废气门组件以及涡轮增压器论文和设计-D·W·德保利

全文摘要

本实用新型涉及废气门组件以及涡轮增压器。废气门组件包括：阀元件，其具有阀体和延伸远离阀体的轴；主轴，其联接至轴，以用于使阀元件在第一位置与第二位置之间移动以控制排气到涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动；垫圈，其联接至轴，使得主轴布置在阀体与垫圈之间，以用于将主轴固位至轴；偏置构件，其布置在主轴与垫圈之间，偏置构件具有朝向主轴延伸的波谷部分、并且具有朝向垫圈延伸的波峰部分。主轴和垫圈中的至少一者限定安置槽并且偏置构件至少部分地延伸到安置槽中以使得偏置构件安置并且防止偏置构件旋转。涡轮增压器包括所述废气门组件。根据本实用新型，获得了一种用于涡轮增压器的改进的废气门组件。

主设计要求

1.一种废气门组件，所述废气门组件用于控制排气到涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动，其特征在于，所述废气门组件包括：阀元件，所述阀元件具有阀体和延伸远离所述阀体的轴，其中，所述轴沿轴线在第一端部与沿所述轴线与所述第一端部间隔开的第二端部之间延伸，并且其中，所述阀元件能够在第一位置与第二位置之间移动，以控制排气到所述涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动；主轴，所述主轴联接至所述阀元件的所述轴，以用于使所述阀元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动；垫圈，所述垫圈联接至所述阀元件的所述轴、并且与所述主轴沿所述轴线间隔开，使得所述主轴布置在所述阀体与所述垫圈之间，以用于将所述主轴固位至所述阀元件的所述轴；以及偏置构件，所述偏置构件布置在所述主轴与所述垫圈之间，其中，所述偏置构件具有朝向所述主轴延伸的波谷部分、并且具有朝向所述垫圈延伸的波峰部分；其中，所述主轴和所述垫圈中的至少一者限定安置槽，并且所述偏置构件至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

设计方案

1.一种废气门组件，所述废气门组件用于控制排气到涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动，其特征在于，所述废气门组件包括：

阀元件，所述阀元件具有阀体和延伸远离所述阀体的轴，其中，所述轴沿轴线在第一端部与沿所述轴线与所述第一端部间隔开的第二端部之间延伸，并且其中，所述阀元件能够在第一位置与第二位置之间移动，以控制排气到所述涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动；

主轴，所述主轴联接至所述阀元件的所述轴，以用于使所述阀元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动；

垫圈，所述垫圈联接至所述阀元件的所述轴、并且与所述主轴沿所述轴线间隔开，使得所述主轴布置在所述阀体与所述垫圈之间，以用于将所述主轴固位至所述阀元件的所述轴；以及

偏置构件，所述偏置构件布置在所述主轴与所述垫圈之间，其中，所述偏置构件具有朝向所述主轴延伸的波谷部分、并且具有朝向所述垫圈延伸的波峰部分；

其中，所述主轴和所述垫圈中的至少一者限定安置槽，并且所述偏置构件至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

2.如权利要求1所述的废气门组件，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者将所述安置槽限定成围绕所述轴线的连续正弦曲线图案。

3.如权利要求1所述的废气门组件，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者将所述安置槽限定成围绕所述轴线的有平坦凹口的图案。

4.如权利要求1至3中任一项所述的废气门组件，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者具有布置在所述偏置构件与所述轴之间的内壁部分，其中，所述内壁部分部分地限定所述安置槽使得所述偏置构件并不被所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者径向地包围。

5.如权利要求4所述的废气门组件，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者具有与所述内壁部分间隔开的外壁部分，使得所述偏置构件布置在所述内壁部分与所述外壁部分之间，其中，所述外壁部分部分地限定所述安置槽使得所述偏置构件被所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者径向地包围。

6.如权利要求1至3中任一项所述的废气门组件，其特征在于，所述主轴限定所述安置槽，并且所述偏置构件的所述波谷部分至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

7.如权利要求1至3中任一项所述的废气门组件，其特征在于，所述垫圈限定所述安置槽，并且所述偏置构件的所述波峰部分至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

8.如权利要求1至3中任一项所述的废气门组件，其特征在于，所述安置槽进一步限定为第一安置槽，其中，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者限定第二安置槽，并且其中，所述偏置构件至少部分地延伸到所述第二安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

9.如权利要求8所述的废气门组件，其特征在于，所述主轴限定所述第一安置槽，并且所述垫圈限定所述第二安置槽，并且其中，所述偏置构件的所述波谷部分至少部分地延伸到所述第一安置槽中并且所述偏置构件的所述波峰部分至少部分地延伸到所述第二安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

10.如权利要求9所述的废气门组件，其特征在于，所述波谷部分进一步限定为第一波谷部分，并且所述波峰部分进一步限定为第一波峰部分，其中，所述主轴限定第三安置槽，并且所述垫圈限定第四安置槽，并且其中，所述偏置构件具有至少部分地延伸到所述第三安置槽中的第二波谷部分，并且所述偏置构件具有至少部分地延伸到所述第四安置槽中的第二波峰部分，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

