节流阀和节流组件的制作方法

1.本技术涉及节流阀和节流组件。


背景技术：

2.车辆scr系统中经常采用节流阀实现还原剂的回流。现有的一种用于scr系统的节流阀包括阀体和保持在阀体中的过滤器和阀部。阀部包括阀芯、阀芯保持件和复位弹簧。阀体和阀芯保持件都由不锈钢制成并且二者通过压配组装在一起。这种设计制造工艺复杂。此外，不锈钢件之间的压配结构本身存在较高的应力，在还原剂结冰压力下因破裂的可能。此外，阀体和阀芯保持件之间的压配结合，难以实现高同轴度，这就可能导致阀芯保持件和复位弹簧的磨损。


技术实现要素：

3.本技术的一个目的是提供一种与现有技术相比综合性能更好的节流阀。
4.为此，本技术在其一个方面提供了一种节流阀，其包括：
5.塑料制成的阀体，其内限定节流孔；
6.塑料制成的阀芯保持件，其通过卡扣结构固定于阀体中，并且所述阀芯保持件与阀体之间形成过渡配合或干涉配合；
7.阀芯，其被所述阀芯保持件保持，并且能够轴向滑动以打开和关闭所述节流孔；以及
8.复位弹簧，其沿着使所述阀芯关闭所述节流孔的方向作用于阀芯。
9.在一种实施方式中，所述阀体中通过包覆成型嵌有节流孔板，所述节流孔板中形成所述节流孔。
10.在一种实施方式中，所述节流孔板为钣金冲压形成的元件，包括限定节流孔的底壁和由底壁外周延伸出来并且嵌在阀体中的定位部分，所述底壁中形成有位于节流孔的径向外侧的一个或多个通孔，所述阀体的材料进入通孔中。
11.在一种实施方式中，所述阀体和所述阀芯保持件中的至少一个的材料为玻纤增强的pa66。
12.在一种实施方式中，所述阀体中限定阀腔，所述阀腔的上游端限定出阀腔端壁，所述阀腔端壁内形成有与所述节流孔连通的通道，所述阀芯配置成通过轴向移动而打开和关闭所述通道。
13.在一种实施方式中，所述阀芯包括弹性件和阀杆，在节流阀关闭的状态下，所述弹性件在所述复位弹簧的作用下推抵于所述阀腔端壁，所述阀杆插入所述阀芯保持件中。
14.在一种实施方式中，所述阀杆形成有形成于所述阀杆的外周和/或所述阀杆内部的轴向延伸的液体输出通道。
15.在一种实施方式中，所述阀体中形成有从所述阀腔通向阀体外周的第二液体输出通道。
16.在一种实施方式中，所述阀芯保持件包括与阀体的下游段形成过渡配合或干涉配合的配合部以及从所述配合部的外周径向向外突出的多个卡扣凸块，所述阀体的下游段中形成有与所述卡扣凸块卡扣配合的装配口。
17.在一种实施方式中，所述阀体的下游段的筒壁通过轴向延伸的狭槽而分隔成多个轴向延伸的梁，每个梁中形成一个所述装配口。
18.在一种实施方式中，所述节流阀还包括在所述阀体中安装于所述节流孔上游的过滤器。
19.本技术在其另一方面提供了一种节流组件，其包括：
20.壳体，其前侧配备有容腔；
21.如前所述的节流阀，其布置在所述壳体中，所述过滤器与所述容腔相通，所述节流阀的外周与所述壳体的内周之间存在环形空隙；以及
22.回流泵，其输入端连接于所述容腔，输出端连接于所述环形空隙。
23.根据本技术，通过卡扣配合将阀体和阀芯保持件组装在一起，简化了节流阀的制造工艺。
24.在将本技术的节流阀用于车辆scr系统时，这种卡扣配合结构能够承受还原剂结冰压力。此外，塑料件之间的结合部位更能抵抗还原剂腐蚀和热学老化。
附图说明
25.本技术的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解，其中：
26.图1是根据本技术的一种实施方式的节流阀的剖视图；
27.图2是图1中的节流阀的阀体的剖视图；
