CN103629017A - 用于内燃机的废气控制阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废气控制阀装置，其中筒状凸轮（8）的圆筒内表面（71）和圆筒外表面（72）中的每个均绕输出齿轮（7）的旋转轴线弓形地延伸，并且具有从输出齿轮（7）的旋转轴线测量的对应的曲率半径。筒状凸轮（8）的凸轮槽（16）被设置成沟槽状，并且将输出齿轮（7）的旋转运动转换为阀（1）的直线运动。阀（1）的阀轴（3）的中心轴线径向地布置在圆筒内表面（71）和圆筒外表面（72）之间，并且沿大体上垂直于输出齿轮（7）的旋转平面的方向延伸。

Description

用于内燃机的废气控制阀装置

技术领域

本公开涉及一种用于内燃机的废气控制阀装置。

背景技术

已知的是提供一种废气再循环（EGR）系统，其包括EGR气体管道，所述EGR气体管道使EGR气体从排气通路再循环至进气通路，以便降低包含在从内燃机（诸如柴油发动机）的燃烧室输出的废气中的有毒物质（例如，氮氧化物）量。

EGR系统具有EGR控制阀装置（用作废气控制阀装置），所述EGR控制阀装置控制在EGR气体管道中流动的EGR气体的流量（参见，例如，JP2010-525247A，其相当于US2010/0117013A1）。

JP2010-525247A（对应于US2010/0117013A1）的EGR控制阀装置包括外壳、阀座、阀头（阀元件）、阀杆（阀轴）和轴承。外壳形成流动通路，EGR气体流动通过所述流动通路。阀座被设置成环状并且由外壳支撑。当阀头抵坐在阀座上和从阀座脱离时，阀头相应地关闭和打开流动通路。阀头被固定至阀杆远端部的外周面。轴承轴向可滑动地支撑阀杆。

外壳具有轴承保持件，所述轴承保持件被设置成筒状并且支撑轴承外周面。致动器被安装至外壳。致动器具有驱动阀杆和阀头的电动机。

致动器还具有减速机构，所述减速机构降低从电动机传递的旋转的转速。减速机构具有输出齿轮，所述输出齿轮通过从电动机传递的旋转力而被旋转。输出齿轮被连接至转换机构（输出装置），所述转换机构将输出齿轮的往复旋转运动转换为阀杆和阀头的往复直线运动。

转换机构包括支撑构件，所述支撑构件被设置成桶状并且被固定在外壳的内侧中。支撑构件具有管状壁和凹部。管状壁与阀杆共轴。凹部与中心销成一体，所述中心销与管状壁共轴。

两个沟槽形成在管状壁中。各沟槽分别被设置成螺旋状。沟槽的下表面形成了两个滚子沿其旋转的凸轮面。滚子由支撑轴的两个端部分别支撑。支撑轴被可旋转地安装至阀杆的端部。支撑轴通过连接元件与输出齿轮的旋转同步地旋转。

EGR控制阀装置以这样的方式被容置，以使得EGR控制阀装置能够在传导EGR气体的流动通路中打开和关闭，所述EGR气体包含被称为微粒状物质（PM）的微粒，诸如燃烧残留物和/或碳。

因此，微粒状物质（PM）可能粘附至EGR控制阀装置的阀头面或阀座面，从而形成其上的沉积物或在阀头和阀座之间延伸的沉积物。当沉积物形成时，阀头可能粘在阀座上。

在以上的EGR控制阀装置中，在将低水平值的电能供给至马达时，即，在使滚子沿管状壁的凸轮面移动时，阀头仅在其全闭位置旋转。因此，在使滚子沿凸轮面移动时，阀头仅接收到旋转力，以使得阀头不能从形成为连接在阀头和阀座之间的沉积物上移走。这样，阀头相对于阀座被粘住。

再者，当阀头相对于阀座被旋转时，阀头相对于阀座被滑动。因此，阀头和阀座之间的摩擦损耗不利地产生。

发明内容

本公开针对以上缺点。这样，本公开的目的是提供一种改进的废气控制阀装置，其能够减轻以上缺点中的一个或多个。

根据本公开，提供一种用于内燃机的废气控制阀装置，其包括外壳、阀和致动器。外壳包括流动通路和座部。流动通路传导内燃机的废气。座部被设置成环状并且形成为围绕流动通路。阀包括阀元件和阀轴。阀元件能抵坐在座部上并且能从座部脱离，从而分别关闭和打开流动通路。阀轴沿阀元件的中心轴线方向从阀元件延伸。致动器包括电动机和输出装置。当电力被供给至电动机时，电动机产生驱动力以驱动阀。输出装置将电动机的驱动力通过阀轴传导至阀元件。输出装置包括输出齿轮和筒状凸轮。当输出齿轮接收到电动机的驱动力时，输出齿轮旋转。筒状凸轮被连接至输出齿轮以与输出齿轮一体地旋转，并且绕输出齿轮的旋转轴线周向地延伸。筒状凸轮包括圆筒内表面、圆筒外表面和凸轮槽。圆筒内表面和圆筒外表面中的每个均绕输出齿轮的旋转轴线弓形地延伸，并且具有从输出齿轮的旋转轴线测量出的对应的曲率半径。凸轮槽被设置成沟槽状，并且将输出齿轮的旋转运动转换为阀的直线运动。阀轴的中心轴线径向地布置在圆筒内表面和圆筒外表面之间，并且沿垂直于输出齿轮的旋转平面的方向延伸。

附图说明

本文中描述的附图仅用于展示目的，并且无意于以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开的实施例的EGR控制阀装置的示意图；

