帶有返回閥的致動器的制造方法
【專利說明】帶有返回閥的致動器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年12月11日提交的美國臨時(shí)申請?zhí)?1/914，639的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本披露總體上涉及的領(lǐng)域包括致動器。
[0004]背景
[0005]在車輛中可以使用致動器組件。
[0006]說明性變體的概述
[0007]多個(gè)變體可以包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品可以包括一個(gè)致動器，該致動器包括用于將一個(gè)閥從第一位置移動到第二位置的一個(gè)旋轉(zhuǎn)部分、以及用于使該閥返回至該第一位置的一個(gè)偏置彈簧。
[0008]本發(fā)明的其他說明性變體將從以下提供的詳細(xì)說明中變得清楚。應(yīng)理解，雖然該詳細(xì)說明和這些具體實(shí)例披露了本發(fā)明范圍內(nèi)的多個(gè)變體，但它們是旨在用于說明目的而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0009]附圖的簡要說明
[0010]圖1展示了可以用于多個(gè)變體中的一種發(fā)動機(jī)換氣系統(tǒng)。
[0011]圖2展示了根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與提升閥組件。
[0012]圖3A是圖2中所示的致動器與提升閥組件的側(cè)視圖。
[0013]圖3B是沿圖3A的線D-D截取的截面視圖。
[0014]圖4是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的局部截面視圖。
[0015]圖5是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0016]圖6是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0017]圖7是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的透視圖。
[0018]圖8A是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的側(cè)視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0019]圖8B是沿圖8A的線B-B截取的截面視圖。
[0020]圖9A是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的局部截面視圖。
[0021]圖9B是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的局部截面視圖。
[0022]圖10是根據(jù)多個(gè)變體的一種間隔件的放大的透視圖。
[0023]圖11是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0024]圖12是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的局部截面視圖。
[0025]圖13是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0026]圖14是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0027]圖15是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與閥組件的局部截面視圖。
[0028]圖16是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與提升閥組件的局部透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0029]圖17展示了根據(jù)多個(gè)變體的一種凸輪齒輪。
[0030]圖18是根據(jù)多個(gè)變體的一種致動器與提升閥組件的局部透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0031]圖19展示了根據(jù)多個(gè)變體的一種凸輪齒輪。
