MX2012012249A - Valvula de control de aire inactiva con carcasa de plastico y caracteristicas de retencion. - Google Patents

Abstract

Un accionador lineal (10) incluye una carcasa de plástico (12) que tiene una brida integral (14) para montar el accionador; un ensamble de estator (16), que tiene devanados (18), está colocado en la carcasa de plástico; un ensamble de rotor (20), que tiene un imán permanente (22), está montado para rotación con respecto al ensamble de estator de manera que cuando los devanados son energizados, se genera un campo magnético para ocasionar la rotación del ensamble de rotor; un eje (32) está restringido contra rotación y está asociado con el ensamble de rotor de manera que la rotación del ensamble de rotor causa el movimiento lineal del eje; una estructura de conector (46) aloja hilos para energizar los devanados; la carcasa de plástico tiene un extremo anular (48) que captura una superficie anular (50) de la estructura de conector para acoplar la carcasa de plástico a la estructura del conector.

Description

VALVULA DE CONTROL DE AIRE INACTIVA CON CARCASA DE PLASTICO Y CARACTERISTICAS DE RETENCION CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a un accionador lineal tal como una válvula de control de aire inactiva de vehículo (IACV) y, de manera más particular, a un IACV mejorado que tiene una carcasa de plástico y características de retención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La IACV es un accionador lineal digital (DLA) montado externamente al colector de admisión de motores automotrices que de manera precisa controla el flujo de aire del regulador un en sistema de motor. Una alineación axial de la IACV asegura que un pivote/tuerca-tapón de la misma mantenga la alineación apropiada con un cuerpo de regulador o asiento de válvula de colector. La IACV es necesaria debido a que las regulaciones de control de emisión de contaminantes del vehículo requieren relaciones más precisas de aire/combustible y, por lo tanto, emisiones de tubo de escape más limpias.

La IACV convencional es un motor de velocidad gradual estilo apilamiento de lata grado automotriz que ha estado en producción durante 10-15 años. La IACV convencional tiene una carcasa de metal para estándares ambientales rigurosos que requieren chapado hexavalente (Cr6) reemplazado por chapado trivalente (Cr3) . Esta carcasa cumplió con los estándares ambientales pero falló en proporcionar una duración suficiente para protección contra la corrosión lo cual puede tener como resultado una molestia cosmética para los clientes finales.

Por lo tanto, existe la necesidad de proporcionar una IACV mejorada que tenga una carcasa de plástico la cual cumplirá con los requerimientos de garantía y que pueda proporcionar una medida de atractivo cosmético debido al uso de materiales no corrosivos.

SUMARIO DE LA INVENCION Un objetivo de la invención es cumplir con la necesidad antes referida. De acuerdo con los principios de la presente invención, este objetivo se obtiene proporcionando un accionador lineal que incluye una carcasa de plástico que tiene una brida integral para montar el accionador. Un ensamble de estator está colocado en la carcasa de plástico, el ensamble de estator tiene devanados. Un ensamble de rotor, que tiene un imán permanente, está montado para rotación con respecto al ensamble de estator de manera que cuando los devanados son energizados, se genera un campo magnético para ocasionar la rotación del ensamble de rotor. Un eje está restringido contra rotación y está asociado con el ensamble de rotor de manera que la rotación del ensamble de rotor causa el movimiento lineal del eje. La estructura del conector aloja hilos para energizar los devanados. La carcasa de plástico tiene un extremo anular que captura una superficie anular de la estructura de conector que acopla la carcasa de plástico a la estructura del conector.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, una válvula de control de aire inactiva para el vehículo incluye una carcasa de plástico que tiene una brida integral para montar el accionador. Un ensamble de estator está colocado en la carcasa de plástico con el ensamble de estator que tiene devanados. Un ensamble de rotor, que tiene un imán permanente, está montado para rotación con respecto al ensamble de estator de manera que cuando los devanados son energizados, un campo magnético es generado para ocasionar la rotación del ensamble de rotor. Un eje está restringido contra la rotación y está asociado con el ensamble de rotor de manera que la rotación del ensamble de rotor ocasiona el movimiento lineal del eje. Un pivote está asociado con un extremo distante del eje para movimiento lineal con el mismo. La estructura de conector aloja hilos para energizar los devanados. La carcasa de plástico tiene un extremo anular que captura una superficie anular de la estructura de conector, acoplando la carcasa de plástico a la estructura de conector.

