CN110206638A - 一种电子执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子执行器，包括：下壳体，该下壳体在其顶部敞开形成有敞口；上壳体，上壳体的形状和尺寸配合到下壳体的敞口顶部，使得当上壳体与下壳体相合时，两者形成密封，其中，上壳体与下壳体相合形成位于两者内部的容纳腔，所述容纳腔中设有齿轮传动机构，上壳体上设有连通其内外的待密封腔体，待密封腔体中设有密封结构。根据本发明，其结构紧凑，便于装配及调试，大大降低了后期维护成本，同时具有较高的耐久性，能够满足电子执行器长时间在恶劣工作环境中的高密封要求，此外，其重量轻，在提高电机安装稳固性的同时，采用一体式多弹片设计，避免传统分体式减震弹片配合性差、易松脱等问题，大大提高了减震效果。

Description

一种电子执行器
技术领域
本发明涉及电子执行器领域，特别涉及一种电子执行器。
背景技术
现有的涡轮增压器通常采用气动执行器来保证发动机在低、中速范围内得到充足的空气供给量，以使得其能够与燃烧室内由涡轮增压器增大的燃油供给量相适应，增大低速扭矩，改善燃油燃烧利用率，在高速范围内通过排气放气以避免增压器转子超速或增压压力过高而引起气缸内燃烧压力过大，加剧发动机的机械负荷等。也就是说，涡轮增压器采用排气放气阀，重点是改善发动机的低速扭矩特征，同时兼顾发动机在高速运行时性能指标及使用可靠性。
气动执行器的启闭由增压压力自行控制，将压气机出口的增压压力引入放气阀调节器的密闭压力室内，当增压压力达到或超过规定值时，其膜片将克服左边的弹簧力，与联动推杆一起向左移动，推动摇臂绕销轴旋转，使放气阀开启，实现排气旁通放气，控制增压器转速的上升。
而现有机械式放气阀存在弹簧PC-LC升压和降压曲线不一致，导致涡轮增压器里的放气阀在升压和降压过程中控制压力不稳定导致废气能量的损失，对于发动机降低能耗提高燃油利用率不利。气动执行器的响应速度相对较慢，而且耗时较长，由气压控制，总体涡轮增压器控制相对不太精准。为了改善这一情况，市面上又陆续开发出一种电子执行器，以提高发动机性能、燃油燃烧效率，以及降低废气排放量。
电子执行器工作时对其电机自身的密封及减震要求比较高，现有电子执行器存在以下几个问题：首先，结构复杂，不利于装配及调试，密封圈出现磨损后也无法进行更换，大大增加了后期的维护成本；其次，耐久性差，长时间使用后容易出现破密封的现象，无法满足电子执行器长时间在恶劣工作环境中的高密封要求；再次，电机安装固定不牢靠，长时间使用后容易出现松动；又一次，结构复杂，重量较大，不能满足现代汽车设计轻量化的需求；最后，减震弹片采用多个独立个体式结构，整体性差，减震效果不明显。
有鉴于此，实有必要开发一种电子执行器，用以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种电子执行器，其结构紧凑，便于装配及调试，大大降低了后期维护成本，同时具有较高的耐久性，能够满足电子执行器长时间在恶劣工作环境中的高密封要求，此外，其重量轻，在提高电机安装稳固性的同时，采用一体式多弹片设计，避免传统分体式减震弹片配合性差、易松脱等问题，大大提高了减震效果。
为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种电子执行器，包括：
下壳体，该下壳体在其顶部敞开形成有敞口；
上壳体，上壳体的形状和尺寸配合到下壳体的敞口顶部，使得当上壳体与下壳体相合时，两者形成密封，
其中，上壳体与下壳体相合形成位于两者内部的容纳腔，所述容纳腔中设有齿轮传动机构，上壳体上设有连通其内外的待密封腔体，待密封腔体中设有密封结构。
