des Ventilschaftes 3 und dem Lagerhalter 25 eingebaut, um das Eindringen des Partikulatstoffes (PM), das in dem EGR-Gas enthalten ist, in einen Zwischenraum zwischen dem Ventilschaft 3 und dem Metalllager 24 zu begrenzen.
Darüber hinaus ist eine Öldichtung 35 an einer Außenumfangsfläche des Zwischenabschnittes des Ventilschaftes 3 eingebaut, um ein Ausströmen von Schmieröl zu begrenzen, das zu einem Gleitteil zwischen dem Ventilschaft 3 und dem Metalllager 24 geliefert wird.
Der Lagerhalter 25 ist in dem Gehäuse 4 einstückig ausgebildet. Der Lagerhalter 25 stützt eine Außenumfangsfläche des Metalllagers 24. Die Strömungskanallöcher 21 bis 23, die einen Teil des EGR-Gasströmungskanals bilden, sind in dem Gehäuse 4 ausgebildet. Der Ventilsitz 19 ist an einer zylindrischen Trennwand (ein Teilungsabschnitt) des Gehäuses 4 pressgepasst, die zwischen dem Strömungskanalloch 21 und dem Strömungskanalloch 23 trennt. Das Strömungskanalloch 22, das zwischen dem Strömungskanalloch 21 und dem Strömungskanalloch 23 eine Kommunikation herstellt, ist in dem Ventilsitz 19 ausgebildet. Die Strömungskanallöcher 21 bis 23 bilden einen Strömungskanal für das EGR-Gas (Fluid).
Der Lagerhalter 25, der zu einer zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut ist, ist in dem Gehäuse 4 ausgebildet, um das Metalllager 24 zu halten. Das Metalllager 24 ist zu einer zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut und stützt axial gleitfähig den Ventilschaft 3. Der Lagerhalter 25 umgibt in Umfangsrichtung das Metalllager 24.
Ein Kupplungsflansch 36 ist an einem unteren Endabschnitt (ein Abschnitt an der Seite des Ventilsitzes 19) des Gehäuses 4 ausgebildet. Der Kupplungsflansch 36 hat eine Kupplungsendfläche, die an einer Einbaufläche eines Montageelementes (ein ortsfestes Element) der Verbrennungsmotorseite (der Fahrzeugseite) mit Befestigungen (beispielsweise Schrauben) eingebaut ist. In dieser Weise ist die EGR-Steuerventilvorrichtung 100 an dem ortsfesten Element der Verbrennungsmotorseite (der Fahrzeugseite) fixiert.
Ein Motorgehäuse 41, das den Motor M aufnimmt und hält, ist in dem Gehäuse 4 einstückig ausgebildet. Das Motorgehäuse 41 hat einen Umfangswandabschnitt und eine Öffnung (eine Motoraufnahmeöffnung). Der Umfangswandabschnitt des Motorgehäuses 41 umgibt in Umfangsrichtung das zylindrische röhrenartige Joch 42 des Motors M. Die Öffnung des Motorgehäuses 41 ist an einem Ende der Umfangswand des Motorgehäuses 41 offen, um den Motor M in einer Motoraufnahmevertiefung 43, die an der Innenseite des Umfangswandabschnittes ausgebildet ist, zum Zeitpunkt des Zusammenbaus aufzunehmen. Die Motoraufnahmeöffnung ist durch eine vordere Halterung 44 des Motors M geschlossen.
Die vordere Halterung 44 ist an einem Umfangsrandabschnitt der Motoraufnahmeöffnung des Motorgehäuses 41 mit Befestigungen (beispielsweise Schrauben) fixiert. In dieser Weise ist der Motor M in dem Motorgehäuse 41 aufgenommen und wird darin gehalten.
Das Gehäuse 4 hat ein Getriebegehäuse 45, das den Drehzahlreduziermechanismus 120, die Abgabevorrichtung (Umwandlungsmechanismus) 130 und den Ventilschaft 3 aufnimmt. Das Getriebegehäuse 45 hat eine Öffnung, durch die der Aktuator 110 in einer Aktuatoraufnahmevertiefung 46 des Getriebegehäuses 45 zum Zeitpunkt des Zusammenbauens aufgenommen wird. Die Öffnung des Getriebegehäuses 45 ist durch eine Sensorabdeckung 47 geschlossen.
Ein Verbindungsstück 49 ist in der Sensorabdeckung 47 ausgebildet, um einen EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48 und den Motor M mit einer externen Vorrichtung (mit externen Vorrichtungen) wie beispielsweise eine ECU und eine Batterie, elektrisch zu verbinden. Das Verbindungsstück 49 hat ein Gehäuse und eine Vielzahl an Anschlüssen. Das Gehäuse des Verbindungsstückes 49 ist zu einer röhrenartigen Form aufgebaut und erstreckt sich einer Einpassrichtung (eine Verbindungsstück-Verbindungsrichtung) für ein Verbinden mit einem zugehörigen Verbindungsstück, das mit der externen Vorrichtung (den externen Vorrichtungen) verbunden ist. Die Anschlüsse ragen von einem Formharzmaterial der Sensorabdeckung 47 vor und sind in einem Innenraum einer umgebenden Wand des Verbindungsstücks 49 freigelegt.
Das Gehäuse 4 hat einen Lagerhalter 53, der zu einer zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut ist und äußere Laufringe 51b, 52b von Dualkugellagern (oder Doppelkugellagern) 51, 52 hält. Die Dualkugellager 51, 52 stützen die Abgabewelle 13 in einer Weise, die eine Gleitbewegung (Drehbewegung) der Abgabewelle 13 in eine Drehrichtung der Abgabewelle 13 ermöglicht. Der Lagerhalter 53 umgibt in Umfangsrichtung die äußeren Laufringe 51b, 52b der Dualkugellager 51, 52. Der Lagerhalter 53 hat einen Vorsprungsabschnitt, der zu einer zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut ist und von einer Bodenfläche des Getriebegehäuses 45 vorragt. Der Vorsprungsabschnitt des Lagerhalters 53 hat eine Öffnung, die zu der Außenseite hin offen ist. Diese Öffnung ist durch eine Abdeckung 53a gasdicht verschlossen.
Ein Lagerloch, das sich linear in der axialen Richtung der Abgabewelle 13 erstreckt, ist in der Innenseite des Lagerhalters 53 ausgebildet.
Ein Presspassungsloch ist an der Innenseite des Vorsprungsabschnittes ausgebildet. Die äußeren Laufringe 51b, 52b der Dualkugellager 51, 52 sitzen in Presspassung an der Innenumfangsfläche des Presspassungsloches des Lagerhalters 53.
Die Dualkugellager 51, 52 haben innere Laufringe 51a, 52a, die an der Außenumfangsfläche der Abgabewelle 13 in Presspassung sitzen, und die äußeren Laufringe 51b, 52b, die an dem Presspassungsloch des Lagerhalters 53 in Presspassung sitzen. Die Dualkugellager 51, 52 haben außerdem Stahlkugeln (drehbare Körper oder drehbare Elemente) 51c, 52c, die zwischen dem entsprechenden äußeren Laufring 51b, 52b und dem entsprechenden inneren Laufring 51a, 52a gleitfähig aufgenommen sind.
