非接觸式電子節(jié)氣門的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種非接觸式電子節(jié)氣門，屬一種發(fā)動機(jī)配套裝置，包括殼體與下蓋，殼體與下蓋的內(nèi)部形成腔體，腔體中安裝有驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)的輸出端通過齒輪組與節(jié)氣門軸動力連接，節(jié)氣門軸上安裝有節(jié)氣門片；腔體中還安裝有角位移傳感器總成，角位移傳感器總成的線路板上至少安裝有磁鐵，以及用于非接觸測量旋轉(zhuǎn)磁場大小的霍爾元件；所述齒輪組與角位移傳感器總成之間還安裝有復(fù)位扭簧，所述復(fù)位扭簧與節(jié)氣門軸的末端固定連接。由電控系統(tǒng)中的油門踏板位置傳感器以及兩路非接觸式傳感器組成對節(jié)氣門開度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有控制精度高（節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動的精度）、反應(yīng)靈敏的特點，改善了執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出的響應(yīng)與控制預(yù)期不一致的問題。
【專利說明】非接觸式電子節(jié)氣門

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種發(fā)動機(jī)配套裝置，更具體的說，本實用新型主要涉及一種非接觸式電子節(jié)氣門。

【背景技術(shù)】
[0002]汽車發(fā)動機(jī)系統(tǒng)節(jié)氣門體總成的作用是控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣流量，決定發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況。駕駛員通過操作油門踏板來操縱節(jié)氣門開度。傳統(tǒng)節(jié)氣門體總成采用機(jī)械連接方式，通過拉桿或拉索傳動連接油門踏板和節(jié)氣門體總成，因此節(jié)氣門開度完全取決于油門踏板的位置，即駕駛員的操作意圖，但從動力性和經(jīng)濟(jì)性角度來看，發(fā)動機(jī)并不總是完全處于最佳運(yùn)行工況，而且駕駛員的誤操作也給安全性帶來隱患。電子節(jié)氣門體取消了傳統(tǒng)的機(jī)械連接，通過電控單元驅(qū)動電子節(jié)氣門體快速精確地開度到位。它的優(yōu)點在于能根據(jù)駕駛員的需求以及整車各種行駛狀況確定節(jié)氣門的最佳開度，使發(fā)動機(jī)排放達(dá)到最佳，保證車輛最佳的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，并具有牽引力控制、巡航控制等控制功能，提高安全性；正式因為傳統(tǒng)的節(jié)氣門體與加速踏板之間通過拉索連接，節(jié)氣門體的開度完全由駕駛員通過加速踏板來控制。這種機(jī)械連接方式只能使發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)完全按駕駛員對加速踏板的操作控制發(fā)動機(jī)的工作，不能確保發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)與汽車的運(yùn)行情況形成最佳的匹配。由于整個操作過程都是通過機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)來完成，因此從駕駛員通過踩下加速踏板發(fā)出操作指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出響應(yīng)就會出現(xiàn)一個時間滯后現(xiàn)象，這樣就會導(dǎo)致駕駛員所期望的最好燃油經(jīng)濟(jì)性能和排放性能與發(fā)動機(jī)是實現(xiàn)的往往并不一樣，因而有必要對現(xiàn)有發(fā)動機(jī)的節(jié)氣門結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的改進(jìn)和研究。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的之一在于針對上述不足，提供一種非接觸式電子節(jié)氣門，以期望解決現(xiàn)有技術(shù)中節(jié)氣門開度依靠機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)來完成，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出的相應(yīng)與預(yù)期不一致，造成燃油經(jīng)濟(jì)性能和排放性能出現(xiàn)偏差等技術(shù)問題。
[0004]為解決上述的技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]本實用新型所提供的一種非接觸式電子節(jié)氣門，包括殼體與下蓋，所述殼體與下蓋的內(nèi)部形成腔體，所述腔體中安裝有驅(qū)動電機(jī)，所述驅(qū)動電機(jī)的輸出端通過齒輪組與節(jié)氣門軸動力連接，所述節(jié)氣門軸上安裝有節(jié)氣門片，所述殼體上設(shè)有與節(jié)氣門片相對應(yīng)的通孔；所述腔體中還安裝有用于檢測節(jié)氣門片位移的角位移傳感器總成，所述角位移傳感器總成的線路板上至少安裝有磁鐵，以及用于非接觸測量旋轉(zhuǎn)磁場電勢差的霍爾元件；所述齒輪組與角位移傳感器總成之間還安裝有復(fù)位扭簧，所述復(fù)位扭簧與節(jié)氣門軸的末端固定連接，用于帶動節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動使節(jié)氣門片復(fù)位至初始位置。
