线性机电致动器的制造方法

线性机电致动器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将旋转运动转换成线性运动的线性机电致动器。所述致动器包括具有外承载表面并且至少部分地布置在壳体内的活塞。所述致动器还包括传动模块，其适于将由马达产生的旋转运动转换成所述活塞的线性运动。所述致动器还包括分离构件和润滑构件，所述润滑构件包括多孔聚合物基质和润滑材料。所述分离构件和承载构件布置成邻近彼此。由此，所述致动器允许在所述活塞运动时通过润滑材料润滑所述活塞的外承载表面的至少一部分。例如，所述线性机电致动器可能不需要或者可以至少尽量减小需要再润滑。
【专利说明】
线性机电致动器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于将旋转运动转换成线性运动的线性机电致动器。该线性机电 致动器包括活塞、壳体、传动模块、分离构件和润滑构件。
【背景技术】
[0002] 线性致动器用于沿直线移动物体，或在两个端点之间或至限定的位置。线性机电 致动器通常包括旋转电动马达和某种机械传动模块，以将马达的相对高速旋转转换成低速 线性运动。该传动模块可以包括齿轮箱和/或螺杆轴。
[0003]线性机电致动器被构造成在相对长行程距离上执行数千至几十万或更多的冲程 (即物体沿着直线运动）。在使用时，线性致动器的表面因而经受应力负载，比如旋转、径向 和/或轴向力，其可以甩开和/或刮去被施加到这些表面上的润滑剂。因此，这些表面需要连 续再润滑，以便确保线性致动器的长使用寿命。
[0004] 当今，再润滑是非常麻烦的操作，并且由于对于致动器位置和所施加的润滑剂量 二者的不精确应用而常浪费掉大量的润滑剂。因此，在本领域中需要更加高效地润滑线性 机电致动器。

【发明内容】

[0005] 在线性机电致动器中，通常存在将内环境与外环境分离的交界面。在轴向方向上 延伸的活塞可以至少部分地布置在壳体内并且可在轴向方向上相对于壳体移动。壳体通常 限定内环境，并且可以包括适于接纳活塞远端的开口。该开口通常是所述内环境与外环境 之间的交界面的一部分。
[0006] 活塞适于在轴向方向上工作，从而通过壳体的开口在内环境与外环境之间移动。 为了不弄脏和损害内环境，分离构件可以布置在交界面或接近交界面。然而，分离构件的使 用寿命和性能高度依赖于其承载表面以及活塞外表面的适当润滑，其中后者至少部分地朝 向分离构件。
[0007] 如上所述，在现有技术中已知的致动器通常可以不满足例如有关润滑剂的限定位 置和限定的润滑剂量的要求。通常，在现有技术中已知的致动器由于例如润滑剂的迀移和 润滑剂的过多消耗而需要定期再润滑。
[0008] 本发明用于通过提供一种线性机电致动器来克服在现有技术中已知的至少一些 问题，该致动器能够提高润滑在精确度和功能方面的应用，同时提供了润滑材料的有用数 量。根据本发明的线性机电致动器可以不需要润滑或者可以至少尽量减少对润滑的需要。
[0009] 根据本发明的一方面，提供了一种用于将旋转运动转换成线性运动的线性机电致 动器。该线性机电致动器包括具有远端和近端的活塞。所述活塞在轴向方向上延伸并且具 有外承载表面。所述活塞至少部分地布置在壳体内并且可在轴向方向上相对于所述壳体移 动。所述壳体具有适于接收所述活塞的远端的开口并且限定内环境。所述线性机电致动器 还包括传动模块，其可操作地连接到所述活塞的近端，并且适于将由马达产生的旋转运动 转换成所述活塞在轴向方向上的线性运动。所述线性机电致动器还包括分离构件，其布置 成邻近所述壳体的开口并且在所述活塞与壳体之间，如在径向方向上所看到的那样。所述 线性机电致动器还包括润滑构件，其包括多孔聚合物基质和润滑材料。所述润滑构件存在 于所述内环境中和布置成邻近所述壳体的开口并且在所述活塞与壳体之间，如在径向方向 上所看到的那样。所述润滑构件布置成邻近所述分离构件。由此，所述致动器允许在所述活 塞运动时通过润滑材料润滑所述活塞的外承载表面的至少一部分。有利地，该装置还允许 通过润滑活塞的外表面来润滑分离构件的一部分，比如面向活塞的表面。
[0010] 下面在整个申请文本中对根据本发明的线性机电致动器的优点进行更详细地描 述，并且总结如下：
[0011] ?线性机电致动器可在润滑构件的干燥状态下很容易地组装，即没有弄脏的润滑 脂或其它形式的液体或半液体润滑剂材料，除了存在于润滑构件的多孔聚合物基质中之 外。