28.图3是图2中的阀体的右视图；
29.图4是图1中的节流阀的节流孔板的剖视图；
30.图5是图1中的节流阀的阀芯的剖视图；
31.图6是图1中的节流阀的弹簧推板的剖视图；
32.图7是图1中的节流阀的阀芯保持件的剖视图；
33.图8是根据本技术的一种实施方式的用于车辆scr系统中的节流组件在发动机运转时的操作状态的剖视图；
34.图9是该节流组件在发动机熄火时的操作状态的剖视图。
具体实施方式
35.本技术总体上涉及一种节流阀，其一种示例性用途为在车辆scr系统中用于还原剂的回流，但是本技术的节流阀也可以用于其它领域。
36.根据本技术的一种实施方式的节流阀在图1中示出。该节流阀包括阀体1，以及在阀体1中安装在上游侧(又称前侧，图1中的左侧)的过滤器2和下游侧(又称后侧，图1中的右侧)的阀部。过滤器2可以采用液体过滤领域已知的类型，包括安装凸缘和滤筒部。
37.该阀部包括：阀芯保持件3，相对于阀芯保持件3轴向移动以使得阀部打开和关闭并且调节阀部开度的阀芯4，弹簧推板5，经弹簧推板5将阀芯4朝向关闭方向推压的复位弹
簧6。阀体1的外周前端带有密封环7。在密封环7的后侧，阀体1的外周带有弹性的支撑环8。支撑环8中形成有轴向连通的通道。在一些应用中，需要将节流阀安装在一壳体中，在这种情况下，密封环7起到密封的作用，支撑环8起到支撑的作用。
38.参看图2，阀体1的本体为一体的塑料件，大致呈圆筒形，包括上游筒段11和下游筒段12。上游筒段11的外周形成有环槽13和14，分别用于在其中安置密封环7和支撑环8。上游筒段11中限定过滤器腔15，用于布置过滤器2。过滤器腔15向着上游侧敞开。下游筒段12中限定阀腔16，用于布置阀部。阀腔16的后端向着下游侧敞开。阀腔16的前端形成面向下游侧的阀腔端壁17。
39.在过滤器腔15和阀腔16之间，布置着节流孔板18。节流孔板18为金属(例如不锈钢)钣金件。阀体1的本体为塑料件。通过包覆成型，节流孔板18嵌在阀体1的本体内。阀体1的本体材料可以是纤维增强塑料，例如gf35增强的pa66。
40.在上游筒段11中，在过滤器腔15的上游，形成有直径增大的过滤器安装部19。过滤器2的安装凸缘以压配的方式安装在滤器安装部19中，使得滤筒部插在过滤器腔15中。在过滤器腔15的下游，形成有直径减小的通道20。
41.在下游筒段12中，在阀腔16的上游，形成有直径减小的通道21。通道21的后端部分的直径扩大而形成环槽23。此外，在下游筒段12的筒壁的上游部位中，形成有一个或多个径向贯通筒壁的开口22，作为液体输出通道。在下游筒段12的筒壁的下游部位中，靠近下游筒段12的下游末端，形成有多个径向贯通筒壁的装配口24。在每个装配口24的轴向下游侧，下游筒段12的筒壁的相应部位厚度减小而形成减薄部25。
42.此外，参看图2、图3，下游筒段12的筒壁通过轴向延伸的狭槽26而分隔成多个轴向延伸的梁27。每个梁27中形成一个所述装配口24。每个狭槽26从下游筒段12的大致轴向中部延伸到下游筒段12的后端面。
43.参看图4，节流孔板18为钣金冲压形成的元件，包括底壁30、由底壁30外周沿轴向前延伸的环形部31、由环形部31的前缘向前向外张开的扩张部32。底壁30中央形成贯通的节流孔33。环形部31和扩张部32构成在阀体1中的定位部分。
44.结合图2，节流孔板18的定位部分(环形部31和扩张部32)以向前延伸的姿势嵌在阀体1的本体塑料材料中。采用环形部31和扩张部32，可以使得节流孔板18牢固地嵌在阀体1的本体塑料材料中。其它有助于将金属板件牢固地结合在塑料材料中的结构，也可以用于节流孔板18。
