CN113565971A - 一种车用耐高温进排气阀门 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车用耐高温进排气阀门，包括：阀体组件，其包含的阀体环固定连接进/排气管，且侧壁固定连接有阀体柱；上转轴，其设置于阀体柱内；下轴系组件，其设置在阀体环内侧，且与上转轴对称设置于阀体环圆心的两侧；稳定组件，其套设在上转轴上，用于提供轴向支撑和径向支撑，使上转轴保持稳定；阀板，其由上转轴和下轴系组件固定在阀体环内；限位机构，其包含的限位盘嵌套设置在阀体柱的一端；所述限位盘的一端与上转轴固定连接，另一端固定连接有阀门驱动器。其中，阀门驱动器驱动限位盘旋转，限位盘带动上转轴转动，进而带动阀板和下轴系组件转动，以实现阀门的打开或关闭。本发明具有结构稳定性高、使用寿命长、噪音小的优点。

Description

一种车用耐高温进排气阀门

技术领域

本发明属汽车阀门领域，具体涉及一种车用耐高温进排气阀门。

背景技术

排气阀门通常安装于内燃机的排气系统中，通常安装于内燃机EGR(Exhaust GasRe-circulation，废气再循环)系统中或者消音包的前方或后方，通过阀门开闭调整排气管的有效通径，达到调节排气系统的背压、提高内燃机的排气效率并获得更好的声学效果的目的。但是现有的排气阀门，由于尾气温度较高，阀门被加热后轴系尺寸膨胀，为防止阀门轴系被卡死，轴系组件配合时通常需要留出较大的间隙，这就导致阀门的阀板无法有效维持稳定，在尾气的冲击下，发出噪声，影响车辆的声学体验。

发明内容

本发明的目的是提供一种车用耐高温进排气阀门，具有结构稳定性高、使用寿命长、噪音小的优点。

为实现上述目的，本发明提供一种车用耐高温进排气阀门，其包含：阀体组件，其包含的阀体环的开口两侧用于固定连接进/排气管，且阀体环侧壁设置开孔固定连接有阀体柱；上转轴，设置于阀体柱内；下轴系组件，其设置在阀体环内侧；所述上转轴与下轴系组件对称设置于阀体环圆心的两侧；稳定组件，其套设在上转轴上，用于提供轴向支撑和径向支撑，使上转轴保持稳定；阀板，其形状大小与阀体环相匹配，并与上转轴和下轴系组件固定连接在阀体环内；限位机构，其包含的限位盘嵌套设置在阀体柱的一端，可绕阀体柱旋转；所述限位盘的一端与上转轴固定连接，另一端固定连接有阀门驱动器。其中，阀门驱动器驱动限位盘旋转，限位盘带动上转轴转动，进而带动阀板和下轴系组件转动，以实现阀门的打开或关闭。

其中，所述阀体组件还包括：两个定位圆环，其圆环尺寸与所述阀体环的内径相匹配，且对称设置于阀体环的开口两侧，以实现两端进/排气管的固定连接；支撑架，其固定套设于阀体柱的外侧，用于支撑阀门驱动器。

其中，所述上转轴由第一柱体和第二柱体共轴一体化成型设计；其中，第一柱体的直径与阀体柱的内径相等，第二柱体的直径小于第一柱体的直径，使第二柱体与阀体柱之间留有空间，用于设置稳定组件；所述第二柱体的一端与限位盘固定连接，限位盘旋转带动上转轴转动。

其中，所述稳定组件包含：隔热衬套、多组蝶形弹簧、球面垫圈和轴套从与第一柱体固定连接的一端依次套设在第二柱体上；所述隔热衬套可以有效防止高温尾气对稳定组件造成损伤；多组所述蝶形弹簧成对使用，且每两片碟形弹簧方向相反设置，形成对合组合结构；所述球面垫圈与碟形弹簧接触的一面为平面，与轴套接触的一面为球面，所述球面垫圈的平面与碟形弹簧接触后压缩碟形弹簧，使碟形弹簧发生形变提供轴向力；所述轴套与球面垫圈的球面相接触的面为锥面，球面垫圈受到碟形弹簧施加的轴向力挤压轴套，球面垫圈与轴套相互作用为上转轴提供径向支撑和轴向支撑，使上转轴保持稳定。