De acuerdo con otro aspecto todavía de la invención, un método proporciona una carcasa de plástico para un accionador. El accionador tiene un ensamble de estator acoplado a una estructura de conector, y un ensamble de rotor construido y acomodado para rotar con respecto al ensamble de estator. El método incluye insertar el ensamble de estator con la estructura de conector conectada al mismo en el interior de la carcasa de plástico hasta que una superficie del ensamble de estator acopla una superficie de la carcasa de plástico, con un extremo anular de la carcasa de plástico extendiéndose más allá de una superficie anular adyacente de la estructura de conector. El extremo anular de la carcasa entonces se deforma para capturar la superficie anular de la estructura de conector, acoplando así la carcasa de plástico a la estructura de conector.

Otros objetivos, funciones y características de la presente invención, así como los métodos de operación y las funciones de los elementos relacionados de la estructura, la combinación de partes y economía de la fabricación serán más aparentes al momento de la consideración de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones anexas con referencia a los dibujos acompañantes, todos ellos forman parte de esta especificación.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La invención se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de la misma, tomada en conjunto con el dibujo acompañantes, en donde números de referencia similares se refieren a partes similares, en las cuales: La figura 1 es una vista en secciones axial de una modalidad de un accionador lineal digital en la forma de una válvula de control de aire inactiva (IACV) de acuerdo con una modalidad de la invención.

La figura 2 es una vista de una porción de un extremo de una carcasa de plástico de la IACV anterior a la formación por calor de la misma.

La figura 3 es una vista de una porción del extremo de la carcasa de plástico de la figura 2, mostrada después de laminación por calor para capturar una porción de una estructura de conector.

La figura 4 es una vista en secciones parcial del extremo de la carcasa de plástico antes de laminación por calor de la misma.

La figura 5 es una vista en secciones parcial del extremo de la carcasa de plástico después de la laminación por calor y que se muestra capturando una porción de la estructura de conexión.

La figura 6 es una vista de la carcasa de plástico de la IACV que muestra pestañas de la estructura antirotación .

La figura 7 es una vista que muestra la estructura anti-rotación con una pestaña acoplada en un bolsillo del ensamble de estator de la IACV.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Para propósitos ilustrativos, a través del siguiente análisis, la invención se describe como incorporada en un dispositivo magnético particular utilizado en un ensamble de producto especifico, concretamente un motor eléctrico, generalmente indicado en 10, en la forma de un motor de velocidad gradual que proporciona accionamiento lineal para un ensamble de válvula de control de aire inactiva 11 para un vehículo. Sin embargo, la invención es igualmente aplicable a otros dispositivos de accionador lineal que son empleados en ambientes ásperos.

Con referencia a la figura 1, un motor, generalmente indicado en 10, de una válvula de control de aire inactiva (IACV) para uso en un vehículo se muestra de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El motor 10 incluye una carcasa de plástico 12 con brida integral 14 extendiéndose hacia fuera de la carcasa 12. Un ensamble de estator, generalmente indicado en 16, está colocado en la carcasa 12. El ensamble de estator 16 incluye devanados convencionales 18, copas de campo, placas de polo, y bobinas.

Como se muestra en la figura 1, un ensamble de rotor, generalmente indicado en 20, está asociado con el ensamble de estator 16. El ensamble de rotor 20 tiene el imán permanente convencional 22 generalmente adyacente a los devanados 18. La estructura de cojinete, incluyendo un cojinete de bolas sellado, posterior 24 y un cojinete de ojal frontal 26, soporta el ensamble de rotor 20 para permitir la rotación del ensamble de rotor 20 con relación al ensamble de estator 16. En la modalidad del motor 10 como un motor de velocidad gradual, la introducción de una corriente en los devanados de bobina 18 del ensamble de estator 16 ocasiona el movimiento de rotación del ensamble de rotor 20. El ensamble de rotor 20 tiene un pasaje 28 a través del mismo incluyendo una porción roscada 30 para acoplamiento con una porción roscada 'del eje 32. El extremo distante del eje 32 está asociado con un cojinete frontal 33, evitando la rotación del eje. Por lo tanto, el movimiento rotacional del ensamble de rotor 20 es convertido en movimiento lineal del eje 32, haciendo que este motor de velocidad gradual sea un accionador lineal.

