CN115528859A - 排气制动阀驱动电机、排气制动阀总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种排气制动阀驱动电机、排气制动阀总成，包括驱动端和输出端，定子组件和转子组件组合以构成的驱动端，所述定子组件通电后，所述转子组件被驱动于所述定子组件内运动，以产生扭矩；齿轮副，该齿轮副为由至少两组齿轮组构成，且每一齿轮组由少齿的主动齿和多齿的从动齿啮合构成的减速增矩结构，所述齿轮副对所述扭矩进行减速增矩；其中，所述齿轮副中，至少一个主动齿与转子组件适配，以及至少一个从动齿与驱动电机的输出轴适配，所述输出轴以增矩后的扭矩进行输出，解决排气阀片驱动轴因机械损失造成排气阀调节响应慢、调整不灵活的技术问题。

Description

排气制动阀驱动电机、排气制动阀总成

技术领域

本发明涉及车辆排气制动技术领域，具体地说，涉及一种能够扩大输出轴输出扭矩，使输出轴快速转动的排气制动阀驱动电机、排气制动阀总成。

背景技术

普通车辆制动，是靠刹车片的摩擦消耗车辆的动能，达到降低车速的“刹车”目的。传统认识熟知的，制动过程除了会对摩擦片产生不可逆的磨损消耗外，伴随摩擦过程产生的大量热量，会导致刹车装置温度的急剧上升。

在例如下坡等惯性较大的场景下，完全依靠前述的行车制动，会对车辆轮毅造成极大的负荷。为消除这种负荷产生的影响，尤其是考虑在大型、重型车辆甚至特种车辆领域减轻制动场景下轮毅负荷的影响时，一种较常规的手段，是通过喷水降低制动装置和轮毅的温度。但显然，该方式不但降温效果不佳，且无法消除极大负荷下因刹车片过度磨损，也无法缓解对刹车装置造成的不利影响，甚至还存在一定的安全隐患。

为了降低前述机械摩擦消耗动能这一制动方式的使用频率，提高车辆行车制动的使用寿命，在不少现有车辆中，引入了排气制动这种辅助制动方式。排气制动，是在在发动机排气管上安装排气阀片，通过控制排气阀片的开启与闭合来改变发动机运行阻力，实现制动。

例如，在申请公布号CN106968804A的发明专利申请中公开了一种电动排气装置。控制能够通过内燃机排气系统排气管的横截面，来实现排气制动。参看其附图1，电驱动装置与排气阀驱动连接，电驱动装置具有的输出轴通过连接装置将电驱动装置的输出传递至安装有阀盖的驱动轴，继而配置驱动轴的旋转以控制排气阀的开启与闭合。当发动机正常启动工作过程中，排气阀片处于开启状态，此时排气管正常排气；当排气制动启动时，排气阀片闭合，此时排气管关闭，发动机排气产生背压以提升发动机运行的摩擦阻力，排气管制动阀利用汽车发动机作为空气压缩机，降低发动机转速，造成制动力矩，使汽车减速实现制动。

排气制动作为行车制动的有效补充，是一种较佳的辅助主动方式。但是现有技术下，排气制动中采用的这种电控排气阀总成，一方面，排气阀片的旋转靠驱动轴驱动，而驱动轴获取电驱动装置中电机输出轴的输出，又是通过连接装置直接与输出轴连接，，由于传动过程中的气缸运动导致的机械损失，在排气制动中，因电驱动装置的输出扭矩无法满足快速建立背压的要求，而另一方面，在电机驱动单元较为单一的驱动结构中，往往转子的旋转轴与电机的输出轴也为同轴转动，由于缺乏必要的增矩传动结构，转子旋转轴同轴传递至输出轴的转矩中也会不可避免地存在损失，上述两方面原因共同导致了排气阀片的转动不灵活，驱动轴的响应速度和排气阀的调节速率都不理想。

另一方面，由于电磁阀是开关量，这样，对应于电磁阀的开启与关闭，排气阀片只具备开启和关闭两个状态，无法实现通过对阀片开度的调节控制，以满足不同车路况下的不同制动需求。针对该技术问题，现有技术下提出了采用比例控制阀代替现有电磁阀，实现排气阀片的开度控制，然而，比例电磁阀对阀片的开度控制，受电信号等多方面的制约，其可控方式机械单一，无法满足阀片开度的快速往复调整。

再一方面，现有结构下的排气阀中，活塞处采用橡胶件进行密封，而由于排气阀气缸靠近排气管设置，发动机的高温尾气(约600℃)在排气制动时，既会使得橡胶件长期受热后密封失效，又会使得制动设备管路内温度过高。

有鉴于此，应当对现有的排气阀装置、排气阀驱动端电机进行改进，以解决其存在的上述技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种排气制动阀驱动电机、排气阀总成，至少解决上述问题之一。

