一种带有防卡顿的EGR阀杆结构的制作方法

一种带有防卡顿的egr阀杆结构
技术领域
1.本实用新型涉及一种带有防卡顿的egr阀杆结构，是一种汽油发动机的环保设施的机械结构，是一种用于汽车发动机废气再循环egr阀的结构。

背景技术：

2.废气再循环系统的作用就是将发动机产生的废气的一部分再送回气缸，由于再循环废气具有惰性，不参加化学反应，使进入缸内的混合气被稀释，氧气浓度降低，从而也使可燃混合气的发热量降低，另外由于废气中co2及水蒸汽的热容量较大，增大了混合气的比热容，降低了缸内的高峰温度。这两者都使发动机机燃烧过程的着火延迟期增加，燃烧速率变慢，缸内最高燃烧温度下降，从而破坏了no
x
生成所需高温富氧的条件，使发动机的no
x
排放降低。
3.egr阀是安装在egr系统中用来控制流量的一种机电一体化装置。由于发动机工作在不同工况下，需要有不同的egr率，也就是废气量不同，所以需要控制egr的流量，这项工作是由egr阀来完成的，egr阀在系统故障时具有自复位功能。因egr运转不畅或卡滞，会造成发动机运转不良，极端情况下车辆会在低速行驶中熄火，发生交通事故。
4.目前的汽油机egr蝶阀流道部分的材质为铝合金或铸铁，因废气本身具有酸碱性对流道材料产生腐蚀，以及egr废气在低温条件下冷凝成腐蚀性液体，易腐蚀阀体并产生结晶体堆在阀口位置，或者结晶体钻入阀杆上下导向位置，以及废气结焦积碳问题引起egr阀运转不畅。市场上的egr阀阀杆支撑结构一端为滚动轴承，一端为滑动轴承结构，因滑动轴承与阀杆间隙较大且滑动轴承靠近阀口位置没有密封装置，阀体腐蚀结晶体，废气结焦积碳及其它杂质进入滑动轴承的间隙处，引起egr阀运转不畅。

