CN214999287U - 电控执行器的密封结构及其电控执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电控执行器的密封结构及其电控执行器，电控执行器包括外壳、输出轴和第一轴承；外壳设有轴承孔，第一轴承设置于轴承孔内，输出轴向上依次穿过第一轴承和外壳而延伸至外壳外部；密封结构包括X型密封圈；X型密封圈设置在轴承孔内，并位于第一轴承的上方；X型密封圈套设于输出轴外，X型密封圈内孔侧的两个密封唇与输出轴的外壁接触，X型密封圈外周面侧的两个密封唇与轴承孔的孔壁接触。本实用新型能实现电控执行器内部与外界的可靠密封。

Description

电控执行器的密封结构及其电控执行器

技术领域

本实用新型涉及电控执行器技术。

背景技术

由电机通过减速系控制的涡轮增压器增压压力的技术出现，能很好地解决涡轮控制响应性和精度的问题，也可以减少由于冷车排放和怠速的节流损失而带来的能量损失。涡轮增压器采用电控执行器，通过ECU的控制指令完成具体操作动作，将控制参量迅速调整到指定值，使控制对象在设定的状态下工作。电控执行器可调节涡轮增压器的叶片位置，在发动机排放控制和空气/排气系统管理等方面有重要作用，被广泛使用于车辆内燃机的涡轮增压器以及其他连杆调节的系统。

电控执行器一般通过ECU根据涡轮增压器实际工况，控制电机正反转，并通过PWM信号控制电机的输出扭矩，实现摇臂在一定角度范围内的运动。直流电机输出扭矩后，经过齿轮传动减速变扭矩后，带动摇臂克服负载以一定速度运动或者静止在某一位置处，非接触式位置传感器向ECU反馈位置信号，实现对位置的闭环精准控制。目前，电控执行器带动摇臂运动的输出轴是通过滚针轴承自带的唇形密封圈来实现电控执行器内部与外界的密封，在实际工作中并不能产生较好的密封保护效果。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种电控执行器的密封结构及其电控执行器，其能实现电控执行器内部与外界的可靠密封。

本实用新型实施例的电控执行器的密封结构，电控执行器包括外壳、输出轴和第一轴承；外壳设有轴承孔，第一轴承设置于轴承孔内，输出轴向上依次穿过第一轴承和外壳而延伸至外壳外部；密封结构包括X型密封圈；X型密封圈设置在轴承孔内，并位于第一轴承的上方；X型密封圈套设于输出轴外，X型密封圈内孔侧的两个密封唇与输出轴的外壁接触，X型密封圈外周面侧的两个密封唇与轴承孔的孔壁接触。

本实用新型实施例的电控执行器，包括外壳、直流电机、齿轮传动机构、输出轴和第一轴承；外壳设有轴承孔，第一轴承设置于轴承孔内，输出轴向上依次穿过第一轴承和外壳而延伸至外壳外部；直流电机通过齿轮传动机构与输出轴传动连接；其特点在于，电控执行器包括X型密封圈；X型密封圈设置在轴承孔内，并位于第一轴承的上方；X型密封圈套设于输出轴外，X型密封圈内孔侧的两个密封唇与输出轴的外壁接触，X型密封圈外周面侧的两个密封唇与轴承孔的孔壁接触。

本实用新型至少包括以下优点：

1、本实用新型实施例的密封结构采用了截面积为“X”型的X型密封圈，该X型密封圈的两个密封唇用于密封唇内孔与输出轴的密封，另两个密封唇用于轴承孔壁的密封，其密封力随系统压力差的增大而增大，当电控执行器内部与外部环境的压差较大时，若外部压力较大则压紧外侧密封唇，反之内侧密封唇接触面增大，从而能保证输出轴和轴承孔之间的密封性能，并将所受的压力均匀地向各个面传递；

