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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ventilvorrichtung, die einen Fluid-Durchflusspfad, der mit einer Brennkammer in einer internen Verbrennungsmaschine verbunden ist, öffnet beziehungsweise schließt.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Ventilvorrichtung mit einem Körper, der einen Fluid-Durchflusspfad bildet, der mit einer Brennkammer in einer internen Verbrennungsmaschine verbunden ist, und mit einem im Körper schwenkbar gestützten und von einem Aktuator angetriebenen Ventil ist herkömmlich bekannt. Als eine solche Ventilvorrichtung werden eine Drosselventilvorrichtung, die eine einer Brennkammer zugeführte angesaugte Luftmasse ändern kann, eine EGR-Ventilvorrichtung, die eine von einem Abgaspfad in einen Einlasspfad rückgeführte Abgasmenge ändern kann, oder ähnliche bezeichnet.
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Weiter wird die Ventilvorrichtung als eine Ventilvorrichtung mit einem W-Federaufbau, der eine Feder aufweist, die eine Öffnungsseite mit Spannkraft beaufschlagt (nachstehend als „Öffnungsfeder“ bezeichnet), sowie eine Feder aufweist, die eine Schließseite mit Spannkraft beaufschlagt (nachstehend als „Schließfeder“ bezeichnet), bezeichnet (siehe beispielsweise die
JP 2008 - 19 825 A ).
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Bei einer solchen Ventilvorrichtung wird die Spannkraft an eine Öffnungsfeder an eine Ventilwelle weitergegeben, wenn sich ein Ventil auf der geschlossenen Seite einer vorbestimmten Zwischenstellung (eine vorbestimmte Ventilstellung, die zwischen einer vollständig geschlossenen Stellung und einer vollständig geöffneten Stellung festgelegt ist) befindet, und die Spannkraft einer Schließfeder wird an die Ventilwelle weitergegeben, wenn sich das Ventil auf der geöffneten Seite der Zwischenstellung befindet. Anschließend ist die Ventilvorrichtung so aufgebaut, dass das Ventil durch die Spannkraft einer Feder in dem Zustand, in dem die Antriebskraft eines Aktuators null ist, in der Zwischenstellung bleiben kann (hinsichtlich der Einzelheiten des Aufbaus, siehe beispielsweise die
JP 2008 - 19 825 A ).
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Wie in 10 dargestellt, kehrt insbesondere ein Ventil nur bei einem durch die Spannkraft einer Schließfeder erzeugten Drehmoment auf eine Zwischenstellung zurück, wenn die Antriebskraft eines Aktuators in dem Bereich freigesetzt wird, der durch die Spannkraft der Schließfeder beaufschlagt ist (vergleiche die abwechselnd durchgehende und an einer Stelle gestrichelte Linie in 10 mit dem Pfeil, der von einer vollständig geöffneten Stellung in Richtung der Zwischenstellung zeigt). Ferner kehrt ein Ventil nur bei einem durch die Spannkraft einer Öffnungsfeder erzeugten Drehmoment auf eine Zwischenstellung zurück, wenn die Antriebskraft eines Aktuators in dem Bereich freigesetzt wird, der durch die Spannkraft der Öffnungsfeder beaufschlagt ist (vergleiche die abwechselnd durchgehende und an zwei Stellen gestrichelte Linie in 10 mit dem Pfeil, der von einer vollständig geschlossenen Stellung in Richtung der Zwischenstellung zeigt).
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Wie in 10 gezeigt, wird die Seite eines Drehmoments, die in Richtung der geöffneten Seite einer Stellung zeigt, in der ein Lastmoment um eine Ventilwelle null ist, durch eine positive Seite (obere Seite auf der vertikalen Achse) repräsentiert, und die Seite eines Drehmoments, die in Richtung der geschlossenen Seite zeigt, wird durch eine negative Seite (untere Seite auf der vertikalen Achse) repräsentiert. In der vorliegenden Beschreibung wird die Größe eines absoluten Werts unabhängig von einer positiven Seite oder einer negativen Seite als die Größe eines Drehmoments in eine Richtung klargestellt.
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Wenn ein Ventil durch das Freisetzen der Antriebskraft eines Aktuators in eine Zwischenstellung zurückkehrt, wird eine Ventilwelle in die Richtung mit einer Widerstandskraft (Reibungskraft oder Motorrastkraft) beaufschlagt, sodass das Ventil durch die Spannkraft einer Feder daran gehindert wird, in die Zwischenstellung zurückzukehren. Im Ergebnis kehrt das Ventil durch ein Drehmoment in die Zwischenstellung zurück, das erzeugt wird, indem die Widerstandskraft von der Spannkraft der Feder subtrahiert wird.
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So wird die Stellkraft (set load) sowohl von einer Öffnungsfeder wie auch von einer Schließfeder auf eine solche Stellkraft eingestellt, so dass sie lediglich durch eine eigene Spannkraft in eine Zwischenstellung zurückkehren kann, selbst wenn eine Widerstandskraft vorliegt. Deshalb handelt es sich bei der Stellung, in der ein Ventil sowohl von einer geöffneten Seite als auch einer geschlossenen Seite aus eigenständig ohne die Antriebskraft eines Aktuators (Selbstrückstellung) zurückkehren kann, um eine Zwischenstellung.
