節氣門裝置的製作方法
2023-05-04 02:03:56 1
專利名稱：節氣門裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種設於發動機的進氣通路、用於調節進氣量的節氣門裝置。
背景技術：
以往，作為這種技術，例如公知有下述專利文獻1、2所述的發動機的節氣門裝置。專利文獻1、2所述的裝置分別包括節氣門閥體和節氣門閥芯，該節氣門閥芯藉助節氣門軸能轉動地設在節氣門閥體的孔中，利用節氣門軸(throttle shaft)使節氣門閥芯轉動來調節孔的開度，從而對發動機吸入的空氣量(進氣量)進行調節。
這裡，在寒冷時節，當發動機停止時，有時在關閉狀態的節氣門閥芯與孔的內壁之間發生凍結。因此，需要防止寒冷時節的凍結或在發動機起動時快速解除凍結。因此，在專利文獻I所述的裝置中，配置節氣門閥芯的孔的內壁是由當通以電流時會發熱的金屬制的發熱材料形成的圓筒芯。通過在寒冷時節藉助電路向該圓筒芯通電，使圓筒芯發熱。利用圓筒芯的發熱，使附著在孔的內壁上的水分、孔內的水分蒸發來防止凍結。另外，在發動機在冷起動時，能夠使圓筒芯發熱來解除凍結。
另一方面，下述專利文獻2所述的裝置的節氣門軸的兩端部分別藉助球軸承能旋轉地支承於節氣門閥體的軸承保持部。在節氣門軸的一端部設有節氣門齒輪，該節氣門齒輪藉助中間齒輪與設於電動機的輸出軸的電動機齒輪連結而被電動機驅動。並且，通過通電使電動機進行驅動，從而藉助電動機齒輪、中間齒輪和節氣門齒輪使節氣門軸旋轉，使節氣門閥芯進行開閉動作。這裡，由於球軸承具有以節氣門軸為中心的所需的外徑，所以相應地在軸承保持部、節氣門閥體的孔中需要一定程度的空間。例如，如圖17中示意性的剖視圖所示，形成於節氣門閥體的節氣門管81的孔82的軸線方向的長度必須確保至少能包含球軸承83的外徑的程度的長度。在圖17中，節氣門管81的左側表示相對於空氣的氣流而定的上遊側，右側表示下遊側。於是，以節氣門軸84為中心，在孔82的下遊側，需要能確保至少以節氣門軸84為中心的球軸承83的外徑的程度的長度R1。在圖17中，設於節氣門軸84的節氣門閥芯85保持成接近全閉狀態的規定的閉止開度。
專利文獻1:日本特開2003 - 13754號公報
專利文獻2:日本特開2003 - 83095號公報
但是，在專利文獻I所述的裝置中，為了解除節氣門閥芯的凍結而設有電路和由發熱材料構成的圓筒芯，所以相應地零件件數增加，零件的組裝工時增加，擔心製造成本上升。
另一方面，在專利文獻2所述的裝置中，當發動機在寒冷時節起動時，如圖18所示，節氣門閥芯85與孔82的內壁可能凍結。即，在節氣門閥芯85的下端部與孔82的內壁之間可能產生冰J1。為了解除該凍結，想到通過對電動機通電而使電動機工作，使節氣門閥芯85轉動，解除凍結。但是，由於在孔82的下遊側與球軸承83的體型相應地需要長度Rl的尺寸，所以如圖18所示，產生在節氣門閥芯85與孔82之間的冰Jl的、與孔82的內壁相接觸的接觸面積SI有增大的傾向。因此，由於該接觸面積SI較大，所以相應地為了解除凍結而必須利用電動機以較大的轉矩使節氣門閥芯85轉動，凍結的解除性不好。在這一點上，為了確保良好的凍結解除性，必須使用輸出轉矩較大的電動機，或增大向電動機的通電能，或像專利文獻I的裝置那樣在節氣門閥體上設置發熱構件。發明內容
本發明是鑑於上述情況而做成的，其目的在於提供一種能夠提高節氣門閥芯與孔的內壁凍結的解除性的節氣門裝置。
為了達到上述目的，技術方案I所述的發明是一種節氣門裝置，其包括:節氣門閥體，其具有孔；節氣門軸，其配置成橫穿孔，並藉助軸承能旋轉地支承於節氣門閥體；節氣門閥芯，其在孔中設於節氣門軸，藉助節氣門軸的旋轉來開閉孔；齒輪機構，其包括設於節氣門軸的節氣門齒輪；電動機，其與齒輪機構連結並驅動該齒輪機構，該節氣門裝置利用電動機藉助齒輪機構使節氣門軸旋轉，從而改變孔的由節氣門閥芯決定的開度，調節在孔中流動的空氣量，該節氣門裝置的主旨在於，節氣門軸包含第I端部和第2端部，軸承與第I端部和第2端部相對應地設在第I端部和第2端部的附近，軸承由利用板材形成的滑動軸承構成，孔沿軸線方向具有相對於空氣的氣流而定的上遊側端和下遊側端，以節氣門軸與孔的下遊側端相鄰的方式將軸承配置於節氣門閥體，在節氣門閥芯成為將孔幾乎完全關閉的閉止狀態時，節氣門閥芯配置成與孔的徑向成規定的閉止角度，並且節氣門閥芯的一端部與孔的下遊側端相鄰地配置，在節氣門閥芯開始打開孔時，節氣門閥芯的一端部自孔露出。
