电子节气门的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种非接触式传感器电子节气门，包括壳体、安装在壳体上的风门轴、风门、内扭簧、外扭簧、磁铁座、角位移传感器和直流电机；所述风门轴上安装有风门齿轮，直流电机的电机轴上装有电机齿轮，风门齿轮和电机齿轮通过中间齿轮啮合连接；所述风门齿轮在节气门壳体扇形凹槽内转动，限位面分别为凹槽的两个面：第一壳体限位面和第二壳体限位面。相对于现有技术，本实用新型提供的非接触式传感器电子节气门具有以下技术优势：1、简化了装配方法，提高节气门使用寿命，降低制造成本；2、结构的独特设计,避免了齿轮运动过程中的机械撞击，提高使用寿命；3、增加电路板密封的可靠性；4、加强电机安装的可靠性。
【专利说明】
电子节气门
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种非接触式传感器电子节气门，应用于发动机节流技术领域。
【背景技术】
[0002]电子节气门作为一种独立的节流装置，已被广泛用于汽车、船舶等各类运载机械的发动机上，主要作用是对发动机不同工况进行节流以降低发动机排气污染物。
[0003]传统的机械式节气门，由拉丝结构连接在油门踏板上，驾驶员踩踏油门踏板拉动节气门的风门轴来控制风门的开度，达到调节进气的要求。由于机械式节气门的控制方式因其动态特性的限制，很难根据汽车的不同工况相应地做出精确、及时的调整;特别是在冷起动、低负荷等特殊工况下的控制效果很差，从而导致汽车发动机的经济性下降，有害排放量增加。而电子节气门取消了传统油门踏板与节气门风门之间的拉线连接，采用电机控制风门的开度。当驾驶员踩下电子油门踏板时，电子油门踏板位置传感器将其位移量信号转换为电压信号传给ECU，ECU通过对当前所处工况进行分析和逻辑处理后发出控制信号，控制节气门驱动电机，使电机按照ECU给定的角度驱动节气门运转并达到所需的开度；同时节气门体上的节气门位置传感器将测得的当前节气门位置信反馈给ECU，通过反馈控制实现对节气门的最佳闭环控制。电子节气门能根据驾驶员的需求愿望以及整车各种行驶状况确定节气门的最佳开度，保证车辆最佳的动力性和燃油经济性，降低尾气排放。
[0004]现有节气门电机与电路部分的连接通过焊接方式实现，使得中盖注塑成型过程成本增加，装配过程对人员的操作技能要求高，使用过程中由于振动导致了电机接头焊点的脱落、疲劳断裂等问题出现。
[0005]现有节气门电子元器件与机械传动部分密封于同一个密封腔内，仅仅由密封圈密封，电路板部分容易进水，进尘等等，最终造成电路板短路烧毁。
[0006]现有节气门在风门全开位置多采用机械硬限位，使得齿轮该位置易产生断裂，造成节气门工作过程卡滞。
[0007]因此需要新的方式来提高节气门寿命，降低成本，简化装配过程。
【实用新型内容】
[0008]实用新型目的:本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供一种非接触式传感器电子节气门。
[0009]技术方案:本实用新型提供了一种非接触式传感器电子节气门，包括壳体、安装在壳体上的风门轴、风门、内扭簧、外扭簧、磁铁座、角位移传感器和直流电机；
[0010]所述风门轴上安装有风门齿轮，直流电机的电机轴上装有电机齿轮，通过二级齿轮传动系减速(通过中间齿轮)，最终输出至风门齿轮;所述风门齿轮在节气门壳体扇形凹槽内转动，限位面分别为凹槽的两个面:第一壳体限位面和第二壳体限位面；
[0011]所述内扭簧安装在风门齿轮内孔内，并且设有第一扭簧引脚和第二扭簧引脚，在壳体上对应设有两个限位块:第一扭簧限位块和第二扭簧限位块;所述外扭簧一端固定在壳体上，另外一端固定在风门齿轮上；
