JP6100488B2 - 空気通路におけるリターン駆動終端ストッパ付き三方弁 - Google Patents

Description

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

自動車の熱機関は、主に複数のシリンダーから形成された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、エンジンによる作業を行わせるようになっている。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より、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、タービンを駆動し、タービンは、圧縮機に取り付けられて、圧縮機とともにターボチャージャーを構成するようになっている。

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に基づくものである。このように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が減少させられる。

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ようにされる。

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行われている。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することができ、これにより、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いき、弁内でのＥＧＲガスの流速の増加が止まる前に、外気入口通路は徐々に閉じていき、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、単一か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

前記特許文献１に記載された発明の構成において、フラップは、制御手段により回転駆動される駆動手段により駆動され、フラップ自身又はその制御手段上に取り付けられたリターンスプリングにより、その停止位置に戻される。空気フラップのリターンスプリング、又はその旋回機構の問題個所が故障の場合、空気フラップは、閉位置に留まり続ける恐れがあり、これは、エンジンの性能を低下させる。したがって、リターンスプリングが破損した場合でも、エンジンの作動を維持し得る装置を提供することが望まれている。

本発明の目的は、これらの問題点を取り除くことである。このため、本発明の主題は、
空気入口通路におけるリターン駆動終端ストッパ付き三方弁であって、空気入口通路と、前記空気入口通路内に配置された第１のフラップと、ガス入口通路と、前記ガス入口通路内に配置された第２のフラップと、制御手段と、前記制御手段により制御されるようになっている第１の駆動手段とを備え、前記第１の駆動手段は、前記第１のフラップを、第１の位置から第２の位置に向けて、第１段階においては、前記第１のフラップがリターンスプリングの作用下で前記第１の位置に維持されて、前記第１のフラップと前記第２のフラップが、同時に開放位置及び閉鎖位置にないように、前記第１のフラップを第２のフラップに対して一時的な時間のずれをもって駆動するようになっていて、前記第１の駆動手段は、前記リターンスプリングが故障の場合に、前記制御手段の作用下で、前記第１のフラップ（５）を前記第１の位置に戻すようになっているリターン駆動終端ストッパを備えていることを特徴とする空気入口通路におけるリターン駆動終端ストッパ付き三方弁を提供することにある。

本発明によれば、前記第１の駆動手段は、前記リターンスプリングが故障した場合に、前記制御手段の作用下で、前記第１のフラップを前記第１の位置に戻すことを可能とするリターン駆動終端ストッパを備えている。

リターンスプリングが故障した場合であっても、車両のエンジンが作動し続けることを可能とする位置に、第１のフラップを戻すことができる。汚染排出低減機能だけは影響を受ける可能性があるが、車両は、修理されるまで、走行し続けることができる。

組み合わせて、又は別個に採用し得る実施形態として、次のものがある。
-第１のフラップの第１及び第２の位置は、第１の通路の開放及び閉鎖位置である。
-第１の駆動手段は、歯付きクラウン大リングを備えている。

第１の実施形態によれば、
-第１の駆動手段は、前記第１のフラップに対して回転するように連結され、前記歯付きクラウン大リングに対して回転自由であるガイド歯車を更に備え、前記ガイド歯車は、前記第１のフラップがその第１の位置から第１の位置に切り替わるときには、前記歯付きクラウン大リングにより駆動することができ、前記フラップが戻り方向に駆動されるときには、前記リターンスプリングにより駆動することができる。
−前記歯付きクラウン大リングは、前記リターンスプリングが故障した場合に、ガイド歯車のリターン終端ストッパと協働しうるリターン終端ストッパを備えている。
−前記歯付きクラウン大リングは、前記第１のフラップが、その第１の位置から第２の位置に切り替わるときに、ガイド歯車の駆動終端ストッパと協働可能な駆動終端ストッパを備え、ガイド歯車のリターン終端ストッパ、及び駆動終端ストッパは、互いに当接している。

他の実施形態によれば、
-前記リターン駆動終端ストッパは、前記歯付きクラウン大リングの一端部により形成されたリターン終端ストッパを備えている。
-前記第１の駆動手段は、歯付きクラウン大リング内に形成されたスカラップ内を循環する爪を更に備え、リターン終端ストッパは、前記爪と向き合って配置されている。

