CN1526929A - 电控节气门控制设备 - Google Patents

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Abstract

一种电控节气门控制设备，其阻止节气门由于受磨屑影响而引起齿轮减速设备的阀齿轮和螺旋弹簧之间的滑动接触区域的滑动阻力变劣而发生故障。弹簧内周导向物的外周上配备有被用作磨屑清除装置的多个槽部，用于至少从弹簧内周导向物的外周和默认弹簧的内周之间的滑动接触区域清除磨屑，从而所述多个槽部的各自边缘部分可以摩擦所述默认弹簧的内周，以便从默认弹簧的内周刮除磨屑，并直接将磨屑引导到所述多个槽部内。

Description

电控节气门控制设备
技术领域
本发明涉及通过利用驱动电机调整节气门的阀门开度而控制进入内燃机内的进气数量的一种电控节气门控制设备。
背景技术
目前已经提出多种电控节气门控制设备，当向电动机供应的电流由于任何原因而中断时，通过利用多个弹簧的各自不同的偏压力，这些控制设备具有机械地将节气门保持在完全关闭和完全开启之间的预定中间位置的开启侧(opener side)功能，以便阻止内燃机突然进入停止状态，从而车辆可以运行(参考美国专利文献US5,492,097，pp.1～9，图1～9)。
尽管普通电控节气门控制设备在向电动机供应的电流由于任何原因而中断时具有将节气门保持在中间位置的开启侧功能，由于两个杠杆元件包括用于所述开启侧功能的弹簧，同时还需要一用于返回侧的弹簧，从而存在元件数量过多且制造成本高的问题。此外，由于中间止动元件与节气门体侧上的锁定元件的接触采用了复杂结构，即其通过与开启元件的接触部位设定节气门的中间位置，于是存在中间位置的节气门的开启位置随着元件公差的改变而可以变化的问题。
为了解决上述问题，已经提出盘绕形式的单独一个弹簧(螺旋弹簧100)的结构，如图12～15B所示，具有返回侧功能(下文简称为复位弹簧功能)的第一弹簧元件101和具有开启侧功能(下文简称为开启弹簧功能)的第二弹簧元件102之间的接合部位被弯曲成倒置U形，从而形成一要被固定在固定于节气门体114上的中间位置上的U形钩件103，两侧(第一弹簧101的一端和第二弹簧102的另一端)沿不同方向被缠绕(参考日本未审结专利文献2002-256894，pp.1～10，图1～7)，目的是减少电控节气门控制设备开启机构的元件数量、简化结构、改善节气门在中间位置(也称作默认位置)开启准确性。附图标记121表示体侧钩，附图标记122表示齿轮侧钩、附图标记123表示抗侧滑导向物，附图标记124表示形成在开启元件106上的结合元件，附图标记125表示体侧上的弹簧内周导向物。
日本未审结专利文献2002-256894所述电控节气门控制设备内，当节气门104和节气门轴105从中间位置向完全关闭位置被关闭时，单独螺旋弹簧100的U形钩件103被中间止动件115锁定。此外，开启元件106被整体形成在构成能量传送设备(例如由阀齿轮(valve gear)111、中间减速齿轮112和行星小齿轮113组成的齿轮减速机构)的元件的阀齿轮111相反表面上，并将驱动电机110的转动能传送给节气门104。节气门轴(valve shaft)105与第二弹簧102的另一端或弹簧齿轮侧钩107一起转动，沿从完全关闭位置向中间位置复位方向产生一偏压力，同时，用于保持单独螺旋弹簧100的第二弹簧元件102内侧的弹簧内周导向物108相对于第二弹簧元件102内周侧进行较大的运动。
上述结构产生新的问题，当节气门104和节气门轴105从默认位置向完全关闭位置关闭时，被整体形成在阀齿轮111相反表面上的弹簧内周导向物108的外周和开启元件106与单独螺旋弹簧100的第二弹簧元件102内侧之间的可能产生较大滑动阻力。该阻力可以潜在地导致节气门104和节气门轴105出现故障，增加驱动电机的负荷。
在上述日本未审结专利文献2002-256894所述电控节气门控制设备内，当节气门从中间位置向完全关闭位置关闭时，螺旋弹簧的U形钩件被中间止动件锁定，开启元件与第二弹簧元件的一端或弹簧齿轮侧钩一起转动，从而产生一偏压力，用于从完全关闭位置向中间位置复位，同时，用于保持螺旋弹簧内侧的弹簧内周导向物相对于螺旋弹簧的第二弹簧元件的内周侧进行较大的运动。
因而，当节气门从中间位置向完全关闭位置关闭时，产生下述问题，也就是弹簧内周导向物和第二弹簧元件的内周侧之间的相对运动导致节气门故障，弹簧内周导向物的外周和第二弹簧元件的内周侧之间的滑动摩擦产生磨屑。
具体地说，通过弹簧内周导向物的外周和第二弹簧元件的内周侧之间的滑动摩擦，磨屑可以稳固地磨损弹簧内周导向物的外周或第二弹簧元件的内周侧。当磨屑磨损弹簧内周导向物的外周或第二弹簧元件的内周侧时，弹簧内周导向物的表面或第二弹簧元件的表面变得歪曲，引起弹簧内周导向物的外周和第二弹簧元件的内周侧之间相对运动的滑动阻力的问题，也就是可归因于弹簧内周导向物的外周和第二弹簧元件的内周侧之间磨屑插入的滑动阻力甚至变得更大，进一步引起节气门故障。
而且，当开启元件被整体形成在构成用于将驱动电机的转动能传送给用于保持和固定节气门的节气门轴上的能量传送设备(例如齿轮减速机构)的元件的阀齿轮上时，如果上述磨屑被分散在容置所述能量传送设备的齿轮箱内并粘附在齿轮啮合元件上，产生导致所述能量传送设备出现故障的问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种电控节气门控制设备，其可以清除因元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或清除螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑，也就是清除螺旋弹簧与至少在能量传送设备和螺旋弹簧之间的滑动接触区域与该螺旋弹簧滑动接触的元件之间滑动摩擦所产生的磨屑，从而阻止节气门由于磨屑介入能量传送设备和螺旋弹簧之间的滑动接触区域而导致的滑动阻力劣化而引起故障。本发明的另一个目的是提供一种电控节气门控制设备，其可以避免用于将促动器的转动能传送到所述节气门和节气门轴上的能量传送设备出现故障。
本发明的实施例涉及一种利用单独螺旋弹簧的电控节气门控制设备，所述单独螺旋弹簧在中部被弯曲成U形，从而形成要被固定在中间位置的U形钩件，并在两端沿不同方向被缠绕。此外，所述能量传送设备具有用于保持该螺旋弹簧内侧的弹簧内周导向物。此外，本发明涉及通过利用驱动电机调整节气门的阀门开度而控制进入内燃机内的进气数量的一种电控节气门控制设备，更具体地说，涉及这样一种电控节气门控制设备，其具有单独螺旋弹簧，该螺旋弹簧在中部被弯曲成U形，从而形成要被固定在中间位置的U形钩件，并在两端沿不同方向被缠绕。
根据本发明的第一方面，用于将促动器的转动能传送到节气门的能量传送设备(诸如节气门轴和阀齿轮的转子)配备有磨屑清除装置，从而可以清除因元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑，或清除螺旋弹簧自身在能量传送设备和螺旋弹簧之间的滑动接触区域由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑。因而，因元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑至少很难保留在能量传送设备和螺旋弹簧之间的滑动接触区域内，从而当能量传送设备和螺旋弹簧之间相对运动而产生滑动摩擦时，磨屑很容易从能量传送设备或螺旋弹簧的表面上被摩擦掉。
于是，在能量传送设备和螺旋弹簧之间相对运动期间，遏制节气门由于上述滑动接触部位的滑动阻力劣化而出现故障，也就是由于磨屑介入能量传送设备和螺旋弹簧之间滑动接触部位而引起滑动阻力劣化可以被遏制。
根据本发明第二方面，所述节气门被由节气门体可转动地支撑的节气门轴保持和固定。所述能量传送设备具有转子，用于转动地驱动用于保持和固定所述节气门的节气门轴，从而所述促动器的转动可以通过该转子被传送到节气门和节气门轴。
根据本发明第三方面，多个凹部或凸部作为磨屑清除装置被形成在所述转子外周内/上。这些多个凹部或凸部按照预定周向间距围绕所述转子整个外周被设置，或按照预定周向间距仅被设置在所述转子与所述螺旋弹簧滑动接触部位上，从而元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑可以被主动地俘获到(扫到)形成在转子的外周内/上的多个凹部内或两个毗邻凸部之间。于是，至少在所述能量传送设备与所述螺旋弹簧的内侧之间的滑动接触区域，元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑可以被清除。
根据本发明第四方面，多个凹部或凸部作为磨屑清除装置被形成在所述转子的弹簧内周导向物外周内/上。这些多个凹部或凸部按照预定周向间距围绕所述弹簧内周导向物的整个外周被设置，或按照预定周向间距仅被设置在所述弹簧内周导向物与所述螺旋弹簧滑动接触部位上，从而元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑可以被主动地俘获到(扫到)形成在弹簧内周导向物的外周内/上的多个凹部内或两个毗邻凸部之间。从而至少在所述弹簧内周导向物的外周与所述螺旋弹簧的内侧之间的滑动接触区域，元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑可以被清除。
根据本发明第五方面，所述转子被一体地配备有开启元件，用于与所述节气门轴整体转动。螺旋弹簧的第一弹簧部分具有复位弹簧功能，从而当节气门在中间位置和完全开启位置之间操作范围内被操纵时，通过开启元件的中介，节气门可以从完全开启位置侧返回中间位置。此外，螺旋弹簧的第二弹簧部分具有开启弹簧功能(默认弹簧功能)，从而当节气门在中间位置和完全关闭位置之间操作范围内被操纵时，通过开启元件的中介，节气门可以从完全关闭位置侧返回中间位置。
根据本发明第六方面，所述螺旋弹簧是螺旋形式的单独弹簧，其中，所述第一弹簧部分和第二弹簧部分之间的接合部位被弯曲成倒置U形，从而形成U形钩件，第一弹簧部分的一个轴端和第二弹簧部分的另一个轴端沿不同方向被缠绕，可以减少元件数量，降低成本。
根据本发明第七方面，所述节气门体具有中间止动件，用于锁定所述U形钩件，以便当通向所述促动器的电能因任何原因而被中断时，将节气门保持在中间位置，所述节气门体还具有用于锁定所述第一弹簧部分一端的第一锁定部分。此外，所述开启元件具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于锁定所述第二弹簧部分另一端的第二锁定部分。因而，节气门被牢固地保持在完全开启位置和完全关闭位置之间的预定位置(中间位置)内。即使通向所述促动器的电能因任何原因而被中断，至少所需最低数量的进气可以被输送到内燃机内，从而阻止内燃机立刻停转，车辆仍可以行驶。
