具有默認空氣流調整銷的電子節氣門控制組件的製作方法

2023-12-09 07:27:41

相關申請的交叉引用

本申請要求2015年11月25日提交的美國臨時專利申請第62/259,952號的權益。上述專利申請的公開內容以參考的方式併入本文中。

本發明一般涉及用於調整電子節氣門控制組件中的至少一個彈簧的位置從而調整節氣門板的默認流位置的偏心銷。

背景技術：

電子節氣門體一般地是已知的，並且被用於控制進入發動機的空氣流。這些節氣門體具有一些類型的閥，該閥典型地是置於殼體的埠中的閥板，轉動閥板以增加或減少進入發動機中的空氣流的量。電子節氣門體典型地具有「默認空氣流」設置，其通過設置節氣門板相對於其完全關閉位置的特定打開角度而實現。末端齒輪（例如，扇形齒輪）與節氣門板一起安裝在軸上，並且該扇形齒輪被用於轉動軸和節氣門板。

通過包括使用連接至扇形齒輪的打開彈簧而實現默認空氣流，在這裡，該打開彈簧由在扇形齒輪內部的彈簧止動件和位於殼體中的默認止動件支撐。許多設計要求包括規定閥板的打開角度的公差為±0.1°，並且在一些情況下小於±0.1°。

在組裝期間，扇形齒輪安裝至軸，節氣門板處於完全關閉位置，並且扇形齒輪被定位成使得打開彈簧將該齒輪抵靠齒輪止動件放置。將閥板定位成具有期望的默認空氣流設置需要巨大的工作量。

提供閥板的適當調整的解決方案中的一個是使用定位螺紋件，以定位閥板的默認止動位置或者定位齒輪止動位置。然而，使用定位螺紋件具有下述缺點：該螺紋件的直徑必須大於彈簧的端部，並且必須足夠大以保證附接至節氣門體的適當部件的正確連接。這導致定位螺紋件的直徑太大以至於不能將它們適當地定位在齒輪箱內部。因此，必須從齒輪箱外部驅動螺紋件用於轉動。在組裝之後，必須固定定位螺紋件並且必須封閉用於定位螺紋件的檢查孔，以確保定位螺紋件保持適當地定位並且不能被操作。

因此，對於具有調整閥板的默認空氣流設置的能力並且沒有上述缺點的節氣門體存在需求。

技術實現要素：

本發明是用於電子節氣門控制組件的偏心銷，在這裡，該銷被用於調整至少一個彈簧的位置，因此用於調整閥板的默認流位置，在這裡，閥板位於電子控制組件中的殼體的開口中。通過調整具有+/-0.10°的角度公差的閥板的默認角度，該偏心銷被用於調整默認空氣流；由於其能夠調整偏心銷的凸輪位置並且能夠調整抵靠該凸輪放置的彈簧的端部的位置，因此這基本上將在組裝期間的公差要求降低了3.5倍。

偏心銷可滑動地壓入電子節氣門控制組件的殼體的孔隙中。使用一些類型的驅動器來使偏心銷轉動。在一個實施例中，該驅動器具有多個外部花鍵，在這裡，偏心銷位於殼體的孔隙中，並且在調整至期望的位置之後固定偏心銷防止其轉動。

在一個實施例中，電子節氣門控制組件是一個彈簧的設計，並且在另一個實施例中，電子控制組件是兩個彈簧的設計，在這裡，兩個彈簧的設計僅需要一個偏心銷。兩個彈簧的設計使用偏心銷來調整每一個彈簧的端部，並且因此調整閥板的角度和與跛行回家（limp-home）模式相關聯的空氣流。對於一個彈簧的設計而言，偏心銷被用於減小或消除彈簧的每個端部的端隙和/或用於設定角度和空氣流。

在一個實施例中，偏心銷具有用於調整該銷的位置的外部驅動部分。在另一個實施例中，偏心銷包括外心，並且在又一個實施例中，偏心銷包括壓區，該壓區可以具有肋條表面、螺紋表面、或滾花表面。

