DE112018005161T5

DE112018005161T5 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE112018005161T5
Application number: DE112018005161.7T
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Moritani; Yushi Tsuzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2020-06-25
Also published as: JP6933066B2; JP2019052707A; WO2019054393A1

Abstract

Eine Ventilvorrichtung umfasst ein Ventilgehäuse (10), welches einen Kommunikationsraum (110) in Verbindung mit einer Mehrzahl von Strömungspfaden umfasst, und ein Ventilelement (20, 40, 50, 60, 70), welches derart konfiguriert ist, dass dieses an einem Randabschnitt (17) einer Öffnung eines bestimmten Strömungspfades aus der Mehrzahl von Strömungspfaden, der zwischen dem Kommunikationsraum und dem bestimmten Strömungspfad ausgebildet ist, anliegt, um die Verbindung zwischen dem bestimmten Strömungspfad und dem Kommunikationsraum zu blockieren. Bei der Ventilvorrichtung nimmt für zumindest einen Abschnitt des Ventilelements eine Summe aus: einer Breite (Li11, Li12, Li13, Li21, Li22, Li23, Li31, Li32, Li33) eines radial äußeren Abschnitts (21, 41, 51) des Ventilelements in einer Richtung entlang einer Drehachse (RA20, RA40, RA50) des Ventilelements und einem Abstand (Ri221, Ri222, Ri223, Ri421, Ri422, Ri423, Ri521, Ri522, Ri523) von einem Punkt auf der Drehachse (RA20, RA60, RA70) des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand (225, 235, 625, 725) des Ventilelements entlang der Ventilschließ-Drehrichtung ab.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2017-177443 , die am 15. September 2017 eingereicht wurde, und nimmt deren Offenbarung hierin durch Inbezugnahme mit auf.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ventilvorrichtung.
Hintergrund
Herkömmlich ist ein Typ einer bekannten Ventilvorrichtung auf einem Fluidströmungspfad eines Fluids vorgesehen und ist in der Lage, die Strömung dieses Fluids zu steuern. Die Ventilvorrichtung besitzt ein Ventilgehäuse mit einem Strömungsdurchlass und ein drehbares Ventilelement im Ventilgehäuse. Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise eine Niederdruck-AGR-Vorrichtung, die ein Ventilgehäuse, das an einem Einlassdurchlass einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist, und ein Ventilelement, welches drehbar in einer zylindrischen Ventilkammer des Ventilgehäuses aufgenommen ist, umfasst.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP 2017-8870 A
Kurzfassung
In einer Niederdruck-AGR-Vorrichtung wird die Strömungsrate von Abgas, das von einer Verbrennungskraftmaschine ausgestoßen und zu der Einlass- bzw. Ansaugluft zurückgeführt wird, durch den Drehwinkel eines Ventilelements mit Bezug auf ein Ventilgehäuse gesteuert. Dieses Abgas enthält Feuchtigkeit, die je nach Umgebungsbedingungen gefrieren und das Ventilgehäuse am Ventilglied festhalten kann. Falls die Drehachse eines Dichtungsabschnitts des Ventilelements und die Drehachse des Ventilelements im Ventilgehäuse aufgrund einer Abweichung in der Gestalt des Ventilelements oder dessen Anordnung im Ventilgehäuse nicht koaxial zueinander sind, besteht aus diesem Grund eine Befürchtung, dass das Ventilelement nicht in der Lage sein kann, sich zu drehen.
Die vorliegende Offenbarung erfolgte im Hinblick auf die vorstehenden Punkte und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Ventilvorrichtung bereitzustellen, die einen Strömungspfad zuverlässig öffnen und schließen kann.
Die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Ventilgehäuse und ein Ventilelement.
Das Ventilgehäuse umfasst eine Mehrzahl von Strömungspfaden, durch die ein Fluid strömen kann, und einen Kommunikationsraum in Kommunikation mit der Mehrzahl von Strömungspfaden.
Das Ventilelement ist so vorgesehen, dass dieses relativ zum Ventilgehäuse drehbar ist. Wenn das Ventilelement mit einem Randabschnitt einer Öffnung eines Strömungspfades aus der Mehrzahl von Strömungspfaden in Anlage kommt bzw. gegen diesen stößt, blockiert dieses die Kommunikation zwischen dem einen Strömungspfad und dem Kommunikationsraum. Die Öffnung ist zwischen dem einen Strömungspfad und dem Kommunikationsraum ausgebildet.
In der Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung nimmt bei der Drehung des Ventilelements in einer Ventilschließ-Drehrichtung, so dass das Ventilelement aus einem Zustand, in dem dieses vom Randabschnitt der Öffnung getrennt ist, in einen Zustand wechselt, in dem dieses an dem Randabschnitt der Öffnung anliegt bzw. gegen diesen stößt, für zumindest einen Abschnitt des Ventilelements eine Summe aus einer Breite eines radial äußeren Abschnitts des Ventilelements in einer Richtung entlang einer Drehachse des Ventilelements und einem Abstand von einem Punkt auf der Drehachse des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand des Ventilelements entlang der Ventilschließ-Drehrichtung ab.
In der Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung nimmt für zumindest einen Abschnitt des Ventilelements eine Summe aus einer Breite eines radial äußeren Abschnitts des Ventilelements in einer Richtung entlang einer Drehachse des Ventilelements und einem Abstand von einem Punkt auf der Drehachse des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand des Ventilelements entlang der Ventilschließ-Drehrichtung ab. Entsprechend bewegt sich das Ventilelement auch dann, wenn zwischen dem Ventilelement und dem Ventilgehäuse Eis gebildet wird, welches das Ventilelement am Ventilgehäuse festhält, wenn das Ventilelement an dem Randabschnitt der Öffnung anliegt, wenn das Ventilelement in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ventilschließ-Drehrichtung gedreht wird, in einer Richtung, in der sich dieses vom Eis trennt bzw. löst. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass das Ventilelement gedreht werden kann. Daher kann die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung den einen Strömungspfad mit dem Kommunikationsraum verbinden und somit den Strömungspfad zuverlässig öffnen und schließen.
Ferner wird gemäß der Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung die Breite zumindest eines Teils des radial äußeren Abschnitts des Ventilelements in einer Richtung entlang der Drehachse entlang der Ventilschließ-Drehrichtung schmaler. Entsprechend bewegt sich das Ventilelement auch dann, wenn Eis, welches das Ventilelement am Ventilgehäuse festhält, in jeder Richtung entlang der Drehachse des Ventilelements ausgebildet ist, wenn das Ventilelement an dem Randabschnitt der Öffnung anliegt, wenn das Ventilelement in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ventilschließ-Drehrichtung gedreht wird, in einer Richtung zum Trennen bzw. Lösen von dem Eis. Daher kann die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung das Ventilelement zuverlässig drehen, um den einen Strömungspfad mit dem Kommunikationsraum zu verbinden, und kann so den Strömungspfad zuverlässig öffnen und schließen.
Ferner wird gemäß der Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung zumindest für einen Teil des Ventilelements der Abstand von einem Punkt auf der Drehachse des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand des Ventilelements entlang der Ventilschließ-Drehrichtung kürzer. Entsprechend bewegt sich das Ventilelement selbst dann, wenn Eis, welches das Ventilelement am Ventilgehäuse festhält, auf der radial äußeren Seite des Ventilelements ausgebildet ist, wenn das Ventilelement an dem Randabschnitt der Öffnung anliegt, wenn das Ventilelement in einer Richtung entgegengesetzt zu der Ventilschließ-Drehrichtung gedreht wird, auch in einer Richtung zum Trennen von dem Eis. Daher kann die Ventilvorrichtung der vorliegenden Offenbarung das Ventilelement zuverlässig drehen, um den einen Strömungspfad mit dem Kommunikationsraum zu verbinden, und kann so den Strömungspfad zuverlässig öffnen und schließen.
Figurenliste
Die Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden, detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, ersichtlicher. In den Abbildungen sind:

1 eine schematische Abbildung eines Maschinensystems, auf das eine Ventilvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform angewendet wird;
2 eine Außenansicht der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
3 eine Ansicht entlang eines Pfeils III in 2;
4 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV von 3;
5 eine Querschnittsansicht, wenn der AGR-Durchlass und die Ventilkammer der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform miteinander in Verbindung stehen;
6 eine Querschnittsansicht, wenn der AGR-Durchlass und die Ventilkammer der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zueinander abgesperrt sind;
7 eine perspektivische Ansicht eines Zylinders, welcher in der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehen ist;
8 eine perspektivische Explosionsansicht, welche eine Beziehung zwischen einer Kombination aus einem Zylinder und einem Ventilelement in der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
9 eine Seitenansicht eines in der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfassten Ventilelements;
10 eine Draufsicht eines Ventilelements, welches in der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst ist;
11 eine schematische Abbildung, welche Eigenschaften der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
12 eine Seitenansicht eines in der Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform umfassten Ventilelements;
13 eine Seitenansicht eines in einer Ventilvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform umfassten Ventilelements;
14 eine Draufsicht eines in einer Ventilvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform umfassten Ventilelements;
15 eine Draufsicht eines in einer Ventilvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform umfassten Ventilelements;
16 eine schematische Abbildung, welche eine Beziehung zwischen einem Ventilelement und einem Zylinder, die in einer Ventilvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform vorgesehen sind, darstellt;
17 eine Seitenansicht eines in einer Ventilvorrichtung eines Vergleichsbeispiels umfassten Ventilelements;
18 eine Draufsicht eines Ventilelements, welches in einer Ventilvorrichtung eines Vergleichsbeispiels umfasst ist.

Detaillierte Beschreibung
Nachfolgend werden eine Mehrzahl von Ausführungsformen mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine Ventilvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 11 beschrieben. Die Ventilvorrichtung 1 wird auf ein Maschinensystem 90 angewendet, welches durch die Verbrennung von Kraftstoff eine Antriebskraft erzeugt.
Zunächst wird das Maschinensystem 90 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das Maschinensystem 90 umfasst eine Maschine 91, ein Einlass- bzw. Ansaugsystem 92, ein Abgassystem 93, einen Auflader 94, ein Abgasrückführungssystem 95 und dergleichen. Die Maschine 91 besitzt eine typische Struktur, bei welcher ein Kolben 912 in einem Zylinder 911 aufgenommen ist, um einen Brennraum 910 zu bilden.
Das Ansaugsystem 92 versorgt die Maschine 91 mit Außenluft. Das Ansaugsystem 92 umfasst ein Ansaugrohr 921, einen Ansaugkrümmer 922, einen Luftfilter 923, einen Zwischen- bzw. Ladeluftkühler 924, eine Drosselklappe 925 und dergleichen. Im Folgenden wird die der Maschine 91 zugeführte Luft als Ansaugluft bezeichnet.
