CN109450165A - 一种汽车电控执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车电控执行器，包括安装壳、输出轴、输出齿轮、中间齿轮轴、中间齿轮、驱动电机、集成控制电路板、齿轮箱盖和电机盖，输出齿轮安装于输出轴上，中间齿轮安装于中间齿轮轴上，输出齿轮与中间齿轮啮合，齿轮箱盖设置于安装壳上部以形成用于容纳输出齿轮和中间齿轮的齿轮箱体，电机盖设置于安装壳底部以用于安装集成控制电路板，集成控制电路板用于控制并检测驱动电机工作状态，驱动电机的输出端与中间齿轮啮合。本发明提供的汽车电控执行器，提供一种全新的传动系统，有效地提高电控执行器的输出效率，减少能耗，同时电控执行器内部设置有智能化控制系统，增加多种诊断功能，利于系统自动修复及降低失效的风险。

Description

一种汽车电控执行器

技术领域

本发明涉及汽车电气设备技术领域，特别涉及一种汽车电控执行器。

背景技术

随着汽车工业技术的发展，电控执行器作为汽车重要组成部件，电气设备对于汽车工业发展有一定影响。

目前电控执行器采用有刷电机驱动的非智能产品，直流有刷电机的缺点是碳刷换向，而且碳刷在使用中逐渐磨损，接触电阻增大，电机自身发热增加能耗增多，而且随着损耗的继续增加，碳刷导电的功能降低，既而电机失效。同时，传统的电控执行器的电路控制系统仅具备控制功能，无法实现诊断电控执行器产品自身状态，不能把自身状态实时传输给上级系统。

因此，如何设计一种智能化传动系统的电控执行器，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车电控执行器，提供一种全新的传动系统，有效地提高电控执行器的输出效率，减少能耗，同时电控执行器内部设置有智能化控制系统，增加多种诊断功能，利于系统自动修复及降低失效的风险。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车电控执行器，包括安装壳、输出轴、输出齿轮、中间齿轮轴、中间齿轮、驱动电机、集成控制电路板、齿轮箱盖和电机盖，所述输出齿轮安装于所述输出轴上，所述中间齿轮安装于所述中间齿轮轴上，且所述输出齿轮与所述中间齿轮啮合，所述齿轮箱盖设置于所述安装壳上部以形成用于容纳所述输出齿轮和所述中间齿轮的齿轮箱体，所述电机盖设置于所述安装壳底部以用于安装所述集成控制电路板，所述集成控制电路板位于所述驱动电机下端、用于控制并检测所述驱动电机工作状态，所述驱动电机的输出端与所述中间齿轮啮合。

优选地，所述集成控制电路板包括主控制器、驱动电路、电流检测电路、输出位置传感器和温度检测器，所述主控制器分别与所述驱动电路、所述电流检测电路、所述输出位置传感器和所述温度检测器相连。

优选地，所述驱动电机为无刷直流电机。

优选地，还包括设置于所述安装壳上、用于安装所述输出轴的第一轴承，且所述输出轴底部设置有磁性组件。

优选地，所述输出轴上还设置有第二轴承和第三轴承，且所述第二轴承和所述第三轴承之间设置有第一波形弹簧。

优选地，还包括设置于所述齿轮箱体内、用于安装所述中间齿轮轴的第四轴承和第五轴承，且所述第一轴承与所述第四轴承分别对应地安装于所述安装壳上端面。

优选地，所述第五轴承与所述齿轮箱盖之间设置有第二波形弹簧。

优选地，还包括设置于所述安装壳内、用于安装所述驱动电机的第六轴承，且所述驱动电机的转轴通过第七轴承安装于所述电机盖上，且所述第六轴承对应地安装于所述安装壳下端面。

优选地，所述第七轴承与所述电机盖之间设置有第三波形弹簧。

优选地，还包括设置于所述齿轮箱盖上、用于与所述输出轴抵接相连的复位弹簧。

本发明所提供的汽车电控执行器，主要包括安装壳、输出轴、输出齿轮、中间齿轮轴、中间齿轮、驱动电机、集成控制电路板、齿轮箱盖和电机盖，输出齿轮安装于输出轴上，中间齿轮安装于中间齿轮轴上，且输出齿轮与中间齿轮啮合，齿轮箱盖设置于安装壳上部以形成用于容纳输出齿轮和中间齿轮的齿轮箱体，电机盖设置于安装壳底部以用于安装集成控制电路板，集成控制电路板用于控制并检测驱动电机工作状态，驱动电机的输出端与中间齿轮啮合。齿轮箱盖安装在安装壳上部，电机盖安装在安装壳底部，传动系统和控制系统分别安装在安装壳的上下两个空腔内，使得安装壳具有隔板的作用，同时安装壳上开设有安装输出轴和中间齿轮轴的安装孔，使得安装壳具备安装基准的作用，从而形成一种全新电控执行器结构。本发明所提供的汽车电控执行器，提供一种全新的传动系统，有效地提高电控执行器的输出效率，减少能耗，同时电控执行器内部设置有智能化控制系统，增加多种诊断功能，利于系统自动修复及降低失效的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图；

