(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス用の切換え弁であって、
入口と、第１の出口と、第２の出口とが形成されたハウジング部品と、
前記ハウジング部品内に配置された揺動フラップであって、前記第１の出口および前記第２の出口の一方を選択的に閉鎖可能であり、その結果、前記第１の出口および第２の出口の他方が前記入口と接続される揺動フラップと、を備え、
前記揺動フラップに密封状態で接触するように構成されたリムが、前記ハウジング部品内の前記入口と前記第１および第２の出口との間の移行領域に形成され、該リムが前記揺動フラップの停止平面を構成し、
前記揺動フラップは、揺動運動を行うように、前記ハウジング部品に対して回動可能にシャフトに取付けられ、
該シャフトは、一端が前記ハウジング部品の凹部に取付けられ、他端が前記ハウジング部品から外に延び、
前記シャフトの一端が取付けられている前記凹部は、前記シャフトの外径より大きな径を有している、
ことを特徴とする切換え弁。
【請求項２】
内燃機関の排気ガス用の切換え弁であって、
入口と、第１の出口と、第２の出口とが形成されたハウジング部品と、
前記ハウジング部品内に配置された揺動フラップであって、前記第１の出口および前記第２の出口の一方を選択的に閉鎖可能であり、その結果、前記第１の出口および第２の出口の他方が前記入口と接続される揺動フラップと、を備え、
前記揺動フラップに密封状態で接触するように構成されたリムが、前記ハウジング部品内の前記入口と前記第１および第２の出口との間の移行領域に形成され、該リムが前記揺動フラップの停止平面を構成し、
前記揺動フラップは、揺動運動を行うように、前記ハウジング部品に対して回動可能にシャフトに取付けられ、
前記ハウジング部品は側部にドーム状付属品を備え、該ドーム状付属品から前記シャフトが延び、
前記ドーム状付属品は、前記シャフトの外径より大きな内径を有している、
ことを特徴とする切換え弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動媒体のための方向制御装置、特に、内燃機関の排ガス用の切換え弁であって、入口、第１の出口及び第２の出口が形成されたハウジング部品を有すると共に第１の出口および第２の出口の何れか一方を選択的に閉鎖することができ、その結果として、他方の出口が入口と連通するようにする揺動フラップの形態をした方向制御部材を有する方向制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、内燃機関の排ガスの熱を利用してこれより低温の媒体を加熱することができるようにするため、又は、排ガスレベルを減少させるためには、ガスが少なくとも間欠的に熱交換器、触媒により作用するＮＯｘコンバータ、ＮＯｘ貯蔵触媒、粒子フィルタ、吸収装置又は他の専用コンポーネントを通って流れるようにすることが必要である。この種の方法及び適当な装置は、例えば、独国特許第１９５,２６,７６５号明細書に記載されている。この公知の技術的解決法によれば、メインラインとバイパスラインの両方にフラップ弁が設けられ、これらフラップ弁は、各場合に交互に、しかしながら別々に開閉される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
別々のラインの別個の弁は、高い設計入力を必要とするので、同様な目的で、流動媒体の１本のラインの開くと同時に別のラインを遮断することができるようにする切換え弁としての役目を果たす方向制御装置が記載されている。冒頭に記載した、即ち、発明の属する技術分野の項で特定した形式のかかる装置は例えば、米国特許第５，４１０，８７６号明細書で知られており、この米国特許明細書は、バイパス方式の触媒コンバータ組立体を記載している。この米国特許明細書に示された実施形態のうちの１つによれば、揺動フラップが設けられ、この揺動フラップにより、第１の出口又は第２の出口を選択的に遮断することができる。これが生じると、フラップは、入口の付近に突き出て、その２つの取り得る端位置のうちの各々において、入口の側壁のうちの一つに当たった状態で位置する。この組立体は非常にコンパクトであるが、フラップだけでなく入口の壁の接触面についても製造上高い精度を必要とする。
本発明の目的は、簡単な構造的設計及び最小限に抑えられた製造上の労力で高い効率が得られるので注目に値する冒頭に記載した形式の流動媒体用の方向制御装置、特に、内燃機関の排ガスの切換え弁を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
これは、本発明によれば、フラップと密封接触可能な包囲リムが、入口と出口の各々との間の移行領域においてハウジング部品の内部に形成され、各リムは、フラップの停止平面を構成していることを特徴とする冒頭に特定した形式の方向制御装置によって達成される。本発明のこの方向制御装置の顕著な利点は、ハウジングの内部に機械加工を施さず、それでいて、作動中に生じるフラップの密封効果を減少させることはないということである。この結果、製造上の労力を著しく軽減することができ、１部品又は多部品から成るハウジングを好ましくは鋳造により製造することができる。