本発明の１つの特徴によれば、前記リターン駆動終端ストッパは、制御手段が、前記リターンスプリングの故障を緩和するために駆動されたときに、第１のフラップを、その第１の位置に対して後退した位置とするようになっている。従って、通常作動において、異なる終端ストッパ間で発生するおそれのある干渉は回避される。

本発明の１つの特徴によれば、弁は、三方弁であり、弁の３つの通路の中の第２の通路に配置された第２のフラップを備え、前記制御手段は、両方のフラップに共通として設計されており、前記弁は、第２の駆動手段を更に備え、前記第２の駆動手段は、共通の制御手段により制御されるようになっており、前記第１段階の間、共通の制御手段が、第２のフラップを第１の位置から第２の位置に旋回させるように、第２のフラップを駆動する。

また、第１及び第２の駆動手段は、第２段階において、第２のフラップは、その第１の
位置から第２に位置へ前記第２の駆動手段を介して旋回され続ける一方、前記制御手段は、前記第１のフラップをその第１の位置から第２の位置へ前記第１の駆動手段を介して旋回させ始めるようになっている。

フラップは、その２つの入口通路に配置されており、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ループ弁である。

単なる例示であって、制限を加えるものでない本発明の実施形態の以下の詳細な説明から、本発明を、より良く理解することができ、また本発明の他の目的、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。 フラップがある姿勢にあるときの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。 フラップが別の姿勢にあるときの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。 フラップがさらに別の姿勢にあるときの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。 フラップがさらに別の姿勢にあるときの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に示す、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に示す、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に示す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状態における、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実施形態を示す斜視図である。

図１は、排気再循環（ＥＧＲ）ループを備えた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、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低圧三方弁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によって増大させられる。

図２ａ〜図２ｄ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とを備えた三方弁を示す。この実施形態において、弁１は、空気入口通路２内の第１のフラップ５と、ガス入口通路３内の第２のフラップ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。当初は、第１のフラップ（空気フラップ）５は、通路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、第２のフラップ（ガス入口フラップ６）は、通路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、第１のフラップ（空気フラップ）５を旋回させることなく、第２のフラップ（ガス入口フラップ）６の旋回を開始することにより、ＥＧＲ排出ガスの通路３を漸進的に開くことによりもたらされる（図２ａ）。第１のフラップ（空気フラップ）５は、空気入口２における同一の最大開位置に維持させ、第２のフラップ（ガスフラップ）６は、ガス通路３を大きく開くように旋回し続ける（図２ｂ）。第２のフラップ（ガスフラップ）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３におけるＥＧＲガスの流速は明らかに増加を止め、そのとき、第２のフラップ（ガスフラップ）６が旋回を続ける一方で第１のフラップ（空気フラップ）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、第２のフラップ（ガスフラップ）６が、ガス入力通路３を最大の開角度位置（０°）に達し、第１のフラップ（空気フラップ）５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させる（図２ｄ）。

次に、本発明による三方弁の実現を可能とし、上記の原理にしたがって作動させる機構１について、図３〜５を参照して説明する。

三方弁の作動機構１は、歯車装置を備えている。歯車装置は、直流モータ７と、第１のフラップ（空気フラップ）５と第２のフラップ（ガスフラップ）６とを、それぞれ回転駆動する２本のシャフト５１、６１の間に配置されている。２本のシャフト５１、６１は、互いに平行をなしている。モータ７のシャフト１４は、外周歯１０と中央ピニオン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の外周歯１０は、第１のフラップ（空気フラップ）５を回転駆動する歯付きクラウン大リング１２と噛み合っている。歯付きクラウン大リング１２は、第１のフラップ（空気フラップ）５の軸５１に対して回転自由である。歯付きクラウン大リング１２による第１のフラップ（空気フラップ）５の回転駆動は、フラップ５の軸５１に回転可能に取り付けられた駆動爪１５を介してなされる。駆動爪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、即ち底部側の終端ストッパ１６に当接している。歯付きクラウン大リング１２は、爪１５の駆動、したがって第１のフラップ（空気フラップ）５の駆動なしに、所定の角度部分にわたる歯付きクラウン大リング１２の自由回転を許容するようになっているカム円板１７を備えている。歯付きクラウン大リング１２が、一方向又は他方向に、この角度部分を超えて回転駆動されると、駆動終端ストッパ３０を有するカム円板１７の第１端部は、爪１５を駆動する。詳しくは後述するが、歯付きクラウン大リング１２のカム円板１７の反対側端部は、リターン駆動終端ストッパ３４となっている。

