(57)【要約】本発明は、ガス流を案内する遮蔽管（３）と、該遮蔽管内に配置された、開放位置（１８）と閉鎖位置（１７）との間で旋回可能なバルブスロットル（６）とが設けられた、ガス流（９，１０）を制御するためのスロットルバルブに関する。このスロットルバルブ（６）は調節可能なスロットル軸（７）に相対回動不能に座着しており且つ閉鎖位置（１７）では遮蔽管（３）の横断面（１９）を覆い、開放位置（１８）では遮蔽管を最大限に解放する。バルブスロットル（６）の軸線（８）と遮蔽管（３）の軸線（１３）との間には角度αが成されている。旋回可能なバルブスロットル（６）は遮蔽管（３）内で分離部材（２１）を有する弁管（４）によって取り囲まれている。
2004504575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流（９，１０）を制御するためのスロットルバルブであって、ガス流を案内する遮蔽管（３）と、該遮蔽管内に配置された、開放位置（１８）と閉鎖位置（１７）との間で旋回可能なバルブスロットル（６）とが設けられており、該バルブスロットルが、調節可能なスロットル軸（７）に定置で座着しており且つ遮蔽管（３）の横断面（１９）を閉鎖位置（１７）では覆って開放位置（１８）では最大に解放しており、スロットル軸（７）の軸線（８）と接続管片（５，３）の軸線（１３）との間に鋭角αが成されている形式のものにおいて、
旋回可能なバルブスロットル（６）が、遮蔽管（３）内で分離部材（２１）を有する弁管（４）によって取り囲まれていることを特徴とする、肉薄の管シール部を有するスロットルバルブ。
【請求項２】
分離部材（２１）が固定域（３５）内で遮蔽管内部（３）に接続されている、請求項１記載のスロットルバルブ。
【請求項３】
分離部材（２１）が、バルブスロットル（６）に対して軸方向で延びる変形域（２２，２３）として形成されている、請求項１記載のスロットルバルブ。
【請求項４】
分離部材（２１）の壁（３１）と遮蔽管（３）の内壁との間に環状ギャップが延在している、請求項３記載のスロットルバルブ。
【請求項５】
分離部材（２１）が軸方向で、遮蔽管（３）を通るガス流（９，１０）の流れ方向で延びている、請求項１記載のスロットルバルブ。
【請求項６】
補償域（２２，２３）が、縦に直立する波形構成（２４）として分離部材（２１）の壁（３１）に形成されている、請求項３記載のスロットルバルブ。
【請求項７】
分離部材（２１）の補償域（２２，２３）が波形構成として内位（２７）に形成されている、請求項６記載のスロットルバルブ。
【請求項８】
分離部材（２１）の補償域（２２，２３）が波形構成（２４）として外位（２８）に形成されている、請求項６記載のスロットルバルブ。
【請求項９】
分離部材（２１）の補償域（２２，２３）が波形構成（２４）として内位／外位（２８）を組み合わされて形成されている、請求項６記載のスロットルバルブ。
【請求項１０】
分離部材（２１）の補償域（２２，２３）が横向きの波形構成（３０）として形成されている、請求項３記載のスロットルバルブ。
【請求項１１】
補償域（２２，２３）が、直立型の波形構成（２４）と横向きの波形構成（３０）の組合せとして形成されている、請求項３記載のスロットルバルブ。
【請求項１２】
分離部材（２１）の補償域（２２，２３）が傾斜されたフランク（３７）を有する波形構成（２５，２６）として形成されている、請求項３記載のスロットルバルブ。
【請求項１３】
傾斜されたフランク（３７）が分離部材（２１）の内位（２７）で遮蔽管（３）におけるスロットル横断面として働く、請求項１２記載のスロットルバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
スロットルバルブにより、空気又は排ガス等の媒体の質量流を導管内で制御することができる。閉じられたスロットルバルブにおいて僅かな漏れを実現するためには、一方ではスロットルの直径が、このスロットルが可動に収容された弁管の内径よりもやや大きいか又は等しくなければならない。他方では、最適なシール作用を得るためには、スロットルの閉鎖時に十分な変形を保証するために弁管のスロットル域は弾性変形可能でなければならない。
【０００２】
背景技術
