DE102020100389A1

DE102020100389A1 - Dichtungsring

Info

Publication number: DE102020100389A1
Application number: DE102020100389.7A
Authority: DE
Inventors: Takahiro KOZU; Noriyuki Inagaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2020-07-30
Also published as: JP7211106B2; JP2020118239A

Abstract

Ein Dichtungsring (30) wird in einer Ventilvorrichtung (10) zum Öffnen und Schließen eines von einem Fluid durchströmten Durchlasses (13) verwendet, wobei der Dichtungsring an einem Außenumfangsrand eines in dem Durchlass (13) aufgenommenen Ventilkörpers (20) angeordnet ist, der den Durchlass durch eine Rotation öffnet und schließt. Der Dichtungsring umfasst einen Dichtungsringabschnitt (300), der ringförmig ist und aus Harz besteht, eine Nut (330), die an einer Seitenfläche (310) des Dichtungsringabschnitts entlang einer Umfangsrichtung des Dichtungsringabschnitts vorgesehen ist, und eine Feder (400, 400C), die ringförmig ist und aus einem Metall besteht, wobei die Feder in der Nut angeordnet ist und eine Spannung (Fs) aufweist, die bewirkt, dass die Feder mit einer außenumfangsseitigen Innenwandoberfläche (333, 333B) der Nut in Kontakt steht und gegen diese drückt, wobei die Nut eine Struktur aufweist, bei welcher eine Kraftkomponente (Fsb) der Spannung in einer Richtung hin zu einer Grundfläche (331) der Nut auf die Feder wirkt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Dichtungsring einer Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Durchlasses, durch den ein Fluid strömt.
Hintergrund
Konventionell sind bestimmte Ventilvorrichtungen dafür bekannt, dass diese einen Durchlass, durch den ein Fluid strömt, durch Drehen eines in dem Durchlass aufgenommenen Ventilkörpers öffnen und schließen. Patentdokument 1 offenbart beispielsweise eine Ventilvorrichtung mit einer Dichtungsstruktur, die bei vollständig geschlossenem Ventilkörper einen Spalt zwischen dem Außenumfangsrand des Ventilkörpers und der inneren Peripherie eines Durchlasses abdichtet. Dies wird dadurch erreicht, dass ein harzhaltiger Dichtungsring in eine Nut (im Folgenden auch als „Umfangsnut“ bezeichnet) eingepasst ist, die entlang des Außenumfangsrandes des Ventilkörpers vorgesehen ist.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2016-211678 A
Kurzfassung
Technisches Problem
In dem Harz tritt aufgrund eines durch den Durchlass strömenden Hochtemperaturgases allerdings tendenziell eine Kriechverformung auf. Wenn die Spannung des Dichtungsrings durch diese Kriechverformung verringert wird, kann es aufgrund eines reduzierten Abdichtungsdrucks (im Folgenden auch als „Dichtungsdruck“ bezeichnet) zwischen dem Ventilkörper und dem Durchlass, der durch den auf die Innenfläche des Durchlasses drückenden Dichtungsring aufgebracht wird, zu einem Abdichtungsversagen kommen.
Um die Spannung des Dichtungsrings zu gewährleisten, ist hier eine Verstärkung des Dichtungsrings unter Verwendung einer metallischen, ringförmigen Feder (im Folgenden auch einfach als „Feder“ bezeichnet) denkbar. Beispielsweise kann ein Verfahren zum Ausbilden eines verstärkten Dichtungsrings durch Vorsehen einer Nut auf der Seitenfläche des Dichtungsrings und Anordnen einer Feder in der Nut in Betracht gezogen werden.
Im Falle eines Dichtungsrings, bei dem eine Feder in einer Nut montiert ist, besteht eine Befürchtung, dass die Feder bei dem Montageprozess des Dichtungsrings im Ventilkörper aus dem Dichtungsring herausfallen könnte. Wenn der Ventilkörper ausgehend von dem vollständig geschlossenen Zustand geöffnet wird, besteht zudem eine Möglichkeit, dass die Feder aufgrund des Drucks eines in die Umfangsnut strömenden Gases aus dem Dichtungsring herausfallen könnte.
Kurzfassung
Die vorliegende Erfindung kann auf folgende Weise implementiert sein.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Dichtungsring (30, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F) in einer Ventilvorrichtung (10) zum Öffnen und Schließen eines von einem Fluid durchströmten Durchlasses (13) verwendet, wobei der Dichtungsring an einem Außenumfangsrand eines in dem Durchlass (13) aufgenommenen Ventilkörpers (20) angeordnet ist, der den Durchlass durch eine Rotation öffnet und schließt. Der Dichtungsring umfasst einen Dichtungsringabschnitt (300, 300B, 300D, 300E, 300F), der ringförmig ist und aus Harz besteht bzw. hergestellt ist, eine Nut (330, 330B, 330D, 330E, 330F), die auf einer Seitenfläche (310) des Dichtungsringabschnitts entlang einer Umfangsrichtung des Dichtungsringabschnitts vorgesehen ist, und eine Feder (400, 400C), die ringförmig ist und aus Metall besteht bzw. hergestellt ist, wobei die Feder in der Nut angeordnet ist und eine Spannung (Fs) aufweist, die bewirkt, dass die Feder mit einer außenumfangsseitigen Innenwandoberfläche (333, 333B) der Nut in Kontakt steht und gegen diese drückt, wobei die Nut eine Struktur aufweist, bei welcher eine Kraftkomponente (Fsb) der Spannung in einer Richtung hin zu einer Grundfläche (331) der Nut auf die Feder wirkt bzw. ausgeübt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform eines Dichtungsrings ist die Feder durch die Kraftkomponente der aufgebrachten Spannung zur Grundfläche der Nut hin vorgespannt, und es ist weniger wahrscheinlich, dass die Feder zur Öffnungsseite der Nut hin verschoben wird. Folglich ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit des Herausfallens der Feder zu verringern.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Konfiguration einer Ventilvorrichtung zeigt.
