JP2013050211A - 空気通路における頂部側終端ストッパ付きの三方弁 - Google Patents

Abstract

【解決手段】２つのフラップのための単一の制御手段９と、２つのフラップの１つを通路の１つの開位置と閉位置の一方から他方に一時的な位相のずれをもって旋回駆動する駆動手段１２、１３、５０とを備える三方弁において、駆動手段の各々のための最大変位終端ストッパと、フラップの全閉位置に対応する第２の駆動手段の終端ストッパ３１と、第２の駆動手段１２、５０がその終端ストッパ３１にあるときに第１の駆動手段の位置を超えて配置される第１の駆動手段の終端ストッパと、第１及び第２の駆動手段を基準作動中の単一の制御手段に連結する機構とを備えることを特徴とする。
【効果】通路を開閉する複数の弁体部、又は、駆動機構部に発生する駆動不具合を単一の検出器を用いて検出可能とする。
【選択図】図１０

Description

本発明の技術分野は、自動車に関し、より詳細には、エンジンに動力を供給する装置に関するものである。

自動車の熱機関は、主に複数のシリンダーからなされる燃焼室を備えている。シリンダー内では、燃料と空気の混合物が燃焼し、エンジンによる仕事を作り出すようになっている。空気は、エンジンがターボチャージャーを有するか否かにしたがって、圧縮されることもあれば、圧縮されないこともある。エンジンがターボチャージャーを備えている場合、圧縮機により圧縮された空気は、エンジン内に取り込まれ、燃料とともに燃焼され、その後、排気管より排出される。排出ガスは、タービンを駆動する。タービンは、圧縮機に取り付けられ、圧縮機とともにターボチャージャーを構成している。

取り込まれた空気は、搬出ガスと混合される。これは、再循環排ガスの概念、及びいわゆるＥＧＲ（排気再循環）ループによるガスの循環の概念を導くものである。このようにして燃焼室内に取り込まれたガスは、吸気と呼ばれる。これにより、有害な排出、特に窒素酸化物の排出は減少される。

排出ガスの再循環は、タービンの後で取り込まれて、圧縮機の前に再導入されるガスに適用されるときには「低圧」と呼ばれ、タービンの前で取り込まれて、圧縮機の後に再導入されるガスに適用されるときには「高圧」と呼ばれる。一例として、低圧再循環は、主として、ガソリンエンジンにおいて、燃料消費量を減少させ、より良いエンジン効率を得るために用いられる。

したがって、ガスは、様々な導管を通って搬送され、その循環は、導管内でのガスの循環を、許可、禁止、又は制限する弁を用いて制御される。ＥＧＲループの場合、いわゆる三方弁を用いることが提案されている。このような弁は、ターボチャージャーの圧縮機の上流、すなわち混合ガスの吸気口に配置されることができ、ここで、前記導管内での空気循環量及び導管内に取り込まれる排出ガスの量が制限される。

低温側に配置された三方弁の場合、弁の複数の作動モード、したがってエンジンの複数の作動モードが考えられる。エンジンは、再循環排出ガスを含まない外気のみを受け取る。また、エンジンは、排出ガスの一部と混合された外気も受け取る。その場合、エンジンにおける排出ガスと吸気との間の圧力差は、排出ガスの再循環を確保するのに十分なものとされる。この圧力差が、排出ガスの再循環及び適切なＥＧＲ率の確保のために十分でない場合、排気ガスの一部を、エンジンの吸気通路に向けて加速するために、ＥＧＲループの下流の排気通路を絞ることにより、背圧を生成させることができる。しかしながら、この解決法は、その複雑さゆえに、十分に満足のいくものではなく、下記のようなＥＧＲループを用いる方が、より望ましい。

ＥＧＲ弁の外気入口通路内の外気の流速が最大であるとき、弁内のＥＧＲガスの通路は徐々に開いて行き、弁内でのＥＧＲガスの流速の増加が止まる前に、外気入口通路が徐々に閉じて行き、ＥＧＲガスの流速を、単調な増加曲線にしたがって増加させ続ける。

本出願人により出願された国際公開第２００９／１０６７２７号には、２つのフラップを有する三方弁であって、２つのフラップが、弁の２つの入口通路内に配置され、単一且つ同一の駆動手段により、一時的なずれをもって駆動される三方弁が記載されている。

国際公開第２００９／１０６７２７号

上記のもの、フラップの位置を知るための単一のセンサのみを備えている。このセンサは、再循環ガス用のフラップの制御通路（ガス通路又はＥＧＲ通路）に配置されている。したがって、吸気フラップの制御通路（空気通路）の故障は検出されない。

