閥門組件和渦輪增壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及車輛發動機領域，提供了一種閥門組件和渦輪增壓器，閥門組件包括搖臂機構和閥蓋，搖臂機構套接在閥蓋的閥蓋中心軸上，搖臂機構和閥蓋中的一者中形成有止動凹槽，另一者中形成有相應的限位塊，該限位塊伸入止動凹槽中以抑制閥蓋圍繞閥蓋中心軸的中心軸線的自旋轉。本實用新型的閥門組件通過止動凹槽和限位塊的配合以限定閥蓋在不穩定氣流沖擊下的自旋轉，從而減少長期運行下的轉動磨損。通過開設止動凹槽，還可最大程度地降低閥門組件的重量，進而降低閥門組件成本。此外還通過增設減振墊片給搖臂機構施加朝向閥蓋的預壓力，可抵抗氣流沖擊帶來的噪音，同時保障了閥蓋的密封性能。
【專利說明】
閥門組件和渦輪増壓器
技術領域
[0001]本實用新型涉及車輛發動機技術領域，特別地，涉及一種帶有渦輪增壓器的增壓發動機及其配件。
【背景技術】
[0002]為改善燃油經濟性，各大整機廠必須對發動機技術進行不斷創新以滿足當前及未來的排放法規。從降油耗角度來講，混合動力替代傳統內燃機的技術路線為當前最有效降低油耗及排放的方式，但其成本增加會在未來很長一段時間內限制其市場比例，當前最現實的技術手段仍為發動機小型化技術，而發動機匹配增壓器是實現小型化必要手段。目前小排量增壓發動機憑借良好的低速扭矩、瞬態響應效果，逐漸成為各大整車廠應對越來越嚴格排放法規最主要的方法;伴隨增壓發動機應用占比越來越高的同時，增壓器帶來的成本增加及噪聲問題也越來越引起人們的重視。
[0003]為改善渦輪增壓器低速遲滯的問題，渦輪增壓器廠家多采用減小渦輪轉動慣量的方法實現，最直接的方法是采用更小的渦輪，但這種弊端是在高速工況下渦輪會超負荷運轉。為此，需在高負荷時旁通掉多余的廢氣，降低渦輪負荷，這也就是增壓器廢氣閥門組件的作用。
[0004]如圖1所示，常規的渦輪增壓器廢氣閥門組件包括搖臂軸1、搖臂本體2和閥蓋3，搖臂軸I由氣動驅動或電控驅動而產生旋轉，經由搖臂本體2帶動閥蓋3打開或閉合，通過調節閥蓋3的開度大小來調節廢氣旁通量。其中，為保證閥門密封效果，閥蓋3與搖臂本體2之間多采用間隙配合，其結果是在閥蓋3被不穩定氣流沖擊時，會與搖臂本體2之間產生不斷的金屬敲擊噪聲，從而降低整車噪聲品質，導致顧客抱怨。另外，高溫下的閥蓋3被氣流沖擊而產生自旋轉，久而久之產生磨損較大，甚至產生密封失效甚至強度不足斷裂的風險。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術中的上述不足或缺陷，本實用新型旨在提出一種閥門組件以及具有該閥門組件的渦輪增壓器，以有效減小閥門組件的噪聲及磨損。
[0006]為實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種閥門組件，包括搖臂機構和閥蓋，所述搖臂機構套接在所述閥蓋的閥蓋中心軸上，所述搖臂機構和所述閥蓋中的一者中形成有止動凹槽，另一者中形成有相應的限位塊，該限位塊伸入所述止動凹槽中以抑制所述閥蓋圍繞所述閥蓋中心軸的中心軸線的自旋轉。
[0007]優選地，所述搖臂機構包括搖臂本體和搖臂軸，所述搖臂本體的一端與所述搖臂軸連接以跟隨該搖臂軸旋轉，所述搖臂本體的另一端沿所述閥蓋中心軸的徑向延伸并套接于該閥蓋中心軸上，所述限位塊與所述閥蓋中心軸徑向間隔且均從所述閥蓋的蓋面同向伸出，所述止動凹槽貫通形成在所述搖臂本體上。
[0008]優選地，所述止動凹槽形成為相對于所述閥蓋中心軸的中心軸線的扇環形，該扇環形止動凹槽的扇形圓心角不小于20°。
[0009]優選地，所述限位塊形成為相對于所述閥蓋中心軸的中心軸線的扇環形，該扇環形限位塊的扇形圓心角不大于15°。
[0010]優選地，沿所述閥蓋的自旋轉方向上，所述止動凹槽的兩個端面和所述限位塊的兩個端面均為平面且分別與所述閥蓋中心軸的中心軸線共面。
[0011]優選地，所述搖臂本體為高溫合金材質。
[0012]更優選地，所述閥蓋中心軸從所述閥蓋的蓋面伸出且伸出端安裝有定位墊片，所述搖臂機構套設在所述蓋面與所述定位墊片之間的所述閥蓋中心軸上且形成軸向間隙安裝。