Das Ansaugrohr 921 ist ein Rohr zur Führung der Ansaugluft hin zu der Brennkammer 910 und besitzt einen Ansaugdurchlass 920. Ein Ende des Ansaugrohrs 921 ist zur Außenluft hin offen und das andere Ende ist mit dem Ansaugkrümmer 922 verbunden.
Der Ansaugkrümmer 922 ist mit dem anderen Ende des Ansaugrohrs 921 und der Maschine 91 verbunden. Der Ansaugkrümmer 922 zweigt sich physisch in eine Anzahl von Durchlässen entsprechend der Anzahl von Zylindern 911 auf.
Der Luftfilter 923 entfernt Fremdstoffe aus der Luft, die aus der Atmosphäre aufgenommen wird.
Der Ladeluftkühler 924 kühlt die Ansaugluft, die vom Verdichter 941 des Aufladers 94 verdichtet und erwärmt wurde.
Die Drosselklappe 925 passt die Ansaugluftmenge zur Maschine 91 an. Die Drosselklappe 925 ist elektrisch mit einer elektronischen Steuerungseinheit (im Folgenden als „ECU“ bezeichnet) 96 verbunden.
Das Abgassystem 93 ist derart konfiguriert, dass dieses das Abgas von der Maschine 91 zur Außenluft abgibt. Das Abgassystem 93 umfasst ein Abgasrohr 931, einen Abgaskrümmer 932 und eine Abgasreinigungseinheit 933.
Das Abgasrohr 931 führt das Abgas von der Maschine 91 ins Freie und besitzt einen Abgasdurchlass 930.
Der Abgaskrümmer 932 ist mit einem Ende des Abgasrohrs 931 und mit der Maschine 91 verbunden. Der Abgaskrümmer 932 umfasst eine Mehrzahl von Durchlässen gleich der Anzahl von Zylindern 911, und diese Durchlässe gehen ineinander über.
Die Abgasreinigungseinheit 933 ist im Abgasrohr 931 vorgesehen. Die Abgasreinigungseinheit 933 zersetzt den im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoff und fängt Partikel auf.
Der Auflader 94 nutzt die Energie des Abgases, um die in die Brennkammer 910 verdichtete Ansaugluft durch Verdichten der Ansaugluft im Ansaugrohr 921 aufzuladen. Der Auflader 94 besitzt einen Verdichter 941, eine Turbine 942 und eine Welle 943.
Der Verdichter 941 ist im Ansaugdurchlass 920 zwischen dem Luftfilter 923 und dem Ladeluftkühler 924 angeordnet. Der Verdichter 941 ist in der Lage, Ansaugluft zu verdichten.
Die Turbine 942 ist im Abgasdurchlass 930 zwischen dem Abgaskrümmer 932 und der Abgasreinigungseinheit 933 angeordnet. Die Turbine 942 wird durch die Energie des Abgases rotierend angetrieben.
Die Welle 943 verbindet den Verdichter 941 mit der Turbine 942. Der Verdichter 941 und die Turbine 942 werden durch die Welle 943 synchron rotiert.
Das Abgasrückführungssystem 95 führt das Abgas nach dem Durchgang durch die Turbine 942 in den Ansaugdurchlass 920 zurück. Das in den Ansaugdurchlass 920 zurückgeführte Abgas wird der Brennkammer 910 zusammen mit der Luft, die den Luftfilter 923 durchlaufen hat, zugeführt. Das Abgasrückführungssystem 95 umfasst eine AGR-Leitung 951, einen AGR-Kühler 952 und die Ventilvorrichtung 1.
Die AGR-Leitung 951 verbindet das Abgasrohr 931 auf der Stromabwärtsseite der Abgasreinigungseinheit 933 mit dem Ansaugrohr 921 auf der Stromaufwärtsseite des Verdichters 941. Die AGR-Leitung 951 umfasst einen AGR-Durchlass 950, der das Abgas, welches die Turbine 942 durchlaufen hat, in die Luft vor der Verdichtung durch den Verdichter 941 zurückführt.
Der AGR-Kühler 952 ist in der AGR-Leitung 951 vorgesehen. Der AGR-Kühler 952 kühlt das den AGR-Durchlass 950 passierende Gas.
Die Ventilvorrichtung 1 ist an einer Stelle vorgesehen, an welcher die AGR-Leitung 951 und das Ansaugrohr 921 verbunden sind. Die Ventilvorrichtung 1 ist derart konfiguriert, dass diese die Strömungsrate des Gases, welches durch den AGR-Durchlass 950 in den Ansaugdurchlass 920 strömt, erhöht oder verringert. Die Ventilvorrichtung 1 ist elektrisch mit der ECU 96 verbunden.
Die ECU 96 umfasst einen Mikrocontroller mit einer CPU als eine Recheneinheit, einem RAM und einem ROM als Speichereinheiten und dergleichen. Die ECU 96 steuert den Betrieb der Drosselklappe 925 und der Ventilvorrichtung 1 gemäß dem Betriebszustand eines Fahrzeugs oder einer anderen Vorrichtung, auf welcher das Maschinensystem 90 montiert ist, und gemäß einer Eingabe eines Bedieners, der das Fahrzeug oder die Vorrichtung bedient.
Als nächstes wird eine detaillierte Konfiguration der Ventilvorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die 2 bis 10 beschrieben.
Bei der Ventilvorrichtung 1 handelt es sich um ein Drehventil, welches den Öffnungsgrad eines Fluiddurchlasses erhöhen oder verringern kann, indem ein zylindrisches Ventilelement rotierend angetrieben wird. Die Ventilvorrichtung 1 kann den Öffnungsgrad des AGR-Durchlasses 950 mit Bezug auf den Ansaugdurchlass 920 vergrößern oder verkleinern. Die Ventilvorrichtung 1 umfasst ein Ventilgehäuse 10, ein Ventilelement 20, einen oberen Schaft 25, einen unteren Schaft 26, eine Antriebseinheit 35, eine Getriebeeinheit 37 und dergleichen.
Das Ventilgehäuse 10 umfasst ein Gehäuse 111, eine Sensorabdeckung 112, eine Bodenabdeckung 113, ein zylindrisches Element 16, ein gehäuseseitiges Dichtungselement 17 entsprechend einem „Öffnungsrandabschnitt“ und dergleichen.
Das Gehäuse 111 ist aus einem Metallmaterial, wie Aluminium, ausgebildet, um das Ventilelement 20 aufzunehmen. Das Gehäuse 111 bildet einen Verbindungsabschnitt, an dem der Ansaugdurchlass 920 und der AGR-Durchlass 950 ineinander übergehen. Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, umfasst das Gehäuse 111 eine Ventilkammer 110 als ein „Kommunikationsraum“, einen stromaufwärtigen Strömungspfad 12 als ein „Strömungspfad“, einen stromabwärtigen Strömungspfad 13 als ein „Strömungspfad“ und einen Aufnahmeraum 14 als „ein bestimmter Strömungspfad“.
Die Ventilkammer 110 ist so ausgebildet, dass das Ventilelement 20 drehbar aufgenommen werden kann.
Der stromaufwärtige Strömungspfad 12 ist so ausgebildet, dass dieser mit der Ventilkammer 110 in Verbindung steht. Der stromaufwärtige Strömungspfad 12 steht in Verbindung mit dem Luftfilter 923.
Der stromabwärtige Strömungspfad 13 ist so ausgebildet, dass dieser mit der Ventilkammer 110 getrennt von dem stromaufwärtigen Strömungspfad 12 in Verbindung steht. Der stromabwärtige Strömungspfad 13 ist koaxial zum stromaufwärtigen Strömungspfad 12 ausgebildet. Der stromabwärtige Strömungspfad 13 steht in Verbindung mit dem Ladeluftkühler 924.
Der Aufnahmeraum 14 ist so ausgebildet, dass dieser mit der Ventilkammer 110 getrennt von dem stromaufwärtigen Strömungspfad 12 und dem stromabwärtigen Strömungspfad 13 in Verbindung steht. Der Aufnahmeraum 14 ist so ausgebildet, dass dieser das zylindrische Element 16 aufnimmt, an dem das gehäuseseitige Dichtungselement 17 montiert ist. Der Aufnahmeraum 14 steht mit dem AGR-Durchlass 950 in Verbindung.
Wie in 4 gezeigt ist, besitzt das Gehäuse 111 einen Wandkörper 114, welcher die Ventilkammer 110 bildet. Der Wandkörper 114 besitzt ein Durchgangsloch 101, durch welches der obere Schaft 25 eingeführt ist. In einer Innenwand des Wandkörpers 114, welche das Durchgangsloch 101 bildet, sind ein Lager 102 und eine Öldichtung 103 vorgesehen. Das Lager 102 trägt den oberen Schaft 25 drehbar. Die Öldichtung 103 verhindert, dass das Gas in der Ventilkammer 110 über das Durchgangsloch 101 aus der Ventilkammer 110 ausströmt.
Die Sensorabdeckung 112 ist von dem Wandkörper 114 des Gehäuses 114 aus betrachtet auf der Seite entgegengesetzt zu der Ventilkammer 110 vorgesehen. Die Sensorabdeckung 112 bildet zusammen mit dem Gehäuse 111 einen Aufnahmeraum 370, der die Antriebseinheit 35, die Getriebeeinheit 37 und dergleichen aufnehmen kann.
Die Bodenabdeckung 113 ist auf der Gegenseite des Gehäuses 111 zu der Seite, auf welcher die Sensorabdeckung 112 vorgesehen ist, vorgesehen. Die Bodenabdeckung 113 bildet zusammen mit dem Gehäuse 111 die Ventilkammer 110. Die Bodenabdeckung 113 besitzt ein Durchgangsloch 104, in das der untere Schaft 26 eingeführt werden kann. An der Innenwand der Bodenabdeckung 113, die das Durchgangsloch 104 bildet, ist ein Lager 105 vorgesehen.
Das zylindrische Element 16 ist getrennt vom Gehäuse 111 vorgesehen. Das zylindrische Element 16 besitzt einen Flanschabschnitt 161, einen ersten Seitenwandabschnitt 162 und einen zweiten Seitenwandabschnitt 163. Das zylindrische Element 16 ist aus rostfreiem Stahl ausgebildet.
