專利名稱：直插型數字線性執行器的制作方法
技術領域：
本實用新型總體上涉及一種數字線性執行器(DLA)，更具體地涉及用于車輛怠速控制的數字線性執行器。
背景技術：
數字線性執行器是一種改型的小型旋轉步進電機，具有定子和轉子，定子由鋼極片和纏繞在鋼極片上的線圈組成，轉子則是由永磁鐵制成的磁極。所述轉子具有內螺紋孔， 轉子內部置有傳動軸，傳動軸的外螺紋與轉子的內螺紋孔相配合。數字式線性執行器利用步進電機轉子的正轉和反轉帶動傳動軸，使得傳動軸可以在伸出位置和縮進位置之間進行直線移動。轉子的旋轉方向通過定子線圈中的通入電流變化而改變。定子線圈中每通一次電，轉子就轉動一預定角度，從而傳動軸移動一預定行程，即移動了一步。數字線性執行器具有廣泛的應用，在汽車技術領域，可以應用作汽車發動機的步進電機式怠速執行器，用于調節旁通空氣通路面積，以控制發動機的怠速進氣量。數字線性執行器通常還包括容納定子、轉子和傳動軸的套筒、以及適于連接印刷電路板(PCB)的連接件。在現有技術中的小型數字線性執行器在應用中存在以下技術問題振動性能較差，不能通過產品要求的30G振動測試，其中振動加速度為30G ；套筒和連接件的同心性差(偏心度大于0. 25mm)，影響其在節氣門體中的安裝；原有的小型數字線性執行器需要通過附加的適配頭連接到PCB板，不能直接連接PCB板；此外，原有的小型數字線性執行器的法蘭的整個的圓形安裝孔在使用時容易破裂。因此，希望提供一種改進的數字線性執行器，可以克服上述的現有技術中存在的技術問題，該改進的數字線性執行器能夠經受高強度的振動并且具有套筒和連接件的良好同心性。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種具有更好抗振動性能和更好的同心性的數字線性執行器。為此，本實用新型用于解決上述技術問題所采用的主要技術特征為1.減小執行器的套管的內徑，使套管和定子過盈配合，從而提高執行器的抗振動的性能；2.在執行器的連接件側添加導向定位面，用于超聲波焊接時連接件與套筒間的精確定位；3.執行器的接線端子構造為直插型，因此可以直接連接PCB板；4.執行器的安裝法蘭采用不易破裂的半圓開口安裝孔，改善執行器到節氣門體上的安裝。因此，在本實用新型的一個方面，提供一種數字線性執行器，其包括定子、位于定子徑向內部的轉子、包圍定子外表面的外部套筒、和位于轉子徑向內部且在套筒中心位置的驅動軸，其中轉子具有內螺紋孔，驅動軸具有與轉子的內螺紋孔相配合的外螺紋，使得當轉子轉動時，轉子能夠帶動驅動軸使其在伸出位置和縮進位置之間沿軸向進行直線移動； 其中所述套筒具有圓筒形的套筒主體。所述執行器還包括設置在套筒主體內周面上的夾緊結構。在本實用新型的又一方面中，所述夾緊結構為從套筒主體內周面上沿徑向向內突出的至少一個加強筋，使得套筒主體內周面與定子外周表面之間形成過盈配合。在本實用新型的又一方面中，所述至少一個加強筋在套筒主體內周面上沿套筒主體的軸向長度延伸。在本實用新型的又一方面中，所述加強筋的徑向截面為三角形、矩形或任何其他合適的形狀。在本實用新型的又一方面中，所述執行器還包括適于與印刷電路板連接的連接件。在本實用新型的又一方面中，所述連接件具有直插型的接線端子以便直接連接到印刷電路板。在本實用新型的又一方面中，所述連接件具有形成在連接件的外周面上的導向面，所述導向面鄰近套筒設置，用于在連接過程中引導套筒與連接件對中。在本實用新型的又一方面中，所述導向面具有朝著套筒的方向其直徑逐漸減小的部分。在本實用新型的又一方面中，所述導向面是階梯形的或錐形面。在本實用新型的又一方面中，連接件具有從其外周邊緣徑向向外延伸的法蘭，法蘭在其中形成半圓形的安裝孔。在本實用新型的又一方面中，連接件還包括形成在其外周表面上的密封凹槽，用于容納密封件，當連接件與套筒連接在一起時，密封件密封執行器的連接件和套筒的交界面。在本實用新型的又一方面中，執行器還包括設置在驅動軸末端的調節頭。本實用新型應用的更多領域將通過下文所給出的詳細描述變得更加顯而易見。應當理解，具體描述和特定例子僅用作解釋和理解目的，但是不應該被用來限制本實用新型的范圍。