[0012] ?线性机电致动器可以允许具有预定尺寸和形状的润滑构件精确布置在致动器 中最需要的位置，即在使用致动器时邻近于经受苛刻载荷的承载表面的位置。
[0013] ?线性机电致动器可以允许比常规致动器所需较少的维护，这是由于在其使用寿 命期间无需再润滑以及由于致动器部件的磨损较少。
[0014] ?线性机电致动器可被很容易地使用，这是由于润滑材料的相对受控的消耗造成 基本上没有润滑材料泄漏以及由于其对例如冲洗的耐受度。
[0015] ?线性机电致动器可具有改善的停留和库存时间，这是由于润滑构件的高度稳定 性导致具有例如油分离的较少问题。
[0016] ?线性机电致动器可具有可预测的使用寿命，这是由于已知量的润滑材料在润滑 构件中以及由于润滑构件在致动器中的已知位置。
[0017] ?线性机电致动器可以允许环保处理润滑构件，包括在使用寿命结束时未消耗的 润滑材料，特别是当作为分离构件被提供时。
[0018] 在一实施例中，所述致动器允许通过润滑材料来润滑活塞的基本上整个外承载表 面。"基本上"一词在此是指活塞外承载表面的至少90%，比如活塞外承载表面的至少95%。
[0019] "活塞"一词在此是指在轴向方向上进行线性运动的致动器的可动部件，通常是冲 程运动部件。活塞可以从内环境延伸到外环境中，并且可以在使用致动器时从外环境缩回 到内环境中。在完全缩回状态下，活塞主要是通常完全布置在内环境中。在完全延伸状态 下，活塞主要是通常完全布置在外环境中。活塞有时被称为线性机电致动器的延伸构件例 如延伸管。活塞通常具有但不限于圆筒的总体形状。活塞可以是实心或空心的。通常，活塞 是至少部分空心的。活塞可以是金属的。例如，活塞可以由钢例如不锈钢制成。
[0020] "轴向方向"指的是活塞的中心轴线的方向。"径向方向"指的是活塞的半径的方 向。
[0021] "润滑构件"一词在这里是指包含多孔聚合物基质和润滑材料的构件。润滑构件是 用来润滑致动器的承载表面的致动器部件。这种承载表面可以是活塞的外表面、面向活塞 的分离构件的一部分、和/或面向活塞的引导构件的一部分。润滑构件布置成邻近分离构 件。润滑构件可以布置在活塞和壳体之间，如在径向方向上所看到的那样。通常，当活塞处 于其完全缩回状态时，润滑构件布置成靠近活塞的远端。
[0022]承载表面例如紧贴着润滑构件移动比如滑动的活塞的外表面可以设置有润滑材 料的均匀且一致的膜。适度的温度升高(其可以发生在使用致动器时)可能造成润滑材料被 推向聚合物基质的表面，因为润滑材料的热膨胀通常大于聚合物基质。润滑材料的粘度通 常随着温度的升高而降低。当致动器停止工作时，聚合物基质可重新吸收过量的润滑材料。 [0023]通常，多孔聚合物基质是饱和的润滑材料。润滑构件可包含约50-80%比如65-75%，例如70% (重量）的润滑材料。润滑材料可以例如是润滑油，例如高品质的合成油、非 常高品质的合成油、或充足粘性的其他流体润滑剂。
[0024] 聚合物基质具有多孔结构。通常，多孔结构包括数以百万计的孔例如微孔。每个孔 的尺寸如此小，以致它们可以通过表面张力来保持润滑材料。多孔聚合物基质可以是聚合 物基质，比如微多孔聚合物基质，例如聚乙烯基质。通常，所述多孔聚合物基质被模制。
[0025] 由于聚合物基质的孔隙率，润滑构件具有相对低的强度，并且基本上没有承载能 力。通常，润滑构件不是承载的，因为太多的摩擦和/或热会阻碍润滑构件的孔。
[0026] 润滑构件具有可预测的性能，比如预定体积和已知成分的润滑材料以及因此可预 测的使用寿命。润滑构件的可预测性质防止和避免致动器再润滑。大小即体积可以适于对 应于致动器的润滑需要。润滑构件内的润滑材料的饱和水平可以适于对应于致动器的润滑 需要。
[0027] 润滑构件具有的优点在于，其在使用寿命期间稳定保持形状。根据本发明的润滑 构件易于应用到线性机电致动器，例如由于其非油污(non-smeary)性质。有时，润滑构件被 称为固体油状物。
[0028] 相比于使用常规润滑剂比如油、润滑脂等的常规致动器装置，润滑构件可允许致 动器装置的使用寿命在破损之前增加以冲程表示的幅度的至少一个量级。
[0029] 润滑构件可以允许改进的库存和停留时间。润滑构件保持润滑材料，通常是润滑 油粘接得比例如润滑脂中的皂类更好，因此减轻随时间的油分离的问题。
