CN203442281U - 直线驱动装置和排气再循环控制阀 - Google Patents

直线驱动装置和排气再循环控制阀 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种直线驱动装置（1），其包括电机（2）、减速传动级和直线传动级。减速传动级包括与电机的输出轴（4）固定连接的小齿轮（5）和与该小齿轮（5）相啮合的传动齿轮（6）。直线传动级将所述传动齿轮（6）的转动运动转换成输出连杆（7）的直线运动，所述输出连杆被接纳在一套件（10）中从而只能进行直线运动。传动齿轮（6）上设有螺旋状的沟槽（8），在所述沟槽（8）中接纳有能在该沟槽（8）中运动的随动件（9），该随动件（9）与所述输出连杆（7）相连接。本实用新型还涉及一种排气再循环控制阀。

Description

直线驱动装置和排气再循环控制阀
技术领域
本实用新型涉及一种直线驱动装置、特别是用于排气再循环控制阀的直线驱动装置以及相应的排气再循环控制阀。
背景技术
在工业、例如汽车工业中，往往需要能精确控制的阀装置，例如用在发动机排气再循环***中的排气再循环控制阀。在这样的阀装置中需要能精确控制的直线驱动装置并且希望这种阀装置尽可能的轻量并且小型化。
由于在这样的阀装置中多数利用电机作为驱动源，所以需要将电机的旋转输出转化为直线运动并且同时形成减速。这就需要复杂的两级、甚至更多级的传动机构来实现。因而现有的装置往往不能令人满意。
另外，由于希望当电机失电时装置能够自动复位到初始位置，所以往往需要弹簧等来构成复位机构。现有的复位机构通常使用螺旋扭簧，这不仅不利于装置整体的小型化和轻量化，而且装配不方便、弹簧力较小。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提出一种直线驱动装置和排气再循环控制阀，其至少是克服了上述缺点。
根据本实用新型提出一种直线驱动装置，其包括电机、减速传动级和直线传动级。减速传动级包括与电机的输出轴固定连接的小齿轮和与该小齿轮相啮合的传动齿轮。直线传动级将所述传动齿轮的转动运动转换成输出连杆的直线运动，所述输出连杆被接纳在一套件中从而只能进行直线运动。传动齿轮上设有螺旋状的沟槽，在所述沟槽中接纳有能在该沟槽中运动的随动件，该随动件与所述输出连杆相连接。
根据一优选实施方式，传动齿轮是一扇形齿轮。
根据一优选实施方式，在传动齿轮与用于封闭该直线驱动装置的壳体之间存在形状配合的结构。优选地，所述形状配合的结构包括在所述传动齿轮上固定的销，该销与所述壳体上的限位凸台相配合以作为机械停止位起作用。
优选地，所述沟槽是渐开线形的。另外优选地，该沟槽的中心与传动齿轮的中心重合。另外优选地，所述沟槽在传动齿轮周向上延伸的角度为90度到320度，更优选为180度到320度。
根据一优选实施方式，扇形齿轮的扇面大小恰好同螺旋状的沟槽的长度相适应。
根据一优选实施方式，所述直线驱动装置包括用于无电回位的复位***，所述复位***包括直接或间接地对传动齿轮施加复位作用的弹簧、例如扭转弹簧或涡卷弹簧。
根据一优选实施方式，所述复位***还包括与传动齿轮固定连接的轮轴，所述弹簧是固定在该轮轴上的涡卷弹簧。该涡卷弹簧的一端固定在壳体上，另一端直接或间接地固定在轮轴上。
根据一优选实施方式，在该直线驱动装置的初始位置中，所述涡卷弹簧处于预紧状态并对轮轴施加复位扭矩。
根据一优选实施方式，涡卷弹簧在轮轴上的固定利用弹簧衬套来实现，所述弹簧衬套围绕轮轴固定在该轮轴上并且具有凹槽，涡卷弹簧的所述另一端被接纳在该凹槽中。
根据一优选实施方式，所述轮轴和弹簧衬套制成一体。
根据一优选实施方式，所述轮轴至少在局部具有非圆形的横截面，优选“D”字形的横截面。
根据一优选实施方式，所述直线驱动装置包括用于检测所述输出连杆的位置的传感器。所述传感器优选包括感应式传感器、霍尔式传感器、磁阻式传感器或者接触式传感器。
