专利名称：直插型数字线性执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及一种数字线性执行器(DLA)，更具体地涉及用于车辆怠速控制的数字线性执行器。
背景技术：
数字线性执行器是一种改型的小型旋转步进电机，具有定子和转子，定子由钢极片和缠绕在钢极片上的线圈组成，转子则是由永磁铁制成的磁极。所述转子具有内螺纹孔， 转子内部置有传动轴，传动轴的外螺纹与转子的内螺纹孔相配合。数字式线性执行器利用步进电机转子的正转和反转带动传动轴，使得传动轴可以在伸出位置和缩进位置之间进行直线移动。转子的旋转方向通过定子线圈中的通入电流变化而改变。定子线圈中每通一次电，转子就转动一预定角度，从而传动轴移动一预定行程，即移动了一步。数字线性执行器具有广泛的应用，在汽车技术领域，可以应用作汽车发动机的步进电机式怠速执行器，用于调节旁通空气通路面积，以控制发动机的怠速进气量。数字线性执行器通常还包括容纳定子、转子和传动轴的套筒、以及适于连接印刷电路板(PCB)的连接件。在现有技术中的小型数字线性执行器在应用中存在以下技术问题振动性能较差，不能通过产品要求的30G振动测试，其中振动加速度为30G ；套筒和连接件的同心性差(偏心度大于0. 25mm)，影响其在节气门体中的安装；原有的小型数字线性执行器需要通过附加的适配头连接到PCB板，不能直接连接PCB板；此外，原有的小型数字线性执行器的法兰的整个的圆形安装孔在使用时容易破裂。因此，希望提供一种改进的数字线性执行器，可以克服上述的现有技术中存在的技术问题，该改进的数字线性执行器能够经受高强度的振动并且具有套筒和连接件的良好同心性。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种具有更好抗振动性能和更好的同心性的数字线性执行器。为此，本实用新型用于解决上述技术问题所采用的主要技术特征为1.减小执行器的套管的内径，使套管和定子过盈配合，从而提高执行器的抗振动的性能；2.在执行器的连接件侧添加导向定位面，用于超声波焊接时连接件与套筒间的精确定位；3.执行器的接线端子构造为直插型，因此可以直接连接PCB板；4.执行器的安装法兰采用不易破裂的半圆开口安装孔，改善执行器到节气门体上的安装。因此，在本实用新型的一个方面，提供一种数字线性执行器，其包括定子、位于定子径向内部的转子、包围定子外表面的外部套筒、和位于转子径向内部且在套筒中心位置的驱动轴，其中转子具有内螺纹孔，驱动轴具有与转子的内螺纹孔相配合的外螺纹，使得当转子转动时，转子能够带动驱动轴使其在伸出位置和缩进位置之间沿轴向进行直线移动； 其中所述套筒具有圆筒形的套筒主体。所述执行器还包括设置在套筒主体内周面上的夹紧结构。在本实用新型的又一方面中，所述夹紧结构为从套筒主体内周面上沿径向向内突出的至少一个加强筋，使得套筒主体内周面与定子外周表面之间形成过盈配合。在本实用新型的又一方面中，所述至少一个加强筋在套筒主体内周面上沿套筒主体的轴向长度延伸。在本实用新型的又一方面中，所述加强筋的径向截面为三角形、矩形或任何其他合适的形状。在本实用新型的又一方面中，所述执行器还包括适于与印刷电路板连接的连接件。在本实用新型的又一方面中，所述连接件具有直插型的接线端子以便直接连接到印刷电路板。在本实用新型的又一方面中，所述连接件具有形成在连接件的外周面上的导向面，所述导向面邻近套筒设置，用于在连接过程中引导套筒与连接件对中。在本实用新型的又一方面中，所述导向面具有朝着套筒的方向其直径逐渐减小的部分。在本实用新型的又一方面中，所述导向面是阶梯形的或锥形面。