(第一实施例)
如图1~5所示,电控节气门设备包括节气门阀1、节气门轴2、驱动 电动机3、
螺旋弹簧4、减速
齿轮300、
致动器壳体200、节气门体5和ECU (电控单元)。节气门阀1控制流入内燃机80的进气数量。节气门轴2 构成与节气门阀1一体转动的节气门阀1的轴部分。驱动电动机3使节气 门阀1沿开启方向或关闭方向转动,在开启方向转动时,节气门阀1被开 启到完全节气位置(完全打开位置),沿关闭方向转动时,节气门阀1 被关闭到
怠速位置(完全关闭位置)。驱动电动机3被用作致动器(阀 操纵装置)。
螺旋弹簧4沿关闭方向向节气门阀1施加弹
力。
减速齿轮(能 量传送装置)300将驱动电动机300的转
动能传送到节气门轴2,以便使 节气门轴2与节气门阀1整体转动。致动器壳体200可转动地接收减速齿 轮300。节气门体5在内部整体地形成将进气引入内燃机80的每个
气缸内 的进气通道。ECU(电控单元)电控驱动电动机3。ECU与将司机所踩踏 的加速器
踏板操作程度(加速器踏板操作数量)转换成电
信号的加速器 位置
传感器(未示)相连,以便将加速器位置信号输出到ECU。
加速器位置信号代表加速器操作数量。电控节气门设备具有节气门
位置传感器110,其将节气门阀1的开启程度转换成
电信号(节气门位置 信号),以便将节气门位置信号输出到ECU。节气门位置信号代表节气 门阀1的开启程度。相对驱动电动机3,ECU执行PID(成比例的、积分的 和微分的[求导数])反馈控制,以便消除从节气门位置传感器110传送 来的节气门位置信号与从加速器位置传感器传送来的加速器位置信号 之间的偏差。
节气位置传感器110包括永久磁
铁10、磁轭(未示)、霍尔元件(hall element)(未示)、
端子(未示)、
定子(未示)等。永久
磁铁10被 用于产生
磁场的矩形磁铁分开。磁轭由分开的基本上拱形元件组成,并 被永久磁铁10磁化。所述霍尔元件配备有与分开的永久磁铁10相对的传 感器盖12,所述端子由导电的
金属薄板构成,其将霍尔元件与ECU相连, 相对于节气门位置传感器110,所述端子被设置在外部。定子由含铁金 属材料制成,用于将磁通量集中在霍尔元件上。使用胶
水等材料将分开 的永久磁铁10和分开的磁轭固定在构成减速齿轮300的阀齿轮13的内周 上。
节气门阀1是用于控制被引入到内燃机80内的进气数量的蝶形转动 阀(树脂阀)。在该实施例中,基本上盘形的节气门阀1与节气门轴2 的阀支撑部位的外周被整体模制成,从而,节气门阀1和节气门轴2可以 整体转动。节气门阀1由耐热的树脂材料制成,例如PPS(聚亚苯硫(poly phenylene sulfide))、PBTG30(包含草
纤维(grass fiber)30%的 聚对苯二
甲酸丁二酯(ploy butylene terephthalate))、PA(聚酰 胺)、pp(聚丙稀)或PEI(聚醚酰亚胺)。
在该实施例中,节气门阀1由大致盘形树脂盘部分(盘形元件)14、 大致圆筒形树脂轴部分(圆柱部分)15等构成。加强肋(未示)被一体 模制在相对于树脂盘部分14的进气流动方向的上游侧的一个平面上,或 节气门阀1的盘形元件14的两个平面部分上,以便加强盘形元件14。树 脂轴部分15由与树脂盘元件14相同的树脂材料模制成大致圆筒形状。树 脂轴部分15的两个轴端被设置在与包括节气门阀1的转动轴线两端也就 是围绕节气门阀1的转动轴线的两个周端的平面几乎相同的平面内。
节气门轴2是一个被用作增强元件的金属轴(轴向增强元件),由 诸如
黄铜或不锈
钢的金属材料制成,例如被制成圆杆形。节气门轴2的 轴线被设置在基本上与节气门体5的孔腔壁部件6的中心轴线垂直的方 向上,并被设置在基本上与电动机壳体7的中心轴线平行的方向上。在 该实施例中,节气门轴2具有用于支撑节气门阀1的树脂轴部分15的金属 阀支撑部位。该金属阀支撑部位被嵌入模制在树脂轴部分15的内部,从 而增强节气门阀1的树脂盘部分14和树脂轴部分15。
图1左侧端上的节气门轴2的一个端部从节气门阀1的树脂轴部分15 的一个端面暴露(突出),以便被用作相对于节气门体5的孔腔壁部件6 的第一阀轴承41转动滑动的第一轴承滑动部分。图1右侧端上的节气门 轴2的另一端部从节气门阀1的树脂轴部分15的另一个端面暴露(突 出),以便被用作相对于节气门体5的孔腔壁部件6的第二阀轴承(未示) 转动滑动的第二轴承滑动部分(未示)。构成减速齿轮300的阀齿轮13 被整体设置在图1右侧端上的节气门轴2的另一个端部上。
致动器壳体200由齿轮箱部分(齿轮
外壳部分、壳体)11和传感器 盖(齿轮盖、盖)12组成。齿轮箱部分11由树脂材料与节气门体5的孔 腔壁部件6的外周模制成一体。传感器盖12支撑节气门位置传感器110 的霍尔元件、端子和定子。传感器盖12
覆盖齿轮箱部分11的敞开侧。
齿轮箱部分11由与孔腔壁部件6相同的树脂材料制成,并被模制成 预定形状,构成可转动地容纳减速齿轮300的齿轮腔。完全关闭止挡17 与树脂材料的齿轮箱部分11的内壁被整体模制在一起,用于限制节气门 阀1在怠速位置-也就是节气门阀1的全关闭位置的转动。在此,完全打 开止挡可以与齿轮箱部分11的内壁被整体模制在一起,用于限制节气门 阀1在全节气位置-也就是节气门阀1的全开启位置的转动。
传感器盖12由诸如热塑性塑料的树脂材料形成为预定形状,以便在 节气门位置传感器110和驱动电动机3的供电端子之间进行电绝缘。传感 器盖12具有与形成在节气门体5的齿轮箱部分11上相应的
