JP5981411B2 - 自動車の排ガス流動用バイパス弁 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の排ガス流動用バイパス弁、特に三方弁としてのバイパス弁に関する。

前記類型の弁は、ハウジングと、閉鎖要素、例えば、弁フラップを作動する作動装置で構成される。また、このような弁は、流体入口用連結部及び２つの流体出口用連結部を備える、例えば、バイパス弁であり、自動車の排ガス流動を、要求に応じて相異なる流体経路に導くのに使われる。

前記類型の弁の例示的適用は、ディーゼルエンジンで有害放出物を還元させるために、又はオット（Ｏｔｔｏ）エンジンで効率を高めるために、オットエンジン及び／又はディーゼルエンジンで排ガス流動を選択的に排ガス熱交換器に導くか、又はディーゼルエンジンとオットエンジン及びハイブリッド車で冷却水にエネルギーを投入するために、排ガス流動をバイパスを通じて案内することである。

先行技術では、このようなタイプの弁が鋳造された鋼ハウジング、アルミニウムハウジング又は板金スタンピングハウジング、及び固設されたフラップが形成されているバイパス弁の構成として公知されている。

その弁ハウジングが鋳物部品で形成される弁では、その弁が大きい重量を持つということは非常に不利である。また、それに相応して高い工具コスト及び高い個別部品によってもコストアップになる。

また、鋳物ハウジングでは、ハウジング内側での弁ハウジングを加工するための出入り性が劣っているという短所がある。

先行技術では、挙げられた鋳物ハウジングの短所を確認し、特許文献１（独国特許出願公開第１０３３９６２３号明細書）による排気弁によってその短所を部分的に解消した。

特許文献１には、板金弁ハウジングを備える弁が開示されている。このような板金弁ハウジングは、狭い端部にハウジング開口部を持ち、広い端部にさらに大きいハウジング開口部を持つ漏斗状又はコップ状の板金ディープドローイング部品で形成される。このような構造の特徴は、ハウジング開口部を覆う別途のフランジプレートが連結部に固定されるものの、そのフランジプレートが所定の開口部と連結手段及び別個に加工可能な弁フラップ用シーリング面を備えるということである。

先行技術の短所の一つは、加工度の複雑な鋳物ハウジングを高コストで使うということであり、他の一つは、スタンピングハウジングを備えるバイパス弁でフラップの可変性がないため、内部の漏れによって排ガス熱交換器の冷却出力が影響されるというところにある。

独国特許出願公開第１０３３９６２３号明細書

本発明の課題は、板金弁ハウジングを備えるバイパス弁の構造をさらに簡単にし、それにより、コスト面で効率的に製造できるように構成することである。

また、本発明の課題は、バイパス弁を相異なる使用条件及びフラップに簡単に適応できる適応性及び組み立て及びメンテナンスの容易な構成を達成することである。

上記課題は、請求項１の特徴によって解決される。付加の構成が従属請求項に記載されている。

特に、本発明の課題は、自動車の排ガス流動用の三方弁として構成され、弁ハウジングと、弁フラップと、弁フラップによって択一的に閉鎖される２つの流体出口用連結部及び流体入口用連結部を備える作動装置と、を備えるバイパス弁により解決される。

流体出口用連結部には、少なくとも部分的に、そして流体が漏れないように密閉されて弁ハウジング２に配されたアダプタ兼シールリング７が配されるが、そのアダプタ兼シールリング７に弁フラップが、流体が漏れないように密閉されて位置する。

アダプタ兼シールリング７は、中空シリンダーとして形成され、流体出口用連結部に突設されることが望ましい。よって、一方では、連結部に固定される管が、突設されているアダプタ兼シールリングを介して案内され、他の一方では、それと同時に連結が外側で密閉されるが、なぜならば、中空シリンダーが弁ハウジングはもとより連結された管によって収容されて取り囲まれるからである。

アダプタ兼シールリング７は、中空シリンダーケーシングの厚さ及び材料選択により弁フラップの幾何形態に適応可能に形成されることが望ましい。

アダプタ兼シールリングは、等級１．４３０６の特殊鋼からなることが望ましい。

また、流体出口用連結部の流動横断面も、アダプタ兼シールリングの中空シリンダーケーシング厚さにより適応されることが望ましい。したがって、弁フラップとアダプタ兼シールリングとの間のシーリング機能において、そしてアダプタ兼シールリングを介する流動横断面において、二重の調整可能性が存在する。

