具有默认空气流调整销的电子节气门控制组件的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月25日提交的美国临时专利申请第62/259,952号的权益。上述专利申请的公开内容以参考的方式并入本文中。

本发明一般涉及用于调整电子节气门控制组件中的至少一个弹簧的位置从而调整节气门板的默认流位置的偏心销。

背景技术：

电子节气门体一般地是已知的，并且被用于控制进入发动机的空气流。这些节气门体具有一些类型的阀，该阀典型地是置于壳体的端口中的阀板，转动阀板以增加或减少进入发动机中的空气流的量。电子节气门体典型地具有“默认空气流”设置，其通过设置节气门板相对于其完全关闭位置的特定打开角度而实现。末端齿轮（例如，扇形齿轮）与节气门板一起安装在轴上，并且该扇形齿轮被用于转动轴和节气门板。

通过包括使用连接至扇形齿轮的打开弹簧而实现默认空气流，在这里，该打开弹簧由在扇形齿轮内部的弹簧止动件和位于壳体中的默认止动件支撑。许多设计要求包括规定阀板的打开角度的公差为±0.1°，并且在一些情况下小于±0.1°。

在组装期间，扇形齿轮安装至轴，节气门板处于完全关闭位置，并且扇形齿轮被定位成使得打开弹簧将该齿轮抵靠齿轮止动件放置。将阀板定位成具有期望的默认空气流设置需要巨大的工作量。

提供阀板的适当调整的解决方案中的一个是使用定位螺纹件，以定位阀板的默认止动位置或者定位齿轮止动位置。然而，使用定位螺纹件具有下述缺点：该螺纹件的直径必须大于弹簧的端部，并且必须足够大以保证附接至节气门体的适当部件的正确连接。这导致定位螺纹件的直径太大以至于不能将它们适当地定位在齿轮箱内部。因此，必须从齿轮箱外部驱动螺纹件用于转动。在组装之后，必须固定定位螺纹件并且必须封闭用于定位螺纹件的检查孔，以确保定位螺纹件保持适当地定位并且不能被操作。

因此，对于具有调整阀板的默认空气流设置的能力并且没有上述缺点的节气门体存在需求。

技术实现要素：

本发明是用于电子节气门控制组件的偏心销，在这里，该销被用于调整至少一个弹簧的位置，因此用于调整阀板的默认流位置，在这里，阀板位于电子控制组件中的壳体的开口中。通过调整具有+/-0.10°的角度公差的阀板的默认角度，该偏心销被用于调整默认空气流；由于其能够调整偏心销的凸轮位置并且能够调整抵靠该凸轮放置的弹簧的端部的位置，因此这基本上将在组装期间的公差要求降低了3.5倍。

偏心销可滑动地压入电子节气门控制组件的壳体的孔隙中。使用一些类型的驱动器来使偏心销转动。在一个实施例中，该驱动器具有多个外部花键，在这里，偏心销位于壳体的孔隙中，并且在调整至期望的位置之后固定偏心销防止其转动。

在一个实施例中，电子节气门控制组件是一个弹簧的设计，并且在另一个实施例中，电子控制组件是两个弹簧的设计，在这里，两个弹簧的设计仅需要一个偏心销。两个弹簧的设计使用偏心销来调整每一个弹簧的端部，并且因此调整阀板的角度和与跛行回家（limp-home）模式相关联的空气流。对于一个弹簧的设计而言，偏心销被用于减小或消除弹簧的每个端部的端隙和/或用于设定角度和空气流。

在一个实施例中，偏心销具有用于调整该销的位置的外部驱动部分。在另一个实施例中，偏心销包括外心，并且在又一个实施例中，偏心销包括压区，该压区可以具有肋条表面、螺纹表面、或滚花表面。

而且，偏心销可以被用于调整扇形齿轮的位置，例如，作用为下部机械止动件以提供用于低泄漏的最小打开角度以及避免节气门板在空气道中塞住的最小打开角度。

在一个实施例中，本发明是节气门控制组件，包括壳体；形成作为壳体的部分的中央端口；安装在轴上的阀板，使得该阀板置于中央端口中；包括安装在轴上的扇形齿轮的齿轮组件；以及与该齿轮组件接合的致动器。安装孔隙整体地形成作为壳体的部分，并且至少一个调整销置于该安装孔隙中。节气门控制组件还包括打开弹簧和关闭弹簧，打开弹簧具有与至少一个调整销接触的第一端部，以及与扇形齿轮接合的第二端部；关闭弹簧具有与打开弹簧的第一端部相邻的第一端部，以及与壳体接合的第二端部。调整销包括主体和凸轮，该凸轮与主体整体地形成，使得该凸轮与打开弹簧的第一端部接触。驱动部分邻近于凸轮与主体整体地形成，并且使调整销的驱动部分转动，使得凸轮改变打开弹簧和关闭弹簧的位置，从而调整扇形齿轮和阀板的位置。

