JP2006508297A - ピストン式内燃機関の吸気通路に用いられる付加制御弁装置 - Google Patents

Abstract

当該付加制御弁装置が、ポータルマグネット（１）とキャッチマグネット（２）との間で長手方向軸線の方向に可逆式に運動可能に案内された弁部材（３）を有している。ポータルマグネット（１）がハウジング（４）内に配置されており、該ハウジング（４）の、前記弁部材（３）に面した側に、環状のシール部材（５）が配置されている。

Description

本発明は、ピストン式内燃機関の吸気通路に用いられる付加制御弁装置に関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３７８２８号明細書には、ピストン式内燃機関の吸気通路に配置された付加制御弁装置が記載されている。この付加制御弁装置の構成では、ほぼきのこ形に形成された弁部材が配置されている。この弁部材は付加制御弁装置の長手方向軸線の方向で可逆式に運動可能に案内されている。この弁部材では弁ステムにハット形の弁ヘッドが配置されており、この弁ヘッドは吸気弁とは反対の側へ向かって頂点を有する凸面状に形成されている。この振動可能なシステムの固有周波数は、ばね定数および弁部材の重量によって与えられている。弁部材の弁ステムは端部につばを有している。このつばと、ステムを案内する盲孔の底部との間には、第１のばねが支持されている。前記つばと盲孔の他方の端部との間には、別のばねが支持されている。こうして、弁部材は両ばねと共に１つの振動可能なシステムを形成しており、このシステムは両ばねによって中間位置に保持される。こうして、開放位置と閉鎖位置との間での極めて迅速な交番が可能となる。弁部材はポータルマグネットとキャッチマグネットとの間に可逆的に運動可能に案内されるが、この場合、ポータルマグネットとキャッチマグネットとによって、それぞれ保持力が加えられるだけでよく、そして運動エネルギが両ばねに蓄えられる。しかし、このような付加制御弁装置では、弁座が単独で３つの機能を満たさなければならないことが欠点となる。第１に、弁座では周辺圧と、エンジンにより形成された負圧との間の圧力差に対する弁部材の十分なシールが保証されていなければならない。第２に弁座はストッパとして作用し、つまり相応して作用する衝撃力を吸収しなければならない。第３に弁座は所要の磁気特性を有しなければならないので、付加制御弁装置の開放された位置と閉鎖された位置との間で比較的短い切換時間が実現され得る。しかし、これら３つの機能を同時に最適化することは、弁座においては大きな問題となるので、その都度妥協が図られなければならず、このことは望ましいとは云えない。

本発明の根底を成す課題は、良好なシール作用と、衝撃力の比較的良好な吸収と、比較的良好な磁気特性とが同時に実現され得るような、ピストン式内燃機関の吸気通路に用いられる付加制御弁装置を提供することである。

本発明の根底を成す課題は、ピストン式内燃機関の吸気通路に用いられる付加制御弁装置であって、ポータルマグネットとキャッチマグネットとの間で長手方向軸線の方向に可逆式に運動可能に案内された弁部材が設けられている形式のものにおいて、ポータルマグネットがハウジング内に配置されており、該ハウジングの、前記弁部材に面した側に、環状のシール部材が配置されていることにより解決される。「ポータルマグネット（Portalmagnet）」および「キャッチマグネット(Fangmagnet)」とはそれぞれマグネットとマグネットヨークとから成る組合せを意味する。弁部材とは、弁ステムとハット形の弁ヘッドとの組合せであり、この場合、弁ヘッドは吸気弁とは反対の側に向かって頂点を有する凸面状に形成されている。環状のシール部材はリング状に一貫して延びるように形成されている。環状のシール部材は、たとえばエラストマから成っていて、円形の横断面を有している。環状のシール部材の直径は付加制御弁装置の大きさに左右され、技術者によりその都度、最適なシール作用の達成時に弁部材が弁座に接触するように設計される。ハウジングにおける環状のシール部材の固定は、たとえば係止結合または接着によって行なわれ得る。意想外にも、付加制御弁装置がシール部材の配置によって比較的高いシール作用を有することが判った。それと同時に、シール部材は衝撃力の吸収のためにも働くので、弁座は構造的に単に最適な磁気特性が得られることだけを配慮して設計されるだけでよい。その結果、シール作用と衝撃力の吸収と磁気特性とを所望通りにほぼ最適化することができる。このことは極めて少ない構造上の手間をかけるだけで達成される。

本発明の有利な構成では、前記シール部材が一方の側で金属製の成形インサートによって仕切られ、該成形インサートがハウジングに位置固定されている。金属製の成形インサートとは、たとえば連続的に全周にわたってリング状に延びるように形成されたインサートであり、このインサートはハウジングに結合されている。ハウジングでの位置固定は、たとえばねじ結合またはリベット結合により行われる。しかし、特定の条件下に金属製の成形インサートを接着結合によりハウジングに固定することも可能である。金属製の成形インサートをこのように配置することは有利である。なぜならば、ハウジングがシール部材の配置のために極めて僅かに加工されるだけで済むからである。したがって、従来汎用の付加制御弁装置、つまり内部にポータルマグネットが配置されていて、さしあたりシール部材の配置のためには適していないようなハウジングを有する付加制御弁装置にも、比較的簡単にシール部材を後装備させることができる。なぜならば、シール部材を、受けとして作用する金属製の成形インサートによって比較的簡単に配置することができるからである。