而且，偏心銷可以被用於調整扇形齒輪的位置，例如，作用為下部機械止動件以提供用於低洩漏的最小打開角度以及避免節氣門板在空氣道中塞住的最小打開角度。

在一個實施例中，本發明是節氣門控制組件，包括殼體；形成作為殼體的部分的中央埠；安裝在軸上的閥板，使得該閥板置於中央埠中；包括安裝在軸上的扇形齒輪的齒輪組件；以及與該齒輪組件接合的致動器。安裝孔隙整體地形成作為殼體的部分，並且至少一個調整銷置於該安裝孔隙中。節氣門控制組件還包括打開彈簧和關閉彈簧，打開彈簧具有與至少一個調整銷接觸的第一端部，以及與扇形齒輪接合的第二端部；關閉彈簧具有與打開彈簧的第一端部相鄰的第一端部，以及與殼體接合的第二端部。調整銷包括主體和凸輪，該凸輪與主體整體地形成，使得該凸輪與打開彈簧的第一端部接觸。驅動部分鄰近於凸輪與主體整體地形成，並且使調整銷的驅動部分轉動，使得凸輪改變打開彈簧和關閉彈簧的位置，從而調整扇形齒輪和閥板的位置。

調整銷還包括：鄰近於凸輪形成作為主體的部分的滾花部分、以及鄰近於滾花部分整體地形成作為主體的部分的壓區部分。在組裝期間，將該壓區部分壓入安裝孔隙中，並且在轉動調整銷以改變打開彈簧的第一端部和關閉彈簧的第一端部的位置之後，將該調整銷進一步壓入安裝孔隙中，使得滾花部分被壓入該安裝孔隙中，從而將調整銷固定地安裝在該安裝孔隙中。

在替代實施例中，代替滾花部分，肋條部分鄰近於凸輪形成作為主體的部分，並且肋條部分被插入形成作為殼體的部分的安裝孔隙中，從而將調整銷固定地安裝至殼體。

驅動部分可以是具有多個外部花鍵的外部驅動部分，或者是具有多個內部花鍵的內部驅動部分。

在另一個替代實施例中，代替凸輪，可以選擇不同尺寸的軸承並且將該軸承安裝至銷，在這裡，所選擇的軸承的直徑對應於彈簧的期望的位置。

在另一個替代實施例中，第二調整銷鄰近於扇形齒輪固定地安裝至殼體並且與整體地形成作為該扇形齒輪的部分的齒輪止動件接觸。第二調整銷被定位成調整齒輪的位置並且調整閥板的默認流位置。

通過下文中所提供的詳細描述，本發明的可用性的另外的領域將變得明顯。應當理解的是，雖然詳細描述和具體示例指示了本發明的優選實施例，但是其僅旨在為了說明的目的並且不旨在限制本發明的範圍。

附圖說明

從詳細描述和附圖中將更充分地理解本發明，其中：

圖1是根據本發明的實施例的節氣門控制組件的透視圖；

圖2是根據本發明的實施例的、蓋被去除的節氣門控制組件的透視圖；

圖3是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的殼體的一部分的側視圖；

圖4是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的扇形齒輪的透視圖，該扇形齒輪具有附接至該扇形齒輪的打開彈簧和關閉彈簧；

