一种气体流量调节阀的马达固定结构及方法与流程

1.本发明涉及气体流量控制阀，尤其涉及气体流量调节阀的马达固定结构及方法。


背景技术：

2.在内燃机进气系统中，通常在进气歧管前设置有节气门阀体总成，用于控制内燃机的进气流量或两侧压力差，进而控制发动机的功率、扭矩、转速或者egr效率等。节气门阀体总成或压力调节阀总成是现在汽车燃油电子喷射系统中极为重要的组成部分。目前市场上通用的阀体总成，其马达都需要通过螺栓或螺钉连接将马达与阀体连接在一起。一种方法是在阀体上加工出盲孔(或螺纹孔)，放置好马达后，再用扭矩扳手用特定扭矩将自攻螺钉(或螺钉)旋入，起到紧固的作用。第二种方法是在马达的法兰面上预先加工出螺纹孔，阀体与马达安装面预留有光孔，放置好马达后，再用扭矩扳手用特定扭矩将螺钉旋入，起到紧固的作用。


技术实现要素：

3.本发明之目的在于提供一种气体流量调节阀的马达固定结构及方法，以解决了现有阀体马达螺钉易松动、制造成本高之缺陷。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种气体流量调节阀的马达固定结构，包括马达和阀体，所述马达具有法兰，其特征在于，所述阀体的马达安装孔的台阶上设置有至少两个铆压柱，所述铆压柱为在马达安装孔的台阶上凸出的凸台，所述马达的法兰具有至少两个通孔，以与所述至少两个铆压柱配合对中，从而通过铆压所述至少两个铆压柱，使所述至少两个铆压柱把所述马达铆接固定于所述马达安装孔；所述至少两个铆压柱与所述至少两个通孔的位置度保证准确定位，以使所述两个马达铆压柱分别穿过所述至少两个通孔；并且所述至少两个铆压柱与所述至少两个通孔的配合间隙为0.05～0.5mm。
5.作为优选方式，所述铆压柱的高度沿马达轴向高出马达法兰面0.5～5mm。
6.作为优选方式，在所述马达安装孔的底部设置压缩弹簧承接所述马达的底部，以固定所述马达并给所述马达减振。
7.作为优选方式，所述压缩弹簧的内径是10～35mm，弹簧压紧力0.2～1kn，变形量是1～3mm。
8.作为优选方式，所述铆压柱为平头，并且用于铆压所述铆压柱的铆压头也是平头的。
9.作为优选方式，在所述马达安装孔的下部设置3～8个定位筋或在所述马达的外壳的下部设置3～8个定位筋，使所述马达的外壳与所述马达安装孔之间形成过盈配合，以固定所述马达并给所述马达减振。
10.另一方面，本发明提供一种气体流量调节阀的马达固定方法，包括如下步骤：步骤a：将压缩弹簧放置于马达安装孔的底部；步骤b：将阀体的马达安装孔的台阶上的至少两个铆压柱穿过马达法兰的至少两个通孔，完成对中，从而将马达放置于所述压缩弹簧上；步骤
c：分三段铆压，第一段是预压紧，监测铆压力和位移，当压力达到预压力设定值，此时弹簧已经充分预紧，所述预压力设定值设定于1～10kn范围内；第二段是在此位移基础上马达轴向回退一定位移，马达轴向回退的位移设定于0.5～1.5mm范围内；第三段是最终铆压，控制铆压头下压，当压力达到最终铆压力设定值且位移在设定范围内时，判定铆压完成，所述最终铆压力设定于6～15kn范围内；步骤d：铆压头退回初始位置，铆压结束。
11.作为优选方式，铆压时，可以同时对所述至少两个铆压柱同时铆压，也可以对所述至少两个铆压柱依次铆压。
12.作为优选方式，铆压结束时，所述压缩弹簧的弹簧压紧力0.2～1kn，变形量是1～3mm。
13.作为优选方式，所述马达法兰的通孔数量是两个，这两个通孔相对于所述马达的对称线对称布置，所述铆压柱的位置则与这两个通孔对应。
14.经发明人研究，现有技术存在如下缺点。
15.1)现有技术都是螺纹连接，螺纹连接在使用过程中会有松动的现象产生，螺纹松动会导致马达连接不紧固，产生螺钉脱落现象，影响系统的正常运行。
16.2)由于现有技术都通过螺纹连接，尤其是螺钉自攻丝时会有碎屑产生，这些碎屑在阀体腔体中会影响齿轮侧的清洁度，影响产品的性能，情况严重者还需要增加相应的防尘或除尘设备进行清理，增加生产成本。基于以上原因，会导致较高的故障率以及生产成本