11.一种涡轮增压器，所述涡轮增压器用于接收来自内燃发动机的排气、并且将压缩空气递送至所述内燃发动机，其特征在于，所述涡轮增压器包括：

涡轮机壳体，包括：

内表面，所述内表面限定涡轮机壳体内部，所述内表面在以下二者之间延伸：

涡轮机壳体入口，所述涡轮机壳体入口限定在所述内表面的一个端部处并且与所述内燃发动机和所述涡轮机壳体内部处于流体连通以用于将来所述自内燃发动机的排气递送至所述涡轮机壳体内部；与

涡轮机壳体出口，所述涡轮机壳体出口限定在所述内表面的相反的端部处并且与所述涡轮机壳体内部处于流体连通以用于将排气从所述涡轮机壳体内部排出；以及

废气门管道，所述废气门管道布置在所述涡轮机壳体入口下游、并且限定与所述涡轮机壳体入口处于流体连通的废气门通道，所述废气门通道用于使来自所述涡轮机壳体入口的排气绕过所述涡轮机壳体内部而排出；

阀座，所述阀座围绕所述废气门通道布置在所述废气门通道的通道出口处；以及

废气门组件，所述废气门组件用于控制排气到所述涡轮机壳体内部的流动，所述废气门组件包括：

阀元件，所述阀元件能够与所述阀座接合，其中，所述阀元件具有阀体和轴，所述轴沿轴线在第一端部与沿所述轴线与所述第一端部间隔开的第二端部之间延伸远离所述阀体，并且其中，所述阀元件能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述阀体与所述阀座接合，以用于防止来自所述涡轮机壳体入口的排气流动绕过所述涡轮机壳体内部，在所述第二位置，所述阀体与所述阀座解除接合，以用于允许来自所述涡轮机壳体入口的排气流动绕过所述涡轮机壳体内部；

主轴，所述主轴联接至所述阀元件的所述轴，以用于使所述阀元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动；

12.如权利要求11所述的涡轮增压器，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者将所述安置槽限定成围绕所述轴线的连续正弦曲线图案。

13.如权利要求11所述的涡轮增压器，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者将所述安置槽限定成围绕所述轴线的有平坦凹口的图案。

14.如权利要求11至13中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者具有布置在所述偏置构件与所述轴之间的内壁部分，其中，所述内壁部分部分地限定所述安置槽使得所述偏置构件并不被所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者径向地包围。

15.如权利要求14所述的涡轮增压器，其特征在于，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者具有与所述内壁部分间隔开的外壁部分，使得所述偏置构件布置在所述内壁部分与所述外壁部分之间，其中，所述外壁部分部分地限定所述安置槽使得所述偏置构件被所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者径向地包围。

16.如权利要求11至13中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述主轴限定所述安置槽，并且所述偏置构件的所述波谷部分至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

17.如权利要求11至13中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述垫圈限定所述安置槽，并且所述偏置构件的所述波峰部分至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

18.如权利要求11至13中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，所述安置槽进一步限定为第一安置槽，其中，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者限定第二安置槽，并且其中，所述偏置构件至少部分地延伸到所述第二安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

19.如权利要求18所述的涡轮增压器，其特征在于，所述主轴限定所述第一安置槽，并且所述垫圈限定所述第二安置槽，并且其中，所述偏置构件的所述波谷部分至少部分地延伸到所述第一安置槽中并且所述偏置构件的所述波峰部分至少部分地延伸到所述第二安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

20.如权利要求19所述的涡轮增压器，其特征在于，所述波谷部分进一步限定为第一波谷部分，并且所述波峰部分进一步限定为第一波峰部分，其中，所述主轴限定第三安置槽，并且所述垫圈限定第四安置槽，并且其中，所述偏置构件具有至少部分地延伸到所述第三安置槽中的第二波谷部分，并且所述偏置构件具有至少部分地延伸到所述第四安置槽中的第二波峰部分，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

设计说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及一种废气门组件，所述废气门组件用于控制排气到涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动，并且更具体地，涉及一种涡轮增压器，所述涡轮增压器包括所述废气门组件。

背景技术

涡轮增压器接收来自内燃发动机的排气并且将压缩空气递送至所述内燃发动机。涡轮增压器用于增大内燃发动机的动力输出、降低内燃发动机的燃料消耗、并且减少内燃发动机所产生的排放。用涡轮增压器将压缩空气递送至内燃发动机允许内燃发动机更小、还能够产生与较大的自然吸气式内燃发动机相同或相似的马力量。将较小的内燃发动机用于车辆中减小了车辆的质量和空气动力学迎面面积，这有助于减少内燃发动机的燃料消耗并改善车辆的燃料经济性。

典型的涡轮增压器包括涡轮机壳体，所述涡轮机壳体包括限定涡轮机壳体内部的内表面。内表面在涡轮机壳体入口与涡轮机壳体出口之间延伸。涡轮机壳体入口限定在内表面的一个端部处、并且与内燃发动机和涡轮机壳体内部处于流体连通，以用于将来自内燃发动机的排气递送至涡轮机壳体内部。涡轮机壳体出口限定在内表面的相反的端部处、并且与所述涡轮机壳体内部处于流体连通，以用于将排气从所述涡轮机壳体内部排出。

