专利名称：内燃机节气门装置的成型方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机节气门装置的成型方法，其中的内燃机被安装在车辆上。具体来讲，本发明涉及一种对节气门装置执行注塑成型的方法，在该方法中，在同一模具中基本上同时地制出节气阀和节气门体。
背景技术：
在电控节气门装置中，例如为电动机的一驱动装置根据被驾驶员踩踏着的加速踏板的位置对一节气阀的开度进行控制。采用由树脂材料制成的节气门装置来提高燃油经济性、减轻重量、以及降低成本。图19表示了用树脂材料制成的节气门装置，其包括一节气门体101，其形成一进气歧管；节气阀102，其对流经节气门体101的空气量进行调节；节气阀轴103，其支撑着节气阀102；一动力单元，其在开启方向上对节气阀102施加偏置作用；以及一螺旋弹簧105，其在关闭方向上偏置着节气阀102。一发动机控制装置根据受驾驶员踩踏的加速踏板的位置对动力单元实施控制，以调整节气阀的开度。
动力单元包括一驱动电机106和一传动装置(减速齿轮机构)。减速齿轮机构包括一小齿轮110，其与驱动电机106的电机轴109相连接；一中间齿轮111，其与小齿轮110相啮合；以及一节气阀齿轮112，其与中间齿轮111相啮合。在节气门体101的外表面上设置了节气阀开度传感器。节气阀开度传感器包括一永磁体113，其被布置在节气门齿轮112的内表面上；以及一磁性探测器114，其可根据永磁体113所形成的磁场而产生一电动势。节气阀齿轮112与节气阀轴103的一端相连接。磁性探测器114是非接触型的检测器，其被按照一定方式设置在一传感器罩盖115的传感器保持部分中，以使得磁性探测器114面对着磁轭的内表面。
图20表示了一种节气门装置，该装置的节气阀由驱动电机驱动。在节气阀被关闭时，节气阀的气密性取决于管状节气门体101的内表面与节气阀102外周边之间的间隙。
通常情况下，节气门体101和节气阀102是由不同的制造过程分开制出的。随后，在后续的步骤中，按照所制得的节气门体10的内周面尺寸，将制得的节气阀102与所制出的节气门体101组装到一起。作为备选方案，也可在后续的步骤中、根据所制得的节气阀102的外周边尺寸将制得的节气门体101与所制出的节气阀102组装到一起。因而，会在节气门体101孔腔的内周面与节气阀102外周边之间形成预定的间隙。一节气阀轴103与节气阀102一体地转动。节气阀轴103的两端被设置在节气门体101中的筒形轴承104可转动地支撑着。
作为日本专利文件JP-5-141540A同族文件的美国专利文件US5304336介绍了一种可减小节气门体和节气阀制造步骤的成型方法。在该成型方法中，图21所示的节气门体101和节气阀102是由树脂材料在同一模具中一体地制出的。首先，用树脂材料一体地模制出基本为管状的节气门体101。随后，将节气门体101的内周面(孔腔内周面)作为用于模制节气阀102的成型模具的一部分，并模制出节气阀102。因而，在上述模制成型工艺中，节气阀102外周边的形状将与节气门体101孔腔内周面的形状相适配。
模制出的节气门体101在节气门体型腔中逐渐地冷却，以实现固化。随后，活动型模113向前滑动，以便于形成一个节气阀型腔，树脂材料填充到该阀腔内。节气阀102由树脂材料在节气门体101内模制而成。
但是，在模制节气阀102的上述方法中，节气门体101是用一种树脂材料模制而成的，与此同时，所制造的节气门体101在其径向和大体为圆周的方向上都受到型模的约束。因而，节气阀102是在其和节气门体101受到模具约束的条件下由一种树脂材料模制而成的。节气门体101和节气阀102被从模具中取出，并逐渐地冷却下来。在此冷却期间，不受约束的节气门体101和节气阀102会发生收缩。这样，节气门体101和节气阀102就会变形。因而，很难将节气门体101内周面与节气阀102外周边之间的间隙保持为预定的尺寸。
节气门装置在实际使用中会释放内部应力，由此而发生变形。如果节气门装置是用结晶类树脂制成的，且发生结晶定形，则由于结晶过程而使节气门装置变形。甚至在节气门装置被执行了退火处理和时效处理的情况下，节气门体101和节气阀102也会相互独立地发生变形。
为了解决上述问题，本发明人在2003年8月1日提交了第2003-285434号日本专利申请。在该申请中，节气阀和节气门体被按照一定方式在同一模具中制出，以使得节气阀处于预定的开启角度。一金属轴被嵌入模制在节气阀的树脂轴中，且在孔壁中嵌入模制一第一轴环和一第二轴环，用于支撑金属轴的两端。如果在执行模制成型过程中熔融的树脂渗入到了金属轴外表面与轴环的内表面之间，则金属轴就几乎无法在轴环中转动。也就是说，节气阀在节气门体101中几乎不能转动。
如果第一、第二轴环的中心轴线相互偏移，则节气阀就很难在节气门体中顺滑地转动。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种对节气门装置执行成型的方法，在该成型方法中，节气门体的内周面与节气阀外周边之间可保持预定的间隙，并能防止节气阀发生变形。本发明的另一个目的是提供一种节气门装置成型方法，在该成型方法中，可防止熔融的树脂流入到节气阀轴外表面与嵌入部件的内表面之间。
根据本发明，一种对内燃机节气门装置执行成型的方法按照如下的过程进行。
首先，将一对型模夹紧，以便于在其中形成一节气门体腔和一节气阀腔，节气门体腔用于对节气门体执行成型，节气阀腔用于模制一节气阀。然后，执行将熔融材料注入到体腔和阀腔中的操作。随后，使其中一个型模与另一型模分离，以将固化的模制件顶出。一随节气阀转动的转动轴被嵌入模制在节气阀中。在节气门体中嵌入模制一嵌入部件，其可转动地支撑着转动轴的一个端部。在型模中设置一转动轴保持部分，用于对转动轴进行支撑。在节气阀的轴向端与嵌入部件之间，转动轴保持部分连续地接触着转动轴的外环绕表面。