この問題点に対する第１の解決策は、空気通路に第２のセンサを配置することである。しかしながら、この解決策は、これに伴う付加部品のコスト及び体積のために、満足のいくものではない。

本発明の目的は、空気又はＥＧＲ通路の１つに生じた欠陥を、単一のセンサを用いて検出し得るようになっている三方弁を提案することにより、これらの問題点を取り除くことである。

この目的のため、本発明の主題は、それぞれが弁の３つの通路の中の２つに配置された２つのゲートを有する三方弁において、前記弁は、２つのゲートのための単一の制御手段と、単一の制御手段により制御され、かつそれぞれ２つのゲートの１つを、第１及び第２の位置の一方から他方に駆動する第１及び第２の駆動手段とを備え、前記制御手段及び駆動手段は、通常作動モードにおいて、２つのゲートをそれぞれの第２の位置に同時に到達させ得るように構成されているものに関する。

本発明によれば、前記弁は、前記駆動手段の少なくとも１つのための最大変位終端ストッパを備えており、前記終端ストッパは、前記駆動手段を、対応するゲートが第２の位置にあるときに妨げるように構成されており、かつ前記弁は、前記ゲートの他方の第２の位置を超える動きを検出する手段を更に備えている。

従って、本発明によれば、全ての通路において、機構の完全性が検査されるが、これは、通路の１つにのみ配置された検出手段を用いて実行される。この検出手段は、組み込まれた通路の異常のみならず、他の通路の異常も診断することができる。何故なら、検出手段が設けられた通路に取り付けられたゲートが所定の位置を超えると、これは、他の通路に取り付けられたゲートの駆動手段が、その終端位置に達しておらず、対応する機構に欠陥があることを意味するからである。

上記の典型的な利用において、検出手段は、ガスのためのフラップによる全開位置の行き過ぎを確認することができ、したがって、追加のセンサを必要とせずに、空気側の機構の故障を確認することができる。

組み合わせて、又は別々に採用しうる他の実施形態としては、次のものがある。
-前記ゲートの他方の第２の位置を超える動きを検出する手段は、前記ゲートの他方の位置を計測する手段を備えている。
-前記最大変位終端ストッパは、前記第２の駆動手段を妨げるようになっており、前記ゲートの他方の基準変位を超える動きを検出する手段は、前記第１の駆動手段のための終端ストッパを備えており、前記第１の駆動手段のための終端ストッパは、前記第２の駆動手段が通常作動モードにおいてその終端ストッパ上にあるときに、前記第１の駆動手段の位置を超えるように構成されている。
-前記ゲートの他方の基準変位を超える動きを検出する手段は、前記第１の駆動手段に設けられた移動限界終端ストッパと、前記移動限界終端ストッパと前記第１の駆動手段の終端ストッパとの接触を検出する検出器を備えている。
-前記ゲートは、フラップであり、前記制御手段及び駆動手段は、前記フラップを旋回駆動するように構成されており、前記第１及び第２の駆動手段は、歯付きクラウン歯車セグメントである。
-前記第１の駆動手段の終端ストッパは、対応するクラウン歯車セグメントの端部を構成する面の１つと向き合うように配置されている。

一実施例においては、第２の駆動手段は、第２の駆動手段の歯付きクラウン歯車セグメント内に形成されたスカラップ内で循環する爪を更に備え、前記第２の駆動手段と連係した終端ストッパは、前記弁の本体に取り付けられており、前記爪と向き合って配置されている。

変形例においては、前記第２の駆動手段は、前記第１フラップにそれとともに回転するように連結されており、前記歯付きクラウン歯車セグメントに対して回転自由な制御歯車を更に備え、前記制御歯車は、前記第１フラップが第１の位置から第２の位置に切り換わるとき、前記歯付きクラウン歯車セグメントにより回転駆動可能となっている。前記制御歯車は、例えば、前記第２のゲートがその第２の位置にあるときに、最大変位終端ストッパに隣接するように構成された終端ストッパを備えている。

本発明の１つの特徴によれば、前記第１及び第２の位置は、通路の１つの開放及び閉鎖位置である。

本発明の他の特徴によれば、前記制御手段及び駆動手段は、前記２つのゲートを一時的な位相のずれをもって駆動するように構成されており、そのため、前記第１のゲートが、その第１の位置からその第２の位置に、前記第１の駆動手段を介して、対応する前記通路を開放又は閉鎖するように変位され続ける一方で、前記第２のゲートは、前記第１の位置から第２の位置に、前記第２の駆動手段を介して、対応する前記通路を開放又は閉鎖するように、変位し始めるようになっている。