其中，所述轴套与阀体柱之间通过焊接或过盈配合固定连接；所述轴套在固定连接前可以根据需求调整高度，当轴套套设在上转轴之后，可沿第二柱体移动，通过调整轴套的高度，调节碟形弹簧的压缩量，以获得不同大小的轴向力。

其中，所述下转轴组件包含：下转轴和旋转球；所述阀体环内侧还开设有第一凹槽，用于放置下转轴；所述上转轴和下转轴上分别开设有第一固定槽和第二固定槽，用于卡住阀板，使阀板固定于阀体环内；所述下转轴上与第二固定槽相对的一端还开设有第一卡槽，其形状与旋转球相匹配；所述第一凹槽的底部还开设有第二凹槽，其形状为锥形或球形，用于放置所述旋转球；所述旋转球限制在第一卡槽和第二凹槽形成的空间内，多组碟形弹簧通过阀板向下传递轴向力，旋转球对下转轴向上提供支持力，轴向力与支持力相互作用对下转轴进行固定。

优选地，所述阀体环内侧还固定设置有两个凸起的挡块，两个所述挡块以阀体环的圆心为对称中心分别对称设置在阀板的两侧；并且当阀板关闭时，每个所述挡块均与阀板相接触；其中，每个所述挡块的截面形状是与阀体环相匹配的半圆弧，用于堵住阀体环和阀板之间的缝隙；当阀门关闭时，挡块与阀板接触进行限位，防止阀板过度旋转，并对通过进/排气管的气流进行阻挡。

其中，所述限位机构还包括限位块，其固定设置在所述阀体柱与限位盘连接的外侧壁上；所述限位盘的侧壁开设有第二卡槽，所述限位块位于第二卡槽内；当阀板打开至所需角度时，限位盘被限位块阻挡，使阀板打开角度的固定。

其中，所述第二卡槽开口对应的圆心角度为0°到90°，所述限位盘可以控制阀板在0°到90°之间旋转。

优选地，所述隔热衬套由陶瓷或石墨等耐高温材料制成；所述碟形弹簧由耐高温镍基合金或者其他耐高温不锈钢制成；所述旋转球由陶瓷或石墨等耐高温、耐磨损材料制成。

优选地，所述阀体环、阀体柱、定位圆环、支撑架由铸造不锈钢一体化铸造形成。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种车用耐高温进排气阀门，具有如下有益效果：

1、结构紧凑，稳定组件、下转轴组件均为间隙配合，加工简单、装配简易；

2、阀门焊接点少，阀体变形量小，可以有效保持轴系组件的精度，使阀门关闭时，阀板可以有效地贴合挡块，更好得阻挡气流，起到调节背压、改变气流流向的作用；

3、阀门主要材料均为304不锈钢制成，可以长时间在高温的尾气内工作，并保持尺寸的稳定性；发生摩擦的部位是陶瓷制成，可以防止在高温下发生和金属咬合的情况，且因为发生摩擦的部位都是线接触，可以有效得降低摩擦，延长阀门的寿命；

4、与传统的排气阀门不同，本发明没有使用圆柱形轴套来固定轴系，而是利用球面与锥面的配合来提供轴向和径向的支撑，这种结构可以有效的降低轴系的轴向和径向的窜动，提高轴系的稳定性；

5、轴系由碟簧形变提供支撑力，在应对气流冲击、汽车振动、路面颠簸以及其他碰撞时，轴系不发生刚性冲击，可以有效得保护轴系的零件；

6、上转轴的顶部是类似高压密封的球面-锥面密封结构，线接触的结构可以有效得锁闭气流，起到一定的密封作用，同时有效降低高温气流对上方阀门驱动器的冲击，降低阀门驱动器温度，起到保护阀门驱动器的作用。

