具有磁性傳感器的線性致動(dòng)器組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種線性致動(dòng)器組件(30)，其具有內(nèi)部套筒(100)，該內(nèi)部套筒在第一方向或在相反的第二方向上相對(duì)于固定的外部套筒(90)在完全延伸位置和完全縮回位置之間移動(dòng)。所述線性致動(dòng)器組件(30)還具有發(fā)射器(180)和定位在所述發(fā)射器(180)附近的傳感器(184)，該傳感器檢測(cè)由內(nèi)部套筒(100)相對(duì)于外部套筒(90)沿著縱向軸線的運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致的發(fā)射信號(hào)的變化，并具有控制器(101)，所述控制器電子耦接到傳感器(184)，以確定所述內(nèi)部套筒(100)相對(duì)于所述外部套筒(90)沿著所述縱向軸線的軸向位置。
【專利說明】具有磁性傳感器的線性致動(dòng)器組件
[0001]與相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年11月21日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/562，149號(hào)的權(quán)益。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總地涉及具有磁性傳感器的線性致動(dòng)器組件，并尤其涉及在線控?fù)Q擋變速器系統(tǒng)中使用的具有磁性傳感器的線性致動(dòng)器組件。
【背景技術(shù)】
[0004]在車輛的變速箱中越來(lái)越普遍使用的技術(shù)是所謂的線控?fù)Q擋技術(shù)。換言之，在換擋桿和變速箱之間沒有機(jī)械連接。取而代之地，這種系統(tǒng)在與換擋桿相關(guān)聯(lián)布置的檔位選擇器和變速箱之間具有電子連接。換擋桿在檔位選擇器內(nèi)的位置被傳感器裝置讀取，該傳感器裝置將有關(guān)換擋桿的位置的信息傳送的變速箱，于是采取所需的檔位。
[0005]線性電動(dòng)機(jī)械致動(dòng)器，也稱為線性致動(dòng)器組件可用于車輛變速器中，以便于檔位選擇并提供線控?fù)Q擋功能性。這些線性致動(dòng)器組件與基于電機(jī)和變速箱的電動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)相比呈現(xiàn)出多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在于它們的外觀類似于機(jī)械線端，并從而允許簡(jiǎn)單地連接并接口到現(xiàn)有的Bowden線操縱變速器上。本發(fā)明提供了具有電子和機(jī)械控制的簡(jiǎn)單、穩(wěn)固的線性致動(dòng)器組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種線性致動(dòng)器組件，其包括馬達(dá)，該馬達(dá)至少部分由所述殼體支撐。該線性致動(dòng)器組件包括:外部套筒，該外部套筒耦接到所述殼體上并限定工作腔室，且該外部套筒限定了縱向軸線。所述線性致動(dòng)器組件還包括設(shè)置在所述工作腔室內(nèi)的內(nèi)部套筒，該內(nèi)部套筒沿著所述縱向軸線相對(duì)于所述外部套筒在縮回位置和延伸位置之間可移動(dòng)。所述內(nèi)部套筒具有第一端部和相對(duì)的第二端部，以及沿著所述內(nèi)部套筒的至少一部分設(shè)置的一系列螺紋。螺桿耦接到所述馬達(dá)并且沿著所述縱向軸線從所述馬達(dá)向外延伸，且所述螺桿具有螺紋外表面，該螺紋外表面與所述內(nèi)部套筒的螺紋嚙合，其中，所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)通過所述內(nèi)部套筒的螺紋而轉(zhuǎn)動(dòng)所述螺桿，并促進(jìn)所述內(nèi)部套筒沿著所述縱向軸線在縮回位置和延伸位置之間移動(dòng)。線性致動(dòng)器組件還包括齒輪，該齒輪被支撐在所述殼體內(nèi)并螺紋嚙合所述螺桿的螺紋外表面，在所述內(nèi)部套筒在所述縮回位置和延伸位置之間移動(dòng)的過程中，響應(yīng)于所述螺桿的旋轉(zhuǎn)，所述齒輪旋轉(zhuǎn)。所述線性致動(dòng)器組件還具有發(fā)射器，該發(fā)射器耦接到所述齒輪，且該發(fā)射器發(fā)射至少一個(gè)信號(hào)，并且在齒輪旋轉(zhuǎn)期間，所述發(fā)射器相對(duì)于所述殼體改變所述信號(hào)的取向和位置中的至少一個(gè)。所述線性致動(dòng)器組件還具有傳感器，該傳感器定位在所述發(fā)射器附近，以檢測(cè)所述信號(hào)的取向和位置中的至少一個(gè)的變化，從而確定所述內(nèi)部套筒相對(duì)于所述外部套筒沿著所述縱向軸線的軸向位置。