优选的是，齿轮传动机构包括依次传动连接的主动齿轮、第一传动齿轮组、第二传动齿轮组及动力输出齿轮组，
其中，动力输出齿轮组包括沿竖直方向延伸的动力输出轴以及固定套设于该动力输出轴上的受力加强套，受力加强套上固接有扇形齿轮，扇形齿轮上嵌设有永磁体。
优选的是，动力输出轴从待密封腔体中穿出并且使得所述密封结构套设于动力输出轴上，以使得动力输出轴与待密封腔体间形成密封。
优选的是，所述密封结构包括：待密封腔体，该待密封腔体的内壁上形成有一圈分隔垫，该分隔垫在与待密封腔体一体式地结合并且从该待密封腔体的内壁出发水平向内延伸，从而将待密封腔体上下分隔成上密封室与下密封室；
上密封圈，该上密封圈设于上密封室中；以及
至少一个下密封圈，该下密封圈设于下密封室中，
其中，上密封室与下密封室相连通，下密封室中设有密封衬套，上密封圈设于密封衬套内，从而使得上密封圈的外周与密封衬套的内周紧密贴合，密封衬套的外周与下密封室的内壁紧密贴合。
优选的是，密封衬套设有转动轴承，下密封圈上下间隔地设有两组，转动轴承设于两组下密封圈之间。
优选的是，下密封圈为V型密封圈。
优选的是，上密封圈包括：
环状的密封圈本体；以及
成型于密封圈本体之上的内密封唇与外密封唇，
其中，内密封唇及外密封唇分别在密封圈本体的内周及外周上一体式地结合该密封圈本体。
优选的是，外密封唇沿着密封圈本体的外周斜向上延伸，以使得外密封唇的口径在从下往上的方向上呈逐渐扩大之势。
优选的是，内密封唇沿着密封圈本体的外周斜向上延伸，以使得内密封唇的口径在从下往上的方向上呈逐渐缩小之势。
优选的是，下壳体包括：电机仓，该电机仓在其顶部敞开以形成用于装入和取出电机的开口；
传动仓，该传动仓在其顶部敞开，
其中，开口与传动仓相连通，电机仓中设有减震电机。
优选的是，减震电机包括：
电机主体；
固接于电机主体顶部的安装座；以及
支撑于电机主体底部的减震支架，
其中，安装座上形成有相对设置的前固定耳及后固定耳，前固定耳及后固定耳分别开设有前固定孔及后固定孔。
优选的是，电机主体的动力输出端位于前固定孔与后固定孔之间，前固定孔的圆心、动力输出端的中心及后固定孔的圆心三者不共线。
优选的是，减震支架包括：
固定环；以及
沿固定环的周向间隔布置的至少三片减震弹片，
其中，减震弹片包括弹片本体以及形成于弹片本体首末两端的支撑片，减震弹片通过弹片本体与固定环一体成型。
优选的是，支撑片从弹片本体的端部出发倾斜向下延伸，以使得支撑片与弹片本体间形成夹角σ。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：其结构紧凑，便于装配及调试，大大降低了后期维护成本，同时具有较高的耐久性，能够满足电子执行器长时间在恶劣工作环境中的高密封要求，此外，其重量轻，在提高电机安装稳固性的同时，采用一体式多弹片设计，避免传统分体式减震弹片配合性差、易松脱等问题，大大提高了减震效果。
附图说明
图1为根据本发明所述的电子执行器的三维结构视图；
图2为根据本发明所述的电子执行器中上壳体的纵向剖视图；
图3为根据本发明所述的电子执行器中上密封圈的立体图；
图4为根据本发明所述的电子执行器中上密封圈的纵向剖视图；
图5为根据本发明所述的电子执行器中上壳体的正视图；
图6为根据本发明所述的电子执行器中上壳体的俯视图；
图7为根据本发明所述的电子执行器中上壳体的纵向剖视图；
图8为根据本发明所述的电子执行器中减震电机的三维结构视图；
图9为根据本发明所述的电子执行器中减震电机的正视图；
图10为根据本发明所述的电子执行器中减震电机的左视图；
图11为根据本发明所述的电子执行器中减震电机的仰视图；
图12为根据本发明所述的电子执行器中减震电机的俯视图；
图13为根据本发明所述的电子执行器中减震支架的三维结构视图；
