废气门组件和涡轮增压器制造技术

一种用于控制废气流的废气门组件，包括具有阀体和阀轴的阀元件。废气门组件进一步包括心轴。废气门组件进一步包括垫圈，垫圈联接到阀轴并且与心轴间隔开，用于将心轴固定到阀轴。多个杯形弹簧设置在心轴和垫圈之间。多个杯形弹簧至少包括第一杯形弹簧和第二杯形弹簧，其中第一杯形弹簧支撑在心轴头部上，并且第二杯形弹簧的方向与第一杯形弹簧大致相同并且被直接设置在第一杯形弹簧上。

【技术实现步骤摘要】
废气门组件和涡轮增压器相关申请的交叉引用本申请要求于2019年9月20日提交的美国临时专利申请第62/903,169号的优先权并享有其所有权益，在此通过引用将其公开内容整体并入本文。
以下公开内容总体上涉及一种用于涡轮增压器的废气门组件和涡轮增压器。
技术介绍
废气门组件暴露于高温和腐蚀性废气中。高温、腐蚀性废气和长期使用可能使废气门组件的某些组件退化，从而缩短废气门组件的使用寿命。当废气门组件包括偏压构件(例如，弹簧)时，这种退化可能特别严重。因此，仍然有机会开发包括具有改进的耐久性和使用寿命的偏压构件的废气门组件。
技术实现思路
本文公开了一种用于控制来自内燃机并穿过涡轮增压器的废气门通道的废气流的废气门组件。废气门包括阀元件，该阀元件具有阀体和沿轴线延伸并且远离阀体的阀轴。阀元件可在第一位置与第二位置之间移动以控制穿过涡轮增压器的废气门通道的废气流。废气门组件进一步包括心轴，该心轴具有头部，该头部限定用于接收阀轴并用于在第一位置与第二位置之间移动阀元件的开口。废气门组件进一步包括垫圈，该垫圈联接到阀轴并且沿着轴线与心轴间隔开，使得心轴设置在阀体和垫圈之间，用于将心轴固定到阀轴。多个杯形弹簧设置在心轴和垫圈之间。多个杯形弹簧至少包括第一杯形弹簧和第二杯形弹簧，其中第一杯形弹簧支撑在心轴头部上，并且第二杯形弹簧的方向基本上与第一杯形弹簧相同并且被直接设置在第一杯形弹簧上。与成比例尺寸的单杯形弹簧相比，在该方向中至少包括第一和第二杯形弹簧增加了多个杯形弹簧的使用寿命。本文还公开了一种包括废气门组件的涡轮增压器。附图说明当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述来更好地理解本专利技术的优点，将更容易理解本专利技术的优点。图1是废气门组件的侧视图。图2是废气门组件的实施方式的局部截面图，该废气门组件具有心轴头部、垫圈、两个杯形弹簧，以及阀元件，以截面图示出。图2A是图2的一部分的放大图。图3是图2所示的废气门组件的实施方式的分解图。图4是废气门组件的另一实施方式的局部截面图，该废气门组件具有心轴头部、垫圈、两个杯形弹簧，以及阀元件，以截面图示出。图4A是图4的一部分的放大图。图5是图4所示的废气门组件的实施方式的分解图。图6是杯形弹簧的顶部透视图。图7是杯形弹簧的底部透视图。图8是杯形弹簧的截面图。图9是表示单杯形弹簧和双杯形弹簧的松弛数据的曲线图。图10是表示具有单杯形弹簧的废气门组件和具有双杯形弹簧的废气门组件的力-行程数据的曲线图。具体实施方式在废气涡轮增压中，将通常排放到环境中的废气流的一些用于驱动涡轮机。该涡轮机包括涡轮机叶轮，该涡轮机叶轮安装在轴上并且由废气流可旋转地驱动。涡轮增压器将这些通常浪费的废气能量中的一些返回到发动机中，从而提高了发动机的效率并且节省燃料。由涡轮机驱动的压缩机吸入过滤的环境空气，将其压缩，然后将压缩空气供应给发动机。压缩机包括安装在同一轴上的压缩机叶轮，这样使得涡轮机叶轮的旋转引起压缩机叶轮的旋转。本专利技术集中于用于选择性地分流一部分废气的废气门组件10。通过选择性地允许废气绕过涡轮机叶轮，废气门组件10选择性地减少了涡轮增压器的输出(或增压)。因此，废气门组件10调节废气流并且确保涡轮机叶轮以所希望的速度旋转。换句话说，废气门组件10调节废气流以防止涡轮机叶轮以不期望的速度旋转。具有废气门组件10的涡轮增压器通常具有用于控制废气门组件10的致动器(例如机械致动器)。换言之，该致动器使废气门组件10在第一位置与第二位置之间移动。第一位置是关闭位置，允许全部体积的废气穿过涡轮增压器。第二位置是打开位置，能够允许全部体积的废气绕过涡轮增压器。