典型涡轮机壳体还包括布置在涡轮机壳体入口下游的废气门管道。废气门管道限定与涡轮机壳体入口处于流体连通的废气门通道，所述废气门通道用于使来自涡轮机壳体入口的排气绕过涡轮机壳体内部而排出。阀座典型地围绕废气门通道布置在废气门通道的通道出口处。

在多种常规涡轮增压器中，废气门组件布置在涡轮机壳体入口下游，以用于控制排气从内燃发动机并且穿过废气门通道的流动。废气门组件包括阀元件，所述阀元件可与阀座接合。阀元件具有阀体和延伸远离阀体的轴。废气门组件进一步包括联接至阀元件轴的主轴，以用于使阀元件在第一位置(即，关闭位置)与第二位置(即，打开位置)之间移动，在所述第一位置，阀体与阀座接合，并且阀元件阻挡排气穿过废气门管道流动，在所述第二位置，阀体与阀座解除接合，并且阀元件允许排气穿过废气门通道流动。垫圈典型地联接至阀元件轴并且与主轴间隔开，从而使得主轴布置在阀体与垫圈之间，以用于将主轴固位至阀元件的轴。

在涡轮增压器操作期间，排气流动穿过废气门通道、并且在阀元件的阀体上施加力，尤其是当阀元件处于第一位置时。这个力致使废气门组件在涡轮增压器的操作期间咯咯作响，从而导致噪音、振动、以及声振粗糙度(NVH)问题。因此用于涡轮增压器的典型废气门组件进一步包括布置在主轴与垫圈之间的偏置构件，以试图减轻这些NVH问题。然而，这些偏置构件典型地是昂贵的，脆弱的，并且经受由阀体上的应力引起的疲劳。具体地，偏置构件在涡轮增压器操作期间经受高力矩。这样，在废气门组件中典型的偏置构件经受磨损以及过早失效。一旦偏置构件失效，NVH问题回到涡轮增压器。

这样，仍然需要提供一种用于涡轮增压器的改进的废气门组件。

实用新型内容

本实用新型提供了一种废气门组件，所述废气门组件控制排气到涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动。废气门组件包括阀元件，所述阀元件具有阀体以及延伸远离阀体的轴。所述轴沿轴线在第一端部与沿所述轴线与所述第一端部间隔开的第二端部之间延伸，并且，所述阀元件能够在第一位置与第二位置之间移动，以控制排气到所述涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动。

废气门组件进一步包括主轴和垫圈，所述主轴联接至阀元件的轴，以用于使所述阀元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动，并且所述垫圈联接至所述阀元件的轴、并且沿轴线与所述主轴间隔开。这样，所述主轴布置在所述阀体与所述垫圈之间，以用于将所述主轴固位至所述阀元件的轴。所述废气门组件进一步包括偏置构件，所述偏置构件布置在所述主轴与所述垫圈之间，其中，所述偏置构件具有朝向所述主轴延伸的波谷部分、并且具有朝向所述垫圈延伸的波峰部分。

所述主轴和所述垫圈中的至少一者限定安置槽并且所述偏置构件至少部分地延伸到所述安置槽中以使得偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

根据本实用新型，提供了一种废气门组件，所述废气门组件用于控制排气到涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动，所述废气门组件包括：阀元件，所述阀元件具有阀体和延伸远离所述阀体的轴，其中，所述轴沿轴线在第一端部与沿所述轴线与所述第一端部间隔开的第二端部之间延伸，并且其中，所述阀元件能够在第一位置与第二位置之间移动，以控制排气到所述涡轮增压器的涡轮机壳体内部的流动；主轴，所述主轴联接至所述阀元件的所述轴，以用于使所述阀元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动；垫圈，所述垫圈联接至所述阀元件的所述轴、并且与所述主轴沿所述轴线间隔开，使得所述主轴布置在所述阀体与所述垫圈之间，以用于将所述主轴固位至所述阀元件的所述轴；以及偏置构件，所述偏置构件布置在所述主轴与所述垫圈之间，其中，所述偏置构件具有朝向所述主轴延伸的波谷部分、并且具有朝向所述垫圈延伸的波峰部分；其中，所述主轴和所述垫圈中的至少一者限定安置槽，并且所述偏置构件至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