通過下面的詳細描述和附圖將更完全地理解本實用新型，其中圖1為根據本實用新型的一個實施例的數字線性執行器的立體圖。圖2為根據本實用新型的實施例的數字線性執行器的從另一個視角的立體圖，其中套筒被部分地去除。圖3示出了圖2所示的執行器的套筒內表面上的夾緊結構的局部放大圖。圖4-6示出了本實用新型數字線性執行器的套筒的單獨的示意截面圖其中圖4 為套筒的橫截面圖，圖5為沿圖4的A-A的截面圖，圖6為套筒的側面正視圖。圖7示出了套筒與連接件的連接。圖8和圖9示出了本實用新型的連接件的單獨的示意截面圖。[0032]圖10為接線端子的單獨部件的正視圖，圖11為接線端子的單獨部件的側視圖。圖12為示出連接件法蘭的半圓安裝孔的局部放大視圖。圖13示出了本實用新型數字線性執行器安裝在節氣門體中的示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖描述本實用新型的改進的數字線性執行器的至少一個實施例。在附圖中，相同的附圖標記用于表示相同或類似的部件。根據本實用新型的改進的數字線性執行器可以應用于汽車發動機的怠速執行器，但不限于此。如圖1和2所示，根據本實用新型的數字線性執行器1主要包括外部套筒10、容納在套筒中的定子20、由定子包圍的轉子(未示出)、和位于轉子徑向內部且在套筒10中心位置的驅動軸40。定子由鋼極片和纏繞在鋼極片上的線圈組成，轉子具有由永磁鐵制成的磁極。驅動軸40從套筒10中沿軸線方向伸出，并在其末端具有調節頭50。執行器1具有縱向延伸的中心軸線X-X，各部件套筒10、定子20、轉子、驅動軸40、調節頭50都以X-X為中心軸線。如前所述，轉子位于定子20的徑向內部，且具有內螺紋孔。轉子內部置有沿中心軸線延伸穿過轉子的驅動軸40，驅動軸具有與轉子的內螺紋孔相配合的外螺紋。隨著轉子的轉動，驅動軸40可以在伸出位置和縮進位置之間沿軸線方向進行直線移動。此外，圍繞驅動軸40的徑向外部，在調節頭和定子之間還設置有壓縮的螺旋彈簧60，用于向調節頭 50施加彈簧力，以便當驅動軸40被驅動向伸出位置移動時壓縮彈簧60有助于提高對驅動軸的驅動力。執行器1還包括連接件30，用于將執行器1電連接到控制電路的印刷電路板 (PCB)上。執行器通過連接件接收來自PCB板的電控制信號，從而控制驅動軸的軸向往復直線運動。下面參照圖2-圖6描述本實用新型執行器1的套筒10。套筒10具有大致圓筒形的套筒主體101，在主體的第一側適于與連接件30相連； 在主體的另一側具有大致圓筒形的直徑減小部103，直徑減小部103的直徑小于套筒主體 101的直徑。該直徑減小部與套筒主體之間可以通過過渡的錐形部102相連。應當理解，也可以不包括錐形部102，而是在套筒主體101和直徑減小部103之間形成過渡圓角。驅動軸 40從套筒10的直徑減小部103中沿軸向伸出。套筒主體101具有用于包圍定子外表面的內表面110、和外表面112。如圖所示， 在套筒內表面110上形成夾緊結構200，例如從套筒主體內表面上沿徑向向內突出的多個條狀加強筋。圖3示出了一個加強筋200的一個示例的放大圖。