CN100567718C

CN100567718C - 节气门装置

Info

Publication number: CN100567718C
Application number: CNB2007100970652A
Authority: CN
Inventors: 谷村宽; 田中笃; 近藤雅敦
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2027-04-17
Also published as: JP2007285228A; US20070240678A1; DE102007000233A1; JP4551351B2; DE102007000233B4; US7472681B2; CN101059103A

Abstract

公开一种节气门装置，该装置包括主体，所述主体具有限定流体通道的柱形部。所述主体还包括固定部，所述固定部从柱形部的外周面伸出用于固定到单独的元件。柱形部限定一轴线。节气门装置还包括节气门，节气门由柱形部可旋转地支撑，用于开启和闭合流体通道。节气门由柱形部在支撑区域处支撑。固定部相对于所述轴线设置在与节气门的支撑区域大致相同的轴向位置处，并且包括多个安装部和多个连接部，所述安装部用于联结到单独的元件，并且所述连接部在安装部之间延伸。

Description

节气门装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆内燃机等的节气门装置。

背景技术

之前已经提出各种节气门装置。例如，JP-A-H11-62739公开了一种连接到车辆的进气管8的节气门装置。如图20和图21所示的这种节气门装置包括主体9，所述主体9具有柱形部91、固定部95和节气门92，柱形部91限定进气通道90，固定部95整体形成在柱形部91的外周面941上，节气门92由柱形部91可旋转地支撑，用于开启和闭合进气通道90。固定部95具有螺栓孔96，并且进气管8的凸缘部85同样具有螺栓孔86。螺栓81延伸穿过螺栓孔96、86，从而联结主体9和进气管8。

此处，如图20所示，当制造时，固定部95会收缩并且变形，从而固定部95的底面97变得弯曲(cambered)。当弯曲的底面97利用螺栓81被固定到进气管8的凸缘部85时，如图21所示，由于进气管8的凸缘部85的支承表面87的不同形状，底面97会被移动。固定部95的这种移动会被传递到柱形部91，从而柱形部91的内周面94沿着径向方向变形。

部分针对这个问题，JP-A-H11-62739公开了一种凹部964，其形成在螺栓孔96和柱形部91之间的中间部分963中，以降低中间部分963的刚度。因为中间部分963的刚度降低，因此当固定部95固定到进气管8时，由于螺栓81的紧固力，固定部95可以更容易地根据进气管8的凸缘部85的支承表面87的形状偏移。因此，当固定部95被制造时产生的变形被纠正。

另外，JP-A-H8-8229和JP-A-H10-280981还公开了一种节气门装置，其具有形成在固定部和柱形部的外周面之间的凹部。

然而，在这些现有技术的装置中，支撑区域93被包括用于将节气门92支撑在柱形部91中。支撑区域93沿着柱形部91的轴线与固定部95的连接部951相间隔。同样，节气门92的支撑区域93相对薄，并且因此刚度小于固定部95的连接部951。因此，节气门92的支撑区域93可以被容易地变形。

例如，螺栓孔96通过中间部分963联结到柱形部91。因此，即使中间部分963具有凹部964，并且因此如上所述刚度降低，当固定部95利用螺栓81被固定时沿着径向方向作用在螺栓孔96中的强制的变形力可以通过中间部分963传递到节气门92的支撑区域93。

另外，当软管88配合在柱形部91的顶端部分911上并且通过软管箍(band)89固定到其处时，顶端部分911承受沿着径向方向作用的负荷，并且因此顶端部分911的内周面94会被变形。顶端部分911的变形可以传递到柱形部91中的节气门92的支撑区域93。

同样，当节气门92的低刚度的支撑区域93承受来自螺栓81的螺栓固定力和/或通过软管箍的负荷时，支撑区域93会沿着径向方向变形。当支撑区域93沿着径向方向向内变形时，柱形部91中的支撑区域93的内周面94和节气门92会发生抵靠，从而降低节气门92的开度的控制。

