CN101842623A - 排气气体循环阀阀芯机构 - Google Patents

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Abstract

一种排气气体循环阀阀芯机构，包括：使可转动地设置于外壳(2)的支承轴(4)的中心(0)从通过支承轴(4)而转动来关闭流体通路的阀芯(5)所接触的阀座(2a)的密封面(2b)的中心线(P)偏离的一次偏心(A)；使支承轴(4)的中心(0)从外壳(2)的中心线(Q)偏离的二次偏心(B)；以及使构成阀芯(5)的密封面(5a)及阀座(2a)的密封面(2b)的圆锥(6)的顶点(G)位于支承轴(4)的相反一侧，且相对于外壳(2)的中心线倾斜的三次偏心(C)。

Description

排气气体循环阀阀芯机构
技术领域
本发明涉及一种用于流路的开闭的排气气体循环阀阀芯机构，该机构安装于使发动机排气气体向吸气通路循环的排气气体循环阀。
背景技术
以往，使发动机排气气体向吸气通路循环的排气气体循环阀已知有通过支承阀的支承轴在轴向的往复运动，使得阀芯往复动作，从而调整排气气体循环量的提升阀式和通过支承阀芯的支承轴绕轴芯的旋转，使得阀芯旋转，从而调整排气气体循环量的蝶式。
图7是表示现有的使用蝶式阀芯的排气气体循环阀的结构的图，图7(a)是其剖视图，图7(b)是图7(a)的Z-Z线剖视图。调整排气气体循环阀9的排气气体循环量的阀芯95由使阀芯95动作的支承轴93支承，支承轴93由设于形成排气气体通路的外壳91的轴承92支承。此外，通过由外壳91支承的致动器(未图示)使支承轴93旋转动作，使得阀芯95旋转，在与被外壳91支承的阀座94之间形成开口通路，从而调整排气气体循环量。
此外，如图7(a)所示，在现有的排气气体循环阀9中，为使阀芯95在开口通路内旋转动作，在关闭阀芯95时，阀芯95的密封面95a与阀座94的密封面94a接触时的入射角度D大致为0度。由于排气气体中含有煤等颗粒物质，这些颗粒物质堆积于开口通路内壁面或阀座94，因此，若阀芯95与阀座94的密封面94a接触时的入射角度D为0度，则会出现以下情形：颗粒物质被卷入阀座94与阀芯95之间，阻碍阀芯95的开闭动作。
为此，在图8所示的采用蝶式阀芯的排气气体循环阀9中，与阀芯95接触的阀座94b呈大致L字状，从而在关闭阀芯95时，阀芯95的密封面95c与阀座94b的密封面94c接触时的入射角度大致为90度。
由于现有的蝶式阀芯采用如上所述的结构，因此存在以下技术问题：在关闭阀芯时，颗粒物质卷入阀座与阀芯之间，阻碍阀芯的开闭动作，或者，由于阀座上存在轴部，因而不能形成阀座与阀芯的密封面，不易确保关闭阀芯时的气密性。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于将阀芯相对于阀座的入射角度维持于规定值，并提高紧密接触动作性，此外，通过移动存在于阀座上的轴部，在阀座的轴部形成密封面，抑制关闭阀芯时的排气气体的泄漏。
本发明所涉及的排气气体循环阀阀芯机构包括：具有管状的流体通路的外壳；可转动地设置于上述外壳的支承轴；形成于上述外壳的阀座；以及通过上述支承轴而转动来开闭流体通路的阀芯，其特征是，包括：使上述支承轴的中心从上述阀芯所接触的上述阀座的密封面的中心线偏离的一次偏心；使上述支承轴的中心从上述阀芯外周的中心偏离的二次偏心；以及使构成上述阀芯的密封面及上述阀座的密封面的圆锥形状的顶点位于上述支承轴的相反一侧，且相对于上述外壳的中心线倾斜的三次偏心。
由于本发明由一次偏心、二次偏心和三次偏心构成，其中，一次偏心是指使支承轴的中心从阀芯所接触的阀座的密封面的中心线偏离，二次偏心是指使支承轴的中心从阀芯外周的中心偏离，三次偏心是指使构成阀芯的密封面及阀座的密封面的圆锥形状的顶点位于支承轴的相反一侧，且相对于外壳的中心线倾斜，因此能提高关闭阀芯时阀座与阀芯的紧密接触动作性。此外，能防止关闭阀芯时卷入颗粒物质，并能维持阀芯的顺利开闭动作。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的图。
