CN108397075B - 具有旋转传动螺母的动力侧门致动器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种动力门致动系统，该动力门致动系统包括具有可旋转的传动螺母组件的摆门致动器组件，该摆门致动器组件可操作成使门在关闭位置与至少一个打开位置之间移动以提供动力打开和动力关闭功能。

Description

具有旋转传动螺母的动力侧门致动器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年2月7日提交的美国临时申请序列号62/455,634的权益，上述申请的全部内容通过参引并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及用于机动车辆的门系统，并且更具体地涉及用于使摆动的车门相对于车身在打开位置与关闭位置之间移动的动力门致动系统。
背景技术
此部分提供了与本公开有关的背景信息，其不一定是现有技术。
机动车辆上的乘客门通常通过上部门铰链和下部门铰链安装至车身，以用于绕大致竖向的枢转轴线摆动。每个门铰链通常包括连接至乘客门的门铰链带、连接至车身的本体铰链带、以及枢转销，该枢转销设置成将门铰链带以可枢转的方式连接至本体铰链带且限定枢转轴线。这种摆动的乘客门(“摆门”)已经发现了诸如例如当车辆位于倾斜表面上并且摆门由于门的不均衡的重量而打开得太远或者被摆动关闭的问题。为了解决该问题，大多数乘客门具有结合到至少一个门铰链中的某种类型的止动机构或限位机构，所述止动机构或限位机构用于通过积极地将门定位并保持在除了完全打开的位置之外的一个或更多个中间行程位置中来抑制门的不受控的摆动运动。在一些高端车辆中，门铰链可以包括无极门限位机构，该无极门限位机构允许门被打开并被限制在任何期望的打开位置处。配装有具有无极门限位机构的门铰链的乘客门的一个优点是门可以被定位并被保持在任何位置以避免与相邻的车辆或结构接触。
作为进一步的改进，已经开发了动力门致动系统，该动力门致动系统用于使乘客门绕其枢转轴线在打开位置与关闭位置之间自动地摆动。通常，动力门致动系统包括诸如例如电动马达和旋转到线性的转换装置之类的能够操作成将电动马达的旋转输出转换成可伸展构件的平移运动的动力操作装置。电动马达和转换装置通常安装在乘客门内部，并且可伸展构件的远端部固定地紧固至车身。共同拥有的美国专利No.9,174,517中示出了这种动力门致动系统的一个示例，美国专利No.9,174,517公开了一种旋转到线性的转换装置的使用，该旋转到线性的转换装置具有带外螺纹的丝杠，该带外螺纹的丝杠与电动马达的输出轴同轴地对准并固定至电动马达的输出轴，从而被电动马达的输出轴以可旋转的方式驱动，并且具有内螺纹的传动螺母与丝杠啮合地接合以沿着旋转的丝杠平移，可伸展构件附接至该具有内螺纹的传动螺母。因此，对丝杠的旋转速度和旋转方向的控制导致对可伸展构件以及传动螺母的平移运动的速度和方向的控制，以用于控制乘客门在其打开位置与关闭位置之间的摆动运动。
尽管这种动力门致动系统对于其预期目而言能令人满意地发挥作用，但已知与其封装要求相关的一个缺点。具体地，由于动力门致动系统依赖于可伸展构件的线性运动，因此电动马达和转换装置必须相对于门铰链中的至少一个门铰链并且以大致水平的取向封装在乘客门内，并且丝杠与马达的输出轴以彼此同轴的关系被固定，必须提供足够的空间来容置相当长的系统。如此，这种常规的动力门致动系统的应用可能被特别地仅限于这样的取向不会与现有的诸如例如玻璃窗功能件、电力布线和安全带等的机构和五金件干涉的车门。换句话说，与固定在其上的螺母和可伸展构件的平移运动相联接的已知的动力门致动系统的尺寸需要乘客门的腔内的大量可用的内部空间。
鉴于以上所述，仍然需要开发替代的动力门致动系统，以解决并克服与已知的动力门致动系统相关联的封装限制，并且在降低成本和复杂性的同时提供增加的适用性。
发明内容
本部分提供了本公开的总体综述、而不是本公开的全部范围或所有特征、方面和目的的全面公开。
本公开的一个方面是提供一种用于机动车辆中的摆门的动力门致动系统，该动力门致动系统能够被有效地封装在门的腔内。
本公开的另一方面是提供一种用于机动车辆中的摆门的动力门致动系统，该动力门致动系统具有动力摆门致动器机构，该动力摆门致动器机构可以被封装且定向成对门相对于门铰链的枢转轴线的质量惯性矩产生减小的影响。
除了这些及其它方面和目的，本公开的动力门致动系统可操作成：提供(经由遥控钥匙和/或内部和外部把手开关)动力开启和动力关闭功能；经由软件和电子器件提供无限门限位功能；经由软件和电子器件提供接触式障碍物检测；和经由控制软件和电子器件提供非接触式障碍物检测。