2 ist eine Draufsicht auf einen Dichtungsring gemäß einer ersten Ausführungsform.
3 ist eine Querschnittsansicht des Dichtungsrings entlang einer Linie III-III von 2.
4 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Zustand eines Dichtungsrings bei vollständig geschlossenem Ventilkörper zeigt.
5 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel einer Innenwandoberfläche zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, welche ein weiteres Beispiel einer Feder zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht eines Dichtungsrings gemäß einer zweiten Ausführungsform.
8 ist eine Querschnittsansicht eines Dichtungsrings gemäß einer dritten Ausführungsform.
9 ist eine Draufsicht auf einen Dichtungsring gemäß einer vierten Ausführungsform.
10 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Dichtungsrings der ersten Ausführungsform zeigt.
11 ist eine Draufsicht, welche ein Beispiel für eine Deckelform von 10 zeigt.
12 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein weiteres Beispiel für ein Herstellungsverfahren des Dichtungsrings der ersten Ausführungsform zeigt.
13 ist eine erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren des Dichtungsrings der zweiten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine erste erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren des Dichtungsrings der dritten Ausführungsform zeigt.
15 ist eine zweite erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren des Dichtungsrings der dritten Ausführungsform zeigt.
16 ist eine dritte erläuternde Ansicht, welche ein Beispiel für ein Herstellungsverfahren des Dichtungsrings der dritten Ausführungsform zeigt.
17 ist eine Draufsicht, welche ein Beispiel einer Deckelform in dem Herstellungsverfahren des Dichtungsrings der vierten Ausführungsform zeigt.
18 ist eine Querschnittsansicht der Deckelform entlang einer Linie XVIII-XVIII in 17.
19 ist eine Querschnittsansicht der Deckelform entlang einer Linie XIX-XIX in 17.

Detaillierte Beschreibung
Erste Ausführungsform - Dichtungsring
Eine in 1 gezeigte Ventilvorrichtung 10 öffnet und schließt einen Durchlass 12, durch den ein Gas strömt, durch eine Drehverschiebung eines Ventilkörpers 20. Die Ventilvorrichtung 10 kann beispielsweise in einem Abgassystem einer Maschine (nicht gezeigt) aufgenommen sein und kann auf eine AGR (Abgasrückführ)-Vorrichtung angewendet werden, welche die Menge eines zu der Maschine zurückgeführten Abgases (im Folgenden auch als AGR-Gas bezeichnet) steuert. Das heißt, die Ventilvorrichtung 10 führt AGR-Gas aus einem Abgasdurchlass der in dem Fahrzeug montierten Maschine zu einem Einlass- bzw. Ansaugdurchlass der Maschine zurück und besitzt eine Konfiguration, wie in 1 gezeigt.
Die Ventilvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 11, ein Sensorgehäuse 14 und dergleichen.
Das Gehäuse 11 ist aus Metall, beispielsweise einer Aluminium-Druckgusslegierung, hergestellt und umfasst einen Durchlass 12, durch den AGR-Gas von dem Abgasdurchlass der Maschine hin zu dem Einlass- bzw. Ansaugdurchlass der Maschine strömt. An der Innenwand des Durchlasses 12 ist ein Stutzen 13 vorgesehen. Der Stutzen 13 ist aus einem Material mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, beispielsweise aus Edelstahl, ausgebildet. Das heißt, die innere Peripherie des Stutzens 13 entspricht einem Teil der Innenwand des Durchlasses 12 und bildet einen Teil des Durchlasses 12. Das Gehäuse 11 trägt drehbar den Ventilkörper 20, welcher den Öffnungsgrad des Durchlasses 12 anpasst, und nimmt einen Motor auf, welcher den Ventilkörper 20 rotiert. Zu beachten ist, dass der Motor in den Abbildungen nicht gezeigt ist, um die technischen Erläuterungen hierin zu vereinfachen.
Der Ventilkörper 20 ist in des Stutzens 13 so aufgenommen, dass die Mittelachse des Ventilkörpers 20 mit einer Mittelachse AX des Stutzens 13 zusammenfällt. Der Stutzen 13 wirkt hier als der Durchlass 12. Der Ventilkörper 20 ist eine scheibenförmige Absperrklappe, die über eine Welle 15 drehbar in des Stutzens 13 des Ventilkörpers gelagert ist. Der Ventilkörper 20 ist derart konfiguriert, dass dieser die Öffnungsfläche des Stutzens 13 entsprechend einer Drehverschiebung der Welle 15 verändert. Das heißt, der Ventilkörper 20 passt den Öffnungsgrad des Durchlasses 12 durch eine integrale Rotation mit der Welle 15 an. Der Ventilkörper 20 kann unter Verwendung verschiedener Metalle, wie einer Aluminiumlegierung und SUS, und verschiedener Harze, wie PPS, PTFE und PEEK, ausgebildet sein.
