CN1487183A - 节流阀控制装置 - Google Patents

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Abstract

由耐热人造橡胶制成的隔振元件(7)、(8)、(9)与耐热树脂节流阀阀体(5)的发动机连接部分(36)以及电动机支架(37)整体模制成。因此从发动机进气歧管传送到节流阀阀体(5)和电动机(1)的发动机振动可以被隔振元件(7)、(8)、(9)吸收。从而没有增加元件和降低组装效率，可以遏制振动。

Description

节流阀控制装置
技术领域
本发明涉及一种可转动地支承在节流阀阀体上的发动机节流阀控制装置，通过对应于司机的操纵而驱动电动机，控制节流阀开启。
背景技术
通常通过对应于司机踩下油门踏板的程度而驱动电动机，节流阀控制装置控制节流阀开启到指定开启程度。利用油门位置传感器检测油门踏板的踩下程度，从而向电动机提供对应于该信号的电流。被电动机驱动的节流阀被开启和关闭，以控制空气进入发动机。
通过诸如减速齿轮的传动，电动机使节流阀的轴转动。电动机被容置在与节流阀阀体整体模制成的电动机壳体内，所述节流阀阀体转动地支承节流阀轴。利用安装螺栓或紧固螺钉，将电动机固定在电动机箱体一侧的安装法兰上的电动机壳体上。(例如参考日本专利文献No.10-2 52510和10-131772)。
然而发动机的振动被直接传送到节流阀体，从而诸如电动机和齿轮的元件要被制造的具有极高的刚性，以便忍受振动。如图6所示，这种利用压插(press insertion)或类似方式将隔振板簧103安置在电动机壳体104的底部和电动机102相对侧表面之间的组装工作是必不可少的。隔振板簧103阻止通过节流阀阀体101将发动机的振动传送到电动机102。
此外在电动机箱体上，电动机安装法兰需要被螺纹固定。电动机安装法兰和电动机箱体可以被整体形成。为了获得足够的强度，需要增加电动机箱体的壁厚，从而增加了电动机装置的重量。从而如果发动机的振动被传送到电动机，将产生很大的负载。电动机剧烈振动，因此可以导致电动机主轴上的齿轮和减速齿轮之间脱离啮合。电动机内部的电枢(armature)剧烈振动，电动机轴容易不能转动。
发明内容
本发明的目的是提供一种不增加元件数量和不降低装配效率的隔离振动节流阀装置。
对于转动地支承节流阀轴的节流阀阀体，整体地形成隔振元件(vibration insulator)，以便遏制从发动机向节流阀阀体传送振动。
连接部分与节流阀阀体整体模制而成并与进气歧管相连。靠近该连接部分，设置隔振元件以便遏制振动，从而无需在节流阀内设置额外的隔振元件。为了减少元件数量，最好隔振元件与该连接部分整体制成。
发动机侧壁和节流阀阀体的安装法兰之间的气密部分与隔振元件整体制成，以便减少密封元件。
隔振元件与节流阀阀体整体制成，节流阀阀体转动地支承节流阀轴并容置电动机。
电动机支架与节流阀阀体整体形成，以便固定电动机。在电动机支架附近，设置隔振元件以便遏制振动。因此无需通过压插等方式在电动机内设置额外的绝缘弹簧或类似物品。
将可弹性变形安全钩设置在电动机壳体上或支承电动机的电动机盖上。然后利用隔振元件和安全钩的弹力固定电动机。无需用于将电动机安装法兰固定到电动机壳体上的安装螺栓和紧固螺钉。此外电动机安装法兰无需与电动机箱体制成一体。因此可以降低电动机单元的重量。为了减少重量和元件数量，最好用树脂将电动机壳体整体模制在节流阀阀体的孔部分的侧壁上。
节流阀阀体由耐热树脂或金属整体制成，或由铝压铸而成。由可弹性变形耐热树脂在节流阀阀体上整体制成隔振元件，从而与将额外隔振元件连接到节流阀阀体上相比，可以减少元件数量。
