专利名称：具有至少两个分开制造的和为了共同运动而相互装配在一起的节气门的节气门装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种节气门装置，特别是节流装置，优选应用在汽车上，其中节气门装置包括围住气道部段的壳体，还包括至少两个可以共同相对于壳体移动地收纳在该壳体上的节气门，从而使得气道部段的有效通流断面可以通过节气门相对于壳体的相对移动发生变化。
背景技术：
可以具有数个节气门并且通常每个节气门均可以具有一个气道部段的上述节气门装置优选地适合应用在汽车上，以便在汽车上通过至少两个节气门相对于壳体的相对移动根据流量来改变所有种类的气流，诸如，用于内燃机的新鲜气体供应。此外，已知可以通过压铸技术成本低廉地制造这样的节气门装置的部件，诸如，一方面是节气门而另一方面是壳体。制造数个为了共同运动而相互连接的节气门的压铸技术的缺点在于一定的变形，该变形会在具有数个，无论如何至少两个节气门的节气门结构从压铸模具中脱模后出现。特别是当节气门结构应该被可围绕节气门轴线旋转地收纳在节气门装置的壳体内时，节气门通常沿轴向方向一个接一个地布置，通过这种方式节气门结构可以沿轴向方向具有很大的长度。由于从压铸模具脱模后通过热变形和可能出现的挠曲所产生的形变通常随着尺寸的增加而向空间方向增大，所以在具有至少两个或者更多节气门的笔直的节气门结构在脱模后，将产生上述尤其不期望程度的几何变化。
发明内容
由于部件的这种在脱模后出现的几何变化(形变)，在实现节气门结构相对于支承它的壳体的相对运动时会引发问题，所以本发明的目的在于，如此地改进开头提及的节气门装置，使得即使采用压铸技术也能够制造具有至少两个形状精度提高的节气门的节气门装置，使得即使是在具有至少两个节气门的压铸的节气门结构下，节气门装置的常规运行(特别是与节气门结构和壳体之间的相对运动相关)也会比迄今为止更加顺利。根据本发明，通过开头提及类型的节气门装置来实现这个目的，在该节气门装置中，相邻的节气门被分开制造并且为了共同地运动而通过形状配合的几何形状使节气门可相互连接或者将其相互连接。这意味着在完成品的节气门装置上为了相对壳体的共同相对运动而相互连接的节气门被单独地，即，相互分开地加工制造并且在其加工制造之后才被相互连接在一起。因此多数节气门的单体件在半成品的状态下依然可以是非连接的，但是为了共同地运动可以通过形状配合的几何形状而使得节气门可相互连接或者将其相互连接。在此，壳体同样可以由数个壳体部件构成，例如，由每个节气门的壳体部件构成。然而同样也可以考虑将数个或者甚至所有的气道部段基本上合并到一个共同的壳体部件内，并且为了能够将节气门可相对运动地安装在壳体部件上而仅为这个壳体部件补充其他的装配件。当至少两个节气门在完成品的节气门装置上围绕着节气门轴线相对于壳体可旋转地设置在这个壳体上时(作为可选也可以考虑可直线运动的节气门)，有益的是节气门具有节气门体和至少一个为了共同运动与该节气门体相连接的节气门轴部段的话。此外，节气门体优选为节气门的被用于根据相对布局的变化而引起通流断面的上述变化的那个部段，并且该部段是为此而构造的。然后，出于尺寸稳定性和形状稳定性的原因以及为了避免不期望的装配费用而优选地与节气门体构造成一体的节气门轴部段被构造成了将具有节气门体的节气门可旋转地收纳在壳体上。通过如下方式可以获得节气门相对于壳体的相对旋转的特别稳定的支承，即，节气门具有两个相对于节气门轴线基本上共轴的节气门轴部段，其中，节气门体被轴向地设置在节气门轴部段之间。此外，通过将节气门体布置在节气门轴部段之间可以避免或者至少明显地降低由根据运行情况可能出现的负荷所导致的节气门弯曲，该节气门弯曲能够另外消极地影响节气门相对于壳体的相对可旋转性。在很多情况下节气门装置或者用于制造该节气门装置而加工好的半成品可以具有两个以上的节气门，例如，如果数个同样的气道通向多缸内燃机的每个汽缸并且每个气道内的气流量应该可以变化的话。