Außerdem rotiert der Ventilkörper 20 mit einem Drehmoment, das durch die Verlangsamung der Rotation des Motors mittels einer Kombination mehrerer Zahnräder verstärkt wird. Die Rotation des Motors wird insbesondere unter Verwendung der Kombination eines Motorzahnrads (nicht gezeigt), welches integral mit dem Motor rotiert, eines Zwischenzahnrads (nicht gezeigt), welches von diesem Motorzahnrad rotierend angetrieben wird, und eines Endantriebszahnrads 16, welches von diesem Zwischenzahnrad rotierend angetrieben wird, verlangsamt. Ferner rotiert die Welle 15 integral mit dem Endantriebszahnrad 16, und als Folge davon rotiert der Ventilkörper 20.
Die Ventilvorrichtung 10 ist mit einer Rückstellfeder 17 versehen, welche den Ventilkörper 20 nur in der Ventilschließrichtung vorspannt. Die Rückstellfeder 17 ist eine einzelne Feder, die aus einer nur in einer Richtung gewickelten Schraubenfeder aufgebaut und koaxial um die Welle 15 angeordnet ist. Die Rückstellfeder 17 wird zwischen dem Gehäuse 11 und dem Endantriebszahnrad 16 montiert, um eine Federkraft zu erzeugen, welche eine Vorspannung in der Ventilschließrichtung vorsieht. Mit anderen Worten, das Endantriebszahnrad 16 und dergleichen werden gegen die Federkraft der Rückstellfeder 17 rotiert.
Das Sensorgehäuse 14 ist aus Harz hergestellt und nimmt einen Sensor 18 auf, welcher den Drehwinkel des Ventilkörpers 20 erfasst. Der Sensor 18 ist ein kontaktloser Positionssensor, der den Öffnungsgrad des Ventilkörpers 20 durch Erfassung des Drehwinkels der Welle 15 erfasst. Ferner werden das Gehäuse 11 und das Sensorgehäuse 14 integriert, indem der Flansch des Gehäuses 11 und der Flansch des Sensorgehäuses 14, die miteinander in Kontakt stehen, mit Schrauben befestigt werden.
Ein Außenumfangsrand 25 des Ventilkörpers 20 ist mit einer Nut 26 (im Folgenden auch als „Umfangsnut 26“ bezeichnet, siehe 3, welche später beschrieben wird) mit einem rechteckigen Querschnitt über den gesamten Umfang des Ventilkörpers 20 versehen. In der Umfangsnut 26 ist ein Dichtungsring 30 eingepasst. Der Dichtungsring 30 ist derart konfiguriert, dass dieser einen Spalt zwischen einer Innenumfangsfläche 131 des Stutzens 13 und dem Außenumfangsrand 25 des Ventilkörpers 20 abdichtet, wenn der Ventilkörper 20 vollständig geschlossen ist.
Wie in der Draufsicht von 2 gezeigt ist, umfasst der Dichtungsring 30 einen Dichtungsringabschnitt 300 und eine Feder 400. Hier gibt eine Richtung DR (im Folgenden auch als „radiale Richtung DR“ bezeichnet) des Pfeils in 2 die radiale Richtung des Dichtungsringes 30 und des Ventilkörpers 20 an (siehe 1). Eine Richtung DA (im Folgenden auch als „Mittelachsenrichtung DA“ bezeichnet) in 2 gibt eine Richtung entlang der Mittelachse AX an. Gleiches gilt für die anderen Abbildungen.
Der Dichtungsringabschnitt 300 besitzt eine flache Ringgestalt. Der Dichtungsringabschnitt 300 wird unter Verwendung eines Harzes, wie beispielsweise PPS, PTFE oder PEEK, ausgebildet. Hier zeigt 2 einen Zustand, in dem der Dichtungsring 30 von der stromaufwärtigen Seite des Stutzens 13 aus betrachtet wird (siehe 1). Dementsprechend entspricht eine Seitenfläche 310 des Dichtungsringabschnitts 300 einer „stromaufwärtigen Seitenfläche“, während eine entgegengesetzte Seitenfläche 320 einer „stromabwärtigen Seitenfläche“ entspricht.
Der Dichtungsringabschnitt 300 ist mit einem Stoß 360 versehen, welcher ermöglicht, dass der Durchmesser des Dichtungsringabschnitts 300 zunimmt und abnimmt. Ferner ist, wie in der Draufsicht von 2 und der Querschnittsansicht von 3 gezeigt ist, der Dichtungsringabschnitt 300 mit einer Nut 330 entlang der Umfangsrichtung auf der einen Seitenfläche 310 versehen. Die Nut 330 ist jedoch auf der Außenseite in der Umfangsrichtung ausgehend von dem Stoß 360 mit Ausnahme des Bereiches des Stoßes 360 vorgesehen.
In der Nut 330 ist eine metallische, ringförmige Feder 400 angeordnet. Der Querschnitt der Feder 400 entlang der radialen Richtung DR ist kreisförmig, wie in 3 gezeigt ist. Die Feder 400 kann aus irgendeinem geeigneten Metallmaterial hergestellt sein, solange die Steifigkeit des aus Harz hergestellten Dichtungsringabschnitts 300 auf einem vorbestimmten Wert oder höher gehalten wird und eine Spannung in Richtung hin zu der Außenumfangsseite in der radialen Richtung DR des Dichtungsringabschnitts 300 auf einem vorbestimmten Wert oder höher sichergestellt wird. Als das Metallmaterial können beispielsweise verschiedene Metalle, wie eine Aluminiumlegierung und SUS, verwendet werden. Im Folgenden wird die Nut 330 auch als eine „Federnut 330“ bezeichnet.
Der Dichtungsring 30 kann in die Umfangsnut 26 eingepasst werden, indem der Stoß 360 getrennt (siehe 2) und der Stoß 360 vorübergehend aufgeweitet wird, der Dichtungsring 30 in der Umfangsnut 26 angeordnet wird (siehe 1 und 4, die später beschrieben wird) und dann dem Stoß 360 ermöglicht wird, sich zusammen zu ziehen und zu schließen.
