CN102089512A - Egr阀装置 - Google Patents

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Abstract

一种EGR阀装置，包括：内部形成有排气气体通路的外壳；经由轴承能滑动地支承于外壳内的支承轴；配置于支承轴以开闭排气气体通路的阀；对支承轴朝关闭阀的方向施力的施力构件；与外壳嵌件铸造成一体，与阀抵接来关闭排气气体通路的阀座；以及朝开阀方向驱动支承轴的致动器，在用于嵌件铸造的阀座的外周部轴对称或均等地设有多个凹部或凸部。

Description

EGR阀装置
技术领域
本发明涉及一种将在内燃机中燃烧后的排气气体的一部分导入吸气侧使其循环的EGR(Exhaust Gas Recirculation废气再循环)阀装置。
背景技术
例如专利文献1所公开的那样，EGR阀装置包括：具有一个以上的排气气体流入口和一个以上的排气气体流出口，并形成有与上述排气气体流入口和排气气体流出口连接的排气气体通路的阀外壳；配置于该阀外壳的内周面的阀座；组装于阀外壳的阀轴；以及安装于该阀轴，当阀轴朝一个方向移动时与阀轴同时抵接的阀，通过使落座于阀座的阀开阀，将从排气气体流出口排出的排气气体吸入到发动机内从而使其循环。例如，如图7所示，EGR阀装置的阀座140是在中央开设孔的大致圆盘状的不锈钢等形成的平板，通过嵌件铸造等，将阀座140的外周部与由铝等形成的外壳110安装固定成一体。
在这种EGR阀装置中，排气气体通路的温度根据发动机的条件在低温时有时会达到大约-40℃，在高温时有时会达到大约100℃～700℃，线膨胀系数不同的材料嵌件铸造形成的零件会产生较大的间隙。例如，将在低温＝-40℃、高温＝350℃的温度下各放置1个小时的状态作为1个循环，当进行100个循环时，在使用线膨胀系数不同的材料的嵌件零件中会产生大约100μm的较大间隙s0，由于该间隙s0，会产生阀座140的松动。
专利文献1：日本专利特开2005-256803号公报
发明内容
以往的EGR阀装置采用如上所述的结构，存在以下问题：受到排气气体通路的温度的影响，由于阀座的材料与外壳的材料的线膨胀系数的差异，会产生松动。
此外，还存在以下问题：由于阀座的松动，闭阀时的排气气体泄漏变大，此外，阀座脱落等而造成破损。
本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能防止阀座的松动并能防止排气气体泄漏、阀座的破损的EGR阀装置。
本发明所涉及的EGR阀装置在与外壳一体嵌件铸造的阀座的外周部轴对称或均等地设有多个凹部或凸部。
由于本发明的EGR阀装置在与外壳一体形成的阀座的外周部轴对称或均等地设有多个凹部或凸部，因此，即便在外壳与阀座的线膨胀系数存在差异、经受热过程的情形下，也能形成两者间的间隙较小的部分，能防止阀座的松动并能防止排气气体的泄漏、阀座的破损。
附图说明
图1是将本发明实施方式1的EGR阀的一部分剖开的纵剖图。
图2(a)是本发明实施方式1的阀座的俯视图，图2(b)是A-A线剖视图，图2(c)是a部分的放大图。
图3(a)、图3(b)是本发明实施方式1的其他例子的阀座的俯视图。
图4(a)是本发明实施方式2的阀座的俯视图，图4(b)是B-B线剖视图，图4(c)是b部分的放大图。
图5(a)～图5(d)是表示本发明实施方式3的阀座的例子的俯视图。
图6(a)是本发明实施方式3的阀座的一个例子的俯视图，图6(b)是C-C线剖视图，图6(c)是c部分的放大图。
图7是表示现有的阀座的例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
实施方式1
图1是将EGR阀装置1的一部分剖开的纵剖图。该EGR阀装置1的外壳10包括一个排气气体流入口21和两个排气气体流出口22、23，在连接排气气体流入口21与排气气体流出口22、23的排气气体通路20中，在从流入口21朝流出口22分支的部分和从流入口21朝流出口23分支的部分分别通过嵌件铸造一体形成有阀座40。关于该阀座40的详细结构见后述。
支承轴60通过轴承50能沿轴线方向滑动地安装于外壳10的中心轴线上，在该支承轴60上，以与各阀座40对应的方式安装有阀30。此外，在支承轴60的上部的保持件61与外壳10之间，设有始终对阀30朝闭阀方向施力的弹簧(施力构件)70。