Der Flanschabschnitt 161 ist im Wesentlichen in einer ringförmigen Gestalt ausgebildet. Wenn das zylindrische Element 16 in dem Aufnahmeraum 14 aufgenommen ist, stößt der Flanschabschnitt 161 an einer Stufenfläche 141 an, die an der den Aufnahmeraum 14 bildenden Innenwand vorgesehen ist, wie in den 5 und 6 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird das zylindrische Element 16 am Gehäuse 111 fixiert, indem ein Ring 191 in das Gehäuse 111 eingepresst wird. Der Ring 191 drückt den Flanschabschnitt 161 über eine Wellenscheibe 192 gegen die Stufenfläche 141.
Der erste Seitenwandabschnitt 162 und der zweite Seitenwandabschnitt 163 sind so ausgebildet, dass sich diese entlang der axialen Richtung des Flanschabschnitts 161 ausgehend von der Endoberfläche des Flanschabschnitts 161, die an der Stufenfläche 141 anliegt, erstrecken. Der erste Seitenwandabschnitt 162 und der zweite Seitenwandabschnitt 163 sind so ausgebildet, dass diese die gleiche Gestalt wie ein Teil der Seitenwand eines Zylinders aufweisen. In der ersten Ausführungsform sind der erste Seitenwandabschnitt 162 und der zweite Seitenwandabschnitt 163 mit einem Mittelpunktswinkel von 180 Grad ausgebildet. Der erste Seitenwandabschnitt 162 ist so ausgebildet, dass dessen Höhe entlang der axialen Richtung des Flanschabschnitts 161 geringer ist als die Höhe des zweiten Seitenwandabschnitts 163 entlang der axialen Richtung des Flanschabschnitts 161.
Das gehäuseseitige Dichtungselement 17 umfasst einen ersten Abdeckungsabschnitt 171, einen ersten Dichtlippenabschnitt 172, einen zweiten Abdeckungsabschnitt 173 und einen zweiten Dichtlippenabschnitt 174. Das gehäuseseitige Dichtungselement 17 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Gestalt aus einem elastischen Material, wie Gummi, ausgebildet.
Der erste Abdeckungsabschnitt 171 ist so ausgebildet, dass dieser die radial innere Seite und die radial äußere Seite des ersten Seitenwandabschnitts 162 bedeckt und den Endabschnitt des ersten Seitenwandabschnitts 162 auf der Seite entgegengesetzt zu dem Flanschabschnitt 161 bedeckt.
Der erste Dichtlippenabschnitt 172 ist ein lippenförmiger Abschnitt, der vorgesehen ist, um das Ende des ersten Abdeckungsabschnitts 171 auf der dem Flanschabschnitt 161 gegenüberliegenden Seite zu bedecken. Wie in den 5, 6 und 7 gezeigt, ist der erste Dichtlippenabschnitt 172 so ausgebildet, dass dieser von dem ersten Seitenwandabschnitt 162 in einer Richtung nach radial außen, das heißt, in einer Richtung nach radial außerhalb des Flanschabschnitts 161, vorsteht, wenn der erste Abdeckungsabschnitt 171 so vorgesehen ist, dass dieser den ersten Seitenwandabschnitt 162 bedeckt.
Der zweite Abdeckungsabschnitt 173 ist so ausgebildet, dass dieser die radial innere Seite und die radial äußere Seite des zweiten Seitenwandabschnitts 163 bedeckt, den Endabschnitt des zweiten Seitenwandabschnitts 163 auf der dem Flanschabschnitt 161 gegenüberliegenden Seite bedeckt und die Endflächen der Abschnitte des zweiten Seitenwandabschnitts 163, die mit dem ersten Seitenwandabschnitt 162 verbunden sind, bedeckt. Wie in 7 gezeigt ist, besitzt der zweite Abdeckungsabschnitt 173 Dichtflächen 175 und 176, welche in die Umfangsrichtung des gehäuseseitigen Dichtungselements 17 weisen und so positioniert sind, dass diese die Endoberflächen der Abschnitte des zweiten Abdeckungsabschnitts 173, die mit dem ersten Seitenwandabschnitt 162 verbunden sind, bedecken. Die Dichtflächen 175 und 176 sind mit dem ersten Dichtlippenabschnitt 172 verbunden.
Der zweite Dichtlippenabschnitt 174 ist ein lippenförmiger Abschnitt, der so vorgesehen ist, dass dieser das Ende des zweiten Abdeckungsabschnitts 173 auf der dem Flanschabschnitt 161 gegenüberliegenden Seite bedeckt. Wie in 7 gezeigt ist, ist der zweite Dichtlippenabschnitt 174 so ausgebildet, dass dieser in einer Richtung nach radial innen von dem zweiten Seitenwandabschnitt 163, das heißt, in einer Richtung nach radial innerhalb des Flanschabschnitts 161, vorsteht, wenn der zweite Abdeckungsabschnitt 173 so vorgesehen ist, dass dieser den zweiten Seitenwandabschnitt 163 bedeckt. Der zweite Dichtlippenabschnitt 174 ist mit den Dichtflächen 175 und 176 verbunden.
Im Folgenden wird, wie in 7 gezeigt, ein Element, in dem das gehäuseseitige Dichtungselement 17 und das zylindrische Element 16 kombiniert sind, als ein zylindrischer Körper 15 bezeichnet.
Das Ventilelement 20 umfasst einen ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 als einen „radial äußeren Abschnitt des Ventilelements“, einen oberen Arm 22 und einen unteren Arm 23. Das Ventilelement 20 ist aus einem Harzmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit, beispielsweise Polyphenylensulfid, hergestellt. Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, ist das Ventilelement 20 in der Ventilkammer 110 aufgenommen und so angeordnet, dass dieses relativ zum Ventilgehäuse 10 drehbar ist (siehe den durchgehenden Pfeil R5 in 5 und den durchgehenden Pfeil R6 in 6). Die Richtung, in welcher das Ventilelement 20 ausgehend von dem Zustand von 5 in den Zustand von 6 rotiert, wird hier der Einfachheit halber als eine „AGR-Durchlass-Sperrrichtung“ oder eine „Ventilschließ-Drehrichtung“ bezeichnet. Ferner wird die Richtung, in welcher das Ventilelement 20 ausgehend von dem Zustand von 6 in den Zustand von 5 rotiert, als eine „AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung“ oder „eine der Ventilschließ-Drehrichtung entgegengesetzte Richtung“ bezeichnet.
Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 ist von der Drehachse RA20 des Ventilelements 20 aus betrachtet auf der radial äußeren Seite des Ventilelements 20 vorgesehen. Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 ist so ausgebildet, dass eine Außenwandoberfläche 211 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21, die an das gehäuseseitige Dichtungselement 17 anstoßen kann, die gleiche Gestalt aufweist wie ein Teil der radial äußeren Wandfläche eines Zylinders. Die Außenwandoberfläche 211 umfasst Dichtflächen 212 und 213 und Verbindungsdichtflächen 214 und 215, wie in den 5 und 6 gezeigt.
Die Dichtflächen 212 und 213 sind in der Außenwandoberfläche 211 so ausgebildet, dass diese in die Umfangsrichtung des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 weisen.
Die Dichtfläche 212 ist an der Außenwandoberfläche 211 so ausgebildet, dass diese in die AGR-Durchlass-Sperrrichtung weist. Die Dichtfläche 212 besitzt die gleiche Gestalt wie ein Teil der Innenwandfläche einer radial äußeren Seitenwand eines Zylinders. In der ersten Ausführungsform besitzt die Dichtfläche 212 eine halbzylindrische Gestalt mit einem Mittelpunktswinkel von 180 Grad. Die Dichtfläche 212 ist mit einem größeren Radius als der Radius der Dichtfläche 213 ausgebildet. Die Dichtfläche 212 ist so ausgebildet, dass diese mit dem ersten Dichtlippenabschnitt 172 in Kontakt kommen kann.
Die Dichtfläche 213 ist an der Außenwandoberfläche 211 so ausgebildet, dass diese in die AGR-Durchlass-Sperrrichtung weist. Die Dichtfläche 213 besitzt die gleiche Gestalt wie ein Teil der Außenwandoberfläche einer radial äußeren Seitenwand eines Zylinders. In der ersten Ausführungsform besitzt die Dichtfläche 213 eine halbzylindrische Gestalt mit einem Mittelpunktswinkel von 180 Grad. Die Dichtfläche 213 ist so ausgebildet, dass diese mit dem zweiten Dichtlippenabschnitt 174 in Kontakt kommen kann.
Eine virtuelle zylindrische Oberfläche einschließlich der Dichtfläche 212 ist koaxial zu einer virtuellen zylindrischen Oberfläche einschließlich der Dichtfläche 213. Die Mittelachse dieser virtuellen zylindrischen Oberflächen ist orthogonal zu der Drehachse RA20 des Ventilelements 20.
Die Verbindungsdichtflächen 214 und 215 sind an der Außenwandoberfläche 211 so ausgebildet, dass diese in die AGR-Durchlass-Sperrrichtung weisen. Die Verbindungsdichtflächen 214 und 215 sind orthogonal zu den Dichtflächen 212 und 213 ausgebildet. Die Normale der Verbindungsdichtflächen 214 und 215 kann so verschoben werden, dass diese orthogonal zur Drehachse RA20 des Ventilelements 20 verläuft.
Wie in 8 gezeigt ist, ist die Verbindungsdichtfläche 214 zum oberen Arm 22 hin an dem Punkt, an dem die Dichtfläche 212 und die Dichtfläche 213 miteinander verbunden sind, angeordnet. Die Verbindungsdichtfläche 214 ist so ausgebildet, dass diese an der Dichtfläche 175 anliegen kann.
Wie in 8 gezeigt ist, ist die Verbindungsdichtfläche 215 zum unteren Arm 23 hin an dem Punkt, an dem die Dichtfläche 212 und die Dichtfläche 213 miteinander verbunden sind, angeordnet. Die Verbindungsdichtfläche 215 ist so ausgebildet, dass diese an der Dichtfläche 176 anliegen kann.
In der ersten Ausführungsform ist der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 so ausgebildet, dass die Länge des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 in der Richtung entlang der Drehachse RA20 abnimmt, wenn man der AGR-Durchlass-Sperrrichtung folgt. Hier wird die Gestalt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 mit Bezug auf 9 beschrieben. 9 zeigt eine Seitenansicht des Ventilelements 20. In 9 ist die Drehrichtung, wenn das Ventilelement 20 am Ventilgehäuse 10 montiert ist, mit durchgehenden Pfeilen angegeben.