[0013]優選地，所述閥門組件還包括減振墊片，該減振墊片套設在所述定位墊片與所述搖臂機構之間的所述閥蓋中心軸上。
[0014]優選地，所述定位墊片的面向所述搖臂機構的端面和所述閥蓋的所述蓋面均包括內環面和外圓錐斜面，所述內環面為平面，所述外圓錐斜面從所述內環面邊緣傾斜向外延伸。
[0015]根據本實用新型的另一方面，還提供了一種渦輪增壓器，包括渦殼，該渦殼上設有廢氣通孔，所述渦輪增壓器還設有上述的閥門組件，所述搖臂機構驅動所述閥蓋從所述渦殼的內側打開或封蓋所述廢氣通孔。
[0016]在本實用新型的閥門組件和渦輪增壓器中，通過設計相互匹配的止動凹槽和限位塊，以構成易于加工實現的限位結構，限定閥蓋在不穩定氣流沖擊下的自旋轉，從而減少長期運行下的轉動磨損。通過開設止動凹槽，還可最大程度地降低閥門組件的重量，進而使閥門組件的成本降低。此外還通過增設減振墊片，給搖臂機構施加朝向閥蓋的預壓力，以抵抗氣流沖擊，避免間隙配合的搖臂機構與閥蓋之間在氣流沖擊下產生反復沖擊噪音，同時通過閥蓋與搖臂組件的間隙安裝和減振墊片的預壓力保障了閥蓋的密封性能。
[0017]本實用新型的其它特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0018]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1為常規的渦輪增壓器廢氣閥門組件的立體結構示意圖；
[0020]圖2為現有技術中改進的一種渦輪增壓器廢氣閥門組件的立體結構示意圖，其中增設了側擋塊；
[0021]圖3為現有技術中改進的另一種渦輪增壓器廢氣閥門組件的平面示意圖，其中增設了旋轉擋塊；
[0022]圖4為根據本實用新型的優選實施方式的閥門組件的主視圖；
[0023]圖5為圖4中的閥蓋部分的剖視圖，其剖切面沿閥蓋中心軸的中心軸線并經過限位塊；
[0024]圖6為圖5中圈起的A部分的局部放大示意圖。
[0025]附圖標記說明:
[0026]I搖臂軸2搖臂本體
[0027]3閥蓋4定位墊片
[0028]5減振墊片6側擋塊
[0029]7旋轉擋塊201止動凹槽
[0030]301限位塊302閥蓋中心軸
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0033]在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下、頂、底”通常是針對附圖所示的方向而言的或者是針對豎直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置關系描述用詞；“內、外”通常指的是相對于腔室而言的腔室內外或相對于圓心(或中心軸線)而言的徑向內外。上述方位詞是為了便于理解本實用新型而定義的，因而不構成對本實用新型保護范圍的限制。
[0034]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0035]承前所述，為解決常規渦輪增壓器中的廢氣閥門組件在不穩定氣流沖擊下帶來的噪聲及磨損的問題，現有技術中已進行了一定的相關改進研究。如圖2所示，在閥蓋3上增加兩個側擋塊6，其分別位于搖臂本體2的兩側，此設計可以防止閥蓋3的自旋轉，但兩個側擋塊6的鑄造高度高、厚度大，較大程度上增加了閥蓋3的重量，而在高溫環境下的閥門組件需要采用耐高溫材料(例如本實施方式中的搖臂本體2為高溫合金材質)，因而重量增加導致成本增加，同時也增加了鑄造及加工難度。如圖3所示，則是在閥蓋3上增設旋轉擋塊7，當閥蓋3旋轉時，旋轉擋塊7與搖臂本體2的側部產生接觸阻擋。此種設計在一定程度上會限制閥蓋3的連續轉動，但仍然會產生一定角度的轉動而導致磨損，同時也會增加閥蓋3的重量及加工難度。
[0036]有鑒于此，本實用新型針對性地提供了一種新型閥門組件，如圖4和圖5所示，該閥門組件包括搖臂機構和閥蓋3，搖臂機構套接在閥蓋3的閥蓋中心軸302上，搖臂機構和閥蓋3中的一者中形成有止動凹槽201，另一者中形成有相應的限位塊301，該限位塊301伸入止動凹槽201中以抑制閥蓋3圍繞閥蓋中心軸302的中心軸線的自旋轉。
