一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其是一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]可變噴嘴渦輪增壓器通常用于發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排領(lǐng)域，隨著此類裝置的精密度的提升，對(duì)渦輪增壓器的噴嘴開度調(diào)節(jié)精度的要求也隨之提升，目前，可變噴嘴渦輪增壓器噴嘴開度的調(diào)節(jié)方式分為氣動(dòng)控制和機(jī)械控制兩種，由于機(jī)械控制通常以步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力源，可控性強(qiáng)，在設(shè)計(jì)高精度的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)上有一定優(yōu)勢(shì)。
[0003]專利號(hào)200410010610的專利中公開了一種可變截面渦輪增壓器電子控制截面開度執(zhí)行器，由齒輪式減速器、步進(jìn)電機(jī)、滑動(dòng)變阻器及連接機(jī)構(gòu)作為主要部件構(gòu)成，但該執(zhí)行器直接以搖臂、拉桿此類非標(biāo)準(zhǔn)件為輸出端，當(dāng)輸出端輸出動(dòng)作與非標(biāo)準(zhǔn)件尺寸關(guān)聯(lián)時(shí)，不易對(duì)其輸出端的動(dòng)作進(jìn)行量化，在該裝置中，執(zhí)行器需以滑動(dòng)變阻器的反饋信號(hào)對(duì)輸出位置進(jìn)行誤差校正，增加了裝置的復(fù)雜性和成本，也會(huì)增加故障概率，同時(shí)該裝置不能對(duì)執(zhí)行動(dòng)作的輸出方向進(jìn)行調(diào)整，因此在安裝實(shí)施上不夠靈活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以錐齒輪組直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸，可以用齒數(shù)對(duì)輸出端的動(dòng)作進(jìn)行量化以便進(jìn)行機(jī)電控制，而且可以對(duì)執(zhí)行動(dòng)作進(jìn)行換向。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。
[0006]—種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括控制模塊、步進(jìn)電機(jī)、減速器、固定架和輸出連接機(jī)構(gòu)，所述控制模塊與步進(jìn)電機(jī)連接并對(duì)其控制，所述步進(jìn)電機(jī)以輸出軸與減速器輸入端連接；所述輸出連接機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪、減速器輸出軸和對(duì)外輸出軸，第一錐齒輪固定于對(duì)外輸出軸，第二錐齒輪固定于減速器輸出軸，所述減速器輸出軸與減速器輸出端相連，所述對(duì)外輸出軸連接至外部渦輪增壓器噴嘴，對(duì)外輸出軸上的第一錐齒輪與減速器輸出軸上的第二錐齒輪嚙合以傳動(dòng)。
[0007]所述減速器為插入式減速器。
[0008]所述減速器經(jīng)減速器支撐板固定于固定架上，所述步進(jìn)電機(jī)經(jīng)步進(jìn)電機(jī)支撐板固定于固定架上。
[0009]所述第一錐齒輪經(jīng)鍵、固定套圈固定于對(duì)外輸出軸上，第二錐齒輪以鍵、固定套圈固定于輸出連接機(jī)構(gòu)的減速器輸出軸上。
[0010]所述控制模塊與外部設(shè)備相連，所述控制模塊為把外部設(shè)備控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)步數(shù)的控制模塊。
[0011]本發(fā)明中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括控制模塊、步進(jìn)電機(jī)、減速器、固定架和輸出連接機(jī)構(gòu)，所述控制模塊與步進(jìn)電機(jī)連接并對(duì)其控制，控制模塊為把外部設(shè)備控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)步數(shù)的控制模塊，輸出連接機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪、減速器輸出軸和對(duì)外輸出軸，第一錐齒輪固定于對(duì)外輸出軸，第二錐齒輪固定于減速器輸出軸，所述減速器輸出軸與減速器輸出端相連，所述對(duì)外輸出軸連接至外部渦輪增壓器噴嘴，對(duì)外輸出軸上的第一錐齒輪與減速器輸出軸上的第二錐齒輪嚙合以傳動(dòng)。該結(jié)構(gòu)使用相互嚙合的錐齒輪組直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸，這就使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出動(dòng)作能用錐齒輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)進(jìn)行量化，再通過(guò)齒輪組的齒數(shù)比、減速器的變速比換算出噴嘴開度與步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作的關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)輸出動(dòng)作幅度與控制模塊的脈沖控制信號(hào)數(shù)之間的關(guān)聯(lián)，便于在本機(jī)構(gòu)中引入數(shù)字化控制。
