具有磁力耦合器的致动器组件的制作方法
【专利摘要】公开一种具有磁力耦合器的致动器组件。致动器包括：外壳、第一驱动部分和第二驱动部分、旋转直线转换器以及输出构件。外壳限定第一外壳部分和第二外壳部分的外壳，该第二外壳部分通过外壳壁与第一外壳部分隔开。第一驱动部分被容纳在第一外壳部分中并具有旋转动力源和由旋转动力源驱动的中间输出部。第二驱动部分被容纳在第二外壳部分中并具有中间输入部和变速器。中间输入部从中间输出部接收旋转动力并将旋转动力传输到变速器。中间输入部没有物理接触中间输出部并且外壳壁被设置在中间输出部与中间输入部之间。旋转直线转换器由变速器驱动。输出构件通过旋转直线转换器沿轴线平移。
【专利说明】具有磁力耦合器的致动器组件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2015年3月4日递交的美国临时专利申请第62/128,007号的权益，其公开内容通过引用如同在本文完全详细阐述。
技术领域
[0003]本公开涉及具有磁力耦合器的致动器组件。
【背景技术】
[0004]该部分提供与本公开有关的背景信息，其未必为现有技术。
[0005]用于移动设备的轴向移位元件的致动器组件，特别是被采用以平移传动系部件中的元件的致动器组件，通常具有优选与被采用来润滑设备的润滑剂密封的电子元件。在一些情况下，能够将电子元件容纳在外壳中并能够采用密封件来将电子元件与致动器组件的暴露于润滑剂的一部分隔离。然而，在特定情况下，我们注意到密封件不能提供妥善的方案，因为密封件可能变得非常复杂，使得其制造和安装费用昂贵。因此，需要一种改进的致动器组件，其中致动器组件的特定电子元件与致动器组件的暴露于润滑剂的一部分更好地隔离。
【发明内容】
[0006]该部分提供本公开的大致概要，并非本公开的全部范围或者所有特征的完全公开。
[0007]在一种形式中，本教不提供一种致动器，包括:外壳、第一驱动部分和第二驱动部分、旋转直线转换器以及输出构件。所述外壳限定第一外壳部分和第二外壳部分的外壳，该第二外壳部分通过外壳壁与第一外壳部分隔开。所述第一驱动部分被容纳在所述第一外壳部分中，并具有旋转动力源和由所述旋转动力源驱动的中间输出部。所述第二驱动部分被容纳在所述第二外壳部分中，并具有中间输入部和变速器。所述中间输入部从所述中间输出部接收旋转动力并将旋转动力传输到所述变速器。所述中间输入部没有物理接触所述中间输出部，并且所述外壳壁被设置在所述中间输出部与所述中间输入部之间。所述旋转直线转换器由所述变速器驱动。所述输出构件通过所述旋转直线转换器沿轴线平移。
[0008]进一步的应用领域由在此提供的说明将变得明显。在该概要中的说明和特定示例仅用于例示的目的，并非旨在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0009]在此描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能实施方式的例示目的，并且不旨在限制本公开的范围。
[0010]图1为根据本公开的教示构造的示例性致动器组件的剖视图；
[0011]图2为图1的放大部分，例示了被采用来在第一驱动部分与第二驱动部分之间传输旋转动力的磁力耦合器；
[0012]图3为磁力耦合器的一部分的透视图；
[0013]图4为替代构造的磁力耦合器的分解透视图；
[0014]图5为例示磁力耦合器的第二部分以及变速器的部分剖面的侧立面视图；以及
[0015]图6为替代构造的磁力耦合器的侧立面视图。
[0016]贯穿在附图的数个视图相应的附图标记指示相应的部件。
【具体实施方式】
[0017]参照附图的图1，根据本公开的教示构造的示例性致动器组件10被示出为与驱动系部件12联合操作。驱动系部件12可为被配置为传输旋转动力的任意类型的设备并可包括轴向可动元件14，该轴向可动元件14可沿移位轴线16在两个或更多位置之间移动，以改变驱动系部件12以预定方式的操作。例如，通过致动器组件10轴向可动元件14的移动可选择性地中断旋转动力通过驱动系部件12的传输和/或可选择性地改变驱动系部件12的整体速度比(例如，减速比)。具有轴向可动元件的示例性驱动系部件在共同拥有的美国专利第8，042,642和8，795，126号中公开，其公开内容通过引用如同在本文完全详细阐述。