图2是示出实施例的致动器的平面图；

图3是示出实施例的EGR控制阀装置的内部结构的示意性立体图；

图4是沿图2中的线IV-IV截取的截面图；

图5是沿图2中的线V-V截取的截面图；并且

图6是沿图2中的线VI-VI截取的截面图。

具体实施方式

将参照附图描述本公开的实施例。

在图1至6中示出的实施例中，本公开的废气控制阀装置作为EGR控制装置实施。

在本实施例中，车辆（例如汽车）的内燃机的排气系统包括废气再循环（EGR）系统。EGR系统使废气（在下文中被称为EGR气体）从内燃机的排气管道再循环至进气管道（空气进入管道）。

EGR系统包括EGR气体管道，所述EGR气体管道使EGR气体从排气歧管或排气管道中的排气通路再循环至进气歧管或进气管道中的进气通路。EGR气体流动通路形成在EGR气体管道中，所述EGR气体流动通路将EGR气体从排气通路传导至进气通路。

EGR控制阀装置100被安装在EGR气体管道中，所述EGR控制阀装置通过提升阀1的开/闭操作控制EGR气体流动通路中的EGR气体的流量。

在此，EGR系统被作为EGR阀控制系统（内燃机的EGR控制系统）使用，所述EGR阀控制系统基于内燃机的操作状态控制提升阀1（EGR控制阀装置100的阀元件）的开/闭。EGR阀控制系统包括发动机控制单元，所述发动机控制单元也被称为电子控制单元（ECU），其与其他系统联合控制EGR控制阀装置100的致动器110。

EGR控制阀装置100包括提升阀1、阀驱动装置和外壳4。提升阀1打开和关闭EGR气体流动通路。阀驱动装置驱动提升阀1的阀头2和阀杆（阀轴）以使所述阀头和阀杆沿轴向方向往复运动。外壳4容置提升阀1和阀驱动装置。

阀驱动装置包括致动器110、弹簧9和旋转角度感测装置140。致动器110包括电动机M、减速机构120（小齿轮5、中间齿轮6和输出齿轮7）和输出装置130（输出齿轮7和筒状凸轮8）。电动机M产生驱动提升阀1的旋转驱动力。减速机构120以两级的方式降低从电动机M传递的旋转转速。输出装置130将从电动机M输出的旋转驱动力通过阀杆3传递至阀头2。弹簧9向阀杆3施加弹簧负载，以向阀头2的阀全闭位置沿阀头2的关闭方向推压阀头2。旋转角度感测装置140感测输出装置130（更具体地，输出齿轮7和筒状凸轮8）的旋转角度。

如以上所描述，致动器110包括马达M和输出装置130（转换机构）。

马达M包括内转子（电枢）、定子和两个供电电刷。内转子包括马达轴（可旋转轴）11，所述马达轴沿轴向方向（马达M的旋转轴线的方向）延伸。定子被设置成筒状，并且周向地围绕内转子（电枢）。各电刷中的每个被容置在对应的电刷保持件中，所述电刷保持件被固定至定子。

减速机构120包括减速齿轮5-7、中间轴12和输出轴13。减速齿轮5-7与马达轴11的旋转同步地旋转。中间轴12被布置成平行于马达M的马达轴11。输出轴13被连接至输出齿轮7和筒状凸轮8，以与输出齿轮7和筒状凸轮8一体地旋转。

如以上所描述，减速齿轮5-7包括小齿轮（输入齿轮、马达齿轮）5、中间齿轮6和输出齿轮（阀齿轮）7。

输出装置130（转换机构）是驱动力转换机构，所述驱动力转换机构将输出齿轮7的往复旋转运动转换为提升阀1的往复直线运动。

环状接合部（环状部）14形成在筒状凸轮8的输入部中。接合部14被嵌入模制到输出齿轮7中，以使得接合部14能够与输出轴13一体地旋转，因此形成输出杠杆板件（output lever plate），所述输出杠杆板件将致动器110的驱动力传导至筒状凸轮8的输出部。接合部14具有接合孔（例如，方形孔），所述接合孔与减速机构120的输出轴13的外周面牢固地接合，将在后文中描述所述减速机构。

筒状部（圆管状部）15形成在筒状凸轮8的输出部中。凸轮槽16形成在筒状部15中。被安装至阀杆3的部件（转换机构的一部分）与凸轮槽16接合。在下文中将被称为第一和第二凸轮轮廓17、18的第一和第二凸轮沟槽壁面以符合提升阀1的操作模式的方式形成在凸轮槽16中。

接下来将描述阀驱动装置的细节。

提升阀1包括阀头（也被称为阀主体）2，所述阀头被设置成圆柱管状（更具体地，圆台管状）。阀头2能够抵坐在外壳4的阀座19上和从阀座脱离，从而相应地关闭和打开流动通路孔21-23。具体地，阀头2用作EGR控制阀装置100的阀元件。在本实施例中，阀头2的外周面（倾斜锥面）形成阀头2的阀面（阀座面），所述阀头能够抵坐在阀座19上。

提升阀1具有阀杆3。阀杆3与筒状凸轮8的旋转同步地沿提升阀1的轴向方向往复运动。

在此，阀头2和阀杆3单独形成并且被组装到一起以形成提升阀1。替代地，可以使用这样的提升阀1，其中阀头2和阀杆3一体地形成为一个部件。

阀杆3沿提升阀1的轴向方向直线地延伸，并且被连接至阀头2和输出装置（转换机构）130，所述输出装置包括筒状凸轮8。阀杆3平行于马达M的马达轴11、中间轴12和输出轴13，并且沿大体上垂直于筒状凸轮8的旋转平面（图5中示出的接合部14的上端面）和输出齿轮7的旋转平面的方向延伸。

输入部形成在阀杆3的轴向近端部中，所述输入部接收到来自筒状凸轮8的凸轮轮廓17、18的致动器110的驱动力。输出部形成在阀杆3的轴向远端部中，所述输出部将致动器110的驱动力输出至提升阀1的阀头2。

