JP2018506816A - 自動車に設けられる弁装置 - Google Patents

Abstract

本発明の対象は、ハウジング（１）内に延びる流れ通路（２）と、流れ通路（２）内に配置された、流れ通路（２）を閉鎖するためのフラップ（３）とを備え、フラップ（３）がシャフト（４）に取り付けられており、シャフト（４）がハウジング（１）に回転可能に支持されており、流れ通路（２）に弁座が配置されており、弁座がフラップ（３）の閉鎖位置でフラップ（３）と接触しており、シャフト（４）がフラップ（３）を所定の角度で貫通しており、このためにフラップ（３）が孔（８）を有しており、孔（８）の開口（１３，１４）が、それぞれ一方のフラップ側に通じている、自動車に設けられる燃料電池アセンブリ用の弁装置である。シャフト（４）のための孔（８）内で、フラップ（３）とシャフト（４）との間にシール（１２）が配置されている。

Description

本発明の対象は、ハウジング内に延びる流れ通路と、流れ通路内に配置された、流れ通路を閉鎖するためのフラップとを備え、フラップがシャフトに取り付けられており、シャフトがハウジングに回転可能に支持されており、流れ通路に弁座が配置されており、弁座が、フラップの閉鎖位置でフラップと接触しており、シャフトが、フラップを所定の角度で貫通しており、このためにフラップが孔を有しており、孔の開口が、それぞれ一方のフラップ側に通じている、自動車に設けられる燃料電池アセンブリ用の弁装置である。

このような弁装置は、久しく以前より知られており、したがって公知先行技術である。流れる媒体、たとえば空気に基づき、このようなアクチュエータは流れ通路の閉鎖時に高いシール性を可能にしなければならない。さらに、このようなアクチュエータは、流れ通路の流れ横断面の良好な制御可能性、ひいては流れる媒体の質量流量の良好な制御可能性を保証することが望まれる。その結果、このような弁装置は手間をかけて構成されており、ひいては比較的コストがかかる。電磁弁を遮断弁として使用することが知られている。なぜならば、電磁弁は、相応する手間をかければ、比較的良好なシール性を可能にするからである。しかし、流れる媒体を連続的に制御することは不可能である。しかし、流れ通路を閉鎖することは、極めて重要である。なぜならば、許容の漏れ量は、自動車の吸気路に設けられた慣用のスロットルバルブアクチュエータの場合よりも小さく、慣用のスロットルバルブアクチュエータの場合の１／１０〜１／２０であるからである。

したがって、本発明の目的は、冒頭で述べた形式の弁装置を改良して、燃料電池アセンブリにおける媒体の連続的な制御を可能にするような弁装置を提供することである。

この課題は、シャフトのための孔内で、フラップとシャフトとの間にシールが配置されていることにより解決される。

シャフトが挿入されている場合でも、この孔を通じて、一方のフラップ側から他方のフラップ側への流体の溢流（オーバフロー）が可能であることが判った。孔内にシールを配置することにより、流体を流れ通路内で一方のフラップ側から他方のフラップ側へ貫流させるおそれのある、唯一つ残った流れ経路が閉鎖される。このように配置されたシールは、特に、燃料電池アセンブリにおいて生じるような、弁装置のシール性に対する極めて高い要求において、好都合となる。なぜならば、燃料電池アセンブリにおいて許容される漏れ量は、吸気路内の慣用のスロットルバルブアクチュエータの場合の１／１０〜１／２０であるからである。別の利点としては、シール作用が、シャフトと孔との嵌め合い対偶を介して形成されるわけではないので、より大きな許容誤差をもって、ひいてはより廉価に製作可能であることが挙げられる。

フラップをシャフトに取り付けるためには、少なくとも１つのねじを用いてフラップをシャフトとねじ締結することが好ましい。こうして、フラップの簡単な組付けが可能となる。

シールが、孔の、組付け時にシャフトが進入する方の開口寄りに配置されていると、シールの組付けが容易となる。

フラップがシャフトと付加的にねじ締結されている場合には、ねじ孔の配置により、片方のフラップ側に第２の開口が形成されることに基づき、別の流れ経路が生じる。この流れ経路を介して、流体は、たとえ特に小さな規模であっても、一方のフラップ側から反対の他方のフラップ側へ流れるおそれがある。たいていの用途に対しては、高いシール性要求を課せられた場合でも、上で挙げたシール配置を用いた流体のこの特に小さな質量通過量が許容され得る。第２の流れ経路を経由した、この小さな質量通過量でさえも許容し得ない場合には、別の好適な構成が存在する。この構成は、ねじ孔と、孔の、１つの開口しか有しないフラップ側に通じた開口との間にシールを配置することにある。こうして、唯一つのシールの配置によって、両流れ経路を信頼性良くシールすることができる。

特に単純な構成では、シールが、半径方向でシャフト上にまたはシャフトのための孔内に配置されたシールであり、このシールが、それぞれ反対の側に位置する構成部分に対するシールを行っている。最も簡単な事例では、シールがＯリングである。

シールの規定された嵌め合いを保証するためには、シールを、収容部、好ましくはシャフトまたは孔に設けられた溝内に配置することが好適であることが判った。

別の好適な構成では、シールが、フラップをシャフトに結合する接着部であり、これにより、構成部分であるシャフトまたはフラップがシールの溝によって弱化されることが回避される。このようなシールの利点は、シャフトやフラップのような既存の構成部分において付加的な変更を行わなくて済むので、既に存在する弁装置を、このような変えられた使用条件に合わせて、大きな手間をかけることなしに組み換えることができることにある。

