CN105041905A - 具有凸轮、随动件和控制器的致动器装置 - Google Patents

具有凸轮、随动件和控制器的致动器装置 Download PDF

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Abstract

一种致动器装置，具有马达驱动的凸轮、联接至输出构件且由凸轮驱动的随动件和用于控制马达的运行的控制器。凸轮具有第一凸轮表面、第二凸轮表面以及第一和第二凸轮表面之间的提升部分。控制器被配置为随着随动件相对于凸轮沿提升部分朝向第二凸轮表面移动时识别提升部分上的预定点。控制器采用输出构件沿输出构件轴线的位置作为凸轮绕凸轮轴线的旋转位置的函数的形式的变化率识别预定点。控制器基于预定点控制马达的运行，以便将随动件定位在第二凸轮表面上。

Description

具有凸轮、随动件和控制器的致动器装置
技术领域
本公开涉及一种致动器装置，具有凸轮、随动件和控制器，控制器被配置为使用基于速度的方法识别随动件在凸轮上预定位置处的定位。
背景技术
此部分提供与本公开相关的背景信息，其未必为现有技术。
美国申请系列No.14/009,120，题目为“具有感应和控制的双位置致动器”，其公开了一种致动器，能够被使用为在啮合位置和脱离位置之间切换模式离合器。该致动器使用电动马达，其驱动切换凸轮以导致凸轮随动件对应的轴向运动。该致动器包括被配置为感应随动件的(轴向)位置的传感器。切换凸轮的旋转位置基于应用至马达的电源的电压。
尽管这种配置满足其预期的目的，但这种致动器仍保留改进的倾向。
发明内容
本部分提供本公开的大致总结，并非其全部范围或其全部特征的全面公开。
在一种形式中，本教导提供了一种致动器装置，其包括致动器组件、第一传感器、第二传感器和控制器。致动器组件具有凸轮和随动件组件以及输出构件。凸轮和随动件组件具有凸轮和随动件。凸轮能够绕凸轮轴线旋转，且限定凸轮轮廓，凸轮轮廓具有第一凸轮表面、第二凸轮表面以及连接第一凸轮表面和第二凸轮表面的提升部分。随动件与凸轮轮廓接合。凸轮和随动件组件被驱动地联接至输出构件。当随动件被布置在第一凸轮表面上时，输出构件沿输出构件轴线被定位在第一轴向位置。当随动件被布置在第二凸轮表面上时，输出构件沿输出构件轴线被定位在第二轴向位置。第二轴向位置沿输出构件轴线与第一轴向位置偏移。第一传感器被配置为生成表示凸轮绕凸轮轴线的旋转位置的第一传感器信号。第二传感器被配置为生成表示输出构件沿输出构件轴线的位置的第二传感器信号。控制器被联接至第一传感器和第二传感器，且接收第一传感器信号和第二传感器信号。控制器被配置成随着随动件相对于凸轮沿提升部分朝向第二凸轮表面移动时基于变化率识别随动件在提升部分上预定点处的定位，该变化率采用输出构件沿输出构件轴线的位置作为凸轮绕凸轮轴线的旋转位置的函数的形式。
在另一种形式中，本教导提供了一种致动器装置，具有致动器组件和控制器。致动器组件具有凸轮和随动件组件、输出构件以及马达。凸轮和随动件组件具有凸轮和随动件。凸轮能够绕凸轮轴旋转且限定凸轮轮廓，凸轮轮廓具有第一凸轮表面、第二凸轮表面以及连接第一凸轮表面和第二凸轮表面的提升部分。随动件与凸轮轮廓接合。凸轮和随动件组件被驱动地联接至输出构件。当随动件被布置在第一凸轮表面上时，输出构件沿输出构件轴线被定位在第一轴向位置。当随动件被布置在第二凸轮表面上时，输出构件沿输出构件轴线被定位在第二轴向位置。第二轴向位置沿输出构件轴线与第一轴向位置偏移。马达被联接至凸轮以绕凸轮轴线驱动凸轮。该控制器被配置为在随动件相对于凸轮沿提升部分朝向第二凸轮表面移动时识别提升部分上的预定点。控制器基于变化率识别该预定点，该变化率采用输出构件沿输出构件轴线的位置作为凸轮绕凸轮轴线的旋转位置的函数的形式。控制器基于预定点控制马达的运行，以便将随动件定位在第二凸轮表面上
