用于电机的定位垫圈、固定装置以及固定电机的方法与流程

1.本发明涉及执行器领域，尤其涉及用于例如涡轮增压执行器中的电机的定位垫圈、固定装置以及用于固定电机的方法。


背景技术：

2.现在的汽车中，涡轮增压技术被日益大量使用在动力总成中，以提高能效。在涡轮增压发动机中，由排气推动涡轮增压器中的涡轮机，带动使与涡轮机连接的空气压缩机对进气压缩，经压缩的压缩空气经中冷器到达节气门，从而进入发动机汽缸中进行燃烧。一般地，装配于涡轮增压器中的执行器(如通用执行器(gpa)等)可被用于控制涡轮增压器的废气旁通阀开关，其作用是维持涡轮增压器中的气压稳定。
3.现有技术中，针对执行器中的电机的固定方式通常采用如下两种方案。
4.第一种方案是，将电机直接从执行器壳体的开口处插入并安装到壳体上对应的深槽内部，并通过法兰与螺钉进行固定。这种方案中，执行器中的导线通常布置在端盖上且在与壳体中的电机的对应位置处垂直伸出，该导线末端通常设计成插头形状，从而在将盖子安装到壳体上的同时，电机的pin针通过插接的方式与该导线相连。然而，在这种方案下，由于电机pin针与导线只能通过插接的方式连接在一起，当实际工作环境发生振动时，电机pin针与导线之间随振动产生相对位移，使得两者之间发生摩擦磨损，随着磨损程度的加深，而开始存在接触不良等问题，最终导致整个执行器的失效。
5.第二种方案是，在执行器壳体上，除了上述开口端部以外，在壳体中用于容纳电机的深槽背面还另外开设有开口，使得能将电机从深槽背面压入，电机与深槽为过盈配合以保证电机的轴向导向，深槽的端盖通过激光焊接连接在壳体上，从而对执行器壳体进行密封的同时对电机做轴向限位。执行器的导线布置在壳体中，在将电机压入的同时，电机pin针与壳体中的导线插接在一起。在这种方案下，虽然电机pin针与导线都位于壳体上，发生振动时的相对位移较小，磨损程度较轻，但由于电机较重，振动时对深槽端盖的冲击较大，导致端盖处易发生失效。另外，由于电机与壳体为过盈配合，塑料壳体容易被压裂；若采用非过盈配合，电机不易导向。此外，激光焊接前，需要通过端盖对电机进行轴向预紧，预紧力作用在端盖上，使得容易导致焊接后端盖的歪斜。


技术实现要素：

6.因此，本发明就是基于这样的背景而提出的，且旨在提供一种新型的电机固定方法以及用于实施该方法的固定装置，使得既能保证电机pin针与导线之间的可靠插接，同时还能避免因振动导致的执行器失效以及因轴向预紧致使的端盖歪斜和壳体压裂等问题。
7.根据本发明的第一方面，提出了一种用于电机的定位垫圈，所述定位垫圈包括垫圈本体，所述垫圈本体设置有供所述电机的顶端穿过的中央通孔，其中，所述定位垫圈包括能够在轴向上被压缩以针对所述电机提供轴向预紧力的第一结构和能够在径向上导正和定位所述电机的第二结构。
8.有利地，所述第一结构包括自所述垫圈本体的外边缘向外延伸的多个沿周向间隔布置的柔性的波形凸起。
9.有利地，所述第二结构包括沿所述中央通孔内壁在周向上均匀分布的多个径向限位筋，所述多个径向限位筋与所述电机的顶部轴颈过盈配合。
10.有利地，所述第二结构还包括多个卡爪，每个卡爪形成在相邻的两个波形凸起之间，且包括从所述垫圈本体径向向外延伸的第一部分和自所述第一部分朝所述电机的主体延伸的第二部分。
11.有利地，在所述电机的顶部轴颈过盈配合在所述多个径向限位筋上的情况下，每个所述卡爪的第二部分被插入至用于接纳所述电机的壳体容纳腔与该电机之间的径向间隙中，其中，所述径向间隙被所述卡爪的第二部分的厚度占据。
12.有利地，所述第二结构还包括多个卡爪，每个卡爪与每个波形凸起一体形成，且形成为自所述波形凸起的外边缘径向向外且在远离所述电机的主体的方向上延伸的突片形式。
13.有利地，在所述电机的顶部轴颈过盈配合在所述多个径向限位筋上的情况下，每个所述卡爪的末端抵靠在用于接纳所述电机的壳体容纳腔的腔壁上，以径向地导正电机。