根据本发明第八方面，多个凹部或凸部作为磨屑清除装置被形成在阀齿轮(转子)的弹簧内周导向物的外周内/上。这些多个凹部或凸部按照预定周向间距被设置在弹簧内周导向物整个外周上，或按照预定周向间距仅被设置在所述弹簧内周导向物与所述第二弹簧部分滑动接触部位上。从而元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑可以被主动地俘获到(扫到)形成在弹簧内周导向物的外周内/上的多个凹部内或两个毗邻凸部之间。从而至少在阀齿轮(转子)的弹簧内周导向物的外周与所述螺旋弹簧的第二弹簧部分的内周之间的滑动接触区域，元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑可以被清除。
根据本发明第九方面，多个凹部或凸部被形成在能量传送设备的外周内/上，阀齿轮的弹簧内周导向物作为磨屑清除装置。这些凹部或凸部具有边缘部分，从而粘附在所述螺旋弹簧上的磨屑可以被刮除，然后被主动地俘获(扫到)在所述多个凹部内或两个毗邻凸部之间。从而至少在能量传送设备与所述螺旋弹簧之间的滑动接触区域，元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑可以被清除。
于是，在能量传送设备和螺旋弹簧之间相对运动期间，可以遏制节气门由于上述滑动接触部位的滑动阻力劣化而出现故障，也就是由于磨屑介入能量传送设备和螺旋弹簧之间滑动接触部位而引起滑动阻力劣化可以被遏制。
根据本发明第十方面，一种用于将促动器的转动能传送到节气门的电控节气门控制设备配备有磨屑抗散布装置，诸如用于环形围绕在能量传送设备和螺旋弹簧之间的滑动接触部位的盖。从而可以阻止因元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑至少在能量传送设备和螺旋弹簧之间的滑动接触部位扩散(例如向能量传送设备的齿轮啮合部分)，因而可以阻止将促动器的转动能传送到节气门的能量传送设备出现故障。
根据本发明第十一方面，元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑可以被主动地俘获到(扫到)形成在诸如阀齿轮的转子的弹簧内周导向物的外周内/上的多个凹部内或两个毗邻凸部之间，所述阀齿轮构成能量传送装置的一个元件。因而，从而可以阻止因元件与螺旋弹簧滑动接触而产生的磨屑或螺旋弹簧自身由于与所述元件滑动接触而产生的磨屑至少在能量传送设备和螺旋弹簧之间滑动接触部位扩散(例如向能量传送设备的齿轮啮合部分)，因而，没有磨屑将被扩散到用于可转动地容置构成齿轮减速机构的不同齿轮的促动器箱内，磨屑不能粘附在能量传送设备的齿轮啮合部分上。可以避免节气门和节气门轴出现故障，避免将促动器的转动能传送到节气门的能量传送设备出现故障。
本发明的一个目的是提供一种电控节气门控制设备，其可以显著地减少能量传送设备的转子和单独螺旋弹簧之间滑动阻力，从而减少诸如驱动电机的促动器上的转动负荷，避免节气门出现故障。
根据本发明第十二方面，一端被节气门体锁定而另一端被能量传送设备的转子锁定的单独螺旋弹簧具有这样的螺旋结构，其中所述螺旋弹簧的中心轴线被预先沿与变形相反的方向偏心，所述变形是指当所述螺旋弹簧的另一端被安装在所述转子上时所产生的变形。从而，当螺旋弹簧的一端被安装在节气门体上，而另一端被安装在转子上时，可以在转子和螺旋弹簧之间形成圆柱形间隙。
因而，即使节气门被在转子和螺旋弹簧之间相对运动的促动器可转动地驱动时，也不可能使转子和螺旋弹簧滑动接触。与现有技术相比，在转子和螺旋弹簧相对运动期间的滑动阻力可以显著地被减少，可以避免节气门出现故障，减少诸如驱动电机的促动器上的转动负荷，允许诸如驱动电机的促动器小型化。此外，由于可以阻止转子和螺旋弹簧滑动部位磨损，可以避免滑动阻力的长期劣化。
根据本发明第十三方面，所述弹簧被安装在节气门体外壁表面和所述转子相反表面之间。规则间距的线圈使线圈外径通常沿中心轴线的长度方向恒定且间距恒定，间距可变的线圈使线圈外径沿所述螺旋弹簧的中心轴线的长度方向是恒定的且间距可变，非线性弹簧使线圈外径沿所述螺旋弹簧的中心轴线长度方向是可变的，上述这些弹簧可以被用作上述螺旋弹簧。
根据本发明第十四方面，用于保持所述螺旋弹簧内侧并与所述螺旋弹簧相对操作的弹簧内周导向物、以及用于与所述节气门一体转动并沿完全开启方向或完全关闭方向被所述螺旋弹簧偏压的一开启元件被一体形成，例如被一体形成在构成用于将促动器的转动能传送到节气门的能量传送设备的一个元件的转子(例如节气门轴或阀齿轮)的相反表面上。该相反表面与节气门体的外壁表面相对。此时，即使节气门被在转子的弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧内周之间相对运动的促动器可转动地驱动时，也不可能使转子的弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧的内周滑动接触。与现有技术相比，在弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧内周相对运动期间的滑动阻力可以显著地被减少。
根据本发明第十五方面，螺旋弹簧的第一弹簧部分具有复位弹簧功能，从而当节气门在中间位置和完全开启位置之间操作范围内被操纵时，通过开启元件的中介，节气门可以从完全开启位置侧返回中间位置。此外，螺旋弹簧的第二弹簧部分具有开启弹簧功能(默认弹簧功能)，从而当节气门在中间位置和完全关闭位置之间操作范围内被操纵时，通过开启元件的中介，节气门可以从完全关闭位置侧返回中间位置。
根据本发明第十六方面，所述螺旋弹簧是螺旋形式的单独弹簧，其中，所述第一弹簧部分和第二弹簧部分之间的接合部位被弯曲成倒置U形，从而形成U形钩件，第一弹簧部分的一个轴端和第二弹簧部分的另一个轴端沿不同方向被缠绕，可以减少元件数量，降低成本。
根据本发明第十七方面，所述节气门体具有中间止动件，用于锁定所述U形钩件，以便当通向所述促动器(诸如驱动电机)的电能因任何原因而被中断时，将节气门保持在中间位置，所述节气门体还具有用于锁定所述第一弹簧部分一端的第一锁定部分。此外，所述开启元件具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于锁定所述第二弹簧部分另一端的第二锁定部分。因而，节气门被牢固地保持在完全开启位置和完全关闭位置之间的预定位置(中间位置)内。即使通向所述促动器的电能因任何原因而被中断，至少所需最低数量的进气可以被输送到内燃机内，从而阻止内燃机立刻停转，车辆仍可以行驶。
此时，当单独螺旋弹簧被安装时，也就是当第一弹簧部分和第二弹簧部分之间的接合部分或U形钩件被设置在形成在转子(例如节气门轴或阀齿轮)的开启元件上的啮合部分上且第二弹簧部分的另一端被设置在形成在所述开启元件上的第二锁定部分上时，第二弹簧部分的偏移数量(转动变形数量)沿成形时的相反方向被预加负荷到单独螺旋弹簧上。从而当单独螺旋弹簧被安装在电控节气门控制设备时，提供减少第二弹簧部分偏移数量的效果。
根据本发明第十八方面，单独螺旋弹簧的第一弹簧部分的一端被安装在节气门体(第一锁定部分)上，单独螺旋弹簧的第二弹簧部分的另一端被安装在阀齿轮(第二锁定部分)上，阀齿轮的弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧的第二弹簧部分的内周(内侧)形成通常的同心圆，从而可以在阀齿轮的弹簧内周导向物和螺旋弹簧的第二弹簧部分之间形成圆柱形间隙。因而，即使当节气门和节气门轴被在阀齿轮的弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧的第二弹簧部分的内周之间相对运动的促动器可转动地驱动时，也不可能使阀齿轮的弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧的第二弹簧部分的内周滑动接触。与现有技术相比，在阀齿轮的弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧的第二弹簧部分的内周相对运动期间的滑动阻力可以显著地被减少。
与节气门和节气门轴一体转动的开启元件可以一体地配备有上述第二锁定部分，用于锁定螺旋弹簧的第二弹簧部分的另一端，还配备有啮合部分，用于可拆卸地与第一弹簧部分和第二弹簧部分之间的接合部位或上述U形钩件啮合，还配备有多个抗侧滑导向物(轴向限制装置)，用于限制螺旋弹簧的U形钩件进一步轴向运动。
根据本发明第十九方面，转子具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于在该啮合部分的周向上(例如通常与啮合部分在相同圆周上)锁定所述螺旋弹簧另一端的锁定部分。因而，当螺旋弹簧的U形钩件被安装在转子啮合部分上且螺旋弹簧的另一端被安装在转子锁定部分上时，可以阻止螺旋弹簧转动，在形成在转子上的弹簧内周导向物和螺旋弹簧之间形成圆柱形间隙。在转子的弹簧内周导向物的外周和螺旋弹簧内周之间相对运动期间，允许进一步限制滑动阻力。
根据本发明第二十方面，转子具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于在该啮合部分的周向上(例如通常与啮合部分在相同圆周上)锁定所述螺旋弹簧另一端的锁定部分。因而，当螺旋弹簧的U形钩件被安装在转子啮合部分上且螺旋弹簧的另一端被安装在转子锁定部分上时，可以阻止螺旋弹簧转动，在转子和螺旋弹簧之间形成圆柱形间隙。如果用于保持螺旋弹簧的线圈内侧且与螺旋弹簧相对运动的弹簧内周导向物被一体形成在转子上，圆柱形间隙可以被形成在被一体形成在转子上的弹簧内周导向物和螺旋弹簧之间。
因而，即使节气门被在转子和螺旋弹簧之间相对运动的促动器可转动地驱动，也不可能使转子和螺旋弹簧滑动接触。与现有技术相比，在转子和螺旋弹簧相对运动期间的滑动阻力可以显著地被减少。从而可以避免节气门出现故障，减少诸如驱动电机的促动器上的转动负荷，允许诸如驱动电机的促动器的小型化。此外，由于可以避免转子和螺旋弹簧之间滑动部位磨损，可以避免滑动阻力长期劣化。
(实施本发明的最佳模式)
通过显著降低能量传送设备的转子和螺旋弹簧之间的滑动阻力，实施本发明的最佳模式可以实现减少诸如驱动电机的促动器上的转动负荷且避免节气门故障的目的。
通过下文的详尽描述，本发明的应用性将变得更加清楚。应该理解的是，下文的详尽介绍和具体示例仅是表示本发明的最佳实施例，并不限制本发明。
附图说明