阀头2通过例如压配、塑性变形或焊接被固定至阀杆3的输出部（阀杆3的远端部的外周面）。阀杆3的轴向中间部通过金属轴承24由外壳4的轴承保持件25可滑动地支撑。

阀杆3的输入部具有两个相对片部（第一和第二对置部）26，所述两个相对片部是分支的，即分叉的。相对片部26彼此面对，而狭缝27布置在各相对片部26之间，所述狭缝容置筒状凸轮8的筒状部15的一部分。狭缝27沿阀杆3的轴向方向直线地延伸，并且在阀杆3的端面中打开，所述端面定位在与阀杆3的输出部（阀头2一侧的端部）轴向地相对的一侧上。

在此，第一和第二配合孔分别形成在阀杆3的相对片部26中。作为纺锤形的枢轴销（支撑轴）32被插入通过相对片部26的第一和第二配合孔。

两个相对片部26中的一个被配合至枢轴销32的一个轴向端部并且支撑所述一个轴向端部（图5中的左端部）。再者，两个相对片部26中的另一个被配合至枢轴销32的另一个轴向端部并且支撑所述另一个轴向端部（图5中的右端部）。

枢轴销32由相对片部26支撑，并且可旋转地支撑球轴承（也被称为从动滚子或构造成筒状的滚子）31。

当球轴承31和枢轴销32被布置在筒状凸轮8的凸轮槽16沿凸轮槽16的延伸方向的一个轴向端部（附图中的上轴向端部）中时，提升阀1被布置在其全闭位置。与此相反，当球轴承31和枢轴销32被布置在筒状凸轮8的凸轮槽16沿凸轮槽16的延伸方向的另一个轴向端部（附图中的与上部轴向端部相对的下轴向端部）中时，提升阀1被布置在其全开位置。

除了筒状凸轮8之外，输出装置（转换机构）130还包括球轴承31和枢轴销32。球轴承31被设置成沿筒状凸轮8的凸轮轮廓17、18被可移动地导引。枢轴销32被可移动地容置在筒状凸轮8的凸轮槽16中，并且通过球轴承31接收到来自凸轮轮廓17、18的致动器110的驱动力。

废气（例如，EGR气体）包含微粒，所述微粒也被称为微粒状物质（PM），诸如燃烧残留物和/或碳。因此，套筒34在阀杆3的中间部和轴承保持件25之间的轴向位置被安装至阀杆3，以限制包含在EGR气体中的微粒状物质（PM）侵入阀杆3和金属轴承24之间的空隙中。

再者，油封35被安装至阀杆3的中间部的外周面，以限制供给至阀杆3和金属轴承24之间的滑动部的润滑油流出。

轴承保持件25一体地形成在外壳4中。轴承保持件25支撑金属轴承24的外周面。形成EGR气体流动通路的一部分的流动通路孔21-23形成在外壳4中。阀座19被压配至外壳4的筒状分隔壁（分隔部），所述筒状分隔壁在流动通路孔21和流动通路孔23之间分隔。在流动通路孔21和流动通路孔23之间连通的流动通路孔22形成在阀座19中。流动通路孔21-23形成EGR气体（流体）的流动通路。

被设置成圆管状的轴承保持件25形成在外壳4中，以保持金属轴承24。金属轴承24被设置成圆管状，并且轴向可滑动地支撑阀杆3。轴承保持件25周向地围绕金属轴承24。

连接凸缘36形成在外壳4的下端部（阀座19一侧的部分）中。连接凸缘36具有连接端面，所述连接端面通过固定件（例如，螺栓）被安装至发动机一侧（车辆一侧）的安装构件（静止构件）的安装面。通过这种方式，EGR控制阀装置100被固定至发动机一侧（车辆一侧）的静止构件。

容置和保持马达M的马达壳体41一体地形成在外壳4中。马达壳体41包括周壁部和开口（马达容置开口）。马达壳体41的周壁部周向地围绕马达M的圆筒状轭42。马达壳体41的开口在马达壳体41的周壁的一端打开，以将马达M容置在马达容置凹部43中，所述马达容置凹部在组装时形成在周壁部的内侧中。马达容置开口通过马达M的前支架44被关闭。

前支架44通过固定件（例如螺栓）被固定至马达壳体41的马达容置开口的周缘部。通过这种方式，马达M被容置和保持在马达壳体41中。

外壳4具有齿轮壳体45，所述齿轮壳体容置减速机构120、输出装置（转换机构）130和阀杆3。齿轮壳体45具有开口，致动器110在组装时通过所述开口被容置在齿轮壳体45的致动器容置凹部46中。齿轮壳体45的开口通过传感器盖47被关闭。

连接件49形成在传感器盖47中，以将EGR阀开度传感器48和马达M电气连接至一个或多个外部装置，诸如ECU和电池。连接件49包括外壳和多个端子。连接件49的外壳被设置成筒状并且沿配合方向（连接件连接方向）延伸，用于与被连接至一个或多个外部装置的匹配连接件连接。端子从传感器盖47的成型树脂材料伸出，并且被暴露在连接件49的周围壁的内部空间中。

外壳4具有轴承保持件53，所述轴承保持件被设置成圆管状并且保持双球轴承（或双重球轴承）51、52的外圈51b、52b。双球轴承51、52以这样的方式支撑输出轴13，以使得输出轴13能够沿输出轴13的旋转方向滑动运动（旋转运动）。轴承保持件53周向地围绕双球轴承51、52的外圈51b、52b。轴承保持件53具有伸出部，所述伸出部被设置成圆管状，并且从齿轮壳体45的底壁伸出。轴承保持件53的伸出部具有开口，所述开口向外侧打开。所述开口通过帽部53a被气密地关闭。