根据本实用新型，提供了一种涡轮增压器，所述涡轮增压器用于接收来自内燃发动机的排气、并且将压缩空气递送至所述内燃发动机，所述涡轮增压器包括：涡轮机壳体，包括：内表面，所述内表面限定涡轮机壳体内部，所述内表面在以下二者之间延伸：涡轮机壳体入口，所述涡轮机壳体入口限定在所述内表面的一个端部处并且与所述内燃发动机和所述涡轮机壳体内部处于流体连通以用于将来所述自内燃发动机的排气递送至所述涡轮机壳体内部；与涡轮机壳体出口，所述涡轮机壳体出口限定在所述内表面的相反的端部处并且与所述涡轮机壳体内部处于流体连通以用于将排气从所述涡轮机壳体内部排出；以及废气门管道，所述废气门管道布置在所述涡轮机壳体入口下游、并且限定与所述涡轮机壳体入口处于流体连通的废气门通道，所述废气门通道用于使来自所述涡轮机壳体入口的排气绕过所述涡轮机壳体内部而排出；阀座，所述阀座围绕所述废气门通道布置在所述废气门通道的通道出口处；以及废气门组件，所述废气门组件用于控制排气到所述涡轮机壳体内部的流动，所述废气门组件包括：阀元件，所述阀元件能够与所述阀座接合，其中，所述阀元件具有阀体和轴，所述轴沿轴线在第一端部与沿所述轴线与所述第一端部间隔开的第二端部之间延伸远离所述阀体，并且其中，所述阀元件能够在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述阀体与所述阀座接合，以用于防止来自所述涡轮机壳体入口的排气流动绕过所述涡轮机壳体内部，在所述第二位置，所述阀体与所述阀座解除接合，以用于允许来自所述涡轮机壳体入口的排气流动绕过所述涡轮机壳体内部；主轴，所述主轴联接至所述阀元件的所述轴，以用于使所述阀元件在所述第一位置与所述第二位置之间移动；垫圈，所述垫圈联接至所述阀元件的所述轴、并且与所述主轴沿所述轴线间隔开，使得所述主轴布置在所述阀体与所述垫圈之间，以用于将所述主轴固位至所述阀元件的所述轴；以及偏置构件，所述偏置构件布置在所述主轴与所述垫圈之间，其中，所述偏置构件具有朝向所述主轴延伸的波谷部分、并且具有朝向所述垫圈延伸的波峰部分；其中，所述主轴和所述垫圈中的至少一者限定安置槽，并且所述偏置构件至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

优选地，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者将所述安置槽限定成围绕所述轴线的连续正弦曲线图案。

优选地，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者将所述安置槽限定成围绕所述轴线的有平坦凹口的图案。

优选地，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者具有布置在所述偏置构件与所述轴之间的内壁部分，其中，所述内壁部分部分地限定所述安置槽使得所述偏置构件并不被所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者径向地包围。

优选地，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者具有与所述内壁部分间隔开的外壁部分，使得所述偏置构件布置在所述内壁部分与所述外壁部分之间，其中，所述外壁部分部分地限定所述安置槽使得所述偏置构件被所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者径向地包围。

优选地，所述主轴限定所述安置槽，并且所述偏置构件的所述波谷部分至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

优选地，所述垫圈限定所述安置槽，并且所述偏置构件的所述波峰部分至少部分地延伸到所述安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

优选地，所述安置槽进一步限定为第一安置槽，其中，所述主轴和所述垫圈中的所述至少一者限定第二安置槽，并且其中，所述偏置构件至少部分地延伸到所述第二安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

优选地，所述主轴限定所述第一安置槽，并且所述垫圈限定所述第二安置槽，并且其中，所述偏置构件的所述波谷部分至少部分地延伸到所述第一安置槽中并且所述偏置构件的所述波峰部分至少部分地延伸到所述第二安置槽中，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

优选地，所述波谷部分进一步限定为第一波谷部分，并且所述波峰部分进一步限定为第一波峰部分，其中，所述主轴限定第三安置槽，并且所述垫圈限定第四安置槽，并且其中，所述偏置构件具有至少部分地延伸到所述第三安置槽中的第二波谷部分，并且所述偏置构件具有至少部分地延伸到所述第四安置槽中的第二波峰部分，以使得所述偏置构件安置并且防止所述偏置构件旋转。

由于当偏置构件至少部分地延伸到安置槽中时防止了其旋转，因此偏置构件抵抗由于施加至偏置构件的力而产生的变形。因此，废气门组件尤其偏置构件与主轴和垫圈中的至少一者之间具有增大的旋转刚度。这个旋转刚度抵抗在涡轮增压器操作期间施加在废气门组件上的高力矩。更具体地，此旋转刚度对废气门组件相关部件之间、尤其在偏置构件与主轴和垫圈中的至少一者之间的运动施以阻尼。此外，赋予废气门组件的旋转刚度保护偏置构件免受磨损、疲劳、以及过早失效的影响。进而，这延长了废气门组件的寿命并且防止涡轮增压器中所不期望的NVH问题。

附图说明

本实用新型的其他优点将是容易了解的，因为所述优点通过参照以下详细说明在结合附图考虑时将变得更好理解，在附图中：

图1是具有废气门管道和废气门组件的涡轮增压器的示意图，所述废气门管道限定废气门通道，所述废气门组件控制排气到涡轮机壳体内部的流动；

图2A是具有阀元件的废气门组件的截面视图，其中，阀元件具有阀体、延伸远离阀体的轴、联接至轴的主轴、联接至轴的垫圈、以及布置在主轴与垫圈之间的偏置构件，其中主轴限定安置槽，并且其中偏置构件的波谷部分至少部分地延伸到所述安置槽中；

图2B是废气门组件的截面视图，其中垫圈限定安置槽，并且其中偏置构件的波峰部分至少部分地延伸到所述安置槽中；

图3A是废气门组件的局部截面视图，其中主轴限定第二安置槽，并且其中偏置构件具有第二波谷部分，所述第二波谷部分至少部分地延伸到第二安置槽中；

图3B是废气门组件的局部截面视图，其中垫圈限定第二安置槽，并且其中偏置构件具有第二波峰部分，所述第二波峰部分至少部分地延伸到第二安置槽中；

图3C是废气门组件的局部截面视图，其中主轴限定第一安置槽，垫圈限定第二安置槽，偏置构件的波谷部分至少部分地延伸到第一安置槽中，偏置构件的波峰部分至少部分地延伸到第二安置槽中，垫圈具有内壁部分，并且主轴具有外壁部分；