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Bei einer Ventilvorrichtung mit einer solchen Struktur wird erwartet, dass ein Drehmoment, das die Spannkraft einer Schließfeder und einer Widerstandskraft (Reibungskraft oder ähnliche) übersteigt, welche die Drehung eines Ventils behindern, durch einen Aktuator geladen wird, um das Ventil aus der Zwischenstellung auf eine geöffnete Seite zu bewegen (vergleiche die dicke durchgehende Linie in 10 mit dem Pfeil, der von der Zwischenstellung in Richtung der vollständig geöffneten Stellung zeigt). Ferner wird erwartet, dass ein Drehmoment, das die Spannkraft einer Öffnungsfeder und einer Widerstandskraft übersteigt, durch einen Aktuator geladen wird, um das Ventil aus der Zwischenstellung auf eine geschlossene Seite zu bewegen (vergleiche die dicke durchgehende Linie in 10 mit dem Pfeil, der von der Zwischenstellung in Richtung der vollständig geschlossenen Stellung zeigt).
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Anschließend nimmt der einem Aktuator zugeführte elektrische Strom zu, wenn ein erforderliches Drehmoment zunimmt. Anders ausgedrückt nimmt der einem Aktuator zugeführte elektrische Strom zu, wenn die Spannkraft einer Feder und eine Widerstandskraft zunehmen. In dem Fall einer Ventilvorrichtung, die ein Ventil, insbesondere für einen längeren Zeitraum, in einer vollständig geöffneten Stellung halten muss, kann ein Aktuator nachteilhaft ausbrennen, falls die Spannkraft einer Öffnungsfeder und eine Widerstandskraft groß sind. Denn ein zum Beibehalten einer vollständig geschlossenen Stellung erforderliches Drehmoment, das notwendig ist, um ein Ventil in einer vollständig geöffneten Stellung zu halten, nimmt zu. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Spannkraft einer Öffnungsfeder zu verringern und das Ausbrennen eines Aktuators zu verhindern.
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Wenn die Spannkraft einer Öffnungsfeder allerdings verringert wird, kann ein Ventil nicht nur durch die Spannkraft der Öffnungsfeder in eine vorbestimmte Zwischenstellung zurückkehren und hält nachteilhaft in einer Stellung auf der geschlossenen Seite der Zwischenstellung an.
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Wenn eine Zwischenstellung als eine Stellung eingestellt ist, in der ein Ventil daran gehindert werden kann, zu gefrieren und zu klemmen, kann das Ventil nachteilhaft gefrieren und klemmen, wenn das Ventil nur auf eine Stellung auf der geschlossenen Seite der Zwischenstellung zurückkehren kann. Hier bezeichnet das Gefrieren und Klemmen eines Ventils das Phänomen, dass das Ventil unbeweglich wird, weil die in einem Ansauggas oder einem Abgas in einem Fluid-Durchflusspfad enthaltene Feuchtigkeit in einer Umgebung mit niedriger Temperatur kondensiert, nachdem ein Zündschalter ausgeschaltet wurde und die Feuchtigkeit zwischen dem Ventil und einem Körper gefriert.
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Aus diesem Grund ist der Umstand unbedingt zu vermeiden, dass ein Ventil in einer Stellung auf der geschlossenen Seite einer Zwischenstellung anhält, nachdem ein Zündschalter ausgeschaltet wurde. Anders ausgedrückt wird erwartet, dass ein Ventil in jedem Fall in eine Zwischenstellung zurückkehrt, nachdem ein Zündschalter ausgeschaltet wurde, selbst wenn das Ventil sich zu dem Zeitpunkt, wenn dem Zündschalter das Ausschalten befohlen wird, auf der geschlossenen Seite der Zwischenstellung befindet.
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Folglich besteht neben einer Anforderung, das Ausbrennen eines Aktuators zu verhindern, eine Anforderung, die Ventilstellung nach Ausschalten eines Zündschalters unbedingt in eine Zwischenstellung zu bringen, und es ist eine Struktur notwendig, die in der Lage ist, beide Anforderungen zu erfüllen.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 10 2005 040 140 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vermeidung von Kohlenwasserstoff-Emissionen aus der Luftansauganlage einer Brennkraftmaschine mit einer Stelleinrichtung zur Positionierung einer Drosselklappe zwischen einer geöffneten Stellung und einer komplett geschlossenen Stellung in Abhängigkeit von Betriebsparametern, mit einem Sensor zur Ermittlung der Drosselklappentemperatur und mit einem Sensor zur Erkennung eines Motorstillstandes. Die Drosselklappe wird während des Motorstillstandes oberhalb einer vorgegebenen Drosselklappentemperatur in die komplett geschlossene Stellung und unterhalb der vorgegebenen Drosselklappentemperatur in eine geöffnete Gefrierschutzstellung überführt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die obenstehenden Probleme. Auf diese Weise ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, sowohl die Anforderung, das Ausbrennens eines Aktuators zu verhindern, als auch die Anforderung zu erfüllen, bei einer Ventilvorrichtung eine Ventilstellung unbedingt in eine Zwischenstellung zu bringen, nachdem ein Zündschalter ausgeschaltet wurde.
