线性致动器的制作方法与工艺

本发明涉及一种线性致动器，其包括：外管和控制台，其中所述外管固定到所述控制台，由至少两个部分组成的外壳，马达壳体，其中所述马达壳体固定到所述控制台上，并且所述马达壳体构成所述外壳的第一部分，电动马达，其中所述电动马达容纳在所述马达壳体中，传动装置和心轴，其中所述心轴由所述电动马达通过所述传动装置驱动，固定在所述心轴上防止旋转的心轴螺母，用于嵌置所述心轴的轴承，可叠缩地嵌入所述外管中的内管，其中所述内管的第一端部连接到所述心轴螺母，位于所述内管的另一端部的前安装件，固定到所述控制台的后安装件。

背景技术：
一种常用类型的致动器例如从LinakA/S的EP531247A1获知。出现在心轴上的力在这里由嵌入塑料外壳中的压缩/拉伸轴承吸收。出现在轴承和后安装之间的力通过塑料外壳传递，因此塑料外壳将相应地确定尺寸和设计。这样的塑料外壳因此构成致动器的价格的主要部分。LinakA/S的EP1922797A1类似地公开一种常用类型的线性致动器，其包括两部分式外壳，该外壳包含致动器的所有部件，即，电动马达、传动装置、心轴、心轴螺母、外管和后安装件。来自心轴的力通过位于心轴和传动装置之间的压缩/拉伸轴承传递到外壳。由于外壳的相对大比例和这将能够吸收从心轴传递的力的事实，外壳必须构成特别坚固的结构。因此该两部分式部件构成致动器的总成本的大部分。在LinakA/S的EP1322876A1中公开了近期的和特定类型的线性致动器。该类型制造更便宜，但是具有相应的输出和质量。在这里线性致动器设计成使得马达壳体上的控制台配备有用于外管、心轴轴承和后安装件的固定件，该固定件设计成用于吸收出现在其上的力。控制台仅仅设计成在轴承和后安装件之间传递力并且另外应当尽可能紧凑。马达壳体和控制台因此构成致动器的主要部分，或换句话说构成底座。不同于LinakA/S的EP1922797A1中的线性致动器，在LinakA/S的EP1322876A1中公开的线性致动器未暴露于相同力，由于该原因没有对外壳的特定强度要求。因此，它的制造和设计变得更无拘束。外壳的材料厚度因此可以薄，并且加强肋可以基本被省略，导致更简单的模工具和更容易和因此更便宜的制造。此外，可以选择强度较弱的类型的塑料，所述塑料本身更便宜，但是在生产方面也是有利的。尽管在LinakA/S的EP1322876A1中公开的线性致动器由于控制台而减小外壳的成本并且简化组装过程，但是这些改进仅仅造成产品的总成本价格的边际减小。

技术实现要素：
本发明涉及提供一方面成本效益更高并且另一方面更生产友好的线性致动器的问题。这根据本发明的线性致动器实现，其中外管和控制台被铸造为一个单元，该单元因此构成整个基部单元。因此，线性致动器的制造成本显著地减小。这是由于子部件的数量减少，这本身导致成本减小。因此，组装操作的数量也减少，由此可以获得进一步的成本减小。此外，组装过程简化，原因在于基部单元设计成使得例如电机和控制PCB可以仅仅借助于少量操作进行固定和安装。类似地，由心轴、心轴螺母、内管、传动装置和后安装结构组成的整个心轴单元可以通过基部单元的后端中的开口引入基部单元中。后者(后安装结构)包括后安装件、后安装基部、后安装壳体和压缩/拉伸轴承。这再次造成更简单和更生产友好的组件。基部单元因此构成致动器的支撑部分(即，底盘)和致动器的外部的主要部分并且因此也构成致动器外壳的一部分。基部单元可以方便地借助于塑料注射模塑或铝压模铸造进行制造。使用铸造工具的模块化构造，基部单元的外管的长度可以以简单方式通过互换工具模块进行改变。基部单元的控制台可以类似地与另一个模块交换，使得可以改变例如电机类型、控制PCB和传动装置。因此，相同铸造工具可以用于线性致动器的各种产品类型。