啮合部分彼此 啮合的啮合部位。通过使用
铆钉、螺钉(未示),传感器盖12的啮合部 位和齿轮箱部分11的啮合部位进行连接,或例如它们彼此被热
模锻在一 起。大致圆柱形插座18与传感器盖12整体模制,与电接头(未示)相连。
驱动电动机3是与供电端子整体相连的电驱动致动器,供电端子被 设置在传感器12或大致圆柱形壳体部分7上。当驱动电动机3被激励时, 其电动机轴(未示)沿向前方向或向后方向转动。驱动电动机3具有一 个前端
支架19,其通过使用一个例如
螺栓的固定件20被固定到一个突出 部21上,该突出部位于电动机壳体部分17或者齿轮箱部分11上。于是, 驱动电动机3被容纳在电动机壳体7内。诸如片簧的垫元件可以被设置在 驱动电动机3的后端
框架和电动机壳体7的底壁表面之间,以便使驱动电 动机3与内燃机80的振动隔离。另一个垫元件可以被设置在驱动电动机3 的端磁轭(未示)和电动机壳体7的底壁表面之间。另外,可以设置隔 离元件,替代垫元件,以便增强驱动电动机3的抗振动性能。
减速齿轮300以预定的减速齿轮比降低驱动电动机3的转速。减速齿 轮300(阀驱动装置、
能量传送装置)由
小齿轮22、中间减速齿轮23以 及用于驱动使节气门阀1转动的节气门轴2的阀齿轮13组成。小齿轮22 被固定在驱动电动机3的电动机轴的外周上。中间减速齿轮23与小齿轮 22啮合而被小齿轮22转动。阀齿轮13与中间减速齿轮23相啮合而被中间 减速齿轮23驱动。
小齿轮22由金属材料制成,并与驱动电动机3的电动机轴被一体形成 为预定形状,从而小齿轮22被用作与驱动电动机3的电动机轴整体转动 的电动机齿轮。中间减速齿轮23由树脂材料形成为预定形状,并被转动 地设置在用作中间减速齿轮23转动中心的支撑轴24的外周上。中间减速 齿轮23由与电动机轴的小齿轮22啮合的大齿轮部分25以及与阀齿轮13 啮合的小齿轮部分26组成。支撑轴24与节气门体5的齿轮箱部分11的底 壁整体模制。支撑轴24的端部与形成在传感器盖12的内壁上的凹入部分 啮合。
阀齿轮13由树脂材料模制成大致的圆柱形形状。齿
轮齿(齿部分) 27被一体形成在阀齿轮13的外周上,并与中间减速齿轮23的小齿轮部分 26啮合。圆柱形部分(未示)与孔腔壁部件6的侧面上的阀齿轮13整体 模制,并在图1中向左方突出。阀齿轮13的圆柱形部分的外周(弹簧内 导向件)支撑螺旋弹簧4的内周。在阀齿轮13的外周上的一个端平面上, 也就是齿轮齿27,完全关闭止动部位28与阀齿轮13整体模制。当节气门 阀1处于怠速位置,也就是完全关闭位置,完全关闭止动部位28钩住齿 轮箱部分11的完全关闭止挡17。
螺旋弹簧4被设置在节气门轴2的外周侧上。图1左侧的螺旋弹簧4 的一端被设置在节气门体5的孔腔壁部件6的外壁6a上的体侧钩(未 示),也就是齿轮箱部分11的底壁,所支撑。图1右侧的螺旋弹簧4的另 一端被位于孔腔壁部件6侧面上的阀齿轮13的平面上的齿轮侧钩(未 示)支撑。
节气门体5是节气门壳体,其包括内部形成圆形进气通路的大致圆 筒形孔腔壁部件6,通过所述进气通路,进气流到内燃机80内。孔腔壁 部件6整体容纳盘形节气门阀1,从而,节气门阀1可以开启和关闭孔腔 壁部件6的圆形进气通道。孔腔壁部件6可转动地容纳在进气通路内的盘 形节气门阀1,从而,节气门阀1可以从全闭位置转动到全开启位置。通 过使用紧固螺钉或螺钉(未示),节气门体5被拧入内燃机80的进气歧 管内。
如图3所示,节气门体5的孔腔壁部件6被形成为具有套管结构的预 定形状,其中,大致圆筒形孔腔内管32被设置在大致圆筒形孔腔内管31 的外侧上。孔腔内管31是形成内周的内侧圆柱部分。孔腔内管32是形成 外元件的外侧圆柱部分。节气门体5的孔腔壁部件6由诸如PPS、PBTG30、 PA、PP或PEI的耐热树脂材料制成。孔腔内管31和孔腔内管32具有进气 入口部分(进气通道)和进气出口部分(进气通道)。来自空气滤清器 (未示)的进气通过进气管(未示)、孔腔壁部件6的进气入口部分和 进气出口部分。然后,进气流入内燃机80的稳压罐或进气
歧管。孔腔内 管31和孔腔内管32被彼此整体模制。沿进气方向也就是在图1中从上至 下的垂直方向,孔腔内管31和孔腔内管32具有实质上一相同的内径和实 质上一相同的外径。
容纳驱动电动机3的电动机壳体部分7由树脂材料通过多个板形连 接元件9与孔腔壁部件6整体模制,构成节气门体5。电动机壳体部分7 与孔腔壁部件6平行地设置。也就是,电动机壳体部分7相对于节气门体 5上的齿轮箱部分11与孔腔壁部件6平行。相对于孔腔壁部件6的中心轴 向,电动机壳体部分7被设置在具有套管结构的孔腔壁部件6的孔腔内管 32的
侧壁6a的径向外侧上。电动机壳体部分7由树脂材料与齿轮箱部分 11整体模制成。具体地说,电动机壳体部分7与位于图1左侧的齿轮箱部 分11的端面整体模制。齿轮箱部分11具有用于转动地容纳减速齿轮300 的腔。电动机壳体部分7具有基本上圆柱形侧壁部分41和大致圆形底壁 部分42。侧壁41从图1左侧的齿轮箱部分11的左侧面沿向左方向延伸。 底壁部分42塞住图1左侧上的侧壁部分41的敞开侧。电动机壳体部分7 的侧壁部分41的中心轴线被设置成基本上与节气门轴2的轴线也就是节 气门阀1的转动轴线平行。此外,电动机壳体部分7的侧壁部分41的中心 轴线被设置成基本上与孔腔壁部件6的孔腔内管31的中心轴线垂直。