此外，在外壳10上安装有电动机80作为致动器，利用该电动机80的电动机轴80a沿轴线方向驱动支承轴60。
EGR阀装置1采用如上所述结构，当未图示的发动机等内燃机工作时，电动机80驱动，与转子中心的螺纹孔螺合的电动机轴80a由于转子的旋转而沿支承轴60的轴线方向移动。此外，电动机轴80a与支承轴60的上端部抵接，使该支承轴60克服弹簧70的施力沿轴线方向移动。
当支承轴60移动时，在阀30与阀座40之间形成开口通路，通过支承轴60的移动量来调节排气气体通路20的开度，从而调整排气气体循环量。
在此，对阀座40进行说明。
图2(a)是阀座40的俯视图，图2(b)是A-A线剖视图，图2(c)是图2(a)的a部分的放大图。
如图2(a)所示，阀座40在中央开设孔的圆盘状平板的外周部齿轮状地均等形成12个矩形的凸部41，如图2(b)所示，该凸部41朝减小阀座40的外径的方向折弯。例如，如图所示，凸部41与阀座面大致正交地弯曲。
凸部41与阀座40的外周部一起嵌件铸造于外壳10，阀座40与外壳10一体成形。
当对该EGR阀装置作用低温～高温的热过程时，外壳10与阀座40的线膨胀系数的差异越大、而且外径越大则阀座40的松动就越容易发生。由于该热过程，外壳10与阀座40的直径方向的间隙变大，产生于凸部41的周向(宽度方向)的间隙比产生于凸部41的直径方向的间隙小。
例如，即便在进行100次低温为-40℃、高温为350℃各1小时的热循环的情形下，如图2(c)所示，由于铝制外壳10和不锈钢制阀座40的线膨胀系数的差异，直径方向的间隙a1变大，但周向的间隙a2比直径方向的间隙a1小得多。此外，由于均等设置的其他凸部41因间隙a1引起的移动方向不同，所以，由于各凸部41的叠加效果，阀座40不会移动，能进行阀座40的止转，并能防止松动的产生。
另外，虽然表示了在上述阀座40的外周部均等地配置12个矩形的凸部41的例子，但凸部41的个数并不限定于12个，为了防止松动，能合适地确定所需的个数。
例如，图3(a)是设置3个矩形的凸部41的阀座40的俯视图，图3(b)是将4个矩形的凸部41以2个为一组地轴对称配置的阀座40的俯视图。
无论是图3(a)所示地在阀座40的外周部均等地设置3个矩形的凸部41的情形，还是如图3(b)所示地将矩形的凸部41以2个为一组轴对称地配置4个的情形，都与图2的阀座40相同，由于具有各矩形的凸部41与外壳10的较大的间隙a1的方向不同，因此，能进行阀座40的止转，并能防止松动的产生。
如上所述，根据实施方式1的EGR阀装置1，由于在阀座40的外周部设置至少3个以上的矩形的凸部41，并将包括该凸部41的阀座40的外周部嵌件铸造于外壳10而形成一体，因此，能防止阀座40的松动，其结果是，能防止排气气体泄漏、阀座40的破损，并能使EGR阀铸造1的寿命变长。
另外，尽管表示了设于实施方式1的阀座40的矩形的凸部41在中途弯曲的机构，但即便凸部41不弯曲，也能获得同样的效果。不过，通过弯曲凸部41，能减小EGR阀装置1的外径。
实施方式2
在实施方式1中，对在阀座40的外周部设置矩形的凸部41的结构进行了说明，在实施方式2中，对设置矩形的凹部42来代替图1的凸部41的结构进行说明。
图4(a)是阀座40的俯视图，图4(b)是B-B线剖视图，图4(c)是图4(a)的b部分的放大图。
另外，对于与图1～图3相同或相当的部分，标注相同符号而省略重复说明。
如图4(a)、图4(b)所示，阀座40是在中央开设孔的圆盘状平板的外周部均等地设置4个矩形的凹部42的构件，通过将该凹部42和阀座40的外周部嵌件铸造于外壳10，使阀座40与外壳10一体成形。
通过如上所述结构，如图4(c)所示，由于铝制外壳10和不锈钢制阀座40的线膨胀系数的差，直径方向的间隙b1变大，周向的间隙b2比直径方向的间隙b1小得多。此外，由于均等设置的其他矩形的凹部42因间隙b1引起的移动方向不同，所以，由于各凹部42的叠加效果，阀座40不会移动，能进行阀座40的止转，并能防止松动的产生。
如上所述，根据实施方式2的EGR阀装置1，由于在阀座40的外周部设置4个的矩形的凹部42，并将包括凹部42的外周部嵌件铸造于外壳10而形成一体，因此，能防止阀座40的松动，其结果是，能防止排气气体泄漏、阀座40的破损，并能使EGR阀铸造1的寿命变长。
另外，虽然实施方式2的阀座40采用在其外周部均等地设置4个凹部42的结构，但通过将矩形的凹部42的数量与实施方式1同样地设为至少3个以上，就能获得同样的效果。