採用上述發明的結構，由於將節氣門軸的第I端部和第2端部附近能旋轉地支承於節氣門閥體的一對軸承是由利用板材形成的滑動軸承構成的，所以軸承的外徑變得比較小。並且，由於以節氣門軸與孔的下遊側端相鄰的方式將由滑動軸承構成的軸承配置於節氣門閥體，所以從節氣門軸的中心到孔的下遊側端的尺寸比變小。另一方面，當節氣門閥芯成為閉止狀態時，節氣門閥芯以規定的閉止角度配置，節氣門閥芯的一端部與孔的下遊側端相鄰地配置。該節氣門閥芯配置成:當節氣門閥芯轉動而開始打開孔時節氣門閥芯的一端部自孔露出。因而，節氣門閥芯的一端部與孔的內壁凍結時的、冰與節氣門閥芯及孔的內壁相接觸的接觸面積變小。
為了達到上述目的，技術方案2所述的發明的主旨在於，在技術方案I所述的發明中，該節氣門裝置還具有用於檢測孔的由節氣門閥芯決定的開度的節氣門傳感器，節氣門齒輪固定於節氣門軸的第2端部，與節氣門齒輪相鄰地設有節氣門傳感器，節氣門傳感器包括:一對永久磁鐵，其設於節氣門齒輪；MRE兀件,其用於檢測在一對永久磁鐵間產生的磁場的方向。
採用上述發明的結構，除了能夠獲得技術方案I所述的發明的作用以外，節氣門傳感器的MR E元件檢測一對永久磁鐵的磁場的方向，從而能檢測孔的由節氣門閥芯決定的開度(節氣門開度)。因而，例如即使隨著節氣門軸的錯位而產生的永久磁鐵的錯位、溫度變化等導致永久磁鐵的磁場的強度發生少許變化，也不會影響永久磁鐵的磁場的方向。也就是說，即使永久磁鐵的磁場強度發生變化，也能根據磁場的方向檢測節氣門開度，不會受到磁場強度變化的影響。這適合於使用由比較簡易的滑動軸承構成的軸承以節氣門軸能旋轉的方式支承節氣門軸的本發明的節氣門裝置。
為了達到上述目的，技術方案3所述的發明的主旨在於，在技術方案I或2所述的發明中，節氣門閥體包括:節氣門管，其具有孔；電動機殼，其用於收容電動機，電動機殼配置成與節氣門管隔開間隙，並且電動機殼的外周面的一部分配置在比孔的下遊側端更靠下遊側的位置。
採用上述發明的結構，除了能獲得技術方案I或2所述的發明的作用以外，由於電動機殼配置成與節氣門管隔開間隙，電動機殼的外周面的一部分配置在比孔的下遊側端更靠下遊側的位置，所以電動機殼其本身的表面積增加。
為了達到上述目的，技術方案4所述的發明的主旨在於，在技術方案I或2所述的發明中，節氣門閥體具有節氣門管，該節氣門管具有孔，在節氣門管的與孔的下遊側端相對應的下遊側端連接有構成發動機的進氣歧管的歧管的一端，歧管中的進氣通路的內徑比孔的內徑大。
採用上述發明的結構，除了能獲得技術方案I或2所述的發明的作用以外，由於在節氣門管的下遊側端連接有歧管的一端，且歧管中的進氣通路的內徑比孔的內徑大，所以孔中的水分易於流向歧管的進氣通路。另外，在節氣門閥芯開始打開孔時，節氣門閥芯的一端部自孔向內徑較大的歧管的進氣通路露出，所以在節氣門閥芯開始打開孔時，孔的空氣的氣流量非線性地增大。
為了達到上述目的，技術方案5所述的發明的主旨在於，在技術方案4所述的發明中，歧管中的進氣通路自歧管的一端向下遊側逐漸縮徑。
採用上述發明的結構，除了能獲得技術方案4所述的發明的作用以外，由於歧管的進氣通路自歧管的一端向下遊側逐漸縮徑，所以在節氣門閥芯開始打開孔後，孔的空氣的氣流量緩慢增大。
採用技術方案I所述的發明，能夠使節氣門閥體小型化，能夠提高節氣門閥芯與孔的內壁之間的凍結的解除性。
採用技術方案2所述的發明，除了能獲得技術方案I所述的發明的效果以外，使用了由滑動軸承構成的兩個軸承的節氣門裝置還能確保節氣門開度的檢測精度。
