專利名稱：用于一種設(shè)備的控制和互連裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為致動器提供電源和位置傳感器的控制和互連裝置。
背景技術(shù)：
許多裝置如渦輪增壓器使用一種裝置來控制其功能。例如，用氣動和電動的致動器來提供對渦輪增壓器上的機構(gòu)的位置控制，以便調(diào)整和維持引擎的進氣歧管中的壓力。
圖1表示一種采用渦輪增壓器和致動器來控制引擎9的進氣歧管8內(nèi)的進氣壓力的系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)由車輛的電子控制單元(ECU)1、致動器控制器2、致動器3、渦輪增壓器4和渦輪增壓器控制機構(gòu)5構(gòu)成。ECU通過具有多個導線和連接端的束線6連接到致動器控制器上。致動器控制器還通過具有多個導線和連接端的束線7連接到致動器上。
ECU會向致動器控制器2提供表示致動器3的預期位置的電信號。該致動器控制器會向致動器提供必要的電控制。該致動器可使渦輪增壓器4的控制機構(gòu)5移動到預期位置，在引擎9的進氣歧管8內(nèi)獲得預期壓力。致動器3還具有一種檢測其位置并將該信號反饋到致動器控制器2的裝置。采用一種“閉環(huán)”控制模式，通過比較反饋值和預期值并調(diào)整傳遞給致動器的控制信號來保持預期的致動器位置，從而維持該位置及產(chǎn)生的進氣壓力。ECU1或致動器控制器2還可監(jiān)控其它信號，如進氣歧管壓力檢測信號，并將其用于“閉環(huán)”模式中來控制進氣歧管的壓力。該致動器控制器還可監(jiān)控致動器的性能，將其反饋到ECU。例如，諸如內(nèi)部致動器溫度、電壓、電流、致動器阻抗、響應時間以及故障發(fā)生次數(shù)等信息都可以被監(jiān)控并被傳送給另一系統(tǒng)如車輛ECU。一些信息的監(jiān)控是合法的需求。
電動致動器可以采用直流電機作為操作裝置。電機可用電刷來使其轉(zhuǎn)子部件換向，或者也可用無電刷電機。無電刷電機采用多個磁傳感器和一個電控電路來使其轉(zhuǎn)子換向并控制其旋轉(zhuǎn)。通常采用如霍爾效應器件(HED)的磁力裝置。HED傳感器必須靠近電機的轉(zhuǎn)子和定子，以有效檢測磁場并向控制電路提供信號。無電刷電機還具有多個繞有磁線的線圈，其必須連到控制電路上。這種致動器除了需要精確放置傳感器外，還需要多處電連接?？刂坪瓦B接方法如獨立控制電路可能不易安裝，成本較高，這是不希望的。此外，電機、HED傳感器和控制電路可能不處于一個位置。例如，電機和霍爾傳感器可位于致動器殼體中，而控制電路可位于殼體蓋中。這可能需要復雜的互連系統(tǒng)，互連系統(tǒng)需要多條要求有耐用性和可靠性的纜線。下面的段落將描述一個可提供所需控制的并使部件和互連最小化的系統(tǒng)。


本發(fā)明通過具體描述和附圖將得到更充分的理解，其中圖1表示采用渦輪增壓器和致動器來控制引擎進氣歧管內(nèi)進氣壓力的系統(tǒng)的示意圖；圖2表示殼體被部分除去且蓋被裝上時的控制互連裝置的透視圖；圖3表示殼體被部分除去且蓋被裝上時的控制互連裝置的另一透視圖；圖4表示從殼體和蓋被除去且電機與控制互連裝置脫開時的該控制互連裝置的透視圖；圖5表示殼體和蓋被除去且電機與控制互連裝置脫開時的該控制互連裝置的另一透視圖；圖6表示在連接電機之前的控制互連裝置的放大透視圖；圖7表示接上電機后的控制互連裝置的側(cè)透視圖；以及圖8表示本發(fā)明的一個替換實施例，表示殼體和蓋被除去且電機與控制互連裝置已脫開時的控制互連裝置的透視圖。
具體實施例方式
以下對優(yōu)選實施例的描述從本質(zhì)上講是示范性的，而決不是要限制本發(fā)明及其應用或使用。
下面參考圖2至圖7，可從不同視角看到本發(fā)明。致動器或裝置10由安裝在殼體33中的無電刷直流電機、中間齒輪11和輸出齒輪/軸12構(gòu)成。小齒輪17被壓裝到電機軸上并與中間齒輪11嚙合。齒輪15壓裝在電機軸16上并位于殼體的沉孔中。
引線框13和控制器14安裝在蓋32中。蓋32和殼體33形成鑄件的兩部分。該鑄件是致動器如渦輪增壓器的殼體?？刂破?4是電子電路，它為該設(shè)備提供必要控制并與外部系統(tǒng)如車輛ECU連接。引線框13由塑料模型20支撐的成形電導體19、HED傳感器25、總連接器21和接線墊28構(gòu)成。總連接器21可作為塑料模型20的一部分來制造，或作為獨立的部件來連接，從而對于不同應用場合，可方便地改變連接器類型。HED傳感器25通過適當手段如焊接或錫焊連接到成形電導體19。開槽插座22被設(shè)計和形成用來連接裝置10的插頭29，并與電機形成電連接。這是一種典型的開槽插座22。這種類型稱為“M”開槽插座。在圖中還示出了電導體19和塑料模型20?？傔B接器21具有插頭23，該插頭提供與外部系統(tǒng)如車輛ECU的電連接。電導體19、插頭23和接線墊28可形成為電導體19的一部分，或獨立制成并通過適當手段如焊接來連接。引線框通過適當裝置如緊固件固定到蓋上。
