CN104395569A - 自适应阀弹簧承座 - Google Patents

Abstract

一种自适应阀组件，包括：限定用于传导发动机排放气体的通路的管、由管支承的枢轴、以及联接至枢轴的阀体。阀体能够在打开位置与闭合位置之间运动，在该打开位置，穿过通路的排放气体流增大，在该闭合位置，穿过通路的排放气体流减小。弹性构件将阀体朝向闭合位置偏置。承座与弹性构件配合以限定处于闭合位置时的阀体的阀挡。

Description

自适应阀弹簧承座

技术领域

本发明涉及自适应阀组件，该自适应阀组件使用弹簧承座(retainer)来限定阀挡位置。

背景技术

排放系统是众所周知的并且与内燃机一起使用。通常，排放系统包括将热的排放气体从发动机传输至其他排放系统部件——比如消声器、共振器等——的排放管道或排放管。消声器和共振器包括对由排放气体所带来的声波进行消除的声腔。虽然是有效的，但这些部件通常尺寸相对较大并且提供有限的噪声衰减。

用于减小低频噪声的一种解决方案是使用被动阀组件。被动阀组件包括定位在排放管内的瓣阀体或叶片，其中，叶片能够在打开位置与闭合位置之间枢转。被动阀被朝向闭合位置弹簧偏置，并且当排放气体压力足够克服该弹簧偏置力时，叶片朝向打开位置枢转。当排放气体压力下降时，弹簧致使叶片返回闭合位置。

由于使用弹簧，难以使叶片返回至排放管内的一致的闭合位置。此外，尽管在衰减低频噪声方面是有效的，但将被动阀引入排放系统中却带来额外的噪声问题。例如，当弹簧将叶片返回至闭合位置时，产生不期望的闭合噪声。

发明内容

一种自适应阀组件，包括：限定用于传导发动机排放气体的通路的管、由管支承的枢轴、以及联接至枢轴的阀体。阀体能够在打开位置与闭合位置之间运动，在该打开位置，穿过通路的排放气体流增大，在该闭合位置，穿过通路的排放气体流减小。弹性构件使阀体朝向闭合位置偏置。承座与弹性构件配合以限定处于闭合位置时的阀体的阀挡。

在一个示例中，承座包括固定至非旋转结构的第一承座件和固定至枢轴的第二承座件。第一承座件提供阀挡。

在一个示例中，弹性构件包括弹簧，该弹簧具有构造成固定至非旋转结构的第一弹簧端和构造成能够随轴旋转的第二弹簧端。第二弹簧端接合第一承座件以限定阀挡。随着阀体朝向打开位置运动，第二弹簧端运动脱离与第一承座件的接合。

在一个示例中，自适应阀组件包括被动阀，其中，阀体仅能够响应于冲抵阀体的排放气体压力流的增大而从闭合位置朝向打开位置运动。

对自适应阀组件的运动进行控制的一个示例性方法包括以下步骤：设置能够在排放气体通路内在打开位置与闭合位置之间运动的阀体；利用弹性构件将阀体朝向闭合位置弹性地偏置；并且利用支承弹性构件的承座限定处于闭合位置的阀体的阀挡位置。

附图说明

图1是结合有被动阀组件的车辆排放部件的示意图。

图2是图1的示意性俯视图。

图3A是图1的弹簧承座组件的透视图，其中，示出处于完全闭合位置的阀组件。

图3B是图3A的放大视图。

图4是图3A的弹簧承座组件的透视图，其中，示出朝向完全打开位置运动的阀组件。

图5是图3A的弹簧承座组件的正视图。

图6是处于未压缩位置的弹簧的一个示例的侧视图。

图7是图6的弹簧处于压缩位置的透视图。

图8是弹簧承座组件在与图6的弹簧一起使用时的另一个示例。

具体实施方式

图1是排放部件10的示意图，排放部件10包括能够在打开位置与闭合位置之间运动的排放阀组件12。在所示出的示例中，排放部件10包括限定排放气体流动路径16的管或管道本体14，该排放气体流动路径16将来自内燃机(未示出)的加热的排放气体传导至下游排放部件。排放阀组件12包括阀体18，该阀体18在处于闭合位置时阻塞排放气体流动路径16的至少大部分，并且朝向打开位置枢转以使阻塞最小化。

阀体18利用连接构件22固定至枢轴20。在一个示例中，在管道本体14的外表面中形成有槽24。壳体26——在本示例中示出为方形金属结构——接纳在该槽24内并且焊接至管道本体14。也可以使用具有其他形状的其他壳体构型和安装构型。轴20通过第一衬套28和第二衬套30以能够旋转的方式支承在壳体26内。

