CN103511092A - 阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀装置，其具有：阀（3），打开和关闭通道（2）；和悬臂轴承构件（5），以可旋转的方式支承阀的旋转轴（4）。悬臂轴承构件具有沿着旋转轴的轴向连续地排列的滚动元件轴承（13A、13B）。布置为最靠近所述通道的滚动元件轴承之一具有滚动元件（17）、内圈（15）、外圈（16）和密封部分（21）。空间（18）限定在内圈和外圈之间，以容纳滚动元件。由橡胶制成的所述密封部分在与所述通道相邻的一侧上紧密地密封所述空间。

Description

阀装置

技术领域

本发明涉及一种阀装置。

背景技术

常规，已知用于废气再循环（EGR）单元的阀装置具有悬臂轴承结构。JP-A-2007-285311（US2007/0240690）描述了这种阀装置，其中旋转轴和阀仅从通道的一侧以可旋转的方式支承。

在这种阀装置中，支承旋转轴的轴承构件布置在旋转轴的一个轴侧，并具有金属轴承和球轴承。与球轴承相比，金属轴承布置为更靠近通道。金属轴承被压配合和支承在壳体的轴承孔中，并且在金属轴承和旋转轴之间沿着径向方向限定有间隙。并且球轴承被支承在压配合到旋转轴中的内圈和压配合到轴承孔中的外圈之间。

因此，具有高耐热性等的金属轴承被布置为更靠近通道，并且作为一般轴承的球轴承被布置为更远离通道。此外，考虑到在金属轴承和旋转轴之间沿着径向方向的间隙，金属轴承和球轴承被布置为沿着轴向彼此远离以限制轴向摆差（runout）。并且将油封件布置在金属轴承和球轴承之间以保持流体密封性。

然而，在降低阀装置的生产成本的需求增加的同时，也要求简化悬臂轴承结构以降低生产成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有成本最低的悬臂轴承构件的阀装置。

根据本发明的实例，阀装置包括阀和悬臂轴承构件。阀打开和关闭通道，从内燃发动机排出的气体穿过所述通道。悬臂轴承构件仅在通道的一侧以可旋转的方式支承阀的旋转轴。悬臂轴承构件具有沿着旋转轴的轴向连续地排列的多个滚动元件轴承。多个滚动元件轴承之一在所述多个滚动元件轴承中布置为最靠近通道。滚动元件轴承具有滚动元件、内圈、外圈和密封部分。在内圈和外圈之间限定空间并且该空间容纳滚动元件。由橡胶制成的密封部分在与通道相邻的一侧上紧密地密封所述空间。

附图说明

从以下参照附图进行的详细描述中，本发明的以上和其它目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：

图1A是示出根据一个实施例的阀装置的剖视图；

图1B是示出图1A的截面IB的放大示图；以及

图2是示出没有盖的阀装置的示意性侧视图。

具体实施方式

将参照图1A、图1B和图2描述根据实施例的阀装置1。

阀装置1打开和关闭通道2，从内燃发动机（未示出）排出的废气从该通道穿过。例如，将废气再循环到空气吸入侧的废气再循环（EGR）单元采用阀装置1，并且所述阀装置1用于打开和关闭对应于所述通道2的废气再循环（EGR）通道。阀装置1具有阀3和悬臂轴承构件5。阀3打开和关闭通道2，并且悬臂轴承构件5支承阀3的旋转轴4以使其与阀3一体地旋转。

将在下面描述阀3和悬臂轴承构件5的结构。

阀3是具有预定厚度的盘状蝶形阀，并旋转以打开和关闭通道2。阀3的外边缘具有密封环8以清除阀3和通道2的内壁7之间的间隙。

密封环8呈C形，换句话说，具有分离的部分（未示出）的近似环形。密封环8插入到在阀3的外边缘上限定的凹槽9中，并与阀3一体地旋转。当通道2关闭时，密封环8以滑动和环绕的方式接触内壁7。然后，密封环8的分离的部分收缩并且弹性地变形以清除阀3的外边缘和内壁7之间的间隙。

压配合到阀装置1的壳体10中的喷嘴11保持住阀3以旋转。喷嘴11具有圆柱形形状，并且喷嘴11的内壁限定内壁7，以使得密封环8滑动地接触喷嘴11的内壁。阀3和喷嘴11由例如不锈钢制成，从而具有耐热性和抗蚀性。例如，就减轻重量而言，壳体10由铝合金制成。

阀3通过焊接等方式附接到旋转轴4以与旋转轴4一体地形成。阀3相对于旋转轴4倾斜以形成锐角。悬臂轴承构件5安装到壳体10，并支承旋转轴4旋转。

轴承构件5具有作为用于旋转轴4的支承结构的悬臂结构。在所述结构中，所述悬臂轴承构件5布置在旋转轴4的一个轴侧上以从通道2的一侧支承旋转轴4而不与通道2交叉。轴承构件5具有沿轴向连续（串联）地布置的第一滚动元件轴承13A和第二滚动元件轴承13B。