[0006]作為優(yōu)選，進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述齒輪組中包括主動齒輪、傳動齒輪與不完整復(fù)位齒輪，所述主動齒輪安裝在驅(qū)動電機(jī)輸出端上，傳動齒輪安裝在腔體的內(nèi)部，不完整復(fù)位齒輪安裝在節(jié)氣門軸的末端上，所述主動齒輪、不完整復(fù)位齒輪分別與傳動齒輪相嚙合，用于由主動齒輪通過傳動齒輪帶動不完整復(fù)位齒輪轉(zhuǎn)動。
[0007]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的角位移傳感器總成的線路板上設(shè)有磁鐵座，所述磁鐵與霍爾元件均安裝在磁鐵座上；所述霍爾元件的位置與節(jié)氣門軸的末端相互對應(yīng)。
[0008]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述角位移傳感器總成線路板上的霍爾元件通過第一銅板排線嵌件接入插座，所述驅(qū)動電機(jī)通過第二銅板排線嵌件接入插座。
[0009]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述角位移傳感器總成的線路板與驅(qū)動電機(jī)均接入電控單元，用于通過電控單元根據(jù)角位移傳感器總成反饋的節(jié)氣門片當(dāng)前的轉(zhuǎn)動角度，控制驅(qū)動電機(jī)的實時輸入電壓。
[0010]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述殼體與下蓋之間還設(shè)有密封圈。
[0011]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述的驅(qū)動電機(jī)為直流電機(jī)，所述直流電機(jī)通過電機(jī)蓋安裝在腔體內(nèi)。
[0012]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述節(jié)氣門軸的端部通過軸承安裝在腔體的內(nèi)壁上。
[0013]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述節(jié)氣門軸帶動節(jié)氣門片的旋轉(zhuǎn)角度為O至80度。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果之一是:
[0015]1、由電控系統(tǒng)中的油門踏板位置傳感器以及兩路非接觸式傳感器組成對節(jié)氣門開度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有控制精度高(節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動的精度)、反應(yīng)靈敏的特點，且在任何工況下都直接由直流電機(jī)驅(qū)動節(jié)氣門片的開度，提高了發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和安全性；還有效改善了執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出的響應(yīng)與控制預(yù)期不一致的問題，提升發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性能和排放性能。
[0016]2、通過在節(jié)氣門軸的末端增設(shè)扭簧，使得當(dāng)直流電機(jī)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致無法正常工作時，節(jié)氣門片可在扭簧的作用下，總是處于高怠速狀態(tài)，從而增加了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為用于說明本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為用于說明本實用新型另一實施例的齒輪組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3用于說明為本實用新型另一實施例的霍爾元件及插孔線路示意圖；
[0020]圖中，I為殼體、11為通孔、2為下蓋、3為驅(qū)動電機(jī)、4為齒輪組、41為主動齒輪、42為傳動齒輪、43為不完整復(fù)位齒輪、5為節(jié)氣門軸、6為節(jié)氣門片、7為線路板、8為磁鐵、9為霍爾元件、10為復(fù)位扭簧、12為磁鐵座、13為第一銅板排線、14為插座、15為第二銅板排線、16為密封圈、17為軸承、18為驅(qū)動電機(jī)插頭。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步闡述。