具有筋结构的多个板形连接元件9由树脂材料与孔壁元件6的孔腔 内管32以及电动机壳体部分7整体模制。多个板形连接元件9从孔壁元件 6的孔腔内管32的侧面6a突出,并与电动机壳体部分7的侧壁部分36的侧 面7a相连。
孔腔内管31内部具有进气通路,通过该进气通路,进气流到内燃机 80。节气门阀1和节气门轴2被可转动地设置在孔腔内管31的进气通路 内。在孔腔内管31和孔腔内管32之间形成圆筒形空间(环形空间)。该 圆筒形空间被大致位于中央部位的环形连接元件33周向阻塞,也就是被 分隔。例如,圆筒形空间的纵向中央部位是沿处于全关闭位置的节气门 阀1的周向方向的部分。换句话说,该大致纵向中央部位是通过节气门 轴2轴向中心的孔腔壁部件6的周向部分。环形连接部分33将孔腔内管31 的外周31a与孔腔内管32的内周32a相连,从而该环形连接部分33基本上 完全阻塞形成在孔腔内管31与孔腔内管32之间的圆筒形空间的周向区 域。
相对于环形连接部分33位于轴向上游侧的孔腔内管31与孔腔内管 32之间的圆筒形空间被用作阻挡凹入部分(水份收集槽)34,用于禁止 水份沿进气管的内周向
进气歧管流动。相对于环形连接部分33位于轴向 下游侧的孔腔内管31与孔腔内管32之间的圆筒形空间被用作阻挡凹入 部分(水份收集槽)35,用于禁止水份沿进气歧管的内周流动。
参考图1,孔腔内管31与孔腔内管32具有由树脂材料整体模制的大 致圆筒形的第一阀轴承41和大致圆筒形的第二阀轴承(未示),第一阀 轴承41可转动地支撑节气门轴2的第一承载滑动部分,第二阀轴承可转 动地支撑节气门轴2的第二承载滑动部分。圆形第一轴孔43被形成在第 一阀轴承41上,圆形第二轴孔(未示)被形成在第二阀轴承上。插座(未 示)被设置在第一阀轴承41上,用于阻塞第一阀轴承41的敞开侧。第二 阀轴承与孔腔壁部件6的外壁6a、也就是在图1中向右方向突出的节气门 体5的齿轮箱部分11的底壁、整体模制。第二阀轴承的外周被用作弹簧 内周导向件(未示),用于支撑螺旋弹簧4的径向内周。支柱(stay) 部分45由树脂材料整体模制在外周上,也就是孔腔内管32的外壁6a上。 当节气门体5被安装在内燃机80上时,使用诸如螺栓(未示)的
紧固件, 支柱部分45与内燃机80的进气歧管的连接端面相连。支柱部分45被设置 在位于图1下端侧的孔腔内管32的外壁6a上。支柱部分45从孔腔内管32 的外壁6a径向向外突出,且具有插入孔46,诸如螺钉的紧固件穿过所述 孔46。
下文结合图1~5和21介绍电控节气门设备的形成工序。
如图21所示,模具包括固定模271和可动模272,固定模271和可动 模272形成对应于节气门阀1和节气门体5的模腔201、202。详细地说, 模腔201是用于模制节气门阀1的阀腔,模腔202是用于模制节气门体5 的体腔202。在第一实施例中,模腔201、202被形成为使用相同模具基 本上同时模制节气门阀1和节气门体5,从而,在模制工序中,节气门阀 1被组装在节气门体5的内部。具体地说,节气门阀1被设置在这样的位 置上,节气门阀1从其完全关闭位置转动预定角度。该预定转动角度比 节气门阀1对应于完全关闭位置的角度大。也就是,节气门阀1转动一转 角(角度θ),在模制工序中,位于其完全关闭位置之外的位置。
如图5A和5B所示,节气门阀1由树脂材料与节气门体5在同一个模具 中被模制。在此情况下,节气门阀1的转角(角度θ)被设置在对应于 节气门阀1完全关闭位置的转角α(≥0°)和对应于节气门阀1和节气 门体5
接触时的节气门阀1位置的转角β(≤180°)之间。α、β和θ 之间关系由等式(1)表示
α<θ<β (1)
因而,使用模具的固定模271和可动模272,节气门阀1的外周和孔 腔内管31的内周8可以大致被完全分隔。在此,围绕其转动中心(转动 轴线)的节气门阀1的一个外周与位于第一轴承41附近的孔腔内管31的 孔内周8的一部分通过节气门轴(金属轴)2被相连。此外,围绕其转动 中心的节气门阀1的另一个外周与位于第二轴承附近的孔内周8的一部 分也通过节气门轴(金属轴)2被相连。
加热后的热塑性塑料(填充物),也就是诸如PPS或PBT的在
熔化状 态下热塑性塑料,被倒入由固定模271和可动模272构成的模具上的模腔 201、202内。通过形成在模具上的至少一个浇口,所述填充物被注射到 模腔201、202内,从而形成在模具上的模腔201、202被填充物(熔化树 脂材料)填充。在此情况下,节气门轴2被设定在模腔201、202上的预
定位置上。
随后,施加在模腔内的填充物上的压力被逐渐增加,所述增加的压 力被维持在比施加在注射填充工序中的被注射的填充物上的最大压力 还大的压力。也就是比注射压力大的预定压力被施加到填充到模具内的 填充物上(熔化树脂材料)。随后,
冷却水被引入模具内。在此情况下, 由于所述冷却,模具内的填充物收缩(冷缩)。从而,额外的填充物通 过形成在模具上的至少一个浇口被注射到模腔201、202内,在压力保持 工序中,重新填充的额外填充物数量等于由于在冷却工序中所导致的收 缩而引起的模制填充物体积的减少数量。至少在模制所述孔腔内管31、 孔腔内管32的侧面和/或电动机壳体部件7的侧面中一个的模腔上形成 一个浇口。
然后,被填充到模具的模腔201、202内的填充物被取出,被冷却并 固化。另一种情况是,在填充物被容纳在模腔201、202内时,使用冷却 水等使被填充到模具的模腔201、202内的填充物冷却和固化。从而,转 动地容纳节气门阀1和节气门轴2且包括具有套管结构的孔腔壁部件6的 节气门体5可以被同时模制。节气门轴2被嵌入模制(insert moulded) 在节气门阀1的树脂轴部分15上。
