偏心节气阀的制作方法

1.本发明涉及节气阀技术领域，具体涉及一种可实现完全控制进气管路气体流量的偏心节气阀。


背景技术：

2.电子节气门（electrical throttle valve control）是用来控制新鲜空气进入发动机的一种电动连续位置可调可控的阀件总成，通过控制阀门的开度来控制发动机的进气流量。
3.电子节气门分有常闭式结构和常开式结构，常闭式结构即自然状态下，阀门在回位弹簧作用力下，使阀片平面与阀流通通道的轴线垂直，整个阀的流通面积最小；常开式结构即自然状态下，阀门在回位弹簧作用力下，使阀片平面与阀流通通道的轴线平行，整个阀的流通面积最大。
4.电子节气门一般是由直流电机驱动，通过变速轮系减速增大扭矩来直接驱动阀片旋转。但现有电子节气门因加工、装配工艺等限制，导致阀片与阀体不能无间隙的完全贴合，进而导致流体腔内的密封性难以满足新能源，特别是氢能源进气路在关断时，内部泄漏量几乎为零的安全性要求。因此，能满足新能源，特别是氢能源进气路在关断时，内部泄漏量几乎为零的安全性要求的电子节气门，是现阶段本技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明需要解决的技术问题是提供一种偏心节气阀，可满足新能源，特别是氢能源进气路在关断时，内部泄漏量几乎为零的安全性要求。
6.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
7.偏心节气阀，包括阀体；所述阀体的顶部设置有齿轮室，齿轮室的内部设置有驱动机构；所述阀体的进气腔设置有管接头，阀体的进气腔和出气腔的连通处设置有阀座部件；所述阀座部件上设置有阀片，阀片上设置有转动轴，转动轴的顶部穿入齿轮室与驱动机构连接，其中，所述阀座部件上与阀片的连接端设置有用于与阀片外圈的密封面密贴的弹性零件；所述驱动机构驱动转动轴转动来带动阀片的工作行程为0
°
~90
°
；所述阀片的阀片中心线与阀座部件的阀座部件中心轴同轴，阀片的背面设置有与转动轴连接的旋转中心固定部，旋转中心固定部的中心与阀片中心线以及阀座部件中心轴在径向上偏心；所述管接头为喇叭状旋转体，管接头的大口径端朝向阀座部件设置且管接头的管接头旋转轴在径向分别偏心阀片中心线和转动轴的转动轴轴线。
8.优选的，所述转动轴的转动轴轴线与阀片的旋转中心固定部的中心同中心，转动轴是一根无偏心台阶和无曲拐的光滑圆轴。
9.优选的，所述管接头的管接头最小内管半径小于转动轴的转动轴轴线中心到阀片外边缘最远端距离且大于阀片的半径。
10.优选的，所述阀座部件上设置有内圈圆柱面，内圈圆柱面的中心线位于阀座部件
中心轴上；所述阀片的正面上开设有安装孔，安装孔的中心线位于阀片中心线上来实现弹性零件与密封面的均匀挤压密贴。
11.优选的，所述弹性零件与阀座部件为不可拆分的整体。
12.优选的，所述旋转中心固定部上设置有一段与阀片中心线同轴的圆弧面。
13.优选的，所述阀体的顶部设置有滚针轴承，转动轴的顶部穿设在滚针轴承中；所述阀体的底部设置有滚珠轴承，转动轴的底端轴上设置有轴肩，轴肩设置在滚珠轴承的内圈上，转动轴的底端中心沿轴向开设有螺纹孔，螺纹孔上螺纹连接有螺钉，螺钉的螺帽端套设有位于螺帽和滚珠轴承之间的垫片。
14.优选的，所述滚针轴承上设置有油封结构，油封结构为间隔设置的两道唇形密封圈；所述阀体的底部设置有用于密封的碗形塞。
15.优选的，所述驱动机构包括直流电机、过度齿轮和被动齿轮；所述直流电机的转动轴上设置有电机齿轮；所述过度齿轮分别与电机齿轮和被动齿轮啮合；所述被动齿轮装配在转动轴上。
16.由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
17.本发明通过设置的工作行程为0
°
~90
°
且偏心的阀片，可实现进气流量的精准控制；通过设置的弹性零件，在阀片全关闭状态时，流体腔内的密封性上升，可更加满足新能源，特别是氢能源进气路关断时，内部泄漏量几乎为零的安全性要求；通过将转动轴采用滚针轴承和滚珠轴承设置在阀体内，并锁上螺钉与垫片，可有效防止转动轴在轴向上下串动；通过设置在滚针轴承上的油封结构和设置在阀体底部的碗形塞，可有效减小气体泄露到大气中，进而可保证在目前发动机新能源燃料电池等排量大和进气压力也大的情况下，进气也能有效的被利用。