Der Querschnitt in 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Dichtungsrings 30 (des Abschnitts entsprechend dem in 3 gezeigten III-III-Querschnitt von 2), wenn der Ventilkörper 20 vollständig geschlossen ist. In dieser Abbildung ist der Dichtungsring 30 zusammen mit Teilen des Ventilkörpers 20 und des Stutzens 13 gezeigt. Ferner entspricht in 4 die rechte Seite der stromaufwärtigen Seite (als „EIN-Seite“ bezeichnet) des Stutzens 13, und die linke Seite entspricht der stromabwärtigen Seite (als „AUS-Seite“ bezeichnet) des Stutzens 13.
Wie in 4 gezeigt, ist der Dichtungsring 30 so angeordnet, dass der Außenumfangsrand 350 des Dichtungsringabschnitts 300 außerhalb der Umfangsnut 26 des Ventilkörpers 20 liegt und der Innenumfangsrand 340 des Dichtungsringabschnitts 300 innen eingepasst und in der Umfangsnut 26 aufgenommen ist. Wenn der Ventilkörper 20 vollständig geschlossen ist, wird der Außenumfangsrand 350 des Dichtungsringabschnitts 300 aufgrund einer Spannung Fs in dem Bereich, der von der gestrichelten Linie Sca umgeben ist, gegen die Innenumfangsfläche 131 des Stutzens 13 gedrückt. Diese Spannung Fs wird von der Feder 400 in der radialen Richtung DR nach radial außen erzeugt. Dadurch steht der Außenumfangsrand 350 des Dichtungsringabschnitts 300 in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche 131 des Stutzens 13. Ferner wird der Dichtungsringabschnitt 300 aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem EIN-seitigen Durchlass und dem AUS-seitigen Durchlass von der EIN-Seite hin zur AUS-Seite gedrückt. Aufgrund dessen steht die andere Seitenfläche 320 des Dichtungsringabschnitts 300 in dem Bereich, der von der gestrichelten Linie Scb umgeben ist, in engem Kontakt mit einer Seitenfläche 263 der Umfangsnut 26 auf der AUS-Seite. Folglich wird bei vollständig geschlossenem Ventilkörper 20 der Spalt zwischen der Innenumfangsfläche 131 des Stutzens 13 und dem Außenumfangsrand 25 des Ventilkörpers 20 durch den Dichtungsring 30 abgedichtet.
Zu beachten ist, dass die Spannung Fs der Feder 400 ausreichend hoch ist, so dass der Dichtungsringabschnitt 300 in der radialen Richtung DR nach außen gedrückt und in engen Kontakt mit der Innenumfangsfläche 131 des Stutzens 13 gebracht werden kann, wenn der Ventilkörper 20 vollständig geschlossen ist.
Hier ist, wie in der Querschnittsansicht von 3 gezeigt, eine Dimension Lc der Öffnung entlang der radialen Richtung DR der Federnut 330 gleich oder größer als ein Durchmesser Lr der Feder 400, der entlang der radialen Richtung DR gemessen wird. Folglich kann die Feder 400 in der Federnut 330 angeordnet werden. Ferner ist eine Dimension Lb von dem Außenumfangsrand 350 des Dichtungsringabschnitts 300 hin zu dem Rand der Innenwandoberfläche 333 auf einer Seite der Grundfläche 331 der Federnut 330 kleiner als eine Dimension La von dem Außenumfangsrand 350 hin zu dem Rand der Innenwandoberfläche 333 auf der Öffnungsseite der Federnut 330. Mit anderen Worten, die Innenwandoberfläche 333 umfasst einen flachen Bereich entlang der radialen Richtung DR, der in einem spitzen Winkel zur Grundfläche 331 geneigt ist. Es muss jedoch nicht die gesamte Innenwandoberfläche 333 eine flache, unter einem spitzen Winkel geneigte Oberfläche sein, solange ein Abschnitt der Innenwandoberfläche 333, der an der Feder 400 anliegt, geneigt ist.
Wenn die Oberfläche der Innenwandoberfläche 333, an der die Feder 400 anliegt, wie vorstehend beschrieben geneigt ist, werden durch die Spannung Fs der Feder 400 in radialer Richtung DR hin zu dem Außenumfang die folgenden Kräfte auf die Feder 400 ausgeübt. Die Feder 400 übt insbesondere eine erste Kraftkomponente Fsa in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Innenwandoberfläche 333 in Kontakt mit der Feder 400 und eine zweite Kraftkomponente Fsb in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Grundfläche 331 in Kontakt mit der Feder 400 aus. Folglich wird die Feder 400 durch die zweite Kraftkomponente Fsb in der Richtung der Grundfläche 331 vorgespannt. Folglich ist es weniger wahrscheinlich, dass die Feder 400 in Richtung der Öffnungsseite der Federnut 330 verschoben wird. Mit anderen Worten, es ist möglich, ein Herausfallen der Feder 400 aus der Federnut 330 zu verhindern.
Die vorstehend erwähnte Federnut 330 weist eine Struktur auf, bei welcher die Innenwandoberfläche 333 eine geneigte ebene Gestalt aufweist, wie jedoch mit einer Federnut 330B eines Dichtungsringabschnitts 300B in 5 gezeigt ist, kann auch eine Struktur verwendet werden, bei welcher eine Innenwandoberfläche 333B eine geneigte, gekrümmte Oberfläche aufweist. Bei dem Dichtungsring 30B mit einem solchen Dichtungsringabschnitt 300B ist es gleichermaßen möglich, ein Herausfallen der Feder zu verhindern.
