专利名称：内燃机进气节气系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机进气节气系统，它通过改变吸入内燃机气缸的进气流量控制发动机转矩或发动机转速。
背景技术：
曾提出过一种内燃机进气节气系统，它通过响应驾驶员所操作的加速器的被操作量(例如，节气杆的被操作量或加速器踏板的压下量)(参见日本未审查专利公报文件2000-087765)改变吸入内燃机气缸的进气流量来控制发动机转速。如图6所示，在这种系统中，圆柱形节气阀体101的空气进气通道102可旋转地接收节气阀104，它绕着旋转轴103的旋转中心轴线改变旋转角度。节气阀104的圆盘部(阀主体)105的圆盘厚度中心与旋转轴103的旋转中心轴线在空气进气通道102的轴向偏移一定距离。这样，就有可能改善从轴支承部进入空气的泄漏状况，轴支承部被认为是节气阀104完全关闭时泄漏的起源。
另外，在节气阀104完全关闭的位置，圆盘部105的外周部和节气阀体101的径向内孔壁之间存在一个环形小缝隙。节气阀体101的径向内孔壁包括球形凹槽106，它对应于节气阀104的圆盘部105的外周部的旋转路径。这样，节气阀104绕着旋转轴103的旋转中心轴线的旋转运动就有可能。节气阀104由树脂材料制成。与圆盘部105一体形成的圆柱形管状部(轴侧啮合部)107被装配在旋转轴103的阀固定部(阀侧啮合部)的外周部。这样，节气阀体104与旋转轴103结合在一起。
在日本未审查专利公布文件2000-087765记载的内燃机进气节气系统中，在固定节气阀104的圆柱形管状部107到旋转轴103的阀固定部的外周部时，会发生下面的问题。那就是，在安装节气阀104到旋转轴103时，当处在节气阀104的圆盘部105的外周部机械接触节气阀体101的径向内孔壁的位置时，由于节气阀体101的径向内孔壁的球形凹槽106的存在，如果节气阀104的圆盘部105没有在空气进气通道102的上游侧和下游侧被夹具固定，节气阀104就能够被自由旋转。因为这个，在安装节气阀104到旋转轴103时，节气阀104相对于节气阀体101的径向内孔壁的位置调整就不能获得。即，在节气阀104的圆盘部105的外周部与节气阀体101的径向内孔壁之间的缝隙为最小的状态时，节气阀104不能被安装到旋转轴103。这样，在怠速运行时，泄漏的进入空气的量不能最小化。
另外，在日本未审查专利公布文件2000-087765记载的内燃机进气节气系统中，在怠速运行或发动机无操作状态时，延伸通过节气阀104的圆盘部105的圆盘厚度中心的直线垂直于节气阀体101的空气进气通道102的轴向，如图6所示。采用这种布置，节气阀104在关闭方向的旋转运动被限制在完全关闭位置，在此位置进气的流量被最小化。空气进气系统组件(例如，节气阀体101和节气阀104)就可能被从发动机气缸的燃烧室回流到发动机空气进气系统的未燃烧气体所含的污物(例如，碳或油份)弄脏。当这种情况发生时，节气阀104可能失灵以致不能被返回到完全关闭位置，导致怠速速度的增加。同样，节气阀104的运动可能被完全关闭位置的污物阻碍，并且因此驾驶者的加速操作不能被平稳地进行。这会恶化可驾驶性。
发明内容
本发明的目的是提供一种内燃机，通过节气阀的外周部直接接触外壳的内周面时阻止节气阀的旋转，在将节气阀安装到轴上时，通过机械接触允许节气阀相对于外壳内周面位置调节。本发明的另一个目的是提供一种内燃机进气节气系统，它使得驾驶员的加速操作平滑，并且甚至能够在进气系统组件例如外壳或节气阀被流回发动机进气系统的未燃烧气体所含的污物弄脏时，提高操纵性能。
为实现本发明的目的，提供一种内燃机进气节气系统，它包括圆柱形外壳、轴和节气阀。圆柱形外壳形成进气通道，它沿进气通道中心轴线的方向引导进气。轴具有旋转中心轴线，它基本垂直于外壳的空气进气通道的中心轴线。节气阀被整体安装到轴上，并且通过在用于使进气的流量最小化的完全关闭位置与用于使进气的流量最大化的完全打开位置之间改变节气阀的旋转角度来调节吸入内燃机气缸中的进气流量。节气阀包括与外壳横截面形状相对应的圆盘部。圆盘部在空气进气通道的中心轴方向偏移于轴的旋转中心轴线。当圆盘部的外周部直接接触到外壳的内周面时，圆盘部相对垂直于空气进气通道中心轴线的垂直线倾斜。
本发明以及其目的、特征和优点，将通过下面的描述、权利要求和附图更好地被理解。其中图1A是显示本发明第一实施例的内燃机进气节气系统的正视图。
图1B是显示第一实施例的内燃机进气节气系统的侧视图。
图2是沿图1B的II-II线的横断面视图。
图3A是沿图1B的IIIA-IIIA线的横断面视图。
图3B是图3A中截面IIIB的放大图。
图4A是显示第一实施例的内燃机进气节气系统的蝶阀完全打开时空气气流的示意图。
图4B是显示第一实施例的内燃机进气节气系统的蝶阀完全关闭时空气气流的示意图。
图5A是显示本发明第二实施例的内燃机进气节气系统的蝶阀完全打开时空气气流的示意图。
图5B是显示本发明第二实施例的内燃机进气节气系统的蝶阀完全关闭时空气气流的示意图。
