DE112018004393T5

DE112018004393T5 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE112018004393T5
Application number: DE112018004393.2T
Authority: DE
Inventors: Akifumi Ozeki; Toshihito Nagai
Original assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2020-05-14
Also published as: WO2019065601A1; JPWO2019065601A1; JP6887513B2; CN111183305A; JP2021063592A; US20200400062A1; US11255249B2; CN111183305B; JP7117404B2

Abstract

Eine Ventilvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Gehäuse, das einen Ausströmanschluss aufweist, in dem eine Fluid-Auslassöffnung in einer ersten Richtung ausgebildet ist; ein Anschlussstück, das mit einer Öffnungs-Endfläche der Auslassöffnung in dem Ausströmanschluss verbunden ist; ein Ventil, das in dem Gehäuse derart aufgenommen ist, dass es dreh- oder gleitbeweglich ist, und in dem ein Verbindungsanschluss, der mit der Auslassöffnung in Verbindung stehen kann, ausgebildet ist; und einen Gleitring, der eine Gleitfläche zum Gleiten an einer Außenfläche des Ventils aufweist, während er in dem Ausströmanschluss aufgenommen ist, und der die Auslassöffnung mit dem Verbindungsanschluss gemäß einer Drehposition oder einer Gleitposition des Ventils in Verbindung bringt, wobei mindestens die Außenfläche des Ventils ein erstes Harzmaterial aufweist, das ein erstes Harz als eine Hauptkomponente enthält, wobei mindestens die Gleitfläche des Gleitrings ein zweites Harzmaterial aufweist, das ein zweites Harz als eine Hauptkomponente enthält, und wobei das erste Harz und das zweite Harz von demselben Harz-Typ sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung.
Es wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-184802 , die am 26. September 2017 eingereicht wurde, beansprucht, wobei deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist ein Kühlsystem zur Kühlung eines Motors unter Verwendung von Kühlwasser bekannt. Bei dieser Art von Kühlsystem gibt es Fälle, in denen eine Mehrzahl von Wärmetausch-Strömungsbahnen zum Zirkulieren von Kühlwasser zwischen verschiedenen Wärmetauschern getrennt von einer Kühler-Strömungsbahn zum Zirkulieren zwischen einem Kühler und einem Motor vorgesehen ist.
Bei einem solchen Kühlsystem ist eine Ventilvorrichtung zum Steuern der Zirkulation des Kühlwassers zu jedem Kanal in einem Verzweigungsabschnitt, der zu jedem Kanal (einer Kühler-Strömungsbahn, einer Wärmetausch-Strömungsbahn und dergleichen) führt, vorgesehen.
Die zuvor beschriebene Ventilvorrichtung umfasst ein Gehäuse, das einen Ausströmanschluss aufweist, in dem eine Auslassöffnung für Kühlwasser ausgebildet ist, und ein Ventil, das drehbar in dem Gehäuse aufgenommen ist und einen Strömungskanal aufweist, durch den das Kühlwasser strömt. Ein Verbindungsanschluss, der ermöglicht, dass der Strömungskanal und die zuvor beschriebenen Auslassöffnungen gemäß der Drehung des Ventils miteinander in Verbindung stehen, ist in dem Ventil ausgebildet.
Gemäß dieser Konfiguration können das Verbinden und das Sperren zwischen der Auslassöffnung und dem Verbindungsanschluss durch die Drehung des Ventils geschaltet werden. Anschließend strömt das Kühlwasser, das in die Ventilvorrichtung geströmt ist, durch die Auslassöffnung aus der Ventilvorrichtung in einem Verbindungszustand mit dem Verbindungsanschluss im Verlauf des Strömungsvorgangs durch den Strömungskanal. Als eine Folge davon wird das Kühlwasser, das in die Ventilvorrichtung geströmt ist, gemäß der Drehung des Ventils auf eine oder auf eine Mehrzahl von Strömungsbahnen verteilt.
Bei der zuvor beschriebenen Ventilvorrichtung ist ein Anschlussstück zum Verbinden des Ausströmanschlusses (Auslassöffnung) mit jeder Strömungsbahn mit dem Ausströmanschluss verbunden. Ein Dichtungsmechanismus zur Abdichtung zwischen dem Anschlussstück und dem Ventil ist in dem Ausströmanschluss vorgesehen. Zum Beispiel offenbart das nachfolgend bezeichnete Patentdokument 1 eine Konfiguration, die als einen Dichtungsmechanismus einen ringförmigen Sitz mit einer Öffnung, die mit einem Ausströmanschluss in Verbindung stehen kann, und eine konkave kugelförmige Dichtungsfläche umfasst, die gegen die Außenumfangsfläche eines Kugelventils durch die elastische Kraft eines elastischen Elements gedrückt wird.
Die erforderlichen Eigenschaften unterscheiden sich zwischen dem Ventil und einem Gleitelement, das mit der Außenumfangsfläche des Ventils, wie etwa dem zuvor beschriebenen ringförmigen Sitz, in gleitendem Kontakt steht. Aus diesem Grund sind das Gleitelement und das Ventil üblicherweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Zum Beispiel beschreibt das zuvor beschriebene Patentdokument 1 PPS als ein Material für ein Kugelventil und PTFE als ein Material für einen Ventilsitz.
Liste der zitierten Dokumente
Patentveröffentlichungen
Das Patentdokument 1 betrifft die japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Erstveröffentlichungsnummer 2016-196975.
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Bei dem zuvor angegebenen Stand der Technik dehnen sich das Ventil und der Sitz aus bzw. ziehen sich zusammen, wenn sich die Temperatur des zu zirkulierenden Fluids ändert, so dass sich die Abmessungen verändern. Zu diesem Zeitpunkt wird, da die diesbezüglichen Abmessungsänderungsgrößen des Ventils und des Sitzes verschieden sind, ein Zwischenraum zwischen dem Ventil und dem Sitz gebildet, wodurch sich die Dichtfähigkeit aller Wahrscheinlichkeit nach verschlechtert. Wenn die Dichtung zwischen dem Anschlussstück und dem Ventil aufgrund einer Verringerung der Dichtfähigkeit unzureichend wird, wird die beabsichtigte Funktion zur Steuerung der Durchflussmenge beeinträchtigt. Des Weiteren besteht die Tendenz, dass, wenn ein elastisches Element für einen Dichtabschnitt verwendet wird, wenngleich eine Abmessungsänderung infolge einer Temperaturänderung kompensiert werden kann, da die durch den Betrieb hervorgerufene Reibung groß ist, die Antriebseinheit zu groß wird.
Die vorliegende Erfindung wurde daher unter Berücksichtigung der zuvor beschriebenen Umstände erdacht, wobei eine Aufgabe der Erfindung darin besteht, eine Ventilvorrichtung bereit zu stellen, bei der eine Verringerung der Dichtfähigkeit infolge einer Temperaturänderung unterdrückt wird.
Lösung der Aufgabe
Um die zuvor genannten Aufgaben zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgenden Aspekte.
Eine Ventilvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: ein Gehäuse, das einen Ausströmanschluss aufweist, in dem eine Fluid-Auslassöffnung in einer ersten Richtung ausgebildet ist; ein Anschlussstück, das mit einer Öffnungs-Endfläche der Auslassöffnung in dem Ausströmanschluss verbunden ist; ein Ventil, das in dem Gehäuse derart aufgenommen ist, dass es dreh- oder gleitbeweglich ist, und in dem ein Verbindungsanschluss, der mit der Auslassöffnung in Verbindung stehen kann, ausgebildet ist; und einen Gleitring, der eine Gleitfläche zum Gleiten an einer Außenfläche des Ventils aufweist, während er in dem Ausströmanschluss aufgenommen ist, und der die Auslassöffnung mit dem Verbindungsanschluss gemäß einer Drehposition oder Gleitposition des Ventils in Verbindung bringt, wobei mindestens die Außenfläche des Ventils ein erstes Harzmaterial aufweist, das ein erstes Harz als eine Hauptkomponente enthält, wobei mindestens die Gleitfläche des Gleitrings ein zweites Harzmaterial aufweist, das ein zweites Harz als eine Hauptkomponente enthält, und wobei das erste Harz und das zweite Harz von demselben Harz-Typ sind.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt ist die Ventilvorrichtung derart eingerichtet, dass die Außenfläche des Ventils und die Gleitfläche des Gleitrings aus einem Harzmaterial bestehen, das denselben Typ Harz als eine Hauptkomponente enthält. Aus diesem Grund wird eine Verringerung der Dichtfähigkeit infolge der Temperaturänderung unterdrückt. D.h. dass, da jedes Harzmaterial denselben Harz-Typ als eine Hauptkomponente enthält, es nur einen geringen Unterschied bei den thermischen Eigenschaften, wie z. B. einem linearen Ausdehnungskoeffizienten, gibt. Daher ist, wenn sich die Temperatur ändert, der Unterschied bei der Änderung der Abmessungen infolge der Ausdehnung oder des Zusammenziehens eines jeden Harzmaterials gering. Aus diesem Grund kann selbst dann, wenn sich die Abmessungen ändern, der Zwischenraum, der zwischen der Außenfläche des Ventils und der Gleitfläche des Gleitrings gebildet wird, verringert werden, so dass die Fluidmenge, die aus dem Zwischenraum austritt, verringert werden kann.
Des Weiteren neigt, da die zuvor angegebene Konfiguration verwendet wird, die Gleitfläche des Gleitrings dazu, einen höheren Verschleißkoeffizienten aufzuweisen und schneller zu verschleißen im Vergleich zu den Fällen, bei denen die Außenfläche des Ventils aus PPS besteht und die Gleitfläche des Gleitrings aus PTFE besteht wie bei dem zuvor angegebenen Stand der Technik. Daher ist selbst dann, wenn ein Abmessungsfehler an der Außenfläche des Ventils oder der Gleitfläche des Gleitrings unmittelbar nach der Herstellung vorliegt, der Abmessungsfehler infolge des Verschleißes der Gleitfläche verringert, so dass die Dichtfähigkeit verbessert ist.
Es ist bevorzugt, dass die Ventilvorrichtung des zuvor angegebenen Aspekts einen Dichtungsring aufweist, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Ausströmanschlusses und einer Außenfläche des Gleitrings angeordnet ist. Es ist weiterhin bevorzugt, dass: der Gleitring einen Kleindurchmesserabschnitt, der die Außenumfangsfläche aufweist, an welcher der Dichtungsring gleitet, und einen Großdurchmesserabschnitt aufweist, der an einer Seite des Ventils in der ersten Richtung bezüglich des Kleindurchmesserabschnitts angeordnet ist und der im Durchmesser bezüglich des Kleindurchmesserabschnitts vergrößert ist; eine Fläche des Großdurchmesserabschnitts, die dem Ventil in der ersten Richtung gegenüber liegt, die Gleitfläche bildet; eine Fläche des Großdurchmesserabschnitts, die einer gegenüber liegenden Seite des Ventils in der ersten Richtung zugewandt ist, eine Stirnfläche bildet, die dem Dichtungsring in der ersten Richtung zugewandt ist; und ein Flächenbereich der Gleitfläche größer als ein Flächenbereich der Stirnfläche ist.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt wirkt ein Flüssigkeitsdruck im Inneren des Gehäuses an der Stirnfläche und der Gleitfläche des Gleitrings. Zu diesem Zeitpunkt wirkt der Druck eines Fluids im Inneren des Gehäuses direkt an der Stirnfläche. Andererseits wirkt der Druck des Fluids im Inneren des Gehäuses nicht direkt an der Gleitfläche. Im Speziellen wirkt der Druck des Fluids, während der Druck verringert wird, wenn das Fluid von einem Außenumfangsrand in Richtung zu einem Innenumfangsrand durch einen winzigen Zwischenraum zwischen der Gleitfläche und dem Ventil strömt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Druck des Fluids schrittweise in Richtung zum Innenumfangsrand hin ab und tendiert dazu, den Gleitring in der ersten Richtung nach außen zu drücken. Aus diesem Grund kann, wenn eine Andruckkraft in der ersten Richtung infolge des Flüssigkeitsdrucks, der an einem rohrförmigen Dichtungselement über die Stirnfläche wirkt, eine Kraft gleich oder größer als eine Hubkraft des Ventils ist, die an dem Gleitring wirkt, wenn das Fluid aus dem winzigen Zwischenraum zwischen der Gleitfläche und dem Ventil austritt, die Gleitfläche des Gleitrings in Kontakt mit dem Ventil aufrecht erhalten werden.
Bei dem vorliegenden Aspekt kann, da der Flächenbereich der Gleitfläche des Gleitrings größer als der Flächenbereich der Stirnfläche ist, selbst dann, wenn der Flüssigkeitsdruck im Inneren des Gehäuses zunimmt, verhindert werden, dass der Gleitring mit einer zu hohen Kraft gegen das Ventil gedrückt wird. Daher kann verhindert werden, dass eine Antriebseinheit, die das Ventil antreibt, groß ausgelegt ist und eine hohe Ausgangsleistung hat, so dass ein vorzeitiger Verschleiß des Gleitrings und dergleichen ebenfalls unterdrückt werden kann.
Bei der Ventilvorrichtung des zuvor angegebenen Aspekts ist es bevorzugt, dass eine Gleitgeschwindigkeit der Gleitfläche bezüglich der Außenfläche, wenn das Ventil in Drehung versetzt wird oder gleitet, 3 m/min oder weniger beträgt.
Bei einem Gleitelement, das aus einem Harzmaterial hergestellt ist, bestehen, wenn dasselbe Material für die Befestigungsseite und für die Betriebsseite verwendet wird, Bedenken hinsichtlich des Schmelzens, der Verankerung und des übermäßigen Verschleißes des Materials infolge der Gleiterwärmung. Aus diesem Grund werden üblicherweise verschiedene Materialtypen für beide verwendet, oder ein Metall für eines verwendet. Jedoch ist es bei der erforderlichen Ansprechgeschwindigkeit für ein Steuerventil, wie z. B. ein elektrisches Wasserventil (EWV), bevorzugt, dass die Gleitgeschwindigkeit der Gleitfläche (3 m/min oder weniger) verringert wird, so dass infolge der Unterdrückung der zuvor angegebenen zu hohen Andruckkraft und des Flüssigkeitsfilms, der in dem winzigen Zwischenraum an der Gleitfläche vorhanden ist, der Verschleiß der Dichtfläche selbst dann unterdrückt werden kann, wenn die Hauptkomponente des Harzmaterials gleich ist. Daher ist der Betrieb mit einer kompakten Antriebseinheit mit einer geringen Reibung möglich, während die Dichtfähigkeit und die Langlebigkeit aufrechterhalten werden.