本発明の他の特徴によれば、前記第２の駆動手段は、その第２の位置から第１の位置に、リターンスプリングにより戻される。

本発明の他の特徴によれば、ゲートは、その入口通路内に配置され、これにより、弁は、自動車の内燃エンジンの吸気マニホールドに接続された低温側のためのＥＧＲ弁となっている。

また、本発明は、上記三方弁の機構の完全性を試験する方法において、前記第１の駆動手段を、前記単一の制御手段を介して、連係された前記ゲートの前記第１の位置から、前記ゲートの前記第２の位置に向けての動きに設定するステップと、これに続いて実行されるステップとして、前記フラップによって到達された過剰な位置を計測するステップとを備えている。

単なる例示且つ制限を加えるものでない実施例として示す本発明の実施形態の以下の詳細な説明により、本発明を、より良く理解することができ、かつ本発明の上記以外の目的、詳細、特徴及び利点は、更に明瞭になると思う。

従来技術におけるターボチャージャー付きエンジンに組み込まれたＥＧＲループの概略図である。 フラップが様々な位置となっている、ＥＧＲループにおける三方弁の作動の概要を示す概略図である。 フラップが様々な位置となっている、ＥＧＲループにおける三方弁の作動の概要を示す概略図である。 フラップが様々な位置となっている、ＥＧＲループにおける三方弁の作動の概要を示す概略図である。 フラップが様々な位置となっている、ＥＧＲループにおける三方弁の作動の概要を示す概略図である。 図２ａに示した場合に対応する配置における、本発明による三方弁の第１実施形態の２つのフラップのための制御装置を示す図である 図２ｂに示した場合に対応する配置における、本発明による三方弁の第１実施形態の２つのフラップのための制御装置を示す図である。 図２ｄに示した場合に対応する配置における、本発明による三方弁の第１実施形態の２つのフラップのための制御装置を示す図である。 図２ａに対応する配置にある、通常モードにおける、図３〜図５の三方弁を示す概略図である。 図２ｄに対応する配置にある通常モードにおける、上述の三方弁を示す概略図である。 図２ｄに対応する配置にある上述の三方弁を示す概略図であり、空気通路の駆動に故障が発生した場合を示す。 空気通路のフラップのリターンスプリングの破損によって塞がった配置にある、上述の三方弁を示す概略図である。 本発明による三方弁の第２実施形態を示す部分透視図である。

図１は、排気再循環（ＥＧＲ）ループを備える自動車の内燃エンジン２１を示している。内燃エンジン２１は、エンジンがターボチャージャー２４の圧縮機２６からの空気及び排出ガスを受け取るための吸気マニホールド２３と、燃焼ガスのための排気マニホールド２２と、ターボチャージャー２４のタービン２５と、ＥＧＲループ２８とを備えている。ＥＧＲループ２８は、クーラー２９と、ターボチャージャー２４の圧縮機２６の上流に配置された三方弁１とを有している。この三方弁は、出口において圧縮機と接続されており、外気を受け入れるための入口（空気通路）と、冷却された排出ガスを受け入れるための入口（ＥＧＲ通路又はガス通路）の２つの入口を有している。外気と排出ガスの混合ガスの圧力は、圧縮機２６によって増大される。

図２ａ〜図２ｄには、空気入口２と再循環ガス入口３と空気とガスの混合ガスの出口４とを備える三方弁を示す。この実施形態において、弁１は、空気入口２内のフラップ５とガス入口フラップ６の２つのフラップを備えている。ＥＧＲループを有効化するときの弁の作動は、次の通りである。当初において、空気入口フラップ５は、空気入口２内における最大空気流速を可能とする角度位置（０°）にあり、ガス入口フラップ６は、ガス入口３を遮断する角度位置（９０°）にある。この状態は、例えば停止中又はアイドリング時においてエンジンが作動している場合に相当する。

ループの有効化は、空気入口フラップ５を旋回させることなく、ガス入口フラップ６の旋回を開始することにより、ＥＧＲ排出ガス入口３を漸進的に開くことで、もたらされる（図２ａ）。空気入口フラップ５が、空気入口２における同一の最大開位置に維持され続ける一方で、ガス入口フラップ６は、ガス通路３を大きく開くように旋回し続ける（図２ｂ）。ガス入口フラップ６が、特定の角度位置（本実施形態では３５°、即ち５５°の回転後の位置）となると、通路におけるＥＧＲガスの流速は、明らかに増加を止め、そのとき、ガス入口フラップ６が旋回を続ける一方で、空気入口フラップ５は、空気入力通路２を閉じるように旋回を始め、エンジンがＥＧＲガスを更に吸い込むようにする（図２ｃ）。この段階は、ガス入口フラップ６がガス入力通路３を最大の開角度位置（０°）に達し、空気入口フラップが、空気入力通路２を閉じる角度位置（９０°）となる最終位置に至るまで継続し得る（図２ｄ）。