圖5是根據本發明的實施例的、作為節氣門控制組件的部分的一些部件的分解視圖；

圖6a是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第一實施例的第一透視圖；

圖6b是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第一實施例的第二透視圖；

圖6c是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第一實施例的第三透視圖；

圖6d是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第一實施例的正視圖；

圖6e是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第一實施例的側視圖；

圖6f是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第一實施例的後視圖；

圖7a是根據本發明的實施例的、蓋被去除並且偏心銷處於第一位置的節氣門控制組件的側視圖；

圖7b是在圖7a中所示的圓形部分的放大視圖；

圖7c是根據本發明的實施例的、蓋被去除並且偏心銷處於第二位置的節氣門控制組件的部分的側視圖；

圖7d是在圖7c中所示的圓形部分的放大視圖；

圖8a是根據本發明的實施例的、蓋被去除的節氣門控制組件的另一個實施例的側視圖，該節氣門控制組件具有額外的偏心銷；

圖8b是在圖8a中所示的圓形部分的放大視圖；

圖9a是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第二實施例的第一透視圖；

圖9b是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第二實施例的第二透視圖；

圖10a是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第三實施例的第一透視圖；

圖10b是根據本發明的實施例的、用作為節氣門控制組件的部分的偏心銷的第三實施例的第二透視圖；

圖11a是根據本發明的實施例的、在圖6a至圖6f中所示的偏心銷的實施例的變型，其中滾花部分被去除；

圖11b是根據本發明的實施例的、在圖9a至圖9b中所示的偏心銷的實施例的變型，其中滾花部分被去除；

圖11c是根據本發明的實施例的、在圖10a至圖10b中所示的偏心銷的實施例的變型，其中滾花部分被去除；

圖12a是根據本發明的實施例的、在圖6a至圖6f中所示的偏心銷的實施例的變型，其包括肋條部分而沒有滾花部分；

圖12b是根據本發明的實施例的、在圖9a至圖9b中所示的偏心銷的實施例的變型，其包括肋條部分而沒有滾花部分；

圖12c是根據本發明的實施例的、在圖10a至圖10b中所示的偏心銷的實施例的變型，其包括肋條部分而沒有滾花部分；

圖13a是根據本發明的實施例的偏心銷的另一個實施例的透視圖，其具有完整凸輪；

圖13b是根據本發明的實施例的偏心銷的另一個實施例的後視圖，其具有完整凸輪；

圖14是根據本發明的實施例的節氣門控制組件的放大側視圖，其中蓋被去除並且偏心銷的另一個替代實施例包括襯套。

具體實施方式

對（多個）優選實施例的下列描述在本質上僅是示例性的，並且沒有以任何方式旨在限制本發明、其應用或用途。

在附圖中一般地以10示出根據本發明的節氣門控制組件。組件10包括殼體12，並且形成作為殼體12的部分的是中央埠14，在組件10的操作期間空氣經過該中央埠。置於中央埠14中的是可轉動的軸16。軸16包括槽18，並且置於槽18中的是閥構件，在這個實施例中該閥構件是閥板20。閥板20包括兩個孔隙，這兩個孔隙與形成作為軸16的部分的兩個螺紋孔隙對齊。將板20連接至軸16的是緊固件，在這個實施例中該緊固件是帶螺紋的螺紋件26，該帶螺紋的螺紋件被插入通過板20的孔隙以及軸16的螺紋孔隙，從而將閥板20固定至軸16。

軸16被部分地置於形成作為殼體12的部分的孔隙28中。同時位於孔隙28中的是第一軸承組件（未圖示）和第二軸承組件30，這些軸承組件支承軸16並且允許軸16相對於殼體12轉動。第一軸承組件通過塞入件密封在孔隙28中，並且第二軸承組件30通過c形墊片34也密封在孔隙28中，該c形墊片位於形成作為軸16的部分的溝槽50中。第二軸承組件30位於c形墊片34和軸16的端部之間，並且位於形成作為殼體12的部分的轂（boss）52的內部並且由該轂支承。

殼體12還包括腔體，並且置於該腔體中的是致動器，在這個實施例中該致動器是電動馬達38，該電動馬達由兩個馬達螺紋件40保持就位。附接至電動馬達38的軸的是第一齒輪或小齒輪42。小齒輪42與第二齒輪或中間齒輪44處於嚙合關係。中間齒輪44安裝在中間軸46上，並且中間軸46部分地延伸進入形成作為殼體12的部分的孔隙48。同時形成作為中間齒輪44的部分的是中部齒輪（未圖示），與中間齒輪44相比，該中部齒輪的直徑較小。中部齒輪與扇形齒輪58處於嚙合關係，並且扇形齒輪通過壓配合連接或一些其它類型的連接安裝在軸16上。