[0037]可見，本實用新型采用了限位結構以限定閥蓋3的轉動，從而減少其磨損。同時，不同于圖2和圖3所示的在閥蓋3上鑄造擋塊，以通過擋塊與搖臂本體2之間的機械干涉達到阻擋旋轉的目的，本實用新型中通過開槽(即設置止動凹槽201)并結合伸入槽內限位塊301的方式達到限位目的，基本不增加(甚至減小)組件重量，限位塊301與止動凹槽201之間的限位效果也優于圖2、圖3所示的限位結構，閥蓋3的可動范圍更小，長期轉動磨損量更低。
[0038]具體地，在圖4中，搖臂機構包括搖臂本體2和搖臂軸I，搖臂本體2的一端與搖臂軸I連接以跟隨該搖臂軸I旋轉，搖臂本體2的另一端沿閥蓋中心軸302的徑向延伸并套接于該閥蓋中心軸302上，因而在廢氣氣流沖擊下，閥蓋3容易圍繞閥蓋中心軸302的中心軸線旋轉，導致長期磨損。
[0039]在本實施方式中，限位塊301與閥蓋中心軸302徑向間隔且均從閥蓋3的同一蓋面同向伸出，止動凹槽201則貫通形成在搖臂本體2上。限位塊301可以與閥蓋3—體鑄造，由于限位塊301較小，在難以一體鑄造時，也可單獨焊接于閥蓋3上。由于限位塊301的尺寸小于止動凹槽201，因而增設限位塊301不僅不會給閥門組件帶來整體質量增加，在擴大止動凹槽201的體積的情況下還能在很大程度上減小組件重量，從而降低組件成本。因此在通過止動凹槽201和限位塊301的限位結構限定閥蓋3旋轉，以降低閥蓋轉動磨損的同時，還降低了閥門組件的重量和成本。
[0040]為降低閥門組件重量，在確保搖臂本體2的剛性、抗疲勞性能等以及閥蓋3的可旋轉角度均符合設計要求的情況下，止動凹槽201應尺寸最大化。
[0041 ]在本實施方式中，止動凹槽201形成為相對于閥蓋中心軸302的中心軸線的扇環形，限位塊301也可形成為相對于閥蓋中心軸302的中心軸線的扇環形，這樣便于設計并計算閥蓋3的可旋轉角度。在本實施方式中，作為示例，扇環形止動凹槽201的扇形圓心角優選為不小于20°，而扇環形限位塊301的扇形圓心角相應地不大于15°。限位塊301的厚度應大于1.5mm且高于止動凹槽201的高度，能夠從中向上穿出。
[0042]當氣流等外力帶動閥蓋3自旋轉時，限位塊301在止動凹槽201內跟隨轉動，從而止動凹槽201的沿閥蓋3的自旋轉方向上的兩個端面在正反轉情況下可分別接觸限位塊301的相應的兩個端面。其中，限位塊301與搖臂本體2之間的限位接觸優選為限位塊301的端面與止動凹槽201的端面之間的平面接觸限位，相較于尖銳部之間的沖擊接觸的限位，平面接觸限位帶來的沖擊小、磨損小、噪音低且限位位置精確，因此沿閥蓋3的自旋轉方向上，止動凹槽201的兩個端面和限位塊301的兩個端面均為平面，該平面為通過閥蓋中心軸302的中心軸線的平面，即與閥蓋中心軸302的中心軸線共面。
[0043]參見圖5，閥蓋中心軸302從閥蓋3的蓋面伸出且伸出端安裝有定位墊片4，搖臂機構套設在蓋面與定位墊片4之間的閥蓋中心軸302上且形成軸向間隙安裝。定位墊片4用于在閥蓋中心軸302上對搖臂本體2進行軸向限位。但套裝在閥蓋中心軸302上的搖臂本體2與閥蓋3之間應形成軸向間隙安裝，以避免二者之間形成剛性連接，從而使閥蓋3的密封效果更好，搖臂機構的些許振動等均不影響閥蓋3的閉合性。
[0044]由于搖臂本體2與閥蓋3之間的軸向間隙安裝，在氣流的沖擊下，二者不可避免地會產生金屬敲擊噪音。為此，參見圖5和圖6，本實用新型的閥門組件還特別包括減振墊片5，該減振墊片5套設在定位墊片4與搖臂機構之間的閥蓋中心軸302上。減振墊片5優選采用耐高溫彈性材料，通過減振墊片5對搖臂本體2施加朝向閥蓋3的一定的彈性預壓力，以抵抗氣流沖擊。在本實施方式中，減振墊片5的墊片結構采用單層環形設計，參見圖6，在減振墊片5兩端與搖臂本體2及定位墊片4的接觸配合處優選地設計為配合平面，減振墊片5的初始壓縮量大于0.2_。