Anstelle der Kugeln 51c, 52c können Rollen als die drehbaren Körper vorgesehen sein.
Der Aktuator 110 hat den Motor M, den Drehzahlreduziermechanismus (Antriebskraftübertragungsmechanismus) 120, die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 140 und die Feder 9. Wenn der Motor M durch die elektrische Energie angeregt wird, erzeugt der Motor M die Antriebskraft (das Moment), durch die der Ventilkopf 2 angetrieben wird. Der Drehzahlreduziermechanismus 120 empfängt die Drehung des Motors M und verringert die Drehzahl der Drehung in zwei Stufen. Danach gibt der Drehzahlreduziermechanismus 120 die Drehung der reduzierten Drehzahl zu der Abgabewelle 13 aus. Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 140 erfasst den Drehwinkel der Abgabewelle 13. Die Feder 9 lässt das Tellerventil 1 von der vorbestimmten Öffnungsposition zu seiner Position, bei der es gänzlich geschlossen ist, zurückkehren.
Der Drehwinkel der Abgabewelle 13 ist der gleiche wie der Drehwinkel des Abgabezahnrades 7 und des zylindrischen Nockens 8. Der Drehwinkel des zylindrischen Nockens 8 entspricht dem Anhebebetrag des Ventilkopfes 2 oder dem Hubbetrag des Ventilschaftes 3. Dadurch kann die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 140 als eine Anhebebetragerfassungsvorrichtung, die den Anhebebetrag des Ventilskopfes 2 erfasst, oder als eine Hubbetragerfassungsvorrichtung angewendet werden, die den Hubbetrag des Ventilschaftes 3 erfasst.
Der Motor M ist in der Motoraufnahmevertiefung 43 des Motorgehäuses 41 aufgenommen und dort gestützt, die in dem Gehäuse 4 einstückig ausgebildet ist und zu einer zylindrischen röhrenartigen Form mit einem Boden aufgebaut ist. Die vordere Halterung 44 ist mit einer Vorderseite des zylindrischen röhrenartigen Joches 42 verbunden. Der Motor M ist ein Bürstengleichstrommotor, der den Innenrotor aufweist, der an der radial inneren Seite des äußeren Stators angeordnet ist. Der Motor M hat den Anker, den Stator und die beiden Bürsten. Der Anker hat die Motorwelle 11, die sich linear in der Richtung der Drehachse erstreckt. Der Stator umgibt in Umfangsrichtung den Anker. Die Bürsten werden gegen einen Kommutator gedrängt, der an der Motorwelle 11 fixiert ist.
Der Stator hat das zylindrische röhrenartige Joch 42 und die Dauermagneten (Feldmagneten). Das zylindrische röhrenartige Joch 42 ist zu der Form eines zylindrischen Bechers aufgebaut. Die Magnete sind an der Innenumfangsfläche des zylindrischen röhrenartigen Jochs 42 fixiert.
Der Anker ist an der radial inneren Seite des Stators angeordnet, während ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen dem Stator und dem Anker ausgebildet ist. Der Anker hat die Motorwelle 11, einen Ankerkern, Ankerwicklungen (Ankerspulen) und den Kommutator. Die Motorwelle 11 ist durch den Lagerhalter des zylindrischen röhrenartigen Jochs 42 und den Lagerhalter der vorderen Halterung 44 durch Lager drehbar gestützt. Der Ankerkern ist ausgebildet, indem magnetische Stahlplatten in der Richtung der Drehachse der Motorwelle 11 gestapelt sind. Die Ankerwicklungen sind um den Ankerkern herum gewunden. Die Bürsten werden gegen den Kommutator gedrängt und stehen mit diesem gleitfähig in Kontakt.
Der Drehzahlreduziermechanismus 120 ist der Antriebskraftübertragungsmechanismus, der die Drehantriebskraft (das Moment) der Motorwelle 11 des Motors M zu dem zylindrischen Nocken 8 durch die Abgabewelle 13 überträgt, um das Tellerventil 1 in die Richtung der Mittelachse des Tellerventils 1 hin- und hergehend zu bewegen.
Der Drehzahlreduziermechanismus 120 hat die Zwischenwelle 12, die Abgabewelle 13, das Antriebszahnrad 5, das Zwischenzahnrad 6 und das Abgabezahnrad 7. Die Zwischenwelle 12 ist parallel zu der Motorwelle 11 des Motors M. Die Abgabewelle 13 ist parallel zu der Motorwelle 11 und der Zwischenwelle 12. Das Antriebszahnrad 5 ist an der Außenumfangsfläche des distalen Endabschnittes der Motorwelle 11 fixiert. Das Zwischenzahnrad 6 steht mit dem Antriebszahnrad 5 in Zahneingriff und wird zusammen mit diesem gedreht. Das Abgabezahnrad 7 steht mit dem Zwischenzahnrad 7 in Zahneingriff und wird zusammen mit diesem gedreht.
Die drei Zahnräder 5 bis 7 sind in der Aktuatoraufnahmevertiefung 46 drehbar aufgenommen, die zwischen dem Getriebegehäuse 45 und der Sensorabdeckung 47 ausgebildet ist.
Die Zwischenwelle 12 ist in der zylindrischen Form (die Form eines zylindrischen Stabes) aus Eisenmetall wie beispielsweise rostfreier Stahl (oder Nichteisenmetall) einstückig ausgebildet. Ein Endabschnitt der Zwischenwelle 12 sitzt in Presspassung in einer Einsetzvertiefung des Getriebegehäuses 45 des Gehäuses 4 (ist darin fixiert). Der andere axiale Endabschnitt der Zwischenwelle 12 sitzt in einer Einsetzvertiefung der Sensorabdeckung 47.
Die Abgabewelle 13 ist in der zylindrischen Form (in der Form eines zylindrischen Stabes) aus Eisenmetall wie beispielsweise rostfreier Stahl (oder Nichteisenmetall) einstückig ausgebildet. Die Abgabewelle 13 ist an der Innenseite des Lagerhalters 53 des Gehäuses 4 durch die Dualkugellager 51, 52 drehbar aufgenommen. Die Dualkugellager 51, 52 sind an der Innenseite des zylindrischen Abschnittes 15 des zylindrischen Nockens 8 angeordnet.
Ein Flansch (Klemmabschnitt) 54 und ein erste Einsetzabschnitt 55 sind an einem proximalen Endabschnitt der Abgabewelle 13 in der axialen Richtung (in der Richtung der Drehachse) ausgebildet. Der Flansch 54 ist ein Abschnitt mit maximalem Außendurchmesser der Abgabewelle 13. Der erste Einsetzabschnitt 55 hat zwei ebene Abschnitte, die eben sind und die geometrisch zueinander entgegensetzt sind. Alternativ kann der erste Einsetzabschnitt 55 so ausgebildet sein, dass er einen viereckigen Querschnitt hat.