本発明の別の有利な構成では、前記シール部材が環状の溝内に配置されている。幾つかの事例では、シール部材を十分に位置固定するためにシール部材を有利には環状の溝内に持ち込むことで十分となる。付加制御弁装置で作用する力が比較的大きい場合には、シール部材を環状の溝内に持ち込む前に環状の溝を接着剤で濡らすことができる。そうすると、比較的大きな力の場合でもシール部材の十分な固定が保証される。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記環状の溝が、ハウジングに所属する別の金属製の成形インサート内に完全に配置されている。この金属製の成形インサートも、たとえばリング状に形成されていてよい。この場合、金属製の成形インサートと環状のシール部材とから形成された部分ユニットを、既存の付加制御弁装置に比較的簡単に組み込むことができることが有利である。このことは従来の付加制御弁装置への後装備を容易にするので有利である。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記環状のシール部材が突起を有しており、前記環状の溝が、前記突起に対して相補的に形成された切欠きを有している。この場合、環状のシール部材に設けられた突起を、相補的に形成された切欠き内に導入して締付け固定することにより、このシール部材を環状の溝内に比較的簡単に固定することができることが有利である。そうすると、付加制御弁装置において作用する力が比較的高い場合でも、付加的な接着剤の配置を不要にすることができる。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記シール部材としてフラットリングパッキン（flachringdichtung）が配置されている。フラットリングパッキンは付加制御弁装置における種々の使用目的のために適していて、比較的簡単にハウジングに固定され得る。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記シール部材（５）としてリップパッキンが配置されている。このことは、特に付加制御弁装置の運転中に高い減衰特性が必要となる場合に有利になる。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記シール部材がＳ字形の横断面を有している。Ｓ字形の形状はこの場合、ゆがめられて形成されていてもよい。したがって、Ｓ字形の形状は正確に「Ｓ」の文字の形状に相当している必要はない。この場合、比較的高い減衰特性も達成され得るという利点が得られる。

以下に、本発明の実施例を図面（図１〜図３、図４ａ〜図４ｄ、図５〜図７）につき詳しく説明する。

図１は、付加制御弁装置を示す縦断面図であり、
図２は、図１のＡで示した範囲の拡大図であり、
図３は、付加制御弁装置を示す３次元の形の縦断面図であり、
図４ａ〜図４ｄは、それぞれ環状のシール部材の、配置された状態における択一的な構成を示す断面図であり、
図５は、突起を備えた環状のシール部材の、突起に対して相補的に形成された切欠き内での配置を示す断面図であり、
図６は、リップパッキンの形の環状のシール部材の配置を示す断面図であり、
図７は、Ｓ字形の横断面を有する環状のシール部材の配置を示す断面図である。

図１には、ピストン式内燃機関の吸気通路（インレットポート）に用いられる付加制御弁装置が縦断面図で示されている。この付加制御弁装置は、ポータルマグネット（Portalmagnet）１とキャッチマグネット（Fangmagnet）２との間で長手方向軸線の方向に可逆式に運動可能に案内された弁部材３を備えている。この弁部材３はハット形の弁ヘッド３ａと、この弁ヘッド３ａに配置されたステム３ｂとから成っている。図面を見易くするために、付加制御弁装置の内側の部分は図示されていない。ポータルマグネット１はハウジング４内に配置されている。ポータルマグネット１が配置されているハウジング４の、弁部材３に面した側には、環状のシール部材５が配置されている。この環状のシール部材５はこの場合には円形の横断面を有していて、一方の側で金属製の成形インサート６によって仕切られている。この成形インサート６はハウジング４に位置固定されている。この金属製の成形インサート６は全周にわたってリング状に延びるように形成されている。環状のシール部材５はさらに、環状の溝７内に配置されている。このことは環状のシール部材５の位置固定に有利に作用する。図１には、付加制御弁装置が閉鎖された状態で図示されている。

図２には、図１の細部Ａが概略的に拡大されて図示されている。円形の横断面を有する環状のシール部材５は、付加制御弁装置の大きさおよび付加制御弁装置内に生ぜしめられる圧力特性に応じて、一般に２〜５ｍｍの直径ｄを有している。付加制御弁装置が閉鎖された状態において弁ヘッド３ａが弁座３ａ′に接触していると、約０．１ｍｍ分の範囲で変形ａが実現されている。これにより、付加制御弁装置内の比較的高い圧力においても比較的高いシール作用が達成される。