下文介绍电控节气门设备的操作。当司机踩下车辆的加速器踏板 时,从加速器位置传感器传送到ECU的加速器位置信号改变。ECU控制被 传送到驱动电动机3的
电能,从而,驱动电动机3的电动机轴转动,节气 门阀1在预定位置操作。驱动电动机的扭距通过小齿轮22和中间减速齿 轮23被传送到阀齿轮13。于是克服螺旋弹簧4所产生的促动力,阀齿轮 13转动对应于加速器踏板踩下程度的转角。
阀齿轮13转动,节气门轴2也转动,转动角度与阀齿轮13的转动角 度相同,从而,节气门阀1从其完全关闭位置沿打开方向向其完全敞开 方向转动。因而,形成在节气门体5的孔腔壁部件6的孔腔内管31上的进 气通道被开启到预定程度,从而,
发动机80的转动速度被改变到对应于 司机所踩下加速器踏板程度的转速。
相反,当司机松开加速器踏板时,在螺旋弹簧4的弹力作用下,节 气门阀1、节气门轴2、阀齿轮13等返回节气门阀1的初始位置。节气门 阀1的初始位置是怠速位置或完全关闭位置。当司机松开加速器踏板 时,加速器位置传感器所传送的加速器位置信号的数值基本上为0%。 在此情况下,ECU可以向驱动电动机3供应能量,以便使驱动电动机3的 电动机轴沿相反方向转动,从而,节气门阀1在其完全关闭位置被控制。 此时,节气门阀1沿着关闭方向可以被驱动电动机3转动。
在螺旋弹簧4的弹力作用下,节气门阀1沿关闭方向转动,直到设置 在阀齿轮13上的完全关闭止挡部分28与整体模制在节气门体5的齿轮箱 部分11的内壁上的完全关闭止挡17接触为止。节气门阀1的转动被节气 门阀1的完全关闭位置的完全关闭止挡17所限制。从而,节气门阀1被维 持在预定完全关闭位置,也就是被形成在节气门体5的孔腔壁部件6的孔 腔内管31内的进气通道内的怠速位置。从而与内燃机80相连的进气通道 基本上关闭,从而,内燃机80的转速被设置在预定的怠速速度上。
节气门阀1由树脂材料模制,从而,节气门阀1被可转动地组装在节 气门体5内,同时,节气门阀1被设置在电控节气门设备内预定的节气门 位置。具体地说,节气门阀1从其完全关闭位置转动预定角度。该预定 转动角度比对应于其完全关闭位置的节气门阀1的角度大。也就是节气 门阀1转动一转角,位于其完全关闭位置之外的一个位置。从而利用成 形模具,在节气门体5的孔内周8和节气门阀1的外周之间可以获得预定 间隙。
通常,如图22和23所示,节气门体101和节气门阀102在不同工序中 被独立制造。制造后的节气门阀102与制造后的节气门体101在后续工序 组合。然而,当在该实施例中使用成形工序时,这种组合工序可以被取 消。此外,根据日本专利文献JP-A-5-141540和JP-B2-3315135所介绍的 现有工序,需要一后续工序,以便模制节气门体101和节气门阀102。具 体地说,节气门体101在第一工序被模制,节气门阀102在同一个模具在 第二工序中被模制。在第二工序中,节气门体101的内周被用作形成节 气门阀102的模具,然而,当在该实施例中使用成形工序时,这种后续 工序可以被取消。因而,模制工序和制造工序可以被极大地减少,由于 用于单个形成节气门阀1和节气门体的模具可以被组合,减少了模具数 量,于是可以大大减少生产模具的
费用。本发明的模制方法可以产生便 宜的电控节气门设备。
当树脂轴元件15和孔腔内管31被同时模制时,节气门轴(金属轴) 2被嵌入模制在节气门阀1的树脂轴元件15中。因而,节气门阀1和孔腔 内管31在节气门轴2的两端也就是第一承载滑动部分和第二承载滑动部 分被完全分开,树脂轴元件15和孔腔内管31通过节气门轴(金属轴)2 被彼此相连。具体地说,节气门轴2由不能与形成节气门体5和树脂轴元 件15的材料粘接的材料制成。也就是节气门轴2的材料不能与节气门体5 和树脂轴元件15的材料彼此焊接结合。换句话说,节气门轴2、节气门 体5和树脂轴元件15的材料彼此不相容。从而,节气门体5和树脂轴元件 15可以被成型模具隔离并被节气门轴(模制元件)2彼此分开(分离)。 从而与普通模制工序不同,可以限制节气门阀和节气门体彼此焊接。从 而,可以在相同模具上同时模制节气门阀1和节气门体5。
因而通过使用成型模具,节气门体5的孔腔内管31的圆柱形内周8 和节气门阀1的外周之间所形成的间隙可以被维持在预定尺寸。从而, 节气门阀1的外周和孔腔壁部件6的孔腔内管31的孔内周8之间的干涉可 以被限制在节气门阀1的从完全关闭位置至完全开启位置的转动范围 (转动角度范围)内。可以防止包括节气门阀1的节气门设备出现故障。 此外,当节气门阀1处于其完全关闭位置时,可以维持气密性,车辆怠 速操作内的进气
泄漏可以被减少。根据进气数量,内燃机80内消耗的诸 如
汽油的
燃料数量被控制。因而,减少怠速操作时的进气泄漏有助于改 善车辆的燃料效率。
模制的节气门阀1和模制的节气门体5被设置成彼此分离预定的轴 向间隙。具体地说,在孔腔内管31的孔内周8、节气门阀1的树脂盘形部 分14和节气门阀1的树脂轴元件15之间形成预定间隙。详细地说,在围 绕第一阀轴承41(也就是第一轴孔43)的孔内周8的部分和与之相反的 树脂盘部分14之间,沿节气门轴2的轴向形成预定间隙。此外,在围绕 第一阀轴承41(也就是第一轴孔43)的孔内周8的部分和与之相反的图1 中左侧上树脂轴元件15的一个轴端之间,沿节气门轴2的轴向形成预定 间隙。在围绕第二阀轴承(也就是第二轴孔)的孔内周8的部分和与之 相反的树脂盘部分14之间,沿节气门轴2的轴向形成预定间隙。此外, 在围绕第二阀轴承(也就是第二轴孔)的孔内周8的部分和与之相反的 图1中右侧上树脂轴元件15的一个轴端之间,沿节气门轴2的轴向形成预 定间隙。
