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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Membranventil oder eine Membranventilanordnung,
welche dafür
geeignet ist, einem Ansaugsystem oder einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine
(Maschine) Luft zuzuführen,
und insbesondere ein Membranventil oder eine Membranventilanordnung,
welche dafür verwendet
wird, einem Abgasanschluss einer Maschine Sekundärluft zuzuführen.
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Fachlicher
Hintergrund
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Ein
Sekundärluftzuführungsanschluss
einer Maschine, welcher als Gegenmaßnahme für die Gasregulierung verwendet
wird, wird dazu verwendet, Luft von einem Luftfilter zu einem Abgasanschluss
zu führen,
um einen in dem Abgas enthaltenen unverbrannten Bestandteil erneut
zu verbrennen. Zu diesem Zeitpunkt wird Luft von einem Luftfilter
zu dem Abgasanschluss geführt,
jedoch ist an einer Stelle in der Sekundärluftzuführungseinheit ein Membranventil
vorgesehen, so dass das Abgas von dem Abgasanschluss nicht zurück in den
Luftfilter strömt.
Für diesen
Zweck wird Luft von dem Luftfilter zu dem Abgasanschluss unter Ausnutzung
einer Druckdifferenz zugeführt,
welche zwischen einer Oberseite und einer Unterseite des Membranventils vorliegt
und in dem Abgasanschluss als Ergebnis eines Pulsierens des Abgases
auftritt. Speziell ist das Membranventil dann, wenn der Druck auf
der Seite des Abgasanschlusses gering ist, geöffnet, um Luft von dem Luftfilter
zu dem Abgasanschluss zu führen, während das
Membranventil dann, wenn der Druck auf der Seite des Abgasanschlusses
hoch ist, geschlossen ist, um zu verhindern, dass Abgas zu dem Luftfilter
zurückströmt.
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Als
solches Membranventil ist eine Struktur bekannt, welche ein Ventilloch
in einem mittleren Teil eines plattenförmigen Trägersubstrats aufweist, das dieses
in Richtung der Plattendicke durchsetzt, wobei eine Membran so angeordnet ist,
dass sie das Ventilloch abdeckt, wobei in Längsrichtung ein Ende der Membran
an einer Trägerbasis
befestigt ist (siehe zum Beispiel JP-2002-250233), und wobei in dem Fall der Verwendung
einer Sekundärluftzuführungseinheit
das Membranventil derart angeordnet ist, dass eine Fläche, an
der die Membran angebracht ist, auf der Seite des Abgasanschlusses
gelegen ist.
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Die
Druckschrift US-A-4083184 offenbart ein Membranventil gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Das gattungsgemäße Membranventil
umfasst ein Trägersubstrat,
welches innerhalb eines Sekundärluftzuführungskanals
orthogonal zur Richtung des Strömungswegs
angeordnet ist. Das Trägersubstrat
weist zwei Ventillöcher
von gleicher Form auf, welche darin nebeneinander ausgebildet sind.
Jedes Ventilloch ist durch eine jeweilige flexible Membran abgedeckt,
deren eine Enden jeweils in einer Längsrichtung an dem Trägersubstrat
befestigt sind. An diesem Ende sind die beiden Membranen integral miteinander
ausgebildet.
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Ferner
ist eine Membranventilanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
4 in der Druckschrift US-A-4387565 offenbart. Diese Membranventilanordnung
umfasst eine ein Luftansaugrohr bildende Membranventilabdeckung.
Innerhalb der Abdeckung ist eine Rippe ausgebildet, welche dazu
dient, den Strömungsweg
von Ansaugluft in zwei separate Strömungswege zu unterteilen, um
Sekundäransaugluft
gleichzeitig zwei separaten Abgasanschlüssen zweier Zylinder einer
Maschine zuzuführen. Nachdem
sie durch die Rippe getrennt sind, verläuft jeder Strömungsweg
durch ein Membranventil, welches durch ein durch eine Membran abgedecktes Ventilloch
gebildet ist.
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Bezüglich des
fachlichen Hintergrunds kann auch auf die Druckschriften US-A-3968925, FR-A-2578943
und JP-A-2002/250233 verwiesen werden.
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In
dem Fall, dass ein Membranventil die oben beschriebene Struktur
aufweist, muss jedoch in dem Fall eines Anliegens von Überdruck
an dem Membranventil, wie etwa dann, wenn ein schneller Übergang
von einem Niedrigdruckzustand auf der Seite des Abgasanschlusses
zu einem Hochdruckzustand stattfindet, die bereitgestellte Plattendicke
groß sein.
Andererseits muss die Plattendicke jedoch gering sein, um die Reaktionsfähigkeit
des Membranventils zu erhöhen.