Ein zweiter Einsetzabschnitt 56, der einen kreisartigen Querschnitt hat, ist an dem distalen Endabschnitt der Abgabewelle 13 ausgebildet.
Der Eingriffsabschnitt 14 des zylindrischen Nockens 8 steht mit der Außenumfangsfläche des ersten Einsetzabschnittes 55 der Abgabewelle 13 in Eingriff. Ein Metallring oder Metallkragen 57, der zu einer ringartigen Form aufgebaut ist, ist um die Außenumfangsfläche des ersten Einsetzabschnittes 55 herum angeordnet, um den Eingriffabschnitt 14 zwischen dem Flansch 54 und dem Metallring 57 axial zu klemmen.
Die inneren Laufringe 51a, 52a der Dualkugellager 51, 52 sitzen in Presspassung an der Außenumfangsfläche des zweiten Einpassabschnittes 56 der Abgabewelle 13.
Die Dualkugellager 51, 52 haben die inneren Laufringe 51a, 52a, die in Presspassung an der Außenumfangsfläche des zweiten Einpassabschnittes 56 sitzen, und die äußeren Laufringe 51b, 52b, die an der Innenumfangsfläche des Lagerhalters 53 in Presspassung sitzen. Die Dualkugellager 51, 52 haben außerdem die Stahlkugeln 51c, 52c, die zwischen dem entsprechenden äußeren Laufring 51b, 52b und dem entsprechenden inneren Laufring 51a, 52a gleitfähig aufgenommen sind.
Der Metallring 57 ist ein zylindrisches Rohr, das eine vorbestimmte axiale Länge hat.
Das Antriebszahnrad 5 ist aus Metall oder einem synthetischen Harz einstückig ausgebildet. Das Antriebszahnrad 5 ist koaxial zu der Motorwelle 11 des Motors M und hat einen Zahnraddurchmesser, der kleiner als ein Zahnraddurchmesser eines Abschnittes mit maximalem Außendurchmesser (das Zahnrad mit großem Durchmesser) des Zwischenzahnrades 6 ist. Das Antriebszahnrad 5 ist an der Außenumfangsfläche des distalen Endabschnittes der Motorwelle 11 beispielweise durch Presspassen fixiert. Das Antriebszahnrad 5 hat einen zylindrischen röhrenartigen Abschnitt (einen vorderen distalen Endabschnitt des Motors M), der mit der Motorwelle 11 einstückig gedreht wird. Zähne (Antriebszahnradzähne 61) sind hintereinander in der Umfangsrichtung entlang des gesamten Umfangsausmaßes des zylindrischen röhrenartigen Abschnittes des Antriebszahnrades angeordnet.
Das Zwischenzahnrad 6 ist aus Metall oder synthetischem Harz einstückig ausgebildet. Das Zwischenzahnrad 6 sitzt an der Außenumfangsfläche der Zwischenwelle 12 in einer Weise, die eine relative Drehung des Zwischenzahnrades 6 ermöglicht.
Das Zwischenzahnrad 6 sitzt drehbar an der Außenumfangsfläche der Zwischenwelle 12. Das Zwischenzahnrad 6 hat einen zylindrischen röhrenartigen Abschnitt, der um die Mittelachse der Zwischenwelle 12 drehbar ist.
Das Zahnrad mit dem großen Durchmesser ist an einem Endabschnitt des zylindrischen röhrenartigen Abschnittes des Zwischenzahnrades 6 ausgebildet. Das Zahnrad mit dem großen Durchmesser steht mit den Antriebszahnradzähnen 61 des Antriebszahnrades 5 in Zahneingriff und hat einen Außendurchmesser, der größer als der Außendurchmesser des zylindrischen röhrenartigen Abschnittes des Zwischenzahnrades 6 ist. Das Zahnrad mit dem großen Durchmesser hat einen Abschnitt mit großem Durchmesser und eine Vielzahl an Zahnradzähnen (Zwischenzahnradzähne 62). Der Abschnitt mit dem großen Durchmesser des Zahnrades mit dem großen Durchmesser ist an dem Endabschnitt des zylindrischen röhrenartigen Abschnittes ausgebildet und zu einer ringartigen Plattenform aufgebaut. Die Zwischenzahnradzähne 62 sind hintereinander in der Umfangsrichtung entlang des gesamten Umfangsausmaßes des Abschnittes mit dem großen Durchmesser des Zahnrades mit dem großen Durchmesser angeordnet.
Ein Zahnrad mit einem kleinen Durchmesser, das mit dem Abgabezahnrad 7 in Zahneingriff steht, ist an dem anderen Endabschnitt des zylindrischen röhrenartigen Abschnittes des Zwischenzahnrades 6 ausgebildet. Das Zahnrad mit dem kleinen Durchmesser hat eine Vielzahl an Zahnradzähnen (Zwischenzahnradzähne 63), die hintereinander in der Umfangsrichtung entlang des gesamten Umfangsausmaßes des zylindrischen röhrenartigen Abschnittes des Zwischenzahnrades 6 angeordnet sind.
Das Abgabezahnrad 7 ist aus synthetischem Harz einstückig ausgebildet. Ein Magnetrotor 64, der zu einer zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut ist, ist mit dem Innenumfangsabschnitt des Abgabezahnrades 7 einstückig ausgebildet. Das Abgabezahnrad 7 hat einen Abschnitt mit maximalem Außendurchmesser, der an der radial äußeren Seite des Magnetrotors 64 angeordnet ist und zu einer teilweise zylindrischen Form (gewölbte Form) aufgebaut ist. Der Abschnitt mit maximalem Außendurchmesser des Abgabezahnrades 7 hat eine Vielzahl an Zahnradzähnen (Abgabezahnradzähne 65), die mit den Zwischenzahnradzähnen 63 des Zwischenzahnrades 6 in Zahneingriff stehen und hintereinander in der Umfangsrichtung lediglich in einem vorbestimmten Winkelbereich in einem sektorförmigen Teil des Abgabezahnrades 7 angeordnet sind.
Sensormagnete 66, die Dauermagnete sind, sind an einer Innenumfangsfläche des Magnetrotors 64 fixiert. Darüber hinaus ist der Eingriffsabschnitt 14 des zylindrischen Nockens 8 in den Magnetrotor 64 einsetzgeformt (durch Einsetzformen ausgebildet). Der Eingriffsabschnitt 14 besitzt das Eingriffsloch, das die beiden ebenen Abschnitte (Strukturen zur Begrenzung einer freien Drehung, die die freie Drehung der Abgabewelle 13 relativ zu dem Eingriffsabschnitt 14 begrenzen) haben, die eben sind und die zueinander diametrisch entgegengesetzt sind. In dieser Weise ist das Abgabezahnrad 7 an dem ersten Einsetzabschnitt 55 der Abgabewelle 13 durch den zylindrischen Nocken 8 in einer Weise fixiert, in der die freie Drehung des Abgabezahnrades 7 relativ zu der Abgabewelle 13 begrenzt ist.