当然，致动器还可以将废气门组件10定位在第一位置与第二位置之间的位置，以绕过一部分体积的废气(例如，按体积计30％)。如图1至5所示，废气门组件10包括具有阀体14的阀元件12。阀元件12还包括远离阀体14延伸的阀轴16。如在图3和图5中最佳所示，阀轴16沿着轴线(AX)延伸。当废气门组件10处于第一位置时，阀元件12防止废气绕过涡轮增压器。相对，当废气门组件10处于第二位置时，阀元件12被定位成允许废气的至少一部分绕过涡轮增压器。如图1至5进一步所示，废气门组件10还包括心轴18，后者通常也被称为杠杆。心轴18典型地联接到致动器以使废气门组件10在第一位置与第二位置之间移动。如图4最佳所示，心轴18包括限定用于接收阀轴16的开口22的头部20。因为心轴18接收阀轴16，所以当致动器作用在心轴18上时，阀元件12通过其与心轴18的连接而移动。如图2至5所示，通常心轴18在阀体14的顶表面24处邻接阀元件12。尽管不是必需的，如图2至5所示，心轴可包括面对垫圈26的平坦表面25。头部20的平坦表面25大致垂直于轴线(X轴)延伸。如图2所示，垫圈26联接到阀轴16并沿着轴线(AX，图3)与心轴18间隔开，使得心轴头部20被设置在阀体14和垫圈26之间，用于将心轴18固定到阀轴16。通常，垫圈26被焊接到阀轴16。当然，垫圈26可以通过任何合适的方式例如压缩配合或机械互锁被附接到阀轴16。应当理解，垫圈26将心轴18固定到阀轴16，因为将垫圈26联接到阀轴16有效地将心轴头部20夹在阀体14和垫圈26之间。换句话说，因为垫圈26被附接到阀轴16并将心轴头部20夹在其自身26和阀元件12之间，所以垫圈26有效地将心轴18固定到阀轴16，尽管事实上心轴18自身可能不能直接或绝对地通过焊接或其他形式的机械附接固定到阀轴16。如图2至5中所示，废气门组件10进一步包括设置在心轴头部20与垫圈26之间的多个杯形弹簧28。多个杯形弹簧28通常减小或消除振动/颤动或由此产生的任何声音，否则会从心轴头部20在阀元件12和垫圈26之间振动和/或移动而发生这种情况。多个杯形弹簧28包括至少第一杯形弹簧28a和第二杯形弹簧28b。第一杯形弹簧28a由心轴头部20支撑。第二杯形弹簧28b不支撑在心轴头部20上。相对，第二杯形弹簧28b的方向与第一杯形弹簧28a大致相同，并直接设置在第一杯形弹簧28a上并由其支撑。为了本专利技术的目的，大致相同意味着第一杯形弹簧28a和第二杯形弹簧28b在相同的方向上施加偏压力并且以相同的方向布置。通常，第一杯形弹簧28a和第二杯形弹簧28b是相同的(即，是相同类型的杯形弹簧)。换言之，因为第一杯形弹簧28a和第二杯形弹簧28b通常是相同的，所以将第二杯形弹簧28b设置在第一杯形弹簧28a上会导致堆叠结构，其也可以被称为平行结构。典型地，多个杯形弹簧28中的每个杯形弹簧并不物理地彼此固定(例如通过焊接或其他机械连接)。在美国专利9,127,590中公开了合适的杯形弹簧，该专利全文以引用方式并入本文。还应当理解，尽管在图2至5中示出了两个杯形弹簧，但是多个杯形弹簧28可以包括多于两个杯形弹簧。例如，多个杯形弹簧28可以包括三个、四个、五个、六个或甚至七本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废气门组件，用于控制来自内燃机并穿过涡轮增压器的废气门通道的废气流，所述废气门组件包括：/n阀元件，具有阀体和远离所述阀体延伸的阀轴，所述阀轴沿轴线延伸，并且所述阀元件在第一位置和第二位置之间是可移动的以控制穿过所述涡轮增压器的所述废气门通道的废气流；/n心轴，具有头部，所述头部限定了用于接收所述阀轴以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述阀元件的开口；/n垫圈，联接到所述阀轴并沿所述轴线与所述心轴间隔开，使得所述心轴被设置在所述阀体与所述垫圈之间以用于将所述心轴固定到所述阀轴上；以及/n设置在所述心轴和所述垫圈之间的多个杯形弹簧；/n其中，所述多个杯形弹簧至少包括第一杯形弹簧和第二杯形弹簧，所述第一杯形弹簧支撑在所述心轴头部上，并且所述第二杯形弹簧的方向与所述第一杯形弹簧大致相同并且直接设置在所述第一杯形弹簧上。/n

