本发明属于内燃机部件技术领域，具体涉及一种高精度电子节气门。
背景技术：
电子节气门是汽车发动机的重要控制部件，能够向发动机提供持续可变的空气流量，采用电子节气门控制系统，可以使节气门开度得到精确控制，实现合理的空燃比，使混合气体充分燃烧，减少排放，改善发动机的动力性、经济性和舒适性。
电子节气门的阀片通常具有“怠速状态”以及“全关状态”和“全开状态”两个极限状态，现在的做法是通过转轴的转动来控制阀片的开闭，而转轴的转动角度则是由转轴驱动机构控制。转轴驱动机构中的执行齿轮具有“怠速位置”以及“全关位置”和“全关位置”两个极限位置，通常在执行齿轮上安装单向回位扭簧，为执行齿轮提供“全关—怠速”以及“全开—怠速”的回位力。
现有技术存在的问题是：在“怠速—全关”段中，单向回位扭簧对执行齿轮加载的力矩等于“怠速—全开”段中加载的力矩，但是，在“怠速—全关”段中，执行齿轮的转动行程远小于在“怠速—全开”段中的转动行程，因此，这样的设计使电机在怠速—全关”段的载荷较大，影响电子节气门电机和阀片的可靠性和使用寿命。解决以上问题成为当务之急。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种高精度电子节气门，通过双向回位部件的设计，能够驱使执行齿轮回位到怠速位置，同时使执行齿轮朝相反方向转动时承受双向回位部件提供不同大小的回转力，能够保护电机和阀片。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种高精度电子节气门，其要点在于：包括壳体和用于带动阀片转动的转轴，在所述壳体中设置有用于带动转轴转动的转轴驱动机构，其特征在于：所述转轴驱动机构包括电机以及能够在电机带动下驱动转轴转动的齿轮组，所述齿轮组包括固套在转轴上的执行齿轮，该执行齿轮通过双向回位部件安装在壳体上；所述执行齿轮具有怠速位置以及分别向相反方向转动到极限点的全关位置和全开位置，当执行齿轮在电机的驱动下由怠速位置转动至全关位置时，所述阀片从怠速状态转动至全关状态，所述双向回位部件能够驱动执行齿轮从全关位置回位到怠速位置；当执行齿轮在电机的驱动下由怠速位置转动至全开位置时，所述阀片从怠速状态转动至全开状态，所述双向回位部件能够驱动执行齿轮从全开位置回位到怠速位置。
采用以上结构，执行齿轮与壳体之间连接有双向回位部件，该双向回位部件能够驱使执行齿轮从任意位置回位到怠速位置，同时使执行齿轮朝相反方向转动时承受双向回位部件提供不同大小的回转力，克服传统单向回位扭簧存在的问题，能够保护电机和阀片，大幅提高了电子节气门的可靠性和稳定性。
作为优选：所述壳体包括相互连通的喉口和安装腔，所述转轴穿设在喉口上，其一端伸入所述安装腔，该转轴伸入端的端部固套有所述执行齿轮，在位于安装腔腔底与执行齿轮之间的所述转轴上外套所述双向回位部件，该双向回位部件分别与安装腔和执行齿轮弹性连接。采用以上结构，双向回位部件的安装简单可靠。
作为优选：所述执行齿轮上具有全关扭转驱动部和全开扭转驱动部，所述安装腔内具有全开回位支撑部和全关回位支撑部；所述双向回位部件为双向回位扭簧，该双向回位扭簧外套在所述转轴上，该双向回位扭簧具有第一臂、第二臂和第三臂，所述第一臂和第二臂之间为全关螺旋回转体部，所述第二臂和第三臂之间为全开螺旋回转体部，所述全关螺旋回转体部和全开螺旋回转体部一体成型，且全关螺旋回转体的扭矩小于全开螺旋回转体的扭矩，所述第一臂支撑在全关扭转驱动部上，所述第三臂支撑全开回位支撑部上；当执行齿轮处于怠速位置时，所述第二臂支撑在第二支撑部和全关回位支撑部上；当执行齿轮由怠速位置朝全关位置转动时，所述第一臂在全关扭转驱动部的带动下扭转全关螺旋回转体，所述第二臂支撑在全关回位支撑部上，并与全开扭转驱动部分离；当执行齿轮由怠速位置朝全开位置转动时，所述第二臂在全开扭转驱动部的带动下扭转全开螺旋回转体，并与全关回位支撑部分离。采用以上结构，由于全关螺旋回转体部和全开螺旋回转体部提供的扭矩不同，因此，执行齿轮由怠速位置朝全关位置转动时承受的扭矩小于执行齿轮由怠速位置朝全开位置转动时承受的扭矩，从而能够有效减小节气门电机的载荷，提高节气门电机和阀片的可靠性和使用寿命；并且，不再需要专用的固定套即能够可靠地固定双向回位扭簧，结构简单可靠，装配难度低，效率高。