[0045]此外，定位墊片4的面向搖臂機構的端面和閥蓋3的蓋面均優選地包括內環面和外圓錐斜面，內環面為平面，外圓錐斜面從內環面邊緣傾斜向外延伸。在圖6中，閥蓋3的頂蓋面中的內環面與搖臂本體2的底端面形成環面接觸，蓋面的外圓錐斜面則向外且傾斜向下延伸。定位墊片4的底端面同樣如此，定位墊片4的底端面中的內環面與減振墊片5彈性接觸，其外圓錐斜面則向外且傾斜向上延伸。這樣，在閥蓋3與搖臂本體2之間相同的軸向間隙的情況下，可以提高閥蓋3的擺動幅度，降低閥蓋3與其它結構部件(例如渦殼)因剛性接觸而導致閥蓋關閉不嚴的風險，提高密封效果。在本實施方式中，為保證定位墊片4及閥蓋3的結構強度，外圓錐斜面的斜度應控制在8°?12°之間。
[0046]在以上基礎上，本實用新型還提供了一種渦輪增壓器，其包括渦殼(未顯示)，渦殼上設有廢氣通孔，渦輪增壓器中還設有上述的閥門組件，搖臂機構驅動閥蓋3設置在渦殼內并從渦殼的內側打開或封蓋廢氣通孔。顯然，采用了本實用新的閥門組件后，可具有良好的閥門密封效果，可一定程度上降低閥門組件重量及成本，減小閥蓋轉動磨損，提高增壓器及發動機的噪聲品質。
[0047]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，例如限位塊301設置在搖臂本體2上，止動凹槽201為形成在閥蓋3上的盲槽，止動凹槽201改用矩形槽等，這些均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種閥門組件，包括搖臂機構和閥蓋(3)，所述搖臂機構套接在所述閥蓋(3)的閥蓋中心軸(302)上，其特征在于，所述搖臂機構和所述閥蓋(3)中的一者中形成有止動凹槽(201)，另一者中形成有相應的限位塊(301)，該限位塊(301)伸入所述止動凹槽(201)中以抑制所述閥蓋(3)圍繞所述閥蓋中心軸(302)的中心軸線的自旋轉。2.根據權利要求1的閥門組件，其特征在于，所述搖臂機構包括搖臂本體(2)和搖臂軸(I)，所述搖臂本體(2)的一端與所述搖臂軸(I)連接以跟隨該搖臂軸(I)旋轉，所述搖臂本體(2)的另一端沿所述閥蓋中心軸(302)的徑向延伸并套接于該閥蓋中心軸(302)上，所述限位塊(301)與所述閥蓋中心軸(302)徑向間隔且均從所述閥蓋(3)的蓋面同向伸出，所述止動凹槽(201)貫通形成在所述搖臂本體(2)中。3.根據權利要求2的閥門組件，其特征在于，所述止動凹槽(201)形成為相對于所述閥蓋中心軸(302)的中心軸線的扇環形，該扇環形止動凹槽(201)的扇形圓心角不小于20°。4.根據權利要求3的閥門組件，其特征在于，所述限位塊(301)形成為相對于所述閥蓋中心軸(302)的中心軸線的扇環形，該扇環形限位塊(301)的扇形圓心角不大于15°。5.根據權利要求4的閥門組件，其特征在于，沿所述閥蓋(3)的自旋轉方向上，所述止動凹槽(201)的兩個端面和所述限位塊(301)的兩個端面均為平面且分別與所述閥蓋中心軸(302)的中心軸線共面。6.根據權利要求2的閥門組件，其特征在于，所述搖臂本體(2)為高溫合金材質。7.根據權利要求1?6中任意一項的閥門組件，其特征在于，所述閥蓋中心軸(302)從所述閥蓋(3)的蓋面伸出且伸出端安裝有定位墊片(4)，所述搖臂機構套設在所述蓋面與所述定位墊片(4)之間的所述閥蓋中心軸(302)上且形成軸向間隙安裝。8.根據權利要求7的閥門組件，其特征在于，所述閥門組件還包括減振墊片(5)，該減振墊片(5)套設在所述定位墊片(4)與所述搖臂機構之間的所述閥蓋中心軸(302)上。9.根據權利要求7的閥門組件，其特征在于，所述定位墊片(4)的面向所述搖臂機構的端面和所述閥蓋(3)的所述蓋面均包括內環面和外圓錐斜面，所述內環面為平面，所述外圓錐斜面從所述內環面邊緣傾斜向外延伸。10.一種渦輪增壓器，包括渦殼，該渦殼上設有廢氣通孔，其特征在于，所述渦輪增壓器還設有根據權利要求1?9中任意一項所述的閥門組件，所述搖臂機構驅動所述閥蓋(3)從所述渦殼的內側打開或封蓋所述廢氣通孔。
【文檔編號】F01D17/10GK205638577SQ201620496932
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】朱明明, 辛宇, 李國營, 張江澎
【申請人】長城汽車股份有限公司