沿输出轴13的轴向方向直线地延伸的轴承孔形成在轴承保持件53的内侧中。

压配孔形成在伸出部的内侧中。双球轴承51、52的外圈51b、52b被压配至轴承保持件53的压配孔的内周面。

双球轴承51、52具有内圈51a、52a，所述内圈被压配至输出轴13的外周面，所述双球轴承还具有外圈51b、52b，所述外圈被压配至轴承保持件53的压配孔。双球轴承51、52还具有钢球（可旋转体或可旋转元件）51c、52c，所述钢球被可滑动地容置在对应的外圈51b、52b和对应的内圈51a、52a之间。

代替球51c、52c，滚子可以被配置为可旋转体。

致动器110包括马达M、减速机构（驱动力传递机构）120、旋转角度感测装置140和弹簧9。当马达M通过电力被通电时，马达M产生驱动力（扭矩），所述驱动力驱动阀头2。减速机构120接收到马达M的旋转，并且成两级地降低旋转的转速。随后，减速机构120将被降低速度的旋转输出至输出轴13。旋转角度感测装置140感测输出轴13的旋转角度。弹簧9将提升阀1从预定打开位置返回其全闭位置。

输出轴13的旋转角度与输出齿轮7和筒状凸轮8的旋转角度相同。筒状凸轮8的旋转角度对应于阀头2的提升量或阀杆3的行程量。因此，旋转角度感测装置140能够作为提升量感测装置或行程量感测装置被使用，所述提升量感测装置感测阀头2的提升量，所述行程量感测装置感测阀杆3的行程量。

马达M被容置和被支撑在马达壳体41的马达容置凹部43中，所述马达壳体一体地形成在外壳4中，并且被设置成具有底部的圆管状。前支架44被连接至圆筒状轭42的前侧。

马达M是电刷式直流（DC）马达，其具有布置在外定子的径向内侧上的内转子。马达M包括电枢、定子和两个电刷。电枢具有马达轴11，所述马达轴沿旋转轴线的方向直线地延伸。定子周向地围绕电枢。电刷被推压抵靠固定至马达轴11的整流器。

定子具有圆筒状轭42和永磁体（励磁磁体）。圆筒状轭42被设置成筒杯状。磁体被固定至圆筒状轭42的内周面。

电枢被布置在定子的径向内侧上，而预定空隙形成在定子和电枢之间。电枢包括马达轴11、电枢芯部、电枢绕组（电枢线圈）和整流器。马达轴11通过轴承由圆筒状轭42的轴承保持件和前支架44的轴承保持件可旋转地支撑。电枢芯部通过沿马达轴11的旋转轴线的方向叠放磁钢板形成。电枢绕组绕电枢芯部缠绕。电刷被推压抵靠着整流器并且可滑动地接触整流器。

减速机构120是驱动力传递机构，其通过输出轴13将马达M的马达轴11的旋转驱动力（扭矩）传导至筒状凸轮8，以使提升阀1沿提升阀1的中心轴线的方向往复运动。

减速机构120包括中间轴12、输出轴13、小齿轮5、中间齿轮6和输出齿轮7。中间轴12平行于马达M的马达轴11。输出轴13平行于马达轴11和中间轴12。小齿轮5被固定至马达轴11的远端部的外周面。中间齿轮6与小齿轮5啮合并且一起旋转。输出齿轮7与中间齿轮6啮合并且一起旋转。

三个齿轮5-7被可旋转地容置在致动器容置凹部46中，所述致动器容置凹部形成在齿轮壳体45和传感器盖47之间。

中间轴12由铁系金属（诸如不锈钢）或非铁系金属一体地形成柱状（柱杆状）。中间轴12的一个端部被压配（固定）至外壳4的齿轮壳体45的配合凹部中。中间轴12的另一个轴向端部被配合至传感器盖47的配合凹部中。

输出轴13由铁系金属（诸如不锈钢）或非铁系金属一体地形成柱状（柱杆状）。输出轴13通过双球轴承51、52被可旋转地容置在外壳4的轴承保持件53的内侧中。双球轴承51、52被布置在筒状凸轮8的筒状部15的内侧中。

凸缘（夹持部）54和第一配合部55形成在输出轴13沿轴向方向（旋转轴线的方向）的近端部中。凸缘54是输出轴13的最大外径部。第一配合部55具有两个平面区段，所述两个平面区段是平面的并且在直径方向上彼此相反。替代地，第一配合部55可以构造成具有正方形横截面。

具有圆形横截面的第二配合部56形成在输出轴13的远端部中。

筒状凸轮8的接合部14与输出轴13的第一配合部55的外周面接合。被设置成环状的金属轴套57被布置成绕第一配合部55的外周面，以将接合部14轴向地夹持在凸缘54和金属轴套57之间。

双球轴承51、52的内圈51a、52a被压配至输出轴13的第二配合部56的外周面。

双球轴承51、52具有内圈51a、52a和外圈51b、52b，所述内圈被压配至第二配合部56的外周面，所述外圈被压配至轴承保持件53的内周面。双球轴承51、52还具有钢球51c、52c，所述钢球被可滑动地容置在对应的外圈51b、52b和对应的内圈51a、52a之间。

金属轴套57是筒形管道，其具有预定轴向长度。

小齿轮5由金属或合成树脂一体地形成。小齿轮5与马达M的马达轴11共轴，并且其齿轮直径小于中间齿轮6的最大外径部（大径齿轮）的齿轮直径。小齿轮5通过例如压配被固定至马达轴11的远端部的外周面。小齿轮5包括圆筒部（马达M的前远端部），所述圆筒部与马达轴11一体地旋转。齿轮齿（小齿轮齿61）在小齿轮5的圆筒部的整个周向范围内被沿周向方向依次布置。