中間歯車９と一体をなす中央ピニオン１１は、第２のフラップ（ガスフラップ）６を回転駆動する歯付きクラウン小リング１３と噛み合っている。歯付きクラウン小リング１３は、第２のフラップ（ガスフラップ）６のシャフト６１に回転に関して取り付けられている。歯付きクラウン小リング１３は、角度区間にわたってのみ、円形に延びており、歯付きクラウン小リング１３の端部は、弁の本体に取り付けられた部分と協働するように半径方向面を有している。この半径方向面は、歯付きクラウン小リング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、直流モータ７の作動時、第２のフラップ（ガスフラップ）６は、クラウン小リング１３の回転により、直接的に回転駆動される一方、第１のフラップ（空気フラップ）５は、歯付きクラウン大リング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。

実施例において、直流モータ７は、反時計回り方向に回転しているとき、ピストン８を介して、中間歯車９を時計回りに回転駆動する。一方、中間歯車９は、その歯１０、１１によって、反時計回り方向に２つの歯付きクラウン大リング１２及び歯付きクラウン小リング１３を回転駆動する。歯付きクラウン大リング１２及び歯付きクラウン小リング１３は、同一の中間歯車９と、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、駆動時におけるシャフト１４と第１のフラップ（空気フラップ）５の噛み合い率は約７であるが、直流モータ７のシャフト１４と第２のフラップ（ガスフラップ）６との噛み合い率は、約１６である。

次に、第１のフラップ（空気フラップ）５による第２のフラップ（ガスラップ）６に対する閉鎖の位相をずらすための機構を、図３、図４、図５を関連させて説明する。図３、図４及び図５は、ピニオン８の回転が異なった状態にある歯付きクラウンリング及び歯車を示している。

図３〜図４において、歯付きクラウン大リング１２及び歯付きクラウン小リング１３は、第２のフラップ（ガスフラップ）６を開くように、反時計回り方向に駆動され、第１のフラップ（空気フラップ）５は、カム円板１７の働きにより、不動に保たれ続けている。図４の位置において、駆動終端ストッパ３０を形成しているカム円板１７の端部は、駆動爪１５と接触する。その後、歯付きクラウン大リング１２の回転は、図５に示される位置に向けて継続し、駆動爪１５（及び、結果として第１のフラップ（空気フラップ）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、第１のフラップ（空気フラップ）５は、カム円板１７の存在に起因して、第２のフラップ（ガスフラップ）６に対する一時的な位相のずれをもって閉じる。

図３〜図５は、歯付きクラウン大リング１２及び歯付きクラウン小リング１３に関連し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、第１のフラップ（空気フラップ）５が全閉位置あるときに、駆動爪が到達する最端位置にある。従って、駆動爪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、終端ストッパ１６と頂部側空気終端ストッパ３１の間で変位する。この変位は、第１のフラップ（空気フラップ）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、第１のフラップ（空気フラップ）５及びリターン駆動終端ストッパ３４を駆動する歯付きクラウン大リング１２は、駆動爪１５との接触に至らないことに注目されたい。駆動爪１５は、三方弁が図２ａの配置、即ち、第１のフラップ（空気フラップ）が開で、第２のフラップ（ガスフラップ）が閉にあるときに、終端ストッパ１６まで戻される。歯車及びクラウン環の機構は、リターン駆動終端ストッパ３４と底部側空気終端ストッパの間に、駆動爪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と関連づけて、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が設けられている。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、第２のフラップ（ガスフラップ）６を駆動する歯付きクラウン小リング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と図９と関連づけて、詳細に説明する。これらの図においては、簡略化するため、中間歯車９の中央ピニオン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、第１のフラップ（空気フラップ）５が全開であり、第２のフラップ（ガスフラップ）６が全閉である、通常モードにおける弁の作動に対応している。図７は、図２ｄの配置、即ち、第１のフラップ（空気フラップ）５が全閉であり、第２のフラップ（ガスフラップ）６が全開である、通常モードにおける弁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、第１のフラップ（空気フラップ）５はもはや駆動されず、駆動爪１５は、頂部終端ストッパ３１に達しておらず、第２のフラップ（ガスフラップ）６は、全開位置を超えており、歯付きクラウン小リング１３の端部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、第１のフラップ（空気フラップ）５は、もはや全開位置に戻らず、リターンスプリング１００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駆動爪１５の戻りを阻害していると推定される。