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Um diese Aufgabe zu erfüllen, weist eine Ventilvorrichtung in einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Körper, ein Ventil, einen elektrisch betriebenen Aktuator, ein das Ventil drückendes Teil bzw. Ventil-Vorspannteil sowie ein ACT-Steuerungsteil auf. Der Körper definiert einen Fluid-Durchflusspfad, der mit einer Brennkammer einer internen Verbrennungsmaschine verbunden ist. Das Ventil ist drehbar im Fluid-Durchflusspfad aufgenommen, um einen Öffnungsgrad des Fluid-Durchflusspfads zu ändern, und weist eine vollständig geöffnete Stellung, welche eine Ventilstellung ist, bei der eine Durchflusspfad-Fläche des Fluid-Durchflusspfads maximiert ist, eine vollständig geschlossene Stellung, welche eine Ventilstellung ist, bei der eine Durchflusspfad-Fläche des Fluid-Durchflusspfads minimiert ist, und eine Zwischenstellung, welche eine vorbestimmte Ventilstellung zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung ist, auf. Der elektrisch betriebene Aktuator dreht das Ventil zu dessen Verschluss- bzw. Schließseite oder dessen Öffnungsseite hin. Das das Ventil drückende Teil bzw. Ventil-Vorspannteil spannt das Ventil von der vollständig geschlossenen Stellung zur Öffnungsseite hin vor. Das ACT-Steuerungsteil steuert den elektrisch betriebenen Aktuator, sodass dieser antreibt.
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Eine Stellkraft des das Ventil drückenden Teils ist kleiner als eine Stellkraft, welche in der Lage ist, das Ventil aus der vollständig geschlossenen Stellung in die Zwischenstellung lediglich durch die Spannkraft des Ventil-Vorspannteils rückzustellen. Wenn eine Stellung des Ventils zum Zeitpunkt des Ausschaltens eines Zündschalters zum Stoppen des Betriebs der internen Verbrennungsmaschine an der Verschluss- bzw. Schließseite der Zwischenstellung und somit zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der Zwischenstellung gelegen ist, dann verschiebt das ACT Steuerungsteil das Ventil durch den elektrisch betriebenen Aktuator auf die Zwischenstellung, nachdem der Zündschalter ausgeschaltet wurde.
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Im Ergebnis ist es möglich: eine Stellkraft eines Ventil-Vorspannteils zu reduzieren, sodass sie kleiner ist als vorher; und daher einen dem elektrischen Aktuator zugeführten elektrischen Strom reduzieren, der notwendig ist, um ein Ventil in einer vollständig geschlossenen Stellung zu halten. Das Ausbrennen des elektrischen Aktuators kann deshalb verhindert werden. Im Gegensatz dazu ist der vorliegende Aspekt bzw. die vorliegende Ausführungsform allerdings so aufgebaut, dass ein Ventil nicht nur mit einem Ventil-Vorspannteil in eine Zwischenstellung zurückkehren kann. Der vorliegende Aspekt bzw. die vorliegende Ausführungsform ist deshalb so konfiguriert, dass ein Ventil durch einen elektrischen Aktuator in eine Zwischenstellung verschoben wird, nachdem ein Zündschalter ausgeschaltet wurde.
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Im Ergebnis ist es bei dem vorliegenden Aspekt bzw. bei der vorliegenden Ausführungsform möglich, sowohl die Anforderung, das Ausbrennen eines Aktuators zu verhindern, als auch die Anforderung zu erfüllen, eine Ventilstellung unbedingt in eine Zwischenstellung zu bringen, nachdem ein Zündschalter ausgeschaltet wurde.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, welche mit Bezug auf die beiliegenden Figuren getätigt wurde.
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Es zeigt/es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht, welche die allgemeine Konfiguration einer Ventilvorrichtung darstellt (Ausführungsform).
- 2 eine Ansicht, welche eine innere Struktur einer Ventilvorrichtung bei Entfernen einer Gehäuseabdeckung darstellt (Ausführungsform).
- 3 eine erläuternde Ansicht, welche eine Zwischenstellung eines Ventils erläutert (Ausführungsform).
- 4 eine Perspektivansicht, welche eine Federstützkonstruktion einer Ventilvorrichtung darstellt (Ausführungsform).
- 5 ein Korrelationsdiagramm, welches eine Korrelation zwischen einer Ventilstellung und einem Lastmoment um eine Ventilwelle darstellt (Ausführungsform).
- 6 eine schematische Ansicht einer Ventilvorrichtung (Ausführungsform).
- 7 eine schematische Ansicht einer Ventilvorrichtung (Ausführungsform).
- 8 eine schematische Ansicht einer Ventilvorrichtung (Ausführungsform).
- 9 ein Steuerablaufplan einer Ventilvorrichtung (Ausführungsform).
- 10 ein Korrelationsdiagramm, welches eine Korrelation zwischen einer Ventilstellung und einem Lastmoment um eine Ventilwelle darstellt (herkömmliches Beispiel).
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AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung wird durch die folgende Ausführungsform ausführlich erläutert.
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Die Konfiguration einer Ausführungsform wird nachstehend erläutert. Eine Ventilvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 erläutert. Bei der Ventilvorrichtung 1 nach der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um eine Drosselventilvorrichtung für eine Dieselmaschine und durch diese Ventilvorrichtung wird eine angesaugte Luftmasse angepasst, die einer Brennkammer in einer internen Verbrennungsmaschine zugeführt wird.
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Die Ventilvorrichtung 1 verfügt über: ein Ventil 2 Typ Butterfly-Ventil, das in Reaktion auf ein Gaspedal in variabler Weise durch einen Fahrer manipuliert angetrieben wird; einen Körper 4, der den Ansaugpfad 3 zu einer internen Verbrennungsmaschine bildet und das Ventil 2 enthält; einen Motor 5, um das Ventil 2 anzutreiben; und ein ACT-Steuerungsteil 6, mit dem der Antrieb des Motors 5 gesteuert wird.
