CN100420836C - 蝶阀装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蝶阀装置(20、50、100、150),包括阀体(22)、阀盘(26)、阀轴(24)和连接件(28)。阀体(22)具有阀通道(30),阀盘(26)分别布置在阀通道(30)中。阀轴(24)由阀体(24)支撑,从而阀轴(24)在轴向上大体对齐。所述多个阀轴(24)分别支撑着阀盘(26),连接件(28)连接着彼此相邻的阀轴(24)。阀轴(24)由金属制成,连接件(28)由树脂制成。彼此相邻的阀轴(24)之间在轴向上形成一个间隙(38)。通过形成连接件(28)而使阀轴(24)相连,且连接件(28)填充到所述间隙(38)中。本发明还涉及一种制造该蝶阀装置的方法,通过该装置和方法,使蝶阀装置的制造时间减少并防止阀盘失调。
Description
技术领域
本发明涉及一种蝶阀及该蝶阀的制造方法,更具体而言,本发明涉及一种用于内燃机可变进气装置的蝶阀以及该蝶阀的制造方法。
背景技术
传统进气装置根据内燃机的转速可变地改变进气通道的长度,以增强发动机的扭矩性能。更具体地,在传统的可变进气装置中,进气被分配到主通道或者旁路通道,从而改变蝶阀装置中进气通道的长度,其中主通道容纳着蝶阀的阀盘,进气通过此旁路通道旁通通过蝶阀。
JP-U-61-6648和JP-U-59-76731公开了一种蝶阀装置,其包括多个阀盘,它们分别由多个阀轴支撑着。阀轴彼此相连,从而阀盘可以一体旋转。另外,阀轴通过弹簧销和片簧彼此相连,从而阀轴中产生的热膨胀可以被吸收掉。这样,就可以防止阀盘失调。
但是,在JP-U-61-6648和JP-U-59-76731所公开的结构中,弹簧销和片簧需要在相邻的阀盘间的窄小空间中通过手来组装到相邻的阀轴的外周。因此,可能会增加连接阀轴所需的时间,且增加蝶阀的总制造时间。
发明内容
鉴于前述的以及其他的一些问题,本发明的目的在于提供一种蝶阀装置及其制造方法,从而使蝶阀装置的制造时间减少,且可防止阀盘失调。
根据本发明的一个方面,该蝶阀装置包括阀体、多个阀盘、多个阀轴、以及至少一个连接件。该阀体具有多个阀通道,所述多个阀盘分别布置在多个阀通道中。所述多个阀轴由阀体支撑。所述多个阀轴大体在轴向上对齐。所述多个阀轴分别支撑着所述多个阀盘。所述至少一个连接件使多个阀轴彼此相连。所述多个阀轴由金属制成,所述至少一个连接件由树脂制成。所述多个阀轴包括两个阀轴,其在轴向上彼此相邻。彼此相邻的所述两个阀轴在轴向上彼此之间形成间隙。这两个阀轴通过形成所述至少一个连接件而相连,其中所述至少一个连接件填充到形成于两个阀轴之间的所述间隙中。
可变进气装置包括进气歧管和蝶阀装置,进气歧管具有多个彼此分支的分支通道,每个分支通道与每个阀通道彼此相通。
本发明还提供一种制造蝶阀装置的方法,包括阀盘成形步骤、阀体成形步骤、以及连接件成形步骤。所述多个阀盘在阀盘成形步骤中由树脂形成,从而多个阀盘分别由多个阀轴支撑。阀体在阀体成形步骤中由树脂形成,从而阀体支撑着多个阀轴。在该多个阀轴的轴向上,该多个阀轴之间形成间隙。该至少一个连接件在连接件成形步骤中由树脂形成,从而该至少一个连接件填充所述间隙,以使彼此相邻的该多个阀轴相连。连接件成形步骤在大体同时进行阀盘成形步骤和阀体成形步骤之后进行。
本发明还提供一种制造蝶阀装置的方法,该方法包括以下步骤:在阀轴放置步骤中在形成于成形模具中的腔中放置多个阀轴,从而所述多个阀轴在轴向上大体对齐,在轴向上彼此相邻的所述多个阀轴中的两个阀轴之间形成间隙;在阀盘成形步骤中用树脂形成多个阀盘,从而每个阀盘固定到每个阀轴上;在阀体成形步骤中用树脂形成一个阀体,从而该阀体可旋转地支撑所述多个阀轴;以及在连接件成形步骤中用树脂形成至少一个连接件,从而所述至少一个连接件中的一个填充所述间隙,以使彼此相邻的所述多个阀轴中的两个阀轴相连,其中,阀轴放置步骤在阀盘成形步骤、阀体成形步骤、以及连接件成形步骤所有这些步骤进行之前进行,且连接件成形步骤在大体上同时进行阀盘成形步骤和阀体成形步骤之后进行。