图4A是废气门组件的局部截面视图，其中主轴限定第一安置槽和第二安置槽，垫圈限定第三安置槽和第四安置槽，偏置构件具有至少部分地延伸到第一安置槽和第二安置槽中的第一波谷部分和第二波谷部分，并且偏置构件具有至少部分地延伸到第三安置槽和第四安置槽中的第一波峰部分和第二波峰部分；

图4B是如图4A所示的、旋转了90度的废气门组件；

图5是废气门组件的透视分解视图，其中以连续正弦曲线图案限定安置槽；并且

图6是废气门组件的透视分解视图，其中以有平坦凹口的图案限定安置槽。

具体实施方式

参照附图，其中，贯穿这几个视图，同样的附图标记指示同样的部件，图1示意性示出了涡轮增压器10。涡轮增压器10接收来自内燃发动机的排气并且将压缩空气递送至内燃发动机。涡轮增压器10包括涡轮机壳体12。涡轮机壳体12包括限定涡轮机壳体内部16的内表面14，并且所述内表面14在涡轮机壳体入口18与涡轮机壳体出口20之间延伸。涡轮机壳体入口18限定在内表面14的一个端部处、并且与内燃发动机和涡轮机壳体内部16处于流体连通，以用于将来自内燃发动机的排气递送至涡轮机壳体内部16。涡轮机壳体出口20限定在内表面14的相反的端部处、并且与涡轮机壳体内部16处于流体连通，以用于将排气从涡轮机壳体内部16排出。

涡轮机壳体还包括布置在涡轮机壳体入口18下游的废气门管道22。废气门管道22限定与涡轮机壳体入口18处于流体连通的废气门通道24。废气门通道24使来自涡轮机壳体入口18的排气绕过涡轮机壳体内部16而排出。阀座26围绕废气门通道24布置在废气门通道24的通道出口28处。

涡轮增压器10还包括废气门组件30，所述废气门组件控制排气到涡轮机壳体内部16的流动。废气门组件30包括阀元件32，所述阀元件可与阀座26接合。阀元件32具有阀体34和延伸远离阀体34的轴36。轴36沿轴线A在第一端部38与沿轴线A与第一端部38间隔开的第二端部40之间延伸。阀元件32在第一位置(即，关闭位置)与第二位置(即，打开位置)之间可移动，以控制排气穿过涡轮增压器10的废气门通道24的流动。在所述第一位置中，阀体34与阀座26接合，以用于防止排气从涡轮机壳体入口18流动绕过涡轮机壳体内部16。在所述第二位置中，阀体34与阀座26解除接合，以用于允许来自涡轮机壳体入口18的排气流动绕过涡轮机壳体内部16。

废气门组件30进一步包括主轴42和垫圈44。主轴42联接至阀元件32的轴36，以用于使阀元件32在第一位置与第二位置之间移动。垫圈44联接至阀元件32的轴36，并且沿轴线A与主轴42间隔开，使得主轴42布置在阀体34与垫圈44之间，以用于将主轴42固位至阀元件32的轴36。废气门组件30进一步包括布置在主轴42与垫圈44之间的偏置构件46，其中，所述偏置构件46具有朝向主轴42延伸的波谷部分48并且具有朝向垫圈44延伸的波峰部分50。

主轴42和垫圈44中的至少一者限定安置槽52并且偏置构件46至少部分地延伸到所述安置槽52中以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。换言之，主轴42可以限定安置槽52，并且偏置构件46可以至少部分地延伸到安置槽52中以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转；垫圈44可以限定安置槽52，并且偏置构件46可以至少部分地延伸到安置槽52中以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转；或主轴42和垫圈44两者都可以限定安置槽52，并且偏置构件46可以至少部分地延伸到安置槽52中以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。应当了解的是，偏置构件46可以完全延伸到安置槽52中，或只有偏置构件46的一部分可以延伸到安置槽52中。

由于当偏置构件46至少部分地延伸到安置槽52中时防止了其旋转，因此偏置构件46抵抗由于施加至偏置构件的力而产生的变形。因此，废气门组件30具有增大的旋转刚度，尤其在偏置构件46与主轴42之间、在偏置构件46与垫圈44之间、或在偏置构件46与主轴42和垫圈44两者之间。这个旋转刚度抵抗在涡轮增压器10操作期间施加在废气门组件30上的高力矩。更具体地，此旋转刚度对废气门组件30相关部件之间的运动施以阻尼，尤其是偏置构件46与主轴42之间的运动、偏置构件46与垫圈44之间的运动、或偏置构件46与主轴42和垫圈44两者之间的运动。此外，赋予废气门组件30的旋转刚度保护偏置构件46免受磨损、疲劳、以及过早失效的影响。进而，这延长了废气门组件30的寿命并且防止涡轮增压器10中所不期望的NVH问题。

在一个实施例中，偏置构件46是波形弹簧54。在此实施例中，波形弹簧54可以形成闭环，或者可以形成部分开环。波形弹簧54可以具有单匝，或者可以具有多匝。此外，在实施例中，波形弹簧54具有多匝、波形弹簧54可以被嵌套来增加波形弹簧54的弹性系数。