在所示出的示例中，连接构件22包括一片金属片，该一片金属片的一部分焊接至轴20且另一部分从壳体26向外延伸并且焊接至阀体18。因此，阀体18和轴20一起绕轴线A枢转。连接构件22只是轴20如何能够附接至阀体18的一个示例，应当理解的是也可以使用其他附接机构，或者轴和阀体能够一起形成为一体式部件。

第一衬套28大致定位在第一轴端32处，如图2所示。第一衬套28包括用于第一轴端32的密封接合面。轴20包括在第一轴端32附近具有第一轴环36的轴本体34。第一衬套28包括第一孔38，该第一孔38接纳第一轴端32使得第一轴端32不会轴向延伸超出第一衬套28。第一轴环36直接抵靠第一衬套28的端面40使得排放气体不能沿着轴20与第一衬套28之间的路径泄漏出第一衬套28。

第二衬套30包括第二孔44，轴本体34穿过该第二孔44延伸至第二轴端46。轴20包括轴向地定位在第二衬套30内侧的第二轴环48。

轴20延伸穿过第二孔44并延伸至相对于第二衬套30的轴向外侧位置。弹性构件——例如，诸如弹簧50之类——利用承座52联接至第二轴端46。承座52包括固定至壳体26或管本体14的第一承座件54和随着轴20旋转的第二承座件56。一个弹簧端58固定至非旋转结构，而第二弹簧端60构造成随着轴20旋转。

在示出的示例中，弹簧50包括螺旋弹簧，该螺旋弹簧构造成在安装期间在沿轴线A的轴向方向上以及在绕轴线A的扭转方向上压缩。扭转载荷产生将轴20和阀体18朝向闭合位置偏置的预加载力。随着气体流增大，该扭转力被克服以使阀体18朝向打开位置运动。轴向力用来确定地使第二轴环48抵靠着第二衬套30的端面66坐置并且对第二衬套30的端面66密封。这通过对轴20的外表面与第二衬套30的孔表面之间的通道进行密封来防止任何排放气体泄漏出第二衬套30。因此，单个的弹簧用于提供轴向载荷和扭转载荷两者，因此产生能够将排放阀组件12保持于期望的操作位置中并且防止排放气体泄漏的构型。

阀体18仅能够响应于克服弹簧50的偏置力的排放气体压力而朝向打开位置运动。换言之，阀包括与主动控制阀——其中，控制器用于主动地将阀体运动至期望的阀位置——相反的被动阀。

如上所述，弹簧50与承座52相关联。承座52与弹簧50配合以限定处于闭合位置时的阀体18的阀挡，即，弹簧50与承座52的相互作用限定阀体18的闭合位置。

承座52包括例如固定至诸如壳体26或管道本体14之类的非旋转结构的第一承座件54和固定至第二轴端46的第二承座件56。在一个示例中，第一承座件54通过焊接固定至非旋转结构；然而，也可以使用其他附接方法。在一个示例中，使用紧固件70将第二承座件56固定至轴20；然而，也可以使用其他方法。第一弹簧端58相对于第一承座件54固定，即，弹簧端58和第一承座件54构成非旋转部件，而第二弹簧端60构造成随着轴20旋转。

第一承座件54提供阀挡72(图3A至图3B)。第二弹簧端60接合第一承座件54以在闭合位置限定阀挡72。随着阀体18朝向打开位置运动(图4)，第二弹簧端60运动脱离与第一承座件54的接合，即，随着轴20旋转离开第一承座件54。

在一个示例中，第一承座件54包括具有开口82的第一端板80，枢轴20延伸穿过该开口82(图5)使得轴20能够相对于端板80旋转。第一端板80固定至如上所述的非旋转结构。第一承座件54包括至少一个延伸部84，该至少一个延伸部84相对于第一端板80横向地延伸并且朝向第二承座件56延伸。在示出的示例中，延伸部84包括在弹簧50上方延伸的大致平的板。第二弹簧端60接合延伸部84以限定阀挡72(图3B)。

在一个示例中，第二承座件56包括固定至枢轴20的第二端板90。第二端板90包括至少一个延伸部92，该至少一个延伸部92相对于第二端板90横向地延伸并且朝向第一承座件54延伸。在示出的示例中，延伸部92包括在弹簧50上方延伸的大致平的板。第一端板80和第二端板90的延伸部84、92以彼此交叠的关系定位并且相对于轴线A位于弹簧50的径向外部。

在本示例中，示出的弹簧50包括环绕枢轴20的螺旋弹簧。第一承座件54包括邻接表面94(图5)以保持第一弹簧端58相对于枢轴20是固定的。第二承座件56与第二弹簧端60联接以用于一起随着枢轴20旋转。

