技术领域
[0001] 本
发明一般涉及用于控制进入车辆的
发动机的空气流的电子节气门体组件。
背景技术
[0002] 节气门体组件通常是已知的,并且被用于在车辆操作期间控制进入发动机的空气流的量。由于在现代车辆中所实施的技术的进步,以及可获得的选项和特征的数量的增加,因此对节气门体组件的封装构造也已经存在更多的限制,并且对节气门体组件的
位置和放置也已经存在更多的限制。还要求节气门体组件适于
汽油机和柴油机应用。
[0003] 另外,随着发动机在发动
机舱内的可能的不同定向,还要求节气门体组件具有右手和左手构造。
[0004] 因此,对于适应上述要求的节气门体组件或
阀组件存在需求。
发明内容
[0005] 本发明涉及适应各种封装构造并且适于汽油机和柴油机应用的节气门体组件。
[0006] 根据
实施例,用于控制发动机的吸气的节气门体组件包括限定节气门孔的壳体。节气门板置于该孔中并且安装在轴上。电动
马达具有小
齿轮。齿轮组件包括中间齿轮和扇形齿轮,并且该齿轮组件被构造成并且布置成将转动驱动从电动马达传递至节气门板。中间齿轮被安装用于转动,并且该中间齿轮具有与
小齿轮啮合的第一齿轮,使得小齿轮的转动使中间齿轮转动。中间齿轮具有第二齿轮。扇形齿轮联接至轴并且具有扇形齿,第二齿轮与扇形齿轮的齿啮合。
偏压结构被构造成并且被布置成偏压扇形齿轮并且因此偏压轴,以使得节气门板关闭节气门孔,从而限定节气门板的关闭位置。节气门位置
传感器组件包括与轴相关联的传感器元件以及感应式转动
位置传感器,该感应式转动位置传感器被放置成与传感器元件处于感应关系。节气门位置传感器组件被构造成并且被布置成监测传感器元件的位置,并且因此检测节气门板的位置。当马达通电时,小齿轮的转动引起第一齿轮的转动,第二齿轮引起扇形齿轮的转动,克服该扇形齿轮上的偏压,由此引起轴的转动,以将节气门板从关闭位置移动至打开位置。
[0007] 通过在下文中提供的详细描述,本发明的其他应用领域将变得明显。应该理解的是,当指示本发明的优选实施例时,该详细描述和具体的示例旨在仅为了说明的目的,并且没有旨在限制本发明的范围。
附图说明
[0008] 通过详细说明和附图将更充分地理解本发明,其中:图1A是根据本发明的实施例的节气门体组件的俯视图;
图1B是图1A的节气门体组件的仰视图;
图2是放置在图1A的节气门体组件的
焊接端子上的齿轮箱盖的侧视图;
图3是根据另一个实施例的节气门体组件的仰视图,其中盖被去除;
图4是沿图1A的线4-4截取的截面图;
图5是图1A的节气门体组件的壳体的透视图;
图6是实施例的节气门体组件的分解视图;
图7是与图6的节气门体组件的扇形齿轮相关联的中间齿轮的放大透视图,其中盖被去除;
图8是图1A的节气门体组件的侧视图,其中盖被去除,示出回位
弹簧和相配合的止动销;
图9是节气门体组件的侧视图,其中盖和传感器被去除。示出根据另一个实施例的与壳体构成整体的止动件,该止动件与回位弹簧接合;
图10是置于壳体中的扇形齿轮的透视图,该扇形齿轮是图6的节气门体组件的部分;
图11是用作图6的节气门体组件的部分的引线
框架的马达引线的第一实施例的侧视图;
图12是图6的节气门体组件的齿轮箱盖的第一实施例的侧视图,其被示出为
覆盖图11的引线;
图13是用作节气门体组件的部分的
引线框架的马达引线的第二实施例的侧视图;
图14是节气门体组件的齿轮箱盖的第二实施例的侧视图,其被示出为覆盖图13的引线;
图15是用作节气门体组件的部分的引线框架的马达引线的第三实施例的侧视图;
图16是节气门体组件的齿轮箱盖的第三实施例的侧视图,其被示出为覆盖图15的引线;
图17是用作图6的节气门体组件的部分的下衬套、中间衬套和回位弹簧的侧视图;