Während die vorstehend beschriebene Feder 400 einen kreisförmigen Querschnitt entlang der radialen Richtung DR aufweist, kann auch ein rechteckiger Querschnitt verwendet werden, wie durch eine Feder 400C in 6 gezeigt ist. Bei einem Dichtungsring 30C mit einer solchen Feder 400C ist es gleichermaßen möglich, ein Herausfallen der Feder zu verhindern. Die Gestalt der Feder ist nicht auf einen kreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt beschränkt und kann auch elliptisch sein. Das heißt, es können eine Vielzahl von Federn mit verschiedenen Querschnittsgestaltungen verwendet werden. Auch in diesen Fällen ist es möglich, ein Herausfallen der Feder zu unterdrücken.
Zusätzlich können auch in der Federnut 330B der Innenwandoberfläche 333B mit einer geneigten, gekrümmten Oberfläche (siehe 5) Federn mit verschiedenen anderen Gestaltungen als einem kreisförmigen Querschnitt angeordnet sein, wie die Feder 400C mit einem rechteckigen Querschnitt (siehe 6). Auch in diesen Fällen ist es möglich, ein Herausfallen der Feder zu unterdrücken.
Obwohl der Dichtungsring 30 als eine Struktur beschrieben wurde, bei welcher die Federnut 330 auf der Seitenfläche 310 des Dichtungsringabschnitts 300 vorgesehen ist, die der stromaufwärtigen Seite zugewandt ist, kann die Federnut 330 stattdessen auch auf der Seitenfläche 320 des Dichtungsringabschnitts 300 vorgesehen sein, die der stromabwärtigen Seite zugewandt ist.
Ferner können die vorstehend beschriebenen Modifikationen mit Bezug auf die Gestalt der Innenwandoberfläche auf der Außenumfangsseite, Modifikationen mit Bezug auf die Gestalt der Feder und Modifikationen mit Bezug auf die Richtung, in welcher die Federnut vorgesehen ist, gleichermaßen auf die nachstehenden Ausführungsformen angewandt werden.
Zweite Ausführungsform - Dichtungsring
Ein Dichtungsring 30D einer zweiten Ausführungsform, die in der Querschnittsansicht von 7 gezeigt ist, umfasst einen Dichtungsringabschnitt 300D mit einer Federnut 330D anstelle des Dichtungsringabschnitts 300 mit der Federnut 330 (siehe 3) der ersten Ausführungsform. Die anderen Konfigurationen sind gleich diesen der ersten Ausführungsform.
Die Federnut 330D umfasst eine Außenumfangs-Innenwandoberfläche 333, eine Innenumfangs-Innenwandoberfläche 332 und eine Grundfläche 331, ähnlich der Federnut 330. Folglich kann auch der Dichtungsring 30D der zweiten Ausführungsform ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ein Herausfallen der Feder verhindern. Die Federnut 330D weist insbesondere eine Struktur auf, bei welcher die Dimension Lc der Öffnung entlang der radialen Richtung DR kleiner ist als der Durchmesser Lr der Feder 400 (das heißt, die Dimension der Außengestalt der Feder in der radialen Richtung DR). Dadurch ist es möglich, ein Herausfallen der Feder zu verhindern.
Dritte Ausführungsform - Dichtungsring
Ein Dichtungsring 30E einer dritten Ausführungsform, die in der Querschnittsansicht von 8 gezeigt ist, umfasst einen Dichtungsringabschnitt 300E mit einer Federnut 330E anstelle des Dichtungsringabschnitts 300 mit der Federnut 330 (siehe 3) der ersten Ausführungsform. Die anderen Konfigurationen sind gleich diesen der ersten Ausführungsform.
Die Federnut 330e umfasst eine Außenumfangs-Innenwandoberfläche 333 und eine Grundfläche 331 ähnlich der Federnut 330. Folglich kann auch der Dichtungsring 30E der dritten Ausführungsform ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ein Herausfallen der Feder verhindern.
Ferner umfasst die Federnut 330E eine Innenwandoberfläche 332E, die im Vergleich zu der mit Bezug auf die Mittelachsenrichtung DA nicht geneigten Innenumfangs-Innenwandoberfläche 332 der Federnut 330 (siehe 3) geneigt ist. Konkret ist die Innenwandoberfläche 332E zumindest so stark geneigt wie die Innenwandoberfläche 333 auf der Außenumfangsseite, und mit Bezug auf die Mittelachsenrichtung DA in der gleichen Richtung geneigt wie die Innenwandoberfläche 333 auf der Außenumfangsseite. Genauer gesagt ist die Dimension Lc der Öffnung entlang der radialen Richtung DR so konfiguriert, dass diese eine Größe gleich oder größer als die Dimension Ld der Grundfläche 331 entlang der radialen Richtung DR aufweist. Da die Federnut 330E mit diesem Dimensionsverhältnis keine sogenannte Hinterschnittstruktur aufweist, kann der harzgeformte Dichtungsringabschnitt 300E unter Verwendung einer einfachen Formstruktur hergestellt werden. Ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Dichtungsringabschnitts 300E mit der Federnut 330E wird später beschrieben.
Vierte Ausführungsform - Dichtungsring
Ein Dichtungsring 30F einer vierten Ausführungsform, der in der Draufsicht von 9 gezeigt ist, umfasst einen Dichtungsringabschnitt 300F mit einer Federnut 330F anstelle des Dichtungsringabschnitts 300 mit der Federnut 330 (siehe 2) der ersten Ausführungsform. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie diese der ersten Ausführungsform.