弹簧50的一个示例在图6至图7中示出。图6示出了处于未压缩位置的弹簧50，而图7示出了处于压缩位置的弹簧50。弹簧50绕轴线A定中心。在该示例中，第一弹簧端58在与轴线A间隔开的并且大致平行于轴线A的轴向方向上延伸，而第二弹簧端60在横向于轴线A的方向上延伸。在一个示例中，第二弹簧端60相对于第一弹簧端58以大约90度的角度定向。

图8示出了承座52’的另一个示例。与图1中所示的示例类似，承座52’与弹簧50配合以限定处于闭合位置时的阀体18的阀挡。承座52’包括固定至管道本体14的第一承座件54’和固定至轴20的第二承座件56’。第一弹簧端58相对于第一承座件54’固定，即，弹簧端58和第一承座件54’构成非旋转部件，并且第二弹簧端60构造成随轴20旋转。

第一承座件54’提供阀挡72’(图8)。第二弹簧端60接合第一承座件54’以限定闭合位置中的阀挡72’。随着阀体18朝向打开位置运动，第二弹簧端60运动脱离与第一承座件54’的接合，即，随着轴20旋转离开第一承座件54’。

在该示例中，第一承座件54’包括基部100和多个离散的拱形部102，该基部100邻近管道本体14定位，该多个离散的拱形部102从基部100向外延伸并且绕轴线A彼此周向地间隔开。第二承座件56’包括基部104和多个离散的拱形部106，该基部104固定至轴20，该多个离散的拱形部106从基部104向外延伸并且绕轴线A彼此周向地间隔开。

在该示例中，弹簧50在第二弹簧端60处具有第一弹簧部108，该第一弹簧部108具有的直径D4比沿着弹簧50的剩余部110的直径D5小(图6)。当安装在承座52’内时，弹簧50的第一部108抵靠第二承座件56’的拱形部106的径向内表面，而剩余部110抵靠第一承座件54’的径向内表面。第二弹簧端60穿过第二承座件56’的相邻拱形部106之间的间隙并且穿过第一承座件54’的对应的相邻拱形部102之间的间隙相对于轴线A径向地向外延伸。第二弹簧端60的基部112抵靠拱形部106的一个边缘114。当处于阀闭合位置时(图8)，第二弹簧端60的远端116抵靠第一承座件54’的拱形部102的一个边缘118以限定阀挡72’。当朝向阀打开位置运动时，随着第二承座件56’旋转，第二承座件56’使第二弹簧端60运动脱离与拱形部102的边缘118的接合。当返回阀闭合位置时，第二承座件56’使第二弹簧端60旋转直至在阀挡72’处形成接触为止。

如上所讨论的，阀体18仅能够响应于冲抵阀体18的排放气体压力流的增大而从闭合位置朝向打开位置运动。因为该力增大至克服弹簧50的偏置力。第二承座件56、56’和枢轴20旋转以使第二弹簧端60运动离开第一承座件54、54’的阀挡72。当排放气体压力下降到弹簧50的偏置力以下时，弹簧50致使阀体18返回闭合位置，在闭合位置中，第二弹簧端60在阀挡72、72’处接合第一承座件54、54’。

因此，控制自适应阀组件的运动的方法包括以下步骤。设置能够在排放气体通路内在打开位置与闭合位置之间运动的阀体18。通过弹性构件50以弹性方式朝向闭合位置偏置阀体。通过与弹性构件50相关联的承座52、52’限定处于闭合位置的阀体18的阀挡72、72’的位置。

附加的步骤包括：为承座52、52’设置第一承座件54、54’和第二承座件56、56’，将第一承座件54、54’固定至限定排放气体通路的非旋转结构，固定第二承座件56、56’以随着支承阀体18的枢轴20旋转，以及在第一承座件54、54’上限定阀挡位置。第一弹簧端58与第一承座件54、54’相关联，第二弹簧端60构造成随着枢轴20运动，而第二弹簧端60抵靠第一承座件54、54’以限定阀挡72、72’的位置。

因此，该弹簧自身用作弹性止挡件，即软性止挡件，以在阀闭合时使撞击噪声最小化。此外，弹簧包括硬化部件使得由于接触引起的磨损最小化。

虽然已公开本发明的实施方式，本领域的普通技术人员将认识到在本发明的范围内可以进行一些修改。出于此原因，应当以所附权利要求来确定本发明的真实范围和内容。

Claims (18)

1.一种自适应阀组件，包括：

管，所述管限定用于传导发动机排放气体的通路；

枢轴，所述枢轴由所述管支承；

阀体，所述阀体联接至所述枢轴，所述阀体能够在打开位置与闭合位置之间运动，在所述打开位置，通过所述通路的排放气体流增大，在所述闭合位置，通过所述通路的排放气体流减小；