【０００５】
本発明の装置のフラップの停止平面は、互いに３０゜〜１８０゜、好ましくは６０゜〜１２０゜の角度をなす。このようにしているのは、とりわけ、車両の内燃機関の排ガス系統中の種々の流量の変動幅が広いことに鑑みて、全ての必須コンポーネントの設計中、流体の流れと種々の構造的細部との相互作用の際に流体の流れの動的挙動について適度の余裕を見込む必要があるという要件を十分に考慮しているためである。
従って、特に、本発明の装置内で生じる圧力降下を減少させるため、ハウジング部品がその１つの入口及びその２つの出口を備えたＹの形を形成し、出口の管部分が互いにほぼ平行に設けられるようにすることも可能である。
【０００６】
フラップは、揺動運動をもたらすシャフトに対して回転不能に固定されたものであるのがよく、シャフトは、一端がハウジング部品、詳細には、ハウジング部品の内壁凹部内に設けられ、他端がハウジング部品から外へ案内されて延びるのが有利である。この場合、フラップが流動媒体の作用下で包囲リムの各々に接触したとき、リムに対する自動密封作用が生じるような仕方で、シャフトをその長手方向軸線の方向に直角に動くことができるようその支承箇所内に設ければ、高い効率を得る上で特に有利である。
本発明の実施形態の別の有利な特徴は、従属形式の請求項及び以下の説明に記載されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容を図面に示した２つの好ましい実施形態を参照して詳細に説明する。なお、図面の種々の図において、同一又は相互に対応した部品には同一の符号が付して、各場合で一度しか説明しない。
【０００８】
図１及び図２から明らかなように、流動中の媒体のための本発明の方向制御装置、詳細には、内燃機関の排ガス用の切換え弁は、入口２、第１の出口３及び第２の出口４が形成されたハウジング部品１を有している。さらに、切換え弁は、第１の出口３及び第２の出口４の何れか一方を選択的に閉鎖することができ、その結果として、他方の出口４，３が入口２と連通するようにする揺動フラップ５の形態をした方向制御部材を有する。
【０００９】
入口２及び出口３，４は、管部分２ａ，３ａ，４ａとして形成されている。フラップ５と密封接触可能な包囲状態で突出したウェブ状のリム６が、入口と出口の各々との間の移行領域においてハウジング部品１の内部に形成されている。これらリム６は各々、フラップ５のための停止平面を構成している。フラップ５のこれら停止平面は、互いに３０゜〜１８０゜、好ましくは６０゜〜１２０゜の角度μをなすのがよい。図１に示す角度μは、約７５゜である。
【００１０】
フラップ５は、揺動運動をもたらすシャフト７に対して回転不能に固定されている。シャフト７は、一端がハウジング部品１、詳細には、ハウジング部品１の内壁凹部１ａ内に設けられ（図１及び図３）、他端がハウジング部品１から外へ案内されて延びている（図２）。
【００１１】
シャフト７は好ましくは、例えば、出口の管部分の往復動通路の最初の領域によって構成され、或いは、図１及び図３に示すように、追加のハウジング部分１ｂとしてこの最初の領域に隣接して位置した領域中で、ハウジング部品１内に取付けられている。この場合、ハウジング部分１ｂは、シャフト軸受として役立つハウジング部品１の内壁凹部１ａを部分的に包囲している。
【００１２】
図１と図３の両方が示すように、本発明の方向制御装置の図示の２つの好ましい実施形態のハウジング部品１は、その入口２及びその２つの出口３，４（管部分３ａ，４ａ）でＹの形を形成し、出口３，４の管部分３ａ，４ａは、互いにほぼ平行に配置されている。流れの動力学にとって有利なこの形態の結果として、流体は、本発明の切換え弁を通って流れるときに受ける圧力降下は、ほんの僅かに過ぎない。
【００１３】
入口２及び出口３，４の断面は、いずれの場合においても丸く、これに対し、包囲リム６の各々の付近におけるハウジング部品１の断面は、ほぼ矩形であり、断面積が出口３，４の断面及び入口２の断面とほぼ等しい。切換え弁を切り換えるのに必要なトルクは、この場合、主として流動中の流体の静圧及び包囲リム６の付近における断面の表面上の重心相互間の距離によって定まる。静圧を減少させると同時に圧力損失を最小限に抑えることは不可能なので、包囲リム６の付近における断面の重心相互間の望ましい距離は、エッジ長さが長手方向軸線Ｘに平行な方向のほうにおいて大きな傾向のあるほぼ矩形の断面形状によって得られる。
【００１４】
ハウジング部品１は好ましくは、１部品又は多部品鋳鉄品であり、有利には、内部が機械加工が施されないままの状態であるのがよい。Ｙ字形ハウジング部品１内の幾何学的条件に鑑みて、フラップ５のための停止部（リム６）を機械加工することは、非常に困難であり且つコスト高である。
【００１５】
機械加工するのは、フラップ５、シャフト７及びシャフト７のための接触面（壁の凹部１ａ）だけである。図示のように、シャフトの軸受として役立つハウジング部品１の内壁凹部１ａを部分的に包囲するハウジング部分１ｂが設けられる場合、これは、事実上平らな形態のものであってもよい。