发明内容

公开了一种节气门装置，其包括具有柱形部的主体，所述柱形部限定流体通道。主体还包括固定部，所述固定部从柱形部的外周面突出，用于固定到单独的元件。柱形部限定一轴线。节气门装置还包括节气门，节气门由柱形部可旋转地支撑，用于开启和闭合流体通道。节气门由柱形部在支撑区域处支撑。固定部相对于所述轴线设置在与节气门的支撑区域大致相同的轴向位置处，并且包括多个安装部和多个连接部，所述安装部用于联结到单独的元件，所述连接部在安装部之间延伸。

附图说明

图1A-1C是节气门装置的固定部的各种实施例的纵向视图；

图2是第一实施例的节气门装置的透视图；

图3是第一实施例的节气门装置的平面视图；

图4是第一实施例的节气门装置的侧视图；

图5是沿着图3的线V-V截取的第一实施例的节气门装置的剖视图；

图6是节气门装置的侧视图，示出了第一实施例中的节气门轴和固定部的相对位置；

图7是联结到进气管的第一实施例的节气门装置的剖视图；

图8是第一实施例的节气门装置的一部分的详细剖视图；

图9是第二实施例的节气门装置的透视图；

图10是第二实施例的节气门装置的侧面剖视图；

图11是沿着图9的线XI-XI截取的第二实施例的节气门装置的剖视图；

图12是第三实施例的节气门装置的侧面剖视图；

图13是第三实施例的固定部的平面剖视图；

图14是第四实施例的节气门装置的侧视图；

图15是第四实施例的凸缘形部分的侧面剖视图；

图16是第四实施例的凸缘形部分的平面剖视图；

图17是第五实施例的节气门装置的透视图；

图18是第五实施例的节气门装置的侧面剖视图；

图19是第五实施例的节气门装置的详细剖视图；

图20是现有技术的节气门装置的侧视图；和

图21是联结到进气管的现有技术的节气门装置的侧视图。

具体实施方式

下面公开一种下节气门装置，其包括具有柱形部和固定部的主体，所述柱形部限定流体通道，所述固定部整体地从柱形部的外周面沿着离心方向突出。固定部能够连接到单独的元件。节气门装置还包括节气门，所述节气门由柱形部可旋转地支撑，用于开启和闭合流体通道。

固定部可以固定到单独的元件，并且整体地从柱形部的外周面沿着离心方向突出。在图1A到1C所示的固定部的每个实施例中，固定部3具有多个安装部31。每个安装部31具有安装在其中的固定件，用于固定到单独的元件，下面将更详细地描述。安装部31在柱形部41的外周面45上沿着圆周方向等间距设置。同样，当固定部3联结到单独的元件时，沿着径向方向外部施加的合成力相等地传递到柱形部41。力的平衡有效地减小了柱形部41的不适合的变形。

固定部3还包括多个连接部32，所述连接部32在安装部31之间延伸并且连接安装部31。安装部31通过固定件固定到单独的元件。合成的固定力通过连接部传递到节气门的支撑区域的整个外周面，从而约束整个外周面。另外，包括多个安装部31和连接部32的固定部3形成在节气门的支撑区域的整个外周面上。因此，支撑区域的整个外周面沿着径向方向的刚度相对高。因此，支撑区域的变形可以进一步有效地降低。

在图1A所示的实施例中，与连接部32相比，安装部31从柱形部41的外表面径向延伸的更远。在图1B所示的另一个实施例中，安装部31和连接部32从柱形部41沿着径向方向延伸相同的距离。在图1C所示的又另一个实施例中，与安装部32相比，其中一些连接部32从柱形部41的外表面径向延伸的更远。

优选的是，连接部具有沿着柱形部的外周面形成的凸缘形部分。所述凸缘形部分是这样的部分，它的宽度沿着柱形部的外周面朝着离心方向某种程度上伸长。同样，节气门的支撑区域中沿着径向方向的刚度可以沿着柱形部的圆周方向相等地增加。另外，当固定部被固定到单独的元件时的约束力相等地传递到单独的元件。因此，凸缘形部分可以有效地降低节气门的支撑区域的不适合的变形。

在一个实施例中，连接部具有轴承凸座、驱动腔和齿轮腔，所述凸座用于可旋转地支撑节气门的轴，所述驱动腔用于容纳驱动节气门的驱动装置，齿轮腔容纳齿轮机构，所述齿轮机构将旋转驱动力从驱动装置传递到节气门。

