DE102019134841A1

DE102019134841A1 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE102019134841A1
Application number: DE102019134841.2A
Authority: DE
Inventors: Takehiro Sugawara; Yuichiro Moritani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-07-23
Also published as: JP7127552B2; JP2020115032A

Abstract

Eine Abdichtungseinheit (400) einer Ventilvorrichtung (10) umfasst einen Flanschabschnitt (401), der mit einem Gehäuse (100) verbunden ist, und einen zylindrischen Körperabschnitt (405), der einen ersten Halbkörperabschnitt (410) und einen zweiten Halbkörperabschnitt (420), der in einer ersten Axialrichtung hin zu einem Schaft (300) weiter vorsteht als der erste Halbkörperabschnitt, aufweist. Die Abdichtungseinheit umfasst ferner einen sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt (415), der mit dem ersten Halbkörperabschnitt verbunden ist, und einen sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt (425), der mit dem zweiten Halbkörperabschnitt verbunden ist. Ein erstes vorderes Ende des ersten Halbkörperabschnitts steht in der ersten Axialrichtung umso weiter vor, je weiter das erste vordere Ende von dem zweiten Halbkörperabschnitt entfernt ist. Ein zweites vorderes Ende des zweiten Halbkörperabschnitts steht in der ersten Axialrichtung umso weiter vor, je weiter das zweite vordere Ende von dem ersten Halbkörperabschnitt entfernt ist. Der erste Halbkörperabschnitt besitzt einen ersten Basisabschnitt (411), der mit dem Flanschabschnitt (401) verbunden ist, und einen ersten Lippenträgerabschnitt (412), der an einem axialen Ende des ersten Basisabschnitts ausgebildet ist. Eine Dicke (T2) des ersten Lippenträgerabschnitts ist kleiner als eine Dicke (T1) des ersten Basisabschnitts. Eine Höhe des ersten Basisabschnitts in der ersten Axialrichtung wird größer, je weiter dieser von dem zweiten Halbkörperabschnitt entfernt ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ventilvorrichtung.
Eine Ventilvorrichtung ist im Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 2017-155885 offenbart, wonach die Ventilvorrichtung ein von einer rotierenden Welle getragenes Ventilelement, ein Gehäuse, welches das Ventilelement beweglich aufnimmt und einen geöffneten Abschnitt aufweist, eine in dem geöffneten Abschnitt vorgesehene Abdichtungseinheit usw. umfasst. In der Ventilvorrichtung besitzt die Abdichtungseinheit einen zylindrischen Körperabschnitt und einen mit dem zylindrischen Körperabschnitt verbundenen Lippenabschnitt. Wenn das Ventilelement gedreht wird, drückt das Ventilelement gegen die Abdichtungseinheit und verbiegt den Lippenabschnitt der Abdichtungseinheit, um dadurch den geöffneten Abschnitt abzudichten. Eine solche Ventilvorrichtung wird beispielsweise auf ein Maschinensystem angewendet, das durch die Verbrennung von Kraftstoff eine Fahrzeugantriebsleistung erzeugt.
Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben festgestellt, dass der mit dem Lippenabschnitt verbundene zylindrische Körperabschnitt durch eine auf den Lippenabschnitt aufgebrachte Spannung verformt werden kann, wenn das Ventilelement in einer Ventilschließrichtung, das heißt, in einer Richtung zum Abdichten des geöffneten Abschnitts, gedreht wird. Wenn der zylindrische Körperabschnitt verformt wird, kann dies eine Dichtleistung der Ventilvorrichtung verringern.
Die vorliegende Offenbarung erfolgt im Hinblick auf das vorstehende Problem. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Ventilvorrichtung bereitzustellen, gemäß welcher verhindert wird, dass ein zylindrischer Körperabschnitt einer Abdichtungseinheit verformt wird, und dadurch eine Dichtleistung der Ventilvorrichtung erhöht wird.
Gemäß einem der Merkmale der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Ventilvorrichtung (10, 10a, 10b, 10c) ein Ventilelement (200), ein Gehäuse (100) zum beweglichen Aufnehmen des Ventilelements in einem Inneren davon und mit einem geöffneten Abschnitt (110), durch den Fluid in das Innere des Gehäuses hinein oder aus dem Inneren des Gehäuses herausströmt, einen Schaft (300) zum beweglichen Tragen des Ventilelements im Inneren des Gehäuses und eine Abdichtungseinheit (400, 400a, 400b, 400c), welche in dem geöffneten Abschnitt des Gehäuses angeordnet ist.
Wenn das Ventilelement durch den Schaft gedreht wird, ist das Ventilelement in einer Ventilöffnungsrichtung (OD) zum Öffnen des geöffneten Abschnitts beweglich, oder das Ventilelement ist in einer Ventilschließrichtung (CD) zum Schließen des geöffneten Abschnitts durch Drücken auf die Abdichtungseinheit beweglich.
Die Abdichtungseinheit umfasst:

(1a) einen ringförmigen Flanschabschnitt (401), der an dem Gehäuse fixiert ist;
(1b) einen zylindrischen Körperabschnitt (405, 405a, 405b, 405c), der mit dem Flanschabschnitt verbunden und an einer Position innerhalb des geöffneten Abschnitts mit einem vorbestimmten Radialspalt zu einer Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts angeordnet ist, wobei eine Mittelachse (CA) des zylindrischen Körperabschnitts eine Mitte des geöffneten Abschnitts durchläuft, wobei der zylindrische Körperabschnitt einen ersten Halbkörperabschnitt (410) und einen zweiten Halbkörperabschnitt (420, 420a, 420b, 420c) aufweist, wobei der erste Halbkörperabschnitt (410) an einer Position auf einer Ventilöffnungsseite der Mittelachse angeordnet ist und der zweite Halbkörperabschnitt (420, 420a, 420b, 420c) an einer Position auf einer Ventilschließseite der Mittelachse angeordnet ist, und der zweite Halbkörperabschnitt in einer ersten Axialrichtung, die einer Richtung entspricht, die sich entlang der Mittelachse hin zu dem Schaft erstreckt, weiter vorsteht als der erste Halbkörperabschnitt;
(1c) einen sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt (415), der mit dem ersten Halbkörperabschnitt verbunden ist und sich in einer Richtung nach radial außen von der Mittelachse weg erstreckt; und
(1d) einen sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt (425), der mit dem zweiten Halbkörperabschnitt verbunden ist und sich in einer Richtung nach radial innen hin zu der Mittelachse erstreckt, wobei der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt (425) in der ersten Axialrichtung an einer Position näher an dem Schaft angeordnet ist als der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt (415).