作为优选：所述全关螺旋回转体的有效圈数小于全开螺旋回转体的有效圈数。采用以上结构，结构简单，易于加工成型。
作为优选：所述安装腔包括齿轮安装槽以及位于在该齿轮安装槽槽底的电机安装槽和弹性部件安装槽，该弹性部件安装槽与喉口连通，所述弹性部件安装槽的槽壁上具有所述全开回位支撑部，所述齿轮安装槽紧邻弹性部件安装槽的槽壁上具有所述全关回位支撑部。采用以上结构，通过全开回位支撑部和全关回位支撑部能够分别为双向回位扭簧的第三臂和第二臂提供支撑，从而可靠地安装双向回位扭簧安装在双向扭簧安装槽中，并且，电机安装槽能够可靠地固定电机，安装腔结构简单，设计巧妙，稳定可靠，易于加工制造。
作为优选：所述弹性部件安装槽的槽壁上凹陷形成有第三臂搭接槽，所述全开回位支撑部位于第三臂搭接槽的一端；所述齿轮安装槽的槽壁上具有凸出形成有第二臂搭接凸起，所述全关回位支撑部位于第二臂搭接凸起的一侧壁上。采用以上结构，通过第三臂搭接槽和第二臂搭接凸起具体实现了全开回位支撑部和全关回位支撑部的设计，结构巧妙，位置合理，且易于加工成型。
作为优选：所述执行齿轮朝向安装腔的一侧盘面上具有第一扭簧限位座，所述安装腔的腔底上具有与第一扭簧限位座相适应且为第二扭簧限位座，所述双向回位扭簧外套在第一扭簧限位座和第二扭簧限位座上。采用以上结构，能够更加可靠地支撑双向回位扭簧。
作为优选：所述第一扭簧限位座和第二扭簧限位座均为圆筒形，所述执行齿轮朝向安装腔的一侧盘面上具有转轴安装座，该转轴安装座位于第一扭簧限位座中，且中心线与第一扭簧限位座的中心线重合，所述转轴的伸入端穿过第二扭簧限位座后其端部固定连接在转轴安装座上。采用以上结构，结构简单可靠，设计巧妙，便于执行齿轮与转轴的可靠连接。
作为优选：所述执行齿轮为扇形齿轮，该扇形齿轮包括齿盘部，在该齿盘部的外缘上具有一个安装座和一段弧形的齿部，所述齿部和安装座之间具有扭簧臂安装间隙，在所述齿部靠近扭簧臂安装间隙的一端设置有安装限制凸起，该安装限制凸起与齿盘部盘面之间的夹缝为所述全关扭转驱动部；所述全开扭转驱动部为安装座靠近双向回位部件的一侧内壁上的限位槽，当执行齿轮处于怠速位置时，所述第二臂嵌入该限位槽中，且外端伸出限位槽后与所述全关回位支撑部抵接。采用以上结构，通过安装限制凸起的设计，能够使第一臂被可靠地限定在安装限制凸起与齿盘部盘面之间的夹缝中；通过将第二搭接部设计为限位槽，使转轴驱动齿轮能够在由怠速位置向全关位置转动时，便于第二臂滑出限位槽、且支撑在全关回位支撑部上，结构简单可靠，易于实现。
作为优选：所述限位槽靠近齿盘部的一侧槽壁上具有延伸支撑面，该延伸支撑面自限位槽的端部朝扭簧臂安装间隙方向延伸。采用以上结构，能够在第二臂的整个运动过程中，持续地对第二臂提供可靠地支撑，大大提高了双向回位扭簧与执行齿轮连接的可靠性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的高精度电子节气门，结构新颖，易于实现，通过双向回位部件能够驱使执行齿轮从任意位置回位到怠速位置，同时使执行齿轮朝相反方向转动时承受双向回位部件提供不同大小的回转力，克服传统单向回位扭簧存在的问题，能够保护电机和阀片，大幅提高了电子节气门的可靠性和稳定性。
附图说明
图1为本发明的爆炸图；
图2为执行齿轮处于怠速位置时双向回位部件与壳体的连接关系示意图；
图3为执行齿轮处于全关位置时双向回位部件与壳体的连接关系示意图；
图4为执行齿轮处于全开位置时双向回位部件与壳体的连接关系示意图；
图5为盖板与壳体的连接关系示意图；
图6为盖板、壳体和电机的连接关系示意图；
图7为壳体的结构示意图；
图8为壳体的内部结构示意图；
图9为盖板的结构示意图；
图10为壳体、阀片、转轴、双向回位部件和执行齿轮的连接关系示意图；
图11为双向回位部件和执行齿轮的连接关系示意图；
图12为双向回位部件的结构示意图；
图13为执行齿轮的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1所述，一种高精度电子节气门，包括壳体300和用于带动阀片400转动的转轴500，所述转轴500的中心轴线与阀片400的直径重合，在所述壳体300中设置有用于带动转轴500转动的转轴驱动机构，所述转轴驱动机构包括电机600以及能够在电机600带动下驱动转轴500转动的齿轮组200，所述齿轮组200包括固套在电机600电机轴上的主动齿轮220、可转动地安装在壳体300中的中间齿轮230以及固套在转轴500上的执行齿轮210，该执行齿轮210通过双向回位部件100安装在壳体300上。