[0012]本發(fā)明中，以錐齒輪組作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出端，錐齒輪有著降噪、減震和承載負(fù)荷能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且錐齒輪組可以對(duì)執(zhí)行動(dòng)作進(jìn)行換向，提升了裝配的靈活度，更適合用于體積較小的精密化設(shè)備上。
[0013]本發(fā)明中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括控制模塊、步進(jìn)電機(jī)、減速器、固定架和輸出連接機(jī)構(gòu)，由于步進(jìn)電機(jī)具備自鎖能力，從而使得本裝置具備自鎖能力，可以使得調(diào)整后的噴嘴開度得以穩(wěn)定，不易因外部機(jī)構(gòu)動(dòng)作而影響噴嘴開度，此外，還可以在裝置上選配具備自鎖能力的減速器(如蝸桿減速器)來(lái)進(jìn)一步提升本裝置的自鎖性能。
[0014]本發(fā)明中，減速器為插入式減速器，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)連接的裝配，有利于提升裝配效率。
[0015]本發(fā)明中，控制模塊與外部設(shè)備相連，所述控制模塊為把外部設(shè)備控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)步數(shù)的控制模塊，該設(shè)計(jì)使得外部控制設(shè)備(計(jì)算機(jī)、單片機(jī))能以量化的數(shù)字信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)本裝置的步進(jìn)電機(jī)，由于本設(shè)備的輸出動(dòng)作能用錐齒輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)進(jìn)行量化，且能通過(guò)齒輪組的齒數(shù)比、減速器的變速比換算出噴嘴開度與步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作的關(guān)聯(lián)，因此外部設(shè)備對(duì)渦輪增壓器噴嘴開度的控制，僅需向本裝置發(fā)送約定的數(shù)據(jù)包即可，無(wú)需再對(duì)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸位置進(jìn)行測(cè)量，從而簡(jiǎn)化了裝置，不僅有利于降低成本，而且也有利于降低故障率。
【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
附圖1是本發(fā)明所述產(chǎn)品的示意圖；
圖中:1-減速器支撐板，2-減速器，3-步進(jìn)電機(jī)的輸出軸，5-步進(jìn)電機(jī)，7-步進(jìn)電機(jī)支撐板，10-固定架，11-固定螺栓，12-減速器輸出軸，13-輸出連接機(jī)構(gòu)的對(duì)外輸出軸，14-固定套圈，15-鍵，16-第一錐齒輪，17-固定套圈，18-鍵，19-第二錐齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括控制模塊、步進(jìn)電機(jī)5、減速器2、固定架10和輸出連接機(jī)構(gòu)，所述控制模塊與步進(jìn)電機(jī)5連接并對(duì)其控制，所述步進(jìn)電機(jī)以輸出軸3與減速器2輸入端連接；所述輸出連接機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪16、第二錐齒輪19、減速器輸出軸12和對(duì)外輸出軸13，第一錐齒輪16固定于對(duì)外輸出軸13，第二錐齒輪19固定于減速器輸出軸12，所述減速器輸出軸12與減速器2輸出端相連，所述對(duì)外輸出軸13連接至外部渦輪增壓器噴嘴，對(duì)外輸出軸13上的第一錐齒輪16與減速器輸出軸12上的第二錐齒輪19嚙合以傳動(dòng)。
[0018]所述減速器2為插入式減速器。
[0019]所述減速器2經(jīng)減速器支撐板I固定于固定架10上，所述步進(jìn)電機(jī)5經(jīng)步進(jìn)電機(jī)支撐板7固定于固定架10上。
[0020]所述第一錐齒輪16經(jīng)鍵15、固定套圈14固定于對(duì)外輸出軸13上，第二錐齒輪19以鍵18、固定套圈17固定于輸出連接機(jī)構(gòu)的減速器輸出軸12上。
[0021]所述控制模塊與外部設(shè)備相連，所述控制模塊為把外部設(shè)備控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)5的旋轉(zhuǎn)步數(shù)的控制模塊。
[0022]實(shí)施例:
在本裝置實(shí)施時(shí)，首先需確認(rèn)噴嘴在不同工況場(chǎng)景下的開度，然后根據(jù)對(duì)外輸出軸13的初始位置，確認(rèn)對(duì)外輸出軸13自初始位轉(zhuǎn)至噴嘴所需開度時(shí)，第一錐齒輪16需轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)。
