CN108368873B - 衬套 - Google Patents

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Abstract

本申请设置了一种树脂衬套，它能够在衬套装配至壳体中时可滑动地支承轴；特别是，即使当壳体和轴由热膨胀系数与树脂衬套不同的材料、例如金属来制造时，树脂衬套也适合在这样的环境中使用，在该环境中，热膨胀系数差异的效果可能很明显，例如在高温环境中。在通过挤压模制来模制的树脂衬套(1)中，狭缝(12)从一个轴向端表面(11a)朝向另一轴向端表面(11b)而形成。设置在一个轴向端表面(11a)上的、用于浇口的凹入部分(13)(浇口位置)设置在这样的位置，该位置偏离至少相对于衬套本体(10)的中心轴线O与狭缝(12)对称的位置。用于衬套(1)材料的树脂是耐热性和耐化学性优良的树脂，例如PPS树脂或PEEK树脂。

Description

衬套
技术领域
本发明涉及一种树脂衬套，特别是涉及一种适用于可滑动地支承轴的树脂衬套，该轴驱动排气再循环装置(EGR装置)的EGR阀。
背景技术
EGR装置是这样的装置，它取出在安装于车辆上的发动机中燃烧后的一部分排气，并再次吸入该气体，以便减少排气中的氮氧化物或提高燃料效率，该EGR装置包括：回流通道，该回流通道使得该部分排气从发动机的排气通道返回至进气通道；EGR阀，该EGR阀设置在回流通道中，并通过调节该阀的开口来调节排气往回回流至进气通道的流量；轴，该轴驱动EGR阀；以及衬套，该衬套可滑动地支承轴。这里，衬套例如安装在壳体内(例如参见专利文献1)，
引用列表
专利文献
专利文献1：日本未审专利申请No.2012-107572
发明内容
技术问题
EGR装置处理燃烧后的高温气体，排气中的氮氧化物和硫氧化物与水反应，以便产生硝酸和硫酸。因此，作为用于EGR装置的衬套，已经使用了金属衬套，该金属衬套非常耐热，并设置有针对硝酸、硫酸等的应对措施。这种衬套很昂贵，因此近来提出了较便宜的树脂衬套。
不过，在将轴插入的衬套装配至壳体中的情况下(如在专利文献1所述的EGR装置中)，产生以下问题。也就是说，因为装置在高温下使用，因此在EGR装置中使用金属壳体和金属轴。因此，在使用树脂衬套的情况下，衬套在高温下的热膨胀比壳体和轴更大，且在衬套的内周表面和轴的外周表面之间的间隙变大，有产生轴松动的可能性，而衬套的外周表面压靠在壳体的内周表面上，有产生衬套蠕变的可能性。
本发明考虑了上述情况而完成，本发明的目的是设置一种树脂衬套，该树脂衬套能够在衬套装配至壳体中的状态下可滑动地支承轴，特别是，本发明涉及一种树脂衬套，在金属等用作壳体和轴的材料的情况下(该金属等的热膨胀系数与树脂衬套的热膨胀系数不同)，该树脂衬套适合在趋向于出现热膨胀系数差异效果的环境中(特别是在高温下)使用。
问题的解决方案
为了解决上述问题，本发明设置了一种树脂衬套，该树脂衬套有狭缝，该狭缝从圆柱形衬套本体的一个轴向端表面朝向另一轴向端表面形成。作为用于衬套的材料，使用耐热性和耐化学性优良的树脂，例如聚苯硫醚(PPS)树脂或聚醚醚酮(PEEK)树脂。在通过注射模制来制造本发明的树脂衬套的情况下，有利的是，设置在轴向端表面中或在外周表面中的浇口位置设置在这样的位置，该位置至少偏离相对于圆柱形衬套本体的中心轴线与狭缝轴对称的位置。
发明的有益效果
根据本发明，由于从一个轴向端表面朝向另一轴向端表面形成的狭缝，衬套能够沿径向方向收缩和膨胀。因此，能够吸收与轴和壳体的热膨胀系数差异，该轴作为要被支承的物体，本发明的衬套装配在该壳体中。因此能够设置树脂衬套，该树脂衬套能够在衬套装配于壳体中的状态下可滑动地支承轴，特别是，该树脂衬套适合在材料例如金属用作壳体和轴的材料(该材料的热膨胀系数与树脂衬套的热膨胀系数不同)的情况下，在趋向于出现热膨胀系数差异的环境中使用，例如在高温环境中。
而且，在根据本发明的树脂衬套通过注射模制来制造的情况下，通过使得在圆柱形衬套本体的轴向端表面中或在圆柱形衬套本体的外周表面中的浇口位置处在这样的位置，该位置至少偏离相对于圆柱形衬套本体的中心轴线与狭缝轴对称的位置，能够使得浇口位置(该浇口位置强度较弱)偏离由于狭缝宽度变化(由于热膨胀效果)而引起的弯曲应力所集中的位置。因此能够提高根据本发明的树脂衬套的强度。