构造简单的并且使后续的装配作业显著简化的解决方法可以是使得两个与节气门相连接的节气门轴部段中的一个节气门轴部段(尤其是在该节气门轴部段的自由轴端上)具有连接几何形状(Kopplungsgeometrie),并且使得其他节气门轴部段分别具有反向连接几何形状(Kopplungsgegengeometrie)，其中，为了围绕节气门轴线共同地旋转运动，连接几何形状与反向连接几何形状可以形状配合地连接。因此每个节气门优选在一端具有连接几何形状，而在另一端具有反向连接几何形状，这样只需制造一种节气门以及该节气门通常可以通过连接几何形状和反向连接几何形状轴向彼此串接起来，以便达到各个节气门结构的所期望的节气门数量。从制造工艺上有益的角度来看，连接几何形状或/和反向连接几何形状与设置有它的节气门(优选地是设置有它的节气门轴部段)构造成一体的。共同运动的前提条件是一个节气门到与其分别轴向相邻的节气门的安全且可靠的扭矩传递，可以简单的方法通过以下方式实现该扭矩传递，即，使得连接几何形状与反向连接几何形状中的一个几何形状具有一个凹口，并且其他几何形状分别具有可扭矩传递地插入到该凹口中的凸起，优选地是具有与凹口轮廓的至少一个部段互补的凸起。通过相应地选择凹口和凸起的轴向长度，可以使得连接几何形状和反向连接几何形状的传递扭矩的连接部位所产生的单位面积负荷很低。例如，当观看垂直于节气门轴线的横截面时，为了传递扭矩凸起(同样还有凹口)可以具有由多边形限定的横截面形状。一般情况下凸起可以被构造成棱形的，其中，凸起和凹口为了方便装配可以具有引导斜面。这就是说，凸起随着至节气门体的轴向距离的增加而变细，而凹口却随着接近节气门体而变细。凹口与凸起的优选的互补构成形式并不应该意味着在凹口与凸起的连接状态中，连接结构中不再存在空隙，这是因为通常凹口必须始终被构造得在轴向上稍微长于凸起。因此更确切地说，凹口的主要部分在连接后由凸起的材料进行填充。为了在节气门装置中操纵节气门结构，有益的是节气门装置具有一个操纵部件，利用该操纵部件通过操纵设备，例如，可以将通过执行器使节气门与壳体相对旋转的操纵扭矩导入到节气门装置，从而能够在唯一的操纵位置处操纵节气门装置的节气门结构。操纵部件能够与节气门装置的至少一个节气门相连接或者与这个节气门是可相连接的。对于简化装配作业来说，以及还对于基本上“通用的”节气门的可应用性来说这不仅有益于与另外的节气门的连接，而且如果操纵部件具有连接几何形状和反向连接几何形状中的一个几何形状的话，还有益于与所述操纵部件的连接。通过前面提及的形状配合的几何形状，多数被单独制造的节气门的可连接性不排除如下情况这些节气门辅助地通过材料连接，例如通过变形少的激光焊接，或者通过粘接或者任何其他形式在操作中相互不可拆分地连接，以便能够保障节气门装置在流过气道部段的气流量变化尽可能精确的情况下运行。上面提到的节气门轴线可以被如此地布置使得该节气门轴线基本上穿过节气门体，就是说如同已知的蝶形节气门。同样也可以考虑使节气门轴线与节气门体保持距离地设置，其中，节气门体被有益地构造成弯曲的，这样节气门体在气道部段的通流断面最大的通过位置中可以贴靠在壳体的壁上或者以微小的距离紧贴在该壁上。在之前提及的蝶形节气门的情况中，出于加工尽可能简单的原因该蝶形节气门有益地为平坦的，就是说沿平面延伸。当节气门在完成品的节气门装置上可以围绕节气门轴线相对壳体旋转地设置在所述壳体上时，为了使节气门与壳体尽可能精确地，即，不变形地或/和尺寸稳定地相对运动，有益的是使得节气门装置的节气门结构的至少一个节气门，优选的是所有的节气门都包括节气门轴部件。节气门轴部件例如可以是金属部件或者是由其他的材料构成的部件，该其他材料比节气门的硬化的铸造材料形状更稳定。然后便可以将节气门浇铸，特别是喷铸在节气门轴部件上，或者将节气门轴部件与节气门包封，特别是挤压包封。在之前提到的浇铸的情况中，节气门轴部件并未完全被用于构成节气门的铸造材料包裹，而在包封的情况中节气门轴部件却完全被用于构成节气门的铸造材料包裹。在此，该包封是优选的原因在于，被包封的节气门轴部件首先通过节气门的铸造材料受到广泛的防护，并且此外在被节气门轴部件增强的节气门的外表面上不产生不期望的材料配对(Materialpaarung),该材料配对在节气门与壳体的相对运动中可能导致不期望的磨损。为了进行限定而特强调如下将两个或者更多的节气门共同喷铸或者挤压包封在共同的节气门轴部件上并非本申请的意义上的形状配合的几何形状连接。更确切地说，本发明的节气门装置的节气门在节气门结构开始装配时是单独存在的。为了共同运动，优选地通过轴向插塞连接使相相邻的节气门相连接或者使其是可相连接的。为了相邻的节气门的更好的可焊接性，优选地使形状配合的几何形状和节气门轴部段与其相连接的区域具有由统一材料构成的表面。尤其是整个节气门由这种材料制成。