基于本公开的这些及其它方面和目的，提供了一种动力摆门致动系统，该动力摆门致动系统用于使机动车辆的乘客门围绕枢转轴线在相对于车身的打开位置与关闭位置之间移动。该系统包括动力操作的致动器机构，该动力操作的致动器机构具有紧固至摆门的壳体，其中，电动马达安装在该壳体中。驱动主轴由马达以可旋转的方式驱动围绕主轴轴线，其中，驱动主轴可操作地驱动传动螺母组件使其能够绕丝杠的丝杠轴线旋转。丝杠被构造成与传动螺母组件的传动螺母螺纹接合并且被可操作地连接至车身。马达的选择性致动以可旋转的方式驱动传动螺母组件，该传动螺母组件使传动螺母和丝杠相对于彼此平移进而在乘客门的打开位置和关闭位置之间驱动乘客门。
根据这些及其它方面，动力摆门致动机构用于在车辆中的动力门致动系统中使用，其中，所述车辆具有限定了门开口和摆门的车身，该摆门以能够绕竖向轴线枢转的方式连接至车身以沿着打开位置与关闭位置之间的摆动路径运动。动力摆门致动器机构包括壳体，该壳体被构造成相对于摆门紧固，其中，电动马达安装在壳体中并且包括驱动主轴，该驱动主轴被构造成由马达以可绕主轴轴线旋转的方式驱动。驱动主轴可操作成以能够使传动螺母组件绕丝杠的丝杠轴线旋转的方式驱动传动螺母组件。丝杠被构造成与传动螺母组件的传动螺母螺纹接合并且被构造成用于连接至车身。马达的选择性致动以可旋转的方式驱动传动螺母组件，这使得传动螺母和丝杠相对于彼此平移并且在乘客门的打开位置与关闭位置之间驱动乘客门。
本公开的另一方面是将主轴轴线和丝杠轴线构造成彼此横向地偏移，从而提供致动器的轴向紧凑的封装尺寸，这进而减小了容置致动器所需的可用空间，并且进一步减小了致动器作用在摆门上的惯性矩。
本公开的又一方面是将传动螺母组件构造成使得当传动螺母沿着所述丝杠平移时纵向延伸的主轴轴线和纵向延伸的丝杠轴线相对于彼此枢转，从而增强摆门相对于车辆的枢转自由度。
本公开的另一方面是提供具有与其固定的小齿轮的驱动主轴和提供固定至传动螺母组件的正齿轮，其中，小齿轮与正齿轮啮合地接合以驱动传动螺母围绕丝杠轴线从而致使摆门相对于车辆运动。
本公开的另一方面是将传动螺母组件的外衬套经由多个轴承支承在壳体中以用于传动螺母组件在壳体内相对于壳体旋转，从而使在马达的选择性致动期间传动螺母组件与壳体之间的摩擦阻力最小化。
本公开的另一方面是提供传动螺母和正齿轮，其中，该传动螺母具有球形外表面，并且在所述球形外表面中延伸有槽，所述正齿轮具有耳轴，该耳轴以键接合的关系布置在槽中以使正齿轮固定，从而在马达的选择性致动期间与传动螺母组件的外衬套一起绕丝杠轴线共同旋转。
本公开的另一方面是提供具有分开的半部的外衬套，以便于将正齿轮以固定的关系组装和捕获在分开的半部之间。
本公开的另一方面是提供固定至壳体的位置传感器并且提供具有与位置传感器相邻的螺纹区域的驱动主轴，其中，磁性构件被布置成与螺纹区域螺纹接合以响应于马达的选择性致动沿着螺纹区域平移，由此磁性构件沿着位置传感器的平移向车辆控制器提供关于门的精确位置的信号。
附图说明
本公开的这些及其它方面、特征和优点将通过参照当结合附图考虑时的以下详细描述而更好地理解并容易领会，在附图中：
图1是配备有位于前乘客摆门与车身之间并根据本公开的教示构造的动力门致动系统的示例机动车辆的侧视图；
图2是图1中示出的与车身的一部分有关且配备有根据本公开的第一实施方式构造的动力门致动系统的前乘客门的剖视侧视图，其中，仅为了清楚目的而移除了多个部件；
图3是与本公开的动力门致动系统相关联的动力摆门致动器机构的立体图；
图4是示出了图3的动力摆门致动器机构的各种部件的分解图；
图5是图3的动力摆门致动器机构的截面图；
图6是图1中示出的与车身的一部分有关的前乘客门的不完整的立体图，其示出了动力摆门致动器机构固定在前乘客门的内腔内，且动力摆门致动器机构的丝杠可操作地固定至车身，其中，仅为了清楚目的而移除了多个部件；
图7是图1中示出的与车身的一部分有关的且配备有动力门致动系统的前乘客门在车门处于完全关闭位置的情况下的俯视剖视图，其中，仅出于清楚的目移除了多个部件；
图8是与图7类似的视图，示出了在车门处于部分打开的中间位置的情况下的动力摆门致动器机构；以及
图9是与图7类似的视图，示出了在车门处于完全打开位置的情况下的动力摆门致动器机构。
具体实施方式