如圖所示，加強筋的徑向截面可以是三角形的。但是根據需要，加強筋的徑向截面可以形成為矩形形狀、半圓形或其他任何合適的形狀。圖4示出了套筒10的徑向截面視圖，圖中示出了在圓周方向上等距間隔的4個條狀加強筋200。每個條狀加強筋在套筒主體內表面上沿套筒主體的軸向長度延伸，如圖5所示。例如，加強筋的從套筒內表面的徑向突出高度可以是約2至3mm，優選地為約2. 5mm。由于加強筋200減小了套筒主體101的內徑，因此套筒內表面110上的加強筋200 與定子外表面110接合并在其之間形成過盈配合。也就是說，由多個加強筋200所限定的直徑D 1略小于定子外表面所限定的直徑D2。從而，增大了定子20和套筒10之間的緊密配合，使得執行器1能夠經受更高程度的振動。舉例說明，原有的小型數字線性執行器僅能通過25G振動測試，與之相比，本實用新型的數字線性執行器1能夠通過更高產品要求的30G 振動測試，其中30G表示30g的加速度。此外，圖4還示出了布置在套筒主體內壁110上的另外的矩形截面的加強筋 201 (圖示為3個)。與加強筋200不同，這樣的矩形加強筋201僅起增強套筒剛度和強度的作用，不與定子外表面接觸而形成過盈配合。也就是說，加強筋201從徑向向內的突出高度小于作為夾緊結構的加強筋200的突出高度。圖6示出了套筒的外部側面正視圖。套筒主體的外表面112上還包括多個沿圓周間隔布置的突起202，用于使執行器1安裝時與節氣門體的內孔形成過盈配合。此外，例如， 套筒可以由塑料材料制成，如通過注塑工藝形成。圖7示出了套筒10與連接件30的連接。圖8和圖9示出了本實用新型的連接件的單獨部件的示意截面圖。連接件30在套筒主體的第一側連接到套筒10。如圖8和9所示，連接件30大致形成為蓋狀件。連接件30在靠近套筒一側具有內部空腔，當連接到套筒 10上時，連接件30與套筒10 —起封裝執行器的內部部件，如定子、轉子和驅動軸。連接件30包括多個接線端子32，其在遠離套筒一側從連接件伸出，用于與印刷電路板(PCB)相連。連接件30配置為用于將線性執行器1的定子線圈(未示出)通過接線端子32電連接到控制電路的PCB板上。PCB板進而電氣連接至控制模塊，例如汽車發動機的電子控制單元(ECU)。這樣，控制模塊向執行器1發送控制信號，控制信號經由PCB板利執行器1的連接件30 (即經由接線端子3 傳遞至定子線圈。來自控制模塊的控制信號通過改變定子線圈上的通電方向來改變轉子的旋轉方向，從而帶動驅動軸40沿軸線方向在伸出位置和縮進位置之間線性移動。調節頭50因而隨驅動軸40相應地移動。圖10和11示出了一個接線端子32的正視圖和側視圖。如圖11所示，接線端子 32為大致折線形形狀，具有在第一方向延伸的直的第一端310、在相反的第二方向延伸的直的第二端320、以及連接第一和第二端的中間部分330。第一端310與中間部分330彎折成大致90度角，第二端320與中間部分330沿反向彎折成大致90度角。接線端子32可以由任何適用的導電材料制成。連接件30可以由塑料材料制成。 通過注塑工藝將接線端子32內嵌模制進連接件30中。接線端子32在其第二端320與定子線圈電連接，沿軸向延伸穿過連接件30，并其第一端310從連接件30中沿遠離套筒的方向筆直地沿軸向伸出。與現有技術不同，接線端子的第一端310構造為直插型(直插針)，能夠直接地連接到PCB板。因此省去了原有執行器與PCB板之間連接需要的適配頭或連接器，從而降低了執行器的使用成本。在本實用新型的實施例中，示出了 4個接線端子，但可以根據應用情況，采用少于或多于4個的接線端子。