通过下文介绍和附图，本发明将变得更加清楚。
图1A和1B示意性显示符合本发明第一实施例的电控节气门控制设备的结构；
图2是一个符合本发明第一实施例的电控节气门控制设备的整体结构的横截面视图；
图3是一个诸如符合本发明第一实施例的驱动电机和减速齿轮设备的个别元件的前视图；
图4是一个现有技术的电控节气门控制设备的示意结构的透视图；
图5A是一个阀齿轮的前视图，图5B是该阀齿轮的侧视图，图5C是符合本发明第一实施例的阀齿轮的放大部分的前视图；
图6A和6B是示意性显示符合本发明第二实施例的电控节气门控制设备的结构的视图；
图7A是单独螺旋弹簧的侧视图，图7B是符合本发明第二实施例的单独螺旋弹簧的侧视图；
图8A是符合本发明第二实施例的单独螺旋弹簧的前视图；
图8B是示意性显示符合本发明第二实施例的电控节气门控制设备的基本结构的视图；
图9是显示符合本发明第三实施例的电控节气门控制设备的整体结构的透视图；
图10是一个符合本发明第三实施例的单独螺旋弹簧和阀齿轮的侧视图；
图11是一个符合本发明第四实施例的单独螺旋弹簧的横截面视图；
图12是一个现有技术的电控节气门控制设备的整体结构的透视图；
图13A和13B是现有技术的电控节气门控制设备的结构的示意图
图14A是一个单独螺旋弹簧的侧视图，图14B是一个现有技术的单独螺旋弹簧的侧视图；
图15A是一个单独螺旋弹簧的前视图，图15B是现有技术的电控节气门控制设备的基本结构的示意图。
具体实施方式
图1A～5B显示了本发明的一实施例，其中，图1A和1B示意性显示电控节气门控制设备的基本结构。图2是一个显示电控节气门控制设备的整体结构的视图。图3是一个显示被设置在齿轮箱内部的诸如驱动电机和减速齿轮设备的个别元件的视图，其中，齿轮箱被整体形成在节气门体的外壁表面上。图4是一个显示电控节气门控制设备的示意结构的视图。
该实施例的电控节气门控制设备是一种内燃机的进气控制设备，其包括：形成通向内燃机(发动机)每个汽缸的进气管的节气门体1；节气门3，其被可开启/关闭地容置在该节气门体1的圆柱腔壁部分2内并调节进入内燃机内的空气数量；节气门轴4，其保持节气门3并被壁部分2的承载支撑部分可转动地支承；驱动电机(促动器、阀驱动装置)5，其在完全开启方向或完全关闭方向驱动节气门3和节气门轴4；齿轮减速设备(能量传送设备)，其将驱动电机5的转动输出传送给节气门3和节气门轴4；电控驱动电机5的发动机控制设备(发动机控制单元，简称为ECU)。
如图1A～4所示，该实施例的电控节气门控制设备也包括螺旋弹簧(阀偏压装置)6，其中具有复位弹簧功能的第一弹簧部分(下文简称为复位弹簧)61和具有开启弹簧功能的第二弹簧部分(下文简称为默认弹簧)62被集成为一个整体，以便沿完全开启方向或完全关闭方向偏压节气门3。该螺旋弹簧6被安装在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面(图中右端)，也就是齿轮箱7的圆柱形凹入底部壁面，和图中阀齿轮9的左端之间，并采用螺旋形式的单独弹簧结构，其中，复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部位(中部)被弯曲成倒置U形，从而形成一要被中间止动件25保持的U形钩件63，和两端沿不同方向被缠绕。
通过基于车辆的油门踏板(未示)被踩下程度(加速器的操作数量)而控制流入发动机内的进气数量，该电控节气门控制设备控制发动机的转动速度。顺便说一下，ECU与加速器开启检测器(未示)相连，一旦油门踏板被踩下时，就将油门踏板踩下程度转换成电信号(加速器开启信号)并输出给ECU。
电控节气门控制设备也包括节气门位置检测器，当节气门3被开启时，用于将节气门3的开启转换成电信号(节气门开启信号)并输出给ECU。该节气门位置检测器包括：通过诸如砸边的固定手段被固定在图中节气门轴4右端上的转子10；被用作磁场产生源的拼合式永久磁铁11(通常是矩形)；要被上述永久磁铁磁化的拼合式轭铁(磁体)12(通常是弧形)；整体形成在齿轮盖8侧上的霍尔器件13，与拼合式永久磁铁11相反；由导电金属板材制成的端子(未示)，以便在霍尔器件13和外部ECU之间建立电连接；由铁类型金属材料(磁性材料)制成的定子14，用于将磁通量集中在霍尔器件13上。
通过使用粘结剂等，拼合式永久磁铁11和拼合式轭铁12被固定到转子10的内周上，转子10被嵌铸(inserted mold)在阀齿轮9上。顺便说一下，拼合式永久磁铁11被设置在两个毗邻轭铁12之间。符合该实施例的拼合式永久磁铁11被这样设置，从而通常是矩形的永久磁铁的相同磁极被设置在同一侧上，在图3中沿垂直方向被极化(在图中N极向上，S极向下)。霍尔器件13对应于非接触式检测设备，并被设置的面对永久磁铁11的内侧，从而，当在检测平面上产生磁场时(当产生N极磁场时，产生正电位，当产生S极磁场时，产生负电位)，它产生响应于N极或S极磁场的电动势。
节气门体1是这样一种设备，其由诸如压铸铝件的金属材料制成，并在从完全关闭位置至完全开启位置的方向可转动地将节气门3保持在通常具有形成在腔壁部分2上的圆形横截面的进气管内，并利用诸如固定螺栓和紧固螺钉的紧固件(未示)被紧固和固定在发动机进气歧管上。该节气门体1配备有：圆柱形承载支承部分16，以便通过球轴承(轴承)15转动地支撑图中节气门轴4的右端(一端)；圆柱形承载支承部分18，以便通过干轴承(轴承)17转动地支撑图中节气门轴4的左端(另一端)；以及用于容置驱动电机和齿轮减速机构的传动装置箱。
本实施例的传动装置箱由被整体形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上的齿轮箱(齿轮外壳、壳体)7以及齿轮盖(检测器盖，盖)8组成，齿轮盖8封闭齿轮箱7的开口并保持节气门位置检测器。齿轮盖8由热塑树脂制成，以便在上述节气门位置检测器的不同端子之间实现电绝缘。齿轮盖8具有要被装配部分，该要被装配部分被装配到形成在齿轮箱7的开口侧上的装配部分上，并利用铆钉和螺钉(未示)被安装在齿轮箱7的开口侧端上。
顺便地说一下，如图2和3所示，承载支承部分16和18中的一个，也就是承载支承部分16被整体形成，以便从节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上向右突出，也就是从齿轮箱7的圆柱形凹入底壁表面向右突出，并支撑螺旋弹簧6的复位弹簧61的内侧。此外，多个用于要被插入的诸如固定螺栓和紧固螺钉的紧固件的通孔19被形成在腔壁部分2的外周上。
然后，在图中齿轮箱7的底侧配备有电动机容置部分(电动机壳体部分)，其比顶部所示的齿轮容置部分(齿轮箱部分)具有更大的中空。在图中，向内突出的凸台形状的完全关闭位置止动件21被形成在节气门体1的齿轮箱7的上侧的中心上。当节气门3被关闭到完全关闭位置，一个完全关闭止动件(具有可调整螺钉功能的调节螺钉)23被螺纹紧固在完全关闭位置止动件21上，该完全关闭止动件23具有用于被整体形成在阀齿轮9上的完全关闭止动部分22的锁定部分。
此外在图中，向内突出的凸台形式的中间位置止动件(也被称作体钩或默认止动件)24被形成在节气门体1的齿轮箱7的左侧上，中间止动元件(具有可调整螺钉功能的调节螺钉)25被拧入中间位置止动件24内，当向驱动电机供应的电流由于任何原因被中断时，通过利用响应于不同方向的螺旋弹簧6的复位弹簧61和默认弹簧62的偏压力，中间止动元件25具有用于将节气门3保持或锁定在完全关闭位置和完全开启位置之间的预定中间位置(中间止动件位置)上的锁定部分。
向内突出的凸台形式的完全开启位置止动件29被形成在齿轮箱7的内周部位上，与中间位置止动件24相反。完全开启位置止动件29采用这样的结构，从而当节气门3被开启到完全开启位置时，与整体形成在阀齿轮9上的完全开启止动部分26接触。用于锁定螺旋弹簧6的复位弹簧61一端的第一锁定部分27被整体形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上，也就是齿轮箱7的圆柱形凹入底壁表面上。
节气门3是一种蝶形转动阀，其通常由非金属材料或树脂材料形成为盘形，并控制被吸入发动机内的进气数量。由于被插入形成在节气门轴4的阀保持部分上的阀插入孔(未示)内，使用诸如紧固螺钉的紧固件28，将节气门3紧固和固定在节气门轴4上。
节气门轴4由非金属材料形成为圆杆形状，并在两端由承载支承部分16和18可转动或可滑动地支撑。节气门位置检测器的一个元件即转子10被嵌铸在齿轮减速设备的一个元件即阀齿轮9内，在图中，转子10被铆接和固定在节气门轴4的右端。
驱动电机5是一种电动促动器(动力源)，其与被嵌入齿轮箱7和齿轮盖8上的电动机通电端子相连，其具有电动机轴36，当通电时，所述电动机轴36沿正常转动方向或相反方向转动。驱动电机5包括：包括由铁类型金属材料(磁性材料)制成的轭铁31并将多个永久磁铁30保持在其内周上的磁场(field)；在图中，利用诸如铆接的固定手段被固定在轭铁31右端上的轴承壳32；被可转动地支撑在轭铁31和轴承壳32内的电枢；向所述电枢提供电流的刷33。
电枢是一个转子(定子)，包括：电动机轴36，在图中，电动机轴36的左端通过球轴承34被轭铁31的承载支承部分可转动地支撑，电动机轴36的右端通过球轴承35被轴承壳32的承载支承部分可转动地支撑；被固定在电动机轴36的周边上的电枢芯38，电枢线圈37缠绕在电枢芯38的外周上；与电枢线圈37电相连的整流子39。刷33被可滑动地保持在被固定在轴承壳32上的刷夹具上，并在下文所述的弹簧作用下，总是被压得与整流子39的外周接触。
减速齿轮设备是一种将驱动电机5的转动速度减少到预定减速比的阀驱动装置，其具有被固定在驱动电机5的电动机轴36上的小齿轮41，与小齿轮41啮合以便转动的中间减速齿轮42、与中间减速齿轮42啮合以便转动从而转动地驱动节气门3和节气门轴4的阀齿轮9。小齿轮41是电动机齿轮，其由金属材料一体形成为预定形状并与驱动电机5的电动机轴36一体转动。
中间减速齿轮42由非树脂材料模制成预定形状并被可转动地装配在作为转动中心支承轴44的外周上。中间减速齿轮42配备有与小齿轮41啮合的大直径齿轮45以及与阀齿轮9啮合的小直径齿轮46。小齿轮41和中间减速齿轮42是扭矩传送装置，用于将驱动电机5的扭矩传送给阀齿轮9。此外，支承轴44的一轴端(图中右端)被装配到形成在齿轮盖8上内壁表面上的凹部内，另一端(图中左端)被压配和固定在形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上的凹部内。