与第二滚动元件轴承13B相比，第一滚动元件轴承13A被布置为最靠近通道2。如图1B所示，第一滚动元件轴承13A具有滚动元件17、内圈15、外圈16和密封部分21。

如图1A所示，第一滚动元件轴承13A和第二滚动元件轴承13B的每一个被保持在限定在壳体10中的轴承孔14中。内圈15通过压配合被布置到旋转轴4，并且外圈16通过压配合被布置到轴承孔14。如图1B所示，具有环形的空间18限定在内圈15和外圈16之间，并利用保持器19沿着圆周方向以规则的间隔保持住多个滚动元件17。并且空间18填充有油脂以使得滚动元件17平稳地滚动。球形（球）体、圆柱体等可应用于滚动元件17。

在第一滚动元件轴承13A中，空间18沿轴向的两端分别通过密封部分密封。具体地说，空间18的靠近通道2的一侧由密封部分21密封，并且空间18的远离通道2的另一侧由熟知的钢密封部分密封。

另一方面，在第二滚动元件轴承13B中，第二滚动元件轴承13B的空间18的靠近通道2和远离通道2的两侧由钢密封部分密封。

密封部分21具有钢板22和橡胶板23。与钢板22相比，橡胶板23被布置为更邻近通道2。钢板22插入到橡胶板23的内侧上，并且钢板22和橡胶板23在内圈15和外圈16之间以液体密封的方式彼此接触。此外，密封部分21通过具有S形截面的唇式密封件24滑动地接触内圈15，例如，以在密封部分21和内圈15之间保持液体密封性。

除阀3和轴承构件5之外，阀装置1还具有旋转角传感器26、致动器27、偏置部分28、开启件29和止动件30。

旋转角传感器26具有永磁体32和霍尔集成电路（IC）33。永磁体32与旋转轴4一体地旋转，并且霍尔IC33根据由永磁体32产生的磁通量产生霍尔电压。然后，旋转角传感器26根据阀3的旋转角（换句话说，一体地旋转的旋转轴4的旋转角）产生和输出信号。信号从旋转角传感器26输出到例如控制内燃发动机的发动机控制单元（ECU）。随后，ECU基于从旋转角传感器26输出的输出信号确定阀3的旋转角，并利用确定的旋转角通过命令致动器27来控制阀3的致动。

致动器27具有电动机35和齿轮减速器36。所述电动机35产生使阀3旋转的扭矩，并且齿轮减速器36放大扭矩并将放大的扭矩传输至阀3。

电动机35根据来自ECU的命令沿着正方向或反方向旋转。ECU基于检测到的旋转角命令电动机35沿着打开方向或关闭方向旋转阀3，并且这些方向示于图2中。

齿轮减速器36具有电机齿轮37、阀齿轮38和中齿轮41。电机齿轮37安装在电动机35的输出轴上。阀齿轮38安装在旋转轴4上并与阀3一体地旋转。中齿轮41同轴地具有大直径的大齿轮39和小直径的小齿轮40。大齿轮39与电机齿轮37啮合，并且小齿轮40与阀齿轮38啮合。

应该理解，在下文中将使用“下”和“上”的表达方式表达根据图1A的方向。

偏置部分28具有通过U形的钩子43彼此连接的下扭力弹簧44和上扭力弹簧45。下扭力弹簧44和上扭力弹簧45沿彼此不同的方向扭转，并与旋转轴4同轴地设置。下扭力弹簧44具有固定至壳体10的一个端部44a和连接至钩子43的另一个端部。对于上扭力弹簧45，弹簧45的一个端部45b固定至阀齿轮38并与阀齿轮38一体地旋转，并且弹簧45的另一个端部连接至钩子43。

将喷嘴11的内壁和阀3的面彼此垂直的情况下（换句话说，密封环8的分离的部分变得最小以完全关闭通道2）的旋转角定义为基本角。应该理解，在下文中，将从基本角沿着打开方向延伸的区域定义为正侧，并将从基本角沿着与所述打开方向相反的关闭方向延伸的区域定义为负侧。

通过将在下面描述的开启件29的功能，当阀3在正侧时，下扭力弹簧44将阀3偏置以使其沿着关闭方向旋转。并当阀3在负侧时，上扭力弹簧45将阀3偏置以使其沿着打开方向旋转。

当旋转角在负侧时，开启件29释放阀3以使其脱离下扭力弹簧44产生的偏置力。开启件29由螺纹连接到壳体10中的螺钉46限定，并且螺钉46的端部46a暴露到保持齿轮减速器36的齿轮室47。并将螺钉46的螺纹连接程度调节为使得当阀3从正侧沿着关闭方向旋转时端部46a在基本角俘获钩子43。