本発明の方向制御装置の利点は特に、製造費が安価なこと、排ガスの流れに関して最適な設計がなされるということにある。
【００１６】
ハウジング部品１から外へ案内されて延びるシャフト７の端部は、関節式レバー８を介してフラップ５のための作動装置９に連結されている。ハウジング部品１は、シャフト７が案内状態で出ている側部にドーム状の付属部品１０を有している。
【００１７】
シャフト７は、フラップ５が流動中の媒体の作用下で包囲リム６の各々に接触したときに、それぞれのリム６に対して自動密封作用が生じるような仕方で、その長手方向軸線Ｘの方向を横切る方向（長手方向軸線Ｘの方向に対し横方向）に動くことができるように、詳細には、長手方向軸線Ｘに対して直交する方向に変位できるようその支承箇所（壁凹部１ａ，ハウジング部分１ｂ、付属品１０）内に、取付けられている。この結果、寸法上の不正確さを補償することができ、或いは、広い範囲の許容可能な公差を最初からあらかじめ決定することができ、それにより、製造中における不合格品率が減少する。
【００１８】
この目的のため、ハウジング部品１又はハウジング部分１ｂの、シャフト７の一端が収納される壁凹部１ａは、シャフト７の外径よりも大きな直径を有している。これと同様に、シャフトを包囲しているハウジング部品１のドーム状付属品１０は、シャフト７の外径よりも大きな内径を有している。直径の差によって定められるシャフト７の考えられる支承上の遊びの結果として、シャフト７は揺動中、その長手方向軸線Ｘを横切る方向（長手方向軸線Ｘに対し横方向）にも動くことができ、フラップ５は、それぞれの停止部と最適な接触状態になることができる。
【００１９】
シャフト７がハウジング部品１内に設けられている側部に、シールを設けることは必要ではなく、これに対し、ハウジング部品１は、シャフト７が案内されて出る側部に、特に、シャフト７を包囲しているドーム状付属部品に密封面１０ａを有すると有利であり、密封面１０ａの法線ベクトルは、シャフト７の長手方向軸線Ｘの方向に延びている。かくして、密封機能を損なうことなく、シャフト７を半径方向に回転させることができる。
【００２０】
図３に示す本発明の切換え弁の第２の実施形態は、流れ案内要素１１がフラップ５の少なくとも一方の側部に形成されている点において第１の実施形態と異なっている。スポイラとも呼ばれるこの流れ案内要素１１は、流動中の媒体の流れ挙動を改善するのに役立つ。図示のように、この流れ案内要素は、空気力学的に最適化された形状を備えるだけでなく、フラップ５の揺動中だけでなくリム６のところのその端位置においてもリム又はハウジング部品１（特に、シャフト７を包囲しているハウジング部分１ｂ）には全く衝突せず、フラップのあらゆる位置において、非積極的な嵌まり具合ではなく、遊びを持ってハウジング部品１内に嵌まるように寸法決めされている。もし流れ案内要素を１つだけ設ける場合、これは、フラップ５の主要な流れ側に設けられる。流れ挙動の向上に加えて、これは、流動中の媒体に同伴される粒子、例えばすすの堆積が壁凹部１ａの付近に生じないようにするという作用効果がある。
【００２１】
本発明は、図示の実施形態には限定されず、本発明の範囲に含まれる均等な効果を奏する全ての実施形態を含むものである。かくして、例えば、他のハウジング形態（例えば、Ｙ字形ではなくＴ字形）又は他の作動装置（例えば、ボーデンケーブル付きの作動装置）を本発明の範囲から逸脱することなく利用可能である。
【００２２】
さらに、本発明は、請求項１に記載された構成上の特徴の組合せには限定されず、開示した個々の特徴から成る組全体のうち幾つかの特徴の任意の組合せによっても構成できる。これは、原理的には、請求項１に記載された個々の特徴を省いたり、本願の別の部分に開示された少なくとも１つの特徴で置き換えてもよいことを意味している。このような外延に鑑みて、請求項１は、本発明を構成する単に１つの例であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の切換え弁の第１の実施形態の縦断面斜視図である。
【図２】本発明の切換え弁の第１の実施形態の全体の斜視図である。
【図３】本発明の切換え弁の第２の実施形態の図１と対応した図である。
【符号の説明】
１  ハウジング部品
１ａ  凹部
１ｂ  ハウジング部分
２  入口
２ａ  入口の管部分
３  第１の出口
３ａ  第１の出口の管部分
４  第２の出口
４ａ  第２の出口の管部分
５  フラップ
６  リム
７  シャフト
８  レバー
９  作動装置
１０  付属部品
１１  流れ案内要素
Ｘ  シャフト長手方向軸線
μ  フラップの揺動角度
【図１】
0003742803.tif 000002
【図２】
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【図３】
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