JP2011506890A - 弁座内で弁フラップを操作するためのアクチュエータ - Google Patents

Abstract

アクチュエータにおいて、ピニオン（３ａ）を備える電動モータ（３）が配置されており、該ピニオン（３ａ）が、端面歯列（４ａ）を備える歯車（４）の歯列に直接噛み合っており、該歯車（４）が、弁フラップ（１）が配置されている駆動軸（５）に直接、固定に結合されている。さらに本発明は、アクチュエータの、自動車の排気ガス再循環弁を操作するための使用に関する。

Description

本発明は、弁座内で弁フラップを操作するためのアクチュエータに関する。さらに本発明は、アクチュエータの使用に関する。弁座内で弁フラップを操作するためのアクチュエータは公知である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０５１３０４号明細書には、弁フラップと弁座との間の汚れを除去する方法が記載されている。この公知の方法において使用されるアクチュエータは、互いに噛み合う第１の歯セグメント及び第２の歯セグメントを有する。歯セグメントの両歯円は、互いに反対方向に変化可能な半径を有するので、運転中、種々異なるトルクが生じる。このことは、第１の歯セグメントの歯円及び第２の歯セグメントの歯円が円形でなく、螺線状に延びることを意味する。異なった螺線区分が相前後して設けられていてもよい。このようなアクチュエータでは、一般に、複数の伝動装置部品あるいは歯セグメントが配置されなければならず、比較的大きな構成スペースをアクチュエータのために必要とすることが欠点である。

それゆえ本発明の課題は、比較的小さな構成スペースを必要とする、弁座内で弁フラップを操作するためのアクチュエータを提供することである。さらに本発明の別の課題は、このようなアクチュエータの使用を提供することである。

本発明の根底にある課題は、ピニオンを備える電動モータが配置されており、該ピニオンが、端面歯列を備える歯車の歯列に直接噛み合っており、該歯車が、前記弁フラップが配置されている駆動軸に直接、固定に結合されている、弁座内で弁フラップを操作するためのアクチュエータによって解決される。歯車として、この場合、例えば歯セグメントが使用されてもよい。弁フラップという名称の下には、種々異なって形成可能な弁フラップの他、例えばスロットルバルブボディのスロットルバルブも含まれる。電動モータのピニオンが、弁フラップの駆動軸に直接結合されている歯車の端面歯列に直接噛み合うようになっていると、アクチュエータが、弁座内での弁フラップの操作のために適しており、これにより、付加的な伝動装置部品、例えば付加的な歯セグメントの配置が省略されることが、意外なことに判明した。それゆえ、このアクチュエータは、比較的小さな構成スペースが提供されるにすぎない場合に、殊に有利に弁を操作するために適している。

本発明の有利な態様は、前記歯車の前記端面歯列が、該歯車の平面図で見て、螺線状に外側から内側へと延びるように配置されていることにある。「螺線」とは、１つの中央の点又は中央の軸線周りに延び、進行方向に応じて、常にこの点又は軸線から離れるか、又はこの点又は軸線に近づく曲線のことと解されるべきである。「螺線」なる概念は、これにより、特殊な螺線形式に限定するものではない。弁フラップの操作中、比較的簡単に、異なるトルクを発生させることができ、この異なるトルクによって、弁フラップが適宜に操作されることは有利である。これにより、例えば、比較的大きな初期トルクと、比較的小さな終期トルクとが、端面歯列の螺線状の構成によって設定される。初期トルクとは、運転の始まりに駆動軸に作用するトルクと解されるべきであり、このとき、弁フラップは弁が閉鎖された位置にある。終期トルクとは、最終的に運転の終わりに駆動軸に作用するトルクと解されるべきであり、このとき、弁フラップは弁が開放された位置にある。弁フラップと弁座との間の汚れがほぼ完全に、適当なトルクを駆動軸に加えることだけで除去されることは、特に有利である。このことは、有利には、付加的な歯セグメント又は付加的な伝動装置部品の配置が省略されるにもかかわらず、可能である。クリーニング手段又は機械的なクリーニング装置の使用は完全に省略可能である。トルクの実際の大きさは、弁の大きさに依存しており、技術者によって求められる。

本発明の別の態様では、前記弁フラップの閉鎖された位置に対応する、前記駆動軸の長手方向軸線と前記端面歯列の最も外側のフランクＦ１のフランク中央との間の第１の間隔Ｒ１と、前記弁フラップの開放された位置に対応する、前記駆動軸の長手方向軸線と前記端面歯列の最も内側のフランクＦ２のフランク中央との間の第２の間隔Ｒ２との間の比が、１．６〜２の範囲にある。最も外側のフランクＦ１とは、運転中、駆動軸の長手方向軸線に対して最大の間隔を有するフランクと解されるべきである。最も内側のフランクＦ２とは、運転中、駆動軸の長手方向軸線に対して最小の間隔を有するフランクと解されるべきである。第１の間隔Ｒ１と第２の間隔Ｒ２との間の比が１．６〜２の範囲にあると、弁の長い運転時間の後にも、弁フラップと弁座との間の汚れがほぼ完全に除去されることが保証されている。付加的なクリーニング法は省略可能である。

さらに本発明の別の対象は、このアクチュエータを、自動車の排気ガス再循環弁を操作するために使用することである。自動車の排気ガス再循環弁を操作するためのアクチュエータには、一般に、極めて狭小な構成スペースが提供されているにすぎない。このアクチュエータのコンパクトな構造形式に基づいて、このアクチュエータを、自動車の排気ガス再循環弁を操作するためのアクチュエータとして使用することは、特に有利である。