Die Federnut 330F weist eine Struktur auf, bei welcher eine Mehrzahl von ersten Federnuten 330F1 und eine Mehrzahl von zweiten Federnuten 330F2 abwechselnd vorgesehen sind, das heißt, eine Struktur, bei welcher die zweiten Federnuten 330F2 intermittierend vorgesehen sind. Die zweiten Federnuten 330F2 weisen die gleiche Querschnittsstruktur wie die Federnut 330E (siehe 8) der dritten Ausführungsform auf. Obwohl in der Abbildung nicht gezeigt, sind die ersten Federnuten 330F1 Nuten mit typischen Querschnittsstrukturen. Die ersten Federnuten 330F1 unterscheiden sich von den zweiten Federnuten 330F2 insbesondere dadurch, dass deren Innenwandoberflächen auf der Innenumfangsseite und der Außenumfangsseite entlang der Mittelachsenrichtung DA verlaufen, oder es sich um Nuten handelt, die von der Seite des Öffnungsabschnitts zur Seite der Grundfläche hin mit Bezug auf die Mittelachsenrichtung DA nach innen geneigt sind. Ferner ist die Anzahl der zweiten Federnuten 330F2 nicht auf sieben beschränkt, wie in 9 gezeigt, und kann auf eine beliebige Anzahl von zwei oder mehr eingestellt sein.
Auf diese Art und Weise können selbst bei einer Struktur, die teilweise mit einer Mehrzahl von zweiten Federnuten 330F2 versehen ist, die Mehrzahl von zweiten Federnuten 330F2 ein Abfallen der Feder unterdrücken. Ferner wird später ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des Dichtungsringabschnitts 300F mit der Federnut 330F beschrieben.
In der vorstehenden Ausführungsform wurde die zweite Federnut 330F2 so beschrieben, dass diese die gleiche Querschnittsstruktur wie die Federnut 330E der dritten Ausführungsform aufweist. Dies ist jedoch nicht als Beschränkung gedacht und die zweite Federnut 300F2 kann stattdessen die gleiche Querschnittsstruktur wie die Federnuten 330, 330B und 330D (siehe 3, 5 und 7) der anderen Ausführungsformen oder Modifikationen aufweisen. In diesem Fall kann der gleiche Betriebseffekt erzielt werden.
Verfahren zum Herstellen des Dichtungsrings der ersten Ausführungsform
Der Dichtungsringabschnitt 300 (siehe 2 und 3) mit der Federnut 330 der ersten Ausführungsform kann beispielsweise unter Verwendung einer Form 60 hergestellt werden, die eine Struktur aufweist, welche in der Querschnittsansicht von 10 gezeigt ist. Die Form 60 umfasst eine Kastenform 61 mit einem ringförmigen Aufnahmeraum 610 und eine Deckelform 62 mit einem ringförmigen Vorsprungsabschnitt 620, welcher der Federnut 330 entspricht. Der Aufnahmeraum 610 ohne den Vorsprungsabschnitt 620 entspricht dem Dichtungsringabschnitt 300 mit der Federnut 330. Der Dichtungsringabschnitt 300 kann durch Einspritzen eines wärmeschmelzflüssigen Harzmaterials in diesen Raum und anschließendes Abkühlen und Verfestigen des Harzmaterials hergestellt werden. Dann kann durch Einbringen der Feder 400 in die Federnut 330 des hergestellten Dichtungsringabschnitts 300 der Dichtungsring 30 der ersten Ausführungsform (Bezug auf 2 und 3) hergestellt werden.
Da die Federnut 330 eine Hinterschnittstruktur aufweist, ist es hier notwendig, beim Entfernen der Deckelform 62 von dem fertiggestellten Dichtungsringabschnitt 300 die Innenwandoberfläche 333 zu verformen, um den Vorsprungsabschnitt 620 der Deckelform 62 aus der Federnut 330 zu entfernen. Aus diesem Grund besteht eine Möglichkeit, dass der Dichtungsringabschnitt 300 nach dem Entfernen der Form verformt bleibt.
Um die vorstehend beschriebene Verformung zu unterdrücken, kann, wie beispielsweise in 11 gezeigt ist, die Deckelform 62 in einen Innenumfangsabschnitt 631 und einen Außenumfangsabschnitt 632 des Vorsprungsabschnitts 620 unterteilt sein. Außerdem kann der abgeteilte Außenumfangsabschnitt 632 entlang der Umfangsrichtung weiter in eine Mehrzahl von Abschnitten 632a, 632b unterteilt sein. Eine Deckelform 62 weist somit diese Mehrzahl von unterteilten Abschnitten 631, 632a, 632b auf. Auf diese Art und Weise können beispielsweise, nachdem zunächst der Innenumfangsabschnitt 631 entfernt wird, die Außenumfangsabschnitte 632a und 632b durch Verschieben zur Innenumfangsseite entfernt werden. Folglich kann die auf die Innenwandoberfläche 333 der Hinterschnittstruktur der Federnut 330 ausgeübte Verformungskraft unterdrückt werden, und die Deckelform 62 kann aus dem Dichtungsringabschnitt 300 entfernt werden.
Darüber hinaus kann der Dichtungsringabschnitt 300 (Bezug auf 2, 3) beispielsweise auch unter Verwendung des in 12 gezeigten Verfahrens hergestellt werden.