Ein erstes vorderes Ende des ersten Halbkörperabschnitts (410) steht in der ersten Axialrichtung umso weiter vor, je weiter das erste vordere Ende von dem zweiten Halbkörperabschnitt (420, 420a, 420b, 420c) entfernt ist. Ein zweites vorderes Ende des zweiten Halbkörperabschnitts steht in der ersten Axialrichtung umso weiter vor, je weiter das zweite vordere Ende von dem ersten Halbkörperabschnitt (410) entfernt ist.
Das Ventilelement (200) umfasst:

(2a) eine erste gekrümmte Druckfläche (210), die im Betrieb mit dem sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt (415) in Kontakt gebracht wird und in der Ventilschließrichtung auf diesen drückt; und
(2b) eine zweite gekrümmte Druckfläche (220), die im Betrieb mit dem sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt (425) in Kontakt gebracht wird und in der Ventilschließrichtung auf diesen drückt.

Der erste Halbkörperabschnitt (410) umfasst:

(3a) einen ersten Basisabschnitt (411), der mit dem Flanschabschnitt (401) verbunden ist; und
(3b) einen ersten Lippenträgerabschnitt (412), der mit einem axialen Ende des ersten Basisabschnitts auf einer Seite der ersten Axialrichtung verbunden ist.

Eine Dicke (T2) des ersten Lippenträgerabschnitts (412) ist kleiner als eine Dicke (T1) des ersten Basisabschnitts (411), und eine Höhe des ersten Basisabschnitts (411), gemessen an einem Umfangspunkt, in einer Richtung der Mittelachse (CA) größer wird, je weiter der Umfangspunkt von dem zweiten Halbkörperabschnitt entfernt liegt.
Gemäß der vorstehenden Struktur ist bei dem ersten Halbkörperabschnitt, mit dem der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt verbunden ist, die Dicke des ersten Basisabschnitts, der mit dem Flanschabschnitt verbunden ist, größer als die Dicke des ersten Lippenträgerabschnitts, der in der ersten Axialrichtung an dem axialen Ende des ersten Basisabschnitts vorgesehen ist. Dadurch kann eine Situation vermieden werden, dass der zylindrische Körperabschnitt durch eine Kraft verformt wird, die auf den sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt ausgeübt wird, wenn das Ventilelement in der Ventilschließrichtung bewegt wird. Darüber hinaus steht das erste vordere Ende des ersten Halbkörperabschnitts in der ersten Axialrichtung umso weiter vor, je weiter das erste vordere Ende von dem zweiten Halbkörperabschnitt entfernt ist, und die Höhe des ersten Basisabschnitts an dem Umfangspunkt, gemessen in der Richtung der Mittelachse, wird größer, wenn der Umfangspunkt weiter von dem zweiten Halbkörperabschnitt entfernt ist. Dadurch ist es möglich, die Steifigkeit des Abschnitts des ersten Halbkörperabschnitts mit Ausnahme des Flanschabschnitts in der ersten Axialrichtung zu erhöhen, um dadurch eine Verformung des zylindrischen Körperabschnitts zu verhindern. Dadurch ist es möglich, die Dichtleistung der Ventilvorrichtung zu erhöhen.
Die vorliegende Offenbarung weist nicht nur in der Form der Ventilvorrichtung, sondern auch in der Form der Abdichtungseinheit selbst Vorteile auf (nachstehend erläutert).
Die Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, ersichtlicher. In den Abbildungen sind:

1 eine schematische Ansicht, welche eine Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, wobei sich die Ventilvorrichtung in deren geöffneten Ventilzustand befindet;
2 eine schematische Ansicht, welche die Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, wobei sich die Ventilvorrichtung in deren geschlossenen Ventilzustand befindet;
3 eine schematische, perspektivische Ansicht, welche eine Abdichtungseinheit für die Ventilvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt;
4 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 3;
5 eine schematische, perspektivische Ansicht, welche eine Struktur eines Ventilelementes der Ventilvorrichtung zeigt;
6 eine schematische Querschnittsansicht, welche einen Zustand der Ventilvorrichtung zeigt, in dem das Ventilelement gerade mit der Abdichtungseinheit in Kontakt gebracht ist;
7 eine schematische Querschnittsansicht, welche einen anderen Zustand der Ventilvorrichtung zeigt, in dem das Ventilelement ausgehend von einer Position von 6 weiter in einer Ventilschließrichtung bewegt ist;
8 eine schematische Ansicht, welche den Zustand der Ventilvorrichtung zeigt, in dem das Ventilelement mit der Abdichtungseinheit in Kontakt steht, wie 7;
9 eine schematische Querschnittsansicht, welche die Abdichtungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
10 eine schematische Querschnittsansicht, welche die Abdichtungseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
11 eine schematische Querschnittsansicht, welche die Abdichtungseinheit gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden anhand von mehreren Ausführungsformen und/oder Modifikationen mit Bezug auf die Abbildungen erläutert. Den gleichen oder ähnlichen Strukturen und/oder Abschnitten werden die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, um eine sich wiederholende Erläuterung zu vermeiden.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt ist, entspricht eine Ventilvorrichtung 10 einer ersten Ausführungsform einem Drehventil, bei dem ein Ventilelement 200 gedreht wird, um einen Öffnungsgrad eines Fluiddurchlasses anzupassen (zu erhöhen oder zu verringern). Die Ventilvorrichtung 10 wird auf ein Maschinensystem zum Erzeugen einer Antriebsleistung für ein Fahrzeug durch die Verbrennung von Kraftstoff angewendet. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Maschinensystem ein stromaufwärts gelegenes Luftansaugrohr 20 zum Ansaugen von Luft aus der Atmosphäre, ein stromabwärts gelegenes Luftansaugrohr 30 zum Zuführen von angesaugter Luft in jeweilige Brennkammern einer Maschine (nicht gezeigt), ein AGR (Abgasrückführ)-Rohr bzw. eine AGR-Leitung 40 zum Rückführen eines Teils des aus den Brennkammern ausgestoßenen Abgases zurück zu dem stromabwärts gelegenen Luftansaugrohr 30, und so weiter. Die Ventilvorrichtung 10 ist an einer Position vorgesehen, an welcher das stromaufwärts gelegene Luftansaugrohr 20, das stromabwärts gelegene Luftansaugrohr 30 und das AGR-Rohr 40 miteinander verbunden sind.
Die Ventilvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 100, das Ventilelement 200, eine Welle bzw. einen Schaft 300, eine Abdichtungseinheit 400 usw.
In 1 und anderen Abbildungen sind drei Achsen X, Y und Z gezeigt, wobei die Achsen X, Y und Z im rechten Winkel zueinander stehen. In der vorliegenden Offenbarung wird eine positive Richtung der X-Achse als +X-Richtung bezeichnet, während eine negative Richtung der X-Achse als -X-Richtung bezeichnet wird. Gleichermaßen wird eine positive Richtung der Y-Achse als +Y-Richtung bezeichnet, während eine negative Richtung der Y-Achse als -Y-Richtung bezeichnet wird. Gleichermaßen wird eine positive Richtung der Z-Achse als +Z-Richtung bezeichnet, während eine negative Richtung der Z-Achse als -Z-Richtung bezeichnet wird.
