专利名称：节流装置，尤其是一种内燃机的节流装置，以及制造该节流装置的方法
现有技术本发明分别涉及一种节流装置，尤其是一种内燃机的节流装置，以及制造这种节流装置的方法，这种节流装置是权利要求1和权利要求6中的普通型式的节流装置。节流装置是已知的(1991年6月第一次出版的Bosch Technische Unterrichtung，Mono-Jetronic的第24页)，其中，以在蝶形节流阀连结套筒中蝶形节流阀的形式而构成的节流构件在不同程度上控制着流入的燃料/空气混合气。例如，蝶形节流阀连接套筒是内燃机中心喷射装置的一部分，其中燃油借助于安装在蝶形节流阀之上的燃油喷射阀而周期性地喷入蝶形节流阀连接套筒的进气通道中。蝶形节流阀用公知的方法插入节流装置安装轴的细长凹槽中并且借助螺旋连结件与安装轴扭转连接。蝶形节流阀通常呈圆形并由冲压成的金属片工件形成。由于环境保护的原因和为了减少内燃机的燃油消耗，要求一个更低的对怠速旋转速度，因此，在蝶形节流阀中，槽和蝶形节流阀连接套筒的进气通道的进气壁在制造中要求保持一个被限定得很窄的公差范围，以使尤其在蝶形节流阀的怠速位置中，由于在蝶形节流阀和进气壁之间有一个相当小的间隙，因而，仅有非常小的空气流量能流过蝶形节流阀。
为了在控制发动机功率的电子系统中使用节流装置，被当作旋转角度传感器的精密电位器连接在装配轴的一端，而该端则从蝶形节流阀连接套筒中引出。这样做可以使精密电位器选用一个与蝶形节流阀的旋转位置相应的特定电阻值并提供一个特定的电压信号，当把它提供给一个电子控制装置时，可以特别用来驱动一个蝶形节流阀伺服电机。蝶形节流阀伺服电机与装配轴的另一端相连，该端从蝶形节流阀连接套筒中引出。在内燃机特定的运转范围内，伺服电机转动蝶形节流阀，例如在怠速或滑行切断的情况下，而就通常所说的电子加速器而言，就是转动蝶形节流阀的电动机调节器。为了装配好节流装置，在安装上蝶形节流阀和可旋转的旋转角度传感器松松地连接上之后，再装入测量装置。然后它将遇到气流。流过蝶形节流阀并接着在测量装置中测量的空气流通过旋转安装轴和蝶形节流阀来调节。此后，旋转角度传感器随着安装轴旋转直到在旋转角度传感器上有一个与通过蝶形节流阀的空气流量相对应的特定电压关系为止。然后旋转角度传感器就在这个位置上固定装配。为了校正蝶形节流阀和旋转角度传感器的制造公差，公差的补偿或节流装置的调节是必要的。尤其在节流装置批量生产的情况下，为了这个目的，大批量的生产以及计量费用是必要的。蝶形节流阀的安装和螺钉紧固尤其要求大量的装配工作，从而导致了高额生产成本。本发明的优点比较起来，分别在权利要求1和权利要求6的特征中描述的本发明的节流装置及其方法具有下列优点，即实际上独立成形的节流构件能够简便地制造出来，从而使它们在蝶形节流阀连结套筒中紧紧密封，或者是相对于后者有一个恰当的径向间隙，并可使它们能通过低成本的生产与安装轴连接。更特别的优点是以极其简便的方法实现了在现有技术中所必需的旋转角度传感器的公差补偿。它的优点是能够省去现有技术中必需的螺钉连结。
在权利要求1中给出的节流装置和在权利要求6中给出的方法的更有利的设计和改进，可以通过从属权利要求所列出的措施而得到。附图本发明的具体实施例在附图中用简便的方式表示出来并在下面的描述中作了更详细的解释。