採用技術方案3所述的發明，除了能獲得技術方案I或2所述的發明的效果以外，還能提高電動機利用電動機殼發揮的散熱性。
採用技術方案4所述的發明，除了能獲得技術方案I或2所述的發明的效果以外，還能減少節氣門閥芯與孔的內壁之間的凍結，能夠容易且任意地改變節氣門裝置的進氣流量特性，能夠抑制在節氣門閥芯開始打開孔時由進氣產生的異常聲響。
採用技術方案5所述的發明，與技術方案4所述的發明的效果相同，能夠減少節氣門閥芯與孔的內壁之間的凍結，能夠容易且任意地改變節氣門裝置的進氣流量特性，能夠抑制在節氣門閥芯開始打開孔時由進氣產生的異常聲響。
圖1涉及第I實施方式，是表示節氣門裝置的主視圖。
圖2涉及該第I實施方式，是表示節氣門裝置的圖1的仰視圖。
圖3涉及該第I實施方式，是表示節氣門裝置的圖1的右視圖。
圖4涉及該第I實施方式，是表示節氣門裝置的圖2的A — A剖視圖。
圖5涉及該第I實施方式，是將圖4的一部分放大來表示節氣門裝置的剖視圖。
圖6涉及該第I實施方式，是表示自節氣門裝置卸下了齒輪罩的狀態的圖1的右視圖。
圖7涉及該第I實施方式，是表示自節氣門裝置卸下了齒輪罩的狀態的圖1的B —B剖視圖。
圖8涉及該第I實施方式，是將節氣門齒輪與相關零件一起表示的後視圖。
圖9涉及該第I實施方式，是表示節氣門齒輪、節氣門閥體、復位彈簧及開啟彈簧(op ener spring)之間的關係的模型圖。
圖10涉及該第I實施方式，是表示節氣門齒輪、節氣門閥體、復位彈簧及開啟彈簧之間的關係的模型圖。
圖11涉及該第I實施方式，是概略地表示節氣門管、節氣門軸、節氣門閥芯及兩個軸承之間的關係的剖視圖。
圖12涉及該第I實施方式，是概略地表示在圖11的狀態下節氣門閥芯在寒冷時節凍結於孔的內壁的狀態的剖視圖。
圖13涉及該第I實施方式，是概略地表示使歧管與節氣門管相連接的狀態的剖視圖。
圖14涉及該第I實施方式，是表示進氣流量相對於節氣門開度的特性的曲線圖。
圖15涉及第2實施方式，是概略地表示使歧管與節氣門管相連接的狀態的剖視圖。
圖16涉及該第2實施方式，是表示進氣流量相對於節氣門開度的特性的曲線圖。
圖17涉及以往例，是概略地表示節氣門管、節氣門軸、節氣門閥芯及兩個軸承之間的關係的剖視圖。
圖18涉及以往例，是概略地表示當在圖17的狀態下節氣門閥芯在寒冷時節凍結於孔的內壁的狀態的剖視圖。
具體實施方式
第I實施方式
下面，參照附圖詳細說明將本發明的節氣門裝置具體化的第I實施方式。本實施方式的節氣門裝置設於汽車用發動機的進氣通路，用於調節發動機的進氣量。
圖1中用主視圖表示本實施方式的節氣門裝置I。圖2中用圖1的仰視圖表示該節氣門裝置I。圖3中用圖1的右視圖表示該節氣門裝置I。如圖1、圖2所示，節氣門裝置I包括金屬制的節氣門閥體2和樹脂制的齒輪罩3。
節氣門閥體2包括:圓筒狀的節氣門管12，其具有與發動機的進氣通路相連通的孔11 ;齒輪箱13，其在內部收容齒輪機構9 (參照圖4)等；電動機殼14，其在內部收容電動機8(參照圖4)。齒輪箱13在圖1中沿上下方向延伸。電動機殼14配置成其中心軸線LI與齒輪箱13垂直地相交。節氣門管12既與齒輪箱13分開也與電動機殼14分開地配置。在節氣門管12的一端部(空氣的氣流的下遊側端部)形成有凸緣15。在該凸緣15上形成有總計3個的螺栓通孔15a。後述的進氣歧管的歧管51 (參照圖13)連接於凸緣15。如圖1所示，在節氣門管12中以沿徑向橫穿孔11的方式設有節氣門軸4。在節氣門閥體2上形成有用於收容該節氣門軸4的兩端部的成對的第I轂部16A和第2轂部16B。在孔11中配置有固定於節氣門軸4的節氣門閥芯5。
這裡，如圖1所示，電動機殼14與節氣門管12隔開間隙地配置。另外，電動機殼14的中心軸線LI和節氣門軸4平行地配置。在圖2中，節氣門管12的圖中上側是相對於空氣的氣流而定的上遊側端12a，圖中下側是相對於空氣的氣流而定的下遊側端12b。在圖2中，節氣門管12的上遊側端12a配置在與齒輪箱13的前後方向(寬度方向)的前端緣13a大致相同的位置。在圖2中，節氣門管12的下遊側端12b配置在比齒輪箱13的前後方向(寬度方向)的後端緣13b靠前端緣13a的位置。如圖2所示，電動機殼14的外周面的一部分(後側部)14a配置在比節氣門管12的下遊側端12b更靠下遊側的位置。