Bei der Ventilvorrichtung des zuvor angegebenen Aspekts ist es bevorzugt, dass ein Flächendruck, der zwischen der Außenfläche und der Gleitfläche wirkt, wenn das Ventil in Drehung versetzt wird oder gleitet, 1 MPa oder weniger beträgt.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt können das Schmelzen und ein zu hoher Verschleiß des Gleitrings wirksamer unterdrückt werden.
Bei der Ventilvorrichtung des zuvor angegebenen Aspekts ist es bevorzugt, dass ein linearer Ausdehnungskoeffizient des zweiten Harzmaterials zwischen 40 und 250 % bezüglich eines linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Harzmaterials beträgt.
Gemäß dem vorliegenden Aspekt kann ein Zwischenraum, der zwischen der Außenfläche des Ventils und der Gleitfläche des Gleitrings infolge einer Änderung der Abmessungen erzeugt wird, die durch eine Temperaturänderung verursacht wird, verkleinert werden.
Bei der Ventilvorrichtung des zuvor angegebenen Aspekts sind das erste Harz und das zweite Harz vorzugsweise Polyphenylensulfid, Polyetheretherketon oder Polyamid, und insbesondere vorzugsweise Polyphenylensulfid (PPS).
Gemäß dem vorliegenden Aspekt wird die Kriechfestigkeit sowohl der Außenfläche des Ventils als auch der Gleitfläche des Gleitrings weiter verbessert, es kann die Verschlechterung der Dichtfähigkeit infolge der Kriechfestigkeit unterdrückt werden, und es kann die Dichtfähigkeit über eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten werden. Insbesondere kann PPS im Injektions-Spritzgussverfahren hergestellt werden, so dass die Herstellungskosten verringert werden können.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Ventilvorrichtung bereit zu stellen, die eine geeignete Kühlungssteuerung mit einer kompakten Antriebseinheit ermöglicht, wobei eine Verringerung der Dichtfähigkeit infolge einer Temperaturänderung unterdrückt wird.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild eines Kühlsystems gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Steuerventils gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Steuerventils gemäß der Ausführungsform.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 2.
5 ist eine vergrößerte Ansicht entlang der Linie V-V in 2.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts VI in 5.
7 ist eine Kennlinie zur Verdeutlichung eines bevorzugten Flächendrucks in Bezug auf eine Gleitgeschwindigkeit.
8 ist eine Kennlinie, die die Messergebnisse der ausgetretenen Menge im Beispiel 1 und im Vergleichsbeispiel 1 zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird ein Fall beschrieben, bei dem eine Ventilvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform in einem Kühlsystem zum Kühlen eines Motors mit Kühlwasser verwendet wird.
[Kühlsystem]
1 ist ein Blockschaltbild eines Kühlsystems 1.
Wie in 1 dargestellt ist das Kühlsystem 1 in einem Fahrzeug installiert, das mindestens einen Motor als eine Fahrzeugantriebsquelle aufweist. Es sei darauf hingewiesen, dass das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug, ein Plug-in Hybridfahrzeug oder dergleichen zusätzlich zu einem Fahrzeug mit nur einem Motor sein kann.
Das Kühlsystem 1 hat eine Konfiguration, bei der ein Motor 2 (ENG), eine Wasserpumpe 3 (W/P), ein Kühler 4 (RAD), eine Wärmetauscher 5 (H/EX), eine Heizeinrichtung 6 (HTR), ein AGR-Kühler 7 (AGR) und eine Ventilvorrichtung 8 (EWV) über verschiedene Strömungsbahnen 10 bis 14 miteinander verbunden sind.
Die Wasserpumpe 3, der Motor 2, und die Ventilvorrichtung 8 sind der Reihe nach an der Hauptströmungsbahn 10 von der stromauf gelegenen Seite zur stromab gelegenen Seite verbunden. In der Hauptströmungsbahn 10 durchläuft das Kühlwasser der Reihe nach den Motor 2 und die Ventilvorrichtung 8 durch den Betrieb der Wasserpumpe 3.
Eine Kühler-Strömungsbahn 11, eine Erwärmungs-Strömungsbahn 12, eine Luftaufbereitungs-Strömungsbahn 13, und eine AGR-Strömungsbahn 14 sind jeweils mit der Hauptströmungsbahn 10 verbunden. Die Kühler-Strömungsbahn 11, die Erwärmungs-Strömungsbahn 12, die Luftaufbereitungs-Strömungsbahn 13, und die AGR-Strömungsbahn 14 verbinden den stromauf gelegenen Abschnitt der Wasserpumpe 3 in der Hauptströmungsbahn 10 und die Ventilvorrichtung 8.
Der Kühler 4 ist mit der Kühler-Strömungsbahn 11 verbunden. In der Kühler-Strömungsbahn 11 erfolgt ein Wärmetauschvorgang zwischen dem Kühlwasser und der Außenluft in dem Kühler 4.
Der Wärmetauscher 5 ist mit der Erwärmungs-Strömungsbahn 12 verbunden. Motoröl zirkuliert zwischen dem Wärmetauscher 5 und dem Motor 2 durch eine Öl-Strömungsbahn 18. In der Erwärmungs-Strömungsbahn 12 erfolgt ein Wärmetauschvorgang zwischen dem Kühlwasser und dem Motoröl in dem Wärmetauscher 5. D. h. der Wärmetauscher 5 fungiert als ein Ölerwärmer, wenn die Wassertemperatur höher als eine Öltemperatur ist, und erhitzt das Motoröl. Andererseits fungiert der Wärmetauscher 5 als ein Ölkühler, wenn die Wassertemperatur niedriger als die Öltemperatur ist, und kühlt das Motoröl.
Die Heizeinrichtung 6 ist mit der Luftaufbereitungs-Strömungsbahn 13 verbunden. Die Heizeinrichtung 6 ist z. B. in einem (nicht gezeigten) Kanal einer Luftaufbereitungsvorrichtung vorgesehen. In der Luftaufbereitungs-Strömungsbahn 13 erfolgt ein Wärmetauschvorgang zwischen dem Kühlwasser und der aufbereiteten Luft, die in dem Kanal zirkuliert, in der Heizvorrichtung 6.
Der AGR-Kühler 7 ist mit der AGR-Strömungsbahn 14 verbunden. In der AGR-Strömungsbahn 14 erfolgt ein Wärmetauschvorgang zwischen dem Kühlwasser und einem AGR-Gas in dem AGR-Kühler 7.
Bei dem zuvor beschriebenen Kühlsystem 1 strömt das Kühlwasser, das den Motor 2 in der Hauptströmungsbahn 10 durchlaufen hat, in die Ventilvorrichtung 8 und wird anschließend wahlweise auf die verschiedenen Strömungsbahnen 11 bis 13 durch den Betrieb der Ventilvorrichtung 8 verteilt. Folglich kann ein vorzeitiger Temperaturanstieg, eine hohe Wassertemperatur (optimale Temperatur)-Steuerung und dergleichen realisiert werden, so dass eine Verbesserung bei der Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs erreicht wird.
<Ventilvorrichtung>
2 ist eine perspektivische Ansicht der Ventilvorrichtung 8. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ventilvorrichtung 8.
Wie in den 2 und 3 gezeigt umfasst die Ventilvorrichtung 8 im Wesentlichen ein Gehäuse 21, einen Rotor (Ventil) 22 (siehe 3), und eine Antriebseinheit 23.
(Gehäuse)
Das Gehäuse 21 umfasst einen mit einem Boden versehenen rohrförmigen Gehäusehauptkörper 25 und einen Abdeckkörper 26, der einen Öffnungsabschnitt des Gehäuse-Hauptkörpers 25 verschließt. Es sei darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung eine Richtung entlang einer Achse O1 des Gehäuses 21 vereinfacht als eine Gehäuse-Axialrichtung bezeichnet wird. In der Gehäuse-Axialrichtung wird eine Richtung hin zu einem unteren Wandabschnitt 32 des Gehäuse-Hauptkörpers 25 in Bezug auf einen Umfangswandabschnitt 31 des Gehäuse-Hauptkörpers 25 als eine erste Seite bezeichnet, und eine Richtung hin zu dem Abdeckkörper 26 in Bezug auf den Umfangswandabschnitt 31 des Gehäuse-Hauptkörpers 25 wird als eine zweite Seite bezeichnet. Darüber hinaus wird eine Richtung senkrecht zur Achse O1 als eine Gehäuse-Radialrichtung und eine Richtung um die Achse O1 als eine Gehäuse-Umfangsrichtung bezeichnet.
Eine Mehrzahl von Befestigungsteilen 33 ist in dem Umfangswandabschnitt 31 des Gehäuse-Hauptkörpers 25 ausgebildet. Jedes der Befestigungsteile 33 ist derart vorgesehen, dass es von dem Umfangswandabschnitt 31 in der Gehäuse-Radialrichtung nach außen vorsteht. Z. B. ist die Ventilvorrichtung 8 in einem Motorraum durch jedes der Befestigungsteile 33 befestigt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Positionen, die Anzahl und dergleichen der Befestigungsteile 33 in geeigneter Weise geändert werden kann.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 2.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist ein Einströmanschluss 37, der sich in der Gehäuse-Radialrichtung nach außen wölbt, in einem Abschnitt ausgebildet, der sich an der zweiten Seite des Umfangswandabschnitts 31 befindet. Ein Einlass bzw. eine Einlassöffnung 37a (4), der bzw. die den Einströmanschluss 37 in der Gehäuse-Radialrichtung durchdringt, ist in dem Einströmanschluss 37 ausgebildet. Die Einlassöffnung 37a ermöglicht, dass die Innenseite und die Außenseite des Gehäuses 21 miteinander in Verbindung stehen. Die zuvor beschriebene Hauptströmungsbahn 10 (1) ist an einer Öffnungs-Endfläche (äußere Endfläche in der Gehäuse-Radialrichtung) des Einströmanschlusses 37 verbunden.
Wie in 4 gezeigt ist ein Kühleranschluss 41, der in der Gehäuse-Radialrichtung nach außen vorsteht, in dem Umfangswandabschnitt 31 an einer Position ausgebildet, die dem Einströmanschluss 37 in der Gehäuse-Radialrichtung mit der Achse O1 dazwischen angeordnet gegenüber liegt. In dem Kühleranschluss 41 sind eine Fehleröffnung 41a und eine Kühler-Auslassöffnung 41b Seite an Seite in der Gehäuse-Axialrichtung ausgebildet. Die Fehleröffnung 41a und die Kühler-Auslassöffnung 41b durchdringen jeweils den Kühleranschluss 41 in der Gehäuse-Radialrichtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt die Fehleröffnung 41a der zuvor beschriebenen Einlassöffnung 37a in der Gehäuse-Radialrichtung gegenüber.
Des Weiteren befindet sich die Kühler-Auslassöffnung 41b an der ersten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung bezüglich der Fehleröffnung 41a.
Ein Kühleranschlussstück 42 ist mit der Öffnungs-Endfläche (äußere Endfläche in der Gehäuse-Radialrichtung) des Kühleranschlusses 41 verbunden. Das Kühleranschlussstück 42 schafft eine Verbindung zwischen dem Kühleranschluss 41 und dem stromauf gelegenen Endabschnitt der Kühler-Strömungsbahn 11 (1). Es sei darauf hingewiesen, dass das Kühleranschlussstück 42 (z. B. mittels Vibrationsschweißen oder dergleichen) mit der Öffnungs-Endfläche des Kühleranschlusses 41 verschweißt ist.
Ein Thermostat 45 ist in der Fehleröffnung 41a vorgesehen. D.h. dass das Thermostat 45 der zuvor beschriebenen Einlassöffnung 37a in der Gehäuse-Radialrichtung gegenüber liegt. Das Thermostat 45 öffnet und schließt die Fehleröffnung 41a entsprechend der Temperatur des Kühlwassers, das in dem Gehäuse 21 strömt.
Eine AGR-Auslassöffnung 51 ist in einem Abschnitt des Abdeckkörpers 26 ausgebildet, der sich in der Gehäuse-Radialrichtung bezüglich der Achse O1 näher an dem Kühleranschluss 41 befindet. Die AGR-Auslassöffnung 51 durchdringt den Abdeckkörper 26 in der Gehäuse-Axialrichtung. Bei der vorliegenden Ausführungsform schneidet die AGR-Auslassöffnung 51 (senkrecht) eine Öffnungsrichtung (Gehäuse-Radialrichtung) der Fehleröffnung 41a. Darüber hinaus überlappt mindestens ein Abschnitt der AGR-Auslassöffnung 51 das Thermostat 45 bei Betrachtung von vorne in der Gehäuse-Axialrichtung.
In dem Abdeckkörper 26 ist ein AGR-Anschlussstück 52 an einem Öffnungsrand der AGR-Auslassöffnung 51 ausgebildet. Das AGR-Anschlussstück 52 ist in einer rohrförmigen Form ausgebildet, die sich in der Gehäuse-Radialrichtung zur zweiten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung nach außen erstreckt, und schafft eine Verbindung zwischen der AGR-Auslassöffnung 51 und einem stromauf gelegenen Endabschnitt der zuvor beschriebenen AGR-Strömungsbahn 14 (1). Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das AGR-Anschlussstück 52 integral mit dem Abdeckkörper 26 ausgebildet. Das AGR-Anschlussstück 52 kann jedoch getrennt von dem Abdeckkörper 26 ausgebildet sein. Darüber hinaus können die AGR-Auslassöffnung 51 und das AGR-Anschlussstück 52 in dem Umfangswandabschnitt 31 oder dergleichen vorgesehen sein.
Wie in 3 gezeigt ist ein Erwärmungsanschluss 56, der in der Gehäuse-Radialrichtung nach außen vorsteht, in einem Abschnitt des Umfangswandabschnitts 31 ausgebildet, der sich näher an der ersten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung als der Kühleranschluss 41 befindet. Eine Erwärmungs-Auslassöffnung 56a, die den Erwärmungsanschluss 56 in der Gehäuse-Radialrichtung durchdringt, ist in dem Erwärmungsanschluss 56 ausgebildet. Ein Erwärmungs-Anschlussstück 62 ist mit einer Öffnungs-Endfläche des Erwärmungsanschlusses 56 verbunden. Das Erwärmungs-Anschlussstück 62 verbindet den Erwärmungsanschluss 56 und den stromauf gelegenen Endabschnitt der zuvor beschriebenen Erwärmungs-Strömungsbahn 12 (1). Es sei darauf hingewiesen, dass das Erwärmungs-Anschlussstück 62 (z. B. durch Vibrationsschweißen oder dergleichen) mit der Öffnungs-Endfläche des Erwärmungsanschlusses 56 verschweißt ist.
