JP6120999B2 - 内燃機関のユニットのための駆動装置、及び、排気ガス再循環バルブ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のユニットのための駆動装置であって、前記駆動装置は、駆動部材と、ハウジングと、中間部材とを有し、前記中間部材は、前記駆動部材と前記ハウジングとの間に付勢された状態で配置されている、駆動装置に関する。本発明はさらに、ハウジングと、駆動部材として使用される電気モータとを備える排気ガス再循環バルブであって、前記電気モータは、伝動装置を介して、吸気口と排気口との間の通路を制御するバルブを駆動する、排気ガス再循環バルブに関する。

このような駆動装置は、内燃機関における種々のユニットを駆動するために使用される。ここでは、例えば空気、排気ガス、冷却媒体、又は他の作動液を圧送するためのポンプのような、継続的に又は少なくとも長期間に亘って動作されるユニットと、例えばバルブ及びフラップ、特に排気ガス再循環バルブ、排気ガスフラップ、又はスロットルフラップのような、所定の調節範囲に亘ってのみ駆動されるユニットとが区別される。

これらの駆動装置は全て、内燃機関内において大きな振動負荷及び衝撃負荷に曝されており、従って、駆動部材の損傷を回避するためには、振動負荷及び衝撃負荷をできるだけ良好に減衰させた状態で、駆動部材を半径方向にも軸方向にも支持する必要がある。

従って、サーボモータを固定するための中間部材を使用し、この中間部材によって軸受収容部の減衰効果を改善しようとすることは既に公知である。

例えば、独国特許出願公開第１０２００６０４６４５１号明細書からは、金属製のハウジングに封入された直流電気モータを、スロットルフラップのための合成樹脂製のハウジング内にて支持することが公知である。合成樹脂の変形能と、電気モータの金属製のハウジングの変形能とはそれぞれ異なっているので、合成樹脂はクリープ変形から保護されねばならない。この理由から、電気モータの無軸端部と樹脂製のハウジングとの間に弾性体が設けられており、弾性体の、樹脂製のハウジングとの当接面は、金属製のハウジングとの当接面よりも大きくなっている。この弾性体は金属製のディスクを含み、このディスクの前面側には台形のゴム製の突起が形成されている。しかしながらこの場合には、ゴム製の突起と金属製のディスクとの間における材料接続が欠点である。さらには、電気モータの半径方向における固定は、被駆動側軸受シールドでの固定によってしか実施されない。

さらには、米国特許第６８６０４６６号明細書から、直流モータの自由端部を、金属製のリングを用いてスロットルバルブのハウジング内に半径方向に支持することが公知である。その他にも、欧州特許出願公開第１５４４４３８号明細書は、電気モータとハウジングとを張架するための金属製の防振リングを開示している。また、ハウジングとモータとの間において軸方向に振動減衰用のＯ型リングを配置することも公知である。しかしながら従来技術からは、駆動側軸受においても公差の影響を受けずに半径方向に支持することは知られていない。

これに関し、独国特許出願公開第１０２００４０１７３００号明細書においては、被駆動側軸受シールドと、駆動側軸受の領域にある支持ディスクとに、二次送風機の駆動部を支持するための２つのパーツからなる中間部材が提案されている。この中間部材は、半径方向においても軸方向においても支持するための相応の加工成形部を有する。しかしながら、この支持装置の組み立てには非常に手間がかかる。特に、中間部材の所期の効果を得るために支持ディスクをハウジングに固定し、かつこの支持ディスクを正確に位置決めすることは困難である。

従って、本発明の課題は、一方では、ハウジング内において駆動部を軸方向に張架できるようにした、振動減衰された駆動装置であって、他方では、駆動部を半径方向に確実に支持する、寿命の長い駆動装置を提供することである。この際、取り付けもできるだけ簡単にし、ハウジング部材の公差に対する許容性をできるだけ向上すべきである。さらに、駆動装置を低コストに製造可能にすべきである。本発明のさらなる課題は、上述した利点を有する駆動装置を備える排気ガス再循環バルブを提供することである。

これらの課題は、請求項１に記載の特徴を有する、内燃機関のユニットのための駆動装置と、請求項１２に記載の特徴を有する、排気ガス再循環バルブとによって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。従属請求項の各特徴は、記載された引用に相応して互いに有利に組み合わせることが可能である。