次に、本発明による三方弁１の実施を可能とし、上記の原理にしたがって作動する機構を、図３〜図５を参照して説明する。

三方弁１の機構は、歯車装置を備えている。この歯車装置は、直流モータ７と、空気入口フラップ５とガス入口フラップ６をそれぞれ回転駆動する２本のシャフト５１、６１との間に配置されている。２本のシャフト５１、６１は、互いに平行に延びている。電気モータ７のシャフト１４は、それに取り付けられ、周辺歯１０と中央歯１１とを備える中間歯車９を駆動するピニオン８を備えている。中間歯車９の周辺歯１０は、空気入口フラップ５を回転駆動する歯付きクラウン歯車１３と噛み合っている。クラウン歯車１２は、フラップ５の軸５１に対して回転自由である。クラウン歯車１２によるフラップ５の回転駆動は、フラップ５の軸５１に対して回転に関して取り付けられた駆動用爪１５を介してなされる。爪１５は、弁の本体（図示せず）に対して取り付けられた調整可能な終端ストッパ、即ち底部側空気終端ストッパ１６に当接しうるように配置されている。クラウン歯車１２は、駆動爪１５の駆動、したがってフラップ５の駆動無しに、所定の角度区間にわたるクラウン歯車１２の自由回転を許容するようになっている角度スカラップ１７を備えている。クラウン歯車１２が、一方向又は他方向に、この角度区間を超えて回転駆動されると、駆動終端ストッパ３０を形成するスカラップ１７の第１端部は、駆動爪１５を駆動する。詳しくは後述するように、クラウン歯車１２のスカラップ１７の反対側端部は、リターン終端ストッパ５２と呼ばれる終端ストッパとなっている。

中間歯車９の中央歯１１は、ガス入口フラップ６を回転駆動する歯付きクラウン歯車１３と噛み合っている。クラウン歯車１３は、ガス入口フラップ６の軸６１に回転可能に取り付けられている。クラウン歯車１３は、ある角度区間にわたって、円形に延びており、クラウン歯車１３の端部は、弁の本体に取り付けられた部分と協働するのに適した半径方向面を有している。この半径方向面は、クラウン歯車１３の円形の変位の終端ストッパを形成している。

したがって、通常モードにおいて、モータ７の作動時、ガス入口フラップ６は、クラウン歯車１３の回転により、直接的に回転駆動される一方、空気入口フラップ５は、クラウン歯車１２が爪１５を回転駆動するときにのみ、回転駆動されるようになっている。

この実施例において、電気モータ７は、反時計回り方向に回転駆動されているとき、そのピストン８を介して、中間歯車９を時計回り方向に回転駆動する。一方、歯車９は、その歯１０、１１によって、反時計回り方向に２つのクラウン歯車１２、１３を回転駆動する。クラウン歯車１２、１３は、同一の中間歯車９によってではあるが、２つの異なる歯１０、１１の組によって、回転駆動される。一例として、本実施形態においては、駆動時におけるシャフト１４と空気入口フラップ５との噛み合い率は約７であるが、電気モータ７のシャフト１４とガス入口フラップ６との噛み合い率は約１６である。

次に、空気入口フラップ５による閉鎖の位相をずらすための機構を、図３、図４及び図５との関連で説明する。図３、図４及び図５は、ピニオン８の回転が異なった段階にあるクラウン歯車を示している。

図３〜図４において、クラウン歯車１２及び１３は、ガス入口フラップ６を開くように、反時計回り方向に駆動されている一方、空気入口フラップ５は、角度スカラップ１７の働きにより不動に保たれ続けている。図４の配置において、駆動終端ストッパ３０を形成しているスカラップ１７の端部は、爪１５と接触するに至る。その後、クラウン歯車１２の回転は、図５に示される位置に向けて継続し、爪１５（及び、結果としてフラップ５）は、駆動終端ストッパ３０により回転駆動される。したがって、空気入口フラップ５は、スカラップ１７の存在に起因するガス入口フラップ６に対する一時的な位相のずれをもって閉じる。