技术实现要素：

5.为了克服现有技术的问题，本实用新型提出了一种带有防卡顿的egr阀杆结构。所述的连接结构采用阀体内镶嵌钢套，以及双含油滚动轴承结构，阀杆与钢套之间设有密封刮积碳结构，解决了阀体内部腐蚀和阀杆积碳问题。
6.本实用新型的目的是这样实现的：一种带有防卡顿的egr阀杆结构，包括：阀体，所述的阀体顶部设有阀盖侧面设有电机，阀体和阀盖之间设有密封条；所述的阀盖上设有角度传感器和相应的控制阀瓣开闭角度的电子元件；所述的阀体中心部位设置带有废气流道的钢套，所述钢套的两端为废气的进、出口，所述钢套的中心设有与废气流道垂直的阀杆，所述的阀杆顶端与扇形齿轮固定连接，所述的扇形齿轮与双联齿轮啮合连接，所述的双联齿轮与安装在电机轴上的电机齿轮啮合连接；所述的扇形齿轮上固定有检测扇形齿轮旋转角度的磁铁以及复位用的扭簧，所述的阀体上设有密封和支撑所述阀杆的上、下含油滚动轴承，在上含油滚动轴承处，所述阀杆外径与阀体内嵌钢套孔处间隙配合，并形成阀杆与钢套有一段紧密配合，一段松弛配合的密封及刮积碳设施。
7.进一步的，所述的阀体是铸铁或铸铝，钢套为耐高温、耐腐蚀钢材。
8.进一步的，所述的上、下含油滚动轴承外径与阀体过盈配合连接。
9.进一步的，所述的阀杆顶端与扇形齿轮连接处设有滚花。
10.进一步的，所述的电机和阀体之间设有波型弹簧。
11.本实用新型的优点和有益效果是：本实用新型采用内嵌钢套结构，保证阀体内腔流道无铝合金或铸铁材质裸露，内部流道与废气接触部位全部为耐腐蚀材质，规避阀体锈蚀引起卡滞问题；采用带有密封功能的双滚动轴承结构，具有精度高、阻力小、噪音低、密封结构尺寸小、密封效果好，可防止废气颗粒及积碳进入轴孔引起卡滞问题。阀杆和钢套之间设置的刮积碳结构，解决了阀杆与轴承之间的积碳，消除了阀杆运转卡顿的问题。阀杆与扇形齿轮采用注塑一体工艺，此种工艺结构紧凑，在连接处阀杆表面做滚花处理，增强齿轮与阀杆连接的牢固性。阀盖与阀体通过密封圈密封，不设置泄流孔，避免外部腐蚀性气体进入减速结构腔体腐蚀内部零件。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
13.图1是本实用新型实施例一所述结构的示意图；
14.图2是本实用新型实施例一所述密封及刮积碳结构的示意图，是图1中a点的放大图。
具体实施方式
15.实施例一：
16.本实施例是一种带有防卡顿的egr阀杆结构，如图1所示。本实施例包括：阀体1，所述的阀体顶部设有阀盖2，侧面设有电机3，阀体和阀盖之间设有密封条101。所述的阀盖上设有角度传感器201和相应的控制阀瓣4开闭角度的电子元件5；所述的阀体中心部位设置带有废气流道的钢套6，所述钢套的两端为废气的进、出口（图1中钢套的轴向垂直于纸面，因此，废气进、出口重合），所述钢套的中心设有与废气流道垂直的阀杆7，所述阀杆与阀瓣固定连接；所述的阀杆顶端与扇形齿轮8固定连接，所述的扇形齿轮与双联齿轮9啮合连接，所述的双联齿轮与安装在电机轴上的电机齿轮10啮合连接；所述的扇形齿轮上固定有检测扇形齿轮旋转角度的磁铁801以及复位用的扭簧11。所述的阀体上设有密封和支撑所述阀杆的上、下含油滚动轴承12、13，在上含油滚动轴承处，所述阀杆外径与阀体内嵌钢套孔处间隙配合，并形成阀杆与钢套有一段紧密配合701，一段松弛配合702的密封及刮积碳设施，如图2所示。
17.egr阀的工作过程是：阀体及钢套的废气流道用于将发动机岐管排出的废气引入废气再循环通道，以获得较高的egr率。用阀瓣开闭控制废气进入再循环通道的量，阀瓣由电机控制：电机上的电机齿轮与双联齿轮的大齿轮啮合，双联齿轮上的小齿轮与扇形齿轮啮合，将电机动力传递到扇形齿轮上，扇形齿轮带动阀杆一起转动，阀杆带动阀瓣转动，通过控制阀瓣开启角度调节通道的大小来调节废气流量。扇形齿轮带动磁铁同时转动，传感器通过切割磁铁的磁力线将电信号通过pwm传递给h桥后再传给ecu，实现对ecu的信号输入。
18.本实施例所述的阀体是本实施例所述结构的主体，阀体对阀杆予以支撑，阀体上
嵌入钢套，钢套上设有废气流道。阀体通过相应的结合设施（例如法兰等设施）与发动机的排气歧管和egr冷却器管道连接。