Wie in 2 gezeigt ist in dem Umfangswandabschnitt 31 ein Luftaufbereitungsanschluss 66 zwischen dem Kühleranschluss 41 und dem Erwärmungsanschluss 56 in der Gehäuse-Axialrichtung und an einer Position ausgebildet, die in der Gehäuse-Umfangsrichtung bezüglich des Erwärmungsanschlusses 56 um in etwa 180° versetzt ist. Eine Luftaufbereitungs-Auslassöffnung 66a, die den Luftaufbereitungsanschluss 66 in der Gehäuse-Radialrichtung durchdringt, ist in dem Luftaufbereitungsanschluss 66 ausgebildet. Ein Luftaufbereitungs-Anschlussstück 68 ist mit einer Öffnungs-Endfläche des Luftaufbereitungsanschlusses 66 verbunden. Das Luftaufbereitungs-Anschlussstück verbindet den Luftaufbereitungsanschluss 66 und einen stromauf gelegenen Endabschnitt der zuvor beschriebenen Luftaufbereitungs-Strömungsbahn 13 (1). Es sei darauf hingewiesen, dass das Luftaufbereitungs-Anschlussstück 68 (z. B. durch Vibrationsschweißen oder dergleichen) mit der Öffnungs-Endfläche des Luftaufbereitungsanschlusses 66 verschweißt ist.
(Antriebseinheit)
Wie in 2 gezeigt ist die Antriebseinheit 23 an dem unteren Wandabschnitt 32 des Gehäuse-Hauptkörpers 25 angebracht. Die Antriebseinheit 23 ist so eingerichtet, dass sie einen Motor, einen Drehzahlminderungsmechanismus, eine Steuerkonsole und dergleichen (nicht dargestellt) aufnimmt. Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in 4 gezeigt, ein Zwischenraum C1 zwischen der Antriebseinheit 23 und dem unteren Wandabschnitt 32 in einem Abschnitt vorgesehen ist, der von einem Befestigungsabschnitt der Antriebseinheit 23 und dem unteren Wandabschnitt 32 verschieden ist.
(Rotor)
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist der Rotor 22 in dem Gehäuse 21 aufgenommen. Der Rotor 22 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet, die koaxial mit der Achse O1 des Gehäuses 21 angeordnet ist. Der Rotor 22 dreht sich um die Achse O1, um die zuvor beschriebenen jeweiligen Auslassöffnungen (die Kühler-Auslassöffnung 41b, die Erwärmungs-Auslassöffnung 56a, und die Luftaufbereitungs-Auslassöffnung 66a) zu öffnen und zu schließen.
Wie in 4 dargestellt, ist der Rotor 22 durch Insert-Molding bzw. Umspritzen eines inneren Wellenabschnitts 73 in einem Rotor-Hauptkörper 72 gebildet.
Der Rotor-Hauptkörper 72 besteht aus einem ersten Harzmaterial. Das erste Harzmaterial wird nachfolgend näher beschrieben. Der innere Wellenabschnitt 73 ist aus einem Material (z. B. einem metallischen Material) mit einer Härte gebildet, die größer als die des ersten Harzmaterials ist. Der innere Wellenabschnitt 73 erstreckt sich koaxial mit der Achse O1.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Rotor 22 integral bzw. einstückig aus dem ersten Harzmaterial hergestellt ist.
Ein Erstseiten-Endabschnitt des inneren Wellenabschnitts 73 durchdringt den unteren Wandabschnitt 32 in der Gehäuse-Axialrichtung durch eine Durchgangsöffnung (Umgebungsöffnung) 32a, die in dem unteren Wandabschnitt 32 ausgebildet ist. Der Erstseiten-Endabschnitt des inneren Wellenabschnitts 73 ist durch eine erste Lagerbuchse (erstes Lager) 78, die in dem zuvor beschriebenen unteren Wandabschnitt 32 vorgesehen ist, drehbar gelagert.
Im Speziellen ist eine erste Wellenaufnahmewand 79 in dem unteren Wandabschnitt 32 in Richtung zur zweiten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung ausgebildet. Die erste Wellenaufnahmewand 79 umgibt die zuvor beschriebene Durchgangsöffnung 32a. Die zuvor beschriebene erste Lagerbuchse 78 ist in die Innenseite der ersten Wellenaufnahmewand 79 eingesetzt.
Ein Verbindungsabschnitt 73a ist in einem Abschnitt des inneren Wellenabschnitts 73 ausgebildet, der sich in der Gehäuse-Axialrichtung näher zur ersten Seite befindet als die erste Lagerbuchse 78 (ein Abschnitt, der sich außerhalb des unteren Wandabschnitts 32 befindet). Der Verbindungsabschnitt 73a ist so ausgebildet, dass er einen kleineren Durchmesser als ein Abschnitt (Großdurchmesserabschnitt 73b) hat, der von dem Verbindungsabschnitt 73a in dem inneren Wellenabschnitt 73 verschieden ist, und eine Keilwelle ist an einer Außenumfangsfläche davon ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 73a ist mit der zuvor beschriebenen Antriebseinheit 23 außerhalb des Gehäuses 21 verbunden. Folglich wird die Energie der Antriebseinheit 23 auf den inneren Wellenabschnitt 73 übertragen.
Ein Zweitseiten-Endabschnitt des inneren Wellenabschnitts 73 ist durch eine zweite Lagerbuchse (zweites Lager) 84, die in dem zuvor beschriebenen Abdeckkörper 26 vorgesehen ist, drehbar gelagert. Im Speziellen ist eine zweite Wellenaufnahmewand 86 in dem Abdeckkörper 26 in Richtung zur ersten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung ausgebildet. Die zweite Wellenaufnahmewand 86 umgibt die Achse O1 an der inneren Seite der zuvor beschriebenen AGR-Auslassöffnung 51 in der Gehäuse-Radialrichtung. Die zuvor beschriebene zweite Lagerbuchse 84 ist in die Innenseite der zweiten Wellenaufnahmewand 86 eingepasst.
Der Rotor-Hauptkörper 72 umgibt den Umfang des zuvor beschriebenen inneren Wellenabschnitts 73. Der Rotor-Hauptkörper 72 umfasst im Wesentlichen einen äußeren Wellenabschnitt 81, der den inneren Wellenabschnitt 73 umhüllt, einen rohrförmigen Ventilabschnitt 82, der den äußeren Wellenabschnitt 81 umgibt, und einen Speichenabschnitt 83, der eine Verbindung des äußeren Wellenabschnitts 81 und des rohrförmigen Ventilabschnitts 82 schafft.
Der äußere Wellenabschnitt 81 umgibt den Umfang des inneren Wellenabschnitts 73 entlang des gesamten Umfangs in einem Zustand, in dem beide Endabschnitte in der Gehäuse-Axialrichtung in dem inneren Wellenabschnitt 73 freiliegen. Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden der äußere Wellenabschnitt 81 und der innere Wellenabschnitt 73 eine Drehwelle 85 des Rotors 22.
In der zuvor beschriebenen ersten Wellenaufnahmewand 79 ist ein erster Dichtungsring 87 in einem Abschnitt vorgesehen, der sich bezüglich der ersten Lagerbuchse 78 auf der zweiten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung befindet. Der erste Dichtungsring 87 schafft eine Abdichtung eines Bereichs zwischen einer Innenumfangsfläche der ersten Wellenaufnahmewand 79 und einer Außenumfangsfläche der Drehwelle 85 (äußeren Wellenabschnitts 81). Folglich ist ein Abschnitt in der ersten Wellenaufnahmewand 79, der sich in der Gehäuse-Axialrichtung bezüglich dem ersten Dichtungsring 87 an der ersten Seite befindet, über die Durchgangsöffnung 32a zur Umgebung offen.
Auf der anderen Seite ist in der zuvor beschriebenen ersten Wellenaufnahmewand 86 ein zweiter Dichtungsring 88 in einem Abschnitt vorgesehen, der sich bezüglich der zweiten Lagerbuchse 84 an der ersten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung befindet. Der zweite Dichtungsring 88 schafft eine Abdichtung eines Bereichs zwischen einer Innenumfangsfläche der zweiten Wellenaufnahmewand 86 und einer Außenumfangsfläche der Drehwelle 85 (äußerer Wellenabschnitt 81). Eine Durchgangsöffnung (Umgebungsöffnung) 98, die den Abdeckkörper 26 in der Gehäuse-Axialrichtung durchdringt, ist in dem Abdeckkörper 26 ausgebildet. Im Speziellen ist die Durchgangsöffnung 98 koaxial mit der Achse O1 in dem Abdeckkörper 26 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass in dem Abdeckkörper 26 eine äußere Durchgangsöffnung 99, die eine Hinterlassenschaft eines Einspritzstiftes (engl. pin gate) zum Zeitpunkt des Harzformverfahrens ist, in einem Abschnitt ausgebildet ist, die sich bezüglich der Durchgangsöffnung 98 an einer Außenseite in der Gehäuse-Radialrichtung befindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Mehrzahl der äußeren Durchgangsöffnungen 99 in Abständen in der Gehäuse-Umfangsrichtung um die Achse O1 ausgebildet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl, die Form, die Position und dergleichen der Durchgangsöffnungen 98 und der äußeren Durchgangsöffnungen 99 in geeigneter Weise verändert werden können. In der zweiten Wellenaufnahmewand 86 ist ein Raum, der an der zweiten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung bezüglich des Dichtungsabschnitts zwischen der Drehwelle 85 und dem zweiten Dichtungsring 88 gebildet wird, durch die Durchgangsöffnung 98 zur Umgebung offen. Folglich wirkt der Umgebungsdruck durch die Durchgangsöffnung 98 an dem Zweitseiten-Endabschnitt der Drehwelle 85 in der Gehäuse-Axialrichtung (ein Abschnitt in der Drehwelle 85, der sich bezüglich dem äußeren Wellenabschnitt 81, der durch den zweiten Dichtungsring 88 abgedichtet ist, auf der zweiten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung befindet). D.h. dass sie so eingerichtet ist, dass sie keinen Differenzdruck des Drucks, der an beiden Endabschnitten der Drehwelle 85 wirkt, verursacht. Es sei darauf hingewiesen, dass die Durchgangsöffnung 98 nicht darauf beschränkt ist, koaxial mit der Achse O1 angeordnet zu sein, solange mindestens ein Abschnitt davon an einer Position ausgebildet ist, die dem inneren Wellenabschnitt 73 (Großdurchmesserabschnitt 73b) in der Gehäuse-Axialrichtung in dem Abdeckkörper 26 gegenüber liegt und mit einem Abschnitt in Verbindung steht, der durch den Abdeckkörper 26, der zweiten Lagerbuchse 84, und der Zweitseiten-Endfläche in dem Großdurchmesserabschnitt 73b gebildet wird.
Der rohrförmige Ventilabschnitt 82 ist koaxial mit der Achse O1 angeordnet. Der rohrförmige Ventilabschnitt 82 ist in dem Gehäuse 21 in einem Abschnitt angeordnet, der sich in der Gehäuse-Axialrichtung näher zur ersten Seite als die Einlassöffnung 37a befindet. Im Speziellen ist der rohrförmige Ventilabschnitt 82 an einer Position angeordnet, die die Fehleröffnung 41a meidet und die sich über der Kühler-Auslassöffnung 41b, der Erwärmungs-Auslassöffnung 56a, und der Luftaufbereitung-Auslassöffnung 66a in der Gehäuse-Axialrichtung erstreckt. Die Innenseite des rohrförmigen Ventilabschnitts 82 bildet einen Strömungskanal 91, durch den das Kühlwasser, das in das Gehäuse 21 durch die Einlassöffnung 37a geströmt ist, in der Gehäuse-Axialrichtung strömt. Auf der anderen Seite bildet in dem Gehäuse 21 ein Abschnitt, der sich in der Gehäuse-Axialrichtung bezüglich des rohrförmigen Ventilabschnitts 82 an der zweiten Seite befindet, eine Verbindungs-Strömungsbahn 92, die mit dem Strömungskanal 91 in Verbindung steht. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Zwischenraum C2 in der Gehäuse-Radialrichtung zwischen der Außenumfangsfläche (Außenfläche) des rohrförmigen Ventilabschnitts 82 und der Innenumfangsfläche des Umfangswandabschnitts 31 vorhanden ist. Darüber hinaus ist ein Zwischenraum C3 in der Axialrichtung zwischen der Erstseiten-Endfläche des rohrförmigen Ventilabschnitts in der Gehäuse-Axialrichtung und der Zweitseiten-Endfläche des unteren Wandabschnitts 32 in der Gehäuse-Axialrichtung vorhanden.
In dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 ist ein Kühler-Verbindungsanschluss 95, der den rohrförmigen Ventilabschnitt 82 in der Gehäuse-Radialrichtung durchdringt, an derselben Position in der Gehäuse-Axialrichtung wie die zuvor beschriebene Kühler-Auslassöffnung 41b ausgebildet. In einem Fall, bei dem mindestens ein Abschnitt des Kühler-Verbindungsanschlusses 95 einen Gleitring 131, der in die Kühler-Auslassöffnung 41b eingesetzt ist, bei Betrachtung in der Gehäuse-Radialrichtung überlappt, stehen die Kühler-Auslassöffnung 41b und die Innenseite des Strömungskanals 91 miteinander über den Kühler-Verbindungsanschluss 95 in Verbindung.
In dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 ist ein Erwärmungs-Verbindungsanschluss 96, der den rohrförmigen Ventilabschnitt 82 in der Gehäuse-Radialrichtung durchdringt, an derselben Position in der Gehäuse-Axialrichtung wie die zuvor beschriebene Erwärmungs-Auslassöffnung 56a ausgebildet. In einem Fall, bei dem mindestens ein Abschnitt des Erwärmungs-Verbindungsanschlusses 96 den Gleitring 131, der in die Erwärmungs-Auslassöffnung 56a eingesetzt ist, bei Betrachtung in der Gehäuse-Radialrichtung überlappt, stehen die Erwärmungs-Auslassöffnung 56a und die Innenseite des Strömungskanals 91 miteinander über den Erwärmungs-Verbindungsanschluss 96 in Verbindung.
In dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 ist ein Luftaufbereitungs-Verbindungsanschluss 97, der den rohrförmigen Ventilabschnitt 82 in der Gehäuse-Radialrichtung durchdringt, an derselben Position in der Gehäuse-Axialrichtung wie die zuvor beschriebene Luftaufbereitungs-Auslassöffnung 66a ausgebildet. In einem Fall, in dem mindestens ein Abschnitt des Luftaufbereitungs-Verbindungsanschlusses 97 den Gleitring 131, der in die Luftaufbereitungs-Auslassöffnung 66a eingesetzt ist, bei Betrachtung in der Gehäuse-Radialrichtung überlappt, stehen die Luftaufbereitungs-Auslassöffnung 66a und die Innenseite des Strömungskanals 91 über den Luftaufbereitungs-Verbindungsanschluss 97 in Verbindung.
Der Rotor 22 schaltet das Verbinden und das Sperren zwischen der Innenseite des Strömungskanals 91 und jeder der Auslassöffnungen 41b, 56a und 66a durch die Drehung um die Achse O1. Es sei darauf hingewiesen, dass das Verbindungsmuster zwischen der Auslassöffnung und dem Verbindungsanschluss in geeigneter Weise festgelegt werden kann. Darüber hinaus kann eine Anordnung der Auslassöffnung und des Verbindungsanschlusses gemäß einem festgelegten Verbindungsmuster gewechselt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Auslassöffnung und der Verbindungsanschluss, die einander zugeordnet sind, lediglich an Positionen angeordnet werden müssen, an denen mindestens Abschnitte von diesen einander in der Gehäuse-Axialrichtung überlappen.