[0030] 润滑构件具有良好的初始润滑并允许干燥的组件。润滑构件对于污物、清洗和温 度变化相对不敏感。例如，润滑构件可以承受-40 °C至85°C的范围内的温度。
[0031] 在本发明中，润滑构件布置成靠近在使用致动器时经受苛刻载荷的线性机电致动 器的表面。润滑构件的润滑材料逐渐迀移到承载表面。
[0032] 通常，润滑构件布置成使得其允许通过润滑材料润滑承载表面的至少一部分，或 在轴向方向上或在径向方向上。例如，润滑构件可以润滑承载表面的横截面的整个周边。有 利地，润滑构件布置成使得其允许通过润滑材料润滑整个承载表面。例如，润滑构件润滑活 塞的整个外承载表面，并且因此可以在活塞的长行程距离上润滑活塞的外承载表面。
[0033] 润滑构件可以布置成靠近分离构件。因此，润滑构件可以布置成距分离构件很小 的距离。分离构件布置在内环境与外环境之间的交界面或接近交界面，由此在使用致动器 时经受较恶劣环境(包括摩擦和磨损）。有利地，润滑构件允许润滑分离构件，特别是分离构 件面向活塞的部分。
[0034] 在一实施例中，润滑构件是线性致动器的单独部件。通过作为致动器的单独部件， 润滑构件作为固体部件(不包括可能逐渐迀移到在使用致动器时经受载荷的表面的少量润 滑材料)可以被很容易地移除，并且在致动器的寿命结束时回收。作为单独部件而被提供的 润滑构件不同于例如设置在活塞外承载表面上的表面处理层或表面处理组合物。可替代 地，润滑构件可以是致动器的集成部件。
[0035] 润滑构件可以具有适于其预定用途的形状。在一实施例中，润滑构件具有衬套的 形状。衬套可以容易地布置成围绕活塞，并还可以很容易与其分离。在这种布置中，润滑构 件可以围绕活塞横截面的整个周边。
[0036] 可替代地，作为单独部件而被提供的润滑构件可以具有至少三个单独的点或单独 的凸缘的形状。在这种布置中，润滑构件通常不围绕活塞横截面的整个周边，而是活塞横截 面的周边的一部分。
[0037] 润滑构件可以包括在其整个使用寿命期间与机电致动器的需要成比例的润滑材 料的数量。因此，在润滑构件中的润滑材料的数量可以基于致动器的预期使用寿命在经济 上和环境上得到优化。
[0038] "分离构件"一词在此是指布置在内环境与外环境之间的交界面或至少接近该交 界面的致动器的部件。分离构件的一个功能是在或者接近适于接收活塞远端的壳体的开口 处将内环境与外环境分尚。
[0039] 分离构件通常布置在活塞与壳体之间，如在径向方向上所看到的那样。分离构件 可以围绕活塞横截面的整个周边或其一部分。分离构件可以布置成围绕活塞。分离构件通 常适于接收活塞的远端。
[0040] 在一实施例中，分离构件布置成使得其围绕着形成活塞外承载表面的一部分的活 塞横截面的整个周边。
[0041] 在一实施例中，分离构件是刮具。刮具通常适于清洁活塞的外承载表面，去除弄脏 活塞表面的污垢和灰尘，同时其从外环境缩回到内环境中。因此，刮具用于保持致动器的相 对清洁的内环境。刮具通常以模制塑料制成。刮具可以布置成围绕活塞。
[0042] 在一实施例中，分离构件是密封构件。密封构件通常适于在径向方向上密封活塞 的外承载表面与壳体之间的交界面。因此，为了防止泄漏，密封构件用于密封内环境与外环 境之间的开口。密封构件通常以模制塑料制成。密封构件可以布置成围绕活塞。
[0043] 刮具和密封构件都可以存在于线性机电致动器中。在示例性实施例中，致动器包 括第一分离构件(刮具)和第二分离构件(密封构件）。刮具可以布置成相对更靠近活塞的外 承载表面。密封构件可以布置成密封沿径向方向存在于刮具与壳体之间的开口。
[0044] 在一实施例中，线性机电致动器还包括引导构件。润滑构件布置在分离构件与引 导构件之间，如在轴向方向上所看出。任选地，润滑构件还可以允许经由润滑活塞的外表面 来润滑引导构件。
[0045] "引导构件"一词在此是指用来在相对于壳体的其通常相对较长行进距离上支撑 和引导活塞的线性机电致动器的部件。引导构件通常布置在由壳体形成的致动器的内环境 中（即在壳体的内环境中）。引导构件可以布置在活塞与壳体之间，如在径向方向上所看到 的那样。
[0046] 引导构件可以具有衬套或套筒的形状，从而大致围绕活塞横截面的整个周边。弓丨 导构件可以布置成围绕活塞。然而，引导构件不一定必须围绕活塞横截面的整个周边，但例 如可以包括三个单独的点或凸缘。引导构件可以是线性引导构件。例如，引导构件可以是多 孔板。