[0007]所述線性致動(dòng)器組件可以用于車輛的變速器線控?fù)Q擋組件中?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的線性致動(dòng)器組件的透視圖；
[0009]圖2A是圖1的線性致動(dòng)器組件的分解透視圖；
[0010]圖2B是圖2A的線性致動(dòng)器組件的殼體和外部套筒的一部分的后部透視圖；
[0011]圖2C是圖2B的前部透視圖；
[0012]圖2D是殼體和外部套筒的一部分的另一后部透視圖，其中所述內(nèi)部套筒和螺桿設(shè)置在圖2A的線性致動(dòng)器組件的外部套筒內(nèi)；
[0013]圖3是圖1的線性致動(dòng)器組件的局部橫截面?zhèn)纫晥D；
[0014]圖4是在完全縮回位置的連接到換擋桿的線性致動(dòng)器組件的局部橫截面俯視圖；
[0015]圖5是在完全延伸位置的連接到換擋桿的線性致動(dòng)器組件的局部橫截面俯視圖；
[0016]圖6是圖1的線性致動(dòng)器組件的一部分的局部橫截面?zhèn)纫晥D；
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的安裝在可替代托架組件內(nèi)的線性致動(dòng)器組件的透視圖；
[0018]圖8是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方式的在完全縮回位置的連接到換擋桿的線性致動(dòng)器組件的局部橫截面?zhèn)纫晥D；
[0019]圖9是根據(jù)圖8的實(shí)施方式的在完全延伸位置的連接到換擋桿的線性致動(dòng)器組件的局部橫截面?zhèn)纫晥D；
[0020]圖10是根據(jù)圖8的實(shí)施方式的連接到換擋桿的線性致動(dòng)器組件的局部橫截面?zhèn)纫晥D，示出了耦接到線性致動(dòng)器組件的換擋桿在三個(gè)位置的定位。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參照?qǐng)D1至6，其中相同的附圖標(biāo)記在幾幅圖中一直表示相同或相對(duì)應(yīng)的零件，大體示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的線性致動(dòng)器組件30。該線性致動(dòng)器組件30可以用于車輛的變速器線控?fù)Q擋組件中。
[0022]線性致動(dòng)器組件30包括設(shè)置在殼體34內(nèi)并至少部分由殼體34支撐的馬達(dá)32。在特定實(shí)施方式中，殼體34包括第一部分35,該第一部分配合或以其他方式固定地稱接到第二部分37上。馬達(dá)32包括輸出軸36，該輸出軸36延伸通過齒圈56內(nèi)的孔38，所述齒圈56固定地耦接到馬達(dá)32上。組件20可以落座到或固定地安裝到托架組件31上。
[0023]輸出軸36包括延伸到馬達(dá)32內(nèi)的第一端部和遠(yuǎn)離馬達(dá)32向外延伸的第二端部44。第二端部44優(yōu)選地包括花鍵外表面46。馬達(dá)32和輸出軸36在圖3_5中被示意性示出。
[0024]組件30也包括齒輪組件50，其包括多個(gè)行星齒輪52，該行星齒輪52徑向地圍繞中心或太陽(yáng)輪54定位并與其嚙合。行星齒輪52徑向位于齒圈56內(nèi)，該齒圈56固定在殼體34和馬達(dá)32之間的空間內(nèi)。太陽(yáng)輪54優(yōu)選地包括內(nèi)孔，在輸出軸36耦接到所述太陽(yáng)輪54上時(shí)，該內(nèi)孔與輸出軸36的外表面46配合。在特定實(shí)施方式中，輸出軸36被壓配合在太陽(yáng)輪54的內(nèi)孔中。當(dāng)供能時(shí)，馬達(dá)32的輸出軸34將轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪54，作為響應(yīng)，太陽(yáng)輪54又轉(zhuǎn)動(dòng)多個(gè)行星齒輪52。隨著行星齒輪52轉(zhuǎn)動(dòng)，它們以環(huán)形方式圍繞固定齒輪56的帶齒的內(nèi)表面并圍繞中心軸線62運(yùn)行。如圖2A中清楚示出的，每個(gè)行星齒輪52利用銷或其他緊固裝置可旋轉(zhuǎn)地安裝到行星架64上。行星架64包括孔74。[0025]線性致動(dòng)器組件30具有外部套筒90，該外部套筒90限定第一端部92和第二端部94。外部套筒90還限定了縱向軸線、內(nèi)表面96和外表面97，而內(nèi)表面96限定了工作腔室。如圖2B中清楚示出的，內(nèi)表面96還包括一系列向內(nèi)突出的凸緣93，其中該系列凸緣93中的相應(yīng)一對(duì)限定了相應(yīng)的導(dǎo)引槽95?？v向軸線可以平行于或等價(jià)于中心軸線62。工作腔室從第一端部92延伸到第二端部94。具有肩臺(tái)99的外蓋或密封狀結(jié)構(gòu)98安裝到外部套筒90的第二端部94上。在所示的實(shí)施方式中，外部套筒90是殼體34的一部分(即，與殼體34整體形成)。尤其是，外部套筒90抵靠殼體34的第二部分37，以限定臺(tái)階狀部分41?？商娲氖?，套筒90可以單獨(dú)固定或以其他方式耦接到殼體34并從殼體34延伸。