中间齿轮6由金属或合成树脂一体地形成。中间齿轮6以这样的方式被固定至中间轴12的外周面，以使得中间齿轮6能够相对旋转。

中间齿轮6被可旋转地固定至中间轴12的外周面。中间齿轮6具有圆筒部，所述圆筒部能够绕中间轴12的中心轴线旋转。

大径齿轮形成在中间齿轮6的圆筒部的端部中。大径齿轮与小齿轮5的小齿轮齿61啮合，并且其外径大于中间齿轮6的圆筒部的外径。大径齿轮具有大径部和多个齿轮齿（中间齿轮齿62）。大径齿轮的大径部形成在圆筒部的端部中，并且被设置成环状板。中间齿轮齿62在大径齿轮的大径部的整个周向范围内被沿周向方向依次布置。

与输出齿轮7啮合的小径齿轮形成在中间齿轮6的圆筒部的另一个端部中。小径齿轮具有多个齿轮齿（中间齿轮齿63），所述多个齿轮齿在中间齿轮6的圆筒部的整个周向范围内被沿周向方向依次布置。

输出齿轮7由金属或合成树脂一体地形成。被设置成圆管状的磁体转子64与输出齿轮7的内周部一体地形成。输出齿轮7具有最大外径部，所述最大外径部被布置在磁体转子64的径向外侧上，并且被设置成部分筒状（扇状）。输出齿轮7的最大外径部具有多个齿轮齿（输出齿轮齿65），所述多个齿轮齿与中间齿轮6的中间齿轮齿63啮合，并且仅在输出齿轮7的扇形部分中的预定角度范围中被沿周向方向依次布置。

作为永磁体的传感器磁体66被固定至磁体转子64的内周面。再者，筒状凸轮8的接合部14被嵌入模制到磁体转子64中。接合部14具有接合孔，所述接合孔具有两个平面区段（限制输出轴13相对于接合部14的自由旋转的自由旋转限制结构），所述两个平面区段是平面的并且在直径方向上彼此相反。通过这种方式，输出齿轮7以这样的方式通过筒状凸轮8被固定至输出轴13的第一配合部55，以限制输出齿轮7相对于输出轴13的自由旋转。

在此，作为致动器110的动力源的马达M通过马达驱动电路被电气连接至车辆的电池，所述马达驱动电路由ECU电气控制。

ECU具有已知结构的微型电脑，所述微型电脑包括CPU、存储装置（存储器，诸如ROM和RAM）、输入电路（输入装置）、输出电路（输出装置）、电力供给电路和计时电路。CPU执行控制过程和计算过程。存储装置存储控制程序、控制逻辑和各种类型的数据（例如，映像）。

当车辆的点火开关接通（IG ON）时，基于存储在微型电脑的存储器中的控制程序或控制逻辑，ECU控制EGR控制阀装置100的致动器110（马达M）的电力供给。

在ECU处，从EGR阀开度传感器48、空气流动计、曲轴角度传感器、加速器开度传感器、节气门开度传感器、进入空气温度传感器、冷却剂温度传感器和废气传感器（空燃比传感器、氧浓度传感器）接收的传感器信号通过A/D转换器受到模数（A/D）转换，并且被供给至微型电脑。

EGR阀开度传感器48、空气流动计、曲轴角度传感器、加速器开度传感器、节气门开度传感器、进入空气温度传感器、冷却剂温度传感器和/或废气传感器，用作用于感测发动机操作状态的操作状态感测装置。

旋转角度感测装置140包括磁体转子64和EGR阀开度传感器48。磁体转子64被设置成圆管状，并且被连接至输出齿轮7以与输出齿轮7一体地旋转。EGR阀开度传感器48通过测量磁体转子64的旋转角度来感测EGR阀开度，所述EGR阀开度对应于输出轴13的旋转角度和减速机构120的筒状凸轮8的旋转角度。由磁性材料制成的传感器磁体66和转子芯部被安装至磁体转子64的内周面。

EGR阀开度传感器48被夹持在两个定子芯部之间，所述两个定子芯部被安装至传感器盖47的传感器安装部。所述EGR阀开度传感器48被安装成从传感器安装部向输出轴13一侧伸出。再者，EGR阀开度传感器48包括作为其主要部件的霍尔IC。霍尔IC将电压信号（模拟信号）输出至ECU。所述电压信号对应于穿过半导体霍尔元件的磁性感测面的磁通量的密度。替代霍尔IC，可以使用任何其他类型的非接触式磁性感测元件，诸如仅一个或多个霍尔元件或一个或多个磁阻元件。

弹簧9围绕阀杆3的中间部螺旋地缠绕。弹簧9具有线圈，所述线圈螺旋地缠绕，并且被保持在环状板部68的弹簧座和齿轮壳体45的底部（定位在轴承保持件25的径向外侧上的筒状凹部的底部）的弹簧座之间，所述环状板部接合至阀杆3的中间部的台阶（环状台阶67）。

弹簧9是压缩螺旋弹簧，其产生弹性力，所述弹性力推压阀台阶部3以沿阀头2的阀关闭方向推压所述阀头。

弹簧9的一个轴向端部用作第一线圈端部，所述第一线圈端部是环状的，并且接触板部68的弹簧座。

弹簧9的另一个轴向端部用作第二线圈端部，所述第二线圈端部是环状的，并且接触齿轮壳体45的弹簧座。

输出装置（转换机构）130是运动方向转换机构，其将致动器110的旋转运动（减速机构120的输出轴13的旋转运动）转换为阀杆3和阀头2的直线运动。输出装置（转换机构）130包括筒状凸轮8、球轴承31和枢轴销32。筒状凸轮8与输出齿轮7连接，以绕输出轴13的中心轴线与输出齿轮7一体地旋转。球轴承31被可移动地容置在筒状凸轮8的凸轮槽16中。枢轴销32被压配至球轴承31的内圈31a中，以可旋转地支撑球轴承31的外圈31b。

