专利名称：电机操控阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的电机操控阀。
背景技术：
这样的阀根据它的尺寸的不同而尤其是在通风排气通道里被用于在对固定不动的或活动的空间进行空气调节时节流新鲜空气，但它也通常被用于在流动输送可流动物质时控制流通量。为此，阀在通道内腔中绕一个转动轴线支承着并且可以调整到相对流向的不同角度位置上。如果平行于流向定位，则只由阀的安装尺寸确定最小的节流作用。而最小的自由剩余横截面出现在阀沿流向横向定位时。通常，阀的几何形状精确地具有通道横截面形状并且根据流动介质的不同而按照需要地沿其外周边具有密封唇，因此，当阀的取向为通道延伸纵向的横向时，通道的整个内横截面被气密地封闭。
阀的驱动一般通过一伺服电动机来实现，但在有爆炸危险的环境中，也通过一液压流体马达或气动流体马达来实现。为此，一个抗转动地与阀相连的并且支承在沿延伸纵向的横向彼此对置的通道侧壁内的调整轴从其中一个侧壁向外突出向在通道外的用于阀运动的伺服电机。为了在通道内流动的物质的负荷下调整阀和并进而将阀保持在其理论角位上，必须施加很高的转矩，但是，在通道内装入一个相应大型的伺服电机将不可容忍地缩小通道的可用横截面。另一方面，设置在外面的并在那里明显突出到通道外横截面之外的阀驱动装置可能干扰了工作环境，尤其是对小型设备来说。特别是在事后将这样的节流阀装在一复杂管路系统的一个按照操作技术而预定的位置上时，例如安装在汽车发动机室内以调整乘客室的空调状况时，通常不是毫无困难地就能给露在通道外面的阀驱动装置提供地方。这可能决定了，一个复杂的且还干扰工作的杠杆传动机构必须跨接从电机到阀支承点的距离。
发明内容
因此，本发明的任务是，如此形成一个上述类型的并且尤其是用于流体管路系统的电机操控阀，如用在汽车空调中的阀，即它及其驱动装置也可以顺利地事后装入。
根据本发明，如此完成该任务，即上述类型的阀也按照独立权利要求的特征部分来设计。据此，一个减速比很高的齿轮传动电动机被安装到阀的一空心轴内。这个很高的传动减速比能允许使用一个转速很高的并因而结构很紧凑的电机，它就象低电压直流伺服电机那样可作为很廉价的批量产品来供应。如果该传动装置被构造成所谓的波动传动装置的形式，则它尽管有非常高的减速比而仍然有很紧凑的结构，它的功能如H.Hirn在《ANTRIEBSTECHNIK》的“Genial einfach”中(11/1996，48-51页)所述，在此参见这篇文献的全文，以补充本发明的公开内容。商业上通用的小型电机最好沿轴向沉入一个薄壁的杯形安装壳体里，该壳体又在相反端被阀空心轴套住。在电机轴向延伸部分上设置于空心轴里的同轴传动装置以一个轴向突出到安装壳体底面之上的壁部为支承轮并且以一个在轴向上与之邻接的空心轴部分为用于波动传动装置的推动轮的从动轮，这就得到非常紧凑的结构。
这样的紧凑型电机-传动装置组件的直径最多等于在汽车空调中常见到的通风管道直径的1/3，该电机-传动装置组件的轴向长度一般有通道直径一半的数量级，因此，在把伺服驱动装置装入较细的通道内时的横截面缩小是合理的。待封闭通道越细，具有标准结构长度的齿轮传动电动机径向伸入通道内越远。如果通道很小，则齿轮传动电动机被安置在作为阀调节轴的连续空心轴中，而横截面缩小不是不能容忍。如果是具有120见方的内尺寸的常用大型通道，则只在其轴向长度的较短一段上扩宽成郁金香花形的阀轴就不再重要了。
电机可以成棒形衔铁式直流电动机的形式，但也可以成步进电动机的形式。同时具有作为用于呈郁金香花形扩宽的调节轴端的承颈、作为具有固定在装置上的波动传动装置用支承轮的壳体和或许作为电导线和电位计触点轨道及其连接导线轨的基片的功能的小型嵌入壳体有利地由塑料注塑件并最好由热固塑料制成。
在根据本发明将齿轮传动电动机整合到阀调节轴中并没有不合理地减小剩下的净通道横截面的情况下，如果一配备有一个高转速小型伺服电机的嵌入壳体在电机室的轴向延长部上装备有一个有高减速比的波动传动装置并且将该嵌入壳体装入一空心的阀调节轴中时，就得到了可简单安装的且用于流体通道如尤其是在汽车空调中常见的电机操控节流阀，其中在其内周面上形成波动传动装置的从动轮。
此外，关于本发明的其它性能、优点和特征以及改进方式，参见其它权利要求和以下对在附图中未完全按比例示出的并局限于功能地很简单画出的本发明解决方案的优选实施例的说明。唯一附图以具有矩形内横截面的通风管道的纵截面图来表示伺服电机被安装到恰好定位在流通状态下的节流阀的局部空心的轴中。