まず、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９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は、図２の配置、即ち、再循環ガス導入前における、弁の構成要素を示す。歯付きの中間歯車９は、第２のフラップ（ガスフラップ）を駆動する歯付きクラウン小リング１３の端部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、第２のフラップ（ガスフラップ）６の全開位置に対応している。同時に、第１のフラップ（空気フラップ）５を駆動する歯付きクラウン大リング１２は、その駆動終端ストッパ３０が駆動爪１５から離れた位置にある。駆動爪１５は、第１のフラップ（空気フラップ）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（１００）の作用により、調節終端ストッパ１６に当接している。リターン終端ストッパ３２は、歯付きクラウン大リング１２が最端の角度位置の１つにあるにもかかわらず、駆動爪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、第２のフラップ（ガスフラップ）６の歯付きクラウン小リング１３の回転を引き起こし、その端部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、その第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、第１のフラップ（空気フラップ）５の歯付きクラウン大リング１２を回転させ、その結果、第１のフラップ（空気フラップ）５の歯付きクラウン大リング１２は、当初は、駆動爪１５の終端ストッパ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、弁の状態は、第１のフラップ（空気フラップ）５が全閉であり、第２のフラップ（ガスフラップ）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、駆動爪１５の頂部側空気終端ストッパ３１へ接触しているために妨げられ、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、本発明によると、歯付きクラウン小リング１３の端部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になっている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には、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、又は駆動爪１５の破損の場合における弁の作動を示す。この場合、歯付きクラウン大リング１２及び歯付きクラウン小リング１３の噛み合いの１対１の相関関係は、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、駆動爪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、第２のフラップ（ガスフラップ）６を駆動する歯付きクラウン小リング１３を、第２のフラップ（ガスフラップ）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。

第２のフラップ（ガスフラップ）６の位置を検出するセンサは、第２のフラップ（ガスフラップ）６、シャフト６１、又は歯付きクラウン小リング１３上のいずれかにおいて、ＥＧＲ通路のどこかに配置され、歯付きクラウン環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提供される。

これは、第２のフラップ（ガスフラップ）６を駆動する歯付きクラウン小リング１３が、第１端部６２が、底部側ガス終端ストッパ３２上にあって第２のフラップ（ガスフラップ）６が全閉位置にある位置から、第２のフラップ（ガスフラップ）６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ある。空気通路が正常である場合、中間歯車９の回転は、駆動爪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、全開位置にある第２のフラップ（ガスフラップ）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、歯付きクラウン小リング１３を駆動し、歯付きクラウン小リング１３は、第２のフラップ（ガスフラップ）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、第２のフラップ（ガスフラップ）６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。このような診断方法は、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、歯付きクラウン小リング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により得られる。

図９は、上述した誤作動の第２の場合における弁の配置を示す。この配置では、駆動爪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１００の破損、または制御チェインの中での破損の発生、さらには、リターンスプリング１００により作用する力に耐えることができない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、第１のフラップ（空気フラップ）５を駆動する歯付きクラウン大リング１２を時計回り方向に回転させ、リターン終端ストッパ２３を構成するカム円板の端部を、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、第１のフラップ（空気フラップ）５を全開位置とする。換言すると、モータ７により生成されるトルクが用いられ、スプリングの故障は緩和される。したがって、車両のエンジンは、三方弁の作動時において故障があっても、機能し続ける。

