專利名稱：電機操控閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及如權利要求1前序部分所述的電機操控閥。
背景技術：
這樣的閥根據(jù)它的尺寸的不同而尤其是在通風排氣通道里被用于在對固定不動的或活動的空間進行空氣調節(jié)時節(jié)流新鮮空氣，但它也通常被用于在流動輸送可流動物質時控制流通量。為此，閥在通道內腔中繞一個轉動軸線支承著并且可以調整到相對流向的不同角度位置上。如果平行于流向定位，則只由閥的安裝尺寸確定最小的節(jié)流作用。而最小的自由剩余橫截面出現(xiàn)在閥沿流向橫向定位時。通常，閥的幾何形狀精確地具有通道橫截面形狀并且根據(jù)流動介質的不同而按照需要地沿其外周邊具有密封唇，因此，當閥的取向為通道延伸縱向的橫向時，通道的整個內橫截面被氣密地封閉。
閥的驅動一般通過一伺服電動機來實現(xiàn)，但在有爆炸危險的環(huán)境中，也通過一液壓流體馬達或氣動流體馬達來實現(xiàn)。為此，一個抗轉動地與閥相連的并且支承在沿延伸縱向的橫向彼此對置的通道側壁內的調整軸從其中一個側壁向外突出向在通道外的用于閥運動的伺服電機。為了在通道內流動的物質的負荷下調整閥和并進而將閥保持在其理論角位上，必須施加很高的轉矩，但是，在通道內裝入一個相應大型的伺服電機將不可容忍地縮小通道的可用橫截面。另一方面，設置在外面的并在那里明顯突出到通道外橫截面之外的閥驅動裝置可能干擾了工作環(huán)境，尤其是對小型設備來說。特別是在事后將這樣的節(jié)流閥裝在一復雜管路系統(tǒng)的一個按照操作技術而預定的位置上時，例如安裝在汽車發(fā)動機室內以調整乘客室的空調狀況時，通常不是毫無困難地就能給露在通道外面的閥驅動裝置提供地方。這可能決定了，一個復雜的且還干擾工作的杠桿傳動機構必須跨接從電機到閥支承點的距離。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的任務是，如此形成一個上述類型的并且尤其是用于流體管路系統(tǒng)的電機操控閥，如用在汽車空調中的閥，即它及其驅動裝置也可以順利地事后裝入。
根據(jù)本發(fā)明，如此完成該任務，即上述類型的閥也按照獨立權利要求的特征部分來設計。據(jù)此，一個減速比很高的齒輪傳動電動機被安裝到閥的一空心軸內。這個很高的傳動減速比能允許使用一個轉速很高的并因而結構很緊湊的電機，它就象低電壓直流伺服電機那樣可作為很廉價的批量產品來供應。如果該傳動裝置被構造成所謂的波動傳動裝置的形式，則它盡管有非常高的減速比而仍然有很緊湊的結構，它的功能如H.Hirn在《ANTRIEBSTECHNIK》的“Genial einfach”中(11/1996，48-51頁)所述，在此參見這篇文獻的全文，以補充本發(fā)明的公開內容。商業(yè)上通用的小型電機最好沿軸向沉入一個薄壁的杯形安裝殼體里，該殼體又在相反端被閥空心軸套住。在電機軸向延伸部分上設置于空心軸里的同軸傳動裝置以一個軸向突出到安裝殼體底面之上的壁部為支承輪并且以一個在軸向上與之鄰接的空心軸部分為用于波動傳動裝置的推動輪的從動輪，這就得到非常緊湊的結構。