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Der Körper 4 besteht aus einem Metall und verfügt über ein Zylinderteil 8, das den Ansaugpfad 3 bildet und das Ventil 2 und ein Getriebegehäuseteil 10 enthält, das ein Untersetzungsgetriebe 9 enthält, mit dem die Antriebskraft des Motors 5 auf das Ventil 2 übertragen wird.
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Anschließend wird ein aus Harz gefertigter Gehäusedeckel 11 mit der unbegrenzten Fläche des Getriebegehäuseteils 10 und einem Getriebekasten 12 verbunden, der das Untersetzungsgetriebe 9 enthält, das zwischen dem Gehäusedeckel 11 und dem Getriebegehäuseteil 10 ausgebildet ist. Ferner ist ein Stellungssensor 13, mit dem ein Öffnungswinkel des Ventils 2 (Ventilstellung) erfasst wird, im Getriebekasten 12 enthalten.
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Bei dem Ventil 2 handelt es sich um ein Butterfly-Ventil, das auf einer Ventilwelle 16 befestigt ist und mit einem metallischen Material oder einem Harzmaterial in eine scheibenartige Form ausgebildet ist. Die Ventilwelle 16 besteht aus einem metallischen Material und wird drehbar vom Körper 4 gestützt, wobei sich die Welle in eine radiale Richtung des Zylinderteils 8 erstreckt.
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Bei dem Motor 5 handelt es sich um einen elektrisch betriebenen Aktuator, der die Ventilwelle 16 reziprok drehen kann, wenn Elektrizität angewendet wird. Das Untersetzungsgetriebe 9: reduziert eine Drehgeschwindigkeit des Motors 5 auf eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit der Ventilwelle 16; verfügt über einen Ventiltrieb 18, der an der Ventilwelle 16 befestigt ist, ein Zwischengetriebe 19, das mit dem Ventiltrieb 18 in Eingriff steht und sich dreht, und ein Zahnradgetriebe 20, das an einer Antriebswelle des Motors 5 befestigt ist; und treibt das Ventil 2 drehbar an.
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Ein Endstück (das weiter vom Ventil 2 entfernte Endstück) der Ventilwelle 16 steht in den Getriebekasten 12 hervor und der Ventiltrieb 18 ist an einem Endstück der Ventilwelle 16 befestigt. Also dreht sich der Ventiltrieb 18, indem er eine Antriebskraft vom Motor 5 aufnimmt und auf diese Weise drehen sich der Ventiltrieb 18, die Ventilwelle 16 und das Ventil 2 einheitlich.
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Der Körper 4 verfügt über einen vollständig geöffneten Stopper (nicht in den Figuren gezeigt), der an den Ventiltrieb 18 grenzt und eine Bewegungsgrenzstellung der Ventilwelle 16 auf der geöffneten Seite reguliert, und einen vollständig geschlossenen Stopper 22 (vergleiche 6), der an den Ventiltrieb 18 grenzt und eine Bewegungsgrenzstellung der Ventilwelle 16 auf der geschlossenen Seite reguliert und auf diese Weise wird der bewegliche Bereich des Ventils 2 durch die Verschlüsse bestimmt.
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Der Motor 5 wird durch das ACT-Steuerungsteil 6 elektrisch gesteuert. Bei der vorliegenden Ausführungsform fungiert ein Motorsteuergerät als das ACT-Steuerungsteil 6. Das ACT-Steuerungsteil 6 steuert den Motor 5 elektrisch, indem es eine Eingabe von einem Zündschalter 24, dem Stellungssensor 13 und anderen annimmt.
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Ferner verfügt die Ventilvorrichtung 1 über eine Schließfeder 27, eine Öffnungsfeder (das Ventil drückende Teil bzw. Ventil-Vorspannteil) 28, Federsitze 30, 31 und 32 der Federn, und einen Öffner 33.
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Die Schließfeder 27 übt auf der geschlossenen Seite eine Spannkraft auf das Ventil 2 aus. Also wird auf das Ventil 2 eine Spannkraft ausgeübt, durch die das Ventil 2 von einer vollständig geöffneten Stellung zur geschlossenen Seite hin bewegt wird. Die Öffnungsfeder 28 übt auf der geöffneten Seite eine Spannkraft auf das Ventil 2 aus. Also wird auf das Ventil 2 eine Spannkraft ausgeübt, durch die das Ventil 2 von einer vollständig geschlossenen Stellung zur geöffneten Seite hin bewegt wird.
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Hier handelt es sich bei der vollständig geöffneten Stellung um eine Ventilstellung, in der eine Durchflusspfad-Fläche einen Höchstwert einnimmt, und bei der vollständig geschlossenen Stellung handelt es sich um eine Ventilstellung, in der die Durchflusspfad-Fläche den Minimalwert einnimmt in dem Bereich, in dem das Ventil 2 beweglich ist. Ferner ist bei der Ventilvorrichtung 1 eine vorbestimmte Ventilstellung zwischen der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung als eine Zwischenstellung festgelegt (vergleiche 3).
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Zwischenstellung als eine Ventilstellung festgelegt, die dazu in der Lage ist, ein Festfrieren und Klemmen zwischen einem Ventil und einem Körper zu vermeiden, das durch das Kondensieren von in einem Ansauggas enthaltener Feuchtigkeit in einer Umgebung mit niedriger Temperatur verursacht wird.
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Bei der Schließfeder 27 und der Öffnungsfeder 28 handelt es sich jeweils um Drehfedern. Die Schließfeder 27 und die Öffnungsfeder 28 sind jeweils gleichachsig um den äußeren Umfang der Ventilwelle 16 angeordnet. Die Öffnungsfeder 28 und anschließend die Schließfeder 27 sind der Reihe nach von dem einen Endstück (das weiter vom Ventil 2 entfernte Endstück) der Ventilwelle 16 in der axialen Richtung angeordnet.