[0012]在风门轴上与角位移传感器相对的位置固定有磁铁座，磁铁注塑在磁铁座中，并且与角位移传感器上的霍尔元件相互不接触，角位移传感器安装在壳体上。
[0013]作为优选，所述风门轴转至风门全开位置时，此时风门齿轮的第二齿轮限位面与第二壳体限位面角度为8°，外扭簧和内扭簧在自然状态下，第一扭簧引脚抵住第一扭簧限位块;风门轴转至风门全闭位置时，风门齿轮的第一齿轮限位面抵到第一扭簧限位面。节气门在全开位置若出现问题风门轴继续转动，内扭簧的第一扭簧引脚抵住第一壳体限位块转动，直至风门齿轮的第二齿轮限位面抵住第二壳体限位面。
[0014]作为另一种优选，所述二级齿轮传动方式连接为:电机齿轮与风门齿轮之间设有中间轴，中间轴上设有中间齿轮，电机齿轮与中间齿轮的大齿轮相互啮合，风门齿轮与中间齿轮的小齿轮相互啮合。
[0015]作为另一种优选，所述风门轴通过第一滚针轴承、第二滚针轴承以及U型垫片安装在壳体上，轴承压紧在壳体中；风门穿过风门轴用螺钉固定在风门轴上；
[0016]作为另一种优选，所述角位移传感器包括中盖、通过螺钉安装在中盖上的PCB板和焊接在PCB板上的霍尔元件，上盖固定于中盖上。
[0017]作为另一种优选，所述壳体安装齿轮的一面与中盖之间安装密封圈，并且通过卡扣连接;壳体的另外一面安装堵头，堵头与壳体间过盈配合。
[0018]作为另一种优选，所述直流电机经对称两孔电机盖板和波形弹簧固定在节气门壳体上:电机盖板经螺钉固定在节气门壳体上，电机齿轮穿过电机盖板中心孔，电机两个插针插入电机盖板圆柱内，电机盖板背面方形台阶卡入电机外圈孔内，波形弹簧安装在电机后端面。
[0019]作为另一种优选，所述磁铁座通过开口销固定在风门轴上。
[0020]技术效果:相对于现有技术，本实用新型提供的非接触式传感器电子节气门，具有以下技术优势:
[0021]1、简化了装配方法，提高节气门使用寿命，降低制造成本
[0022]电机的2个引脚直接装入电机盖板中，上盖与电机引脚的连接通过2个插针实现，插针两端均设计有倒扣，避免插针使用过程中脱落，该设计使得在装配过程中避免了传统的电机引脚焊接加工，不仅简化了装配方法，而且有效解决了由于振动造成的电机接头焊点的脱落、疲劳断裂等问题，保证了使用过程中的可靠性，降低了中盖注塑的难度从而减低成本。
[0023]2、结构的独特设计，避免了齿轮运动过程中的机械撞击，提高使用寿命
[0024]新设计的结构使风门全开的位置在2个扭簧自然伸长状态下，解决了工作过程中由于信号波动，导致风门齿轮对于壳体的机械硬撞击，设计预留一段行程，在弹簧复位后增加了缓冲，并且缓冲力较大，避免了齿轮因机械硬限位产生的断裂。
[0025]3、增加电路板密封的可靠性
[0026]将电路部分与机械传动部分分腔密封，电器元件与PCB板直接安装固定在中盖中，灌胶密封，上盖与中盖的连接使用超声波焊接，解决了电路板由于进水，进尘造成短路等的问题。
[0027]4、加强电机安装的可靠性
[0028]采用对称的电机盖板结构，两对称螺钉孔连线垂直于中间齿轮和风门齿轮的中心孔连线，保证电机运转的受力平衡，电机盖板上有凸起台阶能防止电机安装位置出现错误，电机增加波形弹簧有效解决外来振动。
【附图说明】
[0029]图1是本实用新型电子节气门的立体图；
[0030]图2是本实用新型的主视图；
[0031]图3是本实用新型的剖视图；
[0032]图4是齿轮端面视图；
[0033]图5是本实用新型的传动关系视图；
[0034]图6是本实用新型的壳体立体图；
[0035]图7是本实用新型的直流电机上安装波形弹簧、电机盖板和插片的主视图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本实用新型非接触式传感器电子节气门做出进一步说明。
[0037]图1至图7所示本实用新型包括壳体1、中盖2、卡扣3、上盖4、堵头5、第一滚针轴承