[0026]線性致動(dòng)器組件30還具有內(nèi)部套筒100。如圖2D和圖3_5清楚示出的，內(nèi)部套筒100設(shè)置在外部套筒90的工作腔室內(nèi)。內(nèi)部套筒100具有第一端部102和第二端部104。內(nèi)部套筒100還限定了縱向軸線和限定內(nèi)部區(qū)域108的內(nèi)表面106。具體地參照?qǐng)D2C、2D和圖4-5，內(nèi)部套筒100還包括外表面110，該外表面110具有多個(gè)凸舌111，多個(gè)凸舌111中的每一個(gè)設(shè)置在所述外部套筒90的多個(gè)導(dǎo)引槽95的相應(yīng)一個(gè)內(nèi)，如圖2D清楚示出的。而且，每個(gè)凸舌111在第一端部102附近限定了相應(yīng)的臺(tái)肩112。另外，內(nèi)部套筒100在第二端部104附近是圓筒形的，但是更靠近第一端部102，變成半圓筒形，因此，限定了圓筒形區(qū)域103和半圓筒形區(qū)域105。狹槽109形成在內(nèi)部套筒100的半圓筒形區(qū)域105的內(nèi)表面106內(nèi)。此外，凸舌111朝向馬達(dá)32延伸超過在內(nèi)部套筒100的第一端部102處的半圓筒形區(qū)域105。如圖6中清楚示出的，凸舌111的延伸超過第一端部102的半圓筒形區(qū)域105的部分在內(nèi)部套筒100內(nèi)限定了間隙114，其中，一部分螺桿102保持暴露。
[0027]保護(hù)屏蔽件107安裝到或以其他方式耦接到內(nèi)部套筒100的第二端部104上，并從第二端部104在外部套筒90的外表面97上方延伸。屏蔽件107可以與內(nèi)部套筒100 —體形成，或者如圖所示，可以形成為單獨(dú)件，并在第二端部104處耦接到內(nèi)部套筒100。屏蔽件107優(yōu)選地圍繞內(nèi)部套筒100，使得內(nèi)部套筒100在運(yùn)動(dòng)過程中不露出，并使得在如圖5所示的完全延伸位置和如圖4所示的完全縮回位置之間運(yùn)動(dòng)的過程中，屏蔽件107覆蓋外部套筒90的至少一部分。安裝在屏蔽件107的內(nèi)表面之內(nèi)的溝槽中并抵靠外部套筒90的O形圈(未示出)可以用于將屏蔽件107相對(duì)外部套筒90密封。
[0028]線性致動(dòng)器組件30還包括螺桿120。螺桿120設(shè)置在內(nèi)部套筒100的內(nèi)部區(qū)域108內(nèi)。螺桿120具有第一端部122和第二端部124。螺桿120還沿著其長(zhǎng)度的一部分具有螺紋外表面126。耦接在殼體34內(nèi)的適配器130固定地耦接到螺桿120的第一端部122上。適配器130的外表面134優(yōu)選地壓配合或以其他方式容納在行星架64的孔74內(nèi)。如此，螺桿120通過齒輪組件50 ( S卩，齒輪組件50設(shè)置在馬達(dá)32和螺桿120之間)耦接到馬達(dá)32并且從馬達(dá)32沿著縱向軸線向外延伸。組件30也包括耦接在殼體34內(nèi)的軸承80，且適配器130被軸承80支撐，由此利于適配器130的轉(zhuǎn)動(dòng)、縱向上固定螺桿120以及吸收軸向力來(lái)保護(hù)馬達(dá)32。
[0029]內(nèi)部套筒100包括具有螺紋內(nèi)表面142的螺母140，該螺紋內(nèi)表面142限定了一系列螺紋，該螺紋與螺桿120的螺紋外表面螺紋嚙合，并且螺母140固定在內(nèi)部套筒100的內(nèi)表面的狹槽109內(nèi)。從而，隨著螺桿120旋轉(zhuǎn)，螺母140相對(duì)于內(nèi)部套筒100保持在固定位置，使得螺母140和內(nèi)部套筒100作為一個(gè)單元移動(dòng)。在可替代實(shí)施方式中，未使用螺母140，并因此，螺桿120的螺紋外表面126與內(nèi)部套筒140的螺紋內(nèi)表面142沿著圖1至7中被示作螺母的長(zhǎng)度的一部分螺紋嚙合。
[0030]當(dāng)供能時(shí)，馬達(dá)32的輸出軸36將轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪54，該太陽(yáng)輪又圍繞中心軸線62轉(zhuǎn)動(dòng)多個(gè)行星齒輪52和行星架64。行星架64的旋轉(zhuǎn)又轉(zhuǎn)動(dòng)適配器130，該適配器130又轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿120，螺桿120將在螺母140的螺紋內(nèi)表面142內(nèi)旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)于螺桿120的轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母140和內(nèi)部套筒100將作為一個(gè)單元沿著外部套筒90和螺桿120的長(zhǎng)度軸向移動(dòng)，且相應(yīng)的多個(gè)凸舌111在外部套筒90的相應(yīng)的多個(gè)導(dǎo)引槽95的每一個(gè)中軸向并沿著縱向軸線移動(dòng)。明顯，多個(gè)凸舌111耦接在相應(yīng)的多個(gè)導(dǎo)引槽95中防止內(nèi)部套筒100與螺桿120作為一個(gè)單元轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，螺桿120相對(duì)于外部套筒90和縱向軸線沿縱向保持固定。另外，在內(nèi)部套筒100運(yùn)動(dòng)期間，外部套筒90固定于殼體34并相對(duì)殼體34保持固定。