[0047] 引导构件可以是致动器的集成部分，例如壳体的集成部分。可替代地，引导构件可 以是致动器的单独部件。
[0048] "壳体"一词在此是指限定内环境和用来保护设置于其中的部件的致动器的部件。 壳体相对于可动活塞通常是静止的。壳体有时可被称为线性机电致动器的保护构件，例如 保护管。壳体可以是圆筒形的或管状的。通常，壳体具有空心圆筒的形状。
[0049] 在一实施例中，壳体具有筒比如圆筒的形状。壳体可以是金属的。例如，壳体可以 由钢例如不锈钢制成。
[0050] "传动模块"一词在此是指适于将由马达产生的旋转运动转换成活塞在轴向方向 上的线性运动的致动器部件的模块。
[0051] 在一实施例中，传动模块包括可操作地接合到彼此的旋转部和非旋转部。非旋转 部可操作地连接到活塞的近端。传动模块适于将旋转部的旋转运动经由非旋转部转换成活 塞在轴向方向上的线性运动。
[0052] 传动模块可以包括具有螺纹外表面的螺杆和具有螺纹内表面的螺母，其中所述螺 杆和螺母接合到彼此。螺杆的螺纹和螺母的螺纹通常具有相同的节距。在本示例中，螺母通 常可操作地连接到活塞的近端。
[0053] 螺杆可以是滑动丝杠、滚珠丝杠或球滚柱螺杆。螺母可以是扭力锁紧螺母比如滑 动螺母、或包括滚动元件的螺母比如球螺母或滚珠螺母。通常，螺母是螺杆的补充。
[0054]在一实施例中，旋转部是螺杆，非旋转部是螺母。
[0055] 在另一实施例中，旋转部是螺母，非旋转部是螺杆。
[0056] -种常见类型的线性致动器结合螺杆轴，其上运行有螺母。螺杆轴在致动器的整 个长度上延伸，并且设置致动器的操作长度。由于螺母保持处于非旋转状态，所以当螺杆轴 通过马达旋转时螺母将被移位。螺母可以结合在螺杆轴与螺母之间的滚动元件，比如滚珠 或滚子。这将允许具有高负荷传递且使用寿命长的高效线性致动器。螺母还可以与螺杆轴 直接接合，即滑动螺杆设计。在这种情况下，螺母最好由塑料材料制成。
[0057]通常，线性机电致动器还包括或连接到马达，比如电动马达。电动马达可以产生传 动模块的旋转运动。马达可以包括马达元件（其可固定地连接到壳体)和转子元件（其可固 定地连接到传动模块）。
[0058] 通过研究所附的权利要求书及以下的描述，本发明的进一步的特征和优点将变得 显而易见。本领域技术人员要认识到的是，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同 特征可以组合来产生未在下面描述的实施例。
【附图说明】
[0059] 下面参照示出本发明实施例的附图，对本发明的这些和其它方面进行更详细地描 述。
[0060] 在图1中，示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的线性机电致动器的透视 图。
[0061] 在图2中，示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的线性机电致动器的一部 分的透视图，其处于组装状态。
[0062] 在图3中，示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的线性机电致动器的一部 分的分解视图。
【具体实施方式】
[0063] 下面参照附图，在下文中对本发明进行更充分地描述，其中附图示出了本发明的 当前优选实施例。然而，本发明可以体现为许多不同的形式，并且不应被解释为限于这里阐 述的实施例;相反，这些实施例被提供用于彻底性和完整性，并且向本领域技术人员完全传 达本发明的范围。
[0064] 本发明涉及一种用于将旋转运动转换成线性运动的线性机电致动器100,其在图1 中示意性示出。应当容易理解的是，为简便起见，线性机电致动器有时被表示为线性致动器 或致动器。致动器包括活塞10、壳体20、传动模块30和分离构件40。在图1中，致动器的示例 性实施例在这里还包括引导构件62和马达70。在整个本描述中，活塞在轴向方向A上和在径 向方向R上延伸。线性机电致动器还包括润滑构件(未在图1中示出），下面将更详细地描述。 [0065] 活塞10具有远端14和近端16。活塞10在轴向方向A上延伸并且具有外承载表面12。 活塞10可在轴向方向A上相对于壳体20移动。壳体20具有开口 22,其适于接收活塞10的远端 14。壳体20限定内环境101。这里，壳体20具有圆柱的形状。