总体上，现在将公开根据本公开的教示构造的动力门致动系统和动力门致动系统的动力摆门致动器机构的若干个示例实施方式。提供所述示例实施方式中的每个示例实施方式以使得本公开将是透彻的、并且将其范围充分地传达给本领域技术人员。阐述了许多具体的细节，例如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方式的透彻的理解。对本领域技术人员来说显而易见的是，不需要采用具体的细节，示例实施方式可以以许多不同的形式实施，并且示例实施方式不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施方式中，详细描述了已知的过程、已知的装置结构和已知的技术。
本文中使用的术语仅用于描述具体的示例实施方式，并且并非意在进行限制。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”也可以意在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包括有”、“包含”以及“具有”是包括性的，并因此说明所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或附加。本文中描述的方法步骤、过程及操作不应当被解释为必须要求以所讨论或说明的特定次序来执行，除非具体指明为执行的次序。还应当理解的是，可以采用另外的步骤或替代性步骤。
当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时，其可以直接在该另一元件或层上或者直接接合至、连接至或联接至该另一元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。与此相比，当元件被称为“直接”在另一元件或层“上”或者“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可以没有中间元件或中间层。用于描述元件之间的关系的其它词应该以相似的方式来解释(例如“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的列举项中的一个或更多个列举项的任意及所有组合。
尽管在本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受这些术语的限制。这些术语可能仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段进行区分。除非上下文清楚地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语当在本文中使用时并不暗示顺序或次序。因此，在不背离示例实施方式的教示的情况下，可以将以下所讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部段称作第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部段。
为了便于描述，文中可能使用与空间相关的术语比如“内”、“外”、“在…下面”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”、“顶部”、“底部”以及类似术语以描述如附图中示出的一个元件或特征相对于另一(些)元件或特征的关系。与空间相关的术语可以意在包括除附图中所描绘的取向以外装置在使用或操作中的不同的取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“下面”的元件将会被定向为在其它元件或特征的“上方”。因此，示例术语“在…下方”可以包括上方和下方两种取向。装置可以以其它方式定向(旋转90度或以其它取向)并且本文中使用的与空间相关的描述语做相应的解释。
首先参考图1，示例机动车辆10被示出为包括第一乘客门12，第一乘客门12经由以虚线示出的上部门铰链16和下部门铰链18枢转地安装至车身14。根据本公开，动力门致动系统20被结合以便于第一乘客门12相对于车身14的枢转运动。根据优选构型，动力门致动系统20包括紧固在乘客门12的内腔24内的动力摆门致动器机构22。动力摆门致动器机构22的构型提供轴向紧凑的封装或外部包封结构，由此允许动力摆门致动器机构22被结合到门12的内腔24内的相对小的空间中。因此，为下述留出了空间：与门12相关联的其它部件包括车窗26及与车窗26相关联的所有部件、以及用于门把手/闩锁组件28及与门把手/闩锁组件28相关联的所有部件的空间、以及用于车辆音响系统的部件比如扬声器。动力门致动器机构22的选择性致动引起乘客摆门12相对于车身14的受控枢转运动。