其中，主动齿轮220与中间齿轮230啮合，同时，中间齿轮230与执行齿轮210啮合。当电机600启动时，主动齿轮220带动中间齿轮230转动，中间齿轮230带动执行齿轮210转动，执行齿轮210带动转轴500转动，最终，转轴500带动阀片400转动。
请参见图1～图4，所述执行齿轮210具有怠速位置以及分别向相反方向转动到极限点的全关位置和全开位置，当执行齿轮210在电机600的驱动下由怠速位置转动至全关位置时，所述阀片400从怠速状态转动至全关状态，所述双向回位部件100能够驱动执行齿轮210从全关位置回位到怠速位置；当执行齿轮210在电机600的驱动下由怠速位置转动至全开位置时，所述阀片400从怠速状态转动至全开状态，所述双向回位部件100能够驱动执行齿轮210从全开位置回位到怠速位置。
总的来说，请参见图1和图9，所述壳体300包括相互连通的喉口310和安装腔320，所述转轴500穿设在喉口310上，其一端伸入所述安装腔320，该转轴500伸入端的端部固套有所述执行齿轮210，在位于安装腔320腔底与执行齿轮210之间的所述转轴500上外套所述双向回位部件100，该双向回位部件100分别与安装腔320和执行齿轮210弹性连接。
请参见图7和图8，所述安装腔320包括齿轮安装槽321以及均位于在该齿轮安装槽321槽底的电机安装槽322和弹性部件安装槽323。其中，所述电机600安装在电机安装槽322中，所述主动齿轮220、中间齿轮230和执行齿轮210位于齿轮安装槽321中。所述弹性部件安装槽323与喉口310连通，在所述弹性部件安装槽323的槽壁上设置有全开回位支撑部320a，在紧邻弹性部件安装槽323的所述齿轮安装槽321槽壁上设置有全关回位支撑部320b。通过全开回位支撑部320a和全关回位支撑部320b能够可靠地支撑双向回位扭簧。
请参见图7和图8，所述弹性部件安装槽323的槽壁上凹陷形成有一段第三臂搭接槽323a，所述全开回位支撑部320a位于第三臂搭接槽323a一端的端部。所述齿轮安装槽321紧邻弹性部件安装槽323的槽壁上凸出形成有第二臂搭接凸起321b，所述全关回位支撑部320b位于第二臂搭接凸起321b的一侧壁上。所述齿轮安装槽321紧邻弹性部件安装槽323的槽壁上凸出形成有限位凸起325，该限位凸起325的一侧壁为齿轮转动限位部320c，所述全开回位支撑部320a、齿轮转动限位部320c和全关回位支撑部320b呈三角形分布。并且，在所述限位凸起325远离齿轮安装槽321槽底的一侧表面上设置有结合孔325a，以便于在节气门壳体上安装盖板700。
请参见图4和图7，当执行齿轮210转动至全关位置时，执行齿轮210与限位凸起325的齿轮转动限位部320c抵接，通过齿轮转动限位部320c的设计可靠地限定了全关位置。
在所述弹性部件安装槽323槽底的中心位置设置有圆筒形的第二扭簧限位座324，所述双向回位部件100外套在该第二扭簧限位座324上，所述第二扭簧限位座324上具有转轴过孔330，该转轴过孔330的两端分别与弹性部件安装槽323和喉口310连通。所述转轴过孔330包括相互连通的支撑段331和外扩段332，所述支撑段331远离外扩段332的一端与喉口310连通，所述外扩段332远离支撑段331的一端与弹性部件安装槽323连通，所述支撑段331的直径小于外扩段332的直径。其中，支撑段331支撑转轴500的转动，外扩段332起到让位和减小摩擦的重要，能够有效提高转轴500的使用寿命。
请参见图2～图4以及图10～图13，所述执行齿轮210上具有全关扭转驱动部211和全开扭转驱动部212，所述双向回位部件100为双向回位扭簧，该双向回位扭簧外套在所述转轴500上，该双向回位扭簧具有第一臂130、第二臂140和第三臂150，所述第一臂130和第二臂140之间为全关螺旋回转体部110，所述第二臂140和第三臂150之间为全开螺旋回转体部120，所述全关螺旋回转体部110和全开螺旋回转体部120一体成型且旋向相反，该全关螺旋回转体110的扭矩小于全开螺旋回转体120的扭矩，具体地说，所述全关螺旋回转体110的有效圈数小于全开螺旋回转体120的有效圈数。所述第一臂130支撑在全关扭转驱动部211上，所述第三臂150支撑全开回位支撑部320a上；
