CN104847191B - 用于车辆锁闩的致动器和与该致动器连用的多功能齿条 - Google Patents

用于车辆锁闩的致动器和与该致动器连用的多功能齿条 Download PDF

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Abstract

提供一种用于锁闩的致动器，该致动器包括操作性地接合至齿轮传动机构的马达和齿条，该齿条活动安装至该致动器以相对该致动器的壳体线性运动，其中该齿轮传动机构包括：蜗杆、蜗轮和小齿轮，其中该小齿轮可转动地安装至该蜗轮，且该小齿轮具有被构造成啮合齿条的一部分的多个齿，其中该蜗杆的转动轴线垂直于该蜗轮和该小齿轮的转动轴线，并且其中齿条构造成将齿轮传动机构操作性连接至锁闩的锁杆，且齿条具有凸轮面，该凸轮面构造成在齿条被该齿轮传动机构移动时操作开关。

Description

用于车辆锁闩的致动器和与该致动器连用的多功能齿条
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年2月15日提交的美国临时专利申请编号61/940,423的权益，其全部内容通过援引纳入本文。
本申请还要求于2014年2月21日提交的美国临时专利申请编号61/942,833的权益，其全部内容通过援引纳入本文。
技术领域
本发明的各实施例涉及锁闩，更特别涉及用于车辆锁闩的致动器。
背景技术
在一些应用中，锁闩需要在装有该锁闩的物品的应用区域的有限范围内执行许多操作。
因此，期望提供一种带有致动器的锁闩，其能够受限于某些空间要求的同时执行所需功能。
发明内容
提供一种用于锁闩的致动器。该致动器具有操作性地连接至齿轮传动机构的马达；和齿条，该齿条活动安装至该致动器以相对于该致动器的壳体线性运动，其中该齿轮传动机构包括蜗杆、蜗轮和小齿轮，其中该小齿轮可转动地安装至蜗轮，且该小齿轮具有被构造成接合齿条的一部分的多个齿，其中蜗杆的转动轴线垂直于蜗轮和小齿轮的转动轴线，并且齿条构造成将齿轮传动机构操作性连接至锁闩的锁杆，且齿条具有凸轮面，该凸轮面构造成在齿条被该齿轮传动机构移动时操作开关。
附图说明
在参考附图阅读以下详细描述时，将懂得本发明的这些和/或其它的特征、方案和优点，在所有附图中同样的符号代表同样的部件，其中：
图1是根据本发明的实施例的致动器的分解图；
图2是图1视图的线条图；
图3是锁闩处于上锁状态的视图；
图4是图3视图的线条图；
图5是锁闩处于解锁状态的视图；
图6是图5视图的线条图。
虽然这些附图表现了本发明的不同的实施例和特征，但是这些附图不必是成比例的，某些特征可能被放大以显示并解释本发明的示例性实施例。本文所给出的范例以一种形式说明了本发明的几个方面，但所述范例不得解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
引证下列美国专利号3,969,789、6,568,741、6,679,531、8,348,310和美国专利公开号US 2010/0127512、US 2011/0204659、US 2012/0292927以及于2013年3月29日提交的临时专利申请编号61/806,530，以上每篇文献的全部内容被援引纳入本文。
现在参见附图，特别参见图1-6，示出用于锁闩的致动器10。在一个实施例中，该锁闩是车门锁闩或任何其它类型的车辆锁闩。锁闩具有致动器10，该致动器操作性地连接至该锁闩的位于锁闩壳体内的组成部件。在一个实施例中，齿条12活动安装至致动器10。齿条12的运动作动了锁闩的其它组成部件，例如作动了上锁/解锁杆，该上锁/解锁杆操作性连接至与该锁闩的爪或叉栓操作性接合的锁止杆或卡爪，因此齿条的运动能使操作性地接合至致动器的锁闩处于上锁或解锁状态。当然应理解，该齿条还可被构造成操作性地接合锁闩的其它组成部件，比如锁杆。当然应理解，锁杆还可构造成与锁闩的其它组成部件接合，并且锁杆与锁止杆之间的相互作用是可以单独使用或与锁闩的其它特征/操作结合使用的许多应用和/或操作中的一种。例如，由齿条运动造成的锁杆运动可使锁闩的锁止杆或棘爪与解锁杆或解锁手柄连接或脱开，以使锁杆的运动既可打开锁闩也可不对锁闩产生影响。换言之，由齿条运动造成的锁杆运动通过可操作地连接至齿条一端的锁杆的运动所引起的锁闩组成部件的连接或脱开而使锁闩上锁或解锁。再者，在替代实施例中，齿条可以包括或是锁杆的一部分，以使齿条的运动引发希望的锁闩功能。在一个实施例中，齿条12可直接连接至锁闩的锁止杆。
在一个实施例中，齿条12由致动器10的马达14通过齿轮传动机构16所驱动，该齿轮传动机构操作性地接合至该马达14和该齿条12。如图所示，致动器10仅采用三个带齿传动件，其也是三个单独的组成部件，以减小速度并允许该机构中的最后组成部件(如齿条12)施加所需的力。连接至马达轴的齿轮传动机构16的第一组成部件是通常称为蜗杆18的螺旋带齿传动件。第二组成部件是通常称为蜗轮20的螺旋带齿传动件，其被安装成相对于第一传动件或蜗杆的转动轴线22成九十度角。蜗轮的转动轴线示出为轴线24。第二带齿传动件20继而通过形状配合的特有表面接触一部件或小齿轮26来连接，其具有正齿轮，该小齿轮26继而使齿条12运动，该齿条是致动器10的最后组成部件和输出装置。
所述的轴线交叉的齿轮传动机构相对于其它致动器具有多个优点，即所需的传动件数目减少至仅三个且传动件啮合部或传动副的数目减少至两个。另外，第二和第三带齿传动件之间的接合并非通过齿轮啮合实现，从而消除了系统中的齿侧隙累积和由此引起的齿侧隙增大。而且，各螺旋带齿传动件具有交叉轴线这一事实使得需要采用这样的螺旋带齿传动件，其产生的噪音较小，因为动力传输通过滑移运动来实现而非通过正齿轮所固有的刚性齿与齿接触来实现。
因此，该蜗杆/蜗轮配置产生了更具成本效益和更安静的致动器10。
致动器10具有壳体28和与之相关的盖体30以及解锁开关32和门半开开关34。该解锁开关安装至解锁开关承座36，而该门半开开关34安装至门半开开关承座38。