附图说明
18.图1为本发明的横剖图；图2为本发明的纵剖图；图3为本发明的齿轮室结构示意图；图4为本发明的阀片示意图；图5为本发明的全开状态的阀示意图；图6为本发明的开启状态的阀示意图；图7为本发明的带油封结构滚针轴承结构示意图；图8为本发明的转动轴轴向定位结构示意图。
19.其中：1.转动轴、1a.轴肩、2.阀片、2a.密封面、2b.安装孔面、2c.正面、2d.旋转中心固定部、2e.圆弧面、2f.阀片第一侧、3.阀座部件、3a.弹性零件、3c.内圈圆柱面、4.阀体、4a.管接头、4b.阀座部件安装端面、4c.机械止点、5.直流电机、6.过度齿轮、7.被动齿轮、8.齿轮室、9.滚针轴承、10.滚珠轴承、11.碗形塞、12.螺钉、13.垫片、l1.阀片中心线、l2.转动轴轴线、l3.阀座部件中心轴、l4.管接头旋转轴、r.管接头最小内管半径、r转动轴轴线中心到阀片外边缘最远端距离、g1.第一流体通道最小高度、g2.第二流体通道最小高度、a1.第一最小流通面积、a2.第二最小流通面积、d1.内腔流通孔径、d2.候口直径。
具体实施方式
20.下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
21.一种偏心节气阀，结合图1至图2所示，包括阀体4，阀体4的顶部设置有齿轮室8，齿轮室8的内部设置有驱动机构；阀体4的进气腔设置有管接头4a；阀体4的进气腔和出气腔的连通处设置有阀座部件3，阀座部件3上设置有阀片2，阀片2上设置有转动轴1，转动轴1的顶部穿入齿轮室8与驱动机构连接。
22.如图3所示，驱动机构包括直流电机5、过度齿轮6和被动齿轮7，其中，直流电机5作为动力源，具有响应时间快和360
°
均可工作的特性，直流电机5的输出轴上设置有电机齿轮；过度齿轮6用于放大并传递扭力，分别与电机齿轮和被动齿轮7啮合；被动齿轮7装配在转动轴1上，从而实现直流电机5的扭力放大并通过转动轴1传递给阀片2。转动轴1与齿轮室8之间还设置有回位弹簧，回位弹簧用于平衡直流电机5的转动力矩，进而稳定转动轴1上的阀片2的开度。齿轮室8内还设置有egr阀传感器部件。
23.阀体4的顶部设置有滚针轴承9，转动轴1是一根光滑圆轴，无偏心台阶，无曲拐，转动轴1的顶部从滚针轴承9中穿出并与被动齿轮7装配。如图8所示，为了保证转动轴1在轴向位置不窜动，阀体4的底部设置有滚珠轴承10，滚珠轴承10的外圈与阀体4固定连接；转动轴1的底端轴上设置有轴肩1a，轴肩1a设置在滚珠轴承10的内圈上，转动轴1的底端中心沿轴向开设有螺纹孔，螺纹孔上螺纹连接有螺钉12，螺钉12的螺帽端套设有垫片13，垫片13位于螺帽和滚珠轴承10之间。装配后，转动轴1往上串动的时候，因为阀体4与滚珠轴承10接触，且转动轴1又通过轴肩1a和垫片13分别位于滚珠轴承10的两端面，并采用螺钉12使转动轴1与滚珠轴承10为一体，实现转动轴1被固定在滚珠轴承10的内圈上，可有效防止转动轴1在轴向上下串动。这样的结构设计，不但零部件少，摩擦损失减少，而且可靠性高。
24.如图7所示，滚针轴承9上设置有油封结构，油封结构为间隔设置的两道唇形密封圈，唇形密封圈的唇口衬有金属骨架。其中，第一道唇形密封圈的密封作用是密封气体，第一道唇形密封圈的唇口朝下设置，在受到进气的气体压力后，会促使第一道唇形密封圈的唇口紧紧贴紧转动轴1，压力越大，贴的越紧，密封效果也就越好；第二道唇形密封圈用来密封可能串出的气体以及滚针轴承9的润滑脂，第二道唇形密封圈的唇口朝上设置，即使有部分气体通过第一道唇形密封圈，第二道密封也会继续密封。阀体4的底部设置有碗形塞11，碗形塞11从转动轴1的底部密封。在使用中，油封结构可控制气体不串到齿轮室8的内部，碗形塞11可控制气体不从底部串出，从而有效减小气体泄露到大气中，进而可保证在目前发动机新能源燃料电池等排量大和进气压力也大的情况下，进气也能有效的被利用。
25.阀体4的进气腔和出气腔的连通处设置有阀座部件安装端面4b，阀座部件3的内端与阀座部件安装端面4b贴紧设置。阀座部件3的内端与阀片2连接，并设置有弹性零件3a，弹性零件3a与阀座部件3为一整体不可拆分。阀座部件3上设置有内圈圆柱面3c，内圈圆柱面3c的中心线位于阀座部件3的阀座部件中心轴l3上。
