车用电子阀门弹性联轴器及其安装方法与流程

1.本发明属于车用电子阀门领域，特别涉及一种车用电子阀门的传动结构及其安装方法。


背景技术：

2.车用电子阀门一般包含阀门、执行器；执行器提供扭矩来驱动阀门，阀门安装于气路或液路中执行开合以控制气路或液路的通断。该零件中，通常在阀门全开或全关时，通过执行器施加额外扭矩以达到阀门在极限位置锁紧的目的。因此，要求执行器和阀门之间的传动结构有一定的弹性形变能力，用该传动结构的弹性势能来施加额外锁紧扭矩。现有技术中，作为传动结构的弹性联轴器，存在成本高、安装麻烦等问题亟需解决。


技术实现要素：

3.本发明提供一种车用电子阀门、其中的弹性联轴器及其安装方法，具有结构紧凑，成本低，安装简单的特点。
4.本发明的一个方案在于提供一种弹性联轴器，包含：
5.执行器连接部，用于连接执行器的输出端；所述执行器用于提供扭矩；
6.弹性传递结构，可实现弹性形变，其与所述执行器连接部相连接，用于传递扭矩；
7.阀门连接部，设置在与弹性传递结构相连接的支撑结构处；所述阀门连接部用于连接阀门的输入端，通过进一步传递扭矩，来驱动阀门开合。
8.可选地，所述联轴器通过对板材冲压和/或折弯成型。
9.可选地，所述板材包含不锈钢板材、或弹簧钢板材。
10.可选地，所述联轴器的弹性变形部分的截面为矩形。
11.可选地，所述联轴器可实现多个方向形变，根据两侧安装点的相对位置，来提供轴向和扭转方向的弹性形变，以传递轴向力和扭矩；
12.联轴器的两侧，包含该联轴器与执行器输出端连接的第一侧，和该联轴器与阀门输入端连接的第二侧。
13.可选地，所述弹性传递结构包含可实现轴向和扭转方向的弹性形变的螺旋式结构；所述螺旋式结构包含一个或多个传动段。
14.可选地，所述弹性传递结构通过弯折段与支撑结构的一端连接；通过弯折段，使所述支撑结构与弹性传递结构之间形成有轴向间隔。
15.可选地，所述支撑结构的另一端是一个开放端，或者是多个开放的分叉段。
16.可选地，所述支撑结构在其所处的平面上，至少向两个方向延伸，用以平衡弹性形变产生的斜向力；所述支撑结构与阀门输入端之间相对应的表面相互贴合，用以防止倾覆。
17.可选地，所述联轴器设置有多个阀门连接部；每个阀门连接部包含延伸部位，其从支撑结构所在平面、向远离执行器连接部的一侧延伸；
18.所述联轴器在执行器的带动下进行转动的过程中，所述阀门连接部的延伸部位能
自动落在阀门输入端处与其对应的接口内，使联轴器得以通过阀门连接部的延伸部位向阀门的输入端传递扭矩。
19.可选地，所述阀门连接部的延伸部位与阀门输入端处的接口，形成为卡槽结构、或轴孔配合机构、或键槽配合结构。
20.可选地，所述执行器连接部设有沿轴向开设的若干个安装孔；
21.所述执行器的输出端设有输出轴，所述输出轴设有与安装孔适配的若干个插入部，能插入在对应的安装孔中，将执行器的输出轴与联轴器实施固定。
22.可选地，在所述执行器和阀门的轴向挤压下，所述联轴器的高度小于其自由高度；所述联轴器发生轴向的压缩形变时产生的支撑力，用于使该联轴器轴向的两端顶着与执行器和阀门各自用于安装该联轴器的表面。
23.可选地，所述执行器通过带动联轴器转动，来驱使阀门的输入端转动，所述阀门的输入端再带动阀门整个轴系转动，实现阀门的开合；
24.在阀门完全关闭后，执行器朝阀门关闭方向提供额外扭矩时，可使所述联轴器发生扭转方向的弹性形变，将朝阀门关闭方向提供的额外扭矩施加给阀门，使阀门能保持关闭状态。
25.本发明的另一个方案在于提供一种车用电子阀门，其包含：
26.执行器，用于提供扭矩；
27.阀门，其安装于气路或液路中，通过阀门开合来控制气路或液路的通断；
28.上述任意一种弹性联轴器，设置在执行器与阀门之间，用以传递扭矩，驱动阀门开合。
29.本发明的又一个方案在于提供一种弹性联轴器的安装方法，其中，将上述任意一种弹性联轴器先安装至执行器，使联轴器的执行器连接部与执行器的输出端相连接；联轴器与执行器的组合，再一起安装至阀门，使联轴器的阀门连接部与阀门的输入端相连接。