图1显示了一个在本发明第一具体实施例中具体体现的节流装置的剖面图。图2显示了一个具有注射用具的节流装置的剖面图，该注射用具用来制造图1中的节流装置。图3显示了一个节流装置的第二个实施例的剖面图，它是在图7中沿III-III线的剖面或在图8中沿III-III线的剖面。图4显示了一个具有注射用具的节流装置的剖面图，该注射用具用来制造图3中的节流装置。图5显示了一个节流装置的第三个实施例的剖面图，该剖面是沿图7中V-V线或沿图8中V-V线的剖面。图6显示了一个具有注射用具的节流装置的剖面图，该注射用具用来制造图5中的节流装置。图7显示了一个相应于图3和图5的节流装置的平面图。图8显示了一个相应于图3和图5的节流装置的平面图。对实施例的描述图1是一个局部剖示图，显示了一个本发明中所体现的节流装置1的剖面图，并且该节流装置1用来，例如，控制混合气压缩、外部点火或空气压缩、自动点火内燃机的功率。节流装置1有一个蝶形节流阀连结套筒2，其中一个节流构件，例如一个蝶形节流阀3，可旋转地装入进气通道10。进气通道10有一个圆柱形进气壁11，该进气壁11在图1至图6的剖示中在平行于纵向轴线15的方向上延伸，该纵向轴线15通过进气通道10的中央。蝶形节流阀3与一安装轴4可扭转地连结并且借助进气管在不同程度上控制流进蝶形节流阀连结套筒2内的空气量或燃料/空气混合气量。在蝶形节流阀3的下游，蝶形节流阀连结套管2是例如借助于连接管与内燃机的至少一个燃烧空间相连。流动方向在图1、3和5中用箭头5标明。安装轴4横向延伸通过蝶形节流阀连接套筒2并且以旋转轴线14为中心，旋转轴线14在图1至6中指向图1至6的图面。安装轴4穿入进气通道10两侧的进气壁11并且借助于轴承，例如滚针轴承，支承在例如两个蝶形节流阀连接套筒2的衬套状专用扩大部分上。安装轴4的两端从蝶形节流阀连接套筒2伸出并且安装轴的一端有一个索缆滑轮27，例如，在图7与图8中用图解法表示的那样，而且通过操纵拉索与加速踏板连接可使当驱动加速踏板时蝶形节流阀3可以转动。对于发动机电子功率控制装置，蝶形节流阀伺服电机28，在图7和8中示意性地作了表示，它连在索缆滑轮27的安装轴端。在内燃机特定的运转情形下，例如控制怠速或滑行关闭或在通常所说的电子加速器的情况下，蝶形节流阀伺服电机28由电子控制装置26启动并带动蝶形节流阀3和一个旋转角度传感器29旋转，蝶形节流阀3的电动机调节器的更多细节并未示出，该传感器位于钢索滑轮27的对面，安装在装配轴的另一端，以便控制蝶形节流阀3的旋转位置。旋转角度传感器29在图1、3、5、7和8中以示意方式表示出来并且被限定为例如精密电位计的形式。旋转角度传感器29相应于蝶形节流阀3的各个旋转位置都有一个特定电阻并且产生一个特定电压信号供给电子控制装置26，尤其是为了启动蝶形节流阀伺服电机28。
考虑到蝶形节流阀3的扭转牢固性，在安装轴4中做出呈槽20形状的细长凹槽。槽20沿着安装轴4中的旋转轴线14延伸，安装轴设置在进气通道10中，槽20的长度大致相当于蝶形节流阀3的宽度或相当于蝶形节流阀3的外径。槽20又把安装轴4分成相等的两大部分23、24，它们呈半圆柱状，并与剖面18相距一个轴向距离，剖面18包括旋转轴线14和水平轴线16，水平轴线16及旋转轴线14与纵向轴线15横向交叉。槽20和剖面18可相对于水平轴线16倾斜，如图5和图6中所示的那样，并且，特别通过旋转轴线14延伸。
为了制造蝶形节流阀3并相对安装轴4提供一个可扭转的连接，按照本发明的形状的注射用具30和31装入在安装轴4两侧的进气通道10中。注射用具30和31有一个与进气通道10相匹配的形状，特别是圆柱形的形状，并有一个比进气通道10的开启横剖面稍小的横剖面，以使注射用具30和31的外表面12与进气壁11相接触，但不用倾斜就可装入进气通道10中。在图2、4和6中，注射用具30设在安装轴4的上游，注射用具31设在安装轴4的下游。正如图2中所描述的那样，该剖视图表示利用注射用具30和31来制造第一个具体实施例的图1中的蝶形节流阀3，注射用具30和31被装入进气通道10中并且这些注射用具被安装于距安装轴4的外部成形表面6有一个小的轴向距离的位置上，或如图4所示，至少是与安装轴4的外部成形表面6部分接触。