图2是示意地表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的三重偏心形的图。
图3是表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的闭阀动作的图。
图4是表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的其他结构的图。
图5是表示本发明实施方式2的排气气体循环阀阀芯机构的结构的图。
图6是表示本发明实施方式2的排气气体循环阀阀芯机构的结构的说明图。
图7是表示现有的蝶阀的结构的图。
图8是表示现有的蝶阀的结构的图。
具体实施方式
以下，为了更详细地说明本发明，参照附图对用于实施本发明的最佳方式进行说明。
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的图，图1(a)是其剖视图，图1(b)是图1(a)的X-X线剖视图。图2是示意地表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的三重偏心形的图。
使用图1及图2对本实施方式1所涉及的排气气体循环阀阀芯机构的结构进行说明。排气气体循环阀1内部具有大致圆筒状的外壳2，外壳2内的流路中设有通过轴承3被支承轴4支承成自由转动的圆板状阀芯5。支承轴4的一端部延伸到排气气体循环阀1的外部，并与致动器(未图示)连结，通过致动器的驱动力驱动阀芯5旋转。通过阀芯5与支承轴4一起旋转来开闭外壳2的流体通路。此外，在支承轴4的表面进行铬镀覆等。
在外壳2的流体通路内周面一体成形有朝内径方向突出的阀座2a。阀座2a呈前端细形状，在该前端细形状的前端部形成有与阀芯5紧密接触的密封面2b。另一方面，阀芯5的外周部呈前端细形状，在该前端细形状的前端部形成有与阀座2a紧密接触的密封面5a。在关闭阀芯5时，阀座2a的密封面2b与阀芯5的密封面5a紧密接触，关闭流路。采用密封面2b与密封面5a的紧密接触部分的宽度相同的结构。在图1(a)的I及II中，将密封面2b和密封面5a的结构放大进行表示(以下，在其他的图中省略)。
外壳2、支承轴4及阀芯5形成分别相互偏心的三重偏心形。如图2所示，排气气体循环阀1由三重偏心形构成，三重偏心包括：使作为旋转轴的支承轴4的中心O从阀座2a的密封面2b与阀芯5的密封面5a的接触面的中心线P偏心的一次偏心A；使支承轴4的中心O从三次偏心前的阀座2a和阀芯5的密封面5a的中心线Q，即阀芯5外周的中心线Q(外壳2的中心线Q)偏心的二次偏心B；以及使构成阀座2a的密封面2b与阀芯5的密封面5a的接触面的圆锥6的中心线R相对于外壳2的中心线Q倾斜的三次偏心C。通过这种三重偏心形，支承轴4被设置成相对于循环排气气体流E位于下游侧。
阀座2a的密封面2b和阀芯5的密封面5a具有将由一次偏心A、二次偏心B及三次偏心C所形成的圆锥6斜着切断时形成的大致椭圆形状。此外，密封面2b及密封面5a在相对于支承轴4平行的方向上是大致椭圆形状的短径，在相对于支承轴4垂直的方向上是大致椭圆形状的长径。由于密封面2b及密封面5a具有将圆锥6斜着切断所形成的大致椭圆形状，因此形成有：密封面2b与密封面5a的接触面相对于阀芯5的中心线P垂直相交的平行部、以及密封面2b与密封面5a的接触面相对于阀芯5的中心线P锐角相交的圆锥部(taper portion)。具体来说，图2中在阀芯5上部形成有平行部(2b’、5a’)，在从该平行部(2b’、5a’)转过180度的阀芯5下部形成有具有最大斜度的圆锥部(2b”、5a”)。