[0022]參考圖1所示，本實用新型的一個實施例是一種非接觸式電子節(jié)氣門，在本實施例中，電子節(jié)氣門應(yīng)包括殼體I與下蓋2，并使殼體I與下蓋2的內(nèi)部形成腔體，更為重要的是，上述腔體中安裝有驅(qū)動電機(jī)3，驅(qū)動電機(jī)3的輸出端通過齒輪組4與節(jié)氣門軸5動力連接，在節(jié)氣門軸5上安裝有節(jié)氣門片6，同時還需在前述的殼體I上設(shè)置與節(jié)氣門片6相對應(yīng)的通孔11 ;并且，在腔體中還需安裝用于檢測節(jié)氣門片6位移的角位移傳感器總成，所述角位移傳感器總成的線路板7上至少安裝有磁鐵8，以及用于非接觸測量旋轉(zhuǎn)磁場電勢差的霍爾元件9 ;所述齒輪組4與角位移傳感器總成之間還安裝有復(fù)位扭簧10，所述復(fù)位扭簧10與節(jié)氣門軸5的末端固定連接，用于帶動節(jié)氣門軸5轉(zhuǎn)動使節(jié)氣門片6復(fù)位至初始位置。
[0023]在本實施例中，磁鐵8為霍爾元件9提供旋轉(zhuǎn)的磁場，節(jié)氣門片6繞節(jié)氣門軸5的轉(zhuǎn)動被轉(zhuǎn)換為磁場的旋轉(zhuǎn)，由霍爾元件9將旋轉(zhuǎn)信號反饋給電控單元，即具體的技術(shù)方案是上述角位移傳感器總成的線路板7與驅(qū)動電機(jī)3均接入電控單元，用于通過電控單元根據(jù)角位移傳感器總成反饋的節(jié)氣門片6當(dāng)前的轉(zhuǎn)動角度，控制驅(qū)動電機(jī)3的實時輸入電壓。由電控系統(tǒng)中的油門踏板位置傳感器以及兩路非接觸式傳感器組成對節(jié)氣門開度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有控制精度高(節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動的精度)、反應(yīng)靈敏的特點。
[0024]同時，通過在節(jié)氣門軸5的末端增設(shè)復(fù)位扭簧10，使得當(dāng)驅(qū)動電機(jī)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致無法正常工作時，節(jié)氣門片6可在復(fù)位扭簧10的作用下，總是處于高怠速狀態(tài)，從而增加了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的安全性。上述節(jié)氣門軸5帶動節(jié)氣門片6的旋轉(zhuǎn)角度一般為O至80度較為適宜，而節(jié)氣門軸5的轉(zhuǎn)動可依靠其端部安裝在腔體的內(nèi)壁上的軸承17實現(xiàn)。
[0025]參考圖2所示，在本實用新型用于解決技術(shù)問題更加優(yōu)選的一個實施例中，為對驅(qū)動電機(jī)3輸出的動力進(jìn)行減速增力，齒輪組4具體的結(jié)構(gòu)是其中包括主動齒輪41、傳動齒輪42與不完整復(fù)位齒輪43，所述主動齒輪41安裝在驅(qū)動電機(jī)3的輸出端上，傳動齒輪42安裝在腔體的內(nèi)部，不完整復(fù)位齒輪43安裝在節(jié)氣門軸5的末端上，所述主動齒輪41、不完整復(fù)位齒輪43分別與傳動齒輪42相嚙合，用于由主動齒輪41通過傳動齒輪42帶動不完整復(fù)位齒輪43轉(zhuǎn)動。
[0026]更為具體的是，為使角位移傳感器總成的輸出信號能準(zhǔn)確反映節(jié)氣門閥片的開度位置，還可在上述角位移傳感器總成的線路板7上增設(shè)磁鐵座12，所述磁鐵8與霍爾元件9均安裝在磁鐵座12上；并使霍爾元件9的位置與節(jié)氣門軸5的末端相互對應(yīng)，且優(yōu)選使兩者連接為一體式的結(jié)構(gòu)。即節(jié)氣門軸5與角位移傳感器總成的接口處采用扁槽緊配合結(jié)構(gòu)，使安裝有霍爾元件9的磁鐵座12可與節(jié)氣門軸5的末端連接為一體，使角位移傳感器總成的輸出信號能準(zhǔn)確反映節(jié)氣門片6的開度位置。
[0027]結(jié)合圖3所示，發(fā)明人為進(jìn)一步規(guī)范節(jié)氣門內(nèi)部的電器結(jié)構(gòu)，還對上述角位移傳感器總成與驅(qū)動電機(jī)之間的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，具體為將角位移傳感器總成線路板7上的霍爾元件9通過第一銅板排線13嵌件接入插座14，在將驅(qū)動電機(jī)3通過第二銅板排線15嵌件接入插座14。
[0028]進(jìn)一步的，為提升上述殼體I與下蓋2之間形成腔體的密封性，最好在兩者之間再增設(shè)密封圈16，同時為盡可能的屏蔽外界的電磁干擾，做好將殼體I與下蓋2采用磁導(dǎo)率比較高的金屬板加工制成。并且考慮到驅(qū)動電機(jī)3的精確性、反應(yīng)靈敏，以及便于伺服控制等客觀需求,在本實施例中最好采用直流電機(jī)作為上述的驅(qū)動電機(jī)3，并將直流電機(jī)通過電機(jī)蓋安裝在腔體內(nèi)。
[0029]正如上述所提到的，本實用新型的電子節(jié)氣門中采用直流電機(jī)，直流電機(jī)精度高、反應(yīng)靈敏、便于伺服控制，控制直流電機(jī)采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)技術(shù)，具有頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高的特點。
[0030]并且本實用新型目前提出一種全新的電子節(jié)氣門體的設(shè)計方案，它采用雙反饋信號的非接觸式傳感器，控制性能高的直流電機(jī)以及對電子節(jié)氣門體整體的安裝穩(wěn)定性進(jìn)行了優(yōu)化，能提高對節(jié)氣門閥片轉(zhuǎn)動的控制精度，延長電子節(jié)氣門體的使用壽命。