Zunächst wird ein Vorform-Dichtungsringabschnitt 300pf unter Verwendung einer Form (nicht gezeigt) hergestellt. Wie in dem oberen Teil von 12 gezeigt ist, weist der Vorform-Dichtungsringabschnitt 300pf die Außenumfangs-Innenwandoberfläche 333 nicht auf, die wie die in 3 gezeigte Federnut 330 geneigt ist. Stattdessen ist ein Außenumfangsrand 350pf, welcher dem Außenumfangsrand 350 des Dichtungsringabschnitts 300 entspricht, nach außen geneigt. Der Vorform-Dichtungsringabschnitt 300pf mit dieser Struktur kann unter Verwendung einer Form (nicht gezeigt) mit einer einfachen Struktur anstelle einer Hinterschnittstruktur auf einfache Art und Weise hergestellt werden.
Dann wird in einer Hochtemperaturumgebung, in welcher das verwendete Harz plastisch verformt werden kann, wie in dem oberen Teil von 12 gezeigt, der Vorform-Dichtungsringabschnitt 300pf in einen Aufnahmeraum 610 einer Kastenform 61 eingesetzt. Dann wird, während dieser in dem im unteren Teil von 12 gezeigten Zustand gehalten wird, die Seite des Außenumfangsrandes 350pf plastisch verformt und dann abgekühlt. Als Ergebnis kann der Dichtungsringabschnitt 300 mit der in 3 gezeigten Federnut 330 hergestellt werden.
Im Falle des in 12 gezeigten Verfahrens kann der Dichtungsringabschnitt 300 hergestellt werden, ohne dass es zu Verformungen durch das Entfernen von Formen kommt.
Verfahren zum Herstellen des Dichtungsrings der zweiten Ausführungsform
Der Dichtungsring 30D (siehe 7) der zweiten Ausführungsform kann beispielsweise unter Verwendung des in 13 gezeigten Verfahren hergestellt werden. Dieses Verfahren ist im Grunde genommen gleich dem in 12 gezeigten Herstellungsverfahren des Dichtungsringabschnitts 300.
In einer Hochtemperaturumgebung, in der das verwendete Harz plastisch verformt werden kann, wird ein Vorform-Dichtungsringabschnitt 300Dpf in den Aufnahmeraum 610 der Kastenform 61 eingesetzt, wie in dem oberen Teil von 13 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Feder 400 in eine Vorform-Federnut 330Dpf des Vorform-Dichtungsringabschnitts 300Dpf eingesetzt. Dann wird, wie in dem unteren Teil von 13 gezeigt ist, die Seite des Außenumfangsrands 350pf plastisch verformt. Dadurch kann, wie in 7 gezeigt, der Dichtungsring 30D hergestellt werden, bei dem die Feder 400 in der Federnut 330D des Dichtungsringabschnitts 300D angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen des Dichtungsrings der dritten Ausführungsform
Der Dichtungsringabschnitt 300 (siehe 8) mit der Federnut 330E der dritten Ausführungsform kann beispielsweise unter Verwendung einer Form 60E mit einer in der Querschnittsansicht von 14 gezeigten Struktur hergestellt werden. Die Form 60E umfasst die Kastenform 61 und eine Deckelform 62E mit einem ringförmigen Vorsprungsabschnitt 620E entsprechend der Federnut 330E. Der Aufnahmeraum 610 ohne den Vorsprungsabschnitt 620E entspricht dem Dichtungsringabschnitt 300E mit der Federnut 330E. Gemäß dieser Form 60E kann der Dichtungsringabschnitt 300E der dritten Ausführungsform hergestellt werden. Dann kann durch Einlegen der Feder 400 in die Federnut 330E des hergestellten Dichtungsringabschnitts 300E der Dichtungsring 30E der dritten Ausführungsform (siehe 8) hergestellt werden.
Das Entfernen der Deckelform 62E aus dem hergestellten Dichtungsringabschnitt 300E erfolgt durch Verschieben des hergestellten Dichtungsringabschnitts 300E von der Deckelform 62E weg, während der hergestellte Dichtungsringabschnitt 300E in den Außenumfangsrichtungen aufgeweitet wird, wie in der Querschnittsansicht von 15 gezeigt. Um das Lösen des Dichtungsringabschnitts 300E zu erleichtern, kann, wie in 16 gezeigt ist, ein Vorsprungsabschnitt 620Ee der Deckelform 62E so geneigt sein, dass die Innenwand 334 der Federnut 330 auf der Seite des Stoßes 360 geneigt ist. Darüber hinaus kann diese Deckelformstruktur gleichermaßen auf die Deckelformen der Dichtungsringe der anderen Ausführungsformen angewendet werden.
Ferner kann mit Bezug auf die vorstehend beschriebene Deckelform 62E zur Herstellung des Dichtungsringabschnitts 300E der dritten Ausführungsform die Deckelform 62E in der gleichen Art und Weise wie die Deckelform 62 zur Herstellung des Dichtungsringabschnitts 300 der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform (siehe 11) entlang der Umfangsrichtung in mehrere Teile unterteilt sein. Auf diese Weise ist es möglich, die mehreren Abschnitte durch Verschieben selbiger zur Innenumfangsseite hin und in der Richtung vom Dichtungsringabschnitt 300E weg zu lösen. Da die Form ohne Aufweitung des Dichtungsringabschnitts 300E entnommen werden kann, kann die auf den Dichtungsringabschnitt 300E ausgeübte Verformungskraft beim Entfernen des Dichtungsringabschnitts 300E aus der Deckelform 62 folglich reduziert werden.
Verfahren zum Herstellen des Dichtungsrings der vierten Ausführungsform
Der Dichtungsringabschnitt 300F (siehe 9) mit der Federnut 330F der vierten Ausführungsform kann unter Verwendung der Form 60F hergestellt werden, die beispielsweise die Kastenform 61 (siehe 14) ähnlich zu dieser der anderen Ausführungsformen und eine Deckelform 62F mit der in der Draufsicht von 17 und den Querschnittsansichten der 18 und 19 gezeigten Struktur aufweist.