在本实用新型的又一方面中，连接件具有从其外周边缘径向向外延伸的法兰，法兰在其中形成半圆形的安装孔。在本实用新型的又一方面中，连接件还包括形成在其外周表面上的密封凹槽，用于容纳密封件，当连接件与套筒连接在一起时，密封件密封执行器的连接件和套筒的交界面。在本实用新型的又一方面中，执行器还包括设置在驱动轴末端的调节头。本实用新型应用的更多领域将通过下文所给出的详细描述变得更加显而易见。应当理解，具体描述和特定例子仅用作解释和理解目的，但是不应该被用来限制本实用新型的范围。
通过下面的详细描述和附图将更完全地理解本实用新型，其中图1为根据本实用新型的一个实施例的数字线性执行器的立体图。图2为根据本实用新型的实施例的数字线性执行器的从另一个视角的立体图，其中套筒被部分地去除。图3示出了图2所示的执行器的套筒内表面上的夹紧结构的局部放大图。图4-6示出了本实用新型数字线性执行器的套筒的单独的示意截面图其中图4 为套筒的横截面图，图5为沿图4的A-A的截面图，图6为套筒的侧面正视图。图7示出了套筒与连接件的连接。图8和图9示出了本实用新型的连接件的单独的示意截面图。[0032]图10为接线端子的单独部件的正视图，图11为接线端子的单独部件的侧视图。图12为示出连接件法兰的半圆安装孔的局部放大视图。图13示出了本实用新型数字线性执行器安装在节气门体中的示意图。
具体实施方式
下面参照附图描述本实用新型的改进的数字线性执行器的至少一个实施例。在附图中，相同的附图标记用于表示相同或类似的部件。根据本实用新型的改进的数字线性执行器可以应用于汽车发动机的怠速执行器，但不限于此。如图1和2所示，根据本实用新型的数字线性执行器1主要包括外部套筒10、容纳在套筒中的定子20、由定子包围的转子(未示出)、和位于转子径向内部且在套筒10中心位置的驱动轴40。定子由钢极片和缠绕在钢极片上的线圈组成，转子具有由永磁铁制成的磁极。驱动轴40从套筒10中沿轴线方向伸出，并在其末端具有调节头50。执行器1具有纵向延伸的中心轴线X-X，各部件套筒10、定子20、转子、驱动轴40、调节头50都以X-X为中心轴线。如前所述，转子位于定子20的径向内部，且具有内螺纹孔。转子内部置有沿中心轴线延伸穿过转子的驱动轴40，驱动轴具有与转子的内螺纹孔相配合的外螺纹。随着转子的转动，驱动轴40可以在伸出位置和缩进位置之间沿轴线方向进行直线移动。此外，围绕驱动轴40的径向外部，在调节头和定子之间还设置有压缩的螺旋弹簧60，用于向调节头 50施加弹簧力，以便当驱动轴40被驱动向伸出位置移动时压缩弹簧60有助于提高对驱动轴的驱动力。执行器1还包括连接件30，用于将执行器1电连接到控制电路的印刷电路板 (PCB)上。执行器通过连接件接收来自PCB板的电控制信号，从而控制驱动轴的轴向往复直线运动。下面参照图2-图6描述本实用新型执行器1的套筒10。套筒10具有大致圆筒形的套筒主体101，在主体的第一侧适于与连接件30相连； 在主体的另一侧具有大致圆筒形的直径减小部103，直径减小部103的直径小于套筒主体 101的直径。该直径减小部与套筒主体之间可以通过过渡的锥形部102相连。应当理解，也可以不包括锥形部102，而是在套筒主体101和直径减小部103之间形成过渡圆角。驱动轴 40从套筒10的直径减小部103中沿轴向伸出。套筒主体101具有用于包围定子外表面的内表面110、和外表面112。如图所示， 在套筒内表面110上形成夹紧结构200，例如从套筒主体内表面上沿径向向内突出的多个条状加强筋。图3示出了一个加强筋200的一个示例的放大图。如图所示，加强筋的径向截面可以是三角形的。