图14为根据本发明所述的电子执行器中减震支架的仰视图；
图15为根据本发明所述的电子执行器中减震弹片的正视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。
参照图1及图2，电子执行器包括：
下壳体1，该下壳体1在其顶部敞开形成有敞口；
上壳体2，上壳体2的形状和尺寸配合到下壳体1的敞口顶部，使得当上壳体2与下壳体1相合时，两者形成密封，
其中，上壳体2与下壳体1相合形成位于两者内部的容纳腔，所述容纳腔中设有齿轮传动机构4，上壳体2包括壳体本体21，壳体本体21上设有电极安装端22及连通其内外的待密封腔体23，待密封腔体23中设有密封结构。
进一步地，齿轮传动机构4包括依次传动连接的主动齿轮41、第一传动齿轮组42、第二传动齿轮组43及动力输出齿轮组44，
其中，动力输出齿轮组44包括沿竖直方向延伸的动力输出轴441以及固定套设于该动力输出轴441上的受力加强套442，受力加强套442上固接有扇形齿轮443，扇形齿轮443上嵌设有永磁体444。
进一步地，动力输出轴441从待密封腔体23中穿出并且使得所述密封结构套设于动力输出轴441上，以使得动力输出端441与待密封腔体23间形成密封。
参照图2～图4该密封结构包括：
待密封腔体23，该待密封腔体23的内壁上形成有一圈分隔垫25，该分隔垫25与密封腔23一体式地结合并且从该密封腔体23的内壁出发水平向内延伸，从而将密封腔体23上下分隔成上密封室231与下密封室232；
上密封圈245，该上密封圈245设于上密封室231中；以及
至少一个下密封圈242，该下密封圈242设于下密封室232中，
其中，上密封室231与下密封室232相连通，下密封室232中设有密封衬套241，上密封圈245设于密封衬套241内，从而使得上密封圈245的外周与密封衬套241的内周紧密贴合，密封衬套241的外周与下密封室232的内壁紧密贴合。
再次参照图2，密封衬套241设有转动轴承244，下密封圈242上下间隔地设有两组，转动轴承244设于两组下密封圈242之间。
进一步地，下密封圈242为V型密封圈。参照图1，装配完成后，下密封圈242的V型槽与待密封腔体23的上下端口相对。
参照图3及图4，上密封圈245包括：
环状的密封圈本体2451；以及
成型于密封圈本体2451之上的内密封唇2452与外密封唇2453，
其中，内密封唇2452及外密封唇2453分别在密封圈本体2451的内周及外周上一体式地结合该密封圈本体2451。
参照图4，外密封唇2453沿着密封圈本体2451的外周斜向上延伸，以使得外密封唇2453的口径在从下往上的方向上呈逐渐扩大之势。
进一步地，内密封唇2452沿着密封圈本体2451的外周斜向上延伸，以使得内密封唇2452的口径在从下往上的方向上呈逐渐缩小之势。
进一步地，外密封唇2453与水平面间形成有夹角ω，所述夹角ω的角度大小为30°～78°。在一实施方式中，所述夹角ω的角度大小为30°；在另一实施方式中，所述夹角ω的角度大小为78°；在优选的实施方式中，所述夹角ω的角度大小为62°。
进一步地，内密封唇2452与水平面间形成有夹角θ，所述夹角θ的角度大小为60°～86°。在一实施方式中，所述夹角θ的角度大小为60°；在另一实施方式中，所述夹角θ的角度大小为86°；在优选的实施方式中，所述夹角θ的角度大小为73°。
再次参照图4，内密封唇2452与外密封唇2453之间形成有夹角为β的V型缓冲槽2455，所述夹角β的角度大小为15°～45°。在一实施方式中，所述夹角β的角度大小为15°；在另一实施方式中，所述夹角β的角度大小为45°；在优选的实施方式中，所述夹角β的角度大小为31°。
在优选的实施方式中，内密封唇2452的顶端低于外密封唇2453的顶端。