En la modalidad del motor 10 utilizado en una válvula de control de aire inactiva, el eje 32 tiene un pivote integral 34 en su extremo distante. Un resorte 36 tiende a desviar el pivote 34 en una posición extendida. El pivote 34 recibe un escudo cilindrico contra la suciedad 38 para protección contra la contaminación del motor 10. Con el ejemplo de la válvula de control de aire inactiva que se muestra en la figura 1, el motor 10 puede ser ajustado dentro de un agujero de un colector de admisión o cuerpo de regulador. Para controlar el flujo de aire dentro del colector.

Debido a que la carcasa está hecha de plástico en lugar de metal, para asegurar que la trayectoria de flujo no es interrumpida, se proporciona una estructura de anillo de flujo de compensación, adicional 40 en el perímetro del ensamble de estator 16. En las modalidades, la estructura de anillo de flujo 40 incluye un par de anillos de flujo de material ferroso colocados alrededor del ensamble de estator 16, generalmente adyacentes a los devanados 18.

La brida 14 proporciona agujeros de perno 42 a través de la misma para el montaje del hardware al colector. Debido a que el material de la brida 14 es plástico (en lugar de metal), pernos de montaje M4 y M5 podrían dañar la brida de plástico 14 cuando se aplica torsión a la torsión de instalación- prescrita. Por lo tanto, el metal, preferiblemente limitadores de compresión de anillo dividido 44 son proporcionados en los agujeros de perno 42 para evitar el daño a la brida 14. Los limitadores 44 acoplan por fricción las superficies que definen los agujeros de perno 42.

Una característica de retención importante del motor 10 es la laminación por calor de la carcasa de plástico 12 para capturar una estructura de conector 46 del motor 10 y, por lo tanto, capturar el ensamble de estator 16 y el ensamble de rotor 20 que están acoplados a la estructura de conector 46. La estructura de conector aloja los hilos 47 (figura 4) para energizar los devanados 18 en la manera convencional. Se intentaron métodos alternativos para acoplar la carcasa de plástico 12 a la estructura de conector 46. Por ejemplo, el moldeo de espigones a presión sobre la superficie interior de la carcasa 12 no fue posible. Además, la soldadura ultrasónica del núcleo del motor 10 a una carcasa de plástico 12 tuvo resultados mezclados. Después del ciclado térmico, la carga de retención de soldadura ultrasónica se vio comprometida. En segundo lugar, la contaminación de las superficies de soldadura ultrasónica resultó impredecible . Por lo tanto, se desarrolló el proceso de laminación por calor, el cual se explica a continuación.

De acuerdo con la modalidad y con referencia a las figuras 2-4, la estructura de conector 46 es insertada axialmente en el interior 49 de la carcasa de plástico 12 hasta que una superficie plana 51 del ensamble de estator 16 contacta una superficie plana 53 (figura 4) de la carcasa de plástico 12. Como se observa en las figuras 2 y 3, después de dicha inserción, un extremo anular distante 48 de la carcasa 12 se extiende más allá de una superficie anular 50 de la estructura de conector 46. Posteriormente, un proceso de laminación por calor calienta y deforma el extremo 48 para capturar la superficie anular 50 (figuras 1, 3 y 5) de la estructura de conector 46 acoplando asi la carcasa de plástico 12 a la estructura de conector 46. Este proceso de deformación por calor de la carcasa de plástico 12 replica funcionalmente una carcasa de metal estampada. Por lo tanto, en la modalidad, el extremo 48 es deformado para tener un radio R de aproximadamente 1.99 mm.

