JP5784106B2 - 通路ハウジングに設けられた孔内に配置された弁 - Google Patents

Description

本発明は、通路ハウジングに設けられた孔内に配置された弁であって、該弁が、弁ハウジングを備えており、該弁ハウジングに、１つの入口と、少なくとも１つの出口とが形成されており、通路ハウジングの孔内に弁ハウジングが差し込まれており、該弁ハウジング内に、並進運動可能な１つの弁ロッドが配置されており、該弁ロッドに、弁座に対応する少なくとも１つの弁閉鎖体が配置されている、通路ハウジングに設けられた孔内に配置された弁に関する。

このような弁は、たとえば内燃機関において排ガス戻し通路に設けられた排ガス戻し弁として使用される。すでに１つまたはそれ以上の通路の一部を成すハウジングを備えた差込み可能な弁としての構成は、このような弁を予め完成した状態に組み立て、出荷し、次いで初めて、通路ハウジング内に組み込むことができるという利点を有している。このような弁は、通路ハウジングに設けられた孔の開いた側から通路ハウジング内に差し込まれ、この通路ハウジングに、たとえばねじによって固定される。ただし、排ガスが外部に向かって押し退けられない、つまり、環境の負担に繋がる漏れが存在していないことに留意しなければならない。

相応して、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３３３２９１５号明細書に排ガス戻し弁が開示されている。この排ガス戻し弁は差込み弁として形成されている。この差込み弁は、１つの排ガス入口と２つの排ガス出口とを有している。入口と出口との間の接続部は、１つの共通の操作ロッドに配置された２つの弁部材を介して調整することができる。なお、その際には、両弁部材が弁座に降下させられるかまたは弁座から持ち上げられる。入口は、両弁座の間ひいては両排ガス出口の間に配置されている。弁の配置は、この弁を取り囲む通路ハウジングに設けられた孔内で行われる。弁ハウジングと通路ハウジングとは、それぞれ一貫して統一した直径を有している。この直径は、通常、一貫した嵌合部として設計される。これによって、通常、外部に対しても、両通路の間でも、十分なシール性が確保されている。しかし、このような配置時には、弁ハウジングの組込み時にも取出し時にも問題が生じてしまう。特に複数回の組込みおよび取出しに際して、互いに向き合わされたハウジング壁に溝が生じてしまう。このことは、漏れの増加を招く。

したがって、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２１３６９３号明細書には、取り囲むハウジング内で差込み弁をシールするための択一的なシステムが提案されている。このシステムでは、差込み弁の外径が、通路ハウジングの孔直径よりも僅かに小さく設定されている。この場合、通路ハウジングと弁ハウジングとが、互いに対応する段部を有している。この段部は載置面を成している。この載置面と、通路ハウジングの外壁への差込み弁の固定面とには、それぞれビード型ガスケットが配置される。このビード型ガスケットは両ハウジング部材の間に挟み込まれ、ひいては、半径方向のシールを行っている。しかし、複数の出口を備えた弁の場合には、更なる段部とシール部材とが必要となる。これらのシール部材は予め組み付けることができないので、弁の納入者によって、ハウジング内への正確で密な組込みを保証することはできない。

したがって、本発明の課題は、付加的なシールエレメントなしに、ハウジングの間に十分なシール作用が確保され、それにもかかわらず、許容できないほど増大する漏れが生じることなしに、複数回の組付けおよび取外しが可能となる、通路ハウジングに設けられた孔内に配置された弁を提供することである。

この課題を解決するために本発明に係る弁によれば、孔が、段状に形成されており、孔直径が、弁ハウジングの差込み方向において縮径されており、弁ハウジングの外径は、少なくとも１つの弁座を取り囲む領域に各孔直径に対する嵌合部が形成されているのに対して、別の領域は、半径方向で取り囲む孔直径よりも小さい外径を有しているように段付けられている。

本発明に係る弁の有利な態様によれば、弁が、１つの弁ロッドに２つの弁閉鎖体を有しており、両弁閉鎖体を介して、弁座により取り囲まれた２つの通流横断面が調整可能であり、両通流横断面が、弁ハウジングに設けられた２つの出口に通じるようになっており、両出口の間に入口が配置されている。

本発明に係る弁の有利な態様によれば、弁座を取り囲む弁ハウジングの両領域が、通路ハウジングの対応する孔直径にほぼ相当する外径を有している。

本発明に係る弁の有利な態様によれば、通路ハウジングが、３つの異なる孔直径を有しており、該３つの孔直径のうち、２つの孔直径が、弁座を取り囲む両領域に対応しており、該両領域が、軸方向で入口の両側に配置されている。