控制器14通過適當裝置如熱粘合劑或螺釘被固定到蓋上。蓋由如鋁材制成，具有適當?shù)臋C械強度，還具有適于控制器和蓋之間傳熱的熱學性能。其它器件如晶體管、場效應晶體管以及電壓調(diào)節(jié)器作為控制器電路的一部分可被固定到蓋上，以實現(xiàn)熱要求?？刂破?4通過適當裝置如接線26被電連接到引線框13上。根據(jù)所需的互連數(shù)量，可使用多個接線。在引線框13和控制器14之間進行電連接的一個替換方法是采用片形插頭和開槽插座，類似于電機與引線框連接中所述的。另一種進行連接的方法是錫焊。
在把蓋裝配到殼體上時，定位件如從引線框13的表面突起的塑料導向物24可與裝置10上的凹陷部分27對齊。通過使塑料導向物24與凹陷部分27對齊，可使電機插頭29與開槽插座22對齊且HED傳感器25與裝置10表面上的凹陷30對齊。連接插頭29和開槽插座將實現(xiàn)與引線框13的電連接。另外，使HED傳感器25滑動到凹陷30中，這將使傳感器25定位到電機轉(zhuǎn)子35旁邊，這樣，裝置10的位置可由傳感器25來檢測。傳感器25檢測電機轉(zhuǎn)子35中的永磁體或磁性材料的位置。在引線框中包含HED傳感器，這消除了對獨立的電機傳感電路以及互連的需要。HED傳感器25還可支撐在塑料導向物24上。HED傳感器25也可以是不同類型的傳感器，如感應傳感器。
在圖8中還表示了另一種安裝HED傳感器的方法。HED傳感器安裝在獨立電路34上。該電路可獨立安裝，或者可安裝到引線框13上。引線框與電路34之間或控制電路與電路34之間的連接，通過適當手段如焊接或錫焊36和接線墊28來進行。開槽插座22可形成或連接在電導體上，它們也可是獨立部件并安裝和連接在獨立電路34上。該電路用如分層玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的材料制成。在引線框中安裝獨立電路34可消除對多條導線的需要或?qū)σ€框與電路34之間用其它方法連接的需要。
裝置10或電機可具有連接成“Y”結(jié)構(gòu)的3個線圈。三個抽頭分別從每匝線圈引出并相互連接在一起。用于“Y”連接的三個抽頭不需要與其它部件的進一步連接。該連接可通過引線框中三個開槽插座的互連來實現(xiàn)。一種替換方法是在直流電機上將其互連。后一種方法可消除對引線框中3個開槽插座的需要。
控制系統(tǒng)可以下述方式運作。車輛控制系統(tǒng)向總連接器21的插頭23提供電信號。電信號通過引線框20中的電導體19以及連接到接線墊28的接線26傳送到設(shè)備控制器14。該設(shè)備控制器通過開槽插座22和插頭29的電連接以類似方式把電控制信號傳送到裝置10?？刂破?4可監(jiān)控裝置特性，如位置、溫度、電壓、電流、電機阻抗、響應時間以及過熱或高電壓的發(fā)生次數(shù)。該裝置所產(chǎn)生的扭矩被傳送到軸16、小齒輪17、中間齒輪11和輸出齒輪/軸12。裝置10的軸轉(zhuǎn)動到預期位置，以控制渦輪增壓器。來自HED傳感器25的檢測信號通過引線框20中的電導體19傳送到控制器14，來提供反饋用于連接并控制該設(shè)備。
HED傳感器25還可用來為設(shè)備提供位置控制。位置控制的一種替換方法是采用不同類型的傳感器，例如采用感應式傳感器是一種適當?shù)倪x擇。在該替換實施例中，傳感器位于轉(zhuǎn)動部件如輸出齒輪/軸12之一上。其它傳感器部件如發(fā)射線圈、接收線圈以及電路可位于控制器14或引線框13上。
所示附圖已經(jīng)清楚描述了蓋32和殼體33，對于應用在蓋或殼體中的控制裝備所用的控制和互連系統(tǒng)都屬于本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的互連裝置提供了一種采用快速連接型裝置將引線框裝配到設(shè)備的裝配方法，該快速連接型裝置采用了片形插頭和滑動插座(在引線框中)。對于片形插頭和開槽插座位置互換的控制與互連配置，也屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。例如，開槽插座可用在該設(shè)備上，其連接用在引線框上的片形插頭。設(shè)備表面上所形成的塑料導向物與凹槽可便于設(shè)備與導線框的對齊，從而在導向物與凹槽對齊時，電插頭與電導體以及傳感器與該設(shè)備都可對齊連接。