在上述结构和方法中,可防止由多个阀轴支撑的多个阀盘由于因热膨胀和热收缩而相对于多个阀通道对不齐从而功能失效。此外,与传统结构相比,可减少连接多个阀轴所需的时间,在传统结构中,多个阀轴通过弹簧销或片簧彼此相连。这样,本发明可以减少蝶阀装置和可变进气装置的制造时间。
附图说明
在参考附图并阅读下面的详细说明后,本发明的上述以及其他的目的、特征和优点将更加明显,其中
图1A为蝶阀装置的侧剖视图,图1B为沿图1A中的线IB-IB截取的,根据本发明第一实施例的蝶阀装置的阀轴的侧剖视图;
图2为容纳有根据本发明第一实施例的蝶阀装置的可变进气装置的侧剖视图,其中该蝶阀装置打开;
图3为根据本发明第一实施例的可变进气装置的透视图;
图4为根据本发明第一实施例的蝶阀装置的透视图;
图5为容纳有根据本发明第一实施例的蝶阀装置的可变进气装置的侧剖视图,其中该蝶阀装置大体关闭;
图6为制造根据本发明第一实施例的蝶阀装置的流程图;
图7为在用于形成根据本发明第一实施例的蝶阀装置的模具中形成的模腔的侧视图;
图8为在根据本发明第一实施例的模具中部分填充有材料的模腔的侧剖视图;
图9为在根据本发明第一实施例的模具中基本完全填充有材料的模腔的侧剖视图;
图10为本发明第二实施例的蝶阀装置的侧剖视图;
图11为本发明第三实施例的蝶阀装置的侧剖视图;
图12为本发明第四实施例的蝶阀装置的侧剖视图;
图13为本发明第一实施例的变化例的蝶阀装置的侧剖视图;
具体实施方式
(第一实施例)
如图1A、1B、2、3所示,可变进气装置10安装在进气系统内,通过该进气系统,进气被供给到例如车辆的V型8气缸发动机。该可变进气装置10包括进气歧管12和蝶阀20。
进气歧管12包括平衡箱14、低转数通道16和高转数通道18。平衡箱14与进气通道中的节气门下游的通道连通,通过进气通道,进气在流过空气净化器后通过。
八个低转数通道16和八个高转数通道18相应于发动机的气缸数量而设。低转数通道16和高转数通道18构造成进气歧管12的分支通道。低转数通道16的每个上游端与平衡箱14相通,低转数通道16的每个下游端与发动机的相应气缸相通。
蝶阀装置20的八个阀通道30分别与平衡箱14相通。高转数通道18的每个上游端与相应的阀通道30相通,高转数通道18的每个下游端与相应的低转数通道16的中间位置相通。
如图2、4所示,蝶阀装置20由阀体22、阀轴24、阀盘26、连接件28等构成。
阀体22由树脂制成,进气歧管12中容纳着阀体22,从而进气歧管12固定到阀体22上。阀体22包括阀通道30,其分别形成为大体圆柱形。四个阀通道30以两排画出。每个阀通道30的上游端与平衡箱14相通,每个阀通道30的下游端与相应的高转数通道18相通。八个阀轴24分别由金属形成为大体圆条棒形,每个阀轴24由阀体22中的金属轴承32支撑,从而阀轴24穿过相应的阀通道30。每个阀盘26由树脂形成为盘形。阀盘26布置在相应的阀通道30中,每个阀盘26固定到穿过阀通道30的相应的阀轴24上。四个阀轴24分别穿过布置成大体一排的四个阀通道30。四个阀轴24在其轴向上大体同轴布置。彼此相邻的四个阀轴24通过其间的连接件28相连。因此,四个阀盘26由四个阀轴24来支撑,从而四个阀轴24和四个阀盘26一体旋转。
接下来,描述阀轴24和连接件28的连接结构。
如图1所示,阀轴24的每端具有耦接部34。耦接部34具有一个横断面,其大体垂直于阀轴24的轴线。耦接部34的该横断面大体为半圆形。每个耦接部34具有平坦面36,其形成耦接部34的半圆形横断面的弦。彼此相邻的阀轴24的耦接部34沿着其径向彼此相配合,从而平坦面36彼此面对面接触。