根据优选构型，动力门致动器机构22具有壳体32，壳体32在图4中以示例性而非限制性的方式示出为具有相对的半部32a、32b，所述相对的半部32a、32b被构造成组装至彼此并且至少部分地围绕下面讨论的内部部件且构造成相对于乘客门12紧固。根据一个非限制性方面，壳体32被示出为固定在乘客门12的内腔24内。如图3和图5最佳示出的，电动马达34安装至壳体32，并且也称为驱动主轴36的驱动轴被可操作地构造成由电动马达34绕纵向延伸的固定的主轴轴线38(图5、图7至图9)以可旋转的方式驱动。驱动主轴36可操作成以可旋转的方式驱动传动螺母组件10围绕丝杠44的纵向延伸的丝杠轴线42。丝杠44被构造成与传动螺母组件40的传动螺母46螺纹接合，并且丝杠44的端部48被构造成直接或可操作地连接至车身14，而丝杠44的相反的端部50保持自由。电动马达34的选择性致动——在期望导致乘客门12的摆动运动时——以可旋转的方式驱动传动螺母组件40围绕丝杠轴线42，这致使传动螺母46沿着丝杠44平移，由此在乘客门12的打开位置与关闭位置之间选择性地驱动乘客门12，如图7至图9所示。应当认识到，本领域的技术人员将认识到，可以获得所示出的用于动力门驱动系统20的封装构型的替代封装构型以容纳可用的封装构型和空间。此外，尽管动力门致动系统20仅被示出为与前乘客门12相关联，但本领域中的技术人员将认识到，动力门致动系统也可以与车辆10的任何其它的门、面板或提升式门比如后乘客门17和行李箱盖19相关联。
动力门致动系统20总体上在图2中示出，并且动力门致动系统20如所提及的那样被选择性地可操作成以可控的方式使车门12在打开位置与关闭位置之间相对于车身14枢转。如图2中示意性示出的，电子控制模块(ECM)52与电动马达34通信以向电动马达34提供电控制信号(即，以脉宽调制电压的形式)，用以打开和关闭电动马达34并用以选择性地控制电动马达34的输出旋转的方向。电子控制模块52可以包括微处理器54和存储器56，存储器56上存储有可执行的计算机可读指令以执行期望的步骤——比如在本文所公开的非限制性实施方式中描述的步骤。如本文所述，电子控制模块52还可以被配置成接收输入和发送输出。
尽管没有明确示出，但电动马达34可以包括用于监测车门12在其在打开位置与关闭位置之间的运动期间的位置和速度的霍尔效应传感器。例如，可以设置一个或更多个霍尔效应传感器并将所述一个或更多个霍尔效应传感器定位成例如基于来自对马达输出轴上的目标进行检测的霍尔效应传感器的计数信号而向ECM 52发送指示电动马达34的旋转运动以及指示电动马达34的转速的信号。在感测到的电动马达34的速度大于阈值速度并且电流传感器记录了电流消耗中出现显著变化的情况下，ECM 52可以判定用户正在手动地移动门12，同时，电动马达34也正在运作以使传动螺母组件40旋转从而使传动螺母组件40沿着丝杠40平移并且使车门12在其打开位置与关闭位置之间移动。电子控制模块52随后可以向电动马达34发送信号以使电动马达34停止，甚至可以使离合器57(如果提供的话)脱离接合。相反地，当ECM 52处于动力打开模式或动力关闭模式并且霍尔效应传感器指示电动马达34的速度小于阈值速度(例如为零)并且记录了电流尖脉冲时，ECM 52可以判定有障碍物阻碍车门12，在这种情况下，电子控制系统可以采取任何适当的动作，例如发送信号以关闭电动马达34。如此，ECM 52接收来自霍尔效应传感器的反馈以确保在车门12从关闭位置移动到打开位置、或者从打开位置移动到关闭位置的过程中没有发生接触障碍物的情况。
电子控制模块52能够与遥控钥匙60或内部/外部手柄开关62通信，用于接收来自用户的打开或关闭车门12的请求。换句话说，电子控制模块(ECM)52接收来自遥控钥匙60和/或内部/外部手柄开关62的命令信号以启动车门12的打开或关闭。当接收到命令时，ECM52以脉宽调制电压的形式向电动马达34提供信号(用于速度控制)以发动电动马达34并启动车门12的枢转摆动运动。在提供信号的同时，电子控制模块52还从编码器58或电动马达34的霍尔效应传感器获得反馈，以确保没有发生接触障碍。如图2的非限制性实施方式中所示，编码器58可以邻近下部门铰链18而布置，用于在打开位置与关闭位置之间的枢转运动期间感测车门12的相对位置。编码器58可以布置成与ECM 52进行通信并且可以向电子控制模块52提供关于车门12的相对位置的信息。因此，如果来自编码器58的信号指示在电动马达34未被供电的情况下车门12的相对移动，则电子控制模块52可以检测到用户想要启动车门12的手动运动。