Wie in 9 gezeigt ist, besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 insbesondere einen Endabschnitt 216, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung befindet, mit einer Länge Li11 in der Richtung der Drehachse RA20. Ferner besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 einen Endabschnitt 217, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung befindet, mit einer Länge Li12 in der Richtung der Drehachse RA20. Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 ist so ausgebildet, dass die Länge Li11 kürzer ist als die Länge Li12. Zusätzlich besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 einen Zwischenabschnitt 218, der äquidistant bzw. in gleichem Abstand von sowohl dem Endabschnitt 216 als auch dem Endabschnitt 217 angeordnet ist. Der Zwischenabschnitt 218 besitzt eine Länge Li13 in der Richtung der Drehachse RA20. Die Länge Li13 ist länger als die Länge Li11 des Endabschnitts 216 und kürzer als die Länge Li12 des Endabschnitts 217. In der ersten Ausführungsform ist die folgende Gleichung (1) für die Längen Li11, Li12 und Li13 erfüllt. $Li12 - Li13 = Li13 - Li11$
In der ersten Ausführungsform sind Werte auf der linken und rechten Seite der Gleichung (1) relativ klein.
Der obere Arm 22 des Ventilelements 20 umfasst einen Randabschnitt 225, der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 verbunden ist. Der Randabschnitt 225 entspricht einem „radial äußeren Randabschnitt des Ventilelements“. Zusätzlich umfasst der untere Arm 23 des Ventilelements 20 einen Randabschnitt 235, der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 verbunden ist. Der Randabschnitt 235 entspricht einem „radial äußeren Randabschnitt des Ventilelements“. In der in 9 gezeigten Seitenansicht sind die Randabschnitte 225, 235 linear ausgebildet.
Wenn das Ventilelement 20 in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung rotiert und in den in 5 gezeigten Zustand übergeht, wird der stromaufwärtige Strömungspfad 12 gegenüber der Ventilkammer 110 so weit wie möglich gedrosselt, während der AGR-Durchlass 950 in Verbindung mit dem Aufnahmeraum 14 gegenüber der Ventilkammer 110 so weit wie möglich geöffnet wird.
Wenn das Ventilelement 20 in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung rotiert und in den in 6 gezeigten Zustand übergeht, stößt der erste Dichtlippenabschnitt 172 gegen die Dichtfläche 212 und der zweite Dichtlippenabschnitt 174 stößt gegen die Dichtfläche 213. Ferner stoßen die Dichtflächen 175 und 176 gegen die Verbindungsdichtflächen 214 bzw. 215. Folglich wird der stromaufwärtige Strömungspfad 12 gegenüber der Ventilkammer 110 so weit wie möglich geöffnet, während die Ventilkammer 110 und der AGR-Durchlass 950 zueinander abgesperrt sind.
In der ersten Ausführungsform kann durch Steuern des Drehwinkels des Ventilelements 20 der Öffnungsgrad des Ansaugdurchlasses 920 zusammen mit dem Öffnungsgrad des AGR-Durchlasses 950 mit Bezug auf den Ansaugdurchlass 920 erhöht oder verringert werden. Entsprechend kann die Größe des Unterdrucks im Ansaugdurchlass 920 gesteuert werden. Beispielsweise kann anstelle der Verwendung des in der Maschine 91 erzeugten Unterdrucks die in den Ansaugdurchlass 920 strömende Abgasmenge durch Steuern des Drehwinkels des Ventilelements 20 gesteuert werden.
Der obere Arm 22 ist an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 entlang der Richtung der Drehachse RA20 vorgesehen, und insbesondere an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 vorgesehen, der näher an der Sensorabdeckung 112 liegt. Der obere Arm 22 besitzt einen oberen Verbindungsabschnitt 221 und einen oberen Befestigungsabschnitt 222.
Der obere Verbindungsabschnitt 221 ist an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 in Richtung der Sensorabdeckung 112 vorgesehen. Wie in den 4 und 8 gezeigt ist, ist der obere Verbindungsabschnitt 221 so ausgebildet, dass eine Außenwandoberfläche 223 mit Bezug auf die Drehachse RA20 geneigt ist. Insbesondere ist der obere Verbindungsabschnitt 221 so ausgebildet, dass dieser entlang einer Richtung von einem Endabschnitt näher an dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 zu einem Endabschnitt näher an dem oberen Befestigungsabschnitt 222 hin zu der Drehachse RA20 geneigt ist. Ein wasserabweisender Film ist auf der Außenwandoberfläche 223 ausgebildet.
Der obere Befestigungsabschnitt 222 ist ein Abschnitt, der so ausgebildet ist, dass sich dieser in einer Richtung von einem Endabschnitt des oberen Verbindungsabschnitts 221 entgegengesetzt zu der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 verbundenen Seite in Richtung der Drehachse RA20 des Ventilelements 20 erstreckt. Mit anderen Worten, der obere Befestigungsabschnitt 222 erstreckt sich in der radialen Richtung des im Wesentlichen zylindrischen Ventilelements 20 nach innen. Der obere Befestigungsabschnitt 222 besitzt ein Durchgangsloch 224, in das der obere Schaft 25 eingepresst ist. Das Durchgangsloch 224 ist an einem Endabschnitt des oberen Befestigungsabschnitts 222 entgegengesetzt zu der mit dem oberen Verbindungsabschnitt 221 verbundenen Seite ausgebildet.
In 4 sind der Einfachheit halber eine Grenzlinie zwischen dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 und dem oberen Verbindungsabschnitt 221 sowie eine Grenzlinie zwischen dem oberen Verbindungsabschnitt 221 und dem oberen Befestigungsabschnitt 222 durch die Zwei-Punkt-Strichlinien VL11 bzw. VL12 gekennzeichnet.
Der untere Arm 23 ist an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 entlang der Richtung der Drehachse RA20 vorgesehen, und insbesondere an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 vorgesehen, der näher an der Bodenabdeckung 113 liegt. Der untere Arm 23 besitzt einen unteren Verbindungsabschnitt 231 und einen unteren Befestigungsabschnitt 232.
Der untere Verbindungsabschnitt 231 ist an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 in Richtung der Bodenabdeckung 113 vorgesehen. Wie in 4 gezeigt ist, ist der untere Verbindungsabschnitt 231 so ausgebildet, dass eine Außenwandoberfläche 233 mit Bezug auf die Drehachse RA20 geneigt ist. Der untere Verbindungsabschnitt 231 ist insbesondere so ausgebildet, dass dieser entlang einer Richtung von einem Endabschnitt näher an dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 zu einem Endabschnitt näher an dem unteren Befestigungsabschnitt 232 hin zu der Drehachse RA20 geneigt ist. Auf der Außenwandoberfläche 233 ist ein wasserabweisender Film ausgebildet.
Der untere Befestigungsabschnitt 232 ist ein Abschnitt, der so ausgebildet ist, dass sich dieser von einem Endabschnitt des unteren Verbindungsabschnitts 231 entgegengesetzt zu der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 verbundenen Seite in einer Richtung nach radial innen des Ventilelements 20 erstreckt. Der untere Befestigungsabschnitt 232 besitzt ein Durchgangsloch 234, in das der untere Schaft 26 eingepresst ist. Das Durchgangsloch 234 ist an einem Endabschnitt des unteren Befestigungsabschnitts 232 entgegengesetzt zu der mit dem unteren Verbindungsabschnitt 231 verbundenen Seite ausgebildet.
In 4 sind der Einfachheit halber eine Grenzlinie zwischen dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 und dem unteren Verbindungsabschnitt 231 sowie eine Grenzlinie zwischen dem unteren Verbindungsabschnitt 231 und dem unteren Befestigungsabschnitt 232 durch die Zwei-Punkt-Strichlinien VL13 bzw. VL14 gekennzeichnet.
In der ersten Ausführungsform sind der obere Arm 22 und der untere Arm 23 so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 20 entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung abnimmt. Hier wird die Gestalt des oberen Arms 22 unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. 10 ist eine Draufsicht auf das am Ventilgehäuse 10 montierte Ventilelement 20 von der Seite der Sensorabdeckung 112 aus betrachtet. In 10 wird die Drehrichtung, wenn das Ventilelement 20 am Ventilgehäuse 10 montiert ist, mit durchgehenden Pfeilen angezeigt. Hier wird nur die Gestalt des oberen Arms 22 beschrieben, der untere Arm 23 besitzt jedoch die gleiche Gestalt. In 10 ist der radiale Maßstab des Ventilelements 20 geändert, um die Gestalt des oberen Arms 22 leicht verständlich zu machen.
Bei dem Ventilelement 20 ist der obere Arm 22 so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 20 je weiter in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung umso kürzer ist. Insbesondere wird, wie in 10 gezeigt ist, ein Punkt P25 als auf der Drehachse RA20 liegend definiert. In 10 überlappt ein Randabschnitt 225 des oberen Arms 22 mit der Außenwandoberfläche 211 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 (Kurve 225 in 10).
In diesem Fall ist der obere Arm 22 so gestaltet, dass der Abstand Ri221 kürzer ist als der Abstand Ri222, wie in 10 gezeigt ist. Hier wird der Abstand Ri221 zwischen einem Punkt P226 auf dem Randabschnitt 225, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung liegt, und dem Punkt P25 gemessen. Außerdem wird der Abstand Ri222 zwischen einem Punkt P227 auf dem Randabschnitt 225, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung liegt, und dem Punkt P25 gemessen. Außerdem ist, wie in 10 gezeigt ist, der Abstand Ri223 länger als der Abstand Ri221 und kürzer als der Abstand Ri222. Hier wird der Abstand Ri223 zwischen einem Punkt P228 auf dem Randabschnitt 225 und dem Punkt P25 gemessen. Der Punkt P228 ist so definiert, dass dieser den gleichen Mittelpunktswinkel α1 zu dem Punkt P226 und zu dem Punkt P227 aufweist. In der ersten Ausführungsform wird die folgende Gleichung (2) für die Abstände Ri221, Ri222 und Ri223 erfüllt. $Ri 222 - Ri 223 = Ri 223 - Ri 221$
Bei dem Ventilelement 20 sind der Randabschnitt 225 und der Randabschnitt 235 in der in 10 gezeigten Draufsicht in einer gekrümmten Gestalt ausgebildet.
In 10 ist eine virtuelle Linie VL10 durch eine Reihe von Punkten mit dem gleichen Abstand wie der Abstand Ri222 von dem Punkt P25 aus definiert.
Der obere Schaft 25 ist ein im Wesentlichen stabförmiges Element aus rostfreiem Stahl. Der obere Schaft 25 ist integral bzw. einstückig mit dem Ventilelement 20 vorgesehen, so dass dieser zusammen mit dem Ventilelement 20 drehbar ist, indem dieser an dem oberen Befestigungsabschnitt 222 befestigt ist. Wie in 4 gezeigt, ist der obere Schaft 25 so ausgebildet, dass sich dieser von dem Endabschnitt des oberen Arms 22 auf der Drehachse RA20 in einer Richtung weg von dem unteren Schaft 26 erstreckt. Der obere Schaft 25 ist in das Durchgangsloch 101 des Gehäuses 111 eingesetzt und durch das Lager 102 drehbar gelagert, während dieser durch die Öldichtung 103 eingeführt ist.