本発明に係る弁の有利な態様によれば、弁ハウジングの差込み方向で見て、対応する嵌合部の直前に孔段部がそれぞれ形成されている。

本発明に係る弁の有利な態様によれば、弁ハウジングが、差込み方向で見て先行する端部に面取り部または丸み付け部を有している。

本発明に係る弁の有利な態様によれば、弁ハウジングが、両弁座の間に、弁ハウジングの外径が、取り囲む孔直径よりも小さい領域を有している。

本発明に係る弁の有利な態様によれば、弁ハウジングが、通路ハウジングに設けられた差込み開口と、該差込み開口に近い方に配置された弁座との間に、弁ハウジングの外径が、取り囲む孔直径よりも小さい領域を有している。

本発明によれば、孔が、段状に形成されており、孔直径が、弁ハウジングの差込み方向において縮径されており、弁ハウジングの外径は、少なくとも１つの弁座を取り囲む領域に各孔直径に対する嵌合部が形成されているのに対して、別の領域は、半径方向で取り囲む孔直径よりも小さい外径を有しているように段付けられていることによって、良好なシールが達成される。同時にこのような弁は、比較的少ない力消費で組付け可能である。なぜならば、両ハウジング相互の滑り面が著しく減少させられるからである。相応して、互いに滑動し合う両面にかけられる機械的な負荷も減少させられ、これによって、複数回の組付けおよび取外しの際の摩耗が著しく減少させられ、ひいては、十分に不変の漏れ率が得られる。

有利には、弁が、１つの弁ロッドに２つの弁閉鎖体を有しており、両弁閉鎖体を介して、弁座により取り囲まれた２つの通流横断面が調整可能であり、両通流横断面が、弁ハウジングに設けられた２つの出口に通じるようになっており、両出口の間に入口が配置されている。このような弁では、各運転状態において、操作が同期的に行われる、逆方向に荷重が加えられる２つの弁閉鎖体によって、弁における力バランスが存在している。これによって、より正確な制御と、弁に対するより小さな駆動装置の使用とが可能となる。

１つの有利な態様では、弁座を取り囲む弁ハウジングの両領域が、通路ハウジングの対応する孔直径にほぼ相当する外径を有している。したがって、両ハウジングの間に接触面を介してシール部が実現される。同時に、このシール部は、シールが重要となる入口周辺の領域ひいてはより高い圧力の領域周辺の領域に有利に制限される。また、周辺に対するシールだけでなく、出口に対するシールも確保される。

本発明の１つの改良態様では、通路ハウジングが、３つの異なる孔直径を有しており、これら３つの孔直径のうち、２つの孔直径が、弁座を取り囲む両領域に対応しており、これら両領域が、軸方向で入口の両側に配置されている。この態様では、孔内への弁の簡単な差込みが可能となる。なぜならば、互いに異なる直径において両嵌合が実現されており、ひいては、最後の押込み領域で初めてハウジングの接触が付与されているからである。

１つの有利な態様では、弁ハウジングの差込み方向で見て、対応する嵌合部の直前に孔段部がそれぞれ形成されている。このことは、弁の差込み時の軸方向の接触長さを最小値に短縮し、これによって、組付けおよび取外しの際の面の摩耗が著しく減少させられる。

有利には、弁ハウジングが、差込み方向で見て先行する端部に面取り部または丸み付け部を有している。これによって、弁の差込み時にガイドが実現され、組付け時の引っ掛かりによる支えが回避される。

１つの更なる態様では、弁ハウジングが、両弁座の間に、弁ハウジングの外径が、取り囲む孔直径よりも小さい領域を有している。この領域には、ハウジング孔の段付け部のうちの１つも位置している。これによって、再度、滑り面が短縮され、軸方向で維持すべき公差に影響が与えられなくなる。

さらに、有利には、弁ハウジングが、通路ハウジングに設けられた差込み開口と、この差込み開口に近い方に配置された弁座との間に、弁ハウジングの外径が、取り囲む孔直径よりも小さい領域を有している。この領域にも同じく、ハウジング孔の一方の段付け部が位置している。これによっても、弁の組付けおよび取外しの際の滑り面が短縮される。

したがって、通路ハウジングに設けられた孔内への弁の配置が提供される。この配置によって、孔のもしくは弁ハウジングの滑り面における組付けおよび取外しの際の摩耗が著しく減少させられる。したがって、力が減少させられた弁の組付けおよび取外しで確実なシールが提供される。また、複数回の組込みおよび取出しでも、漏れが確実に回避される。