在实施例中，基部单元控制台位于基部单元的外管的延伸部中。因此传动装置、心轴、心轴螺母和前安装件可以安装和固定到后安装件。已组装单元因此可以通过基部单元控制台中的开口以简单方式插入基部单元中，所述开口直接通向基部单元的外管。在另一实施例中，基部单元控制台包括安装面，电动马达固定到一侧并且其中安装面的另一侧构成外壳的另一部分。马达壳体和安装面的另一侧因此构成线性致动器的外壳。因此，基部单元控制台具有多个功能。在实施例中，基部单元控制台上的安装面可以具有大致矩形轮廓。应当安装到该安装面的马达壳体因此将具有相应的形状。然而基部单元控制台的安装面可以设计成具有另一轮廓，例如圆形。在实施例中，线性致动器包括滑动元件，其中至少一个端部可以启动至少一个端部止挡开关，并且其中滑动元件具有长圆形并且包括用于接合心轴螺母的至少一个止挡件。滑动元件与心轴螺母和作为用于线性致动器的端部止挡装置的端部止挡开关协作。端部止挡装置的目的是在到达预定长度的冲程的终点之前停止致动器的线性运动。这得以保证的原因在于当心轴螺母接合滑动元件上的两个止挡件中的一个时滑动元件启动端部止挡开关。当电动马达由于端部止挡件而停用时，控制PCB将保证它仅仅在与启动端部止挡开关的方向相反的旋转方向上再启动。在实施例中，基部单元的外管配备有滑道，滑动元件可以在所述滑道中在基部单元的外管的纵向上移位。移位是启动端部止挡开关所必需的。滑道保证滑动元件不意外地干扰心轴、心轴螺母和内管。因此，仅仅心轴螺母与滑动元件的止挡件的接合将导致滑动元件移位。在实施例中基部单元的外管包括至少一个引导件，内管在所述至少一个引导件中被引导。这两个实施例的优点在于滑道和引导件分别可以从开始(即，优选地在铸造模具中)包含在基部单元中。需要时，安装在基部单元的外管的最外端部处的密封轴衬也可以包括引导件，由此进一步稳定内管的引导。在另一实施例中，基部单元包括在基部单元控制台的安装面和基部单元的外管的滑道之间的至少一个开口。包括突起和弹簧限制器的滑动元件的端部以这样的方式部分地引导通过该开口使得在滑动元件的移位期间突起可以启动端部止挡开关。类似地，当滑动元件不处于端部止挡件位置时，弹簧限制器可以接合旨在将滑动元件保持在非工作位置的弹簧。在可能时，即当心轴螺母不与滑动元件上的止挡件接合时，弹簧保证将滑动元件带回该非工作位置。该弹簧可以有利地从基部单元控制台的内侧安装，优选地在控制PCB上或与控制PCB连接。本发明还涉及一种线性致动器，其包括准备用于安装在基部单元的外管的最外端部上的密封轴衬，其中密封轴衬包括安装面，可以通过其引导内管的开口，围绕开口的缘边的垫圈，以及用于将密封轴衬固定到基部单元的外管的外端部的卡锁连接。卡锁连接可以构造成使得密封轴衬配备有至少一个弹性腿部，所述至少一个弹性腿部包括用于接合基部单元的外管的最外端部中的孔的倒钩。密封轴衬的特征在于紧固装置整合在一个单元中。因此不必使用传统的紧固装置，例如螺钉或铆钉。这使得密封轴衬的安装明显容易，原因是不必在固定紧固装置的同时将密封轴衬保持在期望位置。附图说明将参考附图结合根据本发明的用于线性致动器的实施例的以下描述解释本发明的另外特征，其中：图1显示线性致动器；图2显示线性致动器，其中马达壳体、外管和外壳已被去除；图3显示实施例中的端部限位功能装置的截面的透视图，其中线性致动器包括花键轴衬；图4显示图3中所示的心轴、心轴螺母和花键轴衬的横截面，其中线性致动器受到压缩；图5显示图3中所示的心轴、心轴螺母和花键轴衬的横截面，其中线性致动器受到张力；图6显示实施例中的端部限位功能装置的选定部分的透视图，其中线性致动器仅仅包括心轴螺母；图7显示图6中所示的心轴和心轴螺母的截面；图8显示包括两个端部止挡开关的控制PCB的下侧；图9显示包括两个端部止