26.阀片2呈圆板形，其外圈的密封面2a与弹性零件3a密贴，当阀片2全关闭状态时，阀片2外圈的密封面2a高度位于阀座部件安装端面4b处。阀片2的正面2c上开设有安装孔，安装孔的中心线位于阀片2的阀片中心线l1上，阀片中心线l1与阀座部件中心轴l3同轴，从而实现弹性零件3a与密封面2a的均匀挤压密贴。
27.阀片2的背面设置有旋转中心固定部2d，旋转中心固定部2d与转动轴1连接，从而
将阀片2直接装配在转动轴1上。装配后，旋转中心固定部2d的中心与转动轴1的转动轴轴线l2同中心；旋转中心固定部2d的中心与阀片中心线l1以及阀座部件中心轴l3在径向上偏心。
28.阀片2在转动轴1带动下的工作行程0
°
~90
°
，且只有一个机械止点4c，如图3所示，该机械止点4c为全开止点，全开状态流量最大。对于新能源燃料电池这种追求体积小，必须充分利用流量，避免压差损失，所以全开角度严格控制90
°
，以此为基准，转动轴1如图5所示顺时针转动90
°
，此时阀处于全关闭状态，阀片2与弹性零件3a压紧完全密贴，阀片2的密封性提高，能满足新能源密封要求。
29.如图4所示，旋转中心固定部2d从图4视角形状近似一个矩形，因旋转中心固定部2d的中心（即转动轴轴线l2）在径向上偏心于阀片中心线l1，便于实现在旋转加工阀片2的密封面2a、安装孔面2b和正面2c。在旋转中心固定部2d上从图4视角形状保留了一段与阀片中心线l1同轴的圆弧面2e，圆弧面2e用于旋转加工阀片2的密封面2a、安装孔面2b和正面2c三面固定基准，不但节省加工费用，而且旋转加工精度高，可靠性越高。
30.管接头4a为喇叭状旋转体，用于对接外部引入的气体的管道。如图6所示，管接头4a的喇叭口大口径端朝向阀座部件3设置，且管接头4a的管接头旋转轴l4在径向分别偏心阀片2的阀片中心线l1和转动轴1的转动轴轴线l2。这样设计的目的在于实现阀片2运行过程中始终保持，阀片2的阀片第一侧2f与弹性零件3a形成的第二流体通道最小高度g2和第二最小流通面积a2始终小于阀片2的阀片第一侧2f与管接头4a内壁形成的第一流体通道最小高度g1和第一最小流通面积a2；且管接头4a的内腔流通孔径d1小于转动轴轴线中心到阀片外边缘最远端距离r的2倍，但大于弹性零件3a的候口直径d2（如图1所示，即管接头4a的管接头最小内管半径r小于转动轴1的转动轴线中心到阀片外边缘最远端距离r且大于阀片2的半径）。阀体4流体内腔影响流体流量的参数是阀片第一侧2f与弹性零件3a形成的第二流体通道最小高度g2和第二最小流通面积a2，从而实现控制阀片2开度就能得到相应的流量，且阀片2从0
°
~90
°
的流量曲线是单调递增光滑曲线，从而可实现进气流量的精准控制。
31.本发明在制作中，先将阀座部件3压入阀体4内；再将转动轴1压入滚珠轴承10内，锁上螺钉12与垫片13；然后将已压入滚珠轴承10的转动轴1放入已压入阀座部件3的阀体4内；接着依次压入滚针轴承9、将阀片2穿入转动轴1上，使阀片2处于全关位置，用工装保证阀片的中心与阀座部件的中心重合、将阀片2与转动轴1焊接固定；其次装入回位弹簧以及被动齿轮7，将阀片2转动到全开位置如图5，将被动齿轮7紧靠在机械止点4c位置，此状态将转动轴1与被动齿轮7进行焊接固定，再将直流电机5按照图3位置安装固定，将过度齿轮6与被动齿轮7和电机齿轮啮合，最后装上egr阀传感器部件。
32.本发明在使用时，阀片2的工作行程为0
°
~90
°
，通过采取阀片2的阀片中心线l1与阀座部件3的阀座部件中心轴l3同轴、旋转中心固定部2d的中心与阀片中心线l1和阀座部件中心轴l3在径向上偏心以及管接头4a的管接头旋转轴l4在径向分别偏心阀片中心线l1和转动轴1的转动轴轴线l2的设计，可实现进气流量的精准控制；通过设置的弹性零件3a，在阀片2全关闭状态时，流体腔内的密封性上升，可更加满足新能源，特别是氢能源进气路关断时，内部泄漏量几乎为零的安全性要求；通过将转动轴1采用滚针轴承9和滚珠轴承10设置在阀体4内，并锁上螺钉12与垫片13，可有效防止转动轴1在轴向上下串动；通过设置在滚针轴承9上的油封结构和设置在阀体4底部的碗形塞11，可有效减小气体泄露到大气中，
进而可保证在目前发动机新能源燃料电池等排量大和进气压力也大的情况下，进气也能有效的被利用。