当执行齿轮210处于怠速位置时，所述第二臂140支撑在第二支撑部212和全关回位支撑部320b上；当执行齿轮210由怠速位置朝全关位置转动时，所述第一臂130在全关扭转驱动部211的带动下扭转全关螺旋回转体110，所述第二臂140支撑在全关回位支撑部320b上，并与全开扭转驱动部212分离；当执行齿轮210由怠速位置朝全开位置转动时，所述第二臂140在全开扭转驱动部212的带动下扭转全开螺旋回转体120，并与全关回位支撑部320b分离。
请参见图10、图11和图13，所述执行齿轮210为扇形齿轮，该扇形齿轮包括齿盘部213，在该齿盘部213的外缘上具有一个安装座215和一段弧形的齿部214，所述齿部214和安装座215之间具有扭簧臂安装间隙216，在所述齿部214靠近扭簧臂安装间隙216的一端设置有安装限制凸起214a，该安装限制凸起214a与齿盘部213盘面之间的夹缝为所述全关扭转驱动部211。
所述全开扭转驱动部212为安装座215靠近双向回位部件100的一侧内壁上的限位槽，当执行齿轮210处于怠速位置时，所述第二臂140嵌入该限位槽中，且外端伸出限位槽后与所述全关回位支撑部320b抵接。并且，所述限位槽靠近齿盘部213的一侧槽壁上具有延伸支撑面212a，该延伸支撑面212a自限位槽的端部朝扭簧臂安装间隙216方向延伸。
请参见图10和图13，所述执行齿轮210朝向安装腔320的一侧盘面上具有与第二扭簧限位座324相适应的第一扭簧限位座217，所述双向回位扭簧外套在第一扭簧限位座217和第二扭簧限位座324上。所述第一扭簧限位座217和第二扭簧限位座324均为圆筒形，所述执行齿轮210朝向安装腔320的一侧盘面上具有转轴安装座218，该转轴安装座218位于第一扭簧限位座217中，且中心线与第一扭簧限位座217的中心线重合，所述转轴500的伸入端穿过第二扭簧限位座324后其端部固定连接在转轴安装座218上。
请参见图1、图5～图9，所述盖板700盖合在该安装腔320上，为提高盖板700的结构强度，在所述盖板700靠近安装腔320的一侧壁上设置有网格状的加强筋730。
在所述安装腔320中设置有一个限位凸起325和两个第一定位部件610，所述限位凸起325和两个第一定位部件610呈三角形分布，简单可靠。
请参见图2～图6，在所述盖板700靠近安装腔320的一侧壁上设置有一个安装定位轴710和两个第二定位部件720，所述安装定位轴710靠近安装腔320的一端嵌入限位凸起325中，两个所述第二定位部件720分别与对应的第一定位部件610卡接配合。三组对接部件均采用导向定位的方式。
请参见图1、图6和图9，所述第一定位部件610均为电机600上的电极片，所述电机600安装在安装腔320中，所述第二定位部件720均为导电片，各个导电片分别与对应的电极片卡接。其中，所述电机600可靠地固定在电机安装槽322中。
请参见图6和图9，各个所述导电片720靠近安装腔320一端的端部均具有与对应电极片610相适应的卡口721，各个所述电极片610靠近盖板700一端的端部分别嵌入对应的卡口721中。所述卡口721包括依次连通的导入开口721a、夹持缝721b和容置孔721c，所述导入开口721a位于导电片靠近安装腔320一端的端部，其开口宽度朝着靠近夹持缝721b的方向逐渐减小，所述容置孔721c的开口宽度朝着远离夹持缝721b的方向先逐渐增大再逐渐减小。
请参见图5和图9，所述安装定位轴710靠近安装腔320的一端具有横截面为“十”字形的结合部711，所述限位凸起325上具有与结合部711相适应的结合孔325a，所述结合部711嵌入结合孔325a中。其中，所述限位凸起325设置在安装腔320的腔壁上，并与所述壳体300一体成型，结构强度高，易于加工制造。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。