La formación mediante laminación por calor del plástico es más difícil que el estampado de metal convencional. Requerimientos funcionales para la conexión de laminación por calor son, una prueba de carga axial estática 90 N y también retener la integridad estructural después del ciclo de vida térmico y la vibración térmica. La carcasa de plástico 12 proporciona suficiente flexibilidad que asegura la alineación a través del rango de exposición térmica (por ejemplo, -40 a +125C en ambiente del colector) . Esta flexibilidad, además del soporte axial, proporciona tolerancia adicional a la vibración del colector debido a que la excesiva vibración puede dañar el motor interno de la IACV. La conexión de laminación por calor entre la carcasa 12 y la estructura de conector 46 puede ser probada para hermeticidad a la fuga de aire conforme a lo atestiguado por IACV en el colector de motor.

Otra característica de retención importante del motor 10 es la estructura anti-rotación creada entre la carcasa de plástico 12 y el ensamble de estator 16. Como se observa en la figura 6, una pluralidad de pestañas 52, de preferencia moldeadas en la carcasa 12, se extienden en relación separada alrededor de una superficie interior 54 de la carcasa de plástico 12. Como se muestra en la figura 7, el ensamble de estator 16 incluye una pluralidad de bolsillos 56, con un bolsillo 56 estando asociado con una pestaña 52. Por lo tanto, al momento del ensamble de la carcasa 12 con el ensamble de estator 16, cada pestaña 52 acopla un bolsillo asociado 56. La configuración es tal que la interferencia entre el bolsillo 56 y la pestaña 52 es suficiente que el plástico de las pestañas 52 y el plástico de las superficies que definen el bolsillo 56 se producen o deforman creando una estructura de enclavamiento anti-rotación de lengüeta y muesca. El requerimiento funcional para esta estructura antirotación es una resistencia de 5.5 N-m del núcleo del motor girando sin infringir el requerimiento de ubicación de ángulo del conector eléctrico de la estructura del conector 46.

El plástico utilizado para la carcasa puede ser cualquier material de plástico conveniente para el ambiente de una válvula de control de aire inactiva. Características de la carcasa de plástico 12 incluyen: • calor externo único formando el extremo de la carcasa de plástico 48 después del ensamble para retener el motor núcleo • la forma del calor externo permite una orientación del conector de 360° con respecto a la carcasa 12 mientras que configuraciones de retención a presión internas convencionales ,son sensibles a la ubicación • solución menos costosa del método de forma de calor para soldadura ultrasónica con problemas de empalme existentes • estructura de enclavamiento anti-rotación interna moldeada • integración de brida/carcasa elimina los problemas de empalme existentes • limitadores de compresión de brida permite el uso de hardware existente (colector) • ahorros de peso . • el exterior de la carcasa de plástico elimina el chapado por corrosión y rechazos cosméticos asociados • eficiencia de motor superior debido al aprovisionamiento de la estructura de anillo de flujo • utiliza motor de núcleo de producción existente con refinamientos mínimos.

Las modalidades preferidas anteriores han sido mostradas y descritas para los propósitos de ilustrar los principios estructurales y funcionales de la presente invención, así como para ilustrar los métodos de empleo de las modalidades preferidas y están sujetas a cambio sin apartarse de dichos principios. Por lo tanto, esta invención incluye todas las modificaciones abarcadas dentro del espíritu de las siguientes reivindicaciones.

Claims (16)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1.- Un accionador lineal que comprende: una carcasa de plástico que tiene una brida integral para montar el accionador, un ensamble de estator colocado en la carcasa de plástico, el ensamble de estator tiene devanados; un ensamble de rotor, que tiene un imán permanente, montado para rotación con respecto al ensamble de estator de manera que cuando los devanados son energizados, se genera un campo magnético para ocasionar la rotación del ensamble de rotor; un eje restringido contra rotación y está asociado con el ensamble de rotor de manera que la rotación del ensamble de rotor causa el movimiento lineal del eje; y la estructura del conector aloja hilos para energizar los devanados; en donde la carcasa de plástico tiene un extremo anular que captura una superficie anular de la estructura de conector, acoplando la carcasa de plástico a la estructura del conector.