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７１３５７８号明細書は内燃機関に設けられた混加弁、特に排ガス用戻し弁に関する。この公知の混加弁は低温の流体流を案内するためのプラスチックケーシングと、高温の流体流に通じる接続部材とを備えて構成されており、この接続部材は弁閉鎖部材のためのシール座を形成しており且つ前記プラスチックケーシングと結合されている。当該接続部材は高温の流体流を低温の流体流に混加する流出開口を有しており且つ少なくとも２つの流れ面を有している。これらの流れ面は低温の流体流の流れ方向に対して横方向で延在しており且つ対向位置している。当該流れ面は、少なくとも流出開口域に配置されており且つ供給される高温の流体流に対してプラスチックケーシングを遮断する流体案内薄板として形成されている。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３０５１２３号明細書はスロットルバルブに関する。スロットルバルブ装置は作動時に許容可能な漏れ流及び動き難さを有している恐れがある。これに対して当該のドイツ連邦共和国特許出願公開第４３０５１２３号明細書に基づき公知のスロットルバルブ装置は軸受けスリーブを有しており、この軸受けスリーブはケーシング切欠きにおいて半径方向でシフト可能であり且つ組込み後にスロットルバルブが最初に閉じたときに、当接面とスロットルバルブ軸の軸受け若しくは孔との間の寸法偏差を軸受けを適合させることにより、若しくは当該軸受けスリーブを半径方向でシフトさせることにより補償する。この装置は作動し難さが排除されて公知の装置に比べてより大きなシール性を有しており、特に内燃機関において使用するのに適している。
【０００４】
更に、ガス流を制御するためのスロットルバルブが公知である。この公知のスロットルバルブはガス流を案内する弁管及びこの弁管内に配置された、閉鎖位置と開放位置の間で旋回可能なバルブスロットルに取り付けられている。このバルブスロットルは調節可能なスロットル軸に相対回動不能に座着している。バルブスロットルと弁管との間のシール域における弁管内での軸破断を防止するためには、スロットル軸の軸線が弁管の軸線と一緒に鋭角αを成すようにスロットル軸が位置調整されている。スロットル軸に相対回動不能に配置されたバルブスロットルは、閉鎖位置において通常弁管の軸線と整合しているか、又は弁管の軸線に対して鋭角で延在するように位置調整されている。
【０００５】
ここで開示したスロットルバルブは弾性的でフレキシブルなシール部材無しの剛性のバルブスロットルである。この装置において僅かな漏れを実現するためには、一方ではスロットルｄの直径が弁管直径Ｄよりも大きいか又は等しくなければならない。他方では、スロットル閉鎖時にそのシール機能を果たせるように、スロットルの領域の弁管は弾性的にフレキシブルでなくてはならない。
【０００６】
発明の開示
弁管構成部材に多重機能を装備するために、管にベローズ状に構成された補償域の形の肉薄の分離部材が挿入されている。肉薄に形成されたこの分離部材は弁管の固定的な緊締部と自由端部との間に位置している。対応配置されたサーボモータを介して弁管内で閉鎖位置から開放位置及びその逆へもたらされるスロットルバルブの旋回運動により、管の自由端部に半径方向負荷が生ぜしめられる。これにより、肉薄に形成された分離部材を介して該分離部材に内在するフレキシビリティーに基づき可能になる、半径方向で作用する変形が弁管に生ぜしめられる。弁管の変形により、バルブスロットルの閉鎖状態において最大のシール作用が保証されている。
【０００７】
分離部材は、１本又は相前後して接続された複数本の軸方向の軸の形で形成されていてよい。分離部材の肉薄の構成に基づき、バルブスロットルを開閉するために対応配置されたサーボモータによって供給されるべきトルクは最小限になる。供給されるべきトルクは分離部材の半径方向のフレキシビリティーに著しく関連している。このフレキシビリティーが大きければ大きいほど、つまり分離部材の可塑性が形成され得ると、バルブスロットルを旋回させるために供給される駆動トルクは小さくなる、つまりサーボモータ及びその戻しばねをより一層小さく設計することができる。
【０００８】