2、X型密封圈的飞边位置在截面的凹处，密封效果较好，截面非圆形，避免了在往复运动中的滚动；另外，X型密封圈的唇部以线接触的形式压紧工件，很好地保证了接触应力，由于在密封圈和密封唇之间形成了接触空腔，因此具有较小的摩擦阻力与启动力，同时预留了材料压缩变形的空间，减少了密封材料的永久变形而造成泄露；而X型密封圈初始安装时的预压缩还可产生径向和轴向的接触应力，从而与系统压力叠加实现密封功能；

3、本实施例的密封结构通过调节X型密封圈的内径和外径的尺寸和公差，不仅可以与轴承安装于同一腔体内，在加工轴承孔时仅用一次成形，工艺简单，安装方便快捷，而且可以根据不同的密封等级和产品转动线速度进行灵活设计和优化调整；

4、本实施例的电控执行器结构简单，体积紧凑，满足了汽车的紧凑化设计。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的电控执行器的爆炸示意图。

图2示出了根据本实用新型一实施例的电控执行器的整体剖面示意图。

图3示出了根据本实用新型一实施例的第一、第二齿轮组和扇形齿轮的示意图。

图4示出了根据本实用新型一实施例的电机齿轮与第一齿轮组的示意图。

图5示出了根据本实用新型一实施例的位置传感器与定位磁的配合示意图。

图6和图7分别示出了根据本实用新型一实施例的输出轴、轴承和密封圈的爆炸示意图和剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

请参考图1至图4。根据本实用新型一实施例的电控执行器100包括外壳、摇臂支架2、直流电机3、齿轮传动机构、输出轴5、定位磁6、第一轴承71、第二轴承72、X型密封圈73、复位弹簧8、电路板93以及电气插头94。

外壳包括上盖13和壳体本体16，上盖13与壳体本体16相连，齿轮传动机构设置在由上盖13和壳体本体16所共同限定的空间内。壳体本体16设有电机容置腔160，直流电机3设置在电机容置腔160内，电机容置腔160的底部设有与壳体本体16可拆卸地连接的固定环19。在直流电机3与固定环19之间依次设有弹性垫片17和密封圈18。

齿轮传动机构包括电机齿轮40、第一齿轮组41、第二齿轮组42和扇形齿轮43。电机齿轮40和扇形齿轮43分别与电机出力轴和输出轴5连接。第一齿轮组41包括第一齿轮轴411、第一大齿轮412和第一小齿轮413，第二齿轮组包括第二齿轮轴421、第二大齿轮422和第二小齿轮423，第一齿轮轴411和第二齿轮轴421分别可转动地设置于壳体本体16，第一大齿轮412和第一小齿轮413从下至上分别安装于第一齿轮轴411，并与第一齿轮轴411同步转动；第二大齿轮422和第二小齿轮423从下至上分别安装于第二齿轮轴421，并与第二齿轮轴421同步转动。第一大齿轮412与电机齿轮40相啮合，第一小齿轮413与第二大齿轮422相啮合，第二小齿轮423与扇形齿轮43相啮合。扇形齿轮43套设于输出轴5外，并与输出轴5相连。输出轴5向上穿过上盖13而延伸至外壳外部，摇臂支架2与输出轴5伸出外壳外的输出轴顶部相连。摇臂支架2与输出轴5的连接方式可采用焊接、旋压铆接等工艺，从而可灵活调整输出部件摇臂的角度。

上述的齿轮传动机构为三级传动。直流电机3转动后，电机齿轮40带动第一大齿轮412转动，经由第一齿轮轴411带动第一小齿轮413转动，达到降速的目的。同时第一小齿轮413啮合第二大齿轮422，经由第二齿轮轴421带动第二小齿轮423转动，达到进一步降速的目的。第二小齿轮423带动扇形齿轮43转动，又经由输出轴5带动摇臂支架2绕轴摆动。

复位弹簧8的一端固定于上盖13，复位弹簧8的另一端固定于扇形齿轮43，以提供可使输出轴5转动的复位扭矩。进一步地，复位弹簧8的安装位置可选择性地改变，使得复位扭矩的值也可选择调节。复位弹簧8在正常控制过程中能有效的消除齿侧间隙，并能在电控执行器失去动力的情况下，使涡轮增压器的开度到达一个相对安全的位置，以防涡轮增压器超速损坏。