图6时显示先前提出的内燃机进气节气系统的横断面视图。
具体实施例方式
(第一实施例)图1A到图4B描述本发明的第一实施例。更具体是，图1A到图4B描述第一实施例的内燃机进气节气系统。
本实施例的内燃机进气节气系统是一种根据驾驶者所操作的加速器踏板的被操作量，改变被供给到内燃机(例如，摩托车的发动机，在下文将被称作发动机)的进气流量的内燃机节气系统。内燃机节气系统包括节气阀体(外壳)1、加速器支架3、节气阀轴(旋转轴、阀驱动轴、阀驱动装置)4、加速器杠杆(旋转驱动体、阀驱动装置)5和蝶阀(节气阀)6。节气阀体1传导流向发动机气缸的进入空气。加速器支架3被紧紧固定到节气阀体1的圆柱形管状节气阀孔壁(外壳侧壁、圆柱形管状部下文中称作孔壁)的外壁表面。节气阀轴4被节气阀体1可旋转地支撑。加速器杠杆5与节气阀轴4的一个轴向端一体地形成。蝶阀6与加速器杠杆5一起旋转。
在本实施例中，节气阀体1、节气阀轴4和蝶阀6每一个都由树脂材料制成以减少重量和制造成本。特别是，节气阀轴4的非圆柱形轴侧啮合部7和蝶阀6的非圆柱形阀侧啮合部8每一个都由树脂材料制成。而且，节气阀4的轴侧啮合部7和蝶阀6的轴侧啮合部8之间的连接由诸如激光焊等热焊接固定。内燃机进气节气系统还包括复位弹簧(阀推进装置，弹性体)9，它推动蝶阀6到进气流量被最小化的完全关闭位置。
节气阀体1是完全由例如热塑树脂材料的树脂材料整体模制的树脂模制产品。树脂材料可以是耐热树脂材料，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚亚苯基硫醚(PPS)、聚酰胺树脂(PA)、聚丙烯(PP)或聚醚酰亚胺(PEI)。节气阀体1是可转动地接收和支撑节气阀轴4和蝶阀6的装置。节气阀体1的孔壁部2中形成进入空气通道(节气阀孔)10，传导进入空气到发动机气缸。蝶阀6被可旋转地安装到进入空气通道10的中心。
第一圆柱形轴支承部11一体地形成在图3A和图3B中所示的孔壁部2的左端表面中，从孔壁部2的径向外表面向图3A和图3B的左侧方向延伸。第一轴支承部11可旋转地支撑节气阀轴4的一个轴端。所述第一轴支承部11的左端是敞开的。这样，第一轴支承部11的开口(第一轴滑动孔13)作为轴滑动孔用于将节气阀轴4的轴侧啮合部7安装到空气进气通道10中。第二圆柱形轴支承部12一体地形成在图3A中所示的孔壁部2的右端表面，从孔壁部2的径向外表面向图3A的右侧方向延伸。第二轴支承部12可旋转地支撑节气阀轴4的另一个轴端。所述第二轴支承部12的右端用塞子封闭(未显示)。
在第一和第二轴支承部11、12中形成具有圆形横截面的第一和第二轴滑动孔13、14，以便可滑动地安装节气阀轴4。在第一轴支承部11的外围表面上形成圆柱形弹簧内侧导向部15，用于与复位弹簧9啮合。油封16安装在第一轴支承部11的末端(所述左端)与节气阀轴4的外围表面之间。在孔壁部2的所示左端表面上一体地形成体侧钩部，用于与复位弹簧的弹簧侧钩部啮合。
如图2所示，节气阀体1的空气进气通道10是空气的进入通道，具有圆形横截面并在轴向传导进入空气。空气进气通道10包括空气入口和空气出口。空气进气通道10的空气入口用于通过发动机进气管道从空气过滤器(未显示)摄取空气，空气出口用于输出进入空气到调压水箱或发动机的进气总管(未显示)。如图2所示，在进气通道10的通道壁表面，即，在节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(外壳的内周面)形成圆锥面17。蝶阀6的外围部(第一和第二径向外部端部21、22)能直接机械接触圆锥面17。圆锥面17渐缩而具有减小的直径，直径沿着进入空气流向向着下游端逐渐减小。圆锥面17形成阀啮合部，当蝶阀6的第一和第二径向外部端部21、22直接机械接触圆锥面17时，阀啮合部沿着向完全关闭位置的完全关闭方向限制蝶阀6的进一步旋转。
如图1A到图2所示，通过诸如冷轧钢板(SPCC)等金属板的压力加工，加速器支架3被整体成形为预定形状。加速器支架3通过例如螺钉(紧固螺钉)23被固定到节气阀体1的支架安装基部19上。另外，卡爪部24和完全关闭侧制动器26一体地形成在加速器支架3上。卡爪部24按可往复方式保持阀打开侧钢丝绳和阀关闭侧钢丝绳。加速器杠杆5的完全关闭侧制动器部25间接啮合板状的制动器26。在蝶阀6完全关闭时，完全关闭侧制动器26与加速器杠杆5的完全关闭侧制动器部25的啮合面(完全关闭侧啮合部，第一啮合部)相对。
如图1A到图2所示，在本实施例的完全关闭侧制动器26中，螺钉孔(未显示的内螺纹螺钉孔)穿透加速器支架3的厚度方向连同完全关闭侧制动器26的所示上端面和所示下端面。怠速开度调节螺栓(怠速开度调节螺钉)27被螺纹固定到完全关闭侧制动器26的螺钉孔，以便在蝶阀6完全关闭时直接啮合完全关闭侧制动器部25的啮合表面。六角螺母29被螺纹固定到怠速开度调节螺栓27上。