弁フラップを備える作動装置は、弁ハウジングに密閉され、かつカンチレバー方式で装着されるスピンドルによって形成されることが望ましい。

弁ハウジングは、下部のハーフ弁ハウジング及び上部のハーフ弁ハウジングで構成され、板金ハウジングとして形成されることが望ましい。

このような構成において、下部及び上部のハーフ弁ハウジングは、対称に合致して連結されるように形成されることが望ましく、それにより、コストダウンになり、修理時の入れ替えが簡単になる。

本発明の望ましい構成によれば、弁フラップは、単純フラップとして形成され、それについて、代案的に弁フラップは、構造的与件によって二重フラップとして形成されてもよい。

単純フラップを使う場合、閉鎖を保証するために、アダプタ兼シールリングが一側でフラップブラケットの輪郭に適応されねばならない。よって、一方では、このような輪郭適応の領域で意図しない漏れが起きることもあり、他の一方では、輪郭適応が２つのアダプタ兼シールリングのうち一つのさらなる加工を要することもある。単純フラップは、排ガス再循環（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムでは不可避に発生する漏れが、冷却器の出力低下又は指定された基準によるそれぞれの要求を超えるバイパスモードでの温度上昇を引き起こさない場合にのみ使われる。

指定された基準によるそれぞれの値を満たすために漏れの改善を必要とすれば、二重フラップとしての弁フラップを使うことが合理的である。このようなフラップ構造では、２つのガス経路がほとんど漏れずに閉鎖される。しかし、二重フラップとしての弁フラップの構成は大きい構造空間を要するが、何故ならば、フラップが単純フラップに比べてあまりコンパクトではないからである。

本発明の望ましい一構成は、弁フラップは、アダプタ兼シールリングに密閉して当接するように、フラップブラケットに対してジンバル方式で装着（ｇｉｍｂａｌ−ｍｏｕｎｔｅｄ）されるものの、フラップブラケットが作動（ａｃｔｕａｔｉｏｎ）を弁フラップに伝達するためにスピンドルに配され、それと連結されることである。

全体的に、本発明の概念は、バイパス弁の流体出口用連結部で弁ハウジングと、流体が漏れないように密閉されて連結される可変的な適応及び構成の可能なアダプタ兼シールリングが設けられるというところにある。したがって、流体の流動が、中空円筒状のアダプタ兼シールリングの内部のみで流体出口を通じて行われる。また、アダプタ兼シールリングは、回転移動可能な弁フラップと効率的に連動し、必要時にはそれぞれの流動経路に対する遮断及び密閉作用をもたらす。

前述したように、内部で密閉されるカンチレバー方式で装着されたフラップドアを備える、対称及び２部分にスタンピングされた板金ハウジングによって、高温のエンジン排ガスが互いに別個の２つの排気流動経路へ導かれる。

本発明の利点は、バイパス弁が非常にコンパクトで省スペースでき、同時に鋳物弁に比べて重量低減が達成されるというところにある。非常に有利な点は、上部のハーフ弁ハウジング及び下部のハーフ弁ハウジングとしての板金ハーフシェル（ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｈａｌｆ ｓｈｅｌｌ）の使用によってコストダウンできるということである。

アダプタ兼シールリングによって、板金スタンピング時の方法によって、完全に回避できない許容誤差が補償され、その方法によって製造された弁ハウジングでも最適の密閉機能が達成される。したがって、カンチレバー方式の装着による弁フラップが使われうる。このような構造によって、通常のシャフト又はスピンドルと固定的に連結されるフラップが使えるが、これは、相対的に大きい許容誤差及びそれによる非密閉性及び望ましくないガス漏れ率がアダプタ兼シールリングによって補償されるからである。

バイパス弁を示す平面図である。 バイパス弁を示す側面図である。 バイパス弁を部分的に示す平面図である。 単純フラップを持つバイパス弁を示す３次元側面図である。 二重フラップを持つバイパス弁を部分的に示す３次元側面図である。 二重フラップを持つバイパス弁を部分的に示す平面図である。 作動装置を備えるバイパス弁を示す分解図である。 許容誤差を補償するように装着される単純フラップを示す図である。