14.有利地，所述卡爪的末端具有朝所述电机的主体的方向的弯折部，在所述电机的顶部轴颈过盈配合在所述多个径向限位筋上的情况下，该弯折部抵靠在用于接纳所述电机的壳体容纳腔的腔壁上，以径向地导正电机。
15.根据本发明的第二方面，提出了一种固定装置，包括上述定位垫圈和用于连接到电机的容纳壳体以封装所述电机的固定端盖，所述定位垫圈用于对所述电机实现在径向上的预定位以及在轴向上的预紧，所述固定端盖用于对所述电机实现在径向上的精确定位以及在轴向上的固定，所述定位垫圈中的所述第一结构被该固定端盖压缩，从而为电机提供轴向预紧力。
16.有利地，所述固定端盖被卡扣连接在用于接纳所述电机的壳体容纳腔的腔壁的周向凸缘上，所述固定端盖包括与所述电机的轴承室以精密的尺寸配合的具有第一直径的第一部段和与所述周向凸缘配合的具有第二直径的第二部段，所述第一部段与所述第二部段同心地布置，且所述第一直径小于所述第二直径。
17.有利地，所述固定端盖还包括设置在第一部段和第二部段之间的过渡部处的、突伸至所述第二部段内的突出部，该突出部的内侧面顺循所述第一部段的内侧面。
18.有利地，所述固定装置还包括旋转限位结构，所述旋转限位结构包括布置在接纳所述电机的壳体容纳腔的底部的向上突伸的定位销，所述定位销旨在与在所述电机底部布置的相应的缺口配合，从而限制所述电机在所述壳体容纳腔内的周向转动。
19.根据本发明的第三方面，提出了一种借助于上述固定装置来固定电机的方法，其中，该方法包括如下步骤：
[0020]-将电机插入至用于接纳所述电机的壳体容纳腔内，同时保证电机的pin针准确地插入至引线框架中；
[0021]-将所述定位垫圈过盈配合在所述电机的顶部轴颈上，且借助于所述定位垫圈的第二结构对所述电机在径向上进行预定位；
[0022]-将密封圈放入壳体容纳腔端部处的接纳槽中，所述密封圈的高度大于所述接纳
槽的深度；
[0023]-下压所述固定端盖，直至该固定端盖接触到接纳槽的表面上，此时所述电机的轴承室进入至并精密配合在所述固定端盖的具有第一直径的第一部段中；以及
[0024]-通过外力使所述固定端盖的具有第二直径的第二部段的末端向内弯折以形成扣合部，从而利用该扣合部将所述固定端盖卡扣配合在所述壳体容纳腔的腔壁的周向凸缘上，此时密封圈被完全压在接纳槽内以对壳体进行密封，所述定位垫圈被压缩在电机与固定端盖之间以针对所述电机提供轴向预紧力。
[0025]
有利地，在将电机插入至用于接纳所述电机的壳体容纳腔内时，将在电机底部布置的缺口套入在布置在所述壳体容纳腔的底部的向上突伸的定位销上，从而限制所述电机在所述壳体容纳腔内的周向转动。
[0026]
根据本发明的用于电机的定位垫圈以及固定装置，其结构可靠，抗振能力强，定位准确，且柔性高。采用这些固定装置对电机进行固定时，能同时满足对电机的轴向预紧和径向导正，大大地减少了零件的数量。
附图说明
[0027]
通过以下参照附图的描述，本发明的上述和其它特征和优点将变得更加容易理解，其中：
[0028]
图1以立体图示意性地示出了安装有电机的执行器；
[0029]
图2示出了图1中的执行器的分解图；
[0030]
图3(a)-图3(c)分别示出了用于执行器中的电机的定位垫圈的三种结构形式；
[0031]
图4以部分立体图示出了借助于图3(b)中的定位垫圈对电机的径向导正；
[0032]
图5示出了与执行器壳体附接在一起的固定端盖，其中为了清楚地示出电机的顶部与固定端盖的配合关系，定位垫圈未被示出；
[0033]
图6(a)和图6(b)分别示出了固定端盖在借助外力形成扣合部之前和之后的结构视图；
[0034]
图7(a)以部分立体图示出了执行器壳体中用于接纳电机的壳体容纳腔，其中在该壳体容纳腔内设置有向上突伸的定位销；以及