前記ハウジングが、固定の収容部材と、該収容部材に固定される蓋部とを有し、前記蓋部が、前記固定の収容部材のストッパに軸方向に当接し、前記中間部材が、半径方向において、前記蓋部と前記駆動部材との間に配置されており、かつ、軸方向において、前記蓋部と前記駆動部材との間で弾性変形された状態で配置されているという構成によって、軸方向においても半径方向においても、電気モータをハウジングから分離して振動減衰させることが可能となる。駆動部材は簡単に取り付け可能となり、ハウジング部材は大きな許容公差を以て低コストに製造可能となる。なぜなら、寸法のずれを中間部材によって補償することができるからである。

排気ガス再循環バルブに関しては、前記電気モータが、軸方向においては、弾性変形した中間部材のばね力によって、前記ハウジングに形成された被駆動側軸受シールドに対して付勢されており、かつ、半径方向においては、前記中間部材によって前記蓋部内にて支持されているという構成により、同様にして、全方面における振動分離が達成され、かつ、電気モータがハウジング内にて張架される。こうすることにより、後置接続される伝動装置において駆動歯車の確実な係合が保証され、機械的負荷の伝達が減衰される。このようにして、電気モータの寿命が長くなる。電気モータの寸法と、収容ハウジングの寸法と、蓋部の寸法との間の許容公差を、格段に大きくすることができる。

以下に記載する従属請求項は、駆動装置の種々異なる用途のためにも、特に排気ガス再循環バルブのためにも有利に使用可能である。

好ましくは、前記中間部材は、中央開口部を有し、前記中央開口部を前記駆動部材の軸方向端部が貫通しているか、又は、前記中央開口部内に前記駆動部材の軸方向端部が突入している。このようにすると、駆動部材の端部が包囲され、取り付け時に中間部材を簡単に被せ嵌めることが可能となる。

有利な１つの実施形態においては、前記中間部材は、ディスク形部材を有し、前記ディスク形部材から軸方向に１つ以上の突出部が延在しており、前記突出部は、前記蓋部の軸方向のストッパ面と、前記駆動部材の軸方向のストッパ面との間で弾性変形された状態で配置されている。これらの突出部によって、駆動部材が蓋部から軸方向に分離され、駆動部材と蓋部との軸方向の公差が補償される。蓋部又は駆動部材との接触面積は低減されており、これによって、硬度が同じ場合には全面的な接触に比べてより強力なばね作用又は弾性が達成され、また、熱伝達のために使用される面積が減少される。

好ましい１つの実施形態においては、軸方向に延在する前記突出部は、リング形に形成されている。これによって、追加的に中間部材の封止機能がもたらされる。

これに代わる本発明の１つの実施形態においては、軸方向に延在する前記突出部は、周囲に亘って配分された複数の突起として形成されている。これによって、個々の突起の極めて良好な弾性作用がもたらされる。

好ましくは、前記中間部材は、リング形の弾性のカラー部を有し、前記カラー部の半径方向内側には前記駆動部材が当接し、半径方向外側には蓋部が当接する。これにより、駆動部材の軸方向における支持と付勢とに加え、駆動部材が唯１つの構成部材によって、半径方向においても振動減衰及び衝撃減衰された状態で蓋部内に簡単に支持される。

さらなる特別な実施形態においては、前記カラー部が、前記中央開口部と、前記駆動部材の前記軸方向端部とを取り囲んでおり、半径方向においては、前記蓋部に形成されたカップ形の収容部によって取り囲まれている。従って、駆動部材の支持は、駆動部材の駆動側軸受の領域において直接実施される。カップ形の収容部内には駆動側軸受が突出しており、このカップ形の収容部は、相応に大きい許容公差を以て製造することができる。なぜなら、収容部と駆動側軸受領域との間の接触が、カラー部によって阻止されるからである。

さらなる有利な実施形態においては、前記カラー部の外周面には、外周に沿って配分された複数の隆起部が設けられている。これによって取り付けが簡単になる。なぜなら、これらの隆起部は、より簡単に半径方向に圧縮することができるからである。従って、半径方向における減衰特性が良好になると共に、より小さい力で被せ嵌められることが保証される。

これに代わる有利な１つの実施形態においては、前記中間部材の前記カラー部が、前記ディスク形部分の外周に配置されている。これによって、駆動部材の外周を介して半径方向における支持が実施される。

好ましくは、前記中間部材は、エラストマ又は別の弾性の非金属材料から一体に製造されている。これによって、一方では、製造及び取り付けが簡単になり、他方では、良好な弾性特性が保証される。ショア硬度を変更することによって減衰率を変更することも可能であり、これにより固有振動数をずらすことも可能である。