怠速开度调节螺栓27的末端(所述下端)作为怠速开度调节螺栓27的完全关闭侧啮合部(第一啮合部)，它在蝶阀6完全关闭时啮合加速器杠杆5的完全关闭侧制动器部25的啮合面，以便在蝶阀6的怠速位置(完全关闭位置)时限制蝶阀6沿着关闭方向进一步旋转。怠速开度调节螺栓27和六角螺母29组成怠速开度调节机构。怠速开度调节机构调节怠速开度调节螺栓27从完全关闭侧制动器26的所示下端面朝加速器杠杆5的完全关闭侧制动器部25凸出的量，以限定蝶阀6的完全关闭位置，从而在怠速运行时调节蝶阀6的节气阀开度(怠速开度)。
板状的完全打开侧制动器(未显示)与加速器支架3一体地形成。在完全打开蝶阀6时，加速器杠杆5的完全打开侧制动器部(未显示)直接啮合加速器支架3的完全打开侧制动器。在完全打开蝶阀6时，加速器支架3的打开侧制动器与啮合加速器杠杆5的完全打开侧制动器部的啮合面(完全打开侧啮合部，第二啮合部)相对。加速器支架3的完全打开侧制动器作为完全打开侧啮合部(第二啮合部)，在蝶阀6完全打开时，当加速器杠杆5的完全打开侧制动器部的啮合面直接啮合加速器支架3的完全打开侧制动器时，用于在蝶阀6的完全打开位置限制蝶阀6沿着蝶阀6关闭方向的旋转运动。
这里，本实施例的内燃机进气节气系统包括节气阀轴4和作为阀驱动装置用于在关闭方向与打开方向驱动蝶阀6的加速器杠杆5。节气阀轴4与蝶阀6一起旋转，并且加速器杠杆5与节气阀轴4的一端一体地形成。内燃机进气节气系统根据驾驶者所操纵的加速器的被操作量(例如节气杆的被操作量)改变蝶阀6的旋转角度。节气阀轴4包括轴侧啮合部7，它由诸如热塑树脂等树脂材料制成。树脂材料可以是耐热树脂材料，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚亚苯基硫醚(PPS)、聚酰胺树脂(PA)、聚丙烯(PP)或聚醚酰亚胺(PEI)。由金属材料(例如SUS304不锈钢)制成的分离型金属元件被夹物模制到轴侧啮合部7，以便加强诸如轴侧啮合部7等的树脂模制部分。
节气阀轴4的轴侧啮合部7是非圆柱形阀固定部(树脂轴)，蝶阀6的阀侧啮合部8通过诸如激光焊的热焊接被固定到其上。两平面(径向相对的平面部)31形成在轴侧啮合部7的外周表面，以便在激光焊时增加焊接强度。两平面31以外的其余轴侧啮合部的外周表面形成弧形面，其弧度中心在节气阀轴4的中心轴线(轴线，旋转中心)上。
分离型金属零件包括金属轴32和金属管33。金属轴32作为中心芯棒，从节气阀轴4的一个端面到另一个端面沿节气阀轴4的整个轴线范围延伸。圆柱形金属管33环绕金属轴32的外表面安装，使得在金属轴32与金属管33之间部分地设置柱形空间。与轴侧啮合部7啮合的节气阀轴4的金属轴32的啮合部形成为圆柱形的小直径部。位于轴侧啮合部7右侧的金属轴32的右侧轴端的表面部露出到节气阀轴4的外表面。金属轴32的右侧轴端的外露部形成圆柱形的大直径部，作为第二支承滑动部被节气阀体1的孔壁部2的第二轴支承部12的第二轴滑动孔14的内周面可旋转地支撑。
节气阀轴4的金属管33与轴侧啮合部7的左侧轴端(一个轴端)的外表面啮合。金属管33的这个啮合部露出到节气阀轴4的外表面。金属管33的外露部作为第一支承滑动部被节气阀体1的孔壁部2的第一轴支承部11的第一轴滑动孔13的内周面可旋转支撑。这里，如图2所示，本实施例的节气阀轴4被按如下方式布置金属轴32的旋转中心轴线位于偏心位置，它沿着径向向下的方向与节气阀体1的空气进气通道10的中心轴线偏移一个预定距离(L)。
加速器杠杆5采用与轴侧啮合部7同样的树脂材料与节气阀轴4的轴侧啮合部7的左侧轴端(一端)的外表面一体地形成。加速器杠杆5与节气阀轴4的轴侧啮合部7的左侧轴端(一端)的外表面一体地形成。另外，通常在加速器杠杆5的外周部制有V型外槽41。打开侧和关闭侧钢丝绳(未显示)与驾驶者所操作的节气杆同步被操作，环绕外槽41盘绕。打开侧和关闭侧安装槽42设置在加速器杠杆5的外周部。打开侧钢丝绳的一端和关闭侧钢丝绳的一端被分别连接到打开侧和关闭侧安装槽42。多个槽43被设置在加速器杠杆5的表面以便加速器杠杆5获得均匀壁厚。在每两个相邻槽43之间设置加强肋44。圆柱形弹簧内侧导向部45通常具有和节气阀体1的弹簧内侧导向部15一样的外径，圆柱形弹簧内侧导向部45与所述加速器杠杆5的右端面一体地形成，以便与复位弹簧9啮合。
凸台形状的厚壁部46设置在加速器杠杆5的后表面，加速器杠杆5的厚壁部46从加速器杠杆5的其余部分朝向节气阀体1的孔壁部2的径向外表面侧凸出。完全关闭侧制动器部25和完全打开侧制动器部采用树脂模制与厚壁部46一体地形成。这里，完全关闭侧制动器部25直接啮合怠速开度调节螺栓27的末端表面，当完全关闭蝶阀6时，它被加速器支架3的完全关闭侧制动器26牢牢地固定，并且当完全打开蝶阀6时，完全打开侧制动器部直接啮合加速器支架3的完全打开侧制动器。杠杆侧钩部(未显示)被与厚壁部46一体地形成，以便与复位弹簧9的弹簧侧钩部相啮合。