在又一种形式中，本教导提供一种方法，包括：提供致动器组件，该致动器组件具有凸轮和随动件组件以及输出构件，凸轮和随动件组件包括凸轮和随动件，凸轮能够绕凸轮轴线旋转且限定凸轮轮廓，该凸轮轮廓具有第一凸轮表面、第二凸轮表面以及连接第一凸轮表面和第二凸轮表面的提升部分，随动件与凸轮轮廓接合，凸轮和随动件组件驱动地联接至输出构件，其中当随动件被布置在第一凸轮表面上时，输出构件沿输出构件轴线被定位在第一轴向位置，其中当随动件被布置在第二凸轮表面上时，输出构件沿输出构件轴线被定位在第二轴向位置，第二轴向位置沿输出构件轴线与第一轴向位置偏移；使凸轮以第一旋转方向旋转，以便相对于凸轮沿提升部分朝向第二凸轮表面驱动随动件；确定采用输出构件沿输出构件轴线的位置作为凸轮绕凸轮轴线的旋转位置的函数的形式的变化率；和基于变化率识别随动件在提升部分上的预定点处的定位
进一步的适用领域从本文提供的描述将变得明显。在该发明内容中的描述和特定示例仅用于例示的目的，并非意欲限制本公开的范围。
附图说明
本文描述的附图仅用于所选实施例而不是所有可能实施方式的例示目的，并且不意欲限制本公开的范围。
图1是根据本公开的教导构造的致动器装置的示意图；
图2是根据本公开的教导构造的第二致动器装置的一部分的示意图；
图3是描绘输出构件沿输出构件轴线的位置作为凸轮绕凸轮轴线的旋转位置的函数的图表；
图4A至图4E是图1的致动器装置的凸轮的一部分的视图，其具有可选地配置的形成在第二凸轮表面上的静止区域。
相应的附图标记在附图的数个视图中始终指示相应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述示例实施例。
参照附图的图1，根据本公开的教导构造的致动器装置一般由附图标记10表示。致动器装置10能够包括致动器组件12、第一传感器14和第二传感器16以及控制器18。致动器组件12能够包括凸轮和随动件组件22、输出构件24以及马达26。
凸轮和随动件组件22能够包括凸轮30和随动件32。凸轮30能够绕凸轮轴线36旋转，且能够限定凸轮轮廓38，凸轮轮廓38具有第一凸轮表面40、第二凸轮表面42以及连接第一凸轮表面40和第二凸轮表面42的提升部分44。随动件32能够与凸轮轮廓38接合，使得凸轮30绕凸轮轴线36的旋转能够导致随动件32沿输出构件轴线48的对应移动。在提供的示例中，输出构件轴线48被布置为与凸轮轴线36平行，例如与凸轮轴线36重合。但是将意识到，凸轮轴线36和输出构件轴线48之间的多种其他方向能够被使用，诸如图2中示出的凸轮轴线36和输出构件轴线48之间的垂直设置。
返回至图1，凸轮和随动件组件22能够被驱动地联接至输出构件24，使得随动件32沿输出构件轴线48的移动导致输出构件24沿输出构件轴线48的对应移动。当随动件32被布置在第一凸轮表面40上时，输出构件24能够沿输出构件轴线48被定位在第一轴向位置。当随动件32被布置在第二凸轮表面42上时，输出构件24能够沿输出构件轴线48被定位在第二轴向位置。第二轴向位置能够沿输出构件轴线48与第一轴向位置偏移。
马达26被联接至凸轮30，且被配置为绕凸轮轴线36驱动凸轮30。在提供的特定示例中，马达26为电动马达，但本领域技术人员将意识到，马达26能够为任意类型的马达，包括气动马达或液压马达。
