CN107101003A - 用于车辆排气管线的阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种阀，该阀包括：阀体(3)；挡板(7)；对所述挡板(7)进行驱动的轴(9)；位于轴(9)的第一端部(11)的至少一个第一导引支承件(29)。轴(9)的第一端部(11)包括轴向地形成的内壳体(31)，第一支承件(29)包括沿轴向方向接合到内壳体(31)中的柱状部(33)，使得当轴的第一端部向下指向时不发生冷凝物的累积。

Description

用于车辆排气管线的阀

技术领域

本发明总体上涉及用于车辆排气管线的阀。

背景技术

更具体地，根据第一方面，本发明涉及一种用于车辆排气管线的阀，该阀包括：

-阀体，该阀体在内部限定了用于排气的通道；

-挡板，该挡板设置在通道中；

-轴，该轴连接至挡板并具有彼此相反的第一端部和第二端部；

-至少一个第一导引支承件，所述至少一个第一导引支承件连接至阀体，设置成导引轴的第一端部相对于阀体的旋转使得挡板能够相对于阀体绕旋转轴线旋转。

这种阀通常设置有向下的、即朝向车辆的滚动表面的第一支承件。在这种情况下，挡板的驱动马达通常放置在阀体上方，并且因此防止来自滚动表面的水或固体材料的溅射。在现有技术的阀中，观察到轴的第一端部可能快速劣化。

发明内容

在本文中，本发明旨在提出一种不具有这种缺陷的排气管线阀。

为此，本发明涉及上述类型的阀，其特征在于，轴的第一端部包括在轴向方向上敞开的内壳体，第一支承件包括沿轴向方向接合在内壳体中的柱状部。

因此，当轴的第一端部向下指向时，在接纳第一支承件的柱状部的内壳体中不会出现冷凝物的累积。

实际上，在其第一支承件包括用于导引轴的第一端部的筒状壳体的阀中，冷凝物可累积在该筒状壳体中。这种冷凝物可以变成酸性的，具有小于2的pH。如果车辆仅用于短距离，这些冷凝物不会蒸发。由于它们的酸性，它们侵袭轴的第一端部并导致其显著的腐蚀。

如果车辆在大海附近行驶，则冷凝物包括已溶解的盐，这些已溶解的盐最终结晶。盐晶体通过摩擦磨损轴的第一端部。

根据本发明的阀使得可以消除这些问题。

单独考虑或根据任何技术可能的组合，阀还可具有一个或更多个以下特征：

-柱状部的形状是围绕旋转轴线旋转的圆柱形；

-柱状部在径向方向上由在包含有旋转轴线的平面中的截面中呈凸面(convex)形的侧向表面限定；

-柱状部在径向方向上由在包含有旋转轴线的平面中的截面中呈圆弧形状的侧向表面限定；

-该圆弧的半径包括在30mm与150mm之间；

-柱状部以包括在0.05mm与0.5mm之间的径向游隙接合在内壳体中；

-轴的第二端部具有肩部，阀包括密封环，密封环滑套在轴的第二端部上并且具有径向内表面，该径向内表面沿着线状(linear)接触区域以闭合轮廓承靠于肩部；

-径向内表面在包含有旋转轴线的平面中的截面中是凸面，优选为圆弧或椭圆弧；

-径向内表面呈与旋转轴线同轴的大致截头圆锥形形状，并且相对于旋转轴线形成介于30°与60°之间的角度；

-阀包括第二支承件，第二支承件连接至阀体，设置成导引轴的第二端部相对于阀体的旋转，第二支承件包括具有给定的内径的孔口，轴的第二端部接合在孔口中，并且第二端部的外径等于内径减去包括在0.1mm与1mm之间的游隙；以及

-阀包括由弹性材料制成的套管，该套管插置在柱状部与内壳体的内表面之间。

根据第二方面，本发明涉及配备有具有上述特征的阀的车辆排气管线。

根据第三方面，本发明涉及一种包括配备有具有上述特征的阀的排气管线的车辆，该阀设置成使得轴的第一端部指向车辆的滚动表面。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下参照附图提供的非限制性的详细描述中变得明显，在附图中：

