(57)【要約】  本発明の対象は、自動車用弁装置であって、ハウジングと、該ハウジング内に設けられた流れ通路と、該流れ通路内に配置された、前記流れ通路を閉鎖するためのフラップとを備えており、該フラップは、該フラップを貫通しているシャフトが固定されている範囲を有しており、該シャフトが前記ハウジング内に回転可能に支承されている。前記フラップは、少なくとも一方の側に、球面状の隆起部を有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の弁装置であって、ハウジングと、該ハウジング内に設けられた流れ通路と、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ており、該フラップは、該フラップを貫通しているシャフトが固定されている範囲を有しており、該シャフトは前記ハウジング内に回転可能に支承されている、自動車用の弁装置において、
前記フラップが、少なくとも一方の側に、球面状の隆起部を有していることを特徴とする、自動車用の弁装置。
【請求項２】
前記フラップが、両側に球面状の隆起部を有している、請求項１記載の弁装置。
【請求項３】
前記球面状の隆起部が互いに等しい大きさに形成されている、請求項１または２記載の弁装置。
【請求項４】
前記球面状の隆起部が互いに異なる大きさに形成されている、請求項１または２記載の弁装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの球面状の隆起部が、球状キャップ、有利には半球体である、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの球面状の隆起部が、楕円体の形状を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の弁装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの楕円体状の隆起部の長軸が、前記フラップの平面に位置しており、流れ方向に対して直交するように延びている、請求項６記載の弁装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの楕円体状の隆起部の長軸が、前記フラップの平面に位置しており、流れ方向に延びている、請求項６記載の弁装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの球面状の隆起部の長軸が、前記フラップの直径の少なくとも１／２、有利には前記フラップの３／４、特に前記フラップ全体にわたって延びている、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの球面状の隆起部が、前記シャフトにまで達する切欠きを有しており、前記フラップは前記シャフトに溶接されており、有利にはレーザ溶接によって結合されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁装置。
【請求項１１】
前記フラップが、ねじ結合によって前記シャフトに結合されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁装置。
【請求項１２】
少なくとも１つの球面状の隆起部が、前記フラップと一体に形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの球面状の隆起部は、別個の構成部分であり、前記構成部分が前記フラップに結合されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、自動車用の弁装置であって、ハウジングと、該ハウジング内に設けられた流れ通路と、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ており、該フラップはシャフトに固定されていて、該シャフトは前記ハウジング内に回転可能に支承されている形式の自動車用の弁装置である。
【０００２】
このような形式の弁装置は、たとえばスロットルバルブ管片として使用され、久しく以前より知られている。回転可能に支承されたフラップによって、流れ通路を完全に閉鎖するか、または、フラップを９０°だけ回転させることによって、最大の質量通過が行われるように流れ通路を開放することが可能である。これに相応して、弁装置は、最大の質量通過およびフラップの範囲における自由流れ横断面に応じて設計されている。この場合に不都合となるのは、種々の要求に対して、その都度異なる弁装置が必要となり、ひいては相応して形成されたハウジングや、ハウジング内に延びる流れ通路、特に流れ横断面が必要となることである。ハウジングは、金属またはプラスチックから成り、鋳造もしくは注型または射出成形によって製造される。それに応じて、ハウジングの製造は、同様に種々異なる多種の金型を必要とする。
【０００３】
本発明の根底を成す課題は、唯一種の流れ通路横断面を用いるだけで種々異なる最大の質量通過が実現されるような弁装置を提供することである。
【０００４】
この課題は、フラップが、少なくとも一方の側に球面状の隆起部を有することにより解決される。
【０００５】