为解决以上技术问题，本发明的一个方面，是采取了一种排气制动阀驱动电机，包括至少一个驱动端和输出端，其上的电端子与整车电控单元连接，包括：定子组件和转子组件，所述定子组件和转子组件组合以构成所述驱动电机的驱动端，所述定子组件通电后，所述转子组件被驱动于所述定子组件内运动，以产生扭矩；齿轮副，该齿轮副为由至少两组齿轮组构成，且每一齿轮组由少齿的主动齿和多齿的从动齿啮合构成的减速增矩结构，所述齿轮副对所述扭矩进行减速增矩；其中，所述齿轮副中，至少一个主动齿与转子组件适配，以及至少一个从动齿与驱动电机的输出轴适配，所述输出轴以增矩后的扭矩进行输出。

作为本方案的一种优选地，所述齿轮副中，多组齿轮组构成多级传动结构，各组齿轮组之间，后级齿轮组中的所述从动齿与相邻的前级齿轮组的主动齿实现传动。

作为本方案的进一步优选地，所述齿轮副包括：第一级主动齿，所述第一级主动齿与所述转子组件的输出端套接；双层齿轮件，双层齿轮件包括与所述第一级主动齿啮合的第一级从动齿，以及与所述第一级从动齿同轴旋转的第二级主动齿；齿板组件，该齿板组件为与所述第二级主动齿啮合，并与所述输出轴组合以输出所述扭矩的旋转件，所述齿板组件还包括作为齿板的弧状延伸部，所述弧状延伸部上形成有第二级从动齿，所述输出轴靠近所述转子组件的一端设置有第三磁钢，其中，所述第一、第二级从动齿齿数的连乘积与所述第一、第二级主动齿齿数的连乘积在X至X的范围内。

作为本方案的更进一步优选地，所述驱动电机包括三级壳体，自驱动电机的驱动端至输出端的方向，分别定义为第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述第一、第二和第三壳体组合以形成所述驱动电机的壳体结构，其中，所述转子组件和定子组件位于所述第一壳体内，所述齿轮副位于所述第二壳体和第三壳体内的空腔所限定出的区域内，其中，所述转子组件为旋转件，并沿自第一壳体至第二壳体的方向上形成减缩的锥柱结构，其锥端通过轴承件与第一波形弹簧固定，所述第一级主动齿与所述转子组件的锥端套接。

作为本方案的再进一步优选地，所述转子组件上，其柱面向转子组件的轴心方向凹陷形成让位面，以及，所述柱面又与减缩的所述锥端形成台状面，其中，所述让位面上固接有与所述定子组件表面相向设置的第一磁钢，所述台状面上设置有与所述定子组件表面垂直设置的第二磁钢。

作为本方案的又一种优选地，所述第一壳体与第二壳体之间，还包括电路板，该电路板与所述第一壳体的底部贴合固定，并靠近所述第二磁钢设置，其中，所述电路板上，位于所述第二磁钢沿垂直方向的下方设置有朝向所述第二磁钢的霍尔开关，以及，沿所述齿板组件的轴线方向上，所述电路板上分别设置有朝向所述输出轴的角度传感器，和背离所述输出轴的屏蔽片，以及，所述电端子的非连接端延伸并插接至所述电路板。

作为本方案的又进一步优选地，所述霍尔开关沿所述转子组件的旋转轴线均匀布置，并感应所述转子组件与定子组件的相对位置、转速和转动方向，并将数据传输至整车电控单元；所述角度传感器感应所述输出轴的转动角度信息，并将数据传输至整车电控单元。

作为本方案的又更进一步优选地，所述第二壳体位于所述第一壳体和第三壳体之间，并使得所述第一壳体和第三壳体之间形成拼接间隙。

本发明的另一方面是提供一种排气制动阀总成，包括驱动侧和阀体测，其中，所述排气制动阀总成的驱动侧包括权利要求1至8任一项所述的排气制动驱动电机，所述驱动电机的输出轴与传动结构连接，所述传动结构被配置为包括至少一对组合通过连杆件传动的摆臂，分别定义为前驱摆臂和后驱摆臂，前驱摆臂被所述输出轴驱动以带动连杆件摆动，而后驱摆臂被所述连杆件驱动以使其与所述前驱摆臂保持连动，其中，所述前驱摆臂与所述输出轴同轴转动，所述后驱摆臂与所述阀体侧的驱动轴同轴转动。

在本方案的另一方面的优选方案中，所述排气制动驱动电机，通过数据总线与整车电控单元实现通信，所述霍尔开关感应所述转子组件相对于定子组件的旋转，并将旋转信息发送至所述整车电控单元，以使得所述整车电控单元根据所述旋转信息配置排气阀片与阀体之间的实时开度值，以及，所述整车电控单元根据整车发动机与排气管之间的实时背压值，向所述驱动电机发送信号，所述驱动电机接受信号并控制所述输出轴的旋转方向和旋转角度。