附图说明

图1为本发明的车用耐高温进排气阀门打开时的侧面结构剖面图；

图2为本发明的车用耐高温进排气阀门的稳定组件的结构剖面图；

图3为本发明的车用耐高温进排气阀门的关闭时的底面结构仰视图；

图4为本发明的车用耐高温进排气阀门打开时的轴侧视图；

图5为本发明的车用耐高温进排气阀门关闭时的轴侧视图。

具体实施方式

以下将结合本发明实施例中的附图1～附图5，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明提供了一种车用耐高温进排气阀门，如图1所示，该车用耐高温进排气阀门包括：阀体组件，其包含的阀体环511的开口两侧用于固定连接进/排气管，且阀体环511侧壁设置开孔固定连接有阀体柱512；上转轴7，穿过阀体环511侧壁的开孔设置于阀体柱512内；下轴系组件，其设置在阀体环511内侧；所述上转轴7与下轴系组件对称设置于阀体环511圆心的两侧；稳定组件，其套设在上转轴7上，用于提供轴向支撑和径向支撑，使上转轴7保持稳定；阀板8，其形状大小与阀体环511相匹配，并由上转轴7和下轴系组件固定在阀体环511内；限位机构，其包含的限位盘1嵌套设置在阀体柱512的一端，可绕阀体柱512旋转；所述限位盘1的一端与上转轴7固定连接，另一端固定连接有阀门驱动器；其中，阀门驱动器驱动限位盘1旋转，限位盘1带动上转轴7转动，进而带动阀板8和下轴系组件转动，以实现阀门的打开或关闭。

具体的，如图4和图5所示，所述阀体组件还包含：两个定位圆环501，其圆环尺寸与所述阀体环511的内径相匹配，且对称设置于阀体环511的开口两侧，以实现两端进/排气管的固定连接；支撑架504，其固定套设于阀体柱512的外侧，用于支撑阀门驱动器。

具体的，如图2所示，所述上转轴7由第一柱体701和第二柱体702共轴一体化成型设计；其中，第一柱体701的直径与阀体柱512的内径相等，第二柱体702的直径小于第一柱体701的直径，使第二柱体702与阀体柱512之间留有空间，用于设置稳定组件；所述第一柱体701的一端还开设有第一固定槽703，用于卡住阀板8；所述第二柱体702的一端与限位盘1固定连接，以实现限位盘1旋转时能够带动上转轴7转动。

具体的，如图1和图2所示，所述稳定组件包含：隔热衬套6、多组蝶形弹簧3、球面垫圈4和轴套2，从与第一柱体701固定连接的一端依次套设在第二柱体702上；所述隔热衬套6可以有效防止高温尾气对隔热衬套6上方安装的其余稳定组件的部件造成损伤；多组所述蝶形弹簧3成对使用，且每两片碟形弹簧3方向相反设置，形成对合组合；所述球面垫圈4与碟形弹簧3接触的一面为平面，与轴套2接触的一面为球面，所述球面垫圈4的平面与碟形弹簧3接触后压缩碟形弹簧3，使碟形弹簧3发生形变提供轴向力；所述轴套2与球面垫圈4的球面相接触的面为锥面，球面垫圈4受到碟形弹簧3施加的轴向力挤压轴套2，球面垫圈4与轴套2相互作用为上转轴7提供径向支撑和轴向支撑，使其保持稳定。

进一步地，所述轴套2的外侧壁与阀体柱512的内侧壁之间通常以焊接固定连接；在稳定组件的轴向尺寸控制良好的情况下，轴套2可以通过过盈配合与阀体柱512固定连接。更进一步地，所述轴套2在完全固定前可以根据需求调整高度，当轴套2套设在上转轴7之后，可沿第二柱体702移动，通过调整轴套2的高度，调节碟形弹簧3的压缩量，从而获得不同大小的轴向力；当本发明的排气阀门应用于大排量发动机时，由于大排量发动机的尾气量大、冲击力强，此时可以增加碟形弹簧3的压缩量，以提高轴向力，进而提高轴系的稳定性；当本发明的排气阀门应用于小排量发动机时，由于小排量发动机的尾气冲击力相对较小，此时可以减小碟形弹簧3的压缩量，以降低轴向力，进而延长阀门的使用寿命。

具体的，如图1所示，所述下转轴组件包含：下转轴9和旋转球10；所述阀体环511内侧还开设有第一凹槽505，用于放置所述下转轴9；所述下转轴9一端开设有第二固定槽901，用于卡住阀板8；所述下转轴9上与第二固定槽901相对的一端开设有第一卡槽902，其形状与旋转球10相匹配；所述第一凹槽505的底部还开设有第二凹槽506，其形状为锥形或球形(本实施例为球形)，用于放置所述旋转球10；通过上转轴7上的第一固定槽703和下转轴9上的第二固定槽901，阀板8固定于阀体环511内；所述旋转球10限制在第一卡槽902和第二凹槽506形成的空间内，多组碟形弹簧3通过阀板8向下传递轴向力，旋转球10对下转轴9向上提供支持力，轴向力与支持力相互作用对下转轴9进行固定，即下转轴9不会向轴向和径向窜动。