下文将参照附图对本发明进行进一步阐述。其中图1是按照本发明的节气门装置的实施方式的透视图，局部为剖面图；图2是图1所示实施方式的节气门装置的节气门、轴瓦和操纵部件的透视图；以及图3是图2所示的节气门装置在轴向上最接近操纵部件的两个节气门的分解图。
具体实施例方式在图1至3中示出的是本发明的实施方式并且被共同标记为110。此处示出的节气门装置110具有四个基本上平行的气道部段126、128、130和133，这些气道部段可以被构造在一个共同的壳体120内。作为此外的选择，壳体120可以如下方式划分一个或者数个气道部段组被构造在一个壳体部件内。此外，同样也可以考虑为每个气道部段均设置一个分开的壳体。如还将在下文中说明的那样，为了便于此处所示的节气门装置110的实施例的装配，壳体120可以被构造成多段式的。节气门132、134、136和137可以构造有按照配属的气道部段的形状被弯曲的节气门体132a、134a、136a和137a，这些节气门体此外被布置为尤其是与节气门轴线K保持间距，整体节气门结构139可以围绕所述节气门轴线相对壳体120旋转。此外在图1所示的通过位置中，节气门体132a、134a、136a和137a优选在构成微小间隙141的情况下紧密地贴靠在壳体120上。节气门体然后可以在图1所示的通过位置中紧密贴靠在壳体120的各个壁段上，在该通过位置中壳体120中的各个气道部段基本上具有最大通流断面。这样在节气门结构139的通过位置中，优选地没有节气门部分伸入到配置于该节气门部分的气道部段中。下文将参照图1中最左边的节气门137对在此探讨的本发明的节气门装置110的第二实施方式加以阐述。如果所阐述的节气门137以外的其他节气门与这个节气门具有不同之处的话，可以在该阐述的范围内特地指出该不同之处。节气门137包括已经提到的节气门体137a，节气门轴部段137b从该节气门体的两个与节气门轴线K相关的轴向侧伸出。节气门轴部段137b优选地通过连接部段137c与节气门体137a成为一体。节气门轴部段137b的两个远离节气门体137a的纵向端部可以具有形状配合的几何形状，该形状配合的几何形状被用于传递扭矩地连接各个相邻的节气门(此处例如，节气门136)或/和操纵部件162。在图1所示的实例中，两个形状配合的几何形状可以被构造成凸起164。另外，节气门137与134可以被构造成基本上相同的，并且节气门136与132可以被构造成基本上相同的，其中，相邻的节气门137与136的不同之处(参见图3)可以在于节气门136具有连接凹口 166代替凸起164。在所示的实例中，节气门136在节气门轴部段136b的两个远离节气门体136a的纵向端部上具有凹口 166，为了使节气门传递扭矩地相互连接，相邻的节气门的凸起164可以沿轴向方向插入该凹口内。在图1至3中所示的情况鉴于必要的装配可以出现如下变动每个节气门在节气门轴部段的一个纵向端部处具有一个凸起164并且在每个另外的纵向端部处具有相应的凹口 166。那么如果就节气门体的位置而言相同的节气门轴部段始终具有凸起并且各个另外的节气门轴部段具有凹口的话，只加工一种节气门就足够了。由此，基本上相同的节气门可以插接组成节气门结构139。在相邻的节气门或/和操纵部件162插接之后，为了传动扭矩而被插接在一起的部件可以附加地通过粘接、焊接或者任意其他的适合的方法在常规使用中不会脱开地连接