Hierbei ist der Motor M, der die Antriebsquelle des Aktuators 110 ist, mit der Batterie des Fahrzeugs durch eine Motorantriebsschaltung, die durch die ECU elektronisch steuerbar ist, elektrisch verbunden.
Die ECU hat einen Mikrocomputer eines bekannten Aufbaus, der eine CPU, eine Speichervorrichtung (ein Speicher wie beispielsweise ein ROM und ein RAM), eine Eingangsschaltung (eine Eingabevorrichtung), eine Ausgangsschaltung (eine Ausgabevorrichtung), eine Schaltung zur Lieferung von elektrischer Energie und eine Zeitgliedschaltung hat. Die CPU führt Steuerprozesse und Berechnungsprozesse aus. Die Speichervorrichtung speichert Steuerprogramme, Steuerlogik und verschiedene Arten an Daten (beispielsweise eine Tabelle).
Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet wird (IG ON), steuert die ECU die Lieferung von elektrischer Energie des Aktuators 110 (der Motor M) der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 auf der Basis des Steuerprogramms oder der Steuerlogik, die in dem Speicher des Mikrocomputers gespeichert sind.
Bei der ECU erleben Steuersignale, die von dem EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48, einem Luftströmungsmesser, einem Kurbelwinkelsensor, einem Gaspedalöffnungsgradsensor, einem Drosselöffnungsgradsensor, einem Einlasslufttemperatursensor, einem Kühlmitteltemperatursensor und einem Abgassensor (ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor, ein Sauerstoffkonzentrationssensor) empfangen werden, eine Umwandlung von analog nach digital (A/D) durch einen A/D-Wandler und werden zu dem Mikrocomputer geliefert.
Der EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48, der Luftströmungsmesser, der Kurbelwinkelsensor, der Gaspedalöffnungsgradsensor, der Drosselöffnungsgradsensor, der Einlasslufttemperatursensor, der Kühlmitteltemperatursensor und/oder der Abgassensor dienen als eine Betriebszustandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors.
Die Drehwinkelerfassungsvorrichtung 140 hat den Magnetrotor 64 und den EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48. Der Magnetrotor 64 ist in der zylindrischen röhrenartigen Form aufgebaut und ist mit dem Abgabezahnrad 7 verbunden, um sich einstückig mit dem Abgabezahnrad 7 zu drehen. Der EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48 erfasst den Öffnungsgrad des EGR-Ventils, der dem Drehwinkel der Abgabewelle 13 und dem Drehwinkel des zylindrischen Nockens 8 des Drehzahlreduziermechanismus 120 entspricht, durch Messen des Drehwinkels des Magnetrotors 64. Die Sensormagnete 66 und der Rotorkern, der aus dem magnetischen Material hergestellt ist, sind an der Innenumfangsfläche des Magnetrotors 64 eingebaut.
Der EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48 ist zwischen zwei Statorkernen geklemmt, die an einem Sensoreinbauabschnitt der Sensorabdeckung 47 eingebaut sind. Dieser EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48 ist so eingebaut, dass er von dem Sensoreinbauabschnitt zu der Seite der Abgabewelle 13 hin vorragt. Darüber hinaus hat der EGR-Ventilöffnungsgradsensor 48 ein Hall-IC als seine Hauptkomponente. Der Hall-IC gibt ein Spannungssignal (analoges Signal) zu der ECU aus. Dieses Spannungssignal entspricht einer Dichte eines magnetischen Flusses, der eine magnetische Erfassungsfläche eines Halbleiter-Hallelementes kreuzt. Anstelle des Hall-IC ist es möglich, eine beliebige andere Art an kontaktfreiem magnetischen Erfassungselement anzuwenden, wie beispielsweise das Hallelement (die Hallelemente) allein oder ein magnetoresistives Element (magnetoresistive Elemente).
Die Feder 9 ist um den Zwischenabschnitt des Ventilschaftes 3 spiralartig gewunden. Die Feder 9 hat einen Wicklungsabschnitt, der spiralartig gewunden ist und zwischen einem Federsitz einer ringartigen Platte 68, die an einem Absatz (ringartiger Absatz 67) des Zwischenabschnittes des Ventilschaftes 3 in Eingriff steht, und einem Federsitz eines Bodenabschnittes des Getriebegehäuses 45 (ein Boden der zylindrischen Vertiefung, der sich an der radial äußeren Seite des Lagerhalters 25 befindet) gehalten.
Die Feder 9 ist eine Kompressionsschraubenfeder, die eine elastische Kraft erzeugt, die den Ventilschaft 3 so drängt, dass der Ventilkopf 2 in seiner Ventilschließrichtung gedrängt wird.
Ein axialer Endabschnitt der Feder 9 dient als ein erster Wicklungsendabschnitt, der ringartig ist und mit dem Federsitz der Platte 68 in Kontakt steht.
Der andere axiale Endabschnitt der Feder 9 dient als ein zweiter Wicklungsendabschnitt, der ringartig ist und mit dem Federsitz des Getriebegehäuses 45 in Kontakt steht.
Die Abgabevorrichtung (Umwandlungsmechanismus) 130 ist ein Bewegungsrichtungsumwandlungsmechanismus, der die Drehbewegung des Aktuators 110 (die Drehbewegung der Abgabewelle 13 des Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 120) in die lineare Bewegung des Ventilschaftes 3 und des Ventilkopfes 2 umwandelt. Die Abgabevorrichtung (Umwandlungsmechanismus) 130 hat den zylindrischen Nocken 8, das Kugellager 31 und den Drehstift 32. Der zylindrische Nocken 8 ist mit dem Abgabezahnrad 7 gekuppelt, um sich einstückig mit dem Abgabezahnrad 7 um die Mittelachse der Abgabewelle 13 zu drehen. Das Kugellager 31 ist in dem Nockenschlitz 16 des zylindrischen Nockens 8 beweglich aufgenommen. Der Drehstift 32 sitzt in Presspassung in einem inneren Laufring 31a des Kugellagers 31, um den äußeren Laufring 31b des Kugellagers 31 drehbar zu stützen.
Der zylindrische Nocken 8 ist zu der teilzylindrischen Form ausgebildet, der den Boden aus dem Eisenmetall, wie beispielsweise rostfreier Stahl, (oder Nichteisenmetall) hat. Wenn der Ventilkopf 2 in der Position, bei der er gänzlich geschlossen ist, angeordnet ist, ist eine Drehposition (ein Drehwinkel) des zylindrischen Nockens 8 ein gänzlich geschlossener Zustand (eine Nockenposition, bei der gänzlich geschlossen ist). Wenn der Ventilkopf 2 in der Position, bei der er gänzlich geschlossen ist, angeordnet ist, ist die Drehposition (der Drehwinkel) des zylindrischen Nockens 8 ein Zustand, bei dem gänzlich offen ist (eine Nockenposition, bei der gänzlich offen ist).