挡开关的图6中所示的控制PCB的上侧；图10显示基部单元的透视图；图11显示密封轴衬的透视图；图12显示已组装的后安装结构的透视图；图13显示心轴和安装在其上的选定部分的透视图；图14显示心轴和安装在其上的选定部分的透视图；图15显示基部单元和马达壳体的横截面；图16显示具有一定长度的冲程的线性致动器，该长度大于图1中所示的冲程长度；图17显示具有一定长度的冲程的线性致动器，该长度大于图16中所示的冲程长度；图18显示另一致动器系统中的线性致动器的连接的图示；图19显示另一致动器系统中的线性致动器的连接的图示；图20显示安装在线性致动器上的控制盒的分解透视图；图21显示安装在线性致动器上的控制盒的透视图；以及图22显示安装在线性致动器上的控制盒的透视图。具体实施方式图1显示线性致动器1，该线性致动器包括外壳2、外管3和内管4。线性致动器1还包括后安装件5和马达壳体6。内管4的外端部包括前安装件7。前安装件7和后安装件5用于将紧固在线性致动器1将结合于其中的结构中。图2显示线性致动器1，其中外壳2(包括马达壳体6)和外管3已被去除以示出致动器的内部部分。线性致动器1的马达壳体6因此包括电动马达8、控制PCB9和后安装结构10。通过传动装置电动马达8驱动致动器的心轴11(参见图3-7)。心轴螺母12在心轴11上滑动并且与内管4形成连接。因此，心轴螺母12包括肩部13，内管4通过花键轴衬14可以抵靠所述肩部。结合图3-5描述心轴螺母和内管之间的共同操作的详细说明。结合图6-7描述心轴螺母和内管之间的共同操作的备选实施例。在该实施例中，传动装置包括位于电动马达8的驱动轴(未标引)的延伸部中的蜗杆15。蜗杆15驱动固定到心轴的轴17(参见图14)的蜗轮16。心轴11的纵向和旋转轴线因此与蜗轮16的纵向和旋转轴线一致。蜗杆15的纵向和旋转轴线大致垂直于蜗轮的纵向和旋转轴线。心轴螺母12和花键轴衬14都包括一排引导翼片46、47(也参见图3和6)，所述引导翼片与外管3的内侧上的一排突起(也参见图10)的共同操作防止心轴螺母12和花键轴衬14旋转。取决于心轴11的旋转方向，心轴螺母12以及因此内管4和前安装件7相对于后安装件5沿着向内或向外的方向被带动。该后安装件5包括在心轴的轴17嵌入其中的后安装结构10中。参考图10更完整地描述后安装结构10。控制PCB9包括两个端部止挡开关18、19，所述端部止挡开关与心轴螺母12的共同操作构成用于停用和启动电动马达8的端部止挡装置。如果线性致动器1受到张力，花键轴衬14和内管4将能够滑动离开心轴螺母12并且因此相对于彼此移位(参见图5，该图显示图3的截面C-C)。当线性致动器随后受到压缩时，花键轴衬14将在心轴螺母12上滑动(参见图4，该图显示图3的截面C-C)。该特征被称为机械挤压保护。在线性致动器1例如与床的后部段结合安装并且在对应于线性致动器的向内运动降低后部段期间物体意外地陷入后部段和床之间的情况下，线性致动器将不能进一步向下牵拉后部段，原因是花键轴衬14将滑动离开心轴螺母的肩部13。当陷入物体被去除时，线性致动器1将再次受到压缩，由此花键轴衬14和心轴螺母12将再次互连。将在下面参考图2、3和6描述端部止挡装置。端部止挡开关18、19安装到控制PCB9并且可以由滑动元件21上的突起20启动和停用。突起20可以在控制PCB9中的PCB引导件22中滑动，这将在心轴螺母12接合滑动元件21上的止挡件23、24中的一个时发生。这在心轴螺母12到达线性致动器的冲程长度的终点时发生。应当注意冲程的该长度大致由滑动元件21上的止挡件23、24之间的距离给出。当心轴螺母12(以及内管4和前安装件7)在向内方向上、即在朝着后安装件5的方向上移动，心轴螺母12将在某个位置接合止挡件23，导致整个滑动元件21沿着在朝着后安装件5的方向上被带动。