另外，在一个实施例中，固定部具有凹部。在一个实施例中，凹部沿着离心方向(即横向于(transverse)柱形部的轴线的方向)延伸。同样，固定部沿着轴向方向的厚度被减小，并且节气门的支撑区域的厚度基本均匀，这降低了在模制过程中固定部的收缩。另外，因为固定部的厚度减小，因此节气门装置的重量和成本可以降低。

此处，形成在安装部的柱形部侧上的部分中的凹部的厚度在安装部的柱形部侧上的部分中减小，从而刚度减小，并且因此可以方便地沿着轴向方向偏移。因此，即使在单独元件的支承表面中发生平面度的偏离，安装部沿着单独元件的支承表面偏移，以解决由于单独元件的平面度的偏离造成的变形。因此，凹部可以减小传递到柱形部的变形。

另一方面，形成在连接部上的凹部包括形成在其上的肋，并且所述肋沿着柱形部的轴向方向延伸。这些肋没有包括在安装部和柱形部之间的凹部中。由于所述肋，连接部沿着轴向方向的刚度增加。另外，即使连接部沿着轴向方向刚度增加，安装部的凹部也不具有设置在其中的肋，因此安装部可以沿着轴向方向偏移以防止由于单独元件的平面度偏离而造成的变形的传递。

在一个实施例中，连接部上的肋设置成桁架结构，其中，所述肋设置在连续的三角形中，其中顶点位于凹部的顶端和底端处。同样，凹部沿着轴向方向刚度较大。安装在安装部中的固定件例如是螺栓、夹子等。

形成在柱形部中的流体通道是物质穿过其中流动的流动通道。流动物质可以是任何适合的类型，例如气体、液体和粉末。流动穿过流体通道的物质的流动方向可以是沿着柱形部的轴向方向的任何方向。

柱形部沿着径向方向的横截面形状可以是圆形的或者多边形的。

节气门装置由树脂、金属等形成。

(实施例1)

下面将参考图2到图8描述本发明的一个实施例。这个实施例的节气门装置包括具有柱形部41的主体4，柱形部41在其中限定进气通道40。柱形部41和进气通道40具有共同的轴线A，如图5和图7所示。主体4还包括固定部3，所述固定部3整体地从轴线A和柱形部41的外周面45沿着离心方向突出远离。固定部3用于将主体4联结到单独元件的进气管8。节气门装置还包括节气门5，节气门5由柱形部41可旋转地支撑，并且开启或闭合进气通道40。如图5所示，固定部3设置在支撑节气门5的支撑区域43上。换句话说，节气门5由柱形部41通过支撑区域43支撑，并且固定部3相对于轴线A设置在与支撑区域43大致相同的位置处。

如图3所示，固定部3包括多个安装部31a、31b、31c、31d，用于联结到进气管8的固定件安装在所述安装部中。安装部31a-31d沿着柱形部41的外周面45等间距设置。固定部3还包括多个连接部32a、32b、32c、32d，所述连接部在多个相邻的安装部31a-31d之间延伸并且连接所述多个相邻的安装部。

每个安装部31a、31b、31c和31d具有套管固定孔311，固定件安装在所述孔中。在所示的实施例中，固定件为螺栓7和套管71。金属套管71被热压到套管固定孔311中。套管71加强了安装部31a、31b、31c和31d，所述安装部由树脂制成，并且比金属弱。螺栓7插入套管71中，如图7所示。螺栓7的末端70旋入进气管8的凸缘部81的螺纹孔82中。套管71从套管固定孔311的内部向下突出，并且其长度到达柱形部41的下部。套管71通过螺栓7承受轴向力。

连接部32a具有凸缘形部分33，部分33沿着柱形部41的外周面45形成。如图3所示，凸缘形部分33联结到安装部31a中的柱形部41侧上的端部312和安装部31b的柱形部41侧上的端部312。