Der zylindrische Nocken 8 hat den Eingriffsabschnitt 14, der zu der ringartigen Form aufgebaut ist und in Umfangsrichtung die Außenumfangsfläche des ersten Einsetzabschnittes 55 der Abgabewelle 13 umgibt. Das Eingriffsloch, das als das viereckige Loch ausgebildet ist, erstreckt sich durch den Eingriffsabschnitt 14. Dadurch ist der zylindrische Nocken 8 an dem ersten Einsetzabschnitt 55 der Abgabewelle 13 nicht drehbar fixiert.
Der Eingriffsabschnitt 14 ist an der Außenumfangsfläche des ersten Einsetzabschnittes 55 in dem Zustand fixiert, an dem der Eingriffsabschnitt 14 zwischen dem Flansch 54 der Abgabewelle 13 und dem äußeren Laufring 51b des Kugellagers 51 durch den Metallring 57 axial geklemmt ist.
Der zylindrische Nocken 8 hat den zylindrischen Abschnitt 15, der in der teilzylindrischen Form (gewölbte Form) ist und die Dualkugellager 51, 52 und den Lagerhalter 53 teilweise umgibt. Der zylindrische Abschnitt 15 ist mit dem Abgabezahnrad 7 und der Abgabewelle 13 durch den Eingriffsabschnitt 14 verbunden, um sich einstückig mit dem Abgabezahnrad 7 und der Abgabewelle 13 zu drehen. Der zylindrische Abschnitt 15 hat die Umfangswand, die sich teilweise in Umfangsrichtung um die Drehachse des Abgabezahnrads 7 und der Abgabewelle 13 erstreckt.
Der zylindrische Abschnitt 15 des zylindrischen Nockens 8 hat zwei zylindrische Flächen, das heißt eine zylindrische Innenfläche 71 und eine zylindrische Außenfläche 72. Sowohl die zylindrische Innenfläche 71 als auch die zylindrische Außenfläche 72 erstrecken sich gewölbt um die Drehachse des Abgabezahnrades 7 und haben einen entsprechenden Krümmungsradius, der von der Drehachse des Abgabezahnrades 7 aus gemessen wird. Der Nockenschlitz (Nockennut) 16, der zu der ausschnittartigen Spiralform ausgebildet ist, ist in dem zylindrischen Abschnitt 15 ausgebildet und erstreckt sich durch die Umfangswand des zylindrischen Abschnittes 15 in der radialen Richtung des zylindrischen Nockens 8. Der Nockenschlitz 16 wandelt die Drehbewegung des Abgabezahnrades 7 in die hin- und hergehende lineare Bewegung des Tellerventils 1 um.
Die Nockenprofile 17, 18, die dem Betriebsmuster (dem Anhebebetrag des Ventilkopfes 2 relativ zu dem Drehwinkel des zylindrischen Nockens 8) entsprechen, sind in den Nockennutwandflächen jeweils des Nockenschlitzes 16 ausgebildet. Das Nockenprofil 17 ist in der oberen Nockennutwandfläche des Nockenschlitzes 16 in 3 ausgebildet. Das Nockenprofil 18 ist in 3 an der unteren Nockennutwandfläche des Nockenschlitzes 16 ausgebildet.
Der Nockenschlitz 16 ist die Führungsnut, die sich teilweise spiralartig entlang der gewölbten Kurve, die den vorbestimmten Krümmungsradius hat, von einem Umfangsende von ihr (die Nockenvollschließseite, die der vollständig geschlossenen Position des Ventilkopfes 2 entspricht) zu seinem anderen Umfangsende (die Nockenvollöffnungsseite, die der vollständig offenen Position des Ventilkopfes 2 entspricht) erstreckt.
Hierbei sind der Drehwinkel des zylindrischen Nockens 8 und die Nockenkonfiguration des Nockenschlitzes 6 (die Nockenprofile 17, 18) im Hinblick auf den Betrag des erforderlich Hubs des Ventilschaftes 3 bestimmt, der erforderlich ist, um den Ventilkopf 2 von der gänzlich geschlossenen Position zu der gänzlich offenen Position anzutreiben.
Die Mittelachse des Ventilschaftes 3 des Tellerventils 1 erstreckt sich im Allgemeinen in der vertikalen Richtung, die senkrecht zu der Drehebene des Abgabezahnrades 7 ist, an dem radialen Ort zwischen der zylindrischen Innenfläche 71 und der zylindrischen Außenfläche 71 des zylindrischen Abschnittes 15.
Das Kugellager 31 hat den inneren Laufring 31a, der an der Außenumfangsfläche des Drehstiftes 32 in Presspassung sitzt, und den äußeren Laufring 31b, der sowohl mit der oberen als auch mit der unteren Wandfläche des Nockenschlitzes 16 in Kontakt steht. Das Kugellager 31 hat außerdem Stahlkugeln 31c (drehbare Körper oder drehbare Elemente), die zwischen dem äußeren Laufring 31b und dem inneren Laufring 31a gleitfähig aufgenommen sind.
Der Drehstift 32 ist zu einer vorbestimmten Form aufgebaut und aus Metall hergestellt. Der Drehstift 32 sitzt sicher in Presspassung in den Einpasslöchern der beiden gegenüberliegenden Stücke 26 und sitzt dadurch in Presspassung sicher an dem Eingangsabschnitt des Ventilschaftes 3.
Das Kugellager 31 und der Drehstift 32 sind zusammen mit dem zylindrischen Nocken 8 in dem Schlitz 27 beweglich eingeführt, der zwischen den beiden gegenüberliegenden Stücken 26 ausgebildet ist.
Nachstehend ist der Betrieb der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 kurz beschrieben.
Die Anregung (Energiebelieferung) des Motors M, der das Wellenventil des vorliegenden Ausführungsbeispiels antreibt, wird durch die ECU gesteuert.
Wenn der Zündschalter eingeschaltet wird, empfängt die ECU die verschiedenen Sensorabgabesignale, von denen es erforderlich ist, dass sie den Betriebszustand oder die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors erlangen.
Die ECU steuert den Öffnungsgrad der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 in einer Weise, durch die das EGR-Verhältnis in Bezug auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors optimiert wird.
Genauer gesagt führt die ECU einen Rückführungssteuerbetrieb der elektrischen Energie, die zu dem Motor M der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 geliefert wird, derart aus, dass das Sensorabgabesignal des EGR-Öffnungsgradsensors 48 mit einem Sollöffnungsgrad (einem Sollanhebebetrag des Ventilkopfes 2 oder einem Sollhubbetrag des Ventilschaftes 3) übereinstimmt, der einem Steuersollwert (einem Soll-EGR-Verhältnis) entspricht, der so festgelegt wird, dass er dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors entspricht (beispielsweise die Verbrennungsmotordrehzahl, der Gaspedalöffnungsgrad (Last des Verbrennungsmotors)).