Diese Vereinbarkeit stellt ein Problem dar.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das oben beschriebene
Problem erlangt worden und eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Membranventil oder eine Membranventilanordnung bereitzustellen, welches/welche
selbst mit einer Membran von kleiner Plattendicke eine hohe Reaktionsfähigkeit
aufweist und dessen/deren Struktur Überdruck standhalten kann.
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Um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen, umfasst ein Membranventil
der vorliegenden Erfindung ein plattenförmiges Trägersubstrat mit einem Ventilloch,
welches in einem mittleren Bereich ausgebildet ist und in Richtung
der Plattendicke hindurchführt,
sowie eine flexible plattenförmige
Membran, welche das Ventilloch an einer Oberfläche des Trägersubstrats abdeckt und welches
in Längsrichtung ein
Ende aufweist, das an dem Trägersubstrat
befestigt ist. Das Trägersubstrat
weist eine Rippe auf, welche entlang einer Mittellinie in einer
Längsrichtung des
Inneren des Ventillochs verläuft,
so dass es das Ventilloch in zwei Räume unterteilt, und eine der Membran
gegenüberliegende
Oberfläche
der Rippe ist im Wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Oberfläche des
Trägersubstrats,
an welcher die Rippe angebracht ist, oder innerhalb des Ventillochs
positioniert und ist der Membran benachbart. Ferner weist die Rippe
einen Nutbereich auf, welcher in einer der Membran gegenüberliegenden
Oberfläche ausgebildet
ist und die Rippe in Breitenrichtung durchsetzt, und der Nutbereich
verläuft
durch einen Raum innerhalb des durch die Rippe unterteilten Ventillochs.
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Der
Nutbereich ist vorzugsweise an einem Teil der Rippe ausgebildet,
welcher nahe an demjenigen Ende liegt, das dem Ende, an dem die
Membran befestigt ist, gegenüberliegt.
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Außerdem ist
es bevorzugt, dass eine Oberfläche
der Rippe, die einer der Membran zugewandten Oberfläche gegenüberliegt,
derart ausgebildet ist, dass sie einen nach außen vorstehenden V-förmigen Querschnitt
aufweist.
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Alternativ
umfasst eine Membranventilanordnung der vorliegenden Erfindung ein
Membranventil, welches mit einem plattenförmigen Trägersubstrat mit einem Ventilloch
vorgesehen ist, das in einem mittleren Bereich ausgebildet ist und
in Richtung einer Plattendicke hindurch verläuft, und eine flexible plattenförmige Membran,
welche das Ventilloch an einer Oberfläche des Trägersubstrats abdeckt und welche
in Längsrichtung
ein Ende aufweist, das an dem Trägersubstrat
befestigt ist, sowie eine Membranventilabdeckung, welche ein Luftansaugrohr
zum Zuführen
von Luft zum Durchströmen
des Membranventils bildet und derart angebracht ist, dass sie eine Oberfläche abdeckt,
welche einer Oberfläche,
an der die Membran angebracht ist, gegenüberliegt. Eine von einer dem
Ventilloch zugewandten Oberfläche aus
zur Seite des Ventillochs hin verlaufende Rippe ist an einer Innenseitenfläche der
Membranventilabdeckung ausgebildet und eine der Membran gegenüberliegende
Oberfläche
der Rippe ist der Rippe benachbart.
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Wenn
zu diesem Zeitpunkt die Membranventilabdeckung an dem Membranventil
angebracht ist, so besteht vorzugsweise ein bestimmter Zwischenraum
zwischen der Rippe und der Membran.
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Bei
dem oben beschriebenen Membranventil oder der oben beschriebenen
Membranventilanordnung ist vorzugsweise das Membranventil innerhalb eines
Sekundärluftzuführungskanals
zum Zuführen von
Sekundärluft
von einer Ansaugeinheit (zum Beispiel dem Luftfilter 19 der
Ausführungsformen)
einer Brennkraftmaschine (zum Beispiel der Maschine E der Ausführungsformen)
zu einem Abgasanschluss angeordnet, wobei eine Fläche, an
welcher die Membran angebracht ist, der Seite des Abgasanschlusses zugewandt
ist und wobei es in solcher Weise genutzt wird, dass das Abgas innerhalb
des Abgasanschlusses nicht durch den Sekundärluftzuführungskanal zurück in die
Ansaugvorrichtung strömt.
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Wenn
das Membranventil der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene
Struktur aufweist, so ist es selbst dann, wenn Überdruck an der Membran von
einer Seite derjenigen Oberfläche
her anliegt, an der die Membran des Membranventils angeordnet ist,
möglich,
die Membran mit einer geringen Plattendicke herzustellen und die
Reaktionsfähigkeit
des Membranventils zu erhöhen,
da die Membran gegen die Rippe gepresst und gehalten wird. Außerdem ist es
möglich,
das Auflagegeräusch
der Membran aufgrund der Rippe zu reduzieren.