筒状凸轮8由铁系金属（诸如不锈钢）或非铁系金属一体地形成具有底部的部分筒状。当阀头2被布置在全闭位置时，筒状凸轮8的旋转位置（旋转角度）处于全闭状态（凸轮全闭位置）。当阀头2被布置在全开位置时，筒状凸轮8的旋转位置（旋转角度）处于全开状态（凸轮全开位置）。

筒状凸轮8具有接合部14，所述接合部被设置成环状，并且周向地围绕输出轴13的第一配合部55的外周面。被设置成方形孔的接合孔延伸通过接合部14。因此，筒状凸轮8被不可旋转地固定至输出轴13的第一配合部55。

接合部14以这样的状态被固定至第一配合部55的外周面：接合部14通过金属轴套57被轴向地夹持在输出轴13的凸缘54和球轴承51的外圈51b之间。

筒状凸轮8具有筒状部15，所述筒状部为部分筒状（扇状），并且部分地围绕双球轴承51、52和轴承保持件53。筒状部15通过接合部14被连接至输出齿轮7和输出轴13，以与输出齿轮7和输出轴13一体地旋转。筒状部15具有周壁，所述周壁绕输出齿轮7和输出轴13的旋转轴线部分地周向延伸。

筒状凸轮8的筒状部15具有两个圆筒表面，即，圆筒内表面71和圆筒外表面72。圆筒内表面71和圆筒外表面72中的每个绕输出齿轮7的旋转轴线弓形地延伸，并且具有从输出齿轮7的旋转轴线测量的对应的曲率半径。被设置成局部螺旋状的凸轮槽（凸轮沟槽）16形成在筒状部15中，并且沿筒状凸轮8的径向方向延伸通过筒状部15的周壁。凸轮槽16将输出齿轮7的旋转运动转换为提升阀1的往复直线运动。

对应于操作模式（阀头2相对于筒状凸轮8的旋转角度的提升量）的凸轮轮廓17、18分别形成在凸轮槽16的凸轮沟槽壁面中。凸轮轮廓17形成在图3中的凸轮槽16的上部凸轮沟槽壁面中。凸轮轮廓18形成在图3中的凸轮槽16的下部凸轮沟槽壁面中。

凸轮槽16是导引沟槽，其沿具有预定曲率半径的弓形曲线从其一个周向端（对应于阀头2的全闭位置的凸轮全闭侧）部分地螺旋延伸至其另一个周向端（对应于阀头2的全开位置的凸轮全开侧）。

在此，筒状凸轮8的旋转角度和凸轮槽16的凸轮构造（凸轮轮廓17、18）根据阀杆3的所需行程量被确定，所述所需行程量被需要以将阀头2从全闭位置驱动至全开位置。

提升阀1的阀杆3的中心轴线在筒状部15的圆筒内表面71和圆筒外表面72之间的径向位置处大体上沿竖直方向延伸，所述竖直方向垂直于输出齿轮7的旋转平面。

球轴承31具有内圈31a和外圈31b，所述内圈被压配至枢轴销32的外周面，所述外圈接触凸轮槽16的上部和下部壁面中的每个。球轴承31还具有钢球31c（可旋转体或可旋转元件），所述钢球被可滑动地容置在外圈31b和内圈31a之间。

枢轴销32被设置成预定形状，并且由金属制成。枢轴销32被牢固地压配至两个相对片部26的配合孔，并且因此被牢固地压配至阀杆3的输入部。

球轴承31和枢轴销32与筒状凸轮8一起被可移动地嵌入狭缝27中，所述狭缝形成在两个相对片部26之间。

接下来，将参照图1至6简要描述本实施例的EGR控制阀装置100的操作。

对马达M的通电由ECU控制，所述马达驱动本实施例的轴阀。

当点火开关接通时，ECU接收获得发动机的操作状态或操作情况所需的各种传感器输出信号。

ECU通过将与发动机的操作状态有关的EGR比率最优化的方式控制EGR控制阀装置100的开度。

具体地，ECU执行供给至EGR控制阀装置100的马达M的电力的反馈控制操作，从而使得EGR开度传感器48的传感器输出信号与目标开度（阀头2的目标提升量或阀杆3的目标行程量）一致，所述目标开度对应于控制目标值（目标EGR比率），所述控制目标值被设定成与发动机的操作状态（例如，发动机旋转速度、加速器开度（发动机负载））相对应。

在此，阀头2的提升量或阀杆3的行程量被这样设定，以使得在电力不被供给至马达M的情况下，阀杆3由弹簧9的推压力（弹簧负载）推压，并且因此被布置在零提升位置（全闭位置），以关闭、更具体地完全关闭流动通路孔21-23，在所述零提升位置阀头2抵坐在由外壳4保持的阀座19上，所述外壳可滑动地支撑阀杆3。通过这种方式，EGR气体不被混合到已穿过空气清洁器的清洁进入空气（新鲜空气）中。

接下来，当发动机的操作状态被改变为EGR控制阀装置100需要被打开的状态时，向马达M供给的电力被控制。

当电力被供给至马达M时，马达轴11沿阀打开方向被旋转。通过这种方式，马达M的马达轴11的旋转力（扭矩）被传导至小齿轮5、中间齿轮6和输出齿轮7。随后，接收到来自输出齿轮7的扭矩的输出轴13响应于输出齿轮7的旋转沿阀打开方向被旋转预定旋转角度。随后，接收到来自输出轴13的扭矩的筒状凸轮8响应于输出轴13的旋转沿阀打开方向被旋转预定旋转角度（等于输出齿轮7的旋转角度的凸轮角度）。

在此，由枢轴销32支撑的球轴承31由弹簧9向凸轮槽16的凸轮轮廓17推压。因此，当筒状凸轮8被旋转时，球轴承31在从凸轮槽16的凸轮全闭位置至凸轮全开位置的范围中沿筒状凸轮8的凸轮槽16的凸轮沟槽壁面中的每个滑动。这样，保持枢轴销32的阀杆3克服弹簧9的推压力沿阀杆3的轴向方向向阀打开一侧被直线地移动。