图18是图17的下衬套、中间衬套和回位弹簧的分解视图;
图19是图17的下衬套、中间衬套和回位弹簧的截面图;
图20是用作节气门体组件的部分的扇形齿轮的替代实施例的侧视图;
图21是用在柴油机应用中的扇形齿轮的替代实施例的侧视图;
图22是节气门体组件的回位弹簧和扇形齿轮的替代实施例的侧视图;
图23是沿图22中的线23-23截取的截面图。
具体实施方式
[0009] (多个)优选实施例的下列描述在本质上仅仅是示例性的,并且没有以任何方式旨在限制本发明、其应用或用途。
[0010] 在图1A和图6中示出根据实施例的节气门体组件(总地指示为10),该节气门组件用于控制发动机的吸气。该组件10包括具有整体的中心孔14的壳体12,在组件10的操作期间空气经过该中心孔14。可转动的轴16置于中心孔14中。轴16包括槽18(图4),并且阀构件20置于槽18中。在该实施例中,阀构件20形式为环形节气门板的形式。参照图6,节气门板20包括两个孔隙22,这两个孔隙与形成在轴16中的两个
螺纹孔隙24对齐。为了将节气门板20连接至轴16,将
紧固件(在这个实施例中是带螺纹的螺纹件26)通过板20的每一个孔隙22插入并且进入相关联的轴16中的
螺纹孔隙24中。
[0011] 参照图5和图6,轴16被部分地置于形成在壳体12中的孔隙28中,并且相对于孔14横向放置。至少一个
滚针轴承30置于孔隙28中,该
滚针轴承30支承轴16并且允许轴16相对于壳体12转动。孔隙28的外端由塞子32密封。轴承30位于形成在壳体12中的毂(boss)52(图5)的内部并且由该毂支承,并且由夹子34(图4)保持在其中,该夹子34与轴16中的沟槽50接合。
[0012] 壳体12还包括腔体,其在图5中以36总地示出。优选地形式为电动马达38的
致动器置于腔体36中。马达38由两个马达螺纹件40固定至壳体12,这两个马达螺纹件40容纳在壳体12中的带螺纹的孔41中。小齿轮42附接至马达38的可转动的轴43(图8)。小齿轮42与塑料的中间齿轮的第一齿轮45的齿处于啮合关系,该中间齿轮在图6中总地以44指示。中间齿轮44安装在中间轴46上,并且该中间轴46部分地延伸进入形成在壳体12中的孔隙48中(图
10)。第二或中部齿轮54与中间齿轮44整体地且同轴地形成。中部齿轮54具有比第一齿轮45的直径更小的直径,并且与第一齿轮45分离。参照图10,当中部齿轮54和第一齿轮45安装在轴46上时,中部齿轮54被布置成用于在壳体12中的凹部56中转动,使得中部齿轮54的齿与优选地塑料的扇形齿轮58的齿107处于啮合关系,该扇形齿轮58被固定至轴16。中间齿轮44和扇形齿轮58限定节气门体组件10的齿轮组件。
[0013] 参照图4以及图17至图19,下衬套60被安装在毂52的外侧上并且环绕毂52的外侧(图4)。在图18中总地以62指示的偏压结构安装在下衬套60上。在该实施例中,偏压结构62是具有第一螺旋部分64a和第二螺旋部分64b的回位弹簧。更具体地,第一螺旋部分64a环绕下衬套60。还存在中间衬套 66,该中间衬套66置于第一螺旋部分64a与第二螺旋部分64b之间。该中间衬套66包括狭缝部分68(图6),该狭缝部68允许中间衬套66部分地偏转而不断裂,使得螺旋部分64a、64b可以一起由单个连续线制成,并且中间衬套66可以安装在螺旋部分64a和64b之间。在一个实施例中,回位弹簧62具有方形的横截面以提高耐久性,但是在本发明的范围内的是,可以使用其它各种横截面,诸如圆形或其它形状的横截面。
[0014] 如在图7和图9中所示,扇形齿轮58被安装在第二螺旋部分64b之上。回位弹簧62的第一端部70与第一销74