如上所述，蜗轮20操作性地接合至蜗杆18，该蜗杆由马达14转动驱动。齿轮26围绕轴线24可转动地安装至蜗轮20，以使齿轮26能相对于蜗轮20围绕轴线24转动。齿轮26还具有凸起40，该凸起位于蜗轮20的一对结构42和44之间，从而使得蜗轮20沿一个方向(如顺时针方向)从初始位置或中央位置开始转动并且此时致动器10处于如图3和图4所示的上锁位置，结构42将接触凸起40从而使齿轮26顺时针转动，因此使齿条12沿箭头46的方向相对于致动器10在第一位置和第二位置间线性运动，以使该致动器现在处于如图5和图6所示的解锁位置。
在所述运动之后，蜗轮20通过逆时针方向的运动回到图3和图4所示的初始位置或中央位置，而齿轮26留在图5和图6所示的位置上。换言之，参见图3至图6，蜗轮20从图3和图4的中央位置或初始位置起始的顺时针运动将使齿轮26顺时针运动并使齿条沿箭头46的方向运动。然后，蜗轮20被复位弹簧48弹簧偏压从而逆时针转动回到图3和图4以及图5和图6所示的初始位置或中央位置，但是齿轮26和齿条12留在图5和图6所示的位置上。
当致动器处于图5和图6所示的位置上时，蜗轮的结构44邻近凸起40，所以蜗轮20的逆时针运动将使齿轮26以逆时针方式转动，因而使齿条12沿与箭头46相反的方向运动，于是使齿条从解锁位置(图4和图5)运动至上锁位置(图3和图4)。一旦到达这一位置，复位弹簧48就使蜗轮20沿逆时针方向转动回到图3和图4所示的初始位置或中央位置，以使结构42此时定位成在蜗轮20顺时针转动时接触凸起40。
应理解，在一个实施例中，装置42和40之间的间距大于凸起40，以使蜗轮20相对齿轮26的上述移动成为可能。
复位弹簧28被构造成位于壳体28和蜗轮20之间，以提供偏压力以使马达14停止供能之后使蜗轮20回复初始位置或中央位置，从而结构42或结构44视锁闩或致动器10的状态(如上锁或解锁)而定地定位成与凸起40进行接触。因此，通过蜗轮20沿相反两方向的转动运动，齿条12在箭头50的方向上的线性运动是可能的。
开关32定位成通过在箭头50的方向上在上锁位置和解锁位置之间运动的齿条12的表面或凸轮面52而被操作。如此，齿条的运动或者其当前位置或状态根据开关32所处的状态(例如取决于齿条12的表面或凸轮面52的位置而闭合或断开状态)来确定。在启动之后，马达14将驱动齿轮系或齿轮传动机构16并使齿条12线性运动。齿条12和/或致动器10以及与之相关的锁闩将保持在上锁或解锁位置中，直到马达14再次启动且致动器的状态发生改变(例如从上锁变成解锁或者从解锁变成上锁)。弹簧48使蜗轮回复至中央位置或初始位置，从而结构42或44之一视致动器的状态(如上锁或解锁)而定地准备接触凸起40。这将发生在使马达14沿两个方向之一运转时，并且使通往马达14的电流反向将会反转马达14的方向并使齿条12沿相反方向运动，从而使致动器10的状态从上锁变成解锁或反之。一旦状态完成转变，弹簧48就将再次使齿轮传动机构16和/或蜗轮20回复至中央位置，以使结构42或44准备接触凸起40。
如图所示且如上所述，齿条12的凸轮面52与该齿条一体形成，并且该凸轮面构造成在齿条12线性运动时操纵开关32。这让致动器10具有了更具成本效益的设计，因为所需的独立组成部件的数量因齿条12被用作多功能部件而得到减少。
例如，如上所述，齿条12是齿轮传动机构的带传动件与锁闩的臂或杆之间的连接件，用于传递由致动器提供的力和行程。该系统还能适应空程，以避免当该机构被手动操作时齿轮系发生反向驱动。凸轮结构52允许通过开关的启动而检测出致动器的位置，这免除了用来感应致动器位置的独立部件的需要。由于上锁/解锁开关32集成到致动器10中，因此不必有在致动器外部的开关的专用连接器，并且电迹线得到优化，因为现在有用于多个开关的公共端子。
还有，结构70位于齿条12的端部。结构70的构造允许取消齿条12与上锁/解锁杆72(图3-6示意性示出)之间的接口界面处的缓冲器。结构70的构造允许其被接纳在操作性连接至齿条12的锁杆72的形状互补的开口或结构之中，结构70和与之关联的锁杆72开口或结构之间的协作降低了用于减弱这些部件之间所发出的噪音的缓冲器的需求。因此形成多功能的齿条12。
开关32和34工作连接至控制器或微控器54，为控制器或微控制器提供开关32和34的状态，因此该控制器或微控器能够基于从开关32和43或至少从开关32接收到的状态或信息而以上述两相反方向来操作马达14。
本文公开的这种设置或设计还能实现紧凑的设计。另外，这种设计或设置还使需要布置在马达14和齿条12之间的可运动部件较少，从而减少花费，降低噪音，减少尺寸要求，减轻可能的磨损问题等等。
组成部件和/或带齿传动件的数目的减少降低了各组成部件和/或各传动件之间的传动敏感性，因为每对传动件之间的齿侧隙因传动副的数量减少而被最小化。而且，通过马达上锁或解锁该锁闩所需的时间减少了，因为马达不必克服由累积的齿侧隙所造成的空转。此外，每对传动副之间的减小的齿侧隙降低了由致动器所产生的噪音量。再者，该齿轮传动机构系统在既没有众多的带齿传动件和传动副也不需要平行轴齿轮传动机构的情况下提供了期望的传动比。
本文所用的术语“第一”、“第二”等在此不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将两个构件相互区分，本文的术语“某”和“一”不表示数量限定，而是表示存在至少一个所指物。另外要注意的是，本文使用的术语“底”和“顶”只是为了方便描述，而不是要局限于任何一个位置或空间方位，除非另有说明。
与数量连用的修饰词“约”包含所给出的数值并且具有上下文所指的含义(例如包含与特定量值的测量相关的误差度)。
虽然已经参照实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会理解，对本发明的各元件可以进行各种改变并且可以用等同形式来替代，而不超出本发明的范围。另外，可以在不超出本发明实质范围的情况下进行多种修改以使特定情况或材料适应于本发明的教导。因此，本发明不打算局限于作为用于实施本发明的最佳方式所披露的特定实施例，而是本发明将涵盖落入所附权利要求书的范围的所有实施方式。