Nachfolgend wird ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Erwärmungsanschluss 56 und dem Erwärmungsanschlussstück 62 näher beschrieben.
Es sei darauf hingewiesen, dass, da der Verbindungsabschnitt zwischen dem Kühleranschluss 41 und dem Kühleranschlussstück 42 sowie der Verbindungsabschnitt zwischen dem Luftaufbereitungsanschluss 66 und dem Luftaufbereitungsanschlussstück 68 denselben Aufbau wie der Verbindungsabschnitt zwischen dem Erwärmungsanschluss 56 und dem Erwärmungsanschlussstück 62 haben, auf deren Beschreibung verzichtet wird.
5 ist eine vergrößerte Querschnittansicht entlang der Linie V-V in 2. In der nachfolgenden Beschreibung kann eine Richtung entlang einer Achse O2 der Erwärmungs-Auslassöffnung 56a als eine Anschluss-Axialrichtung (eine erste Richtung) bezeichnet werden. In diesem Fall wird in der Anschluss-Axialrichtung eine Richtung zur Achse O1 bezüglich des Erwärmungsanschlusses 56 als eine Innenseite bezeichnet, und eine Richtung, die von der Achse O1 bezüglich des Erwärmungsanschlusses 56 getrennt ist, als eine Außenseite bezeichnet. Des Weiteren kann eine Richtung senkrecht zur Achse O2 als eine Anschluss-Radialrichtung (eine zweite Richtung) und eine Richtung um die Achse O2 als eine Anschluss-Umfangsrichtung bezeichnet werden.
Wie in 5 gezeigt umfasst der Erwärmungsanschluss 56 einen rohrförmigen Dichtungsabschnitt (Dichtungswand, d.h. einen ersten Begrenzungsabschnitt) 101, der sich in der Anschluss-Axialrichtung erstreckt, und einen Anschluss-Flanschabschnitt 102, der von dem rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101 in der Anschluss-Radialrichtung nach außen vorsteht.
Die Innenseite des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 bildet die zuvor beschriebene Erwärmungs-Auslassöffnung 56a. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Innendurchmesser des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 gleichförmig in Bereichen festgelegt, die den äußeren Endabschnitt in der Anschluss-Axialrichtung ausschließen.
Eine Umfangswand 105, die in der Anschluss-Axialrichtung nach außen vorsteht, ist in einem Außenumfangsabschnitt des Anschluss-Flanschabschnitts 102 ausgebildet. Die Umfangswand 105 ist über den gesamten Umfang des Anschluss-Flanschabschnitts 102 ausgebildet.
In dem Anschluss-Flanschabschnitt 102 ist ein Anschluss-Verbindungsabschnitt 106, der in der Anschluss-Axialrichtung nach außen vorsteht, in einem Abschnitt ausgebildet, der sich bezüglich der Umfangswand 105 an der Innenseite in der Anschluss-Radialrichtung befindet. Der Anschluss-Verbindungsabschnitt 106 ist über den gesamten Umfang des Anschluss-Flanschabschnitts 102 ausgebildet.
Bei dem Beispiel in 5 ist die Höhe (die Abmessung in der Anschluss-Axialrichtung) des Anschluss-Verbindungsabschnitts 106 geringer als die des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 und der Umfangswand 105. Die Breite (die Abmessung in der Anschluss-Radialrichtung) des Anschluss-Verbindungsabschnitts 106 ist breiter als die des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 und der Umfangswand 105.
Das Erwärmungsanschlussstück 62 umfasst einen rohrförmigen Anschlussstückabschnitt 110, der koaxial mit der Achse O2 angeordnet ist, und einen Anschlussstück-Flanschabschnitt 111, der in der Anschluss-Radialrichtung von dem inneren Endabschnitt des rohrförmigen Anschlussstückabschnitts 110 in der Anschluss-Axialrichtung nach außen vorsteht.
Der Anschlussstück-Flanschabschnitt 111 ist in einer ringförmigen Form ausgebildet, die einen Außendurchmesser gleich dem des Anschluss-Flanschabschnitts 102 hat, und einen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 hat. Ein Anschlussstück-Verbindungsabschnitt 113, der in der Anschluss-Axialrichtung nach innen vorsteht, ist an einem Innenumfangsabschnitt des Anschlussstück-Flanschabschnitts 111 ausgebildet. Der Anschlussstück-Verbindungsabschnitt 113 liegt dem Anschluss-Verbindungsabschnitt 106 in der Anschluss-Axialrichtung gegenüber.
Der Erwärmungsanschluss 56 und das Erwärmungsanschlussstück 62 sind miteinander durch Vibrationsschweißen von gegenüber liegenden Flächen des Anschluss-Verbindungsabschnitts 106 und des Anschlussstück-Verbindungsabschnitts 113 verbunden.
In einem Zustand, in dem der Erwärmungsanschluss 56 und das Erwärmungsanschlussstück 62 miteinander verbunden sind, befindet sich die zuvor beschriebene Umfangswand 105 in der Anschluss-Axialrichtung nahe dem Außenumfangsabschnitt des Anschlussstück-Flanschabschnitts 111 oder kommt mit diesem in Kontakt. Ein erster Grat-Aufnahmeabschnitt 116, der durch die Verbindungsabschnitte 106 und 113 gebildet wird, die Flanschabschnitte 102 und 111 und die Umfangswand 105 sind in einem Bereich an der Außenseite bezüglich der Verbindungsabschnitte 106 und 113 in der Anschluss-Radialrichtung ausgebildet. Der erste Grat-Aufnahmeabschnitt 116 nimmt Grate auf, die zum Zeitpunkt des Verbindens des Erwärmungsanschlusses 56 und des Erwärmungsanschlussstücks 62 erzeugt werden. In diesem Fall verhindert die Umfangswand 105, dass sich Grate, die zum Zeitpunkt des Verbindens erzeugt werden, in der Anschluss-Radialrichtung (außerhalb des Gehäuses 21) ausbreiten können.
Das rohrförmige Anschlussstück 110 erstreckt sich von dem Innenumfangsrand des Anschlussstück-Flanschabschnitts 111 in der Anschluss-Axialrichtung nach außen. Der rohrförmige Anschlussstückabschnitt 110 ist in einer mehrstufigen rohrförmigen Form ausgebildet, deren Durchmesser in der Anschluss-Axialrichtung stufenweise nach außen abnimmt. Im Speziellen hat der rohrförmige Anschlussstückabschnitt 110 einen Großdurchmesserabschnitt 121, einen Mitteldurchmesserabschnitt 122, und einen Kleindurchmesserabschnitt 123, die nacheinander in der Anschluss-Axialrichtung nach außen angeordnet sind.
Der Großdurchmesserabschnitt 121 umgibt den rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101 in einem Zustand, in dem ein Abstand an der Außenseite in der Anschluss-Radialrichtung bezüglich des zuvor beschriebenen rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 vorhanden ist. Ein zweiter Grat-Aufnahmeabschnitt 126, der durch die Verbindungsabschnitte 106 und 113, den rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101, den Anschluss-Flanschabschnitt 102, und den rohrförmigen Anschlussstückabschnitt 110 gebildet wird, ist in einem Bereich an der Innenseite bezüglich der Verbindungsabschnitte 106 und 113 in der Anschluss-Radialrichtung ausgebildet. Der zweite Grat-Aufnahmeabschnitt 126 nimmt Grate auf, die zum Zeitpunkt des Verbindens des Erwärmungsanschlusses 56 und des Erwärmungsanschlussstücks 62 erzeugt werden. In diesem Fall verhindert der rohrförmige Dichtungsabschnitt 101, dass Grate, die zum Zeitpunkt des Verbindens erzeugt werden, sich in der Anschluss-Radialrichtung (im Inneren des Gehäuses 21) nach innen ausbreiten können.
Der Mitteldurchmesserabschnitt 122 ist gegenüber liegend dem rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101 mit einem Zwischenraum Q1 in der Anschluss-Axialrichtung angeordnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Dichtungsmechanismus 130 in einem Abschnitt vorgesehen, der von dem Erwärmungsanschluss 56 und dem Erwärmungsanschlussstück 62 umgeben ist. Der Dichtungsmechanismus 130 umfasst den Gleitring 131, ein Vorspannelement 132, einen Dichtungsring 133, und eine Halterung 134.
Es sei darauf hingewiesen, dass, wie in 3 gezeigt, ein Dichtungsmechanismus 130 mit demselben Aufbau wie der des Dichtungsmechanismus 130, der in dem Erwärmungsanschluss 56 vorgesehen ist, auch in dem zuvor beschriebenen Kühleranschluss 41 und in dem Luftaufbereitungsanschluss 66 vorgesehen ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Dichtungsmechanismus 130, der in dem Kühleranschluss 41 und dem Luftaufbereitungsanschluss 66 vorgesehen ist, mit denselben Bezugszeichen wie der in dem Erwärmungsanschluss 56 vorgesehene Dichtungsmechanismus 130 bezeichnet, so dass deren Beschreibung entfällt.
Wie in 5 dargestellt ist der Gleitring 131 in die Erwärmungs-Auslassöffnung 56a eingesetzt.
Der Gleitring 131 erstreckt sich koaxial mit der Achse O2 und ist in einer mehrstufigen rohrförmigen Form ausgebildet, die im Außendurchmesser stufenweise in der Anschluss-Axialrichtung nach außen abnimmt. Im Speziellen weist er einen Großdurchmesserabschnitt 141, der sich in der Anschluss-Axialrichtung innen befindet, und einen Kleindurchmesserabschnitt 142 auf, der mit der Außenseite in der Anschluss-Axialrichtung bezüglich des Großdurchmesserabschnitts 141 verbunden ist.
Die Außenumfangsfläche des Großdurchmesserabschnitts 141 ist so eingerichtet, dass sie gleitend an der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 ist. D.h. dass eine Bewegung des Großdurchmesserabschnitts 141 bezüglich des Erwärmungsanschlusses 56 in der Anschluss-Radialrichtung durch den rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101 begrenzt wird. Die innere Endfläche des Großdurchmesserabschnitts 141 in der Anschluss-Axialrichtung bildet eine Gleitfläche 141a zum Gleiten an der Außenumfangsfläche des rohrförmigen Ventilabschnitts 82. Es sei darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform die Gleitfläche 141a eine gekrümmte Fläche ist, die so ausgebildet ist, dass sie dem Krümmungsradius des rohrförmigen Ventilabschnitts 82 folgt.
Die Außenumfangsfläche des Kleindurchmesserabschnitts 142 ist mit der Außenumfangsfläche des Großdurchmesserabschnitts 141 über eine Stufenfläche (Stirnfläche) 143 verbunden. Die Stufenfläche 143 ist in der Anschluss-Axialrichtung nach innen geneigt und erstreckt sich anschließend in der Anschluss-Radialrichtung weiter nach außen. Damit wird ein Dichtungszwischenraum Q2 in der Anschluss-Radialrichtung zwischen der Außenumfangsfläche des Kleindurchmesserabschnitts 142 und der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 gebildet.
Andererseits ist die Innenumfangsfläche des Kleindurchmesserabschnitts 142 durchgehend mit der Innenumfangsfläche des Großdurchmesserabschnitts 141 verbunden. Die äußere Endfläche in der Anschluss-Axialrichtung (nachfolgend als eine „Lagerfläche 142a“ bezeichnet) des Kleindurchmesserabschnitts 142 ist als eine ebene Fläche senkrecht zur Anschluss-Axialrichtung ausgebildet. Die Lagerfläche 142a des Kleindurchmesserabschnitts 142 ist an einer Position entsprechend der äußeren Endfläche des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 in der Anschluss-Axialrichtung angeordnet.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Gleitring 131 von dem Erwärmungsanschlussstück 62 in der Anschluss-Radialrichtung und in der Anschluss-Axialrichtung getrennt ist.
Der Gleitring 131 besteht aus einem zweiten Harzmaterial. Das zweite Harzmaterial wird nachfolgend näher beschrieben. Der Gleitring 131 ist typischerweise ein im Injektions-Spritzgussverfahren erzeugtes Erzeugnis oder aus dem zweiten Harzmaterial gefrästes Erzeugnis. Es kann ein geformtes Erzeugnis sein, das durch ein Formverfahren hergestellt wird, das von dem Injektions-Spritzgussverfahren oder dem Fräsen verschieden ist.
Das Vorspannelement 132 ist zwischen der Lagerfläche 142a des Gleitrings 131 und der inneren Endfläche des Kleindurchmesserabschnitts 123 in der Anschluss-Axialrichtung des Erwärmungsanschlussstücks 62 angeordnet. Das Vorspannelement 132 ist z. B. eine Wellenfeder. Das Vorspannelement 132 spannt den Gleitring 131 in der Anschluss-Axialrichtung (auf den rohrförmigen Ventilabschnitt 82) nach innen vor.
Der Dichtungsring 133 kann z. B. eine Y-Dichtung sein. Der Dichtungsring 133 ist außen auf den Kleindurchmesserabschnitt 142 des Gleitrings 131 in einem Zustand aufgesetzt, in dem ein Öffnungsabschnitt (gabelförmiger Abschnitt) in der Anschluss-Axialrichtung nach innen weist. Im Speziellen sind in einem Zustand, in dem der Dichtungsring 133 in dem zuvor beschriebenen Dichtungszwischenraum Q2 angeordnet ist, die äußersten Abschnitte des gabelförmigen Abschnitts in engem gleitenden Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Kleindurchmesserabschnitts 142 und der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101. Es sei darauf hingewiesen, dass in einem inneren Bereich bezüglich des Dichtungsrings 133 in der Anschluss-Axialrichtung in den Dichtungszwischenraum Q2 ein Fluiddruck des Gehäuses 21 zwischen der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 und dem Gleitring 131 eingeleitet wird. In diesem Fall bildet die Stufenfläche 143 eine druckaufnehmende Fläche, die der Gleitfläche 141a an dem Gleitring 131 in der Anschluss-Axialrichtung gegenüber liegt und einen Fluiddruck des Kühlwassers in dem Gehäuse 121 aufnimmt und in der Anschluss-Axialrichtung nach innen gedrückt wird.
6 ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts VI in 5.
Vorliegend sind bei dem Gleitring 131 ein Flächenbereich S1 der Stufenfläche 143 und ein Flächenbereich S2 der Gleitfläche 141a so gewählt, dass die folgenden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt sind. $S1<S2 \leq S1/k$
$α \leq k<1$