カップ形の収容部を備える前記蓋部は、好ましくは、深絞り部材として形成されている。このことにより、特に低コストの製造が可能となる。極端に厳密な公差はもはや要求されていないので、公知の支持装置に比べて、深絞り加工時に形成された半径を短所なしに許容することができる。

このように、本発明の駆動装置及び本発明の排気ガス再循環バルブは、全方面における振動分離に基づいた長い寿命と、特に低コストの製造及び取り付けとにおいて優れている。なぜなら、簡単に製造可能な個別部材を使用することができ、かつ、公差に対する許容性が高いからである。

さらなる利点及び特徴は、複数の実施例に基づき、以下の図面の詳細な説明において説明する。

排気ガス再循環バルブのための本発明による第１の駆動装置の、部分的に切断された側面図である。 図１に示した中間部材の側断面図である。 図２に示した中間部材の平面図である。 本発明の択一的な駆動装置の概略側面図である。

同一の特徴には、全ての図面において同一の参照符号が付されている。

図１には、ハウジング１０を有する駆動装置が図示されている。ハウジング１０内には、電気モータの形態の駆動部材１２が配置されている。この実施例においては、電気モータ１２の駆動軸１４に駆動ピニオン１６が相対回動不能に配置されており、駆動ピニオン１６は、伝動装置２０を介して排気ガス再循環バルブ１８を作動させるために使用される。排気ガス再循環バルブ１８は、バルブロッド２２に配置されたバルブディスク２４を有し、バルブディスク２４は、吸気口２８と排気口３０との間の通路２６を公知の方法で制御する。しかしながら、この駆動装置を、ポンプ又はフラップを作動又は駆動するために使用することも可能である。

図示したハウジング１０は、複数のパーツから構成されている。ハウジング１０は、断面が図示された固定の収容部材３２と、該収容部材３２に固定される蓋部３８とを含む。収容部材３２は、シール３４を介して伝動装置ハウジング部材３６に固定されている。収容部材３２は、シール３４が配置されておりかつ伝動装置ハウジング部材３６を閉鎖するカバー部分４０を有する。このカバー部分４０は、シール３４に対して半径方向内側の領域に、被駆動側軸受シールド４２を有する。被駆動側軸受シールド４２内には、電気モータ１２を制御及び接触接続するための基板４４が支持されている。被駆動側軸受シールド４２には、リング形のストッパ４６が形成されており、電気モータ１２は、このストッパに軸方向に当接している。このストッパ４６の内部には、開口部４８が形成されており、この開口部４８を貫通して駆動ピニオン１６が突出している。開口部４８は、電気モータ１２の第１ラジアル軸受５０を半径方向に取り囲んでいる。

伝動装置ハウジング部材３６とは反対側に向かって、中空円筒形部分５２が延在している。中空円筒形部分５２は、電気モータ１２を半径方向に取り囲んでおり、中空円筒形部分５２の端部には、リング形の拡張部５４が形成されている。電気モータ１２を収容部材３２の中空円筒形部分５２の中に押し入れた後、電気モータ１２を覆うように蓋部３８が押し被せられる。蓋部３８は、深絞り加工によって製造された金属薄板部材である。この金属薄板部材もまた、電気モータ１２の、中空円筒形部分５２によって覆われていない部分を覆うように、該電気モータ１２を取り囲んでいる。

蓋部３８は実質的にカップ形状を有し、このカップ形の直径は３段階に減少する。直径が最も大きい部分は、収容部材３２の拡張部５４を取り囲んでおり、その一方で、中間部分は、小さな間隔をあけて電気モータ１２を半径方向に取り囲んでいる。後方に向かって閉鎖された後方部分は、電気モータ１２の駆動側軸受部分５６を取り囲んでいる。駆動側軸受部分５６は、電気モータ１２の軸方向端部５９を形成している。

組み立て時には、蓋部３８の直径が最も大きい部分とその次に大きい部分との間にある第１段部５８が、拡張部５４の軸方向端部によって形成されたストッパ６０に当接するまで、蓋部３８の直径が最も大きい部分が、拡張部５４を覆うように押し被せられる。リング形の拡張部５４は、第１段部５８に面したリング形の切欠き部を有する。切欠き部内にはＯ型リング６２が配置されており、これによって密封接続が形成される。蓋部３８の端部は、その後、拡張部５４の後方で縁が曲げられ、これによって固定の収容部材３２に固定される。