安置槽52可以被铸造到主轴42或垫圈44中。可替代地，在主轴42或垫圈44被铸造或以其他方式形成之后，可以将安置槽52机加工到主轴42或垫圈44中。

在一个实施例中，如图5所示，主轴42、垫圈44，或主轴42和垫圈44两者将安置槽52限定成围绕轴线A的连续正弦曲线图案56。连续正弦曲线图案56可以围绕轴线A起伏，从而趋近偏置构件46的波谷部分48和波峰部分50的弯曲。连续正弦曲线图案56可以是不间断的并且形成完全围绕轴线A的光滑曲线。

可替代地，连续正弦曲线图案56可以替代地是间断的，其中平坦部分形成安置槽52的至少一部分或其中平坦部分布置在主轴42或垫圈44中相邻安置槽52之间，如图5所示。在此实施例中，安置槽52过渡到平坦部分中，而在其间没有任何不连续。连续正弦曲线图案56还可以通过具有趋近偏置构件的波谷部分48和波峰部分50的曲率的、一系列平坦部分来趋近起伏的构型。应当理解的是，在安置槽52可能有许多几何形状，同时仍形成围绕轴线A的连续正弦曲线图案56。

在另一实施例中，如图6所示，主轴42、垫圈44、或主轴42和垫圈44两者将安置槽52限定成围绕轴线A的有平坦凹口的图案58。有平坦凹口的图案58可以形成一系列围绕轴线A的台阶。换言之，台阶可以相对于轴线A近似90度角地限定到主轴42或垫圈44中。在此实施例中，形成了一系列矩形的凹口，并且有平坦凹口的图案58由相邻安置槽52之间的平坦部分间断开。

可替代地，有平坦凹口的图案58可以替代地具有V形形状的构型，所述构型形成一系列围绕轴线A的V形形状的凹口。换言之，V形形状的凹口可以相对于轴线A近似30度到近似60度地限定到主轴42或垫圈44中。在此实施例中，有平坦凹口的图案58可以是不间断的或者可以由相邻安置槽52之间的平坦部分间断开。应当理解的是，这个角度范围仅是示例性的。有平坦凹口的图案的角度甚至可以落在这个范围之外。换句话说，角度相对于轴线A可以大于60度或相对于轴线A小于30度。有平坦凹口的图案58甚至可以具有一系列限定安置槽52的角度。还应当理解的是，在安置槽52可能有许多几何形状，同时仍形成围绕轴线A的有平坦凹口的图案58。

在某些实施例中，如图2B和图3B至图6所示，主轴42、垫圈44、或主轴42和垫圈44两者都具有布置在偏置构件46与轴36之间的内壁部分60，内壁部分60部分地限定安置槽52使得偏置构件46并不被主轴42或垫圈44径向地包围。特别地，在垫圈具有部分地限定安置槽52使得偏置构件46并不被垫圈44径向地包围的内壁部分60的实施例中，偏置构件46的波峰部分50至少部分地布置到安置槽52中，并且因此偏置构件46的波峰部分50并不被垫圈44径向地包围。

尽管在图2B和图3B至图6中仅仅示出了垫圈44具有部分地限定安置槽52使得偏置构件46并不被垫圈44径向地包围的内壁部分60，但是应当理解的是，主轴42也可以具有部分地限定安置槽52使得偏置构件46并不被主轴42径向地包围的内壁部分60。

在其他实施例中，如图2A、图3A、和图3C至图6所示，主轴42、垫圈44、或主轴42和垫圈44两者都具有与内壁部分60间隔开的外壁部分62，从而使得偏置构件46布置在内壁部分60与外壁部分62之间，其中外壁部分62部分地限定安置槽52使得偏置构件46被主轴42或垫圈44径向地包围。特别地，在主轴42具有部分地限定安置槽52使得偏置构件46被主轴42径向地包围的外壁部分62实施例中，偏置构件46的波谷部分48至少部分地布置到安置槽52中，并且因此偏置构件46的波谷部分48被主轴42径向地包围。

尽管图2A、图3A、和图3C至图6中仅示出了主轴42具有部分地限定安置槽52使得偏置构件46被主轴42径向地包围的外壁部分62，应当理解的是，垫圈44也可以具有部分地限定安置槽52使得偏置构件46被垫圈44径向地包围的外壁部分62。

还应当理解的是，内壁部分60和外壁部分62两者都可以部分地限定安置槽52，如图2A、图3A、和图3C至图6所示。更具体地，主轴42或垫圈44可以具有内壁部分60和外壁部分62两者，或主轴42和垫圈44两者都可以具有内壁部分60和外壁部分62两者。虽然未示出，但外壁部分62也可以在没有任何部分地限定安置槽52的内壁部分60的情况下部分地限定安置槽52。

外壁部分62可以有利地防止偏置构件46(尤其是偏置构件46的波谷部分48或波峰部分50)免受由于接触高温排气而导致的磨损和疲劳的影响。这样，外壁部分62防止偏置构件46过早失效。进而，这进一步延长了废气门组件30的寿命并且进一步防止涡轮增压器10中所不期望的NVH问题。