Wie in der Draufsicht von 17 und der Querschnittsansicht von 19 gezeigt ist, umfasst die Deckelform 62F im Grunde ringförmige erste Vorsprungsabschnitte 620F1 entsprechend der ersten Federnut 330F1 (siehe 11). Zusätzlich umfasst die Deckelform 62F, wie in 17 gezeigt ist, eine Mehrzahl von zweiten Vorsprungsabschnitten 620F2 entsprechend der Mehrzahl von zweiten Federnuten 330F2 (siehe 11), um die ersten Vorsprungsabschnitte 620F1 entlang der Umfangsrichtung zu unterteilen. Wie in der Querschnittsansicht von 18 gezeigt ist, ist der zweite Vorsprungsabschnitt 620F2 derart konfiguriert, dass dieser von der Deckelform 62F lösbar ist, um den zweiten Vorsprungsabschnitt 620F2 zu entfernen.
Gemäß dieser Form 60F kann der Dichtungsringabschnitt 300F der vierten Ausführungsform hergestellt werden. Dann kann durch Einlegen der Feder 400 in die Federnut 330F des hergestellten Dichtungsringabschnitts 300F der Dichtungsring 30F der vierten Ausführungsform (siehe 9) hergestellt werden.
Hier wird die Entformung der Deckelform 62F von dem hergestellten Dichtungsringabschnitt 300F wie folgt durchgeführt. Zunächst wird, wie in der Querschnittsansicht von 18 gezeigt ist, jeder der zweiten Vorsprungsabschnitte 620F2 in einer Richtung weg von der Innenumfangsseite und von der Deckelform 62F gelöst. Danach werden die Deckelform 62F mit dem ersten Vorsprungsabschnitt 620F1 und der Dichtungsringabschnitt 300F in einer Richtung voneinander weg verschoben und entfernt. Folglich kann die auf den Dichtungsringabschnitt 300F ausgeübte Verformungskraft reduziert werden, und der Dichtungsringabschnitt 300F kann auf einfache Art und Weise von der Deckelform 62F gelöst werden.
Der Dichtungsring jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde als ein Beispiel beschrieben, bei dem der Dichtungsring in einer Ventilvorrichtung verwendet wird, die auf eine AGR-Vorrichtung angewendet wird, das Anwendungsziel der Ventilvorrichtung ist jedoch nicht auf eine AGR-Vorrichtung beschränkt. Der Dichtungsring kann auf eine Vielzahl von Ventilvorrichtungen angewendet werden, die einen Fluiddurchlass öffnen und schließen.
Die vorliegende Offenbarung soll nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, und verschiedene andere Ausführungsformen können implementiert werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise können die technischen Merkmale in den Ausführungsformen geeignet ersetzt oder kombiniert werden. Außerdem können, falls die technischen Merkmale in der vorliegenden Spezifikation nicht als wesentlich beschrieben sind, diese gegebenenfalls gestrichen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016211678 A [0003]

Claims

Dichtungsring (30, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F), der in einer Ventilvorrichtung (10) zum Öffnen und Schließen eines von einem Fluid durchströmten Durchlasses (13) verwendet wird, wobei der Dichtungsring an einem Außenumfangsrand eines in dem Durchlass (13) aufgenommenen Ventilkörpers (20) angeordnet ist, der den Durchlass durch eine Rotation öffnet und schließt, wobei der Dichtungsring aufweist: einen Dichtungsringabschnitt (300, 300B, 300D, 300E, 300F), der ringförmig ist und aus Harz besteht, wobei eine Nut (330, 330B, 330D, 330E, 330F) auf einer Seitenfläche (310) des Dichtungsringabschnitts entlang einer Umfangsrichtung des Dichtungsringabschnitts vorgesehen ist; und eine Feder (400, 400C), die ringförmig ist und aus einem Metall besteht, wobei die Feder in der Nut angeordnet ist und eine Spannung (Fs) aufweist, die bewirkt, dass die Feder mit einer außenumfangsseitigen Innenwandoberfläche (333, 333B) der Nut in Kontakt steht und gegen diese drückt, wobei die Nut eine Struktur aufweist, bei welcher eine Kraftkomponente (Fsb) der Spannung in einer Richtung hin zu einer Grundfläche (331) der Nut auf die Feder wirkt.
Dichtungsring nach Anspruch 1, wobei die Struktur derart konfiguriert ist, dass die Innenwandoberfläche (333, 333B) der Nut eine Oberfläche aufweist, die in einem spitzen Winkel mit Bezug auf die Bodenfläche der Nut entlang einer radialen Richtung des Dichtungsringabschnitts geneigt ist.
Dichtungsring nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Struktur derart konfiguriert ist, dass eine Dimension (Lc) einer Öffnung der Nut (330E) entlang einer radialen Richtung des Dichtungsringabschnitts (300E) gleich oder größer als eine Dimension (Ld) einer Grundfläche der Nut entlang der radialen Richtung ist.
Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Struktur derart konfiguriert ist, dass eine Dimension (Lc) einer Öffnung der Nut entlang einer radialen Richtung des Dichtungsringabschnitts (300D) kleiner ist als eine Dimension (Lr) einer Außengestalt der Feder entlang der radialen Richtung der Feder.
Dichtungsring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Struktur (330F2) in der Nut (330F) entlang der Umfangsrichtung der Nut intermittierend bereitgestellt ist.