30.可选地，所述阀门连接部包含从支撑结构所在平面、向远离执行器连接部的一侧延伸的延伸部位；所述联轴器在执行器的带动下进行转动的过程中，所述阀门连接部的延伸部位能自动落在阀门输入端处与其对应的接口内，使联轴器与阀门得以可靠固定；所述联轴器通过阀门连接部的延伸部位，向阀门的输入端传递可带动阀门转动的扭矩。
31.可选地，所述联轴器可实现多个方向形变，提供轴向和扭转方向的弹性形变，以传递轴向力和扭矩；待稳固安装到阀门后，在所述执行器和阀门的轴向挤压下，所述联轴器的高度小于其自由高度；所述联轴器发生轴向的压缩形变时产生的支撑力，用于使该联轴器轴向的两端顶着与执行器和阀门各自用于安装该联轴器的表面。
32.本发明的车用电子阀门弹性联轴器及其安装方法，具有以下的有益效果：
33.本发明的联轴器具有结构紧凑，成本低，传递扭矩大，安装简单的特点，可安装于各类车用电子执行器和阀门之间，用以传递扭矩，驱动阀门开合；优选的示例中，联轴器由板材经冲压和/或折弯成型，可以降低加工难度和成本，有效提高产量，且改善零件弹性表现。
34.本发明的联轴器结构简单，安装后可根据安装位置提供一定的轴向力并传递较大扭矩；并且在阀门完全关闭后，由执行器继续朝阀门关闭方向提供额外扭矩，通过联轴器传递给阀门使其在关闭状态锁紧，使阀门不会受流体影响发生抖动，减少噪音产生。
35.本发明的联轴器在安装时，对阀门和执行器的安装位置要求低，联轴器的阀门连接部可以在执行器的运动过程中自动落位，不需要预先调节阀门至固定角度再进行安装，大大缩短总成的装配时间。
附图说明
36.图1是本发明所述弹性联轴器的一个实施例的结构示意图；
37.图2是图1所示弹性联轴器的侧视图；
38.图3是图1所示弹性联轴器的俯视图；
39.图4是图1所示弹性联轴器与执行器和阀门连接的示意图；
40.图5是本发明所述弹性联轴器另一个实施例的结构示意图；
41.图6是图5所示弹性联轴器与执行器和阀门连接位置的局部示意图；
42.图7是图5所示弹性联轴器与执行器输出轴连接位置的局部示意图；
43.图8是图5所示弹性联轴器的俯视图；
44.图9是图8中r-r向的截面示意图。
具体实施方式
45.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
46.本发明提供一种弹性联轴器，以及一种可以适用该联轴器的车用电子阀门。如图4所示，所述车用电子阀门还包含执行器4、阀门6；执行器4提供扭矩来驱动阀门6；安装于气路或液路中的阀门6在驱动下进行开合，以控制气路或液路的通断；所述联轴器5作为传动结构，设置在阀门6与执行器4之间，用以传递扭矩，驱动阀门6开合。
47.本发明的联轴器5，由板材经冲压和/或折弯成型，加工难度低，成本低，产量高。示例地，联轴器5的材料为不锈钢或者弹簧钢板材。以不锈钢材料为例，冲压可以增强硬度，提高零件弹性表现。
48.如图8、图9所示，所述联轴器5的弹性变形部分(含弹性传递结构2处的板材)的截面由基材决定，因为是冲压成型，该截面通常为矩形，这样在同等负载下，可以在该矩形的长度方向有合适的刚度，来提供更大的传动力；在该矩形的宽度方向变形大，可以提供更大的位移，来补偿(阀门6与执行器4之间)位置度的误差。
49.该联轴器5的结构简单，安装后可根据需求提供一定的轴向力并传递较大扭矩，可便利地通过增加板材厚度、宽度等来改变刚度，从而传递不同大小的扭矩。该联轴器5可以实现多个方向的形变；根据两侧安装点的相对位置，可以提供轴向和扭转方向的弹性形变，传递轴向力和扭矩。
50.配合参见图1～图4所示，所述的联轴器5，包含执行器连接部1、弹性传递结构2、阀门连接部3。其中，执行器连接部1与执行器4的输出轴连接，阀门连接部3与阀门6的输入端7连接；根据要适配的执行器4和阀门6的结构不同，来确定合适的连接形式。为方便叙述，将联轴器5上，与执行器4连接的一侧称为联轴器5的第一侧，与阀门6连接的一侧称为第二侧。
51.示例的执行器连接部1设有沿轴向、贯穿板体的若干个安装孔11，执行器4的输出轴设有与之适配的若干个插入部(参见图7的标记41’)，能够插入在对应的安装孔11中实施固定；插入部可以进一步设置倒钩状的卡扣(参见图7的标记42’)，能够在穿过安装孔11后卡在安装孔11旁的执行器连接部1的板体上。所述执行器连接部1上，例如安装孔11的数量、大小、形状、孔的延伸方向、孔在执行器连接部1上的位置、所占的比例等等，都可以根据执行器4的输出轴的结构来设计，使两者能够可靠固定即可。