以下に、本発明について図面（図１〜図４）を参照しながら詳細にかつ例示的に説明する。

弁座内の弁フラップと共にアクチュエータを三次元的に示す図である。 螺線状に配置される端面歯列を備える、歯車として配置される歯セグメントの平面図である。 弁フラップが閉鎖された位置にあるアクチュエータの側面図である。 弁フラップが開放された位置にあるアクチュエータの側面図である。

図１には、弁座２内で弁フラップ１を操作するためのアクチュエータあるいは調節駆動装置（Ｓｔｅｌｌａｎｔｒｉｅｂ）が、三次元的に示されている。このアクチュエータには、ピニオン３ａを備える電動モータ３が配置されている。ピニオン３ａは、端面歯列（Ｓｔｉｒｎｖｅｒｚａｈｎｕｎｇ）４ａを備える歯車４の歯列と直接噛み合う。歯車４として、本実施の形態では、端面歯列４ａに関連して、歯セグメントが配置されている。歯車４は、弁フラップ１が配置されている駆動軸５に直接結合されている。電動モータ３と歯車４との間に、有利には、付加的な伝動装置部品又は歯セグメントが配置されていないことによって、アクチュエータは、比較的コンパクトに形成され、比較的小さな構成スペースを必要とするだけである。弁フラップ１は、閉鎖された位置において弁座２内にある。この位置において、電動モータ３のピニオン３ａは、端面歯列４ａと、直接、端面歯列４ａの最も外側のフランクＦ１で噛み合う。

図２において、歯車４は平面図で、螺線状に外側から内側へと延びる端面歯列４ａと共に示されている。端面歯列４ａに関して、歯車４は歯セグメントである。端面歯列４ａは、最も外側のフランクＦ１及び最も内側のフランクＦ２を備える。最も外側のフランクＦ１及び最も内側のフランクＦ２は、それぞれ、歯車４の回転軸線に対してそれぞれ異なる間隔を有する。端面歯列４ａの螺線状の経過によって、比較的簡単に、弁の運転中、種々異なるトルクを駆動軸（図示せず）に入力することができる。このことは、特に、弁フラップと弁座（図示せず）との間の汚れあるいは異物の除去に関して大きな意義を有している。

図３には、弁座２内で弁フラップ１を操作するためのアクチュエータが側面図で示されている。本図において、弁フラップ１は、図１と同様に閉鎖された位置にあって、ピニオン３ａは、最も外側のフランクＦ１を介して端面歯列４ａと噛み合っている。この位置で、弁フラップ１の閉鎖された位置に対応する、駆動軸５の長手方向軸線と、端面歯列４ａの最も外側のフランクＦ１のフランク中央との間の第１の間隔Ｒ１が実現されている。この位置を起点に、電動モータ３が適当に操作されると、ピニオン３ａは、最も外側のフランクＦ１を離れ、端面歯列４ａに沿って相応に移動する。これにより、弁フラップ１は、より大きなトルクに起因して、低速で開弁する。弁フラップ１の低速での開弁は、弁フラップ１と弁座２との間の汚れの有利な除去を生じる。電動モータ３を連続して運転すると、第１の間隔Ｒ１はさらに減少し、最終的に第２の間隔Ｒ２（図示せず）が生じる。

図４には、弁座２内で弁フラップ１を操作するためのアクチュエータが側面図で、完全に開放された弁フラップ１と共に示されている。この位置で、電動モータ３のピニオン３ａは、最も内側のフランクＦ２を介して端面歯列４ａと噛み合っている。弁フラップ１の開放された位置に対応する、駆動軸５の長手方向軸線と、端面歯列４ａの最も内側のフランクＦ２のフランク中央との間の第２の間隔Ｒ２は、図３に示した第１の間隔Ｒ１よりも小さい。このことは、弁フラップ１の開放された位置の領域において、より小さなトルクが駆動軸５に入力することを意味する。より小さなトルクが駆動軸５に入力するということは、しかし、弁のより短い作動時間を結果として伴う。短い作動時間は、この位置においては、もはや弁フラップ１と弁座２との間の汚れの除去が問題となっているわけでなく、弁の可及的迅速な操作が要求されているので、望ましいことでもある。このアクチュエータは、コンパクトに構成され、より長期の運転時間にわたって高信頼性に作動し、かつその配置のために小さな構成スペースを必要とするだけであるので、特に有利には自動車の排気ガス再循環弁を操作するために適している。

Claims (4)

1. 弁座（２）内で弁フラップ（１）を操作するためのアクチュエータにおいて、ピニオン（３ａ）を備える電動モータ（３）が配置されており、該ピニオン（３ａ）が、端面歯列（４ａ）を備える歯車（４）の歯列に直接噛み合っており、該歯車（４）が、前記弁フラップ（１）が配置されている駆動軸（５）に直接、固定に結合されていることを特徴とする、弁座内で弁フラップを操作するためのアクチュエータ。
2. 前記歯車（４）の前記端面歯列（４ａ）が、該歯車（４）の平面図で見て、螺線状に外側から内側へと延びるように配置されている、請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記弁フラップ（１）の閉鎖された位置に対応する、前記駆動軸（５）の長手方向軸線と前記端面歯列（４ａ）の最も外側のフランク（Ｆ１）のフランク中央との間の第１の間隔（Ｒ１）と、前記弁フラップ（１）の開放された位置に対応する、前記駆動軸（５）の長手方向軸線と前記端面歯列（４ａ）の最も内側のフランク（Ｆ２）のフランク中央との間の第２の間隔（Ｒ２）との間の比が、１．６〜２の範囲にある、請求項２記載のアクチュエータ。
4. 請求項１から３までのいずれか１項記載のアクチュエータの、自動車の排気ガス再循環弁を操作するための使用。

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