しかしながら、駆動爪１５と底部側空気終端ストッパ１６の間には間隙が残され、そのため、通常作動において、リターン駆動終端ストッパ３４は、例えば振動動作において、駆動爪１５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、透視図で描かれた歯付きクラウン大リング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とが設けられている。クラウン大リング１２とリターンスプリング１００は、ガイド歯車５０により連係されている。ガイド歯車５０は、図示されてない第１のフラップ（空気フラップ）に連結されており、歯付きクラウン大リング１２に対して回転自由となっている。

前記ガイド歯車５０は、第１のフラップ（空気フラップ）５が全開位置から全閉位置へ切り換わるときには、前記歯付きクラウン大リング１２により駆動可能であり、前記第１のフラップ（空気フラップ）５は、リターンモードにより駆動され、この図には示されていない第２のフラップ（ガスフラップ）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１００により駆動可能である。

このため、前記歯付きクラウン大リング１２は、駆動終端ストッパ５３を備えている。駆動ストッパ５３は、前記第１のフラップ（空気フラップ）５が全開位置から全閉位置に切り替えられたときに、ガイド歯車５０の駆動終端ストッパ５４と協働しうるようにとなっている。より具体的には、図１０に示すように、前記歯付きクラウン大リング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歯付きクラウン大リング１２の回転の第１段階において、ガイド歯車５０の終端ストッパ５４から、角度的に後退した位置とな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、歯付きクラウン大リング１２の回転の第２段階において、歯付きクラウン大リング１２は、ガイド歯車５０を駆動する。換言すると、この第２段階において、第１のフラップ（空気フラップ）５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、ガイド歯車５０を駆動し、ガイド歯車５０は、図１０に示すように、ガイド歯車５０の終端ストッパ５４を、第１のフラップ（空気フラップ）５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の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に対応する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、ガイド歯車５０には、診断終端ストッパ５５が設けられ、前記ガイド歯車５０と前記弁本体は、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が接触状態とな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、ガイド歯車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／及びガイド歯車５０の周辺に設けられている。

誤作動の第２の場合を取り扱うために、前記歯付きクラウン大リング１２は、ここでは、前記リターンスプリング１００の故障の場合にガイド歯車５０のリターン終端ストッパ５２と協働しうるリターン終端ストッパを備えている。

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５２は、図１０に示すように、第１のフラップ（空気フラップ）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。

ガイド歯車５０の前記リターン終端ストッパ５２は、ここでは、前記ガイド歯車５０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。ガイド歯車５０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を用いて、互いの上に配置されている。

以上本発明を、一時的な時間のずれを伴う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によって説明してきた。しかし、本発明は、リターンスプリング１００の故障を緩和するために、通常モードにおいて、モータにより、第１の方向に駆動され、リターンスプリング１００により、第２の方向に駆動されるフラップを、通路の１つに備える如何なるタイプの三方弁にも、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のに使用される三方弁において用いることができる。

１ 作動機構
２ 空気入口
３ 再循環ガス入口
４ 出口
５ 第１のフラップ（空気フラップ）
６ 第２のフラップ（ガスフラップ）
７ 直流モータ
８ ピニオン
９ 中間歯車
１０ 外周歯
１１ 中央ピニオン
１２ 歯付きクラウン大リング
１３ 歯付きクラウン小リング
１４ シャフト
１５ 駆動爪
１６ 終端ストッパ
１７ カム円板
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
３４ リターン駆動終端ストッパ
５０ ガイド歯車
５１ 第１のフラップ（空気フラップ）の軸
５３ 終端ストッパ
５４ 終端ストッパ
６１ 第２のフラップ（ガスフラップ）シャフト
６２ 歯付きクラウン小リングの端部
６３ 歯付きクラウン大リングの端部
１００ リターンスプリング

Claims (10)

