本實(shí)用新型涉及一種控制汽車進(jìn)氣歧管的空氣流量的電子器件，特別涉及一種非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器；該控制器利用霍爾效應(yīng)的非接觸式磁力線切割原理，實(shí)現(xiàn)工作時(shí)感應(yīng)元件不存在摩擦損耗，提高了控制器的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命。

背景技術(shù)：

當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速時(shí)，其對(duì)空氣的需求量較??；當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速時(shí)，其對(duì)空氣的需求量則增加。這就需要對(duì)進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣量進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)控制進(jìn)入汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的空氣量?，F(xiàn)有用于控制進(jìn)氣歧管進(jìn)氣量的節(jié)氣門(mén)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件較多，易松動(dòng)，而且在監(jiān)測(cè)其開(kāi)度值大小的技術(shù)上多采用由電刷、滑片電阻組成的接觸式節(jié)氣門(mén)位置傳感器。電刷、滑片電阻的接觸式節(jié)氣門(mén)位置傳感器由于采用接觸式工作，存在磨損和雜質(zhì)污染等情況，因此造成傳感器的穩(wěn)定性差、可靠性低以及使用壽命短，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)空氣供應(yīng)量的準(zhǔn)確性，造成發(fā)動(dòng)機(jī)粗糙空轉(zhuǎn)和其它不精確的引擎功耗。

因此，亟需研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)連接牢固、位置傳感器非接觸式工作的進(jìn)氣岐管流道控制器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器，該控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用了霍爾元件對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的敏感特性來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式地檢測(cè)閥門(mén)片的旋轉(zhuǎn)角度，工作時(shí)，霍爾元件不存在摩擦損耗，穩(wěn)定性好、可靠性高以及使用壽命長(zhǎng)，控制器的驅(qū)動(dòng)器利用了四極永磁體配合四極線圈，使驅(qū)動(dòng)器能提供足夠大的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)還能防止線圈燒壞，驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)焊接采用大電流高頻儲(chǔ)能焊接技術(shù)，確保了結(jié)構(gòu)的可靠性。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器，包括霍爾檢測(cè)結(jié)構(gòu)組成的敏感元件以及通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)器，還包括與驅(qū)動(dòng)器安裝配合的支架鋼板、與驅(qū)動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)的軸套部件、通過(guò)軸套部件限制驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)角度的限位件、通過(guò)軸套部件控制驅(qū)動(dòng)軸復(fù)位的彈性件、通過(guò)支架鋼板固定安裝于軸套部件上方并與軸套部件及驅(qū)動(dòng)軸非接觸的傳感器，所述軸套部件包括固定套裝于驅(qū)動(dòng)軸上的軸套外殼、及設(shè)于軸套外殼上的磁鐵組件，所述傳感器包括傳感器外殼、及設(shè)于傳感器外殼內(nèi)壁與磁鐵組件上方的閥門(mén)片。驅(qū)動(dòng)器通過(guò)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸套外殼帶著磁鐵組件隨著驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而導(dǎo)致位于磁鐵組件上方的敏感元件周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生改變，敏感元件利用磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的角度，再將該變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出并反饋到汽車的MCU。由于驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的角度等于閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)的角度，因此敏感元件所檢測(cè)到的磁鐵組件的旋轉(zhuǎn)角度即是閥門(mén)片的旋轉(zhuǎn)角度。本實(shí)用新型利用了霍爾效應(yīng)的非接觸式磁力線切割原理，工作時(shí)，敏感元件不存在摩擦損耗，穩(wěn)定性好、可靠性高及使用壽命長(zhǎng)。

進(jìn)一步的，敏感元件包括安裝于傳感器外殼上并與軸套外殼上的磁鐵組件的配合感應(yīng)用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的霍爾元件。

汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速的情況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要的空氣較少，本進(jìn)氣歧管流道控制器限制氣道的進(jìn)氣量，此時(shí)進(jìn)氣歧管流道控制器處于關(guān)閉狀態(tài)，使能夠進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣較少，造成的油耗也較低，防止粗糙空轉(zhuǎn)和其它不精確的引擎功耗。發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速的情況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要更多的空氣，此時(shí)進(jìn)氣歧管流道控制器會(huì)開(kāi)啟閥門(mén)片，使能夠進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣增加，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣，由此增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。如此，就可通過(guò)對(duì)進(jìn)氣歧管進(jìn)氣量的控制實(shí)現(xiàn)避免怠速狀態(tài)下不必要的燃油浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