被嵌入模制在树脂轴元件15上的节气门轴(金属轴)2分别被第一 阀轴承41和第二阀轴承可转动地支撑在第一承载滑动部分和第二承载 滑动部分上。节气门阀1和节气门轴2一体转动。节气门阀1的外周和孔 腔壁部件6的孔腔内管31的孔内周之间的干涉被限制在节气门阀1的从 完全关闭位置至完全开启位置的转动范围(转动角度范围)内。从而, 节气门阀1和节气门轴2可以在孔腔壁部件6的孔腔内管31的孔内周内转 动。
(第二实施例)
如图6所示,第二实施例的电控节气门设备包括由第一弹簧元件(复 位弹簧)51和第二弹簧元件(预置弹簧(default spring))52构成的 螺旋弹簧4。
复位弹簧51被用作复位器弹簧,预置弹簧52被用作开启弹 簧。复位弹簧51和预置弹簧52被组装成一个螺旋弹簧(阀强制装置), 在节气门阀1的完全关闭方向和开启方向对节气门阀1施加弹力。螺旋弹 簧4被设置在孔腔壁部件6的外壁6a(也就是齿轮箱部分11的底壁)和位 于孔腔壁部件6侧面上的阀齿轮的平面之间。复位弹簧51和预置弹簧52 之间的连接元件被弯曲成大致U形,用作被中间止挡元件53所支撑的U 形钩元件54,螺旋弹簧4的两侧沿不同方向被缠绕。也就是复位弹簧51 沿一个方向被缠绕,预置弹簧52沿相对于复位弹簧51缠绕方向相反的方 向缠绕。
凸台形状的中间位置止挡(未示)被设置在节气门体5的齿轮箱部 分11上,从而,中间位置止挡在齿轮箱部分11内突出。中间止挡元件53 (调整螺钉)被拧在中间位置止挡上,当停止给驱动电动机3供电时, 使用复位弹簧51和预置弹簧52的弹力,将节气门阀1机械地保持在预定 中间位置。复位弹簧51和预置弹簧52的弹力沿不同方向被施加。节气门 阀1的预定中间位置是一个位于完全关闭位置和完全开启位置之间的预 定中间位置。圆柱形弹簧内周导向件55与节气门体5的孔腔壁部件6的外 壁6a也就是齿轮箱部分11的底壁整体形成,并沿图6中向右方向突出。 弹簧内周导向件55的外周支撑螺旋弹簧4的内周。另一个圆柱形弹簧内 周导向件56与位于孔腔壁部件6侧面上的阀齿轮13整体制成,并沿图6 中向左方向突出。弹簧内周导向件56的外周支撑螺旋弹簧4的径向内 周。
在该实施例中,开启元件57由树脂材料与阀齿轮13一体制成。相对 于阀齿轮13,开启元件57位于孔腔壁部件6的侧面上,并承受预置弹簧 52从完全关闭位置向开启方向的中间位置的弹力。齿轮侧钩(第二钩元 件)61、钩元件62和滑动限制导向件63与开启元件57一体形成。
齿轮侧钩61钩住图6中右端的螺旋弹簧4的预置弹簧52的一端。钩元 件62可分离地钩住连接复位弹簧51和预置弹簧52的U形钩元件54。滑动 限制导向件63被设置成靠近钩元件62,用于限制U形钩元件54沿螺旋弹 簧4的轴向的运动。
弹簧体侧钩(第一被钩元件)65被设置在螺旋弹簧4的复位弹簧51 的一端侧上,其位于图6中左侧的孔腔壁部件6的侧面上。弹簧体侧钩65 钩住与节气门体5的孔腔壁部件6的外壁6a-也就是齿轮箱部分11的底 壁整体形成的体侧钩64(第一钩元件)。弹簧齿轮侧钩(第二被钩元件) 66被设置在螺旋弹簧4的预置弹簧52的侧上,该侧位于图6中右侧的阀齿 轮13的侧面上。弹簧齿轮侧钩66钩住开启元件57的齿轮侧钩(第二钩元 件)61。
下文介绍当停止给驱动电动机3供电时电控节气门设备的操作。在 开启元件57被插入预置弹簧52的连接端也就是U形钩元件54以及弹簧齿 轮侧钩66之间时,开启元件57的钩元件62与螺旋弹簧4的U形钩部件54 接触。此时,在复位弹簧51的弹力和用作开启弹簧52的预置弹簧52的弹 力作用下,钩元件62与U形钩部件54被压得彼此相向。通过开启元件57, 复位弹簧51使节气门阀1从其完全开启位置返回到其完全关闭位置。通 过开启元件57,预置弹簧52使节气门阀1从其完全关闭位置返回到其中 间位置。因而,节气门可以被维持在中间位置,从而当停止给驱动电动 机3供电,后退操作也就是故障保证操作可以被执行。
(第三实施例)
在图9所示第一示例中,节气门阀1和节气门体5在相同模具中被同 时模制,从而,处于其完全关闭位置的节气门阀1被组装到节气门体5 的孔腔壁部件6内。通过使用成型模具,形成在节气门体5的孔腔内管31 的圆柱形内周与节气门阀1的外周之间的间隙被维持在预定尺寸,从 而,当节气门阀1处于其完全关闭位置时,可以获得气密性。
然而,在图10A和10B所示第一示例中,形成在节气门体5的孔腔内 管31的圆柱形内周与节气门阀1之间的间隙必须被形成在节气门阀1的 外周上。从而在节气门阀1的外周的很大区域内,成型模具需要薄的部 分,以便形成预定的薄间隙(G),因而制造模具所需成本大幅增加。
在该实施例中,在相同模具上,节气门阀1和节气门体5被同时模制, 节气门阀1要被转动地组装在节气门体5的孔腔壁部件6内。具体地说, 如图7、8A和8B所示,当节气门阀1从其完全关闭位置倾斜预定角度时, 节气门阀1被形成在节气门体5上,该预定角度比对应于完全关闭位置的 节气门阀1的角度大。也就是,当节气门阀1处于完全关闭位置之外的位 置时,节气门阀1被形成在节气门体5上。例如当节气门阀1转动对应于 其完全开启位置的角度也就是角度θ=90°时。在此情况下,与节气门 阀1的转动轴线垂直的节气门阀1的外周部分基本上与节气门体5的孔腔 壁部件6的孔腔内管31的中心轴线平行。