如圖1 圖3所示，齒輪罩3以封閉齒輪箱13的開口部的方式由螺釘6和螺母7擰緊並固定於齒輪箱13。齒輪罩3具有外部布線用的連接器3a。
圖4中用圖2的A — A剖視圖表示節氣門裝置I。圖5中將圖4的一部分放大而用剖視圖表示節氣門裝置I。圖6中用圖1的右視圖表示自節氣門裝置I卸下了齒輪罩3的狀態。圖7中用圖1的B — B剖視圖表示自節氣門裝置I卸下了齒輪罩3的狀態。
在圖4中，在形成於節氣門管12的左右兩側部的一對轂部16A、16B，藉助彼此構成為一對的第I軸承21A和第2軸承21B能旋轉地支承有橫穿孔11的節氣門軸4。在本實施方式中，兩個軸承21A、21B由利用比較薄的板材形成的滑動軸承構成。因此，兩個軸承21A、21B的外徑比以往例的由球軸承構成的軸承83 (參照圖17和圖18)的外徑小。固定於節氣門軸4的節氣門閥芯5與孔11的形狀相匹配地呈圓板狀，並與節氣門軸4 一體地轉動。由此，能夠通過開閉孔11而調節在孔11中流動的進氣量。
如圖4和圖7所示，節氣門軸4包括第I端部4a和第2端部4b。節氣門軸4的第I端部4a(圖4和圖7中的左端部)藉助第I軸承21A能旋轉地支承於第I轂部16A。在第I轂部16A上安裝有用於封閉該第I轂部16A的開口部的塞22。節氣門軸4的第2端部4b(圖4和圖7中的右端部)附近藉助第2軸承21B能旋轉地支承於第2轂部16B。在第2轂部16B的端部與第2軸承21B相鄰地設有用於在該第2轂部16B與節氣門軸4之間確保氣密性的密封件23。第2端部4b向齒輪箱13中突出。在第2端部4b上固定有具有扇形齒輪的節氣門齒輪31。
如圖4所示，電動機殼14的一端向齒輪箱13開口。在電動機殼14中收容有例如D C電動機等電動機8。在電動機8的輸出軸8a上安裝有驅動齒輪32。
如圖4所示，在節氣門軸4與電動機8之間，在節氣門閥體2與齒輪罩3之間設有副軸24。在副軸24上能旋轉地支承有副軸齒輪33。副軸齒輪33具有用於與驅動齒輪32嚙合的大徑齒輪部33a和用於與節氣門齒輪31嚙合的小徑齒輪部33b。在本實施方式中，利用上述節氣門齒輪31、驅動齒輪32和副軸齒輪33構成作為減速齒輪機構發揮功能的本發明的齒輪機構9。
這裡，詳細說明節氣門齒輪31及其相關結構。圖8中用後視圖將節氣門齒輪31和相關零件一起表示。這裡，為了方便說明，將節氣門齒輪31的在圖4和圖5中面向節氣門閥體2的一側稱作節氣門齒輪31的背面側，將節氣門齒輪31的在圖4和圖5中面向齒輪罩3的一側稱作節氣門齒輪31的表面側。如圖4 圖8所示，節氣門齒輪31由樹脂形成，包括圓板狀的齒輪主體31a和形成在齒輪主體31a的外周部的呈扇形的齒輪部31b。如圖4 圖6所示，齒輪部31b與副軸齒輪33的小徑齒輪部33b嚙合。齒輪主體31a包括在中央部向背面側突出的圓筒部31c和在圓筒部31c的周圍同樣向背面側沿軸線方向突出的周壁部31d。以使節氣門軸4的非正圓形的第2端部4b以與圓筒部31c —起旋轉的狀態嵌合於該圓筒部31c表面側凹部，並與圓筒部31c呈同心狀設有金屬制的緊固板25，通過鑿緊而將該緊固板25與該第2端部4b結合起來。
如圖4和圖5所不,在圓筒部31c的表面側凹部內呈同心狀設有一對永久磁鐵41和圓弧狀的磁軛42，該磁軛42夾設在兩個永久磁鐵41的周向的彼此間。另外，如圖4、圖5和圖8所示，在圓筒部31c與周壁部31d之間設有復位彈簧43。復位彈簧43由扭轉螺旋彈簧構成，復位彈簧43與節氣門軸4呈同心狀配置。如圖6所示，復位彈簧43的第I端部43a卡定於設於節氣門閥體2的卡定部2a。另外，如圖6和圖8所示，復位彈簧43的第2端部43b卡定於設於節氣門齒輪31的卡定部31e。由此，復位彈簧43始終對節氣門齒輪31沿著使節氣門閥芯5關閉孔11的關閉方向施力。