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Durch
Bereitstellen eines Nutbereiches in der Rippe des Membranventils
der vorliegenden Erfindung kann ferner dann, wenn der Druck von
einer Fläche
aus erhöht
wird, die der Fläche,
an der die Membran des Membranventils angebracht ist, entgegengesetzt
ist, und die Membran geöffnet
wird, verhindert werden, dass die Rippe die Gasströmung durch
dieses Membranventil behindert, da Gas so strömt, dass es durch den Nutbereich
hindurchtritt, und es ist möglich,
die Wirkung, die die Rippe auf die Strömungsmenge ausübt, zu reduzieren.
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Durch
Bilden eines Nutbereiches an einer Oberfläche, die dem Ende, an dem die
Membran befestigt ist, gegenüberliegt,
ist nun dann, wenn die Membran um einen mikroskopischen Betrag geöffnet ist,
ein Nutbereich nahe dem Öffnungsabschnitt
gebildet, was bedeutet, dass es möglich ist, selbst bei einem
mikroskopischen Öffnungsbetrag
zu verhindern, dass die Strömungsrate
reduziert wird.
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Da
bei dem Membransystem mit der oben beschriebenen Struktur vorgesehen
ist, dass eine der Membran gegenüberliegende
Oberfläche
der Rippe nach außen
zur Außenseite
hin vorsteht und in das Membranventil hineinströmendes Gas entlang diesem Vorsprungsbereich
der Rippe und in das Ventilloch hinein strömt, ist es auch möglich, eine
Strömung
zu erhalten, welche durch die Rippe nicht gestört ist.
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Indem
der Membranventilanordnung der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene
Struktur verliehen wird, ist es auch selbst dann, wenn Überdruck
an die Membran von einer Flächenseite
her angelegt wird, an der die Membran des Membranventils angeordnet
ist, möglich,
die Membran mit einer geringen Plattendicke herzustellen und die
Reaktionsfähigkeit
des Membranventils zu erhöhen,
da die Membran durch die Rippe gehalten wird.
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Wenn
die Membranventilabdeckung montiert ist, so wird aufgrund der Bereitstellung
einer Struktur, in der ein bestimmter Abstand zwischen der Membran
und der Rippe vorliegt, die Gasströmung nicht durch die Rippe
gestört
und die Membran kann gehalten werden.
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Wenn
das Membranventil oder die Membranventilanordnung der vorliegenden
Erfindung in einen Sekundärgaszuführungskanals
einer Brennkraftmaschine eingebaut ist, Sekundärgas zugeführt wird und unverbrannte Bestandteil,
die in dem Abgas in dem Abgasanschluss enthalten sind, verbrannt
werden, so dass der Druck im Inneren des Abgasanschlusses schnell
ansteigt, so wird ferner selbst dann, wenn Überdruck an der Membran anliegt,
die Membran durch die Rippe gehalten, was bedeutet, dass es möglich ist,
die Membran mit einer geringen Plattendicke herzustellen, und es
somit möglich,
die Reaktionsfähigkeit
des Membranventils zu erhöhen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegende Erfindung werden nun im Folgenden unter Bezugnahme
auf die 1 bis 13 beschrieben.
In den Zeichnungen sind
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1 ein
Längsquerschnitt
(entlang Linie I-I in 7) eines Membranventils der
vorliegenden Erfindung,
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2 ein
Querschnitt einer Brennkraftmaschine (Maschine), an welcher das
Membranventil der vorliegenden Erfindung angebracht ist,
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3 eine
Draufsicht einer Zylinderkopfabdeckung,
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4 ein
Querschnitt entlang Linie IV-IV in 3,
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5 eine
Draufsicht einer Membranventilabdeckung, welche in dem Membranventil
der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
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6 ein
Querschnitt entlang Linie VI-VI in 5,
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7 eine
Draufsicht eines Membranventils der vorliegenden Erfindung,
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8 eine
Unteransicht eines Membranventils der vorliegenden Erfindung,
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9 ein
Querschnitt entlang Linie IX-IX in 1,
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10 eine
Unteransicht eines Membranventils, welches eine Membranventilanordnung
der vorliegenden Erfindung bildet,
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11 ein
Querschnitt entlang Linie XI-XI in 10,
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12 eine
Unteransicht einer Membranventilabdeckung, welche eine Membranventilanordnung
der vorliegenden Erfindung bildet,
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13 ein
Querschnitt entlang Linie XIII-XIII in 12.