如果在车门12的运动期间没有障碍物存在，则根据以上公开内容，电动马达34将继续产生旋转力以移动门12。一旦车门12定位在期望的位置处，电动马达34被关闭，并且自锁传动装置——比如可以与行星齿轮箱相关联，行星齿轮箱比如主变速箱63a和副变速箱63b，作为示例并且是非限制性的——使车门12继续保持在该位置处。如果用户试图将车门12移动至不同的操作位置，则电动马达34将首先抵抗用户的运动(由此重复门检查功能)并最终释放并允许门移动到新的期望位置。同样，一旦车门12停住，ECM 52将向电动马达34提供所需的动力以将车门12保持在该位置中。如果用户向车门12提供足够大的动作输入(即，在用户想要关闭门的情况下)，则电子控制模块52将经由霍尔效应脉冲识别该动作并转而执行车门12的完全关闭操作。
电子控制模块52还可以从设置在车门的部分上或与车门的部分进行通信的超声波传感器64或其他接近传感器比如基于雷达的传感器接收附加的输入，其中，所述车门的部分比如门镜等。超声波传感器64评估障碍物比如另一车辆、树或柱子是否在车门12附近或很靠近车门12。如果存在这样的障碍物，则超声波传感器64将向ECM 52发送信号，并且ECM52将关闭电动马达34以停止车门12的运动，从而防止车门12撞到障碍物。这提供了非接触式避障系统。此外，或者可选地，可以在车辆10中安置接触式避障系统，该接触式避障系统包括安装至门的接触传感器66，该接触传感器66比如与门模制部件67相关联，并且可操作以向ECM 52发送信号。另外，如图4至图6中最佳的示出的，绝对位置传感器68可以固定至动力门致动器机构22——比如固定至壳体32——用于与相关联的磁性构件70进行电/磁通信，该相关联的磁性构件70构造成与驱动主轴36的螺纹区域72螺纹接合，使得响应于电动马达34的选择性致动，驱动主轴36的旋转致使磁性构件70沿着螺纹区域72平移。磁性构件70在门打开事件期间沿着螺纹区域在第一方向上平移并且在门关闭事件期间沿着螺纹区域72在相反的第二方向上平移，因此，绝对位置传感器68检测磁性构件70的运动的位置，绝对位置传感器68向车辆控制器比如ECM 52提供信号，从而指示门12的精确位置。
本领域技术人员将理解的是，与已知的动力门致动系统相关联的任何控制策略都可以与动力门致动系统20一起使用。例如，在共同拥有的美国专利No.9,174,517(‘517专利)中公开的控制策略和模式可以容易地适于与本公开一起使用，其中，‘517专利的全部公开内容通过参引并入本文。
如图5中最佳示出的，动力摆门致动机构22包括电动马达34、行星齿轮箱63、离合器57——比如作为示例而非限制性的机电摩擦/磁流变流体离合器——以及输出轴，该输出轴在上文中称为驱动主轴36，其中，驱动主轴36在第一端部处与离合器57的输出构件相互连接，并且在相反的第二端部78处经由轴承77支承以用于旋转。驱动主轴36还包括固定至其的小齿轮80，其中，小齿轮80具有向外延伸的小齿轮齿81，小齿轮齿81与固定至传动螺母组件40的正齿轮82啮合地接合，用于选择性地驱动传动螺母46围绕丝杠轴线42，以使乘客摆门12相对于车身14运动，如上所述的并在下文中将更详细地讨论。
在一种构型中，离合器57通常在没有动力的情况下被接合(即，断电接合)，并且可以被选择性地通电(即，通电释放)以断开接合。换句话说，离合器57将在没有施加电力的情况下以驱动的方式将驱动主轴36联接至行星齿轮箱63，而离合器57将需要施加电力以将驱动主轴36从与行星齿轮箱63a、63b的驱动连接中断开联接。作为替代，离合器57可以以通电接合和断电释放的布置进行构造。离合器57可以使用任何合适类型的离合机构比如例如一组止轮垫、辊子、卷绕弹簧(wrap-spring)、摩擦板或任何其他合适的机构来接合和断开接合。离合器57设置成允许门12被使用者手动地在其打开位置与关闭位置之间相对于车身14移动。在此可以设想的是，用于这种断开连接的离合器的可选位置可以定位在电动马达34的输出与行星齿轮箱63a、63b的输入之间。该可选的离合器位置的定位尤其取决于行星齿轮箱63是否包括“可反向驱动的”传动装置。