进一步地，如图3和图4所示，所述阀体环511内侧还固定设置有两个凸起的挡块502，两个所述挡块502以阀体环511的圆心为对称中心分别对称设置在阀板8的两侧；并且当阀板8关闭时，每个所述挡块502均与阀板8相接触；其中，每个所述挡块502的截面形状是与阀体环511相匹配的半圆弧，也就是说，两个挡块502形成的截面圆与阀体环511的内径截面圆相等，其目的是在阀板8关闭时，挡块502可以堵住阀体环511和阀板8之间的缝隙，阻止气流从缝隙中穿过；；当阀门关闭时，挡块502与阀板8接触进行限位并挡住阀板8与阀体环511之间的缝隙，一方面防止阀板8过度旋转，另一方面阀板8和挡块502共同作用对通过进/排气管的气流进行阻挡。

具体的，如图5所示，所述限位机构还包括限位块503，其固定设置在所述阀体柱512与限位盘1连接的外侧壁上；所述限位盘1的侧壁开设有第二卡槽101，所述限位块503位于第二卡槽101内；当阀板8打开至所需角度时，限位盘1被限位块503阻挡，以实现阀板8打开角度的固定；其中，根据用户的需求和阀门驱动器的连接方式不同，所述第二卡槽101开口对应的圆心角度为0°到90°，也就是说，限位盘1可以控制阀板8在0°到90°之间旋转。

具体的，为提高阀门耐受高温尾气的能力，所述隔热衬套6由陶瓷或石墨等耐高温材料制成，可以长时间在650℃的尾气中工作，且陶瓷材料硬度高、耐磨损材料制成，石墨材料有自润滑的作用，可以进一步提高阀门的使用寿命。

具体的，轴系组件的稳定主要依靠碟形弹簧3提供的压缩力，所述碟形弹簧3由耐高温镍基合金或者其他耐高温不锈钢制成，可以在650℃的高温下，不发生严重的压缩力损失，保证使阀门可以在高温尾气的冲击下，保持轴系的稳定。

进一步的，所述旋转球10由陶瓷或石墨等耐高温、耐磨损材料制成，且由于形状为球体，可以很方便的打磨光亮，提高表面粗糙度，进一步提高耐磨、耐冲击性能。

更进一步的，阀体组件由铸造不锈钢(本实施例使用的是304不锈钢)一体化铸造而成，即阀体环511、阀体柱512、定位圆环501、支撑架504一体化铸造形成，加工成本相对较低，且304不锈钢可以在高温下长时间的保持耐腐蚀特性，焊接性能良好，可以保证阀门稳固地安装于排气管上。

综上所述，与现有车用进排气阀门相比，本发明所提供的车用耐高温进排气阀门具有结构紧凑、结构稳定性高、使用寿命长、噪音小等优势。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种车用耐高温进排气阀门，其特征在于，包括：

阀体组件，其包含的阀体环(511)的开口两侧用于固定连接进/排气管，且阀体环(511)侧壁设置开孔固定连接有阀体柱(512)；

上转轴(7)，设置于阀体柱(512)内；

下轴系组件，其设置在阀体环(511)内侧；所述上转轴(7)与下轴系组件对称设置于阀体环(511)圆心的两侧；

稳定组件，其套设在上转轴(7)上，用于提供轴向支撑和径向支撑，使上转轴(7)保持稳定；

阀板(8)，其形状大小与阀体环(511)相匹配，并由上转轴(7)和下轴系组件固定在阀体环(511)内；

限位机构，其包含的限位盘(1)嵌套设置在阀体柱(512)的一端，可绕阀体柱(512)旋转；所述限位盘(1)的一端与上转轴(7)固定连接，另一端固定连接有阀门驱动器；

其中，阀门驱动器驱动限位盘(1)旋转，限位盘(1)带动上转轴(7)转动，进而带动阀板(8)和下轴系组件转动，以实现阀门的打开或关闭。

2.如权利要求1所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，所述阀体组件还包括：

两个定位圆环(501)，其圆环尺寸与所述阀体环(511)的内径相匹配，且对称设置于阀体环(511)的开口两侧，以实现两端进/排气管的固定连接；

支撑架(504)，其固定套设于阀体柱(512)的外侧，用于支撑阀门驱动器。

3.如权利要求1所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，所述上转轴(7)由第一柱体(701)和第二柱体(702)共轴一体化成型设计；其中，第一柱体(701)的直径与阀体柱(512)的内径相等，第二柱体(702)的直径小于第一柱体(701)的直径，使第二柱体(702)与阀体柱(512)之间留有空间，用于设置稳定组件；所述第二柱体(702)的一端与限位盘(1)固定连接，限位盘(1)旋转带动上转轴(7)转动。