在一起。在此优选推荐使用激光焊接方法，该激光焊接方法将出现的热变形降低到最小并且由此结合气门结构139相对于壳体120的平滑的相对可旋转性而保证了尽可能高的尺寸稳定性。同样可以考虑为所有的节气门构造有连接凹口 166并且将被分开构造的连接凸起形式164的连接键插入相邻节气门的连接凹口 166内，但由于装配费用高而不推荐此方案。虽然在这个方案中所有的节气门的几何形状也基本上相同，但是装配费用却由于需插入的连接键而高于预期。连接凸起164优选地被设计成棱形的，这样在其外表面侧与相应的连接凹口 166连接时，它们可以传递扭矩。在所示的实例中，连接凸起164被成形为长方六面体。然而同样可以考虑将连接凸起164设计成三角柱形、五角柱形或者不规则的柱形。下述方式同样满足要求，S卩，将凹口 166的内表面部分贴靠在连接凸起164的外表面部分上，并且在该贴靠处可以在两个这样连接的节气门之间围绕着节气门轴线K传递扭矩。然而为了努力达到装配好的节气门结构139的尽可能精确的几何尺寸，优选地使节气门凸起164与节气门凹口 166在装配的状态中基本上互相补充，也就是说被构造成彼此互补的，但是这并不应该意味着连接凹口 166在与连接凸起164相连接的状态中完全被连接凸起164填满。通常情况下出于制造技术的原因连接凹口 166已被构造成在轴向上长于连接凸起164。但有益的是连接凸起164与连接凹口 166具有至少一个轴向部段，在该轴向部段中连接凸起164的几乎整个圆周贴靠在连接凹口 166的圆周上。以这种方式和方法可以单独加工节气门并且可以以少量的费用装配成任意长度的节气门结构139。在图1和2中包括四个节气门和一个操纵部件162的节气门结构139可以在可选的实施方式中，如图3所示出的那样，仅仅具有两个节气门137和136以及一个操纵部件162或者可以仅仅具有三个、五个、六个或者多个节气门，但分别均具有或无操纵部件162。如同样在附图中所示出的那样，操纵部件也具有一个相应的形状配合的几何形状，此处为连接凹口 166。如在图2和3中所示出的那 样，每个节气门轴部段均可以被壳体补充部件121或者123所包裹。壳体补充部件121或者123可以基本上是相同的，而仅仅在其弯曲方向上有所不同。例如壳体补充部件121和123可以被设计成关于垂直于通道轴线K的平面镜像对称的。然后当每个节气门都具有为其配置的辅助部件121和123时，构成节气门结构139所需的节气门可以通过上述形状配合的几何形状传递扭矩地相互连接在一起，并且优选地不可拆分地固定。这同样地适用于操纵部件162，该操纵部件的端部可以与节气门结构139传递扭矩地相连接。然后如此构成的节气门结构139可以被置入图1所示的壳体主要构件125内，其中，各个壳体补充部件121和123对壳体主要部件125进行补充，从而形成了具有完整气道部段的壳体。在壳体补充部件121或者123和贯穿它们的节气门轴部段137b、136b、134b、132b之间为了改善节气门与壳体的相对移动性可以设置一个轴瓦152。在此情况下，可以在共同的铸造工序中在共同的模具中浇铸节气门(例如节气门137)和壳体补充部件121和123，例如，通过压铸。为此优选在铸造工序之前在模具内将一组轴瓦152放置在模具内的相应的位置上并且用铸造材料包封，特别是挤压包封，所述轴瓦在脱模后使壳体补充部件121和123与节气门轴部段137b等形状分离。因此补充部件贴靠在轴瓦152的外表面152a上，而节气门轴部段137b则贴靠在轴瓦152的内表面152b上(参见图3)。
权利要求
1.节气门装置(110)，特别是节流装置，优选地应用在汽车上，其中制造完成的节气门装置(110)包括包围着气道部段(126，128，130，133)的壳体(120)，还包括至少两个相对于壳体移动地收纳在所述壳体(120)上的节气门(132，134，136，137)，从而使得气道部段(126，128，130，133)的有效通流断面可以通过节气门(132，134，136，137)相对于壳体(120)的相对移动而发生变化，其特征在于，相邻的节气门(132，134，136，137)被分开制造并且为了共同地运动可以通过形状配合的几何形状(164，166)使得所述相邻的节气门是可相互连接的或是相互连接的。