如图1A～5B所示，本实施例的阀齿轮9由非树脂材料模制成预定的大致环形。与中间减速齿轮42的小直径齿轮42啮合的齿轮部分51被一体形成在阀齿轮9的外周上。阀齿轮9的外周上一体配备有完全关闭止动部分22，当节气门3处于完全关闭位置时，完全关闭止动部分22被完全关闭止动元件23锁定。此外，当节气门3被完全开启时被完全开启位置止动件29锁定的完全开启止动部分26被整体形成阀齿轮9的外周上。
此外，用于使节气门3和节气门轴4一体转动的开启元件52和用于保持螺旋弹簧6的默认弹簧62内周的圆柱形弹簧内周导向物53被一体模制成，从而在图中从阀齿轮9的腔壁部分侧(图中左侧)轴向向左突出。顺便说一下，由铁类型金属材料(磁性材料)制成的转子10被嵌铸在弹簧内周导向物53的内侧。
与开启元件52一起被整体模制的有：用于锁定螺旋弹簧6的默认弹簧62另一端的第二锁定部分54；与U形钩件63或复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部分可拆卸啮合的啮合部分55；用于限制螺旋弹簧6的U形钩件63沿轴向(图中水平方向)进一步运动的多个抗侧滑导向物56。
弹簧内周导向物53被设置成与用于支撑螺旋弹簧6的复位弹簧61的承载支承部分16具有同一条轴线，两者的直径通常相同，弹簧内周导向物53被设置成与承载支承部分16相对。弹簧内周导向物53在靠近螺旋弹簧6的U形钩件63的复位弹簧61以及靠近默认弹簧62的另一端部之间支撑螺旋弹簧6的内侧。
弹簧内周导向物53的外周配备有作为磨屑清除装置的多个(在该实施例中5～9个)槽部(凹部)57，至少从与螺旋弹簧6的默认弹簧62滑动接触部位，清除因阀齿轮9的弹簧内周导向物53与螺旋弹簧6的默认弹簧62滑动接触而产生的磨屑(例如树脂磨屑)或清除螺旋弹簧6的默认弹簧62自身由于与阀齿轮9的弹簧内周导向物53的滑动接触而产生的磨屑(例如金属磨屑)。
多个槽部57在弹簧内周导向物53的外周上具有预定的轴向长度，具有预定槽部槽宽(尺寸a)和预定槽深(尺寸d)。仅在弹簧内周导向物53与螺旋弹簧6的默认弹簧62的滑动接触区域(例如比设置有槽部的区域还窄的区域)，沿周向按照有规律的间距(例如间距尺寸b)设置所述槽部57。此外，多个槽部57具有能够摩擦默认弹簧62的内周的端部(形成在槽部57敞开侧两侧的边缘部位)，从而在相对转动滑动摩擦时，可以从默认弹簧62的内周上刮除磨屑。顺便说一下，根据由螺旋弹簧6的默认弹簧62和阀齿轮9的弹簧内周导向物53之间相对运动而引起的螺旋弹簧6和阀齿轮9之间滑动摩擦所产生的磨屑数量(例如树脂磨屑和金属磨屑)，槽部57的设计尺寸和数量可以被自由地改变。
该实施例的螺旋弹簧6是单独弹簧形式，其中复位弹簧61和默认弹簧62被形成为一个整体，复位弹簧61的一端和默认弹簧62的另一端沿不同方向缠绕。复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部分配备有U形钩件63，当向电动机5供应的电流由于任何原因中断时，U形钩件63要被中间止动件25保持。
复位弹簧61是一个由弹簧钢杆缠绕的复位弹簧，具有复位弹簧功能，通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置的方向偏压节气门3。此外，默认弹簧62是一种由弹簧钢杆缠绕的默认弹簧，具有开启弹簧功能，通过开启元件52沿从完全关闭位置返回中间位置的方向偏压节气门3。
顺便说一下，复位弹簧61的一端配备有弹簧体侧钩(要被锁定的第一部分)64，其要被一体形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上第一锁定元件27锁定或保持。此外，默认弹簧62的另一端配备有弹簧齿轮侧钩(要被锁定的第二部分)65，其要被开启元件52的第二锁定元件54锁定或保持。
(实施例的操作)
下文结合图1A～5B简要介绍该实施例的电控节气门控制设备的操作。
在节气门3从中间位置被开启、同时电控节气门控制设备处于正常状态的前提下，介绍所述操作。当操作者(司机)踩下油门踏板时，加速器开启检测器向ECU输入加速器开启信号。然后ECU激励驱动电机5，从而节气门3实现预定开启，驱动电机5的电动机轴36转动。然后，驱动电机5的扭矩被传送给小齿轮41和中间减速齿轮42。
开启元件52的啮合元件55逆着具有复位功能的复位弹簧61的弹力推压所述形成在螺旋弹簧6的复位弹簧61和默认弹簧62之间结合部位上的U形钩件63。随着阀齿轮9沿开启方向转动，具有被一体形成在节气门体1的腔壁部分2外壁表面上的第一锁定元件27锁定或保持的弹簧体侧钩件64的复位弹簧61通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置的方向经受用于偏压节气门3的偏压力。
这使阀齿轮9转动，从而节气门轴4转动预定角度，节气门3沿从中间位置向完全开启位置开启的方向(开启方向)被驱动。默认弹簧62的弹力并不涉及节气门3沿所述开启方向的转动，开启元件52被保持和夹持在默认弹簧62的接合部位侧端与弹簧齿轮侧钩65之间。
下面在节气门3从中间位置被关闭、同时电控节气门控制设备处于正常状态下的前提下进行介绍。当驾驶员松开油门踏板时，驱动电机5的电动机轴36沿反向转动，节气门3、节气门轴4和阀齿轮9也沿反向转动。此时，开启元件52的第二锁定部分54逆着默认弹簧62的弹力推压默认弹簧62的弹簧齿轮侧钩65。随着阀齿轮9沿关闭方向转动，具有被开启元件52的第二锁定部分54锁定或保持的弹簧齿轮侧钩65的默认弹簧62通过开启元件52沿着从完全关闭位置返回中间位置的方向经受用于偏压节气门3的偏压力。
因而，节气门轴4转动预定角度，节气门3沿从中间位置向完全关闭位置关闭的方向(也就是沿与节气门3开启方向相反的关闭方向)被驱动。然后，被一体形成在阀齿轮9外周上的完全关闭止动部分22与完全关闭止动件23接触，从而将节气门3保持在完全关闭位置上。复位弹簧61的弹力不影响节气门3沿关闭方向的转动。顺便说一下，在跨过中间位置时通过驱动电机5的电流的方向彼此相反。
下文介绍当向驱动电机5供应的电流因任何原因被中断时电控节气门控制设备的操作。此时开启元件52被夹持在默认弹簧62的接合部位侧端与弹簧齿轮侧钩65之间，利用复位弹簧61的复位弹簧功能，或利用通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置的方向而偏压节气门3的偏压力，以及默认弹簧62的开启弹簧功能或沿从完全关闭位置返回中间位置的方向通过开启元件而偏压节气门3的偏压力，开启元件52的结合部分55与螺旋弹簧6的U形钩件63接触。因此，节气门3被可靠地保持在中间位置上。当向驱动电机5供应的电流因任何原因被中断时，允许设备移动。
(该实施例的特征)
为了减少开启机械的元件数量，简化结构和在中间位置改善节气门3的开启位置的精确度，本实施例的电控节气门控制设备采用螺旋形式的单独弹簧结构，其中复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部位通常被弯曲成倒置的U形，从而形成U形钩件63，U形钩件63要被固定在节气门体1上的中间位置止动件24(中间制动元件25)固定，弹簧的两端沿不同方向缠绕。
当从中间位置打开节气门3时，节气门体1的腔壁部分2侧面上的弹簧体侧钩64被节气门体1的腔壁部分2的第一锁定部分27锁定或保持，螺旋弹簧6的U形钩件63与弹簧齿轮侧钩65一起转动，从而，复位弹簧61产生偏压力，以便通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置方向偏压节气门3，此时，被一体形成在节气门体1的腔壁部分2上用于保持螺旋弹簧6的复位弹簧61内侧的承载支撑部分16不相对于螺旋弹簧6的复位弹簧61内侧做较大相对运动。由于螺旋弹簧6的U形钩件63与一体形成在阀齿轮9上的开启元件52上的啮合部分55以及多个抗侧滑导向物56一体操作，U形钩件63与开启元件52之间不产生相对运动。
当从中间位置关闭节气门3时，螺旋弹簧6的U形钩件被固定在节气门体1上的中间止动件(体钩)25固定，开启元件52与弹簧齿轮侧钩65一起转动，从而默认弹簧62产生偏压力，沿从完全开启位置返回中间位置的方向通过开启元件偏移节气门3，此时，用于保持螺旋弹簧6的默认弹簧62内侧的弹簧内周导向物53相对于螺旋弹簧6的默认弹簧62的内周进行较大的相对运动。
因而，当节气门3从中间位置关闭时，由于在阀齿轮9的弹簧内周导向物53的外周和螺旋弹簧6的默认弹簧62内周之间的相对运动期间产生较大的滑动阻力，节气门3可能出现故障。弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间的滑动阻力导致来自与默认弹簧62滑动接触的弹簧内周导向物53的磨屑(例如树脂磨屑)。此外，默认弹簧62自身由于与弹簧内周导向物53滑动接触而产生磨屑(例如金属磨屑)。
具体地说，由于弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间的滑动摩擦，磨屑可以与弹簧内周导向物53的外周或默认弹簧62内周摩擦。当磨屑与弹簧内周导向物53的外周或默认弹簧62的内周摩擦时，弹簧内周导向物53或默认弹簧62的表面歪曲，在弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间相对运动期间引起滑动阻力的问题，也就是因磨屑介入弹簧内周导向物53的外周和螺旋弹簧6的默认弹簧62的内周之间而引起的滑动阻力变得更大，进一步引起节气门3出现故障。
在该实施例的电控节气门控制设备中，弹簧内周导向物53的外周上配备有作为磨屑清除装置的多个槽部，以便至少从弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间滑动接触部位(例如比所设置的槽部更窄的范围)清除上述磨屑。因而，当因弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间相对运动而引起滑动摩擦时，多个槽部57的单个边缘部分可以与默认弹簧62的内周摩擦，以便从默认弹簧62的内周刮除磨屑。
此外，上述磨屑可以被积极地俘获到(扫到)形成在弹簧内周导向物53的外周上的多个槽部57内。弹簧内周导向物53产生的磨屑或默认弹簧62自身由于弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间滑动摩擦而产生的磨屑可以从弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间滑动接触部位(滑动接触表面)被清除。