図３には、付加制御弁装置が３次元的に縦断面図で図示されている。ハウジング４内でのポータルマグネット１の配置が特に明瞭に判る。この場合にも、図面を見易くするという理由から、付加制御弁装置の内側部分は図示されていない。

図４ａ〜図４ｄには、環状のシール部材５のそれぞれ択一的な構成が図示されている。図４ａに示した構成では、環状のシール部材５が円形の横断面を有していて、環状の溝７内に配置されている。この環状の溝７は、ハウジング（図示しない）に所属する別の金属製の成形インサート６′に完全に配置されている。この別の金属製の成形インサート６′は、たとえば図１に示した金属製の成形インサート６と同様に全周にわたってリング状に延びるように形成されていてよい。この場合、別の金属製の成形インサート６′と環状のシール部材５とから形成された部分ユニットを予め製作しておくことができるので、この部分ユニットが後装備目的のために提供されるという利点が得られる。その場合、別の金属製の成形インサート６′はハウジング（図示しない）に所属しているとみなされ得る。図４ｂ〜図４ｄにそれぞれ示した環状のシール部材５は、それぞれ１つの環状の溝７を有するハウジング４に配置されている。環状のシール部材５の横断面形状に関する各構成は、付加制御弁装置のそれぞれの条件に左右される。この場合、付加制御弁装置が種々の使用目的、たとえば種々のエンジンタイプに基づき生ぜしめられる押圧力の比較的広幅のスペクトルのために適している。環状のシール部材５の配置により、弁部材および弁座の製作時における、シール性に対する製作誤差の不都合な影響も減じられると同時に、システムの減衰特性の改善も得られる。たとえば公知先行技術による付加制御弁装置の場合にそうであるように２つの金属製の構成部分の間に剛性的なストッパが設けられる場合には、このことを実現することはできない。

図５には、ハウジング４内における突起５′を備えた環状のシール部材５の配置が図示されている。この場合、ハウジング４に配置された環状の溝７は、突起５′に対して相補的に形成された切欠き７′を有している。環状のシール部材５はこの場合、突起５′によって、環状の溝７に相補的に形成された切欠き７′内に比較的簡単に圧入され得るので、より高い力作用の場合でも接着剤の配置を不要にすることができる。しかし、突起５′ならびに突起５′に対して相補的に形成された切欠き７′を別構造に形成することも可能である。この場合、たとえば種々の角度配置が考えられる。

図６には、リップパッキンの形の環状のシール部材５の配置が図示されている。この配置は、より高い減衰特性が要求される場合に特に有利である。

図７には、ハウジング４内での、Ｓ字形の横断面を有する環状のシール部材５の配置が図示されている。この配置は、極めて高い減衰特性が必要となる場合に特に有利である。

付加制御弁装置を示す縦断面図である。

図１のＡで示した範囲の拡大図である。

付加制御弁装置を示す３次元の形の縦断面図である。

環状のシール部材の、配置された状態における択一的な構成を示す断面図である。

環状のシール部材の、配置された状態における別の択一的な構成を示す断面図である。

環状のシール部材の、配置された状態におけるさらに別の択一的な構成を示す断面図である。

環状のシール部材の、配置された状態におけるさらに別の択一的な構成を示す断面図である。

突起を備えた環状のシール部材の、突起に対して相補的に形成された切欠き内での配置を示す断面図である。

リップパッキンの形の環状のシール部材の配置を示す断面図である。

Ｓ字形の横断面を有する環状のシール部材の配置を示す断面図である。

Claims (8)

1. ピストン式内燃機関の吸気通路に用いられる付加制御弁装置であって、ポータルマグネット（１）とキャッチマグネット（２）との間で長手方向軸線の方向に可逆式に運動可能に案内された弁部材（３）が設けられている形式のものにおいて、ポータルマグネット（１）がハウジング（４）内に配置されており、該ハウジング（４）の、前記弁部材（３）に面した側に、環状のシール部材（５）が配置されていることを特徴とする、ピストン式内燃機関の吸気通路に用いられる付加制御弁装置。
2. 前記シール部材（５）が一方の側で金属製の成形インサート（６）によって仕切られており、該成形インサート（６）がハウジング（４）に固定されている、請求項１記載の付加制御弁装置。
3. 前記シール部材（５）が環状の溝（７）内に配置されている、請求項１または２記載の付加制御弁装置。
4. 前記環状の溝（７）が、ハウジング（４）に所属する別の金属製の成形インサート（６′）内に完全に配置されている、請求項３記載の付加制御弁装置。
5. 前記環状のシール部材（５）が突起（５′）を有しており、前記環状の溝（７）が、前記突起（５′）に対して相補的に形成された切欠き（７′）を有している、請求項３または４記載の付加制御弁装置。
6. 前記シール部材（５）としてフラットリングパッキンが配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の付加制御弁装置。
7. 前記シール部材（５）としてリップパッキンが配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の付加制御弁装置。
8. 前記シール部材（５）がＳ字形の横断面を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の付加制御弁装置。

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