通过突起20的该运动启动端部止挡开关18，导致停用电动马达8并且停止心轴11的旋转。当心轴螺母12(以及内管4和前安装件7)在向外方向上、即在朝着前安装件7的方向上移动时获得相应效果。当心轴螺母12接合止挡件24时，整个滑动元件21在与后安装件5相反的方向上被带动。因此，突起20启动端部止挡开关19，导致停用电动马达8并且停止心轴11的旋转。线性致动器的控制(参见图18和19)保证可以再启动电动马达8，但是仅仅在与导致端部止挡开关18、19的启动的方向相反的一个旋转方向上。当心轴螺母12因此在与导致停用电动马达8的方向相反的方向上移动时，心轴螺母12将在某个位置从它与止挡件23、24的接合释放。与此同时，弹簧25将在与心轴螺母12相同的方向上移位滑动元件21。因此，端部止挡开关18、19将再次停用。弹簧25定位成与控制PCB9连接并且与由滑动元件21包括的弹簧限制器26。弹簧25将滑动元件21保持在非工作位置，使得在线性致动器1的正常使用期间不意外地启动端部止挡开关18、19。当滑动元件21上的止挡件23、24接合心轴螺母12并且端部止挡开关18、19中的一个由突起20启动时，弹簧25将上紧。再次与心轴螺母12释放它与止挡件23、24中的一个的接合同时，张紧弹簧25将保证将滑动元件21带回到它的初始位置。应当注意突起20设计成使得当滑动元件21处于其非工作位置时启动两个端部止挡开关18、19。因此，端部止挡开关18、19的停用使电动马达8停用。除了两个端部止挡开关18、19以外，图2、3和6中所示的控制PCB9也配备有两个继电器27和插塞28。来自端部止挡开关18、19中的一个的停用信号传输到继电器27中的一个，因此中断将电压供应到电动马达8或导致电动马达8的短路。当停用的端部止挡开关18、19再启动时，电动马达8将通过继电器27中的一个重新启动。在控制PCB9的该实施例中，端部止挡开关18、19仅仅用作信号的发送器(信号发射器)。用于电动马达的电流因此仅仅通过继电器27。线性致动器1通过控制PCB9上的插塞28连接，由此它可以变为致动器系统的一部分，如图18和19中所示。图6显示在没有花键轴衬的另一实施例中的线性致动器1的子部件的透视图。在这里，心轴螺母34包括螺纹部分35，内管(未显示)的一个端部可以固定到所述螺纹部分(也参见图7中的截面D-D)。在线性致动器的该实施例中，内管将因此总是跟随着心轴螺母34。为了防止挤压，如上所述，致动器可以配备有电挤压保护。这例如可以通过不断测量致动器的电动马达上的负荷并且当负荷达到指定阈值时中断电动马达而实现。图8和9显示控制PCB的另一实施例。该控制PCB29配备有两个端部止挡开关30、31和用于连接线性致动器的插塞32。控制PCB29以与结合图2、3和6所述的相同的方式起作用，但是没有继电器。也就是说，在这里端部止挡开关30、31连接和中断用于电动马达8的电流。这些端部止挡开关30、31应当尺寸确定成用于引导用于电动马达8的电流。图10显示包括外管3和控制台37的基部单元36。取决于线性致动器1的冲程的期望长度，外管3可以具有不同长度。基部单元36设计成一个单元并且优选地借助于塑料注射模塑铸造成一件。基部单元控制台37准备用于安装电动马达8和控制PCB9、29，以及包括突起20和弹簧限制器26的滑动元件21的部分。在所示实施例中具有大致圆柱形横截面的基部单元的外管3还包括滑动元件21位于其中的引导件38(也参见横截面A-A)。心轴螺母12和内管4布置在基部单元的外管3中，使得内管4可以移动到与基部单元控制台37相对的基部单元的外管3中的开口37之外。