CN1607321A - 设有扁平板簧和螺旋弹簧以建立惰行复位位置的电控蝶形阀 - Google Patents

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Abstract

一种电控蝶形阀，包含一个阀门体、一个阀座、一个蝶形盘、一个蝶形盘用键固定于其上的轴、一个借助于一个齿轮传动装置连接到轴上的电动马达，传动装置具有一个用键固定在轴上的末级齿轮，使得电动马达可在阀门座的一个最大开放位置和一个关闭位置之间转动蝶形盘；还包括一个用于向关闭位置转动蝶形盘的螺旋复位弹簧以及一个安装在一个运动构件上的反作用板簧，部分开放或者惰行复位的位置由一个贴合体确定，运动构件同轴地和空转地安装在轴上并且具有一个突起并且用于对贴合体贴合地接合，板簧的一个端部游离并且终止于一个突起，突起插在由末级齿轮刚性连接的一个构件的运动轨道上。

Description

设有扁平板簧和螺旋弹簧以建立惰行复位位置的电控蝶形阀
技术领域
本发明涉及一种设有扁平板簧和螺旋弹簧以建立惰行复位位置(Limp-home position)的电控蝶形阀。
技术背景
汽油驱动的内燃机一般地设有控制输送给汽缸的空气流量的蝶形阀。典型地蝶形阀包含一个阀门体，所述的阀门体内装一个由蝶形盘接合的阀座，所述的蝶形盘用键固定在一个轴上，以在借助于一个齿轮传动装置连接到该轴上的电动马达的作用下在一个开放位置和一个关闭位置之间转动。轴支所述蝶形阀的轴与一个位置传感器相关联，所述的位置传感器用于检测轴的角位置从而也检测蝶形阀的角位置，以使一个控制单元能够通过反馈控制决定蝶形阀位置的电动马达。
蝶形阀通常地包含一个螺旋复位弹簧，所述螺旋复位弹簧与所述轴同轴地安装，并且机械地连接到所述的轴上，以在该轴上作用一个力矩，所述力矩倾向于将所述轴带到关闭位置；还包括一个螺旋反作用弹簧，所述螺旋反作用弹簧与所述轴同轴安装，并且机械地连接到所述轴上，以在该轴上作用一个力矩。所述力矩倾向于对抗复位弹簧的作用并且由于存在一种贴合体的结果，把所述轴带入部分开放的位置(称为惰行复位位置)，所述贴合体确定反作用弹簧的贴合，由该反作用弹簧决定的开放运动对所述贴合止动。反作用弹簧产生的力矩大于复位弹簧产生的力矩；因此，当没有启动马达时，所述的轴置于复原位置，并且于是马达本身必须产生一个相应的驱动力矩，既用于把轴带入最大开放的位置，也用于把轴带入关闭的位置。
美国专利文献US20020129791公开了一种用于内燃机的节流装置，其中在一个节流体的侧壁的一侧上，形成一个用于安装减速传动机构和一个缺省的开放设定机构的空间，所述减速传动机构把马达的功率传送到一个节流阀轴，而所述缺省的开放设定装置用于当点火开关处于关闭位置时把节流阀保持在特定的开放程度(缺省开放)，并且形成一个靠拢所述安装空间的传动装置盖安装框架；所述框架形成得低于减速传动机构的安装高度。一个用于覆盖齿轮安装空间的齿轮盖固附于所述框架上；一个用于确定节流阀的缺省开放位置的止档和一个用于确定节流阀的完全关闭位置的止档并置，从而能够沿相同方向进行位置调节。所述的止档用作止动一个缺省杠杆和一个节流齿轮，从而使得能够缩减尺寸、减轻重量，以及合理化电控制的节流装置的制作和调整。
其中软复位位置通过两个螺旋弹簧建立的上述方案一般地用于市售蝶形阀中；然而该方案由于其非常笨重并且相对复杂和组装费时间而具有一些缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种设有一个扁平板簧和一个螺旋弹簧以建立惰行复位位置的电控制蝶形阀，所述电控制蝶形阀没有上述缺点，并且特别地实施简单而且经济。