Das Gehäuse 100 besitzt einen geöffneten Abschnitt 110 und nimmt das Ventilelement 200 beweglich auf. Der geöffnete Abschnitt 110 entspricht einer im Gehäuse 100 ausgebildeten Öffnung, um das durch das AGR-Rohr 40 strömende Abgas in das Gehäuse 100 einzubringen.
Das Ventilelement 200 ist drehbar im Gehäuse 100 aufgenommen. Das Ventilelement 200 besitzt eine Querschnittsfläche auf einer X-Z-Ebene, die fächerförmig ausgebildet ist. Die fächerförmige Gestalt erstreckt sich in der Y-Richtung.
Der Schaft 300 entspricht einem Schaftabschnitt, der einstückig mit dem Ventilelement 200 ausgebildet ist. Eine Mittelachse des Schafts 300 verläuft parallel zur Y-Richtung. Der Schaft 300 trägt das Ventilelement 200 im Inneren des Gehäuses 100 drehbar.
1 zeigt einen Zustand der Ventilvorrichtung 10, in dem das Ventilelement 200 den geöffneten Abschnitt 110 öffnet. 2 zeigt einen anderen Zustand der Ventilvorrichtung 10, in dem das Ventilelement 200 den geöffneten Abschnitt 110 verschließt. Wenn das Ventilelement 200 durch den Schaft 300 gedreht wird, wird das Ventilelement 200 in einer Ventilöffnungsrichtung OD zum Öffnen des geöffneten Abschnitts 110 oder in einer Ventilschließrichtung CD, in der das Ventilelement 200 zu der bzw. gegen die Abdichtungseinheit 400 gedrückt wird und den geöffneten Abschnitt 110 schließt, bewegt. Eine Drehrichtung ausgehend von dem Zustand von 1 hin zu dem anderen Zustand von 2 entspricht der Ventilschließrichtung CD, während die Drehrichtung ausgehend von dem Zustand von 2 hin zu dem Zustand von 1 der Ventilöffnungsrichtung OD entspricht.
Eine Struktur der Abdichtungseinheit 400 wird anhand der 3 und 4 erläutert. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Abdichtungseinheit 400 zeigt. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 3. Die Abdichtungseinheit 400 ist ein Abdichtungselement, das an dem geöffneten Abschnitt 110 des Gehäuses 100 angeordnet ist. Die Abdichtungseinheit 400 besitzt einen ringförmigen Flanschabschnitt 401, einen zylindrischen Körperabschnitt 405, einen sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt 415 und einen sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt 425. Der ringförmige Flanschabschnitt 401 ist an dem geöffneten Abschnitt 110 des Gehäuses 100 fixiert. Der ringförmige Flanschabschnitt 401 besitzt eine Bodenfläche, die parallel zu einer X-Y-Ebene liegt und in die -Z-Richtung weist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der ringförmige Flanschabschnitt 401 aus Harz oder dergleichen hergestellt. Alternativ kann der ringförmige Flanschabschnitt 401 aus Metall hergestellt sein.
Die Abdichtungseinheit 400 ist in einem Inneren des geöffneten Abschnitts 110 mit einem vorbestimmten Radialspalt zwischen einer Außenumfangsfläche der Abdichtungseinheit 400 und einer Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 angeordnet. Eine Mittelachse CA des zylindrischen Körperabschnitts 405 verläuft durch eine Mitte des geöffneten Abschnitts 110. Eine Richtung, die sich entlang der Mittelachse CA des zylindrischen Körperabschnitts 405 erstreckt und die auf den Schaft 300 gerichtet ist, wird auch als eine erste Axialrichtung bezeichnet. Die erste Axialrichtung entspricht der +Z-Richtung. Der zylindrische Körperabschnitt 405 steht in der +Z-Richtung von einem Innenumfang des ringförmigen Flanschabschnitts 401 vor. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst der zylindrische Körperabschnitt 405 in der vorliegenden Ausführungsform einen inneren Kernabschnitt 402, der aus dem Harz hergestellt ist, und einen Außenschichtabschnitt 403, der den inneren Kernabschnitt 402 bedeckt. Der Außenschichtabschnitt 403 ist aus einem Material mit einem kleineren Elastizitätskoeffizienten hergestellt als dieser des Harzes für den inneren Kernabschnitt 402. Der innere Kernabschnitt 402 ist aus dem Harz hergestellt, das beispielsweise aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Polyphenylensulfid (PPS), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid (PA) und dergleichen umfasst. Der Außenschichtabschnitt 403 ist aus Gummi bzw. Kautschuk hergestellt, welcher aus einer Gruppe ausgewählt ist, die fluorhaltigen Kautschuk (FKM), ternären fluorhaltigen Kautschuk, Perfluorpolyetherkautschuk (FO), Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), hydrierten Nitrilkautschuk (HNBR), Nitrilkautschuk (NBR) oder dergleichen umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform ist der innere Kernabschnitt 402 einstückig mit dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 ausgebildet.
Der zylindrische Körperabschnitt 405 umfasst einen ersten Halbkörperabschnitt 410 und einen zweiten Halbkörperabschnitt 420. Der erste Halbkörperabschnitt 410 entspricht einem Halbteil des zylindrischen Körperabschnitts 405, der sich auf einer Ventilöffnungsseite mit Bezug auf die Mittelachse CA in der Ventilöffnungsrichtung OD (das heißt, einer linken Seite in 4) befindet. Der zweite Halbkörperabschnitt 420 entspricht einem weiteren Halbteil des zylindrischen Körperabschnitts 405, der sich auf einer Ventilschließseite mit Bezug auf die Mittelachse CA in der Ventilschließrichtung CD befindet (das heißt, einer rechten Seite in 4).