Hierbei wird der Anhebebetrag des Ventilkopfes 2 oder der Hubbetrag des Ventilschaftes 3 derart festgelegt, dass in dem Zustand, bei dem elektrische Energie nicht zu dem Motor M geliefert wird, der Ventilschaft 3 durch die Drängfeder (die Federlast) der Feder 9 gedrängt wird und dadurch an einer Nullanhebeposition (die Position, bei der gänzlich geschlossen ist) angeordnet ist, bei der der Ventilkopf 2 gegen den Ventilsitz 19 gesetzt ist, der durch das Gehäuse 4 gehalten wird, der den Ventilschaft 3 stützt, um die Strömungskanallöcher 21 bis 23 zu schließen, genauer gesagt gänzlich zu schließen. In dieser Weise wird das EGR-Gas nicht mit der frischen Einlassluft (Frischluft) vermischt, die durch die Luftreinigungseinrichtung getreten ist.
Danach wird, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich in einen Zustand geändert hat, bei dem die EGR-Steuerventilvorrichtung 100 geöffnet werden muss, die Lieferung der elektrischen Energie zu dem Motor M gesteuert.
Wenn die elektrische Energie zu dem Motor M geliefert wird, wird die Motorwelle 11 in die Ventilöffnungsrichtung gedreht. In dieser Weise wird die Drehkraft (das Moment) der Motorwelle 11 des Motors M zu dem Antriebszahnrad 5, dem Zwischenzahnrad 6 und dem Abgabezahnrad 7 geleitet. Dann wird die Abgabewelle 13, die das Moment von dem Abgabezahnrad 7 empfängt, um einen vorbestimmten Drehwinkel in der Ventilöffnungsrichtung im Ansprechen auf die Drehung des Abgabezahnrades 7 gedreht. Dann wird der zylindrische Nocken 8, der das Moment von der Abgabewelle 13 empfängt, in der Ventilöffnungsrichtung um einen vorbestimmten Drehwinkel (einen Nockenwinkel, der gleich ist dem gedrehten Winkel des Abgabezahnrades 7) im Ansprechen auf die Drehung der Abgabewelle 13 gedreht.
Hierbei wird das Kugellager 31, das durch den Drehstift 32 gestützt ist, in das Nockenprofil 17 des Nockenschlitzes 16 durch die Feder 9 gedrängt. Daher gleitet, wenn der zylindrische Nocken 8 gedreht wird, das Kugellager 31 entlang jeder Nockennutwandfläche des Nockenschlitzes 16 des zylindrischen Nockens 8 in einem Bereich von der Nockenposition, bei der vollständig geschlossen ist, zu der Nockenposition, bei der vollständig geöffnet ist, des Nockenschlitzes 16. Somit wird der Ventilschaft 3, der den Drehstift 32 hält, zu der Ventilöffnungsseite in der axialen Richtung des Ventilschaftes 3 entgegen der Trennkraft der Feder 9 linear bewegt.
Dann wird im Ansprechen auf die lineare Bewegung des Ventilschaftes 3 der Ventilkopf 2, der an der Außenumfangsfläche des Abgabeabschnittes (der distale Endabschnitt) des Ventilschaftes 3 fixiert ist, von dem Ventilsitz 19, der durch das Gehäuse 4 gehalten wird, weg bewegt und wird dadurch um einen vorbestimmten Anhebebetrag oder einen vorbestimmten Hubbetrag angehoben, der dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors entspricht. In dieser Weise wird der EGR-Gasströmungskanal (die Strömungskanallöcher 21 bis 23) geöffnet.
Wie dies vorstehend erörtert ist, wird der Öffnungsgrad der EGR-Steuerventilvorrichtung 100, der Anhebebetrag des Ventilkopfes 2 oder der Hubbetrag des Ventilschaftes 3 im Ansprechen auf den Betriebszustand des Verbrennungsmotors linear gesteuert, sodass die Menge des eingeleiteten EGR-Gases (die Menge an gemischtem EGR-Gas) relativ zu der frischen Einlassluft (Frischluft), die durch die Luftreinigungseinrichtung getreten ist, eingestellt wird.
Dadurch werden die schädlichen (giftigen) Komponenten (wie beispielsweise Stickoxide), die in dem Abgas enthalten sind, reduziert.
Nachstehend sind die Vorteile des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben.
Wie dies vorstehend erörtert ist, hat die EGR-Steuerventilvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den zylindrischen Nocken 8. Der zylindrische Nocken 8 ist mit dem Abgabezahnrad 7 und der Abgabewelle 13 gekuppelt, um sich einstückig mit diesen zu drehen, und hat den zylindrischen Abschnitt 15, der die Drehachse des Abgabezahnrades 7 umgibt. Der zylindrische Nocken 8 dient als der Teil der Abgabevorrichtung 130 (der Umwandlungsmechanismus oder der Nockenmechanismus), der die Drehbewegung der Motorwelle 11 des Motors M in die hin- und hergehende lineare Bewegung des Tellerventils 1 umwandelt. Daher kann mit dem zylindrischen Nocken 8 die Hubrichtung (die Antriebsrichtung) des Ventilschaftes 3 des Tellerventils 1 in die senkrechte Richtung, die senkrecht zu der Drehebene des Abgabezahnrades 7 ist, umgewandelt werden.
Dadurch können die Achse des Ventilschaftes 3 des Tellerventils 1 und die Drehachse des Motors M im Allgemeinen parallel zueinander angeordnet werden. Somit kann eine Motorvorragelänge (L) von der Mittelachse des Ventilschaftes 3 zu dem Endabschnitt des Motorgehäuses 41 (der Endabschnitt der vorderen Halterung 44), der den Motor M aufnimmt, in der radialen Richtung verringert werden. Daher kann die gesamte Größe der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 verringert werden und der erforderliche Einbauraum für die EGR-Steuerventilvorrichtung 100 in dem Motorraum eines Fahrzeugs (beispielsweise ein Kraftfahrzeug) kann verringert werden, um das leichte Einbauen oder das effektive Einbauen der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 sicherzustellen.
Da darüber hinaus die Motorvorragelänge (L) verringert ist, ist es möglich, den Vorragebetrag des Motors M von der Einbaufläche des Gehäuses 4 (beispielsweise die Kupplungsendfläche des Kupplungsflansches 36, der mit dem Montageelement (dem ortsfesten Element) der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 gekuppelt ist) zu verringern. In dieser Weise kann die Schwingungstoleranz des Motors M verbessert werden.
Darüber hinaus sind die Dualkugellager 51, 52 in dem Innenraum angeordnet, der durch den zylindrischen Abschnitt 15 des zylindrischen Nockens 8 umgeben ist. Daher kann im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Doppelkugellager 51, 52 an der Außenseite des zylindrischen Abschnittes 15 des zylindrischen Nockens 8 angeordnet sind, die gesamte Größe der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 verringert werden. In dieser Weise kann der Einbauraum der EGR-Steuerventilvorrichtung 100 in dem Verbrennungsmotorraum des Fahrzeugs (beispielsweise des Kraftfahrzeugs) mit Leichtigkeit sichergestellt werden.
Darüber hinaus wird die Motorvorragelänge (L) verringert, sodass der Vorragebetrag des Motors M von der Mitte des Ventilschaftes 3 verringert ist. In dieser Weise kann die Schwingungstoleranz des Motors M verbessert werden.