[0032]圖20示出了直流電動機(jī)致動的提升閥組件200A的未供電狀態(tài)。
[0033]圖21示出了根據(jù)多個(gè)變體的直流電動機(jī)致動的提升閥組件，其中提升閥處于全開位置。
[0034]圖22示出了一個(gè)直流電動機(jī)致動的提升閥組件，處于關(guān)閉該閥的若干個(gè)漸進(jìn)階段之一。
[0035]圖23示出了一個(gè)直流電動機(jī)致動的提升閥組件，處于關(guān)閉該閥的若干個(gè)漸進(jìn)階段之一。
[0036]圖24示出了一個(gè)直流電動機(jī)致動的提升閥組件，處于關(guān)閉該閥的若干個(gè)漸進(jìn)階段之一。
[0037]圖25是根據(jù)另一個(gè)變體的一種致動器與閥組件的透視圖，其中移除了多個(gè)部分。
[0038]圖26是根據(jù)另一個(gè)變體的一種致動器與閥組件的局部截面視圖。
[0039]從詳細(xì)說明以及附圖中將更全面地理解本發(fā)明范圍內(nèi)的變體的選定實(shí)例，在附圖中:
[0040]說明性變體的詳細(xì)說明
[0041]以下對這些變體的說明在本質(zhì)上僅僅是說明性的并且絕非旨在對本發(fā)明的范圍、其應(yīng)用或用途進(jìn)行限制。
[0042]對車輛排放物進(jìn)行控制以及滿足燃料經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)是大多數(shù)國家的強(qiáng)制性要求。氮氧化物(NOx)以及顆粒物是必須得到控制的發(fā)動機(jī)排氣排放物的兩種成分。
[0043]NOx的形成將在較高的發(fā)動機(jī)燃燒溫度下發(fā)生，并且顆粒將在較低的燃燒溫度下形成。已經(jīng)開發(fā)出來了一種用于控制燃燒溫度并且控制NOx和顆粒排放物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)稱為排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。圖1示出了一個(gè)典型系統(tǒng)的示意圖。排氣中的一部分被再循環(huán)回進(jìn)氣歧管，在這里它將與進(jìn)來的空氣和燃料相組合?；旌衔锏倪@部分排氣并不支持燃燒并且在這種混合物在汽缸中被壓縮和點(diǎn)燃時(shí)，這種惰性的排氣將會控制燃燒溫度并且限制排氣中NOx和顆粒物的形成。
[0044]參見圖1，發(fā)動機(jī)I具有一個(gè)進(jìn)氣歧管2和一個(gè)排氣歧管3。這種EGR系統(tǒng)包括一個(gè)排氣再循環(huán)(EGR)閥4，這個(gè)排氣再循環(huán)閥控制排氣到進(jìn)氣歧管2的流動。一個(gè)EGR冷卻器5被用來降低排氣的溫度。管道6、7、8、9和10提供了在排氣歧管3、EGR冷卻器5、EGR閥4、以及進(jìn)氣歧管2之間的相互連接。所示系統(tǒng)采用了一種電控制的EGR閥。一個(gè)電子控制單元(ECU) 11將提供一個(gè)對打開/關(guān)閉該EGR閥進(jìn)行控制的信號。隨著EGR閥的打開和關(guān)閉，將增加或者減少排氣到該進(jìn)氣歧管的流動速度。同樣典型的是用一個(gè)節(jié)流閥12來控制進(jìn)入進(jìn)氣歧管的氣流。
[0045]所要求的EGR流速取決于幾個(gè)因素，這些因素包括發(fā)動機(jī)的排量以及在排氣與進(jìn)氣系統(tǒng)之間的壓力差。
[0046]參見圖1，這種系統(tǒng)將用以下方式來操作。ECU 11被編程為具有發(fā)動機(jī)工作情況與對每一情況所希望的EGR流動的一個(gè)映射圖。EGR閥4具有一個(gè)位置傳感器，該位置傳感器被連接到ECU 11上并且它將提供與閥位以及通過該閥的流動相關(guān)的一個(gè)輸出信號。所希望的流動被轉(zhuǎn)換成一個(gè)位置傳感器輸出信號和一個(gè)致動器控制信號。這個(gè)控制信號被應(yīng)用到EGR閥4的致動器上，從而致使該閥從閥座移動離開并且允許排氣從排氣歧管3流動到進(jìn)氣歧管2。這個(gè)位置傳感器及其輸出信號是用于該EGR閥的一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)的一部分。這個(gè)位置傳感器會將反饋提供給ECU，這種反饋將指示出它是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了所希望的位置和相關(guān)的流量。該ECU會對致動器控制信號進(jìn)行調(diào)整以達(dá)到或者保持這種希望的閥位。再循環(huán)的排氣會與進(jìn)來的空氣混合并且被進(jìn)氣歧管分配給發(fā)動機(jī)汽缸。這種排氣、空氣以及燃料的混合物將確定燃燒溫度并且控制NOx和顆粒物的水平。