在密封面2b和密封面5a上形成有从平行部(2b’、5a’)朝圆锥部(2b”、5a”)连续增加倾角的圆锥面。通过采用这种结构，能将密封面2b及密封面5a设于外壳2的流路内周面的全周。此外，通过将密封面2b及密封面5a形成大致椭圆形状，能顺利地进行阀芯5相对于阀座2的卡定及脱离。此外，如图2所示，圆锥6具有顶点G，该顶点G存在于平行部(2b’、5a’)中密封面2b与密封面5a的切线S上。该切线S与外壳2的中心线Q平行。
此外，密封面2b和密封面5a具有相同的大致椭圆形状，但密封面2b的内径比密封面5a的外径略大。这是为了吸收在形成于和外部气体接触的外壳2的密封面2b和形成于和外部气体不接触的阀芯5的密封面5a中，由于循环排气气体的热所产生的膨胀率差。藉此，不较大损害密封面2b与密封面5a的紧密接触性就能提高嵌合性。
图3是表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的闭阀动作的图。入射角度D表示阀芯5的密封面5a与阀座2a的密封面2b紧密接触时阀芯5的入射角度。通过将该入射角度D设定于5度以上、80度以下，能提高关闭阀芯5时阀座2a与阀芯5的紧密接触动作性。此外，通过将入射角度D设定于5度以上、80度以下，能防止关闭阀芯5时循环排气气体中含有的颗粒物质卷入密封面2b与密封面5a之间，从而顺利地进行阀芯5的开闭动作。
另一方面，如图1所示，由于三重偏心形的阀芯5由使支承轴4的中心O从三次偏心前的阀座2a与阀芯5的密封面5a的中心线Q，即阀芯5外周的中心线Q(外壳2的中心线Q)偏心的二次偏心B；以及使构成阀芯5的密封面5a的圆锥6的中心线R相对于外壳2的中心线Q倾斜的三次偏心C形成，阀芯5的形状相对于支承轴4是非对称的。因此，如图1(a)所示，在外壳2内循环的循环排气气体流E对阀芯5作用面压力，从而对支承轴4作用旋转力F，并对阀芯5作用开阀方向的转矩。作为优选，一般作用于阀芯5的转矩在自动闭阀力以下，需要抑制该旋转力F。
在此，表示抑制作用于阀芯5的旋转力F的结构。图4是表示本发明实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的其他结构的图，图4(a)是其剖视图，图4(b)是阀芯的主视图。
在图4所示的结构中，将以支承轴4为中心线、具有更大面积一侧的阀芯5(图4中阀芯5的下侧部分)的阀芯缘部5b删除。以使由于作用于阀芯5的面压力而对支承轴4作用的旋转力F消除或处于一定值以下的方式，将阀芯缘部5b删除来构成阀芯5，藉此能使循环排气气体流E作用的面压力变得均匀。此外，除了删除阀芯缘部5b以外，还使阀座2a的突出量配合阀芯缘部5b的删除量而增加，使得阀座2a的密封面2b与阀芯5的密封面5a紧密接触。
此外，在将使阀芯5自动闭阀的自动闭阀机构(未图示)设于排气气体循环阀1的情形下，也可调整阀芯缘部5b的删除量，使作用于阀芯5的旋转力F处于自动闭阀机构的自动闭阀力以下。此外，图1中将支承轴4设于循环排气气体流E的下游侧，但在阀芯5的自动闭阀力优先的情形下，也可调整相对于支承轴4的阀芯5的上侧部分和下侧部分的面积，使作用于阀芯5的旋转力与图1所示的旋转力F方向相反。此外，在构成偏心形时，通过使一次偏心A的偏心量比支承轴4的半径大，且使二次偏心B的偏心量比一次偏心A的偏心量小，从而将作用于支承轴4的旋转力F抑制到最小限度。
如上所述，由于在本实施方式1中排气气体循环阀阀芯机构由三重偏心形构成，因此能设置在外壳内形成圆周的阀座的密封面及阀芯的密封面。
此外，在本实施方式1中，通过将阀座的密封面与阀芯的密封面紧密接触时阀芯的入射角度设定于5度以上、80度以下，能提高关闭阀芯时阀座与阀芯的紧密接触动作性。此外，能防止关闭阀芯时循环排气气体中含有的颗粒物质卷入阀芯与阀座之间，并能维持阀芯的顺利的开闭动作。