图5示出了根据本实用新型一实施例的位置传感器与定位磁的配合示意图。电控执行器由ECU控制，在电气插头94接收到信号、经过电路板93转换为控制信号控制直流电机3带动齿轮传动机构转动的同时，扇形齿轮43带动定位磁6运动，位于定位磁6正下方的位置传感器931接收到磁感线变化的信号，再由电路板93向ECU反馈输出相关位置信息，据此对转动角度进行修正，然后电气插头94重新接收信号，从而达到精准控制的目的。位置传感器931可支持模拟信号、SENT信号和PWM信号的反馈输出，此外，本实施例的电控执行器还具备多种机械安装接口，从而能灵活地满足客户的不同安装要求。

请参阅图6和图7。上盖13设有轴承孔130，第一轴承71和X型密封圈73设置于轴承孔130内，输出轴5向上依次穿过第一轴承71、X型密封圈73和上盖13而延伸至外壳外部。第二轴承72设置于壳体本体16中，并套设于输出轴5的下端外。在本实施例中，第一轴承71为滚针轴承，第二轴承72为滑动轴承。滚针轴承是带圆柱滚子的轴承，内有保持架均匀地排列在两个套圈之间做滚动运动，相较于其他轴承而言，其能提高抗载能力、减少摩擦损失，轴承内部的通油量控制较高。滚针轴承的使用使整个传动运动更顺滑，减少传动损失，并提高负荷接受力，可延长产品的使用寿命和改善工作性能。滚针轴承和滑动轴承的组合能保证传动的同轴平稳。但是，滚针轴承自带的唇形密封圈，在实际工作中并不能产生较好的密封保护效果。

本实施例的电控执行器主要通过X型密封圈73实现电控执行器内部与外部之间的密封。X型密封圈是截面形状为“X”的密封圈，X型密封圈73位于轴承孔130与输出轴5之间，X型密封圈内孔侧的两个密封唇与输出轴5的外壁密封接触，以实现X型密封圈73的内孔与输出轴5的密封，X型密封圈外周面侧的两个密封唇与轴承孔130的孔壁密封接触，以实现轴承孔壁的密封，从而隔开了外部环境与电控执行器的内部环境。X型密封圈73由初始安装时的预压缩产生了径向和轴向的接触应力，与系统压力叠加实现密封功能，且密封力随系统压力增大而增大，并将所受的压力均匀地向各个面传递。X型密封圈73的密封唇以线接触的形式压紧工件，当外部环境压力大于电控执行器的内部压力时，X型密封圈73的靠近外部环境的外侧密封唇受到压力，向内变形挤占空余空间并贴紧，外侧密封唇与输出轴5和轴承孔130之间的接触面增大，密封性能增强；同理，当电控执行器的内部压力增大时，滚针轴承71等挤压X型密封圈73，X型密封圈73的内侧密封唇被压缩，密封性能增强。另外，X型密封圈73在轴承孔壁与输出轴之间留有一定的变形空间，避免了密封圈在有限空间内保持永久变形造成的系统内外泄漏，可保证密封效果。同时，该密封结构在恰当调节X型密封圈73的内径和外径的尺寸和公差后，可以与第一轴承71安装于同一腔体内，方便了加工时的操作以及安装步骤的简化，使得整体结构简单且密封性优良。

本实施例的电控执行器的工作原理大致如下：行车电脑根据发动机的实际使用工况，控制直流电机3转动，带动摇臂支架2摆动，位置传感器931实时反馈扇形齿轮73的当前位置角度，行车电脑根据反馈值修正直流电机3的转动角度，达到设定位置后，实现对摇臂支架2的摆动精准控制，即可实现对涡轮增压器的废气排放控制。其中，摇臂支架2的长度和摇臂角度都可以进行调整，以满足不同的客户要求。