また、図３〜図５は、クラウン歯車１２及び１３に連係されている複数の終端ストッパを示している。空気通路には、弁の本体に取り付けられた頂部側空気終端ストッパ３１が設けられている。頂部側空気終端ストッパ３１は、空気入口フラップ５が全閉位置あるときに爪が到達する最端位置に相当している。従って、爪１５は、通常作動において、一方向には駆動終端ストッパ３０の作用によって、また他方向にはリターンスプリング（図示せず）の作用によって、底部側空気終端ストッパ１６と頂部側空気終端ストッパ３１との間で変位する。この変位は、空気入口フラップ５の全開位置と全閉位置の間の回転に対応する。図３において、空気入口フラップ５及びリターン終端ストッパ３４を駆動するクラウン歯車１２は、駆動爪１５との接触に至らない。駆動用爪１５は、三方弁が図２ａの配置（空気フラップが開でガスフラップが閉）にあるときに、底部側空気終端ストッパ１６まで戻される。歯車及びクラウン歯車の機構は、リターン終端ストッパ３４と底部側空気終端ストッパの間に、爪１５の厚さよりも大きな間隙を残すようになっている。この間隙の有用性については、図９を参照して、詳しく後述する。

同時に、ＥＧＲ通路には、２つの終端ストッパ、底部側ガス終端ストッパ３２と頂部側ガス終端ストッパ３３が備えられている。底部側ガス終端ストッパ３２と頂部側ガス終端ストッパ３３は、それぞれ、ガス入口フラップ６を駆動するクラウン歯車１３の第１端部６２と第２端部６３によって想定される最端位置と関係付けられている。

上記終端ストッパの作用を、本発明による三方弁の作動を示す図８〜９との関連で、より詳細に説明する。これらの図においては、簡略化のため、中間歯車９の中央歯１１及び周辺歯１０は、一体化されている。図６は、図２ａの配置、即ち、空気入口フラップ５は全開であり、ガス入口フラップ６は全閉である、通常モードにおける弁１の作動に対応している。図７は、図２ｄの配置、即ち、空気入口フラップ５が全閉であり、ガス入口フラップ６が全開である、通常モードにおける三方弁１の作動に対応している。図８は、第１欠陥作動モードを示している。第１欠陥作動モードにおいては、空気入口フラップ５は、もはや駆動されず、爪１５は頂部終端ストッパ３１に達しておらず、ガス入口フラップ６は、全開位置を超えており、クラウン歯車１３の第２端部６３は、頂部側ガス終端ストッパ３３に対する終端ストッパに到達している。最後に、図９は、第２欠陥作動モードを示している。第２欠陥作動モードにおいては、空気入口フラップ５は、もはや全開位置に戻らず、リターンスプリングが破損したか、さもなければ、空気通路の機構における問題個所が、スプリングが付与する力のみでの爪１５の戻りを阻害していると推定される。

図６及び図７を参照して、通常モードにおける本発明の作動を説明し、次に、図８に対応する欠陥モードにおける本発明の作動を説明する。

図６には、図２の配置、即ち、再循環ガス導入前における、弁１の構成要素の状態を示す。中間歯車９は、ガスフラップを駆動するクラウン歯車１３の第１端部６２を、底部側ガス終端ストッパ３２と隣接するところまで持ってきている。これは、ガス入口フラップ６の全開位置に対応している。同時に、空気フラップを駆動するクラウン歯車１２は、その駆動終端ストッパ３０が爪１５から離れた位置にある。爪１５は、空気入口フラップ５を全開位置に向けて引き戻そうとするリターンスプリングの作用の下で、終端ストッパ１６と当接している。リターン終端ストッパ３２は、クラウン歯車１２が最端の角度位置の１つにあるにもかかわらず、爪１５と接触していない。

ガス再循環の有効化は、中間歯車９の回転によってもたらされる。一方、この回転は、ガスフラップのクラウン歯車１３の回転を引き起こし、その第１端部６２を、底部側ガス終端ストッパ３２から引き離すように動かし、第２端部３２を、頂部側ガス終端ストッパ３３の近傍まで、ただし到達しない位置まで運んでいく。一方、これは、空気フラップの歯車１２を回転させ、その結果、空気フラップの歯車１２は、当初は、爪１５の駆動終端ストッパ３２に近づき、その後の第２段階においては、頂部側空気終端ストッパ３１に接するまで回転する。ここで、三方弁１の状態は、空気入口フラップ５が全閉であり、ガス入口フラップ６が全開である図２ｄの場合に対応している図７に示すものとなる。

図７は、中間歯車９の回転が、爪１５の頂部側空気終端ストッパ３１へと接触により妨げられ、回転を続けることができなくなっている状態を示している。この状態において、本発明では、クラウン歯車１３の第２端部６３が、ガス終端ストッパ３３との接触に至ることはなく、それらの間に間隙が存在し続けるような歯車機構を備えている。この間隙は、弁がその通常作動モードにある限り、無くならないように設計されている。