具体实施例方式
在一条在这里具有矩形横截面的流体通道11里，装入一节流阀12，它的轮廓具有与通道横截面一样的几何形状，因而，当阀垂直于图面地定位时，它关闭了通道流动。而在平行于通道1纵轴线的所示位置上，通道横截面只因阀12及其整合于空心轴13内的伺服电机14和减速传动装置15的很小的装入尺寸而缩小。
在所示的优选实施例中，阀12在一个共同平面里在轴13的两侧各有一个叶片。阀12的这两个叶片与其共同的轴13成一体，最好是塑料注塑而成的。在齿轮传动电动机14-15的轴向长度小于在阀调节轴13方向上的通道11直径的情况下，轴13不必在其整个长度上都是空心的。在所示实施例中，为了减小安装尺寸，轴13的纵截面成郁金香花形状，即在空心圆柱形孔之后有一个或多或少长长的柄部，就是说，如该图的截面图所示，只在轴长度的一段上形成朝邻近侧壁16呈盆状敞开的空心形状，而其余部分是实心的，在这里，局限于由弯曲力矩决定的最小横截面。
呈阶梯状或是连续空心的且用于调整阀12在通道11内的角度的转动轴13在一侧以一个轴颈17支承在通道11的一个侧壁18中。从对置侧壁16起，一个长长的且用于齿轮传动电动机14-15的盆状嵌入壳体22沿径向伸入通道11内，它起到固定在通道内的且用于支承所围绕的邻近轴13端的承颈的作用，该端部在这里呈空心圆柱形或呈盆形地径向扩展。为了减小摩擦，轴的该盆形部19不是完全地贴靠在当时径向对置的圆周面上，而是只以至少一个在壳体22的内周面或外周面上环绕的肋20贴靠于其上。因而阀11及其空心轴13可以围绕轴线23转动地支承在齿轮传动电动机14-15的盆状嵌入壳体22上。电机14本身被简单地轴向装入到朝着邻近侧壁16敞开的嵌入壳体22端部中，这种安装是传力配合或形状配合的并防止了转动。一个以装入开口34为中心地径向环绕的外部套环24在装入配备有齿轮传动电动机14-15的嵌入壳体22时被固定在通道侧壁16的一开口25中，在安装时，配备有其驱动装置的阀12可以穿过该开口地径向伸入通道。适当的是，如示意所示，在径向上超过嵌入壳体22横截面地扩大套环24，从而它在起到齿轮传动电动机14-15的安装座的同时，还象盖板一样封闭了不一定呈圆形的安装开口25，该开口的最大直径略大于沿轴13径向的阀12的总尺寸。
在嵌入壳体22的远离用于齿轮传动电动机14-15的固定壁16的那端部的前面，为了减速比很高但结构很紧凑地实现电机输出轴27的转动减速传动，形成一个波动传动装置15。其非圆形的(其轴向横截面最好是椭圆形，或者如在所示图中假定的三角形)并与电机14从动轴27转动连接的所谓波动发生器26以这样的已知方式工作，即循环地使一个辐条推动轮28变形，从而只有其带齿外环即所谓软带29的一个方位角短的区域(图中是左侧)与一个固定在设备上的支承轮30的齿啮合并与固定在阀上的从动轮31的齿啮合。这些齿最好如图示意所示地径向定位，但原则上，这些齿也可以按照冠轮的形式轴向定位。
支承轮30最好如图所示地在电机嵌入壳体22的空心圆柱形壁的轴向延长部上位于一个在此同轴线形成的传动装置壳体32的内周面上，该从动轮31位于空心轴13内周面的与阀轴的盆形部19的底面邻接的区域里。这样，推动轮28以电机轴27转速在支承轮30里滚动，但从动轮31和进而阀轴13按照齿数的微小差别而只以降低许多的转速被带动转动。因此，高转速的电机转数被转换成缓慢的阀调整装置的大转矩。
为了响应于阀12在通道11里的实际角位，在电机壳体22的外周面21和轴的盆形部19之间，靠近其端部开口地在一个径向扩大的区域里装入一个转角传感器33。该传感器可以是一增量式或编码式数字计数装置，或者简单地如图所示地，它是在至少一环绕电阻轨上有至少一个触点刷的模拟式电位计。环绕电阻轨包括其用于在嵌入壳体22套环24上的外部接近的连接插头的导线轨在内地可以按照所谓的模塑互连器件(MID)的技术被整合到(图未示出)壳体22或支承于其上的轴的盆形部19的塑料外周面21中。但适当的是，由于对或许需要进行的更换来说是简单的，所以，可以采取一常见的解决方案，它为数字标记或为电阻轨使用了一个独立构成的并装在这里的基片。该基片可以成沿轴23径向定位的环形板或与轴23同心地弯曲的软套的形式，并且基片稳定地固定在嵌入壳体22的外周面21上或者环绕固定在空心轴的盆形部19的端侧扩大部中并带有对置并相应地沿径向或轴向定位固定的触点刷。