進(jìn)一步地，所述的驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)器外殼、安裝于驅(qū)動(dòng)器外殼內(nèi)并與驅(qū)動(dòng)軸固定連接的轉(zhuǎn)子、通過(guò)支架鋼板固定安裝于轉(zhuǎn)子上方且不與轉(zhuǎn)子接觸的定子、設(shè)于定子與轉(zhuǎn)子之間的軸承。優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)子包括與驅(qū)動(dòng)軸固定連接的磁鐵基座、固定安裝于磁鐵基座上的四極環(huán)形永磁體，所述定子包括固定架于支架鋼板底部的鐵芯、套裝于鐵芯上的四個(gè)線圈套、以及分別套裝于四個(gè)線圈套上的四組線圈。本控制器的工作原理是：首先使線圈通電，從而磁化鐵芯，磁化后的鐵芯與四極環(huán)形永磁體同性相斥異性相吸，由于四極環(huán)形永磁體固定安裝于磁鐵基座上，而磁鐵基座與驅(qū)動(dòng)軸固定連接，鐵芯及線圈與驅(qū)動(dòng)器外殼相對(duì)固定，所以，四極環(huán)形永磁體在已磁化的鐵芯的磁場(chǎng)力的作用下，通過(guò)磁鐵基座帶著驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型通過(guò)四極環(huán)形永磁體配合四組線圈，使驅(qū)動(dòng)器在提供足夠大的驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)能防止線圈燒壞，驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)焊接采用大電流高頻儲(chǔ)能焊接技術(shù)，確保了結(jié)構(gòu)的可靠性。

進(jìn)一步地，所述的磁鐵組件包括分布于軸套外殼的上表面的第一磁鐵和第二磁鐵?？赏ㄟ^(guò)在軸套外殼上設(shè)置安裝磁鐵的安裝孔，然后把第一磁鐵和第二磁鐵分別放置在不同的安裝孔中并與霍爾元件的位置對(duì)應(yīng)。當(dāng)閥門(mén)片處于初始位置狀態(tài)下，霍爾元件處于第一磁鐵的上方并檢測(cè)及輸出初始位置狀態(tài)的電壓以及PWM信號(hào)，反饋到汽車的MCU。當(dāng)閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)到限位件限制的最大角度后達(dá)到閉合位置狀態(tài)下，霍爾元件處于第二磁鐵的上方并檢測(cè)及輸出閉合位置狀態(tài)的電壓以及PWM信號(hào)，反饋到汽車的MCU。本控制器的PWM信號(hào)輸出跟隨閥門(mén)片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度（閥門(mén)片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度即是驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度）變化而變化。

進(jìn)一步地，所述的限位件為支架鋼板上設(shè)有的凸出支架鋼板上表面的限位塊，軸套外殼設(shè)有與限位塊配合限制軸套外殼的旋轉(zhuǎn)角度的缺口。本控制器通過(guò)支架鋼板上的限位塊來(lái)控制驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

進(jìn)一步地，所述的彈性件為安裝于軸套外殼上的扭簧，軸套外殼上設(shè)有與扭簧的扭臂配合控制軸套外殼復(fù)位的凹位結(jié)構(gòu)。

當(dāng)線圈沒(méi)有通電時(shí)，鐵芯不具備磁性，驅(qū)動(dòng)軸由于扭簧彈力的作用而處于初始位置；當(dāng)線圈通電時(shí)，鐵芯被線圈磁化，四極環(huán)形永磁體在已磁化的鐵芯的磁場(chǎng)力的作用下，通過(guò)磁鐵基座帶著驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)軸在磁場(chǎng)力的作用下克服扭簧的彈力，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到受到限位塊的限制而停止，到達(dá)閉合位置；當(dāng)線圈失電時(shí)，鐵芯失去磁性，磁場(chǎng)力消失，這時(shí)的驅(qū)動(dòng)軸則在扭簧的彈力作用下返回初始位置。