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Insbesondere sind die Schließfeder 27 und die Öffnungsfeder 28 jeweils um den äußeren Umfang eines ersten Führungsteils 37 und eines zweiten Führungsteils 38 angeordnet, wobei diese um den äußeren Umfang der Ventilwelle 16 herum platziert sind. Das erste Führungsteil 37 ist ein Zylinderteil, das im Getriebekasten 12 ausgebildet und so im Körper 4 platziert ist, dass es ein Lager 39 anordnet, das die Ventilwelle 16 im Inneren axial stützt. Das zweite Führungsteil 38 ist ein Zylinderteil, das im Ventiltrieb 18 platziert ist. Das Zylinderteil steht in Richtung der anderen Seite eines Getriebeteils 40 hervor, an der die Verzahnung des Ventiltriebs 18 in axialer Richtung ausgebildet ist und die Ventilwelle 16 umgibt.
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Das eine Endstück der Schließfeder 27 und das andere Endstück der Öffnungsfeder 28 sind miteinander verbunden und bilden ein U-förmiges Gelenkteil 42. Das Gelenkteil 42 ist zum äußeren Umfang hin gebogen und steht in radialer Richtung nach außen hervor (vergleiche 4). Hier, obwohl das Gelenkteil 42 bei der vorliegenden Ausführungsform zwischen der Schließfeder 27 und der Öffnungsfeder 28 angeordnet ist, sind die Schließfeder 27 und die Öffnungsfeder 28 nicht darauf beschränkt, so konfiguriert zu sein, das Gelenkteil 42 aufzuweisen. Beispielsweise können die Schließfeder 27 und die Öffnungsfeder 28 getrennt ausgebildet und so konfiguriert sein, dass die entsprechenden Endstücke durch den Öffner 33 gedrückt werden können, wobei dies im weiteren Verlauf erläutert wird.
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Der Federsitz 30 ist im Ventiltrieb 18 platziert und stellt ein Endstück 28a der Öffnungsfeder 28 fest (vergleiche 4). Der Federsitz 31 ist im Körper 4 platziert und stellt das andere Endstück 27a der Schließfeder 27 fest (vergleiche 4).
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Der Federsitz 32 ist im Körper 4 platziert und stellt das Gelenkteil 42 fest, wenn das Ventil 2 sich auf der geschlossenen Seite der Zwischenstellung befindet. Anschließend wird das Gelenkteil 42 durch den Öffner 33 festgestellt, wobei dies im weiteren Verlauf erläutert wird, wenn das Ventil 2 sich auf der geöffneten Seite der Zwischenstellung befindet. Das Gelenkteil 42 befindet sich in dem Zustand, in dem es sowohl von dem Federsitz 32 (nachfolgend als ein Zwischenstopfen 32 bezeichnet) als auch dem Öffner 33 in der Zwischenstellung festgestellt ist.
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Der Öffner 33 ist im Ventiltrieb 18 platziert und dreht das Ventil 2 in Richtung der geöffneten Seite der Zwischenstellung gegen die Spannkraft der Schließfeder 27. Der Öffner 33: ist so platziert, dass er sich einheitlich mit dem Ventiltrieb 18 dreht; ist auf der geöffneten Seite der Zwischenstellung am Gelenkteil 42 festgestellt; drückt das Gelenkteil 42 im Einklang mit der Drehung des Ventiltriebs 18 gegen die Spannkraft der Schließfeder 27; und treibt das Ventil 2 zur Öffnungsrichtung hin an.
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Der Antrieb des Ventils 2 wird nachfolgend erläutert. Wenn das Ventil 2 sich aus der Zwischenstellung in die vollständig geöffnete Stellung bewegt, wird die Antriebskraft des Motors 5 auf den Ventiltrieb 18 übertragen. Im Ergebnis drehen sich der Ventiltrieb 18 und das Ventil 2. Bei dieser Gelegenheit drückt der Öffner 33 das Gelenkteil 42 gegen die Spannkraft der Schließfeder 27. In dieser Zeit betrifft die Spannkraft der Öffnungsfeder 28 nicht das Ventil 2. Der Grund dafür ist, dass das eine Endstück 28a der Öffnungsfeder 28 am Federsitz 30 des Ventiltriebs 18 festgestellt ist, dass das andere Endstück (das Gelenkteil 42) der Öffnungsfeder 28 noch am Öffner 33 festgestellt ist, dass in diesem Zeitraum keine relative Drehung erzeugt wird, und dass die Öffnungsfeder 28 nicht verdreht ist.
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Wenn das Ventil 2 sich aus der Zwischenstellung in die vollständig geschlossene Stellung bewegt, wird die Antriebskraft des Motors 5 auf den Ventiltrieb 18 übertragen. Im Ergebnis drehen sich der Ventiltrieb 18 und das Ventil 2. Bei dieser Gelegenheit dreht sich der Ventiltrieb 18 auf der geschlossenen Seite, während das Gelenkteil 42 noch am Zwischenstopfen 32 festgestellt ist, daher ist die Öffnungsfeder 28 verdreht und die Spannkraft der Öffnungsfeder 28 wirkt auf die Ventilwelle 16 ein. Hier dreht sich der Öffner 33 einheitlich mit dem Ventiltrieb 18 auf die geschlossene Seite hin und löst sich daher vom Gelenkteil 42. In dieser Zeit betrifft die Spannkraft der Schließfeder 27 nicht das Ventil 2. Der Grund dafür ist, dass sowohl das andere Endstück 27a und das eine Endstück (das Gelenkteil 42) der Schließfeder 27 sich in dem Zustand befinden, in dem sie am Körper 4 festgestellt sind und die Schließfeder 27 nicht verdreht ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, das Ventil 2 zusätzlich zum Drehen des Ventils 2 in der vollständig geschlossenen Stellung oder der vollständig geöffneten Stellung zu halten, indem die Stromzufuhr durch das ACT-Steuerungsteil 6 gesteuert wird.