在面向蝶形节流阀3的端面33和34上，注射用具30和31有凹槽38和39，凹槽38和39沿轴向方向延伸并局部凹入注射用具中。凹槽38是在注射用具30的端表面33处开出的槽，而凹槽39则是在注射用具31的端表面34处开出的槽。两个注射用具30和31在局部彼此相互接触或是处在距安装轴4有一定轴向距离的位置上，这两个注射用具30和31与它们的凹槽38和39一起形成一个围绕安装轴4的凹陷空间，这个凹陷的空间相应于蝶形节流阀3的外部形状。在插入了注射用具30和31之后，凹陷空间借助通入其中的进料导管50用塑料充填满。在塑料凝固之后，它就形成了与安装轴4扭转相连的蝶形节流阀3。此后，将注射用具30和31从进气通道10中撤出。如图2、4和6的剖示图中所描述的那样，在注射用具31中，两个进料导管50通入凹槽39或凹陷空间中，并大致平行于纵向轴线15直至端面34，也有可能是在注射用具30中设置一个进料导管50而在注射用具31中再提供一个进料导管50或是在注射用具30中提供两个进料导管50。在用塑料填充期间，塑料也通到安装轴4的槽20中，并填充它，以沿旋转轴线14在安装轴4中形成塑料横向腹板。这个塑料腹板与蝶形节流阀3完全连接，从而在蝶形节流阀3和安装轴4之间形成扭转连接并确保扭矩的可靠传递。
在图1和2的第一具体实施例和图3和4的第二具体实施例中，注射用具30有一个环形凹出部分37，它具有一个小的径向壁厚，从进气壁11向中心延伸。这个环形凸出部分37以注射用具30的环形端面33为界，从这里凹槽38在轴向上延伸，局部进入注射用具30并形成一个凹陷的空间，这个空间在用塑料填充之后，就是面对气流5的蝶形节流阀3的前部。凹槽38的凹陷空间，在图1至4中描述为在纵向轴线15的左侧有一个例如楔形块40，用这种方式，是为了更有效地实现蝶形节流阀3的节流特性，例如在内燃机怠速范围内。但是也可以制造出其它形状的蝶形节流阀3，从这点来看，注射用具30和31的凹槽38和39是相应于蝶形节流阀3的需要外部形状而定形的。
在安装轴4的外部成形表面6的周围区域，凹槽38和39呈槽状，以使例如注射用具30的凹槽38(在图2中的上部)在径向方向上完全密封，凹槽38距外部成形表面6有一个轴向距离，以使在塑料填入凹槽38之后，有一个塑料的外部壳层，以半壳状的形状，沿旋转轴线14，且用塑料完全覆盖安装轴4的上半部23。还可以如具有注射用具30和31的图4的第二具体实施例所示来制造图3的蝶形节流阀，它至少部分地在纵向轴线15的左右形成凹槽38，而有一部分则与外部形成表面6没有轴向距离，从而使安装轴4的上半部23，如在图3的上部已描述的，仅被一个塑料的外部壳层局部地覆盖。如图7、图4的平面图所描述的那样，安装轴4沿旋转轴线14的局部没有塑料，这是因为，当注射用具30装入进气通道10时，它借助于沿旋转轴线14延伸的凸出部分与外部成形表面6局部接触。也可能如图8和图4的平面图所描述的那样，用下述方式形成注射用具30的凹槽38，即注射用具30仅与安装轴4的外部成形表面的局部相接触，例如在凹槽38的两个圆形范围41上，以使上部23的外部成形表面6除范围41之外的区域几乎完全由塑料外部壳层以半壳形所覆盖。如图8中所描述的那样，两个圆形范围41是例如相对于水平轴线16对称的，为了确保两个注射用具30和31的精确定位。它也可能是提供一个单独的圆形范围41，例如在水平轴线16和旋转轴线14的交叉处进气通道的中心。图2和4的注射用具31有一个端表面34，它具有沿平行于水平轴线16延伸的平直形状。