しかしながら本発明によれば、このように蓋部３８がストッパ６０に被せ嵌められると、前もって駆動側軸受部分５６を覆うように押し被せられていた中間部材６４をも弾性変形させることになる。この状態においては、中間部材６４は、電気モータ１２の軸方向のストッパ面６７として使用される該電気モータ１２の後壁部６６と、蓋部３８の軸方向のストッパ面６９として使用される該蓋部３８の第２段部との間に付勢された状態で挟持されている。なお、蓋部３８の第２段部は、蓋部３８の直径が最も小さい部分と、中間の直径部分との間の移行部を形成している部分である。それと同時に、中間部材６４のリング形のカラー部６８が、蓋部３８のカップ形の収容部７０内に収容され、半径方向に張架される。カラー部６８は、駆動側軸受部分５６と、ひいては電気モータ１２の軸方向端部５９とを取り囲んでおり、収容部７０は、蓋部３８の直径が最も小さい部分によって形成されている。

前記中間部材６４は、エラストマから製造されており、図２及び図３から見て取れるように、中央開口部７４を有するディスク形部材７２からなる。ディスク形部材７２の半径方向外側の領域においては、ディスク形部材７２から軸方向に、周囲に亘って配分された８つの突起７６の形態の突出部が延在している。これらの突起７６は、組み立て時に、電気モータ１２のストッパ面６７と蓋部３８のストッパ面６９との間で軸方向に圧縮される。これらの突起７６は、蓋部３８の方向を向いており、従って、ディスク形部材７２は、電気モータ１２の後壁部６６に当接している。ディスク形部材７２の半径方向内側の領域から、中央開口部７４を取り囲むカラー部６８が軸方向に延在している。このカラー部６８の外側面にも８つの隆起部７８が設けられており、これによって波形の表面が形成される。各隆起部７８は、ディスク形部材７２から、カラー部６８の軸方向端部の直前まで延在している。このカラー部６８の軸方向端部には、該カラー部６８の外周において、面取り部８０が設けられている。これにより、蓋部３８がこの面取り部８０を超えて中間部材６４に被せ嵌めされると、カップ形の収容部７０内において、駆動側軸受部分５６が徐々にセンタリングされることとなる。このようにすると組み立てが格段に簡単になる。なぜなら、カラー部６８に被せ嵌められると、面取り部８０を超えた後に初めて半径方向の圧力が形成されるからである。

このようにして電気モータ１２は、中間部材６４の弾性によって軸方向及び半径方向に振動減衰された状態で蓋部３８内に収容される。この場合には、大きな許容公差及び半径を以て蓋部３８を製造することが可能となる。なぜならこの許容公差及び半径は、中間部材６４によって補償されるからである。

図４の実施例の場合には、ディスク形部材７２に、リング形の突出部８２が形成されている。このリング形の突出部８２は、電気モータ１２の後壁部６６の方向に向かって延在しており、組み立て時に弾性変形する。しかしながらこの実施例の場合には、電気モータ１２は、該電気モータ１２の外径部分と、ひいては蓋部３８の中間の直径部分とを介して、蓋部３８内に半径方向に支持される。中間部材６４のディスク形部材７２の直径は、電気モータ１２の直径よりも大きい。従って、ディスク形部材７２の半径方向外側の張り出した領域は、蓋部３８が被せ嵌められると内側に向かって折り畳まれ、電気モータ１２の外径部分と、蓋部３８の中間部分との間で挟持された状態となる。この張り出した領域は、この状態においてはカラー部６８を形成しているが、組み立てられた状態においては固定の収容部材３２の方向に延在する。

この実施例の場合にも、低コストに製造可能な個別部材を使用することによって、組み立てが簡単になると共に、寿命の長い駆動装置が得られる。なぜなら、駆動部材に対する衝撃負荷及び振動負荷が、軸方向にも半径方向にも格段に低減されているからである。この駆動装置は、排気ガス再循環バルブのために特に適している。

独立請求項の保護範囲が、説明された実施例に限定されないことを明記しておく。特に、２つの実施形態を組み合わせた形態を使用することも、別の駆動部材を使用することも可能である。この装置は、他の用途のためにも適している。独立請求項の保護範囲から逸脱することなくハウジング、蓋部、又は駆動部材の構造を変更することも、もちろん考えられる。