2. - El accionador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la brida incluye agujeros de perno a través de la misma, un limitador de compresión de metal está acoplado por fricción con superficies que definen cada agujero de perno.

3. - El accionador de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende una estructura de anillo de flujo de material ferroso colocado alrededor del ensamble de estator, generalmente adyacente a los devanados.

4. - El accionador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la carcasa de plástico y el ensamble de estator incluyen la estructura anti-rotación construida y acomodada para enclavamiento a fin de evitar la rotación del ensamble de estator con respecto a la carcasa de plástico .

5. - El accionador de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la estructura antirotación comprende una pluralidad de pestañas proporcionadas en la carcasa de plástico, con cada pestaña acoplando un bolsillo asociado definido en el ensamble de estator.

6. - Una válvula de control de aire inactiva para un vehículo que comprende: una carcasa de plástico que tiene una brida integral para montar el accionador, un ensamble de estator colocado en la carcasa de plástico, el ensamble de estator tiene devanados, un ensamble de rotor, que tiene un imán permanente, montado para rotación con respecto al ensamble de estator de manera que cuando los devanados son energizados, un campo magnético es generado para ocasionar la rotación del ensamble de rotor, un eje restringido contra la rotación y asociado con el ensamble de rotor de manera que la rotación del ensamble de rotor ocasiona el movimiento lineal del eje, un pivote asociado con un extremo distante del eje para movimiento lineal con el mismo, y una estructura de conector aloja hilos para energizar los devanados, en donde la carcasa de plástico tiene un extremo anular que captura una superficie anular de la estructura de conector, acoplando la carcasa de plástico a la estructura de conector.

7. - La válvula de control de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la brida incluye agujeros de perno a través de la misma, un limitador de compresión de metal está acoplado por fricción con superficies que definen cada agujero de perno.

8. - La válvula de control de conformidad con la reivindicación 6, que además comprende una estructura de anillo de flujo de material ferroso colocado alrededor del ensamble de estator, generalmente adyacente a los devanados.

9. - La válvula de control de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque la carcasa de plástico y el ensamble de estator incluyen la estructura anti-rotación construida y acomodada para enclavamiento a fin de evitar la rotación del ensamble de estator con respecto a la carcasa de plástico .

10. - La válvula de control de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la estructura antirotación comprende una pluralidad de pestañas proporcionadas en la carcasa de plástico, con cada pestaña acoplando un bolsillo asociado definido en el ensamble de estator.

11. - Un método para proporcionar una carcasa de plástico para un accionador, el accionador tiene un ensamble de estator acoplado a una estructura de conector, y un ensamble de rotor construido y acomodado para rotar con respecto al ensamble de estator, el método comprende los pasos de: insertar el ensamble de estator con la estructura de conector conectada al mismo en el interior de la carcasa de plástico hasta que una superficie del ensamble de estator acopla una superficie de la carcasa de plástico, con un extremo anular de la carcasa de plástico extendiéndose más allá de una superficie anular adyacente de la estructura de conector, y calentar y deformar el extremo anular de la carcasa para capturar la superficie anular de la estructura de conector, acoplando así la carcasa de plástico a la estructura de conector.

12. - El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el paso de deformación incluye laminar el extremo anular calentado de la carcrása de plástico .

13. - El método de conformidad con la reivindicación 11, que además comprende: proporcionar pestañas en el interior de la carcasa de plástico y proporcionar bolsillos asociados en el ensamble de estator de manera que al momento del paso de inserción, una pestaña se enclava con un bolsillo asociado, previniendo así la rotación del ensamble de estator con respecto a la carcasa de plástico.

14. - El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la carcasa de plástico incluye una brida integral, la brida incluye agujeros de perno a través de la misma, el método además comprende: insertar un limitador de compresión de metal en cada agujero de perno.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque antes del paso de inserción, el método además comprende: proporcionar una estructura de anillo de flujo ferroso alrededor de una porción del ensamble de estator.

16. - El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque antes del paso de deformación, el método además comprende: orientar la estructura de conector a una de posiciones de 360° con respecto a la pared anular de la carcasa de plástico.