因而，磨屑很难呆在弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间滑动接触部位(滑动接触表面)内，因而当弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间相对运动导致研磨摩擦时，上述磨屑不容易与弹簧内周导向物53的外周或默认弹簧62的表面摩擦，可以在弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间相对运动期间遏制滑动接触部位的滑动阻力的劣化，也就是遏制因磨屑介入弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62的内周之间所引起的滑动阻力的劣化。
因而，节气门3、节气门轴4和阀齿轮9可以被稳定地操作，在从中间位置关闭节气门3时，取得节气门3、节气门轴4和阀齿轮9的故障发生可以被显著地减少的效果，同时减少了元件数量，简化了结构，并改善了在中间位置上的节气门3的开启位置精度。同时提供了螺旋弹簧6的默认弹簧62和阀齿轮9的弹簧内周导向物53的寿命被极大地改善的效果。
此外，上述磨屑可以被俘获(扫到)多个槽部57内，阻止磨屑从弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62内周之间的滑动接触部位(滑动接触表面)散布(例如向齿轮减速设备的齿轮啮合部分)。因而，没有磨屑将散布到可转动地容置构成齿轮减速设备的不同齿轮的齿轮箱7内，磨屑不可能粘附到齿轮减速设备的齿轮啮合部分。可以避免节气门3和节气门轴4出现故障，阻止构成用于将驱动电机5的转动能传送到节气门3和节气门轴4的齿轮减速设备的不同齿轮出现故障。
(第二实施例的结构)
图2～4、6A、6B、7A、7B、8A和8B显示了本发明第二实施例。其中图6A和6B显示电控节气门控制设备的结构。图2是一个显示电控节气门控制设备的整体结构的视图，图3是一个显示包括驱动电机和被设置在齿轮箱内的减速齿轮设备的不同元件的视图，齿轮箱被整体形成在节气门体的外壁表面上。图4是一个显示电控节气门控制设备的一般结构的视图。
该实施例的电控节气门控制设备是一种内燃机的进气控制设备，其包括：形成通向内燃机(发动机)每个汽缸的进气管的节气门体1；节气门3，其被可开启/关闭地容置在该节气门体1的圆柱腔壁部分2内并调节进入内燃机内的空气数量；节气门轴4，其保持节气门3并被壁部分2的承载支撑部分可转动地支承；驱动电机(促动器、阀驱动装置)5，其在完全开启方向或完全关闭方向驱动节气门3和节气门轴4；齿轮减速设备(能量传送设备)，其将驱动电机5的转动输出传送给节气门3和节气门轴4；发动机控制设备(发动机控制单元，简称为ECU)，其基于加速器操作数量，电控制驱动电机5。
如图2、3、4、6A和6B所示，该实施例的电控节气门控制设备也包括单独螺旋弹簧(阀偏压装置)6，其中具有复位弹簧功能的第一弹簧部分(下文简称为复位弹簧)61和具有开启弹簧功能的第二弹簧部分(下文简称为默认弹簧)62被形成为一个整体，以便沿完全开启方向或完全关闭方向偏压节气门3。该螺旋弹簧6被安装在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面(图中右端)也就是齿轮箱7的圆柱形凹入底部壁面和图中阀齿轮9的左端之间，并采用螺旋形式的单独弹簧结构，其中，复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部位(中部)被弯曲成倒置U形，从而形成一要被中间止动件25保持的U形钩件63，弹簧6的两端沿不同方向被缠绕。
通过基于车辆的油门踏板(未示)被踩下程度(加速器的操作数量)而控制流入发动机内的进气数量，该电控节气门控制设备控制发动机的转动速度。顺便说一下，ECU与加速器开启检测器(未示)相连，一旦油门踏板被踩下，就将油门踏板踩下程度转换成电信号(加速器开启信号)并输出给ECU。
电控节气门控制设备也包括节气门位置检测器，一旦节气门3被开启时，就将节气门3的开启转换成电信号(节气门开启信号)并输出给ECU。该节气门位置检测器包括：通过诸如砸边的固定手段被固定在图中节气门轴4右端上的转子10；被用作磁场产生源的拼合式永久磁铁11(通常是矩形)；要被上述永久磁铁11磁化的拼合式轭铁(磁体)12(通常是弧形)；整体形成在齿轮盖8侧上的霍尔器件13，与拼合式永久磁铁11相反；由导电金属板材制成的端子(未示)，以便在霍尔器件13和外部ECU之间建立电连接；由铁类型金属材料(磁性材料)制成的定子14，用于将磁通量集中在霍尔器件13上。
通过使用粘结剂等，拼合式永久磁铁11和拼合式轭铁12被固定到转子10的内周上，转子10被嵌铸(inserted mold)在阀齿轮9上。顺便说一下，拼合式永久磁铁11被设置在两个毗邻轭铁12之间。符合该实施例的拼合式永久磁铁11被这样设置，从而通常是矩形的永久磁铁的相同磁极被设置在同一侧上，在图3中沿垂直方向被极化(在图中N极向上，S极向下)。霍尔器件13对应于非接触式检测设备，并被设置的面对永久磁铁11的内侧，从而，当在检测板上产生磁场时(当产生N极磁场时，产生正电位，当产生S极磁场时，产生负电位)，它产生响应于N极或S极磁场的电动势。
节气门体1是这样一种设备，其由诸如压铸铝件的金属材料制成，并在从完全关闭位置至完全开启位置的方向可转动地将节气门3保持在通常具有形成在腔壁部分2上的圆形横截面的进气管内，并利用诸如固定螺栓和紧固螺钉的紧固件(未示)被紧固和固定在发动机进气歧管上。该节气门体1配备有：圆柱形承载支承部分16，以便通过球轴承(轴承)15转动地支撑图中节气门轴4的右端(一端)；圆柱形承载支承部分18，以便通过干轴承(轴承)17转动地支撑图中节气门轴4的左端(另一端)；以及用于容置驱动电机和齿轮减速机构的传动装置箱。
本实施例的传动装置箱由被整体形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上的齿轮箱(齿轮外壳、壳体)7以及齿轮盖(检测器盖，盖)8组成，齿轮盖8封闭齿轮箱7的开口并保持节气门位置检测器。齿轮盖8由热塑树脂制成，以便在上述节气门位置检测器的不同端子之间建立电绝缘。齿轮盖8具有要被装配部分，该要被装配部分被装配到形成在齿轮箱7的开口侧上的装配部分上，并利用铆钉和螺钉(未示)被安装在齿轮箱7的开口侧端上。
顺便地说一下，如图2和3所示，承载支承部分16和18中的一个，也就是承载支承部分16被整体形成，以便从节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上向右突出、也就是从齿轮箱7的圆柱形凹入底壁表面向右突出，并支撑螺旋弹簧6的复位弹簧61的内侧。此外，多个用于要被插入的诸如固定螺栓和紧固螺钉的紧固件的通孔19被形成在腔壁部分2的外周上。
然后，在图中齿轮箱7的底侧配备有电动机容置部分(电动机壳体部分)，其比顶部所示的齿轮容置部分(齿轮箱部分)中空更大。在图中，向内突出的凸台形状的完全关闭位置止动件21被形成在节气门体1的齿轮箱7的上侧的中心上。完全关闭止动件(具有可调整螺钉功能的调节螺钉)23被螺纹紧固在完全关闭位置止动件21上，完全关闭止动件23具有当节气门3被关闭到完全关闭位置时用于被整体形成在阀齿轮9上的完全关闭止动部分22的锁定部分。
此外在图中，向内突出的凸台形式的中间位置止动件(也被称作体钩或默认止动件)24被形成在节气门体1的齿轮箱7的左侧上，中间止动元件(具有可调整螺钉功能的调节螺钉)25被拧入中间位置止动件24内，当向驱动电机供应的电流由于任何原因被中断时，通过利用响应于不同方向的螺旋弹簧6的复位弹簧61和默认弹簧62的偏压力，中间止动元件25具有用于将节气门3保持或锁定在完全关闭位置和完全开启位置之间的预定中间位置(中间止动件位置)上的锁定部分。
向内突出的凸台形式的完全开启位置止动件29被形成在齿轮箱7的内周部位上，与中间位置止动件24相反。完全开启位置止动件29采用这样的结构，从而当节气门3被开启到完全开启位置时，与整体形成在阀齿轮9上的完全开启止动部分(未示)接触。用于锁定螺旋弹簧6的复位弹簧61一端的第一锁定部分(体侧钩)27被整体形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上，也就是齿轮箱7的圆柱形凹入底壁表面上。
节气门3是一种蝶形转动阀，其通常由非金属材料或树脂材料形成为盘形，并控制被吸入发动机内的进气数量。由于被插入形成在节气门轴4的阀保持部分上的阀插入孔(未示)内，使用诸如紧固螺钉的紧固件28，将节气门3紧固和固定在节气门轴4上。
节气门轴4由非金属材料形成为圆杆形状，并在两端由承载支承部分16和18可转动或可滑动地支撑。节气门位置检测器的一个元件即转子10被嵌铸在齿轮减速设备的一个元件即阀齿轮9内，在图中，转子10被铆接和固定在节气门轴4的右端。
驱动电机5是一种电动促动器(动力源)，其与被嵌入齿轮箱7和齿轮盖8上的电动机通电端子相连，其具有电动机轴36，当通电时，所述电动机轴36沿正常转动方向或相反方向转动。驱动电机5包括：包括由铁类型金属材料(磁性材料)制成的轭铁31并将多个永久磁铁30保持在其内周上的磁场(field)；在图中，利用诸如铆接的固定手段被固定在轭铁31右端上的轴承壳32；被可转动地支撑在轭铁31和轴承壳32内的电枢；向所述电枢提供电流的刷33。
电枢是一个转子(定子)，包括：电动机轴36，在图中，电动机轴36的左端通过球轴承34被轭铁31的承载支承部分可转动地支撑，电动机轴36的右端通过球轴承35被轴承壳32的承载支承部分可转动地支撑；被固定在电动机轴36的周边上的电枢芯38，电枢线圈37缠绕在电枢芯38的外周上；与电枢线圈37电相连的整流子39。刷33被可滑动地保持在被固定在轴承壳32上的刷夹具上，并在下文所述的弹簧(未示)作用下，总是被压得与整流子39的外周接触。
减速齿轮设备是一种将驱动电机5的转动速度减少到预定减速比的阀驱动装置，其具有被固定在驱动电机5的电动机轴36上的小齿轮41，与小齿轮41啮合以便转动的中间减速齿轮42、与中间减速齿轮42啮合以便转动从而转动地驱动节气门3和节气门轴4的阀齿轮9。小齿轮41是电动机齿轮，其由金属材料一体形成为预定形状并与驱动电机5的电动机轴36一体转动。
中间减速齿轮42由非树脂材料模制成预定形状并被可转动地装配在作为转动中心的支承轴44的外周上。中间减速齿轮42配备有与小齿轮41啮合的大直径齿轮45以及与阀齿轮9啮合的小直径齿轮46。小齿轮41和中间减速齿轮42是扭矩传送装置，用于将驱动电机5的扭矩传送给阀齿轮9。此外，支承轴44的一轴端(图中右端)被装配到形成在齿轮盖8上内壁表面上的凹部内，另一端(图中左端)被压配和固定在形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上的凹部内。
