CN105121827B - 用于驱动内燃机阀单元的致动器 - Google Patents

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Abstract

已知用于驱动内燃机阀单元的致动器，其具有电动机(26)和由电动机(26)驱动并且具有传动装置外壳(30)的传动装置(28)，所述传动装置(28)布置在传动装置外壳中，其中，传动装置外壳(30)具有第一传动装置外壳部分(32)，所述致动器(12)的驱动输出元件(16)延伸出该第一传动装置外壳部分。除了要求过多的安装空间以外，由于振动或过度复杂的组装而经常产生问题。为了解决该问题，根据本发明提出了传动装置外壳(30)具有传动装置外壳罩(34)，所述电动机(26)紧固到该传动装置外壳罩，并且电动机(26)的轴承(82)轴向和径向地紧固在该传动装置外壳罩中。

Description

用于驱动内燃机阀单元的致动器
技术领域
本发明涉及用于驱动内燃机阀单元的致动器，所述致动器包括电动机、由电动机驱动的传动装置、传动装置位于其中的传动装置外壳，所述传动装置外壳包括第一传动装置外壳部分，致动器的输出元件从该第一传动装置外壳部分延伸。
背景技术
这种致动器用于例如驱动在内燃机中的排放气体再循环阀。近年来，由于其非常精确的可调节性和可靠工作，有减速传动装置连接到其的这种电动驱动器的百分比持续地增大。使用的电动机可以是换向式电动机和电子换向电动机。传动装置可以被设计为行星式传动装置或正齿轮传动装置。而且，传动装置已知为阀的经由偏心轮致动的阀杆、开槽联接件和能够在开槽联接件中移动的轴承。
为了降低成本，低成本电动机最经常被凸缘连接到传动装置外壳。例如从EP0887540A1已知这种设计。该文献公开了一种具有在传动装置外壳中形成的传动装置的排放气体再循环阀，所述传动装置由通过传动装置外壳罩中的开口延伸到传动装置内部空间中的电动机驱动，并且被布置在借助于凸缘紧固到传动装置外壳罩的电动机外壳中。
由于必须在引擎隔室中安装额外的部件，特别是由于更严格的排放标准，近年来可用的安装空间已经减小。为此，已经发展了要求更小安装空间的致动器。
为了实现该目的，EP 2177801A1提出了一种用于排放气体再循环阀的致动器，其中，形成移动刷架的电动机板被***传动装置外壳的开口中，并且通过将电动机外壳拧紧到传动装置外壳来紧固该板。为此，板具有延伸到电动机外壳中的突起以便实现中心的确定。电动机的A轴承布置在板与相邻行星式传动装置的中心齿轮和空心齿轮之间。这样，减小了需要的轴向安装空间，然而，所引起的组装是困难的。而且，该类型的轴承仅能够利用相邻行星传动装置来实现。此外，电动机的轴非常容易受所产生振动的影响。
发明内容
因此，目标在于提供一种用于阀单元的致动器，其需要很少的安装空间并且容易安装，特别地实现了单独元件的预组装，其中，所述致动器旨在使部件数量最小并且实现长的电动机使用寿命。与任何可选的相邻传动装置的组合是可能的。
利用驱动内燃机阀单元的致动器实现了该目标，其传动装置外壳具有传动装置外壳罩，电动机被紧固到该传动装置外壳罩并且所述电动机的轴承被轴向和径向地紧固在所述传动装置外壳罩中，其中，所述轴承由被紧固到所述传动装置外壳罩的夹持元件轴向地固定并且在所述电动机的方向上由所述夹持元件在轴向上弹性加载。
由于传动装置外壳具有传动装置外壳罩，电动机紧固到该传动装置外壳罩并且电动机的轴承轴向和径向地紧固到该传动装置外壳罩中，因此一方面能够预组装整个电动机单元并且将其紧固到传动装置外壳，并且另一方面能够将该单元连接到任何相邻传动装置。由于轴承布置在传动装置外壳罩中并且因此由于将电动机结合到传动装置外壳，因此需要非常小的安装空间。
进一步地，轴承在轴向上由紧固到传动装置外壳罩的夹持元件固定。该夹持元件由此提供了对轴承的完全紧固，该完全紧固独立于相邻传动装置。传动装置外壳罩由此可以完全与电动机预组装在一起，使得在相邻传动装置方面，制造可以带有明显更大的组装容差。