4.如权利要求3所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，所述稳定组件包含：

隔热衬套(6)、多组蝶形弹簧(3)、球面垫圈(4)和轴套(2)，从与第一柱体(701)固定连接的一端依次套设在第二柱体(702)上；

所述隔热衬套(6)可以有效防止高温尾气对稳定组件造成损伤；

多组所述蝶形弹簧(3)成对使用，且每两片碟形弹簧(3)方向相反设置，形成对合组合结构；

所述球面垫圈(4)与碟形弹簧(3)接触的一面为平面，与轴套(2)接触的一面为球面，所述球面垫圈(4)的平面与碟形弹簧(3)接触后压缩碟形弹簧(3)，使碟形弹簧(3)发生形变提供轴向力；

所述轴套(2)与球面垫圈(4)的球面相接触的面为锥面，球面垫圈(4)受到碟形弹簧(3)施加的轴向力挤压轴套(2)，球面垫圈(4)与轴套(2)相互作用为上转轴(7)提供径向支撑和轴向支撑，使上转轴(7)保持稳定。

5.如权利要求5所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，所述轴套(2)与阀体柱(512)之间通过焊接或过盈配合固定连接；所述轴套(2)在固定连接前可以根据需求调整高度，当轴套(2)套设在上转轴(7)之后，可沿第二柱体(702)移动，通过调整轴套(2)的高度，调节碟形弹簧(3)的压缩量，以获得不同大小的轴向力。

6.如权利要求4所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，所述下转轴组件包含：下转轴(9)和旋转球(10)；所述阀体环(511)内侧还开设有第一凹槽(505)，用于放置下转轴(9)；

所述第一柱体(701)和下转轴(9)上分别开设有第一固定槽(703)和第二固定槽(901)，用于卡住阀板(8)，使阀板(8)固定于阀体环(511)内；

所述下转轴(9)上与第二固定槽(901)相对的一端还开设有第一卡槽(902)，其形状与旋转球(10)相匹配；

所述第一凹槽(505)的底部还开设有第二凹槽(506)，其形状为锥形或球形，用于放置所述旋转球(10)；

所述旋转球(10)限制在第一卡槽(902)和第二凹槽(506)形成的空间内，多组碟形弹簧(3)通过阀板(8)向下传递轴向力，旋转球(10)对下转轴(9)向上提供支持力，轴向力与支持力相互作用对下转轴(9)进行固定。

7.如权利要求1所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，所述阀体环(511)内侧还固定设置有两个凸起的挡块(502)，两个所述挡块(502)以阀体环(511)的圆心为对称中心分别对称设置在阀板(8)的两侧；并且当阀板(8)关闭时，每个所述挡块(502)均与阀板(8)相接触；其中，每个所述挡块(502)的截面形状是与阀体环(511)相匹配的半圆弧，用于堵住阀体环(511)和阀板(8)之间的缝隙；当阀门关闭时，挡块(502)与阀板(8)接触进行限位，防止阀板(8)过度旋转，并对通过进/排气管的气流进行阻挡。

8.如权利要求3所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，

所述限位机构还包括限位块(503)，其固定设置在所述阀体柱(512)与限位盘(1)连接的外侧壁上；

所述限位盘(1)的侧壁开设有第二卡槽(101)，所述限位块(503)位于第二卡槽(101)内；当阀板(8)打开至所需角度时，限位盘(1)被限位块(503)阻挡，使阀板(8)打开角度的固定；

其中，所述第二卡槽(101)开口对应的圆心角度为0°到90°，所述限位盘(1)可以控制阀板(8)在0°到90°之间旋转。

9.如权利要求5所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，

所述隔热衬套(6)由陶瓷或石墨等耐高温材料制成；

所述碟形弹簧(3)由耐高温镍基合金或者其他耐高温不锈钢制成；

所述旋转球(10)由陶瓷或石墨等耐高温、耐磨损材料制成。

10.如权利要求2所述的车用耐高温进排气阀门，其特征在于，所述阀体环(511)、阀体柱(512)、定位圆环(501)、支撑架(504)由铸造不锈钢一体化铸造形成。

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