根据一优选实施方式，所述直线驱动装置包括用于封闭的密封***。
本实用新型还提供了一种用在发动机的排气再循环回路中的排气再循环控制阀，所述排气再循环控制阀包括根据本实用新型的直线驱动装置。
附图说明
图1示出根据本实用新型的直线驱动装置的优选实施方式的立体图。
图2示出根据本实用新型的直线驱动装置的优选实施方式的另一立体图，其中没有示出外部的壳体。
图3示出根据本实用新型的直线驱动装置的优选实施方式的剖视图。
图4示出根据本实用新型的传动齿轮连同接纳在其沟槽中的随动件的正视图。
图5示出包括输出连杆与随动件的输出组件的剖视图。
图6示出扇形齿轮的正视图。
图7示出涡卷弹簧连同轮轴的立体图。
图8示出涡卷弹簧连同轮轴的正视图。
具体实施方式
下面参照附图描述根据本实用新型的实施例的直线驱动装置及相应的排气再循环控制阀。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本实用新型。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
下面以用于发动机排气再循环的排气再循环控制阀的直线驱动装置为例对根据本实用新型的直线驱动装置进行说明，但本实用新型并不限于此。根据本实用新型的直线驱动装置可以用于任何需要小的精确的直线控制的设备、例如各种阀和致动器。
图1～3中示出根据本实用新型的直线驱动装置的一个优选的实施例。在该实施例中，直线驱动装置1包括电机2、第一传动级（减速传动级）和第二传动级（直线传动级）。该直线驱动装置通过电机2的驱动而实现输出连杆7的直线运动。为避免灰尘或其它杂物进入而损害该传动装置，设有壳体11及相应的密封***。
第一传动级、即减速传动级包括与电机输出轴固连的小齿轮5和与该小齿轮5啮合的传动齿轮6。当电机2运行时驱动小齿轮5转动，从而使与小齿轮5啮合的传动齿轮6转动。
第二传动级是将传动齿轮6的转动运动转化成输出连杆7的直线运动的直线传动级。第二传动级包括形成在传动齿轮6上的螺旋状的沟槽8、接纳在该沟槽8中的随动件9以及与该随动件9固定连接的输出连杆7。
螺旋状的沟槽8例如是渐开线形的。该螺旋状的沟槽8的中心与传动齿轮6的中心重合。由于螺旋状的沟槽8在直线传动级运动的一个行程内转动的弧长可以很大，使得沟槽8与直线传动级之间的压力角减小。在线性运动方向上所需的传递力的分量一定的情况下，该压力角减小带来其余弦值的变大，进而使得沟槽8与直线传动级之间的传动力减小。所以螺旋状的沟槽8在传动齿轮6的周向上延伸的角度为90度到320度，优选90度到300度，更优选180度到300度。
随动件9可以包括滚子或滚动轴承或滑动轴承。优选地，随动件9包括如图4中所示的球轴承。通过使用球轴承降低了摩擦损失，提高了效率。在图5所示实施中，随动件9包括一球轴承91和一销轴92，该球轴承91支承在传动齿轮6的沟槽8中并且能沿该沟槽滚动，而该销轴92一端与球轴承91的内圈连接并且另一端支撑在连接器17中。
图5示出了包括随动件9和输出连杆7的输出组件，其中输出连杆通过连接器17与随动件9的销轴92连接。
输出连杆7设置在一套件10中因而只能进行上、下直线运动（见图3）。当传动齿轮6转动时，随动件9沿着沟槽8移位，由于该沟槽8的螺旋形形状而使该随动件9上、下移动，从而带动输出连杆7上、下移动。
在一实施例中，如图6所示，该传动齿轮6是一扇形齿轮。由于省去了不使用的一部分，所以节省了材料并且方便了装配。
在一实施例中，在所述传动齿轮6与用于封闭该直线驱动装置的壳体11之间存在形状配合的结构。在图示的实施例中，在传动齿轮6上固定有销12（见图4），该销与壳体11上的限位凸台（未示出）相配可以作为机械停止位，以防止随动件9从传动齿轮6的沟槽8中掉出来。
优选地，扇形齿轮的扇面大小恰好同螺旋状的沟槽8的长度相适应。也就是说，整个扇面都被供传动使用。