如圖4 圖8所示，在節氣門齒輪31的周壁部31d的外周設有開啟彈簧44。在本實施方式中，通過將帶狀的板簧彎曲成俯視看去為C形而形成開啟彈簧44。如圖6和圖8所示，開啟彈簧44的第I端部44a和第2端部44b分別卡定於形成在齒輪主體31a的外周的關閉側卡定部31f和打開側卡定部31g。該開啟彈簧44的兩端部44a、44b分別自節氣門齒輪31沿半徑方向突出。該第I端部44a是用於限制節氣門閥芯5的開啟開度位置和全閉位置的閉止位置限制部。另外，第2端部44b是用於限制節氣門閥芯5的全開位置的全開限制部。
如圖6所示，在從表面側觀察節氣門齒輪31的情況下，開啟彈簧44的第I端部44a配置成沿逆時針方向與齒輪部31b的一端分開規定角度。另一方面，如圖6所示，開啟彈簧44的第2端部44b配置成沿逆時針方向與齒輪部31b的一端分開規定角度。
如圖6所示，在齒輪箱13中設有突起狀的開啟止擋部13c。在節氣門閥芯5向關閉方向轉動時，設於節氣門齒輪31的開啟彈簧44的第I端部44a能與該開啟止擋部13c抵接。並且，如圖6所示，通過開啟彈簧44的第I端部44a卡定於開啟止擋部13c，將節氣門閥芯5保持成接近全閉狀態的開啟開度。另外，如圖6所示，在齒輪箱13內設有突起狀的全開止擋部13d。在節氣門閥芯5向打開方向轉動時，設於節氣門齒輪31的開啟彈簧44的第2端部44b能與該全開止擋部13d抵接。於是，通過開啟彈簧44的第2端部44b與全開止擋部13d抵接，將節氣門閥芯5的最大開度、即全開位置限定在規定位置。
圖9和圖10中用模型圖表示節氣門齒輪31、節氣門閥體2、復位彈簧43及開啟彈簧44之間的關係。圖9與將節氣門閥芯5保持成開啟開度的狀態相對應。在該狀態下，開啟彈簧44的第I端部44a卡定於節氣門齒輪31的關閉側卡定部31f，並且與齒輪箱13的開啟止擋部13c抵接，開啟彈簧44的第2端部44b卡定於節氣門齒輪31的打開側卡定部31g。由此，利用開啟彈簧44對節氣門齒輪31向打開節氣門閥芯5的方向施力。另外，利用設在節氣門閥體2與結節氣門齒輪31之間的復位彈簧43對節氣門齒輪31向關閉節氣門閥芯5的方向施力。並且，利用開啟彈簧44的施力和復位彈簧43的施力的平衡，將節氣門閥芯5保持成自全閉狀態稍微打開的開啟開度。在本實施方式中，上述開啟開度狀態和全閉狀態相當於本發明的閉止狀態。
自圖9所示的狀態使電動機8工作而藉助齒輪機構9使節氣門軸4旋轉，使節氣門閥芯5向關閉方向轉動，從而節氣門齒輪31轉動至圖9所示的節氣門齒輪31的全閉卡定部31h與開啟彈簧44的第I端部44a抵接，在該狀態下將節氣門閥芯5限制在全閉位置。
另一方面，圖10與將節氣門閥芯5保持成全開的狀態相對應。即，對應於使電動機8工作而藉助齒輪機構9使節氣門軸4旋轉，使節氣門閥芯5轉動至全開的狀態。在該狀態下，開啟彈簧44的第I端部44a卡定於節氣門齒輪31的關閉側卡定部31f，開啟彈簧44的第2端部44b卡定於節氣門齒輪31的打開側卡定部31g，並且第2端部44b與全開止擋部13d抵接。由此，利用電動機8的驅動力使節氣門齒輪31克服復位彈簧43的施力進行旋轉，對節氣門齒輪31施加轉矩，將節氣門閥芯5保持成全開狀態。
如圖4和圖5所示，在節氣門齒輪31與齒輪箱13之間與節氣門齒輪31相鄰地設有用於檢測孔11的由節氣門閥芯5決定的開度(節氣門開度)的節氣門傳感器10。節氣門傳感器10由設於齒輪罩3的MRE (Magnet Resistive Element:磁阻元件)元件45和設於節氣門齒輪31的圓筒部31c的一對永久磁鐵41構成。MRE元件45以動配合的方式配置在節氣門齒輪31的圓筒部31c的表面側凹部內。MRE元件45構成為檢測在一對永久磁鐵41之間產生的磁場的方向的元件。作為MRE元件45，例如能夠使用以能檢測磁場的方向的方式配置的磁阻元件及霍爾元件等磁檢測元件、或者在具有磁檢測元件的檢測部上一體地具有運算部並輸出與磁場的方向相應的信號的元件等。MRE元件45檢測在一對永久磁鐵41之間產生的磁場的方向而得出節氣門齒輪31的旋轉角、即節氣門閥芯5的節氣門開度，並輸出該檢測信號。