因此元件数量可以被减少，可以改善组装性，降低成本。
附图说明
通过下文结合附图所进行的详尽介绍，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加清楚。
图1A是一个显示发动机节流阀控制装置的整体结构的横截面视图，图1B是一个显示节流阀阀体的电动机支架和电动机(第一实施例)的横截面视图；
图2是一个显示节流阀阀体(第一实施例)的发动机连接部分的横截面视图；
图3是一个显示发动机节流阀控制装置的节流阀和轴的横截面视图；
图4是一个节流阀阀体(第二实施例)的发动机连接部分的横截面视图；
图5是一个节流阀阀体(第三实施例)的发动机连接部分的横截面视图；
图6是一个显示发动机节流阀控制装置(现有技术)的整体结构的横截面视图。
具体实施方式
在图1A所示第一实施例中，发动机节流阀控制装置包括被用作驱动器(actuator)的电动机1；按照预定减速比降低电动机1转速的减速齿轮(13，14，15)；节流阀2，电动机1通过所述减速齿轮驱动该节流阀；节流阀阀体5，其通过滚珠轴承4转动地支承节流阀2的轴3(轴部分，阀轴)，且刚性地安置电动机1；传感器盖6，其封闭节流阀阀体5的敞开侧；发动机控制装置(发动机控制单元：ECU)，通过相应于司机的操纵程度(油门踏板踩下程度)驱动电动机1而控制发动机的转速，从而节流阀2的开启被控制在相应的开启程度。在进气歧管10内，进气通道70被形成的将形成在节流阀阀体5内的进气通道30和发动机每个气缸的燃烧腔相连。
油门位置传感器(未示)与ECU相连。油门位置传感器将司机踩下油门踏板的程度转化成电信号(油门位置信号)，并将该信号传送到ECU。节流阀控制装置具有节流阀位置传感器(未示)，用于将节流阀2的开启转化成电信号(节流阀开启信号)并将节流阀2的阀开启信号传送到ECU。
在该实施例中，将ECU构造成用于电动机1的反馈控制(PID控制：比例积分微分控制)，以便消除来自节流阀位置传感器的阀开启信号和来自油门位置传感器的油门位置信号之间的偏差。传感器盖6由电绝缘树脂制成，以便使节流阀位置传感器的每个外连接接头与电动机1的每个电源接头绝缘。传感器盖6具有凹入的传感器夹持器11，用于牢固地锁定节流阀位置传感器。
电动机1是驱动源，在电动机壳体内具有多个永久磁铁、电枢铁芯、电枢线圈等。减速齿轮具有被固定在电动机1的动力轴12外周的小齿轮13；与所述小齿轮13啮合转动的中间减速齿轮14；以及与中间减速齿轮14啮合地转动的转动元件(转子铁芯)15。中间减速齿轮14由树脂或金属整体模制而成，并被转动地固定在作为转动中心的支撑轴16的外周上。中间减速齿轮14具有与小齿轮13啮合的大直径齿轮14a以及与转动元件15的减速齿轮15a啮合的小直径齿轮14b。支撑轴16的一个轴端被压插到形成在节流阀阀体5内壁上的凹入部分内。小齿轮13和中间减速齿轮14都是转动能传送装置，用于将电动机1的转动能传送到转动元件15的减速齿轮15a。
转动元件15由金属制成，具有预定的近似环形。在转动元件15的圆柱部分的外周上，形成与中间减速齿轮14的小直径齿轮14b啮合的减速齿轮15a。用胶或类似物质将永久磁铁(未示)粘在转动元件15的圆柱部分的内周上，与节流阀位置传感器的外周相对。在转动元件15的中心，形成通孔。图1A内的增强元件24(将在下文介绍)的右端部分穿过该通孔。因此，图1A内的增强元件24的右端部分(减速齿轮紧固部分25)被卷边(crimp)，从而如图1A所示，转动元件15与轴3的右端部分被固定在一起。在图1A中的转动元件15的圆柱形部分左端表面和孔壁部分33的外壁表面(图1A中的右端表面)之间设置一线圈形复位弹簧17，当发动机处于怠速状态时，使节流阀2和轴3返回它们的初始位置。