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Die Merkmale der vorliegenden Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 erläutert. Nach der vorliegenden Ausführungsform weist eine Ventilvorrichtung die folgenden zwei Merkmale auf: (1) eine Stellkraft einer Öffnungsfeder 28 ist kleiner als eine Stellkraft, die dazu in der Lage ist, nur durch eine Spannkraft der Öffnungsfeder 28 von einer vollständig geschlossenen Stellung in eine Zwischenstellung rückzustellen; und (2) ein ACT-Steuerungsteil 6 verschiebt ein Ventil 2, wenn eine Ventilstellung sich zum Zeitpunkt des Ausschaltens eines Zündschalters 24 zum Stoppen des Betriebs der internen Verbrennungsmaschine an der geschlossenen Seite einer Zwischenstellung befindet, durch einen Motor 5 auf die Zwischenstellung, nachdem der Zündschalter 24 ausgeschaltet wurde.
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Zuerst wird das Merkmal (1) erläutert. Wenn ein Ventil 2 durch die Federn 27 und 28 aufgrund des Freisetzens der Antriebskraft eines Motors 5 auf eine Zwischenstellung rückgestellt wird, wird eine Widerstandskraft (Reibungskraft und Motorrastkraft) auf eine Ventilwelle 16 geladen, in die Richtung betreffend des Hinderns des Ventils 2 durch die Spannkraft der Federn 27 und 28 daran, in die Zwischenstellung zurückzukehren. Im Ergebnis sind die Stellkräfte der Öffnungsfeder 28 und der Schließfeder 27 allgemein auf Stellkräfte eingestellt, bei denen das Ventil 2 nur durch die von den jeweiligen eigenen Druckkräften erzeugten Drehmomente in die Zwischenstellung zurückkehren kann, selbst wenn eine Widerstandskraft vorliegt (vergleiche 10).
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Insbesondere kehrt, wenn die Antriebskraft eines Motors 5 aus dem Zustand freigesetzt wird, in dem ein Öffner 33 ein Gelenkteil 42 drückt und ein Ventil 2 sich durch die Antriebskraft des Motors 5 zur geöffneten Seite einer Zwischenstellung dreht, das Gelenkteil 42 wieder in die Zwischenstellung zurück, in der das Gelenkteil 42 durch das durch die Spannkraft einer Schließfeder 27 erzeugte Drehmoment an einen Zwischenstopfen 32 grenzt. Ferner kehrt der Öffner 33 in die Zwischenstellung zurück, wenn die Antriebskraft des Motors 5 aus dem Zustand freigesetzt wird, in dem ein Ventiltrieb 18 sich durch die Antriebskraft des Motors 5 zur geschlossenen Seite der Zwischenstellung dreht, während das Gelenkteil 42 am Zwischenstopfen 32 festgestellt ist, wobei der Öffner 33 in der Zwischenstellung durch das durch die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 erzeugte Drehmoment an das Gelenkteil 42 grenzt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 allerdings: kleiner als vorher; sie kann eine Widerstandskraft nicht nur durch die Spannkraft der Öffnungsfeder 28 überwinden; und sie hat ein Ausmaß, durch das es dem Ventil nicht möglich ist, von einer vollständig geschlossenen Stellung in eine Zwischenstellung zurückzukehren.
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Wie in 5 dargestellt, wird eine Widerstandskraft erzeugt, obwohl die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 von einer vollständig geschlossenen Stellung zu einer Zwischenstellung auf eine Ventilwelle 16 geladen wird, wenn ein Ventil 2 durch die Spannkraft der Öffnungsfeder 28 dazu veranlasst wird, in Richtung der Zwischenstellung hin zurückzukehren, und daher wird ein Drehmoment, das sich durch die Subtraktion der Widerstandskraft von der Spannkraft der Öffnungsfeder 28 ergibt, woraus ein durch die Öffnungsfeder 28 erzeugtes Drehmoment wird, und das Ventil 2 wird dazu veranlasst, auf die geöffnete Seite zurückzukehren (vergleiche die abwechselnd durchgehende, an zwei Stellen gestrichelte Linie in 5 mit dem Pfeil, der von der vollständig geschlossenen Stellung in Richtung der Zwischenstellung zeigt). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Stellkraft der Öffnungsfeder 28 so festgelegt, dass das Ventil 2 womöglich nicht durch das Drehmoment in die Zwischenstellung zurückkehren kann. Also ist die Stellkraft der Öffnungsfeder 28 so festgelegt, dass eine Stellkraft der Öffnungsfeder kleiner sein kann als eine Widerstandskraft beim Rückstellen von der vollständig geschlossenen Stellung in die Zwischenstellung.