参考第一示例,模具需要在很大区域内的薄部分,以便在节气门阀 1的外周和孔内周8之间形成薄间隙,从而分隔节气门阀1和孔腔内管31 的孔内周8。相反在该实施例中,与所述第一示例相比,模具在更有限 的减少区域内需要薄部分。
因而,围绕节气门阀1转动中心(转动轴线)的节气门阀1的外周和 位于第一轴承41附近的孔腔内管31的孔内周8的部位可以被模具的薄部 分分隔。此外,围绕节气门阀1转动中心(转动轴线)的节气门阀1的另 一个外周和位于第二轴承附近的孔腔内管31的另一部位也可以被模具 的薄部分分隔。
在模制工序中,使用相同的模具,节气门阀1被转动地装配在节气 门体5的孔腔壁部件6的孔腔内管31的内部。在从节气门阀1的完全关闭 位置至完全开启位置的节气门阀1的转动范围(转动角度范围)内,节 气门阀1的外周和孔腔壁部件6的孔腔内管31的孔内周8之间的干涉可以 被限制。当节气门阀1处于完全关闭位置时,气密性可以被维持。
(第四实施例)
在图11、12A和12B所示第四实施例中,节气门阀1的树脂轴元件15 的两个轴端都从其圆周端被轴向凹进预定长度,以便形成第一环形端面 15a和第二环形端面15b。在该实施例中,由于围绕在节气门阀1和孔腔 内管31的孔内周8之间的第一环形端面15a和第二环形端面15b形成更大 的间隙,与第一~第三实施例相比,在更有限的减少的区域内,模具需 要薄部分。从而可以增强模具寿命。
作为在第一~第四实施例中的金属轴的替代,可以使用树脂轴用作 节气门轴2。此时,树脂轴元件15可以由树脂材料整体模制成,构成节 气门阀1,从而,节气门阀1的元件数量减少。
(第五实施例)
在图13、14A和14B所示第五实施例中,除了第一环形端面15a和第 二环形端面15b之外,第一切口(未示)被形成,从而,沿平行于节气 门体5的孔腔内管31的中心轴线方向延伸。在第一阀轴承41附近,也就 是在节气门体5的孔腔壁部件6的孔腔内管31的孔内周8上的第一轴孔43 附近,第一切口(槽、大致平面部分、大致线性部分)被形成,此外, 形成沿平行于节气门体5的孔腔内管31的中心轴线方向延伸的第二切口 47。在第二阀轴承42附近,也就是在孔内周8上的第二轴孔附近,第二 切口47被形成。第一切口和第二切口47被一体形成在孔腔壁部件6的孔 腔内管31上,从而形成体侧接头结构。
大致圆形第一轴孔和大致圆形第二轴孔48被形成在孔腔内管31的 大致轴向中部。也就是第一轴孔和第二轴孔48都被形成在孔腔内管31 的外周31a的部位上,环形连接元件33与之相连。沿进气流动方向,第 一轴孔与上游侧的第一切口的一部分以及下游侧的第一切口的一部分 相通。孔腔内管31的第一轴孔具有与第一阀轴承41的第一轴孔43相同的 直径,并相对于第一轴孔43同轴设置。沿进气流动方向,第二轴孔48 与上游侧的第二切口47的一部分以及下游侧的第二切口47的一部分相 通。孔腔内管31的第二轴孔48具有与第二轴承42的第二轴孔44相同的直 径,并相对于第二轴孔44同轴设置。
此时,尺寸A代表在孔腔内管31的轴向上孔腔内管31的孔内周8的第 一轴孔和第二轴孔48的内径。尺寸B表示孔腔内管31的孔内周8的第一切 口和第二切口47的宽度。尺寸C表示节气门轴2的外径。尺寸D表示节气 门阀1的树脂盘部分14的板厚度(board thickness)。尺寸E表示沿孔 腔内管31的孔内周8的壁厚方向(径向)上孔腔内管31的孔内周8的第一 切口和第二切口47的深度。尺寸A~E之间的关系如下所示
A≥C (2)
D≤B (3)
0≤E (4)
当使用接头结构时,尺寸A~E满足关系(2)~(4)。使用成型模 具,节气门阀1和节气门体5的孔腔内管31可以被完全隔离。从而,节气 门阀1和节气门体5的孔腔壁部件6可以在相同模具内被同时模制。此外 使用成型模具,可以在节气门阀1和节气门体(5)的孔腔壁部件6的孔 内周8之间形成预定间隙。
(第六实施例)
在图15、16A和16B所示的第六实施例中,除了第一和第二环形端面 15a和15b之外,节气门阀1具有第一平部分(大致线性部分、大致平面 部分、刻痕、槽)14a和第二平部分14b。当节气门阀1处于完全开启位 置时,第一和第二平部分14a、14b分别被形成在节气门阀1的树脂盘部 分14的外周的两端侧上,并与节气门体5的孔腔内管31的中心轴线平行 地延伸。
第一体接头(未示)被嵌入模制在节气门体5的孔腔壁部件6的孔内 周上,其位于第一阀轴承41的附近,也就是位于孔内周8的第一轴孔的 附近。第一体接头具有第一切口,所述第一切口是沿平行于节气门体5 的孔腔内管31的中心轴线方向的方向设置的开口。第二体接头72被嵌入 模制(插入和形成)在节气门体5的孔腔壁部件6的孔内周的部位上,其 位于第二阀轴承42的附近,也就是位于孔内周8的第二轴孔44的附近。 第二体接头72具有第二切口71(槽、大致平部分、大致线性部分),所 述第二切口是沿平行于节气门体5的孔腔内管31的中心轴线方向的方向 设置的开口。
第一体接头和第二体接头72由不与形成节气门阀1和节气门体5的 热塑性塑料相粘附的材料制成。也就是第一体接头和第二体接头72的材 料与节气门阀1和节气门体5的材料不具有相容性。具体地说,第一体接 头和第二体接头72可以由诸如黄铜、无油金属、铜的金属材料制成。