通路ハウジングに設けられた孔内の弁の一部の側方断面図である。

本発明に係る弁の１つの実施の形態を、排ガス戻し通路の通路ハウジングに設けられた孔内の図示の排ガス戻し弁につき以下に説明する。

図示の弁は、アクチュエータ（図示せず）を介して並進運動可能な１つの弁ロッド２を有している。この弁ロッド２には、２つの弁閉鎖体４，６が少なくとも軸方向で固定されている。弁ロッド２は滑りブシュ８内で軸方向にガイドされる。この滑りブシュ８は弁ハウジング１０内に支承されている。弁ロッド２は、滑りブシュ８に続く領域で防護金属薄板１１によって取り囲まれる。この防護金属薄板１１は、滑りブシュ８内へのガスの侵入を十分に阻止している。

弁ハウジング１０は、半径方向の入口１２と、半径方向の出口１４と、軸方向の出口１６とを有している。入口１２は軸方向で両出口１４，１６の間に配置されている。入口１２と出口１４，１６との間には、それぞれ１つの調整可能な通流横断面が位置している。この通流横断面は、それぞれ弁座１８，２０によって取り囲まれている。この弁座１８，２０は、さらに、それぞれ一方の弁閉鎖体４，６と協働、つまり、相互作用し、これによって、弁ロッド２ひいては弁閉鎖体４，６の運動時に両通流横断面が、弁座１８，２０の方向への弁閉鎖体４，６の同期的な接近によって減少させられるかまたは弁座１８，２０からの同期的な離反によって増加させられるようになっている。これによって、調整したいガス流の量を公知の形式で変えることができる。なお、弁座１８，２０は弁ハウジング１０内に固定されている。

この弁ハウジング１０は、通路ハウジング２４に設けられた孔２２内に配置されている。この場合、両ハウジング１０，２４の間の漏れは回避されなければならない。通路ハウジング２４は、弁ハウジング１０の入口１２に対応する前置された第１の通路区分２６と、出口１４，１６に連通する後続の第２の通路区分２８とを有している。

孔２２は、第１の孔段部３０と第２の孔段部３２とを有している。両孔段部３０，３２では、孔直径が、差込み開口から弁の差込み方向で見て、それぞれ段状に減少させられている。この差込み方向は、通流横断面を開放するための弁閉鎖体４，６の運動方向に対応している。したがって、弁が軸方向の出口１６の方向で通路ハウジング２４の差込み開口（図示せず）から孔２２内に差し込まれる。

弁ハウジング１０は、軸方向に連続して配置された、それぞれ異なる外径の５つの領域を有している。組み付けられた状態では、弁の差込み方向で見て、第１の領域３４が、この第１の領域３４を半径方向で取り囲む孔直径よりも小さい外径を有しており、これによって、壁の間に接触が生じないようになっている。第１の領域３４の半径方向外側には、第１の孔段部３０も配置されている。この第１の孔段部３０は、第１の領域３４に続く第２の領域３６のすぐ近くに位置している。この第２の領域３６は、第１の領域３４よりも大きな外径を有している。第２の領域３６は孔２２に対する嵌合部を有していて、弁座１８に対して両側で軸方向に延びている。

第２の領域３６に続く第３の領域３８は、さらに、第２の孔段部３２を越えた領域に設定された最小の孔直径よりも小さい外径を有していて、第２の孔段部３２を越えて延びている。この場合、両ハウジング１０，２４の間にギャップが位置している。

弁ハウジング１０の、第３の領域３８にさらに軸方向で続く第４の領域４０は、取り囲む孔２２とほぼ等しい外径を有している。しかし、第４の領域４０の直径は第２の領域３６の直径よりも小さく設定されている。なぜならば、第４の領域４０が、孔段部３２を越えた領域に配置されていて、したがって、最小の孔直径に対して嵌合部を有しているからである。第４の領域４０は、さらに、弁座２０を取り囲んでおり、これによって、入口１２が軸方向の両側で嵌合部によって取り囲まれている。第４の領域４０には、出口１６に向かって先細りにされた面取り部４２の形の第５の領域が続いている。

加工成形の結果、まず、弁ハウジング１０を面取り部４２によって孔２２内に簡単に挿入することができる。軸方向への差込み時の最初の抵抗は、第４の領域４０が孔２２の段部３２を越えて押し進められる場合に初めて生じる。その後、第４の領域４０は付近の孔壁に沿って滑動する。第２の嵌合は、第２の領域３６も孔段部３０を越えて押し進められる場合に初めて達成される。ただし、本実施の形態によって、接合長さもしくは滑り面長さは著しく短縮される。シールは、孔直径と弁ハウジング１０の第２の領域３６もしくは第４の領域４０との間の嵌合によって行われる。この第４の領域４０が、入口２６から出口１６への漏れを阻止しているのに対して、第２の領域３６は、入口２６から出口１４への漏れ流を阻止している。この半径方向の出口１４から周辺へのシールは、圧力状況に応じて不要となるかまたはハウジングへの差込み弁の固定を介して行うことができる。当然ながら、本願の意味でのハウジングの更なる段付け部の形成も可能である。