附图说明
图1(A)和1(C)分别是根据本发明一个实施例的衬套的正视图和后视图，图1(B)是图1(A)中所示的衬套的A-A剖视图。
图2(A)是用于浇口的凹入部分13沿箭头B的方向看的放大图，该浇口在图1(A)中表示，图2(B)是用于脱模销座的凹入部分14沿箭头C的方向看的放大图，该脱模销座在图1(C)中表示；
图3是用于在结构分析中解释对于测试件2A至2D的约束条件的视图；
图4是用于在结构分析中解释测试件2A至2D的测量点的视图；
图5(A)至5(C)是表示衬套1的测试件2A至2D的结构分析的分析结果的视图；以及
图6是用于在流动分析中解释测试件2A至2D的测量点的视图。
具体实施方式
下面将介绍本发明的一个实施例。
图1(A)和1(C)分别是根据实施例的衬套1的正视图和后视图，图1(B)是图1(A)中所示的衬套1的A-A剖视图。图2(A)是用于浇口的凹入部分13沿箭头B的方向看的放大图，该浇口在图1(A)中表示，图2(B)是用于脱模销座的凹入部分14沿箭头C的方向看的放大图，该脱模销座在图1(C)中表示；
本实施例的衬套1在EGR装置中使用，并在衬套1装配至EGR装置的金属壳体内的状态下可滑动地支承金属轴，该金属轴驱动EGR阀。而且，衬套1通过注射模制而形成，且如图中所示包括：圆柱形衬套本体10；狭缝12，该狭缝12从衬套本体10的一个轴向端表面11a朝向另一端表面11b而形成；用于浇口的凹入部分13，该凹入部分13在衬套本体10的轴向端部处形成在一个端表面11a中；以及用于脱模销座的凹入部分14，该凹入部分14形成在衬套本体10的另一轴向端表面11b中。
衬套本体10的外周表面15与EGR装置的金属壳体的配合孔的配合表面接触，衬套本体10的内周表面16与驱动EGR阀的金属轴的外周表面接触。
狭缝12从衬套本体10的一端表面11a朝向另一端表面11b而形成，以使得该狭缝12相对于衬套本体10的中心轴线O倾斜。
用于浇口的凹入部分13形成在浇口位置处。该浇口位置设置在这样的位置，该位置至少偏离相对于衬套本体10的中心轴线O与狭缝轴对称的区域(图1(A)示出的部分D)。而且，用于浇口的凹入部分13在底表面130和两侧壁131a、131b之间的连接部分132a、132b被倒角(见图2(A))。
用于脱模销座的凹入部分14形成在脱模销位置处。该脱模销位置设置在沿周向方向与用于浇口的凹入部分13偏离的位置处。而且，用于脱模销座的凹入部分14各自在底表面140和两侧壁141a、141b之间的连接部分142a、142b处进行倒圆(见图2(B))。尽管在本实施例中，用于脱模销座的三个凹入部分14沿圆周方向等角度地布置，但是布置至少一个用于脱模销座的凹入部分14就足够了。
作为根据本实施例的衬套1的材料，使用具有热稳定性的树脂，以便忍受高温环境(例如，高于或等于150摄氏度的温度)，EGR装置在该高温环境中使用，且该树脂的耐硝酸、硫酸等的性能优良，该硝酸、硫酸等通过排气中的氮氧化物和氧化硫与水的反应而产生。作为这样的树脂，例如可以提出PPS树脂、PEEK树脂等。
因为上述结构的、根据本实施例的衬套1能够沿径向方向收缩和膨胀(由于从衬套本体10的一个轴向端表面11a朝向另一轴向端表面11b而形成的狭缝12)，因此衬套1能够吸收与EGR装置的金属轴和金属外壳的热膨胀系数差异。因此，在装配至EGR装置的金属壳体中的状态下，衬套1能够更可靠地滑动支承驱动EGR阀的金属轴。
而且，在根据本实施例的衬套1中，狭缝12相对于衬套本体10的中心轴线O倾斜地形成，因此，沿圆周方向，衬套本体10的内周表面16能够在整个周边上与轴的外周表面滑动接触，该轴是要被支承的物体，因此，衬套1能够更平滑地滑动支承作为要被支承的物体的轴。