图2为图1所示结构的剖视图；

图3为图1所示结构的另一角度视图；

图4为图1所示结构的爆炸视图；

图5为本发明所提供的控制系统原理图；

图6为图1所示的安装壳的结构示意图；

图7为图6所示的安装壳的另一角度视图；

图8为图1所示的齿轮箱盖的结构示意图；

图9为图8所示的齿轮箱盖的另一角度视图。

其中，图1-图9中：

安装壳—1，输出轴—2，输出齿轮—3，中间齿轮轴—4，中间齿轮—5，驱动电机—6，集成控制电路板—7，齿轮箱盖—8，电机盖—9，第一轴承—10，第二轴承—11，第三轴承—12，第一波形弹簧—13，复位弹簧—14，第四轴承—15，第五轴承—16，第二波形弹簧—17，第六轴承—18，第七轴承—19，第三波形弹簧—20，磁性组件—21，控制板禁锢螺钉固定—22，无刷禁锢螺—23，接插件—24，插接件密封圈—25，齿轮箱密封圈—26，电机盖密封圈—27，冷却循环管道—28。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1、图2、图3、图4、图6、图7、图8和图9。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，汽车电控执行器主要包括安装壳1、输出轴2、输出齿轮3、中间齿轮轴4、中间齿轮5、驱动电机6、集成控制电路板7、齿轮箱盖8和电机盖9，输出齿轮3安装于输出轴2上，中间齿轮5安装于中间齿轮轴4上，且输出齿轮3与中间齿轮5啮合，齿轮箱盖8设置于安装壳1上部以形成用于容纳输出齿轮3和中间齿轮5的齿轮箱体，电机盖9设置于安装壳1底部以用于安装集成控制电路板7，集成控制电路板7独立安装在驱动电机6下方并通过导线进行连接，集成控制电路板7用于控制并检测驱动电机6工作状态，驱动电机6的输出端与中间齿轮5啮合。

其中，集成控制电路板7通过控制板禁锢螺钉固定22安装于安装壳1上，驱动电机6通过无刷禁锢螺钉23固定安装于安装壳1上，接插件24连接集成控制电路板7与外部控制电路，插接件密封圈25垫于插接件24与集成控制电路板7的插接口；输出轴2、输出齿轮3、中间齿轮轴4、中间齿轮5安装于齿轮箱盖8内，输出齿轮3安装于输出轴2上，中间齿轮5安装于中间齿轮轴4上，且输出齿轮3与中间齿轮5啮合，驱动电机6与中间齿轮轴4连接，以驱动中间齿轮5实现扭矩传动；输出轴2与外界传动装置连接，实现驱动电机6的扭矩驱动功能；齿轮箱盖8和电机盖9将齿轮传动系统和控制电路系统分腔设置，使得安装壳1具有隔板的作用，同时安装壳1上开设有安装输出轴2和中间齿轮轴4的安装孔，使得安装壳1具备安装基准的作用。需要说明的是，驱动电机6为无刷直流电机。

具体的，当外部信号通过接插件24把信号传给集成控制电路板7时，集成控制电路板7控制驱动电机6转动，驱动电机6的转子轴与中间齿轮5啮合，中间齿轮5与输出齿轮3，如此驱动电机6带动输出齿轮3转动，输出齿轮3带动输出轴2转动，实现输出力矩。本发明所提供的汽车电控执行器，提供一种全新的传动系统，通过无刷驱动电机6代替现有技术当中的有刷电机，改进换向方式，实现电子换向，不再使用机械换向，而且电子元器件换向自身电阻很低，发热很少，减少很多能耗，有效地提高电控执行器的输出效率；同时电控执行器内部设置有智能化控制系统，增加多种诊断功能，利于系统自动修复及降低失效的风险；另外，传动系统和控制电路系统分腔设置，防止了传动系统运动中产生的金属粉末进入电路控制系统内，降低造成电路失效的风险。