半径方向のフレキシビリティーの他に、分離部材に基づき更に角度若しくは横方向フレキシビリティーが生ぜしめられ、これにより、製作誤差及び熱膨張差に基づく寸法偏差が補償され得る。このことは比較的大きな製作誤差を有する回動可能なバルブスロットルの設計を可能にし、このことは製作費及び加工費を著しく低下させる。
【０００９】
バルブスロットルの領域における弁管の多軸的なフレキシビリティーは、分離部材が固定的に緊締された管端部に近ければ近いほど、且つ分離部材と管内のバルブスロットル域との間の自由な管長さが長ければ長いほど、大きくなる。本発明により提案された構成により、最小限の調節用駆動トルクと同時に最大限のシール作用を可能にする、弁管内で可動のバルブスロットルのためのシール手段が得られる。
【００１０】
実施例
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１１】
図１からは本発明により提案されたスロットルバルブ構成の横断面が明らかであり、この場合、バルブスロットルの作動軸線は弁管の対称軸線に対して角度αを成している。
【００１２】
スロットルバルブ１は側方が遮蔽管３と一体にフランジ締結された弁ケーシング２を有している。遮蔽管３内には肉薄に形成された弁管４が収容されており、この弁管４は遮蔽管３の接続管片５によって環状ギャップを形成するように取り囲まれている。スロットルバルブ１の弁ケーシング２にはスロットル軸７が侵入し、このスロットル軸７の軸線８は遮蔽管３の接続管片軸線１３に関して角度αだけ方位付けられているので、前記軸線８，１３間には鋭角αが位置している。遮蔽管３をガス流が図示の矢印９；１０の方向で通流し、この場合、遮蔽管３の接続管片５内の流れはバルブスロットル６の角度位置に関連している。遮蔽管３には接続フランジ１１；１２が設けられており、これらの接続フランジによって弁管を、例えば内燃機関の吸気装置内の別の取付部材に気密に結合することができる。
【００１３】
図１では、遮蔽管３の接続管片軸線１３に関して直角に配置されたバルブスロットル６はスロットル軸７によって調節可能である。このスロットル軸７を調節するためには、当該スロットル軸を回転駆動するサーボモータ１６が役立つ。このサーボモータ１６は、例えばコイルばねとして形成されていてよい戻しばね１５と結合されている。前記コイルばねの下位では、弁ケーシング２がスロットル軸７によって貫通された孔に対して、シールリング１４によって閉鎖されている。
【００１４】
図１には、スロットル軸７に相対回動不能に取り付けられたバルブスロットル６が実線で閉鎖位置で示されている。バルブスロットル６のこの閉鎖位置は符号１７で示されている。閉鎖位置１７においてバルブスロットル６は弁管４の横断面内の実線で示した位置で静止しており、外縁域を以て接触域２０でシールするように弁管４の内側に当接している。符号９で示した流入ガス流は弁管４の横断面通流部において妨げられている。シール作用は、横断面１９を遮断するバルブスロットル６の周面縁部域がシール作用を以て弁管４の内側の接触域２０に当接することによって得られる。
【００１５】
図１では弁管４に分離部材２１が形成されており、この分離部材２１は遮蔽管３に突入する管３６の固定域３５に取り付けられている。分離部材２１が遮蔽管３の管状に形成された挿入部３６に接続されている前記固定域３５には、図１では分離部材２１のベローズ状の補償域２２として形成された領域が続いている。この領域は分離部材２１に多軸的なフレキシビリティーを与えるので、分離部材２１はスロットル軸７によりバルブスロットル６に伝達される旋回運動に対応してこの旋回運動を補償し、これにより、弁管４の壁３１が旋回可能なバルブスロットル６の外周面に接触するということが保証されている。バルブスロットル６の閉鎖位置１７では、このバルブスロットル６の周面間に線接触が生ぜしめられており、バルブスロットル６が閉鎖位置１７から運動されると、弁管４の壁３１との２点接触が生ぜしめられる。従って、分離部材のフレキシビリティーはバルブスロットル６／分離部材２１の装置のシール作用を著しく高める。それというのも、スロットル軸７を介してバルブスロットル６が閉鎖位置１７から開放位置１８に回動される間に、分離部材２１のフレキシビリティーによって補償することのできる半径方向の補償運動が行われるからである。これにより、バルブスロットル６が閉鎖位置１７から開放位置１８へ旋回したときも、弁管４の内壁３１の接触域２０におけるバルブスロットル６の２点接触が保証されている。