为了在电机2出现故障或者在失电的情况下使输出连杆7仍能复位到初始位置，该直线传动装置优选还包括如图7和8所示的用于无电回位的复位***。众所周知的是，当电机通电时通过其在两个相反方向上的驱动可以实现驱动和回位。但是当电机断电（例如由于故障或其它原因）时，希望传动装置仍能返回到初始位置中便需要这种复位***。
该复位***包括一用于支承传动齿轮6的轮轴13和弹簧。该弹簧可以是扭转弹簧（如螺旋扭转弹簧或扭杆弹簧）。另外，该弹簧也可以如图所示地是固定在该轮轴13上的涡卷弹簧14。该轮轴13在两端部处通过轴承安装在壳体11上。该轮轴13与传动齿轮6以不能相对转动的方式连接。涡卷弹簧14的一端固定在装置的壳体11上，另一端直接或间接地固定在轮轴13上。在装配完成后，在该传动装置的初始位置下涡卷弹簧14处于预紧状态并对轮轴13施加扭矩，从而使直线传动级有向上运动的趋势。由于在初始位置下弹簧便已处于预紧状态下，所以当阀开到最大位置时，弹簧的预紧力更大。通过使用涡卷弹簧14，在节约空间的情况下提升了复位力并且方便固定。
涡卷弹簧14在轮轴13上的固定可以利用弹簧衬套15来进行。弹簧衬套15围绕轮轴13地固定在该轮轴13上并且具有凹槽16，涡卷弹簧14的端部被接纳在该凹槽16中。通过这种方案，使弹簧的固定更加方便并且使力更好地被传到轮轴13上。
也可以把轮轴13和该弹簧衬套15制成一体，这样弹簧便直接与轮轴13相连接。当然也可以设想通过直接在轮轴13中设置用于接纳涡卷弹簧14端部的凹槽16来实现连接。
当然，也可以设想弹簧的其它固定方案，例如弹簧的一端固定在壳体上，另一端固定在传动齿轮上。另外，对于涡卷弹簧，其可以是内圈转动也可以是外圈转动。
在一实施例中，轮轴13至少在局部具有非圆形的横截面，例如如图7和8所示的D字形截面，或者也可以是方形等其它形状。通过该设计，通过在传动齿轮6中设置相应形状匹配的穿孔而容易地实现了轮轴13与传动齿轮6的不能相对转动的连接。
直线驱动装置1可以包含用于检测连杆的位置的传感器（未示出），所述传感器可以是感应式传感器、霍尔式传感器、磁阻式传感器或者接触式传感器。这些传感器可以设置在不同的位置上，根据传感器类型的不同可检测不同类型的运动。
直线驱动装置1可以用在阀装置中，特别是发动机排气再循环***中的排气再循环控制阀。发动机排气再循环***是公知的。在这样的排气再循环***中，在排气再循环管道中使用排气再循环控制阀来控制再循环排气量。
对于在排气再循环阀或其它阀装置中的应用，该直线驱动装置的输出连杆7与一阀头3相连接，当输出连杆7运动时带动该阀头3运动从而改变该阀头与阀座（未示出）的距离，由此实现了对阀的调节。排气再循环控制阀的直线驱动装置1的电机2被控制，通过直线驱动装置的输出连杆7带动阀头3上、下运动，从而使阀关闭或打开。当排气再循环控制阀断电时，由于弹簧的预紧，弹簧力作用于轮轴13并使轮轴13转动、进而带动传动齿轮6转动，传动齿轮6上的沟槽8带动随动件9进而带动输出连杆7向上运动直到阀门闭合。
另外，通过传感器来检测输出连杆7的当前位置并且将该当前位置传送给控制装置从而对排气再循环控制阀进行控制。
虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本实用新型的保护范围内，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
附图标记表
1直线驱动装置
2电机
3阀头
5小齿轮
6传动齿轮
7输出连杆
8沟槽
9随动件
10套件
11壳体
12销
13轮轴
14涡卷弹簧
15弹簧衬套
16凹槽
17连接器
91球轴承
92销轴

Claims (20)

1.一种直线驱动装置（1），包括：
电机（2）；
减速传动级，该减速传动级包括与电机的输出轴固定连接的小齿轮（5）和与该小齿轮（5）相啮合的传动齿轮（6）；
直线传动级，该直线传动级将所述传动齿轮（6）的转动运动转换成输出连杆（7）的直线运动，所述输出连杆被接纳在一套件（10）中从而只能进行直线运动；