17.具体来说，马达通过工装定位放置在阀体上，马达上通孔与阀体上盲孔对正，放入自攻螺钉，待螺钉进入阀体上的盲孔后，自攻螺钉逐渐旋入阀体中，实现阀体与螺纹连接。由于一般情况下阀体为铸造铝合金材质，螺钉为碳钢材质，铝合金的强度远小于碳钢，需要控制扭矩扳手扭矩在4nm
±
1nm，过大的扭矩易造成螺纹破坏，过小的扭矩会导致连接力不足而导致螺钉松开甚至脱落等。由于自攻过程属于切削作业，因此会有碎屑产生，后续需要有相应的防尘或除尘设备进行清理，增加了生产成本。
18.发明人认为，由于行业竞争日趋激烈，需要零部件产品有足够的成本优势才能赢得客户的新应用项目。因而，有必要研制更为精简的机构和更低的零部件成本来实现产品的完整功能性。
19.与现有技术相比，本发明能够提供一种流量调节阀的新型马达固定结构及对应的阀马达固定方法，解决了现有阀体马达螺钉易松动、以及制造和物料成本高的问题，从而在降低了产品成本同时提升了效率，避免了螺纹松动的风险。
附图说明
20.图1为本发明的流量调节阀的剖视图。
21.图2为本发明的流量调节阀的正视图。
22.图3示出本发明的马达固定结构实施例的剖视图。
23.图4示出本发明的马达固定结构实施例的俯视图。
24.图5示出本发明的在阀体中安装压缩弹簧的剖视图。
25.图6示出本发明的马达法兰与铆压柱配合的放大剖视图。
26.图7为示出本发明的铆压操作的示意图。
27.图8示出本发明的铆压头的不同替换结构示例。
28.图9示出本发明的铆压柱的不同替换结构示例。
29.图10示出本发明采用在马达安装孔下部设置定位筋替代弹簧的马达固定结构的剖视图。
30.图11示出本发明采用在马达外壳增加定位筋替代弹簧的马达固定结构的剖视图。
具体实施方式
31.在下文中，将参照附图描述本发明的气体流量调节阀的马达固定结构及方法的实施方式。
32.在此记载的实施方式为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施方式外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施方式做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
33.本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。
34.参见图1和2，本发明的一种气体流量调节阀包括阀体1、阀片2、节气门轴3、卡圈4、阀片螺钉5、复位扭簧6、扇形齿轮7、位置传感器8、中间齿轮9、马达齿轮10、马达11、阀体喉口12、滚针轴承13、滑动轴承14。
35.节气门轴3转动安装在节气门体1内，阀片2通过阀片螺钉5固定安装在节气门轴3上，位置传感器8通过卡子固定在阀体1上。
36.马达11安装在节气门体1的一侧，马达齿轮10安装在马达11的输出轴上，中间齿轮9转动安装在节气门体1上，中间齿轮9与马达齿轮10啮合，扇形齿轮9固定在节气门轴2的端部，扇形齿轮7与中间齿轮9啮合，复位扭簧6套装在节气门轴3上，复位扭簧6的一端固定在节气门体1上，另一端固定在扇形齿轮7上。
37.节气门轴3在阀体喉口12的两端安装孔内有两个轴承负责支撑，靠近齿轮侧的为滚针轴承13，靠近尾端为滑动轴承14。节气门轴2的尾端环槽内，设置有限制节气门轴2轴向定位结构及轴向运动间隙的卡圈4，卡圈4固定在阀体1安装孔内。
38.本发明的流量调节阀的工作过程如下所述。通过马达11及马达11齿轮10，带动中间齿轮9，驱动扇形齿轮7及与扇形齿轮7连接在一起的节气门轴3，最终使连接在节气门轴3上的节气门阀片2发生转动，改变节气门阀片2在节气门喉口12中的角度，调节喉口12的流通截面积，从而实现对发动机进气流量的控制。另外，在扇形齿轮7的顶部设置有磁性结构，与位置传感器8配合，位置传感器8以电信号的方式向发动机电子控制单元实时反馈扇形齿轮7的角度位置，即节气门阀片2的角度情况，进而实现对节气门的闭环控制。
39.再参见图3和4，其中，图3示出本发明的马达固定结构实施例的剖视图，图4示出本发明的马达固定结构实施例的俯视图。