[0023]根據(jù)第一錐齒輪16、第二錐齒輪19間的傳動(dòng)比，確定出與該轉(zhuǎn)動(dòng)齒數(shù)相對(duì)應(yīng)的減速器輸出端(輸出軸)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作情況；然后根據(jù)減速器的速比和步進(jìn)電機(jī)的步距角確定出該轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作情況與步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)步數(shù)之間的關(guān)系，從而確定噴嘴各工況轉(zhuǎn)換所需的對(duì)步進(jìn)電機(jī)的脈沖控制信號(hào)，在外部控制設(shè)備上運(yùn)行相應(yīng)控制程序?qū)Ρ緳C(jī)構(gòu)的控制模塊進(jìn)行控制，控制模塊向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送工況場(chǎng)景轉(zhuǎn)換所需的脈沖控制信號(hào)，使步機(jī)電機(jī)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)本執(zhí)行機(jī)構(gòu)使噴嘴截面達(dá)到相應(yīng)開度，并利用步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩和定位轉(zhuǎn)矩的特性實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的自鎖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括控制模塊、步進(jìn)電機(jī)(5 )、減速器(2 )、固定架(10 )和輸出連接機(jī)構(gòu)，所述控制模塊與步進(jìn)電機(jī)(5)連接并對(duì)其控制，所述步進(jìn)電機(jī)以輸出軸(3)與減速器(2)輸入端連接；所述輸出連接機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪(16)、第二錐齒輪(19)、減速器輸出軸(12)和對(duì)外輸出軸(13)，第一錐齒輪固定于對(duì)外輸出軸(13)，第二錐齒輪(19)固定于減速器輸出軸(12)，所述減速器輸出軸(12)與減速器(2)輸出端相連，所述對(duì)外輸出軸(13)連接至外部渦輪增壓器噴嘴，對(duì)外輸出軸(13)上的第一錐齒輪(16)與減速器輸出軸(12)上的第二錐齒輪(19)嚙合以傳動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述減速器(2)為插入式減速器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述減速器(2 )經(jīng)減速器支撐板(I)固定于固定架(10)上，所述步進(jìn)電機(jī)(5)經(jīng)步進(jìn)電機(jī)支撐板(7)固定于固定架(10)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述第一錐齒輪(16)經(jīng)鍵(15)、固定套圈(14)固定于對(duì)外輸出軸(13)上，第二錐齒輪(19)以鍵(18)、固定套圈(17)固定于輸出連接機(jī)構(gòu)的減速器輸出軸(12)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述控制模塊與外部設(shè)備相連，所述控制模塊為把外部設(shè)備控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)(5)的旋轉(zhuǎn)步數(shù)的控制模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種錐齒輪定位的渦輪增壓器噴嘴開度執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括控制模塊、步進(jìn)電機(jī)、減速器、固定架和輸出連接機(jī)構(gòu)，所述控制模塊與步進(jìn)電機(jī)連接并對(duì)其控制，所述步進(jìn)電機(jī)以輸出軸與減速器輸入端連接；所述輸出連接機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪、第二錐齒輪、減速器輸出軸和對(duì)外輸出軸，第一錐齒輪固定于對(duì)外輸出軸，第二錐齒輪固定于減速器輸出軸，所述減速器輸出軸與減速器輸出端相連，所述對(duì)外輸出軸連接至外部渦輪增壓器噴嘴，對(duì)外輸出軸上的第一錐齒輪與減速器輸出軸上的第二錐齒輪嚙合以傳動(dòng)。本發(fā)明以錐齒輪組直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸，可以用齒數(shù)對(duì)輸出端的動(dòng)作進(jìn)行量化以便進(jìn)行機(jī)電控制，而且可以對(duì)執(zhí)行動(dòng)作進(jìn)行換向。
【IPC分類】F01D17/14
【公開號(hào)】CN105179024
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張衛(wèi)波, 李峰, 李慧棟, 吳星, 張海路, 王寶豐
【申請(qǐng)人】福州大學(xué), 光隆精密工業(yè)（福州）有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月19日