[0031]確切的說，本實用新型是一種通過霍爾元件來實現(xiàn)的電子節(jié)氣門電機(jī)傳動的閉環(huán)系統(tǒng)。直流電機(jī)是驅(qū)動元件，齒輪組4、復(fù)位扭簧10、節(jié)氣門片6等組成了執(zhí)行元件，節(jié)氣門軸5末端下方的角位移傳感器總成為旋轉(zhuǎn)角度反饋元件。直流電機(jī)輸入電壓在電樞回路中產(chǎn)生電樞電流，電樞電流與勵磁磁通相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩克服節(jié)氣門轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載，帶動節(jié)氣門片6運(yùn)動，實現(xiàn)節(jié)氣門片6實時位置的控制。
[0032]除上述以外，還需要說明的是在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結(jié)合該實施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進(jìn)一步來說，結(jié)合任一實施例描述一個具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點時，所要主張的是結(jié)合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點也落在本實用新型的范圍內(nèi)。
[0033]盡管這里參照本實用新型的多個解釋性實施例對本實用新型進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式電子節(jié)氣門，包括殼體(I)與下蓋(2)，所述殼體(I)與下蓋(2)的內(nèi)部形成腔體，其特征在于:所述腔體中安裝有驅(qū)動電機(jī)(3)，所述驅(qū)動電機(jī)(3)的輸出端通過齒輪組(4)與節(jié)氣門軸(5)動力連接，所述節(jié)氣門軸(5)上安裝有節(jié)氣門片(6)，所述殼體(I)上設(shè)有與節(jié)氣門片(6)相對應(yīng)的通孔(11);所述腔體中還安裝有用于檢測節(jié)氣門片(6)旋轉(zhuǎn)角度的角位移傳感器總成，所述角位移傳感器總成的線路板(7)上至少安裝有磁鐵(8)，以及用于非接觸測量旋轉(zhuǎn)磁場電勢差的霍爾元件(9);所述齒輪組(4)與角位移傳感器總成之間還安裝有復(fù)位扭簧(10)，所述復(fù)位扭簧(10)與節(jié)氣門軸(5)的末端固定連接，用于帶動節(jié)氣門軸(5)轉(zhuǎn)動使節(jié)氣門片(6)復(fù)位至初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式電子節(jié)氣門，其特征在于:所述齒輪組(4)中包括主動齒輪(41)、傳動齒輪(42)與不完整復(fù)位齒輪(43)，所述主動齒輪(41)安裝在驅(qū)動電機(jī)(3)的輸出端上，傳動齒輪(42)安裝在腔體的內(nèi)部，不完整復(fù)位齒輪(43)安裝在節(jié)氣門軸(5)的末端上，所述主動齒輪(41)、不完整復(fù)位齒輪(43)分別與傳動齒輪(42)相嚙合，用于由主動齒輪(41)通過傳動齒輪(42)帶動不完整復(fù)位齒輪(43)轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非接觸式電子節(jié)氣門，其特征在于:所述的角位移傳感器總成的線路板(7 )上設(shè)有磁鐵座(12)，所述磁鐵(8 )與霍爾元件(9 )均安裝在磁鐵座(12)上；所述霍爾元件(9)的位置與節(jié)氣門軸(5)的末端相互對應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非接觸式電子節(jié)氣門，其特征在于:所述角位移傳感器總成線路板(7)上的霍爾元件(9)通過第一銅板排線(13)嵌件接入插座(14)，所述驅(qū)動電機(jī)(3)通過第二銅板排線(15)嵌件接入插座(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的非接觸式電子節(jié)氣門，其特征在于:所述角位移傳感器總成的線路板(7)與驅(qū)動電機(jī)(3)均接入電控單元，用于通過電控單元根據(jù)角位移傳感器總成反饋的節(jié)氣門片(6)當(dāng)前的轉(zhuǎn)動角度，控制驅(qū)動電機(jī)(3)的實時輸入電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的非接觸式電子節(jié)氣門，其特征在于:所述殼體(I)與下蓋(2 )之間還設(shè)有密封圈(16 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式電子節(jié)氣門，其特征在于:所述的驅(qū)動電機(jī)(3)為直流電機(jī)，所述直流電機(jī)通過電機(jī)蓋安裝在腔體內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式電子節(jié)氣門，其特征在于:所述節(jié)氣門軸(5)的端部通過軸承(17)安裝在腔體的內(nèi)壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的非接觸式電子節(jié)氣門,其特征在于:所述節(jié)氣門軸(5)帶動節(jié)氣門片(6)的旋轉(zhuǎn)角度為O至80度。
【文檔編號】F02D9/10GK204186478SQ201420565812
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】侯家伍 申請人:江蘇凱龍寶頓動力科技有限公司