从下文参照附图所作的详细描述，本发明其它的目的、特征和优点也将变得易于领会，在附图中，同种部件由相同的附图标号指代，其中图1中的轴测图表示了根据本发明第一实施方式的树脂成型件；图2中的轴测图表示了根据第一实施方式的节气门装置；图3中的正视图表示了根据第一实施方式的齿轮箱的内部构造；图4中的剖视图表示了根据第一实施方式的双管腔壁；图5A中的轴测图部分地表示了根据第一实施方式的节气阀；
图5B中的轴测图表示了根据第一实施方式的第一、第二轴环；图6中的剖视图表示了根据第一实施方式的成型模具；图7A和图7B中的剖视图表示了根据第一实施方式的第一、第二转动轴保持部分；图8是根据第一实施方式的第一、第二转动轴保持部分的轴测图；图9中的轴测图表示了根据一第二实施方式的第一、第二转动轴保持部分；图10中的轴测图表示了根据第二实施方式的第一、第二转动轴保持部分，但该视图表示的是转动轴保持部分的另外一侧；图11中的剖视图表示了根据第三实施方式的、处于打开状态的成型模具；图12中的剖视图表示了根据第三实施方式的、处于闭合状态的成型模具；图13A和图13B是根据第四实施方式的节气阀的剖视图，用于说明节气阀的位置；图14A、14B、14C中的轴测图表示了根据第五实施方式的节气阀轴一端的形状；图15中的轴测图表示了根据第五实施方式的、设置在节气门体中的减速齿轮机构；图16中的轴测图表示了根据第五实施方式的传感器罩盖，其被装配到节气门体上；图17中的剖视图表示了根据第五实施方式的、处于打开状态的成型模具；图18中的剖视图表示了根据第五实施方式的、处于闭合状态的成型模具；
图19中的剖视图表示了一种普通的节气门装置；图20中的轴测图表示了常规的节气门体，其中容纳着一节气阀；以及图21是普通节气门体的轴测图，用于说明常见的成型方法。
具体实施例方式
下面将参照附图对本发明的一实施方式进行描述。
(第一实施方式)下面将参照图1到图8对本发明的第一实施方式进行描述。图1表示了一个成型制品，图2表示了一种节气门装置。图3表示了驱动节气阀的动力单元，图5A表示了节气阀的一个端部，图5B则表示了第一、第二轴环。
节气门装置具有一驱动电机1、一节气门体2、一节气阀3、一螺旋弹簧4、以及一电控单元，其中的电控单元在下文中被称为ECU。驱动电机1起到动力源的作用。节气门体2构成了与内燃机各个气缸相通的进气道的一部分。节气阀3对经节气门体2流入到发动机中的进气量执行控制。螺旋弹簧4在关闭方向上对节气阀3施加促动作用。ECU根据由驾驶员踩踏着的加速踏板的工作转角(加速器动作量)对节气阀3的开度执行电控。
ECU与一加速器位置传感器(图中未示出)保持电路连接，该传感器能将加速器动作量转变为加速器位置信号。加速器位置信号代表了加速器的动作量。该电控节气门装置具有一节气门位置传感器，其可将节气阀3的开度转变为电子信号(节气门位置信号)，以便于向ECU输入节气门位置信号。节气门位置信号代表了节气阀3的开度。ECU针对驱动电机1执行PID(比例-积分-微分)反馈控制，以消除从节气门位置传感器输送来的节气门位置信号与从加速器位置传感器输送来的加速器位置信号之间的偏差。
节气门位置传感器是由永磁体6、磁轭(图中未示出)、霍尔效应元件(图中未示出)、接线端(图中未示出)、定子(图中未示出)等部件构成的。永磁体6是一些相互独立的矩形磁体，用于产生磁场。磁轭是由一些基本为拱形的独立件构成的，且被永磁体6磁化。霍尔元件与一传感器罩盖7制为一体，以面对着分开的永磁体6。定子是由铁磁性材料制成的，其用于将磁通集中到霍尔元件中。利用粘接胶物质将这些分开的永磁体6和分开的磁轭固定到节气阀齿轮8的内周面上，其中的节气阀齿轮构成了减速齿轮机构。
传感器罩盖7是由热塑性塑料等树脂材料制成的，并被制成预定的形状，以便于在节气门位置传感器的接线端与驱动电机1的供电端之实现绝缘。传感器罩盖7具有一接合部分，其用于与制在节气门体2齿轮箱部分22开口侧上的一个对应部分相接合。利用铆钉、螺钉(图中未示出)等构件将传感器罩盖7的接合部分与齿轮箱部分22的接合部分连接起来，或者利用热挤合方法将二者相互连接起来。传感器罩盖7上一体地模制有一筒形的插座7a，用于与一电连接器(图中未示出)进行连接。
一驱动单元在开启/闭合方向上转动节气阀3，该驱动单元包括驱动电机1和一减速齿轮机构，减速齿轮机构将驱动电机1的驱动力经金属轴5传递给节气阀3。驱动电机1与设置在传感器罩盖7中的接线端相连接。驱动电机1被螺钉9固定到节气门体2上。
减速齿轮机构以预定的减速比对驱动电机的转速执行减速变换。减速齿轮机构(节气阀驱动装置、动力传动单元)是由一小齿轮11、一中间减速齿轮12、以及用于驱动金属轴5的节气阀齿轮8构成的，其中的金属轴转动着节气阀3。小齿轮11被固定到驱动电机1电机轴的外周面上。中间减速齿轮12与小齿轮11相啮合，从而受小齿轮11的驱动。节气阀齿轮8与中间减速齿轮12相啮合，以便于由中间减速齿轮12驱动。
小齿轮11是由金属材料制成的，且与驱动电机1的电机轴制为一体，并具有预定的形状，因而，小齿轮11成为了与驱动电机1的电机轴一体转动的电机齿轮。中间减速齿轮12是用树脂材料制成的，并为预定的形状，其可转动地设置在支撑轴14的外周面上，其中的支撑轴成为了中间减速齿轮12的转动中心。中间减速齿轮12是由一与电机轴上小齿轮11相啮合的大齿轮部件15、以及一个与节气阀齿轮13相啮合的小齿轮部件16构成的。支撑轴14与节气门体2上齿轮箱部分22的底壁模制为一体。支撑轴14的端部与制在传感器罩盖7内壁上的一个凹陷部分相接合。