[0047]通過使用EGR系統(tǒng)還可以改善燃料經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)EGR打開時(shí)，可以降低進(jìn)氣歧管以及排氣中的真空或壓力。真空或壓力的降低將減少發(fā)動機(jī)的泵動損失、以及發(fā)動機(jī)所使用的燃料的量。
[0048]可以用多種電致動器(如線性螺線管、直流電動機(jī)、轉(zhuǎn)矩電動機(jī)、和步進(jìn)電動機(jī))來致動這種EGR閥。閥位感測也可以是通過如對步進(jìn)電動機(jī)的步進(jìn)進(jìn)行計(jì)數(shù)或者通過對氣動地控制的EGR閥的真空度進(jìn)行調(diào)節(jié)這樣的替代方法來實(shí)現(xiàn)的。
[0049]像節(jié)流式、提升式或者閥瓣式的多種閥類型可以被用于控制排氣的流動。
[0050]致動器與閥的類型可以部分地由發(fā)動機(jī)以及用于排放物控制的EGR系統(tǒng)的類型或者燃料經(jīng)濟(jì)性來決定。例如，來自柴油發(fā)動機(jī)的排氣可能包含大量殘余物，該殘余物可以形成可能對于打開該閥產(chǎn)生阻力的粘性漆狀物質(zhì)?？赡苄枰^300N的較高力致動器來打開這個(gè)閥。已經(jīng)對這些EGR閥應(yīng)用采用了帶有多級驅(qū)動的直流電動機(jī)致動器。
[0051]在另一個(gè)實(shí)例中，來自汽油發(fā)動機(jī)的排氣可能包含較低程度的殘余物，這部分地是由于排氣溫度較高以及在燃燒過程中存在化學(xué)反應(yīng)。對于這些發(fā)動機(jī)而言，該致動器的操作力可以明顯更小。已經(jīng)將線性螺線管致動器用于這些EGR閥應(yīng)用并且它們的典型的操作力在打開與閉合的閥之間的范圍是從20N到2N。
[0052]較近期的發(fā)動機(jī)發(fā)展，例如⑶I發(fā)動機(jī)(汽油直接噴射)已使用了“冷卻的EGR”。對排氣的更快冷卻可能增大排氣殘余物的水平，這可能阻礙EGR閥的移動并且提高對致動器力的要求。雖然對于這些汽油發(fā)動機(jī)而言殘余物的水平更高，但這可能不像來自柴油發(fā)動機(jī)的殘余物那樣嚴(yán)重并且致動器力的要求可能較低。
[0053]可以針對EGR應(yīng)用使用若干類型的閥。例如:提升型、平板型、或者節(jié)流型閥就能夠提供這些功能。這些閥可以是由幾種不同類型的致動器來致動的，例如:真空/壓力馬達(dá)、直流電動機(jī)、轉(zhuǎn)矩電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、或者線性螺線管類型的多種致動器就能夠致動這種閥。
[0054]圖2示出了一種典型的直流電動機(jī)致動的提升閥組件100。該閥組件具有一個(gè)整體式的致動器與閥殼體101。殼體101可以由鋁、鑄鐵或其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?。殼體101具有用于接收一種流體的一個(gè)入口 102以及用于輸送這種流體的一個(gè)出口 103。參見圖3A、以及圖3B的截面視圖，一個(gè)閥座104被布置在閥殼體101內(nèi)并且通過壓凹接合、鑄造在位、或其他適當(dāng)?shù)姆绞奖还潭āＲ粋€(gè)可移動的提升閥105是與閥座104同軸的，用于控制穿過該閥組件的流體流動。
[0055]提升閥105可以是全閉的并且就坐于閥座104上、并且實(shí)質(zhì)性地阻擋了入口 102與出口 103之間的流動。提升閥105可以背離閥座104軸向地移動到一個(gè)全開位置，在該全開位置中在入口 102與出口 103之間出現(xiàn)最大流動。提升閥105還可以背離閥座104軸向地移動到該全閉位置與全開位置之間的多個(gè)中間位置，以便將流體流速控制在小于最大流體流速的多個(gè)值。
[0056]一個(gè)閥桿106位于該殼體內(nèi)并且是與提升閥105和閥座104同軸的。閥桿106具有連接至提升閥105的一個(gè)中央位置上的第一端107。提升閥105可以通過焊接、鉚接、壓凹接合或其他適當(dāng)?shù)姆绞奖桓浇又灵y桿106上