蝶阀6是完全由例如热塑树脂材料的树脂材料模制的树脂模制产品。树脂材料可以是耐热树脂材料，例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚亚苯基硫醚(PPS)、聚酰胺树脂(PA)、聚丙烯(PP)或聚醚酰亚胺(PEI)。蝶阀6被安装在节气阀体1的空气进气通道10中，其安装方式允许打开和关闭蝶阀6。蝶阀6是一个节气阀，它在从完全关闭位置到完全打开位置的旋转范围内可旋转，以便改变供给发动机气缸的进气流量。在蝶阀6的完全关闭位置进气的流量被最小化，并且在完全打开位置进气流量被最大化。
非圆柱形阀侧啮合部8和圆盘部(阀主体)47一体地形成在蝶阀6上。当阀侧啮合部8被安装到节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部时，阀侧啮合部8被牢牢固定。圆盘部(阀主体)47被连接到阀侧啮合部8并且在阀侧啮合部8的切线方向延伸。蝶阀6的阀侧啮合部8与节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部啮合，并且采用诸如激光焊等热焊接连接。阀侧啮合部8包括一个变窄部(压配合)48，它被压配合到节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部。变窄部48位于与节气阀轴4的轴侧啮合部7相啮合的阀侧啮合部8的啮合部的中心或至少一端(图3A中所述左或右端)。
跑道型通孔(啮合孔)49形成在阀侧啮合部8上，轴向穿透阀侧啮合部8。两平面(径向相对平面部)位于阀侧啮合部8的内周面，对应于设置在节气阀轴4的轴侧啮合部7的外表面的两平面(径向相对平面部)31。这种结构防止节气阀轴4的轴侧啮合部7和蝶阀6的阀侧啮合部8的相对旋转。阀侧啮合部8的每一个外表面和除两平面(径向相对平面部)以外的其余内周面具有弧形表面，其弧度中心在阀侧啮合部8的中心轴线上。
蝶阀6的圆盘部47被制成圆盘型，对应于节气阀体1的孔壁部分2的横截面形状并且与阀侧啮合部8一体地形成。圆盘部47包括第一半圆盘部分51和第二半圆盘部分52。当从完全关闭位置打开蝶阀6到一定角度时，第一半圆盘部分51位于空气流动方向的上游侧。当从完全关闭位置打开蝶阀6到一定角度时，第二半圆盘部分52位于空气流动方向的下游侧。第一半圆盘部分51相对第二半圆盘部分52受到进气更多的影响。另外，为了限制节气阀体1的孔壁部2的圆锥面17的干扰，节气阀轴4的旋转中心轴线位于偏心位置，它从空气进入通道10的中心轴线偏移一定距离(L)。这样，第一半圆盘部分51的表面面积变得比第二半圆盘部分52大。大体上梯形的加强肋53、54被设置到第一和第二半圆盘部分51、52的一个端面上以便加强蝶阀6。具有半圆形的第一径向外端部分21被设置到第一半圆形截面51的外周部。具有半圆形的第二径向外端部分22被设置到第二半圆形截面52的外周部。
蝶阀6是一个偏心阀。更具体地，通过蝶阀6的圆盘部47的圆盘厚度中心延伸的中心线、或者圆盘部47的一个端面的平面在空气进气通道10的轴向左侧(下游侧)相对于节气阀轴4的旋转中心轴偏移。另外，蝶阀6布置成使得在阀组装时当蝶阀6的圆盘47的第一和第二径向外端部分21，22直接机械接触节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(特别是圆锥面17)时，通过蝶阀6的圆盘部47的圆盘厚度中心延伸的中心线或圆盘部47的一个端面的平面相对垂直于节气阀体1的空气进气通道10的中心轴线的竖直线倾斜预定角度(θ例如为5到10度，最好为10度)。
在本实施例中，蝶阀6的完全关闭位置被设定成从接触位置沿着蝶阀6的打开方向移动预定角度(例如θ+1～2度)，在该接触位置，圆盘部47的第一和第二径向外端部分21、22机械接触节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(特别时圆锥面17)。这样，当蝶阀6在对应于它的完全关闭位置的旋转角度上被完全关闭时，通过蝶阀6的圆盘部47的圆盘厚度中心延伸的中心线或圆盘部47的一个端面的平面相对垂直于节气阀体1的空气进气通道10的中心轴线的竖直线倾斜预定角度(例如θ+1～2度)。
将参照图1A到图4B描述本实施例的内燃机进气节气系统的制造方法。
首先，复位弹簧9的弹簧侧钩部被安装在主体侧钩部，主体侧钩部位于节气阀体1的孔壁部2的径向外表面(所述左端表面)上。另外，所述复位弹簧9的左侧部与圆柱形弹簧内侧导向部15相啮合，导向部15位于节气阀体1的孔壁部2的外壁表面(所述左端表面)上。采用这种方式，复位弹簧9被安装在节气阀体1的孔壁部2的径向外表面(所述左端表面)。接着，蝶阀6被插入到位于节气阀体1的孔壁部2中的空气进气通道10中，这样，蝶阀6的阀侧啮合部8的通孔(啮合孔)49的中心轴线与位于节气阀体1的第一与第二轴支承部11、12上的第一和第二轴滑动孔13、14的中心轴线沿直线排成一行。
然后，从所述节气阀体1的第一轴支承部11的左端按照顺序将节气阀轴4插入到第一轴滑动孔13、通孔(啮合孔)49和第二轴滑动孔14中，节气阀轴4被安装到节气阀体1上。然后，复位弹簧9的弹簧侧钩部被安装到位于节气阀轴4的加速器杠杆5的外壁表面(所述右端面)的杠杆侧钩部。同样，所述复位弹簧9的左端面被安装到位于加速器杠杆5的外壁表面(所述右端面)的圆柱形弹簧内侧导向部45的外周部。采用这种方式，复位弹簧9被安装到节气阀体1的孔壁部2的径向外表面(所述左端面)和节气阀轴4的加速器杠杆5的外壁表面(所述右端面)之间。