节气阀齿轮8是用树脂材料整体成型制出的，其形状基本上为预定的圆柱形。节气阀齿轮8的外周面上一体地制有轮齿(齿牙部分)17，以便于与中间减速齿轮12的小齿轮部件16相接合。如图3所示，节气阀齿轮8的中心部位具有一接合孔，该接合孔与金属轴5的一端相接合。金属轴5和节气阀齿轮8的接合孔分别具有宽平部分18，用于限定节气阀3和金属轴5相对于节气阀齿轮8的相对转角，并限制金属轴5与节气阀齿轮8之间产生相对转动。通过对金属轴5从接合孔中突伸出的部分执行铆接，就可将节气阀齿轮8与金属轴5的一端连接起来。
节气阀齿轮8圆柱部分(位于弹簧内周面的引导部分)的外周面在径向上支撑着螺旋弹簧4的内周面。节气阀齿轮8上一体地模制有一全闭止动部分19，其位于节气阀齿轮8外周面一即轮齿部分17的一个端面上。当节气阀3处于怠速位置—即完全闭合位置时，全闭止动部分19钩卡着齿轮箱部件22的全闭止挡13。
节气门体2是节气门装置的壳体，其包括基本为圆筒形的孔壁部分21，其内部形成了一圆形的进气道，进气可流经该进气道流入到发动机中。孔壁部分21的内部接纳着盘形的节气阀3，因而，节气阀3可开启或关闭孔壁部分21中的圆筒进气道。孔壁部分21将节气阀3可转动地接纳在进气道(进气孔)中，以使得节气阀3可从全闭位置转动到全开位置。节气门体2被紧固螺栓或螺钉(图中未示出)旋接到发动机的进气岐管上。
节气门体2的孔壁部分21被制为预定的形状—即为套管结构，在该结构中，一基本为圆筒状的孔腔外管32被设置在一基本为圆筒状的孔腔内管31的径向外侧。孔腔内管31是位于内侧的圆筒形部件，其形成一内周面。孔腔外管32是位于外侧的圆筒形部件，其形成一外部构件。节气门体2的孔壁部分21是由热稳定性的树脂材料制成的，该材料例如是PPS、PA、PP或PEI。孔腔内管31和孔腔外管32具有一进气入口部分(进气道)一和进气出口部分(属进气道)。从空气滤清器(图中未示出)抽吸来的进气流经一进气管(图中未示出)、以及孔壁部分21的进气入口部分和进气出口部分。随后，进气流入到发动机的稳压罐或进气岐管中。孔腔内管31和孔腔外管32被模制为一体。在进气的流动方向一即从图2中的上方向下方流动的方向上，孔腔内管31和孔腔外管32的内径基本上相同，外径也基本上相同。
孔腔内管31的内部具有一进气通道，进气经该通道流向发动机。节气阀3和金属轴5可转动地设置在孔腔内管31的进气通道内。在孔腔内管31与孔腔外管32之间形成一圆筒形的空间(环形空间)，且该圆筒空间在圆周方向上被一环形的连接部件33阻断—即被分隔开，连接部件33在纵向上基本位于中间部位。举例来讲，基本上位于圆筒形空间纵向中间位置的截面是一个沿着处于完全关闭状态的节气阀1的圆周方向延伸的断面。也就是说，大体上位于纵向中间位置的截面是孔壁部分21的一个环周断面，该断面经过节气门轴的轴向中心。环形的连接部件33将孔腔内管31的外周面与孔腔外管32的内周面连接起来，因而，该环形连接部件33基本上完全阻断了孔腔内管31与孔腔外管32之间形成的圆筒空间的整个环周区域。
孔腔内管31与孔腔外管32之间的圆筒形空间中、相对于环形连接部件33位于轴向上游侧的部分起到一阻挡凹陷部件(水分俘获槽)34的作用，用于阻挡住沿进气管的内周面流向进气岐管的水分。孔腔内管31与孔腔外管32之间、相对于环形连接部件33位于轴向下游侧的圆筒形空间形成了另一个阻挡凹陷部件(水分俘获槽)35，用于阻挡住沿进气岐管内周面流动的水分。
接纳着驱动电机1的电机壳体部分23是由树脂材料制成的，其通过连接部分24与孔壁部分21制为一体，从而构成了节气门体2。电机壳体部分23被布置成与孔壁部分21平行。也就是说，电机壳体部分23相对于节气门体2中的齿轮箱部分22与孔壁部分21保持平行。电机壳体部分23被设置在孔腔外管32的径向外侧。电机壳体部分23与齿轮箱部分22是用树脂材料一体模制而成的。具体来讲，电机壳体部分23与位于图2中右侧的齿轮箱部分22的端面模制为一体。齿轮箱部分22具有一个用于可转动地接纳着减速齿轮机构的腔室。电机壳体部分23具有一基本上为圆筒形的侧壁部分25、以及一基本为圆形的底壁部分26。在图2中，侧壁部分25从齿轮箱部分22的右侧面向左方延伸。底壁部分26封塞了侧壁部分上位于图2中左侧的开口侧41。电机壳体部分23侧壁部分25的中心轴线被设置成基本上平行于金属轴5的轴线—即节气阀3的转动轴线。此外，电机壳体部分23侧壁部分25的中心轴线被布置成基本上垂直于孔腔部分21孔腔内管31的中心轴线。
孔腔外管32的开口端具有一支承体27。支承体27是一环形部分，其是一体成型的，其从孔腔外管32a沿径向延伸。支承体27用于将节气门装置固定到进气歧管上，且具有多个通孔27a，螺栓可插入到这些通孔27a。支承体27具有一底切部分29，该底切部分与某些通孔27a相通。
参见图2，孔腔内管31和孔腔外管32具有大体上为圆筒形的第一节气阀轴承36和第二节气阀轴承(图中未示出)，两轴承是用树脂材料整体制成的。第一节气阀轴承36可转动地支撑着金属轴5的第一轴承滑动部分。第二节气阀轴承可转动地支撑着金属轴5的第二轴承滑动部分。第一节气阀轴承36上设置有一封塞(图中未示出)，用于封堵第一节气阀轴承36的开口侧。第二节气阀轴承与孔壁部分216-即节气门体2齿轮箱部分22的底壁是一体成型的，以便于向图2中的右向突伸。第二节气阀轴承的外周面作为一弹簧内周面引导面(图中未示出)，用于在径向上支撑着螺旋弹簧4的内周面。
