带有返回阀的致动器的制造方法
【专利说明】带有返回阀的致动器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年12月11日提交的美国临时申请号61/914，639的权益。
技术领域
[0003]本披露总体上涉及的领域包括致动器。
[0004]背景
[0005]在车辆中可以使用致动器组件。
[0006]说明性变体的概述
[0007]多个变体可以包括一种产品，该产品可以包括一个致动器，该致动器包括用于将一个阀从第一位置移动到第二位置的一个旋转部分、以及用于使该阀返回至该第一位置的一个偏置弹簧。
[0008]本发明的其他说明性变体将从以下提供的详细说明中变得清楚。应理解，虽然该详细说明和这些具体实例披露了本发明范围内的多个变体，但它们是旨在用于说明目的而并非旨在限制本发明的范围。
[0009]附图的简要说明
[0010]图1展示了可以用于多个变体中的一种发动机换气系统。
[0011]图2展示了根据多个变体的一种致动器与提升阀组件。
[0012]图3A是图2中所示的致动器与提升阀组件的侧视图。
[0013]图3B是沿图3A的线D-D截取的截面视图。
[0014]图4是根据多个变体的一种致动器与阀组件的局部截面视图。
[0015]图5是根据多个变体的一种致动器与阀组件的透视图，其中移除了多个部分。
[0016]图6是根据多个变体的一种致动器与阀组件的透视图，其中移除了多个部分。
[0017]图7是根据多个变体的一种致动器与阀组件的透视图。
[0018]图8A是根据多个变体的一种致动器与阀组件的侧视图，其中移除了多个部分。
[0019]图8B是沿图8A的线B-B截取的截面视图。
[0020]图9A是根据多个变体的一种致动器与阀组件的局部截面视图。
[0021]图9B是根据多个变体的一种致动器与阀组件的局部截面视图。
[0022]图10是根据多个变体的一种间隔件的放大的透视图。
[0023]图11是根据多个变体的一种致动器与阀组件的透视图，其中移除了多个部分。
[0024]图12是根据多个变体的一种致动器与阀组件的局部截面视图。
[0025]图13是根据多个变体的一种致动器与阀组件的透视图，其中移除了多个部分。
[0026]图14是根据多个变体的一种致动器与阀组件的透视图，其中移除了多个部分。
[0027]图15是根据多个变体的一种致动器与阀组件的局部截面视图。
[0028]图16是根据多个变体的一种致动器与提升阀组件的局部透视图，其中移除了多个部分。
[0029]图17展示了根据多个变体的一种凸轮齿轮。
[0030]图18是根据多个变体的一种致动器与提升阀组件的局部透视图，其中移除了多个部分。
[0031]图19展示了根据多个变体的一种凸轮齿轮。
[0032]图20示出了直流电动机致动的提升阀组件200A的未供电状态。
[0033]图21示出了根据多个变体的直流电动机致动的提升阀组件，其中提升阀处于全开位置。
[0034]图22示出了一个直流电动机致动的提升阀组件，处于关闭该阀的若干个渐进阶段之一。
[0035]图23示出了一个直流电动机致动的提升阀组件，处于关闭该阀的若干个渐进阶段之一。
[0036]图24示出了一个直流电动机致动的提升阀组件，处于关闭该阀的若干个渐进阶段之一。
[0037]图25是根据另一个变体的一种致动器与阀组件的透视图，其中移除了多个部分。
[0038]图26是根据另一个变体的一种致动器与阀组件的局部截面视图。
[0039]从详细说明以及附图中将更全面地理解本发明范围内的变体的选定实例，在附图中:
[0040]说明性变体的详细说明
[0041]以下对这些变体的说明在本质上仅仅是说明性的并且绝非旨在对本发明的范围、其应用或用途进行限制。
[0042]对车辆排放物进行控制以及满足燃料经济性标准是大多数国家的强制性要求。氮氧化物(NOx)以及颗粒物是必须得到控制的发动机排气排放物的两种成分。
[0043]NOx的形成将在较高的发动机燃烧温度下发生，并且颗粒将在较低的燃烧温度下形成。已经开发出来了一种用于控制燃烧温度并且控制NOx和颗粒排放物的系统，该系统称为排气再循环(EGR)系统。图1示出了一个典型系统的示意图。排气中的一部分被再循环回进气歧管，在这里它将与进来的空气和燃料相组合。混合物的这部分排气并不支持燃烧并且在这种混合物在汽缸中被压缩和点燃时，这种惰性的排气将会控制燃烧温度并且限制排气中NOx和颗粒物的形成。