如图2～4、6A和6B所示，本实施例的阀齿轮9由非树脂材料模制成预定的环形。与中间减速齿轮42的小直径齿轮42啮合的齿轮部分51被一体形成在阀齿轮9的外周上。阀齿轮9的外周上一体配备有完全关闭止动部分22，当节气门3处于完全关闭位置时，完全关闭止动部分22被完全关闭止动元件23锁定。此外，当节气门3被完全开启时被完全开启位置止动件29锁定的完全开启止动部分被整体形成阀齿轮9的外周上。
此外，用于使节气门3和节气门轴4一体转动的开启元件52以及用于保持螺旋弹簧6的默认弹簧62内周的圆柱形弹簧内周导向物53被一体模制成，从而在图中从阀齿轮9的腔壁部分侧(图中左端)轴向向左突出。顺便说一下，由铁类型金属材料(磁性材料)制成的转子10被嵌铸在弹簧内周导向物53的内侧，开启元件52被螺旋弹簧6的默认弹簧62从完全关闭位置向中间位置(完全开启方向)偏压。
与开启元件52一起被整体模制的有：用于锁定螺旋弹簧6的默认弹簧62另一端的第二锁定部分54；与U形钩件63或复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部分可拆卸啮合的啮合部分55；用于限制螺旋弹簧6的U形钩件63沿轴向(图中水平方向)进一步运动的多个抗侧滑导向物56。
弹簧内周导向物53被设置成与用于支撑螺旋弹簧6的复位弹簧61的承载支承部分16具有同一条轴线，两者的直径通常相同，弹簧内周导向物53被设置成与承载支承部分16相对。弹簧内周导向物53在靠近螺旋弹簧6的U形钩件63的复位弹簧61以及靠近默认弹簧62的另一端部之间支撑螺旋弹簧6的内侧。
如图2～4、6A、6B、7A、7B、8A和8B所示，本实施例的单独螺旋弹簧6是螺旋形式的单弹簧，被安装在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面以及阀齿轮的相对表面之间，其中复位弹簧61和默认弹簧62被一体制成，复位弹簧61的一端和默认弹簧62的另一端沿不同方向被缠绕。复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部位上配备有U形钩件63，当向驱动电机5供应的电能由于任何原因中断时，U形钩件63被中间止动件25保持。
复位弹簧61是一个由弹簧钢杆缠绕的第一弹簧，具有复位弹簧功能，通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置(也被简称为默认位置)的方向偏压节气门3。此外，默认弹簧62是一种由弹簧钢杆缠绕的第二弹簧，具有开启弹簧功能，通过开启元件52沿从完全关闭位置返回中间位置的方向偏压节气门3。
顺便说一下，复位弹簧61的一端配备有弹簧体侧钩(要被锁定的第一部分)64，其要被一体形成在节气门体1的腔壁部分2的外壁表面上的第一锁定元件27锁定或保持。此外，默认弹簧62的另一端配备有弹簧齿轮侧钩(要被锁定的第二部分)65，其要被开启元件52的第二锁定元件54锁定或保持。
如图6A、6B、7A、7B、8A和8B所示，本发明的螺旋弹簧6具有螺旋结构，其中所述默认弹簧62的中心轴线被预先沿与转动变形相反的方向偏心(偏移)，所述转动变形是指当所述复位弹簧61的一端被安装在节气门体1的腔壁部分2的第一锁定部分27上且默认弹簧62的另一端被安装在阀齿轮9的开启元件52的第二锁定部分54上时所产生的变形。
此外，默认弹簧62与复位弹簧61的缠绕方向(线圈方向)相反地被缠绕成线圈形式，匝数(默认弹簧62沿中心轴线方向的高度)比复位弹簧61的匝数(复位弹簧61沿中心轴线方向的高度)少。默认弹簧62与复位弹簧61连续，并以大致规则间距连续，所述线圈的外径沿中心轴线方向恒定并具有恒定间距。此外，默认弹簧62的弹簧丝直径与复位弹簧61的弹簧丝直径相同，默认弹簧62的线圈外径与复位弹簧61的线圈外径相同。
(第二实施例的操作)
下文结合图2～4、6A、6B、7A、7B、8A和8B简要介绍该实施例的电控节气门控制设备的操作。在节气门3从中间位置开启同时电控节气门控制设备处于正常状态前提下进行介绍。当操作者(司机)踩下油门踏板时，加速器开启检测器向ECU输入加速器开启信号。然后ECU激励驱动电机5，从而节气门3实现预定开启，驱动电机5的电动机轴36转动。然后，驱动电机5的扭矩被传送给小齿轮41和中间减速齿轮42。
开启元件52的啮合元件55逆着具有复位功能的复位弹簧61的弹力推压所述形成在螺旋弹簧6的复位弹簧61和默认弹簧62之间接合部位上的U形钩件63。随着阀齿轮9沿开启方向转动，具有被一体形成在节气门体1的腔壁部分2外壁表面上的第一锁定元件27锁定或保持的弹簧体侧钩件64的复位弹簧61通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置的方向经受用于偏压节气门3的偏压力。
这使阀齿轮9转动，从而节气门轴4转动预定角度，节气门3沿从中间位置向完全开启位置开启的方向(开启方向)被驱动。默认弹簧62的弹力并不涉及节气门3沿所述开启方向的转动，开启元件52保持地被夹持在默认弹簧62的接合部位侧端与弹簧齿轮侧钩65之间。
下面将在节气门3从中间位置被反向地关闭、同时电控节气门控制设备处于正常状态下的前提下进行介绍。当驾驶员松开油门踏板时，驱动电机5的电动机轴36沿反向转动，节气门3、节气门轴4和阀齿轮9也沿反向转动。此时，开启元件52的第二锁定部分54逆着默认弹簧62的弹力推压默认弹簧62的弹簧齿轮侧钩65。随着阀齿轮9沿关闭方向转动，具有被开启元件52的第二锁定部分54锁定或保持的弹簧齿轮侧钩65的默认弹簧62通过开启元件52沿着从完全关闭位置返回中间位置的方向承受用于偏压节气门3的偏压力。
因而，节气门轴4转动预定角度，节气门3沿从中间位置向完全关闭位置的关闭方向(也就是沿与节气门3开启方向相反的关闭方向)被驱动。然后，被一体形成在阀齿轮9外周上的完全关闭止动部分22与完全关闭止动件23接触，从而将节气门3保持在完全关闭位置上。复位弹簧61的弹力不影响节气门3沿关闭方向的转动。顺便说一下，跨过中间位置时要通过驱动电机5的电流的方向彼此相反。
下文介绍当向驱动电机5供应的电流因任何原因被中断时电控节气门控制设备的操作。此时开启元件52被夹持在默认弹簧62的接合部位侧端与弹簧齿轮侧钩65之间，利用复位弹簧61的复位弹簧功能，或利用通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置的方向而偏压节气门3的偏压力，以及默认弹簧62的开启弹簧功能或沿从完全关闭位置返回中间位置的方向通过开启元件而偏压节气门3的偏压力，开启元件52的结合部分55与螺旋弹簧6的U形钩件63接触。因此，节气门3被可靠地保持在中间位置上。当向驱动电机5供应的电流因任何原因被中断时，允许设备移动。
(第二实施例的特征)
为了减少开启机械的元件数量，简化结构和在中间位置改善节气门3的开启位置的精确度，本实施例的电控节气门控制设备采用螺旋形式的单独弹簧结构，其中复位弹簧61和默认弹簧62之间的接合部位通常被弯曲成倒置的U形，从而形成U形钩件63，U形钩件63要被固定在节气门体1上的中间位置止动件24(中间制动元件25)固定，弹簧的两端沿不同方向缠绕。
当从中间位置打开节气门3时，节气门体1的腔壁部分2侧面上的弹簧体侧钩64被节气门体1的腔壁部分2的第一锁定部分27锁定或保持，螺旋弹簧6的U形钩件63与弹簧齿轮侧钩65一起转动，从而，复位弹簧61产生偏压力，以便通过开启元件52沿从完全开启位置返回中间位置方向偏压节气门3，此时，被一体形成在节气门体1的腔壁部分2上用于保持螺旋弹簧6的复位弹簧61内侧的承载支撑部分16不相对于螺旋弹簧6的复位弹簧61内侧做较大相对运动。由于螺旋弹簧6的U形钩件63与一体形成在阀齿轮9上的开启元件52上的啮合部分55以及多个抗侧滑导向物56一体操作，U形钩件63与开启元件52之间不产生相对运动。
此外，当从中间位置关闭节气门3时，螺旋弹簧6的U形钩件被固定在节气门体1上的中间止动件(体钩)25固定，开启元件52与弹簧齿轮侧钩65一起转动，从而默认弹簧62产生偏压力，沿从完全关闭位置返回中间位置的方向通过开启元件偏移节气门3，此时，用于保持螺旋弹簧6的默认弹簧62内侧的弹簧内周导向物53相对于螺旋弹簧6的默认弹簧62的内周进行较大的相对运动。
在电控节气门控制设备(普通元件)具有如图12～15B所示单独螺旋弹簧100情况下，当节气门104从中间位置(默认位置)向完全关闭位置被驱动时，单独螺旋弹簧100的第二弹簧部分102(默认弹簧)的内周(内侧)和阀齿轮111的弹簧内周导向物108的外周可以进行相对较大的运动，导致弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间产生较大的滑动阻力，由于在相对运动期间产生的滑动阻力，节气门104可能出现故障。
也就是当单独螺旋弹簧100的第二弹簧部分102的另一端被设定到形成在阀齿轮111的开启元件106上的齿轮侧钩122上，U形钩件103被设定到形成在阀齿轮111的开启元件106上的啮合部分124上，螺旋弹簧100或第二弹簧部分102导致转动变形，如图13A、13B、15A和15B所示，引起弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间彼此接触，在从中间位置(默认位置)向完全关闭位置驱动节气门104且弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间相对运动期间，引起滑动阻力。
此外，弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间的滑动阻力导致磨屑(金属磨屑或树脂磨屑)，所述磨屑介入弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间的滑动部位内，由于弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间的滑动摩擦，磨屑与所述滑动部位摩擦。使弹簧内周导向物108或第二弹簧部分102的表面歪曲，在弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间相对运动期间，引起滑动阻力问题，也就是由于磨屑介入弹簧内周导向物108的外周和第二弹簧部分102的内周之间的滑动部位内所引起的滑动阻力更劣化，进一步促进节气门104出现故障。
于是，该实施例的电控节气门控制设备使用具有下述线圈结构的单独螺旋弹簧6，也就是默认弹簧62的中心轴线被预先沿与转动变形相反的方向偏心，所述转动变形是指当默认弹簧62的另一端被设定在阀齿轮9的开启元件52的第二锁定部分(齿轮侧钩)54上且U形钩件63被设定在开启元件52的啮合部分55上时产生的转动变形。