如图1所示，一第一嵌入部件41(其在下文被称为第一轴环41)被按照一定方式嵌入模制在第一节气阀轴承36中，以使得第一轴环41的内侧端露在进气道中。一第二嵌入部件42(其在下文被称为第二轴环42)被按照一定方式嵌入模制在第二节气阀轴承37中，以使得第二轴环42的内侧端露在进气道中。第一轴环41和第二轴环42是由不会与节气阀3和节气门体2的树脂材料(热塑性树脂)熔融、混合、并粘接的材料制成的，这些材料例如是黄铜、无油轴承合金、以及铜。
如图1和图5B所示，第一、第二轴环41和42分别具有一第一轴孔41a和一第二轴孔42a，两轴孔穿透了第一、第二轴环41、42的中心线。金属轴5的两端分别可转动地支撑在第一、第二轴孔41a、42a中，第一、第二轴环41、42分别具有一第一密封部分44和一第二密封部分45，两密封部分均突伸向节气阀3。第一、第二轴环41、42分别具有一第一凹陷部分46和第二凹陷部分47，两凹陷部分相对于节气阀3向径向外侧凹陷。
第一、第二密封部分44、45以及第一、第二凹陷部分46、47分别具有与节气阀3旋转轴线垂直的平面。当节气阀3接近于完全闭合状态时，这些平面以预定的距离面对着节气阀3转动轴的外端。在密封部分44、45与凹陷部分46、47之间形成第一、第二台阶部分48、49，台阶部分48、49具有与节气阀3转动轴线平行的平面。螺旋弹簧4是复位弹簧，其一端与设置在齿轮箱部分22底面上的一个节气门体侧卡钩(图中未示出)相接合，另一端部则与一个位于节气阀齿轮8侧面上的齿轮侧卡钩(图中未示出)相接合。
节气阀3是一个蝶形阀，其轴线基本上垂直于孔壁部分21的中心轴线。节气阀的开启位置可在一完全打开位置与一完全关闭位置之间变化，以控制流入到发动机中的空气量。节气阀3是由一第一半圆板51、一第二半圆板52、一圆柱形的树脂轴53、以及金属轴5构成的。第一、第二半圆板51、52是由热塑性合成树脂制成的，该树脂材料例如是PPS、PA、PP、以及PEI。当第一、第二半圆板51、52被固定到圆柱形的树脂轴53上之后，第一、第二半圆板51、52就构成了一个树脂盘体。
当节气阀3处于完全开启位置时，第一半圆板51相对于树脂轴53位于孔壁部分21的上侧，而第二半圆板52则位于孔壁部分21的下侧。第一、第二半圆板51和52的一侧或两侧上设置有加强肋。树脂轴53与金属轴5被成型为一个整体，由此使节气阀3与金属轴5一体地转动。
金属轴5是用黄铜、不锈钢等金属材料制成的圆棒状节气门轴。金属轴5的轴线被布置在与节气门体2孔壁部分21的中心轴线大体垂直的方向上，并被布置成基本上平行于电机壳体部分23的中心轴线。在该实施方式中，金属轴5具有一用于支撑树脂轴53的节气阀支撑部分。金属材质的节气阀支撑部分被嵌入模制到树脂轴53中，以便于增强第一、第二半圆板51和52以及树脂轴53。
金属轴5上位于图2中左侧端的一个端部从树脂轴53的一个端面中露出(突伸出)，以便于作为第一轴承滑动部分，在设置于第一节气阀轴承46中的第一轴环41的第一轴孔41a中可转动地滑动。金属轴5上位于图2中右侧端的另一端部从树脂轴53的另一端面上露出(突伸出)，以便于作为第二轴承滑动部分，在设置于第二节气阀轴承(图中未示出)中的第二轴环42的第二轴孔42a中可转动地滑动。
在金属轴5与第一轴孔41a之间、以及金属轴5与第二轴孔42a之间形成的环形间隙的宽度在10μm到20μm的范围内，以便于使金属轴5可在第一、第二轴环41、42中转动。在图2中，金属轴5的右端与节气阀齿轮8相连接，节气阀齿轮8作为减速齿轮机构的一个部件。
如图1和图5所示，节气阀3转动轴线的两轴向端处具有密封表面54、55。当节气阀3几乎完全关闭时，密封表面54、55隔着预定的间隙面对着第一、第二凹陷部分46、47，且密封表面54、55与密封部分44、45可滑动地接触着。密封表面54、55构成了节气阀的接缝结构，这些接缝结构具有垂直于节气阀3转动轴线的平面。
树脂轴53具有基本上为环形的端部56、57。环形端56、57构成了节气阀接缝结构，这些接缝结构从密封表面54、55凹陷下去。当节气阀几乎被完全关闭时，环形端56、57隔着预定的间隙面对着密封部分44、45。
下面将参见图1到图8对节气门装置的成型方法进行描述。图6是成型模具的剖视图，图7A和图7B是第一、第二转动轴保持部分的剖视图，图8中的轴测图表示了树脂成型模具的第一、第二转动轴保持部分。
树脂成型模具包括一固定模具61和一活动型模62，活动型模可相对于固定型模61向上或向下移动。固定型模61包括一第一插入模63，活动型模62包括一第二插入模64。型模61、62之间的分型线位于节气阀3的轴线上。第一插入模63和第二插入模64相对于节气阀3的转动轴线对称地布置着。
当两型模被对合上时，在固定型模61、活动型模62、以及第一和第二插入模63和64之间形成了一个节气门体腔65。体腔65包括一对应于套管孔壁21的第一体腔、一对应于齿轮箱部分22的第二体腔、以及一个与电机壳体23和连接部分24相对应的第三体腔。
当两型模被对合上时，在第一插入模63与第二插入模64之间形成一节气阀腔66。节气阀腔66包括一与第一半圆板51相对应的第一阀腔、以及一与第二半圆板52相对应的第二阀腔。第一阀腔包括一与树脂轴53的下半部分相对应的第一轴腔。
第一、第二轴环41、42被嵌入模制在设置于固定型模61和活动型模62中的第一、第二轴环保持部分中。
金属轴5的两端作为第一、第二滑动部分，它们由第一、第二节气阀轴承36、37支撑着。金属轴5的中间部分作为节气阀保持部分，其保持着节气阀3的树脂轴53。当在同一模具中基本上同时模制出节气阀3和节气门体2时，金属轴5的外露部分5被第一、第二转动轴保持部分71、72支撑着。