由于以上技术方案的采用，本发明相较于现有技术具有如下的有益技术效果：

1、通过两组由少齿主动齿和多齿从动齿构成的齿轮组相互啮合形成的齿轮副，并调整从动齿齿数的连乘积和主动齿齿数的连乘积之间的比例，以使得齿轮副将转子组件的旋转运动，减速增矩后通过输出轴输出，输出轴更快更灵活的转动，可通过传动结构使得排气阀阀片的转动响应更加迅速；

2、配置角度传感器和霍尔开关，分别感应电驱动装置输出轴的旋转角度和转子组件中磁钢的旋转角度，并将角度信号发送至电驱动装置中的电控单元(内置ECU)，内置ECU将角度信号传送至整车控制单元(中央ECU)，整车控制单元根据发动机转速、发送机背压值、排气阀片的开度值，计算排气阀片转动的目标角度，并将该角度目标值由中央ECU传递给内置ECU。内置ECU根据中央ECU目标角度指令控制电驱动装置中的电机驱动电路，控制转子组件转至目标角度；

3、电驱动单元中，除通过齿轮副传动获取较高的输出扭矩外，还通过角度感应器和霍尔开关，监测转子组件相对于定子组件的位置，并且在确定的相对位置上发出信号控制功率放大元器件，使定子绕组中的电流进行切换，实现电机中转子组件转动方向的改变，继而进一步实现电驱动装置输出轴的正转和反转，排气阀片的开度调整更加灵活；

4、将驱动电机与排气阀片同轴控制的方式，改进为摆臂组通过连杆件传动的方式，驱动电机的输出轴与排气阀体的驱动轴改为异轴传动，并且通过设计两级摆臂之前的力矩传动比，实现将驱动电机的输出力矩增矩后传递至排气阀体的驱动轴，解决排气阀片驱动轴因机械损失造成排气阀调节响应慢的技术问题，实现阀片快速调节。

附图说明

图1为剖视图，示出了本发明的一个较佳实施例中的排气制动阀驱动电机的剖视结构；

图2为剖视图，示出了图1中所示排气制动阀驱动电机中驱动单元部分的剖视结构；

图3为示意图，示出了该较佳实施例中齿轮副与转子组件传动的主视结构；

图4为剖视图，示出了图3中转子组件和第一级主动齿适配的剖视结构；

图5为示意图，示出了图3中双层齿轮件的结构；

图6为示意图，示出了图3中齿板组件的结构；

图7为俯视图，示出了第二级主动齿和第二级从动齿啮合的状态；

图8为示意图，示出了本发明的一个较佳实施例中所述的排气制动阀的主视结构；

图9为局部剖视图，示出了图8所示的排气制动阀A-A方向的局部剖视结构；

图10为缩略剖视图，示出了图9中连杆件的缩略剖视结构；

图11为剖视图，示出了图8中B-B方向上的剖视结构；

图12为剖视图，示出了图8中C-C方向上的剖视结构；

图13为状态图，示意性地示出了该较佳实施例所述的排气制动阀另一临界位置下的状态；

图14为局部剖视图，示出了该较佳实施例中，驱动侧内冷却水道的结构。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的一种排气制动阀驱动电机、排气阀总成的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

需要说明的是，本发明实施例中所使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

以申请公布号CN106968804A的发明专利申请所公开的结构为例，现有结构下，电机中转子作为转轴件，直接作为输出轴对排气阀的驱动轴进行输出，电机转子的输出直接输出至排气阀体，以控制排气阀片的转动，这样虽然一定程度上缩小了车辆排气制动部分的规格，但由于电机的输出直接作为排气阀片转动的输入，则难以避免机械损失造成的控制滞后、调节速率和调节幅度不佳等问题。

参看所引的现有结构中，连接装置用于在输出轴和驱动轴之间传递扭矩，其详细地包括传动元件、连接元件和预应力弹簧，该连接装置可加固输出轴和驱动轴之间的传动，且通过预应力弹簧可以补偿热引起的轴向膨胀效应，改变驱动轴和输出轴之间的轴向相对位置。而由于缺乏有效的增矩结构以及电控手段，在改变排气阀片与排气管的横截面积时，难以实现阀片的快速、灵活翻转。

而本发明解决上述技术问题的思路包括：

1)对电驱动装置的齿轮组进行配置，使其能够对转子组件的旋转和输出进行减速增矩，以提高电驱动装置输出轴的输出扭矩，进一步提高排气阀体的控制排气阀片的响应速度，以及改进排气阀片开度的调整幅度；

2)在电驱动装置中，通过霍尔开关、角度传感器等元器件，获取转子组件磁钢与定子组件的相对位置，以及磁钢以及输出轴的旋转角度，并相应地根据角度信号、发动机转速获取排气阀片的开度值；