因此本发明涉及一种电控蝶形阀，包含一个阀门体、一个形成于阀门体内的阀座、一个用于接合阀门座的蝶形盘、一个蝶形盘用键固定于其上的轴、一个借助于一个齿轮传动装置连接到轴上的电动马达，所述的传动装置具有一个用键固定在所述轴上的末级齿轮，使得电动马达可在阀门座的一个最大开放位置和一个关闭位置之间转动蝶形盘；还包括一个用于向关闭位置转动蝶形盘的螺旋复位弹簧，以及一个反作用弹簧，所述反作用弹簧用于对抗复位弹簧作用向部分开放的或者惰行复位的位置转动所述蝶形阀，所述部分开放的或者惰行复位的位置由一个贴合体确定，其特征在于，反作用弹簧是扁平的板簧并且安装在一个运动构件上，所述运动构件同轴地和空转地安装在轴上并且具有一个突起并且用于对贴合体贴合地接合，反作用弹簧的一个端部游离并且终止于一个突起，所述突起插在由末级齿轮刚性连接的一个构件的运动轨道上。
附图说明
下面参照附图说明本发明，所述附图示出本发明的一个非限制性的实施方式，并且在附图中：
图1是根据本发明的方法制造的蝶形阀的透视图，部分分解，并且为了清楚，一些部件拆卸了；
图2是图1所示的蝶形阀的阀门体的腔室的正视示意图；
图3和图4是图1所示的蝶形阀的细节的放大了比例的透视图；
图5是图3和图4的细节分解透视图。
具体实施方式
在图1中，内燃机(未示)的电控制蝶形阀总体上用标号1指代；蝶形阀1包含一个金属阀门体2，所述金属阀门体2内装一个电动马达3(示于图2中)、一个阀门座4和一个蝶形盘5(用虚线示意示出)，所述蝶形盘5接合一个阀门座4并且在电动马达3的作用下在开放位置和关闭位置之间位移。如图2中所示，蝶形盘5特别地用键固定在一个金属轴6上，所述金属轴6具有一个纵轴7，在借助于一个齿轮传动装置8(示于图2中)连接到轴6上的电动马达3的作用下，蝶形盘在开放位置和关闭位置之间转动。
如图2中所示，电动马达3具有一个圆柱形体，后者置于沿阀门座4旁边布置的一个管状的壳9(示于图1中)中，并且通过一个金属板10固定在所述管状的壳9中的预定位置；金属板10包含一对阴电连接件11，所述阴电连接件11电连接到电动马达3，并且用于由一对相应的阳电连接件12(示于图1中)接合。为了保证电动马达正确地固定到阀门体2上，所述板10具有三个径向钻了孔的突起13，经过所述的突起13插入相应的螺丝14用于固定在阀门体2上。
电动马达3包含一个终止于一个齿轮16中的轴15，所述的齿轮16借助于一个空转齿轮17机械地连接到轴6上，所述空转齿轮17插入在齿轮16与一个用键固定到轴6上的末级齿轮18之间。齿轮17包含耦连到齿轮16的第一套齿19，和耦连到末级齿轮18的第二套齿20；第一套齿19的直径不同于第二套齿20的直径，结果是齿轮17具有非单一的传动比。末级齿轮18由用键固定在轴6上的实心中心圆柱体21形成，并且设有一个冠部22，所述圆冠部22设有一套耦连到齿轮17的齿。整个齿轮传动装置8，即齿轮16、齿轮17和末级齿轮18一般用塑料制造。
齿轮传动装置8和板10置于阀门体2的腔23中，所述腔23由用塑料制造的可拆离的盖24(示于图1中)封闭。
如图1和图2中所示，蝶形阀1包含一个“无接触型”感应位置传感器25，所述位置传感器25耦连在轴6上并且用于检测轴6的角位置，并且，因此检测蝶形盘5的角位置，以便反馈控制蝶形盘5的位置。位置传感器25是美国专利说明书6236199-B1中所揭示的类型，并且包含与轴6刚性连接的转子26，和由盖24承载并且面对转子26工作的定子27；转子26由平面金属圈28形成，所述平面金属圈28闭合得短路，包含一系列叶状物29并且嵌入在末级齿轮18的中心圆柱形体21中。金属圈28优选部分地嵌入在末级齿轮18的中心圆柱形体21中，从而使圈28面对定子27的表面基本上与圆柱形体21的外表面共面。根据一个不同的实施方式(图中未示)金属圈28完全地嵌入在末级齿轮18的中心圆柱形体21中。位置传感器25的定子27包含一个支承底座30，所述支承底座30借助于四个塑料铆钉32连接到盖24的内壁上。
如图1所示，盖24设有一个阴电连接件33，所述电连接件33包含一系列电触点(未详细示出)：两个电触点连接用于为电动马达3供电的阳电连接件12，而另外四个电触点连接位置传感器25的定子27；当把盖24置于与阀门体2接触以封闭腔23时，阴电连接件33置于电动马达3壳9的上方。