接触,该第一销74起第一弹簧止动件的作用,并且回位弹簧62的第二端部72与第二销76接触,该第二销76起第二弹簧止动件的作用。销74、76的每一个部分地置于形成在壳体12中的对应的孔隙78中(图5)。弹簧62偏压扇形齿轮58并且因此偏压轴16,以使得节气门板20关闭节气门孔14。在图10中所示的替代实施例中,止动件75和77是壳体12的表面,并且因此与壳体12整体形成,从而代替图9的销74、76。止动件75、77和扇形齿轮
58包含并
支撑弹簧端部70、72,因此在节气门体10的使用寿命期间,弹簧端部70、72不发生移动并且保持它们的位置。替代地,可移动的夹子(未示出)能够被联接至壳体12或扇形齿轮58,并且被用于限定该止动件以及调整默认
角度(节气门板20的关闭位置)和弹簧滞后。
另外,能够在一个或两个机械止动件75、77和相关联的弹簧端部70、72之间采用不同厚度的已校准的
垫片79(图10)以调整默认位置。
[0015] 图22和图23示出回位弹簧62'的另一个实施例,在这里,第一螺旋部分64a'与第二螺旋部分64b'分离。第二螺旋部分64b'的端部72"接合销76,并且第一螺旋部分64a'的端部72'接合端部72"。通过这个结构,两个弹簧部分64a'、64b'被同时驱动通过相同的角度,其结果是在默认点处没有角度滞后。
[0016] 参照图4、图6和图12,盖80连接至壳体12。
密封件82(优选地为
硅酮)置于盖80与壳体12之间,位于被限定在壳体12中的沟槽84(图9)中。使用多个夹子86使盖80连接至壳体12。在图9中,该夹子被示出为联接至壳体12,其中盖80被去除。参照图12,当盖80放置壳体
12上时,夹子86接合盖80上的夹子容纳表面87并且将盖80夹紧至壳体12。夹子86被
定位成避开用于封装的高度点。夹子86位于其他未使用区域中的封装封套内侧。还存在附接至盖
80的第二盖88。当盖80附接至壳体12时,通过盖80中的开口108可以接近或观察到用于马达
38的端子。当已确定马达38的端子与形成为盖80的部分的端子接触时,第二盖88附接至盖
80以关闭开口108。
[0017] 盖80还包括连接器90,该连接器90与马达38电连通,使得连接器90能够连接至动
力源。与盖80整体形成的是限定马达引线的引线框架(总地以98示出),该引线框架将连接器90放置成与传感器94电连通,下面将对其功能加以解释。
[0018] 现在参照图11至图16,盖80和马达引线98具有多可能构造,使得能够基于节气门体组件10的应用来选择
电连接器90在该盖上的适当位置。在图11至图12中示出引线98和盖80的第一实施例,在这里,引线98包括与印刷
电路板(PCB)94电连通的第一组端子100,以及连接至电动马达38并且与电动马达38电连通的第二组端子102。引线98还包括第三组端子
104,该第三组端子与第一组端子100电连通并且与连接器90的端子101电接触。额外地,存在第四组端子106,该第四组端子与第二组端子102电连通并且与连接器90的端子103电接触。因此,如在图11和图12中所示,引线98和盖80具有一列式构造(in-line configuration),在这里,连接器90邻近于形成在盖80中的开口108,用于接近马达端子
102。对于相反的马达方向,能够使端子102的极性颠倒。
[0019] 参照图2,在制造期间,盖80是已装配的部件的方式,并且端子101、103被焊接并且然后盖80被装配至其最终位置。因此,能够在不需要盖80中的另一个盖/开口的情况下焊接端子。能够使用各种焊接方法,诸如,
激光焊接。