此外，由于在本实施方式1中采用将支承轴设于循环排气气体流的下游侧的结构，因此，能防止循环排气气体中含有的煤等进入支承轴的轴承部等，并能维持支承轴的顺利的旋转动作。
此外，由于在本实施方式1中采用使阀座朝外壳的内径方向突出的结构，因此，阀座的密封面的加工变得容易。此外，由于采用阀座及阀芯的各密封面的宽度大致相同的结构，因此，能将各密封面的加工工序抑制到最小限度。
此外，由于在本实施方式1中采用从相对于支承轴非对称的三重偏心形的阀芯删除以支承轴为中心并具有较大面积一侧的阀芯的缘部的结构，因此，能对由于循环排气气体流作用于阀芯的面压力而作用于支承轴的旋转力进行操作。此外，即便在排气气体循环阀内处于高压的条件下，也能以小的驱动力使阀芯动作至任意开度。
此外，由于在本实施方式1中对支承轴的表面进行铬镀覆等镀覆处理，因此能减少循环排气气体中含有的煤等附着于支承轴。
此外，在上述实施方式1中表示了抑制以支承轴为中心线、具有较大面积一侧的阀芯缘部的面积的结构，但也可采用使以支承轴为中心线、具有较小面积一侧的阀芯缘部扩大来增加面积的结构，此种情形下也能使作用于阀芯的面压力变得均匀，能调整作用于支承轴的旋转力。
实施方式2
在上述实施方式1中表示了为调整作用于支承轴的旋转力而删除阀芯缘部的结构，在本实施方式2所涉及的排气气体循环阀阀芯机构中采用了使用与由三重偏心形成的圆锥相似的圆锥形状来抑制作用于支承轴的旋转力的结构。图5是表示本发明实施方式2的排气气体循环阀阀芯机构的结构的图，图5(a)是其剖视图，图5(b)是图5(a)的Y-Y线剖视图。此外，图6是表示实施方式1的排气气体循环阀阀芯机构的结构的图，用于明确表示与实施方式2的差异。以下，对与实施方式1所涉及的排气气体循环阀阀芯机构的构成要素相同的部分标注实施方式1中所使用的相同符号，省略或简化其说明。
图5(a)中表示了第一圆锥6和第二圆锥7。第一圆锥6是由上述实施方式1中所示的三重偏心形成的圆锥。另一方面，本实施方式2所涉及的第二圆锥7是具有与第一圆锥6相似的形状、且比第一圆锥6形状小的圆锥，其顶点位于圆锥6的中心线上，并具有与圆锥6相同的三次偏心的斜度。
如图5(a)所示，第二圆锥7包括相对于阀芯8的中心线P在垂直方向上延伸的阀座2a的密封面2b的平行部(2b’)和阀芯8的密封面8a的平行部(8a’)的切线S。如图6所示，第一圆锥6同样也包括相对于阀芯5的中心线P在垂直方向上延伸的阀座2a的密封面2b的平行部(2b’)和阀芯5的密封面5a的平行部(5a’)的切线S。也就是说，实施方式2所涉及的阀芯8的密封面8a的平行部(8a’)的位置与实施方式1所涉及的阀芯5的密封面5a的平行部(5a’)的位置相同。
另一方面，形成第二圆锥7的阀座2a的密封面2b和阀芯8的密封面8a的具有最大斜度的圆锥部(2b”、8a”)的切线T比形成第一圆锥6的阀座2a的密封面2b和阀芯5的密封面5a的具有最大斜度的圆锥部(2b”、5a”)的切线U更靠近第一圆锥6的内侧。由于第二圆锥7具有与第一圆锥6相似的形状，因此切线T与切线U平行。
如图5(a)所示，由于阀芯8与比第一圆锥6小的第二圆锥7内接，因此阀芯8的外径比阀芯5的外径小。与图6所示的阀芯5相比较，从阀芯8的密封面8a的平行部(8a’)朝具有最大斜度的圆锥部(8a”)外径逐渐连续变小。随着阀芯8的外径的变小，阀座2a的突出量从密封面2b的平行部(2b’)朝具有最大斜度的圆锥部(2b”)逐渐增加。也就是说，实施方式2的阀座2的突出量比实施方式1的阀座2的突出量大。此外，与实施方式1相同，密封面2b的内径也比密封面8a的外径略大，从而提高阀座2a与阀芯8的嵌合性。此外，采用密封面2b与密封面8a的紧密接触部分的宽度相同的结构。
阀座2a的密封面2b及阀芯8的密封面8a具有将第二圆锥7斜着切断时形成的大致椭圆形状。该大致椭圆形状如图5(b)所示。由于第二圆锥7比第一圆锥6小，因此，与图1(b)的大致椭圆形状相比较，密封面2b的内径及密封面5a的外径一起变小，且减少了以支承轴4为中心线的阀芯5的上侧部分与下侧部分的面积的非对称性。藉此，能调整由于在外壳2内循环的循环排气气体流E对阀芯5作用的面压力而对支承轴4作用的旋转力F。