52.示例的弹性传递结构2，包含一种有若干层及若干圈传动段的螺旋式结构，可以实现轴向和扭转方向的弹性形变。该弹性传递结构2中，卷绕的传动段的圈数越多，扭转刚度越低；可以根据对扭转刚度的要求来设置具体的圈数。有多个传动段时，相邻传动段之间的径向间距是相同的或是不同的，可以根据使用要求来设置。传动段的圈数与层数相对应；相邻传动段之间的轴向间距，也可以根据使用要求来设置；其中，轴向间隔对轴向压缩量和轴向刚度有影响，间隔越大，轴向刚度越大。
53.示例的阀门连接部3通过支撑结构32来设置；从弹性传递结构2延伸而来的弯折段31进一步延伸到支撑结构32的一端，使支撑结构32与弹性传递结构2最后一层传动段(与其最靠近的那一层)之间具有合适的间隔，该处间隔的距离可以由弯折段31的弯曲程度来定义，根据需要，可以通过该处间隔在轴向提供一定的弹性形变；对支撑结构32和弯折段31各自也可以设置合适的刚度。则，还可以考虑执行器4的输出轴与阀门6输入端7之间的高度差，从而有针对性地设置例如相邻传动段之间的轴向间距、板材的厚度、支撑结构32与最后一层传动段的间隔距离等参数。
54.所述的支撑结构32在所处的平面上，至少会向两个方向延伸，用以平衡弹性形变产生的斜向力，防止联轴器5因为斜向力弹出。安装完毕后，所述支撑结构32与阀门6相对应的表面相互贴合，本例为支撑结构32的底面和阀门6输入端的顶面，用以防止倾覆。
55.示例地，设置了关于旋转中心对称的两个阀门连接部3。每个阀门连接部3包含从支撑结构32所在平面、向远离执行器连接部1的一侧延伸的部位(即，向联轴器5第二侧延伸的延伸部位)。根据适配的阀门6结构不同，来设置阀门连接部3及其延伸部位的具体形式；例如，可以在所述阀门连接部3与阀门6输入端7的适配位置，形成卡槽结构、轴孔配合机构、键槽配合结构等多种扭矩传递形式。
56.优选的示例中，每个阀门连接部3的延伸部位作为一个卡扣，能够卡入到阀门6输入端7的顶部与之对应的槽口71中，来对联轴器5与阀门6实施固定。所述卡槽结构的特点在于，初次安装时，只需要对齐联轴器5与执行器4相连的第一侧，在该联轴器5将要与阀门6连接的第二侧，不需要特地将卡扣与槽口71对齐；通过轴向压缩可以弥补两者没对齐带来的轴向尺寸偏差，并且，在执行器4带动联轴器5进行转动的过程中，两个阀门连接部3的卡扣可以自动卡入阀门6处的两个槽口71内；即，随着联轴器5相对阀门6输入端7的转动，卡扣可以自动落位，不用在联轴器5的两侧都对齐，降低了装配的难度。装配后执行器4通过联轴器5带动阀门6输入端7转动，输入端7再带动阀门整个轴系转动。
57.如图1～图3所示，在联轴器5的第一个实施例中，所述弹性传递结构2包含第一传动段21和第二传动段22；所述第一传动段21的一端从执行器连接部1处的板体延伸而来，该第一传动段21环绕在执行器连接部1外围，该第一传动段21的另一端延伸到第二传动段22的一端；所述第二传动段22再环绕在第一传动段21的外围，由此得到一个两层/两圈的螺旋
式结构。可以理解到，如果冲压出更多的传动段，则每段可以通过类似的方式环绕前一段布置。
58.本实施例中的支撑结构32在其长度方向的两端，分别向两个方向延伸(以图2、图3来看是左右延伸的)，其中一端与弯折段31连接；另一端是开放的，不与其他部件连接。本例中，执行器连接部1设有两个安装孔11；孔的延伸方向(以图2、图3来看是上下延伸的)，与支撑结构32的延伸方向的投影是交叉的(例如是相互垂直的)。
59.在支撑结构32处设置了两个阀门连接部3，使其分别位于该支撑结构32宽度方向的两边。本例中，大致取支撑结构32两端的中间位置来布置阀门连接部3，但不作为对其位置的限制。本例中，每个阀门连接部3的延伸部位，通过对相应部位的板体进行一次弯折后，大致呈倒置的l型，得到一个朝向联轴器5第二侧的卡扣；该卡扣能够在联轴器5随执行器4转动时自动落位、卡在阀门6输入端7顶部的相应槽口71内；本例的两个槽口71位置大致相对(径向的两端)，分别位于阀门6输入端7顶部的边缘，槽口71的开口朝着顶面和径向外侧。图中，每个卡扣是向着支撑结构32开放的一端弯曲的，但不限制在其他示例中，使卡扣向支撑结构32与弯折段31连接的那一端弯曲，或者使两个卡扣的弯曲方向相反。