如图7A和图8所示，第一转动轴保持部分71被布置在节气阀3与第一轴环41之间，第一轴环41保持着金属轴5的外露部分。第一转动轴保持部分71包括第一插入模63上的第一轴保持部分71a和第二插入模64上的第一轴保持部分71b。第一转动轴保持部分71与金属轴5外露部分的外表面连续地接触着。如图8所示，第一转动轴保持部分71包括一第一弧形部分和一第二弧形部分，两弧形部分在密封表面54与第一轴环41的凹陷部分46之间遮盖着裸露的金属轴5。
如图7B和图8所示，第二转动轴保持部分72被布置在节气阀3与第二轴环42之间，第二轴环42保持着金属轴5的外露部分。第二转动轴保持部分72包括第一插入模63上的第二轴保持部分72a和第二插入模64上的第二轴保持部分72b。第二转动轴保持部分72与金属轴5外露部分的外表面连续地接触着。如图8所示，第二转动轴保持部分72包括一第一弧形部分和一第二弧形部分，两弧形部分在密封表面55与第二轴环42的凹陷部分47之间遮盖着裸露的金属轴5。
第一体腔到第三体腔是相互连通的。利用第一转动轴保持部分71和第二转动轴保持部分72将第一、第二阀腔与第一到第三体腔隔绝开。
第一到第三体腔以及第一、第二阀腔71、72与树脂材料输送装置(图中未示出)相连接。树脂材料输送装置包括位于一树脂通道(图中未示出)端部的单个或多个节气门体浇口(第一浇口)，其中，熔融的树脂材料—例如PPS和PBT经该浇口注入到第一到第三体腔中而形成一孔壁部分21。树脂材料输送装置包括一对节气阀浇口(第二浇口)67，它们位于树脂通道63a的端部处，PPS和PBT等熔融树脂经该浇口注入到阀腔66中，从而形成半月形板51、52以及树脂轴53。
单个或多个节气门体浇口可被设置在电机壳体23的孔壁21上。如图6所示，两节气阀浇口67相对于树脂轴53和金属轴5在相反的方向上正对着。因而，熔融树脂易于流入到整个节气阀腔66中。
为了在同一模具内同时形成节气阀3和节气门体2，按照图1所示的、使模制出的节气阀3处于全开位置的方式来形成体腔65和阀腔62。
活动型模62向固定型模61移动，从而在二者之间形成体腔65和阀腔66。熔融树脂—例如为PPS和PBT经过一个或多于两个的节气门体浇口、以及一对节气阀浇口57而注入到体腔65和阀腔66中。第一、第二转动轴保持部分71、72将金属轴5保持在体腔65和阀腔66中的预定位置处。第一、第二轴环部分将第一、第二轴环41、42保持在体腔65中的预定位置处。
两型腔中的压力—即体腔65和阀腔66中树脂的压力被逐渐地增大，且在预定的时间内，在型腔内保持着高于注塑压力最大值的保持压力。
利用冷却水来使注入到型腔中的树脂冷却而固化。冷却水在模具中循环流动。在模具中的树脂被按照使节气阀3能在节气门体2中自由转动地固化之后。将图1所示的树脂成型制品从模具中顶出。金属轴5被嵌入模制在树脂轴3中，且第一、第二轴环41、42也被嵌入模制在孔壁部分21中。
下面将对该电控节气门装置的工作过程进行描述。当驾驶员踩踏车辆的加速踏板时，从加速器位置传感器向ECU发送的加速器位置信号发生改变。ECU对输送给驱动电机1的电能执行控制，以使得驱动电机1的电机轴发生转动，节气阀3被操作到预定的位置上。驱动电机1的力矩是经过小齿轮11和中间减速齿轮12传递给节气阀齿轮8的。因而，节气阀齿轮8能克服螺旋弹簧4产生的促动力转过一定转角，该转角对应于加速踏板的踩踏量。
因而，节气阀齿轮8转动，金属轴5也转过与节气阀齿轮8相同的角度，由此使节气阀3从其完全关闭位置转向其完全开启位置。结果就是，节气门体2孔壁部分21的孔腔内管中所形成的进气道被开启了预定的程度，从而将发动机的转速改变到与驾驶员对加速踏板踩踏量相对应的数值上。
当驾驶员松开加速踏板时，节气阀3、金属轴5、以及节气阀齿轮8在螺旋弹簧4的促动作用下恢复到初始状态。节气阀3的初始位置即为怠速位置或全关位置。在驾驶员释放加速踏板时，由加速器位置传感器传出的加速器位置信号的数值基本上变为0％。因而，在此情形中，ECU可向驱动电机1输送电力，以使驱动电机1的电机轴在反方向上转动，由此可将节气阀3控制在完全关闭位置上。在此情况下，是利用驱动电机1使节气阀3在关闭方向上转动的。可利用螺旋弹簧4的促动力使节气阀3在关闭方向上转动，直至使节气阀齿轮8上设置的全闭止动部分19与节气门体2齿轮箱部分22的内壁面上一体制出的全闭止挡13相接触。文中，所述关闭方向是这样一个方向在该方向上，节气阀3通过从全开位置向全闭位置转动而将进气道封闭。节气阀3在其达到全闭位置时，转动受到全闭止挡的限位。因而，在孔腔内管31内所形成的进气道中，节气阀3可被保持在预定的全闭位置—即怠速位置上。这样，与发动机相连的进气道就基本上被关闭了，从而将发动机转速设定在预定的怠速上。
在该实施方式中，节气门体2和节气阀3是按照使节气阀3处于全开位置的方式、用树脂一体成型的，以便于使节气阀3可在孔腔内管31中转动。
在用于制造图20所示节气门装置的现有成型模具中，需要采用一薄的圆筒形型模，以便于在节气门体101与节气阀102之间形成一个间隙，这样会增加模具成本和生产成本。但是，在此实施方式中，需要成型模具来形成孔腔内管31的内表面和节气阀3轴线上的两个端部。换言之，利用第一、第二插入模63、64上的第一转动轴保持部分71、第二转动轴保持部分72以及金属轴5的两裸露端，可使孔腔内管31位于第一、第二轴环41和42附近的内表面与节气阀3的两轴向端部隔绝开。因而，可不增加制造成本地在同一模具中同时制出图1所示的节气门体2和节流阀3。
另外，通过第一、第二转动轴保持部分71、72以及金属轴5的裸露部分而使孔腔内管31的内表面与节气阀3的密封表面54、55实现相互分离。体腔65与阀腔66具有足够的隔绝程度，以将孔腔内管31内表面与节气阀3外表面之间的间隙保持为适当的数值，这样就不会损害产品的功能。也就是说，节气阀3可在孔腔内管31中不产生干涉地进行转动。节气阀3和金属轴5几乎不会被卡住。当节气阀3被完全关闭时，其气密性不会受到影响。