3)将电驱动装置的输出轴与排气阀体驱动轴的旋转轴线改进为异轴，增加增矩传动结构，将电驱动装置输出轴的输出增矩后传递至排气阀体的驱动轴上，换句话说，通过传动结构增大电驱动装置的输出扭矩；基于上述三个方面，本发明的较佳实施例提供了一种排气制动阀驱动电机，该驱动电机是配置于排气制动阀的驱动侧，通电后可通过其输出轴输出转矩的设备。驱动电机与整车电控单元(ECU)实现通讯，并接受整车电控单元发送的信号，控制其输出轴的转动方向和转动角度，其可大致分成如下的三个部分：

1)定子组件和转子组件构成的驱动单元；定子组件通电后形成的磁场作用于转子组件的磁钢上后，可驱动所述转子组件旋转；

2)传动用齿轮副，齿轮副包括啮合的从动齿和主动齿；

3)与齿轮副啮合的一输出轴。

在本发明的该较佳实施例中，上述三个部分，通过相互固定拼接以形成驱动电机外部结构的第一至第三壳体进行配置。参看图1，图1为剖视图，示出了本发明的一个较佳实施例中的排气制动阀驱动电机的剖视结构，以图1所呈现的方向定义出一个垂直方向和一个水平方向，则沿垂直方向上，驱动电机包括自上而下的三个壳体，分别为：

1)作为顶端盖提的第一壳体113；

2)作为底部座体的第三壳体115；

3)位于第一壳体113和第三壳体115之间，并由第一壳体113和第三壳体115固定的第二壳体114，第二壳体114与第三壳体115盖合后形成一空间区域，用于安装前述的齿轮副组件，输出轴101的一端从第三壳体115伸出，用于与排气制动阀的传动结构连接。值得一提的是，第二壳体114与第一和第三壳体115适配时，与两者壳体之间形成拼接间隙，保证壳体内的配合零件固定可靠，不产生过定位，影响产品正常运转。

首先说明第一壳体113的结构。图2为剖视图，示出了图1中所示排气制动阀驱动电机中驱动单元部分的剖视结构。参看图2，第一壳体113作为驱动电机的上壳体，盖设于驱动电机整体结构的顶部位置，其一侧形成有电端子116，电端子116可通过can总线连接至整车电控单元(ECU)，并在其与第一壳体113之间，采用密封圈或者密封垫做密封处理，以实现驱动电机与整车电控单元数据交换的同时，防止形成过程中外部水渗入电机内。

再看第一壳体113的内部，驱动电机中的驱动单元是由作为转轴的转子组件103，和绕设于转子组件103外侧的定子组件102。定子组件102和转子组件103之间被配置为，定子组件102采用的铁芯，通电后形成变化的磁场，而转子组件103上的磁钢受变化磁场作用做旋转运动，以产生转矩。继续参看图2，转子组件103为轴向旋转件，按照图2展现的方向，其是沿垂直方向自第一壳体113的顶部向下延伸，形成一向下减缩的锥体结构，包括锥柱和锥端，锥柱表面向转子组件的轴心方向凹陷形成让位面，且锥柱表面又与减缩的锥端之间形成台状面，在让位面和台状面上分别贴合有片状的第一磁钢117和第二磁钢118。当定子组件102通电后产生磁场，第一磁钢117和第二磁钢118在变化磁场作用下转动，以使得转子组件103旋转。

继续看图2，一块电路板109通过固定件与第一壳体113的内腔墙壁贴合固定，电路板109表面形成通孔，转子组件103的锥端从该通孔内伸入，并伸至其上的第二磁钢118与电路板109表面靠近的位置。电路板109视为是驱动电机的内置ECU，前述的驱动电机电端子116从电机插接口位置延伸并插接至电路板109上，则电路板109可以从整车电控单元处接受信号。电路板109上，沿垂直方向，在第二磁钢118的正下方设置有霍尔开关110，霍尔开关110沿转子组件103旋转轴线分布，在采用多个霍尔开关110的较佳实施例中，多个霍尔开关110沿转子组件103的旋转轴线均匀分布，并感应转子组件103上的第一磁钢117和/或第二磁钢118相对于定子组件102的位置和旋转频率。回看图1，沿输出轴101的旋转轴线方向上，电路板109的两侧板面上分别配置朝向输出轴101的角度传感器111，和背离输出轴101并位于定子组件102下方的屏蔽片122，角度传感器111感应输出轴101的转动角度和位置，而屏蔽片122对角度传感器111形成保护，以屏蔽定子组件102通电后形成的磁场对角度传感器111的干扰。

说完驱动单元，再看齿轮副。回看图1，定子组件102通电后形成电磁场，转子组件103在磁场作用力下旋转，并产生驱动齿轮副和输出轴101旋转的驱动力。齿轮副中的两组齿轮组，分别包括少齿的主动齿和多齿的从动齿，并且，其中一齿轮组中的从动齿与另一齿轮组中的主动齿啮合，从而形成由两个齿轮组啮合形成的齿轮副。