1. 空気入口通路におけるリターン駆動終端ストッパ付き三方弁であって、
   空気入口通路（２）と、前記空気入口通路（２）内に配置された第１のフラップ（５）と、ガス入口通路（３）と、前記ガス入口通路（３）内に配置された第２のフラップ（６）と、制御手段（７〜１０）と、前記制御手段（７〜１０）により制御されるようになっている第１の駆動手段（１２、１５，５０）とを備え、前記第１の駆動手段（１２、１５、５０）は、前記第１のフラップ（５）を、第１の位置から第２の位置に向けて、第１段階においては、前記第１のフラップ（５）がリターンスプリング（１００）の作用下で前記第１の位置に維持されて、前記第１のフラップ（５）と前記第２のフラップ（６）が、同時に開放位置及び閉鎖位置にないように、前記第１のフラップ（５）を第２のフラップ（６）に対して一時的な時間のずれをもって駆動するようになっていて、前記第１の駆動手段（１２、１５，５０）は、前記リターンスプリング（１００）が故障の場合に、前記制御手段の作用下で、前記第１のフラップ（５）を前記第１の位置に戻すようになっているリターン駆動終端ストッパ（３４）を備えていることを特徴とする空気入口通路におけるリターン駆動終端ストッパ付き三方弁。
2. 前記第１のフラップ（５）の前記第１及び第２の位置は、前記第１の通路（２）の開放位置及び閉鎖位置である請求項１に記載の弁。
3. 前記第１の駆動手段（１２、１５，５０）は、歯付きクラウン大リングを備えている請求項１又は請求項２に記載の弁。
4. 前記第１の駆動手段（１２、１５，５０）は、前記第１のフラップ（５）に対して回転するように連結され、前記歯付きクラウン大リング（１２）に対して回転自由であるガイド歯車（５０）を、更に備え、前記ガイド歯車（５０）は、前記第１のフラップが、その第１の位置から第２の位置に切り替わるときには、前記歯付きクラウン大リング（１２）により駆動され、前記フラップが戻り方向に駆動されるときには、前記リターンスプリング（１００）により駆動されるようになっている請求項３に記載の弁。
5. 前記歯付きクラウン大リング（１２）は、前記リターンスプリング（１００）が故障の場合に、前記ガイド歯車（５０）のリターン終端ストッパ（５２）と協働しうるリターン終端ストッパ（１７）を備えている請求項４に記載の弁。
6. 前記歯付きクラウン大リング（１２）は、前記第１のフラップ（５）が、その第１の位置から第２の位置に切り替わるときに、前記ガイド歯車（５０）の駆動終端ストッパ（５４）と協働可能な駆動終端ストッパ（５３）を備え、前記ガイド歯車（５０）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、互いの上に配置されている請求項５に記載の弁。
7. 前記リターン駆動終端ストッパ（３４）は、前記制御手段（７〜１０）が、前記リターンスプリング（１００）の故障を緩和するために駆動されたときに、前記第１のフラップ（５）を、その第１の位置に対して後退した位置とするようになっている請求項１〜６のいずれか１項に記載の弁。
8. 前記制御手段（７〜１１）は、前記第１のフラップ（５）及び前記第２のフラップ（６）両方のフラップに共通であるように設計されており、前記弁は、更に、第２の駆動手段（１３）を備え、前記第２の駆動手段（１３）は、前記共通の制御手段（７〜１１）により制御されるように構成され、前記第１段階の間、前記共通の制御手段（７〜１１）が前記第２のフラップ（６）を、第１の位置から第２の位置に旋回させるように、前記第２のフラップ（６）を駆動するようになっている請求項１〜７のいずれか１項に記載の弁。
9. 前記第１及び第２の駆動手段（１２、１３、１５、５０）は、第２段階において、前記第２のフラップ（６）が、その第１の位置から第２に位置へ、前記第２の駆動手段（１３）を介して旋回され続ける一方、前記制御手段は、前記第１のフラップ（５）を、その第１の位置から第２の位置へ前記第１の駆動手段（１２、１５、５０）を介して旋回させ始めるようになっている請求項８に記載の弁。
10. 前記第１のフラップ（５）及び第２のフラップ（６）は、その２つの入口通路に配置されており、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ループ弁である請求項７又は８に記載の弁。

Images