通过借助于夹持元件在电动机的方向上轴向地弹性加载轴承，使得在不期望由振动引起的分离的情况下，转子的轴向轻微振荡是可能的。由此，可以在不必使用其他部件来使振动衰减的情况下确保延长的电动机使用寿命。如果使用滚柱轴承，那么由弹性夹持元件保持外座圈。
在一个特别优选的实施例中，夹持元件包括环，电动机的驱动轴穿过该环延伸到传动装置外壳中，并且至少两个臂从该环穿过传动装置外壳罩向电动机轴向延伸。由此，通过形状配合能够实现轴承在传动装置外壳罩上的简单固定，由此促进了组装。同时确保了在轴承上的周向均匀负载，由此延长了轴承的使用寿命。
在其发展中，夹持元件的臂在传动装置外壳罩的面向电动机的一侧上成角度，并且为了固定夹持元件而顶着传动装置外壳罩。因此，可以通过简单地将臂***和折叠在传动装置外壳罩的另一侧上来实现紧固。
优选地，在传动装置外壳罩中另外形成容纳部，轴承布置在所述容纳部中，并且所述容纳部的限制壁径向地和在电动机的方向上轴向地固定轴承。由此，结合夹持元件实现了对轴承的完全紧固，该完全紧固独立于待连接到所述轴承的传动装置部件。
在本发明的一个实施例中，传动装置外壳罩的远离闭合的传动装置外壳的一侧充当电动机的刷桥。因此，由于传动装置外壳罩也实现刷桥功能，因此不必安装额外的刷桥。
由此，在传动装置外壳罩充当刷桥的一侧中形成有容纳开口，弹簧和刷桥的碳刷的刷架紧固在该开口中。如此，实现了对碳刷特别简单的紧固，并且同时，由于将传动装置外壳罩用作轴承支承而确保了电动机的换向器相对于刷的优化取向。这使得进一步减小了安装空间。
在又一优选的发展中，在传动装置外壳罩的面向传动装置外壳内部的一侧还设置有盒，电动机的干扰抑制装置布置在所述盒中。由此，传动装置外壳罩承担另外的功能，由此进一步减少所需部件的数量。而且，确保了干扰抑制部件相对于电动机的优化取向。
优选地，金属导体布置在传动装置外壳罩中，干扰抑制装置通过所述金属导体彼此连接并且与控制电路板连接。这可以例如通过将导体包覆成型为冲压片来实现。因此能够完全在传动装置外壳罩内实现电连接，由此使制造工作量最小化。
在另一有利实施例中，控制电路板在传动装置内部被紧固在传动装置外壳罩上，使得进行控制所需的电子器件也完全集成在传动装置外壳罩中。
为了所有电器件的完全结合，在传动装置外壳罩上还形成有用于向电动机供给电压的连接器。因此，不需要通过两个或更多个外壳部件进行电接触。这使组装致动器的工作量最小化，并且可靠地防止了接触错误。
由此，提供了一种用于驱动内燃机阀单元的致动器，所述致动器需要最少的安装空间，并且还能够在机械和电气方面以简单和经济的方式组装。此处，使所需部件的数量被最小化，并且可以同时将电动机单元预组装到传动装置外壳罩和将传动装置预组装在传动装置外壳中。
根据本发明的致动器的实施例在附图中被图示并且将在下文中在用于驱动排放气体再循环阀的应用背景下作为示例被描述。
附图说明
图1是具有以透视图示出并且传动装置外壳部分地被切开的具有本发明致动器的排放气体再循环阀的侧部视图。
图2示出了在没有相邻传动装置的情况下本发明的致动器的侧视剖面图。
图3示出了从电动机的一侧透视观察的、图2中图示的本发明的致动器的传动装置外壳罩。
图4示出了从电动机的相反侧透视观察的、图2中图示的本发明的致动器的传动装置外壳罩。
具体实施方式
图1中图示的排放气体再循环阀包括阀单元10和根据本发明的致动器12，通过所述致动器致动阀单元10。
阀单元10包括阀外壳14，当致动器12工作时，用作阀杆的输出元件16在该阀外壳中平移移动，阀杆包括被紧固到阀杆的阀闭合构件18。为了控制从入口20到出口22的流动量横截面，阀外壳14被形成为具有阀座24，阀闭合构件18能够下降到该阀座上或者阀闭合构件18能够以已知的方式从该阀座上上升。
致动器12由与传动装置28耦接的电动机26形成，电动机26的转动运动通过该传动装置转换为也与传动装置28耦接的输出元件16的平移运动。输出元件16延伸到致动器12的传动装置外壳30中，该传动装置外壳紧固到阀外壳14并且在其中布置有传动装置28。
传动装置外壳30是两件式的设计，并且由第一传动装置外壳部分32和传动装置外壳罩34所形成，所述第一传动装置外壳部分朝一侧打开并紧固到阀外壳14，所述传动装置外壳罩通过在***密封件36的情况下被拧紧到传动装置外壳部分32来闭合传动装置外壳部分32的该打开侧。