随后，响应于阀杆3的直线运动，被固定至阀杆3的输出部（远端部）的外周面的阀头2被移动远离由外壳4保持的阀座19，并且因此被提升对应于发动机的操作状态的预定提升量或预定行程量。通过这种方式，EGR气体流动通路（流动通路孔21-23）被打开。

如以上所描述，EGR控制阀装置100的开度、阀头2的提升量或阀杆3的行程量响应于发动机的操作状态被线性地控制，以使得相对于已穿过空气清洁器的清洁进入空气（新鲜空气）的被引导EGR气体的量（混合EGR气体的量）被调节。

因此，包含在废气中的有毒部分（例如氮氧化物）被降低。

现在，将描述本实施例的优点。

如以上所描述，本实施例的EGR控制阀装置100具有筒状凸轮8。筒状凸轮8与输出齿轮7和输出轴13连接，以与其一体地旋转，并且具有筒状部15，所述筒状部围绕输出齿轮7的旋转轴线。筒状凸轮8用作输出装置130（转换机构或凸轮机构）的一部分，所述输出装置将马达M的马达轴11的旋转运动转换为提升阀1的往复直线运动。因此，通过筒状凸轮8，提升阀1的阀杆3的行程方向（驱动方向）能够被转换为垂直方向，所述垂直方向垂直于输出齿轮7的旋转平面。

因此，提升阀1的阀杆3的轴线和马达M的旋转轴线能够被布置成大体上彼此平行。这样，马达从阀杆3的中心轴线至容置马达M的马达壳体41的端部（前支架44的端部）的伸出长度（L）能够沿径向方向被降低。因此，EGR控制阀装置100的整体尺寸能够被降低，并且车辆（例如，汽车）的发动机室中的EGR控制阀装置100的所需安装空间能够被降低，以确保易于安装或有效安装EGR控制阀装置100。

再者，由于马达伸出长度（L）被降低，因此可以降低马达M从外壳4的安装面（例如，与EGR控制阀装置100的安装构件（静止构件）连接的连接凸缘36的连接端面）的伸出量。通过这种方式，马达M的振动容限度能够被改进。

再者，双球轴承51、52被布置在内部空间中，所述内部空间由筒状凸轮8的筒状部15围绕。因此，与双重球轴承51、52被布置在筒状凸轮8的筒状部15的外侧上的这样一种情况相比，EGR控制阀装置100的整体尺寸能够被降低。通过这种方式，车辆（例如汽车）的发动机室中的EGR控制阀装置100的安装空间能够被容易地确保。

再者，马达伸出长度（L）被降低，以使得马达从阀杆3的中心的伸出量被降低。通过这种方式，马达M的振动容限度能够被改进。

再者，提升阀1的阀杆3的旋转由圆筒内表面71和圆筒外表面72限制，以使得提升阀1的阀头2的运动被限制为沿中心轴线的方向的行程（提升）运动。通过这种方式，提升阀1的阀头2和外壳4的阀座19之间的旋转滑动运动被消除，以使得阀头2和阀座19的摩擦磨损能够被降低。

再者，即使在这样的情况下，即其中微粒状物质（PM）粘附至阀头2的表面和/或阀座19的表面以导致形成阀头2的表面和/或阀座19的表面上的沉积物或形成从阀头2到阀座19的沉积物，也可以容易地改进阀头2从阀头2的粘结状态的可释放性，在所述粘结状态中阀头2由沉积物粘住。因此，阀头2相对于阀座19被粘住的可能性被降低。

再者，输出轴13的外周面被压配至球轴承51的内圈51a中，并且因此由球轴承51的内圈51a支撑，并且球轴承51的外圈51b被牢固地压配至外壳4。再者，筒状凸轮8的接合部14通过金属轴套57被牢固地夹持在球轴承51的内圈51a和凸缘54之间。

通过这种方式，从马达M传导的旋转力（扭矩）和由例如弹簧推压力产生并且从阀杆3传导的推力能够由球轴承51接收。这样，输出轴13的滑动扭矩能够被降低。

再者，EGR控制阀装置100具有弹簧9，所述弹簧被安装至提升阀1的阀杆3。弹簧9向阀杆3施加负载（弹性力、弹簧力），以向阀头2的关闭侧（球轴承31和枢轴销32被朝向筒状凸轮8的凸轮槽16的凸轮轮廓17推压的一侧）推压提升阀1的阀头2。即，提升阀1的阀头2通过向阀头2的关闭侧（球轴承31和枢轴销32被朝向筒状凸轮8的凸轮槽16的凸轮轮廓17推压的一侧）的弹簧9的推压力被推压。因此，可以限制球轴承31和筒状凸轮8的凸轮槽16之间的颤动。因此，在停止向马达M供给电力时，提升阀1的阀头2和阀杆3能够被返回其全闭位置。

现在，将描述以上描述的实施例的改型。

在以上实施例中，本公开的废气控制阀装置作为内燃机的废气再循环（EGR）系统的EGR控制阀装置100被应用。替代地，本公开的废气控制阀装置可以作为被安装在内燃机排气系统中的废气控制阀装置被应用。

废气控制阀装置可以是废气门阀装置、卷动开关阀装置、排气流量控制阀装置、排气压力控制阀装置、排气开关阀装置或排气节气门阀装置。

提升阀1作为废气控制阀装置的阀使用。然而，在连杆机构被放置于阀元件和轴之间的情况下，阀可以被改变为可旋转阀（例如，蝶形阀、瓣阀、板阀或旋转阀）。再者，双提升阀可以作为废气控制阀装置的阀使用。

再者，替代阀杆3，沿轴向方向延伸的杆可以作为轴使用。

再者，替代球轴承31，可以使用任何其他类型的由枢轴销（支撑轴）32的外周面可旋转地支撑的从动件滚子（或从动件）。即使在这样的情况下，阀杆3的输入部（支撑轴、从动件滚子）也沿凸轮槽16的凸轮轮廓被导引。