Der untere Schaft 26 ist ein im Wesentlichen stabförmiges Element aus rostfreiem Stahl. Der untere Schaft 26 ist einstückig mit dem Ventilelement 20 vorgesehen, so dass dieser zusammen mit dem Ventilelement 20 drehbar ist, indem dieser am unteren Befestigungsabschnitt 232 befestigt ist. Wie in 4 gezeigt ist, ist der untere Schaft 26 so ausgebildet, dass sich dieser von dem Endabschnitt des unteren Arms 23 auf der Drehachse RA20 in einer Richtung weg von dem oberen Arm 22 erstreckt. Der untere Schaft 26 ist in das Durchgangsloch 104 der Bodenabdeckung 113 eingesetzt und durch ein Lager 105 drehbar gelagert. Der untere Schaft 26 ist derart vorgesehen, dass dessen Drehachse koaxial zur Drehachse des oberen Schafts 25 verläuft.
Die Antriebseinheit 35 kann beispielsweise ein DC-Motor sein, der eine Schleifkontaktstruktur zwischen einer Bürste und einem Kommutator aufweist. Die Antriebseinheit 35 ist über einen im Ventilgehäuse 10 enthaltenen Konnektor 115 elektrisch mit der ECU 96 verbunden. Die Antriebseinheit 35 erzeugt eine Antriebskraft, welche das Ventilelement 20 unter der Steuerung der ECU 96 drehen kann.
Die Getriebeeinheit 37 verfügt über eine Mehrzahl von Zahnrädern. Die Getriebeeinheit 37 ist derart konfiguriert, dass dieses das Drehmoment der Antriebseinheit 35 entsprechend einem Übersetzungsverhältnis verstärkt und das verstärkte Drehmoment auf den oberen Schaft 25 überträgt. Die Getriebeeinheit 37 umfasst ein Ritzel 371, ein Zwischenreduktionszahnrad 372, ein Zahnrad mit kleinem Durchmesser 373 und ein Ventilzahnrad 374.
Das Ritzel 371 ist an der Abtriebswelle der Antriebseinheit 35 angebracht.
Das Zwischenreduktionszahnrad 372 steht mit dem Ritzel 371 in Eingriff.
Das Zahnrad 373 mit kleinem Durchmesser ist auf einer zentralen Welle gelagert, die sich dieses mit dem Zwischenreduktionszahnrad 372 teilt, und rotiert integral mit dem Zwischenreduktionszahnrad 372.
Das Ventilzahnrad 374 ist für einen Eingriff mit dem Zahnrad 373 mit kleinem Durchmesser vorgesehen. Das Ventilzahnrad 374 kann beispielsweise einen größeren Außendurchmesser aufweisen als der obere Schaft 25, und rotiert integral mit dem oberen Schaft 25. Eine Rückstellfeder 39 ist zwischen dem Ventilzahnrad 374 und dem Gehäuse 111 vorgesehen, um das Ventilelement 20 vorzuspannen, um das Ventilelement 20 in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung zu rotieren.
Die Erfassungseinheit 38 umfasst einen Magneten 381 und einen Hall-IC 382.
Der Magnet 381 ist am Ventilzahnrad 374 fixiert und rotiert zusammen mit dem oberen Schaft 25 und dem Ventilzahnrad 374.
Der Hall-IC 382 ist auf der Sensorabdeckung 112 vorgesehen. Der Hall-IC 382 gibt über den Konnektor 115 ein elektrisches Signal an die ECU 96 entsprechend der Magnetflussdichte des vom Magneten 381 erzeugten Magnetfeldes aus. Die ECU 96 führt eine Feedback- bzw. Rückkopplungssteuerung des Bestromungsbetrags der Antriebseinheit 35 durch, so dass der von der Erfassungseinheit 38 erfasste Drehwinkel des Ventilelements 20 mit einem Sollwert übereinstimmt. Zu beachten ist, dass dieser Sollwert des Drehwinkels entsprechend dem Betriebszustand des Maschinensystems 90 eingestellt ist.
Bevor die Effekte der Ventilvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben werden, wird hier die Gestalt eines Ventilelements 80 beschrieben, das in der Ventilvorrichtung eines in den 17, 18 gezeigten Vergleichsbeispiels vorgesehen ist. Das Ventilelement 80 besitzt einen ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 81, der an ein gehäuseseitiges Dichtungselement stoßen kann, das in der Ventilvorrichtung des Vergleichsbeispiels vorgesehen ist. In gleicher Art und Weise wie die Ventilvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 81 eine Mehrzahl von Dichtflächen und ist so ausgebildet, dass dieser die gleiche Gestalt aufweist wie ein Teil der radial äußeren Wandfläche eines Zylinders.
Im Ventilelement 80 ist der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 81 so ausgebildet, dass die Länge des Ventilelements 80 in der Richtung entlang der Drehachse RA80 in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung zunimmt. Wie in 17 gezeigt ist, besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 81 insbesondere einen Endabschnitt 816, der auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung positioniert ist, mit einer Länge Lo81 entlang der Richtung der Drehachse RA80, und einen Endabschnitt, der auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung positioniert ist, mit einer Länge Lo82 entlang der Richtung der Drehachse RA80. Die Länge Lo81 ist länger als die Länge Lo82. Zusätzlich besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 81 einen Zwischenabschnitt 818, der in einem gleichen Abstand von sowohl dem Endabschnitt 816 als auch dem Endabschnitt 817 positioniert ist, mit einer Länge Lo83 in der Richtung der Drehachse RA80. Die Länge Lo83 ist kürzer als die Länge Lo81 des Endabschnitts 816 und länger als die Länge Lo82 des Endabschnitts 817.
Wie in 18, einer Draufsicht auf das Ventilelement 80, gezeigt, ist beim Ventilelement 80 der Ventilvorrichtung des Vergleichsbeispiels ein oberer Arm 82 des Ventilelements 80 so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 80 entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung konstant ist.
Insbesondere wird, wie in 18 gezeigt ist, ein Punkt P85 als auf der Drehachse RA80 liegend definiert. Zusätzlich wird ein Randabschnitt 825 (Kurve 825 in 18) als der Abschnitt des oberen Arms 82 definiert, der mit einer radial äußeren Wandfläche des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 81 entlang der Richtung der Drehachse RA80 überlappt.
In diesem Fall ist der obere Arm 82, wie in 18 gezeigt ist, so gestaltet, dass der Abstand Ro821 gleich dem Abstand Ro822 ist. Hier wird der Abstand Ro821 zwischen einem Punkt P826 auf dem Randabschnitt 825, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung liegt, und dem Punkt P85 gemessen. Ferner wird der Abstand Ro822 zwischen einem Punkt P827 auf dem Randabschnitt 825, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung liegt, und dem Punkt P85 gemessen. Wie in 18 gezeigt ist, entspricht der Abstand Ro823 auch den Abständen Ro821, Ro822. Hier wird der Abstand Ro823 zwischen einem Punkt P828 auf dem Randabschnitt 825 und dem Punkt P85 gemessen. Der Punkt P828 ist so definiert, dass dieser den gleichen Mittelpunktswinkel a2 zu dem Punkt P826 und zu dem Punkt P827 aufweist.
In der Ventilvorrichtung des Vergleichsbeispiels kann, wenn das Ventilelement 80 und das Ventilgehäuse miteinander in Kontakt stehen und der AGR-Durchlass und die Ventilkammer abgesperrt sind, falls im Gas enthaltenes Wasser erstarrt, Eis am Ventilelement 80 haften (beispielsweise in den Bereichen der Zwei-Punkt-Strichlinien A82 und A83 in 17 und dem Bereich der Zwei-Punkt- Strichlinie A81 in 18). Wenn Eis an dem Ventilelement 80 und dem Ventilgehäuse haftet, verhindert das Eis, dass das Ventilelement 80 in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung rotiert.
(a) 11 zeigt eine schematische Abbildung eines in der Ventilvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen Ventilelements 20. In 11 ist die Gestalt des mit dem oberen Schaft 25 und dem unteren Schaft 26 versehenen Ventilelements 20 vereinfacht. Ferner sind die Endabschnitte des Ventilelements 80 in Richtung der AGR-Durchlass-Sperrrichtung und in Richtung der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung gezeigt. In 11 ist die Außengestalt des Endabschnitts des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung durch einen Punkt P25 auf der Drehachse RA20, einen Punkt P11, einen Punkt P12, einen Punkt P13, einen Punkt P14 und einen Punkt P35 auf der Drehachse RA20 gezeigt. In diesem Fall besitzt der Endabschnitt des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung eine Breite Li11 in der Richtung entlang der Drehachse RA20 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21. Ferner entspricht der Abstand von den Punkten P25, P35 auf der Drehachse RA20 zum Randabschnitt 225 dem Abstand Ri221 für den Endabschnitt des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung. Ferner ist die Außengestalt des Endabschnitts des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung durch den Punkt P25 auf der Drehachse RA20, einen Punkt P21, einen Punkt P22, einen Punkt P23, einen Punkt P24 und den Punkt P35 auf der Drehachse RA20 gezeigt. In diesem Fall besitzt der Endabschnitt des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung eine Breite Li12 in der Richtung entlang der Drehachse RA20 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21. Ferner entspricht der Abstand von den Punkten P25, P35 auf der Drehachse RA20 zu dem Randabschnitt 225 dem Abstand Ri222 für den Endabschnitt des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung.
Wie vorstehend beschrieben ist, nimmt die Summe der Breite des Ventilelements 20 in der Richtung entlang der Drehachse RA20 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 und der Abstände von den Punkten P25, P35 des Ventilelements 20 auf der Drehachse RA20 zu den radial äußeren Randabschnitten 225, 235 des Ventilelements 20 in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung ab. Daher wird die Außengestalt des Ventilelements 20 entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung kleiner, wie durch in 11 gezeigte weiße Pfeile S21, S22 und S23 gezeigt ist. Entsprechend bewegt sich das Ventilelement 20 selbst dann, wenn zwischen dem Ventilelement 20 und dem Ventilgehäuse 10 Eis gebildet ist, welches das Ventilelement 20 an dem Ventilgehäuse 10 festhält, wenn der AGR-Durchlass 950 und die Ventilkammer 110 abgesperrt sind, wenn das Ventilelement 20 in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung rotiert wird, auch in einer Richtung zum Trennen von dem Eis. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Ventilelement 20 rotiert werden kann. Daher kann die Ventilvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform den Ansaugdurchlass 920 zuverlässig mit dem AGR-Durchlass 950 verbinden.