本实用新型实施例通过多于一级的齿轮传动机构减速，通过输出轴结构向外传递运动和扭矩，并通过角度位置传感器监控输出部件转角，实现了ECU对电控执行器的闭环位置控制。

Claims (10)

1.一种电控执行器的密封结构，所述电控执行器包括外壳、输出轴和第一轴承；所述外壳设有轴承孔，所述第一轴承设置于所述轴承孔内，所述输出轴向上依次穿过所述第一轴承和所述外壳而延伸至外壳外部；其特征在于，所述的密封结构包括X型密封圈；所述X型密封圈设置在所述轴承孔内，并位于所述第一轴承的上方；所述X型密封圈套设于所述输出轴外，X型密封圈内孔侧的两个密封唇与所述输出轴的外壁密封接触，X型密封圈外周面侧的两个密封唇与所述轴承孔的孔壁密封接触。

2.根据权利要求1所述的电控执行器的密封结构，其特征在于，所述第一轴承为滚针轴承。

3.根据权利要求1或2所述的电控执行器的密封结构，其特征在于，所述外壳包括上盖和壳体本体，所述上盖与所述壳体本体相连，所述轴承孔设置于所述上盖。

4.根据权利要求3所述的电控执行器的密封结构，其特征在于，所述电控执行器包括第二轴承，所述第二轴承设置于所述壳体本体中，并套设于所述输出轴的下端外。

5.根据权利要求4所述的电控执行器的密封结构，其特征在于，所述第二轴承为滑动轴承。

6.一种电控执行器，包括外壳、直流电机、齿轮传动机构、输出轴和第一轴承；所述外壳设有轴承孔，所述第一轴承设置于所述轴承孔内，所述输出轴向上依次穿过所述第一轴承和所述外壳而延伸至外壳外部；所述直流电机通过齿轮传动机构与所述输出轴传动连接；其特征在于，所述的电控执行器包括X型密封圈；所述X型密封圈设置在所述轴承孔内，并位于所述第一轴承的上方；所述X型密封圈套设于所述输出轴外，X型密封圈内孔侧的两个密封唇与所述输出轴的外壁密封接触，X型密封圈外周面侧的两个密封唇与所述轴承孔的孔壁密封接触。

7.根据权利要求6所述的电控执行器，其特征在于，所述第一轴承为滚针轴承。

8.根据权利要求6或7所述的电控执行器，其特征在于，所述外壳包括上盖和壳体本体，所述上盖与所述壳体本体相连，所述轴承孔设置于所述上盖。

9.根据权利要求8所述的电控执行器，其特征在于，所述直流电机和所述齿轮传动机构设置在由所述上盖和所述壳体本体所共同限定的空间内；

所述齿轮传动机构包括电机齿轮、第一齿轮组、第二齿轮组和扇形齿轮；所述电机齿轮和所述扇形齿轮分别与电机出力轴和所述输出轴连接；所述第一齿轮组包括第一齿轮轴、第一大齿轮和第一小齿轮，所述第二齿轮组包括第二齿轮轴、第二大齿轮和第二小齿轮，所述第一齿轮轴和所述第二齿轮轴分别可转动地设置于所述壳体本体，所述第一大齿轮和所述第一小齿轮从下至上分别安装于第一齿轮轴，并与第一齿轮轴同步转动，所述第二大齿轮和所述第二小齿轮从下至上分别安装于第二齿轮轴，并与第二齿轮轴同步转动；第一大齿轮与电机齿轮相啮合，第一小齿轮与第二大齿轮相啮合，第二小齿轮与所述扇形齿轮相啮合。

10.根据权利要求6所述的电控执行器，其特征在于，所述外壳包括上盖和壳体本体，所述上盖与所述壳体本体相连，所述轴承孔设置于所述上盖；所述齿轮传动机构包括扇形齿轮，所述扇形齿轮套设于所述输出轴外，并与输出轴相连；

所述电控执行器包括复位弹簧，所述复位弹簧的一端固定于所述上盖，所述复位弹簧的另一端固定于所述扇形齿轮，以提供可使输出轴转动的复位扭矩。

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