-图1是根据本发明的阀的立体图；

-图2是图1的阀的在包含有阀的旋转轴线的平面中的截面图；

-图3是第一支承件和轴的端部的放大视图；

-图4是机动车辆的简化示意图，机动车辆的排气管线配备有图1的阀；以及

-图5是类似于图3的视图，示出了本发明的替代实施方式。

具体实施方式

图1所示的阀1设计成安装在车辆排气管线内。

通常，这种车辆是机动车辆，例如汽车或卡车。

阀是双通阀、或三通阀、或任何其他合适的类型。该阀例如是全通或不通类型，或者相反，该阀是比例阀，能够在多个位置之间移动，使得可以调节通过阀的排气流速。

阀1包括在内部限定用于排气的通道5的阀体3、布置在通道5中的挡板7、以及连接至挡板的轴9。轴9具有彼此相反的第一端部11和第二端部13。

挡板7可以相对于阀体3绕旋转轴线X旋转。轴9沿着旋转轴线X延伸。

为了移动挡板7，阀1通常包括设置成使轴9旋转的致动器15。

在所示的示例中，阀体3包括两个阀半部体17、19，两个阀半部体17、19彼此刚性地紧固且对于排气而言是基本上密封的。

阀半部体17、19是冲压而成的半壳体。阀半部体17、19具有凹形形状，凹形侧面面向彼此。半部体17、19由彼此附接并且使用任何合适的装置——例如通过焊接线而彼此紧固的相应的自由边缘限定。

替代性地，阀体3是模制的。

阀体3具有排气入口21和排气出口23，通道5从入口延伸至出口。在所示示例中，入口21和出口23各自部分地由半部体17限定且部分地由半部体19限定。

在所示的示例中，阀1集成到热回收装置中。

为此，阀体3包括第一开口25，第一开口25设置成允许排气从通道5朝向未示出的热交换器循环。阀体3还包括第二开口27，第二开口27允许排气从热交换器返回通道5中。

第一开口25和第二开口27例如布置在半部体17上。

在FR 2,966,873中描述了这种类型的热回收装置。

在图1所示的示例中，挡板7可以相对于阀体3在关闭位置与释放位置之间移动，在关闭位置中，挡板7封闭通道路径5的切断部分，在释放位置中，挡板7释放该切断部分。切断部分位于第一开口25与第二开口27之间。

在关闭位置中，挡板7因此防止了排气沿着通道路径5从入口21循环至出口23，并且因此迫使排气在热交换器内循环。

在释放位置中，挡板7允许排气沿着通道路径5从入口21向出口23循环，而不穿过热交换器。

例如，在释放位置中，挡板7封闭第二开口27。

替代性地，阀不与热回收装置相关联。阀不包括第一开口25和第二开口27。

轴9刚性地连接至挡板7并且使挡板7旋转。在所示的示例中，轴刚性地紧固到挡板7的一个边缘。替代性地，阀1是蝶形阀类型，并且轴9沿着将挡板7分成两个对称的半部的对称线连接至挡板7。阀可以是任何其他合适的类型。

特别地如图2和图3所示，阀1包括布置成导引轴9的第一端部11相对于阀体3的旋转的第一导引支承件29。

为此，轴的第一端部11包括轴向地敞开的内壳体31，第一支承件29包括沿轴向方向接合在内壳体31中的柱状部33。

在所示的示例中，内壳体31是盲孔状的。替代性地，轴是中空的，内壳体31因此在轴9的基本整个长度上延伸。

壳体31通常具有垂直于轴线X的圆形截面。在这种情况下，壳体31与轴线X同轴。

柱状部33优选地具有绕轴线X旋转的圆柱状形状。

通常，柱状部33在径向方向上由在包含有旋转轴线的平面中的截面中呈凸面形的侧向表面35限定。

有利地，侧向表面35在包含有旋转轴线X的平面中的截面中呈圆弧形状，如图2和图3所示。该圆弧有利地具有包括在30mm与150mm之间的大半径。优选地，半径包括在40mm与100mm之间，并且例如等于50mm。

基于阀的尺寸、特别是轴的长度、轴的直径、组件约束和热约束来选择半径。

如果半径太小，壳体31的内表面与侧向表面35之间的接触则会出现在有限的表面区域上，这导致该接触区的显著磨损。因此，在这种情况下，轴的第一端部的导引的质量可能快速劣化。