[0018]驱动系部件12的详细讨论不在本公开的范围之内。简略而言，驱动系部件12可包括将轴向可动元件14接收至其中的外壳18。外壳18可限定允许通过致动器组件10进入轴向可动元件14的致动器孔口 20以及能围绕致动器孔口 20的周界设置的安装凸缘22。在提供的特定示例中，轴向可动元件14具有环形主体26、形成在环形主体26的外部外周界中的环形槽28以及形成在环形主体26的内部周界中的多个内齿30。内齿30可沿平行于移位轴线16的方向纵向延伸。内齿30可非旋转地并能轴向滑动地安装到形成于第一轴34上的外齿32，并可沿移位轴线16移动以与形成在第二轴38上的外齿36接合，由此将第一轴34和第二轴38联接以便围绕移位轴线16共同旋转。
[0019]致动器组件10可包括致动器外壳组件40、驱动组件42、输出构件44和控制器46。致动器外壳组件40可包括安装基座50和盖52。
[0020]安装基座50可由合适的材料形成，诸如结构塑料或诸如铝或镁的金属。安装基座50可具有可限定第一外壳部分62、第二外壳部分64和凸缘66的外壳壁60。第一外壳部分62可设置在外壳壁60的第一侧上并可包括用于驱动组件42和控制器46(在下面将更详细描述)的部分的各种安装件。第二外壳部分64可设置在外壳壁60的与第一外壳部分62相反的第二侧上，并可包括用于驱动组件42(在下面将更详细描述)的部分的各种安装件。外壳壁60能为可将致动器组件10的位于第一外壳部分62中的部件与润滑剂等隔离的无孔结构，致动器组件的位于第二外壳部分64中的部件可暴露于润滑剂。凸缘66可围绕第二外壳部分64延伸并可配置为(例如，经由延伸通过凸缘66并螺纹接合安装凸缘22的多个安装螺栓68)联接到安装凸缘22，以允许安装基座50靠近或覆盖致动器孔口 20。在提供的示例中，衬垫70被设置在凸缘66与安装凸缘22之间，但是将理解，安装基座50与外壳18之间的接合可不同方式地构造。
[0021]盖52可由合适的金属或塑料材料形成，并被配置为接合安装基座50以覆盖第一外壳部分62，从而防止灰尘和/或湿气进入其中。在提供的特定示例中，盖52由弹性的塑料材料形成并包括多个锚固钩74，该多个锚固钩74被接合到形成于第一外壳部分62上的锚固耳76。在提供的示例中，锚固钩74中的每个从盖52的其余部分悬出来并限定倾斜表面80和邻接表面82。倾斜表面80可配置为接触锚固耳76中对应一个的向外延伸边缘84，并可渐缩以随着盖52朝安装基座50推进而促使锚固钩74向外偏离(远离锚固耳76)。一旦盖52已经定位在邻近安装基座50的就座位置并且倾斜表面80脱离锚固耳76的向外延伸边缘84，则锚固钩74被配置为朝锚固耳76回弹。锚固钩74的回弹可将邻接表面82与锚固耳76的向外延伸边缘84内嵌并可选地与其接合，以抑制盖52从安装基座50撤回。
[0022]驱动组件42可包括第一驱动部分90、第二驱动部分92和旋转直线转换器94。
[0023]第一驱动部分90可包括诸如电动马达100的旋转动力源和中间输出部102。可选地，第一驱动部分90可包括在电动马达100与中间输出部102之间的变速器(未示出)，该变速器可在电动马达100与中间输出部102之间提供期望的齿轮比(减速(齿轮)比)。电动马达100可安装在可形成于第一外壳部分62上的一对马达安装件110a、I 1b上。马达安装件110a、110b可定向电动马达100，以使电动马达100的输出轴112能围绕旋转轴线114旋转。
[0024]参照图2和图3，中间输出部102可为磁力耦合器的第一部分，并可包括可围绕中间输出部102的旋转轴线设置的一个或多个磁体120。在提供的特定示例中，中间输出部1 2由电动马达100的输出轴112直接驱动，这样，中间输出部102能围绕输出轴112的旋转轴线114旋转。中间输出部102的磁体120可以以期望次序(例如，平行于输出轴112的旋转轴线114)设置并且以它们的磁极错列的方式设置。例如，磁体120中的每个可设置为使得其北极(N)被设置靠近外壳壁60。