Claims (10)

1.一种用于锁闩的致动器，包括：
操作性地连接至齿轮齿轮传动机构的马达；和
齿条，该齿条活动安装至该致动器以相对该致动器的壳体线性运动，其中该齿轮传动机构包括：蜗杆、蜗轮和小齿轮，其中该小齿轮可转动地安装至该蜗轮，且该小齿轮具有被构造成接合该齿条的一部分的多个齿，其中该蜗杆的转动轴线垂直于该蜗轮和该小齿轮的转动轴线，并且该齿条构造成将该齿轮传动机构操作性连接至该锁闩的锁杆，且该齿条具有凸轮面，该凸轮面构造成在该齿条被该齿轮传动机构移动时操作开关。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中，该小齿轮的转动运动引起该齿条的线性运动。
3.根据权利要求1所述的致动器，其中，该齿条还包括位于该齿条的端部的结构，其中该结构的构造允许该结构操作性连接至该锁闩的锁杆。
4.根据权利要求3所述的致动器，其中，该小齿轮的转动运动引起该齿条的线性运动。
5.根据权利要求1所述的致动器，其中，该开关位于该致动器的壳体内。
6.根据权利要求1所述的致动器，其中，该致动器是车辆锁闩的上锁/解锁致动器。
7.根据权利要求1所述的致动器，其中，该齿条还包括位于该齿条的端部的结构，其中该结构的构造允许该结构操作性连接至该锁闩的锁杆，并且该凸轮面位于与该齿条的该端部相反的另一端处。
8.根据权利要求7所述的致动器，其中，该开关位于该致动器的壳体内。
9.根据权利要求8所述的致动器，其中，该开关操作性连接至微控器并且该开关是解锁开关。
10.根据权利要求9所述的致动器，其中，第二开关位于该致动器的壳体内并且该第二开关是门半开开关。
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