組件10還包括打開彈簧62和關閉彈簧64。打開彈簧62具有第一端部62a和第二端部62b，並且第一端部62a與一般地以66示出的第一銷接觸。在組裝時，打開彈簧62與部分關閉彈簧64外接，關閉彈簧64也包括第一端部64a和第二端部64b。關閉彈簧64的第一端部64a與打開彈簧62的第一端部62a相鄰，如在圖2、圖4以及圖7a至圖7d中所示，並且因此可以通過第一銷66調整打開彈簧62和關閉彈簧64兩者。

在這個實施例中，第一銷66是偏心銷66，偏心銷66置於形成作為殼體12的部分的安裝孔隙68中。偏心銷66包括圓柱形狀的主體66a；並且與主體66a整體地形成的是驅動部分66b、凸輪66c、滾花部分66d、壓區部分66e以及減小的直徑部分66f。凸輪66c中心地位於主體66a上，驅動部分66b位於凸輪66c的一側上，滾花部分66d位於凸輪66c的另一側上。壓區部分66e與滾花部分66d相鄰。孔隙68被成形使得銷66能夠被壓入孔隙68中，並且具有壓配合連接。在組裝期間，銷66被插入至孔隙68中，並且減小的直徑部分66f有助於銷66至孔隙68中的插入。銷66被插入至孔隙68中，但僅使得壓區部分66e位於孔隙68中，並且銷66的其餘部分（包括滾花部分66d）沒有位於孔隙68中。銷66被定位成使得凸輪66c與打開彈簧62的第一端部62a接觸，如在圖7a至圖7b中所示。然後，驅動部分66b被用於使銷66轉動，使得凸輪66c相對於打開彈簧62的第一端部62a的位置被改變。凸輪66c被成形成當銷66轉動時，改變打開彈簧62的第一端部62a的位置並且改變關閉彈簧64的第一端部64a的位置，因此這改變扇形齒輪58的位置、軸16的位置並且因此改變閥板20的位置，如在圖7c至圖7d中所示。閥板20的這個調整改變閥板20的「默認流位置」。當電動馬達38停止工作並且沒有被用於控制閥板20的移動時，作為彈簧62、64所施加的偏壓力的結果，閥板20被放置在默認流位置中。閥板20的這個調整允許在電動馬達38停止工作時的通過中央埠14的空氣的默認流的調整。

凸輪66c的形狀允許以非常小的增量（諸如但不限於±0.10度的增量）對閥板20的默認流位置進行調整，由於能夠調整偏心銷66的位置，因此在組裝期間這基本上將公差要求降低了3.5倍。當銷66轉動至期望的位置時，然後銷66被進一步壓入孔隙68中，使得滾花部分66d被壓入孔隙68中。當滾花部分66d被壓入孔隙68中時，孔隙68圍繞滾花部分66d部分地變形。圍繞滾花部分66d的孔隙68的區域的變形將銷66鎖定在期望的部分中，並且防止銷66轉動至不期望的位置中。

凸輪66c被成形成當銷66轉動時改變每一個彈簧62、64的端部62a、64a的位置。可以改變凸輪66c的形狀以更改銷66的轉動是如何改變每一個彈簧62、64的端部62a、64a的位置的。參照圖6a至圖6f，銷66具有延伸通過銷66的中心的第一軸線70。在這個實施例中，凸輪66c具有與一段圓柱體對應的形狀，該圓柱體具有比主體66a的直徑更大的直徑。銷66還具有第二軸線72，該第二軸線72表示凸輪66c的軸線72，並且第二軸線72偏離第一軸線70。在這個實施例中，第二軸線72偏離第一軸線70達0.65毫米的距離74；然而，在本發明的範圍內的是，可以使用其它距離。凸輪66c還具有弧形部分76，該弧形部分76在第一切點78處開始，並且該弧形部分76以180°的角度86延伸，如在圖6f中所示。弧形部分76在端部表面80處結束。該端部表面80基本上是平坦的，並且與主體66a相切，並且該端部表面80在第二切點82處結束。在這個實施例中，凸輪66c的半徑84為2.48毫米，但在本發明的範圍內的是，半徑84可以變化，並且可以被改變成適合特定的應用。