进一步地，密封圈本体2451的根部外周形成有一圈凸起部2454，该凸起部2454一体式地结合于密封圈本体2451的外周并且从该密封圈本体2451的外周水平向外延伸。在优选的实施方式中，凸起部2454的外周端面与外密封唇2453的顶部外周端面在竖直方向上相齐平。
再次参照图2，待密封腔体23的顶部罩设有密封防护罩246。该密封防护罩246套设于动力输出端441之上。
参照图5～图7，下壳体1包括：
电机仓11，该电机仓11在其顶部敞开以形成用于装入和取出电机的开口111；
传动仓12，该传动仓12在其顶部敞开，
其中，开口111与传动仓12相连通。
参照图3，传动仓12包括底壁121及裙壁122，裙壁122在底壁121的外周上一体式地结合该底壁121并且沿底壁121的外周向上延伸。
进一步地，开口111连接于传动仓12的其中一端，并且开口111穿过底壁121后与传动仓12相连通，以使得所述下壳体呈L型结构。
进一步地，开口111的端面与底壁121相齐平。从而使得电机的动力输出端在输出动力时，能够避免与底壁121相干涉，提高传动效率，减小异响。
进一步地，传动仓12中沿着远离开口111的方向上依次开设有第一齿轮室124、第二齿轮室125及动力输出室126，其中，动力输出室126的底面突出于底壁121所在平面。
进一步地，开口111、第一齿轮室124、第二齿轮室125及动力输出室126依次连通。
进一步地，第一齿轮室124与第二齿轮室125的底面上均开设有竖直向下延伸的传动齿轮安装孔1211，动力输出室126的底面上开设有竖直向下延伸的动力输出齿轮安装孔1261。
进一步地，传动仓12的外侧壁与传动仓12的下表面间一体式的形成有强化部13，强化部13的外表面形成有至少3条沿水平方向延伸的加强肋132，强化部13中开设有至少两个贯穿其前后的下安装孔131。
进一步地，裙壁122的顶部一体式地形成有卡接条1221，卡接条1221的纵向截面在从上往下的方向上呈逐渐增大之势。
参照图6，开口111的外围设有前安装孔113及后安装孔112，假定前安装孔113与开口111的中心连线为直线D1，后安装孔112与开口111的中心连线为直线D2，则所述直线D1与直线D2间形成有夹角α，所述夹角α的角度大小为165°～175°。在优选的实施方式中，所述夹角α的角度大小为170°。采用这种布置方式，能够平衡电机底部传递给其顶部的冲击力，防止电机在高速转动时产生更多的共振，进一步减小电机长时间承受共振产生的疲劳，防止电机损坏等情况。
参照图8～图12，减震电机3包括：
电机主体31；
固接于电机主体31顶部的安装座32；以及
支撑于电机主体31底部的减震支架33，
其中，安装座32上形成有相对设置的前固定耳321及后固定耳322，前固定耳321及后固定耳322分别开设有前固定孔3211及后固定孔3221。
进一步地，电机主体31的动力输出端311位于前固定孔3211与后固定孔3221之间。
参照图8，前固定孔3211的圆心、动力输出端311的中心及后固定孔3221的圆心三者不共线。采用这种布置方式，能够平衡电机底部传递给其顶部的冲击力，防止电机在高速转动时产生更多的共振，从而导致电机无法长时间承受共振产生的疲劳，最终出现电机损坏等情况。
进一步地，假定前固定孔3211的圆心与动力输出端311的中心间的连线为直线L1，后固定孔3221的圆心与动力输出端311的中心间的连线为直线L2，则所述直线L1与直线L2间形成有夹角ξ。
进一步地，所述夹角ξ的角度大小为165°～175°。在一实施方式中，所述夹角ξ的角度大小为165°；在另一实施方式中，所述夹角ξ的角度大小为175°；在优选的实施方式中，所述夹角ξ的角度大小为170°。