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Als
erstes wird unter Verwendung von 2 eine Maschine
beschrieben, welche das Membranventil oder die Membranventilanordnung
der vorliegende Erfindung verwendet, sowie eine Sekundärluftzuführungseinheit,
welche an dieser Maschine angebracht ist. Die Maschine E ist aus
einem Zylinderblock 1, einem Zylinderkopf 2 und
einer Zylinderkopfabdeckung 3 hergestellt. Ein Einlassanschluss 6 und
Abgasanschluss 7 stehen jeweils über eine Einlassöffnung und
eine Abgasöffnung
mit einer Verbrennungskammer 5 in Verbindung, welche durch den
Zylinderblock 1, den Zylinderkopf 2 sowie einen innerhalb
eines Zylinders des Zylinderblocks 1 angeordneten Kolben 4 gebildet
ist. Ein pilzförmiges
Einlassventil 8 und ein pilzförmiges Auslassventil 9 weisen
ein Ende auf, welches an einer Halterung getragen ist, die an einem
Ventilstiel angebracht ist, und weisen ein anderes Ende auf, welches
in eine Richtung gedrückt
wird, in welche die jeweilige Einlassöffnung bzw. Auslassöffnung durch
in dem Zylinderkopf 12 abgestützte Ventilfedern 10, 11 normaler
Weise geschlossen werden. Das Einlassventil 8 und das Auslassventil 9 werden
so betrieben, dass sie durch einen Nockenmechanismus geöffnet und
geschlossen werden, der durch Nocken und durch Kipphebel etc. gebildet
ist. Durch einen Luftfilter 19 gereinigte Luft wird von
dem Einlassanschluss 6 zusammen mit Kraftstoff der Verbrennungskammer 5 zugeführt und verbrannt
und Abgas wird durch den Abgasanschluss 7 nach außen ausgelassen.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, ist eine Ventilgehäusekammer 13 in
einem oberen Teil der Zylinderkopfabdeckung 3 gebildet
und ein oberer Kanal 16a ist gebildet, indem das Innere
der Zylinderkopfabdeckung 3 vom Boden dieser Ventilgehäusekammer 13 aus
nach unten erweitert ist. Wie in 2 gezeigt
ist, ist andererseits ein unterer Kanal 16b in dem Zylinderkopf 2 ausgebildet,
welcher von einem oberen Teil zu dem Einlassanschluss 6 führt, und wenn
die Zylinderkopfabdeckung 3 an dem Zylinderkopf 2 angebracht
ist, so werden der obere Kanal 16a und der untere Kanal 16b miteinander
verbunden, so dass sie einen Sekundärluftzuführungskanal 16.
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Ein
Membranventil 20 ist an einem oberen Teil der Ventilgehäusekammer 13 angebracht
und eine Membran des Membranventils 20 ist dabei derart
angeordnet, dass sie sich auf Seiten der Ventilgehäusekammer 13 befindet
(das Membranventil 20 wird später im Detail beschrieben).
Eine Membranventilabdeckung 14, wie sie in 5 und 6 gezeigt
ist, wird dann an einem oberen Teil des Membranventils 20 angebracht,
wobei diese Membranventilabdeckung 14 einen nach unten
geöffneten
inneren Raum 14b aufweist und ein Lufteinlassrohr 15 aufweist,
welches derart ausgebildet ist, dass es in im Wesentlichen horizontaler
Richtung verläuft,
um mit dem inneren Raum 14b verbunden zu sein. Die Membranventilabdeckung 14 ist
mit der Zylinderkopfabdeckung 3 verbunden, indem Bolzen
in Anbringungsabschnitte 14a, 14a, die in der
Membranventilabdeckung 14 ausgebildet sind, und in Anbringungsabschnitte 13a, 13a,
die in der Zylinderkopfabdeckung 3 ausgebildet sind, eingesetzt
sind.
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In
der auf diese Weise aufgebauten Maschine E wird Luft, welche durch
den Luftfilter 19 gereinigt wurde, von dem Lufteinlassrohr 15 der
Membranventilabdeckung 14 aus eingelassen, strömt dann
durch eine Sekundärluftzuführungseinheit,
welche aus dem Membranventil 20 und dem Sekundärluftzuführungskanal 16 gebildet
ist, und wird als Sekundärluft
dem Abgasanschluss 7 zugeführt. Diese Sekundärluftzuführungseinheit
weist einen Sekundärluftzuführungs-Steuer/Regelelektromagneten 18 auf,
welcher zwischen dem Luftfilter 19 und der Membranventilabdeckung 14 vorgesehen
ist, und dieser Sekundärluftzuführungs-Steuer/Regelelektromagnet 18 wird durch
eine Maschinensteuer/regeleinheit 17 gesteuert/geregelt.