传动螺母组件40包括：传动螺母46，该传动螺母46构造成具有大致圆柱形的通孔和球形外表面88，该通孔具有与丝杠44的外螺纹86啮合地螺纹接合的内螺纹84；外衬套90和正齿轮82。在非限制性实施方式中，外衬套90被示出为具有分开的半部90a、90b，以便于组装并且便于以固定的关系将正齿轮82捕获在分开的半部90a、90b之间从而与正齿轮82共同旋转。在半部90a、90b被组装的情况下，外衬套90形成球形支承内座圈，也称为球形内表面92，该球形内表面92定尺寸成与传动螺母46的球形外表面88进行合适平滑(低摩擦)的枢转运动。外衬套90具有由半部90a、90b形成的大致圆柱形的外表面94，该外表面94定尺寸成松散地接纳在壳体32的孔中，其中，壳体的孔由壳体32的内表面96定界，其中，多个——示出为一对——轴承98以被捕获的接纳的方式布置在内表面96与外衬套90的外表面94之间以固定外衬套90，用于在电动马达34的选择性致动期间以传动螺母组件40与壳体32之间的最小摩擦阻力的方式在孔内旋转。为了进一步便于在超过由轴承98提供的保持力的情况下将外衬套90保持在孔中，并且为了进一步便于在传动螺母组件40中包括润滑油的情况下保留润滑油，以及为了防止污染物的进入，密封件100可以在外表面94与内表面96之间以合适配合的方式相对于轴承98轴向向外地布置，并且密封件100提供传动螺母组件40在壳体32的孔内的自由的、低摩擦旋转，如本领域技术人员将容易理解的。可以想到的是，如果期望，可以使用卡环或其他类型的保持特征来进一步帮助将传动螺母组件40保持在孔中。如上所述，正齿轮82被捕获在外衬套90的半部90a、90b之间，其中，半部90a、90b中的每一者均被示出为具有直径减小(相对于圆柱形外表面94)的环形肩部102，该环形肩部102定尺寸成接纳在正齿轮82的相反侧部上的沉头孔104内。
如上所述，正齿轮82固定至外衬套90以与外衬套90一起共同旋转，并且在非限制性实施方式中，正齿轮82被示出为固定在外衬套90的两个半部90a、90b之间。如上所述，正齿轮82具有径向向外的正齿轮齿83，其中，正齿轮齿83与壳体32的内表面96以间隙的关系间隔开，用于在内表面96内自由旋转，其中，轴承98提供这种间隙。正齿轮齿83与小齿轮齿81啮合。如图4和图6中最佳示出的，正齿轮82具有从内表面110径向向内延伸的一个或更多个耳轴108，其中，耳轴108构造成接合传动螺母46，用于使正齿轮82和传动螺母46围绕丝杠44进行共同旋转。
传动螺母46螺纹连接在丝杠44上，用于响应于电动马达34的选择性致动而沿着丝杆44平移。传动螺母46的球形外表面88具有一个或更多个凹槽111，所述凹槽111构造成用于在其中接纳相应的耳轴108。槽111沿着球形外表面88以与丝杠轴线42大致平行的关系纵向地延伸，并且槽111具有在相反的大致平坦的肩部112之间的大致横向于丝杠轴线42延伸的宽度，该宽度定尺寸成在其中紧密地接纳耳轴108。因此，每个槽111的宽度仅略大于耳轴108的对应尺寸，所述耳轴108可以设置有在其上延伸的衬套109，使得耳轴108有效地键接合以用于在槽111内纵向地平移，从而使得耳轴108在相反方向上绕丝杠轴线42的旋转引起耳轴108与肩部112的紧密接合，由此产生传动螺母46相对于正齿轮82的最小的松动或游隙，从而引起传动螺母46与正齿轮82在相反的旋转方向上的共同旋转运动。槽111也形成为具有弧形的、凸的径向向外面向的底板或基部114，该底板或基部114沿着纵向方向平行于丝杠轴线42延伸以允许传动螺母46与丝杠44在正齿轮82内以类似万向节的方式自由地枢转。因此，基部114定形状成在传动螺母46和丝杠44相对于正齿轮82和外衬套90枢转时保持相对于耳轴108的端部的间隙关系。
丝杠44以螺纹接合的方式接纳在传动螺母46内并且具有沿着丝杠轴线42延伸的足够长度，使得当乘客门12处于完全打开位置时，丝杠外螺纹86保持与传动螺母内螺纹84的螺纹接合。丝杠44的端部48构造成直接或可操作地附接至车身14，并且丝杠44的端部48在示例性的、非限制性实施方式中示出为具有轭状件116形式的附接特征，该轭状件116构造成比如经由销或其他紧固机构枢转附接至从车身14的A柱延伸的柱118。如此，如本领域技术人员将容易理解的，当乘客门12在关闭位置与打开位置之间摆动时，丝杠44与乘客门12一起在围绕枢转轴线A的摆动动作中自由地枢转。
通过以上对各个部件的描述以及它们之间的相互作用，可以理解的是，动力摆门致动器机构22是紧凑且有效的(大部分是由于在小齿轮80与正齿轮82之间作用的扭力)，从而能够配置在门内腔24的相对小的区域中，因此，为与门12相关联的其他部件留出空间。丝杠44与驱动主轴36的侧向偏移关系有助于轴向紧凑的封装尺寸。如此，鉴于驱动主轴36和丝杠44相对于彼此的相对侧向间隔和纵向重叠关系，与具有驱动主轴36的长度和丝杠44的长度的组合长度的封装不同的是，轴向封装长度仅仅是这种组合长度的一部分，比如达至驱动主轴36和丝杠44的组合长度的约百分之五十或更小，如本领域技术人员将理解的。由于封装的轴向长度显著减小，所认识到的另外的益处包括：由于从乘客门12的铰链16、18向外延伸的质量量减少，使乘客门12的质量中心更靠近铰链16、18的枢转轴线而定位，因此，动力摆门致动器机构22在摆门12上的惯性作用的力矩减少。