45.底壁30的外围部分也嵌在阀体1的本体塑料材料中，围绕着节流孔33的内侧暴露于通道20和21，使得通道20和21之间通过节流孔33实现连通。采用具有节流孔33的金属节流孔板18，在节流阀温度变化时，例如由于流经节流阀的液体温度和/或外界温度导致，相对于由塑料材料本身形成的节流孔而言，能确保更为稳定的节流孔径。
46.此外，在底壁30中，在节流孔33的外围形成一个或多个通孔34，优选为围绕节流孔33均布的多个(例如4个)通孔34。这样，在包覆成型时，阀体1的本体塑料材料流入通孔34中。通孔34可以防止节流孔板18偏转或错位。
47.参看图5，阀芯4由前侧的由弹性材料支撑的弹性件40和后侧的金属材料(例如不锈钢)阀杆41组成。弹性件40的前部形成向前向外张开的杯形部42。杯形部42的外径大于阀体1的环槽23的外径。
48.阀杆41包括前端的阀杆头43和由阀杆头43向后延伸的杆部44。阀杆头43的前部组合在弹性件40中，例如通过包覆成型嵌在弹性件40中。杆部44为圆柱杆，直径小于阀杆头43的径向尺寸。杆部44的外周形成一个或多个沟槽45，作为液体输出通道，沟槽45从阀杆头43的后端面轴向延伸到杆部44的末端。
49.参看图6，弹簧推板5包括本体50和由本体50的前端向外延伸的凸缘部51。弹簧推板5内限定彼此相通的上游凹坑52和下游通孔53。上游凹坑52的形状和尺寸设置成用于接纳阀芯4的阀杆头43的后部。凸缘部51的外径略大于复位弹簧6的外径，本体50的外径小于复位弹簧6的内径。
50.凸缘部51中形成有一个或多个通孔54，本体50的后端开设有一个或多个径向贯通的缺口55。
51.参看图7，阀芯保持件3由塑料材料制成，包括轴向前后衔接的圆筒部60和配合部61。配合部61的外径大于圆筒部60。圆筒部60的外径略小于复位弹簧6的内径。配合部61的外径设置成与阀体1的下游筒段12(尤其是下游筒段12的后端部)的内径形成过渡配合或干涉配合。
52.配合部61的外周(优选在外周前部)设有多个径向向外突出的卡扣凸块62。各卡扣凸块62的数量、位置、形状和尺寸设置成能够越过阀体1的减薄部25而卡扣在相应的装配口24中。为此，通过狭槽26将下游筒段12的后部分隔成多个彼此分开的梁27，这使得在插入阀芯保持件3时，各个梁27能够被径向向外弹性撑开，从而各卡扣凸块62能够进入相应的装配口24中。之后，各个梁27回复原位而将阀芯保持件3抱紧。每个梁27的后端部分形成的减薄部25也使得卡扣凸块62更容易进入相应的装配口24中。
53.在此，还需要说一下，通过形成各狭槽26，使得在阀腔16内的液体结冰膨胀时，液体能够通过狭槽26向外溢出，并且梁27也可能会径向向外弹性变形。这样，可以避免下游筒段12因内部结冰而胀破。
54.在阀芯保持件3中，形成轴向内孔63。在轴向内孔63的上游侧，形成直径扩大的环槽64。环槽64限定面向前侧的槽底65。环槽64的直径大于弹簧推板5的本体50的后端外径。轴向内孔63的直径设置成与阀芯4的杆部44形成间隙配合。
55.阀芯保持件3的材料可以是纤维增强塑料，例如gf35增强的pa66。