[0025]返回参照图1，第二驱动部分92可包括中间输入部130和变速器132。参照图2和图3，中间输入部130可为磁力耦合器的第二部分，并可被配置为磁性联接到中间输出部102(即，穿过外壳壁60)以能够在其间传输旋转动力。在提供的示例中，中间输入部130可包括可围绕中间输入部130的旋转轴线设置的多个磁体140，中间输入部130的旋转轴线可与中间输出部102的旋转轴线重合。中间输入部130的磁体140可以以期望次序(例如，平行于中间输入部130的旋转轴线)设置并且以它们的磁极与中间输出部102的磁极的次序互补的方式设置。例如，磁体140中的每个可设置为使得其南极(S)被设置靠近外壳壁60。在提供的特定示例中，中间输出部102的磁体120和中间输入部130的磁体140沿输出轴112的旋转轴线114分隔开。然而，将理解，磁体120和140可稍微不同地定位。例如，可使磁体120和140沿轴向方向重叠，如图4中所示。在该示例中，外壳壁60’被形成有中间输出部102’被接收在其中的杯形分段150，并且中间输入部130’被形成为围绕杯形分段150设置的环形方式。这种方式的构造允许磁体120和140沿轴向方向沿着它们的旋转轴相互重叠。
[0026]参照图5，中间输入部130可将旋转动力传输到变速器132，变速器132可将旋转动力传输到旋转直线转换器94。在提供的示例中，变速器132包括蜗杆160和蜗轮162，其可为变速器132的输出部。蜗杆160可固定联接到中间输入部130，以围绕公共旋转轴线旋转。蜗轮162可啮合接合到蜗杆160，并可配置为围绕横向于蜗杆160的旋转轴线168的轴线166旋转。各种安装件(未特别示出)可形成至安装基座150中，其可使蜗杆160和中间输入部130维持在期望方位，以使它们的旋转轴线与中间输出部1 2的旋转轴线重合，并且中间输入部130相对于外壳壁60隔开期望量。
[0027]返回图1，旋转直线转换器94被配置为将从变速器132的输出部(S卩，提供的示例中的蜗轮162)输入的旋转运动转换成被配置为平移输出构件44的线性运动。在提供的示例中，旋转直线转换器94包括顶丝170、线轴172、支架174和偏压弹簧176。旋转直线转换器94的构造可大致类似于在共同转让的共同未决的名称为“具有双叉致动器的动力传输部件”的美国专利申请第14/460，661中描述的构造，其公开内容通过引用如同在本文完全详细阐述。简略而言，顶丝170可包括轴部分180和螺纹分段182，轴部分180可联接到蜗轮162以共同旋转，螺纹分段182可联接到轴部分180以共同旋转。轴承184可联接到安装基座50并可被采用来支撑顶丝170以便旋转。线轴172可形成为两件或多件并且可限定中心螺纹孔口 190、中心主体192以及一对端部凸缘194和196。顶丝170的螺纹分段182可螺纹接合到中心螺纹孔口 190。支架174可限定具有开口中心部的类框架结构，其中线轴孔口 200被形成从中通过且其尺寸适于接收线轴172。支架174可安装到安装基部50以便平行于移位轴线16移动。在提供的特定示例中，支架174被安装到与安装基座50的其余部分整体形成的分立的引导杆204。然而，将理解，引导杆204可为能组装到安装基座50的其余部分的分立结构。偏压弹簧176可接收在线轴172的中心主体192上并可邻接端部凸缘194和196。端部凸缘194和196的尺寸使得仅为偏压弹簧176的每个端部的一部分。在提供的示例中，端部凸缘194和196中每个的尺寸被设定为形成与偏压弹簧176的相应端部接触的两个分立区域。区域中的每个可设置为相互180度。偏压弹簧176的每个端部可另外接触支架174的接近线轴孔口 200的一部分。当支架174能够平行于移位轴线16自由平移时，偏压弹簧176将保持支架174与线轴172对齐(即，线轴172将在支架174中定中心)。偏压弹簧176在端部凸缘194和196与支架174之间以这种方式的定位允许线轴172平行于移位轴线16平移由偏压弹簧176在支架174不能与线轴172移动的情况下决定的有限量。在线轴172已经相对于支架174移动的情况下，偏压弹簧176可提供施加到支架174上的偏压力，以促使支架174移回以与线轴172对齐。