相反，如果半径太大，则柱状部的形状阻止了轴9与支承件29之间的任何未对准。这种未对准可能是由于第一支承件29在阀体上的焊接操作或者系统的各部分的几何缺陷导致的。未对准还可能归咎于阀体在高温下的变形，或者可能是由于当车辆通过水坑时对阀体的溅射所导致的。实际上，当第一支承件朝向滚动表面时，阀体的支承第一支承件的区域在车辆通过水坑时被溅到，同时阀体的相反区域受到保护。阀体的支承第一支承件的区域突然冷却，而相反的区域保持其初始温度。这导致阀体的变形，这可能导致轴9与支承件29之间的未对准。

选择30mm至150mm之间的半径使得可以在柱状部33与壳体31的具有大表面积的内表面之间具有接触区域。最初，侧向表面35与壳体31的内表面之间的接触区域基本上是圆形并且是线状的。然而，由于柱状部33的磨损和变形，该接触区域快速变大。接触区域因此快速具有大的表面积，使得该区域的磨损不是非常显著。

柱状部33通常是辊形的。更具体地，柱状部33具有垂直于旋转轴线X的最大的平直截面，该最大的平直截面位于相对于柱状部33的大致中间高度处。这里的高度是沿着轴线X考虑的。图3中呈现了最大截面S。平直截面沿着柱状部33从截面S开始沿轴向朝向通道5的中心减小并且沿着柱状部33沿轴向朝向阀体3减小。

柱状部33以包括在0.05mm与0.5mm之间的、优选地包括在0.07mm与0.3mm之间的、并且例如等于0.1mm的径向游隙接合在内壳体31中。

经考虑在最大截面S处，径向游隙对应于柱状部33的外径与壳体31的内径之差。

如果径向游隙太小，则由于轴9与第一支承件29之间的不同膨胀，轴9在高温下可能卡住。实际上，轴9在基本上其整个长度上与排气热接触，而第一支承件29紧固在阀体3上，由于阀体3通过其外侧与大气接触的事实，所以第一支承件29比轴9相对更冷。

相反，如果径向游隙太大，则不能精确地确保对轴的第一端部的导引，并且可能发生振动，从而产生噪声和磨损。

如图2和图3中所示的，第一支承件29包括接合在阀体3的孔39中的基部37。基部37以密封的方式封闭孔39。柱状部33从基部37朝向阀体3的中央轴向地延伸。

阀1还包括第二支承件41，该第二支承件41连接至阀体3，设置成导引轴9的第二端部13相对于阀体3的旋转。

在图2图示的示例中，第二支承件41包括接合在阀体3的孔45中的筒状部43。第二支承件41具有孔口47，轴的第二端部13接合在孔口47中。该孔口47由筒状部43限定。第二支承件41还包括从筒状部43径向地向外突出的突出衬圈49。衬圈49围绕孔45密封地焊接在阀体的外表面上。

第二支承件41对位于基本上垂直于轴线X的端表面51上的筒状肋53进行支承。

轴9的第二端部13具有突出超过肋53的末端部分54。致动器15包括杆55，该杆55刚性地紧固至末端部分54。杆设置成经由未示出的运动链系连接至马达。

阀1还包括压缩弹簧57，该压缩弹簧57轴向地插置于杆55与端表面51之间。在图示的示例中，压缩弹簧57是围绕轴的第二端部13卷绕的螺旋弹簧，弹簧在一侧上支承于端表面51上并且在另一侧上支承于杆55上。肋53环绕弹簧57。

阀1还包括密封环59，该密封环59滑套在轴的第二端部13上。环59具有径向内表面61，该径向内表面61承靠于设置在轴的第一端部上的肩部63。

径向内表面61沿着线状接触区域以闭合轮廓承靠于肩部63。

更具体地，环59被插置在肩部63与第二支承件41之间。该环59支承在位于阀体内侧的筒状部43的下端上。环59和第二支承件41以基本上垂直于旋转轴线X的相应的环形表面彼此承靠。