Sowohl der erste als auch der zweite Halbkörperabschnitt 410 und 420 sind in der +Z-Richtung betrachtet bogenförmig ausgebildet. Eine erste Anschlagfläche 430 und eine zweite Anschlagfläche 440 sind an jeder von Grenzen zwischen den ersten und zweiten Halbkörperabschnitten 410 und 420 ausgebildet. Die erste Anschlagfläche 430 befindet sich an einer Position zwischen einem ersten Umfangsende des ersten Halbkörperabschnitts 410 und einem ersten Umfangsende des zweiten Halbkörperabschnitts 420. Das erste Umfangsende des ersten Halbkörperabschnitts 410 entspricht einem Ende des ersten Halbkörperabschnitts 410 in einer Umfangsrichtung des zylindrischen Körperabschnitts 405, das von der Mittelachse CA aus in der +Y-Richtung positioniert ist. Gleichermaßen entspricht das erste Umfangsende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 einem Ende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 in der Umfangsrichtung, das von der Mittelachse CA aus in der +Y-Richtung positioniert ist. Die zweite Anschlagfläche 440 befindet sich an einer Position zwischen einem zweiten Umfangsende des ersten Halbkörperabschnitts 410 und einem zweiten Umfangsende des zweiten Halbkörperabschnitts 420. Das zweite Umfangsende des ersten Halbkörperabschnitts 410 entspricht einem anderen Ende des ersten Halbkörperabschnitts 410 in der Umfangsrichtung, das von der Mittelachse CA aus in der -Y-Richtung positioniert ist. Gleichermaßen entspricht das zweite Umfangsende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 einem anderen Ende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 in der Umfangsrichtung, das von der Mittelachse CA aus in der -Y-Richtung positioniert ist. Jede der ersten und zweiten Anschlagflächen 430 und 440 entspricht einer Oberfläche parallel zu einer Y-Z-Ebene, die durch die Mittelachse CA verläuft. Jede der ersten und zweiten Anschlagflächen 430 und 440 entspricht außerdem einer Oberfläche, an welcher der erste Halbkörperabschnitt 410 in der X-Richtung zu dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 oder umgekehrt geändert wird bzw. übergeht. Jede der ersten und zweiten Anschlagflächen 430 und 440 wird auch als eine Übergangsfläche bezeichnet.
Bei dem ersten Halbkörperabschnitt 410 steht das obere Ende davon weiter in der +Z-Richtung vor, wenn das obere Ende in der -X-Richtung weiter von der Y-Z-Ebene einschließlich der Mittelachse CA getrennt bzw. entfernt ist. Mit anderen Worten, das obere Ende des ersten Halbkörperabschnitts 410 steht in der +Z-Richtung umso weiter vor, je weiter das obere Ende davon von dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 entfernt ist. Außerdem kann dies so definiert werden, dass das obere Ende des ersten Halbkörperabschnitts 410 weiter in der +Z-Richtung vorsteht, wenn dieses weiter von der Übergangsfläche 430/440 entfernt ist. Das obere Ende des ersten Halbkörperabschnitts 410 wird auch als ein erstes vorderes Ende bezeichnet.
Bei dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 steht das obere Ende davon weiter in der +Z-Richtung vor, wenn das obere Ende in der +X-Richtung weiter von der Y-Z-Ebene einschließlich der Mittelachse CA entfernt ist. Mit anderen Worten, das obere Ende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 steht in der +Z-Richtung umso weiter vor, je weiter das obere Ende davon von dem ersten Halbkörperabschnitt 410 entfernt ist. Außerdem kann dies so definiert werden, dass das obere Ende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 in der +Z-Richtung weiter vorsteht, wenn dieses von der Übergangsfläche 430/440 weiter entfernt ist. Das obere Ende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 wird auch als ein zweites vorderes Ende bezeichnet.
Darüber hinaus steht das obere Ende des zweiten Halbkörperabschnitts 420 in der +Z-Richtung weiter vor als dieses des ersten Halbkörperabschnitts 410. Mit anderen Worten, ein oberstes Ende des zweiten Halbkörperabschnitts 420, das beim zweiten Halbkörperabschnitt 420 in der +Z-Richtung am weitesten vorsteht, befindet sich an einer Position, die in der +Z-Richtung ferner von einem obersten Ende des ersten Halbkörperabschnitts 410, das beim ersten Halbkörperabschnitt 410 in der +Z-Richtung am weitesten vorsteht, getrennt ist.
Der erste Halbkörperabschnitt 410 besitzt einen ersten Basisabschnitt 411 und einen ersten Lippenträgerabschnitt 412. Der erste Basisabschnitt 411 entspricht einem Teil des ersten Halbkörperabschnitts 410, der mit dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 verbunden ist. Der erste Lippenträgerabschnitt 412 entspricht einem weiteren Teil des ersten Halbkörperabschnitts 410, der an einem oberen axialen Ende des ersten Basisabschnitts 411 in der +Z-Richtung ausgebildet ist. Wie in 4 gezeigt, ist eine Dicke T2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412 kleiner als eine Dicke T1 des ersten Basisabschnitts 411. Außerdem wird eine Länge (eine Höhe) des ersten Basisabschnitts 411, gemessen an irgendeinem von Umfangspunkten des ersten Basisabschnitts 411, entlang der Mittelachse CA größer, wenn der Umfangspunkt weiter von dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 entfernt ist. Mit anderen Worten, die Länge des ersten Basisabschnitts 411, gemessen in der Richtung entlang der Mittelachse CA, wird größer, wenn der Umfangspunkt für die Messung in der -X-Richtung von der Y-Z-Ebene mit der Mittelachse CA und der Y-Richtung weiter entfernt ist. Außerdem kann diese so definiert sein, dass die Länge (die Höhe) des ersten Basisabschnitts 411 in der Richtung der Mittelachse CA größer wird, wenn der Umfangspunkt für die Messung weiter von der Übergangsfläche 430/440 entfernt ist.
Wie in 4 gezeigt ist, ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine Oberfläche S1 am oberen Ende des ersten Basisabschnitts 411 in der +Z-Richtung über eine gekrümmte Oberfläche mit einer Außenumfangsfläche S2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412 verbunden. Alternativ kann ein Winkel, der zwischen der Oberfläche S1 am oberen Ende des ersten Basisabschnitts 411 und der Außenumfangsfläche S2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412 ausgebildet ist, dem rechten Winkel (90 Grad) entsprechen.
Der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 sowie der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 werden erläutert. Der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 entspricht einem Teil des Außenschichtabschnitts 403, der mit dem ersten Halbkörperabschnitt 410 verbunden ist. Der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 erstreckt sich von der Mittelachse CA weg nach radial außen.
Der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 entspricht einem weiteren Teil des Außenschichtabschnitts 403, der mit dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 verbunden ist. Der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 erstreckt sich in einer Richtung nach radial innen hin zur Mittelachse CA. Der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 befindet sich an einer Position, die in der Z-Richtung näher an dem Schaft 300 liegt als der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415. Folglich ist, wie in 1 gezeigt, ein Abstand L2 zwischen dem sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt 425 und der Achsenmitte des Ventilelements 200 (das heißt, der Mitte des Schafts 300) kleiner als ein Abstand L1 zwischen dem sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt 415 und der Achsenmitte des Ventilelements 200 (der Mitte des Schafts 300).