[0031]在馬達(dá)32在第一方向(即，第一旋轉(zhuǎn)方向)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部套筒100沿著縱向軸線在第一縱向方向上相對(duì)于螺桿120和外部套筒90軸向線性偏移，直到內(nèi)部套筒100上的凸舌111的臺(tái)肩112與外部套筒90上的外蓋98的臺(tái)肩99形成接觸的這樣時(shí)刻為止。換句話說，線性致動(dòng)器組件包括止動(dòng)機(jī)構(gòu)，在與外部套筒90相關(guān)聯(lián)的第一部分和與內(nèi)部套筒100相關(guān)聯(lián)的第二部分彼此抵靠，以限定硬止動(dòng)(hard stop)時(shí),該止動(dòng)機(jī)構(gòu)在如圖5所示的完全延伸位置限制內(nèi)部套筒100相對(duì)于外部套筒90的運(yùn)動(dòng)。隨著內(nèi)部套筒100偏移，屏蔽件107也在遠(yuǎn)離殼體34的臺(tái)階狀部分41的方向上軸向線性偏移。在相反方向上(即在第二旋轉(zhuǎn)方向上)旋轉(zhuǎn)輸出軸36和馬達(dá)32將允許內(nèi)部套筒100沿著縱向軸線在相反線性方向(即，第二縱向方向)上朝殼體34的臺(tái)階狀部分41軸向移動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)將持續(xù)，直到凸舌111接觸適配器30為止，或者其中保護(hù)屏蔽件107接觸殼體34的臺(tái)階狀部分41為止，或二者，如下面對(duì)如圖4所示的完全縮回位置更詳細(xì)描述的。從而，內(nèi)部套筒100相對(duì)于外部套筒90和螺桿120的偏移的長(zhǎng)度受到限制。
[0032]線性致動(dòng)器組件30還包括軸170，且該軸170具有軸線。軸170也具有外表面172和第一端部174。線性致動(dòng)器組件30還具有支撐在殼體34之內(nèi)的齒輪176，且該齒輪174具有外表面178。軸170設(shè)置在齒輪176內(nèi)并抵靠齒輪176。可替代地，軸170和齒輪176可以一體形成為單件或者安裝到一起以便同時(shí)旋轉(zhuǎn)。齒輪176的外表面178具有齒。齒輪176還具有發(fā)射器，如圖1-6所示的磁鐵180，該磁鐵180附連并抵靠軸170的第一端部或遠(yuǎn)端部174。磁鐵180靠近傳感器定位，該傳感器在圖2中示為霍爾效應(yīng)傳感器184。磁鐵180具有發(fā)射磁場(chǎng)的北極182和南極183。在可替代布置中，磁鐵180可以附連到齒輪176或軸170的任何其他部分上。此外，可以理解到可以實(shí)現(xiàn)其他傳感器布置。電連接到霍爾效應(yīng)傳感器84的印刷電路板185設(shè)置在殼體34內(nèi)。印刷電路板185電耦接到控制器101。
[0033]齒輪176的齒設(shè)置成與螺桿120的螺紋外表面126螺紋嚙合，使得在內(nèi)部套筒100的運(yùn)動(dòng)過程中，所述齒輪176轉(zhuǎn)動(dòng)軸170和磁鐵180。隨著磁鐵180旋轉(zhuǎn)，北極182和南極183的環(huán)形運(yùn)動(dòng)在磁場(chǎng)中產(chǎn)生變化。位于磁鐵180附近的霍爾效應(yīng)傳感器184檢測(cè)磁場(chǎng)的變化。由霍爾效應(yīng)傳感器184檢測(cè)的不同磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果被電子地發(fā)送到印刷電路板185和控制器101，以確定沿著縱向軸線內(nèi)部套筒100相對(duì)于外部套筒90的軸向位置。齒輪176與螺桿120應(yīng)具有如下的傳動(dòng)比，即:對(duì)于內(nèi)部套筒100的整個(gè)線性位移，旋轉(zhuǎn)磁鐵180大約300度。大的旋轉(zhuǎn)量將在內(nèi)部套筒100的不同位置之間提供磁場(chǎng)的更好的變化，這允許精確地確定組件30中內(nèi)部套筒100相對(duì)于外部套筒90的線性定位。