此外，由于第一圆锥6与第二圆锥7形状相似，因此，可将阀座2a的密封面2b与阀芯8的密封面8a紧密接触时阀芯5的入射角度D设定于5度以上、80度以下，不会损害阀座2a与阀芯8的紧密接触动作性。
如上所述，由于在本实施方式2中形成与由三重偏心所形成的第一圆锥具有相似形状的第二圆锥，并在将该第二圆锥斜着切断时所形成的大致椭圆上形成阀座及阀芯的各密封面，因此，可将相对于阀座的阀芯的入射角度设定于规定值以上，不会损害阀座与阀芯的紧密接触性。此外，由于减少以支承轴为中心的阀芯的非对称性，因此，能使循环排气气体流作用于阀芯的面压力变得均匀，并能抑制作用于支承轴的旋转力。
工业上的可利用性
如上所述，由于本发明所涉及的排气气体循环阀阀芯机构通过采用三重偏心结构，提高了关闭阀芯时阀座与阀芯的紧密接触动作性，防止关闭阀芯时卷入颗粒物质，能维持阀芯的顺利开闭动作，使得排气气体不泄露地朝吸气通路循环，因此适用于车用排气气体循环阀等中。

Claims (11)

1.一种排气气体循环阀阀芯机构，包括：
外壳，该外壳具有管状的流体通路；
支承轴，该支承轴能转动地设置于所述外壳；
阀座，该阀座形成于所述外壳内；以及
阀芯，该阀芯通过所述支承轴而转动，从而开闭流体通路，
其特征在于，包括：
一次偏心，该一次偏心使所述支承轴的中心从所述阀芯所接触的所述阀座的密封面的中心线偏离；
二次偏心，该二次偏心使所述支承轴的中心从所述阀芯外周的中心偏离；以及
三次偏心，该三次偏心使构成所述阀芯的密封面及所述阀座的密封面的圆锥形状的顶点位于所述支承轴的相反一侧，且相对于所述外壳的中心线倾斜。
2.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，相对于阀座的密封面，阀芯的入射角度为5度以上、80度以下。
3.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，将以支承轴为中心线、具有更大面积的阀芯侧的缘部切下。
4.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，使以支承轴为中心线、具有更小面积的阀芯侧的缘部扩大。
5.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，合成圆锥形状和与所述圆锥形状相似的第二圆锥形状的局部来构成阀芯的密封面及阀座的密封面。
6.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，一次偏心的偏离量为支承轴的半径以上，并且，二次偏心的偏离量为所述一次偏心的偏离量以下。
7.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，阀座的密封面的内径比阀芯的密封面的外径大。
8.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，支承轴设于在外壳内流动的流体的下游侧。
9.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，阀座的密封面朝外壳的内径方向突出。
10.如权利要求9所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，阀芯的密封面与阀座的密封面具有大致相同的宽度。
11.如权利要求1所述的排气气体循环阀阀芯机构，其特征在于，对支承轴的表面进行镀覆处理。
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