[0035]
图7(b)以部分立体图示出了电机被布置在图7(a)中所示的壳体容纳腔内，其中图7(a)中的定位销与电机底部的缺口协作以提供旋转限位。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图和具体实施例进一步详细地说明本发明。在以下描述中可能使用的关于方位的说明，比如“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”、“轴向”等，除非具有明确说明，仅为了方便描述，而无欲对发明技术方案形成任何限定。另外，在下文中还使用了例如“第一”、“第二”等术语来描述本技术的元件，这些术语仅用于区分各个元件，而无欲限制这些元件的本质、序列、顺序或数目。
[0037]
图1和图2分别以立体图和分解图示意性地示出了安装有电机的执行器。该执行器可被用在汽车涡轮增压器中，尽管也可用于其它应用领域。由图1中可见，电机1被插入至执行器壳体的壳体容纳腔2内且与该壳体容纳腔2间隙配合，该电机1通过单个定位垫圈3能够
同时实现对电机1的轴向预紧和径向导正，并最终通过固定端盖4实现对电机的固定。
[0038]
在现有的执行器设计中，针对电机固定这块，常常采用了多个零部件实现对电机的轴向预紧和径向导正。例如在申请人所知晓的bosch的一款产品结构中，其主要采用定位垫圈和套筒来共同限制电机的径向移动，且另外单独地借助于一个v形垫圈来实现对电机的轴向预紧。可以看出，这对于固定电机来说，涉及较多的零部件，导致用于固定电机的方法步骤较为繁琐。然而，本发明中所提出的定位垫圈集成了用于电机的轴向预紧结构和径向导正结构，使得能同时满足对电机的轴向预紧和径向导正定位，且大大地减少了零件的数量。
[0039]
尤其参见图3(a)-3(c)，可以看到上述定位垫圈3的三种结构形式。总体上，定位垫圈3包括垫圈本体5，该垫圈本体5设置有供电机1的顶端穿过的中央通孔12、能够在轴向上被压缩以针对所述电机1提供轴向预紧力的第一结构和能够在径向上导正和定位所述电机1的第二结构。
[0040]
根据优选的实施方式，该第一结构为从垫圈本体5的外边缘向外延伸的多个(图中为三个)沿周向间隔布置的柔性的波形凸起6，这种波形凸起6在受压时能够被压缩以提供一定的轴向预紧作用。
[0041]
如图3(a)所示，所述第二结构包括沿所述中央通孔12内壁在周向上均匀分布的多个径向限位筋7，这些径向限位筋7旨在与电机的顶部轴颈过盈配合(参见图4)，从而部分地提供针对电机1的径向限位。此外，所述第二结构还包括多个用于径向限位的卡爪8。在图3(a)中所示的结构中，每个卡爪8形成在相邻的两个波形凸起6之间，且包括从所述垫圈本体5径向向外延伸的第一部分9和自所述第一部分9沿轴向朝电机的主体(如图中大致向下地)延伸的第二部分10。在所述电机1的顶部轴颈过盈配合在上述的多个径向限位筋7上时，每个卡爪8的第二部分10能被插入至用于接纳所述电机1的壳体容纳腔2与该电机1之间的径向间隙11中(参见图2)，该径向间隙11被所述卡爪的第二部分10的厚度充分占据，从而使得卡爪8与径向限位筋7一同用于实现对电机1的径向导正和定位。
[0042]
图3(b)-3(c)中示出的定位垫圈的结构与图3(a)中所示的结构略有不同。在图3(b)中，每个卡爪8’与每个波形凸起6一体形成，且形成为自波形凸起6的外边缘向外且在远离电机的主体的方向上(如图中倾斜向上地)延伸的突片形式。在所述电机1的顶部轴颈过盈配合在所述多个径向限位筋7上时，所述突片的末端抵靠在用于接纳电机1的壳体容纳腔2的腔壁上，以径向地导正电机1(尤其参见图4)。
[0043]