[0066] 如图1所示，活塞10至少部分地布置在壳体20内。布置在壳体内的活塞的一部分 10a布置在内环境101中。在壳体之外延伸的活塞的一部分10b布置在外环境102中。在完全 缩回状态，活塞10主要例如完全布置在内环境101中。在完全延伸状态，活塞10主要例如完 全布置在外环境102中。在图1中，活塞处于部分延伸状态。
[0067]传动模块30可操作地连接到活塞10的近端，并且适于将由马达70产生的旋转运动 转换成活塞10在轴向方向A上的线性运动。
[0068]尽管没有严格要求，但这里的传动模块30包括可旋转的螺杆轴33,其中非旋转螺 母(未示出）在其上运行。螺杆轴在致动器的整个长度上延伸，并且设置致动器的操作长度。 螺母保持处于非旋转状态，并且在螺杆轴通过马达70旋转时移位。传动模块30至少部分地 布置在活塞10内。
[0069] 分离构件40布置成邻近壳体20的开口并且在活塞10与壳体20之间，如在径向方向 R上所看到的那样。
[0070] 分离构件40(在此示为刮具44)在适于接收活塞的远端14的壳体的开口 22处将内 环境101与外环境102分离。刮具44还用来在活塞从外环境102缩回到内环境101时清洁其外 表面12。
[0071] 如上所述，线性致动器可以通常但不是严格必须地包括引导构件。在图1所示的示 例性实施例中，这里的引导构件62布置在活塞与壳体之间的内环境中，如在径向方向R上所 看出。引导构件62可以布置成或更靠近活塞的近端或更靠近活塞的远端。在图1中，引导构 件布置成在活塞的中央部分。引导构件用来保持活塞10其在轴向方向A上线性运动期间在 轨道上。特别是，引导构件用来引导活塞，使得其随着在相对于壳体的轴向方向上移动而有 效地行进。
[0072]当布置成在其完全缩回状态比较靠近活塞的远端时，引导构件62有利地用于防止 由活塞10引起的在分离构件40上的磨损以及从活塞的外表面12刮掉润滑材料同时穿过开 口 22和分离构件。
[0073] 在图2和3中，更详细地示出了图1中的线性机电致动器100的一部分，即润滑构件 50及其周围。图2示出了处于组装状态的润滑构件50及其周围，而图3是润滑部件50及其周 围的分解图。致动器100的所有特征都没有明确示出在图2-3中。
[0074] 具有远端14和近端16的活塞10在轴向方向A上延伸。远端延伸到外环境102中，而 近端布置在壳体20内且因此在内环境101中。
[0075]活塞的近端16可操作地连接到传动模块的螺母37。螺母37具有螺纹内表面38,并 且与传动模块的螺杆33可操作地接合。螺杆具有螺纹外表面34。螺杆的旋转运动可以由马 达70产生。
[0076]润滑构件50包括多孔聚合物基质和润滑材料。如图2所示，润滑构件50存在于内环 境101中，并且布置成邻近于壳体20的开□ 22和在活塞10与壳体20之间，如在径向方向R上 所看到的那样。
[0077]密封构件42和刮具44分别布置在内环境与外环境之间的交界面。密封构件42和刮 具44都布置在活塞10与壳体20之间，如在径向方向上所看到的那样。在图2中，分离构件42、 44都围绕活塞布置，并且环绕活塞的横截面18的整个周边19。
[0078]因此，在该示例性实施例中，这里的线性致动器包括第一分离构件(刮具)和第二 分离构件(密封构件）。然而，如上面提到，线性致动器可以仅包括刮具形式的一个分离构 件。在另一示例性实施例中，线性致动器可以仅包括密封构件形式的一个分离构件。
[0079]如图3所示，密封构件42在这里具有衬套的形状。密封构件密封活塞的外表面12与 壳体的内表面之间的空间。壳体的内表面面向活塞的外表面。
[0080] 此外，刮具44在这里具有圆锥形状，其中第一端45具有的周边基本上等于或略大 于活塞横截面的周边且第二端46具有的周边基本上等于或略小于壳体横截面的周边。如图 2所示，刮具的第一端45朝向外环境，而刮具的第二端46朝向内环境。
[0081] 密封构件42和刮具44布置成彼此接触或靠近彼此，如图2所示。因此，密封构件42 可以布置在距刮具44很小的距离而不脱离本发明的范围，只要该装置的功能得到维持。 [0082]如图2和3所示，致动器100在这里还包括具有套筒形状的引导构件62，其围绕活塞 横截面的整个周边。引导构件62完全布置在内环境中，在活塞与壳体之间，如在径向方向R 上所看到的那样。如上面所提到，应当注意的是，引导构件仅是致动器的可选部件。