[0044]参见图1，发动机I具有一个进气歧管2和一个排气歧管3。这种EGR系统包括一个排气再循环(EGR)阀4，这个排气再循环阀控制排气到进气歧管2的流动。一个EGR冷却器5被用来降低排气的温度。管道6、7、8、9和10提供了在排气歧管3、EGR冷却器5、EGR阀4、以及进气歧管2之间的相互连接。所示系统采用了一种电控制的EGR阀。一个电子控制单元(ECU) 11将提供一个对打开/关闭该EGR阀进行控制的信号。随着EGR阀的打开和关闭，将增加或者减少排气到该进气歧管的流动速度。同样典型的是用一个节流阀12来控制进入进气歧管的气流。
[0045]所要求的EGR流速取决于几个因素，这些因素包括发动机的排量以及在排气与进气系统之间的压力差。
[0046]参见图1，这种系统将用以下方式来操作。ECU 11被编程为具有发动机工作情况与对每一情况所希望的EGR流动的一个映射图。EGR阀4具有一个位置传感器，该位置传感器被连接到ECU 11上并且它将提供与阀位以及通过该阀的流动相关的一个输出信号。所希望的流动被转换成一个位置传感器输出信号和一个致动器控制信号。这个控制信号被应用到EGR阀4的致动器上，从而致使该阀从阀座移动离开并且允许排气从排气歧管3流动到进气歧管2。这个位置传感器及其输出信号是用于该EGR阀的一个闭环控制系统的一部分。这个位置传感器会将反馈提供给ECU，这种反馈将指示出它是否已经实现了所希望的位置和相关的流量。该ECU会对致动器控制信号进行调整以达到或者保持这种希望的阀位。再循环的排气会与进来的空气混合并且被进气歧管分配给发动机汽缸。这种排气、空气以及燃料的混合物将确定燃烧温度并且控制NOx和颗粒物的水平。
[0047]通过使用EGR系统还可以改善燃料经济性。当EGR打开时，可以降低进气歧管以及排气中的真空或压力。真空或压力的降低将减少发动机的泵动损失、以及发动机所使用的燃料的量。
[0048]可以用多种电致动器(如线性螺线管、直流电动机、转矩电动机、和步进电动机)来致动这种EGR阀。阀位感测也可以是通过如对步进电动机的步进进行计数或者通过对气动地控制的EGR阀的真空度进行调节这样的替代方法来实现的。
[0049]像节流式、提升式或者阀瓣式的多种阀类型可以被用于控制排气的流动。
[0050]致动器与阀的类型可以部分地由发动机以及用于排放物控制的EGR系统的类型或者燃料经济性来决定。例如，来自柴油发动机的排气可能包含大量残余物，该残余物可以形成可能对于打开该阀产生阻力的粘性漆状物质。可能需要超过300N的较高力致动器来打开这个阀。已经对这些EGR阀应用采用了带有多级驱动的直流电动机致动器。
[0051]在另一个实例中，来自汽油发动机的排气可能包含较低程度的残余物，这部分地是由于排气温度较高以及在燃烧过程中存在化学反应。对于这些发动机而言，该致动器的操作力可以明显更小。已经将线性螺线管致动器用于这些EGR阀应用并且它们的典型的操作力在打开与闭合的阀之间的范围是从20N到2N。
[0052]较近期的发动机发展，例如⑶I发动机(汽油直接喷射)已使用了“冷却的EGR”。对排气的更快冷却可能增大排气残余物的水平，这可能阻碍EGR阀的移动并且提高对致动器力的要求。虽然对于这些汽油发动机而言残余物的水平更高，但这可能不像来自柴油发动机的残余物那样严重并且致动器力的要求可能较低。
[0053]可以针对EGR应用使用若干类型的阀。例如:提升型、平板型、或者节流型阀就能够提供这些功能。这些阀可以是由几种不同类型的致动器来致动的，例如:真空/压力马达、直流电动机、转矩电动机、步进电动机、或者线性螺线管类型的多种致动器就能够致动这种阀。
[0054]图2示出了一种典型的直流电动机致动的提升阀组件100。该阀组件具有一个整体式的致动器与阀壳体101。壳体101可以由铝、铸铁或其他适当的材料制成。壳体101具有用于接收一种流体的一个入口 102以及用于输送这种流体的一个出口 103。参见图3A、以及图3B的截面视图，一个阀座104被布置在阀壳体101内并且通过压凹接合、铸造在位、或其他适当的方式被固定。一个可移动的提升阀105是与阀座104同轴的，用于控制穿过该阀组件的流体流动。
[0055]提升阀105可以是全闭的并且就坐于阀座104上、并且实质性地阻挡了入口 102与出口 103之间的流动。提升阀105可以背离阀座104轴向地移动到一个全开位置，在该全开位置中在入口 102与出口 103之间出现最大流动。提升阀105还可以背离阀座104轴向地移动到该全闭位置与全开位置之间的多个中间位置，以便将流体流速控制在小于最大流体流速的多个值。
[0056]一个阀杆106位于该壳体内并且是与提升阀105和阀座104同轴的。阀杆106具有连接至提升阀105的一个中央位置上的第一端107。提升阀105可以通过焊接、铆接、压凹接合或其他适当的方式被附接至阀杆106上