40.在本实施例中，马达固定结构包括马达11、阀体1和压缩弹簧17，马达11具有法兰16。
41.阀体11的马达安装孔的台阶上设置有两个铆压柱15，铆压柱15为在马达安装孔的台阶上凸出的凸台，法兰16具有与两个铆压柱15相应的两个通孔，这两个通孔与两个铆压
柱15配合对中。
42.法兰16的这两个通孔优选相对于马达11的对称线对称布置，铆压柱15的位置则与通孔对应。
43.在马达安装孔的底部设置有压缩弹簧17，压缩弹簧17承接马达11的底部，用于固定马达11并给马达11减振。
44.通过铆压这两个铆压柱15，把马达11铆接固定于马达安装孔。
45.两个铆压柱15与两个通孔之间的位置度要保证准确定位，以使两个马达铆压柱15分别穿过两个通孔，并对中。优选两个铆压柱15与两个通孔的配合间隙为0.05～0.5mm，间隙太大需要很大的铆接变形才能填充间隙，会导致设备铆压力非常大，而间隙太小需要马达法兰上的通孔和阀体铆压柱均有很高的位置度，造成加工困难，影响产品的经济性。
46.铆压柱15的高度沿马达轴向高出马达法兰面0.5～5mm。通常阀体的材料是铸造铝合金，此类材料的韧性较差，过大的高度差会导致铆压力过大而压溃阀体，过小的高度差会导致变形不足，变形量无法填充铆压柱与法兰孔之间的间隙或铆压产生的铆头过小无法紧固马达。
47.在本实施例中，要先将压缩弹簧17放入马达安装孔中，再安装马达11。压缩弹簧17的作用是产生预紧力和阻尼，在工作时预紧以提高马达11的耐振动性。而且，压缩弹簧17的预紧力能够固定马达11，使马达11不易脱离马达安装孔松动。
48.在本实施例中，马达11底部具有凸出的圆柱部分，压缩弹簧17至少要大于该圆柱部分才能平稳地承接马达11的底部。而且，为了力的平衡、生产的简便，本发明适宜采用单个压缩弹簧承接马达的底部。
49.经本发明人实验研究，优选压缩弹簧的内径可以选择的范围是10～35mm，弹簧压紧力可以选择的范围是0.2～1kn，弹簧变形量可以选择的范围是1～3mm。在实施本专利时，本领域技术人员可以根据设计气体流量调节阀的实际需要再从上述范围中确定具体的压缩弹簧的内径值以及工作参数值。
50.通过使用压缩弹簧，改善了对马达的固定，而且提高了马达的抗振性，可以使马达不易松动。但是，如果在振动要求低的应用中，本发明的实施也可以不设置预紧弹簧。
51.在本实施例中，铆压柱15为平头，用于铆压铆压柱15的铆压头18也是平头的，因而铆压柱15的顶端形成了平坦的平面。
52.图8示出本发明的铆压头的不同替换结构示例，图9示出本发明的铆压柱的不同替换结构示例。虽然本实施例中铆压柱和铆压头都是采用平头形状，但是铆压头的形状可以有很多种，可以是平头、圆窝头、圆锥头、三棱、四棱压头等，例如图8示出的铆压头的不同替换结构。铆压柱的结构也可以有很多种，可以是平头、内嵌锥形孔、内嵌圆柱孔等，例如图9示出的铆压柱的不同替换结构。在实施本专利时，本领域技术人员可以根据设计气体流量调节阀的实际需要选择铆压柱和铆压头的形状。
53.变形例1
54.在上述实施例中，使用了压缩弹簧来改善马达的固定，在该变形例中，采用了另外的结构形式来改善对马达的固定。
55.参见图10，其示出本发明采用在马达安装孔下部设置定位筋替代弹簧的马达固定结构的剖视图。如图10所示，在马达安装孔的下部设置了定位筋20，定位筋20的数量优选是
3～8个，沿马达安装孔周向均布。定位筋20直接接触马达11的外壳周向的外壁，使马达11的外壳与马达安装孔之间形成过盈配合，从而固定马达11并给马达11减振。
56.变形例2
57.在上述实施例中，使用了压缩弹簧来改善马达的固定，在变形例1使用了在马达安装孔下部设置定位筋来改善马达的固定。在该变形例2中，采用了另外的结构形式来改善对马达的固定。
58.参见图11，其示出本发明采用在马达外壳增加定位筋替代弹簧的马达固定结构的剖视图。如图11所示，在马达11的外壳的下部设置了定位筋21，定位筋21的数量优选是3～8个，沿马达11的外壳周向均布。定位筋21直接接触马达安装孔周向的外壁，使马达11的外壳与马达安装孔之间形成过盈配合，从而固定马达11并给马达11减振。