当节气阀3处于完全关闭位置或接近于完全关闭位置时，密封表面54、55在轴向上隔着预定的间隙面对着凹陷部分46、47。环形端部56、57在轴向上隔着预定的间隙面对着密封部分44、45。由此，第一、第二转动轴保持部分71、72能可靠地保持着金属轴5的外露部分。
金属轴5被嵌入模制在树脂轴53中，且节气阀3的密封表面被第一、第二转动轴保持部分71、72以及金属轴5的外露部分分隔开。因而，可在同一模具中大体上同时地制出节气门体2和节气阀3。也就是说，避免了在不同的模具中分别制出节气门体101和节气阀102，从而可降低制造成本。
当节气阀3处于完全闭合位置或接近于完全闭合时，密封表面54、55在密封部分44、45上滑动，以减小孔腔内管31的内表面与节气阀3轴向端之间的间隙。这样，节气阀3的气密性就能得到提高，从而在发动机怠速过程中，当节气阀3处于完全关闭位置时，空气的泄漏量可减少。也就是说，可提高发动机的燃油经济性。
第一转动轴保持部分71和第二转动轴保持部分72阻止了熔融树脂流入到第一轴孔41a和第二轴孔42a中。这样，节气阀3就能不受干涉地在孔壁21中转动(第二实施方式)下面将参照图9到图10对本发明的第二实施方式进行描述。
如图9所示，为闭合环形状的第一轴环保持部分73被设置成与第一轴环41的内侧相接触。为闭合环形状的第二轴环保持部分74被设置成与第二轴环42的内侧相接触。由此，可阻止树脂材料流入到第一、第二轴孔41a和42a中。
如图10所示，为闭合环形状的第三轴环保持部分75被设置成与第一轴环41的外侧相接触。为闭合环形状的第四轴环保持部分76被设置成与第二轴环42的外侧相接触。由此，可阻止树脂材料流入到第一、第二轴孔41a和42a中，并可提高第一轴环41与第二轴环42的同轴度。
(第三实施方式)下面将参照图11和图12对第三实施方式进行描述。图11表示了处于张开状态的成型模具。图12表示了闭合后的成型模具。
树脂成型模具包括一固定型模61和一活动型模62，活动型模可相对于固定型模61上下移动。固定型模61包括一第一插入芯摸63，活动型模62包括一第二插入模64。固定型模61与第一插入芯摸63之间的分型线位于节气阀3的转动轴线上。活动型模62包括一第一滑动芯模91和一第二滑动芯模92，两滑动芯模可相对于活动型模62和固定型模61移位。活动型模62包括一用于形成支撑体27上底切部分29的滑动芯模(图中未示出)。活动型模62与第二插入芯摸64之间的分型线位于节气阀3的转动轴线上。第一滑动芯模91和第二滑动芯模92被布置成相对于孔壁部分21对称。
当两成型模具被合闭上时，它们之间就形成了体腔65和阀腔66。与第一实施方式相同，根据第三实施方式的成型模具也包括第一转动轴保持部分71和第二转动轴保持部分72。另外，与第二实施方式相同，成型模具还包括第一轴环保持部分72和第二轴环保持部分74。
第一滑动芯模91包括一用于保持着第一轴环41的第一轴环密封部分75，第二滑动芯模92包括一用于保持第二轴环42的第二密封部分76。第二滑动芯模92上设置有一个孔洞92a。
第一、第二轴环41、42被第一、第二密封部分75、76保持着，金属轴5被第一、第二转动轴保持部分71、72保持着。在采用这样设计的情况下，通过将第一、第二滑动芯模91、92从图11所示的位置滑动到图12所示的位置，就能实现在节气阀3轴向上对第一、第二轴环41、42的移动和定位。
第一、第二轴环41、42在径向和轴向上获得了精确的定位，从而能如第一、第二实施方式那样实现对转动轴和轴环的密封。由于无需在合模之前事先将第一、第二轴环组装到金属轴5上，所以可减少制造步骤，进而降低制造成本。
(第四实施方式)下面将参照图13A和图13B对本发明的第四实施方式进行描述。节气阀3和节气门体2是在同一成型模具中用树脂材料模制而成的。在此情形下，节气阀3的转角(节气阀被形成时的角度θ)被设定在一转角α(≥0°)与一转角β(≤180°)之间，其中，α对应着节气阀3的全闭位置，β对应着节气阀3的一个位置在该位置上，节气阀与节气门体2发生接触。角度α、β、θ之间的关系由如下的公式(1)表达。由此，除了第一、第二密封表面54、55之外，半圆板51、52的外周边与孔腔内管31的内表面通过固定型模61和活动型模62而实现了相互分隔。
α＜θ＜β (1)(第五实施方式)下面将参照图14到图18对本发明的第五实施方式进行描述。图14A和图14C表示了节气阀轴的一个端部。图15表示了这样一种节气阀装置在该装置中，减速齿轮机构被组装到节气门体上。图16表示了一种节气门装置，在该装置中，传感器罩盖被组装到节气门体上。
容纳着减速齿轮机构的齿轮箱部分22与容纳着驱动电机1的电机壳体23是一体成型的。第二轴环42被嵌入模制在第二轴承37中。齿轮箱22的内部通过第二轴孔42a与孔腔内管41相通。电机壳体23为圆筒形，以便于将驱动电机1容纳在其中。利用螺钉将一前端构架121固定到电机壳体23上，其中的螺钉被旋入到一连接部分122上。
与第一实施方式相同，减速齿轮机构包括小齿轮11、中间齿轮12、以及节气阀齿轮8。中间齿轮12包括一与小齿轮11相啮合的大径齿轮15、以及一与节气阀齿轮8相啮合的小径齿轮(图中未示出)。节气阀齿轮8上设置有一个中心孔，该中心孔接纳着金属轴5的一端。如图14A和图14C所示，金属轴5的一端具有一接合部分。
按照与第一实施方式相同的方式，金属轴5被嵌入模制在树脂轴53中。金属轴5的一端延伸到第一轴孔41a中，另一端穿过第二轴孔42a延伸到齿轮箱22的内部。