Der Sekundärluftzuführungs-Steuer/Regelelektromagnet 18 wird
daher in Abhängigkeit
von den Laufzuständen
(Wassertemperatur, Ansauglufttemperatur, Drosselstellung, Maschinendrehzahl, etc.)
eines Fahrzeugs, in welchem die Maschine E eingebaut ist, geöffnet und
geschlossen, um die Wiederverbrennung des Abgases bei optimalen
Bedingungen durchzuführen.
Im Ergebnis besteht eine Möglichkeit,
dass eine großer
Druck an ein in der Sekundärluftzuführungseinheit
verwendetes Membranventil angelegt wird, wenn in dem Abgas enthaltene unverbrannte
Bestandteile wiederverbrannt werden.
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Als
nächstes
wird ein Membranventil 20 der vorliegenden Erfindung, welches
in dieser Maschine E verwendet wird, beschrieben. 1 und 7 bis 9 zeigen
das Membranventil 20 der vorliegenden Erfindung. Dieses
Membranventil 20 weist ein plattenförmiges Trägersubstrat 21 auf,
welches in im Wesentlichen flacher rechteckiger Form unter Verwendung
eines Metalls, wie etwa Aluminium, gebildet ist. Ein Ventilloch 22 ist
ausgebildet, welches einen mittleren Teil dieses Trägersubstrats 21 in
Richtung der Plattendicke durchsetzt. Ein Dünnfilmdichtbereich 23,
welcher unter Verwendung eines flexiblen Körpers aus Gummi oder dergleichen
gebildet ist, ist sowohl an der oberen als auch an der unter Fläche sowie
an einer äußeren Fläche des äußeren Bereichs
des Trägersubstrats 21 ausgebildet.
Drei ringförmige
Vorsprünge 23a sind
sowohl an der oberen als auch an der unteren Fläche sowie an einer äußeren Fläche dieses
Dichtbereichs 23 ausgebildet und wenn dieses Membranventil 20 an
der Maschine E angebracht wird, so kontaktieren diese ringförmigen Vorsprünge 23a die
Ventilgehäusekammer 13 und die
Membranventilabdeckung 14, so dass das Membranventil 20 anliegt
und gehalten wird, und bilden eine Dichtung, so dass das Gas nicht
von den anliegenden und gehaltenen Bereichen aus ausströmt. Durch
die Verwendung dieses Dichtbereichs 23 kann auch eine auf
die Maschine E übertragene
Erschütterung
des Membranventils 20 reduziert werden.
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Eine
Membran 24, welche im Wesentlichen in rechteckiger flacher
Plattenform ausgebildet ist und sich in Abhängigkeit von einem das Ventilloch 22 durchsetzenden
Gasdruck öffnen
und schließen kann,
ist an einer Oberfläche
dieses Trägersubstrats 21 (der
unteren Fläche
in 1) angeordnet, so dass sie das Ventilloch 22 versperrt,
und außerdem
ist ein Stopper 25 zum Einstellen einer Öffnungsposition
der Membran 24 auf einer unteren Flächenseite der Membran 24 angebracht.
Die Membran 24 und ein Ende des Stoppers 25 in
Längsrichtung
sind unter Verwendung eines von der Oberseite des Trägersubstrats 21 (einer
Fläche,
die der Fläche,
an der die Membran 24 angebracht ist, gegenüberliegt)
aus eingebrachten Verbindungselements freitragend befestigt. Es
ist möglich,
als Verbindungselement 28 eine Schraube oder einen Niet
zu verwenden.
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Die
Membran 24 ermöglicht
die Strömung von
Gas von der Oberseite des Ventillochs 22 her nach unten
(diese Richtung wird für
den Rest der Beschreibung „vorwärts" genannt) und verhindert
eine Strömung
in der entgegengesetzten Richtung (diese Richtung wird für den Rest
der Beschreibung „rückwärts" genannt) und ist
aus einer flexiblen dünnen Platte
aus Metall oder einem Kunststoff gebildet.
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Der
Stopper 25 ist aus einem steifen Metall oder dergleichen
gebildet und von den Trägerenden verschiedene
Bereiche des Stoppers 25 sind derart ausgebildet, dass
sie von dem Trägersubstrat 21 getrennt
sind, und insbesondere derart, dass sie in einem mittleren Teil
des Ventillochs 22 in Längsrichtung
soweit wie möglich
von der unteren Fläche
des Trägersubstrats 21 entfernt
sind, und sie sind mit einer nach unten konvexen Form ausgebildet.