6、风门轴7、螺钉8、风门9、垫片10、第二滚针轴承11、内扭簧12、外扭簧13、风门齿轮14、磁铁座15、角位移传感器16、中间齿轮17、中间轴18、电机盖板19、电机齿轮20、密封圈21、直流电机22、波形弹簧23、插针28、开口销29。
[0038]本实施例中，固定在壳体上直流电机22连接有二级齿轮减速机构，直流电机22通过二级齿轮减速机构带动风门轴7转动，从而带动通过螺钉8固定在风门轴上的风门9在壳体I风道内转动，在风门轴7上与角位移传感器16相对的位置通过开口销29固定有磁铁座15ο
[0039]磁铁注塑在磁铁座15内，可以避免安装磁铁带来的晃动，提高角位移传感器16反馈信号的准确性，将磁铁座15独立出来还可以增强零件的通用性，降低成本。
[0040]直流电机22安装有电机盖板19，电机盖板19通过螺钉固定在壳体I内部，从而将直流电机固定在壳体I内部。
[0041 ] 二级齿轮减速机构由电机齿轮20、中间齿轮17、风门齿轮14构成，电机齿轮20压紧在直流电机22输出轴上，中间齿轮17在中间轴18上转动，中间轴18压紧在壳体I上，风门齿轮14焊接固定在风门轴7上，电机齿轮20与风门齿轮14通过中间齿轮17相啮合，电机齿轮20与中间齿轮17的大齿轮相互啮合，风门齿轮14与中间齿轮17的小齿轮相互啮合，从而驱动电机可以通过二级齿轮减速机构带动风门轴7转动。
[0042]风门轴7由两个滚针轴承及垫片10安装在壳体I内，垫片卡住风门轴7可以防止风门轴7的上下窜动，提高角位移传感器16反馈信号的准确性。
[0043]内扭簧12安装在风门齿轮14内孔内，2个引脚固定在风门齿轮14限位槽内，外扭簧13—端引脚固定在风门齿轮14上，另一端固定在壳体I上。
[0044]角位移传感器16包括中盖2、通过螺钉安装在中盖上的PCB板和焊接在PCB板上的霍尔元件，角位移传感器16作为整体安装在壳体I上，结构简单紧凑，安装拆卸方便。磁铁与霍尔元件相互不接触，磁场强度随着风门轴7的转动而改变，霍尔元件非接触测试旋转磁场的大小，通过角位移传感器16来反馈风门9的精确位置。
[0045]中盖2引脚与电机引脚通过插针28连接，插针28安装在电机盖板19上，插针28上设计有倒扣，避免插针28使用过程中脱落，降低了中盖注塑的难度从而减低成本。
[0046]霍尔元件安装在PCB板上固定在中盖2内腔中，电路板上用配比好的硅胶灌封，上盖4通过超声波焊接固定在中盖2上，将电路部分成为独立的密封腔有效避免灰尘、液体等进入壳体内部而损坏PCB板，壳体上机械传动部分通过中盖4来密封，6个卡扣压紧中盖4与壳体I，两者之间安装有密封圈，壳体I另一端压入堵头5。
[0047]风门轴7转至风门9全开位置时，风门齿轮14的第二齿轮限位面27到第二壳体限位面26角度8°，外扭簧13和内扭簧12在自然状态下，第一扭簧引脚31抵住壳体限位块30;风门轴7转至风门9全闭位置时，风门齿轮14的第一齿轮限位面25抵到第一壳体限位面24。节气门在全开位置若出现问题风门轴7继续转动，内扭簧13的第一扭簧引脚31抵住第一扭簧限位块(30)转动，直至风门齿轮14的第二齿轮限位面27抵到第二壳体限位面26。
[0048]工作时，当驾驶员踩下电子油门踏板时，电子油门踏板位置传感器将其位移量信号转换为电压信号传给ECU，ECU通过对当前所处工况进行分析和逻辑处理后发出控制信号，控制直流电机22，使直流电机22通过二级齿轮减速机构带动风门轴7运转并使风门9达到所需的开度，磁场强度随着风门轴7的转动而改变，霍尔元件非接触测试旋转磁场的大小，通过角位移传感器16来反馈风门的精确位置，将测得的当前风门9位置信反馈给ECU，通过反馈控制实现对节气门的最佳闭环控制。电子节气门能根据驾驶员的需求愿望以及整车各种行驶状况确定节气门的最佳开度，保证车辆最佳的动力性和燃油经济性，降低尾气排放。