59.下面将参照附图5、6和7说明本发明的气体流量调节阀的马达固定方法之实施例。
60.总体来说，是在阀体1上预先加工出铆压柱15，例如铸造，铆压柱需与阀体上马达安装孔中心有较高位置度，以保证可以准确定位，避免由于位置度差异导致安装时马达铆压柱15与无法穿过马达法兰16上的通孔。先将弹簧放入马达孔中，通常弹簧工作状态的弹簧压紧力在0.2～1kn之间，变形量在1～3mm之间，弹簧的作用是产生预紧力和阻尼，在工作时预紧以提高马达的耐振动性。固定过程是先将马达放置在阀体中，待完成定位后，用压机将铆压头下压，控制下压的压力值和铆压头的位移。
61.具体地，本实施例的气体流量调节阀的马达固定方法包括如下步骤：
62.步骤a：将压缩弹簧17放置于马达安装孔的底部，如图5所示；
63.步骤b：参见图6，将阀体1的马达安装孔的台阶上的至少两个铆压柱15穿过马达法兰16的至少两个通孔，完成对中，从而将马达11放置于压缩弹簧17上；
64.步骤c：参见图7，分三段铆压，第一段是预压紧，监测铆压力和位移，当压力达到预压力设定值，此时弹簧17已经充分预紧，所述预压力设定值可以从1～10kn范围内选择；第二段是在此位移基础上马达轴向回退一定位移，马达轴向回退的位移可以从0.5～1.5mm范围内选择；第三段是最终铆压，控制铆压头18下压，当压力达到最终铆压力设定值且位移在设定范围内时，判定铆压完成，所述最终铆压力设定于6～15kn范围内；
65.步骤d：铆压头18退回初始位置，铆压结束。
66.铆压时，可以同时对至少两个铆压柱15同时铆压，也可以对至少两个铆压柱15依次铆压。
67.铆压柱15与通孔之间的位置度要保证准确定位，以使马达铆压柱15分别穿过通孔，并对中。优选铆压柱15与通孔的配合间隙为0.05～0.5mm，间隙太大需要很大的铆接变形才能填充间隙，会导致设备铆压力非常大，而间隙太小需要马达法兰上的通孔和阀体铆压柱均有很高的位置度，造成加工困难，影响产品的经济性。
68.铆压柱15的高度沿马达轴向高出马达法兰面0.5～5mm。通常阀体的材料是铸造铝合金，此类材料的韧性较差，过大的高度差会导致铆压力过大而压溃阀体，过小的高度差会导致变形不足，变形量无法填充铆压柱与法兰孔之间的间隙或铆压产生的铆头过小无法紧固马达。
69.在本实施例中，马达11底部具有凸出的圆柱部分，压缩弹簧17至少要大于该圆柱部分才能平稳地承接马达11的底部。而且，为了力的平衡、生产的简便，本发明适宜采用单
个压缩弹簧承接马达的底部。
70.本实施例中限定铆压柱和通孔均是至少两个，即，本领域技术人员可以根据实际选择铆压柱和通孔的数量，只要能够实现设计目的即可。在本发明中，优选法兰16的通孔的数量是两个，并且相对于马达11的对称线对称布置，铆压柱15的位置则与通孔对应。根据发明人的研究，法兰16设置两个通孔即可满足本发明之固定目的，这样既经济，加工也简便。
71.本实施例方法采用的是优选的三段铆压，三段铆压可以使马达的固定获得更好的效果，便于使孔隙压实、压劳。根据实际需要，本领域技术人员也可以选择使用一段、两段或更多段进行铆压
72.本发明的流量调节阀的马达固定结构及方法，解决了现有阀体马达螺钉易松动、制造成本高的问题。整个工艺只有压接物和被压接物，没有中间连接件(现有技术中均有螺纹连接件)，无需前置对中工位，一步实现马达和阀体的连接，避免了碎屑的产生和螺钉的物料成本以及对中工序的制造成本，降低了产品成本同时提升了效率，避免了螺纹松动的风险。可借助现有设备，通过调整基本工装，即可实现产品功能。
73.以上对本发明的气体流量调节阀的马达固定结构及方法的实施方式进行了说明，其目的在于解释本发明之精神。请注意，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神的情况下对上述各实施方式的特征进行修改和组合，因此，本发明并不限于上述各实施方式。对于气体流量调节阀的马达固定结构及方法的具体特征如形状、尺寸和位置可以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。