请参考图5，图5为本发明所提供的控制系统原理图。

为了优化上述实施例中汽车电控执行器可以避免失效的风险、并可以进行系统自动修复的优点，集成控制电路板7包括主控制器、驱动电路、电流检测电路、输出位置传感器和温度检测器，主控制器分别与驱动电路、电流检测电路、输出位置传感器和温度检测器进行通讯连接。电流检测电路通过监测控制系统供电情况进行提示并调节控制系统供电；驱动电路用于控制驱动电机6工作状态；输出位置传感器和温度检测器设置于执行器的指定位置处，使输出位置传感器和温度检测器处于工作状态，当汽车运行过程当中，输出位置传感器和温度检测器实时监测无刷直流电机的驱动位置以及驱动位置的温度，将采集信息实时传递至主控制器，主控制器进行阈值判断，对无刷直流电机的扭矩输出和对外部传动位置进行温度监测，当扭矩输出位置不准确或者位置不对时，可通过汽车电控的调节装置进行自动校准，当温度过高超过阈值时，进行提示并自行进行降温调节，本发明提供的汽车电控执行器，与现有执行器相比，内部设置有智能化控制系统，增加多种诊断功能，利于系统自动修复及降低失效的风险。

进一步地，汽车电控执行器还包括设置于安装壳1上、用于安装输出轴2的第一轴承10，其中，第一轴承10和第二轴承11分别位于输出齿轮3的两侧，使得输出齿轮3两侧的载荷变小及使用寿命提高，并且输出轴2底部设置有磁性组件21；输出轴2上还设置有第二轴承11和第三轴承12，且第二轴承11和第三轴承12之间设置有第一波形弹簧13；汽车电控执行器还包括设置于齿轮箱盖8上、用于与输出轴2抵接相连的复位弹簧14。

磁性组件21设置在输出轴2端部，输出齿轮3安装于输出轴2上，第二轴承11和第三轴承12压入输出轴2上；复位弹簧14的扭臂一端挂在齿轮箱盖8上，另一个扭臂挂在输出齿轮3上，当输出齿轮3转动时带动复位弹簧14的扭臂转动，并产生扭力，当无刷直流电机失电时，复位弹簧14会带动输出齿轮3转动。第二轴承11和第三轴承12以及复位弹簧14的设计，可以使产品在需要对位输出一个稳定持续工作扭矩时，弹簧扭矩14可以平衡一部分外部负载扭矩，可以减少电机输出功率降低能耗；另外，复位弹簧14在产品失效时，可以带动齿轮系统回到安全位置，保证了齿轮系统损坏降到最低，增加齿轮系统寿命。

油封装入齿轮箱盖8的油封孔内，并与输出配合，起到密封轴及齿轮箱盖8的作用。输出轴2穿过齿轮箱盖8的轴承孔与油封孔配合，然后第一轴承10与齿轮箱盖8的轴承孔配合，并保证密封性。

基于此，齿轮箱盖8与安装壳1之间设置有齿轮箱密封圈26；接插件24与安装壳1之间设置有插接件密封圈25；电机盖9与安装壳1之间设置有电机盖密封圈27，保证汽车电控执行器内部整体的密封性。

进一步地，输出轴2与输出齿轮3装配后，在齿轮箱盖8轴承孔端面与第一轴承10之间设置第一波形弹簧13，第一波形弹簧13可以补偿输出齿轮3组件的轴向间隙及承受轴向负载。

进一步地，汽车电控执行器还包括设置于齿轮箱体内、用于安装中间齿轮轴4的第四轴承15和第五轴承16；第五轴承16与齿轮箱盖8之间设置有第二波形弹簧17。第二波形弹簧17位于齿轮箱盖8轴承孔端面与第五轴承16之间，可以补偿中间齿轮5组件的轴向间隙及承受轴向负载。

进一步地，汽车电控执行器还包括设置于安装壳1内、用于安装驱动电机6的第六轴承18，且驱动电机6的转轴通过第七轴承19安装于电机盖9上；第七轴承19与电机盖9之间设置有第三波形弹簧20。第三波形弹簧20位于齿轮箱盖8轴承孔端面与第七轴承19之间，可以补偿驱动电机6组件的轴向间隙及承受轴向负载。

需要说明的是，第一轴10承与第四轴承15分别对应地安装于安装壳1上端面的安装孔处，实现输出轴2和中间齿轮轴4准确地装配在安装壳1的安装位置处，第六轴承18安装于安装壳1的下端面的安装孔处，实现了驱动电机6准确地装配在安装壳1的安装位置处，因此通过上述配合安装，使得安装壳1具有安装基准作用，保证传动系统定位及传动效率。

同时，轴向定位设计用于消除轴向窜动并承载轴向载荷，应用于产品的输出轴2、中间齿轮轴4以及电机轴。在轴的两端分别与球轴承的内圈过盈配合，并在一个轴承的端面和轴承孔端之间放入可以自由弹性形变的波形弹簧，波形弹簧通过压缩力支撑轴向的负载来防止轴在轴向的移动。波形弹簧完全承载了轴向的载荷，轴不会在轴向移动，并且也不会产品窜动摩擦及噪音。