Wie durch die gepunktete Linie in 1 gezeigt
ist, wird auf diese Weise ein Anhebungsbetrag der Membran 24 (Betrag
der Trennung von der unteren Fläche
des Trägersubstrats 21)
dann, wenn die Membran 24 offen ist, durch den Stopper 25 eingestellt
und eine Position der maximal möglichen
Trennung von der unteren Fläche
des Trägersubstrats 21 als
Ergebnis der Öffnungs-
und Schließbetätigung der
Membran 24 wird so eingestellt, dass sie gleich einem mittleren Bereich
des Ventillochs 22 in der Längsrichtung ist. Außerdem wird
unter Verwendung des auf diese Weise ausgebildeten Stoppers 25 ein
Anhebungsbetrag eines an der Seite des freien Endes der Membran 17 befindlichen
Vorderbereichs so eingestellt, dass er klein ist. Ein in Richtung
der Plattendicke durchlaufendes gestanztes Loch 25a, welche
eine kleinere Fläche
aufweist als das Ventilloch 22, ist in einem Bereich des
Stoppers 25 ausgebildet, welcher dem Ventilloch 22 gegenüberliegt.
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Das
Trägersubstrat 21 ist
mit einer Rippe 26 ausgebildet, welche in Längsrichtung
des Ventillochs 22 entlang einer Mittellinie verläuft, um
das Innere des Ventillochs 22 in zwei Räume 22a und 22b zu
unterteilen. Der oben beschriebene Dichtbereich 23 ist derart
ausgebildet, dass er zu der unteren Fläche (Fläche der Seite der Membran 24)
dieser Rippe 26 verläuft,
und eine untere Fläche
der Rippe 26, welche den Dichtbereich 23 enthält, ist
im Wesentlichen in der gleichen Ebene wie ein Umfangsbereich (da
dieser hier als Auflage dient, wenn die Membran 24 geschlossen
ist, wird er als Auflagefläche
bezeichnet) des Ventillochs 22 an der unteren Fläche des
Trägersubstrats 21 oder
innerhalb des Ventillochs 22 angeordnet. Wenn sich die
Membran 24 in einem geschlossenen Zustand befindet, so
sind daher die untere Fläche
der Rippe 26 und die obere Fläche der Membran 24 benachbart
und selbst dann, wenn Überdruck
in einer umgekehrten Richtung von einer Flächenseite her, auf der die
Membran 24 angeordnet ist, angelegt wird, wird die Membran 24 nicht
in das Ventilloch 22 hineingedrückt, da die Membran 24 gegen
die Rippe 26 gedrückt
und an dieser gehalten wird. Aufgrund der Rippe ist es. außerdem möglich, das
Auflagegeräusch
zu reduzieren, wenn die Membran auf der Auflagefläche aufsetzt.
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Ein
Nutabschnitt 27, welcher durch die Seitenfläche in Breitenrichtung
hindurch verläuft,
ist in einer Oberfläche
der Rippe 26 auf Seiten der Membran 24 ausgebildet
und mittels dieses Nutabschnitts 27 ist das Ventilloch 22 mit
den beiden durch die Rippe 26 unterteilten Räumen 22a und 22b verbunden. Wird
Druck an das Membranventil 20 in einer Vorwärtsrichtung
angelegt und strömt
Gas in das Ventilloch 22, so strömt im Ergebnis Gas in diesen
Nutabschnitt 27 und strömt
durch einem zwischen der Membran 24 und einer unteren Fläche (Auflagefläche) des
Trägersubstrats 21 ausgebildeten
Raum aus, und im Ergebnis wird eine Gasströmung nicht durch die Rippe 26 gestört. Wenn
insbesondere ein extrem geringer Druck von oben an das Membranventil 20 angelegt
wird, so bewegt sich das freie Ende der Membran 24 in einem
dem Ventilloch 22 gegenüberliegenden
Bereich nach unten und öffnet.
Durch Ausbildung des Nutabschnitts 27 in der unteren Fläche der
Rippe 26, welche in dem Ventilloch 22 auf der Seite
des freien Endes der Membran 24 angeordnet ist, ist es
im Ergebnis möglich,
eine Gasströmung durch
diesen Nutabschnitt 27 zu erhalten, was zu einer wirkungsvolleren
Struktur führt,
bei welcher die Rippe 26 die Gasströmung nicht behindert.
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Eine
der Membran 24 gegenüberliegende Oberfläche der
Rippe 26 weist außerdem
eine nach außen
vorstehende Dachform auf und ist im Querschnitt V-förmig ausgebildet.
Im Ergebnis strömt
Gas, welches in das Membranventil 20 einströmt (Gas, welches
in Vorwärtsrichtung
strömt),
entlang der Oberfläche des
vorstehenden Teils der Rippe 26 und in das Ventilloche 22,
was bedeutet, dass das Einströmen
von Gas durch die Rippe 26 nicht gestört wird.