其特征在于，
所述传动齿轮（6）上设有螺旋状的沟槽（8），在所述沟槽（8）中接纳有能在该沟槽（8）中运动的随动件（9），该随动件（9）与所述输出连杆（7）相连接。
2.根据权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，所述传动齿轮（6）是一扇形齿轮。
3.根据权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，在所述传动齿轮（6）与用于封闭该直线驱动装置的壳体（11）之间存在形状配合的结构。
4.根据权利要求3所述的直线驱动装置，其特征在于，所述形状配合的结构包括在所述传动齿轮（6）上固定的销（12），该销（12）与所述壳体（11）上的限位凸台相配合以作为机械停止位起作用。
5.根据权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，所述沟槽（8）是渐开线形的。
6.根据权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，该沟槽（8）的中心与传动齿轮（6）的中心重合。
7.根据权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，所述沟槽（8）在传动齿轮（6）周向上延伸的角度为90度到320度。
8.根据权利要求7所述的直线驱动装置，其特征在于，所述沟槽（8）在传动齿轮（6）周向上延伸的角度为180度到320度。
9.根据权利要求2所述的直线驱动装置，其特征在于，扇形齿轮的扇面大小恰好同螺旋状的沟槽（8）的长度相适应。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的直线驱动装置，其特征在于，所述直线驱动装置包括用于无电回位的复位***，所述复位***包括直接或间接地对传动齿轮（6）施加复位作用的弹簧。
11.根据权利要求10所述的直线驱动装置，其特征在于，所述复位***还包括与传动齿轮（6）固定连接的轮轴（13），所述弹簧是固定在该轮轴（13）上的涡卷弹簧（14），
其中，该涡卷弹簧（14）的一端固定在壳体（11）上，另一端直接或间接地固定在轮轴（13）上。
12.根据权利要求11所述的直线驱动装置，其特征在于，在该直线驱动装置的初始位置中，所述涡卷弹簧（14）处于预紧状态并对轮轴（13）施加复位扭矩。
13.根据权利要求11所述的直线驱动装置，其特征在于，涡卷弹簧（14）在轮轴（13）上的固定利用弹簧衬套（15）来实现，所述弹簧衬套（15）围绕轮轴（13）固定在该轮轴（13）上并且具有凹槽（16），涡卷弹簧（14）的所述另一端被接纳在该凹槽（16）中。
14.根据权利要求13所述的直线驱动装置，其特征在于，所述轮轴（13）和弹簧衬套（15）制成一体。
15.根据权利要求11所述的直线驱动装置，其特征在于，所述轮轴（13）至少在局部具有非圆形的横截面。
16.根据权利要求15所述的直线驱动装置，其特征在于，所述轮轴（13）至少在局部具有“D”字形的横截面。
17.根据权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，所述直线驱动装置（1）包括用于检测所述输出连杆（7）的位置的传感器。
18.根据权利要求17所述的直线驱动装置，其特征在于，所述传感器包括感应式传感器、霍尔式传感器、磁阻式传感器或者接触式传感器。
19.根据权利要求1所述的直线驱动装置，其特征在于，所述直线驱动装置包括用于封闭的密封***。
20.一种用在发动机的排气再循环回路中的排气再循环控制阀，其特征在于，所述排气再循环控制阀包括根据权利要求1～17中任一项所述的直线驱动装置（1）。
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