专利名称：一种电动开度执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动开度执行器。
背景技术：
在汽车技术领域中，经常要用到用于精确控制直线位移或旋转角度的开度执行机 构，如内燃机电子节气门ETC、电控废气再循环系统EGR、可变喷嘴涡轮增压器VNT等。目 前，传统的开度执行机构主要以气动或液压执行方式为主，气动或液压执行方式开度执行 器的不足之处在于结构复杂、占用空间大、反应时间长，且控制精度较低。随着科学技术的 进步，市场上出现了一种电动方式实现开度精确控制的开度执行器，电动开度执行器的优 点是加工安装简单、动态反应快、控制线性度好等，如中国专利号为200420011409.5的实 用新型专利公开了一种电动开度执行器，该开度执行器采用步进电机作为动力源，并通过 齿轮减速机构减速后由输出轴输出，输出轴的位置检测由与步进电机轴安装在一起的滑动 变阻器来检测，实际应用表明采用步进电机驱动方式存在响应速度较低、价格较高的缺点， 而且利用滑动变阻器作为位置反馈机构，抗震动和耐磨性能较差，在使用该开度执行器时， 需要在执行器外部配备单独的控制器，使用起来非常麻烦。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，响应速度快、 寿命长，且成本较低的一种电动开度执行器。 为解决上述技术问题，本电动开度执行器包括外壳，外壳内安装有直流电动机，直 流电动机的电机轴上安装有驱动齿轮，外壳上安装有输出轴，外壳内的输出轴上安装有与 驱动齿轮啮合的输出齿轮，其结构特点是输出轴和外壳之间安装有复位扭簧，电机轴或输 出轴上还安装有编码盘，外壳内安装有控制器，控制器向直流电动机供电，控制器上安装有 与编码盘配合的编码传感器。 本结构的电动开度执行器是通过一体式结构和平衡定位来实现开度控制的。 一体 式结构主要包括安装在外壳内的直流电动机、安装在外壳上的输出轴和控制直流电动机转 动的控制器，输出轴由直流电动机驱动，为了使输出轴能随直流电动机同时转动，直流电动 机和输出轴之间通过齿轮传动，具体而言，直流电动机的电机轴上安装有驱动齿轮，输出轴 上安装有输出齿轮，驱动齿轮和输出齿轮互相啮合；直流电动机的电源由安装在外壳内的 控制器供给，直流电动机的电机轴上安装有编码盘，控制器上安装有可以检测编码盘信号 的编码传感器；平衡定位主要由安装在输出轴和外壳之间的复位扭簧来实现，复位扭簧可 以给输出轴提供一个与直流电动机输出力矩相反的力矩，并在初始状态时保持一定的预紧 力，当控制器接收到开度指令后，控制器调节直流电动机的电流，使直流电动机转动，直流 电动机的电机轴驱动输出轴转动的同时，电机轴上的编码盘也随之同步转动，编码传感器 接收编码盘的信号并传送给控制器，控制器将该反馈信号与开度目标信号进行比较，当反 馈信号接近目标信号时，控制器减小向直流电机的供电电流，当输出轴的开度达到设定开度时，控制器供向直流电动机的电流使直流电动机传递到输出轴上的力矩与复位扭簧和负
载产生的力矩之和相等，输出轴受力平衡，这样便实现了输出轴开度的精确控制。 作为实现方式，所述编码盘为光电式编码盘或磁电式编码盘。 光电式编码盘或磁电式编码盘皆为非接触式编码盘，抗震性能好，不存在磨损问 题，从而使本电动开度执行器性能更稳定、寿命更长。 综上所述，采用这种结构的电动开度执行器，结构合理，响应速度快、寿命长，且成 本较低，适合对各种油门或气门进行精确开度控制时使用，尤其适合在注重控制响应性、稳 定性和产品成本的机器上使用。
结合附图对本实用新型做进一步详细说明 图1为本实用新型的结构示意图 图2为本实用新型的控制功能框图。 图中1为外壳，2为直流电动机，3为减速齿轮，4为输出轴，5为电机轴，6为驱动 齿轮，7为输出齿轮，8为复位扭簧，9为编码盘，10为控制器，11为编码传感器，12为减速 轴，13为轴承，14为轴承套，15为螺栓，16为固定螺栓，17为密封垫，18为顶盖，19为底座， 20为稳固轴承，21为信号处理接口 ， 22为电源控制接口 ， 23为电源接口 ， 24为通讯接口 ， 25 为微处理器。