平面形第一密封和第二密封73被分别设置在第一体接头和第二体 接头72上,从而当节气门阀1处于完全关闭位置时,在节气门阀1的外周 和孔腔内管31的孔内周8之间进行气密地密封。第一轴孔和第二轴孔74 被分别形成在第一密封和第二密封73上,从而可转动地支撑节气门轴2 的第一和第二承载滑动部分,使其彼此可滑动。
当节气门阀1处于完全关闭位置时,第一体接头和第二体接头72的 第一密封和第二密封73分别与节气门阀1的第一和第二平面部分14a、 14b相对。此时,孔内周8的第一体接头的第一密封和节气门阀1的第一 平面部分14a可以彼此分开预定距离,以便确保模具可以通过的间隙。 此外,第二体接头72的第二密封73和节气门阀1的第二平面部分14b可以 彼此分开预定距离。
第一轴孔和第二轴孔74分别被形成在孔腔内管31的轴向中央部位 上。也就是第一轴孔和第二轴孔74都被形成在孔腔内管31的外周31a的 部位上,环形连接元件33与之相连。
沿进气方向,孔内周8的第一轴孔在上游侧的孔内周8的第一切口的 部分与下游侧的第一切口的部分之间相通。孔内周8的第一轴孔具有与 第一轴孔43相同的内径,并相对于第一轴承41的第一轴孔43同轴设置。 沿进气方向,孔内周8的第二轴孔74在上游侧的孔内周8的第二切口71 的部分与下游侧的第二切口71的部分之间相通。孔内周8的第二轴孔74 具有与第二轴承42的第二轴孔44相同的内径,并相对于第二轴孔44同轴 设置。
在节气门阀1和节气门体5之间的这种接头结构中,第一和第二切口 71分别被形成在第一体接头和第二体接头72的一部位上,其中第一体接 头和第二体接头72与节气门阀1接触。当节气门阀1和节气门体5被模制 之后,形成节气门体5的孔腔内管31的孔内周的模具(可动模具272)沿 第一和第二切口71被拉出。从而,在节气门阀1的外周和节气门体5的孔 腔内管31的孔内周8之间可以形成大空间,模具可以通过该空间。从而, 模具可以是厚元件,其形成节气门阀1和节气门体5之间部位,从而,模 具的寿命可以被增强。
当节气门阀1和节气门体5的孔腔壁部件6在同一个模具上同时由树 脂材料模制时,节气门阀1不直接与节气门体5的孔腔内管31的孔内周8 接触。此时使用成型模具,可以在节气门阀1和节气门体5的孔腔内管31 的孔内周8之间形成一预定间隙。
此时,尺寸A代表在孔腔内管31的轴向上孔腔内管31的孔内周8的第 一体接头的第一轴孔以及第二体接头72的第二轴孔74的长度。尺寸B表 示孔腔内管31的孔内周8的第一体接头的第一切口和第二体接头72的第 二切口71的宽度。尺寸C表示节气门轴2的外径。尺寸D表示节气门阀1 的树脂盘部分14和第二平面部分14b的板厚度(board thickness)。尺 寸E表示孔内周8的第一体接头的第一切口和第二体接头72的第二切口 71的深度。此时第一切口和第二切口71的深度就是在第一体接头和第二 体接头72的壁厚方向也就是孔腔内管31的孔内周8的径向上的深度。尺 寸A~E之间的关系如下所示
A≥C (5)
D≤B (6)
0<E (7)
当使用接头结构时,尺寸A~E满足关系(5)~(7)。使用模具, 节气门阀1和节气门体(5)的孔腔内管31可以被完全隔离。从而,节气 门阀1和节气门体(5)的孔腔壁部件6可以在同一个模具内被同时模制。 此外使用模具,可以在节气门阀1和节气门体(5)的孔腔壁部件6的孔 内周8之间形成预定间隙。
当树脂轴元件15和孔腔内管31被同时模制时,节气门轴(金属轴) 2被嵌入模制(插入和形成)在节气门阀1的树脂轴元件15上。在节气门 轴2的两端也就是在第一和第二承载滑动元件上,节气门阀1和孔腔内管 31被完全分开,树脂轴元件15与孔腔内管31通过节气门轴(金属轴)2 彼此相连。从而,节气门体5和树脂轴元件15可以被模具分隔,可以被 节气门轴(金属轴)2彼此分开。因而,节气门阀1和节气门体5可以在 同一个成型模具上被同时模制。
节气门轴2可以由陶瓷材料制成,所述陶瓷材料不与形成节气门阀1 和节气门体5的热塑性塑料相粘附。也就是节气门轴2的材料与节气门阀 1和节气门体5的材料不具有相容性,从而,可以获得类似效果。节气门 轴2可以由与节气门阀1相同的材料制成,构成大致圆杆形的树脂轴部分 16。
(第七实施例)
在图18所示的第七实施例中,基本上与第六实施例相同的节气门设 备具有节气门轴2,其是一个类似于第一~第四实施例的金属轴。
(第八实施例)
在图19所示的第八实施例中,除了第六实施例所述的第一体接头和 第二体接头72之外,大致圆柱形第一凸缘(collar)75和大致圆柱形第 二凸缘76被设置在节气门体5的孔腔壁部件6上。具体地说,第一凸缘75 和第二凸缘76被分别嵌入模制(插入和形成)在孔腔壁部件6的第一和 第二阀轴承41、42的内周上,分别用于转动地支撑节气门轴2的第一和 第二承载滑动元件。
第一凸缘75和第二凸缘76由不与形成节气门阀1和节气门体5的热 塑性塑料粘附的材料制成。也就是第一凸缘75和第二凸缘76的材料与节 气门阀1和节气门体5的材料不具有相容性。具体地说,第一凸缘75和第 二凸缘76可以由诸如黄铜、无油金属和铜制成。
第一轴孔被形成在第一凸缘75上,并与第一阀轴承41的第一轴孔43 以及第一体接头的第一轴孔同轴。第二轴孔被形成在第二凸缘76上,并 与第二阀轴承42的第二轴孔44以及第二体接头72的第二轴孔同轴。