したがって、ハウジングに設けられた孔内に配置された弁が提案される。この弁では、複数回の組付けおよび取外しでも確実なシールが確保されている。なぜならば、互いにシールし合う接合面が著しく短縮されることにより、接合面の摩耗が十分に回避されるからである。それにもかかわらず、付加的なシール部材を使用することなしに、確実なシールが保証される。

当然ながら、前述した実施の形態に対して本願の保護領域内で種々異なる構造的な変更が可能である。特に段付け部および直径が、それぞれ組み付けたい弁に適合されてよい。また、接合面の長さが圧力状況に適合されてもよい。

２ 弁ロッド
４ 弁閉鎖体
６ 弁閉鎖体
８ 滑りブシュ
１０ 弁ハウジング
１１ 防護金属薄板
１２ 半径方向の入口
１４ 半径方向の出口
１６ 軸方向の出口
１８ 弁座
２０ 弁座
２２ 孔
２４ 通路ハウジング
２６ 第１の通路区分
２８ 第２の通路区分
３０ 第１の孔段部
３２ 第２の孔段部
３４ 第１の領域
３６ 第２の領域
３８ 第３の領域
４０ 第４の領域
４２ 面取り部

Claims (8)

1. 通路ハウジングに設けられた孔内に配置された弁であって、
   該弁が、弁ハウジングを備えており、該弁ハウジングに、１つの入口と、少なくとも１つの出口とが形成されており、
   通路ハウジングの孔内に弁ハウジングが差し込まれており、該弁ハウジング内に、並進運動可能な１つの弁ロッドが配置されており、該弁ロッドに、弁座に対応する少なくとも１つの弁閉鎖体が配置されている、通路ハウジングに設けられた孔内に配置された弁において、
   孔（２２）が、段状に形成されており、孔直径が、弁ハウジング（１０）の差込み方向において縮径されており、
   弁ハウジング（１０）の外径は、少なくとも１つの弁座を取り囲む領域（３６，４０）に各孔直径に対する嵌合部が形成されているのに対して、別の領域（３４，３８，４２）は、半径方向で取り囲む孔直径よりも小さい外径を有しているように段付けられており、
   半径方向で取り囲む孔直径よりも外径が小さい、前記弁ハウジング（１０）の差込み方向で見て第１の領域（３４）が、前記通路ハウジング（２４）の孔（２２）に対する嵌合部が形成された、前記弁ハウジングの続く第２の領域（３６）よりも小さな外径を有していることを特徴とする、通路ハウジングに設けられた孔内に配置された弁。
2. 弁が、１つの弁ロッド（２）に２つの弁閉鎖体（４，６）を有しており、両弁閉鎖体（４，６）を介して、弁座（１８，２０）により取り囲まれた２つの通流横断面が調整可能であり、両通流横断面が、弁ハウジング（１０）に設けられた２つの出口（１４，１６）に通じるようになっており、両出口（１４，１６）の間に入口（１２）が配置されている、請求項１記載の弁。
3. 弁座（１８，２０）を取り囲む弁ハウジング（１０）の両領域（３６，４０）が、通路ハウジング（２４）の対応する孔直径にほぼ相当する外径を有している、請求項２記載の弁。
4. 通路ハウジング（２４）が、３つの異なる孔直径を有しており、該３つの孔直径のうち、２つの孔直径が、弁座（１８，２０）を取り囲む両領域（３６，４０）に対応しており、該両領域（３６，４０）が、軸方向で入口（１２）の両側に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の弁。
5. 弁ハウジング（１０）の差込み方向で見て、対応する嵌合部の直前に孔段部（３０，３２）がそれぞれ形成されている、請求項４記載の弁。
6. 弁ハウジング（１０）が、差込み方向で見て先行する端部に面取り部（４０）または丸み付け部を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
7. 弁ハウジング（１０）が、両弁座（１８，２０）の間に、弁ハウジング（１０）の外径が、取り囲む孔直径よりも小さい領域（３８）を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
8. 弁ハウジング（１０）が、通路ハウジング（２４）に設けられた差込み開口と、該差込み開口に近い方に配置された弁座（１８）との間に、弁ハウジング（１０）の外径が、取り囲む孔直径よりも小さい領域（３４）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁。

Images