彼此相邻的耦接部34在其轴向上彼此之间形成间隙38。耦接部34的每个平坦面36大体与阀轴24的轴线平行。彼此相邻的阀轴24的外周被树脂做的连接件28罩住,从而相邻的阀轴24彼此相连。形成连接件28的树脂材料夹在形成于相邻的阀轴24之间的间隙38中,从而相邻的连接件28之间的连接强度得到增强。形成连接件28的树脂材料可以选用适当的材料,例如,连接件28的树脂材料可以选自已知材料,如聚酰胺,其具有弹性。
用节气门来控制进气流量。在穿过节气门后,进气流入此可变进气装置10的平衡箱14中。如图5所示,当每个阀通道30被相应的阀盘26关闭时,流入平衡箱14的进气通过相应的低转数通道16供给到发动机相应的气缸中。如图2所示,当每个阀盘26打开相应的阀通道30时,流入平衡箱14的进气通过阀通道30和高转数通道18供给到相应的发动机气缸中,其中高转数通道8中的流阻小于低转数通道16中的流阻。
低转数通道16的流道长度既大于阀通道30的流道长度,也大于高转数通道18的流道长度。因此,分别供给到气缸中的进气量根据用阀盘26对阀通道30进行的打开和关闭而改变。
接下来,参考附图6描述可变进气装置10中所用的蝶阀装置20的制造方法。在步骤S1中,如图7所示,组装有轴承32的各金属阀轴24放置到成形模具40中,从而使四个金属阀轴24布置成两排。接着,紧紧关闭成形模具40。在此情况下,彼此相邻的阀轴24布置成使得相邻的阀轴24之间在轴向上形成间隙38,且耦接部34的平坦面36彼此面对面接触。
接下来,在步骤S2中,如图8所示,注射装置将熔融树脂注射到成形模具40中,以大体同时形成八个阀盘26和阀体22。具体而言,成形模具40在预定位置于模具内形成第一腔42和第二腔44。接着,熔融树脂注射到第一腔42和第二腔44中。当注射到第一腔42和第二腔44中的熔融树脂冷却到低于其玻璃化转变(grass-transition)温度时,熔融树脂固化,过程进行到步骤S3。
在步骤S3中,如图9所示,注射装置将熔融树脂注射到成形模具40中,以便大体同时形成六个连接件28。具体而言,模具在预定位置形成用于形成连接件28的第三腔46,以围绕着阀轴24的耦接部34。注射装置将熔融树脂注射到第三腔46中,当注射到第三腔46中的熔融树脂冷却到低于其玻璃化转变温度时,熔融树脂固化,且模具40打开。接着,从成形模具40中取出蝶阀装置20,成为一个产品。
在此实施例中,每个阀盘26和每个阀体22由树脂大体同时形成。在这种情况下,每个阀轴24的热膨胀量就容易变大。但是,每个连接件28在阀盘26和阀体22之后形成,从而在阀轴24冷却到热收缩后连接每个阀轴24。
此外,即使在当连接件28由树脂做成以连接阀轴24时轴向相邻的金属阀轴24热膨胀的情况下,,轴向相邻的金属阀轴24布置成彼此间形成间隙38,且阀轴24比树脂冷却得早,从而金属阀轴24可以在其轴向上热收缩。这样,在阀轴24足够热收缩的情况下使阀轴24彼此相连。即,在阀通道30的尺寸变化被阀轴24的热收缩而产生的阀轴24的轴向移动而吸收的情况下阀轴24彼此相连。因此,可阻止由阀轴24支撑的阀盘26由于例如与阀通道30的不对齐而产生失效。此外,在此实施例中,阀轴24通过由树脂形成的连接件28而相连。因此,连接阀轴24所需要的时间与传统结构相比有所减少,其中在传统结构中,阀轴使用弹簧销和片簧彼此相连。这样,本发明制造蝶阀装置20的时间就缩短了,从而制造可变进气装置10的时间也缩短了。
另外,在可变进气装置10的使用状况下,通过间隙38彼此轴向相邻的阀轴24可以产生与-40℃-120℃的周向温度变化范围相应的热收缩。但是,即使在这种情况下,热收缩也可以被连接件28中的弹性变形吸收。这样,可以防止阀盘26在可变进气装置10的使用状况下失效。