k: ist eine Druckminderungskonstante des Kühlwassers, das durch einen winzigen Zwischenraum zwischen der Gleitfläche 141a und dem rohrförmigen Dichtungsabschnitt 82 strömt.
α: ist ein unterer Grenzwert der Druckminderungskonstante, der durch die physikalischen Eigenschaften des Kühlwassers festgelegt ist.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Flächenbereich S1 der Stufenfläche 143 und der Flächenbereich S2 der Gleitfläche 141a Flächenbereiche bezeichnen, wenn diese in der Anschluss-Axialrichtung projiziert werden.
Der Faktor α im Ausdruck (2) ist ein Standardwert für die Druckminderungskonstante, der durch die Art des Kühlwassers, der Verwendungsumgebung (wie etwa der Temperatur) oder dergleichen bestimmt wird. Z. B. ist in dem Fall von Wasser unter normalen Anwendungsbedingungen der Wert α = 1/2. Wenn sich die physikalischen Eigenschaften des zu verwendenden Kühlwassers verändern, ändert sich der Wert zu α = 1/3 oder dergleichen.
Darüber hinaus wird, wenn die Gleitfläche 141a mit dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 von dem äußeren Rand zu dem inneren Rand in der Anschluss-Radialrichtung gleichmäßig in Kontakt ist, die Druckminderungskonstante k im Ausdruck (2) zu α (z. B. 1/2), der dem Standardwert der Druckminderungskonstante entspricht. Jedoch kann sich der Zwischenraum zwischen dem Außenumfangsabschnitt der Gleitfläche 141a und dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 bezüglich des Innenumfangsabschnitts der Gleitfläche 141a aufgrund von Herstellungsfehlern, Montagefehlern oder dergleichen des Gleitrings 131 geringfügig vergrößern. In diesem Fall nähert sich die Druckminderungskonstante k im Ausdruck (2) schrittweise k = 1 an.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird unter der Voraussetzung, dass ein winziger bzw. sehr kleiner Zwischenraum zwischen der Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 und der Außenumfangsfläche des rohrförmigen Ventilabschnitts 82 vorhanden ist, um ein Gleiten zu ermöglichen, die Beziehung zwischen den Flächenbereichen S1 und S2 der Stufenfläche 143 der Gleitfläche 141a durch die Ausdrücke (1) und (2) festgelegt.
D.h. dass, wie zuvor beschrieben, ein Druck des Kühlwassers in dem Gehäuse 21 direkt an der Stufenfläche 143 des Gleitrings 131 wirkt. Andererseits wirkt der Druck des Kühlwassers in dem Gehäuse 21 nicht direkt an der Gleitfläche 141a. Insbesondere wirkt der Druck des Kühlwassers, während der Druck verringert wird, wenn das Kühlwasser durch einen winzigen Zwischenraum zwischen der Gleitfläche 141a und dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 von dem äußeren Rand zu dem inneren Rand in der Anschluss-Radialrichtung strömt. Zu diesem Zeitpunkt verringert sich der Druck des Kühlwassers schrittweise nach innen in der Anschluss-Radialrichtung und versucht, den Gleitring 131 in der Anschluss-Axialrichtung nach außen zu drücken.
Folglich wirkt eine Kraft, die durch das Multiplizieren des Flächenbereichs S1 der Stufenfläche 143 mit einem Druck P in dem Gehäuse 21 erhalten wird, direkt an der Stufenfläche 143 des Gleitrings 131. Andererseits wirkt eine Kraft, die durch das Multiplizieren des Flächenbereichs S2 der Gleitfläche 141a mit dem Druck P in dem Gehäuse 21 und der Druckminderungskonstante k erhalten wird, an der Gleitfläche 141a des Gleitrings 131.
Bei der Ventilvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform sind, wie sich aus dem Ausdruck (1) ergibt, die Flächenbereiche S1 und S2 so gewählt, dass die Beziehung k × S2 ≤ S1 erfüllt ist. Aus diesem Grund ist die Beziehung P × k × S2 ≤ P × S1 ebenfalls erfüllt.
Folglich nimmt eine Kraft F1 (F1 = P × S1) in einer Andruckrichtung zu, die an der Stufenfläche 143 des Gleitrings 131 wirkt, um gleich oder größer als eine Kraft F2 (F2 = P × k × S2) in einer Auftriebsrichtung zu sein, die an der Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 wirkt. Daher kann bei der Ventilvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform ein Raum zwischen dem Gleitring 131 und dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 auch nur durch die Beziehung des Drucks des Kühlwassers in dem Gehäuse 21 abgedichtet werden.
Andererseits ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie zuvor beschrieben, der Flächenbereich S1 der Stufenfläche 143 des Gleitrings 131 kleiner als der Flächenbereich S2 der Gleitfläche 141a. Daher kann selbst dann, wenn der Druck des Kühlwassers in dem Gehäuse 21 zunimmt, verhindert werden, dass die Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 mit einer überhöhten Kraft gegen den rohrförmigen Ventilabschnitt 82 gedrückt wird. Folglich kann, wenn die Ventilvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, eine Zunahme der Größe und der Ausgangsleistung der Antriebseinheit 23, die den Rotor 22 drehend antreibt, vermieden werden, und ein vorzeitiger Verschleiß des Gleitrings 131 und jeder der Lagerbuchsen 78 und 84 (4) unterdrückt werden.
Wie zuvor beschrieben ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Flächenbereich S2 der Gleitfläche 141a so gewählt, dass er größer als ein Flächenbereich S1 der Stufenfläche 143 in einem Bereich ist, indem die Andruckkraft in der Anschluss-Axialrichtung nach innen, die an dem Gleitring 131 wirkt, nicht unter eine Auftriebskraft in der Anschluss-Axialrichtung nach außen fällt, die an dem Gleitring 131 nach außen wirkt. Daher ist es möglich, eine Abdichtung zwischen dem Gleitring 131 und dem rohrförmigen Ventilabschnitt 32 zu schaffen, während das Andrücken des Gleitrings 131 gegen den rohrförmigen Ventilabschnitt 82 mit einer überhöhten Kraft unterdrückt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Antriebseinheit 23 so eingerichtet, um den Rotor 22 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 3 m/min oder weniger in Drehung zu versetzen. Die Umfangsgeschwindigkeit entspricht der Gleitgeschwindigkeit der Gleitfläche 141a bezüglich der Außenumfangsfläche des Rotors 22. Da die Gleitgeschwindigkeit gering ist, kann selbst dann, wenn der Verschleißkoeffizient der Gleitfläche 141a groß ist, ein Schmelzen und ein übermäßiger Verschleiß des Gleitrings 131 unterdrückt werden, so dass die Dichtfähigkeit für eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten werden kann. Die Gleitgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 2 m/min oder weniger.
Darüber hinaus ist die Ventilvorrichtung 8, wenn die Gleitgeschwindigkeit (m/min) der Gleitfläche 141a bezüglich der Außenumfangsfläche des Rotors 22 mit x angegeben ist und der Flächendruck (Pa), bei dem die Ventilvorrichtung 8 gleitbeweglich ist, mit y angegeben ist, vorzugsweise so eingerichtet, dass eine Beziehung x + y ≤ 4 erfüllt wird. Z. B. ist sie, wie in 7 gezeigt, wenn die Gleitgeschwindigkeit der Gleitfläche 141a bezüglich der Außenumfangsfläche des Rotors 22 3 m/min beträgt, vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie bei einem Flächendruck von 1 MPa oder weniger gleitbeweglich ist. Wenn die Gleitgeschwindigkeit 2 m/min beträgt, ist sie vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie bei einem Flächendruck von 2 MPa oder weniger gleitbeweglich ist. Wenn die Gleitgeschwindigkeit 1 m/min beträgt, ist sie vorzugsweise derart konfiguriert, dass sie bei einem Flächendruck von 3 MPa oder weniger gleitbeweglich ist.
Die Ventilvorrichtung 8 ist vorzugsweise derart eingerichtet, dass sie bei einem Flächendruck von 1 MPa oder weniger und einer Gleitgeschwindigkeit von 3 m/min oder weniger gleitbeweglich ist. D.h. es ist bevorzugt, dass die Gleitgeschwindigkeit (m/min) und der Flächendruck (MPa) innerhalb eines schraffierten Bereichs in 7 liegen (0 m/min ≤ Gleitgeschwindigkeit ≤ 3 m/min, 0 MPa < Flächendruck ≤ 1 MPa). Wenn der Flächendruck 1 MPa oder weniger beträgt, können ein Schmelzen und ein übermäßiger Verschleiß des Gleitrings 131 noch wirksamer unterdrückt werden.
Die Ventilvorrichtung 8 ist insbesondere vorzugsweise so eingerichtet, dass sie bei einem Flächendruck von 1 MPa oder weniger und einer Gleitgeschwindigkeit von 2 m/min oder weniger gleitbeweglich ist.
Die untere Grenze der Gleitgeschwindigkeit beträgt z. B. 0 m/min.
Die untere Grenze des Flächendrucks beträgt z. B. 0,02 MPa.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Großdurchmesserabschnitt 141 des Gleitrings 131 mit einer Abnutzungszugabe ausgebildet. Daher kann selbst dann, wenn der innere Endabschnitt in der Anschluss-Axialrichtung des Großdurchmesserabschnitts 141 verschlissen ist und sich die Gleitfläche 141a in der Anschluss-Axialrichtung nach außen zurückgezogen hat, innerhalb eines Bereichs der Abnutzungszugabe ein Raum zwischen dem Gleitring 131 und dem rohrförmigen Ventilabschnitt 82 abgedichtet werden.
Die Abnutzungszugabe ist z. B. in einem Bereich von 0,5 bis 10 mm festgelegt.
Die zuvor beschriebene Halterung 134 ist so eingerichtet, dass sie in der Anschluss-Axialrichtung bezüglich des Erwärmungsanschlusses 56 und des ErwärmungsAnschlussstücks 62 in dem Dichtungszwischenraum Q2 beweglich ist. Darüber hinaus ist die Halterung 134 in dem Erwärmungsanschluss 56 und/oder in dem Erwärmungs-Anschlussstück 62 so angeordnet, dass sie in der Anschluss-Axialrichtung getrennt werden kann. Im Speziellen umfasst die Halterung 134 einen rohrförmigen Halteabschnitt 151, einen Halterungs-Flanschabschnitt 152, und einen Begrenzungsabschnitt 153.
Der rohrförmige Halteabschnitt 151 erstreckt sich in der Anschluss-Axialrichtung. Der rohrförmige Halteabschnitt 151 ist in den zuvor beschriebenen Dichtungs-Zwischenraum Q2 von der Außenseite in der Anschluss-Axialrichtung eingesetzt. Ein unterer Abschnitt des zuvor beschriebenen Dichtungsrings 133 ist so eingerichtet, dass er mit der inneren Endfläche des rohrförmigen Halteabschnitts 151 in der Anschluss-Axialrichtung in Kontakt gebracht werden kann. D.h. der rohrförmige Halteabschnitt 151 begrenzt die Bewegung des Dichtungsrings 133 in der Anschluss-Axialrichtung nach außen.
Die Halterung 134 der vorliegenden Ausführungsform umgibt den Kleindurchmesserabschnitt 142 in einem Zustand, in dem der rohrförmige Halteabschnitt 151 durch den Kleindurchmesserabschnitt 142 in der Anschluss-Axialrichtung umhüllt wird. In diesem Fall schafft die Halterung 134 eine Trennung zwischen dem Erwärmungsanschluss 56 und dem Erwärmungsanschlussstück 62, und dem Gleitring 131 in einem Zustand, in dem sie von dem Erwärmungsanschlussstück 62 und dem Gleitring 131 getrennt ist, so dass sie die Bewegung des Gleitrings 131 in der Anschluss-Radialrichtung begrenzt. Es sei darauf hingewiesen, dass der rohrförmige Halteabschnitt 151 so eingerichtet sein kann, dass er in den rohrförmigen Dichtabschnitt 101 eingepresst ist oder so eingerichtet sein kann, dass er bezüglich des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 oder des Gleitrings 131 gleitet, solange er so eingerichtet ist, dass er den Dichtungsring 133 in der Anschluss-Axialrichtung kontaktieren kann.
Der Halterungs-Flanschabschnitt 152 steht von dem äußeren Endabschnitt des rohrförmigen Halteabschnitts 151 in der Anschluss-Radialrichtung in der Anschluss-Radialrichtung nach außen vor. Der Halterungs-Flanschabschnitt 152 ist in dem Zwischenraum Q1 zwischen der äußeren Endfläche des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101 in der Anschluss-Axialrichtung und der inneren Endfläche des Mitteldurchmesserabschnitts 122 in der Anschluss-Axialrichtung angeordnet. Die Dicke des Halterungs-Flanschabschnitts 152 ist in der Anschluss-Axialrichtung dünner als der Zwischenraum Q1. Daher ist die Halterung 134 so eingerichtet, dass sie durch einen Unterschied der Dicke zwischen dem Zwischenraum Q1 und dem Halterungs-Flanschabschnitt 152 in der Anschluss-Axialrichtung beweglich ist.
In diesem Fall wird die Bewegung der Halterung 134 in der Anschluss-Axialrichtung nach innen durch den rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101 begrenzt. Andererseits wird die Bewegung der Halterung 134 in der Anschluss-Axialrichtung nach außen durch den Mitteldurchmesserabschnitt 122 begrenzt. Daher wird der Dichtungsring 133 an einer gewünschten Position (zwischen der Außenumfangsfläche des Kleindurchmesserabschnitts und der Innenumfangsfläche des rohrförmigen Dichtungsabschnitts 101) gehalten.