而且，在根据本实施例的衬套1中。浇口位置(用于浇口的凹入部分13)设置在沿轴向方向的一个端表面11a中，并在这样的位置，该位置至少偏离相对于衬套本体10的中心轴线O与狭缝12轴对称的位置(图1(A)中所示的部分D)。详细地说，当虚拟狭缝设置在相对于衬套本体10的中心轴线O与狭缝12轴对称的位置处时，浇口位置布置在这样的位置，使得用于浇口的凹入部分13根本不与这样的区域(图1(A)中所示的部分D)交叠，在该区域中，当沿轴向方向从外侧看该一个端表面11a时，衬套本体10的一个端表面11a与虚拟狭缝交叠。因此，能够使得强度较弱的浇口位置偏离由于狭缝12的宽度T变化(见图1(B))而引起的弯曲应力集中的位置，从而能够进一步提高衬套1的强度。
本发明人在下面的表2所示的条件下对在下面的表1所示的衬套1的测试件2A至2D进行了结构分析(关于表中的测量值，见图1和2)。还有，如图3中所示，圆周方向应变数据通过在狭缝12位于中心的状况下利用约束物体3a和3b夹住测试件2A至2D的外周表面15(以便使得衬套1的直径收缩)而获得。
表1
在表1中，浇口位置的意思是在包括衬套本体10的中心轴线O和狭缝12的中点P的平面30以及包括衬套本体10的中心轴线O和用于浇口的凹入部分13的中点Q的平面31之间的角度G(见图1(A))。而且，对于全部测试件2A至2D，用于脱模销座的凹入部分14的数量和布置位置都相同。
表2
分析条件 线性静态分析；元件类型：四面体二阶元件
衬套直径收缩量 0.68mm
衬套材料特征(PPS树脂) 弹性系数：3800MPa；泊松比：0.37
环境温度 23℃
如图4中所示，圆周方向应变数据的测量点在衬套本体10的外周表面15中的各线上以间隔0.5mm来布置，即，经过用于浇口的凹入部分13的中心并平行于衬套本体10的中心轴线O的线S1、经过用于脱模销座的凹入部分14(该凹入部分14沿圆周方向最靠近用于浇口的凹入部分13)的中心并平行于衬套本体10的中心轴线O的线S2、以及经过在线S1和线S2之间的中心并平行于衬套本体10的中心轴线O的线S3，从位置G1朝向位置G2，该位置G1与垂直于衬套本体10的中心轴线O并包括用于脱模销座的凹入部分14的底表面140的平面相交，该位置G2与垂直于衬套本体10的中心轴线O并包括用于浇口的凹入部分13的底表面130的平面相交。
图5(A)至5(C)是表示衬套1的测试件2A至2D的结构分析的分析结果的曲线图。图5(A)表示了在线S1上的各测量点处圆周方向应变数据的测量结果，该线S1在衬套本体10的外周表面15中经过用于浇口的凹入部分13的中心，并平行于衬套本体10的中心轴线O。图5(B)表示了在线S2上的各测量点处圆周方向应变数据的测量结果，该线S2在衬套本体10的外周表面15中经过用于脱模销座的凹入部分14(该凹入部分14沿圆周方向最靠近用于浇口的凹入部分13)的中心，并平行于衬套本体的中心轴线O。且图5(C)表示了在线S3上的各测量点的圆周方向应变数据的测量结果，该线S3在衬套本体10的外周表面15中经过在线S1和线S2之间的中心，并平行于衬套本体10的中心轴线O。
在图5(A)至5(C)中，各竖直轴线表示在测量点处的圆周方向应变，各水平轴线表示测量点离图4中所示的位置G1的距离。而且，曲线2A-S1至2A-S3表示测试件2A的测量结果，曲线2B-S1至2B-S3表示测试件2B的测量结果，曲线2C-S1至2C-S3表示测试件2C的测量结果，曲线2D-S1至2D-S3表示测试件2D的测量结果。
从图5(A)至5(C)中所示的结果可以发现，浇口位置G并不在0度浇口位置G的测试件2B至2D具有比浇口位置G在0度的测试件2A更小的圆周方向应变。特别是，在衬套本体10的外周表面15中的线S1上(该线S1经过强度较弱的、用于浇口的凹入部分13的中心(浇口位置)，并平行于衬套本体10的中心轴线O)，发现当浇口位置G的角度变大时，圆周方向应变变小。
还有，本发明人对在上述表1中所示的衬套1的测试件2A至2D进行了流动分析。且如图6中所示，在注射模制中保持的压力结束时，获得在狭缝12附近的E-E截面的压力分布数据。结果发现，对于浇口位置G为45度的测试件2D，在形成用于浇口的凹入部分13的一端表面11a侧存在压力比其它区域更高的区域，因此有在模制物品中出现毛刺的可能性。
从上述结构分析和流动分析的结果可以发现，当浇口位置G的角度更大时，衬套1的强度提高，而当浇口位置G超过特定角度时，可模制性产生问题。因此，从衬套1的强度的观点来看，有利的是使得浇口位置G的角度在不会引起可模制性的问题的范围内增加。在上述结果中，浇口位置G的角度优选大于0度和小于45度。特别是，在30度的角度下，衬套1的强度和可模制性都获得良好的结果。