【００１６】
図２．１〜図２．３からは、本発明により挿入されて弁管に取り付けられた分離部材の変化実施例がより詳細に明らかである。
【００１７】
図２．１からは肉薄に形成された分離部材２１が明らかであり、この場合、補償域２２は外位８に付与された直立型の波２４を特徴付ける、軸方向で相前後して位置する波の山２５若しくはこれらの波の山によって取り囲まれた波の谷２６から形成された波形構成から成っている。分離部材２１の外面に関して波の谷２６及び波の山２５はそれぞれ環状縁部３３を形成している。対称線３２に関して、薄い壁厚さ３１で構成された、例えばプラスチック又は金属材料から成形部材として製作された分離部材２１は対称的に形成されている。
【００１８】
図２．２からは分離部材２１の択一的な実施例が明らかであり、この分離部材２１もやはり成形部材として薄い壁厚さ３１で形成されており且つ対称軸線３２に関して回転対称的に形成されている。分離部材のこの変化実施例では、波の山２５は波の谷２６に関して分離部材２１の外面に沿って位置するように形成されている。これにより、分離部材２１の対称線３２に関して波の谷２６を断面して見ると、スロットル横断面は分離部材の内位で生ぜしめられている。即ち、補償域２３には分離部材２１によって取り囲まれたバルブスロットル６の回動に際して分離部材２１に多軸的なフレキシビリティーを与える目標変形箇所が形成されている。
【００１９】
図２．３からは、対称軸線３２に関してやはり回転対称で設計された分離部材２１が明らかである。分離部材２１のこの変化実施例では、波の山２５及びこの波の山によって制限された波の谷２６から成る直立型の波形構成２９が示されている。この組み合わされた波形構成は外位２８と内位２７とにおいて形成されており且つ図２．１に示した分離部材２１の構成と同様に成形されている。
【００２０】
図３からは、本発明により弁管に挿入しようとする分離部材の更に別の変化実施例が明らかである。図３に示したこの変化実施例からは、分離部材２１が横向きの波３０を備えて形成されており、この波の波の谷２６と波の山２５とが分離部材２１の半径方向で見て重なり合って位置するように配置されているということが判る。図３に示した分離部材２１も薄い壁厚さ３１で例えばプラスチック又は金属材料から製作されている。分離部材２１は対称軸線３２に関して回転対称的に形成されており且つ当該分離部材２１には多軸的な可塑性が与えられている。
【００２１】
分離部材２１がこの分離部材を取り囲んでいる遮蔽管３の接続管片５に接続している移行域又は固定域３５は、図２．１〜図２．３及び図３には詳しく図示しない。分離部材２１の固定域３５と遮蔽管３の接続管片５の内壁とが接着接続部として形成されていてよい図１を参照されたい。その他、摩擦接続又は形状接続的な接続手段が可能であり、別の接続手段は溶接及びろう接によって与えられる。
【００２２】
図４．１及び図４．２からは、本発明により提案する薄い壁厚さを有する分離部材２１の更に別の変化実施例が明らかである。
【００２３】
図４．１からは、分離部材２１が対称線３２に関して、直立型の波２９若しくは横向きの波３０（図３参照）から成る組み合わされた波形配置形式を有する補償域２２を備えていてよいということが判る。図４．１に示した分離部材２１に設けられた補償域は、分離部材２１の周面に関して内位２７に波の谷２６を、外位２８に波の山２５を有している。更に、分離部材２１の突出域には横向きの配置形式３０の波形構成が設けられており、この波形構成では図３と同様、波の谷２６と波の山２５とが半径方向で見て重なり合って位置するように配置されている。図４．１の下側部分には、分離部材２１の外部域の、図４．１の上側部分に示した成形部に基づき生ぜしめられる環状縁部３３を示す前記のような分離部材２１の外部構成が描かれている。
【００２４】
最後に、図４．２には本発明により提案する分離部材の更に別の形の可能性が示されている。
【００２５】