図１は、三方弁として排ガス流動を制御するための構成のバイパス弁を示す平面図である。ここで、このようなバイパス弁１は、弁ハウジング２及び流体流動を制御する手段を作動する作動装置３で形成される。バイパス弁１は、３個の連結部、すなわち、バイパス連結部４、冷却器連結部５、及び排ガス連結部６を備えるが、排ガス連結部６は、流体を流入する。作動装置３によって、排ガスが流体出口、すなわち、バイパス連結部４Ａ及び／又は冷却器連結部５に導かれるか、又は分配される。

図２は、図１に示したバイパス弁１の側面図であるが、排ガス連結部６を通じて弁ハウジング２の内部を覗くことができる。本図面では、ガス流動を制御する手段を持つ作動装置３が冷却器連結部５を閉鎖しており、それによって、排ガス連結部６から出る流体流動がバイパス連結部４に導かれる。

図３及び図４は、バイパス弁１を部分的に示す図面であるが、作動装置３の構造及び機能をさらによく理解できるように、弁ハウジングが下部のハーフ弁ハウジング２．１のみで図示されている。

流体出口用連結部４、５には、アダプタ兼シールリング７が連結部管８と共に概略的に図示されている。作動装置３は、基本的に作動レバー１３及びスピンドル１１で構成されるが、スピンドル１１の下端でフラップブラケット１０が弁フラップ９と固定される。スピンドルシール（ｓｐｉｎｄｌｅ ｓｅａｌ）１２は、上部のハーフ弁ハウジング（図示せず）に装着されたスピンドル１１で、軸受を移動自在に外部から密閉させる。作動レバー１３での作動はスピンドル１１の回転を引き起こし、フラップブラケット１０を通じて弁フラップ９をアダプタ兼シールリング７側に移動させて、それに密閉されるように当接させるか、又は押圧する。作動装置１３は、スピンドルシール１２によって上部のハーフ弁ハウジング（図示せず）に流体が漏れないように密閉されて、カンチレバー方式で装着される。

弁フラップは、その軸を中心とするスピンドル１１の回転移動によって移動して、両流体出口のうち一つ（４又は５）を閉める単純フラップ９として形成される。弁フラップ９の中間位置では、両流体出口が連結部４、５と連通するように切り替えられることもできる。

図５及び図６は、弁フラップとして二重フラップ１４を備える図３及び図４の構成と類似したバイパス弁１の構成を示している。作動装置１３は、やはり作動レバー１３及びスピンドル１１で形成され、スピンドル１１は、フラップブラケット１０及びそれに固定された二重フラップ１４を備える。二重フラップ１４は、それぞれの連結部４又は５のアダプタ兼シールリング７に密閉して当接するフラップによって、それぞれその密閉作用を展開する。本側面図及び平面図の部分的な図面には、識別しやすくするために下部のハーフ弁ハウジング２．１のみ図示されている。

図７は、その個別部品を備えるバイパス弁１１の構成の分解図である。弁ハウジングは、下部のハーフ弁ハウジング２．１及び上部のハーフ弁ハウジング２．２で形成され、両ハーフ弁ハウジング２．１、２．２では、連結部４、５にアダプタ兼シールリング７が挟み込まれる。作動装置１３は、スピンドル１１によって形成され、スピンドル１１の上端にはスピンドル１１の作動レバー１３が配される。スピンドル１１は、軸受ハウジング１９の内部で上部のハーフ弁ハウジング２．２を貫通するが、軸受ハウジング１９、軸受１８、及びバネ１６とそれを閉鎖するバネハウジングカバー１５とを持つバネシート１７が、作動装置の密閉された、かつカンチレバー方式の装着を具現する。スピンドル１１の下端には、リベット２０の収納部を持つフラップブラケット１０及び離隔したままそれに取り付けられる弁フラップ１４が配される。