金属轴5的一端上具有一接合部分5a，其用于保持节气阀3与金属轴5的相对转角，由此来保持节气阀3与金属轴5和节气阀齿轮8的相对转角，进而防止金属轴5与节气阀齿轮8之间产生相对转动。如图5A所示，接合部分5a是一狭窄的凸出部分，当节气阀3处于完全开启位置时，该凸出部分平行于孔壁部分21的中心线。
图14B表示了另一种接合部分5b，其包括一半圆形凸出和一半圆形凹陷部分。当节气阀处于完全开启状态时，凸出部分与凹陷部分之间的分界线垂直于孔腔内管31的中心线。
图14C表示了另一种接合部分5c，其是一直线槽，该直线槽垂直于半圆板51、52从树脂轴53延伸出的方向。当节气阀3处于完全开启位置时，接合槽5c垂直于孔腔内管31的中心线。
下面参照图17和图18对成型方法进行描述。图17表示了处于开模状态的成型模具，图18表示了闭合后的成型模具。
如第三实施方式那样，成型模具形成了节气门体腔65。第二滑动芯模92包括一转动轴接合部分93，其用于接纳接合部分5a到5c。
第一、第二轴环41、42被第一、第二密封部分75、76保持着，金属轴5被第一、第二转动轴保持部分71、72保持着，且接合部分5a到5c与转动轴接合部分93相接合。在采用这种设计的情况下，通过将第一、第二滑动芯模91、92从图17所示的位置滑动到图18所示的位置，就能实现在节气阀3轴向上对第一、第二轴环41、42的移动和定位。
第一、第二轴环41、42在径向和轴向上获得了精确的定位，从而能将节气阀3与金属轴5之间的转角保持在预定的数值上。
按照与第一实施方式相同的方式来对螺旋弹簧4执行移位。在驱动电机1、小齿轮11、以及中间齿轮12被组装到齿轮箱22和电机壳体23上之后，利用铆钉、螺钉或热压接方法将传感器罩盖7固定到齿轮箱部分22上。磁性探测器被装配成面对着磁轭的内表面。
由于金属轴5以预定的角度嵌入模制在节气阀3中，所以通过将接合部分5a-5c与节气阀齿轮8中设置的接合孔相接合，就可将节气阀3和节气阀齿轮8组装为预定的角度。这样，可提高将节气阀3组装到节气阀齿轮8上的精度。且节气阀齿轮8在金属轴5上的组装工时也得以减少。
如图15所示，节气阀齿轮8上一体地设置有一个用于限定节气阀3全闭位置的止挡19。因而，能容易地确定节气阀的全闭位置。节气阀8受到螺旋弹簧4的促动而与全闭止挡13相接合。如果节气阀3未被正确地组装到节气阀齿轮8上，则节气阀3很难被定位在正确的全闭位置上，从而很难获得预定的发动机转速。在本实施方式中，节气阀3可定位在正确的全闭位置上，以便于使孔腔内管3的内表面与节气阀3的外周边之间保持预定的间隙。另外，设置在节气阀齿轮8内表面上的磁体6与保持在传感器罩盖7上的磁性探测器被组装为预定的结构。因而，可提高将磁性探测器组装到节气阀3上的精度。
如第一实施方式中那样，该实施方式中的节气门控制装置执行PID反馈控制。节气阀3的转角与磁性探测器的位置具有预定的关系，从而可减少将节气阀3的转角与电信号之间匹配的输出调整工作量。
(改型)在上述的实施方式中，节气阀3是由驱动电机1驱动的。本发明也适用于机械型节气门装置，在这样的装置中，加速踏板与节气阀3利用缆索实现机械连接。
金属轴5的节气阀保持部分具有一凸节部分，用于将金属轴5与节气阀紧固地连接起来。金属轴5和树脂轴53具有宽平面，以限制二者之间的相对转动。
在执行成型之间，可向金属轴5的两端上涂敷含氟树脂和二硫化钼等脱模剂或润滑剂。
在前述实施方式中，孔腔内管31和孔腔外管32的中心轴线是重合的，但两管体31、32的轴线也可相互偏移。
孔壁部分21也可以是单管结构。
上述的实施方式包括用于阻挡湿气的阻挡凹陷部件(水分俘获槽)34、35。但也可只设置阻挡凹陷部件34。
节气门装置可包括一条绕过节气阀3的旁通通道，还可包括一位于旁通通道内的怠速控制阀，用以控制发动机的空气吸入量。曲轴箱强制通风装置(PCV)或扫气管的出口可被连接到孔壁部分21的上游的进气总管上。在这样的设计中，阻挡凹陷部件34可阻挡住油雾和沉积物，以防止节气阀3和金属轴5的正常工作受到影响。
节气阀3的转轴是用不会与节气阀3的树脂材料熔融和混合的材料制成的，该材料例如是陶瓷。可用一干轴承作为嵌入部件而取代第一轴环41、第二轴环42。节气阀轴也可采用树脂轴，而非金属轴。孔壁21、齿轮箱部分22、电机壳体23、第一和第二半圆板51和52、以及树脂轴53可由合成材料制成，该材料例如是PBTG30(含30％草纤维的聚对苯二甲酸丁二酯)可用铝合金或镁合金制造节气门装置。
半圆板51、52的一个端面或两个端面可与设置在孔腔内管31内表面上的止挡相接合，从而可限制节气阀3在完全关闭方向上的转动。
可与节气阀3和金属轴5一起转动的节气阀8上设置有全开止挡。该全开止挡与设置在齿轮箱部分22上的全开止挡相接合，从而可限制节气阀3在完全开启方向上的转动。作为备选方案，半圆板51、52的一个端面或两个端面可与设置在孔腔内管31内表面上的止挡相接合，以此来限制节气阀3在完全开启方向上的转动。
权利要求
1.一种内燃机节气门装置的成型方法，其中的节气门装置包括一基本为管状的节气门体(2)和一基本为盘形的节气阀(3)，节气阀(3)具有一转动轴线，其绕着该轴线在管状节气门体(2)中、在一关闭位置与一开启位置之间转动，节气阀(3)和节气门体(2)是在相同成型模具(61、62)中基本上同时模制出的，该节气门装置成型方法包括步骤将一对型模(61、62)夹紧，以便于在其中形成节气门体腔(65)和节气阀腔(66)，节气门体腔(65)用于对节气门体(2)执行成型，节气阀腔(66)用于模制一节气阀(3)；将熔融材料注入到体腔(65)和阀腔(66)中；使其中一个型模(62)与另外型模(61)分离；以及使一起模杆顶入到体腔和阀腔中，以便于将固化的模制件顶出，其中，一随节气阀(3)转动的转动轴(5)被嵌入模制在节气阀(3)中；在节气门体(2)中嵌入模制一嵌入部件(41、42)，其可转动地支撑着转动轴(5)的一个端部；以及在成型模具(61、62)中设置一转动轴保持部分(71、72)，用于对转动轴(5)进行支撑，在节气阀(3)的一个轴向端与嵌入部件(41、42)之间，转动轴保持部分(71、72)连续地接触着转动轴(5)的外环绕表面。