[0083]如图2所示，润滑构件50布置成邻近分离构件40。也就是说，润滑构件50布置成邻 近分离构件40,如在轴向方向A上所看到的那样。此外，致动器的润滑构件50在这里布置在 弓丨导构件62与密封构件42之间，如在轴向方向A上所看到的那样。
[0084] 在图2中，润滑构件具有衬套52的形状，围绕活塞横截面的整个周边。润滑构件50 布置成使得其允许润滑活塞的外表面、密封构件和刮具。
[0085] 应当容易理解的是，在本发明的所有实施例中，润滑构件不一定是衬套。因此，润 滑构件可以设置成多种不同的形式，只要润滑构件可以包括多孔聚合物基质和润滑材料同 时满足润滑构件的所需功能。
[0086]如图2所示，分离构件42、44在这里布置成围绕活塞。类似地，润滑构件50在这里布 置成围绕活塞。类似地，引导构件62在这里布置成围绕活塞。
[0087]通常，引导构件62承受负载，而润滑构件50没有承受负载。任选地，尽管没有严格 要求，分离构件42、44中的至少一个也承受负载。
[0088]为了确保线性致动器的平稳运转，活塞10应在相对于引导构件62、润滑构件50和 分离构件42、44的轴向方向上自由移动。
[0089] 如图1总体所示和图2、3详细所示，线性机电致动器的设置允许在活塞运动时通过 润滑构件50的润滑材料来润滑活塞10的外承载表面12的至少一部分。
[0090] 在本发明的所有实施例中，提供了一种线性机电致动器，其能够在精确度和功能 方面提高润滑的应用，同时提供精确量的润滑材料。在这种情况下，根据本发明的线性机电 致动器可能甚至不需要再润滑。更具体地，通过如上所述的线性机电致动器的设置，能够在 润滑构件的干燥状态下（即除了存在于润滑构件的多孔聚合物基质中之外，没有弄脏的润 滑脂或其他形式的液体或半液体润滑材料)很容易地组装致动器。此外，还可以很容易地使 用线性机电致动器，由于润滑材料的相对受控的消耗造成基本上没有润滑材料的泄漏以及 由于其对例如冲洗的耐受度，以及线性机电致动器可以允许环保处理润滑构件，包括在使 用寿命结束时未消耗的润滑材料，特别是当作为分离构件被提供时。
[0091] 示例
[0092] 性能测试已经由本发明人进行，以便支持本发明的创造性。如下面将要示出，性能 测试显示出乎意料的好结果。应该指出的是，性能测试包括线性致动器的另外一些部件，它 们被认为对于本发明仅是可选的。
[0093] 更详细地，在正常情况下侧重磨损的性能测试涉及润滑类型SKF ActSys GBG 0407538(瑞典SKF)的所谓的致动器中的活塞、引导构件和密封构件。包括润滑脂作为润滑 剂材料的常规SKF ActSys GBG 0407538致动器相比于包括根据本发明的润滑构件（即所谓 的固体油）的改性SKF ActSys GBG 0407538致动器。
[0094] 在这两种测试的致动器中，活塞由引导构件引导且由密封构件密封到壳体。引导 构件具有套筒的形状。密封构件具有衬套(所谓的唇密封)的形状。
[0095] 在所测试的改性致动器中，润滑构件沿轴向方向布置在密封构件与引导构件之 间。润滑构件具有布置成围绕活塞横截面的周边的衬套的形状。在测试中，衬套的外径为33 毫米，内径为28毫米且宽度为10毫米，其体积为2.4cm 3。润滑构件、密封构件和活塞被组装 处于干燥状态（即处于无润滑状态）。
[0096] 测试设置为运行约500000个循环，既要宣告对于常规使用的磨损又要给出SKF ActSys GBG 0407538致动器的可用性的指示，其中使用1500000个循环的L1Q值。通过指出不 到10%的致动器在达到目前数量的循环之前损坏，L 1Q值给出致动器的使用寿命的指示。
[0097] 为了将径向载荷施加于引导构件上，致动器脱位达3厘米，从而施加不均匀的载 荷。测试过程中没有引入其他额外的人为磨损情况，比如灰尘、高温或潮湿。
[0098] 测试1:传统的SKF ActSys GBG 0407538致动器(瑞典SKF)和包括润滑构件的SKF ActSys GBG 0407538致动器之间的对比测试 [0099]在测试过程中致动器以按压载荷垂直安装。
[0100]在最初的50000个循环中，使用15毫米的强制径向载荷和50公斤载荷，这对应于在 引导构件上的约50牛顿的径向载荷。速度设定为约75毫米/秒。