Zum Zeitpunkt des Verbindens des Erwärmungsanschlusses 56 und des Erwärmungsanschlussstücks 62 und dergleichen (in einem Zustand, in dem kein Fluiddruck an dem Dichtungsring 133 wirkt), wenn die Ventilvorrichtung 8 angebracht wird, während die Innenseite in der Anschluss-Axialrichtung in Richtung der Schwerkraft nach unten weist, wird der Halterungs-Flanschabschnitt 152 durch den rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101 in der Anschluss-Axialrichtung gehalten. Darüber hinaus wird der Halterungs-Flanschabschnitt 152 gehalten, während er von dem Erwärmungsanschlussstück 62 getrennt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Halterung 134 lediglich von mindestens dem Erwärmungsanschlussstück 62 zum Zeitpunkt des Verbindens des Erwärmungsanschlusses 56 mit dem Erwärmungsanschlussstück 62 miteinander, wie zuvor beschrieben, getrennt werden muss. Der Ausdruck „getrennt“, der hier verwendet wird, bedeutet, dass die Halterung 134 (der Halterungs-Flanschabschnitt 152) und das Erwärmungsanschlussstück 62 (der Mitteldurchmesserabschnitt 122) einen Zwischenraum von 50 µm oder mehr dazwischen in Anschluss-Axialrichtung aufweisen. Wenn jedoch in einem Fall, in dem sich die Halterung 134 in der Anschluss-Axialrichtung bezüglich des Erwärmungsanschlussstücks 62 nach außen bewegt, ein Fluiddruck an dem Dichtungsring 133 wirkt, kann der Halterungs-Flanschabschnitt 152 mit dem Mitteldurchmesserabschnitt 122 in der Anschluss-Axialrichtung in Kontakt kommen.
Der Begrenzungsabschnitt 153 ist in einer rohrförmigen Form ausgebildet, die von dem Innenumfangsabschnitt des rohrförmigen Halteabschnitts 151 in der Anschluss-Axialrichtung nach außen vorsteht. Der Begrenzungsabschnitt 153 begrenzt eine Bewegung des Vorspannelements 132 in der Anschluss-Radialrichtung zusammen mit dem rohrförmigen Halteabschnitt 151. Der Begrenzungsabschnitt 153 steht in der Anschluss-Axialrichtung weiter als die innere Endfläche des zuvor beschriebenen Mitteldurchmesserabschnitts 122 in der Anschluss-Axialrichtung nach außen vor. Der Begrenzungsabschnitt 153 ist in der Anschluss-Radialrichtung bezüglich des Mitteldurchmesserabschnitts 122 des rohrförmigen Anschlussstückabschnitts 110 getrennt und ist in der Anschluss-Axialrichtung bezüglich des Kleindurchmesserabschnitts 123 getrennt. Es sei darauf hingewiesen, dass der Begrenzungsabschnitt 153 nicht auf eine rohrförmige Form beschränkt ist, sondern mit Unterbrechungen in der Anschluss-Umfangsrichtung ausgebildet sein kann.
Der Erwärmungsanschluss 56 und das Erwärmungsanschlussstück 62, wie zuvor beschrieben, können z. B. durch das folgende Verfahren zusammengesetzt werden.
Zunächst werden, nach dem Einsetzen des Gleitrings 131 in die Erwärmungs-Auslassöffnung 56a der Dichtungsring 133, die Halterung 134 und das Vorspannelement 132 der Reihe nach angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist es bevorzugt, dass die Halterung 134 und das Dichtungselement 133 in eine Position gedrückt werden, in der der Halterungs-Flanschabschnitt 152 der Halterung 134 mit dem rohrförmigen Dichtungsabschnitt 101 in der Anschluss-Axialrichtung in Kontakt kommt.
Anschließend wird das Erwärmungs-Anschlussstück 62 an dem Erwärmungsanschluss 56 so angeordnet, dass der Anschlussstück-Verbindungsabschnitt 113 des Erwärmungsanschlussstücks 62 und der Anschluss-Verbindungsabschnitt 106 des Erwärmungsanschlusses 56 miteinander in Kontakt kommen, und anschließend werden die Verbindungsabschnitte 106 und 113 einem Vibrationsschweißvorgang unterzogen. Zu diesem Zeitpunkt werden beide Verbindungsabschnitte 106 und 113 in einem Zustand, in dem die Halterung 134 und das Erwärmungsanschlussstück 62 voneinander getrennt sind, einem Vibrationsschweißen unterzogen.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Verbindungsabschnitt zwischen dem Kühleranschluss 41 und dem Kühleranschlussstück 42 und dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Luftaufbereitungsanschluss 66 und dem Luftaufbereitungsanschlussstück 68 ebenfalls durch dasselbe Verfahren wie zuvor beschrieben zusammengesetzt werden können.
[Erstes Harzmaterial]
Das erste Harzmaterial umfasst ein erstes Harz als eine Hauptkomponente. Das erste Harzmaterial kann ein Harz umfassen, das von dem ersten Harz verschieden ist. Das erste Harzmaterial kann eine Komponente umfassen, die von dem Harz verschieden ist.
Der Ausdruck „Hauptkomponente“ bezieht sich auf ein Harz mit dem höchsten Anteil der in dem Harzmaterial enthaltenen Harze. Wenn z. B. zwei Harze in dem Harzmaterial enthalten sind, beträgt der Anteil der Hauptkomponente mehr als 50 Massen-% bezüglich der gesamten Masse sämtlicher in dem Harzmaterial enthaltenen Harze.
Das erste Harz ist vorzugsweise eine Komponente mit dem höchsten Anteil der in dem ersten Harzmaterial enthaltenen Komponenten. Wenn z. B. zwei Komponenten in dem ersten Harzmaterial enthalten sind, beträgt der Anteil des ersten Harzes vorzugsweise mehr als 50 Massen-% bezüglich der gesamten Masse des ersten Harzmaterials.
Beispiele des ersten Harzes umfassen Polyphenylensulfid (PPS), aromatische Polyetherketone (z. B. Polyetheretherketone (PEEK)), Polyamide (PA), Flüssigkristallpolymere, Fluorokunststoffe, Polyacetale, und syndiotaktische Polystyrole. Von diesen ist ein Harz, das aus der Gruppe bestehend aus PPS, PEEK, und PA ausgewählt ist, im Hinblick auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften bevorzugt.
Beispiele von PA umfassen aliphatische Polyamide, halbaromatische Polyamide und aromatische Polyamide, wobei z. B. PA6, PA66, PA46, PA610, PA612, PA11, PA12, PA6T, PA9T, PA10T, PA6T / PA11 Copolymere, PA6T / PA12 Copolymere, PA6T / PA66 Copolymere, PA6T / PA6I Copolymere, PA6T / PA6I/ PA66 Copolymere, Hexamethylendiamin / 2-methyl-1,5-pentamethylendiamin / Terephthalsäure Copolymere, Polypenthamethylenterephthalalamid, Polymetaxylylenadipamid (MXD6), und Polyphthalamid (PPA) zu erwähnen sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass „PA6T / PA11 Copolymere“ Polymere von PA6T und PA11 angeben, wobei dasselbe auch auf andere Copolymere zutrifft.
Als das erste Harz ist ein Harz, das aus der Gruppe bestehend aus PPS, PEEK und PA besteht, bevorzugt, wobei PPS, PEEK, PA6 oder PA66 weiter bevorzugt sind, und wobei PPS besonders bevorzugt ist.
Wenn das Harz das zuvor angegebene Harz ist, ist es möglich, die Außenumfangsfläche des Rotors 22 (Außenumfangsfläche des rohrförmigen Ventilabschnitts 82) und die Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 aus Harzmaterialen herzustellen, die denselben Harz-Typ als eine Hauptkomponente aufweisen, wobei sowohl die Härte als auch die Schlagfestigkeit der Außenumfangsfläche des Rotors 22 verbessert werden und die geringe Reibung und die niedrigen Verschleißeigenschaften der Gleitfläche des Gleitrings 131 verbessert werden.
Darüber hinaus können die Herstellungskosten reduziert werden, da das zuvor angegebene Harz im Injektions-Spritzgussverfahren hergestellt werden kann.
Insbesondere wird, wenn das erste Harz PPS ist (und folglich das zweite Harz ebenfalls PPS ist), der Kriechwiderstand sowohl der Außenumfangsfläche des Rotors 22 als auch der Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 weiter verbessert, wobei die Verschlechterung der Dichtungseigenschaften infolge die Kriechfestigkeit unterdrückt werden kann, so dass die Dichtfähigkeit über eine lange Zeitdauer aufrecht erhalten werden kann.
Beispiele anderer Harze umfassen Polytetrafluoräthylen (PTFE). Wie das andere Harz kann das beispielhafte Harz als das erste Harz (jedoch verschieden von dem ersten Harz) verwendet werden.
Beispiele anderer Komponenten umfassen anorganische Füllmaterialien.
Das anorganische Füllmaterial kann z. B. eine Faserform, eine plattenähnliche Form, eine Pulverform, und eine partikelförmige Form oder dergleichen sein. Spezielle Beispiele des anorganischen Füllmaterials umfassen Glasfasern, Karbonfasern (PAN-basierte Fasern, auf Pech basierende Fasern, und dergleichen) und Mineralpulver.
Jede dieser anderen Komponenten kann alleine verwendet werden, oder es können zwei oder mehrere Komponenten in Kombination verwendet werden.
Das erste Harzmaterial enthält vorzugsweise eine Glasfaserform im Hinblick auf die Härte und die Schlagfestigkeit des Rotors 22.
Der Anteil des ersten Harzes in dem ersten Harzmaterial kann in geeigneter Weise innerhalb eines Bereichs gewählt werden, wobei das erste Harz eine Hauptkomponente ist. Da das erste Harz die Hauptkomponente ist, werden die Eigenschaften des ersten Harzes hinreichend dargestellt, wobei der Unterschied bei den thermischen Eigenschaften, wie z. B. der lineare Ausdehnungskoeffizient, zwischen dem ersten Harzmaterial und dem zweiten Harzmaterial weiter verringert werden können.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient des ersten Harzmaterials bewegt sich vorzugsweise in einem Bereich von 1 × 10^-5 bis 10 × 10^-5/ K, und mehr bevorzugt von1 × 10^-5 bis 6 × 10^-5 / K. Wenn sich der lineare Ausdehnungskoeffizient innerhalb des zuvor angegebenen Bereichs befindet, wird die Dichteigenschaft weiter verbessert.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient ist ein mittlerer Ausdehnungskoeffizient bei -30 bis 90°C, und wird gemäß ASTM D696 unter Verwendung eines thermomechanischen Analysegerätes (TMA) gemessen.
[Zweites Harzmaterial]
Das zweite Harzmaterial enthält ein zweites Harz als eine Hauptkomponente. Das zweite Harzmaterial kann ein Harz enthalten, das von dem zweiten Harz verschieden ist. Das zweite Harzmaterial kann eine Komponente umfassen, die etwas anderes als Harz ist.
Der Ausdruck „Hauptkomponente“ hat dieselbe Bedeutung wie zuvor angegeben. Wenn z. B. zwei Harze in dem zweiten Harzmaterial enthalten sind, ist der Anteil des zweiten Harzes mehr als 50 Massen-% bezüglich der gesamten Masse sämtlicher in dem zweiten Harzmaterial enthaltenen Harze.
Das zweite Harz ist vorzugsweise eine Komponente mit dem höchsten Anteil der in dem zweiten Harzmaterial enthaltenen Komponenten. Wenn z. B. zwei Komponenten in dem zweiten Harzmaterial enthalten sind, ist der Anteil des zweiten Harzes vorzugsweise mehr als 50 Massen-% bezüglich der gesamten Masse des zweiten Harzmaterials.
Das zweite Harz ist von demselben Harz-Typ wie das erste Harz.
Der Ausdruck „selber Typ“ gibt an, dass Strukturen, welche die Harze charakterisieren, wie z. B. die essentiellen Monomereinheiten, gleich sind. Das mittlere Molekulargewicht, die Verhältnisse einer jeden Monomereinheit für den Fall, dass zwei der mehr Monomertypen enthalten sind und dergleichen, können sich unterscheiden. Z. B. sind PA6T und PA10T vom selben Harz-Typ, da beide eine Polyamidstruktur aufweisen.
Das erste Harz und das zweite Harz sind vorzugsweise PPS, PEEK, oder PA, und insbesondere sind beide vorzugsweise PPS.
Beispiele von anderen Harzen umfassen dieselben wie die anderen Harze, die für das erste Harzmaterial angegeben sind.
Beispiele für andere Komponenten umfassen dieselben Beispiele, die für die anderen Komponenten des ersten Harzmaterials angegeben wurden.
Das zweite Harzmaterial enthält vorzugsweise eine Karbonfaser und/oder PTFE im Hinblick auf die geringe Reibung und die geringen Verschleißeigenschaften der Gleitfläche.
Der Anteil des zweiten Harzes in dem zweiten Harzmaterial kann in geeigneter Weise innerhalb eines Bereiches ausgewählt werden, in dem das zweite Harz eine Hauptkomponente ist. Da das zweite Harz die Hauptkomponente ist, sind die Eigenschaften des zweiten Harzes hinreichend vorhanden, wobei der Unterschied bei den thermischen Eigenschaften, wie z. B. bei dem linearen Ausdehnungskoeffizient, zwischen dem ersten Harzmaterial und dem zweiten Harzmaterial weiter verbessert werden kann.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient des zweiten Harzmaterials liegt vorzugsweise zwischen 40 bis 250 %, und bevorzugt von 50 bis 200 % bezüglich des linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Harzmaterials. Je kleiner der Unterschied zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Harzes und des zweites Harzes ist, desto mehr kann der Zwischenraum, der zwischen der Außenumfangsfläche des Rotors 22 und der Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 gebildet wird, verringert werden, wenn sich die Abmessungen des Rotors 22 und des Gleitrings 131 aufgrund einer Temperaturänderung verändern.