図８は、上述した誤作動の第１の場合、即ち、機構の歯の破損、クラッチの問題、又は爪１５の破損の場合における弁１の作動を示している。この場合、クラウン歯車１２及び１３の噛み合いの１対１の関係は、もはや存在しない。中間歯車９による爪１５の駆動に関する破損のために、爪１５は、頂部側空気終端ストッパに到達することはなく、又は、到達したとしても、中間歯車の回転の継続に対して、いかなる抵抗も与えることはない。したがって、中間歯車９は、ガスフラップを駆動するクラウン歯車１３を、ガス入口フラップ６の全開位置を超えて駆動し、その第２端部は、頂部側ガス終端ストッパ３３とぶつかる。

ガス入口フラップ６の位置を検出するセンサは、フラップ６、軸６１、又はクラウン歯車１３上のいずれかにおいて、ＥＧＲ通路のどこかに配置され、クラウン歯車の追加の回転を検出し、空気通路故障警告を発する。

本発明にしたがって構成された三方弁により、空気通路の正常作動の診断方法も導かれる。

これは、ガス入口フラップを駆動するクラウン歯車１３が、第１端部６２が底部側ガス終端ストッパ３２上にあって、ガス入口フラップ６が全閉位置にある位置から、ガス入口フラップが全開位置となるまで、完全な移動をするように、中間歯車９の回転を始めることに基いている。空気通路が正常である場合、中間歯車９の回転は、爪１５の頂部側空気終端ストッパ３１との接触により停止し、センサは、全開位置にあるガス入口フラップ６を検出する。さもなければ、爪は駆動されず、中間歯車９の回転を妨げることはない。中間歯車９は、クラウン歯車１３を駆動し、クラウン歯車１３は、ガス入口フラップ６の全開位置を超え、その第２端部６３が頂部側ガス終端ストッパ６３に接触することによってのみ停止する。この余剰の回転により、ガスフラップの位置を検出するセンサは、空気通路に発生した故障を検出する。この余剰診断方法は、例えば、車両が始動する毎に適用され、何らかの故障があれば、ダッシュボード上に表示して、運転者に通知される。

空気通路の故障検出のための他の手段は、クラウン歯車１３の第２端部６３と、頂部側ガス終端ストッパ３３との接触を検出する検出器を取り付けることである。

図９は、上述した誤作動の第２の場合における弁１に与えられた配置を示す。この配置では、爪１５は、終端ストッパ１６まで戻っていない。このようなケースは、例えば、リターンスプリングの破損、さもなければ、制御チェインの中での破損の発生、又はリターンスプリングにより作用する力を克服できない問題個所の破損によって生じる。

この場合、図２ａに相当する位置への復帰のための電気モータの始動は、空気入口フラップ５を駆動するクラウン歯車１２を時計回り方向に回転させ、リターン終端ストッパを構成するスカラップの端部を、底部側空気終端ストッパ１６に向けて引き戻す。これがなされると、リターン終端ストッパは、駆動爪１５を、ブロックされた位置から底部側終端ストッパ１６に向けて駆動し、空気フラップを全開位置に持って行く。換言すると、電気モータ７により生成されるトルクが用いられ、スプリングの故障を緩和する。したがって、車両のエンジンは、三方弁の作動において観察される故障にも関わらず、機能し続ける。

しかしながら、爪１５と底部側空気終端ストッパ１６の間には間隙が残され、その結果、通常作動において、リターン終端ストッパ３４は、例えば振動動作において、駆動爪１５の配置と干渉することはない。

図１０は、空気通路を調整するための手段の変形例を示す。この変形例においては、透視図で示されているクラウン歯車１２と、巻き線の一部が図示されているリターンスプリング１００とを備えている。クラウン歯車セグメント１２とリターンスプリング１００は、制御歯車５０に連係されている。制御歯車５０は、図示しない空気フラップに、回転に関して連結されており、歯付きクラウン歯車１２に対して回転自由となっている。

前記制御歯車５０は、前記空気フラップが全開位置から全閉位置へ切り換わるときには、クラウン歯車１２により駆動可能であり、前記空気フラップは、リターンモードにより駆動され、この図には示していないガス入口フラップ６に対して、一時的な位相のずれを有しているときには、リターンスプリングにより駆動可能である。

このため、前記クラウン歯車１２は、駆動終端ストッパ５３を備えている。駆動終端ストッパ５３は、前記空気フラップが全開位置から全閉位置に切り替えられるときに、制御歯車５０の駆動終端ストッパ５４と協働可能となっている。より具体的には、図１０に示すように、前記クラウン歯車１２は、その駆動終端ストッパ５３が、弁の図２ａに示す配置から図２ｂに示す配置への切り換えに対応する前記クラウン歯車１２の回転の第１段階において、制御歯車５０の駆動終端ストッパ５４から、角度的に後退した位置にあるように構成されている。その後、２つの駆動終端ストッパ５３、５４は接触し、クラウン歯車１２の回転の第２段階において、クラウン歯車１２は、制御クラウン歯車５０を駆動する。換言すると、この第２段階において、空気フラップは、弁のモータによって、その全開位置から全閉位置まで駆動される。