如图2、3和4所示，设有一个空闲螺丝34，用于防止蝶形盘5卡住，并且与末级齿轮18的圆冠部22配合；当轴6由于电动马达3的作用被带入关闭位置时，轴6的旋转不由蝶形盘5与阀门体4的壁之间的冲击停止，而是由末级齿轮18的圆冠部22对空闲螺丝34的冲击停止。这个方案是必须的，因为蝶形盘5与阀门体4的壁之间的任何冲击可引起蝶形盘5对阀门体4的壁的楔紧作用并且因此卡住蝶形阀1。在蝶形体的制造阶段，空闲螺丝34的轴向位置可以通过对阀门体4旋紧或者旋松该空闲螺丝34调节，  然后可以相对阀门体2锁定空闲螺丝34的位置，以便防止任何继后的位移(典型地是使用中引掣的振动造成的)。
如在图4中所示，蝶形阀1包含一个复位弹簧35，所述复位弹簧35是螺旋扭簧(即该弹簧通过产生抵抗扭力的周向位移变形)并且趋于相对图4所示沿逆时针方向(箭头C)转动轴6来带动蝶形盘5向关闭位置运动；蝶形阀1还包含一个反作用弹簧36，所述反作用弹簧36是扁平的板簧，并且趋于相对图3沿顺时针方向(箭头O)转动轴6来带动蝶形盘5向开放位置运动。复位弹簧35产生比反作用弹簧36产生的力矩小的力矩，因而总体上，复位弹簧35和反作用弹簧36的作用的结合趋于相对图4所示沿顺时针方向(箭头O)向蝶形盘5的开放位置转动轴6。
在复位弹簧35和反作用弹簧36的作用下，相对图4所示沿顺时针方向(箭头O)向轴6的开放位置的转动停止于部分开放的位置或者惰行复位位置；以此方式，当没有电动马达3的作用时，轴6(并且因此蝶形盘5)置于惰行复位位置。当开动电动马达3时，由该电动马达3产生的驱动力矩能够对抗反作用弹簧36产生的力矩把轴6(并且因此蝶形盘5)转动到完全关闭的位置，并且能够对抗由复位弹簧23产生的力矩把轴6(并且因此蝶形盘5)转动到最大开放的位置。特别地，并且如下文将详细地说明那样，惰行复位位置由设在阀门体2上方的贴合体37确定。
复位弹簧35具有一个机械地连接到圆柱形运动构件39的端部38，所述圆柱形运动构件39同轴并且空转地安装在轴6上，也就是轴6和构件39之间没有直接的机械连接。复位弹簧35的一个与端部38对置的端部40机械地连接末级齿轮18；运动构件39设有一个座41，所述座41用于内装复位弹簧35的端部38，并且末级齿轮18设有座42，所述座42用于内装复位弹簧35的端部40。
反作用弹簧36安装在运动构件39上；特别地，反作用弹簧36的一个端部43与运动构件39刚性连接，并且反作用弹簧36的一个与端部43对置的端部44是游离的并且终止于突起45，所述突起45插在末级齿轮18的圆冠部22的侧壁46的运动轨道上。
运动构件39还包含从该运动构件39径向突起的突出部47，为了贴合地接合阀门体2的贴合体37，如图4所示。
在没有电动马达3的作用时，由复位弹簧35产生的力矩相对图4所示沿逆时针方向(箭头C)使轴6转动并且从而转动蝶形盘5，带有趋于把蝶形盘5带向关闭位置的运动；在某一点，末级齿轮18的圆冠部22的侧壁36支承在反作用弹簧36的突起45上，如图4所示，引起反作用弹簧36并且引起运动构件39相对图4所示沿顺时针方向(箭头O)旋转，直到运动构件39的突起47支承在阀门体2的贴合体37上，如图4所示。在此点，轴6并且因此末级齿轮18相对图4所示沿逆时针方向(箭头C)的后续转动使反作用弹簧36形变，通过反馈，产生一个抵抗力矩，所述抵抗力矩平衡由复位弹簧35产生的力矩并且引起轴6停止在惰行复位位置。
在图4所示的实施方式中，为了调节惰行复位位置时的气流量，必须改变贴合体37的位置；然而这个操作不简单，因为贴合体37是直接做在阀门体2上的。
根据一个可供选择的实施方式(未示出)，贴合体37由螺旋拧入阀门体2中的贴合螺丝形成；以此方式，通过相对于阀门体2拧紧或者拧松该贴合螺丝可以极为简单地调节惰行复位位置时的气流量的值。在制造阶段中，蝶形阀1特别地置于一个检测台(公知的，所以没有示出)，在该检测台中实时地测量惰行复位位置时的气流量值，在这些条件下，通过拧紧或者拧松该贴合螺丝相对于阀门体2调节该贴合螺丝的轴向位置，直到准确地得到所要求的惰行复位位置时的气流量。优选地，一旦设定了贴合螺丝相对于阀门体2调节贴合螺丝的轴向位置，就相对于阀门体2锁定贴合螺丝，以防止任何后继的位移(典型地是使用中引掣的振动引起的)。