60.如图5、图8所示，在联轴器5’的第二个实施例中，对于和第一个实施例中对应的部件，在相同数字的附图标记上加撇。在第二个实施例中，配合参见图5～图8所示，弹性传递结构2’包含第一传动段21’，形成一层/一圈的螺旋式结构；第一传动段21’的一端从执行器连接部1’处的板体延伸而来，该第一传动段21’环绕在执行器连接部1’外围，该第一传动段21’的另一端直接延伸到弯折段31’的一端，弯折段31’另一端延伸到支撑结构32’的一端。
61.本例的支撑结构32’在另一端设有两个开放的分叉段33’，两个分叉段33’各自朝远离弯折段31’的一端延伸；安装后，支撑结构32’的底面可与阀门6’输入端7’顶面贴合。本例的两个阀门连接部3’分别设置在两个分叉段33’处；每个阀门连接部3’上，向联轴器5’第二侧延伸的延伸部位，是通过对相应部位的板体进行两次弯折后，得到的一个大致呈u型的卡扣；该卡扣能够在联轴器5’随执行器4’转动时自动落位、卡在阀门6’输入端7’顶部的相应槽口71’内；两个槽口71’位置大致相对(径向的两端)，分别位于阀门6’输入端7’顶部的边缘，槽口71的开口朝着顶面和径向外侧，并且与阀门连接部3’的延伸部位形状相适配。支撑结构32的两个分叉段33’之间有一定的横向(径向)间隔，使两个阀门连接部3’的卡扣位置与两个槽口71’的位置相对应。
62.本发明所述的联轴器，通常先安装于执行器输出轴上，再与执行器一起安装到阀门上。通过执行器连接部与执行器的输出轴可靠固定，保证联轴器与执行器在运输过程和安装过程中不脱落。
63.其中，联轴器上与执行器连接的第一侧定位所有自由度，与阀门连接的第二侧可在径向、轴向有较大借用范围，对阀门与执行器的相对位置度要求低，联轴器可以在随着执行器的转动过程中，使阀门连接部的延伸部位(如卡扣)自动落位卡入阀门的接口(如对应卡扣的槽口71)，不需要预先调节阀门至固定角度再进行安装，可以缩短总成的装配时间。
64.待稳固安装到阀门后，在执行器和阀门的轴向挤压下，联轴器的高度小于其自由高度，发生轴向的压缩形变，由此产生的支撑力，顶住执行器下端面和阀门上端面(即，两者各自用于安装该联轴器的表面)，实现可靠安装。被压紧于执行器和阀门之间执行器的输出轴输出扭矩后，经联轴器传递至阀门输入端的旋转轴上，带动阀板转动，使阀门开合。
65.在阀门完全关闭时，若执行器继续朝阀门关闭方向提供额外扭矩，所述联轴器会发生扭转方向的弹性形变，从而对阀门施加一个关闭方向的额外扭矩，使阀门能保持关闭状态，达到对其锁紧的目的，这样阀门不会受流体影响发生抖动，避免因流体冲击发生抖动而产生噪音。
66.与阀门关闭方向相对应的联轴器扭转方向，与该联轴器的弹性传递结构的螺旋方向有关。参见图3的俯视方向，第一实施例中的弹性传递结构2如果在执行器4的带动下逆时针旋转，则会使其每一圈传动段在径向有向内收紧的趋势，因此，该弹性传递结构2的逆时针旋转方向是对应阀门6关闭方向的扭转方向；反之，如果是顺时针旋转，则每一圈传动段会有向外扩展的趋势。参见图5所示，第二实施例中的弹性传递结构2’的螺旋方向与前一实施例是相反的，因此需要在执行器4’的带动下顺时针旋转，才会使其第一传动段在径向有向内收紧的趋势，反之逆时针旋转会有向外扩展的趋势，因此，该弹性传递结构2’的顺时针旋转方向是对应阀门6’关闭方向的扭转方向。可以根据使用要求，适配阀门的结构及关闭方向等，来确定具有相应扭转方向的联轴器。
67.本发明的弹性联轴器，可以适用于各自车用电子阀门；例如，可安装该联轴器的阀门，例如是节气门、排气阀门、egr阀、空调阀门、涡轮阀门等；可安装该联轴器的车用电子执行器，几乎可以是所有的车载执行器，如自动天窗、电动车窗、电动座椅等均可采用类似结构。在此仅作为示例，不是对弹性联轴器应用情况的限制。
68.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。