[0101]在随后的450000个循环中，使用35毫米的强制径向载荷和50公斤载荷，这对应于 如上述的大约相同的径向负荷(但具有较少的反驱动力）。速度设定为约85毫米/秒。
[0102]行程的长度为约220毫米，这导致了在测试过程中密封构件相对于活塞的220公里 的总行程距离。
[0103] 在测试过程中观察在各致动器上的活塞和密封构件上的磨损和清洁。在测试过程 中的一些点且最终达到500000个循环时，致动器被拆开且密封构件、活塞和引导构件被进 一步目视观察磨损状况。
[0104] 在最初的75000个循环中，传统致动器的活塞运行得更加干燥，并且开始在密封构 件处产生碎片并显示出其表面的典型变黑。在随后的最多总共500000个循环的过程中，致 动器显示出密封构件和引导构件的增加磨损以及活塞的增加褪色。
[0105] 在最初的75000个循环中，包括润滑构件的改性致动器的活塞变得相当油滑，其中 在每个冲程结束处具有明显的湿环并保持清洁。在随后的最多总共500000个循环的过程 中，密封构件和引导构件的磨损以及活塞的褪色维持最小。
[0106] 在测试之前和之后分别测量润滑构件(其中是固体油的衬套）的重量，以便量化润 滑构件的润滑材料的消耗。
[0107] 在测试之前，润滑构件测得为1.94克。在160000个循环之后，润滑构件测得为1.92 克。在试验结束时，即在500000个循环之后，润滑构件测得为1.89克。改性致动器中的润滑 构件允许在由致动器运行的循环期间润滑材料的至少几乎线性消耗。这个结果意味着能够 就润滑材料的位置和数量在改性致动器中要比在传统致动器中进行更有效的润滑。
[0108] 测试2:测试观察密封构件的磨损
[0109] 在测试2中，使用与测试1相同的致动器。在测试过程中致动器没有任何外部载荷 水平安装。运行总共500000个循环。
[0110] 最初的250000个循环以85毫米/秒运行，并且最终的250000个循环以100毫米/秒 运行。强制径向载荷保持在35毫米，其对应于约50N的径向载荷。冲程的长度为约230毫米， 这导致在测试过程中密封构件相对于活塞的230公里的总行程距离。
[0111]在一定数量的循环之后，对致动器内部的压力进行测量。还测量达到大气压力的 时间。在理想的状态下，内环境中的压力差对应于平衡致动器延伸状态下的压力差的时间。 因此，测量参数的变化被推定为分别对应于密封构件和引导构件的磨损。
[0112]致动器内的压力建立在缩回冲程上。致动器中的真空建立在延伸冲程上。
[0113] 在测试中，认为建立在缩回冲程上的压力和达到大气压的时间随着运行的循环略 有增加。
[0114] 在图1中，实线对应于在致动器中建立在缩回冲程上的压力（以MPa为单位），而虚 线对应于达到大气压的时间（以秒为单位）。
[0115]
[0116] 图1一一分别为在致动器中建立在缩回冲程上的压力和达到大气压的时间。
[0117] 两个结果都表明，空气通过密封构件和引导构件的泄漏分别随着运行的循环减 小。
[0118] 在测试中，认为建立在延伸冲程上的真空和达到大气压的时间随着运行的循环略 有增加。
[0119] 在图2中，实线对应于在致动器中建立在延伸冲程上的真空（以MPa为单位），而虚 线对应于达到大气压的时间（以秒为单位）。
[0120]
[0121] 图2-一分别为在致动器中建立在延伸冲程上的真空和达到大气压的时间。
[0122] 两个结果都表明，空气通过密封构件和引导构件的泄漏分别随着运行的循环减 小。
[0123] 在测试之前，润滑构件被测量为1.95克。在测试结束时，即在500000个循环之后， 润滑构件被测量为1.90克。
[0124] 总之，测试的结果是，包含润滑构件的致动器显示出较少的磨损迹象，比包括常规 润滑脂的致动器具有更持久和受控的润滑以及更整洁的外观。
[0125] 由于固体润滑构件而不是松散润滑脂，这些优点可导致涉及从致动器到门机构隔 室上的过度润滑脂泄漏的更少问题以及致动器的便利装配过程。
[0126] 此外，技术人员通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究可以在实践所要求 保护的本发明时理解和进行所公开的示例性实施例的变型。在权利要求书中，词语"包括" 不排除其他元件或步骤，且不定冠词"一"或"一个"并不排除多个。某些措施被记载在相互 不同的从属权利要求中的这一事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。