[Betrieb der Ventilvorrichtung]
Im Folgenden wird der Betrieb bzw. ein Betriebsverfahren der zuvor beschriebenen Ventilvorrichtung 8 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt zirkuliert in der Hauptströmungsbahn 10 das Kühlwasser, das durch die Wasserpumpe 3 zugeführt wurde, zu der Ventileinrichtung 8, nachdem in dem Motor 2 ein Wärmetauschvorgang erfolgt ist. Wie in 4 gezeigt strömt das Kühlwasser, das den Motor 2 in der Hauptströmungsbahn 10 durchlaufen hat, in die Verbindungs-Strömungsbahn 92 in dem Gehäuse 21 durch die Einlassöffnung bzw. den Einlass 37a.
Von dem Kühlwasser, welches in die Verbindungs-Strömungsbahn 92 geströmt ist, strömt ein Teil des Kühlwassers in die AGR-Auslassöffnung 51. Das Kühlwasser, welches in die AGR-Auslassöffnung 51 geströmt ist, wird durch das AGR-Anschlussstück 52 der AGR-Strömungsbahn 14 zugeführt. Das Kühlwasser, welches der AGR-Strömungsbahn 14 zugeführt wurde, wird zur Hauptströmungsbahn 10 zurückgeführt, nachdem ein Wärmetauschvorgang zwischen dem Kühlwasser und dem AGR-Gas in den AGR-Kühler 7 erfolgt ist.
Andererseits strömt von dem Kühlwasser, welches in die Verbindungs-Strömungsbahn 92 geströmt ist, das Kühlwasser, welches nicht in die AGR-Auslassöffnung 51 geströmt ist, in den Strömungskanal 91 von der zweiten Seite in der Gehäuse-Axialrichtung. Das Kühlwasser, welches in die Strömungsbahn 91 geströmt ist, wird auf jede der Auslassöffnungen in dem Strömungsvorgang durch das Innere des Strömungskanals 91 in der Gehäuse-Axialrichtung verteilt. D.h. dass das Kühlwasser, das in den Strömungskanal 91 strömt, auf jede der Strömungsbahnen 11 bis 13 durch die Auslassöffnungen, die mit den Verbindungsanschlüssen unter den Auslassöffnungen in Verbindung stehen, verteilt wird.
Bei der Ventilvorrichtung 8 wird, um das Verbindungsmuster zwischen der Auslassöffnung und dem Verbindungsanschluss zu schalten, der Rotor 22 um die Achse O1 in Drehung versetzt. Anschließend stehen durch das Anhalten der Drehung des Rotors 22 an einer Position, die dem gewünschten, festzulegenden Verbindungsmuster entspricht, die Auslassöffnung und der Verbindungsanschluss in einem Verbindungsmuster entsprechend der Halteposition des Rotors 22 miteinander in Verbindung.
Wie zuvor beschrieben ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Konfiguration derart, dass die Außenumfangsfläche des Rotors 22 und die Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 aus Harzmaterialien bestehen, die denselben Harz-Typ als eine Hauptkomponente enthalten.
Da das erste Harzmaterial, welches die Außenumfangsfläche des Rotors 22 bildet, und das zweite Harzmaterial, welches die Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 bildet, denselben Harz-Typ als Hauptkomponente enthalten, besteht ein geringer Unterschied bei den thermischen Eigenschaften wie etwa bei einem linearen Ausdehnungskoeffizienten.
Folglich kann gemäß der zuvor beschriebenen Konfiguration, wenn sich die Abmessungen des Rotors 22 und des Gleitrings 131 infolge einer Temperaturänderung verändern, da der Unterschied bei der Abmessungsänderung infolge der Ausdehnung und des Zusammenziehens eines jeden Harzmaterials gering ist, selbst dann, wenn sich die Abmessungen ändern, ein Zwischenraum, der zwischen der Außenumfangsfläche des Ventils und der Gleitfläche des Gleitrings gebildet wird, verringert werden, so dass die Menge eines Fluids, das aus dem Zwischenraum austritt, verringert werden kann.
Darüber hinaus besitzt gemäß der zuvor beschriebenen Konfiguration die Gleitfläche 141a einen hohen Verschleißkoeffizienten und verschleißt schnell im Vergleich zu Fällen, in denen die Außenumfangsfläche des Rotors 22 aus PPS und die Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 aus PTFE besteht. Daher kann selbst dann, wenn ein Abmessungsfehler an der Außenumfangsfläche des Rotors 22 oder der Gleitfläche 141a des Gleitrings 131 unmittelbar nach der Herstellung vorliegt, der Abmessungsfehler infolge des Verschleißens der Gleitfläche 141a verringert werden, so dass sich die Dichtfähigkeit verbessert.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auch diejenigen umfasst, bei denen verschiedene Modifizierungen der zuvor beschriebenen Ausführungsformen erfolgt sind, ohne den Erfindungsgedanken der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Z. B. wurde bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform eine Konfiguration beschrieben, bei der die Ventilvorrichtung 8 in dem Kühlsystem 1 des Motors 2 angebracht ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt, so dass die Ventilvorrichtung 8 auch in anderen Systemen installiert sein kann.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der das Kühlwasser, das in die Ventilvorrichtung 8 strömt, auf die Kühler-Strömungsbahn 11, die Erwärmungs-Strömungsbahn 12, die Luftaufbereitungs-Strömungsbahn 13 und die AGR-Strömungsbahn 14 verteilt wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt. Die Ventilvorrichtung 8 kann jede Konfiguration haben, solange sie das Kühlwasser, das in die Ventilvorrichtung 8 strömt, auf mindestens zwei Strömungsbahnen verteilt.
Darüber hinaus können die Anordnung, die Art, die Form, und dergleichen eines jeden Verbindungsanschlusses und der Auslassöffnungen in geeigneter Weise verändert werden.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde z. B. eine Konfiguration beschrieben, bei der die Einlassöffnungen, jeder der Verbindungsanschlüsse, und jede der Auslassöffnungen den rohrförmigen Ventilabschnitt 82 und das Gehäuse 21 jeweils in der Gehäuse-Radialrichtung durchdringen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt. Z. B. kann jeder der Verbindungsanschlüsse und jede der Auslassöffnungen den rohrförmigen Ventilabschnitt 82 und das Gehäuse 21 jeweils in der Gehäuse-Axialrichtung durchdringen.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, bei dem das Vibrationsschweißen zum Verbinden des Ausströmanschlusses und des Anschlussstücks verwendet wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt, wobei verschiedene Schweißverfahren (Ultraschallschweißen oder dergleichen), Verkleben, oder dergleichen verwendet werden können.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der sowohl der rohrförmige Dichtungsabschnitt 101 auch als die Dichtungswand als der erste Begrenzungsabschnitt fungiert, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt. D.h. die Dichtungswand und der erste Begrenzungsabschnitt können separat ausgebildet sein.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurden eine Konfiguration, bei der die Halterung 134 so angeordnet ist, dass sie in der Anschluss-Axialrichtung bezüglich des Erwärmungsanschlussstücks 82 getrennt werden kann, und eine Konfiguration beschrieben, bei der die Halterung so angeordnet ist, dass sie in der Anschluss-Axialrichtung bezüglich sowohl des Erwärmungsanschlusses 56 als auch des Erwärmungsanschlussstücks 62 getrennt werden kann, wobei die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfigurationen beschränkt ist. D.h. dass die Halterung 134 trennbar in dem Erwärmungsanschluss 56 oder dem Erwärmungsanschlussstück 62 angeordnet ist. In diesem Fall kann die Halterung 134 nur in dem Erwärmungsanschluss 56 trennbar angeordnet sein (kann mit dem Erwärmungsanschlussstück 62 in Kontakt kommen). Darüber hinaus können die Halterung 134 und der Erwärmungsanschluss 56 und/oder das Erwärmungsanschlussstück 62 so angeordnet sein, dass sie in der Anschluss-Radialrichtung getrennt werden können.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde eine Konfiguration beschrieben, bei der das Ventil der Rotor 22 ist, der eine zylindrische Form hat, und der Rotor 22 drehbar in dem Gehäuse-Hauptkörper 25 aufgenommen ist, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt.
Das Ventil kann ein anderes Ventil mit einer Form sein, das von einer zylindrischen Form verschieden ist. Beispiele anderer Ventile umfassen einen Rotor mit einer kugelförmigen Form oder dergleichen und ein Gleitelement. Das Gleitelement ist z. B. ein plattenförmiges Ventil, in dem ein Verbindungsanschluss ausgebildet ist, der mit der Auslassöffnung in Verbindung steht. Das Gleitelement ist in dem Gehäuse-Hauptkörper 25 aufgenommen und so eingerichtet, dass es in dem Gehäuse-Hauptkörper 25 gleitbeweglich ist. Bei der Gleitbewegung des Gleitelements stehen, wenn mindestens Abschnitte der Auslassöffnung und des Verbindungsanschlusses einander überlappen, die Auslassöffnung und der Verbindungsanschluss miteinander über den Gleitring in Verbindung.
Wenn eine Konfiguration verwendet wird, bei der ein Gleitelement anstatt des Rotors 22 verwendet wird, ist das Gleitelement vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min oder weniger gleitbeweglich, und vorzugsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 2 m/min oder weniger gleitbeweglich. Des Weiteren ist der Flächendruck, der zwischen der Außenfläche des Gleitelements und der Gleitfläche des Gleitrings zum Zeitpunkt der Gleitbewegung des Gleitelements wirkt, vorzugsweise 1 MPa oder weniger.
Weiterhin können die Bauteile der zuvor beschriebenen Ausführungsform in geeigneter Weise durch bereits bekannte Bauelemente ersetzt werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können die zuvor beschriebenen modifizierten Beispiele in geeigneter Weise kombiniert werden.
[Beispiele]
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher beschrieben, wobei jedoch die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
(Beispiel 1)
Ein Rotor 22 (Ventil) und ein Gleitring 131 wurden durch das folgende Verfahren hergestellt. Unter Verwendung des Rotors 22 und des Gleitrings 131 wurde eine Ventilvorrichtung mit derselben Konfiguration wie die Ventilvorrichtung 8 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform hergestellt.
Das folgende Harzmaterial A1 wurde als ein erstes Harzmaterial verwendet und ein Rotor-Hauptkörper 72 wurde bezüglich eines inneren Wellenabschnitts 73 durch Insert-Molding bzw. durch Umspritzen gebildet, um den Rotor 22 herzustellen.
Harzmaterial A1: ein Harzmaterial, das PPS als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 2 × 10^-5 / K).
Das folgende Harzmaterial A2 wurde als ein zweites Harzmaterial im Spritzgussverfahren hergestellt, um den Gleitring 131 herzustellen.
Harzmaterial A2: ein Harzmaterial, das PPS als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 4 × 10^-5 / K).
(Beispiel 2)
Eine Ventilvorrichtung wurde auf dieselbe Art und Weise in dem Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das erste Harzmaterial durch das folgende Harzmaterial B1 und das zweite Harzmaterial durch das folgende Harzmaterial B2 ersetzt wurde.
Harzmaterial B1: ein Harzmaterial, das PEEK als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 5 × 10^-5 / K).
Harzmaterial B2: ein Harzmaterial, das PEEK als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 3 × 10^-5 / K).
(Beispiel 3)
Eine Ventilvorrichtung wurde auf dieselbe Art und Weise wie in dem Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das erste Harzmaterial durch das folgende Harzmaterial C1 und das zweite Harzmaterial durch das folgende Harzmaterial C2 ersetzt wurde.
Harzmaterial C1: ein Harzmaterial, das PA66 als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 3 × 10^-5 / K).
Harzmaterial C2: ein Harzmaterial, das PA6 als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 7,5 × 10^-5 / K).
(Vergleichsbeispiel 1)
Eine Ventilvorrichtung wurde auf dieselbe Art und Weise wie in dem Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das erste Harzmaterial durch das folgende Harzmaterial D1 und das zweite Harzmaterial durch das folgende Harzmaterial D2 ersetzt wurde.
Harzmaterial D1: ein Harzmaterial, das PPS als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 2 × 10^-5 / K).
Harzmaterial D2: ein Harzmaterial, das PTFE als eine Hauptkomponente des Harzes enthält (linearer Ausdehnungskoeffizient: 10 × 10^-5 / K).
(Auswertung der Kriechfestigkeit)
Für die Ventilvorrichtungen der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels 1 wurde die Kriecheigenschaft gemäß ASTM D621 unter den Bedingungen eines Flächendrucks von 13,7 MPa, bei Raumtemperatur und über 24 Stunden ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
<Auswertungskriterien>