参看图3，图3为示意图，示出了该较佳实施例中齿轮副与转子组件传动的主视结构。图4为剖视图，示出了图3中转子组件和第一级主动齿适配的剖视结构。结合图3参看图4，自转子组件103至输出轴101之间，设置了两组齿轮啮合关系。转子组件103作为旋转件，其锥端上包括有第一级主动齿104，第一级主动齿104与锥端的配置关系，可以是中空齿轮套设在锥端端部形成固接，又可以是直接形成在锥端表面，在此不做限定。

图5为示意图，示出了图3中双层齿轮件的结构。第一级主动齿双层齿轮件105上包括了两级齿轮，分别为与第一级主动齿104啮合，并于转子组件103旋转轴方向上位于双层齿轮件105上方的第一级从动齿106，以及位于相对下方的第二级主动齿107，第一级从动齿106与第一级主动齿104的啮合关系，使得转子组件103的转动会带动双层齿轮件105转动。

图6为示意图，示出了图3中齿板组件的结构。图7为俯视图，示出了第二级主动齿和第二级从动齿啮合的状态。参看图6和图7，齿板组件119包括作为驱动电机输出轴101的长直杆件，输出轴101头端部配置的第三磁钢120，以及靠近输出轴101的头端部上形成的弧状延伸部121。弧状延伸部121为圆弧板件，板端面上形成第二级从动齿108，双层齿轮件105的第二级主动齿107和输出轴101顶端的第二级从动齿108啮合，继而，双层齿轮件105被第一级主动齿104驱动转动后，又能带动第二级从动齿108，也即输出轴101产生转动。

再说齿轮副传动设计，在上述两组啮合关系中，每组啮合关系都配置成，主动齿为少齿齿轮，而从动齿为多齿齿轮。根据传动比计算公式：

其中，n1为所有从动轮齿数的连乘积，而nk为所有主动轮齿数的连乘积，这样，由少齿齿轮作为主动齿，而多齿齿轮作为从动齿的啮合传递中，传动比i为正，实现转速降低扭矩增大的技术目的。例如在该较佳实施例中，第一级主动齿104被选定为10齿，第一级从动齿106被选定为81齿，第二级主动齿107被选定为14齿，第二级从动齿108被选定为85齿，则利用传动比计算公式可得传动比i为49.2。那么，转子组件103的旋转输出，被前述的齿轮副结构减速增矩后通过输出轴101进行输出，此为第一级增矩。而输出轴101的输出又被传动结构中的摆臂结构第二级增矩后传递至阀体侧200的驱动轴201上。

再来说明所述的第二级增矩，本发明的又一方面较佳实施例，是提供了一种排气制动阀总成，如图8所示，图8为示意图，示出了本发明的一个较佳实施例中所述的排气制动阀的主视结构。以图8的呈现方向，排气制动阀为通过连杆传动结构实现传动的两级箱体结构，再参看图9，图9为局部剖视图，示出了图8所示的排气制动阀A-A方向的局部剖视结构。结合图8和图9可以看出，本发明较佳实施例中的排气制动阀，包括了驱动侧100和阀体侧200，驱动侧100的驱动装置提供动力输出，通过传动装置300将该动力输出传递至阀体侧200，阀体侧200将该动力输出作为其输入，控制其内的驱动轴体转动，以带动排气阀片翻转，以改变排气阀片与阀体之间的开度，也即，改变排气阀片与阀体管道间开度的横截面积。

先参看传动装置。传动装置是由位于驱动侧100箱体上的前级摆臂301，位于阀体侧200的后级摆臂302，以及连接两级摆臂构成传动结构的连杆件303构成。

前级摆臂301和后级摆臂302都为于各自两端形成连接孔柱(图中未示出)的摆动件。其中，前级摆臂301的一端连接孔柱与驱动侧100内电驱动装置的输出轴101套设，并被输出轴101驱动以可转动地固接，而前级摆臂301的另一端连接孔柱与连杆件303连接，从而使得连杆件303可随前级摆臂301的摆动形成连动；相应的，后级摆臂302的一端连接孔柱与阀体侧200内排气阀片的驱动轴201套设，并被驱动轴201驱动以可转动地固接，后级摆臂302的另一端连接孔柱也与连杆件303连接，从而使得后级摆臂302可随着连杆件303的传动国城做与前级摆臂301一致的摆臂运动。值得一提的是，由于驱动轴201采用预应力弹簧202固定，则在后级摆臂302与驱动轴201的连接位置采用连接件进行固定，防止该处的预应力弹簧202产生沿驱动轴201轴线方向上的串动。