球面状の隆起部により、完全に開放された状態のフラップにおいて、流れ通路内には、最大の質量通過のために、ディスク形のフラップを用いた場合よりも小さな通流横断面が提供される。したがって、本発明におけるフラップの使用により、所定の最大の質量通過もしくは通流横断面に合わせて設計されている横断面を有する流れ通路を備えたハウジングの使用が可能となる。弁装置をその都度の各最大質量通過に適合させることは、前記少なくとも１つの球面状の隆起部の的確な形成によって通流横断面を減少させることにより、１つのフラップの使用により可能となる。したがって、フラップを所望の要求に応じて適合させるだけでよく、弁装置のその他の構成部分は、適用事例のために不変のまま使用され得る。この場合、シャフトがフラップを貫通している範囲を除いてディスク形に形成されているフラップはすべて「ディスク形のフラップ」と見なされる。したがって、シャフトがフラップを貫通している範囲は、必ず平坦なディスク形の形状とは異なっていなければならない。なぜならば、これらの範囲は、しばしばフラップをシャフトに固定するために用いられるからである。
【０００６】
球状キャップの形の半球状の隆起部または半楕円体状の隆起部が、球面状の隆起部として特に有利であることが判った。なぜならば、このような球面状の隆起部は、流れに対して好都合な形状を有しているからである。このような形状を使用することによって、流体がフラップを通過する際の渦流形成を減少させることもできる。このことは流れ特性を改善する。
【０００７】
両側に球面状の隆起部を有するフラップを用いると、最大の質量通過量の特に大きな減少が達成される。
【０００８】
フラップの両側に設けられた２つの球面状の隆起部の高さが互いに等しく形成されていることにより、フラップの範囲における対称的な流れ特性が達成される。
【０００９】
しかし、流体力学的な理由から、フラップの両側に設けられた２つの球面状の隆起部の高さを、互いに異なるように形成することも考えられる。
【００１０】
有利な実施態様では、前記少なくとも１つの球面状の隆起部が球状キャップであり、この場合、フラップ上に設けられた球状キャップの直径は、フラップの半径からフラップの直径にまで達する範囲に位置している。この構成の利点は、これによって流れ通路の全周にわたって延びている一定の流れ横断面が得られる点にある。
【００１１】
別の実施態様では、前記少なくとも１つの球面状の隆起部が、半楕円体状の隆起部である。半楕円体状の隆起部としての構成には、半楕円体状の隆起部の相応する方向付けによって、フラップの各側において通流横断面を、広い範囲内で変えることができるという利点がある。半楕円体状の隆起部の、常にフラップの平面に配置されている長軸が、シャフトに対して平行に方向付けられているか、または垂直に方向付けられているかに関連して、２つの主通流横断面がシャフト近傍に形成されるか、または１つの通流横断面が、流れ通路の、シャフトから遠ざけられた範囲に形成される。しかし、軸の方向付けの他に、軸の長さの設定によっても、通流横断面の形と大きさとに対して決定的な影響が与えられる。
【００１２】
さらに別の有利な実施態様では、球面状の隆起部が、シャフトにまで達する切欠きを有していると、レーザ溶接によるフラップとシャフトとの結合が特に簡単に行われる。
【００１３】
さらに別の実施態様では、フラップとシャフトとの結合が、ねじ締結によって行われる。この結合形式には、ねじのための切欠きが、レーザ溶接の際の切欠きよりも小さく形成されていてよく、またねじ頭が、切欠きをほぼ完全に塞ぐという利点がある。このことには、一方では、ねじ頭が流れ横断面に突入せず、他方では、切欠きによる流れ特性への影響付与が最小限に抑えられるという利点がある。
【００１４】
さらに別の実施態様では、フラップが、１５０℃までの熱負荷を有する使用のために、プラスチックから成っていてよい。これにより、とりわけ軽量のフラップが提供される。より高い温度の場合では、金属から成るフラップが使用される。
【００１５】
本発明によるフラップが一体の単一部分から成っていると、このフラップは特に簡単に製造することができる。
【００１６】
さらに別の実施態様では、フラップが複数の部分から成る構造を有しており、この場合、少なくとも１つの球面状の隆起部が、フラップ基体に結合されている。この実施態様には、フラップ基体として、汎用のディスク形のフラップを使用することができ、その都度の使用事例に応じて球面状の隆起部が組み付けられるだけで済むという利点がある。
【００１７】
個々のフラップ構成部分の結合は、溶接、接着またはねじ締結によって行われ得る。この場合、フラップ構成部分が、たとえば溶接またはねじ締結によって同時にシャフトにも結合されると、廉価となる。
【００１８】
以下に、本発明の複数の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術による弁装置の概略図である。
【図２】図１に示した弁装置の断面図である。
【図３】本発明による弁装置の断面図である。
【図４】フラップの１実施形態を示す図である。
【図５】フラップの別の実施形態を示す図である。
【図６】フラップのさらに別の実施形態を示す図である。