但是根据需要，加强筋的径向截面可以形成为矩形形状、半圆形或其他任何合适的形状。图4示出了套筒10的径向截面视图，图中示出了在圆周方向上等距间隔的4个条状加强筋200。每个条状加强筋在套筒主体内表面上沿套筒主体的轴向长度延伸，如图5所示。例如，加强筋的从套筒内表面的径向突出高度可以是约2至3mm，优选地为约2. 5mm。由于加强筋200减小了套筒主体101的内径，因此套筒内表面110上的加强筋200 与定子外表面110接合并在其之间形成过盈配合。也就是说，由多个加强筋200所限定的直径D 1略小于定子外表面所限定的直径D2。从而，增大了定子20和套筒10之间的紧密配合，使得执行器1能够经受更高程度的振动。举例说明，原有的小型数字线性执行器仅能通过25G振动测试，与之相比，本实用新型的数字线性执行器1能够通过更高产品要求的30G 振动测试，其中30G表示30g的加速度。此外，图4还示出了布置在套筒主体内壁110上的另外的矩形截面的加强筋 201 (图示为3个)。与加强筋200不同，这样的矩形加强筋201仅起增强套筒刚度和强度的作用，不与定子外表面接触而形成过盈配合。也就是说，加强筋201从径向向内的突出高度小于作为夹紧结构的加强筋200的突出高度。图6示出了套筒的外部侧面正视图。套筒主体的外表面112上还包括多个沿圆周间隔布置的突起202，用于使执行器1安装时与节气门体的内孔形成过盈配合。此外，例如， 套筒可以由塑料材料制成，如通过注塑工艺形成。图7示出了套筒10与连接件30的连接。图8和图9示出了本实用新型的连接件的单独部件的示意截面图。连接件30在套筒主体的第一侧连接到套筒10。如图8和9所示，连接件30大致形成为盖状件。连接件30在靠近套筒一侧具有内部空腔，当连接到套筒 10上时，连接件30与套筒10 —起封装执行器的内部部件，如定子、转子和驱动轴。连接件30包括多个接线端子32，其在远离套筒一侧从连接件伸出，用于与印刷电路板(PCB)相连。连接件30配置为用于将线性执行器1的定子线圈(未示出)通过接线端子32电连接到控制电路的PCB板上。PCB板进而电气连接至控制模块，例如汽车发动机的电子控制单元(ECU)。这样，控制模块向执行器1发送控制信号，控制信号经由PCB板利执行器1的连接件30 (即经由接线端子3 传递至定子线圈。来自控制模块的控制信号通过改变定子线圈上的通电方向来改变转子的旋转方向，从而带动驱动轴40沿轴线方向在伸出位置和缩进位置之间线性移动。调节头50因而随驱动轴40相应地移动。图10和11示出了一个接线端子32的正视图和侧视图。如图11所示，接线端子 32为大致折线形形状，具有在第一方向延伸的直的第一端310、在相反的第二方向延伸的直的第二端320、以及连接第一和第二端的中间部分330。第一端310与中间部分330弯折成大致90度角，第二端320与中间部分330沿反向弯折成大致90度角。接线端子32可以由任何适用的导电材料制成。连接件30可以由塑料材料制成。 通过注塑工艺将接线端子32内嵌模制进连接件30中。接线端子32在其第二端320与定子线圈电连接，沿轴向延伸穿过连接件30，并其第一端310从连接件30中沿远离套筒的方向笔直地沿轴向伸出。与现有技术不同，接线端子的第一端310构造为直插型(直插针)，能够直接地连接到PCB板。因此省去了原有执行器与PCB板之间连接需要的适配头或连接器，从而降低了执行器的使用成本。在本实用新型的实施例中，示出了 4个接线端子，但可以根据应用情况，采用少于或多于4个的接线端子。再参考图7，为了改进连接件与套筒的安装同心性，连接件30在其外周面上设置有导向面34。