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Aus diesem Grund wird, wie in 5 dargestellt, wenn das Ventil 2 aus der vollständig geschlossenen Stellung zur geöffneten Seite durch ein Drehmoment ausgerichtet wird, das durch die Öffnungsfeder 28 erzeugt wird und das Ventil dazu veranlasst, zur geöffneten Seite zurückzukehren, ein Lastmoment um eine Ventilwelle null wird, bevor das Ventil 2 die Zwischenstellung erreicht und das Ventil 2 nicht auf die Zwischenstellung zurückkehren kann. Also wird sich eine Stellung, die dazu in der Lage ist, eigenständig aus der vollständig geschlossenen Stellung zurückzukehren (Selbstrückstellung), ohne eine Antriebskraft eines Motors 5, auf der geschlossenen Seite der Zwischenstellung befinden.
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Hier in 5 wird die Seite eines Rotationsdrehmoments, die auf die geöffnete Seite einer Stellung ausgerichtet ist, auf der ein Lastmoment um eine Ventilwelle null ist (Selbstrückstellung), durch eine positive Seite repräsentiert (die obere Seite auf der vertikalen Achse) und die Seite eines Rotationsdrehmoments, die auf die geschlossene Seite der Selbstrückstellung ausgerichtet ist, wird durch eine negative Seite (untere Seite auf der vertikalen Achse) repräsentiert. Bei der vorliegenden Erläuterung wird die Größe eines absoluten Wertes unabhängig von einer positiven Seite oder einer negativen Seite als Größe eines Drehmoments in eine Richtung erläutert.
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Der obenstehende Umstand wird unter Bezugnahme auf die Bewegung eines tatsächlichen Ventils 2 erläutert. Jede der 6 bis 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Federstruktur um eine Ventilwelle in einer Ventilvorrichtung 1 darstellt. 6 stellt den Zustand dar, in dem ein Drehmoment nicht kleiner ist als ein zum Halten der vollständig geschlossenen Stellung erforderliches Drehmoment durch einen Motor 5 geladen wird und ein Ventil 2 sich in einer vollständig geschlossenen Stellung befindet. Bei dieser Gelegenheit ist, da die Ventilvorrichtung 1 sich in dem Zustand befindet, in dem ein Gelenkteil 42, das an einen Zwischenstopfen 32 und einem Endstück 28a einer Öffnungsfeder 28 festgestellt ist, sich zusammen mit einem Ventiltrieb 18 dreht, die Öffnungsfeder 28 verdreht wird und eine Spannkraft in Richtung der geöffneten Seite erzeugt wird. Hier ist ein zum Halten der vollständig geschlossenen Stellung erforderliches Drehmoment ein Drehmoment, das erforderlich ist, um ein Ventil 2 in einer vollständig geschlossenen Stellung zu halten, und das durch die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 und eine Widerstandskraft bestimmt ist.
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7 stellt einen Zustand in dem Fall des Freisetzens der Antriebskraft des Motors 5 aus dem Zustand in 6 dar. Das Ventil 2 bewegt sich entlang der abwechselnd durchgehenden, an zwei Stellen gestrichelten Linie in 5 mit dem Pfeil, der von der vollständig geschlossenen Stellung in Richtung der Zwischenstellung zeigt. Ein Lastmoment um die Ventilwelle wird allerdings null, bevor das Ventil 2 die Zwischenstellung erreicht. Anders ausgedrückt hält das Ventil 2 in einer Stellung (Selbstrückstellung) auf der geschlossenen Seite der Zwischenstellung an.
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Nachstehend wird das Merkmal (2) erläutert. Der Zweck des Merkmals (2) ist es, das beim Merkmal (1) erzeugte Ereignis auszugleichen. Insbesondere hat es den Zweck, ein Ventil 2 durch einen Motor 5 zum Zurückkehren in eine Zwischenstellung zu veranlassen, weil das Ventil 2 nicht nur durch ein von der Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 erzeugtes Drehmoment in die Zwischenstellung rückgestellt werden kann.
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Ein konkreter Steuerablauf wird unter Bezugnahme auf 9 erläutert. Zuerst wird in S 1 festgestellt, ob ein Zündschalter ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn die Feststellung JA ist, schreitet der Ablauf zu S2 fort, es wird eine Ventilstellung zu dem Zeitpunkt bestätigt, und ein Ventil 2 bewegt sich in eine Zwischenstellung, indem der Motor 5 gesteuert wird, wenn die Ventilstellung sich auf der geschlossenen Seite der Zwischenstellung befindet.
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Anschließend schreitet der Ablauf zu S3 fort, in dem geprüft wird, ob das Ventil 2 die Zwischenstellung erreicht hat oder nicht, und dann, wenn das Ventil 2 die Zwischenstellung erreicht hat, schreitet der Ablauf zu S4 fort und die Stromzufuhr zum Motor 5 wird beendet.
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Wenn beispielsweise der Zündschalter 24 ausgeschaltet ist, wird es so betrachtet, dass das Ventil 2 sich wie in 6 dargestellt in der vollständig geschlossenen Stellung befindet. Bei dieser Gelegenheit wird, selbst nachdem der Zündschalter 24 ausgeschaltet wurde, die Stromzufuhr an den Motor 5 weiter fortgesetzt und das Ventil 2 durch den Motor 5 in die Zwischenstellung angetrieben (vergleiche 8). Danach wird die Stromzufuhr an den Motor 5 beendet.
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Ferner befindet sich das Ventil 2, nachdem die Stromzufuhr an den Motor 5 beendet wurde, in der Zwischenstellung im Zustand des Anhaltens in der Zwischenstellung durch das Gleichgewicht zwischen der Spannkraft der Schließfeder 27 und einer Widerstandskraft.