【図７】フラップのさらに別の実施形態を示す図である。
【００２０】
図１には、公知先行技術による弁装置が示されている。この弁装置は、ハウジング１と、このハウジング１内に設けられた流れ通路２とを備えており、この流れ通路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内に回転可能に支承されている。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、この場合、シャフト４と電動モータ５との間には、変速機が接続されている。
【００２１】
図２には、図１に示した流れ通路２の範囲が断面図で示されている。シャフト４は、ブシュ６を介してハウジング１内に回転可能に支承されている。シャフト４には、ディスク形のフラップ３が、溶接結合によって相対回動不能に固定されている。図示した図面では、フラップ３が、流れ通路２を完全に閉鎖している。シールは、シールリング７を介して行われ、このシールリング７はフラップ３に設けられた溝内に配置されている。シールリング７は、流れ通路２内に挿入されたリング８の内壁に対して、流れ通路２をシールする。シャフト４が回転すると、フラップ３が開く。この場合、フラップ３は流れ通路２内の流れ横断面を開放する。流れ横断面は、回転が増大するにつれてますます大きくなる。ディスク形のフラップ３は、一方の側に円錐台形の隆起部９を有している。この隆起部９は、フラップ３がシャフト４に結合されている範囲で、ディスク形のフラップ３の補強部として用いられる。この実施形態では、フラップ３とシャフト４とが互いに溶接されている。このためには、隆起部９が、シャフト４にまで達する切欠き１０を有している。
【００２２】
図３に示した本発明によるフラップ３は、一方の側に、球状キャップ１１の形の、球面状の隆起部を有している。この場合、この球状キャップ１１は半球体である。球状キャップ１１は、フラップ３と一体に形成されている。球状キャップ１１の寸法については、この球状キャップ１１の直径が、フラップ３の直径に相当するように構成されている。さらに、フラップ３は、シャフト４にまで達する切欠き１０を有しており、それによって、フラップ３はシャフト４に、レーザ溶接によって、相対回動不能に結合される。
【００２３】
図４には、図３に示したフラップ３が開放された状態で、流れ通路２が図示されている。球状キャップ１１の配置によって、開放されたフラップ３における通流横断面１２は、ディスク形のフラップ３に比べてほぼ１／２だけ減少される。球状キャップ１１の側に残っている、球状キャップ１１と流れ通路２の壁との間の小幅のギャップ１３は、シールリング７と球状キャップ１１との寸法差に基づいて生ぜしめられる。こうして、比較的単純に形成された球面状の隆起部によって、通流横断面１２の大幅な減少が達成される。
【００２４】
図５に示したフラップ３は、フラップ３の両側が球面状の隆起部を有している点で、図３に示したフラップとは異なっている。この隆起部は、それぞれ半楕円体状の隆起部１４の形を有している。半楕円体状の隆起部１４の長軸の長さは、フラップ３の直径に相当する。さらに、長軸はシャフト４に対して、通流横断面１２が流れ通路２の、シャフト４から遠ざけられた範囲に形成されるように方向付けられている。半楕円体状の隆起部１４は、改善された流れ特性を可能にする。なぜならば、隆起部の形状に基づき、フラップ３の周囲を媒体が通過する際の渦流形成が減じられるからである。シャフト４にまで達する切欠き１０がこの場合にも設けられており、これによりフラップ３は、溶接によって相対回動不能にシャフト４に結合される。
【００２５】
図６には、両側に半楕円体状の隆起部１４を備えているが、ただし図５の構成とは異なり隆起部１４の長軸がシャフト４に対して直交するように向けられているようなフラップ３が概略的に図示されている。こうして、フラップ３の各側では、それぞれ２つの通流横断面１２が形成される。
【００２６】
さらに、フラップ３に、互いに異なる球面状の隆起部１１，１４を備えて構成することも可能である。この場合、一方の側には球状キャップが、他方の側には半楕円体状の隆起部がそれぞれ配置されている。形状の他に、各球面状の隆起部の寸法も互いに異なっていてよい。この場合、直径または長軸は、フラップ３の半径と直径との間の範囲から選択される。
【００２７】
図３〜図６に示したフラップ３が、一体に形成されているのに対して、図７に示したフラップ３は、複数の部分から成る構造を有している。すでに一方の側に、半楕円体状の隆起部１４の形の球面状の隆起部を有するフラップ３が、別個の第２の半楕円体状の隆起部１５に、溶接によって結合されている。この場合、切欠き１０は、別個の隆起部１４をフラップ３に結合するためにも使用される。この構造によって、一種類の球面状の隆起部しか有しないフラップの使用範囲が拡大される。しかし、汎用のフラップをフラップ基体として使用し、この基体を、使用に応じて１つまたは２つの別個の球面状の隆起部と結合させて、完成したフラップを形成することも考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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