19.废气流道设置在钢套中间的通孔中，而钢套镶嵌在铸铝或铸铁的阀体中。制造时钢套内嵌到阀体模具内，与阀体一体铸造成型，为防止钢套与阀体发生松动，在压铸前对钢套外表面做开槽铣扁或滚花等防滑处理。钢套中间的通孔（废气流道）中设有能够旋转开闭的阀瓣。阀瓣和钢套之间形成端面密封结构，实现egr阀启闭。阀体为铝合金或铸铁结构，钢套为耐高温、耐腐蚀材质。内嵌钢套结构保证无铝合金或铸铁材质裸露在废气流道中，使废气流道内部与废气接触部位全部为耐腐蚀材质，规避阀体锈蚀引起卡滞问题。
20.阀盖通过密封圈与阀体形成密封，不设置泄流孔，避免外部腐蚀性气体进入减速结构腔体腐蚀内部零件。阀盖设有电子控制设施，通过内嵌的端子传递电信号，对阀瓣的开度进行控制。
21.阀杆是带动阀瓣开闭的设施，阀杆设置在钢套的中线部位，径向穿过钢套，并与钢套的中线轴线垂直，也就是垂直于废气流道。
22.阀杆的动作是由驱动元件形成的。驱动元件包括电机以及电机齿轮、双联齿轮、扇形齿轮。电机与电机齿轮过盈连接，双联齿轮与电机齿轮啮合，双联齿轮与扇形齿轮啮合，而扇形齿轮与阀杆固定连接，并带动阀杆转动，进而带动阀瓣做旋转开闭运动。
23.阀杆与扇形齿轮一体注塑成型，为使阀杆与扇形齿轮良好结合，可以在将阀杆与扇形齿轮结合的位置设置锪平或滚花等设施。阀杆与扇形齿轮注塑一体的工艺结构紧凑，增强齿轮与阀杆连接的牢固性。
24.所述的阀杆可以使用含油滚动轴承支撑。阀体上下两端各设置1个含油滚动轴承，滚动轴承外径与阀体轴承孔过盈压装。本实施例所述的含油轴承可以是滚动轴承，含油滚动轴承的滚动体之间设有耐高温油脂，利用在高温下还能保持粘滞不化的特性起到密封的作用，防止废气从阀杆与钢套之间的缝隙泄露，特别是阻止废气向阀盖中的驱动元件方向的泄漏，避免对传动腔内其它构件产生腐蚀，并减少阀杆上产生的积碳，以避免增加阀杆旋转阻力。
25.阀杆外径与钢套孔处间隙配合，形成密封及刮积碳设施。阀杆与钢套配合处轴向尺寸较短（图2中701段）的一段为紧密配合段，这一段轴孔配合间隙较小，密封性较好，向下继续延伸一段较为松弛的配合（图2中702段），该段阀杆与钢套孔之间的间隙稍微大一点。利用稍小的一段间隙以及阀杆的回转运动使在阀杆将要形成的积碳被阀杆的旋转运动所克服，产生刮取并阻止积碳形成的作用。此结构既起到密封及刮积碳效果，也避免载荷直接冲击密封结构，加强轴承密封效果延长密封使用寿命。带有密封结构的含油滚动轴承结构尺寸小、密封效果好，可防止废气颗粒及积碳进入轴孔引起卡滞问题。
26.阀瓣侧面与端面形成一定的角度，端面在这个角度下投影形状为圆形，阀瓣端面紧贴阀体钢套内腔表面实现阀口密封，此密封为面密封，密封效果良好。
27.复位扭簧的作用是：用于保证egr阀无驱动力条件下（断电的情况下），阀瓣复位到初始状态。
28.由于阀杆和阀瓣是运动件，并且阀瓣受到废气的冲击（废气是发动机排出的，带有脉动冲击），阀杆和阀瓣的采用十分可靠的镶嵌连接，即：在阀杆上沿轴向开出一个长方形的孔，孔的大小与阀瓣穿过中心轴线的横截面形状相配合，使阀瓣能够插入长方形孔中，相
当于阀瓣嵌入到阀杆中。由于阀瓣需要精确的定位，因此不能采用将嵌入阀杆中的阀瓣直接与阀杆焊接的方式，以避免由于焊接产生的阀瓣变形影响阀瓣与钢套的开闭结合面。因此，阀杆和阀瓣之间采用螺钉紧固的方式，然而，螺钉紧固也可能产生螺钉松动，为此，本实施例采用在穿过阀杆和阀瓣的螺钉尾部与阀杆点焊，形成稳定结合，防止螺钉松动。一个螺钉的点焊点可以设置一个、两个，或更多的，通常相差180度的两个点焊点即可。
29.阀体的一侧为电机组件，包括电机、电机齿轮、电机法兰等，以及控制电机旋转的芯片以及相应的电子元件和安装在阀盖中的角位移传感器，电机下端设置有防震动设置。防震动设施可以是波型弹簧或软垫等，防止电机转子在发动机震动工况下轴向位移。
30.阀的安装过程是：阀体以及镶嵌或铸造在阀体阀口位置处的钢套，钢套上设置废气流道及支撑阀杆的轴承孔，阀体及钢套轴承孔在流道上下侧各设置1个滚动轴承，轴承外径与阀体轴承孔过盈配合，压装到位，下端轴承设置不锈钢堵头密封。安装扭转弹簧时，将扭转弹簧一端扭臂安装在阀体上，另一端扭臂安装在扇形齿轮限位处。扇形齿轮注塑到阀杆端部，将阀杆穿过两个含油滚动轴承内孔后，旋转一定的角度，对弹簧施加一定的预紧力，接着将阀瓣插入到阀杆的长方向孔内，通过螺钉将阀瓣和阀杆连接固定，之后点焊螺钉做防松处理。将双联齿轮轴压装到阀体上。将波形弹簧垫放置在阀体电机腔底部，接着将带有电机法兰和电机齿轮的电机组件安装到阀体电机止口处，通过螺钉固定。安装双联齿轮到双联齿轮轴上。将芯片组件通过热熔方式固定到上盖上。将密封圈放到上盖密封槽内，通过螺钉将上盖组件与阀体组件连接固定。