第一传感器14能够被配置成生成表示凸轮30绕凸轮轴线36的旋转位置的第一传感器信号。例如，第一传感器14能够为霍尔效应传感器，其能够被安装至马达26的输出轴或者安装至凸轮30。第一传感器14不需要为被配置成确定凸轮30相对于固定基点的绝对旋转位置的“绝对位置传感器”。但是在提供的示例中，第一传感器14为被配置成感应凸轮30相对于固定基点的递增旋转的“相对位置传感器”。本领域技术人员将意识到，相对位置传感器比绝对位置传感器相对便宜，且绝对位置传感器必须被校准(以致预定基点与凸轮30上的对应点完全相关)。将意识到，其他类型的相对位置传感器能够被使用。例如，在马达26以恒定旋转速度运行的情况，相对位置传感器能够被配置成测定马达26的运行时间或者监测马达26运行的时间。
第二传感器16被配置成生成表示输出构件24沿输出构件轴线48的位置的第二传感器信号。例如，第二传感器16能够包括一个或多个霍尔效应传感器。
控制器18被联接至第一和第二传感器14和16，并接收第一和第二传感器信号。另外参考图3，控制器18被配置成随着随动件32相对于凸轮30沿提升部分44朝向第二凸轮表面42移动时基于变化率52识别随动件32在提升部分44上预定点50处的定位，变化率52采用输出构件24沿输出构件轴线48的位置作为凸轮30绕凸轮轴线36的旋转位置的函数的形式。优选使用凸轮30的旋转位置，这是因为其对于马达26的旋转速度不敏感。本领域技术人员将意识到，马达26的旋转速度能够作为马达26上的旋转负载的函数而改变。在这点上，在马达26上的旋转负载增加时，马达26的旋转速度可减慢，在马达26上的旋转负载降低时，马达26的旋转速度可增大。
在变化率52小于或等于预定阈值时，提升部分44上的预定点50能够被控制器18识别。预定阈值能够被设定为预定值。替代地，预定阈值能够为变化率52的最大值的分数，即小于一(1)的数。控制器18能够被配置成定期计算变化率52，诸如在凸轮30旋转通过预定的旋转角度后，或者在消耗预定量的时间后。变化率52能够以常见的和即时的方式(即，输出构件24的位置变化除以凸轮30的旋转位置变化)被计算。但是将意识到，其他方法可以被用于确定变化率52，且这种替代方法能够被配置成提供期望水平的信号过滤/噪声降低。例如，变化率52能够为变化率的几个常规计算(即时)值的平均，变化率的几个常规计算(即时)值能够以连续的方式被获取或者以预定旋转角度彼此间隔开。将意识到，在计算变化率52时能够使用其他技术，包括使用与变化率的几个常规计算(即时)值配合的权函数。
控制器18能够被配置为运行马达26，以在随动件32相对于凸轮30朝向第二凸轮表面42移动时导致凸轮30以第一旋转方向旋转，以及在凸轮30以第一旋转方向在超过预定点50后已经旋转预定量54后终止马达26和凸轮30的旋转。例如，预定量能够足以将随动件32放置在第二凸轮表面42上。另外参见图4A至图4E，预定量能够被选择为将随动件32定位在第二凸轮表面42上的可选的静止区域60上。静止区域60能够被配置为在至少一个旋转方向上抵抗凸轮30相对于随动件32的旋转。在图4A至图4C的示例中，静止区域60被配置为在两个旋转方向上抵抗凸轮30相对于随动件32的旋转，而在图4D和图4E的示例中，静止区域60被配置为在单个旋转方向上抵抗凸轮30相对于随动件32的旋转。