【主权项】
1.一种非接触式传感器电子节气门，其特征在于，包括壳体(I)、安装在壳体(I)上的风门轴(7)、风门(9)、内扭簧(12)、外扭簧(13)、磁铁座(15)、角位移传感器(16)和直流电机(22); 所述风门轴(7)上安装有风门齿轮(14)，直流电机(22)的电机轴上装有电机齿轮(20)，风门齿轮(14)和电机齿轮(20)通过中间齿轮(17)连接;所述风门齿轮(14)在节气门壳体(I)扇形凹槽内转动，限位面分别为凹槽的两个面:第一壳体限位面(24)和第二壳体限位面(26); 所述内扭簧(12)安装在风门齿轮(14)内孔内，并且设有第一扭簧引脚(31)和第二扭簧引脚(32)，在壳体(I)上对应设有两个限位块:第一扭簧限位块(30)和第二扭簧限位块(33);所述外扭簧(13) —端固定在壳体(I)上，另外一端固定在风门齿轮(14)上； 在风门轴(7)上与角位移传感器(16)相对的位置固定有磁铁座(15)，磁铁注塑在磁铁座(15)中，并且与角位移传感器(16)上的霍尔元件相互不接触，角位移传感器(16)安装在中盖(2)上。2.根据权利要求1所述的非接触式传感器电子节气门，其特征在于，所述风门轴(7)转至风门(9)全开位置时，风门齿轮(14)的第二齿轮限位面(27)到第二壳体限位面(26)之间角度为8°，外扭簧(13)和内扭簧(12)在自然状态下，第一扭簧引脚(31)抵住第一扭簧限位块(30);风门轴(7)转至风门(9)全闭位置时，风门齿轮(14)的第一齿轮限位面(25)抵到第一壳体限位面(24);节气门在全开位置若出现问题风门轴(7)继续转动，内扭簧(13)的第一扭簧引脚(31)抵住第一扭簧限位块(30)转动，直至风门齿轮(14)的第二齿轮限位面(27)抵到第二壳体限位面(26)。3.根据权利要求1所述的非接触式传感器电子节气门，其特征在于，所述电机齿轮(20)与风门齿轮(14)之间设有中间轴(18)，中间轴(18)上设有中间齿轮(17)，电机齿轮(20)与中间齿轮(17)的大齿轮相互啮合，风门齿轮(14)与中间齿轮(17)的小齿轮相互啮合。4.根据权利要求1所述的非接触式传感器电子节气门，其特征在于，所述风门轴(7)通过第一滚针轴承(6)、第二滚针轴承(11)以及U型垫片(10)安装在壳体(I)上，轴承压紧在壳体(I)中；风门(9)穿过风门轴(7)用螺钉固定在风门轴(7)上。5.根据权利要求1所述的非接触式传感器电子节气门，其特征在于，所述角位移传感器(I6)包括中盖(2)、通过螺钉安装在中盖上的PCB板和焊接在PCB板上的霍尔元件，上盖(4)固定于中盖(2)上。6.根据权利要求1所述的非接触式传感器电子节气门，其特征在于，所述壳体(I)安装齿轮的一面与中盖(2)之间安装密封圈(21)，并且通过卡扣(3)连接;壳体(I)的另外一面安装堵头(5)，堵头(5)与壳体(I)间过盈配合。7.根据权利要求1所述的非接触式传感器电子节气门，其特征在于，所述直流电机(22)经对称两孔电机盖板(19)和波形弹簧(23)固定在节气门壳体(I)上:电机盖板(19)经螺钉固定在节气门壳体(I)上，电机齿轮(20)穿过电机盖板(19)中心孔，电机两个插针(28)插入电机盖板(19)圆柱内，电机盖板(19)背面方形台阶卡入电机外圈孔内，波形弹簧(23)安装在电机后端面。8.根据权利要求1所述的非接触式传感器电子节气门，其特征在于，所述磁铁座(15)通过开口销(29)固定在风门轴(7)上。
【文档编号】F02D9/10GK205532891SQ201620061098
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月22日
【发明人】程卉, 张俊
【申请人】南京劲鸿茂科技有限公司