节流阀2是一个蝶形转动阀，用于控制空气进入发动机。节流阀2包括在图1A中从轴3的顶端表面向上延伸的第一半圆形板部分21以及从轴3的底端表面向下延伸的第二半圆形板部分22。轴3具有圆柱形树脂模制部分23以及用于增强该树脂模制部分23的增强部分24(金属中央芯元件)，所述树脂模制部分23由耐热树脂模制而成。
如图1A所示，由耐热树脂整体模制成的节流阀阀体5被用作与发动机进气歧管10相连的发动机进气管的一部分，并转动地支承节流阀2。该节流阀阀体5具有环形孔壁部分33，大致圆形空气进气通道30被形成在其内，空气通过该通道30流向发动机。
在节流阀阀体5的孔壁部分33设置有第一圆柱形轴衬31、第二圆柱形轴衬32以及圆柱形轴承支架34。第二圆柱形轴衬32转动地支承轴3的第一被支承部分和第二被支承部分。圆柱形轴承支架34通过球轴承4转动地支承轴3的第二被支承部分。在第一轴衬31和第二轴衬32内，形成第一圆形轴通孔41和第二圆形轴通孔42，从而节流阀2的轴3穿过这些通孔。在图1A中，在第一轴衬31的左端，安装插头39以便阻塞第一轴衬31的开口。
在孔壁部分33的侧壁上，容器形齿轮壳体35由耐热树脂整体模制成，以便转动地容置包括减速齿轮15a的转动元件15。在齿轮壳体35的开口侧，设置由高电绝缘树脂制成的传感器盖6。齿轮壳体35和传感器盖6之间的内部空间内，转动地容置所述减速齿轮。
在孔壁部分33的外周上，由耐热树脂整体模制成发动机连接部分(安装法兰、发动机上的安装部分、发动机上的装配部分)36，从而发动机连接部分36径向延伸。
如图2所示，在发动机连接部分36，利用诸如多个紧固螺栓72和多个垫圈73等紧固元件，将节流阀阀体5安装在发动机进气歧管10的接头端面71上。如图1A所示，发动机连接部分36从孔壁部分33的外周径向向外延伸。
如图2所示，在发动机连接部分36的顶端面(螺栓凸缘面)44、在紧固螺栓72穿过的通孔45的内周面上以及在图2中对应于发动机进气歧管10的接头端面71的底端面(安装法兰面)46上，用树脂整体模制(两色模制)(two colored molding)成法兰隔振元件7，以增强节流阀阀体5的振动隔绝效果。
如图1A所示，在孔壁部分33的侧壁上，在齿轮壳体35的底侧上，电动机支架37由耐热树脂整体模制成，以便锁定电动机1。如图1B所示，电动机支架37内部具有带底的圆柱形电动机壳体51、电动机盖52和底部隔振元件8和顶板隔振元件9，所述圆柱形电动机壳体51用于容置电动机1，所述电动机盖52阻塞电动机壳体51的敞开端，所述底部隔振元件8和顶板隔振元件9增强电动机1的防振性能。
在电动机壳体51上，形成多个棘爪(安全钩)53，用于容置和支承电动机1和电动机盖52。在图1B中，利用其可弹性变形部分，穿过形成在电动机盖52上的多个插入孔54，棘爪53钩住电动机盖52的右侧端。在电动机盖52和绝缘体9的中央，形成通孔55、56，从而电动机1的动力轴12穿过通孔55和56。电动机盖52可以被固定在电动机壳体51的开口侧。
法兰隔振元件7、底部隔振元件8和顶板隔振元件9可以与节流阀阀体5的耐热树脂元件整体制成，由可弹性变形耐热合成橡胶制成。作为耐热合成橡胶，例如，可以使用诸如高密度腈基丁二烯橡胶(H-NBR)、腈基丁二烯橡胶(NBR)、硅酮橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂(PUR)等。