肩部61对应于轴9中的过渡部，其中，轴9的直径从轴的对挡板7进行支承的中央部段65朝向第二端部13变小。换言之，端部13的直径小于轴的中央部段65的直径。

肩部63呈与旋转轴线X同轴的截头圆锥形总体形状。该肩部63相对于旋转轴线X形成包括在30°与60°之间的角度，例如形成等于45°的角度。

径向内表面61也具有截头圆锥形总体形状，该截头圆锥形总体形状的直径从环59的朝向通道5的中央的下轴向端部朝向环59的与支承件41相接触的上轴向端部变小。

锥形体相对于旋转轴线X形成的角度与肩部63相对于旋转轴线X形成的角度基本上相等。因此，该角度包括在30°与60°之间的角度，并且优选地等于45°。

具有总体上截头圆锥形形状的径向内表面61延伸成了直径与孔口47相同的筒状内表面67。

径向内表面61不是严格的截头圆锥形，并且经考虑在包含有旋转轴线X的平面中的截面中，该径向内表面61优选地是凸面。有利地，经考虑在包含有旋转轴线X的平面中的截面中，该径向内表面61是圆弧或者椭圆弧。因此，即使轴9不是严格地垂直于环59，位于轴9与密封环59之间的支承部也是线状的。这种布置在轴9与第二支承件41未对准的情况下允许轴相对于第二支承件41旋转。

圆弧的直径例如包括在6mm与10mm之间，并且例如等于8mm。

此外，第二支承件的孔口47具有给定的内径，轴的第二端部13的外径等于所述内径减去包括在0.1mm与1mm之间的游隙。该游隙优选地包括在0.2mm与0.6mm之间，并且例如等于0.3mm。该游隙在阀体3变形的情况下允许轴9相对于第一支承件41的未对准。这种变形可能是由于第一支承件41在阀体上的焊接，或者由于排气的循环导致的对阀的加热，或者由于对阀体的朝向滚动表面的区域进行喷淋而导致的在阀体的两个相对的区域之间的不同的膨胀。一方面由于密封环59与轴的肩部63之间的线状支承而获得了对阀的密封，并且另一方面由于密封环59在第二支承件41上的平面支承而获得了对阀的密封。

由于弹簧57施加的压缩力，轴9和杆55被轴向地朝向阀体的外侧推压。这使得密封环59压靠于第一支承件41。类似地，肩部63被压靠于径向内表面61。

由弹簧57施加在轴9上的力是大约30牛顿。

轴9以这种方式从第二支承件41悬挂，第一支承件29仅用于旋转导引。通常沿着轴向方向在轴9与第一支承件29之间不存在力。第一支承件仅限制轴的第一端部11的移动并且负责对第一端部11的旋转进行导引。

密封环59例如由氮化硅(Si3N4)、锆基材料(SrO2)、碳化硅(SC)、氧化铝(Al2O3)制成。支承件和轴由钢制成。

如图1中所示，第一支承件29和第二支承件41刚性地紧固至同一半部体，例如图示的半部体17。这使得能够减小对准和平行的容差。

如图4中所示的，阀1设置成布置于机动车辆71的排气管线69中。

优选地，轴9以基本上垂直于车辆的滚动平面的取向安装。第一支承件29朝向车辆的滚动平面安置，而第二支承件41背对车辆的滚动平面安置。

阀体的入口21连接至排气收集器73，该排气收集器73收集离开车辆的发动机的燃烧室的排气。出口23流体地连接至环管(cannula)75，从而使得废气能够释放到大气中。

图5中图示了本发明的替代性的实施方式。下文仅概括了该替代实施方式与图1至图3所示实施方式的区别。在两个替代性的实施方式中使用相同的附图标记指示相同的元件或执行相同功能的元件。