反対方向への回転において、通常モードでは、スプリングは、制御歯車５０を駆動し、制御歯車５０は、図１０に示すように、制御歯車の駆動終端ストッパ５４を、空気フラップの全開位置にある底部側空気終端ストッパ１６に対して押し付ける。底部側空気終端ストッパ１６は、ここでは、弁の本体と同一の材料から形成されている。駆動終端ストッパ５４は、底部側終端ストッパ１６と協働するための半径方向延長部を有している。

上述の誤作動の第１の場合、即ち、歯車機構の破損の場合を取り扱うことができる頂部側空気終端ストッパ３１も、また本図に示されている。前記頂部側空気終端ストッパ３１は、ここでは、弁本体と同一の材料から形成されている。同様の目的のために、制御歯車５０には、診断終端ストッパ５５が設けられ、前記制御歯車５０と弁本体は、前記誤作動の第１の場合に前記頂部側空気終端ストッパ３１と前記診断終端ストッパ５５が接触状態に至るように構成されている。

終端ストッパ間の干渉を回避するために、前記診断終端ストッパ５５は、例えば、制御歯車５０の駆動終端ストッパ５４を備える表面と反対側の表面、又は／及び制御歯車５０の周辺に設けられている。

誤作動の第２の場合を処理するために、前記クラウン歯車１２は、前記リターン手段の故障の場合に、制御歯車５０のリターン終端ストッパ５２と協働可能なリターン終端ストッパ７１を備えている。

上記の実施形態においてのように、前記リターン終端ストッパ７１、５２は、図１０に示すように、空気入口フラップ５が全開位置にあるときに、角度方向のずれを有している。

制御歯車５０の前記リターン終端ストッパ５２は、ここでは、前記制御歯車の駆動終端ストッパ５４の角度方向延長部、及び／又は前記歯車の前記駆動終端ストッパ５４と同一面上に設けられている。制御歯車の前記リターン終端ストッパ５２及び駆動終端ストッパ５４は、スペーサ５６を介して、互いの上に配置されている。

以上本発明を、一時的なずれを伴った空気通路の閉鎖が後続するＥＧＲ通路の漸進的な開放を伴うＥＧＲループとの関係において用いられる三方弁をもって説明してきた。しかし本発明は、如何なるタイプの三方弁においても、完全に実施可能である。特に、本発明は、フラップを異なる方向に開閉する三方弁において適用することができる。

１ 三方弁
２ 空気入口
３ ガス入口
４ ガス出口
５ 空気入口フラップ
６ ガス入口フラップ
７ 電気モータ
８ ピニオン
９ 中間歯車
１０ 周辺歯
１１ 中央歯
１２ クラウン歯車
１３ クラウン歯車
１４ 電気モータのシャフト
１５ 爪
１６ 終端ストッパ
１７ スカラップ
２１ 内燃エンジン
２２ 排気マニホールド
２３ 吸気マニホールド
２４ ターボチャージャー
２６ 圧縮機
２８ ＥＧＲループ
２９ クーラー
３０ 駆動終端ストッパ
３１ 頂部側空気終端ストッパ
３２ 底部側ガス終端ストッパ
３３ 頂部側ガス終端ストッパ
５０ 制御歯車
５１ 空気フラップの軸
５２ リターン終端ストッパ
５４ 駆動終端ストッパ
５５ 診断終端ストッパ
５６ スペーサ
６１ ガスフラップの軸
６２ クラウン歯車の第１端部
６３ クラウン歯車の第２端部
７１ リターン終端ストッパ
１００ リターンスプリング

Claims (14)