凹槽39从这个端表面34凹成槽状，以使安装轴4的下半部24在径向上完全密封，并与外部成形表面6有一个轴向间距，这就提供了一个塑料的呈半壳状的外部壳层，且该壳层沿旋转轴线14延伸。这个塑料的表面壳层用塑料完全覆盖了安装轴4的下半部24。也可能形成与图4的凹槽38相应的图2和4的凹槽39，以使注射用具31能局部地与安装轴4的下半部24的外部成形表面6相接触，且与外部成形表面6没有轴向间距。也可能以下述方式形成图4的第二具体实施例的凹槽38和39，即注射用具30和注射用具31借助图8中所描述的圆形范围41部分与表面6相接触，以使安装轴4的外部成形表面6在填充塑料之后，除范围41之外，完全被塑料外部壳层覆盖。
图5和图6显示了本发明节流装置1的第三具体实施例，相同部分或有相同效果的部分都在图1和图4中用相同的参考标号标出。在第三具体实施例的情况下，对照第一和第二具体实施例，这两个注射用具30和31在它们的端面33和34处不接触，且彼此相距一个轴向距离。至少端面33和34之一能够与安装轴4的外部成形表面6至少局部相接触。如图7、图5的平面图所描述的那样，凹槽38和39呈沟槽状，并沿旋转轴线14，相应于图4的凹槽38延伸，以使安装轴4的两个半部23和24用塑料覆盖，而在注射用具30和31与外部成形表面6相接触处是没有塑料的。当注射用具30和31装入进气通道10时，它们与安装轴4的外部成形表面6相接触以使注射用具30和31能精确地定位。也可能，如图8、图5的平面图所描述的那样，以下述的方式形成凹槽38和39，即注射用具30和/或注射用具31仅与安装轴4的外部成形表面6局部相接触，例如在两个圆形范围41内，以使安装轴4的上部23和下部24的外部成形表面6几乎完全被塑料外部壳层覆盖，并且自范围41的周围分开。凹陷空间由注射用具30和31的端面33和34以及进气壁11所密封，然后为了形成蝶形节流阀3，凹陷空间再由塑料填充，从而使塑料到达进气通道10的进气壁11，这与第一和第二具体实施例不同，并且依赖于所选的塑料，在塑料凝固并收缩之后，在蝶形节流阀3的外部与成形表面7之间会出现一个非常小的径向间隙。尤其在蝶形节流阀3的怠速位置，这提供了控制一个非常小的空气流量的可能性。图5和6的注射用具30和31除了具有凹槽38和39之外还具有平直状的端面33和34。这些端面33和34，例如，相对水平轴线16有一个倾斜角度并且最好彼此平行地延伸，以使在塑料进入端面33和34间的凹陷空间之后，就可形成一个适当倾斜的圆盘形的蝶形节流阀3。蝶形节流阀3的倾斜角度影响了节流比率，尤其在内燃机怠速范围内。
几乎任何指定形状的蝶形节流阀3都能用简单的方法制造出来并具有小的公差，且能借助于注射用具30和31的端面33和34以及凹槽38和39的设计可扭转地与安装轴4相连接。蝶形节流阀3的制造最好是在节流装置1几乎完全装好的情况下，其中旋转角度传感器29只是松松地可旋转地置于安装轴4的一端。由于公差补偿和安装旋转角度传感器29的目的，可以旋转后者直到在旋转角度传感器29上设定出一个理想的电阻值，或一个特定的电压关系，随后在安装轴4的一个不变的旋转位置上，旋转角度传感器被完全装好，也就是与节流装置1扭转相连了。注射用具30和31接着装入进气通道10直到这些用具接触到例如安装轴4的外部成形表面6，例如，再把塑料从外部注入进料导管50。在塑料凝固后相当一段时间之后，注射用具30和31从进气通道10和已完成的蝶形节流阀3中撤出，从而结束了节流装置1的制造。凹槽38和39的设计确保了蝶形节流阀3总能制造成在进气通道10中并具有一个恒定的精确的形状和恒定的精确的旋转位置，由于蝶形节流阀3精确的位置，通过蝶形节流阀3的空气流量也就已知了。这个空气流量相应于在旋转角度传感器29中以前设置的电压关系。这就使空气流量和旋转角度传感器所提供的电压关系之间有了明确的联系，从而有可能省去了在测量装置中，以前常规的连续的空气流量测量。