而且，在本实施例中，在底表面130以及用于浇口的凹入部分13的两个侧壁131a和131b之间的连接部分132a和132b都进行倒圆。类似地，在底表面140以及用于脱模销座的各凹入部分14的两个侧壁141a和141b之间的连接部分142a和142b都进行倒圆。因此，能够提高这些凹入部分13、14的连接部分132a、132b、142a、142b的强度，并能够进一步提高衬套1的强度。
而且，在本实施例中，在沿圆周方向与形成于衬套本体10的一个端表面11a中的、用于浇口的凹入部分13偏离的位置处形成有用于脱模销座的凹入部分14，该凹入部分14形成在衬套本体10的另一端表面11b中。因此，能够防止由于用于脱模销座的凹入部分14与用于浇口的凹入部分13沿圆周方向位置交叠而在衬套本体10中形成沿轴向方向的长度较短的部分。
本发明并不局限于上述实施例，而是能够在本发明的范围内进行多种变化，
例如，尽管在上述实施例中，狭缝12从衬套本体10的一个端表面11a朝向另一端表面11b而形成，以使得狭缝12相对于衬套本体10的中心轴线O倾斜，但是本发明并不局限于此。狭缝12能够形成为与衬套本体10的中心轴线O平行。
而且，在上述实施例中，尽管浇口位置设置在衬套本体10的、沿轴向方向的一个端表面11a上，但是本发明并不局限于此。浇口位置能够设置在衬套本体10的外周表面15上。在这种情况下，浇口位置也设置在这样的位置处，该位置至少偏离相对于衬套本体10的中心轴线O与狭缝轴对称的区域。用于浇口的凹入部分13并不必须形成在衬套本体10的、沿轴向方向的一个端表面11a中。
本实施例以在EGR装置中使用的衬套1作为示例来介绍，但是本发明并不局限于此。本发明的衬套能够应用于在多个领域中使用的衬套，用于可滑动支承要被支承的物体，特别适用于这样的情况，其中，衬套在它装配于金属壳体中的状态下可滑动地支承金属轴。
而且，在本实施例中，作为衬套1的材料，使用耐热性和耐化学性优良的树脂，例如PPS树脂、PEEK树脂等。这假定衬套1用于EGR装置中。本发明的衬套的材料能够是具有适合它的用途的特征的树脂，且还能够加入添加剂，用于提高可滑动性。
参考标号列表
1：衬套；10：衬套本体；11a、11b：衬套本体10的轴向端表面；12：狭缝；13：用于浇口的凹入部分；14：用于脱模销座的凹入部分；15：衬套本体10的外周表面；16：衬套本体10的内周表面；130：用于浇口的凹入部分13的底表面；131a、131b：用于浇口的凹入部分13的侧壁；132a、132b：用于浇口的凹入部分13的连接部分；140：用于脱模销座的凹入部分14的底表面；141A、141B：用于脱模销座的凹入部分14的侧壁；142a、142b：用于脱模销座的凹入部分的连接部分。

Claims (4)

1.一种用于可滑动地支承轴的树脂衬套，所述树脂衬套通过注射模制生产，所述树脂衬套包括：
圆柱形的衬套本体；
狭缝，所述狭缝从在衬套本体的轴向端部处的一个端表面朝向另一端表面而形成；
用于浇口的凹入部分，所述用于浇口的凹入部分在所述一个端表面中形成于浇口位置处；以及
用于脱模销座的凹入部分，所述用于脱模销座的凹入部分形成在所述另一端表面中；以及
浇口位置设置在所述一个端表面中并且所处的位置至少偏离相对于衬套本体的中心轴线与狭缝轴对称的位置；
用于脱模销座的凹入部分形成在沿圆周方向与用于浇口的凹入部分偏离的位置处。
2.根据权利要求1所述的树脂衬套，其中：
狭缝形成为相对于衬套本体的中心轴线倾斜。
3.根据权利要求1所述的树脂衬套，其中：
在底表面和用于浇口的凹入部分的侧壁之间的连接部分被倒圆。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的树脂衬套，其中：
树脂衬套在装配至壳体的装配孔中的状态下可滑动地支承轴；
衬套本体的外周表面与壳体的装配孔的装配表面接触；以及
衬套本体的内周表面与轴的外周表面滑动接触。
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