二重フラップ１４は、リベット２０の両側に個別弁フラップ１４を取り付けることで形成される。

図８には、フラップブラケット１０に配される単純フラップ９の構成が示されているが、本図面は、単純フラップ及びそれに連結されるカバーフラップ２１をジンバル方式で装着するための軸受要素２２の構成の詳細を示している。単純フラップとしての弁フラップ９及び二重フラップとしての弁フラップ１４をジンバル方式で装着することは、バイパス弁１の正常な機能のために遮断する連結部４、５をアダプタ兼シールリング７と共に密閉する時に場合によって存在する間隙の補償に非常に有利であると明らかになった。

よって、さらに望ましくは、バイパス弁１のコストダウンができ、一方、アダプタ兼シールリング７の適応により、そして補完的に弁フラップ９又は１４のジンバル方式の装着により、許容誤差の補償がなされる。

弁フラップ９、１４のジンバル方式の装着とは、弁フラップ９、１４がアダプタ兼シールリング７に位置整合のために密閉される時に、許容誤差を補償するために、フラップブラケット１０に対して微細に移動できるということを意味する。

弁フラップ９、１４の該ジンバル方式の装着によって初めて上部及び下部のハーフ弁ハウジング２．１、２．２用の板金スタンピング部品をアダプタ兼シールリング７と共に使用可能となるが、これは、そのようにしてこそ組立て時に発生する許容誤差の必要な許容誤差の補償が保証されるからである。

本発明は、自動車の排ガス流動用バイパス弁、特に三方弁としてのバイパス弁関連の技術分野に好適に用いられる。

１ バイパス弁、三方弁
２ 弁ハウジング
２．１ 下部のハーフ弁ハウジング
２．２ 上部のハーフ弁ハウジング
３ 作動装置
４ バイパス連結部
５ 冷却器連結部
６ 排ガス連結部
７ アダプタ兼シールリング
８ 連結部管
９ 弁フラップ、単純フラップ
１０ フラップブラケット
１１ スピンドル
１２ スピンドルシール
１３ 作動レバー
１４ 弁フラップ、二重フラップ
１５ バネハウジング
１６ バネ
１７ バネシート
１８ 軸受
１９ 軸受ハウジング
２０ リベット
２１ カバーフラップ
２２ 軸受要素

Claims (9)

1. 自動車の排ガス流動用バイパス弁（１）であって、
   弁ハウジング（２）と、弁フラップ（９、１４）と、弁フラップ（９、１４）によって択一的に閉鎖される２つの流体出口用連結部（４、５）及び流体入口用連結部（６）を備える作動装置（３）と、を備えた三方弁であり、
   少なくとも部分的に、そして流体が漏れないように密閉されて弁ハウジング（２）に配されたアダプタ兼シールリング（７）が流体出口用連結部（４、５）にそれぞれ配され、アダプタ兼シールリング（７）に弁フラップ（９、１４）が、流体が漏れないように密閉されて位置しており、
   前記流体出口用連結部（４、５）の流動横断面は、アダプタ兼シールリング（７）の中空シリンダーケーシング厚さを調整することにより調整可能であることを特徴とするバイパス弁（１）。
2. アダプタ兼シールリング（７）は、中空シリンダーとして形成され、連結部（４、５）に突設されることを特徴とする請求項１に記載のバイパス弁（１）。
3. アダプタ兼シールリング（７）は、中空シリンダーケーシングの厚さを調整することにより弁フラップ（９、１４）の幾何形態に調整可能に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のバイパス弁（１）。
4. 弁フラップ（９、１４）を備える作動装置（３）は、弁ハウジング（２）に密閉され、かつカンチレバー方式で装着されるスピンドル（１１）によって形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のバイパス弁（１）。
5. 弁ハウジング（２）は、下部のハーフ弁ハウジング（２．１）及び上部のハーフ弁ハウジング（２．２）で構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のバイパス弁（１）。
6. 下部及び上部のハーフ弁ハウジング（２．１、２．２）は、対称に合致して連結されるように形成されることを特徴とする請求項５に記載のバイパス弁（１）。
7. 弁フラップは、単純フラップ（９）として形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のバイパス弁（１）。
8. 弁フラップは、二重フラップ（１４）として形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のバイパス弁（１）。
9. 弁フラップ（９、１４）は、アダプタ兼シールリング（７）に密閉して当接するように、フラップブラケット（１０）に対してジンバル方式で装着（ｇｉｍｂａｌ−ｍｏｕｎｔｅｄ）されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のバイパス弁（１）。

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