56.参看图1，并结合图2～图7，复位弹簧6套在阀芯保持件3的圆筒部60上，弹簧推板5套在阀芯4上，阀杆头43位于凹坑52中。阀芯4的杆部44可轴向滑动地插入阀芯保持件3的轴向内孔63中，使得复位弹簧6沿被夹在弹簧推板5的凸缘部51与阀芯保持件3的卡扣凸块62之间。如此组合的阀芯保持件3、阀芯4、弹簧推板5、复位弹簧6被插入阀体1的阀腔16中，其中阀芯4的弹性材料弹性件40面向前侧，直至阀芯保持件3的各卡扣凸块62径向向外弹性推开阀体1的后端的相应减薄部25进入相应装配口24中，配合部61与阀体1的下游筒段12的后端部形成过渡配合或干涉配合。由此，将阀芯保持件3固定在阀体1中，复位弹簧6被压缩并且经弹簧推板5向前推压阀芯4，使得弹性件40的杯形部42面对着于阀体1的环槽23轴向推抵于阀腔端壁17。在复位弹簧6的推力作用下，杯形部42略微弹性变形而将环槽23相对于阀腔16隔开。
57.带有压力的液体进入过滤器2，被过滤器2过滤后进入过滤器腔15的位于过滤器2外侧的空间中，然后经通道20、节流孔33、通道21进入环槽23。液体压力在达到节流阀的开
启压力后，会克服复位弹簧6的推力而将杯形部42推离阀腔端壁17，从而在过滤器腔15与阀腔16之间建立连通。当弹簧推板5的本体50的后端面推抵于阀芯保持件3中的槽底65时，节流阀完全打开。
58.进入阀腔16的液体的一部分经阀体1中的开口22沿径向流出阀体1。还有一部阀液体通过弹簧推板5的后端与阀芯保持件3前端的空隙(或者通过弹簧推板5的缺口55)，进入阀杆41的杆部44中的沟槽45，并且在沟槽45中沿轴流出阀体1。
59.对于前面描述的节流阀来说，通过卡扣配合将阀体1和阀芯保持件3组装在一起，简化了节流阀的制造工艺。此外，阀体1和阀芯保持件3之间的过渡配合～干涉配合能够实现更高的同轴度，减小阀芯保持件3和复位弹簧6长期使用中产生的磨损。此外，阀体1和阀芯保持件3都塑料材料制成，同用金属材料(尤其是不锈钢)制造它们的方案相比，材料费用和重量可以减小。并且在阀体1中嵌入节流孔板18，可以在阀体1由塑料制成的情况下确保在温度的节流孔径。
60.需要指出，前面参照图1～图7描述的节流阀的实施方式具有过滤和节流两种功能，特别适用于在车辆scr系统中用于还原剂的回流。然而，本技术的节流阀还能适用于其它领域的液体节流。根据不同的应用，可以对前面描述的节流阀的结构做出各种改造。
61.例如，根据一种改型，节流阀中不设置前面描述的过滤器。这样，节流阀仅具有节流功能，不具有过滤功能。
62.又如，根据一种改型，不需要将节流阀安装在某个壳体中，在这种情况下，密封环7和支撑环8被省略。
63.又如，根据一种改型，不需要使得阀腔中的液体能够从阀体径向流出，在这种情况下，取消前面描述的开口22，阀腔中的液体仅能够沿着阀芯4从阀体轴向流出。
64.又如，根据一种改型，作为阀芯4的外周上的轴向延伸沟槽45的替代或附加特征，阀芯4的杆部44内部设有轴向延伸的沟槽，其上游端与杆部44外周连通，下游端通向杆部44的后端面。
65.又如，根据一种改型，节流孔板18的定位部分(环形部31和扩张部32)可以以向后延伸的姿势嵌在阀体1中。
66.本领域技术人员还可以对这里描述的节流阀的结构做出其它各种修改。
67.如前所述，前面参照图1～图7描述的节流阀的实施方式特别适用于在车辆scr系统中用于还原剂的回流。在这种情况下，可以基于该节流阀构造出节流组件。图8、图9中示意性示出了这样一种节流组件。
68.如图8、图9所示，该节流组件包括前面参照图1～图7描述的节流阀，其安装在壳体70的内部空间中。节流阀的外周与壳体70的内周之间存在环形空隙。密封环7在节流阀外周前端与壳体1的内壁前部之间形成密封。支撑环8用于节流阀在壳体70中的支撑。由于支撑环8中设有轴向通道，因此支撑环8的前后侧的环形空隙部分通过支撑环8保持连通。