基部单元的外管3包括在外管3的内侧上大致在开口39处的引导件40(参见横截面B-B)，内管4可以沿着该引导件引导。滑动元件21以这样的方式定向成使得止挡件23、24面向布置在外管3中的心轴11。滑动元件21上的突起20和弹簧限制器26可以部分地通过开口41在基部单元的外管3和基部单元控制台37的安装面(未标引)之间引导。为了安装电动马达8，基部单元控制台37包括一排安装孔42和轴孔43。安装在电动马达8的驱动轴的延伸部中的蜗杆15因此引导通过轴孔43，并且电动马达8借助于安装孔42固定到控制台37。基部单元控制台37还包括用于固定马达壳体6的一排螺柱44。为了固定心轴螺母12、34以防止旋转，基部单元的外管3的内侧包括一排突起45，可以在所述突起之间引导心轴螺母12、34的外侧上的相应一排引导翼片46。如果线性致动器构造成具有机械挤压保护，则外管上的突起45还可以用于引导和固定花键轴衬14以防止旋转，这类似于心轴螺母12包括协作的引导翼片47。在本文献中，术语花键轴衬覆盖设计成花键连接(未显示)的轴衬和没有花键连接的轴衬(花键轴衬附图标记14)。这是由于可以在不固定心轴螺母和花键轴衬以防止旋转的情况下构造线性致动器。在该情况下心轴螺母和花键轴衬的之间的连接可以方便地构造成花键连接。图11显示密封轴衬48，其中安装面49准备用于在外管3上安装在开口39上(参见图10)。密封轴衬48用作基部单元的外管3和内管4之间的线性致动器1的密封件。因此，密封轴衬48可以包括垫圈50。密封轴衬48可以是两部件式塑料模塑单元，其中垫圈50是密封轴衬48的整体部分。类似地，垫圈(未显示)可以位于安装面49和密封轴衬48之间。为了将密封轴衬48固定到外管3可以使用卡锁连接。因此，在这里密封轴衬48构造成具有均包括倒钩(未显示)的一排弹性腿部51。当紧固密封轴衬48时，弹性腿部51以这样的方式被带到与外管3的端部处的相应弹性腿部引导件52接合，使得每个倒钩接合每个弹性腿部引导件52上的止挡件或孔(未标引)。因此，密封轴衬48固定抵靠外管4的端部。作为卡扣连接的替代选择，例如可以使用一个或多个铆钉或螺钉连接。不管使用哪一种紧固方法，垫圈50可以由材料制造成并且尺寸确定成使得垫圈50应当在实际紧固到外管3期间被压缩。在该压缩期间，积累的力在紧固之后将保证预期密封。密封轴衬48还可以包括引导件(未显示)，可以抵靠该引导件引导内管4。该引导件可以是整合在外管3中的已经存在的引导件40的补充或替换(如果外管不包括引导件)。图12显示包括后安装件5的后安装结构10(也参见图2)。在下面将参考图12、13和14描述后安装结构10的功能。如图12中，所示后安装结构10的外部包括后安装基部53和后安装壳体54。后者已在图13中被去除。后安装结构10还围绕轴承55。心轴的轴17通过安装在轴承55中的轴衬61。螺旋弹簧56安装在蜗轮16的圆柱形肩部57上。当心轴11旋转使得心轴螺母12和内管4在向外方向上移动时，螺旋弹簧56将由于它的缠绕和取向减小它与肩部57的接合，因此减小螺旋弹簧56和肩部57之间的摩擦。在相反的旋转方向上，即其中心轴螺母12和内管4在向内方向上移动，螺旋弹簧56将围绕肩部57上紧，因此增加螺旋弹簧56和肩部57之间的摩擦。所以电动马达8将能够提供足以克服该摩擦的扭矩以便能够旋转心轴11，由此心轴螺母12和内管将在向内方向上移动。螺旋弹簧56以这样的方式设计以便保证心轴11自锁定。因此，心轴螺母12和内管不能由于线性致动器上的负荷意外地在向内方向上移动。优选地，当所有可移动部分安装在基部单元36中时，后安装结构10可以固定在基部单元中的开口58中(参见图10)。因此，后安装结构10可以被推入开口58中，由此轴承55将围绕心轴的轴17的端部定位，并且螺旋弹簧56围绕肩部57定位。