连接部32b具有柱形轴承凸座34和凸缘形部分35，所述凸座34可旋转地支撑节气门5的节气门轴51，部分35形成在轴承凸座34中的侧表面的两侧上。

凸缘形部分33、35具有几乎均匀的径向长度，所述径向长度从柱形部41的外周面45延伸。同样，凸缘形部分33、35的径向长度小于安装部31a和31b的径向长度。

连接部32c具有驱动腔351和驱动腔连接部36，部分36用于连接驱动腔351和柱形部41的外周面45。电动机(即驱动装置)容纳在驱动腔351中，用于可旋转地驱动节气门5。电动机的旋转位置基于下列因素被控制：节气门5的开度传感器(未示出)的输出，加速器的负荷检测值，和内燃机的燃烧状态。驱动腔连接部36具有凹部361和肋362，凹部361沿着柱形部41的离心方向延伸，肋362在柱形部41和驱动腔351之间延伸。肋362还沿着与轴线A平行的方向竖直地延伸。

如图3所示，开口319包括在连接部32c和安装部31d之间。开口319确保沿着径向方向的刚度，并且降低在模制制造过程中树脂的收缩。

连接部32d具有容纳齿轮机构的齿轮腔37，齿轮机构用于将来自驱动腔351中的电动机的旋转驱动力传递到节气门5。连接部32d还包括齿轮连接部38，连接部38连接齿轮腔37和柱形部41的外周面45。

还包括开口372用于分别将电动机和齿轮机构插入驱动腔351和齿轮腔37中。开口372形成为与齿轮腔37的柱形部41侧相反。一旦电动机和齿轮机构被插入，开口372被盖子39覆盖。节气门5的节气门轴51可旋转地联结到齿轮连接部38。另外，用于使节气门5朝着闭合位置偏压的复位弹簧(未示出)被联结到尺轮连接部38。复位弹簧的底端被固定到柱形部41，并且复位弹簧的推动端被联结到节气门轴51的一端。

节气门5包括节气门轴51和节气门体52，节气门体52固定到节气门轴51并且容纳在柱形部41中。节气门轴51由柱形部41通过支撑区域43支撑。节气门体52围绕节气门轴51的旋转轴线旋转。当节气门体52沿着柱形部41的径向方向定位时，形成在柱形部41中的进气通道40被闭合。当节气门体52沿着轴向方向定位时，进气通道40被开启。节气门5的开度通过电动机22的转矩和复位弹簧的节气门闭合力之间的平衡确定，从而控制进气通道40中流动的进气空气的流动率。

如图5到图7所示，主体4还包括位于它的顶端处的突起49。突起49从外周面45沿着径向方向延伸用于连接软管6。软管6配合在柱形部41的外周面45的顶端上，并且利用软管箍61固定并且紧固到所述顶端。

支承部47同样包括在与突起49相反的柱形部41的底端处。支承部47从外周面45沿着离心方向突出用于支承在进气管8的凸缘部81上。支承部47沿着径向方向的长度足以支承在进气管8的凸缘部81上，但是沿着径向方向的长度小于固定部3的长度。应当理解，因为支承部47的径向长度相对小，因此支承部47在制造过程中不太可能发生平面度的偏离。

本实施例的节气门装置的主体4利用树脂整体模制。

另外，在图8所示的实施例中，套管71包括形成在它的配合部72上的波纹形表面721。热压装置75的末端部分76配合在所述配合部72中，并且当被加热时，套管71被压入套管固定孔311中。同样，通过波纹形表面72的加热，套管71被熔融到套管固定孔311的内壁。在另一个实施例中，套管71通过嵌入成型方法被联结，其中套管71设置到用于模制节气门装置的模具中，并且然后将树脂浇灌到模具中。

如图7所示，固定部3相对于轴线A设置在与节气门5的支撑区域43大致相同的轴向位置处。节气门5的支撑区域43承受来自固定部3的固定力。因此，节气门5的支撑区域43具有来自固定部3沿着径向方向施加的力。然而，所述力围绕周围的支撑区域43基本平衡，从而减小沿着径向方向的不适合的变形。因此，支撑区域43的内周面431不可能变形。

另外，节气门5的支撑区域43包括固定部3，固定部3从它的外周面45沿着离心方向形成。固定部3包括安装部31a、31b、31c、31d和连接部32a、32b、32c、32d，螺栓分别安装在所述安装部中，所述连接部在相邻的安装部之间延伸。因此，节气门5的支撑区域43具有比一般部分46相对更大的径向长度，所述一般部分46与固定部3轴向间隔开。因此，节气门5的支撑区域43沿着径向方向的刚度比一般部分46更大，使得支撑区域43的变形更加不可能。