根据本发明，传动装置外壳罩32实现多个功能。为此，如图3中可见，传动装置外壳罩32包括在其第一侧上远离第一传动装置外壳部分32的凸缘形状的突起38，在突起内部形成有容纳开口40。凸缘形状的突起38用于在***密封件44的情况下紧固电动机26的极管42，由于不必使用分开的电动机壳体，所以使得明显改进电动机26的散热。电动机26的布置使得电动机26的、在其上紧固有驱动小齿轮48的驱动轴46穿过孔50延伸到传动装置外壳30中，所述孔被定位在容纳开口40的中心。
电动机26具有被紧固在极管42上的定子52，该定子以已知的方式与安装在驱动轴46上的转子54协作，所述转子具有布置于其上的图中未示出的绕线。为了对转子54的线圈供电，驱动轴46上布置有换向器56，所述换向器经由碳刷58被供电。碳刷58可移位地布置在刷架60中，所述刷架通过螺钉62紧固在传动装置外壳罩34的容纳开口40中。借助于弹簧64产生刷架60中的碳刷58上的径向向内加载，所述弹簧缠绕于在容纳开口40中形成的对应柱形突起66周围，并且弹簧腿68被预拉伸为顶着突起38的壁和碳刷58。碳刷58的电接触通过经由夹持接触件72被供电的线70来实现，所述夹持接触件形成于被设计为电线74的端部处，其被设计为冲压片并且用传动装置外壳罩34的塑性材料包覆成型，所述夹持接触件72从容纳开口40中的塑性材料延伸。因此，传动装置外壳罩34同时充当刷桥76。
电动机26在一侧上被支承在极管42端部处的、平面的滚柱的轴承80被容纳于其中的锅形容纳部78中，而在相反侧上通过被布置在容纳部84中的被设计为滚珠轴承的轴承82来支承，所述容纳部84被设置为朝向传动装置外壳30的内部在传动装置外壳罩34一侧处。该容纳部84布置为与孔50和与容纳开口40同轴，使得容纳部84仅通过中间壁86与容纳开口40隔开。围绕驱动轴46的轴承82轴向地接触该中间壁86。容纳部84的径向限制壁87在径向方向上固定轴承82。
为了防止电动机26的转子54和轴承82由于轴向上的振动而分离，轴承82或滚珠轴承82的外座圈88在电动机26的方向上受由夹持元件90施加的预应力。为此，夹持元件90包括环92，两个臂94从该环的外周在轴向上延伸。当环92抵靠滚珠轴承82的外座圈88时，臂94延伸穿过在传动装置外壳罩34中相应成形的朝向轴向的孔96并且进入容纳开口40中。臂94的在传动装置外壳罩34之上轴向延伸的端部98向内弯曲顶着容纳开口40的轴向限制壁100，在该轴向限制壁处还紧固有刷架60。在锅形容纳部78处轴承80与其接触表面之间的以及在夹持元件90的环92处轴承82与其接触表面之间的轴向距离被选择为使得当极管42滑动并且被紧固时，轴承单元80、82被弹性地拉紧，由此实现了对振动的不敏感性。
除了作为用于电动机26轴承82的轴承板和作为刷桥76的这些功能以外，传动装置外壳罩34实现提供干扰抑制元件102的紧固和电接触的附加功能。如图4中可见，这些干扰抑制元件通过布置在对应成形的盒108中的两个干扰抑制扼流圈104以及三个干扰抑制电容器106来形成，其中所述盒在传动装置外壳罩34的面向传动装置外壳30内部的一侧上。为了电接触，布置了在传动装置外壳罩34中包覆成型或者紧固到该传动装置外壳罩34的冲压片形式的另外的金属导体74。
此外，这些金属导体74突出到在传动装置外壳罩34的所述侧形成的另外的容纳盒108中，在所述容纳盒中布置有控制电路板110，在所述控制电路板上除了其他东西外还布置有控制电动机26的功率部件112。控制电路板110被布置在连接器114的正对面，所述连接器也直接形成于传动装置外壳罩34上。接触片116从该连接器114突起，其也被设计为冲压片并且与驱动轴46平行地从传动装置外壳30向电动机26延伸。由此，电接触、即配合连接器部分的***从电动机26的一侧实现，并且与电动机的延伸方向平行。
通过使用传动装置外壳罩作为轴承板、刷桥、用于干扰抑制电子器件的容纳部、以及控制电路板和连接器，另外需要部件的数量大大减小，并且简化了组装。该致动器需要的安装空间比已知致动器的安装空间小得多。然而，却确保了对振动的高度不敏感性，使得致动器具有延长的使用寿命。