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Da
in der vorstehenden Beschreibung die Membran 24 gehalten
wird, wenn Gasdruck in einer Rückwärtsrichtung
angelegt wird, ist eine Rippe 26 in dem das Membranventil 20 bildenden
Trägersubstrat 21 derart
ausgebildet, dass die Membran nicht in das Ventilloch 22 hineingedrückt wird,
es ist jedoch ebenfalls möglich,
diese Rippe an einer Membranventilgehäuseseite auszubilden und die
Membranventilanordnung derart auszubilden, dass sie das Membranventil
und das Membranventilgehäuse
umfasst. Die Implimentation einer Membranventilanordnung wird im
Folgenden unter Verwendung von 10 bis 13 beschrieben.
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Zunächst wird
unter Verwendung von 10 und 11 ein
Membranventil 30 beschrieben, welches die Membranventilanordnung
bildet. Das Membranventil 30 weist ebenfalls ein plattenförmiges Trägersubstrat 31 auf,
welches unter Verwendung eines Metalls, wie Aluminium, in flacher,
im Wesentlichen rechteckiger Form ausgebildet ist, und ein Ventilloch 32 ist
in einem Wesentlichen mittleren Teil dieses Trägersubstrats 31 ausgebildet,
welches in Richtung der Plattendicke hindurch verläuft. Ferner
ist ein aus einem flexiblen Material, wie etwa Gummi, hergestellter
erster Dünnfilmdichtbereich 33 sowohl
an der oberen als auch an der unteren Fläche der Außenseite dieses Trägersubstrat 31 und
einer Außenfläche gebildet.
Vorsprünge,
welche die gleichen sind, wie die ringförmigen Vorsprünge, die
an dem Dichtbereich 23 in der vorstehenden Beschreibung
des Membranventils 20 ausgebildet sind, sind an drei Stellen
an diesem ersten Dichtbereich 33 ausgebildet, nämlich sowohl
an der oberen als auch an der unteren Fläche und an der Außenfläche, und
die Wirkungen und die Funktion bei Montage an der Maschine sind
ebenfalls die gleichen.
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Der
zweite Dichtbereich 34, welcher dieses Ventilloch 32 umgibt,
ist einer Fläche
(der unteren Fläche
in 11) des Trägersubstrats 31 ausgebildet
und dieser zweite Dichtbereich 34 bildet eine Auflagefläche der
Membran 35. Die Membran 35 ist dann derart angeordnet,
dass sie das Ventilloch 32 von einer Fläche einer Seite her versperrt,
auf der der zweite Dichtbereich 34 ausgebildet ist, und
ein Stopper 36 ist ebenfalls auf der Seite der unteren
Fläche der
Membran 35 angeordnet. Die Membran 35 und der
Stopper 36 sind mit einem Verbindungselement 37 auf
die gleiche Weise angebracht wie das oben beschriebene Membranventil 20 und
ein gestanztes Loch 36a mit einer kleineren Fläche als
das Ventilloch 32 ist in einem Teil des Stoppers 36 ausgebildet, der
dem Ventilloch 32 gegenüberliegt.
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Wenn
auch bei einem Membranventil 30 mit dieser Struktur Gasdruck
in einer Vorwärtsrichtung von
einer Seite der oberen Fläche
(einer Flächenseite
gegenüber
der Fläche,
an der die Membran 35 angeordnet ist) des Membranventils 30 angelegt
wird, so wird die Membran 35 geöffnet (der durch eine gepunktete
Linie in 11 gezeigte Zustand der Membran 35)
und Gas strömt
durch das Ventilloch 32. Wenn umgekehrt Gasdruck in Rückwärtsrichtung
von der unteren Flächenseite
des Membranventils 30 aus angelegt wird, so wird ein Rückwärtsgasstrom
verhindert.
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Als
nächstes
wird unter Verwendung von 12 und 13 eine
Membranventilabdeckung 40 beschrieben, welche an dem Membranventil 30 angebracht
ist. Die Membranventilabdeckung 40 ist ebenfalls die gleiche
wie die oben beschriebene Membranventilabdeckung 14 und
weist einen Raum 40b im Inneren auf, welcher nach unten
geöffnet
ist, und weist eine Luftansaugrohr 41 auf, welches derart ausgebildet
ist, dass es mit diesem inneren Raum 40b in Verbindung
steht. Eine Rippe 42 ist dann so ausgebildet, dass sie
sich von einer oberen Fläche des
inneren Raums 40b aus (nämlich einer Fläche, die
dem Ventilloch 32 gegenüberliegt,
wenn das Membranventilgehäuse 40 an
dem Membranventil 30 angebracht ist) nach unten erstreckt.