技术特征：
1.一种气体流量调节阀的马达固定结构，包括马达和阀体，所述马达具有法兰，其特征在于，所述阀体的马达安装孔的台阶上设置有至少两个铆压柱，所述铆压柱为在马达安装孔的台阶上凸出的凸台，所述马达的法兰具有至少两个通孔，以与所述至少两个铆压柱配合对中，从而通过铆压所述至少两个铆压柱，使所述至少两个铆压柱把所述马达铆接固定于所述马达安装孔；所述至少两个铆压柱与所述至少两个通孔的位置度保证准确定位，以使所述两个马达铆压柱分别穿过所述至少两个通孔；并且所述至少两个铆压柱与所述至少两个通孔的配合间隙为0.05～0.5mm。2.根据权利要求1所述的气体流量调节阀的马达固定结构，其特征在于，所述铆压柱的高度沿马达轴向高出马达法兰面0.5～5mm。3.根据权利要求1所述的气体流量调节阀的马达固定结构，其特征在于，在所述马达安装孔的底部设置压缩弹簧承接所述马达的底部，以固定所述马达并给所述马达减振。4.根据权利要求3所述的气体流量调节阀的马达固定结构，其特征在于，所述压缩弹簧的内径是10～35mm，弹簧压紧力0.2～1kn，变形量是1～3mm。5.根据权利要求1所述的气体流量调节阀的马达固定结构，其特征在于，所述铆压柱为平头，并且用于铆压所述铆压柱的铆压头也是平头的。6.根据权利要求1所述的气体流量调节阀的马达固定结构，其特征在于，在所述马达安装孔的下部设置3～8个定位筋或在所述马达的外壳的下部设置3～8个定位筋，使所述马达的外壳与所述马达安装孔之间形成过盈配合，以固定所述马达并给所述马达减振。7.一种气体流量调节阀的马达固定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a：将压缩弹簧放置于马达安装孔的底部；步骤b：将阀体的马达安装孔的台阶上的至少两个铆压柱穿过马达法兰的至少两个通孔，完成对中，从而将马达放置于所述压缩弹簧上；步骤c：分三段铆压，第一段是预压紧，监测铆压力和位移，当压力达到预压力设定值，此时弹簧已经充分预紧，所述预压力设定值设定于1～10kn范围内；第二段是在此位移基础上马达轴向回退一定位移，马达轴向回退的位移设定于0.5～1.5mm范围内；第三段是最终铆压，控制铆压头下压，当压力达到最终铆压力设定值且位移在设定范围内时，判定铆压完成，所述最终铆压力设定于6～15kn范围内；步骤d：铆压头退回初始位置，铆压结束。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，铆压时，可以同时对所述至少两个铆压柱同时铆压，也可以对所述至少两个铆压柱依次铆压。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，铆压结束时，所述压缩弹簧的弹簧压紧力0.2～1kn，变形量是1～3mm。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述马达法兰的通孔数量是两个，这两个通孔相对于所述马达的对称线对称布置，所述铆压柱的位置则与这两个通孔对应。

技术总结
一种气体流量调节阀的马达固定结构，包括马达和阀体，所述马达具有法兰，其特征在于，所述阀体的马达安装孔的台阶上设置有至少两个铆压柱，所述铆压柱为在马达安装孔的台阶上凸出的凸台，所述马达的法兰具有至少两个通孔，以与所述至少两个铆压柱配合对中，从而通过铆压所述至少两个铆压柱，使所述至少两个铆压柱把所述马达铆接固定于所述马达安装孔；所述至少两个铆压柱与所述至少两个通孔的位置度保证准确定位，以使所述两个马达铆压柱分别穿过所述至少两个通孔；并且所述至少两个铆压柱与所述至少两个通孔的配合间隙为0.05～0.5mm。本发明在降低了产品成本同时提升了效率，避免了螺纹松动的风险。了螺纹松动的风险。了螺纹松动的风险。


技术研发人员：张涛 臧微 孟建鑫 朱浩杰
受保护的技术使用者：北京德尔福万源发动机管理系统有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/8/22