连杆件303是如图10所示的长直导杆结构，图10为缩略剖视图，示出了图9中连杆件的缩略剖视结构。连杆件303的两端分别为用于与前后级摆臂连接的连接端，通常的，可以将连杆件303设置成如图3所示的对称结构，则该结构下连杆件303上的两端都可任意地与前级或者后级摆臂适配，而在本发明的不同较佳实施例中，也可以对连杆件303的两端设计成与前级摆臂301或后级摆臂302单独对应，以便于前后级摆臂与连杆件303的装配。

继续参看图10，连杆件303的每一端都形成连接孔304，连接孔304内包括轴承座305和连接轴承306。其中，轴承座305作为固定件，是与连杆件303保持紧配，以保持轴承座305与连杆件303之间的相对静止，而连接轴承306作为活动件，相对于轴承座305做可旋转的固定。前级摆臂301与后级摆臂302与连杆件303之间的连接，是通过连接轴实现。参看图11和图12，图11和图12都为剖视图，分别示出了图8中B-B方向和C-C方向上的剖视结构，其中，图11展示的是前级摆臂301与连杆件303之间的连接，图12展示的是后级摆臂302与连杆件303之间的连接。

先看图11，第一连接轴307先后穿过前级摆臂301上的连接孔柱和连杆件303上的连接端，第一连接轴307上，分别于其与前级摆臂301远离连杆件303的一侧端面，以及其与连杆件303远离前级摆臂301的一侧端面上，采用铆接或者焊接等方式进行固接，从而将前级摆臂301和第一连接轴307紧配，确保传动的平稳。在运动方面，第一连接轴307与连接轴承306保持同步，并相对于轴承座305做旋转运动。

再看图12，第二连接轴308先后穿过后级摆臂302上的连接孔柱和连杆件303上的连接端，与第一连接轴307与前级摆臂301的紧配方式一致的是，第二连接轴308与后级摆臂302远离连杆件303的一侧端面也采用铆接或焊接的方式实现紧配，而与之区别的是，第二连接轴308与连杆件303远离后级摆臂302的一侧端面的紧配方式调整为，第二连接轴308进一步穿过连杆件303连接轴承，并通过连接螺母309，将第二连接轴308与连杆件303旋紧固定。在运动方面，第二连接轴308同样与连杆件303该侧连接端的连接轴承306保持同步，并相对于轴承座305做旋转运动。在本发明的不同较佳实施例中，对于两级摆臂与连接轴，以及连接轴与连杆件之间的固定方式，可以调整为上述两种方式的组合，亦或者是轴状件和传动件之间现有的其他熟知方式，在此不再赘述。

通过上述配置，也即构成了由前级摆臂301、后级摆臂302以及连杆件303构成的传动结构。前级摆臂301受驱摆动，带动连杆件303连动，又进一步带动后级摆臂302做摆臂运动。但为了实现本发明的技术目的，还需要进行如下两部分的进一步改进：

1)对前级摆臂301和后级摆臂302进行设计，使其在传动过程中，对驱动侧100输出扭矩进行放大；

2)对后级摆臂302的摆动位置进行设计，使其的摆臂运动能够与阀体侧200的排气阀片203的翻转运动保持一致，也即，后级摆臂302的最大摆动位置，应当适配于排气阀片203的开度调整。

先说第一方面的改进。在本发明的较佳实施例中，设定前级摆臂301和后级摆臂302的力臂分别为La和Lb，并且，设计前级摆臂301的力臂La小于后级摆臂302的力臂Lb，在不同实施例中，根据传动需要、排气阀规格等方面的考虑，可以对两级摆臂力臂进行调整。而将前级摆臂301的力臂配置为小于后级摆臂302的力臂的意义在于，根据力矩计算公式：

M＝FL…………………………公式(1)

其中，M为力矩，F为摆臂驱动力大小，L为摆臂力臂。则在前级摆臂301将力矩传递给后级摆臂302的传动过程中，由力矩计算公式(公式1)可得力矩的传动比也即为：

例如，在该较佳实施例中，将前级摆臂301的力臂设置为25mm，后级摆臂302的力臂设置为40mm时，力矩传动比为1.6，也即驱动侧100电驱动装置的输出轴的力矩M传递给阀体侧200驱动轴的过程中，力矩M被放大了1.6倍。显然，本发明的较佳实施例不应当受两级摆臂的具体力臂长度以及两者之间的传动比的限制，而为了同时兼顾更佳的传动效率和更稳定的传动效果，本发明的较佳实施例将前级摆臂和后级摆臂的传动比控制在1.2至2.5的范围内。