安置槽52的深度D可以限定为进入主轴42或垫圈44中0.1毫米与2毫米之间。所述深度D仅是示例性的。安置槽52的深度D甚至可以落在此范围之外。换言之，深度D还可以小于0.1毫米或者可以大于2毫米。影响安置槽52深度D的因素包括但不限于偏置构件46的尺寸、尤其是波谷部分48和波峰部分50的尺寸、主轴42的尺寸、以及垫圈44的尺寸。

偏置构件46在轴向方向上具有厚度。在一个实施例中，安置槽52的深度D优选地限定为进入主轴42或垫圈44中、偏置构件46的厚度的一倍与两倍之间。偏置构件46的厚度与安置槽52的深度D之间的这种关系仅是示例性的。偏置构件46的厚度与安置槽52的深度D之间的关系甚至可以都落在此范围之外。换言之，安置槽52的深度D可以限定为进入主轴42或垫圈44中小于偏置构件46的厚度的一倍，以确保在主轴42与垫圈44之间的间隙。可替代地，安置槽52的深度D可以限定为进入主轴42或垫圈44中大于偏置构件46的厚度的两倍，以有利地进一步防止偏置构件46、尤其是偏置构件46的波谷部分48或波峰部分50由于接触高温排气而导致的磨损和疲劳的影响。

在某些实施例中，如图2A、图3A、和图3C至图6所示，主轴42限定安置槽52，并且偏置构件46的波谷部分48至少部分地延伸到安置槽52中以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。在这些实施例中，偏置构件46的波谷部分48与安置槽52成镜像，使得偏置构件46的波谷部分48与针对偏置构件46的波谷部分48的安置槽52对齐以至少部分地延伸到安置槽52中。

在主轴42限定安置槽52的实施例中，安置槽52可以被限定成允许径向、周向、以及轴向有限量的游隙，以用于使偏置构件46的波谷部分48以至少部分地安置在安置槽52中。换言之，安置槽52可以具有比偏置构件46的波谷部分48略大的尺寸。这些略大的尺寸有利地降低偏置构件46和安置槽52的所要求的公差。

此外，在废气门组件30包括主轴42限定的安置槽52，并且偏置构件46的波谷部分48至少部分地延伸到安置槽52中的实施例中，废气门组件30具有增大的旋转刚度，尤其是在偏置构件46与主轴42之间。这个旋转刚度抵抗在涡轮增压器10操作期间施加在废气门组件30上的高力矩。尤其，这个旋转刚度对偏置构件46与废气门组件30的主轴42之间的运动施以阻尼。此外，当偏置构件46至少部分地布置在主轴42内时赋予废气门组件30的旋转刚度保护偏置构件46免受磨损、疲劳、和过早失效的影响。进而，这延长了废气门组件30的寿命并且防止涡轮增压器10中所不期望的NVH问题。

在其他实施例中，如图2B、和图3B至图6所示，垫圈44限定安置槽52并且偏置构件46的波峰部分50至少部分地延伸到安置槽52中以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。在这些实施例中，偏置构件46的波峰部分50与安置槽52成镜像，使得偏置构件46的波峰部分50与针对偏置构件46的波峰部分50安置槽52对齐以至少部分地延伸到安置槽52中。

在垫圈44限定52安置槽的实施例中，安置槽52可以被限定成允许径向、周向、以及轴向有限量的游隙，以用于使偏置构件46的波峰部分50至少部分地安置在安置槽52中。换言之，安置槽52可以具有比偏置构件46的波峰部分50略大的尺寸。这些略大的尺寸有利地降低偏置构件46和安置槽52的所要求的公差。

此外，在废气门组件30包括垫圈44限定的安置槽52，并且偏置构件46的波峰部分50至少部分地延伸到安置槽52中的实施例中，废气门组件30具有增大的旋转刚度，尤其是在偏置构件46与垫圈44之间。这个旋转刚度抵抗在涡轮增压器10操作期间施加在废气门组件30上的高力矩。特别地，这个旋转刚度对废气门组件30的偏置构件46与垫圈44之间的运动施以阻尼。此外，当偏置构件46至少部分地布置在垫圈44内时赋予废气门组件30的旋转刚度保护偏置构件46免受磨损、疲劳、和过早失效的影响。进而，这延长了废气门组件30的寿命并且防止涡轮增压器10中所不期望的NVH问题。

在某些实施例中，如图3A至图3C所示，安置槽52进一步被限定为第一安置槽64，并且主轴42或垫圈44限定第二安置槽66。在这些实施例中，偏置构件46至少部分地延伸到第二安置槽66中以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。

第一安置槽64和第二安置槽66两者都可以限定在主轴42中。在此实施例中，如图3A所示，废气门组件30有利地产生在偏置构件46与主轴42之间额外的旋转刚度。这个额外的旋转刚度由偏置构件46具有与主轴42的第一安置槽64和第二安置槽66的两个接触点而产生。此外，第一安置槽64和第二安置槽66可以限定为围绕轴线A周向地等距间隔开，这有利地引起偏置构件46与主轴42之间更均匀、更对称、并且更一致的旋转刚度。