[0028]输出构件44可配置为将支架174的运动转移到轴向可动元件14的运动。在提供的特定示例中，输出构件44包括移位拨叉，该移位拨叉具有接收在围绕轴向可动元件14形成的环形槽28中的一对臂210(仅示出一个)。输出构件44可以以任意期望的方式联接到支架174。而且，在输出构件44被固定联接到支架174的情况下，输出构件44可与支架174整体形成。
[0029]控制器46可包括控制单元220和多个传感器。传感器可包括旋转位置传感器222，该旋转位置传感器222可被配置为检测旋转传感器目标224的旋转位置并相应地生成位置信号。旋转传感器目标224的旋转位置可与中间输出部102的旋转位置以期望的方式关联。例如，旋转传感器目标224可联接到输出轴112或中间输出部102以共同旋转。替代地，旋转传感器目标224可通过可由输出轴112或中间输出部102驱动的减速驱动(未示出)而驱动。在提供的特定示例中，旋转位置传感器为安装到印刷电路板226的霍尔效应传感器，旋转传感器目标224联接到输出轴112的与中间输出部102相反的端部。印刷电路板226可固定联接到盖52。控制单元220可联接到印刷电路板226并可配置为控制电动马达100的操作以便将支架174驱动至期望位置。控制单元220可联接到旋转位置传感器并可从其接收旋转位置信号。控制单元220还可联接到电源(未示出)并且可选地联接到车载网络(未示出)，诸如CAN总线，并可以以期望的方式与其它车辆系统通信。控制器46能可选地包括其它传感器，诸如温度传感器(未示出)和/或线性位置传感器(未示出)。温度传感器可检测致动器组件10的一部分(诸如电动马达100)的温度或驱动系部件12的一部分的温度，并可响应地生成温度信号。线性位置传感器可检测致动器组件10的元件(诸如支架174或输出构件44)沿期望轴线的位置并可响应地生成线性位置信号。
[0030]虽然致动器组件10已经被描述为具有采用具有围绕公共旋转轴线设置的部件的磁力耦合器的驱动组件42，但是本领域技术人员将理解，本发明在其更宽泛的方面可被稍微不同地配置。就此而言，磁力耦合器的第一部分和第二部分可被配置为围绕彼此平行的轴线旋转，如图6中描绘的。在该示例中，磁力耦合器的第一部分250’具有从第一部分250’的旋转轴线252径向向外延伸的磁体120’。磁体120’可围绕旋转轴线252沿圆周隔开并可具有以期望方式(例如，交替)错列的磁极。磁力耦合器的第二部分254’可以以相似的方式配置(即，具有磁体140 ’，该磁体140 ’从第二部分254’的旋转轴线168 ’径向向外延伸并围绕旋转轴线168’沿圆周隔开，它们的磁极以与第一部分250’的磁极的错列互补的方式错列)。旋转动力可以以类似于正齿轮的方式在第一部分250，与第二部分254’之间传输，这是因为第一部分250，上的磁体120，的磁极可引起第二部分254，的齿轮运动。
[0031]为了例示和描述的目的，已经提供了实施例的前述描述。其并非意欲为穷尽性的或限制本公开。特定实施例的单独的元件或特征通常不限于该特定实施例，而是，在适用的情况下可互换并可在选择的实施例中使用，即使未特别示出或描述。特定实施例的单独的元件或特征还可以以许多方式变化。这种变化不应被认为偏离本公开，并且所有这些修改旨在被包含在本公开的范围内。
【主权项】
1.一种致动器，包括: 限定第一外壳部分和第二外壳部分的外壳，该第二外壳部分通过外壳壁与第一外壳部分隔开； 具有电动马达和由所述电动马达驱动的中间输出部的第一驱动部分，所述第一驱动部分被容纳在所述第一外壳部分中； 具有中间输入部和变速器的第二驱动部分，所述第二驱动部分被容纳在所述第二外壳部分中，所述中间输入部从所述中间输出部接收旋转动力并将旋转动力传输到所述变速器，其中所述中间输入部没有物理接触所述中间输出部，并且其中所述外壳壁被设置在所述中间输出部与所述中间输入部之间； 由所述变速器驱动的旋转直线转换器;和 通过所述旋转直线转换器沿轴线平移的输出构件。2.根据权利要求1所述的致动器，其中所述中间输出部与所述中间输入部围绕公共旋转轴线设置。3.根据权利要求2所述的致动器，其中所述中间输出部与所述中间输入部共轴设置。4.根据权利要求2所述的致动器，其中所述中间输出部与所述中间输入部沿所述公共旋转轴线分隔开。5.