Darüber hinaus ist die Drehung des Ventilschaftes 3 des Tellerventils 1 durch die zylindrische Innenfläche 71 und die zylindrische Außenfläche 72 begrenzt, sodass die Bewegung des Ventilkopfes 2 des Tellerventils 1 auf die Hubbewegung (Anhebebewegung) in der Richtung der Mittelachse begrenzt ist. In dieser Weise wird die Drehgleitbewegung zwischen dem Ventilkopf 2 des Tellerventils 1 und dem Ventilsitz 19 des Gehäuses 4 beseitigt, sodass der Reibungsverschleiß des Ventilkopfes 2 und des Ventilsitzes 19 verringert werden kann.
Darüber hinaus ist sogar in dem Fall, bei dem der Partikulatstoff (PM) an der Oberfläche des Ventilkopfes 2 und/oder der Oberfläche des Ventilsitzes 19 anhaftet, was zu einem Ausbilden einer Ablagerung an der Oberfläche des Ventilkopfes 2 und/oder der Oberfläche des Ventilsitzes 19 oder zum Ausbilden der Ablagerung von dem Ventilkopf 2 zu dem Ventilsitz 19 führt, es möglich, mit Leichtigkeit die Ablösbarkeit des Ventilkopfes 2 von dem Anhaftzustand des Ventilkopfes 2, bei dem der Ventilkopf 2 und der Ablagerung anhaftet, zu verbessern. Daher wird die Möglichkeit des Anhaftens des Ventilkopfes 2 relativ zu dem Ventilsitz 19 verringert.
Darüber hinaus sitzt die Außenumfangsfläche der Abgabewelle 13 in Presspassung in dem inneren Laufring 51a des Kugellagers 51 und wird dadurch durch den inneren Laufring 51a des Kugellagers 51 gestützt, und der äußere Laufring 51b des Kugellagers 51 sitzt sicher in Presspassung an dem Gehäuse 4. Darüber hinaus ist der Eingriffsabschnitt 14 des zylindrischen Nockens 8 zwischen dem inneren Laufring 51a des Kugellagers 51 und dem Flansch 54 durch den Metallring 57 sicher geklemmt.
In dieser Weise kann die Drehkraft (das Moment), die von dem Motor M geleitet wird, und die Axialkraft, die beispielsweise durch die Drängkraft der Feder erzeugt wird und von dem Ventilschaft 3 geleitet wird, durch das Kugellager 51 empfangen werden. Somit kann das Gleitmoment der Abgabewelle 13 verringert werden.
Darüber hinaus hat die EGR-Steuerventilvorrichtung 100 die Feder 9, die an dem Ventilschaft 3 des Tellerventils 1 eingebaut ist. Die Feder 9 übt die Last (die elastische Kraft, die Federkraft) an dem Ventilschaft 3 so aus, dass der Ventilkopf 2 des Tellerventils 1 zu der Schließseite des Ventilkopfes 2 gedrängt wird (die Seite, an der das Kugellager 31 und der Drehstift 32 an das Nockenprofil 17 des Nockenschlitzes 16 des zylindrischen Nockens 8 gedrängt werden). Das heißt der Ventilkopf 2 des Tellerventils 1 wird durch die Drängkraft der Feder 9 zu der Schließseite des Ventilkopfes 2 gedrängt (die Seite, zu der das Kugellager 31 und der Drehstift 32 an das Nockenprofil 17 des Nockenschlitzes 16 des zylindrischen Nockens 8 gedrängt werden). Daher ist es möglich, die Taumelbewegung zwischen dem Kugellager 31 und dem Nockenschlitz 16 des zylindrischen Nockens 8 zu begrenzen. Dadurch können zu einem Zeitpunkt, bei dem die Lieferung von elektrischer Energie zu dem Motor M angehalten ist, der Ventilkopf 2 und der Ventilschaft 3 des Tellerventils 1 zu deren gänzlich geschlossener Position zurückkehren.
Nachstehend sind Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels beschrieben.
In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Abgassteuerventilvorrichtung der vorliegenden Erfindung als die EGR-Steuerventilvorrichtung 100 des Abgasrezirkulationssystems (EGR-System) des Verbrennungsmotors angewendet. Alternativ kann die Abgassteuerventilvorrichtung der vorliegenden Erfindung als eine Abgassteuerventilvorrichtung angewendet werden, die in einem Abgassystem des Verbrennungsmotors eingebaut ist.
Die Abgassteuerventilvorrichtung kann eine sogenannte Wastegateventilvorrichtung, eine sogenannte Schneckenschaltventilvorrichtung, eine Abgasströmungsmengensteuerventilvorrichtung, eine Abgasdrucksteuerventilvorrichtung, eine Abgasschaltventilvorrichtung oder eine Abgasdrosselventilvorrichtung sein.
Das Tellerventil 1 wird als das Ventil der Abgassteuerventilvorrichtung angewendet. Jedoch kann in dem Fall, bei dem ein Verbindungsmechanismus (Gelenkmechanismus) zwischen dem Ventilelement und der Welle angeordnet ist, das Ventil in ein drehbares Ventil (beispielsweise ein Schmetterlingsventil, ein Klappenventil, ein Plattenventil oder ein Drehventil) geändert werden. Darüber hinaus kann ein Doppeltellerventil als das Ventil der Abgassteuerventilvorrichtung angewendet werden.
Darüber hinaus kann anstelle des Ventilschaftes 3 ein Stab, der sich in der axialen Richtung erstreckt, oder eine Stange als die Welle (Schaft) angewendet werden.
Darüber hinaus kann anstelle des Kugellagers 31 eine beliebige andere Art an Folgerolle (oder Folgeeinrichtung), die durch eine Außenumfangsfläche des Drehstiftes (die Stützwelle) 32 drehbar gestützt ist, angewendet werden. Sogar in einem derartigen Fall wird der Eingangsabschnitt (die Stützwelle, die Folgerolle) des Ventilschaftes 3 entlang der Nockenprofile des Nockenschlitzes 16 geführt.
Anstelle des Mehrzylinderdieselverbrennungsmotors kann ein Mehrzylinderbenzinverbrennungsmotor als der Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Darüber hinaus kann ein Einzelzylinderverbrennungsmotor als der Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Weitere Vorteile und Abwandlungen sind für Fachleute offensichtlich. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, die repräsentative Vorrichtung und die veranschaulichten Beispiele, die gezeigt und beschrieben sind, beschränkt.