在上述結構中，電動機8的通過通電而產生的驅動力經由齒輪機構9、即驅動齒輪32、副軸齒輪33和節氣門齒輪31傳遞到節氣門軸4。由此，節氣門閥芯5轉動而開閉孔11。此時，在開啟開度以上的開度區域內，節氣門齒輪31克服復位彈簧43的施力進行旋轉。另夕卜，在開啟開度以下的開度區域內，節氣門齒輪31克服開啟彈簧44的施力進行旋轉，開啟彈簧44的第I端部44a與節氣門齒輪31的全閉卡定部31h抵接，從而利用全閉限制位置限制節氣門齒輪31向關閉側旋轉。另一方面，在未對電動機8通電時，利用復位彈簧43的施力與開啟彈簧44的施力的平衡，將節氣門齒輪31保持成規定的開啟開度。
接下來，說明節氣門管12、節氣門軸4、節氣門閥芯5及兩個軸承21A、2IB的關係。圖11中用剖視圖概略地表示節氣門管12、節氣門軸4、節氣門閥芯5及兩個軸承21A、2IB的關係。圖12中用剖視圖概略地表示在圖11的狀態下在寒冷時節節氣門閥芯5與孔11的內壁凍結的狀態。
如圖4所示，在節氣門閥體2中，由滑動軸承構成的兩個軸承21A、21B與節氣門軸4的第I端部4a和第2端部4b附近相對應地設置。如圖11所示，節氣門管12的孔11在其軸線方向上包括相對於空氣的氣流而定的上遊側端Ila和下遊側端lib。該孔11的上遊側端Ila與節氣門管12的上遊側端12a相對應，孔11的下遊側端Ilb與節氣門管12的下遊側端12b相對應。以節氣門軸4與孔11的下遊側端Ilb及節氣門管12的下遊側端12b相鄰的方式將兩個軸承21A、21B配置於節氣門閥體2。這裡，之所以將節氣門軸4配置成與節氣門管12的下遊側端12b相鄰，是因為兩個軸承21A、21B由利用較薄的板材構成的滑動軸承構成。
並且，如圖11所示，當節氣門閥芯5成為將孔11幾乎完全關閉的閉止狀態(圖11表示節氣門閥芯5的開啟開度狀態)時，節氣門閥芯5配置成與孔11的徑向成規定的閉止角度(開啟開度)Θ1，並且節氣門閥芯5的一端部5a配置成與孔11的下遊側端Ilb (節氣門管12的下遊側端12b)相鄰。另外，當節氣門閥芯5開始打開孔11時，如圖11中雙點劃線所示，節氣門閥芯5的一端部5a立即自孔11露出。在圖11所示的閉止狀態下，若在寒冷時節節氣門閥芯5的一端部5a與孔11的內壁發生凍結，則如圖12所示，在該節氣門閥芯5的一端部5a與孔11的內壁之間產生冰Jl。
圖13中用剖視圖概略地表示使樹脂制的進氣歧管的歧管51與本實施方式的節氣門管12相連接的狀態。如圖13所示，在本實施方式中，構成發動機的進氣歧管的歧管51的一端51a連接於與孔11的下遊側端Ilb相對應的節氣門管12的下遊側端12b。這裡，歧管51中的進氣通路52的內徑Dl比節氣門管12的孔11的內徑D2大。
採用以上所說明的本實施方式的節氣門裝置1，節氣門軸4的第I端部4a藉助第I軸承21A能旋轉地支承於節氣門閥體2的第I轂部16A，節氣門軸4的第2端部4b藉助第2軸承21B能旋轉地支承於節氣門閥體2的第2轂部16B。並且，上述一對軸承21A、21B由利用板材形成的滑動軸承構成。因而，兩個軸承21A、21B的外徑比以往例的由球軸承構成的軸承83的外徑小。並且，以節氣門軸4與孔11的下遊側端Ilb相鄰的方式將由滑動軸承構成的兩個軸承21A、21B配置於節氣門閥體2。因而，如圖11和圖12所示，與由球軸承83構成的軸承相比，從節氣門軸4的中心到孔11的下遊側端Ilb的長度Rl的尺寸變小。因此，能夠縮短孔11的軸線方向的長度，能夠使節氣門管12小型化，進而能夠使節氣門閥體2小型化。
另一方面，在本實施方式中，如圖11和圖12所示，當節氣門閥芯5成為閉止狀態時，節氣門閥芯5配置成規定的閉止角度，節氣門閥芯5的一端部5a與孔11的下遊側端Ilb相鄰地配置。該節氣門閥芯5配置成:當節氣門閥芯5轉動而開始打開孔11時，節氣門閥芯5的一端部5a立即自孔11露出。因而，如圖12所示，與以往例相比，當節氣門閥芯5的一端部5a與孔11的內壁發生了凍結時，節氣門閥芯5及孔11與冰Jl的接觸面積SI變小。因此，僅通過以微小的轉矩使節氣門閥芯5轉動就能破壞冰J1，能夠提高節氣門閥芯5與孔11的內壁之間的凍結的解除性。另外，為了解除凍結，不必像以往例那樣設置電路和由發熱材料構成的圓筒芯。