Ein unteres Ende dieser Rippe 42 ist weiter unten positioniert
als eine untere Fläche
des Membranventilgehäuses 40 und
die Fläche
der unteren Fläche
der Rippe 42 ist kleiner als die Fläche des Ventillochs 32.
Wenn daher das Membranventilgehäuse 40 an
dem Membranventil 30 angebracht ist, so ist diese Rippe 42 innerhalb
des Ventillochs 32 positioniert. Dabei ist ein bestimmter
Zwischenraum zwischen der unteren Fläche der Rippe 42 und
der oberen Fläche
der Membran 35 ausgebildet.
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Unter
Verwendung der Membranventilanordnung, welche eine Kombination des
Membranventils 30 mit der oben beschriebenen Struktur und
der Membranventilabdeckung 40 ist, wird selbst dann, wenn
Gasdruck in Rückwärtsrichtung
von einer Fläche
her angelegt wird, an der die Membran 35 angeordnet ist,
die Membran 35 nicht in das Ventilloch 32 hineingedrückt und
es ist möglich,
eine Beschädigung
des Membranventils 30 zu verhindern, da die Membran 35 gegen
die Rippe 32 gedrückt
wird und an dieser gehalten wird. Da außerdem ein bestimmter Zwischenraum
zwischen der unteren Fläche
Rippe 42 und der oberen Fläche der Membran 35 vorhanden
ist, behindert diese Rippe 42 nicht die Gasströmung, wenn
Gas in Vorwärtsrichtung
strömt.
Das Verfahren des Membranventils 30 und der Membranventilabdeckung 40 (Membranventilmontage)
an der Zylinderkopfabdeckung 3 ist das gleiche wie für das Membranventil 20 und
die Membranventilabdeckung 14, welches oben beschreiben
wurde.
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Wie
oben beschreiben wurde, ist es gemäß dem Membranventil oder Membranventilanordnung der
oben beschriebenen Ausführungsform
durch Ausbilden einer Rippe 26, 42 an einer Membranventilabdeckung 40,
welche das Membranventil 20 oder die Membranventilanordnung 30 abdeckt,
und durch Bereitstellen der Rippe in der Nähe der Membran 24, 35 möglich, die
Membran 24, 35 mit geringer Plattendicke herzustellen,
und zwar selbst dann, wenn übermäßiger Gasdruck
an das Membranventil 20, 30 in Rückwärtsrichtung
angelegt wird, da die Membran 24, 35 durch die
Rippe 26, 42 gehalten wird, und es ist daher möglich, die
Reaktionsfähigkeit
des Membranventils 20, 30 zu erhöhen. Wenn
insbesondere das Membranventil 20 oder die Membranventilanordnung 30 der
vorliegenden Erfindung in einer Sekundärluftzuführungseinheit (Sekundärluftzuführungskanal 16)
einer Maschine E verwendet wird, so wird durch Zuführen von
Sekundärluft
und Verbrennen von in dem Abgas in einem Abgasanschluss enthaltenen,
nicht verbrannten Bestandteilen selbst dann, wenn Druck in dem Abgasanschluss plötzlich ansteigt,
die Membran nicht in das Ventilloch hineingedrückt, da die Membran gegen diese
Rippe gedrückt wird
und an dieser Rippe gehalten wird. Durch Herstellen einer Membran 24, 35 mit
geringer Plattendicke ist es außerdem
möglich,
eine gute Reaktionsfähigkeit
für Sekundärluftzuführung zu
erhalten.
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Die
Erfindung stellt ein Membranventil oder eine Membranventilanordnung
mit einer geringen Membranplattendicke und einer Struktur bereit,
welche Überdruck
widerstehen kann und eine hohe Reaktionsfähigkeit aufweist.
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In
der Erfindung umfasst ein Membranventil 20 ein plattenförmiges Trägersubstrat 21 mit
einem Ventilloch 22, welches in einem mittleren Bereich ausgebildet
ist und in Richtung der Plattendicke hindurch verläuft, sowie
eine flexible, plattenförmige Membran 24,
welche das Ventilloch 22 an einer Fläche des Trägersubstrats 21 abdeckt
und deren eines Ende in Längsrichtung
an dem Trägersubstrat
befestigt ist, wobei das Trägersubstrat 21 eine
Rippe 27 aufweist, welche entlang einer Mittellinie in
Längsrichtung
des Inneren eines Ventilloch 22 verläuft, so dass sie das Ventilloch 22 in
zwei Räume
(22a, 22b) unterteilt. Eine der Rippe gegenüberliegende
Fläche der
Membran ist im Wesentlichen in der gleichen Ebene wie eine Fläche des
Trägersubstrats,
an welchem die Rippe angebracht ist, oder innerhalb des Ventillochs
positioniert und ist der Membran benachbart.