在此实施例中,相邻阀轴24的耦接部34在其径向上彼此配合,且耦接部34由连接件28罩住。借此,可防止相邻的阀轴24在操作可变进气装置10的情况下相对于彼此产生扭曲。因此,通过连接件28彼此相连的四个阀轴24和由四个阀轴24支撑的四个阀盘26可以彼此同步一体旋转。
(第二到第四实施例)
如图10所示,在第二实施例的蝶阀装置50中的阀轴24的径向上,平行销60穿通彼此相邻的阀轴24的耦接部34。
如图11所示,在第三实施例的蝶阀装置100中,彼此相邻的两个阀轴24分别具有耦接部110、120。一个阀轴24的一个耦接部110与另一个阀轴24的另一个耦接部120配合。一个阀轴24的耦接部110具有在整个宽度上的扁平结构(width across flat)。具体地,一个阀轴24的耦接部110具有大体平坦的外表面112、114,其大体彼此平行。所述在整个宽度上的扁平结构的大体平坦的外表面112、114彼此径向隔开。这样,耦接部110的外表面112、114分别与耦接部120的内表面122、124面对面接触,从而耦接部110、120彼此径向配合。
如图12所示,在第四实施例的蝶阀装置150中,阀轴24的耦接部34分别具有平坦表面160,其相对于阀轴24的轴线倾斜。具体地,在此实施例中,每个平坦表面160在阀轴24的径向上朝着阀轴24(耦接部34)的端面倾斜到外侧。可选地,每个平坦表面160也可以朝着阀轴24的端面径向向内倾斜。这样,在此实施例的结构中,彼此相邻的阀轴24的耦接部34径向彼此配合,从而平坦表面160彼此面对面接触。
在上述第二到第四实施例中,金属阀轴24通过其间的间隙38轴向布置,并通过形成连接件28相连。因此,上述第二到第四实施例的结构可以产生类似于第一实施例的效果。
(变化例)
本发明并不限于上述的实施例。例如,如图13所示,间隙38可以轴向形成于阀轴24的相邻端面之间,而不用在相邻的阀轴24中形成耦接部34。
可变进气装置10的所有通道16、18、蝶阀装置20的通道30、阀轴24、阀盘26、以及连接件28的数量可以根据例如发动机的气缸数量适当改变。
除了设在发动机进气系统中的可变进气装置10外,或取代该装置10的是,蝶阀装置20可以用作设在发动机排气系统中的一个装置的至少一个部件。
在上述结构中,连接件由树脂制成,从而连接件可填充到在轴向上位于彼此相邻的阀轴之间的间隙中。因此,相邻的阀轴间的连接部的强度可以得到增强。
阀盘、阀体、以及连接件的成形步骤的顺序可以与上述实施例中的顺序不同。例如,阀盘、阀体、和连接件的成形步骤可以按此顺序进行。可选地,阀体和连接件成形步骤也可以在完成阀盘成形步骤之后同时进行。
应当意识到,虽然已描述的本发明的实施例中的步骤包括特定的步骤顺序,但是本文中没有描述的其他可选的包括其他各种成形步骤顺序的实施例也包含在本发明的这些步骤之内。
在不偏离本发明的精神的前提下,本发明可以做各种修改和替换。
Claims (13)
1. 一种蝶阀装置(20、50、100、150),其特征在于,包括:
阀体(22),其具有多个阀通道(30);
多个阀盘(26),其分别布置在所述多个阀通道(30)中;
多个阀轴(24),其由阀体(22)支撑,所述多个阀轴(24)在轴向上大体对齐,所述多个阀轴(24)分别支撑着所述多个阀盘(26);和
至少一个连接件(28),其将所述多个阀轴(24)彼此连接在一起,
其中,所述多个阀轴(24)由金属制成;
所述至少一个连接件(28)由树脂制成;
所述多个阀轴(24)包括两个阀轴(24),其在轴向上彼此相邻;
彼此相邻的所述两个阀轴(24)之间在轴向上形成一个间隙(38),以及
通过形成所述至少一个连接件(28)将所述两个阀轴(24)相连,
其中所述至少一个连接件(28)填充到形成于两个阀轴(24)之间的所述间隙(38)中。