In der vorliegenden Ausführungsform ist sowohl der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 als auch der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 aus dem gleichen Material hergestellt wie der Außenschichtabschnitt 403 des zylindrischen Körperabschnitts 405. Die Abdichtungseinheit 400 der vorstehenden Struktur wird auf folgende Weise hergestellt. Zunächst wird der innere Kernabschnitt 402, der mit dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 verbunden ist, in eine Gussformeinheit mit einer Innenkonfiguration eingesetzt, die einer Außenkonfiguration der Abdichtungseinheit 400 entspricht. Dann wird das Material für den Außenschichtabschnitt 403 in einen Gussformraum gegossen, der den inneren Kernabschnitt 402 umgibt.
Nun wird eine Positionsbeziehung zwischen dem geöffneten Abschnitt 110 des Gehäuses 100 und der Abdichtungseinheit 400 erläutert. In 4 entspricht jedes der Bezugszeichen R1, R2, R3, G1, G2, G3 und G4 einer Länge (oder einem Abstand) jedes entsprechenden Abschnitts auf der X-Z-Ebene. Jedes der Bezugszeichen wird wie unten beschrieben bezeichnet:

R1 = ein Innendurchmesser des geöffneten Abschnitts 110;
R2 = ein Innendurchmesser des zylindrischen Körperabschnitts 405;
R3 = ein Abstand zwischen einem Außenumfangsende des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 und einer Außenumfangsfläche des zweiten Halbkörperabschnitts 420;
G1 = ein Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des ersten Basisabschnitts 411 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110;
G2 = ein Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des ersten Lippenträgerabschnitts 412 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110;
G3 = ein Abstand zwischen dem Außenumfangsende des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110; und
G4 = ein Abstand zwischen der Außenumfangsfläche des zweiten Halbkörperabschnitts 420 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110.

Wie in 4 gezeigt ist, befindet sich das Außenumfangsende des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 an einer Position, die in der X-Richtung näher an der Mittelachse CA liegt als die Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 des Gehäuses 100. Mit anderen Worten, bei der Abdichtungseinheit 400 ist der Abstand R3 kleiner als der Innendurchmesser R1 des geöffneten Abschnitts 110. Daher wird das Außenumfangsende des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 mit der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 nicht in Kontakt gebracht.
Wie vorstehend erläutert, ist die Dicke T1 des ersten Basisabschnitts 411 größer als die Dicke T2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412. Folglich ist der Abstand G1 zwischen dem ersten Basisabschnitt 411 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 kleiner als der Abstand G2 zwischen dem ersten Lippenträgerabschnitt 412 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110.
Darüber hinaus ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Abstand G1 zwischen dem ersten Basisabschnitt 411 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 fast gleich dem Abstand G3 zwischen dem Außenumfangsende des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110. Mit anderen Worten, wenn man die Abdichtungseinheit 400 in deren Querschnitt der X-Z-Ebene betrachtet, befindet sich die Außenumfangsfläche des ersten Basisabschnitts 411 an einer Position, die in der X-Richtung gleich dieser des Außenumfangsendes des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 ist, wie in 4 dargestellt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Innendurchmesser R2 des zylindrischen Körperabschnitts 405 in der Z-Richtung konstant. Der Innendurchmesser R2 des zylindrischen Körperabschnitts 405 muss jedoch in der Z-Richtung nicht immer konstant sein. Der Innendurchmesser R2 kann beispielsweise in der -Z-Richtung allmählich verringert sein.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Dicke T3 des zweiten Halbkörperabschnitts 420 fast gleich der Dicke T2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand G4 zwischen dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 fast gleich dem Abstand G2 zwischen dem ersten Lippenträgerabschnitt 412 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110.
Eine Struktur des Ventilelementes 200 wird mit Bezug auf 5 erläutert. Das Ventilelement 200 besitzt eine ellipsoidale Außenumfangsfläche 202, die von der Mittelachse des Schafts 300 in einer Richtung nach radial außen des Ventilelements 200 weist und eine ellipsoidale Gestalt aufweist. Das Ventilelement 200 besitzt eine erste gekrümmte Druckfläche 210, eine zweite gekrümmte Druckfläche 220, eine erste flache Druckfläche 230 und eine zweite flache Druckfläche 240.
Die erste gekrümmte Druckfläche 210 entspricht einer gekrümmten Wandoberfläche, die sich von einem Außenumfang der ellipsoidalen Außenumfangsfläche 202 auf einer Seite der Ventilöffnungsrichtung OD in der Richtung nach radial außen des Ventilelements 200 erstreckt. Die erste gekrümmte Druckfläche 210 weist eine bogenförmige Gestalt auf, die einer Gestalt des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 entspricht. Die erste gekrümmte Druckfläche 210 wird im Betrieb mit dem sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt 415 in Kontakt gebracht und drückt in der Ventilschließrichtung CD auf diesen.
Die zweite gekrümmte Druckfläche 220 entspricht ebenfalls einer gekrümmten Wandoberfläche, die sich von dem Außenumfang der ellipsoidalen Außenumfangsfläche 202 auf einer Seite der Ventilschließrichtung CD in einer Richtung nach radial innen des Ventilelements 200 erstreckt. Die zweite gekrümmte Druckfläche 220 weist ebenfalls eine bogenförmige Gestalt auf, die einer Gestalt des sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitts 425 entspricht. Die zweite gekrümmte Druckfläche 220 wird im Betrieb mit dem sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt 425 in Kontakt gebracht und drückt in der Ventilschließrichtung CD auf diesen.
Die erste flache Druckfläche 230 befindet sich an einer Position zwischen einem ersten Umfangsende der ersten gekrümmten Druckfläche 210 und einem ersten Umfangsende der zweiten gekrümmten Druckfläche 220. Das erste Umfangsende der ersten gekrümmten Druckfläche 210 entspricht einem Ende der ersten gekrümmten Druckfläche 210 in einer Umfangsrichtung der ellipsoidalen Außenfläche 202 auf einer Seite der +Y-Richtung. Gleichermaßen entspricht das erste Umfangsende der zweiten gekrümmten Druckfläche 220 einem Ende der zweiten gekrümmten Druckfläche 220 in der Umfangsrichtung auf der Seite der +Y-Richtung. Die erste flache Druckfläche 230 entspricht einer Oberfläche, die in der Ventilschließrichtung CD hin zu der ersten Anschlagfläche 430 weist und eine Gestalt entsprechend der Gestalt der ersten Anschlagfläche 430 aufweist.