参照图13～图15，减震支架33包括：
固定环331；以及
沿固定环331的周向间隔布置的至少三片减震弹片332，
其中，减震弹片332包括弹片本体3321以及形成于弹片本体3321首末两端的支撑片3322，减震弹片332通过弹片本体3321与固定环331一体成型。减震支架33通过固定环331固定于电机主体31的底部。
参照图13及图15，支撑片3322从弹片本体3321的端部出发倾斜向下延伸，以使得支撑片3322与弹片本体3321间形成夹角σ。由于电机由多个支撑片3322弹性支撑并架空，支撑片3322有效地吸收了电机自身的震动，同时又能够防止电机与机壳发生碰撞，减小了整机的震动。
进一步地，所述夹角σ的角度大小为100°～155°。在优选的实施方式中，所述夹角σ的角度大小为136°。采用对称式设置支撑片3322的结构方式，能够使得弹片本体3321受到的反馈力大小相等方向相反，在减震的同时使得反馈力能够大部分相互抵消，从而吸收了震动冲击力，提高了减震效果。
进一步地，支撑片3322的末端斜向上弯折以形成折弯部3333。
进一步地，折弯部3333包括第一折弯段S1及第二折弯段S2，第一折弯段S1的一端与支撑片3322的末端圆滑连接并且向上折弯。从而使得第一段S1与支撑片3322的末端形成圆滑的支撑点，从而使得支撑片3322的末端与支撑面间能够滑行顺滑，便于支撑片3322通过其自身形变来吸收震动产生的冲击力，进一步提高了减震效果。
进一步地，第二折弯段S2与第一折弯段S1的一端圆滑连接并且水平延伸。
在优选的实施方式中，第二折弯段S2的末端高于第一折弯段S1的最低处。从而使得第二折弯段S2在支撑片3322受到冲击力时，能够防止第二折弯段S2与支撑面发生刮擦，进一步提高了支撑片3322的末端与支撑面间的滑行顺滑度。
在优选的实施方式中，弹片本体3321及支撑片3322的外侧均位于同一圆周上，且该圆周与固定环331同心设置。参照图15和图8，弹片本体3321及支撑片3322的外侧不超过电机主体31的底部外侧，从而能够防止电机在安装时对电机主体31产生干涉，还能够防止电机主体31在震动过程中对电机安装槽产生剐蹭，提高电机耐久性。
在优选的实施方式中，减震弹片332的数目为奇数。采用奇数片减震弹片332的布置，能够平衡电机底部的冲击力，防止电机在高速转动时产生更多的共振，从而导致电机无法长时间承受共振产生的疲劳，最终出现电机损坏等情况。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种电子执行器，其特征在于，包括：
下壳体(1)，该下壳体(1)在其顶部敞开形成有敞口；
上壳体(2)，所述上壳体(2)的形状和尺寸配合到所述下壳体(1)的敞口顶部，使得当所述上壳体(2)与所述下壳体(1)相合时，两者形成密封，
其中，所述上壳体(2)与所述下壳体(1)相合形成位于两者内部的容纳腔，所述容纳腔中设有齿轮传动机构(4)，所述上壳体(2)上设有连通其内外的待密封腔体(23)，所述待密封腔体(23)中设有密封结构。
2.如权利要求1所述的电子执行器，其特征在于，所述齿轮传动机构(4)包括依次传动连接的主动齿轮(41)、第一传动齿轮组(42)、第二传动齿轮组(43)及动力输出齿轮组(44)，
其中，所述动力输出齿轮组(44)包括沿竖直方向延伸的动力输出轴(441)以及固定套设于该动力输出轴(441)上的受力加强套(442)，所述受力加强套(442)上固接有扇形齿轮(443)，所述扇形齿轮(443)上嵌设有永磁体(444)。
3.如权利要求2所述的电子执行器，其特征在于，所述动力输出轴(441)从所述待密封腔体(23)中穿出并且使得所述密封结构套设于所述动力输出轴(441)上，以使得所述动力输出轴(441)与所述待密封腔体(23)间形成密封。