图7至图9示出了动力摆门致动器机构22的实施方式，该动力摆门致动器机构22布置在由相应的内门板120和外门板122界定的内腔24内，且处于操作中以使车辆摆门12相应地在关闭位置、中间位置和打开位置之间移动。摆门12枢转地安装在至少一个铰链上——比如安装至连接至车身14(未全部示出)的下部铰链18，作为示例而非限制性的——用于绕竖向轴线A旋转。为了更清楚起见，车身14意在包括车辆的“非移动”结构元件，比如车架(未示出)和车身面板(未示出)。
在正常操作中，动力摆门致动器机构22可以被断开接合，以通过向离合器57施加动力(即通电)来允许摆门12的手动运动，在这种情况下，电动马达34和行星齿轮箱63将与驱动主轴36断开联接。作为示例而非限制性的，可以选择用于离合器57的合适的滑动扭矩的示例可以在大约2Nm至大约4Nm的范围内。为特定应用选择的滑动扭矩可以取决于若干因素中的一者或更多者。可以据以选择滑动扭矩的一个示例性因素是乘客门12的重量和/或几何形状。可以据以选择滑动扭矩的另一示例性因素是车辆意欲在上面停放同时仍确保乘客门12能够保持在任何位置的倾斜量。
如上所述，动力门致动系统20提供用于速度控制和障碍物检测的机构和装置。速度控制借助于检测霍尔效应信号和/或来自绝对位置传感器68的信号的ECM 52来实现。可以根据所需的控制特征和冗余要求消除任一信号。然而，特别期望的是绝对位置传感器68，用以在加电时或在动力损失的情况下提供门12的位置。
如图1中示意性示出的，用于动力摆门致动器机构22的安装装置被示出为在门12内用于相对于车身14进行动力运动。在图1中，一个优选的安装被示出为在门12的下部中、比如在扬声器(未示出)的下方并且与邻近下部门铰链18的区域配合，但是应当认识到的是，内部腔24内的任何期望的位置均可以被用于安装动力摆门致动器机构22。
动力摆门致动器机构22构造成将传动螺母46用作旋转部件并且将丝杠44用作非旋转的可伸展构件。如所描述和所示出的，通过使传动螺母46以类似万向节的方式旋转，丝杠轴线42相对于同轴对齐的电动马达34、行星齿轮箱63和驱动主轴36的主轴轴线38的角度(α)可以在组装期间和致动期间自由且连续地变化，比如作为示例而非限制性的在0度至30度或更大的角度之间变化，如图7至图9中的不同致动状态所示出的，该角度变化用于改进的封装以及在门12在打开位置与关闭位置之间的移动期间改善的枢转自由度。因此，响应于传动螺母46沿着丝杠44并相对于丝杠44的平移，丝杠44用作可伸展构件，由此对与门处于可枢转联接关系的丝杠44进行驱动以提供改进的封装，这是因为相对于驱动机构的角度可以变化以满足特定的封装要求。
在致动期间，电动马达34比如经由来自ECM 52的命令被选择性地致动，以便以可旋转的方式驱动驱动主轴36围绕主轴轴线38。离合器57可操作成维持驱动主轴36与电动马达34的旋转连接以使乘客门12在打开位置与关闭位置之间枢转，并且比如在与物体的碰撞或即将碰撞期间或者在使用者将力施加至乘客门12的情况下允许电动马达34与驱动主轴36之间的断开连接的相对旋转，如上面所描述的。在驱动主轴36与电动马达34的连接旋转期间，磁性构件70沿着驱动主轴36的螺纹区域72横移，于是绝对位置传感器68检测磁性构件70的运动和位置，并继而与ECM 52通信。ECM 52将磁性构件70的位置与乘客门12的精确位置相关联。
在驱动主轴36的旋转期间，小齿轮80以可旋转的方式驱动正齿轮82和固定至正齿轮82的外衬套90。正齿轮82的旋转经由耳轴108在槽111内的联接而引起传动螺母46的共同旋转。耳轴108接合并驱动相应的肩部112，从而使得传动螺母46围绕丝杠44旋转，这继而在沿着丝杠44的相应的轴向方向上驱动传动螺母46以使乘客门12根据传动螺母46的旋转方向而在打开方向或关闭方向中的一个方向上枢转。当丝杠44穿过由外衬套90的内表面96界定的孔相对于传动螺母46平移时，丝杠轴线42相对于主轴轴线38枢转，从而引起丝杠轴线42与主轴轴线38之间的角度α的连续改变，该角度α的连续改变可以经由球形外表面88抵靠外衬套的半部90a、90b的球形内表面枢转而提供的类似万向节的作用和耳轴108在槽111中的自由枢转运动而被自由地允许。因此，当门12在打开位置与关闭位置之间以可控且精确的方式移动时，丝杠44能够相对于驱动主轴36自由地倾斜。