Die zweite flache Druckfläche 240 befindet sich an einer Position zwischen einem zweiten Umfangsende der ersten gekrümmten Druckfläche 210 und einem zweiten Umfangsende der zweiten gekrümmten Druckfläche 220. Das zweite Umfangsende der ersten gekrümmten Druckfläche 210 entspricht einem anderen Ende der ersten gekrümmten Druckfläche 210 in der Umfangsrichtung auf einer Seite der -Y-Richtung. Gleichermaßen entspricht das zweite Umfangsende der zweiten gekrümmten Druckfläche 220 einem anderen Ende der zweiten gekrümmten Druckfläche 220 in der Umfangsrichtung auf der Seite der -Y-Richtung. Die zweite flache Druckfläche 240 entspricht einer Oberfläche, die in der Ventilschließrichtung CD hin zu der zweiten Anschlagfläche 440 weist und eine Gestalt entsprechend einer Gestalt der zweiten Anschlagfläche 440 aufweist.
6 zeigt einen Zustand der Ventilvorrichtung 10, in dem das sich in der Ventilschließrichtung CD bewegende Ventilelement 200 gerade mit der Abdichtungseinheit 400 in Kontakt gebracht wird. In dem in 6 gezeigten Zustand der Ventilvorrichtung 10 steht der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 der Abdichtungseinheit 400 in Kontakt mit der ersten gekrümmten Druckfläche 210 des Ventilelements 200. Zusätzlich steht der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 in Kontakt mit der zweiten gekrümmten Druckfläche 220. Das Ventilelement 200 steht mit der Abdichtungseinheit 400 in einem Bewegungsprozess ausgehend von dem Zustand von 1, in dem sich das Ventilelement 200 in dem geöffneten Ventilzustand befindet, zu dem Zustand von 6, in dem das Ventilelement 200 in der Ventilschließrichtung bewegt und mit der Abdichtungseinheit 400 in Kontakt gebracht wird, nicht in Kontakt.
7 zeigt einen weiteren Zustand der Ventilvorrichtung 10, in dem das Ventilelement 200 weiter in der Ventilschließrichtung CD bewegt ist, nachdem dieses mit der Abdichtungseinheit 400 in Kontakt gebracht wurde (siehe 6). 8 zeigt einen Teil des Ventilelements 200 und einen Teil der Abdichtungseinheit 400 in dem Zustand, nachdem das sich in der Ventilschließrichtung CD bewegende Ventilelement 200 mit der Abdichtungseinheit 400 in Kontakt gebracht wurde. In dem Zustand von 7 und 8 ist der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 in der +Z-Richtung elastisch gebogen, da der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 mit der ersten gekrümmten Druckfläche 210 in Kontakt gebracht wird und mit der ersten gekrümmten Druckfläche 210 in der Ventilschließrichtung CD auf diesen gedrückt wird. In diesem Zustand wird, obwohl die erste gekrümmte Druckfläche 210 des Ventilelements 200 mit dem sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt 415 in Kontakt gebracht wird, die erste gekrümmte Druckfläche 210 nicht direkt mit dem ersten Halbkörperabschnitt 410 in Kontakt gebracht. Gleichermaßen ist in dem Zustand von 7 der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 in der -Z-Richtung elastisch gebogen, da der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 mit der zweiten gekrümmten Druckfläche 220 in Kontakt gebracht wird und mit der zweiten gekrümmten Druckfläche 220 in der Ventilschließrichtung CD auf diesen gedrückt wird. Wenn der Zustand der Ventilvorrichtung 10 von 6 zu den 7 und 8 geändert wird, wird der geöffnete Abschnitt 110 geschlossen. Mit anderen Worten, das mit der Ventilvorrichtung 10 verbundene und sich von dieser in der -Z-Richtung erstreckende AGR-Rohr 40 wird geschlossen.
Bei dem ersten Halbkörperabschnitt 410 der vorliegenden Ausführung, mit dem der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 verbunden ist, ist die Dicke T1 des ersten Basisabschnitts 411, der mit dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 verbunden ist, größer als die Dicke T2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412, der sich in der ersten Axialrichtung an der Position entgegengesetzt zu dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 befindet. Entsprechend kann verhindert werden, dass der zylindrische Körperabschnitt 405 durch die Kraft, die auf den sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt 415 ausgeübt wird, verformt wird, wenn das Ventilelement 200 in der Ventilschließrichtung CD bewegt wird. Darüber hinaus steht das obere Ende des ersten Halbkörperabschnitts 410 in der ersten Axialrichtung von dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 weiter vor, wenn das obere Ende davon in der -X-Richtung weiter von dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 entfernt ist. Außerdem wird die Länge (die Höhe) des ersten Basisabschnitts 411, gemessen an irgendeinem Umfangspunkt des ersten Basisabschnitts 411 in der Mittelachse CA, größer, wenn der Umfangspunkt in der -X-Richtung weiter von dem zweiten Halbkörperabschnitt 420 entfernt ist. Folglich ist es möglich, die Steifigkeit des Abschnitts des ersten Halbkörperabschnitts 410, der ausgehend von dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 die größere Länge aufweist, zu erhöhen. Es ist daher möglich, eine Verformung des zylindrischen Körperabschnitts 405 zu verhindern. Die Dichtleistung der Ventilvorrichtung 10 kann dadurch erhöht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das Außenumfangsende des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts 415 an der Position zwischen der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 und der Mittelachse CA. Der Abstand G1 zwischen dem ersten Basisabschnitt 411 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 ist kleiner als der Abstand G2 zwischen dem ersten Lippenträgerabschnitt 412 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110. Daher ist es möglich, den sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt 415 und den ersten Basisabschnitt 411 beim ersten Halbkörperabschnitt 410 unter Ausnutzung eines radialen Raums zwischen dem geöffneten Abschnitt 110 des Gehäuses 100 und dem zylindrischen Körperabschnitt 405 der Abdichtungseinheit 400 auszubilden. Dadurch ist es möglich, die hohe Dichtleistung zu erreichen und gleichzeitig die Steifigkeit des zylindrischen Körperabschnitts 405 zu erhöhen. Darüber hinaus kann eine Außenkonfiguration der Ventilvorrichtung 10 beibehalten werden, ohne deren Volumen oder Größe zu vergrößern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, den ersten Basisabschnitt 411 beim ersten Halbkörperabschnitt 410 unter Ausnutzung des radialen Raums zwischen dem geöffneten Abschnitt 110 und dem zylindrischen Körperabschnitt 405 auszubilden, wobei der Innendurchmesser R2 der Abdichtungseinheit 400 beibehalten wird. Daher ist es möglich, die Steifigkeit des zylindrischen Körperabschnitts 405 zu erhöhen, während eine Leistung für das Durchleiten des Fluids (z.B. das AGR-Gases) durch den zylindrischen Körperabschnitt 405 der Abdichtungseinheit 400 beibehalten wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der zylindrische Körperabschnitt 405 aus dem inneren Kernabschnitt 402 aus dem Harzmaterial und dem Außenschichtabschnitt 403 aus dem Material, dessen Elastizitätskoeffizient niedriger ist als dieser des Harzmaterials, aufgebaut. Sowohl der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt 415 als auch der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt 425 sind aus dem Material hergestellt, dessen Elastizitätskoeffizient niedriger ist als dieser des Harzmaterials. Es ist daher möglich, die Situation zu vermeiden, dass der innere Kernabschnitt 402 aus dem Harzmaterial durch die Kraft, die auf den sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt 415 und/oder den sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt 425 ausgeübt wird, verformt wird, wenn das Ventilelement 200 in der Ventilschließrichtung CD bewegt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Oberfläche S1 am oberen Ende des ersten Basisabschnitts 411 in der ersten Axialrichtung über die gekrümmte Oberfläche mit der Außenumfangsfläche S2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412 verbunden. Dadurch kann eine Situation vermieden werden, dass in einem solchen Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Lippenträgerabschnitt 412 und dem ersten Basisabschnitt 411 durch die auf den ersten Lippenträgerabschnitt 412 ausgeübte Kraft eine Spannungskonzentration auftritt.