如上所述，凸輪66c具有與一段圓柱體對應的形狀。凸輪66c圍繞主體66a以180度的角度86延伸。也可以改變凸輪66c的半徑84以及凸輪66c所圍繞延伸的角度86以適合特定的應用。也可以改變凸輪66c的寬度76a以適合不同的應用，在這裡，彈簧62、64具有不同的尺寸，或者也改變其它部件的尺寸。

在這個實施例中，主體66a具有1.83毫米的半徑88。凸輪66c的端部90與端部表面80相鄰。在主體66a的半徑88和凸輪66c的半徑84之間的差異與偏移第一軸線70達0.65毫米距離74的第二軸線72組合，產生在主體66a的外表面66g與凸輪66c的端部90之間的最大距離92。最大距離92是從主體66a的外表面66g到最遠的凸輪66c的外表面的距離。在這個實施例中最大距離92為1.3毫米，但在本發明的範圍內的是，凸輪66c和主體66a可以具有不同的尺寸並且相對於彼此不同地定向，使得可以改變最大距離92。

打開彈簧62的第二端部62b與形成作為扇形齒輪58的部分的突出部分94接合。關閉彈簧64的第二端部64b被定位成與形成作為殼體12的部分的彈簧止動件96相鄰。除了銷66以外，打開彈簧62的第一端部62a還被定位成抵靠形成作為扇形齒輪58的部分的彈簧止動件98。

連接至殼體12的是蓋100，並且置於在蓋100與殼體12之間的是密封件（未圖示），該密封件環繞形成作為殼體12的部分的外唇部104。使用多個夾子106將蓋100連接至殼體12。蓋100還包括連接器108，該連接器108與馬達38電連通，使得連接器108能夠連接到動力源以將動力提供至馬達38。與蓋100整體地形成的是引線框架，該引線框架使連接器108與位置傳感器電連通放置，該位置傳感器被用於檢測扇形齒輪58的轉動的角度。

在操作中，關閉彈簧64偏壓扇形齒輪58並且因此偏壓軸16和節氣門板20，使得節氣門板20處於關閉位置，取決於組件10被如何構造而使得中心孔14基本上關閉或完全地封閉。當施加電流至馬達38時，小齒輪42轉動，這引起中間齒輪44、中間齒輪44的第二齒輪或中部齒輪以及扇形齒輪58的轉動。為了使扇形齒輪58轉動，克服了由關閉彈簧64施加至扇形齒輪58的偏壓。扇形齒輪58的轉動量與施加至馬達38的電流量和由打開彈簧62施加至扇形齒輪58的力的組合成比例，其必須克服由關閉彈簧64施加至扇形齒輪58的力。由於扇形齒輪58聯接至軸16，所以扇形齒輪58的轉動使軸16轉動，從而使閥板20轉動。如上所述，在節氣門體組件10的操作期間，位置傳感器檢測扇形齒輪58的位置並因此檢測板20的位置。

當扇形齒輪58轉動時，軸16也轉動，從而使閥板20轉動，並且允許通過中心孔14的增加的水平的空氣流。通過傳感器檢測扇形齒輪58的轉動量，使得閥板20可以被放置在期望的位置中。

由於在組件10中的公差的變化以及對於不同應用的流的要求的差異，因此在組裝期間可能需要對閥板20的默認位置進行調整。在組裝期間，可以如上所述地轉動銷66以調整彈簧62、64的位置，以因此改變閥板20的默認流位置。可以轉動銷66使得凸輪66c不與打開彈簧62的第一端部62a接觸，而是相反地使得打開彈簧62的第一端部62a與主體66a接觸。還可以轉動銷66使得第一端部62a沿著凸輪66c的弧形部76與在凸輪66c的第一切點78和端部90之間的任意位置接觸，以適當地構造彈簧62、64，從而將閥板20放置在期望的位置中。