在本實施方式中，節氣門傳感器10包括設於節氣門齒輪31的一對永久磁鐵41和用於對在一對永久磁鐵41之間產生的磁場的方向進行檢測的MRE元件45。並且，MRE元件45通過檢測一對永久磁鐵41的磁場的方向來檢測孔11的由節氣門閥芯5決定的開度(節氣門開度)。因而，例如即使隨著節氣門軸4的錯位而產生的永久磁鐵41的錯位、溫度變化等導致永久磁鐵41的磁場的強度變化，也不會影響永久磁鐵41的磁場的方向。也就是說，即使永久磁鐵41的磁場強度發生變化，也能根據磁場的方向，利用MR E元件45檢測節氣門開度，不會受到磁場強度變化的影響。這適合於使用由比較簡易的滑動軸承構成的兩個軸承21A、21B以節氣門軸4能旋轉的方式支承節氣門軸4的本實施方式的節氣門裝置I。因此，使用了由滑動軸承構成的兩個軸承21A、21B的節氣門裝置I能夠不降低節氣門開度的檢測精度地確保節氣門開度的檢測精度。
在本實施方式中，電動機殼14配置成與節氣門管12隔開間隙。另外，電動機殼14與節氣門軸4平行，作為電動機殼14的外周面的一部分的後側部14a配置在比節氣門管12的孔11的下遊側端Ilb更靠下遊側的位置。因而，電動機殼14其本身的表面積增加。因此，能夠提高電動機8利用電動機殼14發揮的散熱性。在本實施方式中，如圖13所示，歧管51的一端51a與節氣門管12的下遊側端12b相連接，歧管51中的進氣通路52的內徑Dl比節氣門管12的孔11的內徑D2大。因而，孔11中的水分易於流向歧管51的進氣通路52。在這層意思上，能夠減少節氣門閥芯5與孔11的內壁之間的凍結。另外，當節氣門閥芯5開始打開孔11時，節氣門閥芯5的一端部5a立即自孔11向內徑較大的歧管51的進氣通路52露出。因而，在節氣門閥芯5開始打開孔11時，孔11的進氣流量非線性地增加。圖14涉及本實施方式，用曲線圖表示進氣流量相對於節氣門開度的特性。如圖14所示，得知該進氣流量特性為在節氣門閥芯5開始打開孔11時進氣流量暫時增大、之後進氣流量與節氣門開度相應地呈線性增加。因此，能夠容易且任意地改變節氣門裝置I的進氣流量特性。另外，能夠抑制在節氣門閥芯5開始打開孔11時由進氣產生的異常聲響。第2實施方式接下來，參照附圖詳細說明將本發明的節氣門裝置具體化的第2實施方式。另外，在以下的說明中，對於與第I實施方式相同的構成要素，標註相同的附圖標記而省略說明，以與第I實施方式的不同點為中心進行說明。本實施方式的結構與第I實施方式的結構的不同點在於與節氣門管12相連接的歧管51的形狀。圖15用剖視圖概略地表示使歧管51與節氣門管12相連接的狀態。SP，在本實施方式中，如圖15所示，歧管51中的進氣通路52形成為自歧管51的一端51a向下遊側逐漸縮徑。因而，由於歧管51的進氣通路52自其一端51a向下遊側逐漸縮徑，所以當節氣門閥芯5開始打開孔11時，孔11的進氣流量非線性地增大。另外，在節氣門閥芯5開始打開孔11後，孔11的進氣流量與節氣門開度相應地緩慢地增大。圖16涉及本實施方式，用曲線圖表示進氣流量相對於節氣門開度的特性。如圖16所示，得知該進氣流量特性為在節氣門閥芯5開始打開孔11時進氣流量暫時增大、之後進氣流量與節氣門開度相應地緩慢地增大。因此，能夠容易且任意地改變節氣門裝置I的進氣流量特性。另外，能夠抑制在節氣門閥芯5開始打開孔11時由進氣產生的異常聲響。另外，本發明並不限定於上述各實施方式，在不脫離發明主旨的範圍內，也能夠適當地改變結構的一部分而實施本發明。例如，在上述各實施方式中，利用板簧構成了開啟彈簧44，但也能夠與復位彈簧同樣地利用扭轉螺旋彈簧構成該開啟彈簧44。本發明能夠利用於汽車等的發動機。詳細而言，能夠為了在發動機的進氣通路中調節進氣量而利用本發明。