再參考圖7，為了改進連接件與套筒的安裝同心性，連接件30在其外周面上設置有導向面34。在連接件連接到套筒10上時，連接件30的導向面34鄰近套筒10布置。然后在將連接件連接到套筒的過程中，導向面34引導套筒10與連接件30對中(中心對準)， 因此改善了套筒和連接件的同心性。本實用新型的導向面可使套筒10和連接件30的中心偏心度小于0. 25mm，從而達到更高的裝配精度。在一個實施例中，導向面34可以是直徑逐漸減小的部分，該導向面從連接件的外周面起直徑逐漸減小，并朝著套筒的方向延伸。導向面可以形成為錐形面，或者為直徑依次減少的階梯形。例如，在圖8所示的一個優選實施例中，示出了連接件30具有階梯狀的導向面34， 其包括兩個環形階梯面，第一階梯面具有小于連接件外圓周表面的直徑的直徑，第二階梯面具有小于第一階梯面的直徑。也就是，朝著套筒10的方向，導向面34的兩個階梯面相對于連接件外周面在徑向尺寸上逐漸減小，以便于在連接時逐步引導套筒10與連接件30的對中。在連接件30的外周表面上還可以形成凹槽36。凹槽36適于接收用于密封連接件和套筒連接處的環形密封件70，例如0形圈。參照圖12，連接件30還具有從其外周邊緣徑向地向外延伸的若干個安裝法蘭38， 例如圖示的兩個徑向相對的法蘭。每個法蘭38具有半圓形的缺口，即安裝孔39。例如，半圓形孔的半徑R可以約2. 75mm。具有安裝孔39的法蘭38用于將執行器1整體安裝到節氣門體中。例如通過將緊固件，如螺釘85，穿過半圓形安裝孔39，而將執行器1安裝到節氣門體80，使得執行器1的套筒10裝入節氣門體的內孔徑中，同時使執行器1的中心軸線與節氣門體內孔徑中心軸線對準。半圓形安裝孔的設計的優勢在于這樣的安裝孔不會在使用中斷裂，并且減小了連接件的尺寸，使整個執行器適應更小的安裝空間。圖13示出了本實用新型數字線性執行器1安裝在模制節氣門體80中的示意圖。 首先，將執行器的各部件裝配到外部套筒10中；將套筒10與連接件30焊接在一起；之后， 可以將密封件，例如0型圈，安裝到連接件的密封凹槽中，以便密封執行器。在執行器裝配好后，將執行器1整體地裝入模制節氣門體80的內孔徑內，連接件法蘭38與節氣門體的端平面貼合；然后將緊固件(例如螺釘)穿過法蘭的半圓形安裝孔39并擰緊，從而執行器1 固定到節氣門體上。在執行器1安裝到節氣門體80上之后，將PCB板直接連接到執行器1 的接線端子32。可選地，蓋子90可以罩在整個裝置上。本實用新型的小型數字線性執行器主要應用于小型發動機，用作步進電機式怠速執行器，用于控制怠速旁通通道處的空氣流量。通過在發動機怠速狀態下控制調節頭的位置，能夠精確地控制空氣流量。在應用中，當電機(即執行器)通電時，轉子旋轉，將轉子的旋轉轉化為傳動軸沿軸向的直線伸出或縮進運動，從而根據ECU控制信號，調節頭也將隨著傳動軸一起伸出或縮進，從而能夠精確地控制調節頭的位置。在節氣門體中，由調節頭位置決定怠速旁通通道的通路面積，因此通過數字線性執行器的控制可以得到發動機所需的旁通空氣體積流量(即怠速進氣量)。通過上述描述，可以清楚地了解本實用新型的如下優點1.本實用新型的數字線性執行器由于在套筒內壁上設置與定子外表面形成過盈配合的夾緊結構，因此在工作中能夠經受更大程度的振動，滿足產品更高的抗振要求，具有更廣泛的應用；2.由于連接件的導向面的設置，套筒和連接件的同心性得以改進，使組裝性能和組裝精度更好；3.改進的線性執行器具有直插型的端子，因此可以直接連接PCB板；4.在安裝法蘭上的半圓開口安裝孔不易破裂，使得執行器到節氣門體的安裝更方面。[0062] 盡管為了便于更好地理解本實用新型，已經根據優選實施例對本實用新型進行了描述，但是應當理解在不背離本實用新型的原理的情況下，本實用新型能夠以多種不同方式實施。因此，本實用新型應當被理解為包括所有可能的在不背離如所附權利要求限定的本實用新型的范圍的情況下實施的實施例和變形。