這樣的緊湊型電機-傳動裝置組件的直徑最多等于在汽車空調中常見到的通風管道直徑的1/3，該電機-傳動裝置組件的軸向長度一般有通道直徑一半的數(shù)量級，因此，在把伺服驅動裝置裝入較細的通道內時的橫截面縮小是合理的。待封閉通道越細，具有標準結構長度的齒輪傳動電動機徑向伸入通道內越遠。如果通道很小，則齒輪傳動電動機被安置在作為閥調節(jié)軸的連續(xù)空心軸中，而橫截面縮小不是不能容忍。如果是具有120見方的內尺寸的常用大型通道，則只在其軸向長度的較短一段上擴寬成郁金香花形的閥軸就不再重要了。
電機可以成棒形銜鐵式直流電動機的形式，但也可以成步進電動機的形式。同時具有作為用于呈郁金香花形擴寬的調節(jié)軸端的承頸、作為具有固定在裝置上的波動傳動裝置用支承輪的殼體和或許作為電導線和電位計觸點軌道及其連接導線軌的基片的功能的小型嵌入殼體有利地由塑料注塑件并最好由熱固塑料制成。
在根據(jù)本發(fā)明將齒輪傳動電動機整合到閥調節(jié)軸中并沒有不合理地減小剩下的凈通道橫截面的情況下，如果一配備有一個高轉速小型伺服電機的嵌入殼體在電機室的軸向延長部上裝備有一個有高減速比的波動傳動裝置并且將該嵌入殼體裝入一空心的閥調節(jié)軸中時，就得到了可簡單安裝的且用于流體通道如尤其是在汽車空調中常見的電機操控節(jié)流閥，其中在其內周面上形成波動傳動裝置的從動輪。


此外，關于本發(fā)明的其它性能、優(yōu)點和特征以及改進方式，參見其它權利要求和以下對在附圖中未完全按比例示出的并局限于功能地很簡單畫出的本發(fā)明解決方案的優(yōu)選實施例的說明。唯一附圖以具有矩形內橫截面的通風管道的縱截面圖來表示伺服電機被安裝到恰好定位在流通狀態(tài)下的節(jié)流閥的局部空心的軸中。
具體實施例方式
在一條在這里具有矩形橫截面的流體通道11里，裝入一節(jié)流閥12，它的輪廓具有與通道橫截面一樣的幾何形狀，因而，當閥垂直于圖面地定位時，它關閉了通道流動。而在平行于通道1縱軸線的所示位置上，通道橫截面只因閥12及其整合于空心軸13內的伺服電機14和減速傳動裝置15的很小的裝入尺寸而縮小。
在所示的優(yōu)選實施例中，閥12在一個共同平面里在軸13的兩側各有一個葉片。閥12的這兩個葉片與其共同的軸13成一體，最好是塑料注塑而成的。在齒輪傳動電動機14-15的軸向長度小于在閥調節(jié)軸13方向上的通道11直徑的情況下，軸13不必在其整個長度上都是空心的。在所示實施例中，為了減小安裝尺寸，軸13的縱截面成郁金香花形狀，即在空心圓柱形孔之后有一個或多或少長長的柄部，就是說，如該圖的截面圖所示，只在軸長度的一段上形成朝鄰近側壁16呈盆狀敞開的空心形狀，而其余部分是實心的，在這里，局限于由彎曲力矩決定的最小橫截面。
呈階梯狀或是連續(xù)空心的且用于調整閥12在通道11內的角度的轉動軸13在一側以一個軸頸17支承在通道11的一個側壁18中。從對置側壁16起，一個長長的且用于齒輪傳動電動機14-15的盆狀嵌入殼體22沿徑向伸入通道11內，它起到固定在通道內的且用于支承所圍繞的鄰近軸13端的承頸的作用，該端部在這里呈空心圓柱形或呈盆形地徑向擴展。為了減小摩擦，軸的該盆形部19不是完全地貼靠在當時徑向對置的圓周面上，而是只以至少一個在殼體22的內周面或外周面上環(huán)繞的肋20貼靠于其上。因而閥11及其空心軸13可以圍繞軸線23轉動地支承在齒輪傳動電動機14-15的盆狀嵌入殼體22上。電機14本身被簡單地軸向裝入到朝著鄰近側壁16敞開的嵌入殼體22端部中，這種安裝是傳力配合或形狀配合的并防止了轉動。一個以裝入開口34為中心地徑向環(huán)繞的外部套環(huán)24在裝入配備有齒輪傳動電動機14-15的嵌入殼體22時被固定在通道側壁16的一開口25中，在安裝時，配備有其驅動裝置的閥12可以穿過該開口地徑向伸入通道。適當?shù)氖?，如示意所示，在徑向上超過嵌入殼體22橫截面地擴大套環(huán)24，從而它在起到齒輪傳動電動機14-15的安裝座的同時，還象蓋板一樣封閉了不一定呈圓形的安裝開口25，該開口的最大直徑略大于沿軸13徑向的閥12的總尺寸。