具体实施方式如图1所示，为该电动开度执行器的结构示意图，该电动开度执行器包括外壳1， 外壳1由底座19和扣合在底座19上部的顶盖18构成，顶盖18和底座19通过固定螺栓16 紧固在一起，为了保证密封性，在顶盖18和底座19的结合部设有密封垫17，底座19内安装 有直流电动机2，直流电动机2的电机轴5上安装有驱动齿轮6，底座19上通过轴承13安 装有输出轴4，为了稳固输出轴4，输出轴4位于底座19内的部分套装有稳固轴承20，稳固 轴承20的外部套装有轴承套14，轴承套14通过螺栓15与底座19内壁连接在一起，外壳1 内的输出轴4上安装有输出齿轮7，输出齿轮7和驱动齿轮6之间设有减速齿轮3，减速齿 轮3通过减速轴12安装在外壳1内，减速齿轮3采用双联齿轮结构，双联齿轮的大直径齿 轮与驱动齿轮6啮合，双联齿轮的小直径齿轮与输出齿轮7啮合，这样，双联齿轮不但可以 使驱动齿轮6的高速旋转变为自身的低速旋转，而且还能将自身的低速旋转转变成输出齿 轮7的慢速转动，最终实现输出轴4开度的慢速开闭，通过双联齿轮的传递，可以换算出电 机轴5转动圈数与输出轴4转动圈数的对应关系，在本实施方式中，电机轴5转动圈数与输 出轴4转动圈数的比值为100 : 1，为了使各个齿轮之间配合更紧密，在输出轴4与底座19 之间设置有复位扭簧8。为了能实时监测电机轴5的转动圈数或输出轴的开启角度情况， 电机轴5上还安装有编码盘9，顶盖18内安装有控制器IO，控制器10上安装有与编码盘9 位置对应的的光电式编码传感器11 ，编码盘9和编码传感器11采用光电式结构，抗震动或 电磁干扰性较强，有利于准确检测输出电机轴5的转动圈数或输出轴4的开启程度，编码传 感器11采用正交编码方式，可以检测电机轴5的正反转方向和对旋转角度计数。为了方便 对直流电动机2进行控制，直流电动机2的电源由控制器10提供，如图2所示，为该电动开度执行器的控制功能框图，直流电动机2的电源由控制器IO来提供，控制器10以微处理器 25为核心，微处理器25通过通讯接口 24与外部设备通讯，以便于接收外部控制指令和向外 部设备反馈位置信息，控制器10中设有电源接口 23和电源控制接口 22，控制器IO通过电 源接口 23与外部电源连接，电源接口 23通过电源控制接口 22在微处理器25的控制下向 直流电动机2供电，这样，当微处理器25通过通讯接口 24接收到外部设备的开度控制指令 后，微处理器25控制电源控制接口 22向直流电动机2供电，直流电动机2得电后通过减速 齿轮3驱动输出轴4转动，直流电动机2的转动方向和角度由编码传感器11检测并传递给 微处理器25，为了便于微处理器25更及时地接收位置反馈信号，控制器10内设置有信号处 理接口 21 ，当检测到输出轴4接近设定开度时，微处理器25控制电源控制接口 22供向直流 电动机2的电流逐渐减小，当输出轴4的实际开度达到设定开度时，直流电动机2获得的电 流正好使传递到输出轴4的力矩与复位扭簧8和负载产生的力矩之和平衡，输出轴4停止 转动，这样便实现了输出轴4正向开启的精确控制，微处理器25通过电源控制接口 22也可 以使直流电动机2反向转动，从而实现输出轴4反向转动的精确控制，控制过程类似，在此 不再细述。 在本实施方式中，未处理器25采用ATMEL公司生产的AT89C51单片机，通讯接口 24、电源接口 23、电源控制接口 22和信号处理接口 21采用的是公知的处理电路，在此不再 细述。
权利要求一种电动开度执行器，包括外壳(1)，外壳(1)内安装有直流电动机(2)，直流电动机(2)的电机轴(5)上安装有驱动齿轮(6)，外壳(1)上安装有输出轴(4)，外壳(1)内的输出轴(4)上安装有与驱动齿轮(6)啮合的输出齿轮(7)，其特征是输出轴(4)和外壳(1)之间安装有复位扭簧(8)，电机轴(5)或输出轴(4)上还安装有编码盘(9)，外壳(1)内安装有控制器(10)，控制器(10)向直流电动机(2)供电，控制器(10)上安装有与编码盘(9)配合的编码传感器(11)。
2. 如权利要求1所述的电动开度执行器，其特征是所述编码盘(9)为光电式编码盘 或磁电式编码盘。
专利摘要本实用新型公开了一种电动开度执行器，包括外壳，外壳内安装有直流电动机，直流电动机的电机轴上安装有驱动齿轮，外壳上安装有输出轴，外壳内的输出轴上安装有与驱动齿轮啮合的输出齿轮，输出轴和外壳之间安装有复位扭簧，电机轴或输出轴上还安装有编码盘，外壳内安装有控制器，控制器向直流电动机供电，控制器上安装有与编码盘配合的编码传感器。采用这种结构的电动开度执行器，结构合理，响应速度快、寿命长，且成本较低，适合对各种油门或气门进行精确开度控制时使用，尤其适合在注重控制响应性、稳定性和产品成本的机器上使用。
文档编号F16K31/04GK201487353SQ20092003079
公开日2010年5月26日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者卢立清, 孙军, 张效晔, 李澎, 段京东, 薛庆朋 申请人:潍坊威度电子科技有限公司