2.根据权利要求1所述的节气门装置成型方法，其特征在于节气阀(3)是在节气阀(3)处于完全开启状态下被模制而成的。
3.根据权利要求2所述的节气门装置成型方法，其特征在于制造转动轴(5)与嵌入部件(41、42)的材料与制造节气门体(2)和/或节气阀(3)的材料不相融合和粘合。
4.根据权利要求1所述的节气门装置成型方法，其特征在于嵌入部件(41、42)上面对着节气阀(3)的侧面突伸到由节气门体(2)围成的进气道中；以及转动轴(5)的一端从节气阀(3)的轴向端面突伸出，且可转动地支撑在嵌入部件(41、42)中。
5.根据权利要求1所述的节气门装置成型方法，其特征在于所述关闭位置被限定为这样的位置在该位置上，节气阀(3)的外周边与节气门体(2)内表面之间的间隙为最小；以及所述开启位置被限定为这样的位置在该位置上，节气阀(3)的外周边与节气门体(2)内表面之间的间隙为最大。
6.根据权利要求5所述的节气门装置成型方法，其特征在于嵌入部件(41、42)包括插入件密封部分(44、45)，其突伸向节气阀(3)的轴向端；节气阀(3)包括节气阀密封部分(54、55)，其突伸向嵌入部件(41、42)；以及当节气阀(3)处于关闭位置或接近于关闭位置时，节气阀的密封部分(54、55)在插入件密封部分(44、45)上滑动。
7.根据权利要求1所述的节气门装置成型方法，其特征在于嵌入部件(41、42)是基本为管状的轴环，其包括一环形的端面，该端面正对着节气阀(3)的轴向端；以及成型模具(61、62)包括环形的轴环保持部分，其以一定的方式支撑着轴环(41、42)，以使得轴环保持部分连续地环绕着轴环的环形端面。
8.根据权利要求7所述的节气门装置成型方法，其特征在于成型模具(61、62)包括一第二环形轴环保持部分，其以一定的方式支撑着轴环(41、42)，以使得第二轴环保持部分连续地环绕着轴环的环形端面，该环形端面是与节气阀(3)相反的一侧。
9.根据权利要求1所述的节气门装置成型方法，其特征在于成型模具(61、62)包括与节气门体(2)相对应的节气门体腔(65)、与节气阀(3)相对应的节气阀腔(66)、以及节气阀浇口，其用于将熔融材料引流到节气门体腔(65)和节气阀腔(66)中。
10.根据权利要求9所述的节气门装置成型方法，其特征在于熔融材料是树脂材料或金属材料。
11.根据权利要求9所述的节气门装置成型方法，其特征在于熔融材料是树脂材料；节气阀(3)是由含填料的合成树脂材料制成的，其包括一树脂盘(51、52)和一树脂圆柱轴(53)；转动轴(5)是一金属轴，其被嵌入模制在树脂轴(53)中，金属轴(5)从树脂轴(53)的两端面突伸出。
12.根据权利要求1所述的节气门装置成型方法，其特征在于节气阀(3)是一蝶形阀，其可随着加速器的工作、而从进气量为最小的关闭位置转动到进气量为最大的开启位置；蝶形阀(3)包括一圆柱部分，其轴线垂直于节气门体(2)的中心线；转动轴(5)以一定的方式嵌入模制在圆柱部分中，以使得转动轴(5)的两端从圆柱部分的两端突伸出。
13.根据权利要求1所述的节气门装置成型方法，其特征在于成型模具(61、62)包括一转动轴接合部分，其接纳着转动轴(5)的一端，以便于限定节气阀(3)与转动轴(5)之间的相对转角。
14.根据权利要求13所述的节气门装置成型方法，其特征在于一转动驱动装置根据一加速器的操作对节气阀(3)进行驱动；转动轴(5)的一端从节气门体(2)的外表面突伸出而穿过一个设置在节气门体(2)上的轴孔；以及在转动轴(5)被嵌入模制在节气阀(3)中之后，转动驱动装置(8)被组装到转动轴(5)的一端上。
15.根据权利要求13所述的节气门装置成型方法，其特征在于转动轴(5)上设置有一磁场发生源、一受磁场发生源(6)磁化的磁性构件、一检测磁场而产生电动势的非接触式磁性探测器、以及一节气阀开度传感器；转动驱动装置是一节气阀齿轮(8)，其一体地带有一磁场发生源。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机节气门装置的成型方法，在该方法中，成型模具(61、62)具有一第一转动轴保持部分(71)和一第二转动轴保持部分(72)。第一转动轴保持部分(71)支撑着金属轴(5)的一部分外表面，这部分外表面外露在节气阀(3)一轴向端面与节气门体(2)中模制出的第一轴环(46)之间。第二转动轴保持部分(72)支撑着金属轴(5)的一部分外表面，这部分外表面外露在另一轴向端面与节气门体(2)中模制出的第二轴环(42)之间。第一、第二轴环(41、42)具有第一、第二轴孔(41a、42a)，金属轴(5)被插入到这两个轴孔中。第一、第二保持部分(71、72)阻止熔融树脂流入到第一、第二轴孔(41a、42a)中。
文档编号B22D19/00GK1613632SQ20041009232
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月8日 优先权日2003年11月7日
发明者荒井毅, 平岩尚树, 后藤昌巳, 鸟居胜也, 岛田广树 申请人:株式会社电装