在嵌入殼體22的遠離用于齒輪傳動電動機14-15的固定壁16的那端部的前面，為了減速比很高但結構很緊湊地實現(xiàn)電機輸出軸27的轉動減速傳動，形成一個波動傳動裝置15。其非圓形的(其軸向橫截面最好是橢圓形，或者如在所示圖中假定的三角形)并與電機14從動軸27轉動連接的所謂波動發(fā)生器26以這樣的已知方式工作，即循環(huán)地使一個輻條推動輪28變形，從而只有其帶齒外環(huán)即所謂軟帶29的一個方位角短的區(qū)域(圖中是左側)與一個固定在設備上的支承輪30的齒嚙合并與固定在閥上的從動輪31的齒嚙合。這些齒最好如圖示意所示地徑向定位，但原則上，這些齒也可以按照冠輪的形式軸向定位。
支承輪30最好如圖所示地在電機嵌入殼體22的空心圓柱形壁的軸向延長部上位于一個在此同軸線形成的傳動裝置殼體32的內周面上，該從動輪31位于空心軸13內周面的與閥軸的盆形部19的底面鄰接的區(qū)域里。這樣，推動輪28以電機軸27轉速在支承輪30里滾動，但從動輪31和進而閥軸13按照齒數(shù)的微小差別而只以降低許多的轉速被帶動轉動。因此，高轉速的電機轉數(shù)被轉換成緩慢的閥調整裝置的大轉矩。
為了響應于閥12在通道11里的實際角位，在電機殼體22的外周面21和軸的盆形部19之間，靠近其端部開口地在一個徑向擴大的區(qū)域里裝入一個轉角傳感器33。該傳感器可以是一增量式或編碼式數(shù)字計數(shù)裝置，或者簡單地如圖所示地，它是在至少一環(huán)繞電阻軌上有至少一個觸點刷的模擬式電位計。環(huán)繞電阻軌包括其用于在嵌入殼體22套環(huán)24上的外部接近的連接插頭的導線軌在內地可以按照所謂的模塑互連器件(MID)的技術被整合到(圖未示出)殼體22或支承于其上的軸的盆形部19的塑料外周面21中。但適當?shù)氖?，由于對或許需要進行的更換來說是簡單的，所以，可以采取一常見的解決方案，它為數(shù)字標記或為電阻軌使用了一個獨立構成的并裝在這里的基片。該基片可以成沿軸23徑向定位的環(huán)形板或與軸23同心地彎曲的軟套的形式，并且基片穩(wěn)定地固定在嵌入殼體22的外周面21上或者環(huán)繞固定在空心軸的盆形部19的端側擴大部中并帶有對置并相應地沿徑向或軸向定位固定的觸點刷。
為了安裝，只需要將節(jié)流閥12及其整體的并至少在其軸向長度的一段上擴寬成盆形的軸13一起穿過在通道側壁16內的開口25地徑向插入通道橫截面中并以其承頸17插入對置壁18里，隨后，預裝備有齒輪傳動電動機14-15的嵌入殼體22可以作為第二承頸被軸向插入軸的盆形部19里，同時，安裝開口25被電機14的殼體套環(huán)24封閉。還適當?shù)氖?，閥21和其至少局部空心的軸13和齒輪傳動電動機14-15在外面在嵌入殼體里被預組裝成唯一可操縱的組件，就象在圖中通過徑向支承肋20嵌入在殼體22外周面上的卡槽中那樣，它可同時起到與承頸17支承方向相反地軸向固定軸13的作用。