权利要求
1.一个节流装置，尤其是内燃机的节流装置，具有一个带进气通道的蝶形节流阀连接套筒，通过进气通道，伸出一个旋转支承在该蝶形节流阀连接套筒中的安装轴，安装轴上有一个沿旋转轴线凹入其中的槽，这个槽用来与控制进气通道的节流构件可扭转的连接，其特征在于，以塑料件的形式形成节流构件(3)并由注模法制成该节流构件，而且塑料填充在安装轴(4)的槽(20)中。
2.如权利要求1所述的节流装置，其特征在于节流构件(3)至少局部地密封住安装轴(4)的外部成形表面(6)。
3.如权利要求1所述的节流装置，其特征在于节流构件(3)在对着气流(5)的节流构件(3)的前表面处有一个楔块(40)。
4.如权利要求1所述的节流装置，其特征在于节流构件(3)的形状是一个圆盘。
5.如权利要求1所述的节流装置，其特征在于节流装置(3)设置在与进气通道(10)的水平轴线(16)有一个倾斜角度的位置上。
6.一种制造节流装置的方法，该节流装置具有一个带进气通道的蝶形节流阀连接套筒，通过该进气通道，伸出一个旋转支承在该蝶形节流阀连接套筒中的安装轴，安装轴沿旋转轴线有一个凹入其中的槽，该槽用来与控制进气通道的节流构件相连接，其特征在于，注射用具(30、31)分别从安装轴上游和下游两侧装入进气通道(10)，以使两个注射用具(30、31)借助凹入彼此相对的端面(33，34)的凹槽(38，39)，在围绕安装轴(4)的进气通道(10)中形成节流构件状的凹陷空间，这个凹陷空间借助于通入凹陷空间的进料导管(50)用塑料填充，在塑料凝固之后，将注射用具(30、31)从进气通道(10)中移开。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，至少一个注射用具(30，31)装入进气通道(10)，而达到这样的程度，即，使它与安装轴(4)的外部成形表面(6)相接触。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，注射用具(30、31)的端面(33、34)彼此局部地相接触。
9.如权利要求7所述的的方法，其特征在于至少一个注射用具(30，31)通过一个大致圆形的区域(41)与安装轴(4)的外部成形表面(6)相接触。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于在设定出安装轴(4)的特定旋转位置之后以及在与安装轴(4)相连接的旋转角度传感器(29)被安装之后，装入所述注射用具(30，31)。
全文摘要
已知的节流装置有一个金属蝶形节流阀，该节流阀例如装入凹进安装轴的槽中并借助螺钉连接件与安装轴扭转连接。蝶形节流阀作为可拧上的分开的部件，需要大量的装配工作和高额的生产成本，尤其是在节流装置大批量的生产情况下。本发明的节流装置(1)有一个塑料的节流构件(3)，为了实现扭转连接，节流装置用塑料填充凹入安装轴(4)的槽(20)。为了制造节流构件(3)，本发明中限定的注射用具(30，31)被装入进气通道(10)中。这些注射用具(30，31)与安装轴(4)的外部成型表面(6)相接触，借助凹槽(38，39)形成蝶形节流阀(3)状的凹陷空间，当填充塑料后，在这个空间内就形成了蝶形节流阀(3)。这个节流装置尤其适用于混合气压缩、外部点火或空气压缩、自动点火的内燃机。
文档编号B29C45/14GK1118180SQ9419121
公开日1996年3月6日 申请日期1994年12月9日 优先权日1993年12月17日
发明者卡尔·格迈林, 克里斯托夫·施密特 申请人:罗伯特·博施有限公司