接着，如前所讨论的，在节气阀体1的孔壁2上，当蝶阀6的阀侧啮合部8与节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部啮合时，蝶阀6的圆盘部47的第一和第二径向外端部分(外周部)21、22被放置成直接机械接触节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(特别是圆锥面17)。然后，这种状态的阀组件被安装到激光焊接系统的夹具上(未显示)。夹具被构造成例如在一定宽度内能往复移动。激光装置被放置到夹具上方。在激光装置中，激光束由激光振荡器输出并且被诸如透镜聚合，因此，激光束被引导到排列在孔壁部2的蝶阀6的阀侧啮合部8的外壁表面。激光装置的激光振荡器是一个半导体激光振荡器，具有20w到30w的激光输出功率。需要注意的是，激光振荡器可以是诸如脉冲式钇铝石榴石(YAG)激光振荡器或CO2激光振荡器等的其他任何激光振荡器。夹具的移动速度被设定为大约10mm/s。
当从激光装置的激光振荡器输出激光束到蝶阀6的阀侧啮合部8的外壁表面时，夹具沿节气阀轴4的轴向移动并且沿垂直于节气阀轴4轴向的方向来回摆动。这时，激光束撞击并穿透蝶阀6的阀侧啮合部8，并且透过的激光束到达节气阀轴4的轴侧啮合部7的外围表面且被轴侧啮合部的外围表面吸收。这一激光束照射引起轴侧啮合部7的外围表面的熔化。同样，轴侧啮合部7的外表面熔化产生的热引起阀侧啮合部8的内壁表面的熔化。这样，轴侧啮合部7的外表面和阀侧啮合部8的内周面被相互热焊接。
在本实施例中，在节气阀轴4的轴侧啮合部7的两平表面(径向相对的平面部)31上，且也在蝶阀6的阀侧啮合部8的两平表面(径向相对的平面部)上，沿节气阀轴4的轴侧啮合部7的轴向在蝶阀6的阀侧啮合部8的变窄部(压配合部)48周围进行激光焊接。具体是，通过夹具沿阀侧啮合部8的两平表面(径向相对的平面部)的前侧和后侧的单一往复运动，在蝶阀6的阀侧啮合部8的两平表面(径向相对的平面部)的前侧和后侧都进行激光焊接。
结果，包括节气阀体1、节气阀轴4、蝶阀6和复位弹簧9的内燃机进气节气系统被制造出。当上面制造方法和制造工序被使用时，组件的数量和制造步骤的数量能被有利地减少。
本实施例的内燃机进气节气系统的效果将参考图1A到图4B来描述。图4A是显示完全打开蝶阀时的空气流动的示意图，且图4B是显示完全关闭蝶阀时的空气流动的示意图。
当驾驶者操作节气杆时，通过钢丝绳被机械连接到节气杆的加速器杠杆5克服复位弹簧9的推动力被旋转一相应角度，这一角度对应于节气杆的被操作量。然后，加速器杠杆5的旋转被传递到节气阀轴4。在节气阀轴4旋转之后，蝶阀6被旋转相同的旋转角度，这一角度同加速器杠杆5的旋转角度相同，也就是，和节气阀轴4的旋转角度相同。这样，被连接到发动机气缸的空气进气通道10被打开一定角度，所以发动机旋转速度被改变以对应节气杆的被操作量。
这时，当驾驶者移动节气杆到完全打开位置时，加速器杠杆5沿正常旋转方向(打开方向)旋转直到加速器杠杆5的完全打开侧制动器部与加速器支架3的完全打开侧制动器部啮合。当加速器杠杆5的完全打开侧制动器部与加速器支架3的完全打开侧制动器部啮合，且加速器杠杆5沿打开方向的进一步旋转被加速器支架3的完全打开侧制动器限制时，蝶阀6被保持在节气阀体1的孔壁部2的孔内部的完全打开位置，也就是，在空气进气通道10中的完全打开位置。这样，如图4A所示，通过位于节气阀体1的孔壁部2中的空气进气通道10被吸入发动机气缸的进气的流量被最大化，所以发动机转动速度增加。
相反，当驾驶者将节气杆返回到完全关闭位置时，由于复位弹簧9的推动力，节气阀轴4、加速器杠杆5和蝶阀6被返回到它们的初始位置(怠速位置)。这时，加速器杠杆5通过复位弹簧9的推动力沿相反旋转方向(关闭方向)旋转直到加速器杠杆5的完全关闭侧制动器25与怠速开度调节螺栓27的末端表面啮合，该调节螺栓被加速器支架3的完全关闭侧制动器26牢牢固定。当加速器杠杆5的完全关闭侧制动器部25与怠速开度调节螺栓27的末端表面啮合，且因此加速器杠杆5沿关闭方向的进一步旋转被怠速开度调节螺栓27限制时，蝶阀6被保持在节气阀体1的孔壁部2的孔内部的完全关闭位置，也就是，在空气进气通道10中的完全关闭位置。这样，如图4B所示，通过位于节气阀体1的孔壁部2中的空气进气通道10被吸入发动机气缸的进气的流量被最小化，所以发动机转动速度被设置为怠速速度。