(Zweite Ausführungsform)
9 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Abdichtungseinheit 400a zeigt, bei der eine Ventilvorrichtung 10a einer zweiten Ausführungsform entlang der X-Z-Ebene geschnitten ist, ähnlich wie in 4. In der Abdichtungseinheit 400a ist eine Dicke T3a eines zweiten Halbkörperabschnitts 420a größer gestaltet als die Dicke T3 des zweiten Halbkörperabschnitts 420 der ersten Ausführungsform, indem der radiale Raum zwischen einem zylindrischen Körperabschnitt 405a und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 des Gehäuses 100 ausgenutzt wird. Die Dicke T3a des zweiten Halbkörperabschnitts 420a ist gleich der Dicke T1 des ersten Basisabschnitts 411 des ersten Halbkörperabschnitts 410. Ein Abstand G4a zwischen dem zweiten Halbkörperabschnitt 420a und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 ist um einen solchen Betrag, um den die Dicke T3a des zweiten Halbkörperabschnitts 420a größer gemacht ist, kleiner als der Abstand G4 der ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand G4a zwischen dem zweiten Halbkörperabschnitt 420a und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110 gleich dem Abstand G1 zwischen dem ersten Basisabschnitt 411 und der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts 110. Weitere Strukturen der Ventilvorrichtung 10a sind identisch mit denen der ersten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Dicke T3a des zweiten Halbkörperabschnitts 420a, mit dem der sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt 425 verbunden ist, zu erhöhen. Damit ist es möglich, zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführungsform die Steifigkeit des zylindrischen Körperabschnitts 405a weiter zu erhöhen. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Dichtleistung der Ventilvorrichtung 10a weiter zu erhöhen.
(Dritte Ausführungsform)
10 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Abdichtungseinheit 400b zeigt, bei der eine Ventilvorrichtung 10b einer dritten Ausführungsform entlang der X-Z-Ebene geschnitten ist, ähnlich wie in 4. Wie in 10 gezeigt ist, ist bei einem zylindrischen Körperabschnitt 405b an einem oberen axialen Ende eines zweiten Halbkörperabschnitts 420b in der +Z-Richtung eine obere Oberfläche S3 des zweiten Halbkörperabschnitts 420b ausgebildet, und diese ist parallel zu dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 ausgebildet. Weitere Strukturen der Ventilvorrichtung 10b sind identisch mit denen der Ventilvorrichtung 10a der zweiten Ausführungsform.
11 ist eine Querschnittsansicht, die eine Abdichtungseinheit 400c zeigt, bei der eine Ventilvorrichtung 10c einer Modifikation der dritten Ausführungsform entlang der X-Z-Ebene geschnitten ist, in ähnlicher Weise wie in 4. Wie in 11 gezeigt ist, weist bei einem zylindrischen Körperabschnitt 405c eine an einem oberen axialen Ende eines zweiten Halbkörperabschnitts 420c in der +Z-Richtung ausgebildete obere Oberfläche S4 eine verjüngte bzw. kegelförmige Oberfläche auf. Die verjüngte Oberfläche nähert sich dem ringförmigen Flanschabschnitt 401 in der +X-Richtung an, konkret, wenn die verjüngte Oberfläche von der Mittelachse CA in der Richtung nach radial außen weiter entfernt ist. Weitere Strukturen der Ventilvorrichtung 10c sind identisch mit denen der Ventilvorrichtung 10a der zweiten Ausführungsform.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, ein Volumen des zweiten Halbkörperabschnitts 420b/420c kleiner zu machen als dieses der zweiten Ausführungsform, während die Dichtleistung und die Steifigkeit der Abdichtungseinheit 400b/400c aufrechterhalten werden. Somit ist es möglich, die Abdichtungseinheit 400b/400c zusätzlich zu den Vorteilen der zweiten Ausführungsform leichter zu machen.
(Weitere Modifikationen)
(M1) Zumindest eine der ersten und zweiten Anschlagflächen 430 und 440 kann über eine gekrümmte Oberfläche mit dem ersten Halbkörperabschnitt 410 verbunden sein. Gemäß einer solchen Modifikation ist es möglich, eine Spannungskonzentration in den ersten und zweiten Anschlagflächen 430 und 440 zu verringern, wenn das Ventilelement 200 den geöffneten Abschnitt 110 des Gehäuses 100 schließt.