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Betrieb und Wirkung der vorliegenden Ausführungsform werden nachfolgend erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Stellkraft einer Öffnungsfeder 28 kleiner als eine Stellkraft, bei der ein Ventil 2 nur durch die Spannkraft der Öffnungsfeder 28 aus einer vollständig geschlossenen Stellung in eine Zwischenstellung zurückkehren kann. Um ein Ventil 2 aus einer Zwischenstellung auf die geschlossene Seite zu bewegen, muss ein Drehmoment, das die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 und eine Widerstandskraft übersteigt, durch einen Motor 5 geladen werden (vergleiche die durchgehende Linie in 5 mit dem Pfeil, der von der Zwischenstellung in Richtung der vollständig geschlossenen Stellung zeigt).
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Ein dem Motor 5 zugeführter elektrischer Strom nimmt zu, wenn ein erforderliches Drehmoment zunimmt. Anders ausgedrückt nimmt ein einem Motor 5 zugeführter elektrischer Strom zu, wenn die Spannkraft einer Öffnungsfeder und eine Widerstandskraft zunehmen. In dem Fall einer Ventilvorrichtung 1, die ein Ventil 2, insbesondere für einen längeren Zeitraum, in einer vollständig geschlossenen Stellung halten muss, kann ein Motor 5 nachteilhaft ausbrennen, falls die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 und eine Widerstandskraft groß sind.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform nimmt, da die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 kleiner sein kann als vorher, ein Drehmoment ab, das erforderlich ist, um ein Ventil 2 in einer vollständig geschlossenen Stellung zu halten (zum Halten in der vollständig geschlossenen Stellung erforderliches Drehmoment). Im Ergebnis kann das Ausbrennen eines Motors 5 verhindert werden.
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Ferner verschiebt ein ACT-Steuerungsteil 6, wenn eine Ventilstellung sich zum Zeitpunkt des Ausschaltens eines Zündschalters 24 auf der geschlossenen Seite einer Zwischenstellung befindet, ein Ventil 2 durch einen Motor 5 auf die Zwischenstellung, nachdem der Zündschalter 24 ausgeschaltet wurde.
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Im Ergebnis kann sich, auch wenn die Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 abnimmt, eine Ventilstellung beim Ausschalten eines Zündschalters 24 in jedem Fall in einer Zwischenstellung befinden.
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Wenn eine Zwischenstellung als eine Ventilstellung festgelegt ist, die dazu in der Lage ist, ein Gefrieren und Klemmen insbesondere eines Ventils 2 und eines Körpers 4 aneinander zu vermeiden, dann kann das Gefrieren und Klemmen in jedem Fall verhindert werden, indem eine Ventilstellung sich beim Ausschalten eines Zündschalters 24 in jedem Fall in der Zwischenstellung befindet.
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Auf diese Art und Weise ist es nach der vorliegenden Ausführungsform möglich, sowohl die Anforderung, das Ausbrennen eines Motors 5 durch Vermindern der Spannkraft einer Öffnungsfeder 28 zu verhindern, als auch die Anforderung zu erfüllen, eine Ventilstellung nach Ausschalten eines Zündschalters 24 unbedingt in eine Zwischenstellung zu bringen.
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Selbst wenn eine Ventilstellung sich zu dem Zeitpunkt des Ausschaltens eines Zündschalters 24 auf der geschlossenen Seite einer Zwischenstellung befindet und etwa eine Ausnahmesituation auftritt, in der ein Motor 5 nicht mehr angetrieben werden kann, nachdem der Zündschalter 24 ausgeschaltet wurde, kehrt ein Ventil 2 in eine Selbstrückstellung zurück, die eine vorbestimmte Ventilstellung zwischen einer vollständig geschlossenen Stellung und der Zwischenstellung ist, und daher wird zumindest ein Zustand erreicht, in der es zu einer Evakuierungsfahrt in der Lage ist.
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Ferner nimmt bei der vorliegenden Ausführungsform ein Ventil 2 eine Spannkraft auf die geschlossene Seite durch eine Schließfeder 27 auf und die Spannkraft der Schließfeder 27 ist auf einen Wert festgelegt, bei dem das Ventil 2 von einer vollständig geöffneten Stellung auf eine Zwischenstellung rückgestellt werden kann, wenn die Antriebskraft eines Motors 5 freigesetzt wird. Im Ergebnis kann, wenn sich eine Ventilstellung zu dem Zeitpunkt des Ausschaltens eines Zündschalters 24 auf der geöffneten Seite der Zwischenstellung befindet, die Stromzufuhr zu einem Motor 5 zum selben Zeitpunkt beendet werden, an dem ein Zündschalter 24 ausgeschaltet wird.
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Änderungen an der obengenannten Ausführungsform werden nachfolgend erläutert. Obwohl sowohl eine Schließfeder 27 als auch eine Öffnungsfeder 28 bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen sind, kann auch eine Struktur mit nur einer Öffnungsfeder 28 übernommen werden.
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Ferner ist, obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform eine Ventilvorrichtung 1 eine Drosselventilvorrichtung ist, die Offenbarung nicht auf die Ausführungsform beschränkt und die Ventilvorrichtung 1 kann auch eine EGR-Ventilvorrichtung sein, bei der die aus einer Abgaspfad in einen Ansaugpfad rückgeführte Abgasmenge beispielsweise variabel sein kann.
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Zwar wurde die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Ausführungsformen erläutert, allerdings darf dies nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Offenbarung sich auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung soll vielmehr auch verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich sind die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen, die weitere, weniger oder nur ein einziges Element enthalten, ebenfalls im Umfang der vorliegenden Offenbarung enthalten.