如图5中所示，阀1包括由弹性材料制成的套管77，该套管77插置于柱状部33与内壳体31的内表面79之间。

套管77呈与轴线X同轴的筒状形状。套管77围绕柱状部33安置。更具体地，套管77在径向方向上插置于柱状部33的外表面81与内表面79之间。

该套管77压靠于外表面81和内表面79两者。

套管77设置成允许对第一端部11进行导引，而不会防止轴9与支承件29之间出现的未对准。

当存在这种未对准时，例如当轴9在其第二端13处旋转并且采用相对于柱状部33的倾斜的取向时，套管77的特定的区域被压缩，并且施加在其他区域上的压力被减小。

套管77例如由金属编织物制成，优选地由一个或若干不锈钢丝制成。

钢丝通常由奥氏体钢或铬镍铁合金制成。为了良好的压缩强度，编织物的密度必须为至少50％并且可以达到70％。

在图5的示例中，柱状部的径向表面35不是凸面。柱状部是大致圆柱形的。

根据未示出的替代性的实施方式，辊形的柱状部33借助于直径比柱状部小的销朝向阀体3的内侧轴向地延伸。柱状部的侧向表面35具有凸面截面。参照图5描述的类型的弹性套管滑套在销上。该弹性套管在径向方向上被压缩在销的外表面与内壳体的内表面之间。该套管使得能够避免振动并且防止了轴急剧地撞击柱状部。

Claims (12)

1.一种用于车辆排气管线的阀，所述阀(1)包括：

-阀体(3)，所述阀体(3)在内部限定用于排气的通道(5)；

-挡板(7)，所述挡板(7)设置在所述通道(5)中；

-轴(9)，所述轴(9)连接至所述挡板(7)并且具有彼此相反的第一端部(11)和第二端部(13)；

-至少一个第一导引支承件(29)，所述第一导引支承件(29)连接至所述阀体(3)，设置成导引所述轴(9)的所述第一端部(11)相对于所述阀体(3)的旋转，使得所述挡板(7)能够相对于所述阀体(3)围绕旋转轴线(X)旋转；

其特征在于，所述轴(9)的所述第一端部(11)包括在轴向方向上敞开的内壳体(31)，所述第一支承件(29)包括沿轴向方向接合在所述内壳体(31)中的柱状部(33)。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述柱状部(33)的形状是围绕所述旋转轴线(X)旋转的圆柱形。

3.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述柱状部(33)在径向方向上由在包含有所述旋转轴线(X)的平面中的截面中呈凸面形的侧向表面(35)限定。

4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述柱状部(33)在径向方向上由在包含有所述旋转轴线(X)的平面中的截面中呈圆弧形状的侧向表面(35)限定。

5.根据权利要求4所述的阀，其特征在于，所述圆弧的半径包括在30mm与150mm之间。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的阀，其特征在于，所述柱状部(33)以包括在0.05mm与0.5mm之间的径向游隙接合在所述内壳体(31)中。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的阀，其特征在于，所述轴(9)的所述第二端部(13)具有肩部(63)，所述阀(1)包括密封环(59)，所述密封环(59)滑套在所述轴(9)的所述第二端部(13)上并且具有径向内表面(61)，所述径向内表面(61)沿着线状接触区域以闭合轮廓承靠于所述肩部(63)。

8.根据权利要求7所述的阀，其特征在于，所述径向内表面(61)在包含有所述旋转轴线(X)的平面中的截面中是凸面。

9.根据权利要求8所述的阀，其特征在于，所述径向内表面(61)呈与所述旋转轴线(X)同轴的截头圆锥形总体形状，并且相对于所述旋转轴线(X)形成包括在30°与60°之间的角度。

10.根据权利要求1至4中的任一项所述的阀，其特征在于，所述阀(1)包括第二支承件(41)，所述第二支承件(41)连接至所述阀体(3)，设置成导引所述轴(9)的所述第二端部(13)相对于所述阀体(3)的旋转，所述第二支承件(41)包括具有给定的内径的孔口(47)，所述轴(9)的所述第二端部(13)接合在所述孔口(47)中，并且所述第二端部(13)的外径等于所述内径减去包括在0.1mm与1mm之间的游隙。

11.根据权利要求1至4中的任一项所述的阀，其特征在于，所述阀(1)包括由弹性材料制成的套管(77)，所述套管(77)插置在所述柱状部(33)与所述内壳体(31)的内表面(79)之间。

12.一种车辆，所述车辆包括配备有根据前述权利要求中的任一项所述的阀(1)的排气管线，所述阀(1)设置成使得轴(9)的第一端部(11)指向所述车辆的滚动表面。