再说第二方面的改进。参见引述的专利申请文件，现有结构中，排气制动时候排气阀片具有两个状态，完全打开和完全关闭状态。完全打开状态，也即此时排气管正常工作，发动机尾气正常通过排气管排出，排气制动不作用的状态。而排气制动时，排气阀片处于完全关闭状态，也即此时排气阀片203旋转至与排气阀体204的径向方向齐平，或者说，是排气阀片将排气阀体关闭以使得发动机尾气不能通过排气阀片排出。而如前所述的传动结构理论上，后级摆臂302受连杆件303传动，可以阀体侧200的驱动轴201做周向的摆臂运动。因此，为了使得后级摆臂302的摆动与排气阀片203的开度适配，在本发明的较佳实施例中，为后级摆臂302的摆动引入了限位机制。

参看图8和图9，在该较佳实施例中，阀体侧200的箱体上形成一限位块205，该限位块205是自箱体表面与驱动轴201同轴延伸。从而，限位块205与后级摆臂302之间的限位被配置成，当后级摆臂302摆动至于限位块205的表面相抵接触时被限位，而两者之间的限位位置，是后级摆臂302旋转至该摆动位置时，驱动轴201驱动排气阀片203达到最大开度，也即限位块205与后级摆臂302之间的限位，是与排气阀片203的最大开度位置相适配。而由于排气阀片203完全关闭状态下时，如图13所示，此时后级摆臂被摆动到另一临界位置，排气阀内排气阀片与阀体之间实现紧密接触，并因此形成限位。这样，就通过配置限位块205实现了第二发明的进一步改进。

至此，实现了本发明改进思路的第一方面，由传动机构实现了传动过程中的扭矩放大。而本发明的另一方面，是对驱动侧100的电驱动装置进行改进，以实现输出扭矩的减速增矩。

基于本发明前述两个方面的改进，已通过两级增矩，对电驱动装置转子组件旋转输出的放大，从而实现排气阀体内排气阀片的快速控制，提高阀片控制响应速度，得以对阀片的开度进行快速调整。那么本发明的第三方面，就是如何实现阀片开度控制。根据前述的传动关系，转子组件103的转动，可以视为是输出轴101的转动，而输出轴101的转动又可以进一步视为是排气阀装置中驱动轴201的转动，也即排气阀片203的转动。那么，转子组件103的旋转角度值，也即可以视为是第一级主动齿104的旋转角度，或者说视为是输出轴101的位移。从而在本发明的较佳实施例中，通过引入霍尔开关和角度传感器来实现对上述角度、位移进行感应和测试。

电路板109上，靠近磁钢设置的位置处设置有霍尔开关110，霍尔开关110沿转子组件103旋转轴线分布，并感应转子组件103上的磁钢相对于定子组件102的位置和旋转频率。而电路板109的另一侧表面上设置有角度传感器111，角度传感器111在垂直方向上的位置，与输出轴101同轴设置，用以感应输出轴101的转动角度。

霍尔开关110和角度传感器获取的角度数值，被发送至电控单元进行处理。在本发明的又一较佳实施例中，提供了一种排气制动阀总成，在总成结构中，将前述的排气制动阀的电端子通过can数据总线与整车控制单元(ECU)连通，提高通讯速度及稳定性。排气制动的过程中，ECU根据发动机排气管内的背压值、发动机转速、排气阀片的当前开度等，不断调整控制排气阀片在下一时刻的翻转角度。霍尔芯片和角度感应器将各自感测的角度值发送至整车控制单元，由其计算得到排气阀片的目标角度值并向电驱动装置发送信号，驱动其工作，电驱动单元根据接受到的目标角度值，控制定子组件102内电流的方向、大小和通电时长，继而改变转子组件103转动的方向、角度，转子组件103的转动又经由齿轮副减速增矩后由驱动侧输出轴101输出，传动结构将输出轴101的输出传动至阀体侧200，阀体侧200的驱动轴201转动带动排气阀片203翻转。

最后，针对排气阀装置驱动侧100内各器件受发动机高温尾气影响的问题，本发明的该较佳实施例中，还在驱动侧100的箱体内作出了进一步改进。参看图14，图14为局部剖视图，示出了该较佳实施例中，驱动侧内冷却水道的结构，图中的实心箭头示出了冷却水的流动方向。冷却水道112沿驱动侧内侧壁面布置，冷却水道112的进水口和出水口都被连接至发动机冷却水箱，以形成冷却水循环水路，通过发动机冷却水在驱动侧箱体内形成循环水冷，制动时，发动机高温尾气通常在600摄氏度，从而建立背压过程中，通过发动机冷却水循环，电机内部的温度可以控制在150摄氏度，显著降低电驱动装置内部的环境温度，同时降低驱动侧100内各主要电子器件(芯片、霍尔开关、角度传感器)的工作温度，提高各电子器件的使用寿命。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种排气制动阀驱动电机，包括至少一个驱动端和输出端，其上的电端子与整车电控单元连接，包括：