应显而易见的是，在不脱离主权利要求的保护范围的情况下可以设想所述实施例的各种修改。特别地，可以使用气相沉积的、包覆成型的、封装的或形状配合的导体以不同的方法实现电部件的紧固和接触。例如，还可以与传动装置外壳罩结合为一体的刷架。还能够设想对于翻板驱动等的另外的修改或应用。

Claims (10)

1.一种用于驱动内燃机阀单元的致动器，包括
电动机(26)，
由所述电动机(26)驱动并且具有传动装置外壳(30)的传动装置(28)，所述传动装置被布置在所述传动装置外壳中，其中，所述传动装置外壳(30)具有第一传动装置外壳部分(32)，所述致动器(12)的输出元件(16)延伸到第一传动装置外壳部分之外，
其特征在于，
所述传动装置外壳(30)具有传动装置外壳罩(34)，所述电动机(26)被紧固到该传动装置外壳罩并且所述电动机(26)的轴承(82)被轴向和径向地紧固在所述传动装置外壳罩中，其中，所述轴承(82)由被紧固到所述传动装置外壳罩(34)的夹持元件(90)轴向地固定并且在所述电动机(26)的方向上由所述夹持元件(90)在轴向上弹性加载。
2.如权利要求1所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，所述夹持元件(90)包括环(92)，所述电动机(26)的驱动轴(46)穿过该环延伸到所述传动装置外壳(30)中，并且至少两个臂(94)从所述环穿过所述传动装置外壳罩(34)朝所述电动机(26)轴向延伸。
3.如权利要求2所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，为了所述夹持元件(90)的轴向固定，所述夹持元件(90)的臂(94)在所述传动装置外壳罩(34)的面向所述电动机(26)的一侧处成角度并且靠在所述传动装置外壳罩(34)上。
4.如权利要求1-3之一所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，所述传动装置外壳罩(34)被形成为具有容纳部(84)，所述轴承(82)布置在该容纳部中，并且所述容纳部的限制壁(86、87)径向地和在所述电动机(26)的方向上轴向地固定所述轴承(82)。
5.如权利要求1-3之一所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，所述传动装置外壳罩(34)的远离闭合的传动装置外壳(30)的一侧充当所述电动机(26)的刷桥(76)。
6.如权利要求5所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，在所述传动装置外壳罩(34)的充当刷桥(76)的一侧处形成有容纳开口(40)，刷桥(76)的碳刷(58)的刷架(60)和弹簧(64)被安装在所述容纳开口中。
7.如权利要求1-3之一所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，在所述传动装置外壳罩(34)的面向所述传动装置外壳(30)内部的一侧处形成有盒(108)，所述电动机(26)的干扰抑制装置(102)布置在所述盒中。
8.如权利要求7所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，金属导体(74)被布置在所述传动装置外壳罩(34)中，所述干扰抑制装置(102)通过所述金属导体彼此连接并且连接到控制电路板(110)。
9.如权利要求8所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，所述控制电路板(110)在所述传动装置外壳(30)的内部被紧固在所述传动装置外壳罩(34)上。
10.如权利要求1-3之一所述的用于驱动内燃机阀单元的致动器，其特征在于，在所述传动装置外壳罩(34)处形成有连接器(114)，以对所述电动机(26)供电。
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