(b) Bei der Ventilvorrichtung 1 ist der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 so ausgebildet, dass die Länge des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 in der Richtung entlang der Drehachse RA20 abnimmt, wenn man der AGR-Durchlass-Sperrrichtung folgt. Wenn das Ventilelement 20 in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung rotiert, bewegt sich das Ventilelement 20 daher in einer Richtung zum Trennen bzw. Lösen von dem Eis, das in einer oder beiden Richtungen entlang der Drehachse RA20 des Ventilelements 20 anhaftet (beispielsweise die Bereiche A22 und A23 in 9). Folglich wird die Bewegung des Ventilelements 20 nicht durch das Eis behindert. Daher kann die Ventilvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Ventilelement 20 zuverlässig drehen, ohne durch Eis beeinträchtigt zu werden, welches entlang der Richtung der Drehachse RA20 des Ventilelements 20 anhaftet.
(c) Ferner ist in der Ventilvorrichtung 1 der obere Arm 22 so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 20 je weiter entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung umso kürzer ist. Wenn das Ventilelement 20 in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung rotiert, bewegt sich das Ventilelement 20 daher in einer Richtung zum Lösen von dem am Ventilelement 20 anhaftenden Eis (beispielsweise der Bereich A21 in 10). Folglich wird die Bewegung des Ventilelements 20 durch das Eis nicht behindert. Daher kann die Ventilvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Ventilelement 20 zuverlässig drehen, ohne durch Eis, welches an der radial äußeren Seite des Ventilelements 20 anhaftet, beeinträchtigt zu werden.
(d) Die Werte auf der linken und rechten Seite von Gleichung (1) sind relativ klein. Das heißt, die Neigung des Randabschnitts 225 des oberen Arms 22, der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 verbunden ist, mit Bezug auf die Drehrichtung des Ventilelements 20 ist relativ klein bzw. gering. Da an dem Ventilelement 20 anhaftendes Eis durch Scherung gegenüber dem Ventilelement 20 gelöst werden kann, kann die Haftung zwischen dem Ventilelement 20 und dem Ventilgehäuse 10 durch Eis aufgrund dessen durch ein relativ geringes Rotationsmoment gelöst werden.
(e) Der Randabschnitt 225 des oberen Arms 22 ist so ausgebildet, dass die Beziehung von Gleichung (1) erfüllt ist. Das heißt, das Ventilelement 20 ist so ausgebildet, dass sich die Länge des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 in der Richtung entlang der Drehachse RA20 mit einer konstanten Rate ändert. Dies macht die Gestalt des Ventilelements 20 relativ einfach, so dass das Ventilelement 20 relativ leicht hergestellt werden kann.
(f) Auf den Außenwandoberflächen 223 und 233, wo Eis anhaften kann, ist ein wasserabweisender Film ausgebildet. Dies erschwert das Anhaften von im Abgas enthaltener Feuchtigkeit, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass in den Bereichen A21, A22, A23 und dergleichen Eis ausgebildet wird. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass das Ventilelement 20 und das Ventilgehäuse 10 aufgrund von Eis aneinander haften, so dass das Ventilelement 20 zuverlässig gedreht werden kann, wenn das Ventilelement 20 in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung gedreht werden soll.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Ventilvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf 13 erläutert. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Gestalt des Ventilelements. In der folgenden Erörterung werden im Wesentlichen identische Abschnitte, die mit denen der ersten Ausführungsform im Wesentlichen identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht redundant beschrieben.
Die Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ein Ventilgehäuse 10, ein Ventilelement 40, einen oberen Schaft 25, einen unteren Schaft 26, eine Antriebseinheit 35, eine Getriebeeinheit 37 und dergleichen.
Das Ventilelement 40 umfasst einen ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 41 als einen „radial äußeren Abschnitt des Ventilelements“, einen oberen Arm 22 und einen unteren Arm 23. Das Ventilelement 40 ist aus einem Harzmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit, beispielsweise Polyphenylensulfid, ausgebildet. Das Ventilelement 40 ist in der Ventilkammer 110 aufgenommen und so vorgesehen, dass dieses relativ zu dem Ventilgehäuse 10 drehbar ist.
Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41 ist von der Drehachse RA40 des Ventilelements 40 aus betrachtet auf der radial äußeren Seite des Ventilelements 40 vorgesehen. Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41 ist so ausgebildet, dass eine Außenwandoberfläche 411 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 41, die an das gehäuseseitige Dichtungselement 17 stoßen kann, die gleiche Gestalt aufweist wie ein Teil der radial äußeren Wandfläche eines Zylinders. Wie in 12 gezeigt ist, umfasst die Außenwandoberfläche 411 Dichtflächen 412, 413 und Verbindungsdichtflächen 414, 415. Die Positionen und Gestaltungen der Dichtflächen 412, 413 und der Verbindungsdichtflächen 414, 415 sind die gleichen wie bei den Dichtflächen 212, 213 und den Verbindungsdichtflächen 214, 215 der ersten Ausführungsform.
In der zweiten Ausführungsform ist der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41 so ausgebildet, dass die Länge des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 41 in der Richtung entlang der Drehachse RA40 abnimmt, wenn man der AGR-Durchlass-Sperrrichtung folgt.
Insbesondere besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41, wie in 12, einer Seitenansicht des Ventilelements 40, gezeigt ist, einen Endabschnitt 416, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung befindet, mit einer Länge Li21 in der Richtung der Drehachse RA40. Ferner besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41 einen Endabschnitt 417, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung befindet, mit einer Länge Li22 in der Richtung der Drehachse RA40. Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41 ist so ausgebildet, dass die Länge Li21 kürzer ist als die Länge Li22. Zusätzlich besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41 einen Zwischenabschnitt 418, der äquidistant bzw. in gleichem Abstand von sowohl dem Endabschnitt 416 als auch dem Endabschnitt 417 angeordnet ist. Der Zwischenabschnitt 418 besitzt eine Länge Li23 in der Richtung der Drehachse RA40. Die Länge Li23 ist länger als die Länge Li21 des Endabschnitts 416 und kürzer als die Länge Li22 des Endabschnitts 417. In der zweiten Ausführungsform ist die folgende Gleichung (3) für die Längen Li21, Li22 und Li23 erfüllt. $Li22 - Li23 < Li23 - Li21$
Der obere Arm 22 des Ventilelements 40 umfasst einen Randabschnitt 225, der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 41 verbunden ist. Zusätzlich umfasst der untere Arm 23 des Ventilelements 40 einen Randabschnitt 235, der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 41 verbunden ist. In 12 sind die Randabschnitte 225, 235 in einer gekrümmten Gestalt ausgebildet.
Bei der Ventilvorrichtung der zweiten Ausführungsform ist der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 41 so ausgebildet, dass die Länge des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 41 in der Richtung entlang der Drehachse RA40 abnimmt, wenn man der AGR-Durchlass-Sperrrichtung folgt. Somit besitzt die zweite Ausführungsform die Effekte (a) bis (c) und (f) der ersten Ausführungsform.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist auf den beiden Seiten des Zwischenabschnitts 418 die Änderungsrate der Länge entlang der Richtung der Drehachse RA40 von dem Zwischenabschnitt 418 hin zu dem Endabschnitt 416, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung befindet, größer als die Änderungsrate der Länge entlang der Richtung der Drehachse RA40 vom Zwischenabschnitt 418 hin zum Endabschnitt 417, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung befindet. Anhaftendes Eis zwischen dem Zwischenabschnitt 418 und dem Endabschnitt 417 kann daher durch Scheren gelöst werden, und anhaftendes Eis zwischen dem Zwischenabschnitt 418 und dem Endabschnitt 416 kann durch Ziehen gelöst werden. In dieser Hinsicht wird durch eine relative Vergrößerung der Längenänderung entlang der Richtung der Drehachse RA40 vom Zwischenabschnitt 418 zum Endabschnitt 416 die Größe des Ventilelements 40 reduziert, während die Haftung an Eis zuverlässig gelöst werden kann.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Ventilvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Gestalt des Ventilelements. In der folgenden Erörterung werden im Wesentlichen identische Abschnitte, die mit denen der ersten Ausführungsform im Wesentlichen identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht redundant beschrieben.
Die Ventilvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform umfasst ein Ventilgehäuse 10, ein Ventilelement 50, einen oberen Schaft 25, einen unteren Schaft 26, eine Antriebseinheit 35, eine Getriebeeinheit 37 und dergleichen.
Das Ventilelement 50 umfasst einen ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 51 als einen „radial äußeren Abschnitt des Ventilelements“, einen oberen Arm 22 und einen unteren Arm 23. Das Ventilelement 50 ist aus einem Harzmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit, beispielsweise Polyphenylensulfid, hergestellt. Das Ventilelement 50 ist in der Ventilkammer 110 aufgenommen und so vorgesehen, dass dieses mit Bezug auf das Ventilgehäuse 10 drehbar ist.
Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 ist von der Drehachse RA40 des Ventilelements 50 aus betrachtet auf der radial äußeren Seite des Ventilelements 50 vorgesehen. Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 ist so ausgebildet, dass eine Außenwandoberfläche 511 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 51, die an das gehäuseseitige Dichtungselement 17 stoßen kann, die gleiche Gestalt aufweist wie ein Teil der radial äußeren Wandfläche eines Zylinders. Wie in 13 gezeigt ist, umfasst die Außenwandoberfläche 511 Dichtflächen 512 und 513 und Verbindungsdichtflächen 514 und 515. Die Positionen und Gestaltungen der Dichtflächen 512, 513 und der Verbindungsdichtflächen 514, 515 sind die gleichen wie diese der Dichtflächen 212, 213 und der Verbindungsdichtflächen 214, 215 der ersten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform ist der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 so ausgebildet, dass die Länge des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 51 in der Richtung entlang der Drehachse RA50 abnimmt, wenn man der AGR-Durchlass-Sperrrichtung folgt.