本發(fā)明的描述從本質(zhì)上講只是示范性的，因而，各種不脫離本發(fā)明主旨的變化都應當在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這種變化不應當被認為脫離了本發(fā)明的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一種互連裝置，包括塑料模型(20)，具有穿過所述塑料模型(20)的一個或多個電導體(19)；連接到所述一個或多個電導體(19)上的一個或多個電連接器(21)；能連接到所述一個或多個電導體(19)上的一個或多個傳感器(25)；設(shè)置在所述塑料模型(20)中的控制器(14)，其中所述控制器(14)連接到所述一個或多個電導體(19)；以及連接到所述一個或多個電導體(19)上的裝置(10)，所述電導體(19)與所述一個或多個傳感器(25)操作相連，所述裝置(10)由所述一個或多個傳感器來檢測并由所述控制器(14)來控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互連裝置，其中，所述一個或多個傳感器(25)與所述一個或多個電導體(19)結(jié)合成整體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互連裝置，其中，進一步包括所述裝置的一個或多個電插頭(29)，用來連接到所述一個或多個電導體(19)上，所述裝置(10)由所述一個或多個電連接器(21)選擇性地供電；以及在所述裝置(10)的表面上形成的一個或多個凹陷(27)，所述一個或多個傳感器(25)從所述塑料模型(20)的表面上突起并與所述裝置(10)的所述一個或多個凹陷(27)可操作地配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的互連裝置，其中，所述塑料模型(20)連接到蓋(32)的內(nèi)表面上，所述一個或多個傳感器(25)按照與所述裝置(10)對齊的方式來排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的互連裝置，其中，所述傳感器(25)被布置用于監(jiān)控所述裝置(10)的參數(shù)，所述參數(shù)包括以下的一個或多個位置、溫度、電壓、電流、電機阻抗以及響應時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的互連裝置，其中，進一步包括形成在所述裝置(10)表面上的一個或多個凹陷(27)；以及從所述塑料模型(20)的表面突起的一個或多個導向物(24)，用于使所述一個或多個導向物(24)在裝配時排列成與所述一個或多個凹陷(27)對齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的互連裝置，其中，所述傳感器(25)由所述一個或多個塑料導向物(24)支撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的互連裝置，其中，在所述一個或多個凹陷(27)與所述一個或多個導向物(24)對齊時，所述一個或多個電插頭(22)和所述一個或多個電導體(19)變成對齊，所述一個或多個凹陷(27)和所述一個或多個傳感器(25)變成對齊。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的互連裝置，其中，所述傳感器(25)是霍爾效應傳感器，所述傳感器位于所述裝置的殼體所包含的磁性材料附近。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互連裝置，其中，所述一個或多個傳感器(25)支撐在從所述塑料模型(20)的表面突起的導向物(24)上，用于使所述一個或多個傳感器(25)在裝配時與所述一個或多個凹陷(27)對齊。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互連裝置，其中，進一步包括具有一個或多個片形插頭(29)的裝置(10)，所述片形插頭從所述裝置(10)的表面伸出；集成在所述塑料模型(20)中并與所述一個或多個電導體(19)相連的一個或多個開槽插座(22)，所述一個或多個開槽插座(22)被布置成可滑動地連接所述一個或多個片形插頭(29)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的互連裝置，其中，進一步包括在所述裝置(10)的表面上形成的一個或多個凹陷(27)，所述一個或多個傳感器(25)從所述塑料模型(20)的表面上突起并可滑動地設(shè)置在所述一個或多個凹陷(27)中，使所述一個或多個傳感器(25)的端部相對于所述裝置(10)定位。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的互連裝置，其中，所述互連裝置是渦輪增壓器的致動器的一部分。