31.实施例二：
32.本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于阀体和钢套的细化。本实施例所述的阀体是铸铁或铸铝，钢套为耐高温、耐腐蚀钢材。
33.铸铁和铸铝的抗高温和耐腐蚀性能较差，但铸造工艺性良好，适合铸造各种复杂形状，本实施例将其作为铸造主体，在铸造前将预先加工好的钢套放在制造模具中，使铸造成型后的阀体与钢套紧密结合在一起，形成既具有复杂形状又能够耐高温抗腐蚀的阀体部件。
34.实施例三：
35.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于含油滚动轴承的细化。本实施例所述的上、下含油滚动轴承外径与阀体过盈配合连接。
36.本实施例所述的含油滚动轴承是一种冲压外圈滚针含油密封轴承，内部带有耐高温油脂，能够不断的对滚动体和外环及其阀杆进行润滑，同时还有密封效果，阻止废气向阀盖中泄漏，防止对阀盖腔内其它构件产生腐蚀，并降低阀杆上产生积碳，影响阀的正常工作。
37.实施例四：
38.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于阀杆的细化。本实施例所述的阀杆顶端与扇形齿轮连接处设有滚花。
39.阀杆与扇形齿轮采用注塑一体工艺，阀杆在与扇形齿轮的连接处表面做滚花处理，使阀杆与扇形齿轮的连接更加牢固。
40.实施例五：
41.本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于电机的细化。本实施例所述的
电机和阀体之间设有波型弹簧。
42.电机是通过法兰与阀体连接的，也就是说电机的质心与安装面之间存在一定的距离，这一距离会在电机工作中产生一定的震动，因此本实施例在电机仓（电机仓是设置在阀体一侧容纳电机的位置）的底部设置防震的垫，减少电机的震动。
43.最后应说明的是，以上仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案（比如阀体的整体结构形式、阀瓣的形式和阀杆的形式等）进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种带有防卡顿的egr阀杆结构，包括：阀体，所述的阀体顶部设有阀盖，侧面设有电机，阀体和阀盖之间设有密封条；所述的阀盖上设有角度传感器和相应的控制阀瓣开闭角度的电子元件；所述的阀体中心部位设置带有废气流道的钢套，所述钢套的两端为废气的进、出口，所述钢套的中心设有与废气流道垂直的阀杆，所述阀杆与阀瓣固定连接；所述的阀杆顶端与扇形齿轮固定连接，所述的扇形齿轮与双联齿轮啮合连接，所述的双联齿轮与安装在电机轴上的电机齿轮啮合连接；所述的扇形齿轮上固定有检测扇形齿轮旋转角度的磁铁以及复位用的扭簧，其特征在于，所述的阀体上设有密封和支撑所述阀杆的上、下含油滚动轴承，在上含油滚动轴承处，所述阀杆外径与阀体内嵌钢套孔处间隙配合，并形成阀杆与钢套有一段紧密间隙配合，一段松弛间隙配合的密封及刮积碳设施。2.根据权利要求1所述的egr阀杆结构，其特征在于，所述的阀体是铸铁或铸铝，钢套为耐高温、耐腐蚀钢材。3.根据权利要求2所述的egr阀杆结构，其特征在于，所述的上、下含油滚动轴承外径与阀体过盈配合连接。4.根据权利要求3所述的egr阀杆结构，其特征在于，所述的阀杆顶端与扇形齿轮连接处设有滚花。5.根据权利要求4所述的egr阀杆结构，其特征在于，所述的电机和阀体之间设有波型弹簧。

技术总结

本实用新型涉及一种带有防卡顿的EGR阀杆结构，包括：阀体、阀盖；阀体中心部位设置带有废气流道的钢套，钢套的中心设有与废气流道垂直的阀杆，阀体上设有密封和支撑所述阀杆的上、下含油滚动轴承，在上含油滚动轴承处，阀杆外径与阀体内嵌钢套孔处间隙配合，并形成阀杆与钢套有一段紧密配合，一段松弛配合的密封及刮积碳设施。本实用新型采用阀杆和钢套之间设置的刮积碳结构，解决了阀杆与轴承之间的积碳，消除了阀杆运转卡顿的问题。阀杆与扇形齿轮采用注塑一体工艺，此种工艺结构紧凑，在连接处阀杆表面做滚花处理，增强齿轮与阀杆连接的牢固性。阀盖与阀体通过密封圈密封，不设置泄流孔，避免外部腐蚀性气体进入减速结构腔体腐蚀内部零件。腐蚀内部零件。腐蚀内部零件。