如前面所讨论，在内燃机进气节气系统中，具有沿着空气进气通道10的轴向在节气阀轴4的旋转中心轴线的下游侧被偏移的圆盘部47的偏心阀被用作蝶阀6，它调节吸入发动机气缸的进气的流量。另外，蝶阀6的布置成，使得当蝶阀6的圆盘47的第一和第二径向外端部分21，22直接机械接触节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(具体是圆锥面17)时，沿蝶阀6的圆盘部47的圆盘厚度中心或圆盘部47的一个端面的平面延伸的中心线相对于垂直于节气阀体1的空气进气通道10的中心轴线的垂直线倾斜预定角度(θ)。另外，节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面具有圆锥面(阀啮合部)17，它通过蝶阀6的圆盘47的第一和第二径向外端部分21，22同圆锥面(阀啮合部)17的机械接触可限制蝶阀6沿关闭方向的进一步旋转。
这样，可以在阀装配时限制蝶阀6的旋转，以便将通过诸如激光焊接等的热焊接在节气阀轴4的轴侧啮合部7与蝶阀6的阀侧啮合部8之间形成的连接固定在蝶阀6的圆盘47的第一和第二径向外端部分21，22机械接触节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(特别是圆锥面17)的状态。因此，在阀装配时，通过机械接触就有可能实现蝶阀6相对于节气阀体1的径向内周面的位置调节。因此，节气阀轴4和蝶阀6能被装配在一起处于在节气阀体1的孔壁部2的径向内周面(具体是圆锥面17)与蝶阀6的圆盘部47的第一和第二径向外端部分21，22中相应之一之间的每个间距被最小化，所以怠速运行时(完全关闭阀时)进入空气的泄漏能被最小化。
这里，被引导到位于节气阀体1的孔壁部2内部的空气进气通道10中的进入空气被安装在空气净化器中的空气过滤器过滤以去除外来颗粒。然而，有可能小的颗粒没有被空气过滤器去除并且可能导入到节气阀体1的空气进气通道10。另外，当用于打开和关闭相应发动机气缸进气口的进气阀的打开周期与用于打开和关闭气缸排气口的排气阀的打开周期相重叠时，由于从发动机相应燃烧室的气体后泄，黑烟就有可能流回空气进气通道10。特别是，进气系统组件(例如，节气阀体1或蝶阀6)就可能被从发动机气缸回流到发动机进气系统的未燃烧气体所含的污物(例如，碳或油份)弄脏。当污物在蝶阀6和节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(特别是圆锥面17)上积累，且在发动机未运行期间硬化时，蝶阀6就可能被硬化的脏物牢牢保持在关闭位置。在这种情况下，即使当发动机起动时节气杆被操作，第一和第二径向外端部21、22也不能从完全关闭位置移动，所以蝶阀6的平滑转动受到妨碍。
这样，在内燃机进气节气系统中，当蝶阀6在对应于它的完全关闭位置的旋转角度上被完全关闭时，沿蝶阀6的圆盘部47的圆盘厚度中心或圆盘部47的一个端面的平面延伸的中心线相对于垂直于节气阀体1的空气进气通道10的中心轴线的垂直线倾斜预定角度(例如θ+1～2度)。因而，即使当空气进气系统组件(例如，节气阀体1或蝶阀6)被从发动机气缸回流到发动机空气进气系统的诸如未燃烧气体所含的污物(例如，碳或油份)弄脏，在蝶阀6或节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(圆锥面17)上积累的污物的粘结力(粘着力)能被减小。这样，当发动机起动时节气杆被操作，蝶阀6能毫不费力地从孔壁部2的径向内孔表面(特别是圆锥面17)移走。因此，就能防止对蝶阀6平滑转动的干扰。这样，就能获得相应的节气阀开度，该开度对应于节气杆的被操作量，并且能获得对应于节气杆的被操作量的发动机输出功率(发动机转动速度)。采用这种方式，汽车可驾驶性能被提高。
另外，当蝶阀6的完全关闭位置被设定成从使蝶阀6的圆盘部47的第一和第二径向外端部分21，22直接机械接触节气阀体1的径向内孔表面的阀安装位置移动预定旋转角度的位置时，在发动机怠速时，就有可能防止节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(特别是圆锥面17)与蝶阀6的圆盘部47的第一和第二径向外端部分21，22之间反复的直接接触。这样，蝶阀6或节气阀体1的寿命能被提高。
这里，本实施例的节气阀轴4被按如下方式布置节气阀轴4的旋转中心轴线位于偏心位置，该偏心位置沿着径向向下方向从节气阀体1的空气进入通道10的中心轴线偏移预定距离(L)。采用这种方式，在蝶阀6沿关闭方向旋转时，就可能防止蝶阀6的圆盘部47的第一和第二径向外端部分21，22卡在节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面(特别是圆锥面17)上。这样，即使蝶阀6的驱动力(运行力)小，在操作节气杆时蝶阀6也能沿打开方向朝完全打开位置被平滑旋转。
这里，本实施例的节气阀轴4被按如下方式布置节气阀轴4的旋转中心轴线位于偏心位置，该偏心位置沿着径向向下方向从节气阀体1的空气进入通道10的中心轴线偏移一定距离(L)。采用这种方式，表面面积比第二半圆盘部分52大的第一半圆盘部分51被布置在第二半圆盘部分52的上游侧，第二半圆盘部分52的表面面积比第一半圆盘部分51小。这样，蝶阀6的阀关闭转矩被增加。这样做，即使当向完全关闭位置推进蝶阀6的弹簧被截断，阀关闭转矩通过进气在第一半圆盘部分51产生，将蝶阀6返回到完全关闭位置。这样，在诸如复位弹簧9被截断等故障时，就可能限制蝶阀6不返回到完全关闭位置的事件发生。