将意识到，控制器18能够导致马达26运行，以使凸轮30以第一旋转方向旋转，从而相对于凸轮30沿提升部分44朝向第二凸轮表面42驱动随动件32。控制器18能够通过输出构件24沿输出构件轴线48的位置作为凸轮30绕凸轮轴线36的旋转位置的函数的方式确定变化率52。控制器18能够基于变化率52识别随动件32在提升部分44上预定点50处的定位。可选地，控制器18能够进一步从提升部分44上的预定点50进一步旋转凸轮30通过预定旋转角度54，以便将随动件32定位在凸轮轮廓38上的期望位置，诸如定位在形成在第二凸轮表面42上的静止区域60上。预定点50能够出现在变化率52开始小于预定阈值处。此外，预定阈值能够为基于变化率52的最大值的分数的变量。
为了例示和描述的目的，已经提供了实施例的前述描述。其并非意欲穷尽或限制本公开。特定实施例的单独的元件或特征通常不限制于该特定实施例，而是，在可应用的场合，可互换并可在选择的实施例中使用，即使没有特别显示或描述。特定实施例的单独的元件或特征也可以许多方式变化。这种变化不被认为偏离本公开，所有这种更改意欲被包括在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种致动器装置，包括：
致动器组件，具有凸轮和随动件组件以及输出构件，所述凸轮和随动件组件包括凸轮和随动件，所述凸轮能够绕凸轮轴线旋转且限定凸轮轮廓，该凸轮轮廓具有第一凸轮表面、第二凸轮表面以及连接所述第一凸轮表面和所述第二凸轮表面的提升部分，所述随动件与所述凸轮轮廓接合，所述凸轮和随动件组件驱动地联接至所述输出构件，其中当所述随动件被布置在所述第一凸轮表面上时，所述输出构件沿输出构件轴线被定位在第一轴向位置，其中当所述随动件被布置在所述第二凸轮表面上时，所述输出构件沿所述输出构件轴线被定位在第二轴向位置，所述第二轴向位置沿所述输出构件轴线与所述第一轴向位置偏移；
第一传感器，该第一传感器被配置成生成表示所述凸轮绕所述凸轮轴线的旋转位置的第一传感器信号；
第二传感器，该第二传感器被配置成生成表示所述输出构件沿所述输出构件轴线的位置的第二传感器信号；和
控制器，联接至所述第一传感器和所述第二传感器并接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号，所述控制器被配置成随着所述随动件相对于所述凸轮沿所述提升部分朝向所述第二凸轮表面移动时基于变化率识别所述随动件在所述提升部分上预定点处的定位，该变化率采用所述输出构件沿所述输出构件轴线的位置作为所述凸轮绕所述凸轮轴线的旋转位置的函数的形式。
2.如权利要求1所述的致动器装置，其中当所述随动件相对于所述凸轮朝向所述第二凸轮表面移动时，所述凸轮以第一旋转方向旋转，并且其中所述控制器被配置为在所述凸轮以第一旋转方向超过识别所述预定点所在的点已经旋转预定量以后终止所述凸轮的旋转。
3.如权利要求2所述的致动器装置，其中当所述凸轮以第一旋转方向超过识别所述预定点所在的所述点已经旋转所述预定量时，所述随动件被布置在所述第二凸轮表面上。
4.如权利要求3所述的致动器装置，其中当所述凸轮以第一旋转方向超过识别所述预定点所在的所述点已经旋转所述预定量时，所述随动件被布置在所述第二凸轮表面上的静止区域中，该静止区域被配置成在至少一个旋转方向上抵抗所述凸轮相对于所述随动件的旋转。
5.如权利要求1所述的致动器装置，其中当所述变化率小于或等于预定阈值时，所述提升部分上的所述预定点被所述控制器识别。
6.如权利要求5所述的致动器装置，其中所述预定阈值为所述变化率的最大值的分数。
7.如权利要求1所述的致动器装置，其中所述致动器组件进一步包括被配置成使所述凸轮绕所述凸轮轴线旋转的马达，并且其中所述控制器被配置成控制所述马达的运行。
8.如权利要求1所述的致动器装置，其中所述输出构件轴线与所述凸轮轴线平行。
9.如权利要求1所述的致动器装置，其中所述输出构件轴线与所述凸轮轴线垂直。