[0034]如上所述，齒輪176還包括凹槽或切口區(qū)域177，該凹槽或切口區(qū)域177去除了齒輪176的大約60至120度的齒，因此限定了齒輪176的齒的第一端部179和第二端部181。在完全縮回位置，如圖4所示，內(nèi)部套筒100的第一端部102定位在齒輪176的凹槽177內(nèi)，且齒輪176的第二端部181與螺桿120的外表面126的螺紋部分相接觸。形成在內(nèi)部套筒100內(nèi)的間隙114為齒輪176的第二端部181提供所需的間隙，以保持與螺桿120相接觸。在這個(gè)位置，由于凸舌111與適配器30接觸或者其中保護(hù)屏蔽件107接觸殼體34的臺(tái)階狀部分41，防止內(nèi)部套筒100進(jìn)一步朝向馬達(dá)32縮回。在如圖5所示的完全延伸位置，齒輪176已經(jīng)相對(duì)于在完全縮回位置時(shí)的齒輪176的定位順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了大約250至300度。換言之，齒輪175從如圖4所示的完全縮回位置到如圖5所示的完全延伸位置的完整旋轉(zhuǎn)是大約250至300度。
[0035]在特定實(shí)施方式中，如上所述，線性致動(dòng)器組件30被用在車輛的變速器線控?fù)Q擋組件中。在這些實(shí)施方式中，如圖3至5中清楚示出的，具有第一終端配件188的第一終端186耦接到換擋桿224。終端配件188延伸到內(nèi)部套筒100的內(nèi)部區(qū)域108中，并連接或以其他方式安裝到內(nèi)部套筒100上。
[0036]第一終端186包括內(nèi)部區(qū)域200，該內(nèi)部區(qū)域200被設(shè)計(jì)成圍繞換擋桿224的銷220安裝。第一終端186的內(nèi)部區(qū)域200和換擋桿224的結(jié)構(gòu)可以為任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。一旦安裝，銷220可以鉸接在內(nèi)部區(qū)域200中，以按需要換擋車輛的變速器。第一終端186與內(nèi)部套筒100作為一個(gè)單元從第一位置(對(duì)應(yīng)于線性致動(dòng)器組件30的完全縮回位置)向第二位置(對(duì)應(yīng)于線性致動(dòng)器組件30的完全延伸位置)移動(dòng)。換擋桿224隨著線性致動(dòng)器組件30的內(nèi)部套筒100從完全縮回位置移動(dòng)到完全延伸位置而偏移，如圖4和5清楚示出的。
[0037]同樣示于圖1至6中的是第二終端235，第二終端235在馬達(dá)32附近耦接到殼體34的第一部分35上。第二終端235結(jié)構(gòu)上與第一終端186類似，并且可以在內(nèi)部區(qū)域245內(nèi)容納銷240，類似于第一終端186。但是，與第一終端186相反，隨著線性致動(dòng)器組件30從完全縮回位置移動(dòng)到完全延伸位置，第二減震器組件235沒有相對(duì)于殼體34和馬達(dá)32軸向移動(dòng)。換言之，第二終端235，如本領(lǐng)域技術(shù)人員輕易意識(shí)到的，是變速器線控?fù)Q擋組件中的固定終端，而第一終端186被認(rèn)為是可位移終端。但是，在換擋過程中，線性致動(dòng)器組件30可以鉸接在銷240上，以便于在換擋桿的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程中換擋桿224的上下偏移。
[0038]參照?qǐng)D7，總地示出了用于附接到線性致動(dòng)器組件30上的托架組件31的可替代的安裝托架組件310。安裝托架組件310包括支架312。該支架312包括具有第一臂316和第二臂318的板件314。在所示的實(shí)施方式中，第一臂316和第二臂318大致為L(zhǎng)形，并且具有內(nèi)表面。內(nèi)表面垂直于板件314并且彼此平行。
[0039]安裝托架組件310還包括致動(dòng)器托架326，該致動(dòng)器托架326圍繞第一樞轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一臂316和第二臂318上，且第一樞轉(zhuǎn)軸線橫切所述縱向軸線。殼體34被致動(dòng)器托架326支撐，以允許殼體34如箭頭322所示圍繞第一樞轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于板件314旋轉(zhuǎn)，以輔助將線性致動(dòng)器組件30安裝到第一終端186和換擋桿224上。
[0040]致動(dòng)器托架326具有軸承346，該軸承限定了橫切縱向軸線和第一樞轉(zhuǎn)軸線的第二樞轉(zhuǎn)軸線。殼體34具有軸頸348、350，該軸頸圍繞軸承346可旋轉(zhuǎn)地安裝，以允許殼體34圍繞第二樞轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。圍繞第二樞轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)將通常在線性致動(dòng)器組件30操作過程中發(fā)生。[0041]致動(dòng)器托架326的軸承346包括第一端部330和第二端部332。第一端部330包括彎曲表面334，而第二端部332包括另一彎曲表面336。第一端部330和第二端部332也包括傾斜表面338、340、342和344。