为了安装，只需要将节流阀12及其整体的并至少在其轴向长度的一段上扩宽成盆形的轴13一起穿过在通道侧壁16内的开口25地径向插入通道横截面中并以其承颈17插入对置壁18里，随后，预装备有齿轮传动电动机14-15的嵌入壳体22可以作为第二承颈被轴向插入轴的盆形部19里，同时，安装开口25被电机14的壳体套环24封闭。还适当的是，阀21和其至少局部空心的轴13和齿轮传动电动机14-15在外面在嵌入壳体里被预组装成唯一可操纵的组件，就象在图中通过径向支承肋20嵌入在壳体22外周面上的卡槽中那样，它可同时起到与承颈17支承方向相反地轴向固定轴13的作用。
从电机14轴承盖中突出的且用于电机14馈电的接触凸起35很容易接近在壳体安装孔34中的连接电线。这可以通过一个最好简单的传力配合装入的塞形或浅盆形盖36来封闭，该盖最好配备有整体的插头护罩。为了适应于就接触凸起35来说是不同的电机14，只需要给盖36装备其它的插头护罩。适当的是，为了转角传感器33的电气接通，也采取这样的设计方案，从而为了接到外围控制设备上，不必安装独立的触点机构。
权利要求
1.一种电机操控阀(12)，它尤其是用于影响一流体通道(11)的横截面，其特征在于，该阀(12)配备有一个在其轴向长度的至少一部分上是空心的轴(13)，该轴是一个设置在该轴中的齿轮传动电动机的从动轮(31)的一部分。
2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，一方面，该阀和其整体的轴(13)，另一方面，一个用于电机(14)的嵌入壳体(22)和减速传动装置(15)是通过塑料注塑制成的。
3.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，该轴(13)呈郁金香花形地包括一个小直径的实心区域并且沿轴向与该实心区域相接地包括一个具有明显大得多的直径的呈盲孔状开口的盆形部(19)。
4.如权利要求1-3之一所述的阀，其特征在于，该轴(13)一方面以一个轴颈(17)支承在该通道(11)的一侧壁(18)里并且在对面以扩宽成一盆形部(19)的端部支承在一个与阀轴(13)同轴线的且用于齿轮传动电动机(15)的嵌入壳体(22)上，该壳体又保持在通道(11)的相反侧壁(16)上。
5.如权利要求4所述的阀，其特征在于，该电机(14)固定在一嵌入壳体(22)里，该壳体借助一个环绕的套环(24)并在封闭一安装开口(25)的情况下固定在通道(11)的侧壁(16)中。
6.如权利要求1-5之一所述的阀，其特征在于，在配备有齿轮传动电动机(14-15)的嵌入壳体(22)和配备有如此装备好的壳体(22)的阀轴(13)之间设有一个锁定连接。
7.如权利要求1-6之一所述的阀，其特征在于，齿轮传动电动机(14-15)在电机(14)的轴向延伸部上配备有一个波动传动装置(15)，其推动轮(28)不仅通过其软带(29)的齿的一外周部与固定在轴上的从动轮(31)啮合并也与一轴向错开的支承轮(30)啮合，该支承轮与固定在嵌入壳体(22)里的电机(14)的轴(27)同轴线地设置在壳体(22)上。
8.如权利要求1-7之一所述的阀，其特征在于，在电机(14)和阀轴(13)的盆形扩宽部之间，设有一个数字工作式或模拟工作式转动角位传感器(33)。
9.如权利要求1-8之一所述的阀，其特征在于，嵌入壳体(22)和/或轴的盆形部(19)的外周面是导电传感器结构的基底或载有这样的基底。
10.如权利要求1-9之一所述的阀，其特征在于，该阀设置在一汽车空调的通风管道(11)里。
全文摘要
一种易安装的且用于尤其是汽车空调的流体通道(11)的电机操控节流阀(12)，如果一配备有高转速小型伺服电机的并在其轴向延伸部中具有一减速比很高的波动传动装置(28，31)的嵌入壳体径向穿过通道一侧壁地被同轴线装入调整轴一端的一盆形扩宽部(19)内，其中在其内周面上形成波动传动装置的从动轮，则在整合有齿轮传动电动机(14)的阀调节轴中，没有不可容忍地减小剩下的净通道横截面。
文档编号F16K31/04GK1492979SQ01822977
公开日2004年4月28日 申请日期2001年3月3日 优先权日2001年3月3日
发明者F·佩劳, F 佩劳 申请人:厄克斯勒股份公司