调整销还包括：邻近于凸轮形成作为主体的部分的滚花部分、以及邻近于滚花部分整体地形成作为主体的部分的压区部分。在组装期间，将该压区部分压入安装孔隙中，并且在转动调整销以改变打开弹簧的第一端部和关闭弹簧的第一端部的位置之后，将该调整销进一步压入安装孔隙中，使得滚花部分被压入该安装孔隙中，从而将调整销固定地安装在该安装孔隙中。

在替代实施例中，代替滚花部分，肋条部分邻近于凸轮形成作为主体的部分，并且肋条部分被插入形成作为壳体的部分的安装孔隙中，从而将调整销固定地安装至壳体。

驱动部分可以是具有多个外部花键的外部驱动部分，或者是具有多个内部花键的内部驱动部分。

在另一个替代实施例中，代替凸轮，可以选择不同尺寸的轴承并且将该轴承安装至销，在这里，所选择的轴承的直径对应于弹簧的期望的位置。

在另一个替代实施例中，第二调整销邻近于扇形齿轮固定地安装至壳体并且与整体地形成作为该扇形齿轮的部分的齿轮止动件接触。第二调整销被定位成调整齿轮的位置并且调整阀板的默认流位置。

通过下文中所提供的详细描述，本发明的可用性的另外的领域将变得明显。应当理解的是，虽然详细描述和具体示例指示了本发明的优选实施例，但是其仅旨在为了说明的目的并且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图中将更充分地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的实施例的节气门控制组件的透视图；

图2是根据本发明的实施例的、盖被去除的节气门控制组件的透视图；

图3是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的壳体的一部分的侧视图；

图4是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的扇形齿轮的透视图，该扇形齿轮具有附接至该扇形齿轮的打开弹簧和关闭弹簧；