因此，即使柱形部41中的节气门5的支撑区域43承受来自软管箍的固定力沿着径向方向施加的变形力，节气门5的支撑区域43不可能变形。因此根据本实施例，柱形部41中的节气门5的支撑区域43的变形被减小。

另外，驱动腔351设置在安装部31c、31d之间，因此驱动腔351可以与安装部31c、31d以相对小的距离连接。因此，驱动腔351的共振频率增大，因此电动机的共振频率在内燃机的燃烧的主频带之外。结果，驱动腔351的共振可以被减小，并且因此电动机的可靠性可以保证。

(实施例2)

另一个实施例在图9-11中示出，并且下面进行描述。这个实施例和第一实施例之间的区别在于凹部11包括在固定部3中的凸缘形部分33、35中。与第一实施例类似的部件用类似的附图标记表示，并且省略多余的描述。

如图9和图11所示，固定部3的凸缘形部分33、35均具有凹部11，凹部11横向于轴线A延伸。换句话说，凹部11均沿着柱形部41的离心方向延伸。如图11所示，安装部31a、31b、31c的柱形部41侧上的中间部分313是实心的(即不具有凹部)。如图10所示，具有凹部11的凸缘形部分33、35的厚度减小，从而使得节气门5的支撑区域43的厚度均匀。

应当理解，当凸缘形部分33、35具有相对大的厚度时，在模制过程中，凸缘形部分33、35可消耗相对长的时间以冷却。同样，具有形成在其中的凸缘形部分33、35的支撑区域43会收缩和变形。然而在这个实施例中，凸缘形部分33、35分别具有凹部11，以减小凸缘形部分33、35的厚度。因此，使得节气门5的支撑区域43的厚度均匀。因此，支撑区域43在制造过程中不太可能收缩和变形，这可以有效防止支撑区域43的内周面431的变形。另外，因为凸缘形部分33、35的材料厚度可以减小，因此节气门装置的重量和成本可以降低。

(实施例3)

另一个实施例在图12和图13中示出，并且下面进行描述。本实施例和第二实施例之间的区别在于凹部不仅形成在固定部的凸缘形部分中，而且形成在安装部中。

如图12和图13所示，凹部11不仅形成在固定部3的凸缘形部分33、35中，而且形成在安装部31a、31b、31c的柱形部41侧上的中间部分313中。换句话说，凹部11设置在螺栓7、套管71和柱形部41之间。另外，形成在中间部分313中的凹部11减小了中间部分313的厚度，从而凸缘形部分33、35沿着轴向方向刚度减小，并且更容易偏移。因此，即使进气管的凸缘部的支承表面造成偏离平面度，安装部31a、31b、31c更可能沿着进气管的支承表面偏移，以解决由于进气管的平面度偏离而造成的变形。因此，可以减小变形朝着柱形部41的传递。

(实施例4)

又另一个实施例在图14-图16中示出，并且下面进行描述。本实施例和第三实施例之间的区别在于多个肋形成在固定部的凸缘形部分的凹部中。

如图14到图16所示，多个沿着柱形部41的离心方向延伸的肋12、13设置在凸缘形部分33的凹部11中。如图15所示，其中一些肋12相对于柱形部41的轴向方向向上朝右倾斜(即以一锐角)，并且其它肋13相对于轴向方向向上朝左倾斜(即以相反的锐角)。肋12的顶端121和相邻肋13的顶端131在凹部11的顶端111处彼此连接，并且肋12的底端122和相邻肋13的底端132在凹部11的底端112处彼此连接。这样，肋12、13在桁架设置中形成了连续的三角形。这种设置提供了对于所施加力的沿着多个方向的变形的抵抗力。

另外，轴承凸座34和安装部31b之间的凸缘形部分35还具有凹部11，凹部11具有肋14。肋14沿着柱形部41的离心方向延伸，并且连接凹部11的顶端和底端。这个肋14基本沿着(即平行于)柱形部41的轴线A延伸。