如图2所示，法兰隔振元件7由树脂整体模制(用两种颜色模制)形成在节流阀阀体5的发动机连接部分36上，其具有大致环形螺栓座61、圆柱形部分62和环形部分63，紧固螺栓72的头部与所述环形螺栓座61接触；在图2中圆柱形部分62从螺栓座61向下延伸；在图2中，所述环形部分63从所述圆柱形部分62的底端沿孔壁部分33的径向延伸与发动机进气歧管10的结合面71接触。在法兰隔振元件7上，环形密封部分64被形成在发动机连接部分36和进气歧管10的结合面71之间，以阻止进气泄漏。
在每个圆柱形部分62内，内部形成插入孔62a，从而紧固螺栓72的轴被插入该插入孔62a内。
如图1B所示，底部隔振元件8由树脂整体(用两种颜色模制)形成在图1B中电动机壳体51的左侧端面(电动机安装面，底面)上，在图1B中，顶板隔振元件9被插入模制在电动机盖52的左侧端面上。
如图3所示，在由树脂注塑模形成的模腔内，热融化耐热树脂从一个或两个或多个入口被浇注到该模腔内，所述注塑模包括一用于模制空气进气通道30(参考图2)的滑动模以及一用于模制第一轴通孔41和第二轴通孔42的滑动模，所述模具模腔内部由耐热树脂制成。将填充到模具内的耐热树脂元件取出，使其冷却和硬化(固化)，或耐热树脂元件在模具内冷却和硬化(固化)。因此包括第一轴衬31、第二轴衬32、孔壁部分33、轴承支架34、齿轮壳体35、发动机连接部分36和电动机支架37的树脂模制元件被形成。
将冷却和硬化后的树脂模制元件放置在树脂模具形成的模腔内，加热和融化的耐热人造橡胶从一个或两个或多个入口浇注。因此将融化后的耐热人造橡胶浇注和填充到树脂模具和树脂模制元件之间的间隙内，将树脂模制元件和耐热人造橡胶从模腔内取出并进行冷却，或树脂模制元件和耐热人造橡胶在模具模腔内进行冷却。从而底部隔振元件8和树脂模制元件被整体模制，成为用两种颜色模制的节流阀阀体5。采用与底部隔振元件8相同的方式，如图1B所示，采用两种颜色，顶板隔振元件9与电动机盖52被整体制成(或者，顶板隔振元件9被结合到电动机盖52上)。
将电动机1连接到节流阀阀体5的电动机壳体51上。具有底部隔振元件8的电动机盖52被安装，从而电动机1的动力轴12穿过通孔55和56。由于形成在电动机盖52上的多个插入孔54被形成在电动机壳体51上的多个棘爪53穿过，电动机盖52被连接到电动机壳体51的敞开侧上。
在图1B中，电动机1的左端部分(电动机1的后部)承受来自被添加在电动机壳体51底面上的底部隔振元件8的弹力，在图1A中，电动机1的右端部分(电动机1的前部)承受来自被添加在电动机盖52的顶板面上的顶板隔振元件9的弹力。电动机盖52通过顶板隔振元件9向电动机1施压。电动机盖52被底部隔振元件8和顶板隔振元件9的反作用力向后推，并由多个棘爪53夹持。因此可以增强被锁定在电动机支架37也就是电动机壳体51的底面(电动机安装面)和电动机盖52的顶板面(电动机安装面)之间的电动机1的防振性能。
当司机踩下油门踏板时，来自油门位置传感器的油门位置信号被输送到ECU。利用ECU，启动图1所示的电动机1，电动机1的动力轴12转动，从而节流阀2的开启达到一指定开启程度。通过动力轴12的转动，小齿轮13转动。转动能被传送到中间减速齿轮14的大直径齿轮14a。当小直径齿轮14b在大直径齿轮14a转动的伴随下围绕支承轴16转动时，转动元件15与其减速齿轮15a一起转动，减速齿轮15a与小直径齿轮14b啮合。因此，转动元件15与轴3转动，轴3转动预定角度，从而节流阀2在形成在节流阀阀体5内的空气进气通道30内被保持的朝向发动机指定角度。
如图2所示，利用多个紧固螺栓72，将由耐热人造橡胶制成的法兰隔振元件7以及由耐热树脂整体制成的节流阀阀体5的发动机连接部分36连接到发动机进气歧管10的连接端面71上。通过被添加到节流阀阀体5的发动机连接部分36上的隔振元件7，从发动机进气歧管10传送来的发动机振动可以被吸收。因此，节流阀阀体5的振动可以被遏制。因此，可以改善整个节流阀控制装置的振动特性。