[0042]殼體34的軸頸348和350被進(jìn)一步限定為兩個(gè)彎曲的肋348、350。通過彎曲的肋348、350，線性致動(dòng)器組件30能夠沿著彎曲表面334、336圍繞軸承346的第二樞轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，如圖箭頭320所示。在軸頸348、350的彎曲的肋348、350抵靠軸承346的傾斜表面338、340、342和344時(shí)，圍繞第二樞轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)被限制。如上所述，線性致動(dòng)器組件30的轉(zhuǎn)動(dòng)是必須的，以適應(yīng)換擋桿224的弧線運(yùn)動(dòng)(見圖4)。
[0043]參照?qǐng)D8至10，其中，相同的附圖標(biāo)記在幾幅圖中一直表示相同或相對(duì)應(yīng)的零件，示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的線性致動(dòng)器組件400。類似于線性致動(dòng)器組件30，線性致動(dòng)器組件400可以用在車輛的變速器線控?fù)Q擋組件中。
[0044]線性致動(dòng)器組件400包括耦接在殼體413內(nèi)的馬達(dá)412。馬達(dá)412包括輸出軸414。
[0045]輸出軸414包括第一端部416和第二端部418。馬達(dá)412圍繞并抵靠輸出軸414的第一端部416設(shè)置。第二端部418設(shè)置在軸承420中并抵靠軸承420。軸承420保護(hù)馬達(dá)412免受軸向力。馬達(dá)也抵靠外殼422。外殼422圍繞軸承420設(shè)置并包括印刷電路板424和霍爾效應(yīng)傳感器426。印刷電路板424電連接到控制器101，該控制器101典型地包括中央處理單元。
[0046]線性致動(dòng)器組件400具有外部套筒428，該外部套筒428限定了第一端部430和第二端部432。第一端部430設(shè)置在外殼422內(nèi)并抵靠軸承420。外部套筒428還具有軸線和限定工作腔室的內(nèi)表面434。工作腔室從第一端部430延伸到第二端部432。外部套筒428還包括孔436和銷438，且銷438設(shè)置在孔436內(nèi)并定位在第二端部432附近。外部套筒428還限定了第二孔437，或者去除部分，其位于第二端部432處。
[0047]線性致動(dòng)器組件400還具有內(nèi)部套筒440。內(nèi)部套筒440設(shè)置在外部套筒428的工作腔室內(nèi)。內(nèi)部套筒440具有第一端部442和第二端部444。內(nèi)部套筒440還具有軸線和限定了第二腔室的內(nèi)表面446。第二腔室從第一端部442延伸到第二端部444。第二腔室的內(nèi)表面446包括向內(nèi)突出的卡環(huán)443,該卡環(huán)443具有限定了一系列螺紋的螺紋表面445?？ōh(huán)443向內(nèi)突出到第二腔室內(nèi)并優(yōu)選地在第一端部442附近?？ōh(huán)443可以與內(nèi)部套筒440 —體形成(如圖所示)，或者可以單獨(dú)耦接到內(nèi)部套筒440上。具體參照?qǐng)D8，內(nèi)部套筒440還包括外表面448和狹槽450，該狹槽沿著內(nèi)部套筒440的大部分長(zhǎng)度延伸。
[0048]線性致動(dòng)器組件400還包括螺桿452。螺桿452設(shè)置在內(nèi)部套筒440的第二腔室內(nèi)。螺桿452具有第一端部454和第二端部456。螺桿452還具有外表面458。螺桿452的外表面458具有螺紋。螺桿452的第一端部454抵靠軸承420。
[0049]內(nèi)部套筒440設(shè)置在外部套筒428的工作腔室內(nèi)。螺桿452設(shè)置在內(nèi)部套筒440的第二腔室內(nèi)。螺桿452的螺紋外表面458上的螺紋被設(shè)置在內(nèi)部套筒440的卡環(huán)443的螺紋部分445內(nèi)并與之抵靠。換言之，螺桿452的外表面458的螺紋與內(nèi)部套筒440的螺紋表面445的螺紋成螺紋嚙合。螺桿452附連并抵靠到軸承420上。軸承420圍繞輸出軸414的第二端部418設(shè)置并連接到該第二端部418上。
[0050]當(dāng)供能時(shí)，馬達(dá)412的輸出軸414將轉(zhuǎn)動(dòng)軸承420和螺桿452。螺桿452的螺紋外表面458的螺紋將在內(nèi)部套筒440的向內(nèi)突出的卡環(huán)443的螺紋表面445之內(nèi)旋轉(zhuǎn)。內(nèi)部套筒440將沿著螺桿452軸向移動(dòng)。參照?qǐng)D7，為了防止內(nèi)部套筒440旋轉(zhuǎn)并延伸穿過螺桿452，內(nèi)部套筒440的狹槽450與外部套筒420的孔436對(duì)準(zhǔn)。銷438插入到所述孔436和狹槽450中。隨著內(nèi)部套筒440的狹槽450移動(dòng)，銷438將保持靜止。內(nèi)部套筒440僅能夠偏移狹槽450的長(zhǎng)度，這是因?yàn)殇N438將在狹槽450的每個(gè)端部451和453處止檔內(nèi)部套筒440。換言之，銷438和狹槽450限定了止動(dòng)機(jī)構(gòu)，其限制了內(nèi)部套筒沿著縱向軸線在如圖8所示的完全延伸位置與如圖7和9所示的完全縮回位置之間相對(duì)于外部套筒428軸向運(yùn)動(dòng)的范圍。