在连接件连接到套筒10上时，连接件30的导向面34邻近套筒10布置。然后在将连接件连接到套筒的过程中，导向面34引导套筒10与连接件30对中(中心对准)， 因此改善了套筒和连接件的同心性。本实用新型的导向面可使套筒10和连接件30的中心偏心度小于0. 25mm，从而达到更高的装配精度。在一个实施例中，导向面34可以是直径逐渐减小的部分，该导向面从连接件的外周面起直径逐渐减小，并朝着套筒的方向延伸。导向面可以形成为锥形面，或者为直径依次减少的阶梯形。例如，在图8所示的一个优选实施例中，示出了连接件30具有阶梯状的导向面34， 其包括两个环形阶梯面，第一阶梯面具有小于连接件外圆周表面的直径的直径，第二阶梯面具有小于第一阶梯面的直径。也就是，朝着套筒10的方向，导向面34的两个阶梯面相对于连接件外周面在径向尺寸上逐渐减小，以便于在连接时逐步引导套筒10与连接件30的对中。在连接件30的外周表面上还可以形成凹槽36。凹槽36适于接收用于密封连接件和套筒连接处的环形密封件70，例如0形圈。参照图12，连接件30还具有从其外周边缘径向地向外延伸的若干个安装法兰38， 例如图示的两个径向相对的法兰。每个法兰38具有半圆形的缺口，即安装孔39。例如，半圆形孔的半径R可以约2. 75mm。具有安装孔39的法兰38用于将执行器1整体安装到节气门体中。例如通过将紧固件，如螺钉85，穿过半圆形安装孔39，而将执行器1安装到节气门体80，使得执行器1的套筒10装入节气门体的内孔径中，同时使执行器1的中心轴线与节气门体内孔径中心轴线对准。半圆形安装孔的设计的优势在于这样的安装孔不会在使用中断裂，并且减小了连接件的尺寸，使整个执行器适应更小的安装空间。图13示出了本实用新型数字线性执行器1安装在模制节气门体80中的示意图。 首先，将执行器的各部件装配到外部套筒10中；将套筒10与连接件30焊接在一起；之后， 可以将密封件，例如0型圈，安装到连接件的密封凹槽中，以便密封执行器。在执行器装配好后，将执行器1整体地装入模制节气门体80的内孔径内，连接件法兰38与节气门体的端平面贴合；然后将紧固件(例如螺钉)穿过法兰的半圆形安装孔39并拧紧，从而执行器1 固定到节气门体上。在执行器1安装到节气门体80上之后，将PCB板直接连接到执行器1 的接线端子32。可选地，盖子90可以罩在整个装置上。本实用新型的小型数字线性执行器主要应用于小型发动机，用作步进电机式怠速执行器，用于控制怠速旁通通道处的空气流量。通过在发动机怠速状态下控制调节头的位置，能够精确地控制空气流量。在应用中，当电机(即执行器)通电时，转子旋转，将转子的旋转转化为传动轴沿轴向的直线伸出或缩进运动，从而根据ECU控制信号，调节头也将随着传动轴一起伸出或缩进，从而能够精确地控制调节头的位置。在节气门体中，由调节头位置决定怠速旁通通道的通路面积，因此通过数字线性执行器的控制可以得到发动机所需的旁通空气体积流量(即怠速进气量)。通过上述描述，可以清楚地了解本实用新型的如下优点1.本实用新型的数字线性执行器由于在套筒内壁上设置与定子外表面形成过盈配合的夹紧结构，因此在工作中能够经受更大程度的振动，满足产品更高的抗振要求，具有更广泛的应用；2.由于连接件的导向面的设置，套筒和连接件的同心性得以改进，使组装性能和组装精度更好；3.改进的线性执行器具有直插型的端子，因此可以直接连接PCB板；4.在安装法兰上的半圆开口安装孔不易破裂，使得执行器到节气门体的安装更方面。[0062] 尽管为了便于更好地理解本实用新型，已经根据优选实施例对本实用新型进行了描述，但是应当理解在不背离本实用新型的原理的情况下，本实用新型能够以多种不同方式实施。因此，本实用新型应当被理解为包括所有可能的在不背离如所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下实施的实施例和变形。