弹性构件，所述弹性构件将所述阀体朝向所述闭合位置偏置；以及

承座，所述承座与所述弹性构件配合以限定处于所述闭合位置时的所述阀体的阀挡。

2.根据权利要求1所述的自适应阀组件，其中，所述承座包括固定至非旋转结构的第一承座件和固定至所述枢轴的第二承座件，并且其中，所述第一承座件提供所述阀挡。

3.根据权利要求2所述的自适应阀组件，其中，所述弹性构件包括弹簧，所述弹簧具有构造成固定至所述非旋转结构的第一弹簧端以及构造成能够随着所述轴旋转的第二弹簧端，并且其中，所述第二弹簧端接合所述第一承座件以限定所述阀挡。

4.根据权利要求3所述的自适应阀组件，其中，随着所述阀体朝向所述打开位置运动，所述第二弹簧端运动脱离与所述第一承座件的接合。

5.根据权利要求3所述的自适应阀组件，其中，所述第一承座件包括具有开口的第一端板，所述枢轴延伸穿过所述开口，所述第一端板固定至所述非旋转结构，并且其中，所述第一承座件包括相对于所述第一端板横向地延伸并且朝向所述第二承座件延伸的至少一个延伸部，所述第二弹簧端接合所述延伸部以限定所述阀挡。

6.根据权利要求5所述的自适应阀组件，其中，所述第二承座件包括固定至所述枢轴的第二端板，所述第二端板包括相对于所述第二端板横向地延伸并且朝向所述第一承座件延伸的至少一个延伸部，并且其中，所述第一端板的所述延伸部和所述第二端板的所述延伸部以彼此交叠的关系定位。

7.根据权利要求5所述的自适应阀组件，其中，所述第一承座件包括用以保持所述第一弹簧端相对于所述枢轴固定的邻接表面。

8.根据权利要求5所述的自适应阀组件，其中，所述弹簧包括环绕所述枢轴的螺旋弹簧。

9.根据权利要求1所述的自适应阀组件，其中，所述弹性构件和所述承座位于所述管的外部。

10.根据权利要求9所述的自适应阀组件，其中，所述自适应阀组件包括被动阀，其中，所述阀体仅能够响应于冲抵所述阀体的排放气体压力流的增大而从所述闭合位置朝向所述打开位置运动。

11.根据权利要求3所述的自适应阀组件，其中，所述第一承座件包括固定至所述非旋转结构的基部以及从所述基部向外延伸并且彼此周向地间隔开的第一多个离散的拱形部，并且其中，所述第二弹簧端接合所述第一多个离散的拱形部中的一个拱形部以限定所述阀挡。

12.根据权利要求11所述的自适应阀组件，其中，所述第二承座件包括固定至所述枢轴的基部以及从所述基部向外延伸并且彼此周向地间隔开的第二多个离散的拱形部，并且其中，所述第二多个离散的拱形部定位在所述第一多个离散的拱形部的径向内侧。

13.根据权利要求12所述的自适应阀组件，其中，所述弹簧包括与所述第二弹簧端相邻的具有第一直径的第一弹簧部以及与所述第一弹簧端相邻的具有比所述第一直径大的第二直径的第二弹簧部。

14.根据权利要求13所述的自适应阀组件，其中，所述第一弹簧部被所述第二多个离散的拱形部的径向内表面约束，并且所述第二弹簧部被所述第一多个离散的拱形部的径向内表面约束。

15.一种对自适应阀组件的运动进行控制的方法，包括以下步骤：

(a)设置能够在排放气体通路内在打开位置与闭合位置之间运动的阀体；

(b)利用弹性构件以弹性方式将所述阀体朝向所述闭合位置偏置；以及

(c)利用与所述弹性构件相关联的承座限定处于所述闭合位置的所述阀体的阀挡位置。

16.根据权利要求15所述的方法，包括为所述承座设置第一承座件和第二承座件，并且所述方法包括以下步骤：将所述第一承座件固定至限定所述排放气体通路的非旋转结构，固定所述第二承座件以随着支承所述阀体的枢轴旋转，以及在所述第一承座件上限定所述阀挡位置。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述弹性构件包括具有第一弹簧端和第二弹簧端的弹簧，并且所述方法包括以下步骤：将所述第一弹簧端与所述非旋转结构关联，将所述第二弹簧端构造成随着所述枢轴运动，以及使所述第二弹簧端抵靠所述第一承座件以限定所述阀挡位置。

18.根据权利要求15所述的方法，包括：将所述弹性构件和所述承座定位在所述排放气体通路的外部，以及仅当所述排放气体通路内的排放气体的压力超出所述弹性构件的偏置力时才使所述阀体从所述闭合位置朝向所述打开位置运动。