如上所述，銷66的調整是通過轉動驅動部分66b而實現的。在圖2和圖5至圖7d中所示的實施例中，驅動部分66b是具有多個花鍵66h的外部驅動部分66b。在這個實施例中，存在六個花鍵66h，但是在本發明的範圍內的是，可以使用不同數量的花鍵66h。

在圖8a至圖8b中示出組件10的另一個實施例，其中相同的附圖標記表示相同的元件。在這個實施例中，存在形成作為在圖3中所示的殼體12的部分的額外的孔隙114，並且可以插入另一個銷66，使得銷66與形成作為扇形齒輪58的部分的齒輪止動件116接觸。可以轉動位於孔隙114中的銷66，以調整扇形齒輪58的默認位置。在孔隙68中具有銷66以調整彈簧62、64的位置以及在孔隙114中具有銷66以調整扇形齒輪58的位置提高了可以如何調整閥板20的精度。

存在銷66的多個可能的替代實施例。在圖9a至圖9b中示出銷66的這些實施例中的一個實施例，其中相同的附圖標記表示相同的元件。在圖9a至圖9b中所示的實施例具有外部驅動部分66b，該外部驅動部分66b具有增加的數量的花鍵66h。在圖9a至圖9b中所示的銷66的實施例中存在十二個花鍵66h，並且具有十二個花鍵66h的實施例可以具有或者可以不具有滾花部分66d。

在圖10a至圖10b中示出銷66的另一個替代實施例，其中相同的附圖標記表示相同的元件。在這個實施例中，驅動部分66b是具有六個內部花鍵66h的內部驅動部分66b。在其它實施例中，根據需要可以使用較多的或較少的內部花鍵66h。

在圖2以及圖5至圖7d中的銷66被示出為具有滾花部分66d。然而，如果進入孔隙68中的壓配合足夠的話，製造不帶滾花部分66d的銷66也是可能的，如在圖11a至圖11c中所示。

在上述的銷66的所有實施例中，可以用肋條部分66i代替滾花部分66d，如圖12a至圖12c中所示。肋條部分66i可以沿著壓區部分66e的部分或全部延伸。肋條部分66i被用於當銷66插入至對應的孔隙68、114中時提供更結實的壓配合連接。

在圖13a至圖13b中示出銷66的又一個實施例。在這個實施例中，凸輪66c以類似於在之前的實施例中所描述的凸輪66c的方式偏離主體66a。然而，在這個實施例中的凸輪66c具有完整的圓柱形部分，其與具有對應於一段圓柱體的形狀的凸輪66c相反。凸輪66c的弧形部分76圍繞軸線72延伸完整的360°。在這個實施例中，驅動部分66b是六邊形的驅動部分66b。在圖13a至圖13b中所示的實施例被示出為沒有滾花部分66d或肋條部分66i，但是在本發明的範圍內的是，可以將這些特徵併入在圖13a至圖13b中所示的實施例中。

在其它實施例中，蓋80可以包括孔隙（未圖示），當蓋80連接至殼體12時，該孔隙圍繞銷66的驅動部分66b變形。

在圖14中示出本發明的另一個實施例，其中相同的附圖標記表示相同的元件。在這個實施例中，銷66不具有凸輪66c，但是相反地存在安裝至主體66a的襯套118。襯套118可以是具有不同直徑的多個襯套中的一個，並且根據需要選擇具有期望的直徑的襯套以構造每一個彈簧62、64。

上述所有實施例使用打開彈簧62和關閉彈簧64兩者，其中偏心銷66被用於調整打開彈簧62和關閉彈簧64的端部62a、64a。然而，在本發明的範圍內的是，偏心銷66可以用於單個彈簧的設計，在這裡，使用兩個銷66以正確地定位該單個彈簧的每一個端部。

對本發明的描述在本質上僅是示例性的，並且因此，不脫離本發明的主旨的變型旨在落於本發明的範圍內。這樣的變型不被視為脫離本發明的精神和範圍。