因此，偏置力状态（其中下扭力弹簧44和上扭力弹簧45将偏置力施加到阀3）根据旋转角变化。这种变化将在下面描述。

当旋转角在正侧时，布置在阀齿轮38上的钩杠杆48俘获钩子43并与之在一起，并且钩子43与阀3一体地旋转。此时，弹簧44的端部44a固定至壳体10，并且弹簧44的另一端，即钩子43与阀齿轮38一体地旋转。因此，下扭力弹簧44通过钩子43和钩杠杆48之间的接合将偏置力传递至阀3，并偏置阀3以使其沿着关闭方向旋转。此时，阀齿轮38保持上扭力弹簧45的两个端部，使得上扭力弹簧45基本上不工作。

当旋转角在负侧时，端部46a俘获钩子43并与之在一起，并且钩子43相对于阀3保持不变。因此，壳体10保持下扭力弹簧44的两个端部不工作，并且释放阀3使其脱离偏置力。然后，上扭力弹簧45的端部，即钩子43而非端部45b，通过螺钉46固定至壳体10，并且端部45b与阀齿轮38一体地旋转。因此，上扭力弹簧45通过端部45b和阀齿轮38之间的接合将偏置力传递至阀3，并偏置阀3以使其沿着打开方向旋转。

螺纹连接到壳体10中的螺钉49限定止动件30，并且止动件30具有预定位于负侧的止动件角，以机械地限制阀3不沿着关闭方向在很大程度上旋转。与螺钉46的情况相同，螺钉49螺纹连接到壳体10中以使得螺钉49的端部49a暴露到齿轮室47。

将螺钉49的螺纹连接程度调节为使得当阀3沿着关闭方向从正侧旋转时端部49a在止动角俘获阀齿轮38并与之在一起。阀齿轮38具有沿着径向方向突出的突出部分38a，并且螺钉49通过在止动角俘获突出部分38a并与之在一起来控制阀齿轮38的旋转。

当止动角相对于基本角被设置在负侧上时，可允许阀3沿着关闭方向超越基本角，并且例如阀3可去除掉附着在密封环8和内壁7上的沉积物。

根据实施例，悬臂轴承构件5具有悬臂结构，其中旋转轴4从一个轴侧被支承。并且悬臂轴承构件5还具有在旋转轴4的一个轴侧上沿着轴向连续排列的作为多个滚动元件轴承的第一滚动元件轴承13A和第二滚动元件轴承13B。在比第二滚动元件轴承13B布置为更靠近通道2的第一滚动元件轴承13A中，限定在内圈15和外圈16之间的空间18被通道2侧上的橡胶密封部分21密封。

结果，通过将作为通用轴承的第一滚动元件轴承13A和第二滚动元件轴承13B而非具有高耐热性的金属轴承用作悬臂轴承构件5，可降低悬臂轴承构件5的生产成本。

通过沿着轴向连续排列第一滚动元件轴承13A和第二滚动元件轴承13B，可将第一滚动元件轴承13A布置为远离通道2，并可扩大在悬臂轴承构件5和通道2之间的距离。因此，可限制悬臂轴承构件5受到热损坏，从而可减缓第一滚动元件轴承13A的性能降低。

此外，针对第一滚动元件轴承13A，可通过在通道2侧用橡胶密封部分21密封空间18来确保流体密封性。此时，可减小橡胶密封部分21热损坏，这是因为在悬臂轴承构件5的第一滚动元件轴承13A和通道2之间的距离扩大了。

因此，根据具有用于打开和关闭通道2的悬臂结构的阀装置1，可在不降低性能的情况下降低悬臂轴承构件5的生产成本。

在该实施例中，悬臂轴承构件5具有第一滚动元件轴承13A和第二滚动元件轴承13B。作为另外一种选择，悬臂轴承构件5可具有沿着轴向连续排列的三个或更多个滚动元件轴承。

在该实施例中，仅在通道2侧通过橡胶密封部分21密封第一滚动元件轴承13A中的空间18。作为另外一种选择，也可在与通道2相对的相对侧上通过橡胶密封部分21密封空间18。此外，针对第二滚动元件轴承13B，可应用橡胶密封部分21代替钢密封部分来密封空间18。

应该理解，这些改变和修改落入权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (3)

1.一种阀装置，包括：

阀（3），用于打开和关闭通道（2）；以及

悬臂轴承构件（5），仅在通道的一侧以可旋转的方式支承阀的旋转轴（4），其中，

所述悬臂轴承构件具有沿着旋转轴的轴向连续排列的多个滚动元件轴承（13A、13B），

所述多个滚动元件轴承之一被布置为在所述多个滚动元件轴承中最靠近所述通道，并具有

滚动元件（17），

内圈（15）和外圈（16），在所述内圈（15）和外圈（16）之间限定用于容纳所述滚动元件的空间（18），以及

密封部分（21），由橡胶制成，在与所述通道相邻的一侧上紧密地密封所述空间。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其特征在于，从内燃发动机排放的气体穿过所述通道。

3.根据权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于，

所述密封部分具有橡胶板（23）和钢板（22），并且所述橡胶板被布置为比所述钢板更邻近所述通道。

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