[0020] 在图13至图14中示出引线98'和盖80'的另一个实施例,其中相同的附图标记表示相同的元件。在这个实施例中,引线98'和盖80'具有左手围绕(wrap)式构造,在这里,端子104'、106'被构造成使得连接器90'位于开口108的下方,如在图14中所示,并且其在与图12中的连接器90的方向的相反方向上是可接近的。对于相反的马达方向,能够将端子102'的极性颠倒。
[0021] 在图15至图16中示出引线98"和盖80"的另一个实施例。在这个实施例中,引线98"和盖80"具有右手围绕式构造,在这里,端子104"、106"被构造成使得连接器90"位于开口108的上方,并且其在与图12中的连接器90的方向的相反方向上是可接近的。对于相反的马达方向,能够将端子102''的极性颠倒。
[0022] 在图11至图16中所示的每一个实施例中,第一组端子100、100'、100"和第二组端子102、102'、102"相对于相关联的盖80、80'、80"处于相同的位置中,使得在每一个实施例中马达38和PCB传感器94具有相同的构造,同时仍然在其它端子104、104'、104"和106、106'、106"的位置中具有变化,以允许连接器90的不同构造。
[0023] 图1A和图1B示出盖80的另一个实施例,在这里,单个盖包括全部三个连接器90、90'和90"。因此,取决于所要求的定向,将端子设置在适当的连接器中并且基于所选择的连接器位置而配置该端子。这确保在壳体12上的共同的密封件轮廓、共同的盖80以及共同的密封区域,这减少所需部件的数量并因此节约成本。另外,相同的盖80能够被用于不同类型的传感器94。
[0024] 节气门体组件10包括感应式转动位置传感器组件,该组件包括传感器元件92,该传感器元件92相对于感应式转动位置传感器94设置,以便与传感器94处于电感应关系。在这个构造中,位置传感器94检测传感器元件92的移动和位置,将该检测结果与参考数据进行比较以确定节气门板20的位置。
[0025] 参照图4和图10,优选地通过包覆模制或任意适合的方式将传感器元件92(优选地是
铝的)附接至扇形齿轮58。替代地,传感器元件92能够被放置、转动并且
锁定至优选地具有热熔柱(heatstakes)的位置中。能够提供与轴16相关联的用于与轴16一起转动的任意其它类型的感测元件92。在没有热熔柱的情况下,能够通过使
用例如粘结剂、浇灌法、螺纹件或其它方法将传感器元件92锁定就位。扇形齿轮58包括被焊接或以其他方式联接至轴16的端部的插入件96。因此,当节气门板14在打开位置和关闭位置之间移动时,传感器元件92与扇形齿轮58一起移动。因此,传感器元件92的移动和位置与节气门板 20的移动和位置直接相关。
[0026] 参照图8和图10,位置传感器94被设置成与传感器元件92处于感应关系。在所示的构造中,使用适合的附接方式将位置传感器94安装至节气门体组件10的盖80的内侧。位置传感器94包括PCB
传感器板,使得当传感器元件92移动时,在传感器板94上观察到不同的感应读数,这些读数被传递至传感器处理器,该传感器处理器通过连接器90将
信号传输至节气门体组件10或发动机的监测器或控制单元。
[0027] 如在图4中所示,在位置传感器94 或传感器板和盖80的内侧之间设置有空气隙,该空气隙优选地大于0.5毫米。这在位置传感器94和盖80之间形成热分离,并且有助于减少
凝结。这可以结合传感器板94中的切去部分或者独立于传感器板94中的切去部分而完成,该切去部分在相邻的端子之间提供开放的空间,并且提供防止
水分或其它污染物的任何表面
跟踪的屏障。