図４．２に示した、やはり薄い壁厚さ３１で構成された分離部材２１は、波の谷２６の間に成された波の山２５を外位２８に有している。更に、この波の山２５と波の谷２６との間には分離部材２１の波形構成に傾斜されたフランク３７が設けられていてよく、このフランク３７は波の谷２６に移行するように形成されてよい。分離部材２１の波の谷２６自体は対称線３２に対して環状に構成された分離部材の外周域に移行しており、この場合、分離部材には波の山２５、波の谷２６及び傾斜されたフランク３７を備えた図４．２に示した補償域の構成に基づき多軸的なフレキシビリティーが与えられる。
【００２６】
本発明により提案する分離部材２１の上で説明した実施例に基づき、分離部材２１に多軸的なフレキシビリティーと可塑性とを与える補償域２２は多数の実施例で構成されていてよいということが判る。分離部材２１が多軸的に可動に遮蔽管３の内部に収容されてよいということは、前記図に示した全ての実施例に共通している。高度の可塑性を備えて肉薄に形成される材料に特有なのは、バルブスロットル６の閉鎖位置１７で最大のシール作用を得るために必要とされる、流れ方向で続く弁管４の、旋回可能なバルブスロットル６の外側輪郭に対する密着性である。これにより、閉鎖位置１７でのバルブスロットル６の旋回が効果的に防止されるので、閉じられたスロットル位置において空気誤案内が発生する恐れはない。更に、遮蔽管３内部の分離部材２１に基づく弁管４の僅かな可塑性はスロットル軸１７を作動させるサーボモータ１６を小型に設計することを可能にするので、バルブスロットル６の旋回性のために最小限で供給されるべき駆動トルクが正に発生され得る。バルブスロットル６を作動させるサーボモータ１６の負荷を軽減するためには、このサーボモータ１６の下位に戻しばね１５が挿入されており、この戻しばね１５はバルブスロットル６の戻り運動を助成して、やはり小型のモータ設計を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により規定されたスロットルバルブの構成を、本発明により提案された分離部材を有する弁管によって取り囲まれた、サーボモータを介して旋回可能なバルブスロットルと一緒に示した横断面図である。
【図２】図２．１，２．２，２．３は、内向き若しくは外向きの波形を有する分離部材の変化実施例を示した図である。
【図３】横置き配置された波形を有する分離部材を示した図である。
【図４】図４．１，４．２は、補償域内に組み合わされた波形を有する分離部材を示した図である。
【符号の説明】
１　スロットルバルブ、　２　弁ケーシング、　３　遮蔽管、　４　弁管、　５　接続管片、　６　バルブスロットル、　７　スロットル軸、　８　軸線、　９　流入ガス流、　１０　流出ガス流、　１１，１２　接続フランジ、　１３　接続管片軸線、　１４　シールリング、　１５　戻しばね、　１６　サーボモータ、　１７　第１のスロットル位置、　１８　第２のスロットル位置、　１９　横断面、　２０　接触域、　２１　分離部材、　２２　補償域、　２３　ベローズ、　２４　直立型の波形構成、　２５　波の山、　２６　波の谷、　２７　内位、　２８　外位、　２９，３４　組み合わされた波形構成、　３０　横向きの波形構成、　３１　壁、　３２　対称線、　３３　環状縁部、　３５　固定域、　３６　管、　３７　傾斜されたフランク
【国際公開パンフレット】
2004504575.tif 000003
2004504575.tif 000004
2004504575.tif 000005
2004504575.tif 000006
2004504575.tif 000007
2004504575.tif 000008
2004504575.tif 000009
2004504575.tif 000010
2004504575.tif 000011
2004504575.tif 000012
2004504575.tif 000013
2004504575.tif 000014
2004504575.tif 000015
2004504575.tif 000016
2004504575.tif 000017
2004504575.tif 000018
2004504575.tif 000019
【国際調査報告】
2004504575.tif 000020
2004504575.tif 000021
2004504575.tif 000022
2004504575.tif 000023
2004504575.tif 000024
2004504575.tif 000025