图5是根据本发明的实施例的、作为节气门控制组件的部分的一些部件的分解视图；

图6a是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第一实施例的第一透视图；

图6b是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第一实施例的第二透视图；

图6c是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第一实施例的第三透视图；

图6d是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第一实施例的正视图；

图6e是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第一实施例的侧视图；

图6f是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第一实施例的后视图；

图7a是根据本发明的实施例的、盖被去除并且偏心销处于第一位置的节气门控制组件的侧视图；

图7b是在图7a中所示的圆形部分的放大视图；

图7c是根据本发明的实施例的、盖被去除并且偏心销处于第二位置的节气门控制组件的部分的侧视图；

图7d是在图7c中所示的圆形部分的放大视图；

图8a是根据本发明的实施例的、盖被去除的节气门控制组件的另一个实施例的侧视图，该节气门控制组件具有额外的偏心销；

图8b是在图8a中所示的圆形部分的放大视图；

图9a是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第二实施例的第一透视图；

图9b是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第二实施例的第二透视图；

图10a是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第三实施例的第一透视图；

图10b是根据本发明的实施例的、用作为节气门控制组件的部分的偏心销的第三实施例的第二透视图；

图11a是根据本发明的实施例的、在图6a至图6f中所示的偏心销的实施例的变型，其中滚花部分被去除；

图11b是根据本发明的实施例的、在图9a至图9b中所示的偏心销的实施例的变型，其中滚花部分被去除；

图11c是根据本发明的实施例的、在图10a至图10b中所示的偏心销的实施例的变型，其中滚花部分被去除；

图12a是根据本发明的实施例的、在图6a至图6f中所示的偏心销的实施例的变型，其包括肋条部分而没有滚花部分；

图12b是根据本发明的实施例的、在图9a至图9b中所示的偏心销的实施例的变型，其包括肋条部分而没有滚花部分；

图12c是根据本发明的实施例的、在图10a至图10b中所示的偏心销的实施例的变型，其包括肋条部分而没有滚花部分；

图13a是根据本发明的实施例的偏心销的另一个实施例的透视图，其具有完整凸轮；

图13b是根据本发明的实施例的偏心销的另一个实施例的后视图，其具有完整凸轮；

图14是根据本发明的实施例的节气门控制组件的放大侧视图，其中盖被去除并且偏心销的另一个替代实施例包括衬套。

具体实施方式

对（多个）优选实施例的下列描述在本质上仅是示例性的，并且没有以任何方式旨在限制本发明、其应用或用途。

在附图中一般地以10示出根据本发明的节气门控制组件。组件10包括壳体12，并且形成作为壳体12的部分的是中央端口14，在组件10的操作期间空气经过该中央端口。置于中央端口14中的是可转动的轴16。轴16包括槽18，并且置于槽18中的是阀构件，在这个实施例中该阀构件是阀板20。阀板20包括两个孔隙，这两个孔隙与形成作为轴16的部分的两个螺纹孔隙对齐。将板20连接至轴16的是紧固件，在这个实施例中该紧固件是带螺纹的螺纹件26，该带螺纹的螺纹件被插入通过板20的孔隙以及轴16的螺纹孔隙，从而将阀板20固定至轴16。

轴16被部分地置于形成作为壳体12的部分的孔隙28中。同时位于孔隙28中的是第一轴承组件（未图示）和第二轴承组件30，这些轴承组件支承轴16并且允许轴16相对于壳体12转动。第一轴承组件通过塞入件密封在孔隙28中，并且第二轴承组件30通过c形垫片34也密封在孔隙28中，该c形垫片位于形成作为轴16的部分的沟槽50中。第二轴承组件30位于c形垫片34和轴16的端部之间，并且位于形成作为壳体12的部分的毂（boss）52的内部并且由该毂支承。

壳体12还包括腔体，并且置于该腔体中的是致动器，在这个实施例中该致动器是电动马达38，该电动马达由两个马达螺纹件40保持就位。附接至电动马达38的轴的是第一齿轮或小齿轮42。小齿轮42与第二齿轮或中间齿轮44处于啮合关系。中间齿轮44安装在中间轴46上，并且中间轴46部分地延伸进入形成作为壳体12的部分的孔隙48。同时形成作为中间齿轮44的部分的是中部齿轮（未图示），与中间齿轮44相比，该中部齿轮的直径较小。中部齿轮与扇形齿轮58处于啮合关系，并且扇形齿轮通过压配合连接或一些其它类型的连接安装在轴16上。

组件10还包括打开弹簧62和关闭弹簧64。打开弹簧62具有第一端部62a和第二端部62b，并且第一端部62a与一般地以66示出的第一销接触。在组装时，打开弹簧62与部分关闭弹簧64外接，关闭弹簧64也包括第一端部64a和第二端部64b。关闭弹簧64的第一端部64a与打开弹簧62的第一端部62a相邻，如在图2、图4以及图7a至图7d中所示，并且因此可以通过第一销66调整打开弹簧62和关闭弹簧64两者。

在这个实施例中，第一销66是偏心销66，偏心销66置于形成作为壳体12的部分的安装孔隙68中。偏心销66包括圆柱形状的主体66a；并且与主体66a整体地形成的是驱动部分66b、凸轮66c、滚花部分66d、压区部分66e以及减小的直径部分66f。凸轮66c中心地位于主体66a上，驱动部分66b位于凸轮66c的一侧上，滚花部分66d位于凸轮66c的另一侧上。压区部分66e与滚花部分66d相邻。孔隙68被成形使得销66能够被压入孔隙68中，并且具有压配合连接。在组装期间，销66被插入至孔隙68中，并且减小的直径部分66f有助于销66至孔隙68中的插入。销66被插入至孔隙68中，但仅使得压区部分66e位于孔隙68中，并且销66的其余部分（包括滚花部分66d）没有位于孔隙68中。销66被定位成使得凸轮66c与打开弹簧62的第一端部62a接触，如在图7a至图7b中所示。然后，驱动部分66b被用于使销66转动，使得凸轮66c相对于打开弹簧62的第一端部62a的位置被改变。凸轮66c被成形成当销66转动时，改变打开弹簧62的第一端部62a的位置并且改变关闭弹簧64的第一端部64a的位置，因此这改变扇形齿轮58的位置、轴16的位置并且因此改变阀板20的位置，如在图7c至图7d中所示。阀板20的这个调整改变阀板20的“默认流位置”。当电动马达38停止工作并且没有被用于控制阀板20的移动时，作为弹簧62、64所施加的偏压力的结果，阀板20被放置在默认流位置中。阀板20的这个调整允许在电动马达38停止工作时的通过中央端口14的空气的默认流的调整。