应当注意，由轴6、复位弹簧35和设有复位弹簧36的运动构件39形成的单元可以是预先组装的，并且通过单个组装操作插入在阀门体2内，所述单个组装操作可以是自动化的。
与复位弹簧和反作用弹簧都是螺旋弹簧的常规方案相比较，上述的其中复位弹簧35是螺旋弹簧而反作用弹簧36是扁平的板簧的蝶形阀1的方案具有各种优点，因为它使得能够降低磨擦和减少笨重的体积，它更加可靠并且使之能够缩短组装时间。

Claims (10)

1.一种电控蝶形阀(1)，包含一个阀门体(2)、一个形成于阀门体(2)内的阀座(4)、一个用于接合阀门座(4)的蝶形盘(5)、一个蝶形盘(5)用键固定于其上的轴(6)、一个借助于一个齿轮传动装置(8)连接到轴(6)上的电动马达(3)，所述的传动装置(8)具有一个用键固定在所述轴(6)上的末级齿轮(18)，使得电动马达可在阀门座(4)的一个最大开放位置和一个关闭位置之间转动蝶形盘(5)；还包括一个用于向关闭位置转动蝶形盘(5)的螺旋复位弹簧(35)，以及一个反作用弹簧(36)，所述反作用弹簧(36)用于对抗复位弹簧作用向部分开放的或者惰行复位的位置转动所述蝶形阀(5)，所述部分开放的或者惰行复位的位置由一个贴合体(37)确定，其特征在于，反作用弹簧(36)是扁平的板簧并且安装在一个运动构件(39)上，所述运动构件(39)同轴地和空转地安装在轴(6)上并且具有一个突起(47)并且用于对贴合体(37)贴合地接合，反作用弹簧(36)的一个端部(44)游离并且终止于一个突起(45)，所述突起(45)插在由末级齿轮(18)刚性连接的一个构件(46)的运动轨道上。
2.如权利要求1所述的蝶形阀(1)，其中，末级齿轮(18)由用键固定在轴(6)上的实心的中心圆柱体(21)形成，并且设有一个圆冠部(22)，所述圆冠部(22)设有一套齿，反作用弹簧(36)的突起(45)插在末级齿轮(18)的圆冠部(22)的侧壁(46)的运动轨道上。
3.如权利要求1所述的蝶形阀(1)，其中，齿轮传动装置(8)包含一个与电动马达(3)的轴(15)刚性连接的第一齿轮(16)和空转地安装在阀门体(2)上的第二齿轮(17)，所述第二齿轮(17)插入在齿轮(16)与末级齿轮(18)之间。
4.如权利要求3所述的蝶形阀(1)，其中，第二齿轮(17)包含耦连到第一齿轮(16)的第一套齿(19)，和耦连到末级齿轮(18)的第二套齿(20)，第一套齿(19)的直径不同于第二套齿(20)的直径。
5.如权利要求1所述的蝶形阀(1)，其中，包含一个空闲螺丝(34)，其功能是用于防止蝶形盘(5)卡住，所述空闲螺丝拧入阀门体(2)中并且与末级齿轮(18)配合。
6.如权利要求1所述的蝶形阀(1)，其中，复位弹簧(35)具有一个机械地连接在运动构件(39)上的第一端部(38)，和一个与端部(38)对置的、机械地连接在末级齿轮(18)上的第二端部(40)。
7.如权利要求6所述的蝶形阀(1)，其中，运动构件(39)设有一个第一座(41)，所述第一座(41)用于内装复位弹簧(35)的第一端部(38)，并且末级齿轮(18)设有第二座(42)，所述第二座(42)用于内装复位弹簧(35)的第二端部40。
8.如权利要求1所述的蝶形阀(1)，其中，运动构件(39)的突出部(47)径向地从该运动构件(39)突起。
9.如权利要求1所述的蝶形阀(1)，其中，贴合体(37)直接做在阀门体(2)上。
10.如权利要求1所述的蝶形阀(1)，其中，贴合体(37)由螺旋拧入阀门体(2)中的贴合螺丝形成。
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