[0051]線性致動(dòng)器組件400包括軸460，該軸460具有軸線。軸460還具有外表面462和底端部464。線性致動(dòng)器組件400還具有齒輪466，且齒輪466具有外表面468。軸460設(shè)置在齒輪466內(nèi)并抵靠齒輪466。齒輪466設(shè)置在殼體413內(nèi)并至少部分由殼體413支撐，并通過外部套筒428內(nèi)的第二孔437與螺桿452嚙合。齒輪466的外表面468具有齒。軸460還具有磁鐵470，該磁鐵附連到軸460的底端部464并抵靠該底端部464。磁鐵470具有北極472和南極474。
[0052]齒輪466的齒設(shè)置在螺桿452的螺紋內(nèi)表面458內(nèi)并與之螺紋嚙合。在螺桿452旋轉(zhuǎn)以改變內(nèi)部套筒440的線性位置時(shí)，齒輪46將轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪466旋轉(zhuǎn)軸460和磁鐵470。如上所述，隨著磁鐵470轉(zhuǎn)動(dòng)，北極472和南極474的環(huán)形運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生磁場(chǎng)的變化。位于磁鐵470之下的霍爾效應(yīng)傳感器426將檢測(cè)磁場(chǎng)的變化?；魻栃?yīng)傳感器426檢測(cè)的不同磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果被電子發(fā)送到印刷電路板(未示出)，該印刷電路板包括中央處理單元，該中央處理單元能夠確定內(nèi)部套筒440相對(duì)于外部套筒428的線性位置?？商娲氖?，霍爾效應(yīng)傳感器426可以本身具有確定組件400中內(nèi)部套筒440相對(duì)于外部套筒428的線性位置的能力。齒輪466優(yōu)選地與螺桿452具有這樣的傳動(dòng)比，S卩，對(duì)于內(nèi)部套筒440的整個(gè)線性位移，磁鐵470大約旋轉(zhuǎn)300度。大的旋轉(zhuǎn)量將在內(nèi)部套筒440的不同位置之間提供磁場(chǎng)的良好變化。
[0053]類似于線性致動(dòng)器組件30，第一終端186可以安裝到線性致動(dòng)器組件400上。更具體地說，第一終端186的終端配件188可以設(shè)置在內(nèi)部套筒440的內(nèi)部區(qū)域475內(nèi)。
[0054]類似于圖1至6所示的第一實(shí)施方式，第一終端186可以被設(shè)計(jì)成圍繞換擋桿224的銷220設(shè)置，并以類似的方式操作。
[0055]在此以說明的方式已經(jīng)描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解已經(jīng)使用的術(shù)語(yǔ)意在具有所描述詞匯的性質(zhì)，而非限制。鑒于上述教導(dǎo)，本發(fā)明的很多修改和變形都是有可能的。在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以按照具體描述之外的其他方式來(lái)實(shí)踐。
【權(quán)利要求】
1.一種線性致動(dòng)器組件，包括: 殼體； 至少部分地由所述殼體支撐的馬達(dá)； 外部套筒，所述外部套筒耦接到所述殼體上，并限定工作腔室，且所述外部套筒限定了縱向軸線； 內(nèi)部套筒，所述內(nèi)部套筒設(shè)置在所述工作腔室之內(nèi)并在縮回位置和延伸位置之間沿著所述縱向軸線相對(duì)于所述外部套筒可移動(dòng)，且所述內(nèi)部套筒具有第一端部和相對(duì)的第二端部以及沿著所述內(nèi)部套筒的至少一部分設(shè)置的一系列螺紋； 螺桿，所述螺桿耦接到所述馬達(dá)并且從所述馬達(dá)沿著所述縱向軸線向外延伸，且所述螺桿具有與所述內(nèi)部套筒的所述螺紋嚙合的螺紋外表面，其中，所述馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)通過所述內(nèi)部套筒的所述螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)所述螺桿，并促進(jìn)所述內(nèi)部套筒在所述縮回位置和延伸位置之間沿著所述縱向軸線移動(dòng)； 齒輪，所述齒輪被支撐在所述殼體內(nèi)并螺紋嚙合所述螺桿的所述螺紋外表面，且在所述內(nèi)部套筒在所述縮回和延伸位置之間的所述移動(dòng)過程中，所述齒輪響應(yīng)于所述螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)； 發(fā)射器，所述發(fā)射器耦接到所述齒輪，且所述發(fā)射器發(fā)射至少一個(gè)信號(hào)，在所述齒輪的所述轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，所述發(fā)射器相對(duì)于所述殼體改變所述信號(hào)的取向和位置中的至少一個(gè)；以及 傳感器，所述傳感器位于所述發(fā)射器附近，以檢測(cè)所述信號(hào)的所述取向和位置中的所述至少一個(gè)的所述變化，以確定所述內(nèi)部套筒相對(duì)于所述外部套筒沿著所述縱向軸線的軸向位置。