Insbesondere besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51, wie in 13, einer Seitenansicht des Ventilelements 50, gezeigt ist, einen Endabschnitt 516, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung befindet, mit einer Länge Li31 in der Richtung der Drehachse RA50. Ferner besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 einen Endabschnitt 517, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung befindet, mit einer Länge Li32 in der Richtung der Drehachse RA50. Der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 ist so ausgebildet, dass die Länge Li31 kürzer ist als die Länge Li32. Zusätzlich besitzt der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 einen Zwischenabschnitt 518, der äquidistant bzw. in gleichem Abstand von sowohl dem Endabschnitt 516 als auch dem Endabschnitt 517 angeordnet ist. Der Zwischenabschnitt 518 besitzt eine Länge Li33 in der Richtung der Drehachse RA50. Die Länge Li33 ist länger als die Länge Li31 des Endabschnitts 516 und kürzer als die Länge Li32 des Endabschnitts 517.
Bei dem Ventilelement 50 umfasst der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 Abschnitte mit einer konstanten Länge in der Richtung der Drehachse RA50, beispielsweise Bereiche A51 und A52, die in 13 gezeigt sind. Infolgedessen umfasst der obere Arm 22 des Ventilelements 50 einen Randabschnitt 225, der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 51 verbunden ist, der untere Arm 23 des Ventilelements 50 umfasst einen Randabschnitt 235, der mit dem ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 51 verbunden ist, und wie in 13 gezeigt ist, sind die Randabschnitte 225, 235 in einer gestuften Gestalt ausgebildet.
Bei der Ventilvorrichtung der dritten Ausführungsform ist der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 51 so ausgebildet, dass die Länge des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 51 in der Richtung entlang der Drehachse RA40 abnimmt, wenn man der AGR-Durchlass-Sperrrichtung folgt. Somit erhält die dritte Ausführungsform die Effekte (a) bis (c) der ersten Ausführungsform.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform sind der Randabschnitt 52 auf der Seite des oberen Arms 22 und der Randabschnitt 53 auf der Seite des unteren Arms 23 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 51 in einer gestuften Gestalt ausgebildet. Dadurch kann der Freiheitsgrad der Drosselcharakteristika bei der Drosselung der durch den Ansaugdurchlass 920 strömenden Ansaugluft verbessert werden.
(Vierte Ausführungsform)
Eine Ventilvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Gestalt des Ventilelements. In der folgenden Erörterung werden im Wesentlichen identische Abschnitte, die im Wesentlichen identisch zu denen der ersten Ausführungsform sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht redundant beschrieben.
Die Ventilvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform umfasst ein Ventilgehäuse 10, ein Ventilelement 60, einen oberen Schaft 25, einen unteren Schaft 26, eine Antriebseinheit 35, eine Getriebeeinheit 37 und dergleichen.
Das Ventilelement 60 besitzt einen ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21, einen oberen Arm 62 und einen unteren Arm. Das Ventilelement 60 ist aus einem Harzmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit, beispielsweise Polyphenylensulfid, hergestellt. Das Ventilelement 60 ist in der Ventilkammer 110 aufgenommen und so vorgesehen, dass dieses mit Bezug auf das Ventilgehäuse 10 drehbar ist.
Der obere Arm 62 ist an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 entlang der Richtung der Drehachse, und insbesondere an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 näher an der Sensorabdeckung 112 vorgesehen. Auf der Außenwandoberfläche des oberen Arms 62 ist ein wasserabweisender Film ausgebildet. Der obere Arm 62 besitzt ein Durchgangsloch 624, in das der obere Schaft 25 eingepresst ist.
In der vierten Ausführungsform sind der obere Arm 62 und der untere Arm so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 60 entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung abnimmt. Wie in 14 gezeigt ist, ist insbesondere ein Punkt P65 als auf der Drehachse des Ventilelements 60 liegend definiert. Zusätzlich ist ein Randabschnitt 625 (Kurve 625 in 14) als der Abschnitt des oberen Arms 62 definiert, der mit der Außenwandoberfläche 211 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 entlang der Richtung der Drehachse RA60 überlappt. Der Randabschnitt 625 entspricht einem „radial äußeren Randabschnitt des Ventilelements“.
In diesem Fall ist der obere Arm 62 so gestaltet, dass der Abstand Ri421 kürzer ist als der Abstand Ri422, wie in 14 gezeigt ist. Hier wird der Abstand Ri421 zwischen einem Punkt P626 auf dem Randabschnitt 625, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung liegt, und dem Punkt P65 gemessen. Ferner wird der Abstand Ri422 zwischen einem Punkt P627 auf dem Randabschnitt 625, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung liegt, und dem Punkt P65 gemessen. Ferner ist, wie in 14 gezeigt ist, der Abstand Ri423 länger als der Abstand Ri421 und kürzer als der Abstand Ri422. Hier wird der Abstand Ri423 zwischen einem Punkt P628 auf dem Randabschnitt 625 und dem Punkt P65 gemessen. Der Punkt P628 ist so definiert, dass dieser einen gleichen Mittelpunktswinkel a4 zu dem Punkt P626 und zu dem Punkt P627 aufweist. In der vierten Ausführungsform wird die folgende Gleichung (4) für die Abstände Ri421, Ri422 und Ri423 erfüllt. $Ri 422 - Ri 423 < Ri 423 - Ri 421$
Das heißt, wie in 14 gezeigt, ist die Gestalt des Randes 625 so, dass der Abschnitt auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung näher an der Drehachse des Ventilelements liegt als die Gestalt des Randabschnitts 225 der ersten Ausführungsform.
In 14 ist eine virtuelle Linie VL30 durch eine Reihe von Punkten im gleichen Abstand wie der Abstand Ri422 ausgehend von dem Punkt P65 definiert. Obwohl hier nicht gezeigt, besitzt der untere Arm des Ventilelements 60 eine ähnliche Gestalt.
Bei der Ventilvorrichtung der vierten Ausführungsform sind der obere Arm 62 und der untere Arm so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 60 entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung abnimmt. Die vierte Ausführungsform weist somit die Effekte (a) bis (c) und (f) der ersten Ausführungsform auf.
Ferner ist bei der Ventilvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Abschnitt des oberen Arms 62, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung befindet, näher an der Drehachse des Ventilelements angeordnet als der Abschnitt des oberen Arms 22, der sich auf der Seite der AGR-Durchlass-Sperrrichtung für die Ventilvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform befindet. Entsprechend wird beim Formen des Ventilelements 60 der Fluss des Harzes verbessert, so dass die Gestalt des Ventilelements 60 in eine gewünschte Gestalt gebracht werden kann.
(Fünfte Ausführungsform)
Nachfolgend wird eine Ventilvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Gestalt des Ventilelements. In der folgenden Erörterung werden im Wesentlichen identische Abschnitte, die im Wesentlichen identisch zu denen der ersten Ausführungsform sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht redundant beschrieben.
Die Ventilvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform umfasst ein Ventilgehäuse 10, ein Ventilelement 70, einen oberen Schaft 25, einen unteren Schaft 26, eine Antriebseinheit 35, eine Getriebeeinheit 37 und dergleichen.
Das Ventilelement 70 besitzt einen oberen Arm 72, einen unteren Arm und einen ventilelementseitigen Dichtungsabschnitt 21 als einen „Teil des Ventilelements“ und einen „ventilelementseitigen Anlageabschnitt“. Das Ventilelement 70 ist aus einem Harzmaterial mit hoher Wärmebeständigkeit, beispielsweise Polyphenylensulfid, hergestellt. Das Ventilelement 70 ist in der Ventilkammer 110 aufgenommen und so vorgesehen, dass dieses relativ zum Ventilgehäuse 10 drehbar ist.
Der obere Arm 72 ist an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 entlang der Richtung der Drehachse R70, und insbesondere an einem Endabschnitt des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 näher an der Sensorabdeckung 112 vorgesehen. Ein wasserabweisender Film ist auf der Außenwandoberfläche des oberen Arms 72 ausgebildet. Der obere Arm 72 besitzt ein Durchgangsloch 724, in das der obere Schaft 25 eingepresst ist.
In der fünften Ausführungsform sind der obere Arm 72 und der untere Arm so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 70 entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung abnimmt. Insbesondere wird, wie in 15 gezeigt ist, ein Punkt P75 als auf der Drehachse RA70 liegend definiert. Zusätzlich wird ein Randabschnitt 725 (Kurve 725 in 15) als der Abschnitt des oberen Arms 72 definiert, der mit der Außenwandoberfläche 211 des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts 21 entlang der Richtung der Drehachse RA70 überlappt. Der Randabschnitt 725 entspricht einem „radial äußeren Randabschnitt des Ventilelements“.
In diesem Fall ist der obere Arm 72 so gestaltet, dass der Abstand Ri521 kürzer ist als der Abstand Ri522, wie in 15 gezeigt ist. Hier wird der Abstand Ri521 zwischen einem Punkt P726 auf dem Randabschnitt 725, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung liegt, und dem Punkt P75 gemessen. Ferner wird der Abstand Ri522 zwischen einem Punkt P727 auf dem Randabschnitt 725, der am weitesten in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung liegt, und dem Punkt P75 gemessen. Ferner ist, wie in 15 gezeigt ist, der Abstand Ri523 länger als der Abstand Ri521 und kürzer als der Abstand Ri522. Hier wird der Abstand Ri523 zwischen einem Punkt P728 auf dem Randabschnitt 725 und dem Punkt P75 gemessen. Der Punkt P728 ist so definiert, dass dieser einen gleichen Mittelpunktswinkel a5 zu dem Punkt P726 und zu dem Punkt P727 aufweist.
In 15 ist eine virtuelle Linie VL50 durch eine Reihe von Punkten mit dem gleichen Abstand wie der Abstand Ri522 von dem Punkt P75 definiert. Obwohl hier nicht gezeigt, besitzt der untere Arm des Ventilelements 70 eine ähnliche Gestalt.
Bei dem Ventilelement 70 weist der Rand 725 des oberen Arms 72 eine Gestalt auf, bei der eine Mehrzahl von geraden Linien hintereinander verbunden sind. Das heißt, der ventilelementseitige Dichtungsabschnitt 21 des Ventilelements 70 besitzt eine Mehrzahl von flachen Oberflächen.
Bei der Ventilvorrichtung der fünften Ausführungsform sind der obere Arm 72 und der untere Arm so ausgebildet, dass die radiale Länge des Ventilelements 70 entlang der AGR-Durchlass-Sperrrichtung abnimmt. Die fünfte Ausführungsform weist somit die Effekte (a) bis (c) und (f) der ersten Ausführungsform auf.
Bei der Ventilvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform sind der Randabschnitt 725 des oberen Arms 72 auf der Randabschnittsseite und der Randabschnitt des unteren Arms auf der Seite des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts in einer Gestalt ausgebildet, bei welcher eine Mehrzahl von geraden Linien verbunden sind. Dadurch kann der Freiheitsgrad der Drosselcharakteristika bei der Drosselung der durch den Ansaugdurchlass 920 strömenden Ansaugluft verbessert werden.