实施方式3
在实施方式1、2中，对在阀座40的外周部设置至少3个以上的矩形的凸部41或凹部42的结构进行了说明，但在实施方式3中，对将非矩形的凸部41或凹部42轴对称地设于阀座40的外周部的结构进行说明。
图5(a)～图5(d)是表示设于阀座40的外周部的凸部或凹部的形状的例子，图6(a)是采用楔形凹部42a的阀座40的俯视图，图6(b)是C-C线剖视图，图6(c)是图6(a)的c部分剖视图。
另外，对于与图1～图4相同或相当的部分，标注相同符号而省略重复说明。
阀座40包括如图5(a)所示的楔形的宽度较大的一端突出地形成的呈非矩形的楔形凸部41a或如图5(b)所示的呈非矩形的大致圆形凸部41b，来代替图2所示的矩形的凸部41。
此外，阀座4包括如图5(c)所示的楔形的宽度较大的一端变为深度方向地形成的呈非矩形的楔形凹部42a或如图5(d)所示的呈非矩形的大致圆形凹部42b，来代替图4所示的凹部42。
这样，上述非矩形的凸部和凹部41a、41b、42a、42b均轴对称地设于阀座40的外周部。
接着，作为具体例，对如图6所示将呈非矩形的楔形凹部42a设于阀座40的结构进行说明。
如图6(a)、图6(b)所示，在阀座40的外周部轴对称地形成有楔形凹部42a，在该楔形凹部42a例如填充有铝制的外壳10的铝。由于该外壳10的铝与阀座40的不锈钢之间的线膨胀系数的差，在外形(直径方向)上产生间隙c1，但由于阀座40的楔形凹部42a形成锥面状，因此，宽度(周向)上产生的间隙c2极小。
因此，如图6(c)所示，由于间隙c2极小，所以，阀座40在周向上不动，且由于以轴对称地设置的楔形凹部42a的锥面与外壳10大致紧贴，因此，在直径方向上也被固定成不移动。
如上所述，由于在实施方式3的阀座40的外周部轴对称地设置非矩形的楔形或大致圆形的凸部或凹部41a、41b、42a、42b，并对阀座40的外周部进行嵌件铸造，从而与外壳10一体形成，因此，能防止阀座40的松动。其结果是，能防止排气气体泄漏、因脱落等造成的阀座40的破损，能使EGR阀装置1的寿命变长。
另外，在实施方式3中，作为非矩形的凸部或凹部表示了楔形、大致圆形，但并不限定于该形状，在阀座40的外周部形成有锥面或圆弧面的形状也能获得同样的效果。
如上所述，本发明的EGR阀装置采用在通过嵌件铸造一体形成于外壳的阀座的外周部设置多个凸部或凹部的结构，因此，通过将凸部或凹部埋入外壳，能防止因阀座与外壳的线膨胀系数的差产生的阀座的松动。其结果是，能防止排气气体泄漏、因脱落等造成的阀座的破损，能使EGR阀装置的寿命变长。
另外，考虑到铸造时的金属水的流动，凹部42的宽度最好为3～5mm。若该宽度不足3mm时由于金属水的流动性不良会造成间隙变大，在该宽度比5mm大时由于热过程会造成周向的间隙b2、c2变大，因此，不易表现防止松动的效果。
此外，外壳与阀座的线膨胀系数的差最好大约在15×10-6/℃以内。当该线膨胀系数的差过大时，阀座与外壳的间隙变大，不易表现用于防止松动的效果。
此外，为了便于说明，各图中的间隙的尺寸表示得比实际的间隙大。
工业上的可利用性
本发明所涉及的EGR阀装置即便在外壳与阀座的线膨胀系数存在差异、经受热过程的情形下，也能形成两者间的间隙较小的部分，能防止阀座的松动并能防止排气气体的泄漏、阀座的破损。因此，能适用于将在内燃机中燃烧后的排气气体的一部分导入吸气侧使其循环的EGR阀装置等。

Claims (4)

1.一种EGR阀装置，其特征在于，包括：
内部形成有排气气体通路的外壳；
经由轴承能滑动地支承于所述外壳内的支承轴；
配置于所述支承轴以开闭所述排气气体通路的阀；
对所述支承轴朝关闭所述阀的方向施力的施力构件；
与所述外壳嵌件铸造成一体，与所述阀抵接来关闭所述排气气体通路的阀座；以及
朝开阀方向驱动所述支承轴的致动器，
在用于嵌件铸造的所述阀座的外周部轴对称或均等地设有多个凹部或凸部。
2.如权利要求1所述的EGR阀装置，其特征在于，
设于阀座的外周部的凹部或凸部呈矩形或非矩形。
3.如权利要求1所述的EGR阀装置，其特征在于，
设于阀座的外周部的凸部朝该阀座的外径变小的方向弯曲。
4.如权利要求1所述的EGR阀装置，其特征在于，
设于阀座的外周部的凹部的宽度尺寸为3mm以上5mm以下。
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