2.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，還包括:印刷電路板，所述印刷電路板電耦接到所述傳感器；以及控制器，所述控制器電耦接到所述印刷電路板，其中，由所述傳感器檢測(cè)到的所述信號(hào)的所述取向和位置中的所述至少一個(gè)的所述變化通過所述印刷電路板被電子發(fā)送到所述控制器。
3.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，其中，所述發(fā)射器進(jìn)一步限定為發(fā)射磁場(chǎng)的磁鐵。
4.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，其中，所述傳感器是霍爾效應(yīng)傳感器。
5.如權(quán)利要求3所述的線性致動(dòng)器組件，其中，隨著所述內(nèi)部套筒在所述延伸位置和所述縮回位置之間移動(dòng)，所述傳感器檢測(cè)所述磁場(chǎng)的取向的變化。
6.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，還包括軸，所述軸安裝到所述齒輪上，用于與所述齒輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，且所述發(fā)射器安裝到所述軸的遠(yuǎn)端部上。
7.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，其中，所述齒輪具有凹槽，在所述內(nèi)部套筒處于所述縮回位置時(shí)，所述內(nèi)部套筒的所述第一端部抵靠所述凹槽。
8.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，其中，從所述延伸位置到所述縮回位置，所述齒輪旋轉(zhuǎn)從250度到300度。
9.如權(quán)利要求7所述的線性致動(dòng)器組件，其中，所述內(nèi)部套筒鄰近所述內(nèi)部套筒的所述第一端部的部分被去除，以在所述內(nèi)部套筒中限定間隙，使得所述螺桿保持暴露，并且在所述內(nèi)部套筒處于所述縮回位置時(shí)，所述齒輪保持與所述螺桿嚙合。
10.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，其中，所述螺桿耦接到所述殼體上，并且在所述螺桿的所述旋轉(zhuǎn)期間相對(duì)于所述外部套筒和所述軸線保持縱向固定。
11.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，其中，所述外部套筒固定到所述殼體上，并在所述內(nèi)部套筒的所述運(yùn)動(dòng)期間，相對(duì)于所述殼體保持縱向固定。
12.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，還包括行星齒輪組件，所述行星齒輪組件設(shè)置在所述馬達(dá)和所述螺桿之間。
13.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，還包括終端配件，所述終端配件安裝到所述內(nèi)部套筒的所述第二端部上，用于與所述內(nèi)部套筒作為一個(gè)單元在所述縮回和延伸位置之間運(yùn)動(dòng)。
14.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，還包括保護(hù)屏蔽件，所述保護(hù)屏蔽件耦接到所述內(nèi)部套筒的所述第二端部，使得在所述內(nèi)部套筒在所述縮回位置和所述延伸位置之間的所述運(yùn)動(dòng)過程中，所述屏蔽件和所述內(nèi)部套筒作為一個(gè)單元移動(dòng)，且在所述內(nèi)部套筒在所述縮回位置和所述延伸位置之間的所述運(yùn)動(dòng)過程中，所述保護(hù)屏蔽件在所述外部套筒的所述外表面之上延伸。
15.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，其中，所述外部套筒安裝到所述殼體上并從所述殼體延伸。
16.如權(quán)利要求1所述的線性致動(dòng)器組件，還包括:齒輪，所述齒輪被支撐在所述殼體內(nèi)并螺紋嚙合所述螺桿的所述螺紋外表面，并且其中所述外部套筒的一部分被去除以在所述外部套筒內(nèi)限定孔，且所述齒輪延伸通過所述孔，以嚙合所述螺桿。
【文檔編號(hào)】F16H25/20GK103946588SQ201280057099
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月21日
【發(fā)明者】B·敘倫, B·赫爾曼松 申請(qǐng)人:康斯博格汽車股份公司