2. 根据权利要求1所述的蝶阀装置(20、50、100、150),其中所述至少一个连接件(28)由具有弹性的树脂制成。
3. 根据权利要求1或2所述的蝶阀装置(20、50、100、150),其中所述至少一个连接件(28)至少部分围绕着彼此相邻的所述两个阀轴(24)的外周。
4. 根据权利要求1或2所述的蝶阀装置(20、50、100、150),其中彼此相邻的所述两个阀轴(24)在径向上彼此配合。
5. 一种可变进气装置(10),包括:
进气歧管(12),其具有多个彼此分支的分支通道(16、18);以及
根据权利要求1或2所述的蝶阀装置(20、50、100、150),
其中每个分支通道(16、18)与每个阀通道(30)相通。
6. 一种用于制造根据权利要求1或2所述的蝶阀装置(20、50、100、150)的方法,该方法包括:
在阀盘成形步骤中用树脂形成多个阀盘(26),从而所述多个阀盘(26)分别由所述多个阀轴(24)支撑;
在阀体成形步骤中用树脂形成一个阀体(22),从而该阀体(22)支撑所述多个阀轴(24),彼此相邻的所述多个阀轴(24)之间在轴向上形成间隙(38);和
在连接件成形步骤中用树脂形成至少一个连接件(28),从而该至少一个连接件(28)填充所述间隙(38),以使彼此相邻的所述多个阀轴(24)相连,
其中,在大体上同时进行阀盘成形步骤和阀体成形步骤后执行所述连接件成形步骤。
7. 一种制造蝶阀装置(20、50、100、150)的方法,该方法的特征在于,包括:
在阀轴放置步骤中在形成于成形模具(40)中的腔(42、44)中放置多个阀轴(24),从而所述多个阀轴(24)在轴向上大体对齐,在轴向上彼此相邻的所述多个阀轴中的两个阀轴(24)之间形成间隙(38);
在阀盘成形步骤中用树脂形成多个阀盘(26),从而每个阀盘(26)固定到每个阀轴(24)上;
在阀体成形步骤中用树脂形成一个阀体(22),从而该阀体(22)可旋转地支撑所述多个阀轴(24);以及
在连接件成形步骤中用树脂形成至少一个连接件(28),从而所述至少一个连接件(28)中的一个填充所述间隙(38),以使彼此相邻的所述多个阀轴(24)中的两个阀轴相连,
其中,阀轴放置步骤在阀盘成形步骤、阀体成形步骤、以及连接件成形步骤所有这些步骤进行之前进行,且
连接件成形步骤在大体上同时进行阀盘成形步骤和阀体成形步骤之后进行。
8. 根据权利要求7所述的方法,
其中在所述阀体成形步骤中,所述阀体(22)形成为具有多个阀通道(30),以及
在阀盘成形步骤中,所述多个阀盘(26)形成为使每个阀盘(26)布置在阀体(22)的每个阀通道(30)中。
9. 根据权利要求7或8所述的方法,
其中所述多个阀轴(24)由金属制成,以及
彼此相邻的所述两个阀轴(24)通过在连接件成形步骤中用树脂形成至少一个连接件(28)中的一个而相连。
10. 根据权利要求7或8所述的方法,其中,所述至少一个连接件(28)由具有弹性的树脂制成。
11. 根据权利要求7或8所述的方法,其中,在连接件成形步骤中,所述至少一个连接件(28)中的一个填充到形成于彼此相邻的两个阀轴(24)之间的间隙(38)中。
12. 根据权利要求7或8所述的方法,其中,在连接件成形步骤中,所述至少一个连接件(28)中的一个形成为至少部分围绕所述两个阀轴(24)的外周。
13. 根据权利要求7或8所述的方法,其中,阀轴放置步骤包括阀轴配合步骤,其中彼此相邻的两个阀轴(24)彼此配合,从而这两个阀轴(24)在径向上固定。
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PB01 | Publication | ||
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