附圖標記說明1、節氣門裝置；2、節氣門閥體；4、節氣門軸；4a、第I端部；4b、第2端部；5、節氣門閥芯；5a、一端部；8、電動機；9、齒輪機構；10、節氣門傳感器；11、孔；lla、上遊側端；llb、下遊側端；12、節氣門管；12a、上遊側端；12b、下遊側端；14、電動機殼；14a、後側部；16A、第I轂部；16B、第2轂部；21A、第I軸承；21B、第2軸承；31、節氣門齒輪；32、驅動齒輪；33、副軸齒輪；41、永久磁鐵；45、MRE元件；51、歧管；51a、一端；52、進氣通路；L1、中心軸線(電動機殼的)；D1、內徑(進氣通路的)；D2、內徑(孔的)。
權利要求
1.一種節氣門裝置，該節氣門裝置包括: 節氣門閥體，其具有孔； 節氣門軸，其配置成橫穿上述孔，並藉助軸承能旋轉地支承於上述節氣門閥體； 節氣門閥芯，其在上述孔中設於上述節氣門軸，藉助上述節氣門軸的旋轉來開閉上述孔； 齒輪機構，其包括設於上述節氣門軸的節氣門齒輪； 電動機，其與上述齒輪機構連結並驅動上述齒輪機構， 該節氣門裝置利用上述電動機藉助上述齒輪機構使上述節氣門軸旋轉，從而改變上述孔的由上述節氣門閥芯決定的開度，調節在上述孔中流動的空氣量， 該節氣門裝置的特徵在於， 上述節氣門軸包含第I端部和第2端部，上述軸承與上述第I端部和上述第2端部相對應地設在上述第I端部和上述第2端部的附近， 上述軸承由利用板材形成的滑動軸承構成， 上述孔沿其軸線方向具有相對於空氣的氣流而定的上遊側端和下遊側端，以上述節氣門軸與上述孔的下遊側端相鄰的方式將上述軸承配置於上述節氣門閥體， 在上述節氣門閥芯成為將上述孔幾乎完全關閉的閉止狀態時，上述節氣門閥芯配置成與上述孔的徑向成規定的閉止角度，並且上述節氣門閥芯的一端部與上述孔的下遊側端相鄰地配置， 在上述節氣門閥芯開始打開上述孔時，上述節氣門閥芯的上述一端部自上述孔露出。
2.根據權利要求1所述的節氣門裝置，其特徵在於， 該節氣門裝置還具有用於檢測上述孔的由上述節氣門閥芯決定的開度的節氣門傳感器， 上述節氣門齒輪固定於上述節氣門軸的上述第2端部，上述節氣門傳感器與上述節氣門齒輪相鄰地設置， 上述節氣門傳感器包括:一對永久磁鐵，其設於上述節氣門齒輪；MR E元件，其用於檢測在上述一對永久磁鐵之間產生的磁場的方向。
3.根據權利要求1或2所述的節氣門裝置，其特徵在於， 上述節氣門閥體包括:節氣門管，其具有上述孔；電動機殼，其用於收容上述電動機，上述電動機殼配置成與上述節氣門管隔開間隙，並且上述電動機殼的外周面的一部分配置在比上述孔的下遊側端更靠下遊側的位置。
4.根據權利要求1或2所述的節氣門裝置，其特徵在於， 上述節氣門閥體具有節氣門管，該節氣門管具有上述孔， 在上述節氣門管的與上述孔的上述下遊側端相對應的下遊側端連接有構成發動機的進氣歧管的歧管的一端，上述歧管中的進氣通路的內徑比上述孔的內徑大。
5.根據權利要求4所述的節氣門裝置，其特徵在於， 上述歧管中的進氣通路自上述歧管的一端向下遊側逐漸縮徑。
全文摘要
本發明提供一種節氣門裝置，其能提高節氣門閥芯與孔內壁之間的凍結的解除性。節氣門裝置通過利用電動機等使節氣門軸(4)旋轉，改變孔(11)的由節氣門閥芯(5)決定的開度，調節孔的進氣流量。節氣門軸由與其兩端部相對應地設置的一對滑動軸承(21A、21B)支承為能旋轉。以節氣門軸與孔的下遊側端(11b)相鄰的方式將兩個軸承配置於節氣門閥體(2)或節氣門管(12)。在節氣門閥芯成為將孔幾乎完全關閉的閉止狀態時，節氣門閥芯配置成與孔的徑向成規定的閉止角度(θ1)，節氣門閥芯的一端部(5a)與孔的下遊側端相鄰地配置。當節氣門閥芯開始打開孔時，節氣門閥芯的一端部(5a)立即自孔露出。
文檔編號F02D9/10GK103104352SQ20121044821
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月9日 優先權日2011年11月15日
發明者大原卓也, 石原昇, 國分壽英 申請人:愛三工業株式會社