定子组件和转子组件，所述定子组件和转子组件组合以构成所述驱动电机的驱动端，所述定子组件通电后，所述转子组件被驱动于所述定子组件内运动，以产生扭矩；

齿轮副，该齿轮副为由至少两组齿轮组构成，且每一齿轮组由少齿的主动齿和多齿的从动齿啮合构成的减速增矩结构，所述齿轮副对所述扭矩进行减速增矩；其中，

所述齿轮副中，至少一个主动齿与转子组件适配，以及至少一个从动齿与驱动电机的输出轴适配，所述输出轴以增矩后的扭矩进行输出。

2.根据权利要求1所述的排气制动阀驱动电机，其中，

所述齿轮副中，多组齿轮组构成多级传动结构，各组齿轮组之间，后级齿轮组中的所述从动齿与相邻的前级齿轮组的主动齿实现传动。

3.根据权利要求2所述的排气制动阀驱动电机，其中，所述齿轮副包括：

第一级主动齿，所述第一级主动齿与所述转子组件的输出端套接；

双层齿轮件，双层齿轮件包括与所述第一级主动齿啮合的第一级从动齿，以及与所述第一级从动齿同轴旋转的第二级主动齿；

齿板组件，该齿板组件为与所述第二级主动齿啮合，并与所述输出轴组合以输出所述扭矩的旋转件，所述齿板组件还包括作为齿板的弧状延伸部，所述弧状延伸部上形成有第二级从动齿，所述输出轴靠近所述转子组件的一端设置有第三磁钢，其中，

所述第一、第二级从动齿齿数的连乘积与所述第一、第二级主动齿齿数的连乘积在X至X的范围内。

4.根据权利要求3所述的排气制动阀驱动电机，其中，所述驱动电机包括三级壳体，自驱动电机的驱动端至输出端的方向，分别定义为第一壳体、第二壳体和第三壳体，所述第一、第二和第三壳体组合以形成所述驱动电机的壳体结构，其中，

所述转子组件和定子组件位于所述第一壳体内，所述齿轮副位于所述第二壳体和第三壳体内的空腔所限定出的区域内，其中，

所述转子组件为旋转件，并沿自第一壳体至第二壳体的方向上形成减缩的锥柱结构，其锥端通过轴承件与第一波形弹簧固定，所述第一级主动齿与所述转子组件的锥端套接。

5.根据权利要求4所述的排气制动阀驱动电机，其中，所述转子组件上，

其柱面向转子组件的轴心方向凹陷形成让位面，以及，所述柱面又与减缩的所述锥端形成台状面，其中，

所述让位面上固接有与所述定子组件表面相向设置的第一磁钢，所述台状面上设置有与所述定子组件表面垂直设置的第二磁钢。

6.根据权利要求5所述的排气制动阀驱动电机，其中，所述第一壳体与第二壳体之间，还包括电路板，该电路板与所述第一壳体的底部贴合固定，并靠近所述第二磁钢设置，其中，所述电路板上，

位于所述第二磁钢沿垂直方向的下方设置有朝向所述第二磁钢的霍尔开关，以及，沿所述齿板组件的轴线方向上，所述电路板上分别设置有朝向所述输出轴的角度传感器，和背离所述输出轴的屏蔽片，以及，所述电端子的非连接端延伸并插接至所述电路板。

7.根据权利要求6所述的排气制动阀驱动电机，其中，

所述霍尔开关沿所述转子组件的旋转轴线均匀布置，并感应所述转子组件与定子组件的相对位置、转速和转动方向，并将数据传输至整车电控单元；

所述角度传感器感应所述输出轴的转动角度信息，并将数据传输至整车电控单元。

8.根据权利要求4所述的排气制动阀驱动电机，其中，所述第二壳体位于所述第一壳体和第三壳体之间，并使得所述第一壳体和第三壳体之间形成拼接间隙。

9.一种排气制动阀总成，包括驱动侧和阀体测，其中，所述排气制动阀总成的驱动侧包括权利要求1至8任一项所述的排气制动驱动电机，所述驱动电机的输出轴与传动结构连接，所述传动结构被配置为包括至少一对组合通过连杆件传动的摆臂，分别定义为前驱摆臂和后驱摆臂，前驱摆臂被所述输出轴驱动以带动连杆件摆动，而后驱摆臂被所述连杆件驱动以使其与所述前驱摆臂保持连动，其中，

所述前驱摆臂与所述输出轴同轴转动，所述后驱摆臂与所述阀体侧的驱动轴同轴转动。

10.根据权利要求9所述的排气制动阀总成，其中，所述排气制动驱动电机，通过数据总线与整车电控单元实现通信，所述霍尔开关感应所述转子组件相对于定子组件的旋转，并将旋转信息发送至所述整车电控单元，以使得所述整车电控单元根据所述旋转信心配置排气阀片与阀体之间的实时开度值，以及，

所述整车电控单元根据整车发动机与排气管之间的实时背压值，向所述驱动电机发送信号，所述驱动电机接受信号并控制所述输出轴的旋转方向和旋转角度。

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