1. 弁（１）の３つの通路の２つにそれぞれ配置された２つのゲート（５、６）を備える三方弁であって、前記弁は、前記ゲート（５、６）のための単一の制御手段（７〜１１）と、前記単一の制御手段（７〜１１）により制御され、かつそれぞれ前記２つのゲート（５、６）の１つを第１及び第２の位置の一方から他方へ駆動する第１及び第２の駆動手段（１２、１３、１５、５０）とを備え、前記制御手段（７〜１１）及び前記第１及び第２の駆動手段（１２、１３、１５、５０）は、通常作動モードにおいて、前記２つのゲート（５、６）をそれぞれの第２の位置に同時に到達させるようになっている三方弁において、
   前記弁は、前記駆動手段（１２、１５、５０）の少なくとも１つのための最大変位終端ストッパ（３１）を備えており、前記終端ストッパ（３１）は、前記駆動手段（１２、１５、５０）を、対応するゲート（５）が第２の位置にあるときに妨げるように構成されており、前記弁は、前記他方のゲート（６）の第２の位置を超える動きを検出する手段を更に備えていることを特徴とする三方弁。
2. 前記他方のゲート（６）の第２の位置を超える動きを検出する手段は、前記他方のゲート（６）の位置を計測する手段を備えている請求項１に記載の三方弁。
3. 前記最大変位終端ストッパ（３１）は、前記第２の駆動手段（１２、１５、５０）を妨げるようになっており、他方の前記ゲート（６）の基準変位を超える動きを検出する手段は、前記第１の駆動手段（１３）のための終端ストッパ（３３）を備えており、前記第１の駆動手段（１３）のための終端ストッパ（３３）は、前記第２の駆動手段（１２、１５、５０）が、通常作動モードにおいてその終端ストッパ（３１）上にあるときに、前記第１の駆動手段（１３）の位置を超えて位置するようになっている請求項１又は２に記載の三方弁。
4. 前記他方のゲート（６）の基準変位を超える動きを検出する手段は、前記第１の駆動手段（１３）に設けられた移動限界終端ストッパ（６３）と、前記移動限界終端ストッパ（６３）と前記第１の駆動手段（１３）の終端ストッパ（３３）との接触を検出する検出器とを備えている請求項３に記載の三方弁。
5. 前記ゲート（５、６）はフラップであり、前記制御手段（７〜１１）及び前記駆動手段（１２、１３、１５、５０）は、前記フラップを旋回駆動するように構成されており、前記第１及び第２の駆動手段は、クラウン歯車（１２、１３）である請求項３又は４に記載の三方弁。
6. 前記第１の駆動手段の前記終端ストッパ（３３）は、対応するクラウン歯車（１３）の端部（６３）を構成する面の１つと向き合うように配置されている請求項５に記載の三方弁
7. 前記第２の駆動手段は、前記第２の駆動手段のクラウン歯車（１２）内に形成されたスカラップ（１７）内で循環する駆動爪（１５）を更に備え、前記第２の駆動手段と連係した終端ストッパ（３１）は、前記弁（１）の本体に取り付けられており、前記駆動爪（１５）と向き合って配置されている請求項５又は６に記載の三方弁。
8. 前記第２の駆動手段は、前記第１フラップに回転において連結されており、前記クラウン歯車（１２）に対して回転自由な制御歯車（５０）を更に備え、前記制御歯車（５０）は、前記第１フラップが第１の位置から第２の位置に切り換わるとき、前記クラウン歯車（１２）により回転駆動可能である請求項５又は６に記載の三方弁。
9. 前記制御歯車（５０）は、前記第２のゲート（５）がその第２の位置にあるときに、最大変位終端ストッパ（３１）に隣接するように構成された診断終端ストッパ（５５）を備えている請求項８に記載の三方弁。
10. 前記第１及び第２の位置は、前記通路（２、３）の１つの開放及び閉鎖位置である請求項１〜９のいずれか１項に記載の三方弁。
11. 前記制御手段（７〜１１）及び駆動手段（１２、１３、１５、５０）は、前記２つのゲート（５、６）を一時的な位相のずれをもって駆動するように構成されており、そのため、前記第１のゲート（５）が、その第１の位置からその第２の位置に、前記第１の駆動手段（１３）を介して、対応する前記通路（３）を開放又は閉鎖するように変位され続ける一方で、前記第２のゲート（５）が、前記第１の位置から第２の位置に、前記第２の駆動手段（１２、１５、５０）を介して、対応する前記通路（３）を開放又は閉鎖するように変位し始めるようになっている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の三方弁。
12. 前記第２の駆動手段（１５）は、その第２の位置から第１の位置に、リターンスプリングにより戻されるようになっている請求項１１に記載の三方弁。
13. 前記ゲート（５、６）は、その入口通路（２、３）内に配置され、これにより、前記弁は、自動車の内燃エンジンの吸気マニホールドに接続された低温側のためのＥＧＲ弁となっている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の三方弁。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の三方弁（１）の機構の完全性を試験する方法であって、前記第１の駆動手段（１３）を、前記単一の制御手段（７〜１１）を介して、連係された前記ゲート（６）の前記第１の位置から前記ゲートの前記第２の位置に向けての動きに設定するステップと、これに続いて実行されるステップとして、前記フラップによって到達された過剰な位置を計測するステップとを備える方法。

Images