綜上所述，本實(shí)用新型的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用了霍爾元件對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的敏感特性來(lái)實(shí)現(xiàn)非接觸式地檢測(cè)閥門(mén)片的旋轉(zhuǎn)角度，工作時(shí)，霍爾元件不存在摩擦損耗，穩(wěn)定性好、可靠性高以及使用壽命長(zhǎng)。本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)器利用了四極永磁體配合四極線圈，使驅(qū)動(dòng)器能提供足夠大的驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)還能防止線圈燒壞，驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)焊接采用大電流高頻儲(chǔ)能焊接技術(shù)，確保了結(jié)構(gòu)的可靠性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的結(jié)構(gòu)分解圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的工作原理圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中A的局部放大圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)分解圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器未安裝傳感器和閥門(mén)片時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的軸套外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的定子為套裝線圈時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的閥門(mén)片處于初始狀態(tài)時(shí)霍爾元件與第一磁鐵的位置示意圖；

圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例1的非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器的閥門(mén)片處于閉合狀態(tài)時(shí)霍爾元件與第一磁鐵的位置示意圖。

圖中，閥門(mén)片1、驅(qū)動(dòng)軸2、驅(qū)動(dòng)器3、支架鋼板4、軸套部件5、限位件6、彈性件7、傳感器8、軸套外殼9、磁鐵組件10、傳感器外殼11、霍爾元件12、驅(qū)動(dòng)器外殼13、轉(zhuǎn)子14、定子15、軸承16、鐵芯17、線圈套18、線圈19、第一磁鐵20、第二磁鐵21、缺口22、凹位結(jié)構(gòu)23、磁鐵基座24、四極環(huán)形永磁體25。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本實(shí)施例1所描述的一種非接觸式進(jìn)氣岐管流道控制器，如圖1至圖3所示，包括霍爾檢測(cè)結(jié)構(gòu)組成的敏感元件12以及通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸2驅(qū)動(dòng)閥門(mén)片1旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)器3，還包括與驅(qū)動(dòng)器安裝配合的支架鋼板4、與驅(qū)動(dòng)軸同步旋轉(zhuǎn)的軸套部件5、通過(guò)軸套部件限制驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)角度的限位件6、通過(guò)軸套部件控制驅(qū)動(dòng)軸復(fù)位的彈性件7、通過(guò)支架鋼板固定安裝于軸套部件上方并與軸套部件及驅(qū)動(dòng)軸非接觸的傳感器8，所述軸套部件包括固定套裝于驅(qū)動(dòng)軸上的軸套外殼9、及設(shè)于軸套外殼上的磁鐵組件10，所述傳感器包括傳感器外殼11、及設(shè)于傳感器外殼內(nèi)壁與磁鐵組件上方的閥門(mén)片1。驅(qū)動(dòng)器通過(guò)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸套外殼帶著磁鐵組件隨著驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而導(dǎo)致位于磁鐵組件上方的敏感元件周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生改變，敏感元件利用磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的角度，再將該變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出并反饋到汽車的MCU。由于驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的角度等于閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)的角度，因此敏感元件所檢測(cè)到的磁鐵組件的旋轉(zhuǎn)角度即是閥門(mén)片的旋轉(zhuǎn)角度。本實(shí)用新型利用了霍爾效應(yīng)的非接觸式磁力線切割原理，工作時(shí)，敏感元件不存在摩擦損耗，穩(wěn)定性好、可靠性高及使用壽命長(zhǎng)。

該敏感元件包括安裝于傳感器外殼上并與軸套外殼上的磁鐵組件的配合感應(yīng)用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的霍爾元件。

汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速的情況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要的空氣較少，本實(shí)施例的進(jìn)氣歧管流道控制器限制氣道的進(jìn)氣量，此時(shí)進(jìn)氣歧管流道控制器處于關(guān)閉狀態(tài)，使能夠進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣較少，造成的油耗也較低，防止粗糙空轉(zhuǎn)和其它不精確的引擎功耗。發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速的情況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需要更多的空氣，此時(shí)進(jìn)氣歧管流道控制器會(huì)開(kāi)啟閥門(mén)片，使能夠進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣增加，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣，由此增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。如此，就可通過(guò)對(duì)進(jìn)氣歧管進(jìn)氣量的控制實(shí)現(xiàn)避免怠速狀態(tài)下不必要的燃油浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