從電機14軸承蓋中突出的且用于電機14饋電的接觸凸起35很容易接近在殼體安裝孔34中的連接電線。這可以通過一個最好簡單的傳力配合裝入的塞形或淺盆形蓋36來封閉，該蓋最好配備有整體的插頭護罩。為了適應于就接觸凸起35來說是不同的電機14，只需要給蓋36裝備其它的插頭護罩。適當?shù)氖?，為了轉角傳感器33的電氣接通，也采取這樣的設計方案，從而為了接到外圍控制設備上，不必安裝獨立的觸點機構。
權利要求
1.一種電機操控閥(12)，它尤其是用于影響一流體通道(11)的橫截面，其特征在于，該閥(12)配備有一個在其軸向長度的至少一部分上是空心的軸(13)，該軸是一個設置在該軸中的齒輪傳動電動機的從動輪(31)的一部分。
2.如權利要求1所述的閥，其特征在于，一方面，該閥和其整體的軸(13)，另一方面，一個用于電機(14)的嵌入殼體(22)和減速傳動裝置(15)是通過塑料注塑制成的。
3.如權利要求1或2所述的閥，其特征在于，該軸(13)呈郁金香花形地包括一個小直徑的實心區(qū)域并且沿軸向與該實心區(qū)域相接地包括一個具有明顯大得多的直徑的呈盲孔狀開口的盆形部(19)。
4.如權利要求1-3之一所述的閥，其特征在于，該軸(13)一方面以一個軸頸(17)支承在該通道(11)的一側壁(18)里并且在對面以擴寬成一盆形部(19)的端部支承在一個與閥軸(13)同軸線的且用于齒輪傳動電動機(15)的嵌入殼體(22)上，該殼體又保持在通道(11)的相反側壁(16)上。
5.如權利要求4所述的閥，其特征在于，該電機(14)固定在一嵌入殼體(22)里，該殼體借助一個環(huán)繞的套環(huán)(24)并在封閉一安裝開口(25)的情況下固定在通道(11)的側壁(16)中。
6.如權利要求1-5之一所述的閥，其特征在于，在配備有齒輪傳動電動機(14-15)的嵌入殼體(22)和配備有如此裝備好的殼體(22)的閥軸(13)之間設有一個鎖定連接。
7.如權利要求1-6之一所述的閥，其特征在于，齒輪傳動電動機(14-15)在電機(14)的軸向延伸部上配備有一個波動傳動裝置(15)，其推動輪(28)不僅通過其軟帶(29)的齒的一外周部與固定在軸上的從動輪(31)嚙合并也與一軸向錯開的支承輪(30)嚙合，該支承輪與固定在嵌入殼體(22)里的電機(14)的軸(27)同軸線地設置在殼體(22)上。
8.如權利要求1-7之一所述的閥，其特征在于，在電機(14)和閥軸(13)的盆形擴寬部之間，設有一個數(shù)字工作式或模擬工作式轉動角位傳感器(33)。
9.如權利要求1-8之一所述的閥，其特征在于，嵌入殼體(22)和/或軸的盆形部(19)的外周面是導電傳感器結構的基底或載有這樣的基底。
10.如權利要求1-9之一所述的閥，其特征在于，該閥設置在一汽車空調的通風管道(11)里。
全文摘要
一種易安裝的且用于尤其是汽車空調的流體通道(11)的電機操控節(jié)流閥(12)，如果一配備有高轉速小型伺服電機的并在其軸向延伸部中具有一減速比很高的波動傳動裝置(28，31)的嵌入殼體徑向穿過通道一側壁地被同軸線裝入調整軸一端的一盆形擴寬部(19)內，其中在其內周面上形成波動傳動裝置的從動輪，則在整合有齒輪傳動電動機(14)的閥調節(jié)軸中，沒有不可容忍地減小剩下的凈通道橫截面。
文檔編號F16K31/04GK1492979SQ01822977
公開日2004年4月28日 申請日期2001年3月3日 優(yōu)先權日2001年3月3日
發(fā)明者F·佩勞, F 佩勞 申請人:厄克斯勒股份公司