需要说明的是，输出轴2及驱动电机6的转子轴的支撑轴承均采用深沟球轴承。专用的球轴承外圈带橡胶O型密封圈，装配时轴承的内圈与轴过盈配合，外圈靠O型密封轴承孔，如此保证传动系统的密封性。

基于此，该汽车电控执行器在安装壳1上设置有冷却循环管道28，能让汽车电控执行器在高温下工作。同时为了提高降温效果，将冷却循环管道28绕驱动电机6周围布置，并且紧靠集成控制电路板7布置，如此更好为驱动电机6和集成控制电路板7进行降温，冷却水可以通过管道口进水或出水，保证整个安装壳1内部各零件的温度。

综上所述，本实施例所提供的汽车电控执行器主要包括安装壳、输出轴、输出齿轮、中间齿轮轴、中间齿轮、驱动电机、集成控制电路板、齿轮箱盖和电机盖，输出齿轮安装于输出轴上，中间齿轮安装于中间齿轮轴上，且输出齿轮与中间齿轮啮合，齿轮箱盖设置于安装壳上部以形成用于容纳输出齿轮和中间齿轮的齿轮箱体，电机盖设置于安装壳底部以用于安装集成控制电路板，集成控制电路板用于控制并检测驱动电机工作状态，驱动电机的输出端与中间齿轮啮合。本发明所提供的汽车电控执行器，提供一种全新的传动系统，通过无刷驱动电机代替现有技术当中的有刷电机，改进换向方式，实现电子换向，不再使用机械换向，而且电子元器件换向自身电阻很低，发热很少，减少很多能耗，有效地提高电控执行器的输出效率；同时电控执行器内部设置有智能化控制系统，增加多种诊断功能，利于系统自动修复及降低失效的风险；另外，传动系统和控制电路系统分腔设置，防止了传动系统运动中产生的金属粉末进入电路控制系统内，降低造成电路失效的风险。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种汽车电控执行器，其特征在于，包括安装壳(1)、输出轴(2)、输出齿轮(3)、中间齿轮轴(4)、中间齿轮(5)、驱动电机(6)、集成控制电路板(7)、齿轮箱盖(8)和电机盖(9)，所述输出齿轮(3)安装于所述输出轴(2)上，所述中间齿轮(5)安装于所述中间齿轮轴(4)上，且所述输出齿轮(3)与所述中间齿轮(5)啮合，所述齿轮箱盖(8)设置于所述安装壳(1)上部以形成用于容纳所述输出齿轮(3)和所述中间齿轮(5)的齿轮箱体，所述电机盖(9)设置于所述安装壳(1)底部以用于安装所述集成控制电路板(7)，所述集成控制电路板(7)位于所述驱动电机(6)下端、用于控制并检测所述驱动电机(6)工作状态，所述驱动电机(6)的输出端与所述中间齿轮(5)啮合。

2.根据权利要求1所述的汽车电控执行器，其特征在于，所述集成控制电路板(7)包括主控制器、驱动电路、电流检测电路、输出位置传感器和温度检测器，所述主控制器分别与所述驱动电路、所述电流检测电路、所述输出位置传感器和所述温度检测器相连。

3.根据权利要求2所述的汽车电控执行器，其特征在于，所述驱动电机(6)为无刷直流电机。

4.根据权利要求3所述的汽车电控执行器，其特征在于，还包括设置于所述安装壳(1)上、用于安装所述输出轴(2)的第一轴承(10)，且所述输出轴(2)底部设置有磁性组件(21)。

5.根据权利要求4所述的汽车电控执行器，其特征在于，所述输出轴(2)上还设置有第二轴承(11)和第三轴承(12)，且所述第二轴承(11)和所述第三轴承(12)之间设置有第一波形弹簧(13)。

6.根据权利要求5所述的汽车电控执行器，其特征在于，还包括设置于所述齿轮箱体内、用于安装所述中间齿轮轴(4)的第四轴承(15)和第五轴承(16)，且所述第一轴承(10)与所述第四轴承(15)分别对应地安装于所述安装壳(1)上端面。

7.根据权利要求6所述的汽车电控执行器，其特征在于，所述第五轴承(16)与所述齿轮箱盖(8)之间设置有第二波形弹簧(17)。

8.根据权利要求5所述的汽车电控执行器，其特征在于，还包括设置于所述安装壳(1)内、用于安装所述驱动电机(6)的第六轴承(18)，所述驱动电机(6)的转轴通过第七轴承(19)安装于所述电机盖(9)上，且所述第六轴承(18)对应地安装于所述安装壳(1)下端面。

9.根据权利要求8所述的汽车电控执行器，其特征在于，所述第七轴承(19)与所述电机盖(9)之间设置有第三波形弹簧(20)。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的汽车电控执行器，其特征在于，还包括设置于所述齿轮箱盖(8)上、用于与所述输出轴(2)抵接相连的复位弹簧(14)。