如圖4至圖6及圖9所示，驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)器外殼13、安裝于驅(qū)動(dòng)器外殼內(nèi)并與驅(qū)動(dòng)軸固定連接的轉(zhuǎn)子14、通過(guò)支架鋼板固定安裝于轉(zhuǎn)子上方且不與轉(zhuǎn)子接觸的定子15、設(shè)于定子與轉(zhuǎn)子之間的軸承16。該轉(zhuǎn)子包括與驅(qū)動(dòng)軸固定連接的磁鐵基座24、固定安裝于磁鐵基座上的四極環(huán)形永磁體25，該定子包括固定架于支架鋼板底部的鐵芯17、套裝于鐵芯上的四個(gè)線圈套18、以及分別套裝于四個(gè)線圈套上的四組線圈19。本控制器的工作原理是：首先使線圈通電，從而磁化鐵芯，磁化后的鐵芯與四極環(huán)形永磁體同性相斥異性相吸，由于四極環(huán)形永磁體固定安裝于磁鐵基座上，而磁鐵基座與驅(qū)動(dòng)軸固定連接，鐵芯及線圈與驅(qū)動(dòng)器外殼相對(duì)固定，所以，四極環(huán)形永磁體在已磁化的鐵芯的磁場(chǎng)力的作用下，通過(guò)磁鐵基座帶著驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例通過(guò)四極環(huán)形永磁體配合四組線圈，使驅(qū)動(dòng)器在提供足夠大的驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)能防止線圈燒壞，驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)焊接采用大電流高頻儲(chǔ)能焊接技術(shù)，確保了結(jié)構(gòu)的可靠性。

如圖7所示，磁鐵組件包括分布于軸套外殼的上表面的第一磁鐵20和第二磁鐵21。如圖10和圖11所示，當(dāng)本控制器處于初始位置狀態(tài)下，霍爾元件處于第一磁鐵的上方并檢測(cè)及輸出初始位置狀態(tài)的電壓以及PWM信號(hào)，反饋到汽車的MCU。當(dāng)本控制器工作旋轉(zhuǎn)到限位件限制的最大角度后達(dá)到閉合位置狀態(tài)下，霍爾元件處于第二磁鐵的上方并檢測(cè)及輸出閉合位置狀態(tài)的電壓以及PWM信號(hào)，反饋到汽車的MCU。本控制器的PWM信號(hào)輸出跟隨驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度（即閥門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度）變化而變化。

如圖8所示，限位件為支架鋼板上設(shè)有的凸出支架鋼板上表面的限位塊，軸套外殼設(shè)有與限位塊配合限制軸套外殼的旋轉(zhuǎn)角度的缺口22。本控制器通過(guò)支架鋼板上的限位塊來(lái)控制驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

本實(shí)施例中，彈性件為安裝于軸套外殼上的扭簧，軸套外殼上設(shè)有與扭簧的扭臂配合控制軸套外殼復(fù)位的凹位結(jié)構(gòu)23。

當(dāng)線圈沒(méi)有通電時(shí)，鐵芯不具備磁性，驅(qū)動(dòng)軸由于扭簧彈力的作用而處于初始位置；當(dāng)線圈通電時(shí)，鐵芯被線圈磁化，四極環(huán)形永磁體在已磁化的鐵芯的磁場(chǎng)力的作用下，通過(guò)磁鐵基座帶著驅(qū)動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)軸在磁場(chǎng)力的作用下克服扭簧的彈力，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到受到限位塊的限制而停止，到達(dá)閉合位置；當(dāng)線圈失電時(shí)，鐵芯失去磁性，磁場(chǎng)力消失，這時(shí)的驅(qū)動(dòng)軸則在扭簧的彈力作用下返回初始位置。

本實(shí)施例中，閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)的角度范圍為0°-68°；閥門(mén)片處于初始位置狀態(tài)時(shí)，即閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)的角度為0°時(shí)，霍爾元件輸出的電壓為1.74±0.1V；閥門(mén)片處于閉合位置狀態(tài)時(shí)，即閥門(mén)片旋轉(zhuǎn)的角度為68°時(shí)，霍爾元件輸出的電壓為0.55±0.1V。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。