节气门轴2可以由陶瓷材料制成,所述陶瓷材料不与形成节气门阀1 和节气门体5的热塑性塑料相粘附。也就是节气门轴2的材料与节气门阀 1和节气门体5的材料不具有相容性,从而,可以获得类似效果。可以使 用大致圆柱形干轴承(承载元件)替代第一凸缘75和第二凸缘76。节气 门轴2可以由与节气门阀1相同的材料制成,构成大致圆杆形的树脂轴部 分16。
(第九实施例)
在图20所示的第九实施例中,基本上与第八实施例相同的节气门设 备具有节气门轴2,其是一个类似于第一~第四实施例的金属轴。
例如,节气门阀1可以由不与节气门体5的孔腔壁部件6的材料相粘 附的材料制造。也就是节气门阀1的材料与节气门体5的孔腔壁部件6的 材料不相容。此时,使用上述第四~第九实施例内的上述接头结构,节 气门阀1和孔腔壁部件6可以在相同模具内被模制。从而,节气门轴(金 属轴)2不需要被嵌入模制在节气门阀1内。此外,第一体接头、第二体 接头和第一和第二凸缘75和76无需被嵌入模制在节气门体5的孔腔壁部 件内。模制节气门体5之后,在模具被彼此夹持的同时,可以模制节气 门阀1。另外,模制节气门阀1之后,在模具被彼此夹持的同时,可以模 制节气门体5。
(其它实施例)
一霍尔IC或磁阻元件等可以被用作非接触式传感器。圆柱形永久磁 铁可以被用作磁场源,替代分开的永久磁铁10。大致盘形树脂盘部分(盘 形元件)14可以构成节气门(树脂阀)1。大致圆柱形树脂轴元件(圆 柱形元件)15和大致圆杆形金属轴元件16可以构成节气门轴2。代替第 一~第四实施例中的金属轴2,树脂轴可以被用作节气门轴2。此时,树 脂轴元件15可以由树脂材料整体模制,构成节气门阀1,从而,节气门 阀1的元件数量可以被减少。
上述节气门体5可以被应用在不包括驱动电动机3且适用于内燃机 的节气门设备上。此时,代替被设置在节气门轴2的金属轴部分16端部 上的阀齿轮,设置通过钢缆与加速器踏板机械相连的杠杆元件。利用这 种结构,司机操纵的加速器位置可以被传送到节气门阀1和节气门轴2。
支撑节气门轴2的阀的外周可以被局部或整体刻痕。也就是在阀支 撑部位的外周上可以形成粗糙表面,从而,节气门阀1的树脂轴元件15 的内周和节气门轴2的阀支撑部位的外周之间的粘附特性(连接性能) 可以被增强。另外,锯齿、刻痕、槽等被局部或整体地形成在阀支撑部 位上,从而在轴向上,节气门阀1和节气门轴2之间的相对位移被限制。 因而可以阻止节气门阀1从节气门轴2的阀支撑部位被拉出。另外,节气 门轴2的阀支撑部位的横截面可以被形成为具有螺栓宽度的大致圆形。 在这种结构中,节气门轴2的阀支撑部位沿轴向具有大致平行的平面部 分。另外,节气门阀1的树脂轴元件15的横截面可以被大致形成为具有 螺栓宽度的大致圆柱形。在这种结构中,树脂轴元件15沿轴向具有大致 平行的平面部分。此时,沿转动方向,节气门阀1和节气门轴2之间的相 对移动可以被限制。
节气门阀1和节气门体5在同一个模具上被同时模制之前,模具润滑 剂(
脱模剂、隔离剂)或诸如
碳氟树脂(氟塑料)的润滑
试剂或二硫化 钼可以被
喷涂到第一体接头的第一轴孔和第二体接头72的第二轴孔74 的内周面上。
类似的,模具
润滑剂(脱模剂、隔离剂)或诸如碳氟树脂(氟塑料) 的润滑试剂或二硫化钼可以被喷涂到第一凸缘75的第一轴孔和第二凸 缘76的第二轴孔的内周面上。
孔腔内管31的中心轴线可以相对于孔腔内管32的中心轴线偏心,从 而构成具有偏心套管结构的孔腔壁部件6。也就是孔腔内管31的轴向中 心可以在孔腔内管32的径向上偏心设置在孔腔内管32的一侧上,也就是 在安装条件下,被设置在孔腔内管32的垂直下侧。此时,孔腔壁部件6 的径向与孔腔壁部件6的轴向垂直。另外,孔腔内管31的轴向中心可以 在孔腔内管32的径向上偏心设置在孔腔内管32的另一侧上,也就是在安 装条件下,被设置在孔腔内管32的垂直上侧。
节气门体5的孔腔壁部件6可以被形成为单管结构。
阻塞槽部分34、35可以被形成在孔腔内管31和孔腔内管32之间,用 于阻塞湿气或液体从节气门阀1的上游和下游流入孔腔壁部件6。在诸如 冬天的寒冷季节,无需诸如将发动机冷却水引导到节气门体5内的额外 管件的其它元件,使用阻塞槽部分34、35限制节气门阀1结
冰。另外, 仅在孔腔壁部件6上设置阻塞槽部分34,阻塞湿气或液体从节气门阀1 的上游沿进气管的内周流入孔腔壁部件6内。从而,节气门设备的元件 数量可以被减少,从而节气门设备的尺寸可以被减少,可以以低成本生 产。
可以在孔腔内管32的外周侧设置旁路,绕过节气门阀1。此外,可 以在所述旁路内设置怠速
控制阀(ISC阀),通过调整流过所述旁路的 气体数量,控制发动机80的怠速。从正
曲轴箱通
风装置(PVC)或与用 于回收
蒸发汽油的
蒸汽回收设备相连的排气管被排出的漏气的出口可 以与相对于节气门体5的孔腔壁部件6位于上游侧的进气管相连。此时, 包含在所述漏气中的发动机油可以集聚,被积存在进气管的内壁上。然 而在此结构中,诸如灰尘或沿进气管内壁流动的漏气
沉积物的外来物质 可以被阻塞槽34阻塞,从而,可以阻止节气门阀1和节气门轴2出现故 障。
形成为节气门体5的
过滤器可以是诸如
铝合金或镁合金的金属。
通过树脂模制或金属浇铸,节气门体5和节气门阀1可以被整体制 成。
在填充工序和/或压力夹持工序中,在模具被彼此夹持的同时,填 充物可以同时从多个浇口浇铸到模腔201、202内。另外,填充工序和/ 或压力夹持工序中,在模具被彼此夹持的同时,填充物可以多次从多个 浇口浇铸到模腔201、202内。
在不脱离本发明的精神范围内,可以进行各种改进和变型。