鉴于上述内容，动力门致动系统20提供了若干优点，包括：优化的封装；对门的质量惯性矩的作用减小；通过尺寸减小的发动机产生增加的扭矩以精确地控制枢转门运动并且重复门检查功能；由于由传动螺母组件40提供的类似万向节运动的增加的自由度，整个动力门致动系统20的动力摆门致动器机构22的约束力(binding)的量降低，这继而减少了电动马达34上的应力(电流消耗)；以及本领域技术人员根据本文的公开可能认识到的其他优点。
已经出于说明和描述的目的提供了对若干实施方式的前述描述。这并非意在是无遗漏的或意在限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在合适的情况下是可互换的并且可以用于所选择的实施方式中，即使未具体地示出或描述也是如此。本公开也可以以许多方式变化。这些变化不被视为背离本公开，并且所有这些修改意在被包括在本公开的范围内。本领域的技术人员将认识到，与示例性检测系统相关联地公开的概念同样可以在许多其他系统中实施以控制一个或更多个操作和/或功能。

Claims (9)

1.一种动力门致动机构(22)，所述动力门致动机构(22)用于使机动车辆(10)的门(12)在相对于车身(14)的打开位置与关闭位置之间移动，所述动力门致动机构(22)包括：
壳体(32)，所述壳体(32)构造成相对于所述门(12)紧固，其中，电动马达(34)安装至所述壳体(32)，并且所述动力门致动机构(22)包括驱动主轴(36)，所述驱动主轴(36)构造成由所述电动马达(34)以能够绕主轴轴线(38)旋转的方式驱动，所述驱动主轴(36)能够操作成以能够绕丝杠(44)的丝杠轴线(42)旋转的方式驱动传动螺母组件(40)，所述丝杠(44)构造成与所述传动螺母组件(40)的传动螺母(46)螺纹接合并且构造成用于连接至所述车身(14)，其中，所述电动马达(34)的选择性致动以能够旋转的方式驱动所述传动螺母组件(40)，从而使所述传动螺母(46)和所述丝杠(44)相对于彼此平移进而在所述门(12)的打开位置与关闭位置之间驱动所述门(12)，
其中，所述传动螺母(46)至少部分地由所述传动螺母组件(40)的外衬套(90)的球形表面(92)限制，所述传动螺母(46)能够在所述外衬套(90)内枢转。
2.根据权利要求1所述的动力门致动机构(22)，其中，所述主轴轴线(38)和所述丝杠轴线(42)彼此横向地偏移。
3.根据权利要求2所述的动力门致动机构(22)，其中，当所述传动螺母(46)沿着所述丝杠(44)平移时，所述主轴轴线(38)和所述丝杠轴线(42)相对于彼此枢转。
4.根据权利要求3所述的动力门致动机构(22)，其中，所述主轴轴线(38)被构造成当所述门(12)处于所述关闭位置时沿着相对于所述丝杠轴线(42)的第一倾斜角度(α)延伸，并且所述主轴轴线(38)被构造成当所述门(12)处于所述打开位置时沿着相对于所述丝杠轴线(42)的第二倾斜角度(α)延伸，所述第二倾斜角度(α)大于所述第一倾斜角度(α)。
5.根据权利要求1所述的动力门致动机构(22)，还包括固定在所述驱动主轴(36)上的小齿轮(80)和绕所述传动螺母(46)延伸的正齿轮(82)，所述小齿轮(80)与所述正齿轮(82)啮合地接合以绕所述丝杠轴线(42)驱动所述传动螺母(46)。
6.根据权利要求5所述的动力门致动机构(22)，还包括支承所述外衬套(90)以便其在所述壳体(32)内进行旋转的多个轴承(98)。
7.根据权利要求5所述的动力门致动机构(22)，其中，所述传动螺母(46)具有球形外表面(88)，所述球形外表面(88)具有延伸到所述球形外表面(88)中的槽(111)，并且所述正齿轮(82)具有耳轴(108)，所述耳轴(108)布置在所述槽(111)中以固定所述正齿轮(82)，从而使所述正齿轮(82)与所述外衬套(90)一起绕所述丝杠轴线(42)共同旋转。
8.根据权利要求5所述的动力门致动机构(22)，其中，所述外衬套(90)具有分开的半部(90a、90b)，所述正齿轮(82)布置在所述分开的半部(90a、90b)之间。
9.根据权利要求1所述的动力门致动机构(22)，还包括固定至所述壳体(32)的位置传感器(68)，所述驱动主轴(36)具有与所述位置传感器(68)相邻的螺纹区域(72)，其中，磁性构件(70)与所述螺纹区域(72)螺纹接合以响应于所述电动马达(34)的选择性致动而沿着所述螺纹区域(72)平移。
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