权利要求1.一种数字线性执行器(1)，包括定子(20)、位于定子00)径向内部的转子、包围定子外表面的外部套筒(10)、和位于转子径向内部且在套筒(10)中心位置的驱动轴(40)，其中转子具有内螺纹孔，驱动轴GO)具有与转子的内螺纹孔相配合的外螺纹，使得当转子转动时，转子能够带动驱动轴GO)使其在伸出位置和缩进位置之间沿轴向进行直线移动；其中所述套筒(10)具有圆筒形的套筒主体(101)，其特征在于，所述执行器还包括设置在套筒主体(101)内周面(110)上的夹紧结构000)。
2.根据权利要求1所述的数字线性执行器，其特征在于，所述夹紧结构(200)为从套筒主体内周面上沿径向向内突出的至少一个加强筋，使得套筒主体内周面与定子外周表面之间形成过盈配合。
3.根据权利要求2所述的数字线性执行器，其特征在于，所述至少一个加强筋(200)在套筒主体内周面上沿套筒主体的轴向长度延伸。
4.根据权利要求3所述的数字线性执行器，其特征在于，所述加强筋(200)的径向截面为三角形、矩形或任何其他合适的形状。
5.根据权利要求1所述的数字线性执行器，其特征在于，所述执行器还包括适于与印刷电路板连接的连接件(30)。
6.根据权利要求5所述的数字线性执行器，其特征在于，所述连接件(30)具有直插型的接线端子(32)以便直接连接到印刷电路板。
7.根据权利要求5所述的数字线性执行器，其特征在于，所述连接件(30)具有形成在连接件的外周面上的导向面(34)，所述导向面(34)邻近套筒设置，用于在连接过程中引导套筒(10)与连接件(30)对中。
8.根据权利要求7所述的数字线性执行器，其特征在于，所述导向面(34)具有朝着套筒(10)的方向其直径逐渐减小的部分。
9.根据权利要求8所述的数字线性执行器，其特征在于，所述导向面(34)是阶梯形的或锥形面。
10.根据权利要求5所述的数字线性执行器，其特征在于，连接件(30)具有从其外周边缘径向向外延伸的法兰(38)，法兰在其中形成半圆形的安装孔(39)。
11.根据权利要求5所述的数字线性执行器，其特征在于，连接件(30)还包括形成在其外周表面上的密封凹槽(36)，用于容纳密封件(70)，当连接件(30)与套筒(10)连接在一起时，密封件(70)密封执行器(1)的连接件和套筒的交界面。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的数字线性执行器，其特征在于，执行器还包括设置在驱动轴GO)末端的调节头(50)。
专利摘要本实用新型涉及数字线性执行器，其包括定子(20)、位于定子(20)径向内部的转子、包围定子外表面的外部套筒(10)、位于转子径向内部且在套筒(10)中心位置的驱动轴(40)、和适于与印刷电路板连接的连接件(30)。其中转子具有内螺纹孔，驱动轴(40)具有与转子的内螺纹孔相配合的外螺纹，使得当转子转动时，转子能够带动驱动轴(40)使其在伸出位置和缩进位置之间进行直线移动。其中所述套筒(10)具有圆筒形的套筒主体(101)，所述执行器还包括设置在套筒主体(101)内周面上的夹紧结构(200)。
文档编号H02K37/00GK202309472SQ20112040283
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者刘向前, 洪电 申请人:大陆汽车电子(芜湖)有限公司