69.壳体70前侧配备有还原剂(例如尿素水溶液)容腔71。壳体70前端形成有入口72，后端形成有出口73。入口72与容腔71和过滤器2的入口相通。容腔71连接着管线74(通过可能有的辅助配件，如接头)，以便分流来自于scr主管线的多余还原剂。出口73连接着管线75(通过可能有的辅助配件，如接头)，使得还原剂返回还原剂罐(未示出)。
70.在壳体70的前部形成有开口76，该开口76的径向内端通向壳体70的内部空间，径
向外端经回流泵77连通到容腔71。开口76的轴向位置位于密封环7和支撑环8之间。回流泵77在启动时，可以将还原剂从容腔71向环形空隙中抽送。
71.如本领域所知，scr系统需要配合车辆发动机的运转而操作。具体而言，在发动机运转时，scr系统操作而通过主管线向发动机排气管中供应还原剂。在发动机熄火后，scr系统操作而将scr系统中的残留还原剂抽回还原剂罐中，以防还原剂在scr系统中解决或冻结。
72.图8中示出了在发动机运转时节流组件的操作状态，其中回流泵77不被启动，来自于scr主管线的多余还原剂的进入容腔71中，然后还原剂流经过滤器2被过滤，然后经节流孔板18中的节流孔33作用于阀芯4，将阀芯4相对于阀芯保持件3向下游侧滑动，从而打开节流阀。还原剂进入阀腔16中，然后一部分还原剂经阀体1中的开口22沿径向流入所述环形空隙中，在所述环形空隙中轴向流动，到达阀芯保持件1后端面处；另一部分还原剂通过阀杆41的杆部44中的沟槽45沿轴流到阀芯保持件1后端面处。两部分还原剂会合后经出口73和管线75回流到还原剂罐。还原剂在节流组件中的流动如图8中的箭头示意性表示。
73.需要指出，经开口22流出阀体1的还原剂量占进入阀腔16的还原剂量的大部分，经沟槽45流出阀体1的还原剂量占进入阀腔16的还原剂量的小部分。然而，经沟槽45流出还原剂的能力，对于防止阀芯4因还原剂沉积而被阀芯保持件5卡滞来说，是很有必要的。
74.图9中示出了在发动机熄火后节流组件的操作状态，其中scr系统主泵被关闭，回流泵77被启动，以将容腔71中的还原剂经开口76向位于支撑环8前侧的环形空隙部分中抽送。容腔71中产生的负压将scr主管线的残余还原剂抽入容腔71中。此时，阀芯4在复位弹簧6的作用下关闭了节流孔33。
75.由回流泵77从容腔71中抽取的还原剂进入位于支撑环8前侧的环形空隙部分后流经支撑环8，然后一部分还原剂在位于位于支撑环8后侧的环形空隙部分中继续向下游侧流动到阀芯保持件1后端面处，另一部分还原剂经开口22以及沟槽45流动到阀芯保持件1后端面处。两部分还原剂会合后经出口73和管线75回流到还原剂罐。还原剂在节流组件中的流动如图9中的箭头示意性表示。通过维持回流泵77操作一段设定的时间，scr主管线的残余还原剂被抽空，由此避免scr主管线中残余还原剂。
76.对于本技术的节流组件在scr系统中的应用，节流阀中的主阀与阀芯保持件之间的卡扣配合结构能够承受还原剂结冰压力。此外，同为塑料件的主阀与阀芯保持件之间的结合部位更能抵抗还原剂腐蚀和热学老化。
77.本领域技术人员可以对这里描述的节流组件的结构做出各种修改。
78.虽然这里参考具体的示例性实施方式描述了本技术，但是本技术的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本技术的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。