如图1A所示，利用被添加在电动机支架37的电动机壳体51底面(电动机安装面)上的底部隔振元件8以及添加在电动机盖52的顶板面(电动机安装面)上的顶板隔振元件9，电动机1被固定在电动机支架37和电动机盖52之间。因此如果将电动机振动传送到电动机支架37上，电动机振动可以被吸收。因此可以遏制电动机1的振动，电动机1不能大量振动，从而可以增强电动机1的抗振性能。从而被设置在动力轴12上的小齿轮13以及中间减速齿轮14的大直径齿轮14a之间的不完全啮合不会出现。因此，通过减速齿轮，电动机1的转动能可以被稳定地传送到节流阀2和其轴3。因此节流阀2的开启被设定到目标角度，从而流向发动机的进气达到所希望的水平。可以增强节流阀控制装置对节流阀2开启的控制性，从而可以获得对应于油门踏板踩下程度的发动机转速。
被添加在节流阀阀体5的电动机支架37上的底部隔振元件8和顶板隔振元件9不需要被单独组装。由于底部隔振元件8是用两种颜色模制在电动机壳体51的底面(电动机安装面)上，顶板隔振元件9被整体固定在电动机盖52顶板面(电动机安装面)上。
如图2所示，法兰隔振元件7不需要被独立组装在发动机连接部分36的安装法兰面46以及发动机进气歧管10的连接端面71之间。
此外，法兰隔振元件7不需要被独立组装在螺栓法兰面44和节流阀阀体5的发动机连接面36的插入孔45上。
如图1B所示，利用顶板隔振元件9的推反作用力，电动机盖52被向后推，并被多个整体形成在电动机壳体51上的棘爪53保持。因此无需用于将电动机1固定在电动机支架37上的螺栓和螺钉，可以减少元件数量，改善了组装性，因此成本可以被降低，可以改善生产率。
通过取消整体形成在电动机1的电动机壳体上的安装法兰，电动机1的生产成本自身可以被降低。没有在电动机1的电动机壳体上形成安装法兰，电动机1的后端部分被添加在电动机壳体51上的电动机安装面上的底部隔振元件8弹性地推动，电动机1的前端部分被添加在电动机盖52上的顶板隔振元件9弹性地推动。因此电动机1可以被固定在电动机支架37上。
在图4所示第二实施例中，在节流阀阀体5的每个发动机连接部分36内形成螺栓法兰面44、紧固螺栓72可以穿过的插入孔45以及对应于发动机进气歧管10的连接端面71的安装法兰46。插入孔45被形成，从而图4中其下端(发动机侧)内径被形成的比上端侧(发动机的相反侧)的内径大。在较大的插入孔47内，为了增强节流阀阀体5的抗振性能，用树脂在多个位置整体地注塑(两色注塑)多个圆柱形隔振元件7(法兰隔振元件)。
每个法兰隔振元件7由树脂模制在每个由铁或类似金属制成的金属圆柱形增强元件65上，以便避免发动机连接部分36在紧固螺钉72的轴向力作用下翘曲变形。也就是每个与法兰隔振元件7为一体的增强元件65被插入模制在形成发动机连接部分36的耐热树脂元件内。从图4内的法兰隔振元件7的下端，形成环形密封元件64，在图4内，该密封元件向下突出，避免进气在节流阀阀体5和进气歧管10的连接端面71之间泄漏。
在图5所示的第三实施例中，由耐热树脂制成的节流阀阀体5和由金属板制成的发动机连接部分36被分别制成。在将节流阀阀体5安装在发动机进气歧管10的连接端面71上之前(参考图2)，节流阀阀体5和由金属板制成的发动机连接部分36被结合成整体。
发动机连接部分36具有螺栓法兰面44，插入孔45和安装法兰面46。发动机连接部分36与大致圆柱形法兰隔振元件7结合，以增强节流阀阀体5的抗振性能。在图5内，从法兰隔振元件7的下侧端，环形密封部分64被形成的向下突出，以避免进气在节流阀阀体5和进气歧管10的连接端面71之间泄漏。