也就是当默认弹簧62的另一端被设定在阀齿轮9的开启元件52的第二锁定部分(齿轮侧钩)54上且U形钩件63被设定在开启元件52的啮合部分55上时所发生的默认弹簧62的偏移数量(转动变形数量)在成形时沿相反方向被预载在单独螺旋弹簧6上。当单独螺旋弹簧6被设置在电控节气门控制设备上时，可以减少默认弹簧62的偏移数量。
因而，当单独螺旋弹簧6被设置在电控节气门控制设备上时，如图6A、6B、7A、7B、8A和8B所示，一体形成在具有开启元件52的阀齿轮9相反表面(与腔壁部分2的外壁表面相对)上的弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62的内周(内侧)形成同心圆，从而在弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62的内周(内侧)之间可以形成圆柱形间隙。也就是弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62的内周之间没有形成滑动部分。与现有技术相比，在从中间位置(默认位置)向完全关闭位置驱动节气门3时，在相对运动期间，可以显著地减少滑动阻力。
因而，节气门3、节气门轴4和阀齿轮9可以被稳定地操作，可以降低驱动电机5的转动负荷，使驱动电机5小型化。此外，在从中间位置关闭节气门3时，取得节气门3、节气门轴4和阀齿轮9的故障发生可以被显著地减少的效果，同时减少了元件数量，简化了结构，并改善了在中间位置上的节气门3的开启位置精度。即使阀齿轮9的其它部分(例如齿轮部分51的齿部分、完全关闭止动部分22和完全开启部分)产生磨屑，由于不存在接触阻力或接触阻力远小于现有技术，摩擦阻力不会劣化。
由于上述原因，在从中间位置(默认位置)向完全关闭位置驱动节气门3时，在相对运动期间，滑动阻力可以被降低，减少单独螺旋弹簧6上的弹簧负荷滞后作用。在包括车辆怠速操作的发动机低速转动时，改善节气门3、节气门轴4和阀齿轮9的寿命。此外，由于弹簧内周导向物53的外周和默认弹簧62的内周之间的磨损可以被尽可能地避免，可以阻止滑动阻力长期劣化。也就是螺旋弹簧6的默认弹簧62和阀齿轮9的弹簧内周导向物53可以极大地改善寿命，可以提供一种具有高可靠寿命且性能几乎长期不变的电控节气门控制设备。
(第三实施例)
图9是显示符合本发明第三实施例的电控节气门控制设备的整体结构的透视图。
象第二实施例那样，本实施例使用具有下述线圈结构的单独螺旋弹簧6，也就是默认弹簧62的中心轴线被预先沿与转动变形相反的方向偏心，所述转动变形是指当默认弹簧62的另一端被设定在阀齿轮9的开启元件52的第二锁定部分(齿轮侧钩)54上且U形钩件63被设定在开启元件52的啮合部分55上时产生的转动变形。
单独螺旋弹簧6的复位弹簧61一端也就是弹簧体侧钩(第一要被锁定部分)64被节气门体1的第一锁定部分(体侧钩)27锁定。此外，弹簧齿轮侧钩(第二要被锁定部分)65也就是单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的另一端被阀齿轮(转子)9的开启元件52上的第二锁定部分54锁定。
于是，单独螺旋弹簧6的U形钩件63与被形成在阀齿轮9的开启元件52的抗侧滑导向物56之间的啮合部分55啮合。第二锁定部分54和阀齿轮9的开启元件52的啮合部分55，也就是单独螺旋弹簧6的弹簧侧钩65和U形钩件63沿弹簧内周导向物53的轴向被设置在预定距离处。
(第四实施例)
图10和11显示了本发明第四实施例，图10是显示单独螺旋弹簧和阀齿轮的视图，图11是显示单独螺旋弹簧的视图。
在该实施例中，默认弹簧62的另一端被延伸成S形，从而接近U形钩件63，该S形部分作为弹簧齿轮侧钩65。单独螺旋弹簧6的复位弹簧61的一端也就是弹簧体侧钩64被节气门体1的第一锁定部分27锁定。此外，单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的弹簧齿轮侧钩65被阀齿轮9的开启元件57a的第二锁定部分54锁定。此外，单独螺旋弹簧6的U形钩件63与被形成在阀齿轮9的开启元件52的抗侧滑导向物56之间的啮合部分55啮合。
此外，在该实施例中，阀齿轮9的开启元件57a的第二锁定部分54和啮合部分55、也就是单独螺旋弹簧6的弹簧齿轮侧钩65和U形钩件63沿阀齿轮9和弹簧内周导向物53的周向(例如通常同一周向)按照预定距离被设置。也就是第二锁定部分54被形成在开启元件57a上，其在图中从围绕用于容置默认弹簧62的环形容置部分(未示)的阀齿轮9的外壁部分向左延伸。凹入部分59被形成在开启元件57a上，不与单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的另一端接触。具有该凹入部分59的窗口60在图中向左开，从而，弹簧齿轮侧钩65可以穿过安装的单独螺旋弹簧6到达阀齿轮9。此外，开启元件52和57a被一体形成在外壁部分58上。
在第二和第三实施例中，当单独螺旋弹簧6被安装在阀齿轮9上时，也就是当单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的一端或U形钩件63被安装在阀齿轮9的开启元件52的啮合部分55上，单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的另一端或弹簧齿轮侧钩65被安装在阀齿轮9的开启元件52的第二锁定部分54上时，默认弹簧62围绕第二锁定部分54沿图中向左的转动方向转动，从而单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的内表面(内周)和阀齿轮9的弹簧内周导向物53的外周之间产生滑动。具体地说，由于默认弹簧62的匝数比复位弹簧61的匝数少，具有更高的弹簧常数(刚度)并施加更大的力，在转动下与弹簧内周导向物53的外周滑动接触。
于是，在本实施例中，阀齿轮9的开启元件57a的第二锁定部分54和啮合部分55、也就是单独螺旋弹簧6的弹簧齿轮侧钩65和U形钩件63沿阀齿轮9和弹簧内周导向物53的周向(例如通常同一周向)按照预定距离被设置。单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的一端或U形钩件63和另一端或弹簧齿轮侧钩65被这样保持，即被夹持在阀齿轮9的第二锁定部分54和啮合部分55之间。因而，当单独螺旋弹簧6被安装在阀齿轮9上时，也就是当单独螺旋弹簧6的U形钩件63被安装在阀齿轮9的开启元件52的啮合部分55上时，单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的弹簧齿轮侧钩65被安装在阀齿轮9的开启元件57a的第二锁定部分54上，围绕第二锁定部分54没有转动，单独螺旋弹簧6的默认弹簧62的内表面(内周)和阀齿轮9的弹簧内周导向物53的外周之间也没有产生滑动。
因此，能够将单独螺旋弹簧6安装在节气门体1和阀齿轮9上，同时保证在默认弹簧62的内表面(内周)和阀齿轮9的弹簧内周导向物53的外周之间的圆柱形间隙。因而，与现有技术相比，在从中间位置(默认位置)向完全关闭位置驱动节气门3的相对运动期间，滑动阻力可以被显著地降低。可以获得与第二实施例相同的效果。
本实施例使用具有下述线圈结构的单独螺旋弹簧6，也就是默认弹簧62的中心轴线被预先沿与转动变形相反的方向偏心，所述转动变形是指当默认弹簧62的另一端被设定在阀齿轮9的开启元件52的第二锁定部分54上且U形钩件63被设定在开启元件52的啮合部分55上时产生的转动变形。然而，默认弹簧62的中心轴线也可以无需预先沿与转动变形相反的方向偏心。
(修改示例)
本实施例涉及这样一种情况，其中，霍尔器件13被用作非接触类型的检测设备。霍尔集成电路、磁阻设备等可以被用作非接触类型的检测设备。此外，本实施例涉及这样一种情况，也就是拼合式永久磁铁11被用作磁场产生源，圆柱形永久磁铁可以被用作磁场产生源。
顺便提及的是，单独螺旋弹簧6也就是复位弹簧(第一弹簧部分)61或默认弹簧(第二弹簧部分)62具体地说可以是一种规则间距的线圈，所述线圈的外径沿中心轴线方向恒定并具有恒定间距，也可以是间距可变的线圈，线圈外径沿中心轴线的长度方向是恒定的，其具有可变间距，或一种非线性弹簧(例如沙漏形状弹簧、桶形弹簧和截锥形状弹簧)，其线圈外径沿所述螺旋弹簧的中心轴线长度方向是可变的。
在本实施例中，开启元件52和弹簧内周导向物53被一体形成在构成用于将驱动电机5的转动能传送到节气门3的齿轮减速设备(能量传送设备)的一个元件阀齿轮(转子)9的相反表面(与腔壁部分2的外壁表面相反的表面)上。该开启元件和该弹簧内周导向物可以被一体形成在与节气门3一体转动的节气门轴4的周边上，此时，节气门轴4构成所述转子。
(其它实施例)
在本实施例中，至少一个或多个槽部作为用于至少从阀齿轮9的弹簧内周导向物53的外周和螺旋弹簧6的默认弹簧62的内周之间的滑动接触部位(滑动接触表面)清除磨屑的磨屑清除装置被设置。然而，至少两个或多个凸部也可以作为磨屑清除装置被设置。此时，上述磨屑可以被积极地俘获到(扫到)形成在弹簧内周导向物53的外周上的两个毗邻凸部之间。此外，凸部和凹部可以被交替地周向形成在与螺旋弹簧6滑动接触的元件的滑动接触表面上/内(例如，阀齿轮9的弹簧内周导向物53的外周上)。
此外，多个凸部和凹部可以被给予圆形、椭圆形、卵形、半圆形、半卵形或三角形或更高的多边形的断面结构面。此外，多个凸部和凹部可以仅被形成在轴向。而且，多个凸部和凹部无需在轴向尺寸、槽宽度、槽深度、断面结构等方面都相同。不同结构的凹部或凸部可以从上述种类中被任意选择。多个凸部和凹部可以被不规则的设置(随机或偏差)，没有规则的间距。此外，多个凸部和凹部可以被形成的相对于轴向具有预定倾角。
此外，多个具有例如球形、平面形或多边形的槽部(凹部)或多个具有例如球形、平面形或多边形的顶面的凸部例如可以被不规则地形成在弹簧内周导向物53的外周内/上(随机或偏差)。而且，多个凸部和凹部可以被设置成晶格型图案或网孔图型。可以选用这种结构，沿周向两个毗邻的凹部或凸部被部分相连。当诸如多个槽部的凹部时，在横截面区域，可以使一个凹部的开口比底部窄，一个具有更宽的开口，或一个凹部在开口和底部的宽度相同。
此外，作为用于至少从阀齿轮9的弹簧内周导向物53和螺旋弹簧6的默认弹簧62之间的滑动接触部位(滑动接触表面)清除磨屑的磨屑清除装置的至少一个或多个凹部或至少两个或多个凸部可以被设置在与螺旋弹簧6的默认弹簧62滑动接触的元件(例如阀齿轮9的弹簧内周导向物53的外周)的滑动接触表面的整个外周上。与磨屑清除装置被形成在弹簧内周导向物53的外周的部分内/上相比，便于制造。