圆锥面17按如下方式与节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面一体地形成圆锥面17具有圆形横截面，它的中心位于节气阀轴4的旋转中心轴线、并且具有沿节气阀体1的空气进入通道10的轴向向着下游侧减小的减小直径。采用这种方式，在蝶阀6沿关闭方向旋转时，就可能防止蝶阀6的圆盘部47的第一和第二径向外端部分21，22卡在节气阀体1的孔壁部2的圆锥面17上。这样，即使蝶阀6的驱动力(运行力)小，在操作节气杆时，蝶阀6也能沿打开方向朝完全打开位置被平滑旋转。
另外，节气阀体1、节气阀轴4、加速器杠杆5和蝶阀6每一个都由树脂材料制成。这样，内燃机进气节气系统的重量和制造成本能被减少。同样，通过诸如激光焊接等的热焊接固定节气阀轴4的轴侧啮合部7和蝶阀6的阀侧啮合部8之间的连接，而不使用螺纹连接蝶阀6的阀侧啮合部8到节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部。这样，连接中就不采用固定螺栓或螺钉，所以组件的数量和装配步骤的数量能被减少。
(第二实施例)图5A和5B是显示第二实施例的示意图。特别是，图5A是显示完全打开蝶阀时的空气流动的示意图，且图5B是显示完全关闭蝶阀时的空气流动的示意图。
在第一实施例的偏心蝶阀6中，使用了圆锥孔壁部2，其通道的横截面沿着空气流动方向朝着下游侧递减，如图4A所示，当蝶阀6完全打开时，进入空气气流将在蝶阀6的第二半圆盘部分52的一个端面和相对的节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面之间受到阻碍。这就可能引起节气阀体1的孔壁部2的空气进入通道10中的进气的压力损失。这样，当节气阀体1的孔壁部2的直径被增大时，节气阀体1的孔壁部2的尺寸也被增加，导致用于容纳它的容纳空间增加。
考虑到以上问题，本实施例中，蝶阀6的圆盘部47被局部弯曲，以便在完全打开蝶阀6时在蝶阀6的第二半圆盘部分52的一个端面和节气阀体1的孔壁部2的径向内孔表面之间提供充足的通道横截面。具体是，蝶阀6的第二半圆盘部分52相对于第一半圆盘部分51朝向节气阀轴4的旋转中心轴线方向弯曲，所以第二半圆盘部分52相对于第一半圆盘部分51所在平面倾斜预定角度(例如，该角度通常与圆锥面17相对于轴向的角度相同)。采用这种方式，在完全打开蝶阀6时就可能减少空气进气通道10的进入空气阻力，而不用增加节气阀体1的孔壁部2的直径(尺寸)。因此，在完全打开蝶阀6时，就可能增加节气阀体1的孔壁部2的空气进气通道10中的进气流量(在完全打开时进气的流量)。替代地，蝶阀6的圆盘部47能被弯曲成具有预定曲率。
本发明不局限于上述实施例，且因此上述实施例能做如下更改。
在上述实施例，加速器杠杆5一体地形成在节气阀轴4的轴侧啮合部7的一个端部。替代地，杠杆侧啮合部可设置在加速器杠杆5的内周边部。这样，可通过诸如激光焊接等的热焊接固定节气阀轴4的轴侧啮合部7与加速器杠杆5的杠杆侧啮合部之间的连接。另外，加速器杠杆5能被更改为诸如阀齿轮等的可旋转驱动体。在这种情况下，蝶阀6通过诸如电机等的致动机构经减速齿轮机构与阀齿轮一起旋转。
在上述实施例中，节气阀轴4的树脂模制部分特别是轴侧啮合部7通过金属材料例如金属轴32和金属管33加强。替代地，节气阀轴4的树脂模制部分(特别是轴侧啮合部7)可以用一个金属中心芯棒材料或金属管材料加强。另外，金属管33可由多个弓形的金属件制成，它们沿着轴向布置形成圆柱形结构。替代地，多个金属圆柱可以沿着轴向一个接一个布置。另外，节气阀轴4也可以整体由金属材料制成。
为了提高节气阀轴4的轴侧啮合部7的内周边部与金属轴32的外围部之间的咬合(连接强度)，并防止在轴侧啮合部7与金属轴32之间的轴向相对运动，也就是，防止轴侧啮合部7从金属轴32上脱离，在金属轴32的外围表面的一部分或整个范围上形成有凹口或凹槽以及凸出部。替代地，金属轴32的横截面可以是具有两个径向相对平面部的非圆形形状，且轴侧啮合部7的横截面可以是具有两个径向相对平面部的非圆形形状。这样，能防止轴侧啮合部7与金属轴32之间的相对旋转。
在上述实施例中，蝶阀6的阀侧啮合部8被诸如激光焊等热焊接到节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部。替代地，蝶阀6的阀侧啮合部8可以被诸如螺栓或螺钉固定到节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部。另外，蝶阀6的圆盘部47可以与节气阀轴4的轴侧啮合部7的外周部模制成一体。