A: Die Kriecheigenschaft betrug 1 % oder weniger.
B: Die Kriecheigenschaft betrug mehr als 1 % und nicht mehr als 10%.
C: Die Kriecheigenschaft überstieg 10%.

(Auswertung des Unterschieds bei den linearen Ausdehnungskoeffizienten)
Die Verhältniswerte (%) der linearen Ausdehnungskoeffizienten (/ K) des zweiten Harzmaterials bezüglich der linearen Ausdehnungskoeffizienten (/ K) des ersten Harzmaterials, die in den Beispielen 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurden, wurden durch das folgende Kriterium berechnet und ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
<Auswertungskriterien>

A: Der zuvor genannte Verhältniswert betrug 50 % oder mehr und 200 % oder weniger.
B: Der zuvor genannte Verhältniswert betrug 40 % oder mehr und weniger als 50 %, oder mehr als 200% und 250% oder weniger.
C: Der zuvor genannte Verhältniswert betrug weniger als 40 %, oder mehr als 250 %.

(Auswertung der Austrittsmenge)
Für die Ventilvorrichtungen des Beispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 1 wurde die Austrittsmenge von Kühlwasser (11LLC, hergestellt durch Honda Motor Co., Ltd., Konzentration: 50 ± 2%) bei 25°C oder bei 80°C mit dem folgenden Verfahren gemessen. Die Umgebungstemperatur war dieselbe wie die der Kühlwassertemperatur.

(1) Strömungsbahnen, die mit einem Ventil bereitgestellt wurden, wurden jeweils mit dem Kühler-Anschlussstück 42, dem Erwärmungsanschlussstück 62, dem Luftaufbereitungsstück-Anschlussstück 68, und dem AGR-Anschlussstück 52 der Ventilvorrichtung 8 verbunden, wobei sämtliche dieser Strömungsbahnen geschlossen waren.
(2) Die Drehposition des Rotors 22 der Ventilvorrichtung 8 wurde auf eine Position derart festgelegt, dass jeweils der Kühler-Verbindungsanschluss 95, der Erwärmungs-Verbindungsanschluss 96 und der Luftaufbereitungs-Verbindungsanschluss 97 des Rotors 22 den Gleitring 131 nicht überlappen.
(3) Ein Druckbehälter, der das Kühlwasser speichert, und ein Einströmanschluss 37 der Ventilvorrichtung 8 wurden durch eine Strömungsbahn verbunden, die mit einem Ventil ausgestattet ist. Luft wurde dem Druckbehälter zugeführt, und das Kühlwasser wurde mit Luftdruck beaufschlagt. Folglich wurde das Kühlwasser in dem Druckbehälter dem Einströmanschluss 37 zugeführt, wobei das Innere des Gehäuses 21 mit Druck beaufschlagt wurde.
(4) Das Ventil der Strömungsbahn, die mit dem Anschlussstück (dem Erwärmungsanschlussstück 62 bei diesem Beispiel) an der Stelle verbunden ist, an der die Austrittsmenge gemessen wurde, wurde geöffnet, und die Anschlussseite an der Stelle, an der die Austrittsmenge gemessen wurde, wurde zur Umgebung geöffnet. Während schrittweise die Druckluft erhöht wurde, wurde die Menge des Kühlmittels, das aus der Strömungsbahn herausströmt, mithilfe einer elektronischen Waage gemessen, wobei der gemessene Wert als die Austrittsmenge genommen wurde.

Die Ergebnisse sind in 8 gezeigt. 8 ist eine Kennlinie, in der die horizontale Achse den Differenzdruck (kPa) zwischen dem Strömungskanal 91 des Gehäuse-Hauptkörpers 25 und der Innenseite des Gleitrings 131 darstellt, und die vertikale Achse die Austrittsmenge (L / min) darstellt. In 8 sind „PPS_25°C“ und „PPS_80°C“ die Ergebnisse des Beispiels 1, wenn die Kühlwassertemperaturen 25°C bzw. 80°C betrugen, und „PTFE_25°C“ und „PTFE_80°C“ sind die Ergebnisse des Vergleichsbeispiels 1, wenn die Kühlwassertemperaturen 25°C bzw. 80°C betrugen.

Darüber hinaus ist ein Verhältniswert der Austrittsmenge (L / min) bei einer Kühlwassertemperatur von 80°C bezüglich der Austrittsmenge (L / min) bei einer Kühlwassertemperatur von 25°C (im Folgenden auch als „Verhältnis der Änderung der Austrittsmenge“) (%), wenn der Differenzdruck 300 kPa beträgt, in Tabelle 2 gezeigt. [Tabelle 1]

	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Vergleichsbeispiel 1
Erstes Harz (Ventil)	PPS	PEEK	PA66	PPS
Zweites Harz (Gleitring)	PPS	PEEK	PA6	PTFE
Kriecheigenschaft	A	A	B	C
Unterschied bei linearem Ausdehnungskoeffizienten	A	A	B	C

[Tabelle 2]

		Beispiel 1	Vergleichsbeispiel 1
Zweites Harz (Gleitring)		PPS	PTFE
Austrittsmenge, wenn Differenzdruck 300 kPa [L/min] ist	25°C	0,012	0,278
Austrittsmenge, wenn Differenzdruck 300 kPa [L/min] ist	80°C	0,018	0,800
Änderungsverhältnis der Austrittsmenge [%]		150	288

Wie in Tabelle 1 gezeigt war im Vergleich mit der Ventilvorrichtung des Vergleichsbeispiels 1 bei den Ventilvorrichtungen der Beispiele 1 bis 3 die Kriechfestigkeit ausgezeichnet, wobei der Unterschied bei den linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem ersten Harzmaterial und dem zweiten Harzmaterial gering war.
Wie in 8 und Tabelle 2 gezeigt wurde bei den Ventilvorrichtungen der Beispiele 1 bis 3 im Vergleich mit der Ventilvorrichtung des Vergleichsbeispiels 1 der Austritt von Kühlwasser unterdrückt. Darüber hinaus konnte eine geringe Änderung der Austrittsmenge infolge der Veränderungen bei der Kühlwassertemperatur oder Veränderungen des Differenzdrucks festgestellt werden.
[Gewerbliche Anwendbarkeit]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Ventilvorrichtung bereitzustellen, die eine geeignete Kühlungssteuerung mit einer kompakten Antriebseinheit ermöglicht, bei der eine Abnahme der Dichtfähigkeit infolge einer Temperaturänderung unterdrückt wird.
Bezugszeichenliste

8:: Ventilvorrichtung
21:: Gehäuse
22:: Rotor (Ventil)
41:: Kühleranschluss (Ausströmanschluss)
41b:: Kühler-Auslassöffnung (Auslassöffnung)
42:: Kühleranschlussstück (Anschlussstück)
56:: Erwärmungsanschluss (Ausströmanschluss)
56a:: Erwärmungs-Auslassöffnung (Auslassöffnung)
62:: Erwärmungsanschlussstück (Anschlussstück)
66:: Luftaufbereitungsanschluss (Ausströmanschluss)
66a:: Luftaufbereitungs-Auslassöffnung (Auslassöffnung)
68:: Luftaufbereitungsanschlussstück (Anschlussstück)
95:: Kühler-Verbindungsanschluss (Verbindungsanschluss)
96:: Erwärmungs-Verbindungsanschluss (Verbindungsanschluss)
97:: Luftaufbereitungs-Verbindungsanschluss (Verbindungsanschluss)
101:: rohrförmiger Dichtabschnitt (Dichtungswand, erster Begrenzungsabschnitt)
126:: zweiter Grat-Aufnahmeabschnitt (Grat-Aufnahmeabschnitt)
131:: Gleitring
132:: Vorspannelement
133:: Dichtungsring
134:: Halterung
141:: Großdurchmesserabschnitt
141a:: Gleitfläche
142:: Kleindurchmesserabschnitt
143:: Stufenfläche (Stirnfläche)
151:: rohrförmiger Halteabschnitt
152:: Halterungs-Flanschabschnitt
153:: Begrenzungsabschnitt (zweiter Begrenzungsabschnitt)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017184802 [0002]

Claims

Ventilvorrichtung mit: einem Gehäuse, das einen Ausströmanschluss aufweist, in dem eine Fluid-Auslassöffnung in einer ersten Richtung ausgebildet ist; einem Anschlussstück, das mit einer Öffnungs-Endfläche der Auslassöffnung in dem Ausströmanschluss verbunden ist; einem Ventil, das in dem Gehäuse derart aufgenommen ist, dass es dreh- oder gleitbeweglich ist, und in dem ein Verbindungsanschluss, der mit der Auslassöffnung in Verbindung stehen kann, ausgebildet ist; und einem Gleitring, der eine Gleitfläche zum Gleiten an einer Außenfläche des Ventils aufweist, während er in dem Ausströmanschluss aufgenommen ist, und der die Auslassöffnung mit dem Verbindungsanschluss gemäß einer Drehposition oder einer Gleitposition des Ventils in Verbindung bringt, wobei mindestens die Außenfläche des Ventils ein erstes Harzmaterial aufweist, das ein erstes Harz als eine Hauptkomponente enthält, wobei mindestens die Gleitfläche des Gleitrings ein zweites Harzmaterial aufweist, das ein zweites Harz als eine Hauptkomponente enthält, und wobei das erste und das zweite Harz von demselben Harz-Typ sind.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren einen Dichtungsring aufweist, der zwischen einer Innenumfangsfläche des Ausströmanschlusses und einer Aussenfläche des Gleitrings angeordnet ist, wobei der Gleitring aufweist: einen Kleindurchmesserabschnitt, der die Außenfläche aufweist, auf der der Dichtungsring gleitet; und einen Großdurchmesserabschnitt, der auf einer Seite des Ventils in der ersten Richtung bezüglich des Kleindurchmesserabschnitts angeordnet ist und der im Durchmesser bezüglich des Kleindurchmesserabschnitts vergrößert ist; wobei eine Fläche des Großdurchmesserabschnitts, die dem Ventil in der ersten Richtung gegenüber liegt, die Gleitfläche bildet, wobei eine Fläche des Großdurchmesserabschnitts, die einer gegenüber liegenden Seite des Ventils in der ersten Richtung zugewandt ist, eine Stirnfläche bildet, die dem Dichtungsring in der ersten Richtung zugewandt ist, und wobei ein Flächenbereich der Gleichfläche größer als ein Flächenbereich der Stirnfläche ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Gleitgeschwindigkeit der Gleitfläche bezüglich der Außenfläche, wenn das Ventil in Drehung versetzt ist oder gleitet, 3 m/min oder weniger beträgt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Flächendruck, der zwischen der Außenfläche und der Gleitfläche wirkt, wenn das Ventil in Drehung versetzt ist oder gleitet, 1 MPa oder weniger beträgt.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein linearer Ausdehnungskoeffizient des zweiten Harzmaterials zwischen 40 bis 250 % bezüglich eines linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Harzmaterials beträgt.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Harz und das zweite Harz Polyphenylensulfide, Polyetheretherketone oder Polyamide sind.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Harz und das zweite Harz beides Polyphenylensulfide sind.