[0028] 在操作中,弹簧62偏压扇形齿轮58并且因此朝向关闭位置偏压轴16和节气门板20,使得取决于节气门体组件10被如何构造而将中心孔14基本上关闭或者完全地封闭。当给马达38施加
电流施时,小齿轮42转动,这引起中间齿轮44的第一齿轮45的转动,引起中间齿轮44的第二或中部齿轮54的转动,以及引起扇形齿轮58的转动。为了使扇形齿轮58转动,克服了由回位弹簧62施加至扇形齿轮58的偏压。扇形齿轮58的转动量与施加至马达38的电流量成比例,这必须克服由回位弹簧62施加至扇形齿轮58的力。由于扇形齿轮58通过插入件96联接至轴16,所以扇形齿轮58的转动使轴16转动以打开节气门板20。如上面所提及的,在节气门体组件10的操作期间,传感器元件92和位置传感器94检测扇形齿轮58的位置,并且因此检测节气门板20的位置。
[0029] 当扇形齿轮58转动时,轴16也转动,从而使节气门板20转动,并且允许通过中心孔14的增加的空气流水平。扇形齿轮58的转动量由传感器94检测,使得阀板20可以被放置在期望的位置中。
[0030] 参照图4,对于该实施例,从孔14的表面109到盖80的顶部105的齿轮箱竖直高度H(盖80和壳体12)为大约40毫米,而不是大约50毫米的常规高度。这增强了在车辆上的封装。
[0031] 参照图20和图21,对于该应用而选择扇形齿轮58的定向和构造。例如,如在图20中所示,对于汽油机应用,扇形齿轮58的齿
轮齿107能够定向在30度位置,并且如在图21中所示,对于柴油机应用,扇形齿轮58'的扇形齿轮齿107'能够定向在93度位置。如所示,扇形齿轮58、58'仅在其弧形的扇形部分(小于360°)上具有齿107、107'。因此,扇形齿轮58被构造成并且被布置成可与另一个扇形齿轮58'互换,使得节气门体组件10能够被用于柴油
燃料应用或汽油燃料应用,而不需要进一步
修改节气门体组件10。
[0032] 该实施例对于三个不同的齿轮系比率采用共同的扇形齿轮58,并且对于三个不同的齿轮组提供共同的中心距。此外,扇形齿轮58对于左手应用和右手应用是相同的,使得相同的模具、相同的插入件96能够被用于两个不同的位置(LH/RH)。对于柴油机应用和汽油机应用而言,弹簧臂位置保持相同,并且仅相对于弹簧臂改变齿的位置。
[0033] 对于该实施例,利用相同或不同的齿轮系可获得不同的马达性能。通过仅替换马达38和中间齿轮44,能够将节气门体组件10调节至该应用。
[0034] 在图20中示出扇形齿轮58的替代实施例,在这里,扇形齿轮58包括传感器元件或
转子92',该转子92'与
钢或金属插入件96制成整体以减少零件的数量。替代地,能够使用粘性铝膜或附接至扇形齿轮58的带有粘结剂的条带将传感器转子92'粘至扇形齿轮58。在其它替代实施例中,传感器转子92'是
金属化塑料件,或者是涂在扇形齿轮58上的图案上的涂料或者是位于扇形齿轮58上的图案中的传导性涂层,其中该涂层是导电的。
[0035] 利用节气门体组件10的紧凑构造,从
歧管安装凸缘到入口
导管的底部表面的高度为大约33毫米并且能够低至大约20毫米。在常规的节气门体中,该高度为40毫米或更高。这个降低的高度对于在车辆上的封装以及其它应用是有利的,并且降低节气门体组件10的
质量。
[0036] 在塑料盖80中围绕每一个焊点接头能够添加一个窗口(未图示),以使得能够在不损坏/拆卸部件的情况下对接头质量进行目视检查。
[0037] 尽管节气门体组件10典型地被用于控制进入发动机的空气流,但是该组件10能够被用于在需要阀组件的各种应用中控制冷却剂、水或其它
流体。
[0038] 本发明的描述在本质上仅仅是示例性的,并且因此,不脱离本发明的主旨的变型旨在落在本发明的范围之内。这样的变型不被视为脱离本发明的精神和范围。