用于整体模制节气阀体1、节气阀轴4、加速器杠杆5和蝶阀6的树脂材料可以是合成树脂材料。合成树脂材料可以通过添加充填物(例如低成本的玻璃纤维、碳纤维、芳香尼龙纤维、硼纤维)或填料到热熔树脂材料(例如由热塑树脂制成的熔融树脂)制成。合成树脂材料包括含有30％玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBTG30)，含有40％玻璃纤维的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBTG40)。树脂节气阀体或树脂节气阀或树脂加速器杠杆或树脂节气阀轴可以通过合成树脂材料的注塑模制制成，这通过从浇口注射合成树脂材料到模具的模腔中来进行。通过合成树脂材料的注塑模制一体地模制的树脂模制产品可以低成本制造，并且具有改进的机械性能、强度、刚度和耐热性。
在上述实施例中，树脂材料(例如由热塑树脂制成的熔融树脂)被用作为被加热到熔化状态的熔融材料。然而，替代地，被加热到熔化状态的熔融材料可以是熔融金属材料(例如，诸如铝合金或镁合金的半熔融合金)。即，节气阀体1、节气阀轴4、加速器杠杆5和蝶阀6中至少一个可以完全由金属材料制成。
对于本领域技术人员而言，其他的优点和更改是很明显的。在广义范围上，本发明不局限于所示和所述具体细节、代表性设备、以及解说性例子。
权利要求
1.一种内燃机进气节气系统，包括形成进气通道的圆柱形外壳，它沿进气通道中心轴线的方向引导进气；具有旋转中心轴线的轴，它基本垂直于外壳的空气进气通道的中心轴线；和被整体地安装到所述轴上的节气阀，所述节气阀通过在用于使进气的流量最小化的完全关闭位置与用于使进气的流量最大化的完全打开位置之间改变节气阀的旋转角度来调节吸入内燃机气缸中的进气流量；其中节气阀包括与外壳横截面形状相对应的圆盘部；圆盘部沿着空气进气通道的中心轴线方向从轴的旋转中心轴线偏移；和当圆盘部的外周部直接接触外壳的内周面时，圆盘部相对垂直于空气进气通道中心轴线的垂直线倾斜。
2.如权利要求1所述的内燃机进气节气系统，其特征在于当节气阀被完全关闭、并因而以对应于节气阀完全关闭位置的预定角度阻止沿节气阀完全关闭方向的旋转运动时，圆盘部相对垂直于空气进气通道中心轴线的垂直线倾斜；以及完全关闭位置沿节气阀完全打开方向从阀安装位置被移动预定旋转角度，其中，在阀安装位置，圆盘部的外周部直接接触外壳的内周面。
3.如权利要求1所述的内燃机进气节气系统，其特征在于，弹簧安装在外壳与轴之间，并沿着使节气阀返回完全关闭位置的方向推动节气阀。
4.如权利要求1所述的内燃机进气节气系统，其特征在于轴的旋转中心轴线设置在偏心位置，所述偏心位置沿着空气进气通道的径向从空气进气通道的中心轴线偏移；以及轴侧啮合部一体地设置在轴上，以便可靠地保持节气阀。
5.如权利要求4所述的内燃机进气节气系统，其特征在于外壳是节气阀体，它以能打开和关闭节气阀的方式可旋转地容纳节气阀；节气阀体包括轴支承部，轴支承部可旋转地支撑轴的一个轴向端部；和轴接收孔形成在轴支承部上，用于接收轴侧啮合部进入空气进气通道。
6.如权利要求4所述的内燃机进气节气系统，其特征在于，节气阀一体地包括管状阀侧啮合部，它被装配到轴侧啮合部的外周部。
7.如权利要求6所述的内燃机进气节气系统，其特征在于，轴侧啮合部和阀侧啮合部由树脂材料制成，且通过热焊接相互固定。
8.如权利要求1所述的内燃机进气节气系统，其特征在于，圆盘部包括第一半圆盘部分，当圆盘部沿完全打开方向从完全关闭位置被旋转预定的节气阀开度时，第一半圆盘部分沿进气方向位于圆盘部上游侧；和第二半圆盘部分，其表面积小于第一半圆盘部分的表面积，且当圆盘部沿完全打开方向从完全关闭位置被旋转预定的节气阀开度时，第二半圆盘部分沿进气方向位于圆盘部下游侧。
9.如权利要求1所述的内燃机进气节气系统，其特征在于，外壳的内周面包括阀啮合部，当圆盘部的外周部直接接触阀啮合部时，阀啮合部限制节气阀沿完全关闭方向的进一步旋转。
10.如权利要求1所述的内燃机进气节气系统，其特征在于，外壳的内周面一体地包括圆锥面，圆锥面具有沿空气进气通道的中心轴线方向朝下游侧逐渐减小的减小直径。
11.如权利要求10所述的内燃机进气节气系统，其特征在于圆盘部包括第一半圆盘部分，当圆盘部沿完全打开方向从完全关闭位置被旋转预定的节气阀开度时，第一半圆盘部分沿进气方向位于圆盘部上游侧；和第二半圆盘部分，当圆盘部沿完全打开方向从完全关闭位置被旋转预定的节气阀开度时，第二半圆盘部分沿进气方向位于圆盘部下游侧；和第二半圆盘部分相对于第一半圆盘部分在轴的旋转中心轴线所在一侧倾斜预定角度。
全文摘要
当蝶阀的外周部机械接触节气阀体的径向内周面时，蝶阀的圆盘部相对垂直于空气进气通道的中心轴线的垂直线倾斜预定角度。采用这种方式，在安装蝶阀时，蝶阀相对于节气阀体的径向内周面的位置调节就能实现。这样，节气阀轴和蝶阀能被装配在一起，同时节气阀体的径向内周面与蝶阀的外周部之间的间隙最小化时。
文档编号F16K1/22GK1680703SQ200510065118
公开日2005年10月12日 申请日期2005年4月8日 优先权日2004年4月8日
发明者佐野亮, 中野勇次, 古川晃 申请人:株式会社电装