替代多汽缸柴油发动机，多汽缸汽油发动机可以作为本公开的内燃机使用。再者，单汽缸发动机可以作为本公开的内燃机使用。

附加优点和改型对本领域中技术人员而言将是易于想到的。本公开以其更广泛的条款因此不被限制于被示出和描述的特定细节、代表性装置、和展示性示例中。

Claims (11)

1.一种用于内燃机的废气控制阀装置，其包括：

外壳（4），其包括：

流动通路（21-23），其传导所述内燃机的废气；和

阀座（19），其被设置成环状，并且形成为围绕所述流动通路（21、23）；

阀（1），其包括：

阀元件（2），其能够抵坐在所述阀座（19）上并且能够从所述阀座脱离，以相应地关闭和打开所述流动通路（21-23）；和

阀轴（3），其沿所述阀元件（2）的中心轴线方向从所述阀元件（2）延伸；和

致动器（110），其包括：

电动机（M），在电力被供给至所述电动机（M）的情况下，所述电动机产生驱动力以驱动所述阀（1）；和

输出装置（130），其将所述电动机（M）的所述驱动力通过所述阀轴（3）传导至所述阀元件（2），其中：

所述输出装置（130）包括：

输出齿轮（7），在所述输出齿轮（7）接收到所述电动机（M）的所述驱动力的情况下，所述输出齿轮旋转；和

筒状凸轮（8），其被连接至所述输出齿轮（7）以与所述输出齿轮（7）一起旋转，并且绕所述输出齿轮（7）的旋转轴线周向地延伸；

所述筒状凸轮（8）包括：

圆筒内表面（71）和圆筒外表面（72），所述圆筒内表面和圆筒外表面中的每个均绕所述输出齿轮（7）的所述旋转轴线呈弓形地延伸，并且具有从所述输出齿轮（7）的所述旋转轴线测量的对应曲率半径；和

凸轮槽（16），其被设置成沟槽状，并且将所述输出齿轮（7）的旋转运动转换为所述阀（1）的直线运动；和

所述阀轴（3）的中心轴线被径向地布置在所述圆筒内表面（71）和所述圆筒外表面（72）之间，并且沿大体上垂直于所述输出齿轮（7）的旋转平面的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的废气控制阀装置，其中：

所述输出装置（130）包括输出轴（13），所述输出轴被连接至所述输出齿轮（7）和所述筒状凸轮（8），以与所述输出齿轮（7）和所述筒状凸轮（8）一体地旋转，并且沿所述输出齿轮（7）的所述旋转轴线延伸；和

所述外壳（4）包括：

轴承（51、52），其以使所述输出轴（13）能够沿所述输出轴（13）的旋转方向滑动的方式支撑着所述输出轴（13）；和

轴承保持件（53），其被设置成管状，并且保持所述轴承（51、52）的外周面。

3.根据权利要求2所述的废气控制阀装置，其中所述轴承（51、52）包括：

内圈（51a、52a），其牢固地压配至所述输出轴（13）的外周面；

外圈（51b、52b），其牢固地压配至所述轴承保持件（53）的内周面；和

多个滚动元件（51c、52c），其可旋转地保持在所述内圈（51a、52a）和所述外圈（51b、52b）之间。

4.根据权利要求3所述的废气控制阀装置，其中：

所述输出装置（130）包括：

轴套（57），其被设置成环状，并且配合至所述输出轴（13）的所述外周面；和

夹持部（54），其被设置成凸缘状，并且能够与所述输出轴（13）一体地旋转；并且

所述筒状凸轮（8）包括接合部（14），所述接合部被夹持在所述轴套（57）和所述夹持部（54）之间。

5.根据权利要求4所述的废气控制阀装置，其中所述接合部（14）通过所述轴套（57）被夹持在所述轴承（51）的所述内圈（51a）和所述夹持部（54）之间。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的废气控制阀装置，其中所述轴承（51、52）被布置在所述筒状凸轮（8）的内侧上。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的废气控制阀装置，其中所述阀轴（3）具有狭缝（27），所述狭缝容置所述筒状凸轮（8）的一部分。

8.根据权利要求7所述的废气控制阀装置，其中所述阀轴（3）包括：

从动件（31），其被设置成管状，并且沿所述凸轮槽（16）的凸轮轮廓（17、18）被导引；和

支撑轴（32），其被可移动地容置在所述凸轮槽（16）中，并且通过所述从动件（31）接收到来自所述筒状凸轮（8）的驱动力。

9.根据权利要求8所述的废气控制阀装置，其中：

所述阀轴（3）包括第一和第二对置部（26），所述第一和第二对置部彼此相对，而所述狭缝（27）被布置在所述第一和第二对置部（26）之间；并且

所述支撑轴（32）被保持在所述第一和第二对置部（26）之间，并且可旋转地支撑所述从动件（31）。

10.根据权利要求8所述的废气控制阀装置，其中：

在所述支撑轴（32）被置于所述凸轮槽（16）的一个轴向端部时，所述阀（1）被置于全闭位置；

在所述支撑轴（32）被置于所述凸轮槽（16）的另一个轴向端部时，所述阀（1）被置于全开位置，所述另一个轴向端部与所述凸轮槽（16）的所述一个轴向端部相反；

在所述阀（1）被置于在所述全闭位置时，所述筒状凸轮（8）的旋转位置处于全闭状态；并且

在所述阀（1）被置于所述全开位置时，所述筒状凸轮（8）的所述旋转位置处于全开状态。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的废气控制阀装置，其还包括弹簧（9），所述弹簧向所述阀轴（3）施加弹簧负载，以朝向所述阀（1）的关闭侧推压所述阀（1）。

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