(M2) In den vorstehenden Ausführungsformen ist die Oberfläche S1 am oberen Ende des ersten Basisabschnitts 411 in der +Z-Richtung über die gekrümmte Oberfläche mit der Außenumfangsfläche S2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412 verbunden. Bei dem inneren Kernabschnitt 402 kann ein Abschnitt des ersten Basisabschnitts 411 in der +Z-Richtung (entsprechend dem Abschnitt der Oberfläche S1 am oberen Ende) alternativ über eine gekrümmte Oberfläche mit einem Abschnitt des ersten Lippenträgerabschnitts 412 (entsprechend dem Abschnitt der Außenumfangsfläche S2) verbunden sein. Gemäß einer solchen Modifikation ist es möglich, eine Spannungskonzentration in einem Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Basisabschnitt 411 und dem ersten Lippenträgerabschnitt 412 zu verringern. Darüber hinaus ist es bei einer solchen Modifikation nicht immer erforderlich, dass ein Abschnitt des Außenschichtabschnitts 403, welcher der Oberfläche S1 am oberen Ende des ersten Basisabschnitts 411 in der +Z-Richtung entspricht, durch die gekrümmte Oberfläche mit einem anderen Abschnitt des Außenschichtabschnitts 403, welcher der Außenumfangsfläche S2 des ersten Lippenträgerabschnitts 412 entspricht, verbunden ist.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen und/oder Modifikationen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise weiter modifiziert werden, ohne von dem Grundgedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

Ventilvorrichtung, aufweisend: ein Ventilelement (200); ein Gehäuse (100) zum beweglichen Aufnehmen des Ventilelements, wobei das Gehäuse einen geöffneten Abschnitt (110) aufweist, durch den Fluid in das Innere des Gehäuses hinein oder aus dem Inneren des Gehäuses herausströmt; einen Schaft (300) zum beweglichen Tragen des Ventilelements im Gehäuse; und eine Abdichtungseinheit (400, 400a, 400b, 400c), welche in dem geöffneten Abschnitt des Gehäuses angeordnet ist, wobei, wenn das Ventilelement durch den Schaft gedreht wird, das Ventilelement in einer Ventilöffnungsrichtung (OD) zum Öffnen des geöffneten Abschnitts beweglich ist oder das Ventilelement in einer Ventilschließrichtung (CD) zum Schließen des geöffneten Abschnitts durch Drücken auf die Abdichtungseinheit beweglich ist, wobei die Abdichtungseinheit umfasst: (1a) einen ringförmigen Flanschabschnitt (401), der an dem Gehäuse fixiert ist; (1b) einen zylindrischen Körperabschnitt (405, 405a, 405b, 405c), der mit dem Flanschabschnitt verbunden und an einer Position innerhalb des geöffneten Abschnitts mit einem vorbestimmten Radialspalt zu einer Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts angeordnet ist, wobei eine Mittelachse (CA) des zylindrischen Körperabschnitts eine Mitte des geöffneten Abschnitts durchläuft, wobei der zylindrische Körperabschnitt einen ersten Halbkörperabschnitt (410) und einen zweiten Halbkörperabschnitt (420, 420a, 420b, 420c) aufweist, wobei der erste Halbkörperabschnitt (410) an einer Position auf einer Ventilöffnungsseite der Mittelachse angeordnet ist und der zweite Halbkörperabschnitt (420, 420a, 420b, 420c) an einer Position auf einer Ventilschließseite der Mittelachse angeordnet ist und der zweite Halbkörperabschnitt in einer ersten Axialrichtung, die einer Richtung entspricht, die sich entlang der Mittelachse hin zu dem Schaft erstreckt, weiter vorsteht als der erste Halbkörperabschnitt; (1c) einen sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt (415), der mit dem ersten Halbkörperabschnitt verbunden ist und sich in einer Richtung nach radial außen von der Mittelachse weg erstreckt; und (1d) einen sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt (425), der mit dem zweiten Halbkörperabschnitt verbunden ist und sich in einer Richtung nach radial innen hin zu der Mittelachse erstreckt, wobei der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt (425) in der ersten Axialrichtung an einer Position näher an dem Schaft angeordnet ist als der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt (415), wobei ein erstes vorderes Ende des ersten Halbkörperabschnitts (410) umso weiter in der ersten Axialrichtung vorsteht, je weiter das erste vordere Ende von dem zweiten Halbkörperabschnitt (420) entfernt ist, wobei ein zweites vorderes Ende des zweiten Halbkörperabschnitts (420) umso weiter in der ersten Axialrichtung vorsteht, je weiter das zweite vordere Ende von dem ersten Halbkörperabschnitt (410) entfernt ist, wobei das Ventilelement (200) umfasst: (2a) eine erste gekrümmte Druckfläche (210), die im Betrieb mit dem sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitt (415) in Kontakt gebracht wird und in der Ventilschließrichtung auf diesen drückt; und (2b) eine zweite gekrümmte Druckfläche (220), die im Betrieb mit dem sich nach innen erstreckenden Lippenabschnitt (425) in Kontakt gebracht wird und in der Ventilschließrichtung auf diesen drückt; wobei der erste Halbkörperabschnitt (410) umfasst: (3a) einen ersten Basisabschnitt (411), der mit dem Flanschabschnitt (401) verbunden ist; und (3b) einen ersten Lippenträgerabschnitt (412), der mit einem axialen Ende des ersten Basisabschnitts auf einer Seite der ersten Axialrichtung verbunden ist, wobei eine Dicke (T2) des ersten Lippenträgerabschnitts (412) kleiner ist als eine Dicke (T1) des ersten Basisabschnitts (411), und wobei eine Höhe des ersten Basisabschnitts (411), gemessen an irgendeinem Umfangspunkt in einer Richtung der Mittelachse (CA), größer wird, je weiter der Umfangspunkt von dem zweiten Halbkörperabschnitt entfernt ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Außenumfangsende des sich nach außen erstreckenden Lippenabschnitts (415) an einer Position zwischen der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts (110) des Gehäuses und der Mittelachse (CA) der Abdichtungseinheit angeordnet ist, ein Abstand (Gl) zwischen der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts (110) und dem ersten Basisabschnitt (411) kleiner ist als ein Abstand (G2) zwischen der Innenumfangsfläche des geöffneten Abschnitts (110) und dem ersten Lippenträgerabschnitt (412).
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Innendurchmesser (R2) des zylindrischen Körperabschnitts (405, 405a, 405b, 405c) in der ersten Axialrichtung konstant ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei eine Dicke (T3a) des zweiten Halbkörperabschnitts (420a, 420b, 420c) gleich einer Dicke (T1) des ersten Halbkörperabschnitts (410) ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zylindrische Körperabschnitt (405, 405a, 405b, 405c) umfasst: einen inneren Kernabschnitt (402), der aus Harzmaterial hergestellt ist; und einen Außenschichtabschnitt (403), der den inneren Kernabschnitt bedeckt und aus einem Material hergestellt ist, dessen Elastizitätskoeffizient kleiner ist als dieser des Harzmaterials für den inneren Kernabschnitt, und sowohl der sich nach außen erstreckende Lippenabschnitt (415) als auch der sich nach innen erstreckende Lippenabschnitt (425) aus einem Material hergestellt sind, dessen Elastizitätskoeffizient kleiner ist als dieser des Harzmaterials für den inneren Kernabschnitt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Oberfläche (S1) am oberen Ende des ersten Basisabschnitts (411) in der ersten Axialrichtung über eine gekrümmte Oberfläche mit einer Außenumfangsfläche (S2) des ersten Lippenträgerabschnitts (412) verbunden ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine obere Oberfläche (S3, S4) des zweiten Halbkörperabschnitts (420b, 420c) in der ersten Axialrichtung durch eine Oberfläche gebildet ist, die sich in einer Richtung parallel zu dem Flanschabschnitt (401) erstreckt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Teil der oberen Oberfläche (S4) des zweiten Halbkörperabschnitts (420c) in einer Richtung nach radial außen des zylindrischen Körperabschnitts (405c) derart verjüngt ist, dass ein verjüngter Abschnitt näher an den Flanschabschnitt (401) gelangt, wenn der verjüngte Abschnitt in der Richtung nach radial außen weiter von der Mittelachse (CA) des zylindrischen Körperabschnitts entfernt ist.