在该实施例中，节流阀2的轴3被节流阀阀体5的轴承支架34通过球轴承4转动地支承。在图5所示的增强元件24的右侧端，减速齿轮紧固部分25被设置的通过卷边固定转动元件15。
通过钢缆和油门杠杆，油门踏板的踩下程度可以被机械地传送到节流阀2和轴3，从而驱动节流阀2和轴3。
参考图1，添加到节流阀阀体5的电动机支架37的电动机安装面上的隔振元件8或顶板隔振元件9可以由树脂整体模制成，或与电动机壳体51的电动机安装面或电动机盖52的电动机安装面结合成整体。
如图2所示，法兰隔振元件7可以用树脂与发动机连接部分36整体形成，被设置的正好在节流阀阀体5的发动机连接部分36的安装法兰面46和发动机进气歧管10的连接端面71之间。被用作节流阀阀体5的树脂元件、法兰隔振元件7和底部隔振元件8可以被同时模制。
节流阀阀体5可以用金属模制成或可以用铝压铸而成。
节流阀2和轴3可以用诸如铁等金属整体制成。
节流阀阀体2和轴3可以被分别制造，可以利用诸如安装螺栓或紧固螺钉等将节流阀2安装在轴3上。利用树脂制成具有减速齿轮15a的转动元件15，该转动元件15可以由树脂整体形成在节流阀2的轴3的树脂模制部分23上。
法兰隔振元件7、底部隔振元件8和顶板隔振元件9可以与节流阀阀体5单独制成，可以被外力支承。
在不脱离本发明的是实质精神范围内，可以对上述实施例进行该种改进。

Claims (8)

1.一种节流阀控制装置包括：
具有轴(3)的节流阀(2)，用于控制进入发动机的入口空气流；
转动地支承节流阀(2)的轴(3)的节流阀阀体(5)；
用于遏制从发动机传送到节流阀阀体(5)的振动的隔振元件(7，61，62，63，64)，其特征在于：隔振元件(7，61，62，63，64)与节流阀阀体(5)整体制成。
2.如权利要求1所述的节流阀控制装置还包括：
与节流阀阀体(5)整体形成的连接部分(36)，以便与发动机进气歧管(10)结合；其特征在于：
所述隔振元件(7，61，62，63，64)被设置的靠近连接部分(36)。
3.如权利要求1或2所述节流阀控制装置，其特征在于：
所述隔振元件(7，61，62，63，64)具有气密部分，用于紧密地密封发动机侧壁和节流阀阀体(5)的安装法兰(46)之间的部分。
4.一种节流阀控制装置包括：
用于产生转动能的电动机(1)；
具有被来自发动机(1)的转动能驱动的轴(3)的节流阀(2)，用于控制进入发动机的入口空气流；
转动地支承节流阀(2)的轴(3)并容置电动机(1)的节流阀阀体(5)；
用于遏制从发动机传送到电动机(1)的振动的隔振元件(8，9)，其特征在于：
隔振元件(8，9)与节流阀阀体(5)结合成整体。
5.如权利要求4所述的节流阀控制装置还包括：
被设置用于固定电动机(1)的电动机支架(37)，该电动机支架(37)与节流阀阀体(5)结合成整体，其特征在于：隔振元件(8，9)被设置的靠近电动机支架(37)。
6.如权利要求5所述的节流阀控制装置还包括：
被包含在电动机支架(37)内的电动机壳体(51)，所述壳体用于容置电动机(1)；
被包含在电动机支架(37)内的电动机盖(52)，其用于支承电动机(1)；
被包含在电动机壳体(51)内或电动机盖(52)内的可弹性变形安全钩(53)，其特征在于：
电动机(1)被隔振元件(8，9)和安全钩(53)的弹性力支承。
7.如权利要求5所述的节流阀控制装置，其特征在于：
电动机(1)被节流阀阀体(5)地支承。
8.如权利要求1～7中任一所述的节流阀控制装置，其特征在于：
节流阀阀体(5)由耐热树脂形成或通过铝压铸制成，
隔振元件(7，8，9，61，62，63，64)由可弹性变形的耐热树脂制成。
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