在本实施例中，多个槽部(凹部)57作为磨屑清除装置被形成在弹簧内周导向物53的外周上，弹簧内周导向物53与构成能量传送设备的一元件的阀齿轮(转子)9被整体形成。当螺旋弹簧6被装配在节气门轴4的外侧上时，多个槽部(凹部)57作为磨屑清除装置可以被形成在被一体形成在节气门轴4周边上的弹簧内周导向物53的外周上。此时，节气门轴4构成转子。
本实施例已经涉及霍尔器件13被用作非接触类型的检测设备的情况，非接触类型的检测设备可以使用霍尔集成电路、磁阻设备等。此外，本实施例涉及拼合式永久磁铁11被用作磁场产生源的情况，磁场产生源可以使用圆柱形永久磁铁。此外，用于将诸如驱动电机5的促动器的转动能传送到节气门3的节气门轴4或诸如齿轮减速设备的能量传送设备可以配备有抗磨屑散布装置，例如用于环形围绕能量传送设备和螺旋弹簧6之间的滑动接触部位(滑动接触表面)的盖。此时，至少从能量传送设备和螺旋弹簧6之间的滑动接触部位的散布(例如向齿轮减速设备的齿轮啮合部分)可以被阻止。

Claims (20)

1.一种电控节气门控制设备，包括：
节气门体，其内部确定进气管；
位于所述进气管内的节气门；
用于沿完全开启方向和完全关闭方向推压所述节气门的螺旋弹簧；以及
用于将促动器的转动能传送到所述节气门并沿完全开启方向或完全关闭方向驱动所述节气门的能量传送设备；
至少在与所述螺旋弹簧滑动接触部位，所述能量传送设备具有用于清除从与所述螺旋弹簧滑动接触的元件上所产生的磨屑或清除所述螺旋弹簧自身因与所述元件滑动接触而产生的磨屑的装置。
2.如权利要求1所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述节气门被由所述节气门体可转动地支撑的节气门轴保持和固定；
所述能量传送设备具有用于转动地驱动所述节气门和节气门轴的转子。
3.如权利要求2所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述磨屑清除装置是围绕所述转子外周所形成的多个凹部或凸部；以及
所述多个凹部或凸部按照预定周向间距围绕所述转子整个外周被设置，或按照预定周向间距仅被设置在所述转子与所述螺旋弹簧滑动接触部位上。
4.如权利要求2所述电控节气门控制设备，其特征在于：
所述转子具有弹簧内周导向物，用于偏压所述螺旋弹簧的内侧；
所述磨屑清除装置是围绕所述弹簧内周导向物的外周所形成的多个凹部或凸部；以及
所述多个凹部或凸部按照预定周向间距围绕所述弹簧内周导向物整个外周被设置，或按照预定周向间距仅被设置在所述弹簧内周导向物与所述螺旋弹簧滑动接触部位上。
5.如权利要求2所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述转子被一体地配备有开启元件，用于与所述节气门轴整体转动；
所述螺旋弹簧是螺旋形式的单独弹簧，由具有复位弹簧功能的第一弹簧和具有开启弹簧功能的第二弹簧部分集成而成，第一弹簧沿从完全开启位置返回中间位置的方向通过所述开启元件偏压所述节气门，第二弹簧沿从完全关闭位置返回中间位置的方向通过所述开启元件偏压所述节气门。
6.如权利要求5所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述螺旋弹簧是螺旋形式的单独弹簧，其中，所述第一弹簧和第二弹簧之间的接合部位被弯曲成倒置U形，从而形成U形钩件，第一弹簧的一个轴端和第二弹簧的另一个轴端沿不同方向被缠绕。
7.如权利要求5或6所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述节气门体具有中间止动件，用于锁定所述U形钩件，以便当通向所述促动器的电流因任何原因而被中断时，将节气门保持在中间位置，所述节气门体还具有用于锁定所述第一弹簧部分一端的第一锁定部分；以及
所述开启元件具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于锁定所述第二弹簧部分另一端的第二锁定部分。
8.如权利要求5或6所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述转子是一个与所述节气门轴一体化的阀齿轮，其具有用于至少保持所述第二弹簧部分的内侧的弹簧内周导向物；
所述磨屑清除装置是围绕所述弹簧内周导向物的外周所形成的多个凹部或凸部；
所述多个凹部或凸部按照预定周向间距围绕所述弹簧内周导向物整个外周被设置，或按照预定周向间距仅被设置在所述弹簧内周导向物与所述第二弹簧部分滑动接触部位上。
9.如权利要求1～6之一所述电控节气门控制设备，其特征在于：
所述磨屑清除装置是多个凹部或凸部；
所述多个凹部或凸部具有边缘部分，用于刮除粘附在所述螺旋弹簧上的磨屑。
10.一种电控节气门控制设备，包括：
节气门体，其内部确定进气管；
位于所述进气管内的节气门；
用于沿完全开启方向和完全关闭方向推压所述节气门的螺旋弹簧；以及
用于将促动器的转动能传送到所述节气门并沿完全开启方向和完全关闭方向驱动所述节气门的能量传送设备，其中，所述能量传送设备还包括：
用于阻止与所述螺旋弹簧滑动接触的元件上所产生的磨屑或阻止所述螺旋弹簧自身因与所述元件滑动接触而产生的磨屑至少从与所述螺旋弹簧滑动接触部位被扩散的装置。
11.如权利要求1～6之一所述电控节气门控制设备，其特征在于：
所述促动器是一个在被通电时使输出轴转动的驱动电机；
所述能量传送设备是一种按照预定减速比降低所述驱动电机转速的齿轮减速设备，其具有被固定在所述驱动电机的输出轴上的小齿轮、与所述小齿轮啮合转动的中间减速齿轮、与该中间减速齿轮啮合转动的转子；
所述螺旋弹簧被安装在所述节气门体的外壁表面和所述转子的相对表面之间，在第一端被所述节气门体锁定，在第二端被所述转子锁定；以及
构成所述齿轮减速设备单个齿轮被可转动地容置在促动器箱内。
12.一种电控节气门控制设备，包括：
节气门体，其内部确定进气管；
被容置在所述进气管内的节气门；
具有转子的能量传送设备，用于将促动器的转动能传送到所述节气门并沿完全开启方向和完全关闭方向驱动所述节气门；以及
用于沿完全开启方向或完全关闭方向推压所述节气门的单独螺旋弹簧，其一端被所述节气门体锁定，另一端被所述转子锁定，其中：
所述螺旋弹簧具有螺旋结构，其中所述螺旋弹簧的中心轴线被预先沿与变形的相反方向偏心，所述变形是指当所述螺旋弹簧的另一端被安装在所述转子上时所产生的变形。
13.如权利要求12所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述螺旋弹簧是一种具有规则间距的线圈，线圈外径通常沿所述螺旋弹簧的中心轴线的长度方向是恒定的，或所述螺旋弹簧是间距可变的线圈，线圈外径沿所述螺旋弹簧的中心轴线的长度方向是恒定的，其具有可变间距，或所述螺旋弹簧是一种非线性弹簧，其线圈外径沿所述螺旋弹簧的中心轴线长度方向是可变的，所述螺旋弹簧被安装在节气门体外壁表面和所述转子相反表面之间。
14.如权利要求12或13所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述转子一体地配备有用于保持所述螺旋弹簧内侧并与所述螺旋弹簧相关操作的弹簧内周导向物、以及一开启元件，用于与所述节气门一体转动并沿完全开启方向或完全关闭方向被所述螺旋弹簧偏压。
15.如权利要求14所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述螺旋弹簧是一个螺旋形式的单独弹簧，由具有复位弹簧功能的第一弹簧部分和具有开启弹簧功能的第二弹簧一体形成，所述第一弹簧部分沿从完全开启位置返回中间位置的方向通过开启元件偏压所述节气门，所述第二弹簧部分沿从完全关闭位置返回中间位置的方向通过开启元件偏压所述节气门。
16.如权利要求15所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述螺旋弹簧是一个螺旋形式的单独弹簧，其中，所述第一弹簧和第二弹簧之间的接合部位被弯曲成倒置U形，从而形成U形钩件，第一弹簧的一个轴端和第二弹簧的另一个轴端沿不同方向被缠绕。
17.如权利要求15所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述节气门体具有中间止动件，用于锁定所述U形钩件，以便当通向所述促动器的电流因任何原因而被中断时，将节气门保持在中间位置，所述节气门体还具有用于锁定所述第一弹簧部分一端的第一锁定部分；
所述开启元件具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于锁定所述第二弹簧部分一端的第二锁定部分。
18.如权利要求15所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述节气门是一种由被所述节气门体可转动地支撑的节气门轴的阀保持部分所保持和固定的蝶形转动阀；
所述转子是与所述节气门轴一体化的阀齿轮；
所述弹簧内周导向物被一体形成在所述阀齿轮的相反表面上，所述相反表面与所述节气门体的外壁表面相对，从而保持所述第二弹簧部分的内侧。
19.如权利要求16所述电控节气门控制设备，其特征在于：所述转子具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于锁定所述螺旋弹簧另一端的锁定部分，所述锁定部分被设置在所述啮合部分的圆周方向上。
20.一种电控节气门控制设备，包括：
节气门体，其内部确定进气管；
被容置在所述进气管内的节气门；
具有转子的能量传送设备，用于将促动器的转动能传送到所述节气门并沿完全开启方向和完全关闭方向驱动所述节气门；以及
用于沿完全开启方向或完全关闭方向推压所述节气门的单独螺旋弹簧，具有被所述节气门体锁定的第一端和被所述转子锁定的第二端，其中：
所述螺旋弹簧包括具有复位弹簧功能的第一弹簧部分和具有开启弹簧功能的第二弹簧，所述第一弹簧部分沿从完全开启位置返回中间位置的方向通过所述转子偏压所述节气门，所述第二弹簧部分沿从完全关闭位置返回中间位置的方向通过转子偏压所述节气门；
所述螺旋弹簧是一个螺旋形式的单独弹簧，其中，所述第一弹簧和第二弹簧之间的接合部位被弯曲成倒置U形，从而形成U形钩件，第一弹簧的一个轴端和第二弹簧的另一个轴端沿不同方向被缠绕；以及
所述转子具有啮合部分，用于可拆卸地与所述U形钩件啮合，还具有用于锁定所述螺旋弹簧另一端的锁定部分，所述锁定部分被设置在所述啮合部分的圆周方向上。
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