(Sechste Ausführungsform)
Als nächstes wird eine Ventilvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in der Positionsbeziehung zwischen dem Ventilglied und dem gehäuseseitigen Dichtungselement. In der folgenden Erörterung werden im Wesentlichen identische Teile, die im Wesentlichen identisch zu denen der ersten Ausführungsform sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht redundant beschrieben.
16 zeigt eine teilweise vergrößerte Ansicht der Ventilvorrichtung 6 gemäß der sechsten Ausführungsform. 16 ist eine Querschnittsansicht, welche die Umgebung des Ventilelements 20 und des gehäuseseitigen Dichtungselements 17 der Ventilvorrichtung 6 in einem Zustand zeigt, in dem das Ventilelement 20 und das gehäuseseitige Dichtungselement 17 miteinander in Kontakt stehen. 16 zeigt einen durchgezogenen Pfeil, welcher die vertikale Richtung bei der Ventilvorrichtung 6 anzeigt.
Wenn in der Ventilvorrichtung 6 das Ventilelement 20 und das gehäuseseitige Dichtungselement 17 miteinander in Kontakt stehen, sind das Ventilelement 20 und das gehäuseseitige Dichtungselement 17 an der Stelle vorgesehen, an welcher die AGR-Leitung 951 und das Ansaugrohr 921 miteinander verbunden sind, um die folgende Positionsbeziehung aufzuweisen.
Das heißt, der Randabschnitt 201 des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung, der als ein „Randabschnitt des Ventilelements auf der Seite entgegengesetzt zu der Ventilschließ-Drehrichtung“ vorliegt, befindet sich ausgehend von einer Spitze 177 des ersten Dichtlippenabschnitts 172 des gehäuseseitigen Dichtungselements 17 betrachtet in der oberen Richtung bzw. Aufwärtsrichtung bzw. oberhalb. Hier entspricht die Spitze 177 des ersten Dichtlippenabschnitts 172 des gehäuseseitigen Dichtungselements 17 einem „Randabschnitt der Öffnung auf der Seite entgegengesetzt zu der Ventilschließ-Drehrichtung“. Insbesondere liegt der Randabschnitt 201 des Ventilelements 20 auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung oberhalb (das heißt, auf der Seite des durchgehenden Pfeils F6 in 16) einer virtuellen horizontalen Ebene VP6, welche die Spitze 177 durchläuft.
Falls sich der Randabschnitt des Ventilelements auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung unterhalb der Spitze auf der Seite der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung der Öffnung des gehäuseseitigen Dichtungselements befindet, welche den AGR-Durchlass umfasst, bildet sich Eis zwischen dem Ventilelement und dem Randabschnitt des gehäuseseitigen Dichtungselements. Wenn sich das Ventilelement in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung dreht, kann die Drehung durch dieses Eis behindert werden.
In der Ventilvorrichtung 6 gemäß der sechsten Ausführungsform ist der Randabschnitt 201 des Ventilelements 20 ausgehend von der Spitze 177 des gehäuseseitigen Dichtungselements 17 betrachtet in der oberen Richtung bzw. oberhalb angeordnet. Entsprechend wird die Drehung des Ventilelements 20 in der AGR-Durchlass-Öffnungsrichtung nicht durch Eis behindert, das zwischen der Spitze 177 und dem Ventilelement 20 ausbildet ist. Daher besitzt die sechste Ausführungsform die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform und kann das Ventilelement 20 zuverlässig drehen.
(Weitere Ausführungsformen)
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird „Fluid“ als das Abgas beschrieben, das durch die Ventilvorrichtung strömungsgesteuert wird. Das Fluid ist jedoch nicht darauf beschränkt.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nehmen sowohl die Breite des Ventilelements in der Richtung entlang der Drehachse des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts als auch die Abstände von den Punkten des Ventilelements auf der Drehachse zu den radial äußeren Randabschnitten des Ventilelements in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung ab. Jedoch kann nur eine Größe der Breite des Ventilelements in der Richtung entlang der Drehachse des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts oder der Abstände von den Punkten des Ventilelements auf der Drehachse zu den radial äußeren Randabschnitten des Ventilelements in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung abnehmen, während die andere Größe der Breite des Ventilelements in der Richtung entlang der Drehachse des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts oder der Abstände von den Punkten des Ventilelements auf der Drehachse zu den radial äußeren Randabschnitten des Ventilelements konstant sein kann. Mit anderen Worten, die Summe aus der Breite des Ventilelements in der Richtung entlang der Drehachse des ventilelementseitigen Dichtungsabschnitts und den Abständen von den Punkten des Ventilelements auf der Drehachse zu den radial äußeren Randabschnitten des Ventilelements nimmt in der AGR-Durchlass-Sperrrichtung ab.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besitzt das Ventilgehäuse drei „Strömungspfade“, die mit Durchlässen kommunizieren können. Die Anzahl der „Strömungspfade“ ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der „Strömungspfade“ kann zwei betragen, solange die Ventilvorrichtung die beiden Strömungspfade durch Drehung des Ventilgliedes verbindet oder trennt.
Die Konfiguration des Ventilelements der vierten oder fünften Ausführungsform kann auf das Ventilelement der zweiten oder dritten Ausführungsform angewandt werden.
Die Positionsbeziehung zwischen dem Ventilelement und dem gehäuseseitigen Dichtungselement in der sechsten Ausführungsform kann auf die zweite bis fünfte Ausführungsform angewandt werden.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ein wasserabweisender Film auf den Außenwandoberflächen des oberen Arms und des unteren Arms des Ventilelements ausgebildet. Der wasserabweisende Film kann jedoch auch nicht vorgesehen sein. Ferner kann ein wasserabweisender Film neben dem oberen Arm und dem unteren Arm auf Außenwandoberflächen des Ventilelements ausgebildet sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform besitzt das Ventilelement eine zylindrische Gestalt. Die Gestalt des Ventilelements ist jedoch nicht darauf beschränkt. Diese kann kugelförmig oder eine kugelförmige Hülle sein.
Die vorliegende Offenbarung soll nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein und verschiedene andere Ausführungsformen können implementiert werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Die vorliegende Offenbarung wurde gemäß Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen und Strukturen beschränkt. Diese Offenbarung umfasst auch verschiedene Modifikationen und Variationen im Äquivalenzbereich. Darüber hinaus können in der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen und Ausgestaltungen sowie weitere Kombinationen und Ausgestaltungen mit einem, mehreren oder weniger als einem Element vorgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017177443 [0001]
JP 2017008870 A [0004]

Claims

Ventilvorrichtung, aufweisend: ein Ventilgehäuse (10) mit einer Mehrzahl von Strömungspfaden (12, 13, 14), durch die ein Fluid strömen kann, und einem Kommunikationsraum (110) in Verbindung mit der Mehrzahl von Strömungspfaden; ein Ventilelement (20, 40, 50, 60, 70), welches so vorgesehen ist, dass dieses mit Bezug auf das Ventilgehäuse drehbar ist, wobei das Ventilelement derart konfiguriert ist, dass dieses an einem Randabschnitt (17) einer Öffnung eines bestimmten Strömungspfades aus der Mehrzahl von Strömungspfaden, der zwischen dem Kommunikationsraum und dem bestimmten Strömungspfad ausgebildet ist, anliegt, um die Verbindung zwischen dem bestimmten Strömungspfad und dem Kommunikationsraum zu blockieren, wobei wenn das Ventilelement in einer Ventilschließ-Drehrichtung gedreht wird, so dass das Ventilelement von einem Zustand, in dem dieses von dem Randabschnitt der Öffnung getrennt ist, in einen Zustand übergeht, in dem dieses an dem Randabschnitt der Öffnung anliegt, für zumindest einen Abschnitt des Ventilelements eine Summe aus: einer Breite (Li11, Li12, Li13, Li21, Li22, Li23, Li31, Li32, Li33) eines radial äußeren Abschnitts (21, 41, 51) des Ventilelements in einer Richtung entlang einer Drehachse (RA20, RA40, RA50) des Ventilelements, und einem Abstand (Ri221, Ri222, Ri223, Ri421, Ri422, Ri423, Ri521, Ri522, Ri523) von einem Punkt auf der Drehachse (RA20, RA60, RA70) des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand (225, 235, 625, 725) des Ventilelements entlang der Ventilschließ-Drehrichtung abnimmt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Breite von zumindest einem Teil des radial äußeren Abschnitts des Ventilelements in einer Richtung entlang der Drehachse entlang der Ventilschließ-Drehrichtung schmaler wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Breite von zumindest einem Teil des radial äußeren Abschnitts des Ventilelements in einer Richtung entlang der Drehachse mit einer konstanten Rate entlang der Ventilschließ-Drehrichtung schmaler wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Breite von zumindest einem Teil des radial äußeren Abschnitts des Ventilelements in einer Richtung entlang der Drehachse mit einer Rate, die entlang der Ventilschließ-Drehrichtung zunimmt, entlang der Ventilschließ-Drehrichtung schmaler wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Breite von zumindest einem Teil des radial äußeren Abschnitts des Ventilelements in einer Richtung entlang der Drehachse konstant ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei für zumindest einen Teil des Ventilelements der Abstand von einem Punkt auf der Drehachse des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand des Ventilelements entlang der Ventilschließ-Drehrichtung kürzer wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der radial äußere Rand des Ventilelements in einer gekrümmten Gestalt ausgebildet ist, und für zumindest einen Teil des Ventilelements der Abstand von einem Punkt auf der Drehachse des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand des Ventilelements entlang der Ventilschließ-Drehrichtung mit einer konstanten Rate kürzer wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der radial äußere Rand des Ventilelements in einer gekrümmten Gestalt ausgebildet ist, und für zumindest einen Teil des Ventilelements der Abstand von einem Punkt auf der Drehachse des Ventilelements zu einem radial äußeren Rand des Ventilelements mit einer Rate, die entlang der Ventilschließ-Drehrichtung zunimmt, entlang der Ventilschließ-Drehrichtung kürzer wird.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 6, wobei zumindest ein Teil des radial äußeren Randes des Ventilelements in einer geraden Linie ausgebildet ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Randabschnitt (201) des Ventilelements auf der Seite entgegengesetzt zu der Ventilschließ-Drehrichtung ausgehend von einem Randabschnitt (177) der Öffnung auf der Seite entgegengesetzt zu der Ventilschließ-Drehrichtung betrachtet in einer oberen Richtung angeordnet ist.
Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Ventilelement einen wasserabweisenden Film auf einer Außenwandoberfläche (223, 233) aufweist.