【技术特征摘要】
20190920 US 62/9031691.一种废气门组件，用于控制来自内燃机并穿过涡轮增压器的废气门通道的废气流，所述废气门组件包括：
阀元件，具有阀体和远离所述阀体延伸的阀轴，所述阀轴沿轴线延伸，并且所述阀元件在第一位置和第二位置之间是可移动的以控制穿过所述涡轮增压器的所述废气门通道的废气流；
心轴，具有头部，所述头部限定了用于接收所述阀轴以在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述阀元件的开口；
垫圈，联接到所述阀轴并沿所述轴线与所述心轴间隔开，使得所述心轴被设置在所述阀体与所述垫圈之间以用于将所述心轴固定到所述阀轴上；以及
设置在所述心轴和所述垫圈之间的多个杯形弹簧；
其中，所述多个杯形弹簧至少包括第一杯形弹簧和第二杯形弹簧，所述第一杯形弹簧支撑在所述心轴头部上，并且所述第二杯形弹簧的方向与所述第一杯形弹簧大致相同并且直接设置在所述第一杯形弹簧上。


2.根据权利要求1所述的废气门组件，其中所述第一和第二杯形弹簧是相同的。


3.根据权利要求1所述的废气门组件，其中所述多个杯形弹簧由所述第一杯形弹簧和所述第二杯形弹簧组成。


4.根据权利要求1所述的废气门组件，其中所述多个杯形弹簧中的每个杯形弹簧包括：
第一平台，具有第一平台上表面和第一平台下表面，所述第一平台上表面面向所述垫圈并且所述第一平台下表面与所述第一平台上表面相对并且面向所述心轴头部，
与所述第一平台间隔开的第二平台，具有第二平台上表面和第二平台下表面，所述第二平台上表面面向所述垫圈并且所述第二平台下表面与所述第二平台上表面相对并且面向所述心轴头部，以及
从所述第一平台延伸到所述第二平台的立管，具有从所述第一平台上表面延伸到所述第二平台上表面的上立管表面和从所述第一平台下表面延伸到所述第二平台下表面的下立管表面。


5.根据权利要求4所述的废气门组件，其中；
(i)所述第一杯形弹簧的所述第一平台上表面的至少一部分与所述第二杯形弹簧的所述第一平台下表面接触；
(ii)所述第一杯形弹簧的所述上立管表面的至少一部分与所述第二杯形弹簧的所述下立管表面接触；以及
(iii)所述第一杯形弹簧的所述第二平台上表面的至少一部分与所述第二杯形弹簧的所述第二平台下表面接触。


6.根据权利要求4或5所述的废气门组件，其中所述第一杯形弹簧的所述第一平台上表面的至少80％的表面积与所述第二杯形弹簧的所述第一平台下表面接触；
(ii)所述第一杯形弹簧的所述上立管表面的至少80％的表面积与所述第二杯形弹簧的所述下立管表面接触；并且
(iii)所述第一杯形弹簧的所述第二平台上表面的至少80％的表面积与所述第二杯形弹簧的所述第二平台下表面接触。


7.根据权利要求4或5所述的废气门组件，其中所述第一杯形弹簧接触所述心轴头部但不接触所述垫圈，并且其中所述第二杯形弹簧接触所述垫圈但不接触所述心轴头部。


8.根据权利要求4或5所述的废气门组件，其中所述第一杯形弹簧的所述第一平台下表面接触所述心轴头部，并且所述第二杯形弹簧的所述第二平台上表面接触所述垫圈。


9.根据权利要求4或5所述的废气门组件，其中所述多个杯形弹簧中的每个杯形弹簧的高度随着所述立管从所述第一平台朝向所述第二平台延伸而增加，使得每个杯形弹簧的高度在所述第二平台处大于在所述第一平台处。


10.根据权利要求4或5所述的废气门组件，其中所述第二杯形弹簧的所述第二平台上表面接触所述垫圈，但是所述第二杯形弹簧的所述第一平台上表面不接触所述垫圈，并且其中所述第一杯形弹簧的所述第一平台下表面接触所述心轴头部，但是所述第一杯形弹簧的所述第二平台的所述第二平台下表面不接触所述心轴头部。

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·迪保利，A·戴特，M·D·科拉，G·舒尔茨，M·维尔纳，C·科斯曼，J·庞斯，C·穆勒，R·帕蒂尔，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：新型
国别省市：美国;US