權利要求1.一種數字線性執行器(1)，包括定子(20)、位于定子00)徑向內部的轉子、包圍定子外表面的外部套筒(10)、和位于轉子徑向內部且在套筒(10)中心位置的驅動軸(40)，其中轉子具有內螺紋孔，驅動軸GO)具有與轉子的內螺紋孔相配合的外螺紋，使得當轉子轉動時，轉子能夠帶動驅動軸GO)使其在伸出位置和縮進位置之間沿軸向進行直線移動；其中所述套筒(10)具有圓筒形的套筒主體(101)，其特征在于，所述執行器還包括設置在套筒主體(101)內周面(110)上的夾緊結構000)。
2.根據權利要求1所述的數字線性執行器，其特征在于，所述夾緊結構(200)為從套筒主體內周面上沿徑向向內突出的至少一個加強筋，使得套筒主體內周面與定子外周表面之間形成過盈配合。
3.根據權利要求2所述的數字線性執行器，其特征在于，所述至少一個加強筋(200)在套筒主體內周面上沿套筒主體的軸向長度延伸。
4.根據權利要求3所述的數字線性執行器，其特征在于，所述加強筋(200)的徑向截面為三角形、矩形或任何其他合適的形狀。
5.根據權利要求1所述的數字線性執行器，其特征在于，所述執行器還包括適于與印刷電路板連接的連接件(30)。
6.根據權利要求5所述的數字線性執行器，其特征在于，所述連接件(30)具有直插型的接線端子(32)以便直接連接到印刷電路板。
7.根據權利要求5所述的數字線性執行器，其特征在于，所述連接件(30)具有形成在連接件的外周面上的導向面(34)，所述導向面(34)鄰近套筒設置，用于在連接過程中引導套筒(10)與連接件(30)對中。
8.根據權利要求7所述的數字線性執行器，其特征在于，所述導向面(34)具有朝著套筒(10)的方向其直徑逐漸減小的部分。
9.根據權利要求8所述的數字線性執行器，其特征在于，所述導向面(34)是階梯形的或錐形面。
10.根據權利要求5所述的數字線性執行器，其特征在于，連接件(30)具有從其外周邊緣徑向向外延伸的法蘭(38)，法蘭在其中形成半圓形的安裝孔(39)。
11.根據權利要求5所述的數字線性執行器，其特征在于，連接件(30)還包括形成在其外周表面上的密封凹槽(36)，用于容納密封件(70)，當連接件(30)與套筒(10)連接在一起時，密封件(70)密封執行器(1)的連接件和套筒的交界面。
12.根據權利要求1-11中任一項所述的數字線性執行器，其特征在于，執行器還包括設置在驅動軸GO)末端的調節頭(50)。
專利摘要本實用新型涉及數字線性執行器，其包括定子(20)、位于定子(20)徑向內部的轉子、包圍定子外表面的外部套筒(10)、位于轉子徑向內部且在套筒(10)中心位置的驅動軸(40)、和適于與印刷電路板連接的連接件(30)。其中轉子具有內螺紋孔，驅動軸(40)具有與轉子的內螺紋孔相配合的外螺紋，使得當轉子轉動時，轉子能夠帶動驅動軸(40)使其在伸出位置和縮進位置之間進行直線移動。其中所述套筒(10)具有圓筒形的套筒主體(101)，所述執行器還包括設置在套筒主體(101)內周面上的夾緊結構(200)。
文檔編號H02K37/00GK202309472SQ20112040283
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者劉向前, 洪電 申請人:大陸汽車電子(蕪湖)有限公司