可替代地，第一安置槽64和第二安置槽66两者都可以限定在垫圈44中。在此实施例中，如图3B所示，废气门组件30有利地引起偏置构件46与垫圈44之间额外的旋转刚度。这个额外的旋转刚度由偏置构件46具有与垫圈44的第一安置槽64和第二安置槽66的两个接触点而产生。此外，第一安置槽64和第二安置槽66可以限定为围绕轴线A周向地等距间隔开，这有利地引起偏置构件46与垫圈44之间更均匀、更对称、并且更一致的旋转刚度。

在一个实施例中，如图3C所示，主轴42限定第一安置槽64，并且垫圈44限定第二安置槽66。在此实施例中，偏置构件46的波谷部分48至少部分地延伸到第一安置槽64中，并且偏置构件46的波峰部分50至少部分地延伸到第二安置槽66中，以便使得偏置构件46安置并且防止所述偏执构件相对于主轴42和垫圈44两者旋转。这样，至少部分地布置到主轴42中的第一安置槽64和垫圈44中的第二安置槽66内的偏置构件46为废气门组件30赋予了额外的旋转刚度。

参考图4A和图4B，波谷部分48可以进一步限定为第一波谷部分68，并且波峰部分50可以进一步限定为第一波峰部分70。此外，主轴42可以限定第三安置槽72，并且垫圈44可以限定第四安置槽74。在此实施例中，偏置构件46具有至少部分地延伸到第三安置槽72中的第二波谷部分76，并且偏置构件46具有至少部分地延伸到第四安置槽74中的第二波峰部分78，以使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。

在具有第一安置槽64、第二安置槽66、第三安置槽72、和第四安置槽74的实施例中，废气门组件30具有归属于以下实施例的所有益处：第一安置槽64和第二安置槽66限定在主轴42中的实施例；第一安置槽64和第二安置槽66限定在垫圈44中的实施例；以及第一安置槽64限定在主轴42中并且第二安置槽66限定在垫圈44中的实施例。除了这些益处，废气门组件30的第一安置槽64、第二安置槽66、第三安置槽72、和第四安置槽74还具有在废气门组件30上的协同效应。更具体地，偏置构件46、主轴42、和垫圈44有利地引起它们之间更均匀、更对称、并且更一致的旋转刚度、安置、以及对运动施以阻尼。这样，保护偏置构件46免受磨损、疲劳、和过早失效的影响。进而，这进一步延长了废气门组件30的寿命并且进一步防止涡轮增压器10中所不期望的NVH问题。

主轴42和垫圈44可以限定多于四个安置槽。在这些实施例中，主轴42和垫圈44可以限定第五安置槽、第六安置槽、第七安置槽、和\/或第八安置槽。在这些实施例中，偏置构件可以具有朝向主轴42延伸的第三和\/或第四波谷部分，以进一步使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。在这些实施例中，偏置构件46还可以具有朝向垫圈44延伸的第三和\/或第四波峰部分，以进一步使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转。应当理解的是，主轴42和垫圈44可以限定任意数量的安置槽52，并且偏置构件46可以限定任意数量的波谷部分48和波峰部分50，而仍保持在本实用新型的范围内。

偏置构件46的第一波谷部分68和第二波谷部分76可以围绕轴36周向地等距间隔开，使得第一波谷部分68和第二波谷部分76关于轴线A是对称镜像的。类似地，偏置构件46的第一波峰部分70和第二波峰部分78可以围绕轴36周向地等距间隔开，使得第一波峰部分70和第二波峰部分78关于轴线A是对称镜像的。在偏置构件46限定第三和\/或第四波谷部分的实施例中，第三和\/或第四波谷部分也可以围绕轴36周向地等距间隔开。同样地，在偏置构件46限定第三和\/或第四波峰部分实施例中，第三和\/或第四波峰部分也可以围绕轴36周向地等距间隔开。当波谷部分48和\/或波峰部分50围绕轴36周向地等距间隔开时，偏置构件46为废气门组件30赋予额外的旋转刚度。

主轴42可以具有从主轴42延伸的主轴臂80，所述主轴臂联接至致动器82，以用于致动主轴42、并且使阀元件32在第一位置与第二位置之间移动。参考图3A、图3B、和图4A至图6，偏置构件46的波谷部分48和波峰部分50以及主轴42和垫圈44所限定的安置槽52被示出为相对于主轴42的主轴臂80始终处于相同的取向。换言之，主轴42和垫圈44所限定的安置槽52被示出为相对于主轴臂80始终偏移相同的角度。然而在另一实施例中，偏置构件46的波谷部分48和波峰部分50的定向以及主轴42和垫圈44所限定的安置槽52可以围绕轴线A相对于主轴臂80旋转。作为非限制性实例，所述定向可以相对于主轴臂80顺时针或逆时针旋转大约45度或大约90度，并且仍然保持使得偏置构件46安置并且防止所述偏置构件旋转的益处。

应当理解的是，废气门组件30和涡轮增压器10的这些不同部件仅仅是展示性的并且可以不按比例绘制。已经以展示性的方式描述了本实用新型，并且应理解的是，已经使用的术语旨在本质上是描述词语而非限制词语。鉴于上述传授内容，本实用新型的许多修改和变化是可能的，并且本实用新型可以以具体描述的之外的方式来实施。

设计图

废气门组件以及涡轮增压器论文和设计

废气门组件以及涡轮增压器论文和设计-D·W·德保利

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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