凸轮66c的形状允许以非常小的增量（诸如但不限于±0.10度的增量）对阀板20的默认流位置进行调整，由于能够调整偏心销66的位置，因此在组装期间这基本上将公差要求降低了3.5倍。当销66转动至期望的位置时，然后销66被进一步压入孔隙68中，使得滚花部分66d被压入孔隙68中。当滚花部分66d被压入孔隙68中时，孔隙68围绕滚花部分66d部分地变形。围绕滚花部分66d的孔隙68的区域的变形将销66锁定在期望的部分中，并且防止销66转动至不期望的位置中。

凸轮66c被成形成当销66转动时改变每一个弹簧62、64的端部62a、64a的位置。可以改变凸轮66c的形状以更改销66的转动是如何改变每一个弹簧62、64的端部62a、64a的位置的。参照图6a至图6f，销66具有延伸通过销66的中心的第一轴线70。在这个实施例中，凸轮66c具有与一段圆柱体对应的形状，该圆柱体具有比主体66a的直径更大的直径。销66还具有第二轴线72，该第二轴线72表示凸轮66c的轴线72，并且第二轴线72偏离第一轴线70。在这个实施例中，第二轴线72偏离第一轴线70达0.65毫米的距离74；然而，在本发明的范围内的是，可以使用其它距离。凸轮66c还具有弧形部分76，该弧形部分76在第一切点78处开始，并且该弧形部分76以180°的角度86延伸，如在图6f中所示。弧形部分76在端部表面80处结束。该端部表面80基本上是平坦的，并且与主体66a相切，并且该端部表面80在第二切点82处结束。在这个实施例中，凸轮66c的半径84为2.48毫米，但在本发明的范围内的是，半径84可以变化，并且可以被改变成适合特定的应用。

如上所述，凸轮66c具有与一段圆柱体对应的形状。凸轮66c围绕主体66a以180度的角度86延伸。也可以改变凸轮66c的半径84以及凸轮66c所围绕延伸的角度86以适合特定的应用。也可以改变凸轮66c的宽度76a以适合不同的应用，在这里，弹簧62、64具有不同的尺寸，或者也改变其它部件的尺寸。

在这个实施例中，主体66a具有1.83毫米的半径88。凸轮66c的端部90与端部表面80相邻。在主体66a的半径88和凸轮66c的半径84之间的差异与偏移第一轴线70达0.65毫米距离74的第二轴线72组合，产生在主体66a的外表面66g与凸轮66c的端部90之间的最大距离92。最大距离92是从主体66a的外表面66g到最远的凸轮66c的外表面的距离。在这个实施例中最大距离92为1.3毫米，但在本发明的范围内的是，凸轮66c和主体66a可以具有不同的尺寸并且相对于彼此不同地定向，使得可以改变最大距离92。

打开弹簧62的第二端部62b与形成作为扇形齿轮58的部分的突出部分94接合。关闭弹簧64的第二端部64b被定位成与形成作为壳体12的部分的弹簧止动件96相邻。除了销66以外，打开弹簧62的第一端部62a还被定位成抵靠形成作为扇形齿轮58的部分的弹簧止动件98。

连接至壳体12的是盖100，并且置于在盖100与壳体12之间的是密封件（未图示），该密封件环绕形成作为壳体12的部分的外唇部104。使用多个夹子106将盖100连接至壳体12。盖100还包括连接器108，该连接器108与马达38电连通，使得连接器108能够连接到动力源以将动力提供至马达38。与盖100整体地形成的是引线框架，该引线框架使连接器108与位置传感器电连通放置，该位置传感器被用于检测扇形齿轮58的转动的角度。

在操作中，关闭弹簧64偏压扇形齿轮58并且因此偏压轴16和节气门板20，使得节气门板20处于关闭位置，取决于组件10被如何构造而使得中心孔14基本上关闭或完全地封闭。当施加电流至马达38时，小齿轮42转动，这引起中间齿轮44、中间齿轮44的第二齿轮或中部齿轮以及扇形齿轮58的转动。为了使扇形齿轮58转动，克服了由关闭弹簧64施加至扇形齿轮58的偏压。扇形齿轮58的转动量与施加至马达38的电流量和由打开弹簧62施加至扇形齿轮58的力的组合成比例，其必须克服由关闭弹簧64施加至扇形齿轮58的力。由于扇形齿轮58联接至轴16，所以扇形齿轮58的转动使轴16转动，从而使阀板20转动。如上所述，在节气门体组件10的操作期间，位置传感器检测扇形齿轮58的位置并因此检测板20的位置。