根据权利要求1所述的致动器，其中所述中间输出部围绕第一轴线能旋转，并且所述中间输入部围绕与所述第一轴线不重合的第二轴线能旋转。6.根据权利要求5所述的致动器，其中所述第二轴线平行于所述第一轴线。7.根据权利要求1所述的致动器，其中所述中间输出部包括多个第一磁体，并且所述中间输入部包括多个第二磁体，所述第二磁体与所述第一磁体协作，以在所述中间输出部与所述中间输入部之间传输旋转动力。8.根据权利要求7所述的致动器，其中所述第一磁体中的每个产生第一磁场，其中所述第二磁体中的每个产生第二磁场，并且其中所述第一磁场与所述第二磁场磁性接合，以在所述中间输出部与所述中间输入部之间传输旋转动力。9.根据权利要求7所述的致动器，其中所述第一磁体与所述第二磁体协作，以抵抗所述中间输出部与所述中间输入部之间的相对旋转。10.根据权利要求1所述的致动器，其中所述旋转直线转换器包括顶丝和螺纹连接到所述顶丝的线轴。11.根据权利要求10所述的致动器，其中所述旋转直线致动器进一步包括弹簧和支架，所述弹簧设置在所述线轴与所述支架之间，所述输出构件联接到所述支架以与其一起移动。12.根据权利要求1所述的致动器，其中所述输出构件具有一对臂。13.—种装置，包括:驱动系部件，具有第一轴、第二轴和被联接以与所述第一轴旋转的轴向可动元件，所述轴向可动元件能在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置，所述轴向可动元件与所述第二轴脱离，在所述第二位置，所述轴向可动元件旋转地联接到所述第二轴；以及具有外壳、第一驱动部分、第二驱动部分、旋转直线转换器和输出构件的致动器，所述外壳限定第一外壳部分和第二外壳部分，该第二外壳部分通过外壳壁与第一外壳部分隔开，所述第一驱动部分具有电动马达和由所述电动马达驱动的中间输出部，所述第一驱动部分被容纳在所述第一外壳部分中，所述第二驱动部分具有中间输入部和变速器，所述第二驱动部分被容纳在所述第二外壳部分中，所述中间输入部从所述中间输出部接收旋转动力并将旋转动力传输到所述变速器，其中所述中间输入部没有物理接触所述中间输出部，并且其中所述外壳壁被设置在所述中间输出部与所述中间输入部之间，所述旋转直线转换器由所述变速器驱动，所述输出构件通过所述旋转直线转换器沿轴线平移； 其中所述轴向可动元件被联接到所述输出构件以与其一起沿所述轴线移动。14.根据权利要求13所述的装置，其中所述中间输出部与所述中间输入部围绕公共旋转轴线设置。15.根据权利要求14所述的装置，其中所述中间输出部与所述中间输入部共轴设置。16.根据权利要求14所述的装置，其中所述中间输出部与所述中间输入部沿所述公共旋转轴线分隔开。17.根据权利要求13所述的装置，其中所述中间输出部围绕第一轴线能旋转，并且所述中间输入部围绕与所述第一轴线不重合的第二轴线能旋转。18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第二轴线平行于所述第一轴线。19.根据权利要求13所述的装置，其中所述中间输出部包括多个第一磁体，并且所述中间输入部包括多个第二磁体，所述第二磁体与所述第一磁体协作，以在所述中间输出部与所述中间输入部之间传输旋转动力。20.根据权利要求19所述的装置，其中所述第一磁体中的每个产生第一磁场，其中所述第二磁体中的每个产生第二磁场，并且其中所述第一磁场与所述第二磁场磁性接合，以在所述中间输出部与所述中间输入部之间传输旋转动力。21.根据权利要求19所述的装置，其中所述第一磁体与所述第二磁体协作，以抵抗所述中间输出部与所述中间输入部之间的相对旋转。22.根据权利要求13所述的装置，其中所述旋转直线转换器包括顶丝和螺纹连接到所述顶丝的线轴。23.根据权利要求22所述的装置，其中所述旋转直线致动器进一步包括弹簧和支架，所述弹簧设置在所述线轴与所述支架之间，所述输出构件联接到所述支架以与其一起移动。24.根据权利要求13所述的装置，其中所述输出构件具有一对臂。
【文档编号】H02K7/116GK105939073SQ201610121606
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】佩伊曼·莫拉德沙希, 弗瑞得瑞克·E·津克
【申请人】美国轮轴制造公司