4.如权利要求1所述的电子执行器，其特征在于，所述密封结构包括：待密封腔体(23)，该待密封腔体(23)的内壁上形成有一圈分隔垫(25)，该分隔垫(25)在与所述待密封腔体(23)一体式地结合并且从该待密封腔体(23)的内壁出发水平向内延伸，从而将待密封腔体(23)上下分隔成上密封室(231)与下密封室(232)；
上密封圈(245)，该上密封圈(245)设于所述上密封室(231)中；以及
至少一个下密封圈(242)，该下密封圈(242)设于所述下密封室(232)中，
其中，所述上密封室(231)与所述下密封室(232)相连通，所述下密封室(232)中设有密封衬套(241)，所述上密封圈(245)设于所述密封衬套(241)内，从而使得所述上密封圈(245)的外周与所述密封衬套(241)的内周紧密贴合，所述密封衬套(241)的外周与所述下密封室(232)的内壁紧密贴合。
5.如权利要求4所述的电子执行器，其特征在于，所述密封衬套(241)设有转动轴承(244)，所述下密封圈(242)上下间隔地设有两组，所述转动轴承(244)设于两组下密封圈(242)之间。
6.如权利要求4所述的电子执行器，其特征在于，所述下密封圈(242)为V型密封圈。
7.如权利要求4所述的电子执行器，其特征在于，所述上密封圈(245)包括：
环状的密封圈本体(2451)；以及
成型于密封圈本体(2451)之上的内密封唇(2452)与外密封唇(2453)，
其中，所述内密封唇(2452)及所述外密封唇(2453)分别在所述密封圈本体(2451)的内周及外周上一体式地结合该密封圈本体(2451)。
8.如权利要求7所述的电子执行器，其特征在于，所述外密封唇(2453)沿着所述密封圈本体(2451)的外周斜向上延伸，以使得所述外密封唇(2453)的口径在从下往上的方向上呈逐渐扩大之势。
9.如权利要求8所述的电子执行器，其特征在于，所述内密封唇(2452)沿着所述密封圈本体(2451)的外周斜向上延伸，以使得所述内密封唇(2452)的口径在从下往上的方向上呈逐渐缩小之势。
10.如权利要求1所述的电子执行器，其特征在于，所述下壳体(1)包括：电机仓(11)，该电机仓(11)在其顶部敞开以形成用于装入和取出电机的开口(111)；
传动仓(12)，该传动仓(12)在其顶部敞开，
其中，所述开口(111)与所述传动仓(12)相连通，所述电机仓(11)中设有减震电机(3)；所述减震电机(3)包括：
电机主体(31)；
固接于电机主体(31)顶部的安装座(32)；以及
支撑于电机主体(31)底部的减震支架(33)，
其中，所述安装座(32)上形成有相对设置的前固定耳(321)及后固定耳(322)，所述前固定耳(321)及所述后固定耳(322)分别开设有前固定孔(3211)及后固定孔(3221)；所述电机主体(31)的动力输出端(311)位于所述前固定孔(3211)与所述后固定孔(3221)之间，所述前固定孔(3211)的圆心、动力输出端(311)的中心及后固定孔(3221)的圆心三者不共线；所述减震支架(33)包括：
固定环(331)；以及
沿固定环(331)的周向间隔布置的至少三片减震弹片(332)，
其中，所述减震弹片(332)包括弹片本体(3321)以及形成于弹片本体(3321)首末两端的支撑片(3322)，所述减震弹片(332)通过所述弹片本体(3321)与所述固定环(331)一体成型；所述支撑片(3322)从所述弹片本体(3321)的端部出发倾斜向下延伸，以使得所述支撑片(3322)与所述弹片本体(3321)间形成夹角σ。
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