Claims (12)

1. 内燃機関のユニットのための駆動装置であって、
   前記駆動装置は、駆動部材（１２）と、ハウジング（１０）と、前記駆動部材（１２）および前記ハウジング（１０）とは別個に形成された単一の中間部材（６４）とを有し、
   前記中間部材（６４）は、前記駆動部材（１２）と前記ハウジング（１０）との間に付勢された状態で配置されている
   駆動装置において、
   前記ハウジング（１０）は、固定の収容部材（３２）と、該収容部材（３２）に固定される蓋部（３８）とを有し、
   前記蓋部（３８）は、前記固定の収容部材（３２）のストッパ（６０）に軸方向に当接し、
   前記中間部材（６４）は、半径方向において、前記蓋部（３８）と前記駆動部材（１２）との間に配置されており、かつ、軸方向において、前記蓋部（３８）と前記駆動部材（１２）との間で弾性変形された状態で配置されており、
   前記中間部材（６４）は、中央開口部（７４）を有し、
   前記中央開口部（７４）を前記駆動部材（１２）の軸方向端部（５９）が貫通しているか、又は、前記中央開口部（７４）内に前記駆動部材（１２）の軸方向端部（５９）が突入している、ことを特徴とする、内燃機関のユニットのための駆動装置。
2. 前記中間部材（６４）は、ディスク形部材（７２）を有し、
   前記ディスク形部材（７２）から軸方向に１つ以上の突出部（７６；８２）が延在しており、
   前記突出部（７６；８２）は、前記蓋部（３８）の軸方向のストッパ面（６９）と、前記駆動部材（１２）の軸方向のストッパ面（６７）との間で弾性変形された状態で配置されている
   ことを特徴とする、請求項１記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
3. 軸方向に延在する前記突出部（８２）は、リング形に形成されている
   ことを特徴とする、請求項２記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
4. 軸方向に延在する前記突出部は、周囲に亘って配分された複数の突起（７６）として形成されている
   ことを特徴とする、請求項２記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
5. 前記中間部材（６４）は、軸方向に延在するリング形の弾性のカラー部（６８）を有し、
   前記カラー部（６８）の半径方向内側には前記駆動部材（１２）が当接し、半径方向外側には前記蓋部（３８）が当接する
   ことを特徴とする、請求項２から４のいずれか一項記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
6. 前記カラー部（６８）は、前記中央開口部（７４）と、前記駆動部材（１２）の前記軸方向端部（５９）とを取り囲んでおり、半径方向においては、前記蓋部（３８）に形成されたカップ形の収容部（７０）によって取り囲まれている
   ことを特徴とする、請求項５記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
7. 前記カラー部（６８）の外周面には、外周に沿って配分された複数の隆起部（７８）が設けられている
   ことを特徴とする、請求項５又は６記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
8. 前記中間部材（６４）の前記カラー部（６８）は、前記ディスク形部材（７２）の外周に配置されている
   ことを特徴とする、請求項５記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
9. 前記中間部材（６４）は、エラストマ又は別の弾性の非金属材料から一体に製造されている
   ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
10. カップ形の収容部（７０）を備える前記蓋部（３８）は、深絞り部材として形成されている
    ことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項記載の内燃機関のユニットのための駆動装置。
11. ハウジング（１０）と、駆動部材（１２）として使用される電気モータと、バルブディスク（２４）とを備える排気ガス再循環バルブ（１８）であって、
    前記電気モータは、伝動装置（２０）を介して前記排気ガス再循環バルブ（１８）の前記バルブディスク（２４）を駆動し、
    前記排気ガス再循環バルブ（１８）は、吸気口（２８）と排気口（３０）との間の通路（２６）を制御する
    排気ガス再循環バルブにおいて、
    前記電気モータ（１２）は、軸方向においては、弾性変形した中間部材（６４）のばね力によって、前記ハウジング（１０）に形成された被駆動側軸受シールド（４２）に対して付勢されており、かつ、半径方向においては、前記中間部材（６４）によって前記蓋部（３８）内にて支持されており、
    前記中間部材（６４）は、前記駆動部材（１２）および前記ハウジング（１０）とは別個に形成された単一の部材である、
    ことを特徴とする、排気ガス再循環バルブ。
12. 前記排気ガス再循環バルブは、請求項１から１０のいずれか一項記載の駆動装置を有する
    ことを特徴とする、請求項１１記載の排気ガス再循環バルブ。

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