通过经由基部单元36中的螺孔60将螺钉固定在螺柱59中，后安装结构10固定到实际基部单元36。后安装结构10和基部单元36可以包括相应地用于将后安装结构10固定到基部单元36的若干螺柱59和螺孔60(参见图1)。当到达期望位置时通过短路电动马达8实现自锁定心轴11。图13还显示电动马达8的轴如何由蜗杆15延伸，并且它如何与蜗轮16接合。如图14中所示，蜗轮16通过具有齿62的轴衬61建立到达心轴11的连接。轴衬61安装在具有D形横截面的心轴的轴17上。齿62与蜗轮16上的相应齿63接合。轴衬61还包括轴承55固定在其上的肩部64。为了保证轴衬61和轴承55不滑动离开心轴的轴17，圆盘65固定到心轴的轴17的端部。当所有这些部分安装在心轴的轴17上时，后安装基部53和其后的后安装壳体54可以围绕轴承55和螺旋弹簧56安装。应当注意螺旋弹簧56的一个端部包括在其安装期间与后安装基部53的凹陷67接合的线圈66(参见图13)。图15显示基部单元控制台37和马达壳体6之间的相应连结表面的横截面。基部单元控制台37具有连结表面，该连结表面包括在其间形成凹槽70的后缘68和前缘69。马达壳体6的连结表面包括突舌71，在马达壳体6的安装期间该突舌引导到凹槽70中。后缘68具有在朝着前缘69的方向上的小线圈，由此突舌71在马达壳体6的安装期间向前被推动抵靠前缘69。因此，后缘68和突舌71上的协作表面形成长且不中断的密封接触表面。为了改善该密封，马达壳体6可以有利地由比基部单元36挠性更大的材料制造。当后缘68在马达壳体6的安装期间推动突舌71抵靠前缘69时，突舌71将变形。为了避免例如由于冲击力引起的裂化变形或其它缺损，马达壳体6设计成具有倒圆角部。马达壳体的挠性材料将类似地有助于避免非期望的损坏。为了进一步改善马达壳体6和基部单元36之间的密封，凹槽70可以配备有优选硅树脂的垫圈。图16和17显示在两个不同实施例中的两个线性致动器72、73。图16中的线性致动器72因此具有冲程的短长度和较小安装高度。后者是后安装件5离前安装件7的距离的表示(参见图1)。线性致动器73具有不同的冲程长度和安装尺寸。为了能够制造线性致动器1、72、73的这样的不同形式，模块化地构建用于基部单元的塑料模工具，由此例如可以借助于不同工具嵌件改变基部单元的外管3的长度。相应地，可以改变基部单元控制台。图18和19均显示连接到致动器系统的线性致动器的示意图。图18中的图示因此包括线性致动器1、配线装置74(优选多接线盒或分支电缆)、电源75和控制面板76。在所示图示中通过启动控制面板76启动线性致动器1，控制面板通过配线装置74引导电源75以将供应电压送到线性致动器1。图19中的图示包括线性致动器1、控制盒77和控制面板78。通过启动控制面板启动线性致动器1，由此将信号传输到控制盒77以用于将供应电压送到线性致动器1。在所示图示中电源整合到控制盒77中。应当立即理解多个线性致动器1和多个控制面板76、78等可以连接到所示图示的每一个。还应当理解连接的线性致动器可以属于图16和17中所示的类型。未考虑例如空间，它通常对于将控制盒和线性致动器安装在一起是有用的。由于使用的控制盒属于一般类型并且因此可以在具有多个不同类型的线性致动器的致动器系统中使用，因此必需为线性致动器配备中间件，以便能够进行线性致动器和控制盒之间的物理互连。在图20、21和22中以透视图显示的线性致动器1同样如此。在这里，线性致动器1配备有用作用于与控制盒80互连的适配器的中间件79。为了进一步增强互连，固定到控制盒80的每一侧的U形夹子81围绕基部单元的外管(未标引)引导。在另一实施例(未显示)中控制盒设计成使得它可以例如借助于夹子直接安装在线性致动器上。