当扇形齿轮58转动时，轴16也转动，从而使阀板20转动，并且允许通过中心孔14的增加的水平的空气流。通过传感器检测扇形齿轮58的转动量，使得阀板20可以被放置在期望的位置中。

由于在组件10中的公差的变化以及对于不同应用的流的要求的差异，因此在组装期间可能需要对阀板20的默认位置进行调整。在组装期间，可以如上所述地转动销66以调整弹簧62、64的位置，以因此改变阀板20的默认流位置。可以转动销66使得凸轮66c不与打开弹簧62的第一端部62a接触，而是相反地使得打开弹簧62的第一端部62a与主体66a接触。还可以转动销66使得第一端部62a沿着凸轮66c的弧形部76与在凸轮66c的第一切点78和端部90之间的任意位置接触，以适当地构造弹簧62、64，从而将阀板20放置在期望的位置中。

如上所述，销66的调整是通过转动驱动部分66b而实现的。在图2和图5至图7d中所示的实施例中，驱动部分66b是具有多个花键66h的外部驱动部分66b。在这个实施例中，存在六个花键66h，但是在本发明的范围内的是，可以使用不同数量的花键66h。

在图8a至图8b中示出组件10的另一个实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。在这个实施例中，存在形成作为在图3中所示的壳体12的部分的额外的孔隙114，并且可以插入另一个销66，使得销66与形成作为扇形齿轮58的部分的齿轮止动件116接触。可以转动位于孔隙114中的销66，以调整扇形齿轮58的默认位置。在孔隙68中具有销66以调整弹簧62、64的位置以及在孔隙114中具有销66以调整扇形齿轮58的位置提高了可以如何调整阀板20的精度。

存在销66的多个可能的替代实施例。在图9a至图9b中示出销66的这些实施例中的一个实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。在图9a至图9b中所示的实施例具有外部驱动部分66b，该外部驱动部分66b具有增加的数量的花键66h。在图9a至图9b中所示的销66的实施例中存在十二个花键66h，并且具有十二个花键66h的实施例可以具有或者可以不具有滚花部分66d。

在图10a至图10b中示出销66的另一个替代实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。在这个实施例中，驱动部分66b是具有六个内部花键66h的内部驱动部分66b。在其它实施例中，根据需要可以使用较多的或较少的内部花键66h。

在图2以及图5至图7d中的销66被示出为具有滚花部分66d。然而，如果进入孔隙68中的压配合足够的话，制造不带滚花部分66d的销66也是可能的，如在图11a至图11c中所示。

在上述的销66的所有实施例中，可以用肋条部分66i代替滚花部分66d，如图12a至图12c中所示。肋条部分66i可以沿着压区部分66e的部分或全部延伸。肋条部分66i被用于当销66插入至对应的孔隙68、114中时提供更结实的压配合连接。

在图13a至图13b中示出销66的又一个实施例。在这个实施例中，凸轮66c以类似于在之前的实施例中所描述的凸轮66c的方式偏离主体66a。然而，在这个实施例中的凸轮66c具有完整的圆柱形部分，其与具有对应于一段圆柱体的形状的凸轮66c相反。凸轮66c的弧形部分76围绕轴线72延伸完整的360°。在这个实施例中，驱动部分66b是六边形的驱动部分66b。在图13a至图13b中所示的实施例被示出为没有滚花部分66d或肋条部分66i，但是在本发明的范围内的是，可以将这些特征并入在图13a至图13b中所示的实施例中。

在其它实施例中，盖80可以包括孔隙（未图示），当盖80连接至壳体12时，该孔隙围绕销66的驱动部分66b变形。

在图14中示出本发明的另一个实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件。在这个实施例中，销66不具有凸轮66c，但是相反地存在安装至主体66a的衬套118。衬套118可以是具有不同直径的多个衬套中的一个，并且根据需要选择具有期望的直径的衬套以构造每一个弹簧62、64。

上述所有实施例使用打开弹簧62和关闭弹簧64两者，其中偏心销66被用于调整打开弹簧62和关闭弹簧64的端部62a、64a。然而，在本发明的范围内的是，偏心销66可以用于单个弹簧的设计，在这里，使用两个销66以正确地定位该单个弹簧的每一个端部。

对本发明的描述在本质上仅是示例性的，并且因此，不脱离本发明的主旨的变型旨在落于本发明的范围内。这样的变型不被视为脱离本发明的精神和范围。