在这个实施例中，用于连接凸缘形部分33、35的凹部11的顶端和底端的肋12、13、14设置在凹部11中。凸缘形部分33、35沿着柱形部41的轴向方向刚度增大，用于提高结构性能。应当注意，肋12、13、14包括在除了设置在套管71和柱形部41之间的凹部11之外的凹部11中，以实现第三实施例的优点。

(实施例5)

另外，另一个实施例在图17-19中示出。本实施例和第四实施例之间的区别在于用于定位套管的定位凸缘部形成在柱形部的外周面上，所述套管配合到套管固定孔中。

如图17和图18所示，从柱形部41的外周面45沿着离心方向延伸的定位凸缘部48设置在进气管支承在其上的柱形部41的一部分附近。用于定位套管71的底部的定位孔481形成在凸缘部48中。

当套管71插入定位孔481中时，如图19所示，准备夹具79，用于引导套管71的导向杆77竖立在其上。然后，节气门装置被放置在夹具79上，并且导向杆77被插入定位孔481中。当套管71通过使用热压装置75被热压到套管固定孔311中时，套管71的底部73被导向杆77引导用于插入定位孔481中，所述热压装置75与第一实施例中的类似。

套管71的底部73通过定位孔481被定位，从而方便地旋入形成在进气管的凸缘部中的螺纹孔中。

(其它实施例)

虽然仅选择了选择性的优选实施例进行描述，但是对本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离权利要求限定的公开范围的情况下，可以做出各种修改和变化。另外，前述对根据本公开的实施例的描述被提供用于解释，并且不能用于限制公开内容，公开内容由权利要求和它们的等效物限定。

Claims

1.一种节气门装置，包括：

主体，具有柱形部和固定部，所述柱形部限定流体通道，固定部从柱形部的外周面突出用于固定到与所述固定部轴向间隔开的单独的元件，其中所述柱形部限定一轴线；和

节气门，由柱形部可旋转地支撑用于开启和闭合流体通道，其中节气门由柱形部在支撑区域处支撑；

其中固定部相对于所述轴线设置在与节气门的支撑区域大致相同的轴向位置处，并且包括多个安装部和多个连接部，所述安装部用于联结到单独的元件，所述连接部在所述安装部之间延伸；

所述多个安装部中的每一个均具有套管，所述套管从所述安装部的套管固定孔的内部向下突出，并接触所述单独的元件；和

每个套管均接纳固定件，所述固定件固定到所述单独的元件，并向套管施加轴向力以将所述连接部联结到所述单独的元件。

2.如权利要求1所述的节气门装置，其特征在于，固定部具有沿着柱形部的外周面形成的凸缘形部分。

3.如权利要求1所述的节气门装置，其特征在于，至少其中一个连接部包括轴承凸座，所述凸座用于可旋转地支撑节气门的轴。

4.如权利要求1所述的节气门装置，其特征在于，至少其中一个连接部包括驱动腔，所述驱动腔用于容纳驱动所述节气门的驱动装置。

5.如权利要求4所述的节气门装置，其特征在于，至少其中一个连接部包括齿轮腔，所述齿轮腔用于容纳齿轮机构，所述齿轮机构将旋转驱动力从驱动装置传递到节气门，从而驱动节气门。

6.如权利要求1所述的节气门装置，其特征在于，固定部具有凹部，所述凹部沿着横向于所述轴线的方向延伸。

7.如权利要求6所述的节气门装置，其特征在于，还包括多个设置在所述凹部中的肋。

8.如权利要求7所述的节气门装置，其特征在于，至少其中一个所述肋基本平行于所述轴线延伸。

9.如权利要求7所述的节气门装置，其特征在于，至少其中一个所述肋相对于所述轴线以锐角延伸，并且至少其中另一个所述肋相对于所述轴线以相反的锐角延伸。

10.如权利要求1所述的节气门装置，其特征在于，固定部具有凹部，所述凹部设置在相对应的套管和柱形部之间。

11.如权利要求10所述的节气门装置，其特征在于，固定部包括多个凹部，其包括设置在相对应的套管和柱形部之间的凹部，其中固定部包括肋，并且其中所述肋被包括在除了设置在所述相对应的套管和柱形部之间的凹部以外的凹部中。

12.如权利要求1所述的节气门装置，其特征在于，固定部整体联结到所述柱形部。