图3(c)与图3(b)所示出的结构的不同点主要在于，图3(c)中的突片形式的卡爪8”的末端具有朝下的弯折部，该突片借助于该末端的弯折部抵靠在所述壳体容纳腔2的腔壁上，以提供对电机1的径向导正。
[0044]
取决于尺寸配合的精度，上述的定位垫圈在固定电机1时主要用于对电机在径向上的预定位，而对电机在径向上的最终的精确定位以及在轴向上的最终固定则还需要借助于固定端盖4来实现。
[0045]
如图5和图6(a)-6(b)所示，固定端盖4包括与所述电机1的轴承室以精密的尺寸配合的具有第一直径的第一部段13和与壳体容纳腔2的腔壁的周向凸缘14配合的具有第二直径的第二部段15，所述第一部段13与所述第二部段15同心地布置，且所述第一直径小于所述第二直径。
[0046]
有利地，固定端盖4还包括设置在第一部段13和第二部段15之间的过渡部处的突伸入第二部段15内的突出部16，该突出部16的内侧面顺循所述第一部段13的内侧面，如此使得能够延长电机的轴承室与第一部段13的配合长度，从而保证配合的可靠性，同时避免其与定位垫圈3的干涉。
[0047]
固定端盖在初始状态下为如图6(a)所示的结构形式。当将固定端盖4压装至执行器壳体的外壁上且直至该固定端盖4与用于容纳密封圈17的接纳槽18的端部表面接触(图5)时，通过外力使该固定端盖4的第二部段15的末端向内弯折以形成扣合部，如图6(b)所示，从而利用该扣合部将所述固定端盖4卡扣配合在所述壳体容纳腔的腔壁的周向凸缘14上，此时密封圈17被完全压在接纳槽18内对壳体进行密封，而定位垫圈3则被压缩在电机1与固定端盖4之间以提供轴向预紧力。
[0048]
参见图7(a)-7(b)，在执行器的壳体容纳腔的底部向上突伸有定位销19，该定位销19旨在与在电机底部布置的相应的缺口20配合，从而共同形成限制所述电机1在所述壳体容纳腔2内的周向转动的旋转限位结构。
[0049]
利用上述的定位垫圈3、固定端盖4以及旋转限位结构，可以实现对电机的可靠固定。通过这种固定装置实施的固定电机的方法，主要包括如下步骤：
[0050]-将电机1插入至用于接纳所述电机1的壳体容纳腔2内，同时保证电机的pin针准确地插入至引线框架中；优选地，在将电机1插入至壳体容纳腔2内时，将在电机底部布置的缺口20套入在布置在所述壳体容纳腔2的底部的向上突伸的定位销19上，从而限制所述电机在所述壳体容纳腔内的周向转动；
[0051]-将所述定位垫圈3过盈配合在所述电机1的顶部轴颈上，且借助于所述定位垫圈3的第二结构(包括卡爪和径向限位筋)对所述电机1在径向上进行预定位；
[0052]-将密封圈17放入壳体容纳腔端部处的接纳槽18中，密封圈17的高度大于所述接纳槽18的深度；
[0053]-下压所述固定端盖4，直至该固定端盖4接触到接纳槽18的表面上，此时所述电机1的轴承室进入至并精密配合在所述固定端盖4的具有第一直径的第一部段13中；以及
[0054]-通过外力使所述固定端盖4的具有第二直径的第二部段15的末端向内弯折以形成扣合部，从而利用该扣合部将所述固定端盖4卡扣配合在所述壳体容纳腔2的腔壁的周向凸缘14上，此时密封圈17被完全压在接纳槽18内对壳体进行密封，所述定位垫圈3被压缩在电机1与固定端盖4之间以针对所述电机1提供轴向预紧力。
[0055]
由上可以看出，利用上述这种根据本发明的固定装置实施的电机固定方法，消除了现有技术中因振动导致的径向或轴向移位而引起的松动，以及因磨损较大导致执行器提早失效等问题。在本发明的改进方案中，电机pin针和导线两者均布置在同一个零件、即执行器壳体内，使得因振动导致的相对位移很小。
[0056]
应当指出，上面说明的实施例仅应被视为示例性的，本发明不限于这些实施例。通过考虑本说明书的内容，本领域技术人员可在不偏离本发明的范围或精神的情况下做出多种改变和变型。本发明的真实范围由所附权利要求以及等同方案限定。