[0127] 附图标记列表
[0128] 100线性机电致动器
[0129] 101内环境
[0130] 102外环境
[0131] A 轴向方向
[0132] R 径向方向
[0133] 1〇 活塞
[0134] 10a活塞在内环境中的部分
[0135] 10b活塞在外环境中的部分
[0136] 12 活塞的外承载表面
[0137] 14 活塞的远端
[0138] 16 活塞的近端
[0139] 18 活塞的横截面
[0140] 19 活塞横截面的周边
[0141] 20 壳体
[0142] 22 适于接纳活塞远端的开口
[0143] 30 传动模块
[0144] 33 螺杆
[0145] 34 螺纹外表面
[0146] 37 螺母
[0147] 38 螺纹内表面
[0148] 40 分离构件
[0149] 42 密封构件
[0150] 44 刮具
[0151] 50 润滑构件
[0152] 52 衬套
[0153] 62 引导构件
[0154] 70 马达
【主权项】
1. 一种用于将旋转运动转换成线性运动的线性机电致动器，所述线性机电致动器包 括： 具有远端和近端的活塞，所述活塞在轴向方向(A)上延伸并且具有外承载表面，所述活 塞至少部分地布置在壳体内并且在轴向方向(A)上相对于所述壳体能够移动， 所述壳体具有适于接收所述活塞的远端的开口并且限定内环境， 传动模块，其可操作地连接到所述活塞的近端，并且适于将由马达产生的旋转运动转 换成所述活塞在轴向方向(A)上的线性运动， 分离构件，其布置成邻近所述壳体的开口并且在所述活塞与壳体之间，如在径向方向 (R)上所看到的那样，以及 润滑构件，其包括多孔聚合物基质和润滑材料，所述润滑构件存在于所述内环境中和 布置成邻近所述壳体的开口并且在所述活塞与壳体之间，如在径向方向(R)上所到的那样， 其中，所述润滑构件布置成邻近所述分离构件， 由此允许在所述活塞运动时通过润滑材料润滑所述活塞的外承载表面的至少一部分。2. 根据权利要求1所述的线性机电致动器，其中允许通过润滑材料来润滑活塞的基本 上整个外承载表面。3. 根据权利要求1或2所述的线性机电致动器，其中，所述润滑构件是所述线性致动器 的单独部件。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的线性机电致动器，其中，所述润滑构件具有衬套 的形状。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的线性机电致动器，其中，所述分离构件布置成使 得其围绕着形成活塞的外承载表面的一部分的活塞的横截面的整个周边。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的线性机电致动器，其中，所述分离构件是刮具。7. 根据权利要求1至5中任一项所述的线性机电致动器，其中，所述分离构件是密封构 件。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的线性机电致动器，还包括引导构件，其中，所述润 滑构件布置在所述分离构件与引导构件之间，如在轴向方向(A)上所看到的那样。9. 根据权利要求1至8中任一项所述的线性机电致动器，其中，所述壳体具有筒比如圆 筒的形状。10. 根据权利要求1至9中任一项所述的线性机电致动器，其中，所述传动模块包括可操 作地接合到彼此的旋转部和非旋转部，并且其中，所述非旋转部可操作地连接到所述活塞 的近端，由此所述传动模块适于将旋转部的旋转运动经由非旋转部转换成活塞在轴向方向 (A)上的线性运动。11. 根据权利要求10所述的线性机电致动器，其中，所述旋转部是螺杆，所述非旋转部 是螺母。12. 根据权利要求10所述的线性机电致动器，其中，所述旋转部是螺母，所述非旋转部 是螺杆。
【文档编号】H02K7/06GK105899852SQ201480072552
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月14日
【发明人】P.赫格伯格, M.布拉奇
【申请人】斯凯孚公司