2.根据权利要求1所述的节气门装置，其特征在于，至少一个节气门(132，134，136，137)具有至少一个节气门轴部段(132b，134b，136b，137b)，通过该节气门轴部段，节气门(132，134，136，137)可旋转地支承在壳体(120)上；节气门体(132a，134a，136a，137a)，为了改变通流断面将该节气门体收纳在气道部段(126，128，130，133)内，其中，至少一个节气门轴部段(132b，134b，136b，137b)被构造成与节气门体(132a，134a，136a，137a)成一体的。
3.根据权利要求1或2所述的节气门装置，其特征在于，节气门(132，134，136，137)具有关于节气门轴线(K)基本上同轴的节气门轴部段(132b，134b，136b，137b)，其中，节气门体(132a，134a，136a，137a)轴向地设置在节气门轴部段(132b，134b，136b，137b)之间。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的节气门装置，其特征在于，与节气门体(132a，134a，136a，137a)相连接的两个节气门轴部段(132b，134b，136b，137b)中的一个，优选地在同一个节气门轴部段的自由轴端上，具有连接几何形状(164或者166)，并且各个另外的节气门轴部段(132b，134b，136b，137b)具有反向连接几何形状(166或者164)，其中，为了围绕节气门轴线(K)的共同旋转运动可以形状配合地连接所述连接几何形状(164或者166)与所述反向连接几何形状(166或者164)。
5.根据权利要求4所述的节气门装置，其特征在于，连接几何形状(164或者166)和反向连接几何形状(166或者164)中的几何形状(166)具有凹口(166)，而各个另外的几何形状(164)则具有可传递扭矩地插入所述凹口(166)中的凸起(164)，尤其是与凹口四周的至少一个部段互补的凸起。
6.根据权利要求4或5中任意一项所述的节气门装置，其特征在于，节气门装置(110)具有操纵部件(162)，为了导入使节气门(132，134，136，137)与壳体(120)相对旋转的操纵力矩，该操纵部件可以与至少一个节气门(132，134，136，137)是可连接的或者是相连接的，其中，操纵部件(162)也具有连接几何形状(164或者166)和反向连接几何形状(166或者164)中的几何形状。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的节气门装置，其特征在于，除了已设置的形状 配合的几何形状(164，166)以外，多数单独制造的节气门(132，134，136，137)通过材料连接，特别是通过激光焊接、或者通过粘接或者其他任何形式在运行中相互不可拆分地彼此连接。
8.一种具有权利要求1至7中的至少一个权利要求的特征部分的一个或者数个特征的、用于节气门装置的节气门。
全文摘要
本发明涉及一种节气门装置(110)，特别是节流装置，优选应用在汽车上，其中，制造完成的节气门装置(110)包括包围着气道部段(126，128，130，133)的壳体(120)，还包括至少两个相对于壳体移动地收纳在所述壳体(120)上的节气门(132，134，136，137)，从而使得气道部段(126，128，130，133)的有效通流断面可以通过节气门(132，134，136，137)相对于壳体(120)的相对移动而发生变化，其中，相邻的节气门(132，134，136，137)被分开制造并且为了共同运动通过形状配合的几何形状(164，166)使得所述相邻的节气门是可相互连接的或是相互连接的。
文档编号F02D9/08GK103061896SQ20121028329
公开日2013年4月24日 申请日期2012年8月9日 优先权日2011年8月12日
发明者法布里齐奥·奇尼 申请人:劳士领汽车股份公司及两合公司