10.一种致动器装置，包括：
致动器组件，具有凸轮和随动件组件、输出构件以及马达，所述凸轮和随动件组件包括凸轮和随动件，所述凸轮能够绕凸轮轴线旋转且限定凸轮轮廓，该凸轮轮廓具有第一凸轮表面、第二凸轮表面以及连接所述第一凸轮表面和所述第二凸轮表面的提升部分，所述随动件与所述凸轮轮廓接合，所述凸轮和随动件组件驱动地联接至所述输出构件，其中当所述随动件被布置在所述第一凸轮表面上时，所述输出构件沿输出构件轴线被定位在第一轴向位置，其中当所述随动件被布置在所述第二凸轮表面上时，所述输出构件沿所述输出构件轴线被定位在第二轴向位置，所述第二轴向位置沿所述输出构件轴线与所述第一轴向位置偏移，所述马达被联接至所述凸轮以绕所述凸轮轴线驱动所述凸轮；和
控制器，被配置成随着所述随动件相对于所述凸轮沿所述提升部分朝向所述第二凸轮表面移动时识别所述提升部分上的预定点，所述控制器基于变化率识别该预定点，该变化率采用所述输出构件沿所述输出构件轴线的位置作为所述凸轮绕所述凸轮轴线的旋转位置的函数的形式；
其中所述控制器基于所述预定点控制所述马达的运行，以便将所述随动件定位在所述第二凸轮表面上。
11.如权利要求10所述的致动器装置，其中所述控制器控制所述马达，以便在识别所述预定点之后驱动所述凸轮通过预定的旋转角度。
12.如权利要求10所述的致动器装置，其中所述第二凸轮表面限定静止区域，该静止区域被配置成与所述随动件相互作用，以便在至少一个旋转方向上抵抗所述凸轮相对于所述随动件的旋转。
13.如权利要求10所述的致动器装置，其中当所述变化率小于或等于预定阈值时，所述提升部分上的所述预定点被所述控制器识别。
14.如权利要求13所述的致动器装置，其中所述预定阈值为所述变化率的最大值的分数。
15.如权利要求10所述的致动器装置，其中所述输出构件轴线与所述凸轮轴线平行。
16.如权利要求10所述的致动器装置，其中所述输出构件轴线与所述凸轮轴线垂直。
17.一种方法，包括：
提供致动器组件，该致动器组件具有凸轮和随动件组件以及输出构件，所述凸轮和随动件组件包括凸轮和随动件，所述凸轮能够绕凸轮轴线旋转且限定凸轮轮廓，该凸轮轮廓具有第一凸轮表面、第二凸轮表面以及连接所述第一凸轮表面和所述第二凸轮表面的提升部分，所述随动件与所述凸轮轮廓接合，所述凸轮和随动件组件驱动地联接至所述输出构件，其中当所述随动件被布置在所述第一凸轮表面上时，所述输出构件沿输出构件轴线被定位在第一轴向位置，其中当所述随动件被布置在所述第二凸轮表面上时，所述输出构件沿所述输出构件轴线被定位在第二轴向位置，所述第二轴向位置沿所述输出构件轴线与所述第一轴向位置偏移；
使所述凸轮以第一旋转方向旋转，以便相对于所述凸轮沿所述提升部分朝向所述第二凸轮表面驱动所述随动件；
确定采用所述输出构件沿所述输出构件轴线的位置作为所述凸轮绕所述凸轮轴线的旋转位置的函数的形式的变化率；和
基于所述变化率识别所述随动件在所述提升部分上的预定点处的定位。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括将所述凸轮从所述提升部分上的所述预定点以所述第一旋转方向旋转通过预定的旋转角度。
19.如权利要求17所述的方法，其中所述预定点出现在所述变化率开始小于预定阈值处。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述预定阈值为所述变化率的最大值的分数。
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