14.一種互連裝置，包括塑料模型(20)，在所述塑料模型(20)中設(shè)置有一個或多個電導體(19)；連接到所述電導體(19)上的至少一個電連接器(21)，所述電連接器(21)是所述塑料模型(20)的一部分；連接到一個或多個電導體(19)上的一個或多個插座(22)；從所述塑料模型(20)表面突起的一個或多個傳感器(25)，所述一個或多個傳感器(25)連接到所述一個或多個連接器(21)上；與所述塑料模型(20)相結(jié)合的控制器(14)，所述控制器(14)連接到所述一個或多個電導體(19)上；以及連接到所述一個或多個電導體(19)的裝置(10)，所述電導體(19)與所述一個或多個傳感器(25)操作相連，所述裝置(10)由所述一個或多個傳感器檢測并由所述控制器(14)控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的互連裝置，其中，所述互連裝置是渦輪增壓器的致動器的一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的互連裝置，其中，所述一個或多個傳感器(25)與所述一個或多個電導體(19)相結(jié)合。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的互連裝置，其中，進一步包括與所述互連裝置可連接的裝置(10)；能與所述一個或多個插座(22)連接的、位于所述裝置(10)的表面上的一個或多個電插頭(29)，所述裝置(10)由所述互連裝置的所述一個或多個電導體(19)選擇性地供電；以及在所述裝置(10)表面上形成的一個或多個凹陷(27)，所述一個或多個傳感器(25)從所述塑料模型(20)的表面上突起并可滑動地設(shè)置在所述一個或多個凹陷(27)中，使所述一個或多個傳感器(25)的端部相對于所述裝置(10)定位。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的互連裝置，其中，所述塑料模型(20)連接到蓋(32)的內(nèi)表面上，所述一個或多個傳感器(25)按照與所述裝置(10)對齊的方式排列。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的互連裝置，其中，所述傳感器(25)被布置用來監(jiān)控所述裝置(10)的參數(shù)，所述參數(shù)包括以下的一個或多個位置、溫度、電壓、電流、電機阻抗以及響應時間。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的互連裝置，其中，進一步包括形成在所述裝置(10)表面上的一個或多個凹陷(27)；以及從所述塑料模型(20)的表面突起的一個或多個塑料導向物(24)，用于使所述一個或多個塑料導向物(24)在裝配時排列成與所述一個或多個凹陷(27)對齊。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的互連裝置，其中，所述傳感器(25)由所述一個或多個塑料導向物(24)支撐。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的互連裝置，其中，一個或多個插頭(29)是金屬片，所述一個或多個插座(22)是用來連接所述金屬片的M形槽。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的互連裝置，其中，所述一個或多個傳感器(25)是霍爾效應傳感器，所述傳感器通過檢測所述裝置的殼體所包含的磁性材料的移動來檢測所述裝置的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的互連裝置，其中，所述一個或多個傳感器(25)支撐在從所述塑料模型(20)的表面突起的導向物上，用于使所述一個或多個傳感器(25)在裝配時與所述一個或多個凹陷(27)對齊。
全文摘要
多種設(shè)備如渦輪增壓器采用一種裝置來控制其功能。例如，用氣動和電動致動器來為渦輪增壓器上的機構(gòu)提供位置控制。該致動器必須連接到車輛電氣系統(tǒng)上以提供致動器的適當通信和控制。它們還必須具有裝置如傳感器、電子控制單元、外部電連接器以及內(nèi)部電連接的內(nèi)部控制和互連。電連接、傳感器位置以及控制器位置對于致動器的性能、可靠性以及成本都是很重要的。本控制互連裝置會滿足上述需求，它具有電連接的“快速連接”能力以及裝置的方便性。
文檔編號F02B37/12GK1854482SQ20061000896
公開日2006年11月1日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月25日
發(fā)明者R·J·特勒普, R·D·基佛弗, M·F·布薩托, D·波德沃伊斯基 申請人:博格華納公司