Sowohl die zylindrische Innenfläche 71 als auch die zylindrische Außenfläche 72 des zylindrischen Nockens 8 erstrecken sich bogenartig um die Drehachse des Abgabezahnrades 7 und haben einen entsprechenden Krümmungsradius, der von der Drehachse des Abgabezahnrades 7 aus gemessen wird. Der Nockenschlitz 16 des zylindrischen Nockens 8 ist zu einer Form einer Nut aufgebaut und wandelt eine Drehbewegung des Abgabezahnrades 7 in eine lineare Bewegung des Ventils 1 um. Die Mittelachse der Ventilwelle 3 des Ventils 1 ist radial zwischen der zylindrischen Innenfläche 71 und der zylindrischen Außenfläche 72 angeordnet und erstreckt sich in einer Richtung, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Drehebene des Abgabezahnrades 7 ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-525247 A [0003, 0004]
US 2010/0117013 A1 [0003, 0004]

Claims

Abgassteuerventilvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit: einem Gehäuse (4), das Folgendes aufweist: einen Strömungskanal (21–23), der Abgas des Verbrennungsmotors führt; und einen Sitz (19), der zu einer ringartigen Form aufgebaut ist und so ausgebildet ist, dass er den Strömungskanal (21, 23) umgibt; einem Ventil (1), das Folgendes aufweist: ein Ventilelement (2), das gegen den Sitz (19) setzbar ist und von diesem weg anhebbar ist, um jeweils den Strömungskanal (21–23) zu schließen und zu öffnen; und eine Ventilwelle (3), die sich von dem Ventilelement (2) in einer Richtung einer Mittelachse des Ventilelementes (2) erstreckt; und einem Aktuator (110), der Folgendes aufweist: einen Elektromotor (M), der eine Antriebskraft zum Antreiben des Ventils (1) erzeugt, wenn elektrische Energie zu dem Elektromotor (M) geliefert wird; und eine Abgabevorrichtung (130), die die Antriebskraft des Elektromotors (M) zu dem Ventilelement (2) durch die Ventilwelle (3) leitet, wobei: die Abgabevorrichtung (130) Folgendes aufweist: ein Abgabezahnrad (7), das gedreht wird, wenn das Abgabezahnrad (7) die Antriebskraft des Elektromotors (M) empfängt; und einen zylindrischen Nocken (8), der mit dem Abgabezahnrad (7) verbunden ist, um sich einstückig mit dem Abgabezahnrad (7) zu drehen, und der sich in Umfangsrichtung um eine Drehachse des Abgabezahnrades (7) erstreckt; wobei der zylindrische Nocken (8) Folgendes aufweist: eine zylindrische Innenfläche (71) und eine zylindrische Außenfläche (72), wobei jede von ihnen sich bogenartig um die Drehachse des Abgabezahnrades (7) erstreckt und einen entsprechenden Krümmungsradius hat, der von der Drehachse des Abgabezahnrades (7) aus gemessen wird; und einen Nockenschlitz (16), der zu einer Form einer Nut aufgebaut ist und eine Drehbewegung des Abgabezahnrades (7) in eine lineare Bewegung des Ventils (1) umwandelt; und eine Mittelachse der Ventilwelle (3) zwischen der zylindrischen Innenfläche (71) und der zylindrischen Außenfläche (72) radial angeordnet ist und sich in einer Richtung erstreckt, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Drehebene des Abgabezahnrades (7) ist.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei: die Abgabevorrichtung (130) eine Abgabewelle (13) hat, die mit dem Abgabezahnrad (7) und dem zylindrischen Nocken (8) verbunden ist, um sich einstückig mit dem Abgabezahnrad (7) und dem zylindrischen Nocken (8) zu drehen, und sich entlang der Drehachse des Abgabezahnrades (7) erstreckt; und das Gehäuse (4) Folgendes aufweist: ein Lager (51, 52), das die Abgabewelle (13) in einer Weise stützt, die eine Gleitbewegung der Abgabewelle (13) in einer Drehrichtung der Abgabewelle (13) ermöglicht; und einen Lagerhalter (53), der zu einer röhrenartigen Form aufgebaut ist und eine Außenumfangsfläche des Lagers (51, 52) hält.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Lager (51, 52) Folgendes aufweist: einen inneren Laufring (51a, 52a), der an einer Außenumfangsfläche der Abgabewelle (13) sicher in Presspassung sitzt; einen äußeren Laufring (51b, 52b), der an einer Innenumfangsfläche des Lagerhalters (53) sicher in Presspassung sitzt; und eine Vielzahl an Rollelementen (51c, 52c), die zwischen dem inneren Laufring (51a, 52a) und dem äußeren Laufring (51b, 52b) drehbar gehalten sind.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei: die Abgabevorrichtung (130) Folgendes aufweist: einen Kragen (57), der zu einer ringartigen Form aufgebaut ist und an der Außenumfangsfläche der Abgabewelle (13) sitzt; und einen Klemmabschnitt (54), der zu einer Form eines Flansches aufgebaut ist und mit der Abgabewelle (13) drehbar einstückig ist; und wobei der zylindrische Nocken (8) einen Eingriffsabschnitt (14) aufweist, der zwischen dem Kragen (57) und dem Klemmabschnitt (54) geklemmt ist.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Eingriffsabschnitt (14) zwischen dem inneren Laufring (51a) des Lagers (51) und der Klemme (54) durch den Kragen (57) geklemmt ist.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Lager (51, 52) an einer Innenseite des zylindrischen Nockens (8) angeordnet ist.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Ventilwelle (3) einen Schlitz (27) hat, der einen Abschnitt des zylindrischen Nockens (8) aufnimmt.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Ventilwelle (3) Folgendes aufweist: eine Folgeeinrichtung (31), die in einer röhrenartigen Form aufgebaut ist und entlang eines Nockenprofils (17, 18) des Nockenschlitzes (16) geführt wird; und eine Stützwelle (32), die in dem Nockenschlitz (16) beweglich aufgenommen ist und eine Antriebskraft von dem zylindrischen Nocken (8) durch die Folgeeinrichtung (31) empfängt.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei: die Ventilwelle (3) einen ersten und einen zweiten gegenüberliegenden Abschnitt (26) aufweist, die zueinander gegenüberliegen, während der Schlitz (27) zwischen dem ersten und dem zweiten gegenüberliegenden Abschnitt (26) angeordnet ist; und die Stützwelle (32) zwischen dem ersten und dem zweiten gegenüberliegenden Abschnitt (26) gehalten wird und die Folgeeinrichtung (31) drehbar stützt.
Abgasteuerventilvorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei: das Ventil (1) in einer gänzlich geschlossenen Position angeordnet ist, wenn die Stützwelle (32) an einem axialen Endabschnitt des Nockenschlitzes (16) angeordnet ist; das Ventil (1) in einer gänzlich offenen Position angeordnet ist, wenn die Stützwelle (32) an dem anderen axialen Endabschnitt des Nockenschlitzes (16) angeordnet ist, der von dem einen axialen Endabschnitt des Nockenschlitzes (16) entgegengesetzt ist; eine Drehposition des zylindrischen Nockens (8) in einem gänzlich geschlossenen Zustand ist, wenn das Ventil (1) in der gänzlich geschlossenen Position angeordnet ist; und die Drehposition des zylindrischen Nockens (8) in einem gänzlich offenen Zustand ist, wenn das Ventil (1) in der gänzlich offenen Position angeordnet ist.
Abgassteuerventilvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, die des Weiteren eine Feder (9) aufweist, die eine Federlast an der Ventilwelle (3) ausübt, um das Ventil (1) zu einer Schließseite des Ventils (1) zu drängen.