さらに別の好適な構成では、シールが、フラップをシャフトに結合する溶接部である。シールとしての溶接部は、接着部に比べて次のような利点を有する。すなわち、構成部分であるシャフトとフラップによってのみ密なアセンブリが形成され、そして接着パートナの化学的な耐性を考慮しなくて済む。

フラップの駆動は、最も簡単な構成では電動モータによって行われる。電動モータは変速機を介してシャフトを駆動する。この変速機により、フラップ運動の正確な調整が可能になる。

以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。

本発明による弁装置を示す概略図である。 弁装置の断面図である。 弁装置の別の断面図である。

図１には、管片形のスロットルバルブアセンブリが図示されている。このスロットルバルブアセンブリは、ハウジング１と、このハウジング１に設けられた流れ通路２とを備えており、流れ通路２内には、ディスク形のフラップ３が配置されている。このフラップ３は、シャフト４に固く結合されており、このシャフト４はハウジング１に回転可能に支持されている。シャフト４は、ハウジング１内に配置された電動モータ５によって駆動され、シャフト４と電動モータ５との間には、変速機６が接続されている。

図２には、図１に示した流れ通路２の一部が断面図で図示されている。シャフト４には、ディスク形のフラップ３が、概略的に図示されたねじ結合部７によって相対回動不能に結合されている。シャフト４を取り付けるために、フラップ３が孔８を有しており、この孔８内にシャフト４が配置されているので、シャフト４はフラップ３を所定の角度αで貫通している。図示の状態では、フラップ３が流れ通路２を閉鎖している。流れ通路２をシールするためには、フラップ３の、周方向に延びる縁部９にシール１０が配置されている。この第１のシール１０は、フラップ３を巡るように迂回する迂回流の発生を阻止している。主流れ経路に沿ったフラップ３を巡るように迂回する迂回流の他に、流体はさらに、孔８を通じてフラップ３を貫流する可能性をも有している。この副流れ経路は、シャフト４とフラップ３との間の嵌め合いにおける誤差に基づいて形成される。孔８を通じたフラップ３の貫流を阻止するために、シャフト４が、周方向に延びる溝１１を有し、この溝１１内には、Ｏリングとして形成されたシール１２が配置されている。このシール１２は、孔８の開口１４に対するよりも孔８の開口１３の近くに、つまり開口１３寄りに配置されている。シャフト４はこの開口１３を介してフラップ３と組み付けられるので、一層簡単な組付けが得られる。

図３に示す弁装置は、なお小さな漏れ量のために使用することができるという点で、図２に示した弁装置とは異なっている。孔８全体を通って延びる第１の副流れ経路に対して付加的に、ねじ結合部の孔１５によって第２の副流れ経路が形成される。この第２の副流れ経路を介して流体がフラップ３を貫流するおそれがある。したがって、図示の態様では、フラップ下側が２つの開口１３，１５を有しており、それに対して、フラップ上側は１つの開口１４しか有していない。ねじ孔１５と孔８の開口１４との間にシール１２を配置することによって、第１第２の両副流れ経路をシールすることができ、この場合、開口１４は、１つの開口しか有しないフラップ側に通じる開口である。

Claims (7)

1. 自動車に設けられる燃料電池アセンブリ用の弁装置であって、ハウジング内に延びる流れ通路と、該流れ通路内に配置された、該流れ通路を閉鎖するためのフラップとを備え、該フラップが、シャフトに取り付けられており、該シャフトが、前記ハウジングに回転可能に支持されており、前記流れ通路に弁座が配置されており、該弁座が、前記フラップの閉鎖位置で前記フラップと接触しており、前記シャフトが、前記フラップを所定の角度で貫通しており、このために前記フラップが孔を有しており、該孔の開口が、それぞれ一方のフラップ側に通じている、弁装置において、前記シャフト（４）のための前記孔（８）内で、前記フラップ（３）と前記シャフト（４）との間にシール（１２）が配置されていることを特徴とする、弁装置。
2. 前記シール（１２）が、半径方向で前記シャフト（４）上にまたは前記シャフト（４）のための前記孔（８）内に配置されたシール（１２）であり、該シール（１２）が、それぞれ反対の側に位置する構成部分（３）に対するシールを行っている、請求項１記載の弁装置。
3. 前記シール（１２）が、収容部（１１）、好ましくは前記シャフト（４）または前記孔（８）に設けられる溝内に配置されている、請求項２記載の弁装置。
4. 前記シール（１２）が、前記フラップ（３）を前記シャフト（４）に取り付けるためのねじ孔（１５）と、前記フラップ（３）における前記孔（８）の開口（１４）との間に配置されており、該開口（１４）は、１つの開口（１４）しか有しないフラップ側に通じた開口である、請求項２記載の弁装置。
5. 前記シールが、前記フラップ（３）を前記シャフト（４）に結合する接着部である、請求項２記載の弁装置。
6. 前記シールが、前記フラップ（３）を前記シャフト（４）に結合する溶接部である、請求項２記載の弁装置。
7. 前記駆動装置が、変速機（６）を備えた電動モータ（５）である、請求項１から６までの少なくともいずれか１項記載の弁装置。

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